KR100353710B1

KR100353710B1 - 시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송수신 장치

Info

Publication number: KR100353710B1
Application number: KR1019990067347A
Authority: KR
Inventors: 박재선
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2002-09-27
Also published as: KR20010059817A

Abstract

본 발명은 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기에 관한 것으로, 특히, 시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송수신기의 발진 주파수 발생에 따른 불요파 발생 문제를 최소화하는 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송수신 장치에 있어서, 무선신호의 송수신 동작에 따른 소정 제어신호와, 소정 송신 데이터를 출력하는 기저대역신호처리부와, 상기 기저대역신호처리부로부터 출력되는 제어 신호에 대응하여, 발생되는 무선(RF) 주파수 발진 신호를 소정 배수로 분주한 후 출력하는 이중분주기와, 상기 이중분주기로부터 출력되는 소정 배수로 분주된 주파수 발진 신호의 입력을 통해, 일정 대역이 여파된 제1중간주파수 신호를 제2중간주파수 신호로 변환하여 출력하는 다운컨버터와, 상기 이중분주기로부터 출력되는 소정 배수로 분주된 주파수 발진 신호의 입력을 통해, 상기 기저대역신호처리부에서 출력되어 입력된 송신 데이터를 변조 처리하여 출력하는 변조기를 더 구비하는 송수신 장치를 특징으로 한다.

Description

시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송수신 장치{ADVANCED TIME DIVISION DUPLEXING(TDD) TYPE RF SIGNAL TX/RX APPARATUS}

본 발명은 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기에 관한 것으로, 특히, 시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송수신기의 발진 주파수 발생에 따른 불요파 발생 문제를 최소화하는 장치에 관한 것이다.

통상적으로 이동통신단말기는 무선신호의 송수신 처리를 행함에 있어, 시분할듀플렉싱(Time Division Duplexing ; TDD) 방식을 채택하고 있다. 상기 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기의 구조는 크게, 신호를 송수신 함에 있어 주파수의 상, 하향 변환 동작을 행하는 부분, 그리고 송수신 신호를 변조 및 복조하는 부분, 그리고 신호의 상,하향 변환과 신호의 변복조 처리에 있어서의 발진 주파수를 발생하는 오실레이터 부분으로 구분된다.

이의 보다 상세한 구성은 첨부 도면 도 1에 도시되어 있다.

상기 도1을 참조하면, 안테나(101)에 수신된 무선신호는 RF필터(103)를 통해 일정 대역에 한해서 여파된 후 스위치(105)로 인가된다. 무선신호의 수신에 있어서는 상기 스위치(105)가 저잡음증폭기(LNA)(107)로 스위칭되어 수신된 신호가 상기 LNA(107)로 인가된다. 이 신호는 Rx RF 필터(109)를 거쳐 또한 여파되고, 제1다운컨버터(1st downconverter)(113)로 인가된다. 상기 인가된 신호는 Rx로컬 버퍼(111)를 통해 소정 증폭된 로컬 신호에 의해 주파수 변환이 이루어지며, 이 변환된 신호는 제1 IF 필터(115)로 인가되어 요구되는 대역의 주파수가 여파되고, 제2 다운컨버터(119)로 인가된다. 상기 인가된 신호는 제2 다운컨버터(119)에서 Rx IF 로컬 발신기(117)의 출력에 의해 다시 주파수 변환이 이루어지고, 이는 제2 IF필터(121)에서 또 다시 요구되는 대역의 주파수가 여파된다. 그리고 이 신호는 Rx AGC 증폭기(123)로 인가되고, 인가된 신호는 복조기(125)의 입력 레벨에 맞는 크기로 증폭 또는 감쇄된다. 상기 증폭 및 감쇄는 기저대역신호처리부(131)에서 발생된 Rx AGC 전압에 의하여 결정된다. 그리고 상기 복조기로 인가된 신호는 Rx 데이터로 변환되어 상기 기저대역신호처리부(131)로 입력되어 수신신호의 분석 처리가 이루어진다.

무선신호의 송신에 있어서 그 반대의 과정을 통하게 된다. 먼저, 기저대역신호처리부(131)에서 발생된 Tx 데이터가 변조기(137)로 인가되고, 이는 Tx IF로컬 주파수발진기(139)에 의해 상기 변조기(137)에서 변조된다. 변조된 신호는 Tx IF 필터(141)에서 요구되는 대역의 주파수 신호로 여파된 후, Tx AGC 증폭기(143)로 입력된다. 상기 Tx AGC 증폭기(143)로 입력된 신호는 기저대역신호처리부(131)에서 출력되는 Tx AGC 전압에 의해 요구되는 이득으로 증폭 혹은 감쇄되어 업컨버터(145)로 인가된다. 상기 업컨버터(145)에 인가된 신호는 Tx 로컬 버퍼(147)에 의해 송신 주파수 영역으로 주파수 변환이 이루어진 후 출력되고, 주파수 변환되어 출력된 상기 신호는 Tx RF 필터(149)에서 원하는 신호로 여파된 후, 전력증폭기(Power Amp)(151)로 전달된다. 상기 전력증폭기(151)에 전달되어 소정 증폭되어 출력된 신호는 스위치(105)로 인가되고, 상기 스위치(105)의 스위칭 동작에 의해 상기 RF 필터(103)를 거쳐 상기 안테나(101)로 전달되어 무선으로 송신된다.

그리고, 상기의 송수신 동작에 있어, RF 로컬 주파수발진기(157)의 출력은 PLL(155)을 통해 기준 주파수발진기(159)의 출력에 동기 되고, 이는 멀티플라이어(153)와 Rx 로컬 버퍼(111), 그리고 Tx 로컬 버퍼(147)를 통해 상기 제1다운컨버터(113)와 업컨버터(145)로 입력된다. 그리고 PLL 데이터는 원하는 주파수 대역으로 신호를 송수신하기 위하여 RF 로컬 주파수발진기(157)의 주파수를 변환해주는 역할을 한다. 상기 멀티플라이어(153)는 주파수 환경에 따라 적절한 값으로 변경될 수 있다.

상기 도면에 있어 도시된 송수신장치는, 앞서 언급하였듯이 TDD방식의 송수신기 구조로서 통상 사용되는 내부 구성이다.

그런데, 상기 도 1에 있어 도시된 바에서 알 수 있듯이, 무선신호의 송수신에 있어 주파수의 상, 하향, 신호의 변조 및 복조 동작 등이 필요한데, 이 경우에 있어서 주파수 발진기는 적어도 4개 이상 필요로 함을 알 수 있다. 그러나, 과다한 주파수 발진기의 사용은 해당 송수신장치 내에서 여러 주파수의 사용을 이루고 있음을 의미하는 것인데, 이러한 경우 주파수 상호 간섭에 의한 불요파 문제가 나타나며, 이로 인해 무선신호의 송수신 성능이 저하되는 문제가 나타난다.

결국, TDD 방식의 무선신호 송수신장치에 있어 가능한 한 적은 개수의 주파수 발진기 사용이 권고되는데, 현재에 있어 이를 적절히 해결하는 그러한 무선신호송수신 장치의 구현이 제안되지 않고 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기에 있어, 발진 주파수의 발생을 최소화 할 수 있도록 주파수 발진기의 구비를 가능한 한 적게 하는 그러한 장치를 제공함에 있다.

즉, 본 발명의 목적은 발진 주파수의 발생을 최소화하는 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신 장치를 구현함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 시분할듀플렉싱 방식 무선신호송수신 장치에 있어서, 무선신호의 송수신 동작에 따른 소정 제어신호와, 소정 송신 데이터를 출력하는 기저대역신호처리부와, 상기 기저대역신호처리부로부터 출력되는 제어 신호에 대응하여, 발생되는 무선(RF) 주파수 발진 신호를 소정 배수로 분주한 후 출력하는 이중분주기와, 상기 이중분주기로부터 출력되는 소정 배수로 분주된 주파수 발진 신호의 입력을 통해, 일정 대역이 여파된 제1중간주파수 신호를 제2중간주파수 신호로 변환하여 출력하는 다운컨버터와, 상기 이중분주기로부터 출력되는 소정 배수로 분주된 주파수 발진 신호의 입력을 통해, 상기 기저대역신호처리부에서 출력되어 입력된 송신 데이터를 변조 처리하여 출력하는 변조기를 더 구비하는 송수신 장치를 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기 내부 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기 내부 구성도.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기 내부 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기의 내부 구성도 이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시 예에 따른 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기의 내부 구성도이다.

먼저 상기 도 2를 참조하여 본 발명의 구성을 설명한다.

우선 앞서 도 1에 있어서 설명된 바와 마찬가지로, 상기 도 2의 구성에서도 안테나(101)에 수신된 신호는 RF 필터(103)를 통해 원하는 대역의 수신신호만 여파되어, 스위치(105)를 통해 저잡음증폭기(107)로 인가된다. 그런 후, 상기 저잡음증폭기(107)로 인가된 신호는 소정 증폭된 후, Rx RF 필터(109)에서 다시 필터링 되고, 제1 다운컨버터(113)에 인가된다. 상기 인가된 신호는, RF 로컬 주파수발진기(157)의 출력이 멀티플라이어(153)에서 P배 체배된 후 RF 로컬 버퍼(111)에서 증폭된 신호의 입력에 따라 제1 중간주파수(IF) 신호로 주파수 변환되어 출력된다. 상기 출력된 신호는 제1 IF 필터(115)에서 필터링 된 후 제2 다운컨버터(119)로 인가된다. 상기 인가된 신호는 상기 제2 다운컨버터(119)로 입력되는 신호, 즉, RF 주파수 발진기(157)가 N+1 분주된 신호에 의해 제2 IF 주파수 신호로 변환된다. 상기 N+1분주 신호는 본 발명의 실시에 있어 구비되는 1/N, 1/(N+1) 이중분주기(201)로부터의 출력이 되며, 이는 기저대역신호처리부(131)로부터 생성된 Tx/Rx 신호가 상기 이중분주기(201)에 인가됨으로서 출력된다. 그리고, 무선신호 수신시의 동작에 있어서 상기 이중분주기(201)는 1/(N+1)로 분주 동작이 이루어지도록 특징 지어진다. 이와 같은 동작에 따라 변환 출력된 상기 제2 IF 주파수 신호는, 제2 IF 필터(121)에서 필터링 되어 Rx AGC 증폭기(123)로 인가된다. 그러면 상기 인가된 신호는 상기 기저대역신호처리부(131)에서 발생된 Rx AGC 신호의 입력에 따라 복조에 있어 적절한 신호로 증폭 혹은 감쇄 되어 출력된다. 상기 증폭 혹은 감쇄된 신호는 복조기(125)를 통해 복조되어 Rx 데이터로 출력되고, 이는 상기 기저대역신호처리부(131)로 입력되어 수신신호의 분석 처리가 이루어지도록 한다.

반대로, 본 발명의 실시에 있어서의 무선신호 송신 동작은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 상기 기저대역신호처리부(131)에서 발생된 Tx 데이터는 변조기(137)로 입력되어 변조 처리된다. 상기 변조 처리는 이중분주기(201)에서 N분주된 신호가 입력됨으로서 이루어진다. 상기 이중분주기(201)는 송신시에 있어 1/N 분주기로 동작을 수행하게 된다. 즉, 본 발명의 실시에 있어 구비되는 1/N, 1/(N+1) 이중분주기(201)는, 기저대역신호처리부(131)로부터 생성된 Tx/Rx 신호의 인가에 따라 무선신호 송신시 1/N로 분주 동작을 이루게 되는 것이다. 상기 변조된 신호는 Tx IF 필터(141)에서 필터링 된 후, Tx AGC 증폭기(143)에 입력된다. 상기 TX AGC 증폭기(143)에서는 상기 기저대역신호처리부(131)에서 출력된 Tx AGC 신호의 인가에 따라 상기 입력된 신호의 증폭 혹은 감쇄 동작을 행한다. 이때의 증폭 혹은 감쇄는 원하는 출력에 대응하는 신호의 크기로 이루어지며, 상기 증폭 혹은 감쇄된 신호는 업컨버터(145)로 인가된다. 상기 업컨버터(145)는 Tx 로컬 버퍼(147)를 통해 입력되는 로컬 신호에 의해 상기 인가된 신호를 송신 주파수 대역까지 주파수변환한다. 여기서 주파수 변환된 신호는 Tx RF 필터(149)에서 필터링 된 후, 전력증폭기(151)로 입력되어 증폭되고, 스위치(105)의 스위칭 동작을 통해 RF 필터(103)를 거쳐 안테나(101)를 통해 무선으로 전송된다.

한편, 앞서의 동작 설명에 있어 상기 이중분주기(201)는 무선 신호의 수신 처리에 있어 N+1 분주동작을 수행하고, 무선 신호의 송신 처리에 있어서는 N분주 처리되는 것으로 결정하였으나, 이는 실시자의 응용에 따라 서로 반대되어 실시되어도 본 발명의 실시에 있어서는 무방하게 된다.

결국, 본 발명의 실시에서는 주파수 발진기의 개수가 앞서 도 1에 있어 도시된 바와 같은 종래 기술에 다른 무선신호 송수신장치에 비해 적어졌음을 알 수 있다.

상기 도 3에 있어서 도시된 무선신호 송수신 장치 구성 또한 그 원리는 동일하다.

특히, 도 3에 도시된 구성의 무선신호 송수신 장치는 FSK 계열의 변조를 행하는 경우에 있어서 적용되는 구성이며, 이는 Tx 데이터를 RF 로컬 주파수 발진기(157)에 입력하여 변조하고, 상기 변조된 신호가 이중분주기(201)를 통해 N분주 된 후 상기 Tx IF 필터(141)에 인가되도록 하는 동작이 차이를 제외하고는 상기 도 2에 있어 도시된 무선신호 송수신 장치와 동일한 신호 처리를 수행한다. 그리고 상기 도 3에서는 RF 로컬 주파수발진기의 기준 발진 신호에 위상 동기 되도록 기준주파수 발진기(159)와 PLL(155)이 사용된다.

이하 상기 도 2에 있어 설명된 구성이 실제 무선신호 송수신장치에 적용되어실시되는 상태를 살펴본다.

최근에 있어 많이 사용되는 2.4GHz 대역의 무선 LAN에 본 발명의 실시가 이루어지는 상태를 살펴본다. 상기 무선 LAN의 경우도 TDD방식의 무선신호 송수신 장치가 된다. 이는 2.4 ~ 2.48GHz 대역의 주파수가 이용된다. 이 경우 상기의 멀티플라이어(153) 체배수 P는 2가 되고, 이중분주기(201)의 N은 10이 된다. 그러면 무선신호의 송신에 있어 상기 변조기(137)에 입력되는 변조용 주파수는 P가 2이고, N이 10이 되므로, 송신 주파수 2.4GHz ~ 2.38GHz 의 1/21에 해당하는 주파수인 약 114.285714MHz ~ 118.095238MHz가 된다. 그리고 수신 처리에 있어서는 제1 다운컨버터(113)로 입력되는 RF 로컬 버퍼(111)의 출력 주파수는 114.285714MHz ~ 118.095238MHz가 되어 제1 IF 주파수는 114.285714MHz ~ 118.095238MHz가 되며, 제2 다운컨버터(119)에 입력되는 로컬 주파수는 103.89613MHz ~ 107.3593074MHz가 되어 제2 IF 주파수 범위는 약 10.389611MHz ~ 10.7359306MHz 사이가 된다. 따라서 송수신 주파수 범위는 약 80MHz인 반면 제2 IF 주파수 범위는 약 346.32KHz 밖에 되지 않아, 비록 80MHz 범위의 송수신 주파수 범위라 하더라도 상기 제2 IF 필터에서 필터링 하는 데에는 큰 문제가 되지 않아 적절한 동작의 수행이 이루어진다. 이는 다시 말해 인접 채널에 영향을 크게 주지 않음을 의미하는 것이다.

마찬가지로 상기 도 3의 구성에 따른 무선신호 송수신장치에 있어서도, Tx 데이터의 변조에 있어 RF 로컬 주파수발진기(157)로 직접 처리하는 동작을 제외하고는 상기 도 2에 도시된 송수신 장치의 동작과 동일한 신호 처리를 수행한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나,본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

결국, 상술한 바에서 알 수 있듯이, TDD 송수신 방식을 사용하는 장치에 있어, 기존의 방식을 통하면 적어도 4개 이상의 주파수발진기 구비를 이루어야 하지만, 본 발명의 실시를 통하면 2개 정도의 주파수발진기 구비를 통해 동일한 동작 수행을 이룰 수 있는 이점이 있게 된다.

이는 주파수발진기의 다수개 구비에 위한 주파수 상호 간섭에 따른 불요파 발생의 문제, 그러한 불요파에 의한 무선신호의 송수신 성능 저하 문제를 해소할 수 있음의 이점 또한 나타낸다.

그리고 본 발명의 실시를 통해, 무선 신호 송수신장치를 PCB로 레이아웃 함에 있어, 간섭의 영향을 줄이기 위한 별도의 설계가 필요 없게 된다.

Claims

시분할듀플렉싱 방식 무선신호 수신 장치에 있어서,

무선신호의 수신 동작에 따른 소정 제어신호를 출력하는 기저대역신호처리부와,

상기 제어 신호에 대응하여, 발생되는 무선(RF) 주파수 발진 신호를 소정 배수로 분주한 후 출력하는 이중분주기와,

상기 이중분주기로부터 출력되는 소정 배수로 분주된 주파수 발진 신호의 입력을 통해, 일정 대역이 여파된 제1중간주파수 신호를 제2중간주파수 신호로 변환하여 출력하는 다운컨버터를 구비하고 있음을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 이중분주기는,

무선신호의 수신 상태에 따라, 발생되는 주파수 발진 신호를 1/N 또는 1/(N+1)로 선택하여 분주한 한 후 출력함을 특징으로 하는 장치.
시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송신 장치에 있어서,

무선신호의 송신 동작에 따른 소정 제어신호와, 소정 송신 데이터를 출력하는 기저대역신호처리부와,

상기 제어 신호에 대응하여, 발생되는 무선(RF) 주파수 발진 신호를 소정 배수로 선택 분주한 후 출력하는 이중분주기와,

상기 이중분주기로부터 출력되는 소정 배수로 분주된 주파수 발진 신호의 입력을 통해, 상기 기저대역신호처리부에서 출력되어 입력된 송신 데이터를 변조 처리하여 출력하는 변조기를 구비하고 있음을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 이중분주기는,

무선신호의 송신 상태에 따라, 발생되는 주파수 발진 신호를 1/N 또는 1/(N+1)로 선택하여 분주한 한 후 출력함을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 이중분주기는,

상기 기저대역신호처리부로부터의 송신 데이터 출력에 따라 변조되어 발생되는 변조 신호를 소정 배수로 분주함을 특징으로 하는 장치.
시분할듀플렉싱 방식 무선신호 수신 장치에 있어서,

소정 주파수 발진 신호를 발생 출력하는 주파수 발진기와,

저잡음증폭되어 필터링 된 무선신호가 제1중간주파수 신호로 변환되도록, 상기 출력되는 주파수 발진 신호를 소정 배수만큼 체배하여 출력하는 멀티플라이어와,

일정 대역 필터링된 상기 제1중간주파수 신호가 제2중간주파수 신호로 변환되도록, 상기 출력되는 주파수 발진 신호를 소정 배수만큼 분주하여 출력하는 이중분주기를 구비하고 있음을 특징으로 하는 장치.
시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송신 장치에 있어서,

소정 주파수 발진 신호를 발생 출력하는 주파수 발진기와,

소정 기저대역신호처리되어 입력된 송신 데이터가 변조 처리되어 출력되도록, 상기 출력되는 주파수 발진 신호를 소정 배수만큼 분주하여 출력하는 이중분주기와,

일정 대역 필터링 된 후, 소정 증폭 및 감쇄된 상기 변조 신호가 송신 주파수 대역으로 변환되도록, 상기 출력되는 주파수 발진 신호를 소정 배수만큼 체배하여 출력하는 멀티플라이어를 구비하고 있음을 특징으로 하는 송신기.
시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송신 장치에 있어서,

소정 기저대역신호처리되어 입력된 송신 데이터에의해 변조된 상태의 주파수 발진 신호를 발생 출력하는 주파수 발진기와,

상기 출력되는 변조된 상태의 주파수 발진 신호를 소정 배수만큼 분주하여 출력하는 이중분주기와,

일정 대역 필터링 된 후, 소정 증폭 및 감쇄된 상기 분주된 상태의 신호가 송신 주파수 대역으로 변환되도록, 상기 출력되는 주파수 발진 신호를 소정 배수만큼 체배하여 출력하는 멀티플라이어를 구비하고 있음을 특징으로 하는 장치.