KR100650589B1

KR100650589B1 - 이동통신시스템의 주파수변환장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100650589B1
Application number: KR1020050128391A
Authority: KR
Inventors: 박승민
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2006-11-30

Abstract

본 발명은 이동통신시스템의 송신단에서 기저대역신호를 ZERO-IF신호로 변조한 다음 I,Q 채널신호로 분리하여 출력시키는 I,Q 분리단계와, 상기 I,Q 분리단계후에 ZERO-IF신호를 주파수 상향없이 직접 상위의 RF 주파수 상향부로 출력시키는 직접상향단계와, 상기 직접상향단계후에 최종단의 I,Q신호가 언밸런스한 지를 확인하는언밸런스 확인단계와, 상기 언밸런스 확인단계중에 확인한 결과 최종단의 I,Q신호가 언밸런스할 경우 진폭 및 위상레벨을 설정된 값을 조절하므로 I,Q 언밸런스로 발생되는 Image 성분 및 DC 옵셋성분을 제거하여 최적의 RF신호가 되도록 보상하는 언밸런스 보상단계로 이루어진 이동통신시스템의 주파수변환장치 및 그 제어방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명은 이동통신단말기의 송신 RF부의 전단에서 Zero-IF수단을 이용하여 I,Q신호의 언밸런스를 보정한다음 대역필터없이 RF주파수로 직접변환되게 하므로써, 로컬주파수를 사용하지 않기 때문에 송신 RF부의 후단에 대역필터를 사용할 필요가 없으므로 그에 따라 시스템의 제조비용을 상당히 저감시키는 장점을 가지고 있다.

ZERO-IF신호, 언밸런스, 대역필터, 로컬주파수, 보상부

Description

이동통신시스템의 주파수변환장치 및 그 제어방법{Mobile communication terminal having a frequency transferring device and controlling method therefore}

도 1은 종래 이동통신시스템의 송신부를 설명하는 설명도.

도 2는 본 발명 이동통신시스템의 주파수변환장치를 설명하는 설명도.

도 3은 본 발명의 플로우차트.

<부호의 상세한 설명>

1 : 기저대역처리부 2 : DAC 블록부

3 : LPF부 4 : 신호보상부

5 : 주파수변환부 6 : RF 처리부

7 : RF 검출부 8 : 제어부

9A-B: 앰프부 10: 메모리부

본 발명은 이동통신시스템의 주파수변환장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 이동통신단말기의 송신 RF부의 전단에서 Zero-IF수단을 이용하여 I,Q신호의 언밸런스를 보정한다음 대역필터없이 RF주파수로 직접변환시키는 이동통신시스템의 주파수변환장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 무선 통신망은 이동 단말기 상호간 및 이동 단말기와 이동 단말기 외부와의 통신을 수행하는 것을 목적으로 하는 망을 말하는데, 이러한 통신망은 이동단말기의 위치추적, 기지국의 설정, 루트 설정 등 이동 단말기를 대상으로 한 특유의 기능이 필요하다. 그런데, 상기와 같은 이동통신망은 단말기가 이동할 수 있는 다수의 지역에 설치된 기지국으로 대표되는 이동통신시스템을 통해 이동 단말기들로부터 송출되는 무선호를 처리하게된다. 따라서, 상기와 같은 이동통신시스템은 통상 일정한 지역에 설치되기전에 이동통신시스템이 정상적으로 발신호를 처리할 수 있는 지 검증할 필요가 있는데, 그렇게 하므로써 이동통신시스템의 안정화를 이룰 수 있고 개발기간도 단축할 수 있으며, 개발비용도 절감하는 이점도 가져올 수 있다. 그에 더하여 상기와 같은 이동통신시스템들은 통상 디지털신호들을 처리하기위해 수신장치가 구비된다.

그러면, 상기와 같은 종래 이동통신시스템의 수신장치를 도 1을 참고로 살펴보면, 하위단으로부터 입력된 소오스신호(음성,영상,데이터인 신호)를 대역확산 신호로 변조한 다음 I,Q신호로 분리하는 기저대역처리부(70)와, 상기 기저대역처리부(70)로부터 입력된 기저대역 신호를 무선 전송에 적합한 아날로그 신호로 변환하고 로컬주파수를 이용하여 IF(중간주파수)로 주파수 상향 처리하는 DAC블록부(71)와, 상기 DAC블록부(71)로부터 입력된 IF신호에서 IF 신호 이외의 성분을 제거하는 LPF(Low Pass Filter)부(72)와, 상기 LPF부(72)로부터 출력된 IF신 호를 로컬주파수 PLL을 이용하여 RF 신호로 변환하는 주파수 변환부(73)와, 상기 주파수 변환부(73)로부터 출력된 RF신호중에서 주파수 변환과정에서 생성된 로컬주파수신호는 제거하고 RF 신호만을 통과시키는 BPF부(Band pass filter:74)와, 상기 BPF부(74)의 RF신호를 적절한 출력레벨로 증폭한 다음 안테나(도시안됨)를 통해 송출하는 RF처리부(75)를 포함한다.

한편, 상기와 같은 종래 이동통신시스템의 수신장치의 동작을 살펴보면, 먼저 기저대역처리부(70)가 전체적으로 불필요한 잡음 성분이 제거되도록 입력된 신호를 디지털 방식의 IF신호를 만들게 되는데, 이때, 소오스신호(음성,영상,데이터)를 대역확산 신호로 만들고, 현재 신호를 이전 신호와 가중 처리하여 기저대역신호의 주파수를 로컬주파수를 이용하여 최대한 높인 후 D/A 변환하기에 적절한 레벨로 만들어 DAC블록부(71)로 출력시킨다. 그러면, 상기 DAC블록부(71)는 기저대역처리부(70)의 기저대역신호를 통상 1/4 주파수로 낮추어(Flatness 보존 위함) 아날로그 신호로 변환하여 LPF부(72)로 출력하게되는데, 여기서, 상기 출력되는 신호는 I+,I-,Q+,Q- 로 이루어진 IF 신호이다. 또한, 상기 LPF부(72)는 입력된 아날로그 신호 중 대역 외의 불필요한 성분을 제거하여 소정의 저역 성분만을 통과시킨다음 주파수 변환부(73)로 출력시킨다. 그러면, 상기 주파수 변환부(73)는 로컬주파수 PLL의 발진 주파수를 위상 시프트 시켜 IF 신호와 AQM 방식을 통해 입력된 IF신호를 주파수 상향 처리하여 BPF부(74)로 출력시킨다. 그리고, 상기 BPF부(74)는 상기 주파수변환부(73)의 출력신호가 주파수 변환 과정중에 비선형 특성을 가지므로 IF신호와 로컬주파수신호들의 수많은 하모닉 성분이 나타나게 되는데, 이를 제거하여 설정된 RF 대역만을 통과시켜 RF처리부(75)로 출력시킨다. 따라서, 상기 RF처리부(75)는 입력된 정제된 RF 신호를 감쇄 혹은 증폭하여 적절한 레벨로 만든다음 안테나를 통해 외부로 송신한다.

그러나, 상기와 같은 종래 이동통신시스템의 수신장치는 별도로 구비된 로컬주파수발진기를 통한 비교적 높은 주파수의 IF신호 (통상 40~100MHz사이) 를 사용하기때문에 D/A 컨버터의 성능이 높아지는데 따른 제조 원가가 상승되었고, 상기 D/A 컨버터는 IF신호를 만들기 위해 비교적 높은 clock신호를 사용하므로 그에 따른 EMI 문제도 야기시켰으며, 상기와 같이 야기된 EMI 문제를 해결하기 위해 추가 회로 및 기구가 필요하기때문에 제조 원가도 상승되었고, 더나아가 상기 장치는 IF신호를 RF신호로 변환하는 구조이기 때문에 로컬주파수신호를 제거하기 위한 밴드패스필터가 반드시 필요한 구조이지만, 이러한 RF에 사용하는 밴드패스필터는 임피던스 매칭이 난해하고 또한 고성능을 요구하므로 제조 원가를 상당히 상승시켰으며, 또한, 상기와 밴드패스필터는 각 부품마다 공차가 심해 결과적으로 양산시 송신기 사이의 특성 오차가 커지하였을 뿐만아니라 설치면적을 상당히 차지하므로 (통상 10~20%) 이동통신시스템의 송신단의 집적화와 소형화에 장애를 야기시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 로컬주파수를 사용하지 않기 때문에 송신 RF부의 후단에 대역필터를 사용할 필요가 없으므로 그에 따라 시스템의 제조비용을 상당히 저감시키는 이동통신시스템의 주 파수변환장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또다른 목적은 로컬주파수 제거용 대역필터가 설치되지 않기 때문에 이러한 대역필터 특성공차에 의한 문제가 없어지므로 그에 따라 양산시 송신기의 특성오차가 그만큼 줄어들게 되어 생산품질도 향상시키는 이동통신시스템의 주파수변환장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하위단으로부터 입력된 소오스신호를 Zero-IF방식을 통해 대역확산 신호로 변조한 다음 I,Q신호로 분리하는 기저대역처리부와, 상기 기저대역처리부로부터 입력된 기저대역 신호를 무선 전송에 적합한 아날로그 신호로 변환하여 Zero-IF로 주파수 상향 처리하는 DAC블록부와, 상기 DAC블록부로부터 입력된 ZERO-IF신호에서 IF 신호 이외의 성분을 제거하는 LPF부와, 상기 LPF부로부터 출력된 AQM방식의 Zero-IF신호를 I,Q 의 언밸런스를 보정하여 출력시키는 신호보상부와, 상기 신호보상부로부터 출력된 Zero-IF신호를 로컬주파수 PLL을 이용하여 RF 신호로 주파수 상향한 다음 출력시키는 주파수 변환부와, 상기 주파수변환부의 RF신호를 적절한 출력레벨로 증폭한 다음 안테나를 통해 송출하는 RF처리부로 이루어진 이동통신시스템의 주파수변환장치를 제공한다.

본 발명의 다른 특징은 이동통신시스템의 송신단에서 기저대역신호를 ZERO-IF신호로 변조한 다음 I,Q 채널신호로 분리하여 출력시키는 I,Q 분리단계와, 상기 I,Q 분리단계후에 ZERO-IF신호를 주파수 상향없이 직접 상위의 RF 주파수 상향부로 출력시키는 직접상향단계와, 상기 직접상향단계후에 최종단의 I,Q신호가 언밸런스한 지를 확인하는언밸런스 확인단계와, 상기 언밸런스 확인단계중에 확인한 결과 최종단의 I,Q신호가 언밸런스할 경우 진폭 및 위상레벨을 설정된 값을 조절하므로 I,Q 언밸런스로 발생되는 Image 성분 및 DC 옵셋성분을 제거하여 최적의 RF신호가 되도록 보상하는 언밸런스 보상단계로 이루어진 이동통신시스템의 주파수변환장치 및 그 제어방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 2에 도시된 바와같이 하위단으로부터 입력된 소오스신호(음성,영상,데이터인 신호)를 Zero-IF(IF신호성분의 중심 주파수가 0 Hz 인 것을 의미하며, 이 주파수의 중심에 반송파가 실리게 됨, 기저대역신호의 주파수가 높지않음)방식을 통해 대역확산 신호로 변조한 다음 I,Q신호로 분리하는 기저대역처리부(1)와, 상기 기저대역처리부(1)로부터 입력된 기저대역 신호를 무선 전송에 적합한 아날로그 신호로 변환하여 Zero-IF로 주파수 상향 처리하는 DAC블록부(2)와, 상기 DAC블록부(2)로부터 입력된 IF신호에서 IF 신호 이외의 성분을 제거하는 LPF(Low Pass Filter)부(3)와, 상기 LPF부(3)로부터 출력된 AQM(Analog Quadrature Modulation)방식의 Zero-IF신호를 I,Q 의 언밸런스(unbalance)를 보정하여 출력시키는 신호보상부(4)와, 상기 신호보상부(4)로부터 출력된 Zero-IF신호를 로컬주파수 PLL을 이용하여 RF 신호로 주파수 상향한 다음 출력시키는 주파수 변환부(5)와, 상기 주파수변환부(5)의 RF신호를 적절한 출력레벨로 증폭한 다음 안테나(도시안됨)를 통해 송출하는 RF처리부(6)를 포함한다.

그리고, 상기 신호보상부(4)는 RF처리부(6)의 최종출력신호를 검출하여 언밸 런스(unbalance)에 의한 성분이 포함되어 있을 경우 검출신호를 출력시키는 RF 검출부(7)와, 상기 RF 검출부(7)에 의해 언밸런스 검출신호가 검출될 경우 이 언밸런스성분 제거신호를 출력시키는 제어부(8)와, 상기 제어부(8)의 언밸런스성분 제거신호에 따라 입력된 I경로 I-,I+ 신호와 Q경로 Q-,Q+의 진폭, 위상 레벨 조절을 각기 조절하여 주파수 변환부(5)로 출력시키는 앰프부(9A-B)와, 상기 제어부(8)의 저장제어신호에 따라 레벨조절의 최적값을 저장시키는 메모리부(10)를 포함한다.

여기서, 상기 AQM(Analog Quadrature Modulation)은 신호를 전송하기 위해 정보를 담은 아날로그 사인파형의 전압/전류/주파수/위상 등을 변화하는 과정을 변조(Modulation)이라고 한다. 여기서 Quadrature 는 I+,I-,Q+,Q-를 이용한다는 뜻이다. 결국 상기 AQM이란, I+,I-,Q+,Q-신호에다 위상 시프트된 국부 발진기 신호와 혼합 (sin, cos 곱함)하여 기본특성을 변화시켜 최종적으로 이미지가 상쇄 제거된 주파수 변환을 하는 것을 일컫는다. 이를 통해 IF 블록을 집적화 및 소형화 할 수 있다. 그리고, 상기 본 발명에서 사용되는 기저대역(Base Band)신호란 기저대역으로 실제 정보를 담고 있는 음성, 영상, 데이터 등의 원천 신호 주파수 영역을 말한다. 또한, 상기 I,Q 신호는 신호의 관점에서 분류할 때, 실수(Real)축을 I채널(In-phase) ,허수축을 Q채널(Quadrature-phase)이라고 한다. 그리고, 상기 I,Q 언밸런스(unbalance)는 I,Q 부정합 성분을 일컬으며, 이러한 성분들로 인하여 RF최종 단에서는 이미지 성분 및 DC offset이 나타나 신호 품질을 떨어뜨린다. 따라서 이것을 보상해 주어야 주파수 직접 변환이 용이해진다.

한편, 상기 제어부(8)는 정확도 및 해상도를 높이기 위하여 디지털 방식을 이용한다.

다음에는 상기와 같은 장치에 적용되는 제어방법을 설명한다.

본 발명은 도 3에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 I,Q 분리단계(S2)로 진행하여 기저대역신호를 ZERO-IF신호로 변조한 다음 I,Q 채널신호로 분리하여 출력시킨다. 또한, 상기 I,Q 분리단계(S2)후에 직접상향단계(S3)로 진행하여 ZERO-IF신호를 주파수 상향없이 직접 상위의 RF 주파수 상향부로 출력시킨다. 그리고, 상기 직접상향단계(S3)후에 언밸런스 확인단계(S4)로 진행하여 최종단의 I,Q신호가 언밸런스한 지를 확인한다. 이때, 상기 언밸런스 확인단계(S4)중에 확인한 결과 최종단의 I,Q신호가 언밸런스하지 않을 경우 전단계(S3)로 진행하여 루프를 반복수행한다. 그러나, 상기 언밸런스 확인단계(S4)중에 확인한 결과 최종단의 I,Q신호가 언밸런스할 경우 언밸런스 보상단계(S5)로 진행하여 진폭 및 위상레벨을 설정된 값을 조절하므로 I,Q 언밸런스로 발생되는 Image 성분 및 DC 옵셋성분을 제거하여 최적의 RF신호가 되도록 보상한다.

다시말해서, 먼저, 이동통신시스템의 송신수단의 기저대역처리부(1)가 전체적으로 불필요한 잡음 성분이 제거되도록 입력된 기저대역신호를 디지털 방식의 ZERO-IF신호로 만들게 되는데, 이때, 소오스신호(음성,영상,데이터)를 대역확산 신호로 만들고, 현재 신호를 이전 신호와 가중 처리하여 D/A 변환하기에 적절한 레벨로 만들어 DAC블록부(2)로 출력시킨다. 그러면, 상기 DAC블록부(2)는 기저대역처리부(1)의 기저대역신호를 통상 1/4 주파수로 낮추어(Flatness 보존 위함) 아날로그 신호로 변환하여 LPF부(3)로 출력하게되는데, 여기서, 상기 출력되는 신호는 I+,I-,Q+,Q- 로 이루어진 ZERO-IF신호이므로 종래기술처럼 IF주파수로 상향하기위해 로컬주파수 발생기가 필요없다.

한편, 상기 LPF부(3)는 입력된 아날로그 신호 중 대역 외의 불필요한 성분을 제거하여 소정의 저역 성분만을 신호보상부(4)의 앰프부(9A-B)로 출력시킨다.

이때, 상기 신호보상부(4)의 앰프부(9A-B)는 제어부(8)의 언밸런스성분 제거신호에 따라 입력된 I경로 I-,I+ 신호와 Q경로 Q-,Q+의 진폭, 위상 레벨 조절을 각기 조절하여 주파수 변환부(5)로 출력시킨다. 그리고, 상기 주파수변환부(5)는 상기 신호보상부(4)의 앰프부(9A-B)로부터 출력된 Zero-IF신호를 로컬주파수 PLL을 이용하여 RF 신호로 주파수 상향한 다음 RF처리부(6)로 출력시키게 되는데, 이때, 상기 RF 신호는 주파수 직접 변환 방식이므로 LO PLL의 주파수가 RF 신호대역의 센터 주파수와 같아지게 된다. 그러면, 상기 RF처리부(6)는 입력된 정제된 RF 신호를 감쇄 혹은 증폭하여 적절한 레벨로 만든다음 안테나를 통해 외부로 송신한다.

여기서, 상기 신호보상부(4)의 RF검출부(7)는 RF처리부(6)의 최종출력신호를 검출하여 언밸런스(unbalance)에 의한 성분이 포함되어 있을 경우 검출신호를 제어부(7)로 출력시킨다. 그러면, 상기 제어부(8)는 검출신호를 참조하여 I,Q의 언밸런스(unbalance)로 인해 나타나는 Image 성분 및 DC offset 성분을 제거하여 RF 최종단의 신호 특성을 양호하게 유지할 수 있는 최적 신호레벨을 요구하는 언밸런스성분 제거신호를 앰프부(9A-B)로 출력시킨다. 여기서, 상기 메모리부(10)는 상기 제어부(8)의 저장제어신호에 따라 레벨조절의 최적값을 저장시킨다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 이동통신시스템의 송신 RF부의 전단에서 Zero-IF수단을 이용하여 I,Q신호의 언밸런스를 보정한다음 대역필터없이 RF주파수로 직접변환되게 하므로써, 로컬주파수를 사용하지 않기 때문에 송신 RF부의 후단에 대역필터를 사용할 필요가 없으므로 그에 따라 시스템의 제조비용을 상당히 저감시키는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 로컬주파수 제거용 대역필터가 설치되지 않기 때문에 이러한 대역필터 특성공차에 의한 문제가 없어지므로 그에 따라 양산시 송신기의 특성오차가 그만큼 줄어들게 되어 생산품질도 향상시키는 장점을 가지고 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 로컬주파수 제거용 대역필터가 필요없으므로 그에 따라 송신기의 집적화 및 소형화 구현이 용이해지는 효과도 있다.

Claims

하위단으로부터 입력된 소오스신호를 Zero-IF방식을 통해 대역확산 신호로 변조한 다음 I,Q신호로 분리하는 기저대역처리부와, 상기 기저대역처리부로부터 입력된 기저대역 신호를 무선 전송에 적합한 아날로그 신호로 변환하여 Zero-IF로 주파수 상향 처리하는 DAC블록부와, 상기 DAC블록부로부터 입력된 ZERO-IF신호에서 IF 신호 이외의 성분을 제거하는 LPF부와, 상기 LPF부로부터 출력된 AQM방식의 Zero-IF신호를 I,Q 의 언밸런스를 보정하여 출력시키는 신호보상부와, 상기 신호보상부로부터 출력된 Zero-IF신호를 로컬주파수 PLL을 이용하여 RF 신호로 주파수 상향한 다음 출력시키는 주파수 변환부와, 상기 주파수변환부의 RF신호를 적절한 출력레벨로 증폭한 다음 안테나를 통해 송출하는 RF처리부로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 주파수변환장치.
제1항에 있어서, 상기 신호보상부는 RF처리부의 최종출력신호를 검출하여 언밸런스에 의한 성분이 포함되어 있을 경우 검출신호를 출력시키는 RF 검출부와, 상기 RF 검출부에 의해 언밸런스 검출신호가 검출될 경우 이 언밸런스성분 제거신호를 출력시키는 제어부와, 상기 제어부의 언밸런스성분 제거신호에 따라 입력된 I경로 I-,I+ 신호와 Q경로 Q-,Q+의 진폭, 위상 레벨 조절을 각기 조절하여 주파수 변환부로 출력시키는 앰프부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 주파수변환장치.
제2항에 있어서, 상기 신호보상부는 제어부의 저장제어신호에 따라 레벨조절의 최적값을 저장시키는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 주파수변환장치.
이동통신시스템의 송신단에서 기저대역신호를 ZERO-IF신호로 변조한 다음 I,Q 채널신호로 분리하여 출력시키는 I,Q 분리단계와, 상기 I,Q 분리단계후에 ZERO-IF신호를 주파수 상향없이 직접 상위의 RF 주파수 상향부로 출력시키는 직접상향단계와, 상기 직접상향단계후에 최종단의 I,Q신호가 언밸런스한 지를 확인하는언밸런스 확인단계와, 상기 언밸런스 확인단계중에 확인한 결과 최종단의 I,Q신호가 언밸런스할 경우 진폭 및 위상레벨을 설정된 값을 조절하므로 I,Q 언밸런스로 발생되는 Image 성분 및 DC 옵셋성분을 제거하여 최적의 RF신호가 되도록 보상하는 언밸런스 보상단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 주파수변환장치의 제어방법.