KR100424623B1 - 직접 변환 방식에 따른 이동 통신 단말의 수신 장치 - Google Patents

직접 변환 방식에 따른 이동 통신 단말의 수신 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접 변환(direct conversion) 방식으로 구현된 GSM/GPRS(Global System for Mobile Communication/ General Packet Radio Service) 이동 통신 단말의 수신 장치에 관한 것으로, 블로킹 신호를 차단하기 위해 기존의 SAW필터 외에 블로킹 신호 차단 특성을 갖는 필터를 더 구비하여 블로킹 신호 전력 세기를 감쇄시킨다.

Description

직접 변환 방식에 따른 이동 통신 단말의 수신 장치{DIRECT CONVERSION RECEIVER IN A MOBILE COMMUNICATION TERMINAL EQUIPMENT}
본 발명은 GSM/GPRS(Global System for Mobile Communication/ General Packet Radio Service) 이동 통신 단말에 관한 것으로, 특히 직접 변환(direct conversion) 방식으로 구현된 GSM/GPRS 이동 통신 단말의 수신 장치에 관한 것이다.
직접 변환 방식에 따른 송수신 장치는 중간주파수를 사용하지 않기 때문에 구현이 간단하며, 작은 크기의 이동 통신 단말을 저 비용으로 제조할 수 있다는 장점이 있다.
도1은 이러한 직접 변환방식에 따라 구현된 GSM/GPRS 이동 통신 단말의 수신 장치(이하 "수신 장치"라 함)에 대한 블록 구성도이다. 도 1에 도시된 수신 장치는 GSM(Global System for Mobile Communications)대역/ DCS(Digital Cellular System )대역에서 듀얼 모드로 동작하는 다중 수신 장치로서 송수신되는 신호의 주파수 대역에 따라 GSM/GPRS 이동 통신 단말의 제어부(미도시 함)가 해당 모드를 선택하여 동작한다. 도 1에 도시된 바와 같이 직접 변환 방식에 따라 구현되는 수신장치는 안테나 스위치부(100), SAW(Surface Acoustic Wave:표면 탄성파)필터(140,230), 저잡음 증폭기(LNA:Low-Noise Amplifier)(150,240), 주파수 합성기(160,250), 저대역 통과 필터(LPF:Low Pass Filter)(170,260), 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter:)(180,270)를 포함하여 구성된다. 상기와 같은 직접 변환 방식의 송수신 장치에서 송수신 신호의 송수신 경로는 제어부(미도시 함.)의 제어에 따라 안테나스위치부(100)의 디플렉스(diplexer)(110)와 GSM 안테나 스위치(120) 또는 DCS 안테나 스위치(210)의 스위칭에 의해 결정된다. 송신시 송신단(미도시 함.)에서 출력되어 안테나스위치부(100)로 입력된 송신 신호는 GSM대역인 경우에 저대역 통과 필터(130)를 거쳐 송신되고, 상기 송신 신호가 DCS대역인 경우에는 고대역 통과 필터(220)를 거쳐 송신된다. 안테나를 통해 수신된 수신 신호는 안테나 스위치부(100)에서 출력시 별도의 필터링 없이 수신 경로로 인가된다. 때문에 많은양의 블로킹(blocking)신호를 포함하고 있다. 블로킹 신호란 신호 송수신시 사용하는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에 분포된 필요 없는 신호이다. 따라서 크기 때문에 P1dBm 이상 전력 세기를 가지는 수신 신호가 그대로 저잡음 증폭기(150,240)로 입력될 수 있다. P1dBm는 저잡음 증폭기(150,240)가 선형 증폭을 유지할 수 있는 입력 신호 전력 세기의 한계치로서, 상기 저잡음 증폭기(150,240)의 입력 신호 전력은 P1dBm 미만이어야 한다. P1dBm이상의 전력 세기를 가지는 입력 신호가 저잡음 증폭기(150,240)로 입력되면 저잡음 증폭기(150,240)가 포화되고, 그에 따라 이득이 저하하여 저잡음 증폭기(150,240)의 잡음 지수가 증가하여 수신 신호의 비트오류율(BER:Bit Error Rate) 저하를 초래한다. 따라서 블로킹 신호의 전력 세기는 P1dBm보다 작아야한다. SAW필터(140,230)는 이러한 블로킹 신호를 차단하기 위한 필터로서, 저잡음 증폭기(150,240) 전단에 위치하여 일정량 블로킹 신호를 감쇄시킨다. 또한, 안테나 스위치부(100)를 통해서도 소량의 블로킹 신호가 감쇄된다. 하지만 현재 실질적으로 생산되어 제공되고 있는 SAW필터와 안테나 스위치부에 의해 감쇄되는 블로킹 신호의 감쇄량 만으로는 충분한 블로킹 신호의 감쇄가 이루어지지 않는다. 이에 따라상기 P1dBm 이상의 전력 세기를 가지는 블로킹 신호를 포함한 입력 신호가 저잡음 증폭기(150,240)로 입력되는 경우가 발생하며 수신장치의 비트오류율(BER:Bit Error Rate) 저하를 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은 수신 신호에 포함된 블로킹 신호를 충분히 감쇄하기 위한 수신 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 성능이 우수한 직접 변화 방식의 수신 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 직접 변환 방식에 따른 이동 통신 단말의 수신 장치에 있어서, 입력되는 수신 신호를 증폭하여 출력하는 저잡음 증폭기와, 상기 저잡음 증폭기의 전단에 위치하여 안테나 스위치로부터 입려되는 상기 수신 신호에 포함된 블로킹 신호의 전력을 감쇄하여 출력하는 다수개의 필터를 구비함을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 이동 통신 단말 수신 장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말 수신 장치의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 통신 단말 수신 장치의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 통신 단말의 수신 장치 블록 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 직접 변환 방식에 따른 이동 통신 단말의 수신 장치에 관한 것으로 블로킹 신호를 차단하기 위해 기존의 SAW필터 외에 블로킹 신호 차단 특성을 갖는 필터를 더 구비하는 것이다.
상기한 본 발명의 이해를 돕기 위해 이하 본 발명의 실시예에 따른 GSM대역/DCS대역의 듀얼 모드로 동작하는 다중 수신 장치를 예로 들어 설명한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치의 구성을 설명하면다음과 같다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말 수신 장치의 블록 구성도로서, 상기 수신 장치는 GSM대역/DCS대역의 듀얼 모드로 동작하는 다중 수신 장치이다.
상기 다중 수신 장치는 안테나 스위치부(100), SAW필터(140,230), 저잡음 증폭기(150,240), 주파수 합성기(160,250), 저대역 통과 필터(170,260), 아날로그-디지털 변환기(180,270)와, 블로킹 신호 차단 필터(310,320)를 포함하여 구성된다.
상기 안테나 스위치부(100)는 디플렉서(110), GSM 안테나 스위치(120), 저대역 통과 필터(130), DCS 안테나 스위치(210), 고대역 통과 필터(220)로 이루어진다. 신호의 송수신에 따라 제어부(미도시 함.)는 안테나 스위치부(100)의 디플렉서(110), GSM 안테나 스위치(120), DCS 안테나 스위치(210)의 스위칭을 제어하여 송수신로를 결정한다. 상기 디플렉서(110)는 제어부의 제어하에 송수신되는 신호의 대역에 따라 송수신 장치를 GSM 모드로 구동할지, DCS모드로 구동할지 선택한다. 상기 GSM 안테나 스위치(120), DCS 안테나 스위치(210)는 송수신되는 신호의 송수신로를 결정하며, 수신시 소량의 블로킹 신호를 감쇄시킨다. 현재 실질적으로 생산되어 제공되는 GSM 안테나 스위치(120)의 블로킹 신호 감쇄량은 1.35dBm이고, DCS 안테나 스위치(210)의 블로킹 신호 감쇄량은 1.45dBm이다.
상기 SAW필터(140,230)는 블로킹 신호를 차단하기 위한 필터로서, 블로킹 신호가 존재하는 주파수 대역인 블로커 주파수 대역(blocker frequency)에 따라 감쇄량이 달라진다. 현재 실질적으로 생산되어 제공되는 GSM대역용 SAW필터(140)와 DCS대역용 SAW필터(230)의 블로커 주파수 대역에 따른 감쇄량을 표1에 나타내었다.
GSM 대역 DCS 대역
blockerfrequency SAW필터(140) 감쇄량 blockerfrequency SAW필터(230) 감쇄량
800-915MHz 17dBm 15000-1705MHz 22dBm
980-1200MHz 22dBm 1920-1980MHz 29dBm
상기 표1에서의 블로커 주파수 대역은 GSM대역과 DCS대역에 가장 근접한 브로커 주파수 대역이며, 가장 큰 블로킹 신호가 존재한다. 이와 같은 감쇄 특성을 가지는 SAW필터(140,230)는 저잡음 증폭기(150,240) 전단에 위치한다.
본 발명에 따라 추가되는 상기 블로킹 신호 차단 필터(310,320)는 종래의 직접 변환 방식 수신 장치에서 안테나 스위치부(100)와 SAW필터(140,230)를 통해 충분히 감쇄되지 않았던 블로킹 신호를 충분히 감쇄시키기 위한 대역 통과 필터이다. 상기 블로킹 신호 차단 필터(310,320)의 필터링에 의해 수신 신호에 포함되었던 블로킹 신호가 차단되어 전체 수신 신호의 전력 세기가 감소하게 된다. 이때, 블로킹 신호 차단 필터(310,320)는 필터링에 따른 수신감도의 저하를 방지를 위해 삽입손실이 작아야한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에서 블로킹 신호 차단 필터(310,320)는 삽입손실이 적고 구현이 간단한 마이크로 스트립 라인으로 구성된 필터를 사용한다. 마이크로 스트립 라인으로 이루어진 블로킹 신호 차단 필터(310,320)는 블로킹 신호를 최대 10dBm까지 감쇄시킨다. 상기 마이크로 스트립 라인으로 이루어진 블로킹 신호 차단 필터는 마이크로스트립 라인이 상호 결합을 이용하는 필터일 수도 있고, 헤어핀 라인 형대 또는 마이크로스트립 패치 형태로 구성될 수도 있다.
블로킹 신호 차단 필터(310,320)는 SAW필터(140,230)와 마찬가지로 저잡음증폭기(150,240)전단에 위치해야 하며, 저잡음 증폭기(150,240) 전단이라면 어느 곳이라도 위치하더라도, 동일한 기능을 한다. 블로킹 신호 차단 필터(310,320)의 위치에 따른 수신 장치의 구조를 도 2, 도3, 도 4에 도시하였다. 도 2는 안테나스위치부(100)와 SAW필터(140,230) 사이에 블로킹 신호 차단 필터(310,320)가 위치하는 경우 수신 장치의 블록 구성도이고, 도 3은 안테나스위치부(100)가 블로킹 신호 차단 필터(310,320)를 포함하는 경우 수신 장치의 블록 구성도이다. 도 4는 안테나스위치부(100)에 SAW필터(140,230)가 포함되어 SAW필터(140,230) 다음 단에 블로킹 신호 차단 필터(310,320)가 위치하는 경우 수신 장치의 블록 구성도이다.
상기 저잡음증폭기(150,240)는 입력되는 수신 신호를 증폭하여 주파수 합성기(160,250)로 출력한다. 상기 주파수 합성기(160,250)는 증폭된 수신 신호의 주파수를 기저 대역으로 낮춘다. 상기 저대역 통과 필터(170,260)는 주파수 합성기(160,250)로부터 입력되는 수신 신호를 저대역 필터링하여 아날로그 디지털 변환기(180,270)로 출력한다. 상기 아날로그 디지털 변환기(180,270)는 입력되는 아날로그 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 코덱(미도시 함.)으로 출력한다.
본 발명의 실시예에 따라 상기와 같이 마이크로 스트립 라인으로 이루어진 블로킹 신호 차단 필터(310,320)를 구비하는 수신장치에 있어서, 저잡음 증폭기(150,240)로 입력되는 블로킹 신호의 전력 세기를 계산하는 수학식은 다음과 같다.
상기 수학식1에 따라 수신 신호에 가장 큰 블로킹 신호가 포함되는 경우 즉, 수신 신호 대역의 가장 근접 대역의 블로킹 신호가 0dB인 경우 각 신호 대역의 블로킹 신호의 전력 세기(Pblock｜GSM/DCS 저잡음 증폭기 입력) 값은 표2와 같다.
GSM 대역 DCS 대역
blockerfrequency Pblock｜GSM 저잡음 증폭기 입력 blockerfrequency Pblock｜DCS 저잡음 증폭기 입력
800-915MHz -18.5Bm 15000-1705MHz -22.45dBm
980-1200MHz -23.5dBm 1920-1980MHz -30.45dBm
일반적으로 저잡음 증폭기에서 허용되는 입력 전력의 세기 P1dBm 값은 GSM 대역용 저잡음 증폭기(150)의 경우 -22dBm 내지 -20dBm이며, DCS 대역용 저잡음 증폭기(240)의 경우 -23dBm 내지 -22dBm이다. 하지만 마진(margin)등을 고려한 실제 구동시 허용 입력 전력 세기 P1dBm 값은 GSM 대역용 저잡음 증폭기(150)의 경우 -27dBm 내지 -25dBm이며, DCS 대역용 저잡음 증폭기(240)의 경우 -28dBm 내지 -27dBm이다. 따라서, 본 발명에 따라 상기와 같이 블로킹 신호 차단 필터(310,320)를 구비한 수신 장치에 있어서, 저잡음 증폭기(150,240)로 입력되는 블로킹 신호 전력의 세기는 상기 표2에서와 같이 P1dBm보다 작다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 예를 들어, GSM 대역 또는 DCS대역에서만 동작하는 단일 모드 수신 장치에서도 본 발명은 적용될수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 블로킹 신호를 차단 기능이 개선된 수신 장치를 제공함으로서, 수신 신호의 비트오류율 저하를 방지 할 수 있다.

Claims (2)

  1. 안테나 스위치부를 통해 입력되는 수신 신호에 포함된 불필요한 블로킹 신호를 차단하는 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터를 구비하고, 직접 변환 방식에 따라 신호를 처리하는 이동 통신 단말의 수신장치에 있어서,
    입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 저잡음 증폭기와,
    상기 저잡음 증폭기의 전단에 위치하여 상기 안테나 스위치부와 상기 SAW필터를 통한 신호를 대역통과 필터링하여 상기 SAW 필터에 의해 감쇄되지 않은 잔여 블로킹 신호를 차단하는 블로킹 신호 차단 필터를 구비함을 특징으로 하는 이동 통신 단말의 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 블로킹 신호 차단 필터는 마이크로 스트립 라인으로 이루어진 필터임을 특징으로 하는 이동 통신 단말기 수신 장치.
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