KR100186753B1 - 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템 - Google Patents

Abstract

집적 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템에 관한 것으로, 공간 전파되는 변조신호를 수신하여 직접 복조하여 패이딩에 의한 반송파의 편이를 최대로 억제할 수 있는 디지탈 무선 송수신 시스템을 제공하고자 하는 것이다. 이는, 소망하는 채널 대역의 신호를 선택 수신하여 증폭하고 상기 선택 증폭된 신호와 반송파 주파수를 믹싱하여 반송파가 제거된 변조신호만을 추출하여 기준 레벨의 신호와 비교하여 디지탈 복조 출력하는 수신파트와, 변조된 송신신호를 전력 증폭 및 불요파를 필터링하여 출력하는 송신파트와, 발진제어신호에 대응하는 반송파 주파수를 발진하여 출력하며 송신될 데이터를 기 반송파 주파수 대역의 주파수로서 편이 변조하여 출력하는 위상 동기 루프 변조기와, 상기 위상 동기 루프 변조기의 출력을 상기 송수신 모드 제어신호에 따라 상기 수신파트와 상기 송신파트중 하나로 스위칭하는 송수신 선택 스위치와, 상기 수신파트에서 복조된 수신 데이터의 주파수 오프셋(off-set)량을 검출 혹은 상기 위상 동기 루프 변조기에서 발진되는 반송파 주파수의 상태를 모니터링하여 상기 발진되는 반송파 주파수가 일정하게 유지되도록하는 발진제어신호를 발생함과 동시에 동작 상태에 따른 송수신 모드 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하여 구성된다. 상기와 같은 구성을 갖는 디지탈 무선 송수신 시스템은 디지탈 무선 전화기 등에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템

본 발명은 디지탈 데이타를 무선으로 송수신하는 무선 송수신 시스템(Radio transmit and receive system)에 관한 것으로, 특히 집적 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템에 관한 것이다.

통상적으로, 디지탈 무선 송수신 시스템은 전송하고자 하는 디지탈 데이타를 아나로그 형태로 변조하여 무선 전파하고, 공간 전파되는 신호를 수신하여 디지탈 데이타로 복조하는 시스템을 의미한다. 이때, 디지탈 데이터의 변조는 현재 널리 사용되고 있는 기술, 예를 들면, 주파수 편이(Frequency Shift-Keying : FSK) 변조, 위상 편이(Phase Shift-Keying : PSK) 변조 등이 사용된다.

상기와 같은 디지탈 무선 송수신 시스템의 일 예로서는 이동 통신망 혹은 사설 무선 교환망에서 널리 사용되고 있는 디지탈 무선 전화기(Digital Cordless Telephone)를 들 수 있다. 상기와 같은 디지탈 무선 전화기는 디지탈 데이터를 아나로그의 신호로 변조하여 송신하며, 아나로그의 신호로 전파되는 신호를 수신하여 디지탈 데이터로 복조하는 기능을 갖는 무선 단말기를 의미한다. 상기에서 디지탈 데이터는 가청 주파수 대역의 아나로그 신호인 음성 신호 혹은 링크 설정을 위한 톤신호(Tone signal)등이 주류를 이룬다. 이와 같은 디지탈 무선 전화기의 대표적인 예로서는 도 1과 같은 유럽형 디지탈 무선 전화기(Digital European Cordless Telephone)를 들 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의해 구성된 단일 변환 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템의 블럭 구동을 도시한 도면으로서, 유럽형 디지탈 무선 전화기의 예이다. 제1도에 도시된 디지탈 무선 전화기는 송수신용 안테나와, 상기 안테나와 결합되어져 다수의 수신 신호중 소망하는 채널의 신호만을 중간주파 증폭하여 복조 출력하는 수신파트와, 송신되어질 데이터를 미리 설정된 주파수 대역의 신호로 주파수 편이 변조하고 상기 변조된 송신신호를 전력 증폭하여 출력하는 송신파트와, 송수신 제어신호의 입력에 따라 상기 안테나를 상기 수신파트 혹은 상기 송신파트로 결합시키는 송수신 제어 스위치와, 상기 디지탈 무선 전화기의 송수신 모드를 제어하는 제어기로 구성되어 있다.

도 1과 같은 구성에서 수신파트는 안테나 10, 송수신 제어 스위치 12, 대역통과필터(band pass filter) 14, 18 및 22와, 저잡음 증폭기(low noise amplifier) 16과, 믹서(Mixer) 20, 26과, 리미트 앰프(Limit amplifier)(LA) 24와, 쿼드 탱크(Quad tank) 28, 및 저역통과필터(Low Pass Filter)(LPF) 30, 32 및 비교기 34의 구성들의 구성 및 기준 주파 수정 발진기 38, PLL(Phase Locked Loop) 40, 수신 발진기 42 및 버퍼 앰프 44들을 포함하여 구성된다. 그리고, 송신파트는 안테나 10, 송수신 제어 스위치 12, PLL 40, 가우시안 LPF 46, 송신 발진기 48, 버퍼 앰프 44 및 전력 증폭기 50을 포함하여 구성된다.

우선, 도 1을 참조하여 종래의 디지탈 무선 전화기의 구성 및 동작을 설명한다.

지금, 제1도와 같은 회로가 동작되면, 기준 주파 수정 발진기(Reference X-tal oscillator) 38은 미리 설정된 기준 주파수 Ref-F를 발진하여 PLL(Phase Locked Loop) 40으로 공급한다. 상기 PLL 40은 상기 기준 주파수 Ref-F와 송신 발진기 48로부터 출력되는 주파수의 위상 차를 검출하여 이에 대응하는 발진 제어 전압을 상기 송신 발진기 48과 수신 발진기 42로 각각 공급한다. 이때, 상기 송신 발진기 48과 수신 발진기 42들 각각은 VCO(Voltage Controlled Oscillator)의 구성으로 갖는다. 따라서 상기 송신 발진기 48 및 수신 발진기 42의 출력은 상기 기준 주파수 Ref-F에 위상 동기된 신호임을 알 수 있다. 제어기 36으로부터 출력되어 상기 PLL 40으로 공급되는 제어신호 PLL-CTL은 송수신 채널을 선택하기 위한 신호로서 PLL 40내의 분주기로 공급된다.

상기와 같이 PLL의 루프가 형성된 상태에서 송신되어질 데이터 TXD가 입력되면, 상기 송신 데이터 TXD는 가우시안 저역통과필터(low pass filter)(LPF) 46에 입력된다. 상기 가우시안 LPF 46은 송신기 디지탈 데이터를 변조시킬 때 발생되는 스퓨리어스(Spurious)를 막기 위해 입력되는 송신 데이터 TXD에 포함된 불요파 성분을 필터링하여 송신 발진기 48로 공급한다. 상기 송신 발진기 48은 상기 PLL 40으로부터 출력되는 발진 제어 전압과 상기 가우시안 LPF 46으로부터 출력되는 송신 데이터 TXD들이 합성된 제어신호에 대응한 주파수를 발진하여 버퍼 앰프(Buffer amplifier) 44로 공급한다. 상기와 같은 동작에 의해 송신되어질 데이터 TXD는 원하는 주파수 대역에서 주파수 편이 변조되어짐을 알 수 있다.

상기와 같이 주파수 편이 변조된 신호는 버퍼 앰프 44에서 버퍼링된 후 전력 증폭기(Power amplifier)(PA) 50에 의해 미리 설정된 세기를 갖는 신호로 증폭되어진다. 전력 증폭된 송신 신호는 LPF 52에 공급된다. 상기 LPF 52는 입력되는 송신 신호를 저역통과필터링하여 상기 송신 발진기 48 및 버퍼 앰프 44, 전력 증폭기 50의 증폭 동작과정에서 발생된 고조파(Harmonic) 성분을 제거한다. 상기 LPF 52의 출력은 제어기 36으로부터 출력되는 송수신 모드 제어신호 TRCTL에 따라 스위칭되는 송수신 제어 스위치 12에 의해 안테나 10과 결합되어 진다. 따라서, 상기 제어기 36으로부터 출력되는 송수신 모드 제어신호 TRCTL가 송신 모드의 상태인 경우 상기 LPF 52의 출력은 안테나 10을 통해 공기 중으로 전파 송신된다.

안테나 10으로 결합되어 수신되는 신호는 송수신 제어 스위치 12를 통해 대역통과필터(Band Pass Filter)(BPF) 14로 입력된다. 이때, 제어기 36으로부터 출력되는 송수신 모드 제어신호 TRCTL는 수신 모드의 신호로 천이 되어 있어야 한다. 상기 BPF 14는 상기 안테나 10을 통해 결합된 수신 신호중 미리 설정된 주파수 대역의 신호만을 필터링하여 LNA 16에 입력시킨다. 상기 LNA 16은 미약하게 수신되는 신호를 증폭하여 두 번째의 BPF 18에 입력시킨다. 상기 두 번째의 BPF 18은 수신신호의 영상 주파수를 제거하여 믹서 20에 공급한다. 즉, 믹서 20을 이용하여 수신 신호와 국부 발진신호를 믹싱하여 단일 변환시 중간 주파수로 변환되는 영상 주파수를 미연에 제거함으로써 수신되는 신호의 영상 주파수를 상기 BPF 18을 이용하여 미리 필터링 제거한다.

한편, 믹서 20은 수신 발진기 42로부터 출력되는 국부 발진 주파수와 상기 BPF 18로부터 출력되는 수신신호를 믹싱하여 주파수 변환된 중간 주파수 신호를 발생한다. 상기 발생된 중간 주파수 신호는 통과 주파수 대역이 미리 설정된 BPF 22에 공급된다. 상기 BPF 22는 믹서 20의 비선형 특성에 의해 수신신호와 국부 발진신호가 혼합 시에 발생되는 스퓨리어스 성분을 제거하여 리미트 앰프(LA) 24로 공급한다. 상기 리미트 앰프 24는 입력 신호의 세기가 변화하여도 항상 같은 출력 세기를 유지하도록 하여 믹서 26 및 쿼드 탱크 28로 입력시킨다.

상기 쿼드 탱크 28은 상기 리미트 앰프 24의 출력을 90°위상 변환하여 믹서 26에 공급한다. 이때, 상기 믹서 26은 상기 리미트 앰프 24의 출력과 상기 쿼드 탱크 28의 출력을 믹싱함으로써 RF반송파가 제거된 변조신호만을 복조하여 출력한다. 상기와 같은 동작에 의해 복조된 신호는 믹서 26의 출력단자에 직렬 접속된 LPF 30과 32로 연속적으로 공급되어 필터링된다. 상기 LPF 30과 32는 복조된 신호에 포함된 잡음성분을 제거하기 위한 필터들이다. 상기 두 개의 LPF 30, 32에 의해 잡음이 제거된 복조신호는 기준레벨의 신호가 입력되는 비교기 34에 입력된다. 상기 비교기 34는 상기 복조신호와 상기 기준레벨의 신호를 비교하여 기준레벨신호 보다 복조신호의 레벨이 높으면 하이, 이와 반대인 경우에는 로우로 만들어 완전한 디지탈 데이터의 신호로 복조하여 수신 데이터 RXD로서 출력한다. 이때, 상기 비교기 34로 공급되는 기준레벨의 신호는 제어기 36에서 발생되어진다.

그러나, 상기와 같이 동작되는 종래의 유럽형 디지탈 무선 전화기의 송수신부는 단일 주파수 변환 혹은 이중 주파수 변환 방식을 채택함으로써 주파수 처리회로의 구성이 복잡하여 무선 전화기에서 요구되는 저 가격 및 소형 단말기로 제작하는데 많은 어려움을 초래한다. 또한, 실내 환경이나 사무실 등의 거주 건물과 같이 장애물이 많은 곳에서는 패이딩(Fading)에 의한 수신신호의 중심 주파수 편이를 보정할 수 없는 문제가 야기되는 결정이 있었다. 따라서, 연속적으로 동일한 논리의 데이터, 예를 들면, 1111 혹은 0 등의 데이터를 송신하기 위해서 오픈 루프 변조시 PLL를 파워다운(Power down)시켜 위상차를 하이 임피던스의 상태로 할 때 발생되는 전압제어발진기(VCO)의 순간적인 주파수 도약이 문제시되는 결과를 초래한다.

따라서 본 발명의 목적은 공간 전파되는 변조신호를 수신하여 직접 복조하여 패이딩에 의한 반송파의 편이를 최대로 억제할 수 있는 디지탈 무선 송수신 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 PLL를 이용하여 주파수 편이 변조하는 무선 송수신 시스템에 있어서, 송신 반송파의 주파수 편이에 대한 PLL의 주파수 복원 기능을 변조시 기준신호 발생기의 주파수를 조절하여 주파수 복원에 따른 에러량만큼 주파수룰 조절하여 송신 신호를 변조하는 디지탈 무선 송수신 시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 안테나와, 소망하는 채널 대역의 신호를 선택 수신하여 증폭하고 상기 선택 증폭된 신호와 반송파 주파수를 믹싱하여 반송파가 제거된 변조신호만을 추출하여 기준 레벨의 신호와 비교하여 디지탈 복조 출력하는 수신파트와, 변조된 송신신호를 전력 증폭 및 불요파를 필터링하여 출력하는 송신파트와, 송수신 모드 제어신호의 입력에 따라 상기 안테나를 상기 수신파트, 송신파트중의 하나에 결합하는 송수신 제어 스위치와, 송신 데이터를 필터링하는 가우시안 저역통과필터와, 발진제어신호에 대응하는 반송파 주파수를 발진하여 출력하며 상기 가우시안 저역통과필터로부터 출력되는 송신 데이터를 상기 반송파 주파수 대역의 주파수로서 편이 변조하여 출력하는 위상 동기 루프 변조기와, 상기 위상 동기 루프 변조기의 출력을 상기 송수신 모드 제어신호에 따라 상기 수신파트와 상기 송신파트중 하나로 스위칭하는 제2송수신 선택 스위치와, 상기 수신파트에서 복조된 수신 데이터의 주파수 오프셋(off-set)량을 검출 혹은 상기 위상 동기 루프 변조기에서 발진되는 반송파 주파수의 상태를 모니터링하여 상기 발진되는 반송파 주파수가 일정하게 유지되도록하는 발진제어신호를 발생함과 동시에 동작 상태에 따른 송수신 모드 제어신호를 발생하는 제어부로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 기술에 의해 구성된 단일 변환 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템의 블럭 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템의 구성도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예에 관한 도면에서 전술한 도면상의 구성 요소와 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 것들에는 그것들과 동일한 참조 부호를 사용할 것이다. 또한, 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 상세히 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템의 구성도이다. 이의 구성은, 크게 송신파트, 수신파트, 위상 동기 루프 변조파트 및 시스템의 동작을 제어하는 제어파트로 구성되어 있다.

도 2에서, 송신파트는 주파수 편이 변조된 신호를 전력 증폭하는 전력증폭기 50, 상기 전력 증폭된 변조신호를 저역통과 필터링하여 슈프리어스를 제거하는 저역통과필터 52, 송수신 모드 제어신호 TRCTL의 논리 상태에 따라 스위칭되는 송수신 제어 스위치 12 및 상기 송수신 제어 스위치 12에 결합된 안테나 10로 구성된다.

그리고, 수신파트는 수신신호중 소망하는 채널의 신호만을 필터링하여 출력하기 위한 가변 대역통과필터 15, 상기 가변 대역통과필터 15의 출력을 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기 17, 상기 저잡음 증폭된 수신 신호증 소망하는 채널의 신호만을 필터링하는 가변 대역통과필터 18, 상기 가변 대역통과필터 18의 출력과 반송파 주파수를 믹싱하여 수신 반송파 주파수를 제거함과 동시에 주파수 믹싱시에 발생된 슈프리어스 성분을 제거하여 복조된 신호를 출력하는 고조파 믹서 21와, 상기 복조된 수신신호를 저역통과 필터링하여 고주파 잡음을 제거함과 동시에 복조된 신호의 출력 레벨을 항상 일정하게 유지하는 저역 통과 필터들 23, 27 및 리미트 앰프 25와, 상기 리미트 앰프 25의 출력을 기준 레벨의 신호와 비교하여 디지탈의 신호로 복원된 수신 데이터 RXD를 출력하는 비교기 29로 구성되어 있다.

위상 동기 루프 변조파트는 발진제어신호 OSC-CTL에 대응하는 기준신호(주파수) Ref-F를 발진하여 출력하는 기준신호 발생기 39와, 발진제어전압에 대응하는 반송파 주파수를 발진하고 송신 데이터를 상기 반송파의 주파수 대역으로 주파수 편이 변조하는 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator)(VCO) 43와, 상기 발생된 기준신호 Ref-F와 상기 VCO 43의 주파수의 위상차에 대응하는 PLL 41와, 송수신 모드 제어신호 TRCTL에 따라 상기 VCO 43의 출력을 수신파트의 고조파 믹서 21와 전력증폭기 50중 하나로 선택 출력하는 선택 스위치 45 및 송신 데이터를 저역통과필터링하여 스퓨리어스를 제거하는 가우시안 저역통과필터 46로 구성되어 있다. 여기서, 상기 PLL 41은 통상과 같이 기준신호 Ref-F를 채널제어신호 PLL-CTL에 의해 분주하는 분주기(Frequency divider), 위상검출기(Phase detector) 및 적분기로 구성된다.

제어파트는 상기 기준신호발생기 39로부터 발생되는 기준신호 Ref-F를 파형정형하여 이치화된 신호로서 출력하는 파형 정형기 37와, 송수신 모드에 대응하는 송수신 모드 제어신호를 출력함과 동시에 상기 비교기 29로부터 출력되는 수신신호의 주파수 오프셋를 계산하여 발진제어펄스를 출력함과 동시에 미리 설정된 비트판정 제어펄스를 출력하고, 상기 파형 정형기 37의 출력을 모니터링하여 기준신호 Ref-F의 변화량에 대응하는 발진제어펄스를 출력하는 제어기 31와, 상기 발진제어신호 OSC-CTL를 적분하여 상기 기준신호 발생기 39의 발진제어저압을 공급하는 제1적분기와, 상기 비트판정 제어펄스를 적분하여 기준레벨을 상기 비교기 29에 공급하는 적분기 33로 구성되어 있다.

이하 상술한 구성을 참조하여 본 발명에 따른 집적 변복조 방식이 채택된 디지탈 무선 송수신 시스템의 동작을 송신과 수신모드로 나누어 설명한다.

지금, 제2도와 같은 시스템이 송신 모드로 동작되면 제어기 31는 미리 설정된 발진제어펄스 PWM1를 출력한다. 상기 발진제어펄스 PWM1는 제1적분기 35의 적분동작에 의해 저역통과필터링되어 직류전압(DC)으로서 출력된다. 상기 직류전압은 위상 동기 루프 변조기를 구성하고 있는 기준신호 발생기 39의 발진제어신호 OSC-CTL로 공급된다. 이때, 상기 기준신호 발생기 39는 상기 발진제어신호 OSC-CTL의 전압레벨에 대응하는 기준신호 주파수 Ref-F를 발진하여 PLL 41 및 파형 정형기 37로 출력한다. 상기 파형 정형기 37는 상기 기준신호 주파수 Ref-F를 파형 정형하여 구형파의 신호를 제어기 31로 출력한다.

상기 제어기 31은 상기 파형 정형기 37로부터 출력되는 구형파를 모니터링한다. 예를 들면, 구형파로 변환된 기준 주파수의 주기를 채킹하여 기준 주파수의 주기가 변환되는지를 검색 판단한다. 이와 같은 검색에 의해 기준신호 주파수 Ref-F의 변화가 감지되면 제어기 31은 상기 기준신호 주파수 Ref-F의 변화량에 대응하여 발진제어펄스 PWM1의 듀티(Duty)를 변화시켜 출력한다. 초기의 상태, 상기 기준신호 발생기 39로부터 발진 출력되는 기준신호 주파수 Ref-F의 주파수는 거의 변화되지 않고 거의 일정한 주파수로 유지되어 출력된다.

한편, 제2도에 도시된 PLL 41은 통상의 것과 같이 분주기, 위상 비교기, 저역통과필터드으로 구성되어 있다. 상기와 같은 구성을 갖는 PLL 41은 상기 기준신호 주파수 Ref-F를 제어기 31로부터 출력되는 제어신호 PLL-CTL, 예를들면, 채널를 선택하기 위한 신호에 대응하여 상기 기준신호 주파수 Ref-F를 분주한다. 그리고, 상기 분주된 기준신호 주파수 Ref-F와 또다른 입력단자로 입력되는 주파수의 위상차를 검출하고, 상기 검출된 위상차에 대응하는 발진제어전압를 출력노드에 접속된 VCO 43에 공급한다. 상기 VCO 43은 상기 PLL 41로부터 출력되는 발진제어전압에 대응하는 반송파 주파수를 발진하여 출력한다. 이와 같이 VCO 43로부터 발진 출력되는 반송파 주파수는 선택 스위치 45로 공급됨과 동시에 PLL 41의 비교신호로 입력된다. 따라서, 초기 제어기 31로부터 미리 설정된 발진제어펄스 PWM1이 출력되면 기준신호 발생기 39, PLL 41 및 VCO 43로 구성된 위상 동기 루프 변조기는 기준신호 주파수 Ref-F에 동기된 반송파 주파수가 발생된다.

상기와 같이 동작되는 상태에서 송신되어질 데이터 TXD가 입력되면, 가우시안 저역통과필터 46는 상기 데이터 TXD를 가우시안 저역통과 필터링하여 VCO 43에 인가한다. 이때, 가우시안 저역통과필터 46를 이용하는 이유는 송신될 디지탈 데이터의 스퓨리어스(Spurious)를 제거하기 위함이다. 저역통과 필터링된 데이터가 VCO 43에 입력되면, 상기 VCO 43은 송신 데이터 TXD를 주파수 편이(FSK)변조하여 출력한다.

송신 데이터 TXD를 FSK변조하여 송신하는 상태에서 상기 송신 데이터가 1111 혹은 0등과 같이 연속적으로 동일한 논리로 입력되면, 전술한 바와 같이 PLL 41의 중심 주파수가 이동되어 VCO 43의 발진 주파수가 갑자기 상승된다. 상기 VCO 43의 발진 주파수가 상승(주파수 도약)되면, 반송파의 중심 주파수가 변화되고, 기준신호 발생기 39로부터 발생되는 기준신호 주파수 Ref-F의 주파수도 변화된다. 이때, 상기 제어기 31는 파형 정형기 37를 통해 상기 기준신호 발생기 39로부터 출력되는 기준신호 주파수 Ref-F를 모니터링하고 있음으로, 상기 기준신호 주파수 Ref-F의 변화량을 검색 판단한다.

상기 파형 정형기 37를 통하여 모니터링한 기준신호 발생기 39의 기준신호 주파수 Ref-F가 변화된 경우, 상기 제어기 31는 주파수 변동에 따른 반송파 주파수의 변동을 조정하기 위한 온/오프를 갖는 발진제어펄스 PWM1를 출력한다. 기준신호 주파수 Ref-F에 따른 발진제어펄스 PWM1의 값은 제어기 31내의 메모리에 미리 저장되어 있다. 상기 반송파 주파수의 중심 주파수를 유지하기 위하여 제어기 31로부터 출력되는 발진제어펄스 PWM1는 제1적분기 35에서 저역필터링되어 기준신호 발생기 39의 발진 주파수를 변동시켜 반송파의 중심주파수를 정확히 제어할 수 있게된다.

또한, 상기와 같은 FSK변조기 연속되는 변조 데이터가 변조되면, 주파수 편이에 따라 PLL 41의 주파수 복귀 특성에 대한 보정도 연속되는 데이터 열이 입력되면, 편이량 만큼 기준신호 주파수 Ref-F를 변동시켜 PLL 41이 변도를 실행할시에도 중심주파수에 존재한다고 인식하도록 하면 해결될 수 있다.

상기와 같은 위상 동기 루프 변조기를 이용하여 송신 데이터 TXD를 FSK변조시 송신 주파수는 PLL 41를 이용하여 소망하는 채널로 설정할 수 있다. 예를 들면,제어기 31가 PLL 41로 출력하는 제어신호 PLL-CTL를 변화시킴으로써 기준신호 발생기 39로부터 출력되는 기준신호 주파수 Ref-F의 분주비를 달리하여 VCO 43로부터 출력되는 반송파 주파수를 조절할 수 있다. 상기와 같이 주파수 편이 변조된 송신 신호는 선택 스위치 45를 통하여 전력 증폭기(PA) 50를 통해 원하는 송신신호의 크기로 전력 증폭된 후 저역통과필터 52에 입력된다. 상기 저역통과필터 52는 전력 증폭된 신호를 저역통과 필터링하여 전력 증폭 및 VCO 43에서 발생된 스퓨리어스 성분를 제거한다. 상기와 같이 저역통과 필터링된 송신신호는 송수신 제어 스위치 12를 통해 안테나 10로 전달되어 공기중으로 전파된다.

수신모드로 동작되면, 제어기 31로부터 출력되는 송수신 모드 제어신호 TRCTL이 수신모드와는 반대의 논리로 출력되어진다. 따라서, 송수신 제어 스위치 12와 선택 스위치 45들 각각은 수신 파트로 각각 스위칭 접속된다. 예를 들면, 송수신 모드 제어 스위치 12는 수신파트의 가변 대역통과필터(VBPF) 15로 접속되며, VCO 43의 출력을 스위칭하는 선택 스위치 45의 출력은 이미지 믹서 21에 접속된다.

상기와 같은 상태에서 안테나 10를 통해 전파되는 신호가 수신되면, 가변 대역통과필터 15는 수신되는 신호를 대역통과 필터링하여 저잡음 증폭기(LNA) 17에 공급한다. 이때, 상기 가변 대역통과필터 15는 채널에 따른 통과대역을 가변할 수 있도록 구성되어 있으며, 대역 통과 대역은 제어기 31의 제어에 의해 설정된다. 저잡음 증폭기 17는 대역통과 필터링된 수신 신호를 증폭하여 안테나 10를 통해 수신된 미약한 신호를 증폭하여 두 번째 가변 대역통과필터 19에 입력 시킨다. 상기 가변 대역통과필터 19는 수신 채널의 선택도를 증가 시키기 위한 것이다. 상기 가변 대역통과필터 19로부터 출력되는 수신신호는 하모닉(Harmonic) 제거용 이미지 믹서 21에 입력된다.

상기 이미지 믹서 21는 기준신호 발생기 39로부터 발생되는 기준신호 주파수 Ref-F에 위상 동기된 반송파 주파수를 발진하는 VCO 43의 출력이 입력된다. 따라서, 상기 이미지 믹서 21는 상기 저잡음 증폭기 17로부터 증폭된 수신신호와 상기 VCO 43로부터 출력되는 반송파 주파수를 믹싱하여 수신신호에서 반송파가 제거된 복조신호를 출력한다. 상기 이미지 믹서 21로부터 복조되어 출력되는 신호는 저역통과필터 23에 의해 저역여파되어 리미트 앰프 23으로 공급된다. 상기 저역통과필터 23은 복조된 신호에 포함된 잡음성분의 신호 및 이미지 믹서 21의 믹싱 동작시 발생된 하모닉(고조파) 성분을 제거하는 것이다.

리미트 앰프 23은 입력신호의 세기가 일정하지 않을때에도 출력신호의 세기를 항상 일정하게 유지토록 신호를 증폭하여 출력한다. 즉, 출력되는 신호의 세기를 항상 일정하게끔 제한 증폭하여 저역통과필터 27에 입력 시킨다. 상기 저역통과필터 27은 전술한 저역통과필터 23과 같은 역할을 한다. 따라서, 비교기 29에는 항상 일정한 세기를 갖는 복조 신호가 입력된다. 이때, 상기 비교기 29에는 제어기 31에 의해 설정되는 기준레벨의 신호가 입력되며, 상기 비교기 29는 상기 기준레벨의 신호와 복조된 신호의 레벨을 비교하여 논리 1 혹은 0의 본래의 데이터 RXD로 복원되어 출력된다.

이와 같은 복조 과정에서 이미지 믹서 21에 인가되는 수신신호와 VCO 43의 반송파 주파수의 주파수가 정확히 일치해야 정확한 복조가 이루어 지나, 기준신호 발생기 39나 VCO 43의 발진 주파수에 드리프트(Drift)가 발생됨으써 PLL 41를 사용하여 위상동기를 시킨다 하여도 수신신호의 반송파 주파수와 VCO 43의 주파수를 같은 주파수로 유지시키는 것은 대단히 어렵다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 비교기 29로부터 복원 출력되는 수신 데이터 RXD를 제어기 31가 모니터링하여 수신된 데이터 RXD의 주파수 오프셋(Off set)량을 계산하여 처리한다. 즉, 제어기 31은 수신 데이터 RXD의 주파수 오프셋량을 계산하고, 상기 계산된 오프셋량에 따른 에러신호를 검출한다. 그리고, 상기 에러신호에 대응하여 펄스 폭 변조된 발진제어신호 PWM1의 듀티비를 조정하여 출력한다. 상기 발진제어신호 PWM1는 제어기 31의 출력단자에 접속된 제1적분기 35에 의해 직류로 변환되어 기준신호 발생기 39의 제어전압을 조정한다. 이와 같은 동작에 의해 VCO 43로부터 발진 출력되는 반송파의 주파수가 변화되어 수신신호의 반송파 주파수가 상기 VCO 43의 출력 주파수와 일치되도록하여 수신 데이터의 주파수 오프셋량을 조절할 수 있게된다.

따라서, 제2도와 같이 구성된 디지탈 무선 송수신 시스템은 복조된 디지탈 데이터를 모니터링하여 주파수 오프셋을 검출하여 현재 반송파 주파수를 발생하는 VCO 43의 주파수 편이량을 계산하고, 상기 계산된 주파수 편이량에 대응하여 기준신호 발생기의 주파수를 조절하여 반송파 주파수를 수신 반송파에 일치시킴으로써 수신 신호의 패이딩에 의한 반송파의 편이를 최대로 억제할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 위상 동기 루프를 이용한 주파수 편이 변조시, 기준신호 발생기로부터 발생된 기준신호 주파수를 모니터링하여 주파수 변화량에 대응하여 기준신호 주파수의 발생을 제어함으로써 위상 동기 루프의 오픈에 의해 발생되는 주파수 도약을 해결할 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 일반적으로 사용되는 단일변환이나 듀얼변환과 달리 직접복조를 수행함으로서 중간 주파수단이 제거되므로 부품의 수를 감소시켜 경박단소화 시킬 수 있고, PLL의 위상동기루르를 오픈시 발생되는 주파수 도약을 방지하고 주파수 오프셋의 량을 능동적으로 조절함으로써 송수신기의 성능을 향상 시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 안테나룰 구비한 디지탈 무선 송수신 시스템에 있어서,

   소망하는 채널 대역의 신호를 선택 수신하여 증폭하고 상기 선택 증폭된 신호와 반송파 주파수를 믹싱하여 반송파가 제거된 변조신호만을 추출하여 기준 레벨의 신호와 비교하여 디지탈 복조 출력하는 수신파트와,

   변조된 송신신호를 전력 증폭 및 불요파를 필터링하여 출력하는 송신파트와,

   송수신 모드 제어신호의 입력에 따라 상기 안테나를 상기 수신파트, 송신파트중의 하나에 결합하는 송수신 제어 스위치와,

   발진제어신호에 대응하는 반송파 주파수를 발진하여 출력하며 송신될 데이터를 상기 반송파 주파수 대역의 주파수로서 편이 변조하여 출력하는 위상 동기 루프 변조기와,

   상기 위상 동기 루프 변조기의 출력을 상기 송수신 모드 제어신호에 따라 상기 수신파트와 상기 송신파트중 하나로 스위칭하는 제2송수신 선택 스위치와,

   상기 수신파트에서 복조된 수신 데이터의 주파수 오프셋량을 검출 혹은 상기 위상 동기 루프 변조기에서 발진되는 반송파 주파수의 상태를 모니터링하여 상기 발진되는 반송파 주파수가 일정하게 유지되도록하는 발진제어신호를 발생함과 동시에 동작 상태에 따른 송수신 모드 제어신호를 발생하는 제어파트를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 위상 동기 루프 변조기는 발진제어신호에 대응하는 기준신호 주파수를 발진 출력하는 기준신호 발생기와,

   발진제어전압에 대응하는 주파수를 발진하여 반송파 주파수로 출력하며, 송신 데이터의 입력에 응답하여 상기 반송파 주파수를 편이하여 주파수 편이 변조된 신호를 출력하는 전압제어 발진기와,

   상기 발진되는 반송파 주파수와 상기 기준신호 주파수의 위상차를 검출하여 이에 대응하는 발진제어전압을 상기 전압 제어 발진기로 공급하는 위상 동기 루프로 구성됨을 특징으로 하는 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 수신파트는 상기 안테나로부터 수신되는 수신신호의 반송파와 상기 선택 스위치를 통해 입력되는 상기 반송파 주파수를 믹싱하여 수신 신호의 반송파 주파수를 제거하여 복조된 수신 신호를 출력하는 복조기와,

   상기 복조기의 출력과 미리 설정된 기준레벨의 신호를 비교하여 디지탈의 데이터로 복원하여 상기 제어부로 출력하는 비교기로 구성함을 특징으로 하는 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템.
4. 제2항에 있어서, 상기 수신파트는 상기 안테나로부터 수신되는 수신신호의 채널 선택도를 증가 시키기 위해 대역통과영역을 가변할 수 있는 가변 대역통과필터와,

   상기 가변 대역 통과 필터의 출력과 상기 선택 스위치를 통해 입력되는 상기 반송파 주파수를 믹싱하여 수신 신호의 반송파 주파수를 제거하여 복조된 수신 신호를 출력하는 복조기와,

   상기 복조기의 출력과 미리 설정된 기준레벨의 신호를 비교하여 디지탈의 데이터로 복원하여 상기 제어부로 출력하는 비교기로 구성함을 특징으로 하는 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 수신파트의 복조기와 상기 비교기의 사이에는 상기 수신 신호의 반송파 주파수와 상기 위상 동기 루프 변조기로부터 출력되는 반송파 주파수와 믹싱되어 발생된 스퓨리어스 성분 및 잡음 성분의 신호를 필터링하여 제거하기 위한 필터와, 상기 필터의 출력을 제한 증폭하여 출력 레벨이 항상 일정하도록 하는 리미트 앰프가 더 포함함을 특징으로 하는 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템.
6. 제4항에 있어서, 상기 제어파트는 상기 기준신호발생기로부터 발생되는 기준신호 를 파형정형하여 이치화된 신호로서 출력하는 파형 정형기와,

   송수신 모드에 대응하는 송수신 모드 제어신호를 출력함과 동시에 상기 비교기 로부터 출력되는 수신신호의 주파수 오프셋를 계산하여 발진제어펄스를 출력함과 동시에 미리 설정된 비트판정 제어펄스를 출력하고, 상기 파형 정형기의 출력을 모니터링하여 기준신호 주파수의 변화량에 대응하는 발진제어펄스를 출력하는 제어기와,

   상기 발진제어신호를 적분하여 상기 기준신호 발생기의 발진제어저압을 공급하는 제1적분기와,

   상기 비트판정 제어펄스를 적분하여 기준레벨을 상기 비교기에 공급하는 적분기로 구성함을 특징으로 하는 직접 변복조 방식이 적용된 디지탈 무선 송수신 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 송신파트는 송신 데이터의 스퓨리어스를 제거하기 위해 송신 데이터를 저역통과 필터링하는 가우시안 저역통과필터를 더 포함함을 특징으로 하는 직접 변복조 방식이적용된 디지탈 무선 송수신 시스템.