KR100835118B1

KR100835118B1 - 무선 통신 장치

Info

Publication number: KR100835118B1
Application number: KR1020027015377A
Authority: KR
Inventors: 사사바타아키히로
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2008-06-05
Also published as: CN1241375C; US20030147475A1; EP1332595B8; WO2002080478A2; WO2002080478A3; DE60221958D1; EP1332595A2; CN1488218A; KR20030007627A; JP3565175B2; US7120202B2; EP1332595B1; JP2002281098A

Abstract

ASK 변조 및 QPSK 변조의 두 개의 기능을 갖고, 낮은 비용으로 제조 가능하며, 크기가 작은 무선 통신 장치에 있어서, QPSK 변조기(5)의 출력 단자(5Q)는 스위치(15)를 통해 ASK 변조기(1)의 반송파 입력 단자(1A)에 접속된다. 또한, 안테나(4; antenna)는 스위치(16)를 통해 ASK 변조기(1)의 출력 단자(1C)에 접속된다. 더욱이, 믹서(13; mixer)는 스위치들(15 및 16) 사이에 제공된다. 스위치(15)는 전송 시에 QPSK 변조기(5)와 ASK 변조기(1)를 접속시키는 반면, 수신 시에는 QPSK 변조기(5)와 믹서(13)를 접속시킨다. 스위치(16)는 전송 시에 ASK 변조기(1)와 안테나(4)를 접속시키는 반면, 수신 시에는 안테나(4)와 믹서(13)를 접속시킨다. 따라서, 전송 시에, ASK 변조파 또는 QPSK 변조파는 ASK 변조기(1)와 QPSK 변조기(5)를 사용하여 출력된다. 수신 시에는, 사인파가 QPSK 변조기(5)에 의해 출력되고 데이터 신호(data signal)는 믹서(13)에 의해 저역 변환되어, 검출되거나, 또는 복조(複調)된다.

무선 통신 장치, ASK 변조기, QPSK 변조기, 스위치, 믹서, 안테나

Description

무선 통신 장치 { Wireless communication apparatus }

본 발명은 디지털 무선 통신을 위한 무선 통신 장치에 관한 것이며, 특히 진폭 변조(진폭 편이 변조; Amplitude Shift Keying : 이후로 ASK 변조라고 함) 및 직교 위상 변조(직교 위상 편이 변조; Quardrature Phase Shift Keying : 이후로 QPSK 변조라고 함)의 두 기능을 갖는 무선 통신 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 무선 통신 장치에서, ASK 데이터 신호에 따라 반송파의 진폭이 변조되는 ASK 변조, 및 QPSK 데이터 신호에 따른 I-신호(동상 신호; in-phase signal) 및 Q-신호(직교 위상 신호; quadrature signal)를 이용하여 반송파의 위상이 네 개의 위상들로 변조되는 QPSK 변조 등과 같은, 다양한 변조법들이 사용된다.

공지의 무선 통신 장치에는, ASK 변조기 및 QPSK 변조기 등과 같은, 두 개의 변조법들에 따른 변조기들이 부착되어 있고, 각각의 변조기는 반송파를 공급하는 고주파 신호원, 수신기 검출을 위해 수신파 및 반송파를 혼합하는 믹서(mixer) 등과 함께, 고주파 신호들을 조종하는 RF 유닛(RF unit)을 구성한다.

위에서 설명된 관련 기술에 따른 무선 통신 장치에서, ASK 변조 및 QPSK 변조 모두 가능하도록 하기 위해, 두 개의 RF 유닛들이 두 개의 변조법들에 따라 하나의 무선 통신 장치에 각각 제공되어야 한다.

즉, ASK 변조를 위한 RF 유닛 및 QPSK 변조를 위한 RF 유닛은 분리되어 제공되어야만 하고, 변조 기능들 중의 하나만을 갖는 무선 통신 장치에 비해 높은 제조 비용이 들게 된다. 특히, 만약 고주파 신호원, 믹서 등이 GaAs 등으로 구성된 고가의 IC들을 이용하게 되면, 제조 비용이 상당히 올라간다. 게다가, 더 큰 자취를 가지며 더 큰 공간을 차지하는 두 개의 RF 유닛들이 제공되기 때문에, 무선 통신 장치의 전체 크기가 증가한다.

이러한 점들을 처리하여, 본 발명은 낮은 비용에서 제조 가능하고, 크기가 작은, ASK 변조 및 QPSK 변조 모두 가능한 무선 통신 장치를 제공한다.

본 발명은 데이터 신호를 이용하여 반송파를 ASK 변조시키는 ASK 변조기; 및 I-신호 및 Q-신호를 이용하여 QPSK 변조시키는 QPSK 변조기; 를 포함하고, QPSK 변조기의 출력 단자가 ASK 변조기의 반송파 입력 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치를 제공한다. 따라서, 관련 기술에서와 같이 개개의 고주파 신호원들을 ASK 변조기 및 QPSK 변조기에 각각 접속할 필요없이 QPSK 변조파 및 ASK 변조파 모두가 출력되는 것이 가능하다. 즉, QPSK 변조기에만 고주파 신호원을 접속시키는 것으로 충분하다. 따라서, 구성 요소들의 수가 감소되어, 제조 비용을 낮추고 장치의 전체 크기를 감소시킨다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치는 믹서; 및 QPSK 변조기와 각각의 믹서 및 ASK 변조기 사이에 제공되어, 전송 시에 ASK 변조기와 QPSK 변조기를 접속시키고, 수신 시에 믹서와 QPSK 변조기를 접속시키는 스위치; 를 더 포함하고, QPSK 변조기 가 수신 시에 반송파의 역할을 하는 사인파를 출력시키는 것을 특징으로 한다. 따라서, 전송 시에, 스위치는 ASK 변조기와 QPSK 변조기를 접속시키고, 그 결과 ASK 변조파 또는 QPSK 변조파가 출력될 수 있다. 수신 시에, 스위치는 믹서와 QPSK 변조기를 접속시키고, QPSK 변조기는 사인파를 출력하며, 그 결과 믹서는 수신파와 사인파를 혼합하고, 따라서 수신파는 데이터 신호로 복조된다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치에서, 전송 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호를 이용하여 반송파를 QPSK 변조하여 QPSK 변조파를 출력하고, ASK 변조기는 일정한 이득으로 QPSK 변조파를 증폭시키도록 정렬될 수도 있다; 즉, QPSK 변조파는 증폭기로서 ASK 변조기를 이용하여 출력될 수 있다.

전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기는 사인파를 출력하고, ASK 변조기는 데이터 신호를 이용하여 사인파를 ASK 변조하도록 또한 정렬될 수도 있다; 즉, ASK 변조파는 고주파 신호원으로서 QPSK 변조기를 이용하여 출력될 수 있다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치에서, 전송 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호로서 각각의 데이터 신호들의 입력을 수신하고 QPSK 변조파를 출력하며, ASK 변조기는 데이터 신호로서 일정한 전압을 갖는 입력 신호를 수신하고 일정한 이득으로 QPSK 변조파를 증폭하도록 정렬될 수도 있다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치에서, 전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호로서 각각 동일한 고정 위상차 및 고정 진폭들 을 갖는 신호들의 입력을 수신하고 사인파를 출력하며, 그리고 ASK 변조기는 데이터 신호의 입력을 수신하고 사인파를 ASK 변조하여 ASK 변조파를 출력하도록 정렬될 수도 있다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치에서, 전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호로서 QPSK 테이터 신호 "00" 에 근거하여 신호들의 입력을 수신하고 π/4 변이 QPSK 작동을 수행하여 사인파를 출력하며, 그리고 ASK 변조기는 데이터 신호의 입력을 수신하고 사인파를 ASK 변조하여 ASK 변조파를 출력하도록 정렬될 수도 있다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치에서, QPSK 변조기는 소정 주파수보다 전송률/4·Hz 만큼 더 낮은 주파수를 갖는 입력 반송파를 수신하고 π/4 변이 QPSK 작동을 수행하여 소정 주파수를 갖는 사인파를 출력하도록 정렬될 수도 있다. 따라서, 비록 QPSK 변조기의 π/4 변이 QPSK 작동으로 인해 반송파의 주파수에 대해 전송률/4·Hz로 출력 신호의 주파수가 올라가더라도, QPSK 변조기는 소정 주파수를 갖는 사인파를 출력한다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치에서, 전송 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호를 이용하여 반송파를 QPSK 변조하여 QPSK 변조파를 출력하고, ASK 변조기는 일정한 이득으로 QPSK 변조파를 증폭하는 반면, 전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호로서 동일한 고정 위상차 및 각각 시간에 따라 균일하게 변하는 그 진폭들을 갖는 데이터 신호들의 입력을 수신하고 ASK 변조파를 출력하며, 그리고 ASK 변조기는 데이터 신호로 서 일정한 전압을 갖는 입력 신호를 수신하고 일정한 이득으로 ASK 변조파를 증폭하도록 정렬될 수도 있다. 따라서, 비록 ASK 변조기가 정상적으로 작동하지 않더라도 ASK 변조파는 출력될 수 있다.

본 발명에 따른 무선 통신 장치는 ASK 변조기 및 QPSK 변조기 사이에 접속된, 주파수를 올리는 업-믹서(up-mixer)를 더 포함한다. 따라서, 예를 들어, 비록 고주파가 통신에 사용되더라도, QPSK 변조기가 저주파 신호를 출력하는 것은 충분하다. 따라서, QPSK 변조기에 의해 고주파 신호가 직접 출력되는 경우에 비해서, QPSK 변조기는 저가의 재료를 사용하여 쉽게 제조될 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 무선 통신 장치에서, ASK 변조기, 믹서, 및 스위치는 RF 블록(RF block)으로 통합될 수도 있다. 따라서, RF 블록은 본 발명에 따른 것과 같은 ASK 변조 및 QPSK 변조 모두 가능한 통신 장치에 쉽게 사용될 수 있고, 또한 ASK 변조 기능만을 필요로 하는 통신 장치에서도 사용될 수 있다. 따라서, RF 블록들은 낮은 제조 비용을 충족하면서 다량으로 제조되는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 무선 통신 장치의 전체 블럭도이다.

도 2는 도 1에 보이는 QPSK 변조기의 블럭도이다.

도 3은 전송 시에 QPSK 변조파를 출력하는 상태의 제 1 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 블럭도이다.

도 4는 전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 상태의 제 1 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 블럭도이다.

도 5는 수신 시의 제 1 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 블럭도이다.

도 6은 제 2 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 전체 블럭도이다.

도 7은 제 3 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 전체 블럭도이다.

도 8은 제 4 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 전체 블럭도이다.

도 9는 제 5 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 전체 블럭도이다.

본 발명의 몇 개의 실시형태에 따른 무선 통신 장치가 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

(제 1 실시형태)

도 1 내지 5는 제 1 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여준다. 도 1 내지 5를 참조하면, ASK 변조기(1)는 반송파가 입력되는 반송파 입력 단자(1A), 및 디지털 데이터 신호(D(t))가 입력되는 데이터 입력 단자(1B)를 갖는다. ASK 변조기(1)는 데이터 입력 단자(1B)로 입력되는 데이터 신호(D(t))에 근거하여 반송파 입력 단자(1A)로 입력되는 반송파를 진폭 변조(ASK 변조)하며, 출력 단자(1C)로부터 ASK 변조파를 출력한다.

더욱이, QPSK 변조기(5)는 후에 설명될 스위치(15)를 통해 ASK 변조기(1)의 반송파 입력 단자(1A)에 접속되어 있다. 게다가, 증폭기(2)는 ASK 변조기(1)의 출력 단자(1C)에 접속되어 있다. 증폭기(2)의 출력으로는, 대역통과 필터(3; bandpass filter) 및 안테나(4; antenna)가 후에 설명될 스위치(16)를 통해 접속된 다.

QPSK 변조기(5)는 반송파가 입력되는 입력 단자(5A), QPSK 데이터 신호에 따른 I-신호(I(t); 동상 신호) 및 Q-신호(Q(t); 직교 위상 신호)가 각각 입력되는 I-신호 입력 단자(5B) 및 Q-신호 입력 단자(5C), 및 QPSK 변조파 등의 형태로 출력 신호(S1(t))가 출력되는 출력 단자(5D)를 갖는다.

더욱이, 도 2에 보이는 바와 같이, QPSK 변조기(5)는 I-신호 입력 단자(5B) 및 Q-신호 입력 단자(5C)에 각각 접속된 대역통과 필터(6 및 7)들, 대역통과 필터들(6 및 7)의 출력들에 각각 접속된 믹서들(8 및 9), 및 믹서들(8 및 9)로부터 출력된 신호들을 부가하는 가산기(10)를 포함한다.

I-신호 입력 단자(5B)와 결합된 믹서(8)는 반송파 입력 단자(5A)에 직접적으로 접속되는 반면, Q-신호 입력 단자(5C)와 결합된 믹서(9)는 90°위상 변이기(11; 90°phase shifter)를 통해 반송파 입력 단자(5A)에 간접적으로 접속된다. QPSK 변조기(5)의 반송파 입력 단자(5A)는 후에 설명될 고주파 신호원(12)에 접속된다. 따라서, 사인파(

)는 후에 설명될 고주파 신호원(12)으로부터 믹서(8)로 입력되고, 코사인파(

)는 믹서(9)로 입력된다. 게다가, 출력 단자(5D)는 후에 설명될 스위치(15)를 통해 ASK 변조기(1) 또는 믹서(13)에 선택적으로 접속되는 것이 허용된다.

도 1에 보이는 바와 같이, 고주파 신호원(12)은 QPSK 변조기(5)의 반송파 입력 단자(5A)에 접속된다. 고주파 신호원(12)은 예를 들어, 1 내지 10 GHz에 속하 는 주파수를 갖는 사인파(

)를 출력한다.

믹서(13)는 수신용 믹서이고, 그것은 증폭기(14), 스위치(16), 및 대역통과 필터(3)를 통해 안테나(4)에 접속된 수신파 입력 단자(도시되지 않음)를 갖는다. 믹서(13)는 또한 스위치(15)를 통해 QPSK 변조기(5)의 출력 단자(5D)에 접속되는 반송파 입력 단자(도시되지 않음)를 갖는다. 믹서(13)는 안테나(4)로부터 입력된 수신파와 반송파로서 QPSK 변조기(5)로부터 입력된 사인파를 혼합하고, ASK 데이터 신호 등을 검출 또는 복조하여 IF 신호를 출력한다.

스위치들(15 및 16)은 전송 및 수신을 위해 스위칭(switching)된다. 스위치들(15 및 16)은 전송 시에 QPSK 변조기(5) 및 안테나(4) 사이에 ASK 변조기(1)를 접속하는 반면, 수신 시에는 QPSK 변조기(5) 및 안테나(4) 사이에 믹서(13)를 접속한다.

제 1 실시형태에 따른 무선 통신 장치의 작동은 도 1 내지 5를 참조하여 지금 설명될 것이다.

도 3에 보이는 바와 같이, 전송 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우, 스위치들(15 및 16)은 ASK 변조기(1)에 QPSK 변조기(5)를 접속하고 또한 안테나(4)에 ASK 변조기(1)를 접속한다.

이 상태에서, 고주파 신호원(12)으로부터 출력된 반송파는 QPSK 변조기(5)의 반송파 입력 단자에 입력되고, 네 개의 디지털 코드들(00, 01, 10, 및 11) 또는 아래 수학식 1에 의해 표현된 바와 같은 QPSK 데이터의 네 개의 부호들에 근거한 I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t))가 I-신호 입력 단자 및 Q-신호 입력 단자에 각각 입력 된다.

및

는 QPSK 데이터 신호의 부호들 각각에 따라 1 또는 -1로 설정된다(

∈

). 위상(

)은 예를 들면, 45°(π/4[rad])에 속하는 고정값으로 설정된다.

QPSK 변조기(5)는 고주파 신호원(12; 도 2 참조)으로부터의 반송파(

)와 I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t)) 각각을 혼합하여 그 결과들을 가산하고, 아래 수학식 2로 표현된 출력 신호(S1(t))를 출력한다.

따라서, 출력 신호(S1(t))는 QPSK 데이터 신호의 네 개의 부호들에 대응하고, 반송파에 대해 45°, 135°, 225°, 및 315°의 위상 변이를 갖는 네 개의 위상들 사이에서 스위칭된다. 즉, QPSK 변조기(5)는 QPSK 변조파(

)의 형태로 출력 신호(S1(t))를 출력한다.

이 때, 데이터 신호(D(t))로서 일정한 전압(V)이 ASK 변조기(1)의 데이터 입력 단자(1B)로 입력된다. 따라서, ASK 변조기(1)는 일정한 이득으로 QPSK 변조기(5)로부터 출력된 출력 신호(S1(t))를 출력한다. 즉, ASK 변조기(1)는 QPSK 변조파(

)를 증폭하고 아래 수학식 3으로 표현되는 출력 신호(S2(t))를 출력한다.

도 4에 보이는 바와 같이, 전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, 도 3과 유사하게, 스위치들(15 및 16)은 ASK 변조기(1)에 QPSK 변조기(5)를 접속하고 또한 안테나(4)에 ASK 변조기(1)를 접속한다.

이 상태에서, 고주파 신호원(12)으로부터 출력된 반송파(

)는 QPSK 변조기(5)의 반송파 입력 단자로 입력되고, 아래 수학식 4로 표현된 I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t))는 I-신호 입력 단자 및 Q-신호 입력 단자에 각각 입력된다. I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t))의 위상들은 예를 들어, 45°(π/4[rad])의 동일한 고정값(

)으로 설정되고, 또한 그 진폭들은 동일한 고정값(A)으로 설정된다.

QPSK 변조기(5)는 고주파 신호원(12)으로부터의 반송파(

)를 각각의 I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t))와 혼합하고 그 결과들을 가산하여, 아래 수학식 5로 표현된 출력 신호(S1(t))를 출력한다. 즉, QPSK 변조기(5)는 사인파(

)의 형태로 출력 신호(S1(t))를 출력한다.

이 때, 개개의 ASK 데이터 신호(D(t) ∈ {0, 1})는 데이터 신호(D(t))로서 ASK 변조기(1)의 데이터 입력 단자에 입력된다. 따라서, ASK 변조기(1)는 데이터 신호(D(t))를 이용하여 QPSK 변조기(5)로부터 출력된 사인파의 형태로 출력 신호(S1(t))를 ASK 변조한다. 즉, ASK 변조기(1)는 아래 수학식 6으로 표현된 바와 같이 ASK 변조파(

)의 형태로 출력 신호(S2(t))를 출력한다.

도 5에 보이는 바와 같이, 수신 시에, 스위치들(15 및 16)은 믹서(13)에 QPSK 변조기(5)를 접속하고 또한 안테나(4)에 믹서(13)를 접속한다.

이 상태에서, 고주파 신호원(12)으로부터 출력된 반송파(

)는 QPSK 변조기(5)의 반송파 입력 단자에 입력된다. 더욱이, 예를 들어, 45°(π/4[rad])의 동일한 고정값(

)으로 그 위상들이 설정되고 그리고 동일한 고정값(A)으로 그 진폭들이 설정된, I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t))가 I-신호 입력 단자 및 Q-신호 입력 단자에 각각 입력된다. 따라서, ASK 변조파를 출력하는 경우와 유사하게, QPSK 변조기(5)는 사인파(

)의 형태로 출력 신호(S1(t))를 출력한다.

그 후, 믹서(13)는 안테나(4)에 의해 수신된 수신파와 QPSK 변조기(5)로부터 출력된 출력 신호(S1(t))를 혼합하고, 이에 따라 수신파를 데이터 신호(IF)로 저역 변환한다.

위에서 설명한 바와 같이, 제 1 실시형태에 따르면, QPSK 변조기(5)의 출력 단자(5D)는 ASK 변조기(1)의 반송파 입력 단자(1A)에 접속된다. 따라서, QPSK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기(5)는 QPSK 변조파를 출력하고, ASK 변조기(1)는 출력에 대해 일정한 이득으로 QPSK 변조파를 증폭한다.

반면, ASK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기(5)는 사인파를 출력하고, ASK 변조기(1)는 데이터 신호(D(t))를 이용하여 사인파를 ASK 변조하고, 이에 의해 ASK 변조파가 출력된다.

따라서, 제 1 실시형태에 따르면, 관련 기술과는 대조적으로, 개개의 고주파 신호원들이 ASK 변조기(1) 및 QPSK 변조기(5)에 각각 접속될 필요가 없다. 즉, 단지 고주파 신호원(12)을 QPSK 변조기(5)에 접속하는 것으로 충분하다. 따라서, 부품들의 수가 감소하고, 제조 비용을 낮추며 무선 통신 장치의 크기를 감소시킨다.

QPSK 변조기(5)와 각각의 믹서(13) 및 ASK 변조기(1) 사이에 제공된 스위치(15)는 전송 시에 ASK 변조기(1) 및 QPSK 변조기(5)를 접속시키는 반면, 수신 시에는 믹서(13)와 QPSK 변조기(5)를 접속시킨다. 더욱이, QPSK 변조기(5)는 수신 시에 사인파를 출력한다. 따라서, 믹서(13)는 안테나(4)에 의해 수신된 수신파와 QPSK 변조기(5)로부터 출력된 출력 신호(S1(t))를 혼합하고, 이에 따라 수신파를 데이터 신호로 검출, 복조, 또는 저역 변환한다.

(제 2 실시형태)

도 6은 제 2 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여준다. 제 2 실시형태는 ASK 변조파가 QPSK 변조기에 의해 출력되는 것을 특징으로 한다. 제 2 실시형태의 하기의 설명에서, 제 1 실시형태와 같은 동일한 구성 요소들은 동일한 기호들로 설계되고, 그 설명들은 생략될 것이다.

도 6을 참조하면, QPSK 변조기(21)는 제 1 실시형태의 QPSK 변조기(5)와 유사하게 구성된다. 더욱 구체적으로, QPSK 변조기(21)는 반송파 입력 단자, I-신호 입력 단자, Q-신호 입력 단자, 및 출력 단자(이들 모두 도시되지 않음)를 갖는다. QPSK 변조기(21)의 출력 단자는 스위치(15)에 의해 ASK 변조기(1) 또는 믹서(13)에 선택적으로 접속되도록 허용된다.

제 2 실시형태에 따른 무선 통신 장치의 작동이 지금 설명된다. 전송 및 수신 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우 제 1 실시형태와 동일하게 작동하고, 따라서 이 경우들의 설명도 생략된다.

전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, 제 1 실시형태와 유사하게, 스위치들(15 및 16)은 ASK 변조기(1)에 QPSK 변조기(21)를 접속시키고 또한 안테나(4)에 ASK 변조기(1)를 접속시킨다.

이 상태에서, 고주파 신호원(12)으로부터 출력된 반송파(

)는 QPSK 변조기(21)의 반송파 입력 단자에 입력되고, 아래 수학식 7로 표현된 I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t))는 I-신호 입력 단자 및 Q-신호 입력 단자에 각각 입력된다. I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t))의 위상들은 예를 들어, 45°(π/4[rad])의 동일한 고정값(

)으로 설정되고, 그 진폭들(

)은 ASK 데이터 신호들(

∈

)에 따라 시간에 따라 균일하게 변화한다.

QPSK 변조기(21)는 고주파 신호원(12)으로부터의 반송파(

)를 I-신호(I(t)) 및 Q-신호(Q(t)) 각각과 혼합하여 그 결과들을 가산하고, 이에 따라 아래 수학식 8로 표현된 출력 신호(S1(t))를 출력한다. 즉, QPSK 변조기(21)는 진폭(

)에 근거하여 반송파를 ASK 변조하고, 이에 따라 ASK 변조파(

)의 형태로 출력 신호(S1(t))를 출력한다.

이때, 일정한 전압(V)을 갖는 신호는 데이터 신호(D(t))로서 ASK 변조기(1)의 데이터 입력 단자에 입력된다. 따라서, ASK 변조기(1)는 QPSK 변조기(21)로부터 출력된 출력 신호(S1(t))를 일정한 이득으로 증폭한다. 즉, ASK 변조기(1)는 ASK 변조파(

)를 증폭하여 아래 수학식 9로 표현된 출력 신호(S2(t))를 출력한다.

위에서 설명된 바와 같이, 제 2 실시형태는 제 1 실시형태와 같이 동일한 작 동 및 이점들을 얻는다. 더욱이, 제 2 실시형태에 따르면, ASK 변조파가 QPSK 변조기(21)를 이용하여 출력되기 때문에, 예를 들어, 비록 ASK 변조기(1)의 기능 불량으로 인해 데이터 신호(D(t))가 정확하게 변조될 수 없더라도 ASK 변조파가 출력될 수 있다.

(제 3 실시형태)

도 7은 제 3 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여준다. 제 3 실시형태는 QPSK 변조기가 π/4 변이의 QPSK 작동에 의해 사인파를 출력하는 것을 특징으로 한다. 제 3 실시형태의 하기의 설명에서, 제 1 실시형태에서와 같은 동일한 구성 요소들은 동일한 기호들로 설계되고, 그 설명들은 생략된다.

QPSK 변조기(31)는 제 1 실시형태의 QPSK 변조기(5)와 유사하게 구성된다. 더욱 구체적으로, QPSK 변조기(31)는 반송파 입력 단자, I-신호 입력 단자, Q-신호 입력 단자, 및 출력 단자(이들 모두 도시되지 않음)를 갖는다. QPSK 변조기(31)의 출력 단자는 스위치(15)에 의해 ASK 변조기(1) 또는 믹서(13)에 선택적으로 접속되도록 허용된다.

고주파 신호원(32)은 제 1 실시형태의 고주파 신호원(12)과 유사하게 구성되고, QPSK 변조기(31)의 반송파 입력 단자에 접속된다. 고주파 신호원(32)의 발진 주파수(f1)는 ASK 변조에 사용되는 주파수(f0)보다 더 낮은 값으로 미리 설정되고, 아래 수학식 10으로 표현된 바와 같이, π/4 변이 없이 QPSK 변조가 수행되는 경우 반송파의 주파수가 변조기에 입력되고, 또는 직교 위상 변조가 수행되는 경우 반송파의 주파수가 변조기에 입력된다.

(주파수의 단위는 Hz)

R은 QPSK 변조기(31)에 입력되는 QPSK 데이터 신호들의 전송률을 나타낸다. 따라서, 고주파 신호원(32)은 주파수(fl)에 대응하는 사인파(

)를 출력한다.

제 3 실시형태에 따른 무선 통신 장치의 작동이 지금 설명될 것이다. 전송 및 수신 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우 제 1 실시형태에서와 동일하게 작동하고, 앞에서 말한 바와 같이 이 경우들의 설명들은 생략된다.

전송 시에 ASK 변조파가 출력되는 경우, 제 1 실시형태와 유사하게, 스위치들(15 및 16)은 QPSK 변조기(31)를 ASK 변조기(1)에 접속시키고 또한 ASK 변조기(1)를 안테나(4)에 접속시킨다.

이 상태에서, 고주파 신호원(32)으로부터 출력된 반송파(

)는 QPSK 변조기(31)의 반송파 입력 단자에 입력되고, 아래 수학식 11로 표현된 I-신호(Ik) 및 Q-신호(Qk)는 I-신호 입력 단자 및 Q-신호 입력 단자에 각각 입력된다. I-신호(Ik) 및 Q-신호(Qk)의 위상(

)은 예를 들면, QPSK 데이터 신호의 부호 "00"에 대응하여 45°(π/4[rad])로 설정된다. Ik-1 및 Qk-1은 하나의 부호 시간 전의 I-신호 및 Q-신호를 각각 나타낸다.

QPSK 변조기(31)는 고주파 신호원(32)으로부터의 반송파(

)를 각각의 I-신호(Ik) 및 Q-신호(Qk)와 혼합하여 그 결과들을 가산한다. 따라서, QPSK 변조기(31)는 위상이 각각의 부호 시간(QPSK 데이터 신호의 두 개의 비트)마다 π/4[rad]로 반전하는 π/4 변이 QPSK 작동을 수행한다.

결과적으로, QPSK 변조기(31)는 사인파(

)의 형태로 출력 신호(S1(t))를 출력하고, 그것의 주파수(

)는 고주파 신호원(32)으로부터 출력되는 반송파(

)의 주파수(f1)보다 QPSK 데이터 신호들의 전송률 R/4 ·Hz 만큼 더 높은 값(

)이 된다. 따라서, QPSK 변조기(31)는 ASK 변조에 사용되는 주파수(f0)에 대응하는 사인파(

)를 출력 신호(S1(t))로서 출력한다.

이때, 개개의 ASK 데이터 신호(D(t) ∈ {0, 1})는 데이터 신호(D(t))로서 ASK 변조기(1)의 데이터 입력 단자에 입력된다. 따라서, ASK 변조기(1)는 데이터 신호(D(t))를 이용하여 QPSK 변조기(31)로부터 출력된 사인파의 형태로 출력 신호(S1(t))를 ASK 변조하고, 이에 따라 아래 수학식 12로 표현된 ASK 변조파(

)의 형태로 출력 신호(S2(t))를 출력한다.

위에서 설명한 바와 같이, 제 3 실시형태는 제 1 실시형태에서와 같은 동일한 작동 및 이점들을 얻는다.

더욱이, 위의 설명과 같이, 제 3 실시형태에 따르면, ASK 변조에 사용되는 소정의 주파수(f0)보다 전송률 R/4·Hz 만큼 더 낮은 주파수(f1)를 갖는 반송파가 QPSK 변조기(31)에 입력된다. 따라서, 비록 QPSK 변조기(31)로부터 출력되는 출력 신호(S1(t))의 주파수(f0)가 π/4 변이 QPSK 작동으로 인해 전송률 R/4·Hz 만큼 올라가더라도, QPSK 변조기(31)는 소정의 주파수(f0)를 갖는 사인파를 출력한다. 따라서, ASK 변조기(1)는 데이터 신호(D(t))를 이용하여 주파수(f0)를 갖는 사인파를 ASK 변조하고, 이에 따라 ASK 변조파를 출력한다.

비록 이 실시형태의 작동이 전송 및 수신 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우 제 1 실시형태와 동일하지만, 예를 들어, QPSK 변조파를 출력하는 경우, QPSK 변조기(31)는 π/4 변이 QPSK 작동을 수행할 수도 있다. 더욱이, 수신 시에, QPSK 변조기(31)는 ASK 변조파를 출력하는 경우와 유사하게, π/4 변이 QPSK 작동에 의해 사인파를 출력할 수도 있다.

(제 4 실시형태)

도 8은 제 4 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여준다. 제 4 실시형태는 주파수를 올리는 믹서(이후로 업-믹서라고 함)가 ASK 변조기 및 QPSK 변조기 사이에 접속되는 것을 특징으로 한다. 제 4 실시형태의 아래 설명에서, 제 1 실시형태에서와 동일한 구성 요소들은 동일한 기호로 설계되고, 그 설명들은 생략된다.

도 8을 참조하면, 업-믹서(41)는 QPSK 변조기(5) 및 스위치(15) 사이에 접속된다. 업-믹서의 한 입력 단자는 QPSK 변조기(5)의 출력 단자에 접속되고, 업-믹서(41)의 다른 입력 단자는 주파수를 올리는 고주파 신호원(42)에 접속된다. 업-믹서(41)의 출력 단자는 대역통과 필터(43)를 통해 스위치(15)에 접속된다.

QPSK 변조기(5)로부터 출력되는 출력 신호(S1(t))의 주파수를 소정의 주파수 만큼 올리기 위해, 고주파 신호원(42)은 ASK 변조기(1) 등에 입력된 신호(S1'(t)) 과 출력 신호(S1(t)) 사이의 주파수 차이에 따른 주파수를 갖는 사인파(

)를 출력한다.

QPSK 변조기(5)로부터의 출력 신호(S1(t))의 주파수는 업-믹서(41) 등에 의해 올라가고, 그 결과 고주파 신호원(42)으로부터의 사인파(

)의 주파수에 의해 올라간 주파수를 갖는 신호(S1'(t))는 ASK 변조기(1) 또는 믹서(13)에 선택적으로 공급될 수 있다.

위의 설명과 같이, 제 4 실시형태는 제 1 실시형태에서와 같은 동일한 작동 및 이점들을 얻는다. 더욱이, 제 4 실시형태에 따르면, 주파수를 올리는 업-믹서(41)는 ASK 변조기(1) 및 QPSK 변조기(5) 사이에 접속되기 때문에, 예를 들면, 라디오 주파수가 5GHz 이상으로 높더라도, QPSK 변조기(5)가 1 GHz 이하의 낮은 주파수로 출력 신호(S1(t))를 출력하는 것은 충분하다. 따라서, QPSK 변조기(5)에 대해 GaAs(gallium arsenide) 등과 같은 고가의 재료와 고도의 정밀 공정들의 사용을 필요로 하는, QPSK 변조기(5)에 의해 고주파 신호가 직접 출력되는 경우에 비해, 제 4 실시형태에 따르면, QPSK 변조기(5)는 실리콘 등과 같은 저가의 재료를 사용하여 비교적 쉽게 만들어질 수 있다. 따라서, QPSK 변조기(5)는 낮은 비용으로 쉽게 제조가 가능하다.

(제 5 실시형태)

도 9는 제 5 실시형태에 따른 무선 통신 장치를 보여준다. 제 5 실시형태는 ASK 변조기, 믹서 등이 RF 블록으로서 통합적으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 제 5 실시형태의 다음의 설명들에서, 제 1 실시형태에서와 동일한 구성 요소들은 동일한 기호들로 설계되고, 그 설명들은 생략된다.

도 9를 참조하면, 업-믹서 유닛(51)은 QPSK 변조기(5) 및 스위치(15) 사이에 접속된다. 업-믹서 유닛(51)은 업-믹서(51A)와 업-믹서(51A)의 출력에 접속된 증폭기(51B)를 포함한다. 업-믹서(51A)의 한 입력 단자는 QPSK 변조기(5)의 출력 단자에 접속되고, 업-믹서(51A)의 다른 입력 단자는 주파수를 올리는 고주파 신호원(52)에 접속된다. 업-믹서(51A)의 출력 단자는 증폭기(51B)와 대역통과 필터(53)를 통해 스위치(15)에 접속된다.

RF 블럭(54)은 예를 들면, IC 또는 RF 모듈 구성 요소(RF module component)의 형태로 무선 통신 장치에서의 ASK 변조 작동을 허용하는 구성 요소들을 통합한다. RF 블럭(54)은 ASK 변조기(1), 믹서(13), 증폭기들(2 및 14), 및 스위치들(15 및 16)을 포함한다. 스위치(15)와 결합된 RF 블럭(54)의 한 단자는 대역통과 필터(53) 등을 통해 QPSK 변조기(5)에 접속되고, 스위치(16)와 결합된 RF 블럭(54)의 한 단자는 대역통과 필터(3)를 통해 안테나(4)에 접속된다.

제 5 실시형태에 따른 무선 통신 장치는 제 1 실시형태와 동일한 작동 및 이점들을 얻는다. 더욱이, 제 5 실시형태에 따르면, ASK 변조기(1), 믹서(13), 및 스위치들(15 및 16) 등이 RF 블럭(54)으로 통합되어 있기 때문에, RF 블럭(54)은 ASK 변조 및 QPSK 변조 모두 가능한, 본 발명에 따른 무선 통신 장치에 적용될 수 있고, 또한 ASK 변조 기능만을 필요로 하는 무선 통신 장치에도 적용할 수 있다. 따라서, RF 블럭(54)은 제조 비용의 감소를 충족하면서, 대량으로 제조될 수 있다.

제 5 실시형태에서 비록 업-믹서(51) 및 대역통과 필터(53)가 ASK 변조기(1) 및 QPSK 변조기(5) 사이에 접속되어 있지만, 업-믹서(51) 및 대역통과 필터(53)는 제 1 내지 제 3 실시형태들과 유사하게 생략될 수도 있다.

비록 본 발명은 특정한 실시형태들에 관련되어 설명되었으나, 많은 다른 변형예들과 수정예들 그리고 다른 사용예들이 당해 기술의 숙련자들에게 명백해질 것이다. 따라서, 본 발명은 이 설명서의 특정한 설명에 의해 국한되지 않는다.

이상으로 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 통신 장치는 낮은 비용으로 제조 가능하며 크기가 작고, 따라서, 디지털 무선 통신에 적절하게 사용될 수 있다.

Claims

삭제
데이터 신호(data signal)를 이용하여 반송파를 ASK 변조하는 ASK 변조기; 및

I-신호 및 Q-신호를 이용하여 반송파를 QPSK 변조하는 QPSK 변조기;및

상기 ASK 변조기와 병렬로 연결된 믹서;및

상기 QPSK 변조기와 상기 믹서 및 상기 ASK 변조기 사이에 제공되고, 전송 시에 상기 ASK 변조기 및 상기 QPSK 변조기를 접속시키고, 수신 시에는 상기 믹서 및 상기 QPSK 변조기를 접속시키는 스위치;를 포함하고,

상기 QPSK 변조기의 출력 단자는 상기 ASK 변조기의 반송파 입력 단자에 접속되며,

상기 QPSK 변조기는 수신 시에 반송파로서 사인파를 상기 믹서로 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 2 항에 있어서,

전송 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우, 상기 QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호를 이용해 반송파를 QPSK 변조하여 QPSK 변조파를 출력하고, 그리고 상기 ASK 변조기는 일정한 이득으로 QPSK 변조파를 증폭하며, 그리고

전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, 상기 QPSK 변조기는 사인파를 출력하고, 상기 ASK 변조기는 데이터 신호를 이용하여 사인파를 ASK 변조하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 3 항에 있어서,

전송 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우, 상기 QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호로서 각각의 데이터 신호들의 입력을 수신하여 QPSK 변조파를 출력하고, 그리고 상기 ASK 변조기는 데이터 신호로서 일정한 전압을 갖는 신호의 입력을 수신하여 일정한 이득으로 QPSK 변조파를 증폭하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, 상기 QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호로서 각각 동일한 고정 위상들 및 고정 진폭들을 갖는 신호들의 입력을 수신하고 사인파를 출력하며, 그리고 상기 ASK 변조기는 데이터 신호의 입력을 수신하고 사인파를 ASK 변조하여 ASK 변조파를 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, 상기 QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호로서 QPSK 데이터 신호 "00" 에 근거하여 신호들의 입력을 수신하고 π/4 변이 QPSK 작동을 수행하여 사인파를 출력하고, 그리고 상기 ASK 변조기는 데이터 신호의 입력을 수신하고 사인파를 ASK 변조하여 ASK 변조파를 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 QPSK 변조기는 소정 주파수보다 전송률/4·Hz 만큼 더 낮은 주파수를 갖는 반송파의 입력을 수신하고, π/4 변이 QPSK 작동을 수행하여 소정 주파수를 갖는 사인파를 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 2 항에 있어서,

전송 시에 QPSK 변조파를 출력하는 경우, 상기 QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호를 이용해 반송파를 QPSK 변조하여 QPSK 변조파를 출력하고, 그리고 상기 ASK 변조기는 일정한 이득으로 상기 QPSK 변조파를 증폭하고, 그리고

전송 시에 ASK 변조파를 출력하는 경우, 상기 QPSK 변조기는 I-신호 및 Q-신호로서 동일한 고정 위상들 및 각각 시간에 따라 균일하게 변하는 그 진폭들을 갖는 데이터 신호들의 입력을 수신하고 ASK 변조파를 출력하며, 그리고 상기 ASK 변조기는 데이터 신호로서 일정한 전압을 갖는 신호의 입력을 수신하고 일정한 이득으로 상기 ASK 변조파를 증폭하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 ASK 변조기와 상기 QPSK 변조기 사이에 접속된, 주파수를 올리는 업-믹서(up-mixer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 ASK 변조기, 상기 믹서, 및 상기 스위치는 RF 블록(RF block)으로서 통합되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.