KR100694347B1 - 기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기및 그 노이즈 제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기 및 그 노이즈 제거 방법은, 기저대역신호를 출력하는 베이스밴드 칩셋; 및 베이스밴드 칩셋으로부터 기저대역신호를 입력받고, 소정 주파수 이상의 주파수 성분을 필터링(filtering)하여, 주파수 스펙트럼 상의 노이즈를 감소시키는 노이즈 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기 및 그 노이즈 제거 방법{MOBILE TERMINAL HAVING BASEBAND NOISE ELIMINATION DEVICE AND ITS BASEBAND NOISE ELIMINATING METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 구성을 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 노이즈 필터의 예를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 노이즈 필터의 상이한 설정 상태를 나타낸 도면.

*** 도면 주요 부호에 대한 설명 ***

100; 베이스밴드 칩셋 200; 노이즈 필터

201; 저항 202; 캐패시터

300; 트랜시버 400; 파워앰프

본 발명은 기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기 및 그 노이즈 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) 방식을 이용하여 고속 데이터 통신을 수행하는 이동통신단말기의 기저대역신호에 포함된 노이즈를 제거하는 기술에 관한 것이다.

이동통신단말기는 사용하는 통신 방법에 따라 구분될 수 있다. 통상적으로 이동통신단말기는 CDMA 계열의 통신 방법과 GSM 계열의 통신 방법을 사용한다.

CDMA(Code Division Multiple Access, 코드분할다중접속) 계열의 통신 방법은 전송하고자 하는 정보를 소정 부호화하여 전송하는 것이다. GSM 계열의 통신방법은 TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할다중접속) 방식을 응용하여, 시간 축 상에서 구분된 시간 슬롯(slot)에 따라 다중 접속을 허용하는 통신 방법이다.

GSM(Global System for Mobile communication, 이하 GSM) 계열의 통신 방법은 종합정보통신망과도 연결되며, 모뎀을 사용하지 않고도 전화, FAX, 휴대용 컴퓨터 및 텔리텍스트 등에 직접 접속하여 이동 간에도 데이터 통신을 받을 수 있다. GSM 통신 방법을 이용한 데이터 통신 속도는 최대 17.6 Kb/s 이다.

GSM 통신 방법도 이동통신 방법의 발달과 더불어 고속의 데이터 통신 등을 위해 EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution, 이하 EDGE) 방식이 사용된다. EDGE 방식은 최대 59.2Kb/s의 데이터 전송 속도를 제공한다.

이때 EDGE 방식은 GSM 과 다른 변조 방법을 사용한다.

GSM 방식에서는 GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying, 이하 GMSK) 방법을 사용하고, EDGE 방식에서는 8PSK(8-Phase Shift Keying, 이하 PSK)을 사용한다.

GMSK는 이동통신단말기에서 기저대역신호를 가우시안 밴드패스 필터(Gaussian Bandpass filter)를 이용하여 위상의 변화를 완만하게 변환하여 변조 하는 것이다. GMSK는 바이너리 데이터(binary data)의 급격한 변화를 제거하여 반송 자의 대역폭을 감소시킬 수 있는 변조 방법으로 변조 특성은 좋으나 고속 데이터 전송에 부적합하다.

8PSK는 신호의 위상을 변화시켜서 정보를 표현하는 것으로 위상의 변화가 크지만 정보 간의 구분이 확실하고 여러 비트(bit)의 정보를 하나의 주파수 주기에 표현할 수 있는 특징이 있다. PSK는 고속 데이터 전송에 적합하며 구현이 용이하다.

그러나 PSK는 신호의 스펙트럼 효율이 떨어지기 때문에 변조 특성에 취약하다는 문제점이 있다. PSK에 의한 변조의 경우, 400㎑ 의 오프셋(offset)에서 스펙트럼 특성의 마진이 거의 없다. 이로 인하여, PSK 변조는 400㎑ 의 오프셋에서 -54㏈의 마진을 더 주고 있다. PSK의 스펙트럼 특성을 개선하기 위해 폴라루프(Polar loop)를 이용하여 위상과 크기를 분리하는 변조 방법이 있지만 그 구현이 어렵다는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, EDGE 방식을 사용하는 이동통신단말기에서 기저대역신호에서 원천적 노이즈를 제거하여 EDGE 방식의 데이터 전송의 변조 특성을 개선하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 이동통신단말기에서의 기저대역 신호의 노이즈 제거 방법은, 이동통신단말기의 베이스밴드 칩셋으로부터 기저대역신호가 인가되는 제 1단계; 및 기저대역신호를 인가받아 소정 주파수 이상의 주파수 성분을 차단(cut-off)하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기는, 기저대역신호를 출력하는 베이스밴드 칩셋; 및 베이스밴드 칩셋으로부터 기저대역신호를 입력받고, 소정 주파수 이상의 주파수 성분을 필터링(filtering)하여, 주파수 스펙트럼 상의 노이즈를 감소시키는 노이즈 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 구성을 나타낸 구성도이다.

본 발명에 따른 이동통신단말기는 베이스밴드 칩셋(100), 노이즈 필터(200), 트랜시버(300) 및 파워앰프(400)를 포함한다.

베이스밴드 칩셋(100)은 이동통신단말기 내부에서 사용되는 기저대역신호를 출력하는 장치이다. 베이스밴드 칩셋(100)은 이동통신단말기 내부에서 처리되는 신호 중에서 이동통신망으로 전송할 신호를 출력한다. 통상적으로 이동통신단말기 내부에서 사용되는 신호는 저전압의 신호이다. 이동통신단말기 내부의 회로 소자가 소형이고, 회로 상의 거리가 짧기 때문에 높은 전압 형태 등의 신호는 불필요하기 때문이다. 또한 베이스밴드 칩셋(100)은 변조 기능 등을 수행한다. 본 발명에서의 이동통신단말기는 데이터 전송량에 따라 8PSK를 사용하여 정보를 전송한다. 따라서 베이스밴드 칩셋(100)은 기저대역신호를 PSK 형식에 따라 변환하고 이동통신망에서 전송하기 적절한 형태로 변환하는 역할을 하는 것이다.

노이즈 필터(200)는 베이스밴드 칩셋(100)에서 출력된 기저대역신호의 노이즈를 제거하고, 주파수 성분을 좀 더 완만하게 변형시키는 역할을 한다. 기저대역신호는 0과 1을 나타내는 디지털 형태의 신호이다. 따라서 주파수 성분의 컷오프(cut-off)가 큰 특징을 보인다. 노이즈 필터(200)는 기저대역신호의 노이즈 제거 및 주파수 성분을 완만하게 변형한다.

트랜시버(300)는 베이스밴드 칩셋(100)에서 출력된 기저대역신호를 이동통신망으로 전송하기 위한 형태의 신호로 변환하는 역할을 한다. 예를 들어, GSM 통신 방법은 TDMA 기술 등을 사용한다. 따라서 이러한 TDMA 기술 등에 맞는 형태로 기저대역신호의 변형이 필요하다. 트랜시버(300)는 이동통신망에서 전송하기 위한 형태의 신호로 기저대역신호를 변형한다.

또한 트랜시버(300)는 EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution) 모드를 지원한다. EDGE 모드는 GSM 시스템에서의 고속 데이터 전송 방식이다.

파워앰프(400)는 트랜시버(300)에서 출력된 신호의 출력을 증가시키는 역할을 한다. 트랜시버(300)에서 출력된 신호는 이동통신망으로 전송되기에는 낮은 출력을 가지고 있다. 따라서 파워앰프(400)는 이동통신단말기의 안테나를 통해 이동통신망으로 전송하기에 적절한 신호의 세기를 가지도록 신호의 출력을 조절하는 역할을 한다.

도 2는 본 발명에 따른 노이즈 필터의 예를 나타낸 도면이다.

노이즈 필터(200)는 일종의 지연 회로이며, 저항(201)과 캐패시터(202)를 이용하여 구성된다. 통상적으로 저항(201)과 캐패시터(202)를 이용한 지연 회로를 RC 지연 회로라 한다.

RC 지연 회로는 저항(201)과 캐패시터(202)에 의해서 신호의 급격한 변화를 방지할 수 있다. 또한 본 발명에서의 노이즈 필터(200)는 저항(201)과 캐패시터(202)의 조합에 따라 제어할 주파수가 상이할 수 있다.

수학식 1은 본 발명에 따른 노이즈 필터(200)의 컷오프(cut-off) 주파수를 계산하는 수학식이다. 수학식 1에서 R은 노이즈 필터(200)에 구비된 저항(201)의 저항값이고, C는 노이즈 필터(200)의 캐패시터(202)의 용량을 나타낸다.

베이스밴드 칩셋(100)은 두 개의 출력 단자를 가진다. 통상적으로 I와 Q 로 지칭하며, 이 두 단자를 통해 출력되는 신호를 기저대역신호 IQ 라 지칭하기도 한다.

노이즈 필터(200)는 I 및 Q 단자를 통해 기저대역신호를 입력받는다. 노이즈 필터(200)는 각각의 단자에 대해 저항(201)이 연결되며, 저항(201)이 연결된 I 와 Q 단자 사이에 캐패시터(202)가 연결되는 구조로 형성된다.

저항(201)은 신호의 세기를 감소시킬 수 있으며, 캐패시터(202)는 충전 용량에 비례하여 전압 강하 등의 상황 발생시 충전된 전류를 인가한다. 이와 같은 저항(201)과 캐패시터(202)의 동작에 의해 IQ 신호는 주파수 성분이 좀더 완만한 형태를 이루게 된다.

특히 노이즈 필터(200)는 저항(201)과 캐패시터(202)의 조합을 통해 컷오프 주파수 이상의 주파수 성분을 차단한다.

베이스 밴드 칩셋(100)의 IQ 단자를 통해 출력되는 기저대역신호는 통상적으로 67.7㎑의 주파수 성분을 가지며, 변조 특성이 400㎑의 오프셋에서 마진이 없다. 따라서 노이즈 필터(200)의 저항(201)과 캐패시터(202)에 적절한 값을 할당함으로써 400㎑ 오프셋에서의 변조 특성을 향상시키는 값을 구할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 저항(201)의 저항값을 고정하고, 캐패시터(202)의 용량을 변화시키는 것을 일례로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 노이즈 필터의 상이한 설정 상태를 나타낸 도면이다.

노이즈 필터(200)의 캐패시터(202)의 용량을 470㎊, 220㎊ 및 100㎊으로 조절하면, 노이즈 필터(200)의 컷오프 주파수는 대략 58.38~274.4㎑ 가 된다.

노이즈 필터(200)가 적용되지 않은 경우, 베이스밴드 칩셋(100)의 출력이 67.7㎑ 라 가정하여 파워앰프(400)까지의 동작을 거치면 스펙트럼이 입력된 신호보다 퍼지는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 스펙트럼 특성에 여유가 없어서 발생하는 것으로, 노이즈 필터(200)를 이용하여 불필요 성분을 제거하여 마진을 확보해야한다.

	100㎊	220㎊	470㎊
Negative	-67.0㏈ｍ	-65.4㏈ｍ	-64.6㏈ｍ
Positive	-66.5㏈ｍ	-65.7㏈ｍ	-64.2㏈ｍ

표 1은 PSK 변조에 따른 스펙트럼의 특성을 나타낸 표이다.

표 1은 400㎑의 오프셋에서의 PSK 변조에 따른 스펙트럼의 특성을 나타내고 있다. 캐패시터(202)의 용량이 증가함에 따라 수학식 1에 따른 컷오프 주파수가 변화된다. 컷오프 주파수의 변화에 따라 400㎑ 오프셋에서의 변조 특성이 개선된다. 노이즈 필터(200)는 컷오프 주파수 이상의 주파수를 제거함으로써 400㎑ 오프셋에서의 PSK의 변조 특성을 개선하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기 및 그 노이즈 제거 방법은, EDGE 방식을 사용하여 고속 데이터 통신을 수행하는 이동통신단말기에서 기저대역신호를 필터링하는 기술을 이용하여 변조 특성이 저하되어 노이즈가 생성되는 것을 방지하는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

1. 기저대역신호를 출력하는 베이스밴드 칩셋; 및

   상기 베이스밴드 칩셋으로부터 상기 기저대역신호를 입력받고, 소정 주파수 이상의 주파수 성분을 필터링(filtering)하여, 주파수 스펙트럼 상의 노이즈를 감소시키는 노이즈 필터를 포함하는 기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노이즈 필터는,

   상기 베이스밴드 칩셋으로부터 출력되는 I 및 Q 단자에 연결되는 저항; 및

   상기 저항이 연결된 상기 I 및 Q 단자에 공통으로 연결되는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 소정 주파수는,

   하기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 기저대역 신호의 노이즈 제거장치를 가지는 이동통신단말기.

   

   (단, R 은 상기 저항의 저항값, C 는 상기 캐패시터의 용량을 나타낸다.)
4. 이동통신단말기의 베이스밴드 칩셋으로부터 기저대역신호가 인가되는 제 1단계; 및

   상기 기저대역신호를 인가받아 소정 주파수 이상의 주파수 성분을 차단(cut-off)하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기에서의 기저대역 신호의 노이즈 제거 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2단계는,

   상기 기저대역신호를 저항과 캐패시터를 통과시켜 주파수 성분을 차단하는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기에서의 기저대역 신호의 노이즈 제거 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 소정 주파수는,

   하기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기에서의 기저대역 신호의 노이즈 제거 방법.

   

   (단, R 은 상기 저항의 저항값, C 는 상기 캐패시터의 용량을 나타낸다.)

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