KR100695398B1 - 시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛 - Google Patents

시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 송신 및 수신 주파수가 동일한 시분할 듀플렉싱 방식의 무선전송장치에서 아이솔레이션(Isolation)을 확실하게 확보할 수 있고, 무선전송장치의 손상을 확실히 방지할 수 있는 시분할 듀플렉싱 방식 무선전송장치의 무선단 유닛에 관한 것으로, 본 발명은, 동일 주파수를 이용해 데이터를 송수신하는 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치의 무선단 유닛에 있어서, 송신단의 전력 증폭기와 연결되고, 수신단의 저잡음 증폭기와 연결되며, 안테나 후단에 있는 대역통과필터와 연결되어, 송신 타이밍에는 송신 신호를 상기 대역통과필터로 제공하고, 수신 타이밍에는 상기 대역통과필터를 통해 수신된 신호를 상기 저잡음 증폭기로 제공하는 제1 스위칭수단; 상기 제1 스위칭수단과 상기 저잡음 증폭기 사이에 위치하여, 무선 신호의 송신 타이밍에는 오프되고, 무선 신호의 수신 타이밍에는 온되는 제2 스위칭수단; 상기 대역통과필터와 상기 안테나 사이에 위치하여 무선 주파수 신호를 분배하는 커플링수단; 상기 커플링수단을 통해 입력된 송신 전력과 리턴된 신호의 전력을 각각 검출하는 무선 전력 검출수단; 및 상기 무선 전력 검출수단에 의해 검출된 상기 리턴된 신호의 전력이 기준치 이상인 경우 송신단의 동작이 일시 중단되도록 제어하는 제어수단을 포함한다.
TDD, 시분할, 듀플렉싱, 듀플렉서, 무선, 전송, 송수신, 아이솔레이션

Description

시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛{Radio Frequency Front End Unit of TDD Radio Frequency Transmitter}
도 1은 일반적인 시분할 듀플렉싱(TDD) 방식의 무선 전송장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 시분할 듀플렉싱 방식 무선전송장치의 무선단 유닛의 블록 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
201: 서큘레이터 202: 대역통과필터
203: 커플러 204: 무선전력 검출기
205, 209: 무선 전력 분배기 206, 207: 무선 스위치
208: 저잡음 증폭기
본 발명은 시분할 듀플렉싱(TDD: Time Division Duplexing) 방식 무선전송장치의 무선단 유닛(RF Front End Unit)에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 송신 및 수신 주파수가 동일한 시분할 듀플렉싱 방식의 무선전송장치에서 아이솔레이션(Isolation)을 확실하게 확보할 수 있고, 무선전송장치의 손상을 확실히 방지할 수 있는 시분할 듀플렉싱 방식 무선전송장치의 무선단 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치는 송신 주파수와 수신 주파수가 동일하다. TDD 방식 무선전송장치에서는 동일한 주파수의 송신 신호와 수신 신호를 시간대로 구분하여 송수신하게 된다.
도1은 일반적인 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치의 블록 구성도를 나타낸다.
안테나(101)를 통해 수신된 무선 신호는 대역통과필터(103)를 통해 일정 대역에 한해서 여파된 후, 무선 스위치(105)로 인가된다. 상기 무선 스위치(105)는 제어 프로세서에 의해 제어되는데, 상기 제어 프로세서는 송신과 수신 타이밍에 따라 상기 무선 스위치(105) 스위칭 될 수 있도록 제어한다.
무선 신호의 수신 시에는 상기 무선 스위치(105)가 저잡음 증폭기(LNA)(107)로 무선 신호가 입력될 수 있도록 스위칭 한다. 저잡음 증폭기(107)를 통해 증폭된 신호는 수신 무선필터(109)에 의해 여파되고, 제1 다운 컨버터(113)로 인가된다. 상기 다운 컨버터(113)로 인가된 신호는 수신 로컬 버터(111)를 통해 소정 증폭된 로컬 신호에 의해 주파수 변환이 이루어지며, 이 변환된 신호는 제1 중간주파수 필터(115)로 인가되어 요구되는 대역의 주파수가 여과되어, 제2 다운 컨버터 (119)로 인가된다. 상기 제2 다운 컨버터(119)로 인가된 신호는 수신 중간주파수 로컬 발진기(117)의 출력에 의해 다시 주파수 변환되고, 상기 주파수 변환된 신호는 제2 중간주파수 필터(121)에서 요구되는 대역의 주파수가 여파된다. 그리고, 상기 제2 중간주파수 필터(121)의 출력 신호는 수신 이득제어 증폭기(123)로 인가되어, 복조기(125)의 입력 레벨에 맞는 크기로 증폭 또는 감쇄된다. 상기 증폭 및 감쇄는 기저대역 신호처리부(131)에서 발생된 수신 이득제어 전압에 의해 결정된다. 복조기(125)로 인가된 신호는 수신 데이터로 변환되어 상기 기저대역신호 처리부(131)로 입력된다.
무선 신호의 송신 시에는 상기 무선 신호 수신 시와는 반대의 과정으로 이루어진다. 기저대역신호 처리부(131)에 의해 발생된 송신 데이터가 변조기(137)로 인가된다. 변조기(137)는 송신 중간주파수 로컬 주파수 발진기(139)로부터 입력된 주파수를 이용해 신호를 변조한다. 변조된 신호는 송신 중간주파수 필터(141)에 의해 요구되는 대역의 주파수 신호로 여파된 후, 송신 이득제어 증폭기(143)로 입력된다. 상기 송신 이득제어 증폭기(143)로 입력된 신호는 기저대역신호 처리부(131)에서 출력되는 송신 이득제어 전압에 의해 요구되는 이득으로 증폭 혹은 감쇄되어 업 컨버터(145)로 인가된다. 상기 업 컨버터(145)로 인가된 신호는 송신 로컬 버퍼(147)에 의해 송신 주파수 영역으로 주파수 변환이 이루어진 후 출력되고, 상기 주파수 변환되어 출력된 신호는 송신 무선 필터(149)에서 원하는 신호로 여파된 후, 전력 증폭기(151) 전달된다. 상기 전력 증폭기(151)에 의해 증폭된 신호는 스위치(105)로 인가되고, 상기 스위치(105)의 스위칭 동작에 의해 상기 대역통과필터 (103)를 거쳐 안테나(101)로 전달된다.
그리고 상기의 송수신 동작에 있어, 무선 로컬 주파수 발진기(157)의 출력은 PLL(155)을 통해 기준 주파수 발진기(159)의 출력에 동기되고, 이는 멀티플라이어(153)와 수신 로컬 버퍼(111), 그리고 송신 로컬 버퍼(147)를 통해 상기 제1 다운 컨버터(113)와 업 컨버터(145)로 입력된다. 그리고 PLL 데이터는 원하는 주파수 대역으로 신호를 송수신하기 위해 무선 로컬 주파수 발진기(157)의 주파수를 변환해 주는 역할을 수행한다.
이와 같은 종래의 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치는 하나의 안테나를 이용해 동일 주파수를 갖는 송신 신호 및 수신 신호를 송수신하기 위해 무선 스위치(105)만을 이용해 듀플렉싱을 수행한다. 하지만, 이와 같이 무선 스위치만을 이용해 듀플렉싱을 수행하는 경우, 현재의 무선 스위치로는 효과적으로 듀플렉싱 기능을 수행하는데 한계가 있고, 고가의 무선 스위치를 사용하여야 하기 때문에 제조 단가의 상승을 불러오는 문제가 있다. 또한, 하나의 안테나를 사용하고, 시분할을 통해 듀플렉싱을 수행하기 때문에, 무선 전송장치에서 송출된 송신 주파수 신호가 안테나 부정합으로 인해 리턴되어 안테나로 수신되고, 상기 리턴 무선 주파수 신호에 의해 무선 전송장치에 손상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 송신 및 수신 주파수가 동일한 시분할 듀플렉싱 방식의 무선전 송장치에서 아이솔레이션(Isolation)을 확실하게 확보할 수 있고, 무선전송장치의 손상을 확실히 방지할 수 있는 시분할 듀플렉싱 방식 무선전송장치의 무선단 유닛을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동일 주파수를 이용해 데이터를 송수신하는 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치의 무선단 유닛에 있어서, 송신단의 전력 증폭기와 연결되고, 수신단의 저잡음 증폭기와 연결되며, 안테나 후단에 있는 대역통과필터와 연결되어, 송신 타이밍에는 송신 신호를 상기 대역통과필터로 제공하고, 수신 타이밍에는 상기 대역통과필터를 통해 수신된 신호를 상기 저잡음 증폭기로 제공하는 제1 스위칭수단; 상기 제1 스위칭수단과 상기 저잡음 증폭기 사이에 위치하여, 무선 신호의 송신 타이밍에는 오프되고, 무선 신호의 수신 타이밍에는 온되는 제2 스위칭수단; 상기 대역통과필터와 상기 안테나 사이에 위치하여 무선 주파수 신호를 분배하는 커플링수단; 상기 커플링수단을 통해 입력된 송신 전력과 리턴된 신호의 전력을 각각 검출하는 무선 전력 검출수단; 및 상기 무선 전력 검출수단에 의해 검출된 상기 리턴된 신호의 전력이 기준치 이상인 경우 송신단의 동작이 일시 중단되도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동일 주파수를 이용해 데이터를 송수신하는 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치의 무선단 유닛에 있어서, 송신단의 전력 증폭기와 연결되고, 수신단의 저잡음 증폭기와 연결되며, 안테나 후단에 있는 대역통과필터와 연결되어, 송신 타이밍에는 송신 신호를 상기 대역통과필터로 제공하고, 수신 타이밍에는 상기 대역통과필터를 통해 수신된 신호를 상기 저잡음 증폭기로 제공하는 제1 스위칭수단; 상기 제1 스위칭수단과 상기 저잡음 증폭기 사이에 위치하여, 무선 신호의 송신 시 상기 제1 스위칭수단으로부터 상기 저잡음 증폭기로 유기되는 신호를 차단하는 리미터; 상기 대역통과필터와 상기 안테나 사이에 위치하여 무선 주파수 신호를 분배하는 커플링수단; 상기 커플링수단을 통해 입력된 송신 전력과 리턴된 신호의 전력을 각각 검출하는 무선 전력 검출수단; 및 상기 무선 전력 검출수단에 의해 검출된 상기 리턴된 신호의 전력이 기준치 이상인 경우 송신단의 동작이 일시 중단되도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도2를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도2는 본 발명에 따른 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치의 무선단 유닛의 블록 구성도로서, 도면에서 201은 서큘레이터, 202는 대역통과필터, 203은 커플러, 204는 무선 전력 검출기, 205, 209는 무선 전력 분배기, 206, 207은 무선 스위치, 208은 저잡음 증폭기를 각각 나타낸다.
서큘레이터(201)는 송신단과 수신단 상호간의 아이솔레이션을 제공하며, 또한 동일 안테나를 송수신 공통으로 사용할 수 있도록 듀플렉싱 기능을 제공한다. 일반적으로 서큘레이터(201)는 약 20dB의 아이솔레이션을 제공한다. 그런데, 서큘레이터(201)만으로는 충분한 아이솔레이션을 제공하지 못한다. 따라서 본 발명에서는 송수신간 충분한 아이솔레이션을 제공하기 위해 적어도 하나 이상의 저출력 무선 스위치(206, 207)를 사용한다. 즉, 서큘레이터(201)와 수신단의 저잡음 증폭기(208) 사이에 적어도 하나 이상의 저출력 무선 스위치(206, 207)를 연결하여, 수신 시에만 상기 스위치(206, 207)들이 연결되도록 함으로써, 송수신간 충분한 아이솔레이션이 확보될 수 있도록 한다. 물론 상기 스위치들(206, 207)은 리미터로 대체될 수도 있다. 또한, 본 발명에서 서큘레이터(201)는 스위치로 대체될 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 송신 출력이 리턴되어 수신됨으로써 무선 전송장치에 손상을 유발하는 문제점을 해결하기 위해, 송신 전력과 리턴 전력을 검출하고, 상기 검출 결과에 따라 송신단의 동작을 제어한다. 이상과 같은 본 발명의 특징으로 도면을 참조하여 살펴본다.
송신단의 전력 증폭기(도시되지 않음)로부터 출력된 무선 신호는 서큘레이터(201)를 통해 대역통과필터(202)로 공급된다. 송신 시에는 서큘레이터(201)는 송신 신호가 대역통과필터(202)로 제공될 수 있도록 경로를 연결한다. 한편, 무선 주파수 신호의 송신 시에는 제1 및 제2 무선 스위치(206, 207)는 오프 상태가 된다. 이에 따라 송신되는 무선 주파수 신호가 수신단으로 유기되는 것을 방지할 수 있다. 상기 무선 스위치(206, 207)의 개수는 필요로 하는 아이솔레이션에 따라 증대 또는 감소시킬 수 있다. 대역통과필터(202)를 통해 여파된 송신 무선 주파수 신호는 안테나를 통해 송출된다. 방향성 커플러(203)는 대역통과필터(202)와 안테나 사이에 연결되어, 송신되는 무선 주파수 신호와 송신 신호의 리턴 무선 신호를 검출하기 위해, 무선 신호를 커플링한다.
무선전력 검출기(204)는 커플러(203)를 통해 전달된 무선 주파수 신호를 통해 송신 신호 전력과 리턴 신호 전력을 각각 검출한다. 이렇게 검출된 송신 신호 전력과 리턴 신호 전력은 제어 프로세서(도시되지 않음)로 전달된다. 제어 프로세서는 검출된 송신 신호 전력과 리턴 신호 전력을 참조하여 리턴 신호 전력이 기준치 이상인 경우에 송신단의 동작을 일시 중지시킨다.
무선 전력 분배기(205)는 커플러(203)로부터 입력된 무선 신호를 무선 전력 검출기(204)의 송신 전력 검출회로로 제공함과 동시에 송신 전력을 모니터링 하기 위한 모니터링부로 제공한다.
한편, 무선 신호의 수신 시에는 서큘레이터(201)는 수신단으로의 경로를 연결하고, 무선 스위치들(206, 207)은 온 상태가 된다. 저전력 증폭기(LNA)(208)는 수신된 무선 신호를 증폭하고, 수신단으로 제공한다. 수신단의 무선 전력 분배기(209)는 수신 전력을 모니터링하기 위해 저전력 증폭기(208)의 신호를 분배하여 모니터링부로 제공한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 스위치들(206, 207) 대신에 리미터를 사용할 수 있다. 상기 리미터는 무선 신호의 송신 시 서큘레이터(201)를 통해 유기된 신호를 차단하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 서큘레이터(201) 대신에 고속의 무선 스위치를 사용할 수 있다. 상기 고속의 무선 스위치는 송신과 수신 타이밍에 따라 스위칭 동작을 하여, 송 수신간 아이솔레이션을 수행한다.
이상은 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 예로 들어 본 발명에 대하여 설 명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태의 예로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 즉, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기와 같은 본 발명은, 동일 주파수로 데이터를 송수신하는 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치에서 송수신간 확실한 아이솔레이션을 보장할 수 있으며, 안테나 부정합으로 인해 안테나를 통해 송출되는 무선 신호가 리턴되어 수신되는 경우 그 전력을 검출하여 기준치 이상이면 송신단을 제어함으로써, 무선 전송장치의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 동일 주파수를 이용해 데이터를 송수신하는 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치의 무선단 유닛에 있어서,
    송신단의 전력 증폭기와 연결되고, 수신단의 저잡음 증폭기와 연결되며, 안테나 후단에 있는 대역통과필터와 연결되어, 송신 타이밍에는 송신 신호를 상기 대역통과필터로 제공하고, 수신 타이밍에는 상기 대역통과필터를 통해 수신된 신호를 상기 저잡음 증폭기로 제공하는 제1 스위칭수단;
    상기 제1 스위칭수단과 상기 저잡음 증폭기 사이에 위치하여, 무선 신호의 송신 타이밍에는 오프되고, 무선 신호의 수신 타이밍에는 온되는 제2 스위칭수단;
    상기 대역통과필터와 상기 안테나 사이에 위치하여 무선 주파수 신호를 분배하는 커플링수단;
    상기 커플링수단을 통해 입력된 송신 전력과 리턴된 신호의 전력을 각각 검출하는 무선 전력 검출수단; 및
    상기 무선 전력 검출수단에 의해 검출된 상기 리턴된 신호의 전력이 기준치 이상인 경우 송신단의 동작이 일시 중단되도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛.
  2. 동일 주파수를 이용해 데이터를 송수신하는 시분할 듀플렉싱 방식의 무선 전송장치의 무선단 유닛에 있어서,
    송신단의 전력 증폭기와 연결되고, 수신단의 저잡음 증폭기와 연결되며, 안테나 후단에 있는 대역통과필터와 연결되어, 송신 타이밍에는 송신 신호를 상기 대역통과필터로 제공하고, 수신 타이밍에는 상기 대역통과필터를 통해 수신된 신호를 상기 저잡음 증폭기로 제공하는 제1 스위칭수단;
    상기 제1 스위칭수단과 상기 저잡음 증폭기 사이에 위치하여, 무선 신호의 송신 시 상기 제1 스위칭수단으로부터 상기 저잡음 증폭기로 유기되는 신호를 차단하는 리미터;
    상기 대역통과필터와 상기 안테나 사이에 위치하여 무선 주파수 신호를 분배하는 커플링수단;
    상기 커플링수단을 통해 입력된 송신 전력과 리턴된 신호의 전력을 각각 검출하는 무선 전력 검출수단; 및
    상기 무선 전력 검출수단에 의해 검출된 상기 리턴된 신호의 전력이 기준치 이상인 경우 송신단의 동작이 일시 중단되도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭수단은, 서큘레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭수단은, 적어도 하나 이상의 저출력 무선 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 스위칭수단은 적어도 하나 이상의 저출력 무선 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커플링 수단으로부터 전달된 무선 신호를 상기 무선 전력 검출수단의 송신 전력 검출회로로 제공함과 동시에 송신 전력을 모니터링하기 위한 모니터링부로 제공하는 제1 무선전력 분배수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저잡음 증폭기으로부터 전달된 수신 신호를 수신단으로 제공함과 동시 에 수신 전력을 모니터링하기 위한 모니터링부로 제공하는 제2 무선전력 분배수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식 무선 전송장치의 무선단 유닛.
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