KR20140091434A

KR20140091434A - 대역확산 혼합신호 수신을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140091434A
Application number: KR1020130098537A
Authority: KR
Inventors: 멩 로 렵; 엘. 브로브스톤 마이클
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2014-07-21
Also published as: KR102069870B1; US20140198689A1; US8861431B2

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 신호를 개별적으로 수신하는 적어도 하나의 안테나를 가진 수신기에서 대역확산 혼합 신호 수신 및 스펙트럼 결합을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 적어도 하나의 고유 직교 의사난수(PN) 코드로 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호를 변조하는 단계, 상기 적어도 하나의 변조된 신호를 적어도 하나의 기저대역 신호로 다운컨버팅하는 단계, 상기 적어도 하나의 기저대역 신호를 중첩된 기저대역 신호로 결합하고 중첩된 기저대역 신호를 필터링하는 단계, 상기 중첩된 기저대역 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계, 상기 디지털 기저대역 신호를 각각이 전체 디지털 기저대역 신호를 가진 다수의 신호 경로로 분리하는 단계, 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 중 하나를 상기 다수의 신호 경로 각각에 적용하는 단계 및 상기 다수의 신호 경로를 결합된 디지털 기저대역 신호로 다중화하는 단계를 포함한다.

Description

대역확산 혼합신호 수신을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MIXED SIGNAL SPREAD SPECTRUM RECEIVING TECHNIQUE}

본 발명은 대역확산 혼합신호 수신을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스펙트럼 결합(spectrum aggregation)을 사용한 대역확산 혼합신호 수신을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

이동 단말은 사용자에게 이동 통신 서비스를 제공하는데 사용된다. 이동 통신 기술이 발전함에 따라, 이동 단말은 단순한 전화 통화 및/또는 음성 서비스에 부가하여 다양한 기능을 제공한다. 예를 들어, 이동 단말은 알람, 문자 메시지 서비스(SMS), 멀티미디어 메시지 서비스(MMS), 이메일, 게임, 단거리 통신의 원격 제어, 근접 통신(NFC) 및/또는 다른 단거리 통신 서비스, 장착 카메라를 이용한 이미지 및/또는 비디오 캡쳐링 기능, 오디오 및 비디오 콘텐츠를 제공, 표시(viewing) 및/또는 생성하기 위한 멀티미디어 기능, 스케줄링 기능 및 많은 유사한 기능 및/또는 이동 단말에서 제공하기에 적절한 기능 등과 같은 기능을 제공한다. 제공되는 여러 특징으로 인해 이동 단말은 수많은 사용자에 의해 사용되고, 동시에 더 많은 양의 이동 통신 네트워크 대역폭을 사용한다.

많은 수의 사용자를 수용하기 위해, 스펙트럼 결합과 같은 여러 기술에 따라 스펙트럼 사용을 최대화하기 위해 이동 통신 기술에 대한 개선이 계속되고 있다. 스펙트럼 결합은 여러 대역의 무선 스펙트럼으로부터 인접하지 않는 무선 스펙트럼부분에 대한 동시 사용이 가능하다. 스펙트럼 결합은 무선 스펙트럼의 인접 부분을 사용해서는 전송할 수 없는 대량의 신호 전송을 가능케 한다. 스펙트럼 사용을 최대화하기 위한 다른 기술은 고차 변조를 실행하여 각각의 전송된 심벌이 저차 변조에 따라 전송된 심벌보다 더 많은 수의 비트를 통신하도록 하는 것이다.

하지만, 고차 변조를 위해서는, 무선 채널의 신호 대 잡음비(SNR)가 고차 변조에 디코딩의 필요조건들을 지원하기에 적절한 수준 즉, 충분히 높아야 한다. 다수의 송신기, 다수의 수신기 및 다수의 병렬 수신기를 사용하는 트랜시버에 대한 다중입력 다중출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO) 아키텍처를 사용하는 이동 통신 시스템은 무선 채널의 유효 SNR을 향상시킨다. 다수의 병렬 수신기 체인 내 많은 수의 수신기를 사용하는 것은 무선 채널이 우수한 SNR을 가질 때 다수의 병렬 수신기가 비트 스트림을 연결하기 위해 사용되어 송신 신호에 대한 처리량을 증가시키도록 큰 SNR을 허용한다. 하지만, 이상에서 언급된 기술이 다수의 병렬 수신기를 사용하는 MIMO에 적용될 때, 사용되는 실리콘의 양과 수신기 칩의 패키지 크기가 증가할 것이고, 이에 따라 수신기 칩에 의해 소비되는 전력량 또한 증가할 것이다. 수신기 칩의 전력량 증가는 이동 단말의 배터리 수명을 감축시키고, 이에 의해 사용자에게 불편을 야기한다.

다수의 병렬 수신기 체인을 가진 MIMO 아키텍처에서, 병렬 수신기의 수는 MIMO 입/출력부의 수에 상응하거나 결합하여야 하는 스펙트럼의 인접하지 않는 부분의 수에 상응한다. MIMO 수신기의 경우, 각각의 수신기는 신호를 수신하여 수신 신호를 독립적으로 처리함으로써, 디코더에서 신호의 개별 부분에서 신호가 전송하는 집합될 부분 코드 및/또는 데이터와 같은 다른 콘텐츠를 생성하여야 한다. 스펙트럼 결합을 수행하기 위해 여러 주파수 범위의 스펙트럼에서 각각의 스펙트럼 부분은 다운컨버팅되고 처리되어야 한다. 각각의 스펙트럼 부분이 분리된 상태를 유지해야 하므로, 아날로그인 MIMO 수신기는 디지털 처리를 위해 상호 인접하여 위치하는 다른 주파수 옵셋으로 다운컨버팅된다.

하지만, 이러한 MIMO 수신기의 다수의 병렬 수신기 체인 구조는 다량 또는 큰 크기의 수신기 칩과 대량의 전력을 사용하고, 이에 따라 점점 더 많은 수의 MIMO 수신기를 사용하는 MIMO 아키텍처에서는 비실용적이다. 더욱이, 다수의 병렬 수신기 체인 기술은 각각의 수신기가 자신만의 PVT(Process-Voltage-Temperature) 변동 특성에 따라 보상되도록 다수의 병렬 수신기 체인의 각각의 수신기가 자신만의 PVT를 가질 것이기 때문에, 대역폭에 따라 등화, 절대 이득, IQ(In-phase Quadrature) 부정합 및 다른 유사 특성 및/또는 특징 등을 보상을 복잡하게 한다. 또한, 언급된 다수의 병렬 수신기 체인 기술은 다수의 아날로그 수신기를 제어해야 하기 때문에 디지털 기저대역 동작에 있어 추가의 부담을 준다. 따라서, 더욱 효율적인 이동 단말의 고차 변조를 지원할 수 있는 대역확산 혼합신호 수신에 대한 필요성이 대두하고 있다.

본 발명은 언급된 문제점을 해결하여 이후 설명될 바와 같은 장점을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이에 따라, 본 발명 이상의 문제점을 해결하여 이동 단말의 고차 변조를 지원하면서도 효율적으로 대역확산 혼합신호 수신 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 각각이 적어도 하나의 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나를 가진 수신기에서 대역확산 혼합신호 수신 및 스펙트럼 결합을 위한 방법은 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호를 적어도 하나의 고유 직교 의사난수(PN) 코드로 변조하는 단계; 상기 적어도 하나의 변조된 신호를 적어도 하나의 기저대역 신호로 다운컨버팅하는 단계; 상기 적어도 하나의 기저대역 신호를 중첩된 기저대역 신호로 결합하고 중첩된 기저대역 신호를 필터링하는 단계; 상기 중첩된 기저대역 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기 디지털 기저대역 신호를 각각이 전체 디지털 기저대역 신호를 가진 다수의 신호 경로로 분리하는 단계; 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 중 하나를 상기 다수의 신호 경로 각각에 적용하는 단계; 및 상기 다수의 신호 경로를 결합된 디지털 기저대역 신호로 다중화하는 단계를 포함한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 주파수 분할 복신(FDD) 수신기에서 대역확산 혼합신호 수신 및 스펙트럼 결합을 위한 장치는 신호를 수신하는 안테나; 상기 수신된 신호를 개별 주파수 대역을 가진 적어도 두 개의 신호로 분리하는 다이플렉서; 개별 주파수 대역을 가진 적어도 두 개의 신호의 신호 경로를 듀플렉싱하는 적어도 하나의 듀플렉서; 개별 주파수 대역을 가진 적어도 두 개의 신호를 증폭하는 적어도 하나의 저잡음 증폭기(LNA); 상기 적어도 하나의 LNA의 개별 출력을 적어도 하나의 기저대역 신호로 다운컨버팅하는 적어도 하나의 동위상 직교(IQ) 믹서; 상기 신호 경로 중 적어도 하나의 기저대역 신호 각각에 대해 적어도 하나의 고유 직교 의사난수(PN) 코드를 적용하는 다수의 1차 국부 발진기; 상기 적어도 하나의 기저대역 신호를 중첩된 기저대역 신호로 결합하는 신호 믹서; 상기 중첩된 기저대역 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC); 상기 디지털 기저대역 신호를 다수의 동일한 디지털 기저대역 신호로 분리하는 스플리터; 상기 동일한 디지털 기저대역 신호 각각에 대해 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드를 적용하는 다수의 2차 국부 발진기; 상기 동일한 디지털 기저대역 신호 각각을 증폭하는 적어도 하나의 디지털 가변 이득 증폭기(DVGA); 및 상기 동일한 디지털 기저대역 신호 각각을 다중화된 기저대역 신호로 듀플렉싱하는 듀플렉서를 포함한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 시분할 복신(TDD) 수신기에서 대역확산 혼합신호 수신 및 스펙트럼 결합을 위한 장치는 다수의 신호를 수신하는 다수의 안테나; 상기 다수의 신호 각각을 개별적으로 증폭하는 다수의 저잡음 증폭기(LNA); 상기 다수의 신호 각각에 적어도 하나의 고유 직교 의사난수(PN) 코드를 적용하는 다수의 1차 국부 발진기; 상기 다수의 신호 각각을 중첩된 신호로 결합하는 2차 국부 발진기; 상기 중첩된 신호를 디지털 중첩 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC); 상기 디지털 중첩 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하고 상기 디지털 기저대역 신호를 다수의 동일한 디지털 기저대역 신호로 분리하는 디지털 다운컨버터(DCC); 및 상기 동일한 디지털 기저대역 신호 각각에 대해 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드를 적용하는 다수의 3차 국부 발진기를 포함한다.

본 발명의 다른 특징, 장점 및 언급되지 않은 특징은 당업자라면 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 이동 단말의 고차 변조를 지원하면서도 효율적으로 대역확산 혼합신호 수신 기술이 제공된다.

본 발명의 특정 실시 예에 따른 언급된 및 다른 특징, 특성 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 이하의 설명을 통해 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 결합을 사용하는 주파수 분할 복신(Frequency Division Duplex, FDD)를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 결합을 사용하는 시분할 복신(Time Division Duplex, TDD)를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 장치(User Equipment, UE)를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(Base Station, BS)을 도시한다.
도면 전체를 통해 동일 또는 유사 부품, 특징 및 구조에 대해 유사 참조부호를 사용하였다.

첨부된 도면을 참조한 이하의 설명은 청구항 및 그 등가물에 의해 정의되는 바와 같이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 돕기 위한 것이다. 이러한 설명은 이해를 돕기 위한 여러 특정 설명을 포함하지만 단순히 예시를 위한 것으로 간주하여야 한다. 따라서, 당업자라면, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남 없이 여기서 설명된 실시 예에 대한 여러 변경 및 변화 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 공지된 기술 및 구성 등에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐릴 수 있기에 생략한다.

이하의 설명 및 청구항에서 사용된 용어 및 단어는 서지적 의미에 한정되는 것이 아니라, 본 발명에 대란 명확하면서도 일관된 이해를 돕기 위해 사용된 것일 뿐이다. 따라서, 당업자라면 본 발명의 특정 실시 예에 대한 설명은 이해를 돕기 위한 것일 뿐 청구항에 의해 정의된 바와 같이 본 발명을 한정하기 위한 것이 아님을 알 수 있을 것이다.

단수와 복수의 사용은 명확히 지칭해야 하는 경우가 아니라면 포괄적으로 사용하고자 한다. 따라서, "부재 표면"은 하나 이상의 표면을 표현하는 것일 수 있다.

용어 "실질적인"은 언급된 특성, 파라미터 또는 값이 정확히 달성될 필요가 없다는 것을 의미하며, 예를 들어 허용오차, 측정 에러, 측정 정확도와 같은 변경, 한정 및 다른 당업자에게 알려진 요인이 그러한 특성이 제공하고자 하는 효과를 배제하지 않는 만큼 허용될 것이다.

본 발명의 실시 예는 대역확산 혼합신호 수신을 위한 장치 및 방법을 포함한다. 여기서는 수신기만을 의미하는 것일 수도 있는 본 발명의 실시 예에 따른 대역확산 혼합신호 수신기는 스펙트럼 결합 및 다중입력 다중출력(MIMO) 능력을 제공한다. 더욱이, 본 발명의 수신기는 입력 신호 즉, 수신 신호를 변조 및 복조하기 위한 직교 의사난수 코드를 사용함으로써 각각의 수신 신호가 고유 키(key)를 가지도록 한다.

의사-잡음 코드라고도 불리는 직교 의사난수 코드는 코드분할 다중접속(CDMA)망 또는 다른 유사 및/또는 적정 대역확산 통신 시스템을 위한 확산 코드이고, 음성 신호를 암호화하는데 사용된다. 대역확산 통신 시스템에서, 의사 난수 코드는 디지털 신호를 전송할 때 의사난수 코드의 넓은 대역폭에 걸쳐 디지털 신호를 확산하기 위해 한정된 대역폭을 가진 디지털 신호에 적용한다. 의사난수 코드의 대역폭은 데이터 신호의 전송에 사용되어야 하는 최소 필수 대역폭보다 훨씬 크다. 대역확산 시, 다수의 송신기 각각은 다수의 송신기 각각으로부터 개별적으로 송신된 다수의 데이터 신호를 구별하기 위한 고유 코드를 가진다. 따라서, 적용된 의사난수 코드를 가진 전송된 데이터 신호는 공통 채널을 사용하여 중첩 및 처리되면서도 결정적으로 분리 가능(deterministically separable)하다. 다시 말해, 의사난수 코드를 사용하는 것은 부호화되어 공통 수신기를 통해 전송되어 이어서 복호되고 디지털 기저대역에 따라 검색될 하향링크 신호를 가진 통신 채널을 결정하기 위한 공통 수신기 블록의 사용과 유사하다.

더욱이, 스펙트럼 결합의 사용과 관련하여, 본 발명의 실시 예에서의 대역확산 혼합신호 수신기는 각각 다수의 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA) 입력부를 가지고, 다수의 LNA 입력부 각각은 스펙트럼의 개별 대역으로 동조된다. 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 분할 복신(FDD) 수신기의 경우, FDD의 LNA는 개별 대역에 대해 설계된 개별 듀플렉서에 동조되고 인터페이스를 가진다. 대조적으로, 시분할 복신(TDD) 수신기의 경우, 다수의 LNA는 무선 주파수(RF) 대역통과 필터와 인터페이스를 가지거나 TDD 수신기의 설계에 따라 TDD 수신기의 안테나들과 직접 연결되는 인터페이스를 가진다.

본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 결합을 실행하기 위해, FDD 및 TDD 타입 수신기 모두 스펙트럼의 다른 개별 주파수 대역에서 동시에 신호를 수신하기 위해 다이플렉서를 사용한다. 다시 말해, 두 노드 사이의 신호 출력을 스위칭하거나 스위칭에 따라 개별 노드의 두 신호를 결합하는 RF 스위치보다는, 다이플렉서는 컴포넌트 신호를 하나의 신호로 결합하거나 컴포넌트 신호의 개별 주파수 대역에 따라 하나의 신호를 컴포넌트 신호로 분리한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 다른 스펙트럼 결합을 사용하는 FDD 수신기를 도시한다.

도 1을 참조하면, FDD 수신기(100)의 전단은 적어도 하나의 안테나(101)와 안테나(101)에 연결된 적어도 하나의 다이플렉서(102)를 포함한다. 하나 이상의 안테나를 가진 FDD 수신기(100)의 경우, 각각의 안테나에 연결된 개별 다이플렉서(102)를 가진다. 하지만, 본 발명의 실시 예는 예시적일 뿐, FDD 수신기(100)는 원하는 만큼의 안테나와 다이플렉서를 포함할 수 있다. 다이플렉서(102)는 안테나(101)를 통해 수신된 신호를 컴포넌트 신호로 분리한다. 예를 들어, FDD 수신기(100)의 경우, 안테나(101)를 통해 수신된 신호는 두 개의 컴포넌트 신호, 스펙트럼의 700MHz 대역인 제 1 신호와 스펙트럼의 1900MHz 대역인 제 2 신호로 나뉜다.

다음으로, 개별 듀플렉서(103)는 두 컴포넌트 신호에 각각 해당하는 신호 경로를 따라 위치한다. 예를 들어, 하나의 듀플렉서(103)는 안테나(101)를 통해 수신된 신호로부터 700MHz 대역의 컴포넌트 신호가 다이플렉서(102)에 의해 분리된 이후 700MHz 대역의 신호 경로를 따라 위치한다. 유사하게, 다른 듀플렉서(103)는 1900MHz 대역의 신호 경로를 따라 위치한다. FDD 수신기(100)는 700MHz 대역 및 1900MHz 대역의 신호 경로를 따라 각각 위치하는 다수의 LNA를 포함한다.

FDD 수신기(100)는 LNA의 출력을 기저대역으로 다운컨버팅하는 다수의 IQ 믹서(104)를 포함한다. 각각의 IQ 믹서(104)는 독립적인 RF 국부 발진기(Local Oscillator, LO)에 의해 구동되고, 이에 따라 각각의 IQ 믹서(104)는 각각의 독립적인 RF LO(105)에 따라 LNA의 각각의 출력을 기저대역으로 다운컨버팅한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 각각의 RF LO(105)는 고유 직교 의사난수(PN) 코드로 변조되고, 이어서 IQ 믹서(104)의 각각의 출력은 기저대역에서 700MHz 및 1900MHz 대역과 같은 각각의 대역의 대역확산 신호를 생성하고 중첩하기 위해 믹서(106)에 의해 결합된다.

고유 직교 PN 코드는 통계적으로 독립적이고 균일하게 분포하는 것처럼 보이는 디지트의 시퀀스이다. 상세하게는, 고유 직교 PN 코드는 고유 직교 의사난수 코드 시퀀스를 생성하는 수학적으로 결정된 규칙에 따라 생성되면서도 통계적으로 랜덤인 것처럼 보이기 때문에 유사-랜덤(random-like)인 것으로 배열된다. 두 개의 고유 직교 PN 코드 시퀀스는 두 코드 사이의 내적이 0일 때 직교하는 것으로 간주한다. 두 고유 직교 PN 코드 시퀀스는 코드가 고정 길이 또는 가변 길이일 때 상호 직교한다.

하지만, IQ 믹서(104)의 신호 출력 및 인접한 간섭신호는 각각의 하나의 고유 직교 PN 코드 시퀀스로 변조되어 아날로그 신호에서 디지털 신호로 반앨리어스(anti-alias) 필터링되고 변환되는 기저대역에서 대역확산 대역폭으로 변화되도록 한다는 것에 주목한다. 더 상세히, 믹서(106)가 개별 RF LO(105)에 의해 변조된 임의의 인접 간섭신호를 포함한 개별 대역의 신호를 조합한 이후, 중첩된 대역확산 신호는 저대역통과 필터(도시되지 않음) 및 IQ 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(107)을 통해 전달되고, 여기서 이러한 저대역통과 필터 또는 반앨리어스 필터로 불릴 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 임의의 대역외 블로커(blocker) 신호는 듀플렉서(103)와 반앨리어스 필터에 의해 충분히 억압되는 것으로 가정한다.

IQ ADC(107)가 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 이후, 디지털 신호는 스플리터(108)에 의해 다수의 병렬 경로로 분리된다. 병렬 경로의 수는 결합된 스펙트럼이 수신기 디지털 기저대역(Receiver Digital Baseband, RX DBB)내에 있도록 결합될 다수의 인접하지 않는 스펙트럼 수에 따라 결정된다. 좀 더 상세하게는, 결합될 각각의 인접하지 않는 스펙트럼은 두 개의 디지털 처리 경로에 할당되는데, 여기서 두 디지털 처리 경로 중 하나는 원하는 스펙트럼 및 해당 블로커 신호를 복원하기 위한 것이고, 다른 하나의 디지털 처리 경로는 블로킹 신호를 처리하고 두 번 적용된 고유 직교 PN 코드 시퀀스를 가지게 되어 고유 직교 PN 코드 시퀀스의 이전 적용을 삭제하도록 하기 위한 것이다.

상세하게는, 도 1의 실시 예에서와 같이, 스플리터(108) 이후 4개의 신호 경로가 후속하는데, 이들 각각은 적용된 고유 직교 PN 코드들의 다른 조합을 가진다. 예를 들어, 4개의 신호 경로 중 2개가 핵심 경로(key path)로 결정되는 경우, 핵심 경로 각각은 고유 직교 PN 코드 시퀀스 PN1을 사용하는 RF LO(105) 중 하나의 RF LO와 고유 직교 PN 코드 시퀀스 PN2를 사용하는 RF LO(105) 중 다른 하나의 RF LO를 가진다. 핵심 경로가 아니고 선택적이고 임의의 수일 있는 다른 두 경로는 각각 다른 조합의 고유 직교 PN 코드 시퀀스를 가지며 고차 대역 통과필터를 가짐으로써 스플리터(108)에 후속하는 핵심 경로의 성능을 개선하도록 한다.

설명된 바와 같이, 핵심 경로에서, PN1을 가진 RF LO(105)에서 부호화된 신호와 간섭 신호만이 PN1으로 변조되는 제 1 경로에서 복원되는데, 그 이유는 PN1을 제외한 다른 직교 코드를 가진 신호는 PN1으로 다중화될 때 출력이 0이기 때문이고, 유사한 복원 과정과 출력 0인 경우가 다른 핵심 경로에서 PN2로 RF LO(105)에서 부호화된 신호 및 간섭 신호에서도 일어난다. 다른 선택적인 두 경로는 자신들에게 적용된 PN1 및 PN2의 다른 조합을 가지며, 고차 대역 통과필터가 직교로 부호화되고 다른 직교 처리에 의해 충분히 제거되지 않은 강한 간섭 신호의 여분을 추가로 제거함으로써 핵심 경로의 성능을 개선하는데 사용된다. 고유 직교 PN 코드 시퀀스는 동일한 고유 PN 코드로 부호화된 신호를 복원하기 위해 그리고 직교 코드로 다른 신호를 확산한 결과로서 생성되는 중첩 잡음을 제거하기 위해 사용하고, 그에 따라 700MHz 및 1900MHz 각각의 스펙트럼의 직교 신호인 원하는 신호를 복원하게 되는데, 이러한 중첩 잡음은 고유 직교 PN 코드 시퀀스가 적용되는 스펙트럼으로부터 필터링되지 않기 때문이다.

도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 RF LO(105)를 변조하는데 사용되는 고유 직교 PN 코드 시퀀스 PN1 및 PN2 중 하나와 중첩된 대역확산 신호를 곱함으로써 스플리터(108)에 후속하는 4개의 신호 경로를 따라 원하는 신호를 복원한다. 따라서, 고유 직교 PN 코드 시퀀스 중 하나에 해당하는 700MHz 및 1900MHz 중 하나의 스펙트럼은 중첩된 대역확산 신호로부터 복원되고 중첩 대역확산 신호 중 나머지 부분은 직교성으로 인해 백색잡음과 같이 출력이 0이 된다. 스플리터(108)에 후속하는 4개의 신호 경로 각각은 인접 간섭신호들이 복원될 것이기 때문에 다른 대역으로부터의 스펙트럼을 복원하고 채널 필터링을 수행한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, RF LO(105), 각 RF LO(105)에 대한 각각의 고유 직교 PN 코드 시퀀스 및 스플리터(108)에 후속하는 신호 경로에 대해 원하는 만큼 임의 수일 수 있다.

4개의 신호 경로는 700MHz 및 1900MHz 대역이 중첩 대역확산 신호로부터 복원된 후 700MHz 및 1900MHz 대역 각각에 해당하는 두 신호 경로 전체에 결합된다. 더욱이, 고유 직교 PN 코드 시퀀스의 적용으로 인해 확산된 신호를 차단함으로써 생성된 잡음이 FIR(Finite Impulse Response) 필터(109)에 의한 채널 필터링 이전에 제거된다. 이어서, 채널 필터링된 신호는 DVGA(Digital Variable Gain Amplifier)(110)에 의해 증폭되어 모뎀 처리를 위해 700MHz 및 1900MHz 대역 각각의 소정 신호 크기를 가지게 된다. 700MHz 및 1900MHz 대역에 해당하는 필터링되고 증폭된 신호는 멀티플렉서(MUX)(111)에 의해 시간 다중화된다. 이어서, 시간 다중화된 신호는 패킷화되어 모뎀에 제공된다.

도 1의 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 시스템 아키텍처는 700MHz 및 1900MHz 대역과 같은 다수의 신호 대역에 대해 공통 아날로그 기저대역 수신기를 사용한다. 기저대역 수신기는 실리콘으로 제조되기 때문에, 전형적으로 다량의 전력을 소비하고, 이에 따라 적은 수의 기저대역 수신기로 다수의 신호 대역 즉, 스펙트럼이 고차 MIMO 시스템의 경우에서와 같이 집합되어 하는 경우에 사용될 수 있는 효율적인 수신기를 제공하여야 한다.

예를 들어, MIMO 시스템의 수신기의 경우, 다중 LNA 입력이 동조되는 동일 대역의 동일 신호에 대한 다이버시티를 달성하기 위해 동일 대역으로 동조된 다중 LNA 입력을 포함한다. TDD의 경우, 다중 LNA 입력은 MIMO 시스템의 다수의 안테나 중 하나와 직접 인터페이스하거나 연결되어 다수의 안테나를 사용하는 하나의 대역의 하나의 신호를 수신하기 위한 공간 다이버시티를 달성한다. 한편, FDD의 경우, 각각의 LNA 입력은 도 1에 도시된 경우에서와 같이 MIMO 시스템의 다수의 안테나 중 하나와 직접 인터페이스 또는 연결되는 개별 듀플렉서와 직접 인터페이스 또는 연결된다. 하지만, 사용자 장치(UE)가 MIMO 시스템에 따라 신호를 전송하지 않는 경우, LNA 입력은 1차 LNA가 UE의 단일 안테나에 직접 인터페이스 또는 연결되는 경우를 제외하고 RF 대역통과 필터와만 인터페이스한다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 스펙트럼 결합을 사용하는 TDD 수신기를 도시한다.

도 2를 참조하면, TDD 수신기는 안테나 각각에 개별 LNA(202)가 연결되는 다수의 안테나(201)를 포함한다. 각각의 LNA(202)는 다수의 곱셈기(203) 중 하나에서 고유 PN 코드 시퀀스와 각각 곱해지고, 이러한 고유 PN 코드 시퀀스는 본 발명의 실시 예에서 왈시 코드라 지칭된다. 도 2에 도시된 실시 예에서, 각각이 다수의 안테나(201)에 해당하는 다수의 MIMO 신호 경로 각각이 동일한 반송파 주파수에 대한 것이기 때문에, 다수의 MIMO 신호 경로는 LO(204)와 같은 하나의 단일 IQ 믹서에 의해 집합적으로 다운컨버팅되도록 곱셈기(203)를 통해 각각 전달된 이후 결합되어, 증폭기(205)에 의해 증폭되는 중첩된 기저대역 신호를 생성한다. 이어서 중첩된 기저대역 신호는 반앨리어스 필터(206)에 의해 필터링되고 ADC(207)에 의해 디지털 신호로 변환된다.

중첩된 기저대역 신호가 ADC(207)에 의해 디지털 신호로 변환되고 나면, 디지털 다운컨버터(DDC)(208)에 의해 디지털 기저대역 신호로 다운컨버팅된다. 도 2에 도시된 예시적인 실시 예에서와 같이, DDC(208)는 4개의 병렬 경로를 따라 디지털 기저대역 신호를 출력한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, DDC(208)는 적정 수의 병렬 경로 또는 하나의 경로를 따라 디지털 기저대역 신호를 출력한다. 4개의 신호 경로를 따라 DDC(208)로부터 출력되는 각각의 신호는 곱셈기(209)로 제공되어 곱셈기(203)에 의해 사용된 왈시 코드 중 하나와 동일한 왈시 코드와 곱해진다. 따라서, 안테나(201)에 의해 수신된 신호에 해당하는 스펙트럼은 곱셈기(203)에 의해 사용된 것과 동일한 왈시 코드를 사용하여 디지털 기저대역 신호로부터 복원된다.

더욱이, 직교성으로 인해 다른 신호 스펙트럼과 백색 잡음도 복원된다. 따라서, DDC(208)로부터의 각각의 병렬 경로 출력은 안테나(201)에 의해 수신된 신호에 해당하는 스펙트럼을 따라 인접한 간섭 신호 또한 복원되기 때문에 개별 스펙트럼에 대한 채널 필터링을 수행한다. 이어서 필터링된 스펙트럼은 디지털 모뎀(210)에 의해 복조되고 처리된다. 따라서, 도 2의 예시적인 실시 예에서, TDD 수신기(200)는 오로지 하나의 ADC(207)만을 포함하고, 각각이 개별 ADC를 포함하는 중복 중간 주파수(IF) 아날로그 블록에 대한 필요성을 감소시킨다. 따라서, TDD 수신기(200)는 다수의 ADC 및 IF 아날로그 블록을 가진 수신기보다 더 효율적이고 전력을 덜 소비한다. 도 2의 실시 예에서의 TDD 수신기(200)와 도 1의 실시 예에서의 FDD 수신기(100)는 단말, 휴대전화, 휴대용 전자장치 또는 이동 통신 시스템에서 동작하는 유사 및/또는 적정 UE와 같은 UE, 기지국(BS) 또는 이동 통신의 리피터(repeater) 혹은 중계국(RS)과 같은 다른 유사 및/또는 적정 이동 통신 시스템 엘리먼트일 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 UE를 도시한다.

도 3을 참조하면, UE(300)는 이동 통신 시스템에서의 MIMO 이동 통신을 위한 다수의 안테나(301), 이동 통신 시스템에서 신호를 수신하는 수신기(302), 이동 통신 시스템에서 신호를 송신하는 송신기(303), 수신기(302)에 의해 수신된 신호 및 송신기(303)에 의해 송신된 신호를 변조 및 복조하는 모뎀(304) 및 UE(300)의 전체 동작을 제어하는 제어기(305)를 포함한다. 더욱이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 수신기(302) 및 송신기(303)는 이동 통신 시스템에서 신호를 전송 및 수신하기 기능을 모두 수행하는 트랜시버와 같은 하나의 유닛으로 구성될 수도 있다. UE(300)는 도 1의 실시 예에서의 FDD 수신기(100) 또는 도 2의 실시 예에서의 TDD 수신기(200)에 따라 구현되는 송신기/수신기(T/R) 전단(306)을 포함하고, 이에 따라 FDD 수신기(100) 및 TDD 수신기(200)에 대해 설명된 특징을 포함한다. 또한, UE(300)는 휴대용 전자장치, 이동 단말, 및 다른 유사 장치와 동일한 다른 엘리먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시되지는 않았지만, UE(300)는 표시부, 입력부, 터치스크린 장치, 마이크로폰, 스피커, 저장부 및 휴대용 전자장치 및/또는 이동 단말에서 사용되는 다른 유사 엘리먼트를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(BS)을 도시한다.

도 4를 참조하면, BS(400)는 이동 통신 시스템에서의 MIMO 이동 통신을 위한 다수의 안테나(401), 이동 통신 시스템에서 신호를 수신하는 수신기(402), 이동 통신 시스템에서 신호를 송신하는 송신기(403), 수신기(402)에 의해 수신된 신호 및/또는 송신기(403)에 의해 송신된 신호를 변조 및 복조하는 모뎀(404) 및 BS(400) 전체 동작을 제어하는 제어기(405)를 포함한다. 더욱이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 수신기(402) 및 송신기(403)는 이동 통신 시스템에서 신호를 송신 및 수신하는 기능을 모두 수행하는 트랜시버와 같은 하나의 유닛으로 구성될 수 있다. BS(400)는 도 1의 실시 예에서의 FDD 수신기(100) 또는 도 2의 실시 예에서의 TDD 수신기(200)에 따라 구현될 수 있는 송신기/수신기(T/R) 전단(406)을 포함할 수 있고, 이에 따라 FDD 수신기(100) 및 TDD 수신기(200)에 대해 설명된 특징을 포함한다. 또한, BS(400)는 BS와 공통되는 다른 엘리먼트 또는 리피터 및 RS와 같은 다른 이동 통신 시스템 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시되지는 않았지만 BS(400)는 추가의 송신기 및 수신기, 유선 통신을 위한 인터페이스부, 추가의 모뎀, 저장부, 입력부 및 이동 통신 시스템 장비에서 사용되는 다른 유사 엘리먼트를 포함할 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명이 특정 실시 예에 대해 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 첨부된 청구항 및 그 등가물에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남 없이 여러 변형 및 변경이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

100: FDD 수신기 101: 안테나
102: 다이플렉서 103: 듀플렉서
104: IQ 믹서 105: RF LO
106: 믹서 107:ADC
108: 스플리터 109: FIR
110: DVGA 111: MUX

Claims

각각이 적어도 하나의 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나를 가진 수신기에서 대역확산 혼합신호 수신 및 스펙트럼 결합을 위한 방법에 있어서,
상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호를 적어도 하나의 고유 직교 의사난수(PN) 코드로 변조하는 단계;
상기 적어도 하나의 변조된 신호를 적어도 하나의 기저대역 신호로 다운컨버팅하는 단계;
상기 적어도 하나의 기저대역 신호를 중첩된 기저대역 신호로 결합하고 중첩된 기저대역 신호를 필터링하는 단계;
상기 중첩된 기저대역 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계;
상기 디지털 기저대역 신호를 각각이 전체 디지털 기저대역 신호를 가진 다수의 신호 경로로 분리하는 단계;
상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 중 하나를 상기 다수의 신호 경로 각각에 적용하는 단계; 및
상기 다수의 신호 경로를 결합된 디지털 기저대역 신호로 다중화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 각각은 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호 각각에 대해 다른 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다수의 신호 경로 각각에 적용된 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 각각은 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호를 변조하는 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 중 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 수신기는 주파수 분할 복신(FDD) 수신기이며,
상기 FDD 수신기의 적어도 하나의 안테나에 의해 수신된 적어도 하나의 신호는 상기 적어도 하나의 안테나에 의해 수신된 신호를 두 개의 다른 주파수 대역에 해당하는 적어도 두 개의 다른 신호로 분리하기 위해 다이플렉싱되며,
상기 두 개의 다른 주파수 대역에 해당하는 적어도 두 개의 다른 신호는 개별적으로 듀플렉싱되며,
상기 듀플렉싱된 신호는 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호의 변조 이전에 저잡음 증폭기(LNA)를 사용하여 증폭되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 수신기는 시분할 복신(TDD) 수신기이며,
상기 TDD 수신기의 적어도 하나의 안테나 각각에 의해 수신된 적어도 하나의 신호 각각은 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호의 변조 이전에 저잡음 증폭기(LNA)를 사용하여 증폭되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 디지털 기저대역 신호를 다수의 신호 경로로 분리하는 것은 디지털 다운컨버터(DDC)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 디지털 기저대역 신호를 다수의 신호 경로로 분리하는 것을 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 적용 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
주파수 분할 복신(FDD) 수신기에서 대역확산 혼합신호 수신 및 스펙트럼 결합을 위한 장치에 있어서,
신호를 수신하는 안테나;
상기 수신된 신호를 개별 주파수 대역을 가진 적어도 두 개의 신호로 분리하는 다이플렉서;
개별 주파수 대역을 가진 적어도 두 개의 신호의 신호 경로를 듀플렉싱하는 적어도 하나의 듀플렉서;
개별 주파수 대역을 가진 적어도 두 개의 신호를 증폭하는 적어도 하나의 저잡음 증폭기(LNA);
상기 적어도 하나의 LNA의 개별 출력을 적어도 하나의 기저대역 신호로 다운컨버팅하는 적어도 하나의 동위상 직교(IQ) 믹서;
상기 신호 경로 중 적어도 하나의 기저대역 신호 각각에 대해 적어도 하나의 고유 직교 의사난수(PN) 코드를 적용하는 다수의 1차 국부 발진기;
상기 적어도 하나의 기저대역 신호를 중첩된 기저대역 신호로 결합하는 신호 믹서;
상기 중첩된 기저대역 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC);
상기 디지털 기저대역 신호를 다수의 동일한 디지털 기저대역 신호로 분리하는 스플리터;
상기 동일한 디지털 기저대역 신호 각각에 대해 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드를 적용하는 다수의 2차 국부 발진기;
상기 동일한 디지털 기저대역 신호 각각을 증폭하는 적어도 하나의 디지털 가변 이득 증폭기(DVGA); 및
상기 동일한 디지털 기저대역 신호 각각을 다중화된 기저대역 신호로 듀플렉싱하는 듀플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고유 PN 코드 각각은 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호 각각에 대해 다른 것을 특징으로 하는 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 다수의 신호 경로 각각에 적용된 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 각각은 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호를 변조하는 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 중 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 장치.
시분할 복신(TDD) 수신기에서 대역확산 혼합신호 수신 및 스펙트럼 결합을 위한 장치에 있어서,
다수의 신호를 수신하는 다수의 안테나;
상기 다수의 신호 각각을 개별적으로 증폭하는 다수의 저잡음 증폭기(LNA);
상기 다수의 신호 각각에 적어도 하나의 고유 직교 의사난수(PN) 코드를 적용하는 다수의 1차 국부 발진기;
상기 다수의 신호 각각을 중첩된 신호로 결합하는 2차 국부 발진기;
상기 중첩된 신호를 디지털 중첩 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC);
상기 디지털 중첩 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하고 상기 디지털 기저대역 신호를 다수의 동일한 디지털 기저대역 신호로 분리하는 디지털 다운 컨버터(DCC); 및
상기 동일한 디지털 기저대역 신호 각각에 대해 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드를 적용하는 다수의 3차 국부 발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 각각은 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호 각각에 대해 다른 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 다수의 신호 경로에 적용된 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드 각각은 상기 수신기에 의해 수신된 적어도 하나의 신호를 변조하는 적어도 하나의 고유 직교 PN코드 중 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 다수의 안테나 각각에 의해 수신된 다수의 신호 각각은 상기 다수의 신호 각각에 대해 상기 적어도 하나의 고유 직교 PN 코드를 적용하기 이전에 상기 다수의 LNA 중 하나를 사용하여 증폭되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 다수의 3차 국부 발진기는 상기 DDC내에 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.