KR100566262B1

KR100566262B1 - 위성이동통신시스템무선주파수부의주파수합성방법

Info

Publication number: KR100566262B1
Application number: KR1019980054139A
Authority: KR
Inventors: 구도일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2006-09-14
Also published as: KR20000038958A

Abstract

본 발명은 이동통신시스템 무선주파수부의 주파수 합성 방법에 관한 것으로, 특히, 이중 주파수 도약 방법이 적용된 위성 이동통신시스템 무선주파수부의 주파수 합성 방법을 통한 주파수 선택 있어 보다 빠른 락 타임을 제공할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 이동통신시스템 무선주파수부의 주파수 합성 방법에 있어서, 수신되는 수신 무선주파수에 따라 발생되는 수신 중간주파수를 소정 주파수 범위 내에서 적어지도록 처리하여 그에 따른 기저대역 신호를 발생하는 과정과, 송신 중간주파수를 적절한 주파수 범위 내에서 커지도록 하여 미리 정해진 송신 무선주파수를 발생하도록 처리하는 과정으로 이루어져 무선국부발진주파수의 대역폭을 좁히도록 함을 특징으로 한다.

Description

위성 이동통신시스템의 무선주파수부에서 주파수 합성 방법{FREQUENCY SYNTHESIZING METHOD IN RADIO FREQUENCY PART OF SATELLITE MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

종래 통신시스템 무선주파수부의 주파수 합성 방법은 중간국부발진주파수(IFLO)는 변하지 않도록 하고 무선국부발진주파수(RFLO)를 적절히 도약시켜 원하는 주파수를 발생하도록 하는 방법을 통해 구현하였다. 이러한 종래 합성 방법의 경우 통상의 무선통신시스템에서는 별도의 곤란성 없이 주파수 합성을 수행할 수 있었지만 최근 서비스가 실시되는 이리듐(Iridium), 글로벌스타(Global Star), 아이코(ICO) 등의 상용 위성개인이동통신(Global Mobile Personal Communication by Satellite ; GMPCS) 시스템 등 에 있어서는 그러한 종래 주파수 합성 방법의 적용은 곤란하였다. 이는 위성 이동통신시스템의 경우에는 보다 넓은 시스템 대역폭(Band Width)을 사용함에 따라 보다 빠른 락 타임(Lock Time)을 요구하게 되는데, 종래의 주파수 합성 방법의 경우 이러한 요구를 적절히 만족할 수 없었기 때문이다.

한편, 본 출원인은 이러한 종래 주파수 합성 방법이 위성 이동통신시스템에 적용될 수 없음에 기인하여 이를 해결하는 주파수 합성 방법을 제안하여 이를 이미 출원 하였다. 이는 본 출원인에 의해 기 출원된 대한민국 특허출원 제98-35120호 " 주파수 합성기의 이중주파수 도약 방법" 에 기재되어 있으며, 이의 요지는 무선국부발진주파수를 도약시킴과 동시에 중간국부발진주파수도 동시에 도약시킴으로서 넓은 대역폭에서 빠른 락 타임을 구현하도록 하는 방법의 구현에 관한 것이다.

그러나 상기 기 출원된 주파수합성 방법을 적용한 경우 상기한 종래 합성 방법의 문제를 해결할 수 있는 효과의 달성은 이루어졌지만, 기 출원된 발명을 통한 주파수 플랜 결과에 있어서 무선주파수(2200.125MHz ~ 2415.0MHz)의 대역폭이 약 215MHz정도로 너무 넓게 되어 버리는 또 다른 문제의 발생이 야기되었다. 이는 상기 기 출원된 발명에 있어 주파수 플랜을 나타낸 첨부 도면 "도 3" 을 통해 알 수 있다. 즉, 일반적으로 전압제어발진기 대역폭이 100MHz 이상이 되면 위상잡음(Phase Noise) 특성이 나빠지게 되는데 상기 기 출원된 발명의 경우 그러한 점에서 상대적으로 무선국부발진주파수 생성용 전압제어발진기(RFLO VCO)의 구현을 실질적으로 어렵게 하는 문제를 내포하였다. 또한 적절한 위상잡음 특성을 구현함에 있어 두 개의 전압제어발진기를 사용할 수밖에 없는 문제점으로 인하여 소형화의 달성을 이루기 어렵게 하는 문제를 야기하였다. 따라서 상기 기 출원된 발명은 종래 주파수 합성 방법의 문제점을 해소하는 효과를 가지게 되었지만 보다 경량화 되고 소형화된 시스템 구현이 추구되는 상황에 있어서는 적용하기가 곤란하였다. 이의 사항을 보다 상세히 살펴볼 수 있도록 상기 기출원된 발명에 있어 제안된 주파수 합성 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저 상기 기 출원된 발명에 따른 주파수 합성 방법은 송신 무선국부발진주파수(TX RFLO)가 2200.125 ~ 2230 MHz이며 수신 무선주파수(RX RFLO)를 2385.125 MHz로 발생하고 있어 송수신 무선주파수용 전압제어발진기를 한 개의 장치로서 구현하기에 대역폭이 너무 넓게 된다. 이의 사실은 어느 정도 대형화된 시스템에 있어서 적용되는 것은 큰 무리가 다르지 않지만 소형화된 단말기에 적용하기에 곤란한 문제를 낳는다. 즉, 2200.125MHz ~ 2415MHz에 따른 약 215MHz의 대역폭은 소형화된 이동통신단말기를 제조함에 있어 곤란한 문제를 낳는 것이다.

또한, 상기 기 출원된 주파수 합성 방법의 경우 중간국부발진주파수가 50KHz단위로 5회 변화하여 변화폭이 250KHz로 너무 커 락타임이 느리게 되는 문제점을 발생하였다.

따라서, 본 발명에서는 종래 합성 방법의 문제와 기 출원된 합성 방법의 문제 해결을 이루고자 하며, 이를 위해 상기 송수신 무선국부발진주파수가 송수신 주파수(TX fc, RX fc) 및 송수신 중간주파수(TX IF, RX 1st IF)에 의해 결정되는 특성을 그대로 이용하고자 한다. 특히, 상기 송수신 주파수는 위성 통신시스템 규약에 의해 미리 정해져 있어 이의 변경이 불가능하므로, 대신 송수신 중간국부발진주파수 및 중간주파수를 변경하여 무선국부발진주파수의 대역폭을 좁히도록 하는 주파수 합성 방법의 제공을 이루려 한다.

이를 기 출원된 발명과 대비하여 설명하면, 기 출원된 발명의 주파수 합성기에서 무선주파수가 가장 낮은 송신 채널 1의 경우 "2200.125MHz(TX RFLO) = 1985.025 MHz(TX fc) + 215.100MHz(TX IF)"의 형태로 주파수합성이 이루어지고, 무선주파수가 가장 높은 수신 채널 1199의 경우 "2415.000MHz(RX RFLO) = 2199.975 MHz(RX fc) + 215.025MHz(RX 1st IF)" 의 형태로 주파수 합성이 이루어지고 있음을 알 수 있는데, 본 발명에서는 이러한 주파수 합성 상태에 있어서 상기 송신 채널1의 무선주파수(2200.125MHz)와 수신 채널1199의 무선주파수(2415MHz)의 주파수 격차를 줄일 수 있도록 송신 중간주파수(TX IF)가 적절히 커지도록 하는 방법과 수신 중간주파수(RX 1st IF)가 가능 한한 적어지도록 하는 방법을 통한 주파수 합성방법을 제공하고자 하는 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명에서는 송신 중간주파수는 274MHz, 수신 중간주파수는 150MHz정도로 하여 송신채널 1의 무선국부발진주파수는 2259.05MHz(1985.025MHz + 274.025MHz), 수신채널1199의 무선국부발진주파수는 2350MHz(2199.975MHz + 150.025MHz)로 무선주파수용 전압제어발진기의 대역폭을 약 91MHz로 작게 하여 하나의 전압제어발진기로도 송수신 무선주파수를 생성시킬 수 있도록 하는 주파수 합성 방법을 제공하고자 하는 것이다.

그리고 기 출원된 발명의 경우, 중간국부발진주파수 (IFLO)가 50KHz 단계로 5회 감소하고 무선국부발진주파수(RFLO)가 125KHz로 증가하는 구조를 가지고 있음에, 중간국부발진주파수의 경우 250KHz(50KHz * 5)의 주파수 변화가 발생하게 되는데 이러한 주파수 변화는 위성 이동통신시스템이 필요로 하는 400usec이내의 락 타임을 구현하기에 너무 크게 되어, 본 발명에서는 중간국부발진주파수가 50KHz 단계로 2회만 증가하고 무선국부발진주파수 역시 50KHz 단계로 증가할 수 있도록 하는 주파수 합성방법을 제공하고자 한다.

이렇게 제공된 주파수 합성방법은 중간국부발진주파수의 변화를 100KHz 이내로 줄여 중간국부발진주파수 락 타임을 빠르게 하며, 무선국부발진주파수는 단계 사이즈가 125KHz에서 50KHz로 줄더라도 프랙셔널 N 타입(Fractional N type)의 프로그래머블 카운터(Programmable Counter)를 사용하여 실제 비교주파수를 크게 할 수 있게 되므로 중간주파수 및 무선주파수 모두 락타임이 400usec 이내로 될 수 있게 될 것이다.

결국, 본 발명의 목적은 종래 기술에 따른 주파수 합성기의 주파수 합성방법이 위성 이동통신시스템에 적용되었을 경우 발생되는 느린 락 타임 문제를 해결하는 주파수 합성 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 전압제어발진기의 대역폭을 최대한 좁게 하여 ICO 등의 위성이동통신시스템과 같이 넓은 대역폭을 가지면서 빠른 락 타임을 요구하는 위성통신시스템의 주파수 합성기의 주파수 합성 방법에 있어, 이중 주파수 도약 방법을 적용 그에 따라 개선된 주파수 플랜을 통해 주파수 합성기의 주파수 도약 방법을 최적화 하도록 하는 주파수 합성 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 위성 이동통신시스템 무선주파수부의 주파수 합성 방법에 있어서, 수신되는 수신 주파수와 무선국부발진주파수의 차에 의해 발생되는 수신 중간주파수와 소정 주파수 범위 내에서 적어지도록 처리한 중간국부발진주파수에 의해 생성되는 기저대역 신호를 발생하는 과정과, 송신 중간국부발진주파수를 적절한 주파수 범위 내에서 작아지도록 하고 송신 무선국부발진주파수는 커지게 하여 미리 정해진 위성통신시스템 규격에 따른 송신 주파수를 발생하도록 처리하는 과정으로 이루어져 무선국부발진주파수의 대역폭을 좁히도록 함을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 위성 이동통신시스템에 있어 주파수 합성기의 주파수 발생 방법에 있어서, 소정의 제어를 받아 송수신 무선국부발진주파수를 생성하여 출력하는 과정과, 송, 수신 중간국부발진주파수를 생성하는 과정과, 상기 생성된 송신 중간국부발진주파수를 1/4 분주하여 출력하고, 수신 중간국부발진주파수는 1/2 분주하여 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저 본 발명에 따른 주파수 합성기는 기준발진기(Reference Oscillator)로 사용되는 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)와 R Counter에 의해 결정되는 비교주파수를 갖는 위상비교기(Phase Detecter)와, 루프 필터(Loop Filter)인 LPF 및 전압제어발진기(Voltage Controlled Oscillator ; VCO), 그리고 프로그래머블 카운터(Programmable Counter)인 N카운터가 이중으로 구성된 듀얼 PLL구조를 가지게 된다. 이의 구조는 첨부된 도 2에 있어 도시된 본 발명에 따른 주파수합성기의 내부 구성도를 참조로 이하 설명할 것이다.

그리고 제1도는 본 발명이 적용되는 위성 이동통신시스템 무선주파수부의 내부 구성을 나타낸 도면이며, 제3도는 본 발명에 따른 주파수 합성 방법을 통한 주파수 플랜을 각 채널 상태에 따라 나타낸 도면이다. 한편, 상기 도면들에 있어서 송수신 무선주파수(TX fc 및 RX fc)는 위성 이동통신시스템의 규격으로 이미 정해진 값(수신 무선주파수는 2170.025~2199.975MHz, 25KHz Step, 송신 무선주파수는 1985.025~2014.975MHz), 25KHz Step)이며, 이 주파수를 생성시키기 위한 주파수 합성 방법, 즉 주파수 합성의 결과로서 출력되는 국부발진주파수(RFLO 및 IFLO)를 선택하는 방법이 본 발명의 주요 내용이 될 것이다. 그리고 상기 도면상에 있어서 도시된 송신 무선국부발진주파수(TX RFLO), 수신 무선국부발진주파수(RX RELO), 송신 중간국부발진주파수(TX IFLO), 수신 중간국부발진주파수(RX IFLO) 등 의 주파수의 상태가 본 발명의 주요 특징이 될 것임을 참조 바란다.

이하 상기 도 1을 참조하여 본 발명이 적용되는 위성 이동통신시스템 무선주파수부의 내부 구성을 설명한다.

먼저, 주파수 수신경로에 대해 설명하면, 송수신신호 스위칭부(101)는 안테나(ANT)와 매칭회로(100)를 통해 송·수신되는 무선신호를 분리하여 출력한다. 저잡음 증폭기(103)는 상기 송수신신호 스위칭부(101)를 통해 출력되는 무선신호를 입력받아 저잡음 증폭한다. 이때의 수신 무선주파수는 규격에 따라 정해진 217.025~2199.975MHz(25KHz Step)의 특성을 가진다. 제1혼합기(Mixer)(107)는 제1수신대역통과필터(Band Pass Filter ;BPF)(105)를 통해 저잡음 증폭된 상기 수신 무선주파수를 입력받고, 동시에 주파수합성기(Frequency Synthesizer)(200)로부터 출력된 수신 무선국부발진주파수(2320.05~2350MHz, 50KHz Step)를 입력받아 이를 혼합하여 수신 제1중간주파수신호(150.025 ~ 150MHz)를 출력한다. 제2수신대역통과필터(109)는 상기 수신 제1중간주파수신호를 대역통과 필터링 한다. 상기 제2수신대역통과필터(109)에서 대역통과 필터링 되어 출력된 상기 수신 제1중간주파수신호는 제1수신증폭기(110)에서 적절히 증폭되어 제2혼합기(111)로 출력된다. 상기 제2혼합기(111)는 상기 증폭된 수신 제1중간주파수 신호와 상기 주파수 합성기(200)로부터 출력되는 수신 중간국부발진주파수신호(548.1 ~ 548MHz)가 1/4 분주기(156)에서 분주되어 출력된 결과의 수신 중간국부발진주파수신호(137.025~137MHz)를 입력받아 혼합하여 수신 제2중간주파수신호인 기저대역신호(13MHz)를 출력한다. 상기 기저대역신호는 제3수신대역통과필터 113과 제2수신증폭기(115)를 통해 인-페이즈(I)/쿼드러쳐(Q) 복조기(Demodulator)(117)로 입력된다. 상기 인-페이즈/쿼드러쳐 복조기(117)는 상기 기저대역신호를 인-페이즈 데이터와 쿼드러쳐 데이터로 복조하여 기저대역처리부(Base Band Block)(300)로 출력하고. 해당 주파수에 따른 처리가 이루어지도록 한다. 참고로, 상기 기 출원된 주파수 합성 방법에 있어서는 상기 수신 무선국부발진주파수신호가 2385.125~2415.000MHz(125KHz Step)으로 출력되며, 이 출력된 신호와 상기 제1혼합기(107)에서 혼합되는 수신 무선주파수신호는 2170.025~2199.975MHz(25KHz Step)이며, 이 혼합 결과로서 출력되는 수신 제1중간주파수신호는 215.1 ~ 215.0MHz(25KHz Step)가 출력되었다. 그리고 이 출력된 수신 제1중간주파수신호는 상기 제2혼합기(107)에서 수신 중간국부발진주파수신호(228.1~228.0MHz, 25KHz Step)와 혼합되었으며, 상기 수신 중간국부발진주파수신호는 주파수합성기(200)에서 출력된 456.2~456.0MHz(50KHz Step)의 수신 중간국부발진주파수신호가 1/2분주된 결과이다. 본 발명에서는 1/4로 분주되어짐은 앞서 설명하였다.

그리고 송신경로에 있어서는, 인-페이즈(I)/쿼드러쳐(Q) 변조기(Modulator)(119)는 소정의 인-페이즈 데이터와 쿼드러쳐 데이터를 입력받아 송신 중간주파수신호로 변조하며, 이때는 송신 중간국부발진주파수(548.05~548MHz)가 1/2분주기(157)를 통해 분주된 송신 중간주파수에 의해 송신 중간주파수 신호는 274.025~274MHz가 된다. 이 기저대역신호는 제1송신증폭기(121)에서 증폭되어 제3혼합기(123)로 입력한다. 상기 제3혼합기(123)는 상기 제1송신증폭기(121)에서 증폭된 송신 중간주파수신호와 상기 주파수합성기(200)의 무선주파수 전압제어발진기(RF VCO)로부터 출력되는 송신 무선국부발진주파수(2259.05~2289MHz, 50KHz Step)를 입력받아 혼합하여 송신 무선주파수 신호를 출력한다. 상기 무선주파수신호의 주파수 범위는 1985.025~2014.975MHz이고, 채널당 대역폭은 25KHz이다. 상기 무선주파수신호는 송신 대역통과필터(125)를 거친후, 전력증폭기(127)와 저역통과필터(129), 그리고 다시 전력증폭기(130)와 저역통과필터(131)을 통해 송수신 스위칭부(101)로 입력한다. 상기 무선주파수신호는 송수신 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 수신되는 무선주파수신호와 분리되어 매칭회로(100)를 통한 후 안테나 ANT를 통해 송신된다. 기 출원된 발명의 송신경로에 있어서는 상기 송신 중간국부발진주파수 신호가 430.2~430.0 MHz, 50KHz Step으로 하여 출력되었으며, 송신 중간주파수 신호는 215.1~215.0MHz, 25KHz Step으로 출력되어 송신 무선주파수신호는 1985.025 ~2014.975MHz, 25KHz Step으로 본 발명과 동일하게 되었다, 이는 앞서 언급하였듯이 무선주파수 신호가 정해진 규격에 따른 것으로 변경될 수 없음에 따른 신호이기 때문이다. 한편, 기 출원된 발명에 있어 상기 제3혼합기(123)로 입력되는 송신 중간주파수 신호가 본 발명과 다른 주파수를 가지고 있음에도 동일한 송신 무선주파수 신호의 출력이 이루어지는 것은 상기 제3혼합기(123)에 입력된 송신 무선국부발진주파수 신호가 2200.125~2230.000MHz, 125KHz임에 따른 것이다.

상기 기저대역처리부(300)는 상기 수신경로의 인-페이즈/쿼드러쳐 복조기(117)를 통해 입력되는 인-페이즈 데이터와 쿼드러쳐 데이터를 입력받고, 소정의 인-페이즈 데이터와 쿼드러쳐 데이터를 상기 인-페이즈/쿼드러쳐 변조기(119)로 출력한다. 특히 상기 기저대역처리부(300)는 상기 주파수 합성부(200)의 송수신 무선 및 중간국부발진주파수를 결정하기 위한 24비트의 제어신호를 상기 주파수 합성부 (200)로 출력한다.

도 2는 본 발명에 따른 주파수 합성기(200)의 내부 구성도를보다 상세히 나타내는 도면이다. 상기 주파수 합성기(200)는 먼저, 소정의 제어를 받아 상기 송수신 무선국부발진주파수를 생성하여 상기 제1혼합기(107)와 제3혼합기(123)로 출력하고, 송수신 중간국부발진주파수를 생성하여 1/4 분주기(156)를 통해서 상기 제2혼합기(111)와 1/2 분주기(157)를 통해서 인-페이즈/쿼드러쳐 변조기(119)로 출력한다.

상기 주파수 합성기(200)는 소정의 기준주파수를 발생하는 VCTCXO(Voltage Controled Temperature Compensated Crystal Oscillator)인 기준주파수 발생기(141)와, 상기 기준주파수를 입력받아 분주하고 채널의 순차적 도약에 따라 소정의 저주파수 단위로 중간국부발진주파수를 도약시키는 중간국부발진기와, 상기 기준주파수를 입력받아 분주하고, 상기 중간국부발진주파수가 상기 채널의 순차적 증가에 따라 일정 횟수 도약하면 소정의 고주파수 단위로 무선국부발진주파수를 도약시키는 무선국부발진기로 크게 구성된다. 상기 무선국부발진기는 제2분주기인 1/R 분주기(143)와, 제2위상검출기(145)와, 고주파루프필터(146)와 무선주파수전압제어발진기(147)와 제2프로그래머블카운터(148)로 구성된다. 상기 제2분주기(143)는 상기 기준주파수 발생기로부터 출력되는 13MHz 주파수신호를 1/R로 분주하여 출력한다. 상기 제2분주기(143)의 R은 본 발명에 따른 위성통신시스템의 경우에 있어서 52로 정해지며 이에 상기 제2분주기(143)의 출력은 250KHz가 된다. 무선주파수전압제어발진기(147)는 소정 신호를 입력받아 이를 무선주파수대의 신호로 하여 발진시킨다. 이때 발진되는 주파수 범위는 송신 시 2259.05~2289.0MHz(50KHz Step)이고, 수신 시 2320.05~2350.0MHz이며, 50KHz Step을 갖는다. 이는 앞서 설명하였듯이 도 1에 있어 제1혼합기와 제3혼합기로 출력되는 무선주파수가 된다. 상기 제2프로그래머블 카운터(148)는 프랙셔널 N카운터로서, 상기 기저대역처리부(200)의 제어를 받아 상기 무선주파수전압제어발진기(147)에서 발진된 무선주파수를 입력받아 250KHz의 스텝(Step)으로 분주시켜 출력한다. 고주파 루프필터(146)는 저역통과 필터링하고 동기특성 또는 응답특성을 결정한다. 제2위상검출기(145)는 상기 제2분주기(143)에서 출력된 신호의 위상과 상기 제2프로그래머블 카운터(148)에서 출력된 신호의 위상을 검출하여 비교하고, 동일하면 상기 루프필터를 통해 상기 무선주파수전압제어발진기(147)로 출력한다. 한편, 기 출원된 발명에 있어서는 상기 제2분주기(143)의 R이 13이며 그에 따라 출력되는 주파수신호도 1MHz가 되어, 125KHz의 스텝으로 앞서 설명한 대역의 송, 수신 무선국부발진주파수가 출력되는 것이다.

그리고 상기 중간국부발진기는 제1분주기인 1/R 분주기(150)와 제1위상검출기(151)와 저주파 루프필터(152)와 중간주파수전압제어발진기(153)와 제1프로그래머블카운터(154)로 이루어진다. 상기 제1분주기(150)는 상기 기준주파수를 1/R로 분주하여 출력한다. 본 발명에 따른 위성 이동통신시스템의 경우 상기 R은 260이다. 중간주파수전압제어발진기(153)는 소정의 신호를 입력받아 이를 중간주파수대로 발진시킨다. 제1프로그래머블 카운터(154)는 상기 중간주파수전압제어발진기(153)에서 발진된 주파수를 입력받고, 상기 기저대역처리부(200)의 제어를 받아 50KHz의 스텝으로 분주시킨다. 중간주파 루프필터(152)는 소정의 신호를 저역통과 필터링하고 동기특성 또는 응답특성을 결정하여 상기 중간주파수전압제어발진기(153)를 제어하여 상기 도 1의 도면에서 설명한 송, 수신 중간국부발진주파수를 발생시킨다. 제1위상검출기(151)은 상기 제1분주기(150)에서 출력된 신호의 위상과 상기 제1프로그래머블 카운터(154)에서 출력된 신호의 위상을 검출하여 비교하고, 동일하면 상기 루프필터(152)를 통해 상기 중간주파수전압제어발진기(153)로 출력하여 해당 송,수신 중간국부발진주파수를 발생시킨다.

이의 동작을 일예로 설명하면, 송신 1번 채널(TX Ch.1)의 경우를 예를 들어 설명하면, 무선국부발진기에 있어서, 13MHz 주파수가 기준주파수 발생기 141에서 발진한 후 제2분주기(143)에서 1/52로 분주되어 250KHz가 되어 제2위상검출기(145)에 인가되고, 다른 한편으로 무선주파수전압제어발진기(147)에서 2259.05MHz의 주파수가 발진하여 제2프로그래머블 카운터(148)에서 1/9036.2 분주되어 250KHz의 주파수가 상기 제2위상검출기(145)의 다른 한 입력으로 인가된다. 위상검출기(145)는 상기 두 주파수(250KHz)가 비교되어 동일한 주파수로서 위상차가 없을 경우에 한해 제2루프필터(146)를 통해 무선주파수전압제어발진기(147)의 출력으로 2259.05MHz의 송신 무선국부발진주파수를 출력한다.

한편, 중간국부발진기에 있어서는, 13MHz의 기준주파수가 제1분주기(150)에서 1/260으로 분주되어 50KHz가 되어 제1위상검출기(151)로 인가되고, 중간주파수전압제어발진기(153)에서 발진한 548.05MHz의 주파수는 제1프로그래머블 카운터(154)에서 1/10961로 분주되어 역시 50KHz가 되어 제1위상검출기(151)의 다른 한 입력으로 인가된다. 상기 제1위상검출기(151)는 상기 두 신호의 위상차를 비교하여 같을 경우에 제1루프필터(152)와 중간주파수전압제어발진기(153)를 통해 송신 중간국부발진주파수를 출력한다. 수신의 경우에도 상기한 바와 같이 동일하게 동작한다.

이에 따른 상기 송신 1번 채널의 송신 무선국부발진주파수 및 송신 중간국부발진주파수는 제1도에 도시된 바와 같이 송신부의 제3혼합기(123), 인-페이즈(I)/쿼드러쳐(Q) 변조기(Modulator)(119)입력으로 인가되며, 상기 송신 무선국부발진주파수의 경우에는 2259.05MHz가 그대로 상기 제3혼합기(123)로 입력되고, 송신 중간국부발진주파수의 경우에는 1/2분주기(157)를 거쳐 274.025MHz로 하여 상기 인-페이즈(I)/쿼드러쳐(Q) 변조기(Modulator)(119)로 인가된다. 그래서 제3혼합기(125)의 출력이 2259.05MHz - 274.025MHz = 1985.025MHz가 되는 것이며, 이에 ICO시스템의 무선 송신 1번 채널 주파수인 1985.025MHz가 상기 제3혼합기(123)의 출력을 통해 송신되는 것이다. 그리고 상기 송신부의 다른 채널은 물론 수신부 또한 마찬가지로 구현되어 최종의 ICO 무선 송수신 주파수가 생성된다. 단지 수신 중간국부주파수는 1/4로 분주하는 제2혼합기(111)로 인가된다. 이는 수신 무선국부발진주파수를 가능한 한 작게 하여 무선전압제어발진기(147)의 대역폭을 작게 하기 위한 것이다.

한편 상기한 동작에서 무선국부발진주파수 및 중간국부발진주파수의 도약방식으로, 송신의 경우, 송신 중간국부발진주파수가 채널에 따라 변하는 상태를 첨부된 도 3을 참조하여 보면 홀수 채널은 548.05MHz, 짝수 채널은 548.0MHz로 도약하는 것을 알 수 있다. 수신 중간국부발진주파수의 경우에 있어서는 홀수 채널의 경우 548.1MHz, 짝수 채널은 548.0MHz로 도약한다. 그리고 송신 무선국부발진주파수는 짝수 채널에서는 주파수가 변하지 않고 그대로 유지하다가 홀수 채널에서 50KHz 스텝으로 도약하는 것을 알 수 있다.

한편, 수신1199번 채널의 경우를 살펴보면, 수신 무선주파수인 2199.975MHz와, 상기 설명한 송신 무선주파수의 생성과 동일한 방식으로 생성된 2350.0MHz의 무선국부발진주파수가 상기 제1혼합기(107)로 인가되어 그 차이의 주파수인 150.025MHz의 수신 제1중간주파수가 생성되어 제2혼합기(111)로 인가된다. 그리고 상기 송신부와 동일한 방식으로 548.1MHz의 수신 중간국부발진주파수가 생성된 후 1/4 분주된 137.025MHz가 수신 제1혼합기(111)의 다른 한 입력으로 인가되어 수신 제2중간주파수인 13MHz를 생성한다.

위성 이동통신시스템(ICO)과 같이 시스템 대역폭이 넓고 채널 대역폭이 좁은 시스템에 있어서 빠른 락 타임을 위해서는, 이중 주파수 도약 방법의 적용과 상기 이중 주파수 도약 방법에 있어서는 해당 시스템의 주파수 플랜을 최적화 하여 설계하는 주파수합성기의 구현이 필요한데, 이에 본 발명은 상술한 바와 같이 이중 주파수 도약 방법을 채택하고 그에 따른 주파수 합성기를 구현하여 무선주파수용 전압제어발진기의 대역폭을 가능한 한 좁게 하는 효과를 낳았으며, 아울러 하나의 전압제어발진기로 우수한 위상 잡음 특성을 실현하는 효과를 낳았다. 또한, 중간주파수의 도약을 2회만 실시함으로서 ICO 시스템에서 요구하는 빠른 락 타임을 제공하는 효과를 이룬다.

도1은 본 발명이 적용되는 중궤도 위성 이동통신시스템의 무선주파수부의 구성을 나타낸 도면.

도2는 본 발명이 적용되는 무선주파수부의 주파수 합성기의 상세 구성을 나타낸 도면.

도3은 본 발명의 주파수 합성 방법에 따른 위성 이동통신시스템의 주파수 플랜을 나타낸 도면.

Claims

이동 통신 시스템의 무선주파수부의 주파수 합성 방법에 있어서,

채널변화에 따라 일정 주파수 단위로 증가하는 수신 무선국부발진주파수신호를 생성하여 수신되는 수신 무선주파수신호와 혼합하여, 상기 수신 무선주파수신호를 소정의 주파수 범위에 속하는 수신 무선중간주파수 신호로 변환하고, 채널변화에 따라 일정 횟수 동안 소정의 일정 주파수 단위로 변화하는 수신 중간국부발진주파수 신호를 생산하여 상기 수신 무선중간주파수 신호와 혼합하여 수신 기저대역신호로 변환하는 과정과,

송신 기저대역신호와 채널변화에 따라 일정 주파수 단위로 변화하는 송신 중간국부발진주파수신호와 혼합하여 소정의 주파수범위에 속하는 송신 무선중간주파수신호로 변환하고, 채널변화에 따라 소정의 일정 주파수 단위로 증가하는 송신 무선국부발진주파수 신호와 상기 송신 무선중간주파수 신호를 혼합하여 송신 무선주파수 신호로 변환하는 과정으로 이루어지며, 상기 수신 무선국부발진주파수와 상기송신 무선국부발진주파수의 주파수 격차가 하나의 전압제어발진기의 발진 대역폭에포함됨을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
제1항에 있어서,

상기 송신 중간주파수는 274MHz, 상기 수신 중간주파수는 l5OMHz임을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 송, 수신 중간국부발진주파수는 순차적인 채널 증가에 따라 50KHz 단위로 2회 변화하고, 상기 송, 수신 무선국부발진주파수는 순차적인 채널 증가에 따라 50KHz 단계로 증가함을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
이중 주파수 도약 방식에 따른 이동통신시스템 무선주파수부 주파수 합성기의 주파수 합성 방법에 있어서,

신호 발생 시 채널의 순차적 증가에 따라 중간주파수를 25KHz 주파수 단위로 2회 변화시키는 중간국부발진주파수를 발생하는 과정과,

상기 중간주파수를 2회 변화하는 동안 무선국부발진주파수를 50KHz 주파수 단위로 한 레벨 증가시키는 무선국부발진주파수 발생과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
이중 주파수 도약 방식에 따른 이동통신시스템 무선주파수부 주파수 합성기의 주파수 합성 방법에 있어서,

송, 수신 무선국부발진주파수 각각을 하나의 전압제어발진기의 발진 대역폭에 포함되도록 정해진 일정 주파수대로 생성하여 출력하는 과정과,

상기 송,수신 무선국부발진 주파수와 관련하여 정해진 송, 수신 중간국부발진주파수를 생성하는 과정과,

상기 생성된 송신 중간국부발진주파수를 l/2 분주하여 출력하는 과정과,

상기 생성된 수신 중간국부발진주파수를 l/4 분주하여 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신시스템 주파수 합성기의 주파수 발생 방법.
제5항에 있어서,

상기 출력되는 송, 수신 무선국부발진주파수 각각은 50KHz단위로 증가되는 2259.05~2289MHz대 및 2320.05~2350MHz대 주파수로 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신시스템 주파수 합성기의 주파수 발생 방법.
제5항에 있어서,

상기 송,수신 중간국부발진주파수는 각각에 있어 홀수채널인 경우 548.05MHz, 548.1MHz로 하여 생성되며, 짝수채널인 경우 548MHz로 하여 생성됨을 특징으로 하는 이동통신시스템 주파수 합성기의 주파수 발생 방법.