KR101030091B1 - Variable band and bandwidth repeater using direct conversion - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중계기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 입력된 고주파 신호를 직접 기저대역으로 하향변환하여 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호를 생성하고, 생성한 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호의 필터링 주파수 대역과 폭을 조정하여 다양한 서비스 대역을 중계할 수 있는 방송용/통신용 중계기에 관한 것이다.The present invention relates to a repeater, and more specifically, to directly convert an input high frequency signal to a baseband to generate a baseband in-phase signal and a quadrature signal, and to generate a baseband in-phase signal and a quadrature signal. The present invention relates to a broadcast / communication repeater capable of relaying various service bands by adjusting filtering frequency bands and widths.
중계기, 직접 변환, 중간 주파수, 기저대역, 동위상 신호, 직교위상 신호, 서비스 대역 Repeater, Direct Conversion, Intermediate Frequency, Baseband, In-Phase Signal, Quadrature Signal, Service Band
Description
본 발명은 중계기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 입력된 고주파 신호를 직접 기저대역으로 하향변환하여 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호를 생성하고, 생성한 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호의 필터링 주파수 대역과 폭을 조정하여 다양한 서비스 대역을 중계할 수 있는 방송용/통신용 중계기에 관한 것이다.The present invention relates to a repeater, and more specifically, to directly convert an input high frequency signal to a baseband to generate a baseband in-phase signal and a quadrature signal, and to generate a baseband in-phase signal and a quadrature signal. The present invention relates to a broadcast / communication repeater capable of relaying various service bands by adjusting filtering frequency bands and widths.
방송용 또는 통신용으로 사용되는 중계기는 기지국으로부터 약한 세기의 고주파(Radio Frequency, RF) 신호를 수신하고 서비스 종류와 통신 방식에 따라 특정 고정 대역폭만을 선택적으로 필터링하고, 필터링된 고주파 신호를 증폭하여 증폭한 고주파 신호를 다시 방송용 또는 통신용 단말기로 송신하는 장치를 말한다.The repeater used for broadcasting or communication receives a high frequency radio frequency (RF) signal from a base station, selectively filters only a certain fixed bandwidth according to the type of service and communication method, and amplifies the amplified by amplifying the filtered high frequency signal. Refers to an apparatus for transmitting a signal back to a broadcasting or communication terminal.
실제 방송/통신 시스템에서 송수신하고자 하는 음성, 화상 등의 정보를 담고 있는 신호의 주파수는 수 KHz 에서 수 MHz의 범위에 있는 신호로서, 이를 통상적으로 기저대역(Baseband) 신호라고 한다. 이러한 기저대역 신호는 바로 수신자의 통신용/방송용 단말기로 송신되는 것이 아니라, 통신 방식과 서비스마다 구분된 서비 스 대역으로 주파수 상향 변환되어 송신된다. 기저대역의 신호를 서비스 대역의 주파수로 상향 변환하는데 사용되는 신호를 통상적으로 캐리어 주파수라고 한다. 방송용 또는 통신용 중계기에서 수신하는 고주파 신호는 기저대역 신호를 캐리어 주파수로 상향 변환한 신호를 의미한다.The frequency of a signal containing information such as voice and image to be transmitted / received in an actual broadcasting / communication system is a signal in the range of several KHz to several MHz, which is commonly referred to as a baseband signal. The baseband signal is not directly transmitted to the communication / broadcasting terminal of the receiver, but is frequency-converted into a service band separated for each communication method and service. The signal used to upconvert the baseband signal to the frequency of the service band is commonly referred to as the carrier frequency. The high frequency signal received by the broadcast or communication repeater refers to a signal up-converted from the baseband signal to a carrier frequency.
방송용/통신용 중계기는 수신한 약한 세기의 고주파 신호에서 특정 서비스 대역만을 증폭하기 위하여, 수신한 고주파 신호를 중간 주파수(IF)로 변환하고 중간 주파수의 신호에서 특정 서비스 대역과 폭만을 필터링한다. 수신한 고주파 신호를 중간 주파수로 하향 변환하여 특정 서비스 대역을 필터링하고 필터링된 중간 주파수의 신호를 다시 고주파 신호로 상향 변환하여 수신한 고주파 신호를 증폭하는 방식의 중계기를 중간 주파수 변환 방식의 중계기라고 언급한다.The broadcast / communication repeater converts the received high frequency signal to an intermediate frequency (IF) and filters only a specific service band and width from the intermediate frequency signal in order to amplify only a specific service band from the received weak strength high frequency signal. The repeater which converts the received high frequency signal to the intermediate frequency to filter a specific service band and up-converts the filtered intermediate frequency signal back to the high frequency signal to amplify the received high frequency signal is referred to as a repeater of the intermediate frequency conversion method. do.
도 1은 종래 중간 주파수 변환 방식의 중계기의 기능 블록도를 도시하고 있다.1 is a functional block diagram of a repeater of a conventional intermediate frequency conversion method.
도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 기지국(미도시)으로부터 송신된 약한 신호 세기의 고주파 신호는 중계기의 안테나(1)를 통해 수신된다. 안테나(1)를 통해 수신한 고주파 신호(RF)는 대역통과 필터(Band Pass filter, 11)를 통과하여 특정 주파수 대역의 신호만 필터링되며 필터링된 고주파 신호는 저잡음 증폭기(12)에서 증폭된다. 공기 중에서 수신된 고주파 신호에는 많은 잡음이 섞여 있으며 저잡음 증폭기(12)는 고주파 신호에 섞여 있는 잡음을 최대한 억제하며 수신한 고주파 신호를 증폭한다.In more detail with reference to Figure 1, a high frequency signal of weak signal strength transmitted from a base station (not shown) is received through the antenna 1 of the repeater. The high frequency signal RF received through the antenna 1 passes through a
제1 국부발진부(13)는 고정 주파수 대역의 국부발진 신호를 생성하여 제1 믹 서부(14)와 제2 믹서부(16)로 각각 제공한다. 제1 믹서부(14)는 저잡음 증폭기(12)로부터 출력되는 고주파 신호와 제1 국부발진부(13)로부터 출력된 제1 국부발진 신호를 혼합하여 고주파 신호를 중간 주파수로 하향 변조한다. 중간 주파수로 하향 변조된 신호는 중계기의 서비스 대역에 따라 특정 주파수 대역과 폭을 가지는 대역 통과 필터(15), 예를 들어 SAW 필터에서 필터링된다. 필터링된 중간 주파수 신호는 제2 믹서부(16)에서 다시 제1 국부발진부(13)로부터 출력되는 제1 국부발진 신호와 혼합되어 입력된 고주파 신호와 동일한 주파수 대역의 고주파 신호로 상향 변조된다. 상향 변조된 고주파 신호는 대역통과 필터(17)에서 중계기의 서비스 대역의 특정 주파수 대역과 폭으로 필터링되며 전력 증폭기(18)에서 강한 신호 세기의 고주파 신호로 증폭된다. 전력 증폭기(18)에서 증폭된 고주파 신호는 다시 특정 주파수 대역과 폭으로 필터링되어 안테나(20)를 통해 통신용 또는 방송용 단말기(미도시)로 송신된다.The first
한편, 통신용 또는 단말기(미도시)로부터 수신한 약한 신호 세기의 고주파 신호는 대역통과 필터(31), 저잡음 증폭기(32), 제2 국부발진부(33), 제3 믹서부(34), 대역통과 필터(35), 제4 믹서부(36), 대역통과 필터(37), 전력 증폭기(38), 대역통과 필터(39)를 통해 강한 신호 세기의 고주파 신호로 증폭되어 안테나(1)를 통해 기지국(미도시)로 송신된다.On the other hand, the high frequency signal of weak signal strength received from the communication or the terminal (not shown) is a
수신한 고주파 신호, 제1 국부발진 신호 및 중간 주파수 신호 사이의 관계를 도시하고 있는 도 2를 참고로 살펴보면, 수신한 고주파 신호(RF)는 제1 믹서부(14)에서 제1 국부발진 신호(LO)에 의해 하향 변환되어 중간 주파수(IF) 신호로 변환되 며, 중간 주파수 신호(IF)는 제2 믹서부(16)에서 제1 국부발진 신호(LO)에 의해 상향 변조되어 고주파 신호(RF)로 변환된다. 제1 국부발진부(13)에서 생성된 제1 국부발진 신호의 주파수 대역은 대역통과 필터(15)에서 특정 주파수 대역을 필터링하도록 통상적으로 고정되어 있다. 따라서 제1 국부발진 신호와 고주파 신호로부터 생성되는 중간 주파수 신호의 주파수 대역도 고정된다. 여기서 중계기의 서비스 대역에 따라 제1 국부발진 신호의 주파수 대역이 결정되는데, 예를 들어 2GHz의 서비스 대역에 사용되는 중계기인 경우 수신한 고주파 신호에서 2GHz의 신호가 중간 주파수 대역에 위치하도록 제1 국부발진 신호의 주파수 대역을 설정한다.Referring to FIG. 2, which illustrates the relationship between the received high frequency signal, the first local oscillation signal, and the intermediate frequency signal, the received high frequency signal RF is received by the
위에서 설명한 중간 주파수 변환 방식의 중계기는 주파수 대역의 선택도(Selectivity), 민감도(Sensitivity), 반복성(Repeatability) 등의 이유로 수신한 고주파 신호를 중간 주파수로 변환하여 필터링, 증폭 등을 수행한다. 그러나 통신 장비는 점차 소형화, 간소화를 원하는 수요자의 요구에 따라 소요 부품의 수를 줄여 집적화가 요구된다. 그러나 위에서 설명한 종래 중간 주파수 변환 방식의 중계기는 증폭 특성을 향상시키기 위하여 중간 주파수로 변환하기 위한 부품이 추가로 필요하며, 전체 중계기가 고주파 신호와 중간 주파수 신호를 처리하도록 구성되어 조정 대역점이 많아져 아날로그 신호의 특성 변화에 따라 많은 간섭 영향을 받게 된다는 문제점을 가진다.The repeater of the intermediate frequency conversion method described above converts the received high frequency signal to an intermediate frequency for filtering, amplification, etc., for reasons of selectivity, sensitivity, and repeatability of the frequency band. However, communication equipment is required to be integrated by reducing the number of parts required according to the needs of consumers who want to miniaturize and simplify. However, the repeater of the conventional intermediate frequency conversion method described above needs an additional component for converting to an intermediate frequency in order to improve the amplification characteristics, and the entire repeater is configured to process the high frequency signal and the intermediate frequency signal, thereby increasing the number of adjustment band points. There is a problem that a large amount of interference is affected by the change in the characteristics of the signal.
또한 제1 국부발진 신호의 주파수 대역이 고정되어 있으며, 대역통과 필터(15)에서 필터링되는 주파수 대역폭이 고정되어 종래 설명한 중간 주파수 변환 방식의 중계기는 제한된 주파수 대역과 대역폭만 중계할 수 있다는 문제점을 가진다. 이는 가까운 미래에 주파수를 재할당하거나 또는 주파수를 추가 할당하는 경우, 종래의 중계기를 사용하지 못하거나 종래 중계기에 장착되어 있는 하드웨어를 모두 수정해야 하는 문제점을 안고 있다. In addition, the frequency band of the first local oscillation signal is fixed, and the frequency bandwidth filtered by the
따라서 본 발명이 이루고자 하는 목적은 위에서 설명한 중간주파수 변환 방식의 중계기가 가지는 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 먼저 본 발명이 이루고자 하는 목적은 하나의 중계기를 이용하여 다양한 주파수 대역의 서비스를 중계할 수 있는 중계기를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the repeater of the intermediate frequency conversion method described above, and an object of the present invention is to repeat a service of various frequency bands using one repeater. To provide.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 수신한 고주파 신호를 직접 기저대역으로 변환하고, 기저대역의 동위상 신호와 직교 위상 신호를 필터링하여 주파수 대역과 폭을 조절할 수 있는 중계기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a repeater capable of directly converting a received high frequency signal into a baseband and filtering a baseband in-phase signal and a quadrature phase signal to adjust a frequency band and a width.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 수신한 고주파 신호를 직접 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호로 변환하고, 변환한 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호를 디지털 필터부를 통해 주파수 대역과 폭을 제어하여 아날로그 잡음 및 간섭 신호의 유입을 최대한 줄일 수 있는 중계기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to directly convert a received high frequency signal into a baseband in-phase signal and a quadrature signal, and converts the converted baseband in-phase signal and quadrature signal into a frequency band and a width through a digital filter unit. It is to provide a repeater that can minimize the influx of analog noise and interference signal by controlling.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 수신한 낮은 주파수 대역의 고주파 신호를 제1 국부발진 신호의 주파수 대역으로 이동시켜 다양한 주파수 대역을 중계할 수 있는 중계기를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a repeater capable of relaying various frequency bands by moving a received high frequency signal of a low frequency band to a frequency band of a first local oscillation signal.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 중계기는 입력된 고주파(RF) 신호를 기저대역으로 직접 하향변환하여 기저대역의 동위상 신호(I) 및 기저대역 동위상 신호와 90도의 위상 차이를 가지는 직교위상 신호(Q)를 생성하는 하향 변환부와, 디지털 필터의 주파수와 대역폭 사이의 비율 또는 탭수를 조절하여 생성한 기저대역 동위상 신호(I)와 직교위상 신호(Q)의 필터링 주파수 대역을 조정하는 디지털 필터부 및 조정된 주파수 대역으로 필터링된 기저 대역의 동위상 신호(I)와 직교위상 신호(Q)를 입력된 고주파 신호와 동일한 주파수의 신호로 직접 상향변환하는 상향 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention, the repeater according to the present invention by directly down-converting the input high frequency (RF) signal to the baseband by 90 degrees phase difference between the baseband in-phase signal (I) and the baseband in-phase signal A down-conversion unit for generating a quadrature signal Q having a and a filtering frequency of the baseband in-phase signal I and the quadrature signal Q generated by adjusting a ratio or the number of taps between the frequency and the bandwidth of the digital filter. A digital filter unit for adjusting a band and an up-converter for directly upconverting the in-phase signal I and the quadrature signal Q of the base band filtered by the adjusted frequency band to a signal having the same frequency as the input high frequency signal. Characterized in that.
바람직하게, 하향 변환부는 제1 국부발진 신호를 생성하는 제1 국부발진부와, 입력된 고주파 신호와 제1 국부발진 신호를 혼합하여 기저 대역으로 하향 변환하는 제1 믹서부와, 입력된 고주파 신호와 90도 위상 변환된 제1 국부발진 신호를 혼합하여 기저 대역으로 하향 변환하는 제2 믹서부와, 제1 믹서부와 제2 믹서부에서 출력되는 각 혼합 신호에서 기저대역의 동위상 신호(I)와 직교위상 신호(Q)를 필터링하는 하향 변환 필터부 및 필터링된 동위상 신호와 직교위상 신호를 각각 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the down converter includes a first local oscillator for generating a first local oscillation signal, a first mixer unit for down-converting to a baseband by mixing an input high frequency signal and a first local oscillation signal, and an input high frequency signal; A second mixer unit for mixing the 90-degree phase-converted first local oscillation signal to down-convert to baseband, and the baseband in-phase signal (I) in each mixed signal output from the first mixer unit and the second mixer unit; And a downconversion filter unit for filtering the quadrature signal Q and an analog-to-digital converter for converting the filtered in-phase signal and the quadrature signal into digital signals, respectively.
바람직하게, 상향 변환부는 디지털 필터부에서 조정된 주파수 대역으로 필터링된 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호를 아날로그로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와, 아날로그로 변환된 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호를 필터링하는 상향 변환 필터부와, 제1 국부발진 신호와 동일한 주파수의 제2 국부발진 신호를 생성하는 제2 국부발진부와, 필터링된 기저대역의 동위상 신호와 제2 국부발진 신호를 혼합하여 상환 변환하는 제3 믹서부와 필터링된 기저대역의 직교위상 신호와 90도 위상 변환된 제2 국부발진 신호를 혼합하여 상향 변환하는 제4 믹서부 및 3 믹서부와 제4 믹서부로부터 출력된 신호를 합하여 고주파 신호를 생성하는 합성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the up-converter comprises: a digital-to-analog converter for converting a baseband in-phase signal and a quadrature signal filtered to a frequency band adjusted by the digital filter unit to an analog; and a baseband in-phase signal converted to analog; An up-conversion filter unit for filtering quadrature signals, a second local oscillation unit for generating a second local oscillation signal having the same frequency as the first local oscillation signal, and a filtered baseband in-phase signal and a second local oscillation signal Output from the fourth mixer and the third mixer and the fourth mixer and the third and fourth mixers that mix and up-convert the mixed baseband quadrature signal of the filtered baseband and the second local oscillated signal which are 90-degree phase-converted. And a synthesizer configured to add the received signals to generate a high frequency signal.
바람직하게, 본 발명에 따른 중계기는 제3 국부발진 신호를 생성하는 보조 발진부와, 제3 국부발진 신호와 입력된 고주파 신호를 혼합하여 입력된 고주파 신호를 제1 국부발진 신호의 주파수 대역으로 상향 변환하며 상향 변환된 고주파 신호를 제1 믹서부로 제공하는 제5 믹서부 및 제3 국부발진 신호와 합성부에서 출력 된 고주파 신호를 혼합하여 입력된 고주파 신호와 동일한 주파수 신호로 하향 변환하는 제6 믹서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the repeater according to the present invention up-converts the input high frequency signal to the frequency band of the first local oscillation signal by mixing the auxiliary oscillator generating the third local oscillation signal, the third local oscillation signal and the input high frequency signal. And a fifth mixer unit for providing the up-converted high frequency signal to the first mixer unit and a sixth mixer unit for down-converting the same high frequency signal to the same high frequency signal by mixing the third local oscillation signal and the high frequency signal output from the synthesis unit. It further comprises.
본 발명에 따른 중계기는 종래 중간주파수 변환 방식의 중계기와 비교하여 다음과 같은 다양한 효과를 구비하고 있다.The repeater according to the present invention has the following various effects as compared to the repeater of the conventional intermediate frequency conversion method.
첫째, 본 발명에 따른 중계기는 서비스에 따라 다양한 주파수 대역과 대역폭을 자유롭게 선택 및 조절함으로써, 중계기의 모델을 단순화시킬 수 있으며 이로 인한 중계기의 제조/생산 비용을 줄일 수 있다.First, the repeater according to the present invention can simplify the model of the repeater by freely selecting and adjusting various frequency bands and bandwidths according to a service, thereby reducing the manufacturing / production cost of the repeater.
둘째, 본 발명에 따른 중계기는 디지털 필터부를 통해 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호에서 원하는 주파수 대역과 폭을 제어함으로써, 아날로그 잡음 또는 간섭 잡음을 최소화시킬 수 있다.Second, the repeater according to the present invention can minimize the analog noise or interference noise by controlling the desired frequency band and width in the baseband in-phase signal and quadrature signal through the digital filter.
셋째, 본 발명에 따른 중계기는 2중의 국부발진기를 이용함으로써, 수신한 광대역 주파수 대역의 고주파 신호를 직접 기저대역으로 변환할 수 있는 주파수 대역으로 이동시켜 다양한 주파수 대역을 중계할 수 있다. Third, the repeater according to the present invention can relay various frequency bands by using a dual local oscillator to move a high frequency signal of a received wideband frequency band to a frequency band that can be directly converted into a baseband.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 중계기에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a repeater according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기의 기능 블록도를 도시하고 있다. 3 shows a functional block diagram of a repeater in accordance with one embodiment of the present invention.
도 3을 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 안테나(100)를 통해 수신한 약한 신호 세기의 고주파 신호는 전처리 부(110)에서 광대역으로 필터링되며 필터링된 고주파 신호는 잡음을 최대한 억제하며 증폭된다.Referring to FIG. 3 in more detail with respect to the repeater according to an embodiment of the present invention, the high frequency signal of the weak signal strength received through the
하향 변환부(200)는 증폭된 고주파 신호를 기저대역으로 직접 하향변환하여기저대역의 동위상 신호(I) 및 기저대역 동위상 신호와 90도의 위상 차이를 가지는 직교위상 신호(Q)를 생성한다. 생성된 기저대역의 동위상 신호와 직교 위상 신호는 아날로그 신호로서, 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호는 샘플링 및 양자화되어 디지털 신호로 변환된다. The
디지털 필터부(300)는 디지털 신호로 변환된 기저대역의 동위상 신호와 직교 위상 신호를 디지털 필터를 이용하여 필터링하고자 하는 주파수 대역을 제한하며, 디지털 필터의 탭 수 조절하거나 또는 중심주파수와 주파수 대역폭 사이의 비율 등을 고려하여 필터링되는 주파수 대역폭을 조절할 수 있다. 바람직하게, 디지털 필터로 상승 코사인 필터(raised cosine filter)를 사용할 수 있으며, 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다양한 종류의 디지털 필터가 사용될 수 있다. The
상향 변환부(400)는 디지털 필터부(300)로부터 출력되는 디지털 신호를 다시 아날로그 신호로 변환한다. 상향 변환부(400)에서 변환된 아날로그 신호는 조정된 주파수 대역으로 필터링된 기저 대역의 동위상 신호(I)와 직교위상 신호(Q)로서, 상향 변환부(400)는 기저 대역의 동위상 신호와 직교위상 신호를 수신한 고주파 신호와 동일한 주파수의 신호로 직접 상향변환하여 고주파 신호를 생성한다. The up-
후처리부(500)는 생성한 고주파 신호를 전력 증폭하고, 전력 증폭한 고주파 신호를 다시 대역 통과 필터링하여 안테나(600)로 출력한다. 안테나(600)는 후처 리부(500)로부터 출력된 고주파 신호를 방송용 또는 통신용 단말기(미도시)로 송신한다.The
반대로 방송용 또는 통신용 단말기(미도시)로부터 안테나(600)를 통해 수신한 약한 신호 세기의 고주파 신호는 전처리부(115), 하향 변환부(250), 디지털 필터부(300), 상향 변환부(450) 및 후처리부(550)을 통과하여 강한 신호 세기의 고주파 신호로 증폭되며, 증폭된 고주파 신호는 안테나(100)를 통해 기지국(미도시)로 송신된다. 방송용 또는 통신용 단말기로부터 수신한 고주파 신호가 전처리부(115), 하향 변환부(250), 디지털 필터부(300), 상향 변환부(450) 및 후처리부(550)를 통해 증폭하는 과정은 앞서 설명한 전처리부(110), 하향 변환부(200), 디지털 필터부(300), 상향 변환부(400) 및 후처리부(500)과 동일하며, 이하 설명의 간소화를 위하여 자세한 설명을 생략한다.On the contrary, the high frequency signal having the weak signal strength received from the broadcasting or communication terminal (not shown) through the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 구성하는 하향 변환부와 상향 변환부를 보다 구체적으로 설명하고 있는 기능 블록도이다.4 is a functional block diagram illustrating in detail the down-converter and up-converter constituting the repeater according to an embodiment of the present invention.
도 4(a)를 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 변환부를 보다 구체적으로 살펴보면, 전처리부(110)로부터 출력된 고주파 신호는 제1 믹서부(210)와 제2 믹서부(215)로 입력된다. 한편, 제1 국부발진부(220)는 전처리부(110)로부터 출력된 고주파 신호를 직접 기저대역으로 하향 변환하기 위한 제1 국부발진 신호를 생성하고, 생성한 제1 국부발진 신호를 위상 변환부(230)로 출력한다. 제1 국부발진 신호는 중계하고자 하는 주파수 대역을 직접 기저대역으로 변환할 수 있는 주파수 대역을 가지는 신호이다. 바람직하게, 제1 국부발진 신호의 주파수 대역은 고주파 신호의 주파수 대역을 중심으로 일정 임계값 범위에서 가변될 수 있다.Referring to FIG. 4A, the down converter according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. The high frequency signals output from the
제1 믹서부(210)는 전처리부(110)로부터 출력된 고주파 신호와 제1 국부발진 신호를 혼합함으로써 고주파 신호를 직접 기저대역으로 하향 변환하며, 저주파 필터부(240)는 하향 변환된 기저대역 신호를 필터링하여 기저대역의 동위상 신호(In Phase signal:I)를 생성한다. 또한, 제1 국부발진 신호는 위상 변환부(230)에서 90도 위상 변환되어 제2 믹서부(215)로 출력된다. 제2 믹서부(215)는 전처리부(110)로부터 출력된 고주파 신호와 90도 위상 변환된 제1 국부발진 신호를 혼합함으로써 고주파 신호를 직접 기저대역으로 하향 변환하며, 저주파 필터부(245)는 하향 변환된 기저대역 신호를 필터링하여 기저대역의 직교위상 신호(Quadrature phase signal:Q)를 생성한다. 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호를 합해야 위상 및 진폭의 정보가 포함되어 있는 기저대역 신호를 얻을 수 있다.The
저주파 필터부(240, 245)에서 각각 필터링된 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호는 증폭부(250, 255)에서 각각 증폭되어 아날로그-디지털 변환부(260, 265)로 출력된다. 증폭부(250)에서 증폭된 기저대역의 동위상 신호는 아날로그 신호이며, 아날로그-디지털 변환부(260)는 입력된 아날로그의 기저대역의 동위상 신호를 표본화 및 양자화하여 디지털 신호로 변환한다. 이와 동일하게, 증폭부(255)에서 증폭된 기저대역의 직교위상 신호는 아날로그 신호이며, 아날로그-디지털 변환부(265)는 입력된 아날로그의 기저대역의 직교위상 신호를 표본화 및 양자화하여 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호로 변환된 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호는 디지털 필터부(300)로 출력된다.The baseband in-phase and quadrature signals filtered by the low frequency filters 240 and 245 are respectively amplified by the
도 4(b)를 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 변환부를 보다 구체적으로 살펴보면, 디지털 필터부(300)로부터 출력된 기저대역의 동위상 신호와 직교 위상 신호는 각각 디지털-아날로그 변환부(410, 415)에서 다시 아날로그의 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호로 변환된다. 변환된 아날로그의 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호는 각각 저주파 필터부(420, 425)에서 필터링되어 제3 믹서부(430)와 제4 믹서부(435)로 출력된다. 한편, 제2 국부발진부(440)는 저주파 필터부(420, 425)로부터 출력된 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호를 직접 고주파 신호로 상향 변환하기 위한 제2 국부발진 신호를 생성하고, 생성한 제2 국부발진 신호를 위상 변환부(450)로 출력한다. 바람직하게, 일반적으로 동일한 입력과 출력 주파수를 갖는 중계기의 경우에는 제2 국부발진 신호의 주파수 대역은 제1 국부발진 신호의 주파수 대역과 동일하게 조정되지만 다른 입력과 출력 주파수를 갖는 중계기의 경우에는 제2 국부발진 신호의 주파수 대역은 제1 국부발진 신호의 주파수 대역과 다르게 조정될 수 있다. Referring to FIG. 4 (b), the up-converter according to an embodiment of the present invention is described in more detail. The baseband in-phase signal and the quadrature phase signal output from the
제3 믹서부(430)는 저주파 필터부(420)로부터 출력된 기저대역의 동위상 신호와 제2 국부발진 신호를 혼합함으로써 직접 기저대역의 동위상 신호를 고주파 신호의 주파수 대역으로 상향 변환한다. 또한, 제2 국부발진 신호는 위상 변환부(450)에서 90도 위상 변환되어 제4 믹서부(435)로 출력된다. 제4 믹서부(435)는 저주파 필터부(425)로부터 출력된 기저대역의 직교위상 신호와 90도 위상 변환된 제2 국부발진 신호를 혼합함으로써 직접 기저대역의 직교위상 신호를 고주파 신호의 주파수 대역으로 상향 변환한다. 합성부(460)는 제3 믹서부(430)에서 상향 변 환되어 출력된 동위상의 고주파 신호와 제4 믹서부(435)에서 상향 변환되어 출력된 직교위상의 고주파 신호를 합하여 수신한 고주파 신호와 동일한 주파수 대역의 고주파 신호를 생성한다.The
도 3과 도 4를 참고로 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 중계기는 제1 국부발진기 또는 제2 국부발진기에서 생성되는 제1 국부발진 신호 또는 제2 국부발진 신호의 주파수 대역을 서비스 종류에 따라 가변할 수 있으며, 디지털 필터부에서 디지털 필터의 탭 수 또는 중심주파수와 대역폭 사이의 비율 등을 조절하여 필터링하고자 하는 대역과 대역폭을 가변할 수 있다.3 and 4, the repeater according to the present invention varies the frequency band of the first local oscillation signal or the second local oscillation signal generated by the first local oscillator or the second local oscillator according to the service type. The digital filter unit may vary the band and bandwidth to be filtered by adjusting the number of taps of the digital filter or the ratio between the center frequency and the bandwidth.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중계기의 기능 블록도를 도시하고 있다.5 is a functional block diagram of a repeater according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참고로 본 발명에 따른 중계기의 다른 실시예를 보다 구체적으로 살펴보면, 안테나(1000)를 통해 수신한 약한 신호 세기의 고주파 신호는 전처리부(1100)에서 광대역 필터링되며 필터링된 고주파 신호는 잡음을 최대한 억제하며 증폭된다.Referring to another embodiment of the repeater according to the present invention with reference to Figure 5 in more detail, the high frequency signal of weak signal strength received through the
하향 변환부(1300)는 제1 국부발진 신호와 증폭된 고주파 신호를 혼합하여 기저대역으로 직접 하향변환하며 기저대역의 동위상 신호(I) 및 상기 기저대역 동위상 신호와 90도의 위상 차이를 가지는 직교위상 신호(Q)를 생성한다. 생성된 기저대역의 동위상 신호와 직교 위상 신호는 아날로그 신호로서, 기저대역의 동위상 신호와 직교위상 신호는 표본화 및 양자화되어 디지털 신호로 변환된다.The down
도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 수신한 고주파 신호(RF)의 주파수 대역이 낮음으로 인하여 하향 변환부(1300)의 제1 국부발진 신호의 주파수 대역을 이용하여 수신한 고주파 신호를 직접 기저대역으로 변환할 수 없는 경우, 수신한 고주파 신호의 주파수 대역이 제1 국부발진 신호를 이용하여 직접 기저대역으로 변환될 수 있도록 수신한 고주파 신호의 주파수 대역을 조절해 주어야 한다. 이를 위해, 보조 발진부(1210)는 제3 국부발진 신호를 생성하여 제5 믹서부(1200)로 출력한다. 제5 믹서부(1200)는 전처리부(1100)로부터 출력된 고주파 신호와 제3 국부발진 신호를 혼합함으로써 수신한 고주파 신호가 제1 국부발진 신호를 이용하여 직접 기저대역으로 변환될 수 있는 주파수 대역으로 1차 상향 변환한다. As shown in FIG. 6, since the frequency band of the received high frequency signal RF is low, the received high frequency signal is directly converted into the baseband using the frequency band of the first local oscillation signal of the
도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 제5 믹서부(1200)에서 수신한 고주파 신호(RF)와 제3 국부발진 신호(LO3)을 혼합하여 상향 변환하는 경우, 고주파 신호 또는 제3 국부발진 신호의 각 정수배 주파수들이 상호작용하여 다양한 주파수 스펙트럼의 신호(IF)를 발생한다. "고주파 신호(RF)의 주파수보다 더 높은 주파수를 가지는 주파수 스펙트럼의 신호(IF) 신호를 얻기 위하여 고주파(RF) 신호와 주파수 스펙트럼 신호(IF)보다 더 높은 주파수를 가지는 제3 국부발진 신호(LO3)를 고주파 신호(RF)와 혼합 함"이라는 조건을 만족하는 고주파 신호와 제3 국부발진 신호를 혼합하면, 예를 들어 2100 MHz의 고주파 신호(RF)를 4500MHz의 제3 국부발진 신호(LO3)와 혼합하면, 즉 아래의 수학식 (1)과 같이 다양한 주파수 스펙트럼의 신호(IF)를 발생한다.As illustrated in FIG. 8, when the high frequency signal RF and the third local oscillation signal LO3 received by the
[수학식 1][Equation 1]
여기서 m과 n은 자연수이다.Where m and n are natural numbers.
발생한 다양한 주파수 스펙트럼의 신호(IF)들은 그 사이 대역이 넓어서 대역 사이의 간섭이 적을 뿐만 아니라, 발생한 다양한 주파수 스펙트럼의 신호(IF)들 중 고주파 신호(RF)가 포함된 주파수 스펙트럼의 신호들, 예를 들어 2400MHz, 6600MHz, 6900MHz, 11100MHz의 신호들은 모두 중계할 고주파 신호의 정보를 포함하고 있다. 따라서 고주파 신호가 포함된 주파수 스펙트럼의 신호들 중 하나를 선택하여 직접 제1 국부발진 신호를 이용하여 기저대역으로 하향변환할 수 있다.The signals IF of the various frequency spectrums generated are not only low interference between the bands due to the wide bands between them, but also signals of the frequency spectrum including the high frequency signal RF among the signals IF of the various frequency spectrums generated. For example, 2400MHz, 6600MHz, 6900MHz, and 11100MHz signals all contain high frequency signal information to be relayed. Therefore, one of the signals of the frequency spectrum including the high frequency signal may be selected and directly downconverted to the baseband using the first local oscillation signal.
디지털 필터부(1400)는 디지털 신호로 변환된 기저대역의 동위상 신호와 직교 위상 신호를 디지털 필터로 필터링하여 주파수 대역폭을 조절한다. 바람직하게, 디지털 필터의 탭 수를 조절하거나 또는 중심주파수와 주파수 대역폭 사이의 비율 등을 고려하여 필터링되는 주파수 대역폭을 조절할 수 있다. The
상향 변환부(1500)는 디지털 필터부(1400)로부터 출력되는 디지털 신호를 다시 아날로그 신호로 변환한다. 상향 변환부(1500)에서 변환된 아날로그 신호는 조정된 주파수 대역으로 필터링된 기저 대역의 동위상 신호(I)와 직교위상 신호(Q)로서, 상향 변환부(1500)는 제2 국부발진 신호와 기저대역의 신호를 혼합하여 제2 국부발진 신호의 주파수 대역으로 직접 상향변환한다. 바람직하게, 일반적으로 동일한 입력과 출력 주파수를 갖는 중계기의 경우에는 제2 국부발진 신호의 주파수 대역은 제1 국부발진 신호의 주파수 대역과 동일하게 조정되지만 다른 입력과 출력 주파수를 갖는 중계기의 경우에는 제2 국부발진 신호의 주파수 대역은 제1 국부발진 신호의 주파수 대역과 다르게 조정될 수 있다.The up-
상향 변환부(1500)에서 제2 국부발진 신호의 주파수 대역으로 상향 변환된 신호는 다시 수신한 고주파 신호의 주파수 대역으로 하향 변환시켜야 한다. 제6 믹서부(1230)는 보조 발진부(1210)에서 출력된 제3 국부발진 신호와 제2 국부발진 신호의 주파수 대역으로 상향 변환된 신호를 혼합하여 수신한 고주파 신호의 주파수 대역으로 하향변환한다. 여기서 보조 발진부(1210), 제5 믹서부(1200), 제6 믹서부(1230)를 구비하며, 제3 국부발진 신호를 이용하여 주파수 대역을 조정하는 구성요소를 주파수 대역 조정부라 언급한다. The signal up-converted by the up-
후처리부(1600)는 생성한 고주파 신호를 전력 증폭하고, 전력 증폭한 고주파 신호를 저주파 필터링하여 수신한 고주파 신호와 동일한 주파수 대역의 신호만을 필터링한다. 제6 믹서부(1230)를 이용하여 제2 국부발진 신호의 주파수 대역에서 수신한 고주파 신호의 주파수 대역으로 하향 변환시, 믹서의 특징으로 인하여 제6 믹서부(1230)는 도 9에 도시되어 있는 것과 같은 다양한 주파수 스펙트럼의 신호를 발생한다. 발생한 다양한 주파수 스펙트럼의 신호들 중에서 수신한 고주파 신호(RF)는 가장 낮은 주파수의 신호이므로 저주파 필터링을 통해 원하는 신호만을 필터링할 수 있다. 후처리부(1600)에서 증폭 및 필터링된 고주파 신호는 안테나(1700)를 통해 방송용 또는 통신용 단말기(미도시)로 송신된다.The
반대로 방송용 또는 통신용 단말기(미도시)로부터 안테나(1700)를 통해 수신한 약한 신호 세기의 고주파 신호는 전처리부(1150), 제 7믹서부(1205), 보조발진부(1240), 하향 변환부(1350), 디지털 필터부(1400), 상향 변환부(1550), 제8 믹서부(1235) 및 후처리부(1650)을 통과하여 강한 신호 세기의 고주파 신호로 증폭되며, 증폭된 고주파 신호는 안테나(1000)를 통해 기지국(미도시)로 송신된다. 방송용 또는 통신용 단말기로부터 수신한 고주파 신호가 전처리부(1150), 제 7믹서 부(1205), 보조발진부(1240), 하향 변환부(1350), 디지털 필터부(1400), 상향 변환부(1550), 제8 믹서부(1235) 및 후처리부(1650)를 통해 증폭하는 과정은 앞서 설명한 전처리부(1100), 제5 믹서부(1200), 보조발진부(1210), 하향 변환부(1300), 디지털 필터부(1400), 상향 변환부(1500). 제6 믹서부(1230) 및 후처리부(1600)와 동일하며, 이하 설명의 간소화를 위하여 자세한 설명을 생략한다.On the contrary, the high frequency signal having the weak signal strength received from the broadcasting or communication terminal (not shown) through the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중계기에 구비되어 있는 보조 발진부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.7 is a functional block diagram for explaining in more detail the auxiliary oscillator provided in the repeater according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참고로 살펴보면, 보조 발진부(1210, 1240)는 제3 국부발진 신호를 생성하는 제3 국부발진부(1211), 제3 국부발진 신호의 n차 고조파를 생성하는 고조파 생성부(1213) 및 생성된 제3 국부발진 신호의 다수의 n차 고조파 신호들 중 하나를 선택하고 선택한 제3 국부발진 신호의 n차 고조파 신호를 제5 믹서부 또는 제6 믹서부로 제공하는 선택부(1215)를 구비하고 있다.Referring to FIG. 7, the
보다 구체적으로 살펴보면, 제3 국부발진부(1211)는 수신한 고주파 신호를 제1 국부발진 신호의 주파수 대역으로 직접 변환할 수 있도록 제3 국부발진 신호를 생성한다. 제3 국부발진부(1211)는 능동소자로서, 제3 국부발진 신호를 생성함에 있어 제3 국부발진 신호의 기본주파수 신호와 제3 국부발진 신호의 고조파 신호를 함께 생성한다. 이하 설명의 편의를 위하여 기본 주파수 신호를 1차 고조파 신호로 언급한다. 고조파 생성부(1213)는 생성된 제3 국부발진 신호에 포함되어 있는 다수의 고조파 신호들을 각 고조파별로 분리하여 필터링하여 각 고조파 신호를 생성한다. 예를 들어, 필터 1은 1차 고조파 신호의 주파수 대역을 필터링하여 제3 국부발진 신호의 1차 고조파 신호를 생성하며 필터 2는 2차 고조파 신호의 주파수 대역을 필터링하여 제3 국부발진 신호의 2차 고조파 신호를 생성한다. 선택부(1215)는 고조파 생성부(1213)에서 생성된 다수의 고조파 신호들 중 필요한 주파수 대역의 고조파 신호를 선택하여 제5 믹서부(1200) 또는 제6 믹서부(1230)로 제공한다. In more detail, the third
본 발명에 따른 보조 발진부(1210, 1240)는 제3 국부발진부(1211)에서 생성된 다수의 고조파를 선택적으로 이용함으로 인하여, 넓은 주파수 대역으로 수신되는 고주파 신호를 직접 제1 국부발진 신호의 주파수 대역으로 상향 변환 또는 하향 변환시킬 수 있다. The
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 중계기는 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the repeater according to the present invention is merely an exemplary embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, without departing from the gist of the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the field of the invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1은 종래 중간 주파수 변환 방식의 중계기의 기능 블록도를 도시하고 있다.1 is a functional block diagram of a repeater of a conventional intermediate frequency conversion method.
도 2는 수신한 고주파 신호, 제1 국부발진 신호 및 중간 주파수 신호 사이의 관계를 도시하고 있다.2 shows the relationship between the received high frequency signal, the first local oscillation signal and the intermediate frequency signal.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기의 기능 블록도를 도시하고 있다. 3 shows a functional block diagram of a repeater in accordance with one embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 구성하는 하향 변환부와 상향 변환부를 보다 구체적으로 설명하고 있는 기능 블록도이다.4 is a functional block diagram illustrating in detail the down-converter and up-converter constituting the repeater according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중계기의 기능 블록도를 도시하고 있다.5 is a functional block diagram of a repeater according to another embodiment of the present invention.
도 6은 낮은 주파수 대역의 고주파 신호와 제1 국부발진 신호의 관계를 도시하고 있다.6 shows a relationship between a high frequency signal of a low frequency band and a first local oscillation signal.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중계기에 구비되어 있는 보조 발진부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.7 is a functional block diagram for explaining in more detail the auxiliary oscillator provided in the repeater according to another embodiment of the present invention.
도 8은 제5 믹서부에서 상향 변환된 신호의 스펙트럼을 도시하고 있다.8 shows the spectrum of the up-converted signal in the fifth mixer.
도 9는 제6 믹서부에서 하향 변환된 신호의 스펙트럼을 도시하고 있다.9 shows the spectrum of the down-converted signal in the sixth mixer.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
100, 600, 1000, 1700 : 안테나100, 600, 1000, 1700: Antenna
110, 1100: 전처리부 200, 1200: 하향 변환부110, 1100:
300, 1300: 디지털 처리부 400, 1500: 상향 변환부 300, 1300:
500, 1600: 후처리부 1210: 보조 발진부500, 1600: post-processing unit 1210: auxiliary oscillator
1200: 제5 믹서부 1230: 제6 믹서부1200: fifth mixer 1230: sixth mixer
1211: 제3 국부발진부 1213: 고조파 생성부1211: third local oscillator 1213: harmonic generator
1215: 선택부1215: selection
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