KR100294177B1 - 데카르트멀티캐리어피드백 - Google Patents

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Abstract

일반적으로 컴바이너라고 하는 컴바이너/필터가 제거된, 결합된 멀티 캐리어 신호를 전송하기 위한 시스템이 개시된다. 데카르트 피드백 루프는 시스템을 선형화시켜 결합된 멀티 캐리어 신호의 일부를 각 채널 장치에 피드백함으로써 캐리어 주파수 상호 변조를 억제시킨다.

Description

[발명의 명칭]
데카르트 멀티 캐리어 피드백
[발명의 배경]
본 발명은 일반적으로 무선 전송기에 관한 것으로, 더 상세하게는 셀룰러 무선 시스템의 기지국에서 사용되는 무선 전송기에 관한 것이다.
셀룰러 무선 기지국에서, 기지국으로부터의 전송은 하나의 안테나 또는 안테나들에 의한 전송에 앞서 결합되는 많은 상이한 채널로부터의 신호를 포함할 수 있다. 이들 신호는 이들이 심각한 상호 변조없이 수신 후에 분리될 수 있도록 주파수에서 서로 뚜렷하게 간격을 두는 것이 필요하다. 통상적으로, 이것은 단일 안테나에 의해 서로 상이하지만 조밀한 간격의 주파수들에서 복수의 전송기로부터 신호의 동시 전송을 허용하는 다중 동조 캐비티(cavity) 디바이스를 포함하는 통상적으로 컴바이너라 불리는 컴바이너/필터를 사용하여 실현되었다.
전형적으로, 컴바이너는 각 주파수를 위한 하나의 동조 캐비티를 포함한다. 각각의 동조 캐비티는 분리된 전송기와 결합되고 또한 안테나와 결합된다. 그러나, 컴바이너는 많은 외부 영향이 동조된 캐비티를 비동조되게 하기 때문에 항상 번거로운 것이다. 예를 들어, 정상 온도 변화는 이들 동조 캐비티의 임계 차원의 변화를 일으킨다. 캐비티의 비동조는 삽입 손실의 실질적인 증가를 초래하여, 안테나에 도달하는 전송기 전력의 양을 감소시킨다. 이 문제는 셀룰러 통신 시스템에서 특히 심각하게 된다. 온도에 기인한 비동조를 해결하기 위한 하나의 해결책은 고가의 금속인 인바르(Invar) -고주파수 전송 시스템에서 사용되는 동조 캐비티에 요구되는 필수적인 고 표면 전도를 제공하기 위해 구리로 코팅되어야 함- 로부터 동조 캐비티를 제조하는 것이다.
그러나, 이 고가의 해결책도 습도와 대기압의 변화 같은 다른 환경 요소로 인한 비동조를 막지 못한다. 이들 캐비티의 공진 주파수를 재동조하는 것은 수동적으로 또는 캐비티 내의 동조 소자의 컴퓨터 제어에 의해서도 실현될 수 있지만, 이들 해결책도 비용이 많이 들고 다른 문제를 발생시킨다. 더우기, 컴바이너는 물리적으로 부피가 크게 되고 다른 목적을 위해 사용될 수 있는 기지국 내의 공간을 차지하게 된다.
[발명의 요약]
본 발명은 다른 이점과 목적 중에서, 고가이고 부피가 큰 컴바이너가 제거되는 멀티 캐리어 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 게다가, 본 발명의 실시예에 따르면, 인접한 채널들 간의 분리 특성 및 출력 전력에서의 이득이 향상될 수 있다.
이들 이점과 목적은 예를 들어, 다양한 채널 신호가 합산되어 증폭되고, 증폭된 출력 신호의 일부가 데카르트 피드백 루프를 통해 I 및 Q 기준 입력 기저대역으로 피드백되는 본 발명의 실시예에 의해 실현된다. 이 피드백은 채널 분리를 유지하는 동안 주파수 상호변조를 억제하도록 작용한다.
다른 실시예에 따라, 중간 주파수 대역은 채널 주파수가 합산된 다음에 업컨버팅되고 루프 신호는 기준 기저대역으로 피드백되기 전에 다운컨버팅된다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명의 상기 및 다른 특징, 목적 및 이점은 이하의 상세한 설명이 도면을 참조하여 읽혀질 때 잘 나타나게 될 것이다.
제1도는 종래의 전송 시스템을 예시한 블럭도.
제2도는 제1도에 사용되는 변조와 데카르트 피드백 루프를 좀더 자세하게 예시한 도면.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 전송 시스템을 도시한 블럭도.
제4도와 제5도는 제3도의 예시적인 전송 시스템에 의해 실현된 채널 분리를 예시한 예식적인 파형.
제6도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전송 시스템을 도시한 블럭도.
[발명의 상세한 설명]
제1도는 예를 들어 셀룰러 시스템의 기지국에 위치될 수 있는 무선 통신 시스템을 위한 종래의 전송 시스템을 도시한다. 제1도에 도시된 각 전송 브랜치는 시스템 내의 통신에 사용되는 채널에 대응한다. 제1도에서 유사한 번호가 붙여진 소자는 유사한 방법으로 동작한다. 설명을 간단히 하기 위해 3개의 브랜치만이 간단히 하기 위해 예시되었지만, 많은 브랜치가 제1도에서 파선으로 나타낸 것처럼 전형적인 시스템에 제공될 것이다. 예시적인 브랜치의 동작은 다음과 같다.
정보 전송 I(동위상)과 Q(직각) 기저대역 구동 신호는 전형적으로 신호를 더 높은 전송 주파수로 업컨버팅하고 성분을 합산하는 변조기(10)에 인가된다. 이 합성 신호는 다음에 rf 주파수 전력 증폭기(12)에 의해 증폭되고 컴바이너/필터(14)에 의해 필터링되어 안테나(16)를 통해 전송되는 다른 신호와 결합될 때 간결한 주파수 분리를 보장한다. 데카르트 피드백 루프(18)는 전력 증폭기(12)로부터 출력된 전력을 샘플링하고 전력 증폭기에 의해 도입된 비선형성을 보상하기 위해 사용된다. 데카르트 피드백 루프의 동작은 제2도에 관련하여 이하에 더 상세하게 기술되었다.
제2도는 데카르트 피드백 루프가 어떻게 동작하는가를 도시한 제1도에서 종래 시스템의 브랜치 중의 하나의 더 상세한 블럭도이다. 단일 캐리어 환경을 위한 데카르트 피드백 루프는 예를 들어 매츠 조핸슨(Mats Johansson)에 의해 저술된 "데카르트 피드백을 사용하는 RF 전력 증폭기의 선형화"에 개시되어 있고 이것은 참고로 여기에 포함된다. 마찬가지로, 유사한 번호가 붙여진 소자들은 제1도에 기술된 것과 같이 기능한다.
전력 증폭기(12)로부터 출력된 신호의 일부는 위상 정정 장치(20) 및 주파수 다운컨버터(22)에 의해 이것의 성분으로 동기하여 복조된다. 그 다음, 복조된 피드백 신호 성분은 비교기(24)에서 I 및 Q 기저대역 신호로부터 감산된다. 최종 직각 성분 신호는 블럭(12와 14)에서 각각 증폭되고 필터링되기 전에 블럭(26)에서 업컨버팅되고 블럭(28)에서 합산된다. 최종 신호는 다음에 제1도에 관련하여 상기 기술된 것처럼 다른 채널의 이들 신호와 결합되고 안테나를 통해 전송된다.
이 종래의 시스템에 제공된 데카르트 피드백 루프는 예를 들어 온도변화, DC 전력 변화, 로드 변화 및 소자 노후에 의해 전력 증폭기에 의해 도입된 비선형성의 드리프트를 보상한다. 그러나, 종래의 컴바이너와 연관되어 앞서 기술된 문제는 데카르트 피드백 기술의 종래 사용에 의해 해결되지 않는다.
그러므로, 제3도에 예시된 본 발명의 실시예에 따라, 컴바이너가 제거된 전송시스템이 설계되었다. 이 시스템의 동작은 다음과 같다.
제1도의 종래의 시스템의 예시에서 사용된 것과 유사한 방법으로, 3개의 브랜치만이 본 발명의 실시예의 예시된 블럭도에 도시되었지만 본 기술에 숙련된 기술자들은 이러한 시스템이 시스템에서 사용된 채널의 수에 대응하여 필요한만큼 많은 브랜치를 가질 수 있다는 것은 즉시 알 수 있을 것이다. 다시, 단일 브랜치의 동작은 다른 채널 브랜치의 동작이 유사하게 기술된 것처럼 기술될 것이다.
기저대역 직각 성분 I 및 Q은 변조기(30)로 입력되며, 여기에서 성분은 대응채널에 할당된 선정된 rf 전송 주파수로 업컨버팅된 후에 합산된다. 이 신호는 각 채널 신호의 위상이 합산 전에 조정되는 블럭(34)의 위상 보상기로 라인(32)상에서 출력된다. 실시예에서는, 위상 보상기(34)가 분리된 소자로 도시되었지만, 위상 보상기는 또한 변조기(30)와 통합하여 형성될 수 있다. 최종 신호는 블럭(36)에서 다른 채널의 동일한 신호들과 합산된다. 그 다음에 이 합성 신호는 안테나(40)를 통해 전송되기 전에 rf 전력 증폭기(38)에 의해 증폭된다. 다음에 데카르트 피드백 루프(42)는 결합된 멀티캐리어 신호를 샘플링하며, 이 신호는 제2도에 관련하여 상기 기술된 바와 같이 단일 캐리어 출력 신호가 처리되는 것과 같은 방법으로, 복조되고 각각의 변조기(30)에서 기준 기저대역 성분과 비교된다.
그러므로, 본 실시예에 따라, 순방향 전송 회로는, 매우 작은 전력이 피드백 루프에서 증폭될 필요가 있으므로 즉시 실현되는 데카르트 피드백 루프에 의해 선형성이 제공되기 때문에, 고도하게 선형으로 되는 것이 필요하지 않다. 이러한 방법에서, 여러가지 캐리어 주파수간의 상호 변조는 억제된다. 예를 들어, 데카르트 피드백 루프 없이, 합산되고 비선형 rf 전력 증폭기로 입력되는 2개의 상이한 캐리어 주파수(f1과 f2)를 갖는 신호는 상당한 상호변조를 갖는 신호를 출력한다. 예를 들어, 비선형 증폭기의 출력은 주파수 f1, f2, 2f1-f2, 2f2-f1, 3f1-2f2, 3f2-2f1, 등을 포함한다.
그러나, 모든 가능한 상호변조 주파수상에 피드백을 제공하는 데카르트 피드백 루프의 제공으로, 상호변조는 데카르트 피드백 루프에서의 이득만큼 억제된다. 그러므로, 캐리어 주파수가 전송된 대역폭 전체에 걸쳐 대략 같은 분리를 갖는다면 컴바이너의 설비가 필요하지 않다.
제4도는 데카르트 피드백 루프 대역폭과 비교하는 것으로서 분리된 캐리어 주파수의 대역폭을 도시함으로써 본 발명의 실시예의 이러한 특성을 예시한다. 바깥쪽의 점선(50)은 기지국에 의해 사용되는 외부의 주파수를 차단하는 대역통과 필터를 나타낸다. 각 채널 신호를 위한 주파수 스펙트럼은 대응하는 캐리어 주파수, 예를 들어 주파수(fl)에 관련된 주파수 스펙트럼(52)에 관하여 도시된다. 각 주파수 스펙트럼의 주위의 점선(54)은 피드백 루프의 루프 이득을 표시한다. 데카르트 피드백 루프의 대역폭(56)은 임의의 상호변조 주파수(즉, fl과 f2간의 주파수)가 루프이득에 의해 억제되도록 하는 것임에 유의한다.
제4도에 사용된 것과 동일한 참조 번호가 유사한 특징을 나타내는 데 사용되는 제5도에 도시된 다른 실시예에 따라, 피드백의 대역폭은 루프 대역폭이 에지에서 오버랩되도록 변경될 수 있다. 이것은 예를 들어, 여전히 상호변조를 억제하면서 캐리어 주파수간에 분리를 변경하여 좀 더 자유를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 유사한 참조 번호가 동일하게 유사한 소자에 사용되는 제6도에 예시된다. 이 전송 시스템은 기준 기저대역 성분이 변조기(10)에서 전송 주파수로 업컨버팅되지 않고 피드백 신호가 변조기(10)에서 전송 주파수로부터 다운컨버팅되지 않는 것을 제외하면 제3도의 시스템과 동일하게 된다. 대신에, 다운컨버터(43)는 출력 신호의 피드백 루프 내에 샘플링 후에 배치되고 업컨버터(44)는 전력 증폭기(38)전에 합산 블럭(36) 후에 배치된다. 그러므로, 변조기(10)는 중간 주파수에서 다운컨버팅되고 중간 주파수로 업컨버팅된다. 이것은 직각 변조기에서의 90도 위상 쉬프트 네트워크의 구현을 보다 쉽게 실현시키고 또한 일반적으로 간섭성을 감소시킨다. 제4도와 제5도의 예의 파형은 또한 이 실시예를 사용하여 달성될 수 있고 상기 기술된 내용과 관련되어 같게 된다.
본 발명이 상기 실시예에 의해 기술되었더라도, 이것은 븐 발명이 이것의 원리 또는 본질적인 특성을 벗어나지 않고 다른 형태로 실시될 수 있음을 본 기술에 숙련된 기술자들에 의해 이해될 것이다. 그러므로, 예를 들어, 다른 유형의 적응 피드백 기술의 기술된 실시예에서 사용된 데카르트 피드백 루프와 대치될 수 있다. 더우기, 본 발명에 따른 전송 시스템이 사용될 수 있는 전체적인 시스템(즉, 기지국)이 상세하게 기술되지 않더라도, 본 발명은 현재 본 발명의 실시를 포함하고자 한다. 그러므로, 예를 들어, 본 발명은 FDMA 시스템과 멀티 캐리어 TDMA 및 CDMA 시스템을 포함하는 임의의 멀티 캐리어 전송 시스템으로 즉시 구현될 수 있다. 예의 시스템은 "Handoff Procedure that Minimizes Disturbance to DTMF Signalling in a Cellular Radio System"를 명칭으로 하는 미합중국 특허 제5,140,627호에 기술되어 참조에 의해 구체화된다.
현재 기술된 실시에는 모든 점에 있어서 예시적인 것이고 고려되고 제한되지는 않는다. 본 발명의 범위는 상기 설명이외의 첨부된 청구범위에 의해 표시되고 이것의 등가물의 의미 및 범위 내에 해당되는 모든 결과가 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (13)

  1. (정정) 결합된 멀티 캐리어 신호(combined multicarrier signal)를 전송하기 위한 시스템에 있어서, 각 전송 채널에 대한 변조 신호를 발생하기 위한 채널 변조 수단; 합성 신호를 발생하도록 상기 변조 신호를 합산하기 위한 합산 수단; 결합된 멀티 캐리어 신호를 발생하도록 상기 합성 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭 수단; 상기 결합된 멀티 캐리어 신호의 주파수 상호 변조를 억제하기 위하여 상기 결합된 멀티 캐리어 신호의 일부를 상기 채널 변조 수단에 피드백하기 위한 피드백 수단; 및 상기 결합된 멀티 캐리어 신호를 전송하기 위한 안테나 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 피드백 수단은 데카르트 피드백 루프 (Cartesian feedback loop)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. (정정) 제1항에 있어서, 상기 변조 신호는 중간 주파 신호인 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. (정정) 제3항에 있어서, 상기 전력 증폭 수단에 의한 증폭 전에 상기 합성 신호를 무선 주파수로 업컨버팅하기 위한 업컨버팅 수단(upconverting means)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. (정정) 제4항에 있어서, 상기 채널 변조 수단으로 피드백되기 전에 상기 결합된 멀티 캐리어 신호의 상기 일부를 상기 무선 주파수에서 상기 중간 주파수로 다운컨버팅하기 위한 다운컨버팅 수단(downconverting means)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. (정정) 제1항에 있어서, 상기 채널 변조 수단은 루프 에러 신호를 발생시키기 위해서 상기 결합된 멀티 캐리어 신호의 상기 피드백 부분의 성분들을 I 및 Q 기저대역 기준 성분과 비교하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. (정정) 결합된 멀티 캐리어 신호를 전송하는 방법에 있어서, 각 전송 채널에 대한 기준 기저대역 신호를 입력하는 단계; 상기 기준 기저대역 신호에 기초하여 변조 신호를 발생하는 단계; 합성 신호를 발생하도록 각각의 변조 신호를 함께 합산하는 단계; 상기 결합된 멀티 캐리어 신호를 발생하도록 상기 합성 신호를 증폭하는 단계; 상기 결합된 멀티 캐리어 신호의 일부를 피드백함으로써 상기 결합된 멀티캐리어 신호의 상호 변조를 억제하는 단계; 및 상기 결합된 멀티 캐리어 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. (정정) 제7항에 있어서, 상기 억제 단계는 상기 결합된 멀티 캐리어 신호의 상기 일부를 피드백하기 위해 데카르트 피드백 루프를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. (정정) 제7항에 있어서, 상기 발생 단계는 중간 주파 변조 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. (정정) 제9항에 있어서, 상기 신호를 증폭하기 전에 상기 합성 신호를 무선 주파수로 업컨버팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. (정정) 제10항에 있어서, 상기 발생 단계 전에 상기 피드백된 부분의 성분들을 상기 기준 기저대역 신호와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. (정정) 제11항에 있어서, 상기 비교 단계 전에 상기 결합된 멀티 캐리어 신호의 상기 일부를 상기 무선 주파수에서 상기 중간 주파수로 다운컨버팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. (정정) 제7항에 있어서, 상기 발생 단계 전에 상기 피드백 부분의 성분들을 상기 기준 기저대역 신호와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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