KR100438444B1 - Method for allocation frequency band in mobile telecommunication system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른, 무선통신 시스템의 송신장치의 채널 주파수 할당장치가, 연속되지 않은 적어도 두 개의 주파수 대역들을 사용하여 하나의 송신 채널을 할당하기 위한 로컬 주파수들을 발생하는 로컬발진기들과, 상기 로컬발진기들에 각각 대응되는 수로 구비되며, 각각 입력되는 신호를 상기 대응되는 로컬주파수로 혼합하는 혼합기들과, 상기 혼합기들에 각각 대응되는 수로 구비되며, 각각 대응되는 혼합신호들 중에서 주파수 상승변환된 신호를 여파하는 여파기들과, 상기 여파기들의 출력을 가산하여 송신신호로 출력하는 가산기와, 상기 로컬 발진기들의 수에 대응되는 주기로 입력되는 신호를 분배하여 상기 혼합기들에 각각 출력하는 스위치로 구성된다.According to the present invention, a channel frequency allocation apparatus of a transmission apparatus of a wireless communication system includes local oscillators for generating local frequencies for allocating one transmission channel using at least two non-contiguous frequency bands, and the local oscillator. And mixers for mixing the input signals to the corresponding local frequencies, and numbers corresponding to the mixers, respectively, and frequency-converted signals from among the corresponding mixed signals. The filter includes a filter for filtering, an adder for adding the outputs of the filters and outputting the output as a transmission signal, and a switch for distributing the input signals at a period corresponding to the number of the local oscillators and outputting them to the mixers.
Description
본 발명은 무선통신 시스템의 주파수대역 할당장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직류성분을 제거할 수 있는 주파수 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a frequency band allocation apparatus and method of a wireless communication system, and more particularly, to a frequency allocation apparatus and method capable of removing direct current components.
종래의 무선 통신 시스템에서 하나의 주파수 채널은 도 1과 같이 연속된 주파수 대역으로 구성되며, N 개의 주파수 채널들을 구성하기 위해서는 전체 주파수 대역을 N으로 나누어 사용한다. 상기와 같이 주파수대역이 할당되는 경우, 무선통신 시스템의 수신기는 하나의 채널에 실려 온 신호를 복조해 내기 위해서는 반송 주파수만큼 주파수 하강 변환(frequency down conversion)을 수행하여 기저 대역 신호(baseband signal)로 만든 후 복조를 한다.In the conventional wireless communication system, one frequency channel is configured as a continuous frequency band as shown in FIG. 1, and in order to configure N frequency channels, the entire frequency band is divided by N. When the frequency band is allocated as described above, in order to demodulate a signal carried on one channel, the receiver of the wireless communication system performs a frequency down conversion by a carrier frequency to form a baseband signal. Demodulate after making.
일반적으로 통신시스템의 수신장치는 수신되는 주파수를 하강 변환(frequency down conversion)하기 위해 주파수 변환기(frequency converter)를 사용하고 있다. 상기와 같은 주파수 변환장치에는 헤테로다인(heterodyne) 방식과 다이렉트 컨버젼(direct conversion) 방식이 있다. 상기 헤테로다인 방식은 수신되는 신호를 일단 중간 주파수(Intermediate Frequency) 대역으로 하강한후, 복소 혼합기(Complex mixer)를 통해 기저대역신호로 변환하는 방식이다. 그런데, 상기 헤테로다인 방식은 RF회로를 위해 여러개의 부품이 들어가고, 이들 부품들을 하나의 칩에 집적화하는 것이 불가능하기 때문에 최근들어 상기 다이렉트 컨버젼 방식을 사용하여 하나의 RF 칩에 모든 부품을 집적화시키려는 시도가 이루어지고 있다.In general, a receiver of a communication system uses a frequency converter to frequency down convert a received frequency. The frequency converter includes a heterodyne method and a direct conversion method. The heterodyne method is a method in which a received signal is first lowered to an intermediate frequency band and then converted into a baseband signal through a complex mixer. However, since the heterodyne scheme includes several components for an RF circuit and it is impossible to integrate these components on a single chip, an attempt to integrate all components on a single RF chip using the direct conversion scheme has recently been made. Is being done.
상기 다이렉트 컨버젼 방식을 사용하는 수신기(Direct Conversion Receiver)는 헤테로다인 수신기(heterodyne receiver)와는 달리 중간 주파수 변환 과정 없이 RF 신호가 곧바로 기저대역(Baseband)신호로 변환한다. 따라서 상기 다이렉트 컨버젼 방식을 사용하는 수신기는 제로-IF 수신기(Zero-IF receiver) 혹은 호모다인 수신기(homodyne receiver)라고도 부른다.Unlike a heterodyne receiver, a direct conversion receiver converts an RF signal directly into a baseband signal without an intermediate frequency conversion process. Therefore, the receiver using the direct conversion method is also called a zero-IF receiver or a homodyne receiver.
도 2는 종래기술에 따른 상기 다이렉트 컨버젼 방식을 사용하는 수신기의 구성을 보여준다.2 shows a configuration of a receiver using the direct conversion method according to the prior art.
상기 도 2를 참조하면, 전 선택 필터(preselection filter)211은 안테나를 통해 수신되는 수신신호를 여파하여 사용할수 있는 모든 주파수 채널들을 포함하는 주파수 대역의 신호를 통과시킨다. 저잡음증폭기(LNA : Low Noise Amp.) 213은 상기 전선택 필터 211로부터의 신호를 소정 증폭하여 출력한다. 로컬발진기 223은 원하는 주파수 채널에 따른 소정 반송파 신호와 상기 반송파의 90도 위상변환된 신호를 발생한다. 즉, 상기 로컬발진기 223은 소정 주파수 채널을 사용하기 위한 주파수 신호를 발생한다. 곱셈기214 및 215는 상기 저잡음증폭기 213으로부터의 신호와 상기 반송파 및 90도 위상변환된 신호를 곱해 원하는 주파수 채널의 기저대역신호를 생성한다. 자동이득증폭기 216 및 217은 상기 곱셈기 214 및 215로부터의 신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력한다. 저역통과필터(LPF : Low Pass Filter) 218 및 219는 각각 대응되는 자동이득증폭기 218 및 219의 출력신호를 여파하여 원하는 채널 이외의 간섭(interference)을 제거한다. 아날로그디지털 변환기(ADC : Analog to Digital Converter) 220 및 221은 각각 대응되는 저역통과필터 218 및 219의 출력신호를 샘플링(sampling) 및 양자화(Quantization) 등을 거쳐 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 디지털신호처리기(DSP : Digital Signal Processor) 222는 상기 아날로그디지털 변환기 220 및 221로부터의 신호를 디지털 하드웨어로 처리하여 복조를 수행한다.Referring to FIG. 2, a preselection filter 211 passes a signal in a frequency band including all frequency channels that can be used by filtering a received signal received through an antenna. The low noise amplifier (LNA) 213 amplifies and outputs the signal from the preselection filter 211. The local oscillator 223 generates a predetermined carrier signal according to a desired frequency channel and a 90 degree phase shifted signal of the carrier. That is, the local oscillator 223 generates a frequency signal for using a predetermined frequency channel. Multipliers 214 and 215 multiply the signal from the low noise amplifier 213 with the carrier and 90 degree phase shifted signals to produce baseband signals of a desired frequency channel. The automatic gain amplifiers 216 and 217 amplify and output the signals from the multipliers 214 and 215 to a predetermined level. Low pass filters (LPFs) 218 and 219 filter out the output signals of the corresponding auto gain amplifiers 218 and 219, respectively, to remove interference other than the desired channel. The analog to digital converters 220 and 221 convert the output signals of the corresponding low pass filters 218 and 219 into digital signals through sampling, quantization, and the like, respectively. A digital signal processor (DSP) 222 demodulates the signals from the analog-to-digital converters 220 and 221 by digital hardware.
상기한 바와 같이, 다이렉트 컨버젼 방식은 IF 주파수(Intermediate Frequency)를 사용하지 않기 때문에 외부 IF 필터(External IF SAW Filter)를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 이미지 주파수(Image Frequency)가 존재하지 않아서 이미지 제거필터(Image Rejection Filter) 또한 사용할 필요가 없다. 이처럼 통신 시스템의 송수신기(Transceiver)를 원 칩(One chip)화하는데 장애가 되는 외부 구성(External Filter들)을 사용하지 않게 되어, 수신기의 회로를 더욱 컴팩트(Compact)하게 구성할 수 있다. 그리고 이로인해 장비의 가격도 낮출 수 있어, 현재 많은 사람들이 하여금 이 기술에 관심을 갖게 만들고 있는 요인이 되고 있다.As described above, since the direct conversion method does not use an IF frequency, an external IF SAW filter is not required, and since an image frequency does not exist, an image removal filter does not exist. You do not need to use an Image Rejection Filter. As such, external circuits, which prevent the one-chip transceiver of the communication system from being used, are not used, thereby making the circuit of the receiver more compact. And because of this, the price of the equipment can be lowered, making it a factor that has attracted a lot of people now.
그러나 상기와 같은 다이렉트 컨버젼 방식의 수신기를 구현하는데 있어 몇가지 기술적인 장애 요인이 존재하며, 이는 DC 오프셋(DC offsets), I/Q채널신호의 미스 매치(I/Q mismatch), 이븐-오더 왜곡(Even-order Distortion), 플리커잡음(Flicker Noise), 로컬신호의 누설(LO leakage) 등의 문제이다. 상기의 장애 요인들 중에서 많은 장애 요인들이 해소되었지만, 아직까지 연구가 계속되어지고 있는 것이 DC 오프셋 문제이다. 즉, 상기 다이렉트 컨버젼 방식을 사용하면, 국부발진기의 포트와 혼합기와 저잡음증폭기의 입력 포트들이 완전히 분리되지 않기 때문에 각각의 입력이 다른 입력 포트들로 섞여 들어가서 국부발진기(Local Oscillator)의 신호와 인밴드 간섭(in-band interference)에 의한 self-mixing 현상이 나타난다. 따라서, 다운 컨버젼된 기저대역신호에 원하지 않는 DC 오프셋이 발생한다.However, there are some technical obstacles in implementing such a direct conversion receiver, which include DC offsets, I / Q mismatch, and even-order distortion. Even-order distortion, flicker noise, and LO leakage of local signals. Although many obstacles have been solved among the above obstacles, the DC offset problem is still being studied. That is, when the direct conversion method is used, since the input ports of the local oscillator and the input ports of the mixer and the low noise amplifier are not completely separated, the inputs of the local oscillator are mixed with the other input ports so that the signals of the local oscillator and the inband Self-mixing phenomenon due to in-band interference appears. Thus, an unwanted DC offset occurs in the downconverted baseband signal.
구체적으로, 상기 다이렉트 컨버젼 수신기의 DC 오프셋에 대해 살펴보면 다음과 같다.Specifically, the DC offset of the direct conversion receiver is as follows.
먼저 쿼드러츄어 혼합기(Quadrature Mixer)의 로컬신호 LO와 입력되는 RF신호의 사이의 격리(Isolation)가 완벽하지 않기 때문에 강한 로컬신호LO가 혼합기의 RF 입력단자에도 존재하게 되는데, 이를 LO 누설신호 (LO Leakage)라 한다. 상기 혼합기의 RF 단자로 인가되는 로컬 누설신호(LO Leakage)는 로컬신호 LO와 곱해져서 DC 성분을 만들게 되는데, 이를 DC 오프셋(DC offset)이라고 한다.First, because the isolation between the local signal LO of the quadrature mixer and the input RF signal is not perfect, a strong local signal LO is also present at the RF input terminal of the mixer. LO Leakage). The local leakage signal (LO Leakage) applied to the RF terminal of the mixer is multiplied by the local signal LO to produce a DC component, which is called a DC offset.
상기 DC 오프셋은 DC 값(value) 자체가 잡음(Noise)으로 동작해 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 기저대역 증폭기(baseband Amplifier)를 포화(Saturation)시킬 수도 있다. 이런 경우 상기 증폭기의 이득(Amplifier gain)이 현저히 떨어지므로, 수신되는 신호가 충분한 레벨(level)까지 증폭되지 않게 되며, 이는 결국 신호의 에러율(Error rate)을 증가시키게 된다.The DC offset not only lowers the signal to noise ratio (SNR) of the signal by operating the DC value itself as noise, but also saturates the baseband amplifier. have. In this case, since the gain of the amplifier drops considerably, the received signal is not amplified to a sufficient level, which in turn increases the error rate of the signal.
또 다른 대표적인 DC 오프셋은 수신기에 인가되는 간섭(Interferer)에 의해 생기는 DC 오프셋이 있다. 상기 수신기의 혼합기 입력단에 강한 잼(Jammer)이 인가되는 경우, 상기 혼합기의 로컬포트(LO port)에 결합(coupling)되는 신호 크기는 주파수 혼합 후 상당한 크기의 DC 성분을 IF 단에 발생시킬 수 있다.Another representative DC offset is the DC offset caused by the interference applied to the receiver. When a strong jam is applied to the mixer input terminal of the receiver, the signal magnitude coupled to the LO port of the mixer may generate a significant DC component at the IF stage after frequency mixing. .
도 3a 및 도 3b는 상기 설명된 두가지 경우의 DC 오프셋의 발생을 설명하기 위한 도면으로, 도 3a는 로컬신호에 의해 발생되는 DC 오프셋을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 강한 간섭에 의해 발생되는 DC 오프셋을 설명하기 위한 도면이다. DC offset의 발생 과정을 수식을 통해 살펴본다.3A and 3B are diagrams for explaining generation of DC offset in the two cases described above. FIG. 3A is a diagram for explaining DC offset generated by a local signal, and FIG. 3B is generated by strong interference. It is a figure for demonstrating DC offset. The process of generating DC offset will be examined through the formula.
먼저 도 3a를 참조하면, RF수신부111은 안테나를 통해 입력되는 RF신호를 수신하며, 증폭기113은 미약한 수신 RF신호를 증폭한다. 그리고 혼합기115는 상기 증폭된 RF신호와 로컬발진기121에서 발생되는 로컬신호를 혼합하며, 여파기117은 상기 혼합신호에서 기저대역의 신호를 저역 여파하여 하강 변환된 신호를 출력하게 된다.First, referring to FIG. 3A, the RF receiver 111 receives an RF signal input through an antenna, and the amplifier 113 amplifies the weak received RF signal. The mixer 115 mixes the amplified RF signal and the local signal generated by the local oscillator 121, and the filter 117 outputs the down-converted signal by low-pass filtering the baseband signal from the mixed signal.
여기서 상기 로컬신호 LO의 Self-mixing DC offset에 대해 전개하면, 로컬발진기121에서 발생되는 로컬신호 LO를라고 하고, 혼합기115의 RF 단자로 입력되는 로컬 누설신호(LO leakage)를라고 하면, 가능한 혼합기115의 출력은 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.In this case, when the self-mixing DC offset of the local signal LO is expanded, the local signal LO generated by the local oscillator 121 may be substituted. The local leakage signal (LO leakage) input to the RF terminal of mixer 115 is If possible, the output of the mixer 115 can be expressed as Equation 1 below.
상기 <수학식 1>에서는 DC 성분(DC term)으로 여파기117의 출력에도 남아 잡음(Noise)으로 동작한다.In Equation 1 Is the DC component and remains at the output of filter 117 to operate as noise.
두 번째로 도 3b를 참조하면, 안테나를 통해 입력되는 강한 간섭(Strong interferer)에 의한 DC 오프셋의 발생(Self-mixing DC offset)의 경우도 마찬가지로 생각해보면, 상기 혼합기115의 입력단에서의 간섭을라고 하고, 로컬발진기121에 결합(coupling)로컬 신호 LO를라고 하면, 가능한 혼합기115의 출력은 하기 <수학식 2>와 같이 표현할 수 있다.Secondly, referring to FIG. 3B, in the case of a self-mixing DC offset caused by a strong interferer input through an antenna, the interference at the input terminal of the mixer 115 may be considered. The local signal LO is coupled to the local oscillator 121. In this case, the output of the possible mixer 115 can be expressed as Equation 2 below.
상기 <수학식 2>에서는 DC 성분(DC term)으로 LPF 후에도 남아서 Noise로 동작하게 된다.In Equation 2 Is a DC component (DC term) and remains after LPF to operate as noise.
상기한 바와 같이 무선통신 시스템의 수신장치에서 주파수 하강 변환을 위한 가장 경제적인 방법은 직접변환(direct conversion) 방식이다. 그런데 상기 도 1과 같은 방법으로 할당된 주파수 대역의 채널을 상기 직접 변환 방식을 사용하여 주파수 하강변환을 수행하면, 상기 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 국부발진기(local oscillator)와 인밴드 간섭기(in-band interferer)에 의한 혼합(self-mixing) 현상이 나타나서 주파수 하강 변환된 신호에 직류성분(DC offset)이 발생하게 된다. 상기와 같은 DC 오프셋은 원하는 신호의 크기를 크게 만들며, 장치의 선형 영역(linear religion)을 벗어나게 만들어서 최종 복조 성능을 떨어뜨리게 된다. 따라서, 다운 컨버젼후 바로 직류성분을 제거하는 notch filtering을 고려할수 있는데 일반적으로 변조 방식들은 DC성분이 발생하는 위치에 가장 많은 정보를 담고 있기 때문에 적용하기가 어렵다.As described above, the most economical method for the frequency down conversion in the receiver of the wireless communication system is a direct conversion method. However, when the frequency down conversion is performed on the channel of the frequency band allocated by the method as shown in FIG. 1 using the direct conversion method, as shown in FIGS. 3A and 3B, a local oscillator and an in-band interferer A self-mixing phenomenon occurs due to an in-band interferer, and a DC offset is generated in the frequency down-converted signal. Such a DC offset increases the magnitude of the desired signal and detracts from the linear religion of the device, resulting in poor final demodulation performance. Therefore, it is possible to consider notch filtering which removes the DC component immediately after down conversion. In general, modulation schemes are difficult to apply because they contain the most information at the position where the DC component occurs.
상기와 같은 현상을 막기 위해 FSK(frequency shift keying)나 Hierarchical-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등의 직류성분을 제거(DC-free)하는 변조 방식을 사용하여 도 4와 같은 주파수 스펙트럼이 형성되도록 하는 방식도 있다. 이렇게 할 경우, 다이렉트 컨버젼후, 직류성분을 제거하는 notch 필터링을 수행할수 있으므로 DC 오프셋에 의한 문제를 해결할 수 있다. 하지만, 수신장치에서 주파수 오프셋이 발생하기 때문에 notch 필터링후 원래의 주파수 스펙트럼이 찌그러지는 현상이 발생한다. 다시말해, 상기 도 4와 같이 주파수 대역을 할당하는 경우, 상기 수신장치에서 주파수 오프셋이 없다면 직류성분은 제거(DC-free)될 수 있다. 그러나 실질적으로 주파수 오프셋은 항상 발생하기 때문에 직접 변환 방법을 사용하는 경우, 상기 DC 오프셋이 발생하게 된다. 따라서 상기와 같은 DC 오프셋을 제거하기 위해서는 상기 DC 부분에 미리 어느 정도의 여유를 두어서 어느 정도의 주파수 오프셋이 발생하더라도 notch 필터링후 신호왜곡이 나타나지않도록 할 수 있는데, 이 경우 그만큼 대역 효율을 떨어뜨리게 된다.In order to prevent such a phenomenon, a frequency spectrum as shown in FIG. 4 is formed by using a modulation scheme that removes a DC component such as frequency shift keying (FSK) or quadrature-amplitude modulation (QAM). There is also. In this case, since the notch filtering may be performed to remove the DC component after the direct conversion, the problem caused by the DC offset may be solved. However, because the frequency offset occurs in the receiver, the original frequency spectrum is distorted after notch filtering. In other words, when the frequency band is allocated as shown in FIG. 4, the DC component may be DC-free if there is no frequency offset in the receiver. However, in practice, the frequency offset always occurs, so when using the direct conversion method, the DC offset occurs. Therefore, in order to remove the DC offset as described above, a certain amount of margin may be provided in the DC portion in advance so that signal distortion does not appear after notch filtering even if a certain frequency offset occurs. do.
따라서 본 발명의 목적은 무선통신 시스템의 수신장치에서 주파수 하강변환시 직류성분을 제거할 수 있도록 송신장치가 변조된 송신신호를 주파수 상승변환할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for frequency upconverting a transmission signal modulated by a transmitter so that a DC component can be removed during frequency downconversion in a receiver of a wireless communication system.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 연속되지 않은 두 개의 주파수 대역을 이용하여 하나의 주파수 채널을 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for allocating one frequency channel using two non-contiguous frequency bands in a wireless communication system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템의 송신장치의 채널 주파수 할당장치가, 연속되지 않은 적어도 두 개의 주파수 대역들을 사용하여 하나의 송신 채널을 할당하기 위한 로컬 주파수들을 발생하는 로컬발진기들과, 상기 로컬발진기들에 각각 대응되는 수로 구비되며, 각각 입력되는 신호를 상기 대응되는 로컬주파수로 혼합하는 혼합기들과, 상기 혼합기들에 각각 대응되는 수로 구비되며, 각각 대응되는 혼합신호들 중에서 주파수 상승변환된 신호를 여파하는 여파기들과, 상기 여파기들의 출력을 가산하여 송신신호로 출력하는 가산기와, 상기 로컬 발진기들의 수에 대응되는 주기로 입력되는 신호를 분배하여 상기 혼합기들에 각각 출력하는 스위치로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a channel frequency allocation apparatus of a transmission apparatus of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention generates local frequencies for allocating one transmission channel using at least two non-contiguous frequency bands. Local oscillators, mixers each having a number corresponding to each of the local oscillators, and mixers each mixing an input signal with the corresponding local frequency, and mixers having a number corresponding to each of the mixers, respectively, and a corresponding mixed signal, respectively. Among them, a filter for filtering a frequency up-converted signal, an adder for adding the output of the filter and outputting it as a transmission signal, and a signal input at a period corresponding to the number of local oscillators are divided and output to the mixers, respectively. It is characterized by consisting of a switch to.
도 1은 종래의 무선통신 시스템에서 주파수 대역을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면1 is a diagram illustrating a method for allocating a frequency band in a conventional wireless communication system.
도 2는 종래기술에 따른 다이렉트 컨버젼 방식을 사용하는 수신기의 구성을 보여주는 도면.2 is a view showing the configuration of a receiver using a direct conversion method according to the prior art.
도 3a 및 도 3b는 도 1과 같은 주파수 대역 할당방법을 사용하는 무선통신 시스템에서 주파수 하강 변환시 직류성분이 발생하는 동작을 설명하기 위한 도면3A and 3B are views for explaining an operation in which a DC component is generated during a frequency down conversion in a wireless communication system using the frequency band allocation method as shown in FIG.
도 4는 종래의 무선통신 시스템에서 직류성분을 제거하기 위한 주파수 대역할당 방법을 설명하기 위한 도면,4 is a view for explaining a frequency band allocation method for removing a DC component in a conventional wireless communication system,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 주파수대역을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면,5 is a view for explaining a method of allocating a frequency band in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 주파수 할당 방법에 따른 채널의 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면,6 is a diagram illustrating a frequency spectrum of a channel according to a frequency allocation method in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 주파수 대역을 할당한 무선통신 시스템의 송신장치의 구성을 도시하는 도면,7 is a diagram showing the configuration of a transmitting apparatus of a wireless communication system to which a frequency band is allocated according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 주파수 대역을 할당한 무선통신 시스템의 송신장치의 다른 구성을 도시하는 도면8 is a diagram showing another configuration of a transmitter of a wireless communication system to which a frequency band is allocated according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템의 수신장치의 구성을 도시하고 있다.9 is a block diagram of a receiving apparatus of a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same components in the figures represent the same numerals wherever possible.
본 발명의 실시예는 무선통신 시스템에서 송신장치가 연속되지 않은 두 개의 주파수 대역으로 하나의 채널을 구성함으로써 변조된 신호에서 직류 성분을 완전히 제거하며, 이로 인해 직접변환 방식을 사용하여 주파수 하강변환을 하는 수신장치를 경제적으로 구성할 수 있도록 한다.The embodiment of the present invention completely removes the DC component from the modulated signal by configuring one channel with two non-contiguous frequency bands in the wireless communication system, and thus, the frequency downconversion using the direct conversion method. The receiver can be economically configured.
이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 도 5에 도시한 바와 같이 주파수 대역을 할당한다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 N 개의 채널을 구성하기 위해 전체 주파수 대역을 2N 개로 나누어 하나 건너서 두 개를 모아 한 채널을 구성한다. 따라서 상기 도 5와 같이 주파수 대역을 할당하면, 하나의 채널은 도 6에 도시된 바와 같이 두 개의 주파수 대역으로 구성된다. 상기 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 대역 할당 방법을 사용하는 송신장치에서의 채널 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면이다.To this end, an embodiment of the present invention allocates a frequency band as shown in FIG. That is, in the embodiment of the present invention, in order to configure N channels, the entire frequency band is divided into 2N channels, and the two channels are collected to form one channel. Therefore, when the frequency band is allocated as shown in FIG. 5, one channel is composed of two frequency bands as shown in FIG. 6 is a diagram illustrating a channel frequency spectrum in a transmitter using a frequency band allocation method according to an embodiment of the present invention.
상기 도 6과 같은 주파수 스펙트럼을 발생시키기 위해서는 일반적인 변조(modulation) 방식으로 독립적인 스펙트럼을 두 개 만들고, 이들 각각을 중간주파수(intermediate frequency) 대역으로 주파수를 상승변환 한 후, 이미지(mage)를 여파하여 제거하므로써 원하는 스펙트럼을 만들 수 있다. 이때 상기 도 6의 중간의 비어 있는 주파수 대역에 다른 채널이 들어 올 수 있으므로, 상기 송신장치는 원하는 대역만 출력하고 고주파 대역과 저주파 대역을 감쇠시키는 대역통과여파기(bandpass filter: BFP)를 사용해야 한다.In order to generate the frequency spectrum as shown in FIG. 6, two independent spectra are generated by a general modulation method, and each of them is up-converted into an intermediate frequency band, and then the image is filtered. To remove the desired spectrum. In this case, since another channel may enter the middle empty frequency band of FIG. 6, the transmitter should use a bandpass filter (BFP) that outputs only a desired band and attenuates a high frequency band and a low frequency band.
도 7은 상기 도 6과 같이 채널 주파수 스펙트럼을 가지는 송신신호를 발생하는 송신장치의 구성을 도시하고 있다.FIG. 7 illustrates a configuration of a transmitter for generating a transmission signal having a channel frequency spectrum as shown in FIG.
상기 도 7을 참조하면, 부호기로부터 부호화된 데이터는 스위치610에 인가되어 각각 제1변조기621 및 제2변조기631에 각각 분배된다. 이때 분배되는 부호화 데이터의 단위는 필요에 따라 설정될 수 있다. 상기 스위치610은 디멀티플렉서(demultiplexer) 또는 직병렬 변환기로 구현할 수 있다. 제1변조기621은 상기 스위치610에서 스위칭 출력되는 부호화 데이터를 변조하여 651과 같이 출력한다. 제1혼합기623은 상기 제1변조기621의 출력을 제1로컬발진기(local oscillator)627에서 출력되는 제1로컬신호와 혼합하여 출력한다. 여기서 상기 제1로컬신호는 채널1(channel1)의 주파수신호를 발생하기 위한 로컬신호이다. 따라서 상기 제1혼합기623은 상기 제1변조신호와 상기 제1로컬신호를 혼합하여 653과 같은 신호를 발생한다. 그러면 대역여파기인 제1여파기625는 상기 653과 같은 주파수 신호에서 주파수를 상승변환하기 위한 제1변조신호+제1로컬신호의 대역을 여파하여 655와 같이 출력한다.Referring to FIG. 7, the coded data from the encoder is applied to the switch 610 and distributed to the first modulator 621 and the second modulator 631, respectively. In this case, the unit of the encoded data to be distributed may be set as necessary. The switch 610 may be implemented as a demultiplexer or a serial-to-parallel converter. The first modulator 621 modulates the coded data switched by the switch 610 and outputs the modulated data as shown in 651. The first mixer 623 mixes the output of the first modulator 621 with the first local signal output from the first local oscillator 627. The first local signal is a local signal for generating a frequency signal of channel1. Accordingly, the first mixer 623 mixes the first modulated signal and the first local signal to generate a signal such as 653. Occurs. Then, the first filter 625, which is a band filter, filters the band of the first modulated signal + the first local signal for up-converting the frequency in the frequency signal as shown in 653 and outputs the same as 655.
또한 제2변조기631은 상기 스위치610에서 스위칭 출력되는 부호화 데이터를 변조하여 661과 같이 출력한다. 제2혼합기633은 상기 제2변조기631의 출력을 제2로컬발진기637에서 출력되는 제2로컬신호와 혼합하여 출력한다. 여기서 상기 제2로컬신호는 채널1(channel1)의 주파수신호를 발생하기 위한 로컬신호이다. 따라서 상기제2혼합기633은 상기 제2변조신호와 상기 제2로컬신호를 혼합하여 663과 같은 신호를 발생한다. 그러면 대역여파기인 제2여파기635는 상기 663과 같은 주파수 신호에서 주파수를 상승변환하기 위한 제2변조신호+제2로컬신호의 대역을 여파하여 665와 같이 출력한다.In addition, the second modulator 631 modulates the coded data switched by the switch 610 and outputs the modulated data as shown in FIG. 661. The second mixer 633 mixes and outputs the output of the second modulator 631 with the second local signal output from the second local oscillator 637. The second local signal is a local signal for generating a frequency signal of channel1. Accordingly, the second mixer 633 mixes the second modulated signal and the second local signal to generate a signal such as 663. Occurs. Then, the second filter 635, which is a band filter, filters the band of the second modulated signal + the second local signal for up-converting the frequency in the frequency signal of 663 and outputs the same as 665.
이때 상기 제1로컬주파수 및 제2로컬주파수는 상기 도 6과 같은 채널 주파수 스펙트럼을 가지도록 설정한다. 따라서 상기 제1혼합기623 및 제2혼합기633에서 혼합되어 주파수 상승되는 신호는 상기 채널1 및 채널2의 주파수 차이를 갖게되며, 각각 대응되는 혼합기에 연결되는 제1여파기625 및 제2여파기635는 대응되는 혼합기623 및 633에서 출력되는 혼합신호에 상측 대역의 주파수를 여파하여 출력한다. 따라서 최종적으로 가산기640을 통해 출력되는 송신신호는 670과 같은 채널 주파수 스펙트럼을 갖게 된다.At this time, the first local frequency and the second local frequency are set to have a channel frequency spectrum as shown in FIG. Therefore, the signal mixed up in the first mixer 623 and the second mixer 633 has a frequency difference between the channel 1 and the channel 2, and the first filter 625 and the second filter 635 connected to the corresponding mixer respectively correspond. The frequencies of the upper band are filtered by the mixed signals output from the mixers 623 and 633. Therefore, the transmission signal finally output through the adder 640 has a channel frequency spectrum such as 670.
상술한 바와 같이 무선통신 시스템의 송신장치에서 연속되지 않은 두 개 이상의 주파수 대역을 사용하여 하나의 송신 채널을 구성하여 송신한다.As described above, the transmission apparatus of the wireless communication system configures and transmits one transmission channel by using two or more frequency bands that are not continuous.
도 8은 상기 도 6과 같이 채널 주파수 스펙트럼을 가지는 송신신호를 발생하는 송신장치의 또 다른 구성을 도시하고 있다. 상기 도 8은 상기 도 7에서 스위치610의 뒷 단에 연결되는 제1변조기621 및 제2변조기631을 하나의 변조기670으로 구성하고, 상기 스위치610을 상기 변조기610의 뒷 단에 연결시키는 구조를 가진다. 상기 도 8과 같은 구성을 가지는 송신장치의 동작은 상기 도 7과 유사하게 진행된다.FIG. 8 shows another configuration of a transmitter for generating a transmission signal having a channel frequency spectrum as shown in FIG. FIG. 8 has a structure in which the first modulator 621 and the second modulator 631 connected to the rear end of the switch 610 are configured as one modulator 670, and the switch 610 is connected to the rear end of the modulator 610. . Operation of the transmitter having the configuration as shown in FIG. 8 proceeds similarly to FIG.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템의 수신장치의 구성을 도시하고 있다.9 is a block diagram of a receiving apparatus of a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
상기 도 9를 참조하면, 전 선택 필터(Preselection filter)911은 안테나를 통해 수신되는 수신신호를 여파하여 사용할수 있는 모든 주파수 채널들을 포함하는 주파수 대역의 신호를 통과시킨다. 저잡음증폭기(LNA : Low Noise Amp.) 913은 상기 전선택 필터 911로부터의 신호를 소정 증폭하여 출력한다. 로컬발진기 925는 원하는 주파수 채널에 따른 소정 반송파 신호와 상기 반송파의 90도 위상변환된 신호를 발생한다. 곱셈기914 및 915는 상기 저잡음증폭기 913으로부터의 신호와 상기 반송파 및 90도 위상변환된 신호를 곱해 원하는 주파수 채널의 기저대역신호를 생성한다. 즉, 본 발명에 따른 두 개의 주파수 대역으로 구성되는 하나의 채널 신호를 생성한다. 나치 필터(notch filter) 916 및 917은 각각 대응되는 곱셈기 914 및 915로부터의 상기 기저대역신호에서 가운데 들어있는 다른 채널 성분인 DC 부분과 자기혼합(self-mixing)에 의한 DC 오프셋을 나치 여파(notch filtering)로 제거하여 출력한다. 자동이득증폭기 918 및 919는 각각 대응되는 상기 제거필터 914 및 915로부터의 신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력한다. 저역통과필터(LPF : Low Pass Filter) 920 및 921은 각각 대응되는 자동이득증폭기 918 및 919의 출력신호를 여파하여 원하는 채널 이외의 간섭(interference)을 제거한다. 아날로그디지털 변환기(ADC : Analog to Digital Converter) 922 및 923은 각각 대응되는 저역통과필터 920 및 921의 출력신호를 샘플링(sampling) 및 양자화(Quantization) 등을 거쳐 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 디지털신호처리기(DSP : Digital SignalProcessor) 924는 상기 아날로그디지털 변환기 922 및 923로부터의 신호를 디지털 하드웨어로 처리하여 복조를 수행한다.Referring to FIG. 9, a preselection filter 911 passes a signal of a frequency band including all frequency channels that can be used by filtering a received signal received through an antenna. The low noise amplifier (LNA) 913 amplifies and outputs a signal from the preselection filter 911. The local oscillator 925 generates a predetermined carrier signal according to a desired frequency channel and a 90 degree phase shifted signal of the carrier. Multipliers 914 and 915 multiply the signal from the low noise amplifier 913 with the carrier and 90 degree phase shifted signals to generate a baseband signal of a desired frequency channel. That is, it generates one channel signal consisting of two frequency bands according to the present invention. Nach filters 916 and 917 notch the DC offset by self-mixing with the DC portion, which is the other channel component in the center, from the corresponding multipliers 914 and 915, respectively. filter and remove it. The automatic gain amplifiers 918 and 919 amplify and output the signals from the corresponding elimination filters 914 and 915 to a predetermined level, respectively. Low pass filters (LPFs) 920 and 921 filter out the output signals of the corresponding auto gain amplifiers 918 and 919, respectively, to remove interference other than the desired channel. Analog to Digital Converters (ADCs) 922 and 923 convert the output signals of the corresponding low pass filters 920 and 921 into digital signals through sampling, quantization, and the like, respectively. A digital signal processor (DSP) 924 performs digital demodulation by processing signals from the analog-to-digital converters 922 and 923 with digital hardware.
상술한 바와 같이, 수신장치는 본 발명에 따라 변조된 채널을 복조하기 위하여 직접변환 방법으로 주파수를 하강변환한 후 가운데 들어 있는 다른 채널 성분인 DC 부분을 간단한 AC 결합(AC coupling) 등으로 제거한 후 기저 대역 신호 처리를 할 수 있다.As described above, the receiving apparatus down-converts a frequency by a direct conversion method in order to demodulate a modulated channel according to the present invention, and then removes a DC portion, which is another channel component in the center, by simple AC coupling. Baseband signal processing is possible.
상술한 바와 같이 무선통신 시스템의 송신장치가 연속되지 않은 두 개 이상의 주파수 대역으로 구성된 하나의 송신 채널을 구성하고, 수신장치가 상기 송신장치에서 변조된 채널을 복조하기 위하여 직접변환 방법으로 주파수를 하강시킨 후 가운데 들어 있는 다른 채널 성분인 DC 부분을 AC 결합 방법으로 제거한 후 기저 대역 신호 처리를 한다. 따라서 상기와 같은 주파수 대역 할당을 하면 수신부에서 직접변환 방법으로 주파수 하강변환기를 적용하기가 매우 수월해지므로 RF 회로를 매우 단순하게 구성할 수 있어서 경제적인 수신기를 구성할 수 있다.As described above, the transmitting apparatus of the wireless communication system constitutes one transmitting channel composed of two or more frequency bands which are not continuous, and the receiving apparatus lowers the frequency by a direct conversion method in order to demodulate the modulated channel in the transmitting apparatus. After removing the DC part, which is another channel component in the middle, by AC coupling method, baseband signal processing is performed. Therefore, the frequency band allocation as described above makes it very easy to apply the frequency down converter to the receiver by the direct conversion method, so that the RF circuit can be configured very simply, thereby making it possible to construct an economical receiver.
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