KR20230107355A - 감소된 lo 요건을 갖는 양방향 이미지 제거 능동 배열 - Google Patents
감소된 lo 요건을 갖는 양방향 이미지 제거 능동 배열 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230107355A KR20230107355A KR1020237020808A KR20237020808A KR20230107355A KR 20230107355 A KR20230107355 A KR 20230107355A KR 1020237020808 A KR1020237020808 A KR 1020237020808A KR 20237020808 A KR20237020808 A KR 20237020808A KR 20230107355 A KR20230107355 A KR 20230107355A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signals
- frequency band
- circuit
- signal
- frequency
- Prior art date
Links
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 102100036407 Thioredoxin Human genes 0.000 description 29
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 26
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 19
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 2
- 101100208110 Arabidopsis thaliana TRX4 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100425275 Dictyostelium discoideum trxC gene Proteins 0.000 description 1
- 101100425276 Dictyostelium discoideum trxD gene Proteins 0.000 description 1
- 101001045848 Homo sapiens Histone-lysine N-methyltransferase 2B Proteins 0.000 description 1
- 101100154863 Mus musculus Txndc2 gene Proteins 0.000 description 1
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 1
- 101150041689 SLC25A5 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100101240 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) txl1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150092978 Slc25a4 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150096347 TRX3 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100034795 Thioredoxin, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/005—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges
- H04B1/0067—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges with one or more circuit blocks in common for different bands
- H04B1/0082—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges with one or more circuit blocks in common for different bands with a common local oscillator for more than one band
- H04B1/0085—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges with one or more circuit blocks in common for different bands with a common local oscillator for more than one band where one band is the image frequency band of the other and the band selection is done by image rejection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
- H01L23/64—Impedance arrangements
- H01L23/66—High-frequency adaptations
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
- H04B1/40—Circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/0413—MIMO systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/02—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
- H04L7/033—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
- H04L7/0331—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop with a digital phase-locked loop [PLL] processing binary samples, e.g. add/subtract logic for correction of receiver clock
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
- H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
- H01L2223/64—Impedance arrangements
- H01L2223/66—High-frequency adaptations
- H01L2223/6661—High-frequency adaptations for passive devices
- H01L2223/6677—High-frequency adaptations for passive devices for antenna, e.g. antenna included within housing of semiconductor device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Superheterodyne Receivers (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Transceivers (AREA)
Abstract
RF 프론트엔드 IC(integrated circuit) 디바이스는 제1 주파수 대역 및 제1 주파수 대역보다 더 높은 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들을 송신 및 수신하기 위한 하나 이상의 RF 트랜시버들을 포함한다. RF 프론트엔드 IC 디바이스는 하나 이상의 트랜시버들에 결합되어 양방향 LO 신호를 발생시키는 양방향 LO 신호 발생 회로를 더 포함한다. 양방향 LO 신호는 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역 사이에 투입된다. 양방향 LO 신호 발생 회로는, 제1 주파수 대역보다 더 높은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 상위 측 LO 투입을 수행하고, 제2 주파수 대역보다 더 낮은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 하위 측 LO 투입을 수행하기 위한 것이다.
Description
[0001] 본 출원은 2020년 11월 23일자로 출원된 미국 정규 특허 출원 제17/102,042호를 우선권으로 주장하며, 이 정규 특허 출원은 그 전체가 인용에 의해 포함된다.
[0002] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 무선 통신 디바이스들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 양방향 이미지 제거를 이용하는 밀리미터-파(mm-Wave) 통신 시스템에 관한 것이다.
[0003] 무선 통신 기술들이 발전함에, 따라 다중-모드(multi-mode) 또는 다중-대역(multi-band) 무선 시스템들이 일상적으로 이용 가능하다. 그러한 시스템들은 상이한 기능들을 상이한 IC(integrated circuit) 디바이스들로 파티셔닝(partition)할 수 있다. 예컨대, 무선 시스템은 기저대역 프로세서, 트랜시버(transceiver), 제어 회로, 수신 회로, 송신 회로 등을 포함할 수 있다. 그러한 다수의 IC 디바이스들은 때때로 불편하고 비용 비효율적이다.
[0004] 차세대 무선 네트워크들은 다수의 비-인접 mm-Wave 대역들을 통한 광대역 모바일 링크들을 위한 고용량 액세스 노드(access node)들을 요구한다. 예컨대, 향후의 다중-표준 통신 및 국제 로밍(roaming)을 지원하기 위해, 5G NR(new radio) 시스템들은 다수의 mm-Wave 대역들(24/28/37/39/43.5 ㎓)로 동작하기 위해 원격 라디오 유닛(radio unit)들 및 사용자 장비를 필요로 한다. 더욱이, 대규모 MIMO(multiple-input multiple-output) 및 위상 배열 아키텍처(phased array architecture)들은 빔 형성(beamforming) 및 널-조향(null-steering) 간섭을 통해 mm-Wave 링크 성능 및 공간 다이버시티(spatial diversity)를 개선하기 위해 광범위하게 이용된다. 폼팩터(formfactor) 및 비용 요건들로 인해, 향후의 다중-대역 다중-표준 통신들을 지원하기 위해, mm-Wave MIMO/위상 배열들은 또한 광대역(>50% 부분(fractional) 대역폭) 프론트엔드(frontend)들을 요구하여, 5G NR 애플리케이션들을 위한 다중-대역 트랜시버 프론트엔드 설계들에 대한 난제들을 제기한다.
[0005] 예컨대, 24 ㎓ 내지 43.5 ㎓의 이미지 제거 및 큰 FBW(fractional bandwidth)(57.8%)를 제공하도록 그러한 광대역 LO(local oscillator) 신호들을 발생시키기 위해, 여러 개의 PLL(phase locked loop)들을 갖는 다수의 광대역 전력 갈구(power-hungry) LO 발생 세트(set)들이 일반적으로 필요하며, 이는 넓은 칩(chip) 면적 및 높은 전력 소비를 야기한다.
[0006] 본 개시내용의 실시예들은, 유사한 참조번호들이 유사한 엘리먼트(element)들을 표시하는 첨부 도면들의 도해들에서, 제한으로서가 아니라 예로서 예시된다.
[0007] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 무선 통신 디바이스의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0008] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF(radio frequency) 프론트엔드 집적 회로의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0009] 도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 mm-Wave 양방향 신호 선택/이미지 제거 트랜시버 주파수 아키텍처의 일 예를 예시하는 흐름도이다.
[0010] 도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF 프론트엔드 집적 회로를 예시하는 블록도이다.
[0011] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 HB/LB mm-Wave 신호에 대한 상향/하향 변환을 위한 양방향 LO 투입을 위한 주파수 계획을 예시하는 블록도이다.
[0012] 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 이중 편광 양방향 LO 투입 고 부분 대역폭 mm-Wave TRX 배열 유닛을 예시하는 블록도이다.
[0013] 도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF PLL의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0014] 도 8a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 단일 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도(800a)이다.
[0015] 도 8b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 이중 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도(800b)이다.
[0016] 도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 중앙집중형 PLL 동기화를 갖는 이중 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0017] 도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 양방향 LO 동작 동안의 부정확한 이미지 제거의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0018] 도 11은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, IF DPDT를 이용한 HB(high frequency band)/LB(low frequency band) 이미지 제거 주파수 계획의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0019] 도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 정확한 이미지 선택 및 제거를 위한 양방향 LO 투입 동안의 I/Q 극성 스와핑(polarity swapping)을 위한 DPDT의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0020] 도 13은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 mm-Wave 양방향 신호 선택/이미지 제거 방법의 일 예를 예시하는 흐름도이다.
[0007] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 무선 통신 디바이스의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0008] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF(radio frequency) 프론트엔드 집적 회로의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0009] 도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 mm-Wave 양방향 신호 선택/이미지 제거 트랜시버 주파수 아키텍처의 일 예를 예시하는 흐름도이다.
[0010] 도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF 프론트엔드 집적 회로를 예시하는 블록도이다.
[0011] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 HB/LB mm-Wave 신호에 대한 상향/하향 변환을 위한 양방향 LO 투입을 위한 주파수 계획을 예시하는 블록도이다.
[0012] 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 이중 편광 양방향 LO 투입 고 부분 대역폭 mm-Wave TRX 배열 유닛을 예시하는 블록도이다.
[0013] 도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF PLL의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0014] 도 8a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 단일 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도(800a)이다.
[0015] 도 8b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 이중 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도(800b)이다.
[0016] 도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 중앙집중형 PLL 동기화를 갖는 이중 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0017] 도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 양방향 LO 동작 동안의 부정확한 이미지 제거의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0018] 도 11은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, IF DPDT를 이용한 HB(high frequency band)/LB(low frequency band) 이미지 제거 주파수 계획의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0019] 도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 정확한 이미지 선택 및 제거를 위한 양방향 LO 투입 동안의 I/Q 극성 스와핑(polarity swapping)을 위한 DPDT의 일 예를 예시하는 블록도이다.
[0020] 도 13은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 mm-Wave 양방향 신호 선택/이미지 제거 방법의 일 예를 예시하는 흐름도이다.
[0021] 본 개시내용의 다양한 실시예들 및 양상들은 아래에서 논의되는 세부사항들을 참조하여 설명될 것이며, 첨부 도면들은 다양한 실시예들을 예시할 것이다. 다음의 설명 및 도면들은 본 개시내용을 예시하며, 본 개시내용을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 개시내용의 다양한 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항들이 설명된다. 그러나 특정 경우들에서, 본 개시내용의 실시예들의 간결한 논의를 제공하기 위해, 잘 알려진 또는 종래의 세부사항들은 설명되지 않는다.
[0022] 본 명세서에서 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 본 명세서의 다양한 위치들에서 "일 실시예에서"라는 문구의 출현들은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭할 필요는 없다. 본 명세서의 다양한 위치들에서 "일부 실시예들"이라는 문구의 출현들은 반드시 모두 동일한 실시예들을 지칭할 필요는 없다.
[0023] 일부 실시예들에 따르면, 하위 대역(24-29.5 ㎓)과 상위 대역(37-43.5 ㎓) 사이에 LO 신호가 투입되어 신호 양방향 선택 아키텍처를 생성하고 서로의 하위 측파대 이미지 및 상위 측파대 이미지를 제거한다. 대역들 간의 이러한 선택은 동작 대역폭을 두 배로 할 수 있고 더 작은 LO 튜닝(tuning) 범위를 요구할 수 있다. 게다가, LO 신호가 6- ㎓ IF(intermedia frequency) 주파수를 갖는 76-81 ㎓와 같은 중간 대역에서 동작하고 있기 때문에 본 명세서에서는 E-대역 5G 통신(71-75 ㎓ 및 82-86 ㎓)에 대한 일반화된 시스템 아키텍처가 개시된다. LO 요건이 더 좁은 동작 대역폭으로 감소되기 때문에, LO 신호들의 발생은 RF PLL(phased locked loop) 회로와 함께 이용되는 하나의 체배기(트리플러(tripler))만을 필요로 할 수 있으며, 이로써 더 적은 전력 소비 및 더 양호한 위상 잡음을 달성할 수 있다. 더욱이, 트랜시버(TRX) 아키텍처는 PLL 동기화를 갖는 2Х2 엘리먼트 배열 유닛일 수 있으며, 이는 N×N 대형 엘리먼트 능동 배열로 스케일링될 수 있고, 이중 편광 및 양방향 LO 투입 및 이미지 제거를 지원할 수 있다. 이러한 방식으로, 낮은 mm-Wave LO 신호 발생 요건으로 향후의 5G 또는 심지어 6G-이후 MIMO/위상 배열 통신이 가능해질 수 있다.
[0024] 일부 실시예들에 따르면, RF 프론트엔드 IC(integrated circuit) 디바이스는 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들 및 제1 주파수 대역보다 더 높은 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들을 송신 및 수신하기 위한 하나 이상의 RF 트랜시버들을 포함한다. RF 프론트엔드 IC 디바이스는 양방향 LO 신호들을 발생시키기 위해 하나 이상의 트랜시버들에 결합된 양방향 LO 신호 발생 회로를 더 포함한다. 양방향 LO 신호는 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역 사이에 투입된다. 양방향 LO 신호 발생 회로는, 제1 주파수 대역보다 더 높은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 상위 측 LO 투입을 수행하고, 제2 주파수 대역보다 더 낮은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 하위 측 LO 투입을 수행하기 위한 것이다.
[0025] 일부 실시예들에 따르면, RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법이 개시된다. 방법은, 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들 및 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들을 송신 및 수신하는 단계를 포함한다. 방법은, 양방향 LO 신호 발생 회로에 의해, 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역 사이에 양방향 LO 신호를 투입하는 단계를 더 포함한다. 방법은, 제1 주파수 대역보다 더 높은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 상위 측 LO 투입을 수행하는 단계, 및 제2 주파수 대역보다 더 낮은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 제2 주파수 대역 내의 신호들에 대한 하위 측 LO 투입을 수행하는 단계를 포함한다.
[0026] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 무선 통신 디바이스의 일 예를 예시하는 블록도(100)이다. 도 1을 참조하면, 단순히 무선 디바이스로 또한 지칭되는 무선 통신 디바이스(100)는 무엇보다도, RF 프론트엔드 IC(101) 및 모뎀/기저대역 프로세서(102)를 포함한다. 무선 디바이스(100)는 예컨대, 모바일 폰들, 랩톱들, 태블릿들, 네트워크 어플라이언스 디바이스(network appliance device)들(예컨대, 사물 인터넷(Internet of thing) 또는 IOT 어플라이언스 디바이스) 등과 같은 임의의 종류의 무선 통신 디바이스들일 수 있다.
[0027] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF 프론트엔드 IC의 일 예를 예시하는 블록도(200)이다. 도 2를 참조하면, RF 프론트엔드 IC(101)는 무엇보다도, RF 트랜시버들(211-213)의 배열에 결합된 전-대역 주파수 합성기(200)를 포함한다. 트랜시버들(211-213) 각각은 RF 안테나들(221-223) 중 하나를 통해 특정 주파수 대역 또는 특정 범위의 RF 주파수들 내에서 RF 신호들을 송신 및 수신하도록 구성된다. 일 실시예에서, 트랜시버들(211-213) 각각은 전-대역 주파수 합성기(200)로부터 LO 신호를 수신하도록 구성된다. 예컨대, LO 신호는 대응하는 주파수 대역에 대해 발생될 수 있다. LO 신호는 대응하는 주파수 대역 내에서 RF 신호들을 송신 및 수신할 목적으로 트랜시버에 의해 혼합, 변조, 복조하는 데 이용된다.
[0028] 도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 mm-Wave 양방향 신호 선택/이미지 제거 트랜시버 주파수 아키텍처의 일 예를 예시하는 흐름도이다. 흐름도에 의해 도시된 예시된 예에서, 제1 주파수 대역(예컨대, LB(low frequency band)) RF 신호들(306)(mm-Wave) 및 제2 주파수 대역(예컨대, HB(high frequency band)) RF 신호들(308)(mm-Wave)은 RF 신호들이 RF 트랜시버(TRX)들의 배열(302)에 의해 수신된 후에 (mm-Wave) 5G NR 대역 선택 회로(선택기)(304)에 의해 먼저 검출된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시예에서, 제1 RF TRX(예컨대, 211)는 예컨대, 제1 주파수 대역 내에서 RF 신호들(306)을 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 RF TRX(예컨대, 212)는 제1 주파수 대역보다 더 높은 제2 주파수 대역 내에서 RF 신호들(308)을 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 제1 주파수 대역은 24.5-29.5 ㎓의 범위에 있을 수 있고, 제2 주파수 대역(308)은 37-43.5 ㎓의 범위에 있을 수 있다.
[0029] TRX들이 단지 단순하게 상향/하향 변환을 위한 하위 측 전용 또는 상위 측 전용 LO 투입으로 동작된다면, LO 주파수 요건은 각각 하위 측 LO 투입의 경우 17-36 ㎓ 그리고 하위 측 LO 투입의 경우 32-51 ㎓가 될 것이다. mm-Wave LO 발생에 대해 큰 주파수 동작은 극도로 어렵다.
[0030] 도 3에 예시된 바와 같이, LB(24-29.5 ㎓) mm-Wave 신호들(306) 및 HB(37-43.5 ㎓) mm-Wave 신호들(308)은 mm-Wave TRX들(302)에 의해 수신된다. 이어서, LB(24-29.5 ㎓) mm-Wave 신호들(306) 및 HB(37-43.5 ㎓) mm-Wave 신호들(308)이 mm-Wave 5G NR 대역 선택 회로(선택기)(304)에 의해 감지된다. 양방향 LO(local oscillator) 신호 발생 회로(발생기)(330)는 양방향 LO 신호(341)를 발생시키도록 구성된다. 양방향 LO 신호(341)는 제1 주파수 대역(LB)과 제2 주파수 대역(HB) 사이에 투입된다. 양방향 LO 신호 생성 회로(330)는, 제1 주파수 대역보다 더 높은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호(341)를 투입함으로써 제1 주파수 대역(LB) 내의 RF 신호들(306)에 대한 상위 측 LO 투입을 수행하고, 제2 주파수 대역보다 더 낮은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호(341)를 투입함으로써 제2 주파수 대역(HB) 내의 RF 신호들(308)에 대한 하위 측 LO 투입을 수행하기 위한 것이다. 예로서, IF(intermediate frequency)는 7.5 ㎓로 설정될 수 있다. IF는 송신 또는 수신에서 중간 단계로서 반송파가 시프트되는 주파수이다. IF는 헤테로다인(heterodyning)이라고 불리는 프로세스에서 국부 발진기 신호와 반송파 신호를 혼합함으로써 생성되어, 차이 또는 비트(beat) 주파수의 신호를 발생시킨다.
[0031] 한편으로, 동작 주파수가 LB 신호(306)라면, 신호(306)는 상향/하향 변환을 위해 상위 측 LO 투입(312)을 이용하여 프로세싱된다. 제1 주파수 대역(LB) RF 신호들(306)이 검출되는 경우, 제1 주파수 대역 RF 신호들(306)은 상향 변환 또는 하향 변환을 위해 제1 LO 신호(341)로 프로세싱된다. LO 신호의 상위 측 투입은, 프로세싱될 대응하는 RF 신호들의 주파수 대역보다 더 높은 주파수를 갖는 LO 신호를 투입하는 것을 의미한다. 예컨대, 상위 측 LO 투입(312)에 대한 LO 주파수는 LB RF(24-29.5 ㎓) + IF(7.5 ㎓)일 수 있으며, 이는 31.5-37 ㎓의 주파수 범위에 있다.
[0032] 다른 한편으로는, 동작 주파수가 HB 신호(308)라면, 신호(308)는 상향/하향 변환을 위해 하위 측 LO 투입(314)을 이용하여 프로세싱된다. 제2 주파수 대역(HB) RF 신호들(308)이 검출되는 경우, 제2 주파수 대역 RF 신호들은 상향 변환 또는 하향 변환을 위해 제2 LO 신호(342)로 프로세싱된다. LO 신호의 하위 측 투입은, 프로세싱될 대응하는 RF 신호들의 주파수 대역보다 더 낮은 주파수를 갖는 LO 신호를 투입하는 것을 의미한다. 예컨대, 하위 측 LO 투입(314)에 대한 LO 주파수는 HB RF(37-43.5 ㎓) - IF(7.5 ㎓)일 수 있으며, 이는 29.5-36 ㎓의 주파수 범위에 있다.
[0033] 따라서 종래의 TRX 설계와 비교하여, 도 3에 예시된 바와 같이, LB 및 HB RF 주파수 범위들 모두를 커버하기 위해, 전체 LO 요건은 29.5-37 ㎓의 주파수 범위 내의 LO 신호들로 크게 감소된다. 송신/수신 신호들에 대한 풀링(pulling)/간섭 효과를 피하기 위해, 공유 가능한 양방향 LO 신호는 하나의 체배기(320) 및 더 협대역의 RF PLL(324)로부터 발생될 수 있다. 예컨대, 양방향 LO 발생 회로(330)는 29.5-37 ㎓의 공유 가능한 주파수 범위를 갖는 LO 신호(341)를 발생시킬 수 있다. 양방향 LO 발생(330)은 상위 측 및/또는 하위 측 투입(340)을 위한 양방향 LO 신호(341)를 발생시킬 수 있다.
[0034] LO 발생을 위한 더 양호한 위상 잡음을 추가로 갖기 위해, 체배기(320)는 트리플러가 되어, RF PLL이 57.8%에서 22.3%로 감소된 FBW를 갖는 9.83-12.3 ㎓ RF 주파수에서 동작하는 것만이 필요하도록 선택될 수 있으며, 이는 PLL 설계에 대한 설계 난제들을 상당히 낮춘다.
[0035] 양방향 LO 발생(330)은 (도시되지 않은) 변환기에 결합되어 LO 신호들을 변환기에 제공할 수 있다. 양방향 LO 발생(330)은 PLL 동작 주파수에서 동작하는 PLL 회로(324)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예컨대, IF(intermediate frequency)는 대략 7.5 ㎓의 주파수 값으로 설정될 수 있다.
[0036] 도 4는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF 프론트엔드 집적 회로를 예시하는 블록도(400)이다. 도 4를 참조하면, 전-대역 주파수 합성기(400)는 위에서 설명된 바와 같은 전-대역 주파수 합성기(101)를 표현할 수 있다. 일 실시예에서, 전-대역 주파수 합성기(400)는 트랜시버들의 배열에 통신 가능하게 결합되며, 각각의 트랜시버는 다수의 주파수 대역들 중 하나에 대응한다. 이러한 예에서, 전-대역 주파수 합성기(400)는 송신기(401A), 수신기(402A), 송신기(401B) 및 수신기(402B)에 결합된다. 송신기(401A) 및 수신기(402A)는 LB 송신기 및 LB 수신기로 지칭되는 더 낮은 주파수 대역에서 동작하는 제1 트랜시버의 일부일 수 있다. 송신기(401B) 및 수신기(402B)는 HB 송신기 및 HB 수신기로 지칭되는 더 높은 주파수 대역에서 동작하는 제2 트랜시버의 일부일 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 단지 2 개의 트랜시버들이 존재하지만, 도 2에 도시된 바와 같이 더 많은 트랜시버들이 전-대역 주파수 합성기(400)에 결합될 수 있음을 주목한다.
[0037] 또한, 도 4에 도시된 바와 같은 이러한 예에서, 주파수 합성기(400)에 의해 커버되는 2 개의 주파수 대역들이 존재한다. 그러나 집적 RF 프론트엔드 내에서 더 많은 주파수 대역들이 구현될 수 있다. 구현될 더 많은 주파수 대역들이 있다면, 더 많은 세트들의 주파수 체배기들이 요구될 수 있다.
[0038] 일 실시예에서, 주파수 합성기(400)는 LO 신호 발생 회로 또는 블록(411) 및 IQ(in-phase/quadrature) 발생기(413)를 포함한다(그러나 이에 제한되지 않음). LO 신호 발생 회로 또는 발생기(411)는, 위상이 입력 신호의 위상과 관련되는 출력 신호를 발생시키는 제어 시스템인 PLL(412)을 포함할 수 있다. 여러 상이한 타입들이 존재하지만, 초기에는 가변 주파수 발진기 및 위상 검출기를 포함하는 전자 회로로서 시각화하는 것이 용이하다. 발진기는 주기 신호를 생성하며, 위상 검출기는 그 신호의 위상을 입력된 주기 신호의 위상과 비교하여, 정합된 위상들을 유지하도록 발진기를 조정한다. 비교를 위해 출력 신호를 입력 신호 쪽으로 가져오는 것은, 출력이 입력 쪽으로 "피드백(feedback)"되어 루프(loop)를 형성하기 때문에, 피드백 루프로 지칭된다. 고정 단계에서 입력 및 출력 위상을 유지하는 것은 또한, 입력 및 출력 주파수들을 동일하게 유지한다는 것을 암시한다. 결과적으로, 신호들을 동기화하는 것 외에도, 위상-고정 루프는 입력 주파수를 추적할 수 있거나, 또는 위상-고정 루프는 입력 주파수의 배수인 주파수를 생성할 수 있다. 위상-고정 루프들은 신호를 복조하거나, 잡음이 있는 통신 채널로부터의 신호를 복원하거나, 입력 주파수의 배수들로 안정적인 주파수를 생성하거나(주파수 합성), 또는 마이크로프로세서들과 같은 디지털 로직(digital logic) 회로들에서 정밀하게 타이밍된 클록 펄스(timed clock pulse)들을 분배하는 데 사용될 수 있다.
[0039] 도 4를 참조하면, LO 신호 발생기(411)는 클록 기준 신호를 수신하고 클록 기준 신호의 주파수에 고정하여 LO 신호(예컨대, 341)를 생성하는 것이다. LO 신호는 (도시되지 않은) LO 버퍼(buffer)에 의해 선택적으로 버퍼링될 수 있다.
[0040] RF 프론트엔드 IC 디바이스는 또한, LO 신호(408)를 수신하고 대역-선택적 이미지 신호 제거를 위한 90도 mm-Wave 위상 시프트 신호를 발생시키기 위한 I/Q(in-phase/quadrature) 발생기(413)를 포함한다. LO 신호(408)에 기초하여, IQ 발생기(413)는 RF 신호들의 동위상 및 직교위상 성분들을 혼합, 변조 및 복조하기에 적합한 IQ 신호들을 발생시킨다. IQ 신호들은 미리 결정된 각도만큼 회전되거나 (도시되지 않은) 위상 회전기에 의해 지연될 수 있다. 이어서, 회전된 IQ 신호들은 송신기들 및 수신기들, 예컨대 LB 송신기(401A) 및 수신기(402A)에 제공된다. 예컨대, IQ 신호들은 LB 송신기(401A)에 제공될 송신 IQ(TXIQ) 신호들(421) 및 LB 수신기(402A)에 제공될 동위상 및 직교위상 수신 IQ(RXIQ) 신호들(422)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, LO 경로에서 위상 시프팅(shifting)이 수행될 수 있다. 예컨대, IQ 신호들은 HB 송신기(401B)에 제공될 송신 IQ(TXIQ) 신호들(421) 및 HB 수신기(402B)에 제공될 동위상 및 직교위상 수신 IQ(RXIQ) 신호들(422)을 포함할 수 있다. RF 프론트엔드 IC 디바이스는 RF 신호의 이미지 신호를 제거하기 위해 (도시되지 않은) IF RC-CR PPF(poly-phase filter)를 추가로 포함할 수 있다.
[0041] LB 송신기(401A)는 필터(403A), 믹서(404A) 및 증폭기(405A)를 포함할 수 있다. 필터(403A)는 목적지에 송신될 LB 송신(LBTX) 신호들을 수신하는 LP(low-pass) 필터일 수 있고, LBTX 신호들은 기저대역 프로세서(102)와 같은 기저대역 프로세서로부터 제공될 수 있다. (상향 변환 믹서 또는 LB 상향 변환 믹서로 또한 지칭되는) 믹서(401A)는 LB 위상 회전기들(414)에 의해 제공된 TXIQ 신호에 기초하여 LBTX 신호들을 반송파 주파수 신호로 믹싱(mix) 및 변조하도록 구성된다. 이어서, 변조된 신호들(예컨대, 저역 RF 또는 LBRF 신호들)은 증폭기(405A)에 의해 증폭되고, 증폭된 신호들은 그 후 안테나(410A)를 통해 원격 수신기에 송신된다.
[0042] LB 수신기(402A)는 증폭기(406A), 믹서(407A) 및 필터(408A)를 포함할 수 있다. 증폭기(406A)는 안테나(410A)를 통해 원격 송신기로부터 LBRF 신호들을 수신하고 수신된 RF 신호들을 증폭하기 위한 것이다. 그 다음, 증폭된 RF 신호들은 LB 위상 회전기들(414)로부터 수신된 RXIQ 신호에 기초하여 (하향 변환 믹서 또는 LB 하향 변환 믹서로 또한 지칭되는) 믹서(407A)에 의해 복조된다. 이어서, 복조된 신호들은 저역 통과 필터일 수 있는 필터(408A)에 의해 프로세싱된다. 일 실시예에서, LB 송신기(401A)와 LB 수신기(402A)는 송신 및 수신(T/R) 스위치(switch)(409A)를 통해 안테나(410A)를 공유한다. T/R 스위치(409A)는 특정 시점에 LB 송신기(401A)와 수신기(402A) 간에 스위칭하여 안테나(410A)를 LB 송신기(401A) 또는 LB 수신기(402A)에 결합하도록 구성된다.
[0043] 유사하게, HB 송신기(401B)는 HBTX(high-band transmitting) 신호들을 프로세싱하기 위해, LB 송신기(401A)의 필터(403A), 믹서(404A) 및 증폭기(405A)와 유사한 기능들을 각각 갖는 필터(403B), (HB 상향 변환 믹서로 또한 지칭되는) 믹서(404B) 및 증폭기(405B)를 포함한다. HB 수신기(402B)는 HBRX(high-band receiving) 신호들을 프로세싱하기 위해, LB 수신기(402A)의 증폭기(406A), 믹서(407A) 및 필터(408A)와 유사한 기능들을 각각 갖는 필터(406B), (HB 하향 변환 믹서로 또한 지칭되는) 믹서(407B) 및 필터(408B)를 포함한다. HB 송신기(401B) 및 HB 수신기(402B)는 LB 송신기(401A) 및 수신기(402A)의 구성과 유사하게 T/R 스위치(409B)를 통해 안테나(410B)에 결합된다.
[0044] 도 5는 일부 실시예들에 따른 HB/LB mm-Wave 신호에 대한 상향/하향 변환을 위한 양방향 LO 투입을 위한 주파수 계획을 예시하는 블록도(500)이다. 위에서 논의된 바와 같이, 예로서, LB 상위 측/HB 하위 측 LO 투입 발생은 각각 31.5-37 ㎓ 및 29.5-37 ㎓일 수 있다. 따라서 PLL 주파수(512)는 예컨대, 9.83-12.3 ㎓로 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 양방향 LO 발생기(예컨대, 411)는 (예컨대, 대략 9.83-12.3 ㎓ 범위의) PLL 동작 주파수(512)의 주파수를 3배로 하기 위한 체배기(예컨대, 트리플러)를 포함할 수 있다.
[0045] 양방향 LO 신호 발생기(예컨대, 411)는 제1 주파수 대역(LB)과 제2 주파수 대역(HB) 사이에 투입되는 양방향 LO 신호를 발생시킬 수 있다. 양방향 LO 신호(508)는 제1 주파수 대역(LB)보다 높고 제2 주파수 대역(HB)보다 낮은 주파수 대역을 갖는다. 양방향 LO 신호 발생기(예컨대, 411)는, 제1 주파수 대역(LB)보다 더 높은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호(508)를 투입함으로써 제1 주파수 대역(LB) 내의 RF 신호들(503)에 대한 상위 측 LO 투입을 수행하고, 제2 주파수 대역(HB)보다 더 낮은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호(508)를 투입함으로써 제2 주파수 대역(HB) 내의 RF 신호들(505)에 대한 하위 측 LO 투입을 수행하기 위한 것이다.
[0046] 도 5를 참조하면, 주파수 변환기는 하향 변환을 수행하기 위한 하향 변환기(502) 및 상향 변환을 수행하기 위한 상향 변환기(504)를 포함한다. 일 실시예에서, IF(intermediate frequency)(506)는 7.5 ㎓의 주파수 값으로 설정될 수 있다.
[0047] 각각의 LB 및 HB 양방향 LO 발생을 위해 단 하나의 공유 가능 PLL 및 단 하나의 체배기만이 존재하기 때문에, 넓은 칩 면적이 절약될 수 있고 전력 소비가 감소될 수 있다. 또한, PLL이 종래의 TRX 설계와 비교하여 훨씬 더 낮은 RF 주파수에서 동작하기 때문에, 풀링/간섭 신호 효과가 회피될 수 있다.
[0048] 그러나 양방향 신호 선택으로 인해, 상위 측/하위 측 LO 투입에 기반하여 이미지 신호들이 또한 양방향으로 존재하기 때문에, 이미지 제거는 신중하게 처리될 필요가 있다. 이미지 신호 억제를 위해 정확한 극성이 선택될 수 있다.
[0049] 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 이중 편광 양방향 LO 투입 고 부분 대역폭 mm-Wave TRX 배열 유닛을 예시하는 블록도(600)이다. 도 6을 참조하면, 예컨대, RF 프론트엔드 IC 디바이스(600)는 ("H-편광 4-엘리먼트 배열"로 표시되는) 제1 편광(예컨대, 수평 편광) 회로(602) 및 ("V-편광 4-엘리먼트 배열"로 표시되는) 제2 편광(예컨대, 수직 편광) 회로(604)를 포함한다. RF 프론트엔드 IC 디바이스(600)의 각각의 편광(수평 또는 수직 편광)은 양방향 신호 선택 및 이미지 제거를 위해, 2x2 안테나 배열(예컨대, Ant1(605), Ant2(606), Ant3(607), Ant4(608)), mm-Wave 5G TRX 배열(mm-Wave 5G TRX(651), TRX2(652), TRX3(653), TRX4(654)), 4-채널 TX/RX 전력 분할/콤(combing) 회로(615), TX 상향 변환 회로(621)/RX 하향 변환 회로(622), 광대역 I /Q LO 발생 회로(613), TX의 DPDT(Double Pole Double Throw) 스위치(631) 및 RX의 IF DPDT 스위치(632), 및 IF RC-CR PPF(poly-phase filter)들(641, 642)을 포함하는 4-엘리먼트 스케일러블(scalable) TRX 유닛들을 포함한다. 양방향 LO 발생 회로(611)는 전력 소비를 절약하고 위상 잡음을 개선하기 위한 트리플러(614) 및 더 좁은 대역의 RF PLL(612)을 포함한다.
[0050] mm-Wave 5G TRX들(예컨대, 652, 652, 653, 654) 각각은 단일 채널에 대한 RF 신호들을 송신/수신하도록 구성된다. 단일 채널은 단일 주파수 채널일 수 있다. RC-CR PPF(poly-phase filter)들은 IF 신호를 원하는 주파수에서 I 및 Q 경로들로 분할하도록 구성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 단지 4 개의 트랜시버들이 존재하지만, 더 많은 트랜시버들이 포함될 수 있음을 주목한다.
[0051] 일 실시예에서, TX/RX 전력 분할/콤 회로(615)는 TRX들(예컨대, 651, 652, 653, 654)과 LO 신호 발생기(611) 사이에 결합된다. 전력 분할/콤 회로(615)는 TRX들(예컨대, 651, 652, 653, 654)로부터 수신된 RF 신호들을 조합하도록 구성된다. 전력 분할/콤 회로(615)는 또한, RF 신호를 다수의 RF 하위 신호들로 분할하도록 구성되며, 다수의 RF 하위 신호들 각각은 TRX들(예컨대, 651, 652, 653, 654) 중 하나에 제공되어 송신된다.
[0052] 일 실시예에서, 광대역 I/Q LO 발생 회로(613)는 양방향 LO 신호 발생 회로(611)에 결합된다. 광대역 I/Q 발생기(613)는 TX 상향 변환(621) 및 RX 하향 변환(622)에 대한 차동 I/Q LO를 발생시킨다. TX 상향 변환 회로(621)는 광대역 I/Q LO 발생 회로(613)에 결합되고, RX 하향 변환 회로(622)는 광대역 I/Q LO 발생 회로(613)에 결합된다.
[0053] 일 실시예에서, TX의 IF DPDT 회로 또는 스위치(631)는 TX 상향 변환 회로(621)와 결합되고, RX의 IF DPDT 회로 또는 스위치(632)는 RX 하향 변환 회로(622)와 결합된다.
[0054] 도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 RF PLL(700)의 일 예를 예시하는 블록도이다. 도 7을 참조하면, RF PLL 회로(700)는 위에서 설명된 바와 같이 PLL 블록(예컨대, 412, 612)을 표현할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, RF PLL 회로(700)는 PFD(phase frequency detector)(702), PFD(702)에 결합된 전하 펌프(pump)(704), 전하 펌프(704)에 결합된 루프 필터(706), 루프 필터(706)에 결합되어 PLL 동작 주파수를 제공하기 위한 VCO(voltage-controlled oscillator)(708), 및 주파수 스케일링(scaling)에 대해 정밀하고 유한한 커서(cursor)를 생성하기 위한 PS(phase shift) 카운터를 갖는 프로그래밍 가능 분배기(programmable divider)(710)를 포함한다. 일 실시예에서, VCO(708)는 (예컨대, 대략 9.83~12.33 ㎓ 범위의) PLL 동작 주파수를 발생시킬 수 있다. 전하 펌프(704)는, 출력 전압을 상승 또는 하강시키기 위해 전하 저장소로서 커패시터들을 사용하는 DC-DC 변환기일 수 있다. 전하 펌프(704)는 VCO(708)의 발진 주파수를 제어하기 위해 전압을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
[0055] 도 8a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 단일 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도(800a)이다. 도 8b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 이중 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도(800b)이다. 위에서 논의된 4-엘리먼트 TRX 배열은 도 8a 및/또는 도 8b에 도시된 바와 같이 N×N 대형 엘리먼트 배열로 통합될 수 있다. 위상 배열이 이중 편광을 필요로 한다면, N×N 이중 편광 대형 엘리먼트 배열(도 8b)을 위한 8-엘리먼트 이중 편광 TRX 유닛으로서 하나의 시스템에서 2 개의 4-엘리먼트 TRX 배열 칩들을 사용하는 것을 통해 H 및 V 편광을 지원하도록 쉽게 스케일링될 수 있다.
[0056] 도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 중앙집중형 PLL 동기화를 갖는 이중 편광 N-엘리먼트 TRX 배열의 일 예를 예시하는 블록도이다. PLL 신호 타이밍을 추가로 동기화하기 위해, 각각의 4-엘리먼트 TRX 유닛은 LO 타이밍을 제어하기 위한 PLL 동기화 신호 피딩(feeding)(PLL_Syn)을 가져, 인접한 채널들 내의 어떠한 여분의 위상 지연들 및 배열 빔 형성 시의 열화도 없음을 보장한다.
[0057] 도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 양방향 LO 동작 동안의 부정확한 이미지 제거의 일 예를 예시하는 블록도이다. LO 신호가 HB/LB RF 신호에 기반하여 하위 측 또는 상위 측 투입에 의해 선택되기 때문에, 대응하는 이미지 신호는 LO 신호와 비교하여 양방향일 것이다. 예컨대, 인입(incoming) 신호가 상위 측 LO 투입에 의한 LB 신호(1001)라면, LB RF 신호의 이미지 신호(1003)는 도 10에 예시된 바와 같이, 39.5-44.5 ㎓에 위치하는 LO 신호보다 더 높을 것이다. 다른 한편으로는, 인입 신호가 하위 측 LO 투입에 의한 HB 신호(1002)라면, HB RF 신호의 이미지 신호(1004)는 도 10에 예시된 바와 같이, 22-28.5 ㎓에 위치하는 LO 신호보다 더 낮을 것이다. LO I/Q 및 IF I/Q 신호 발생이 차동 I/Q 신호 선택에 대한 하나의 극성만을 지원하는 데 이용된다면, LO가 양방향 피딩으로 동작하기 때문에 원하는 신호가 제거될 수 있다. 예컨대, HB 신호(1002)에 대해 하위 측 LO 투입이 동작된다면, 차동 I/Q 시퀀스(sequence)는 LO 신호와 비교하여 더 낮은 주파수에 있는 HB 이미지 신호(1004)를 제거하기 위해 I+, I-, Q+, Q-가 될 것이다. 그러나 I/Q 신호 극성이 스와핑되지 않고 I+, I-, Q+, Q- 시퀀스로서 유지된다면, LO 신호가 상위 측 투입을 위해 양방향으로 투입될 때, LO 신호와 비교하여 더 낮은 주파수에 있는 LB 신호(1001)가 잘못 제거될 수 있다.
[0058] 도 11은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른, IF DPDT를 이용한 HB/LB 이미지 제거 주파수 계획의 일 예를 예시하는 블록도이다. RF 프론트엔드 IC 디바이스(예컨대, 600)는 TX 상향 변환 회로(예컨대, 621) 또는 RX 하향 변환 회로(예컨대, 622)와 결합된 적어도 하나의 IF DPDT(Double Pole double throw) 회로(예컨대, 631, 632)를 더 포함할 수 있으며, DPDT 회로(1105)(예컨대, 631, 632)는 정확한 이미지 제거를 위해 구성된다. LB 이미지 신호(1003) 및 HB 이미지 신호(1004) 모두에 대해 상이한 주파수들에서 이미지 제거를 완료하기 위해, 양방향 I/Q 스와핑 회로인 DPDT 회로(1105)(예컨대, 631, 632)는 도 11에 예시된 바와 같이, 이미지 신호들(1003, 1004)이 양방향 LO 동작 동안 선택 및 제거될 수 있도록 I/Q 극성을 변경한다. DPDT(1105)는 전력 효율적인 신호 스와핑을 달성하기 위해 mm-Wave LO 주파수 대신에 IF 주파수에서 동작할 수 있다.
[0059] 도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 정확한 이미지 선택 및 제거를 위한 양방향 LO 투입 동안의 I/Q 극성 스와핑을 위한 DPDT의 일 예를 예시하는 블록도(1200)이다. DPDT 회로(1105)(예컨대, 631, 632)는 통과 모드(1201) 및 결합 모드(1202)를 가질 수 있다. DPDT 회로(1105)(예컨대, 631, 632)는 통과 모드(1201)에서 신호들의 I/Q 극성을 유지하고, 결합 모드(1202)에서 신호들의 I/Q 극성을 변경할 수 있다.
[0060] 도 12를 참조하면, DPDT 통과 모드(1201)에서, DPDT(1105)를 거친 후에 신호 시퀀스 I+, I-, Q+, Q-가 동일하게 유지된다. DPDT(1105)가 결합 모드(1202)로 변경된다면, 극성 시퀀스는 DPDT(1105)를 거친 후에 I-, I+, Q+, Q-로 변경되어 양방향 이미지 신호 선택 및 제거를 달성한다.
[0061] 도 11 및 도 12를 참조하면, DPDT(1105)는 그에 따라 정확한 차동 I/Q 극성을 선택하도록 LB/HB 스위치(1106)에 의해 제어될 수 있다. 전체 신호 흐름은 다음과 같다. TRX로의 LB RF 신호(1001) 투입에 대한 응답으로, 대역 선택기(예컨대, 304)는 LB 이미지 신호(1003)를 제거하기 위해 결합 모드(1202)에서 상위 측 LO 투입 및 IF DPDT를 선택할 것이다. 유사하게, TRX에 대한 투입 신호가 HB RF 신호(1002)라면, 대역 선택기는 통과 모드(1201)에서 하위 측 LO 투입 및 IF DPDT로 스와핑하여 대응하게 HB 이미지 신호(1004)를 제거할 것이다. 이러한 방식으로, 원하는 신호에 대한 스마트 주파수 선택이 가능하게 되며, 이는 LO 신호 요건 감소 및 이미지 선택/제거를 동시에 달성한다. 높은 부분 대역폭의 전력 효율적인 크기 감소 대형 엘리먼트 능동 배열이 생성될 수 있고, mm-Wave 5G 이중-편광 동작들에 대한 다중-대역 양방향 이미지 제거가 달성될 수 있다.
[0062] 도 13은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 mm-Wave 양방향 신호 선택/이미지 제거 방법의 일 예를 예시하는 흐름도(1300)이다. 이러한 방법에 의해, 전력 소비가 절약될 수 있고, 낮은 위상 잡음이 달성될 수 있으며, 칩 면적이 감소될 수 있다. 더욱이, 방법은 낮은 LO 신호 발생 요건으로 5G 또는 심지어 6G-이후 MIMO/위상 배열 통신 시스템들에 적용될 수 있다.
[0063] 블록(1301)에서, 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들 및 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들이 송신 및/또는 수신된다.
[0064] 블록(1302)에서, LO 신호 발생 회로는 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역 사이에 양방향 LO 신호를 투입할 수 있으며, 제1 주파수 대역보다 더 높은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 상위 측 LO 투입이 수행되고, 제2 주파수 대역보다 더 낮은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 제2 주파수 대역 내의 신호들에 대한 하위 측 LO 투입이 수행된다.
[0065] 일 실시예에서, 양방향 LO 신호 발생 회로는 체배기 및 RF PLL(phased locked loop) 회로를 포함한다.
[0066] 일 실시예에서, 체배기는 트리플러를 포함한다.
[0067] 일 실시예에서, RF PLL 회로는 PFD(phase-frequency detector), 전하 펌프, 루프 필터, VCO(voltage-controlled oscillator) 및 프로그래밍 가능 분배기를 포함한다.
[0068] 일 실시예에서, 체배기 및 RF PLL 회로는, 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 상위 측 LO 투입 및 고주파 대역 내의 RF 신호들에 대한 하위 측 LO 투입을 위한 단 하나의 체배기 및 단 하나의 RF PLL 회로이다.
[0069] 일 실시예에서, 양방향 LO 신호 발생 회로에 결합된 광대역 I/Q LO 신호 발생 회로는 광대역 I/Q(in-phase and quadrature) LO RF 신호들을 발생시킬 수 있다. I/Q LO RF 신호들은 광대역 I/Q LO 발생 회로에 결합된 TX 상향 변환 회로에 의해 상향 변환될 수 있다. I/Q LO RF 신호들은 광대역 I/Q LO 발생 회로에 결합된 RX 하향 변환 회로에 의해 하향 변환될 수 있다.
[0070] 일 실시예에서, 이미지 제거는 IF(Intermediate frequency) DPDT(Double Pole double throw) 회로에 의해 결정될 수 있다.
[0071] 일 실시예에서, DPDT 회로는 IF 주파수에서 동작한다.
[0072] 일 실시예에서, DPDT 회로는 통과 모드 또는 결합 모드를 갖는다.
[0073] 일 실시예에서, DPDT 회로는 신호들의 I/Q 극성을 유지하도록 통과 모드에서 동작하고, 그리고/또는 DPDT 회로는 신호들의 I/Q 극성을 변경하도록 결합 모드에서 동작한다.
[0074] 전술한 명세서에서, 본 개시내용의 실시예들은 본 개시내용의 특정 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었다. 다음의 청구항들에 기술된 본 개시내용의 더 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 명세서 및 도면들은 이에 따라, 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 여겨져야 한다.
Claims (20)
- RF(radio frequency) 프론트엔드 IC(integrated circuit) 디바이스로서,
제1 주파수 대역 내의 RF 신호들 및 상기 제1 주파수 대역보다 더 높은 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들을 송신 및 수신하기 위한 하나 이상의 RF 트랜시버(transceiver)들; 및
상기 하나 이상의 트랜시버들에 결합되어 양방향 LO(local oscillator) 신호를 발생시키기 위한 양방향 LO 신호 발생 회로를 포함하며,
상기 양방향 LO 신호는 상기 제1 주파수 대역과 상기 제2 주파수 대역 사이에 투입되고, 그리고
상기 양방향 LO 신호 발생 회로는, 상기 제1 주파수 대역보다 더 높은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 상기 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 상위 측 LO 투입을 수행하고, 상기 제2 주파수 대역보다 더 낮은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 상기 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 하위 측 LO 투입을 수행하기 위한 것인,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 양방향 LO 신호 발생 회로는 체배기 및 RF PLL(phased locked loop) 회로를 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제2 항에 있어서,
상기 체배기는 트리플러(tripler)를 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제2 항에 있어서,
상기 RF PLL 회로는 PFD(phase-frequency detector), 전하 펌프, 루프 필터(loop filter), VCO(voltage-controlled oscillator) 및 프로그래밍 가능 분배기(programmable divider)를 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제2 항에 있어서,
상기 체배기 및 상기 RF PLL 회로는, 상기 제1 주파수 대역 내의 신호들에 대한 상위 측 LO 투입을 위한 그리고 상기 제2 주파수 대역 내의 신호들에 대한 하위 측 LO 투입을 위한 단 하나의 체배기 및 단 하나의 RF PLL 회로인,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 RF 트랜시버들에 결합된 다중 채널(channel) 송신(TX)/수신(RX) 전력 분할/콤(combing) 회로;
상기 양방향 LO 신호 발생 회로에 결합된 광대역 I/Q(in-phase/quadrature) LO 발생 회로;
상기 광대역 I/Q LO 발생 회로에 결합된 TX 상향 변환 회로; 및
상기 광대역 I/Q LO 발생 회로에 결합된 RX 하향 변환 회로를 더 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제1 항에 있어서,
상기 TX 상향 변환 회로 또는 상기 RX 하향 변환 회로와 결합된 IF(intermediate frequency) DPDT(Double Pole double throw) 회로를 더 포함하며,
상기 DPDT 회로는 정확한 이미지 제거를 위해 구성되는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제7 항에 있어서,
상기 DPDT 회로는 IF 주파수에서 동작하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제7 항에 있어서,
상기 DPDT 회로는 통과 모드 및 결합 모드를 갖는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - 제7 항에 있어서,
상기 DPDT 회로는 상기 통과 모드에서 신호들의 I/Q 극성을 유지하고, 상기 DPDT 회로는 상기 결합 모드에서 신호들의 I/Q 극성을 변경하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스. - RF(radio frequency) 프론트엔드 IC(integrated circuit) 디바이스에 의한 통신을 위한 방법으로서,
제1 주파수 대역 내의 RF 신호들 및 제2 주파수 대역 내의 RF 신호들을 송신 및 수신하는 단계; 및
양방향 LO(local oscillator) 신호 발생 회로에 의해, 상기 제1 주파수 대역과 상기 제2 주파수 대역 사이에 양방향 LO 신호를 투입하는 단계를 포함하며,
상기 양방향 LO 신호를 투입하는 단계는, 상기 제1 주파수 대역보다 더 높은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 상기 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 상위 측 LO 투입을 수행하는 단계, 및 상기 제2 주파수 대역보다 더 낮은 LO 주파수를 갖는 양방향 LO 신호를 투입함으로써 상기 제2 주파수 대역 내의 신호들에 대한 하위 측 LO 투입을 수행하는 단계를 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 양방향 LO 신호 발생 회로는 체배기 및 RF PLL(phased locked loop) 회로를 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 체배기는 트리플러를 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 RF PLL 회로는 PFD(phase-frequency detector), 전하 펌프, 루프 필터, VCO(voltage-controlled oscillator) 및 프로그래밍 가능 분배기를 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 체배기 및 상기 RF PLL 회로는, 상기 제1 주파수 대역 내의 RF 신호들에 대한 상위 측 LO 투입을 위한 그리고 고주파 대역 내의 RF 신호들에 대한 하위 측 LO 투입을 위한 단 하나의 체배기 및 단 하나의 RF PLL 회로인,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 양방향 LO 신호 발생 회로에 결합된 광대역 동위상 및 직교위상(I/Q) LO 신호 발생 회로에 의해 광대역 I/Q LO RF 신호들을 발생시키는 단계;
상기 광대역 I/Q LO 발생 회로에 결합된 TX 상향 변환 회로에 의해 상기 I/Q LO RF 신호들을 상향 변환하는 단계; 및
상기 광대역 I/Q LO 발생 회로에 결합된 RX 하향 변환 회로에 의해 상기 I/Q LO RF 신호들을 하향 변환하는 단계를 더 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제11 항에 있어서,
IF(Intermediate frequency) DPDT(Double Pole double throw) 회로에 의해 이미지 제거를 결정하는 단계를 더 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제17 항에 있어서,
IF 주파수에서 상기 DPDT 회로를 동작시키는 단계를 더 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제17 항에 있어서,
통과 모드 또는 결합 모드에서 상기 DPDT 회로를 동작시키는 단계를 더 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법. - 제19 항에 있어서,
신호들의 I/Q 극성을 유지하도록 상기 통과 모드에서 상기 DPDT 회로를 동작시키는 단계, 또는 상기 신호들의 I/Q 극성을 변경하도록 상기 결합 모드에서 상기 DPDT 회로를 동작시키는 단계를 더 포함하는,
RF 프론트엔드 IC 디바이스에 의한 통신을 위한 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17/102,042 | 2020-11-23 | ||
| US17/102,042 US11539383B2 (en) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | Bidirectional image-rejection active array with reduced LO requirement |
| PCT/IB2021/059587 WO2022106933A1 (en) | 2020-11-23 | 2021-10-19 | Bidirectional image-rejection active array with reduced lo requirement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230107355A true KR20230107355A (ko) | 2023-07-14 |
Family
ID=81657565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237020808A KR20230107355A (ko) | 2020-11-23 | 2021-10-19 | 감소된 lo 요건을 갖는 양방향 이미지 제거 능동 배열 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11539383B2 (ko) |
| EP (1) | EP4248624A1 (ko) |
| KR (1) | KR20230107355A (ko) |
| CA (1) | CA3202098A1 (ko) |
| WO (1) | WO2022106933A1 (ko) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2854326A1 (en) | 2007-07-20 | 2015-04-01 | Blue Danube Labs Inc | Method and system for multi-point signal generation with phase synchronized local carriers |
| US8044723B2 (en) | 2007-09-14 | 2011-10-25 | Qualcomm Incorporated | Oscillator signal generation with spur mitigation in a wireless communication device |
| JP5375925B2 (ja) * | 2011-11-01 | 2013-12-25 | 株式会社デンソー | 無線通信機 |
| CN105981303A (zh) | 2014-02-12 | 2016-09-28 | 瑞典爱立信有限公司 | 多频带接收器中的方法和布置 |
| US9634717B2 (en) | 2015-03-20 | 2017-04-25 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Single local oscillator architecture for dual-band microwave/millimeter-wave transceiver |
| CN118117305A (zh) | 2016-12-21 | 2024-05-31 | 英特尔公司 | 无线通信技术、装置和方法 |
| US10014901B1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-07-03 | Speedlink Technology Inc. | Fully integrated complete multi-band RF frontend system integrated circuit (IC) chip |
| US10686474B1 (en) * | 2018-12-06 | 2020-06-16 | Semiconductor Components Industries, Llc | Dual-mode frequency multiplier |
-
2020
- 2020-11-23 US US17/102,042 patent/US11539383B2/en active Active
-
2021
- 2021-10-19 KR KR1020237020808A patent/KR20230107355A/ko not_active Application Discontinuation
- 2021-10-19 CA CA3202098A patent/CA3202098A1/en active Pending
- 2021-10-19 WO PCT/IB2021/059587 patent/WO2022106933A1/en active Application Filing
- 2021-10-19 EP EP21894125.0A patent/EP4248624A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11539383B2 (en) | 2022-12-27 |
| EP4248624A1 (en) | 2023-09-27 |
| CA3202098A1 (en) | 2022-05-27 |
| US20220166449A1 (en) | 2022-05-26 |
| WO2022106933A1 (en) | 2022-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE49903E1 (en) | Radio frequency receiver and receiving method | |
| US10135478B2 (en) | Wideband millimeter-wave frontend integrated circuit | |
| CN113678377A (zh) | 一种相位同步装置、相位同步系统及收发装置 | |
| US6816021B2 (en) | Multiple band local oscillator frequency generation circuit | |
| CN114450894B (zh) | 具有多个倍频器的lo生成器的可扩展双偏振毫米波多频带5g相控阵 | |
| CA3103569C (en) | Wideband millimeter-wave frontend integrated circuit | |
| US11929767B2 (en) | Method for transferring signals via transmission interface and communications apparatus utilizing the same | |
| US11539383B2 (en) | Bidirectional image-rejection active array with reduced LO requirement | |
| KR102435469B1 (ko) | 이중 편파 밀리미터파 프론트엔드 집적 회로 | |
| CN116325521A (zh) | 一种射频接收机和无线通信装置 | |
| CN112514245B (zh) | 宽频带毫米波前端集成电路 | |
| EP4027535A1 (en) | Wireless transceiver device integrated with common clock phase-locked loop |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |