KR100722738B1

KR100722738B1 - 무선 통신 시스템에서 ｔｄｄ를 위한 발진 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100722738B1
Application number: KR1020060007358A
Authority: KR
Inventors: 박성배
Original assignee: 포스데이타 주식회사
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-05-30

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 TDD를 위한 발진 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 무선 통신 시스템에 적용을 위한 PLL 합성기에서는, PLL 회로에서 생성되는 발진 신호가 DC 블록킹을 위한 커패시터와 소정 아이솔레이터가 일체로 결합된 아이솔레이션부를 거쳐 출력된다. 이에 따라 상기 아이솔레이션부를 통하여 후속 회로와 격리된 발진 신호는 DL 및 UL의 각 링크 사이의 스위칭 시에 RF 스위치나 Tx의 파워 증폭기 등으로부터 유입되는 스위칭 노이즈의 영향을 받지 않아 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

무선 통신, TDD, 아이솔레이션, 트랜시버, 발진 신호, PLL

Description

무선 통신 시스템에서 ＴＤＤ를 위한 발진 장치 및 방법{Oscillation Apparatus and Method for TDD in Wireless Communication System}

도 1은 TDD 시스템에서 상향 링크와 하향 링크의 구간을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템의 트랜시버를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 2의 PLL 합성기의 구체적인 블록도이다.

도 4는 도 3의 PLL 회로의 구체적인 블록도이다.

도 5는 도 4의 VCO의 구체적인 회로도이다.

도 6은 발진 신호의 불량을 설명을 위한 파형도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

220: PLL(Phase-Locked Loop: 위상 동기 루프) 합성기

230: RF 스위치

360: PLL 회로

370: 아이솔레이션부

365: VCO(Voltage-Controlled Oscillator: 전압 제어 발진기)

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TDD(Time Division Duplex: 시분할 양방향 전송 방식)의 무선 통신 시스템에서 주파수의 상향 변환 또는 하향 변환에 이용되는 발진 신호를 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 4세대 이동 통신의 실현을 위하여 각계 각층에서 심도 있는 연구가 진행 중에 있다. IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격 등에 따른 4세대 이동 통신에서는 위성망 뿐만 아니라 무선랜망, 디지털 오디오 방송 및 비디오 방송망 등이 유기적으로 연동되는 하나의 단일망으로 통합되며, 이에 따라 사용자가 어떠한 망에서라도 최선의 상태로 원활한 서비스를 받을 수 있게 된다.

4세대 이동 통신에서 데이터 전송 속도를 높이기 위하여 OFDM(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 직교 주파수 분할 다중화) 기술과 함께 TDD 기술이 고려되고 있다. TDD 기술에서는 기지국으로부터 단말로의 하향 링크(Down Link: DL)와 단말로부터 기지국으로의 상향 링크(Up Link: UL)에서 데이터 전송량이 비대칭이다. 즉, 일반적인 CDMA 기술과 같이 대칭적 전송 방식에서의 주파수 대역 부족을 해소하기 위하여, TDD 기술과 같은 비대칭 전송 방식이 고려되었다. 예를 들어, 인터넷을 사용하는 경우에 상향 링크(UL)에서 단말이 기지국 시스템쪽으로 전송하는 데이터량보다 하향 링크(DL)에서 단말이 기지국 시스템으로부터 다운받는 데이터량이 훨씬 많으므로, 하향 링크(DL)의 전송 속도를 상향 링크(UL)의 전송 속도 보다 더 높일 필요에 따라 TDD 기술이 적용될 수 있다.

TDD 기술에서는, 도 1과 같이 하향 링크(DL) 구간을 상향 링크(UL) 구간 보다 길게 할 수 있으며, 각 링크 사이에는 스위칭을 위한 갭(gap) 구간인 TTG 및 RTG를 가진다. 일반적으로 기지국 시스템의 경우에 하향 링크(DL) 구간 동안에는 송신기(Transmitter: Tx)가 동작하고, 상향 링크(UL) 구간 동안에는 수신기(Receiver: Rx)가 동작한다. 이때, 소정 RF(Radio Frequency) 스위치에 의하여 PLL(Phase-Locked Loop: 위상 동기 루프)로부터의 국부 발진(local oscillation) 신호가 Tx 믹서 또는 Rx 믹서로 출력되도록 하여, Tx에서의 상향 주파수 변환 또는 Rx에서의 하향 주파수 변환이 이루어지도록 한다. 즉, 상향 링크(UL) 구간 동안에는 상기 국부 발진 신호가 Rx 믹서로 출력되고, 이때 Tx 회로가 아이솔레이션(isolation; 격리)된다. 또한, 하향 링크(DL) 구간 동안에는 상기 국부 발진 신호가 Tx 믹서로 출력되고, 이때 Rx 회로가 아이솔레이션된다.

이때, 상기 RF 스위치를 통하여 출력되는 PLL로부터의 국부 발진 신호가 불량인 경우에 시스템에 치명적인 영향을 끼칠 수 있고, 시스템을 구성하는 각 회로의 어느 위치에서 불량이 발생하였는지도 파악하기 어렵다는 문제점이 있다.

즉, 상기 하향 링크(DL) 구간 동안에 램프(ramp) 업(up)되고 상기 상향 링크(UL) 구간 동안에 램프 다운(down)되는 상기 Tx에서의 파워 증폭기와 상기 각 링크 구간에서 상기 국부 발진 신호의 경로를 스위칭하는 상기 RF 스위치를 통하여 역으로 유입되는 전류나 반사파 등과 같은 스위칭 노이즈에 의하여 상기 국부 발진 신호가 정상파(Standing Wave)로 되거나 위상 변화, 주파수 흔들림, 또는 기타 스퓨 리어스(spurious)가 섞여서 비정상적으로 출력될 수 있다. 이에 따라, 상기 국부 발진 신호에 대한 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)이나 EVM(Error Vector Magnitude)의 상승과 같은 신호 열화로 인하여 전체적인 시스템의 PER(Packet Error Rate)를 상승시키거나 심지어는 호 끊김의 원인이 될 수 있다.

일반적인 CDMA 기술에서는 TDD를 위한 RF 스위치를 사용하지 않으므로 이와 같이 상기 RF 스위치와 관련하여 발생되는 스위칭 노이즈가 발생되지 않는다. TDD 기술에서는 위와 같은 스위칭 노이즈를 해결하기 위하여 상기 PLL 회로에서 생성되는 상기 국부 발진 신호가 파이(π) 형 등의 저항 패드와 증폭기를 통하여 상기 RF 스위치로 전달되도록 한 시도가 있으나, 그 효과가 미미하고 이때 추가 회로로 인하여 비용이 상승한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, DL 및 UL의 각 링크 사이의 스위칭에 따른 TDD를 위한 발진 신호의 변화량인 풀링 팩터(pulling factor)가 작아지도록 개선하여 스위칭 노이즈에 강한 무선 통신 시스템에서의 발진 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, TDD를 위한 발진 신호가 출력되는 PLL 합성기 출력단에 아이솔레이션 회로를 구성하고, 상기 아이솔레이션 회로를 이용하여 상기 발진 신호가 DL 및 UL의 각 링크 사이의 스위칭 노이즈에 의하여 영향을 받지 않고 정상적으로 깨끗하게 출력시키는 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기는, 일정 주파수를 가지는 발진 신호를 생성하는 PLL 회로; 및 상기 발진 신호를 후속 회로의 영향으로부터 격리시켜 출력하는 아이솔레이션부를 포함하고, 상기 PLL 회로는 위상 록킹을 위하여 피드백되는 상기 PLL회로의 출력 신호와 일정 발진기에서 생성되는 기준 클럭 신호를 이용하여, 상기 기준 클럭 신호에 위상 록킹되는 상기 발진 신호를 생성하고, 상기 아이솔레이션부는 커패시터와 결합된 소정 아이솔레이터를 이용하여 격리시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기는, 일정 주파수를 가지는 발진 신호를 생성하고 상기 생성된 발진 신호를 후속 회로의 영향으로부터 격리시켜 출력하는 PLL 합성기; 및 상기 PLL 합성기로부터의 상기 격리된 발진 신호를 스위치 콘트롤 신호에 따라 선택적으로 Tx 및 Rx 경로 중 어느 하나의 경로로 출력하는 RF 스위치를 포함하고, 상기 RF 스위치로부터 출력되는 발진 신호를 이용하여 TDD를 위한 상향 링크 및 하향 링크에서 송수신되는 신호의 주파수를 합성하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따라, 일정 주파수를 가지는 발진 신호를 이용하여 TDD를 실현하는 무선 통신 시스템에서 상기 발진 신호를 합성하는 방법에 있어서, 일정 발진기로부터 출력되는 기준 클럭 신호에 상기 발진 신호를 위상 록킹시키는 PLL 회로에서 상기 발진 신호를 생성하는 단계; 및 커패시터와 결합된 소정 아이솔레이터를 이용하여 상기 발진 신호 를 RF 스위치를 통하여 유입되는 노이즈의 영향으로부터 격리시켜 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 시스템의 트랜시버(transceiver: 송수신기)(200)를 설명하기 위한 도면이 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 상기 트랜시버(200)는 프로세서(210), PLL 합성기(220), 및 RF 스위치(230)를 포함한다.

상기 트랜시버(200)는 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격 등 4세대 이동 통신을 위한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 특히, 기지국으로부터 단말로의 하향 링크(Down Link: DL)와 단말로부터 기지국으로의 상향 링크(Up Link: UL)에서 비대칭적으로 데이터를 전송하여 전송 속도를 향상시키는 TDD 시스템에서, 각 링크 구간에서 국부 발진 신호(LO)가 정상적으로 깨끗하게 출력되도록 하기 위하여 상기 트랜시버(200)가 제안되었다. 본 발명에서의 트랜시버(200)는 각 링크 구간 사이에서 스위칭되는 동안 발생하는 스위칭 노이즈의 영향에 의하여 국부 발진 신호(LO)가 비정상적으로 출력되는 것을 방지한다. 특히, 고속으로 대용량의 데이터를 송수신하고, TDD 방식을 이용하는 휴대인터넷 시스템에 있어서 상기 트랜시버(200)는 후속 회로로부터의 영향에 의하여 국부 발진 신호(LO)가 위상 변화, 주파수 흔들림, 또는 기타 스퓨리어스(spurious)가 섞여서 비정상적으로 출력되는 것을 방지하는 중요한 역할을 수행한다.

상기 국부 발진(local oscillation) 신호(LO)(이하 '발진 신호'라 함)는 기준 클럭 신호(REF)를 이용하는 상기 PLL 합성기(220)에서 생성된다. 특히, 상기 발진 신호(LO)가 상기 RF 스위치(230)의 스위칭 시에도 깨끗하게 정상적으로 출력되도록 하기 위하여, 상기 PLL 합성기(220)는, Tx에서의 파워 증폭기(미도시)와 상기 각 링크 구간에서 상기 발진 신호(LO)의 경로를 스위칭하는 상기 RF 스위치(230)를 통하여 역으로 유입되는 전류나 반사파 등과 같은 스위칭 노이즈의 영향으로부터 격리시켜 출력한다.

상기 PLL 합성기(220)에서 격리되어 출력되는 상기 발진 신호(LO)는 상기 RF 스위치(230)에서 스위치 콘트롤 신호(SWS)에 따라 선택적으로 Tx 및 Rx 경로 중 어느 하나의 경로로 출력된다. 상기 스위치 콘트롤 신호(SWS)는 상기 프로세서(210)에서 생성된다. 상기 프로세서(210)는 일반적인 무선 통신 시스템에서의 모뎀에 해당할 수 있다. 상기 RF 스위치(230)로부터 출력되는 상기 발진 신호(LO)는 TDD를 위한 상향 링크 및 하향 링크에서 송수신되는 신호의 주파수 합성에 이용된다. 예를 들어, DL 구간에서는 상기 발진 신호(LO)가 Tx 경로로 출력되고, 일정 변조 방식에 따라 변조된 신호가 Tx 회로의 믹서에서 상기 발진 신호(LO)와 합성되어 캐리어 신호로 변환될 수 있다. 또는, UL 구간에서는 상기 발진 신호(LO)가 Rx 경로로 출력되고, 기지국으로부터 수신되는 RF 신호가 Rx 회로의 믹서에서 상기 발진 신호(LO)와 합성되어 기저대역 신호로 변환될 수 있다.

상기 PLL 합성기(220)의 구체적인 블록도가 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 상기 PLL 합성기(220)는 PLL 회로(360) 및 아이솔레이션부(isolation unit)(370)를 포함한다.

상기 PLL 회로(360)는 수정(크리스탈) 발진기로부터 출력되는 기준 클럭 신호(REF)로부터 일정 주파수로 발진하는 신호(LT)를 생성한다. 상기 PLL 회로(360)에서 출력되는 발진 신호(LT)는 상기 기준 클럭 신호(REF)에 위상 록킹되어 출력된다.

상기 아이솔레이션부(370)는 상기 PLL 회로(360)에서 출력되는 상기 발진 신호(LT)를 후속 회로의 영향으로부터 격리시켜 출력하기 위하여, 커패시터(C1)와 결합된 아이솔레이터(371)를 이용한다. TDD를 위한 상향 링크 및 하향 링크 사이의 스위칭 시에 이용되는 상기 RF 스위치(230)를 통하여 유입되는 스위칭 노이즈의 영향이 상기 아이솔레이션부(370)에 의하여 격리된다. 위에서 기술한 바와 같이, 상기 스위칭 노이즈는 큰 파워를 이용하는 파워 증폭기(미도시) 등을 가지는 Tx회로로부터 일정 전류나 전압이 역으로 유입되거나, 상기 RF 스위치(230)의 스위칭 시에 역으로 유입되는 반사파 또는 기타 스퓨리어스 노이즈 등과 같은 형태로 나타날 수 있다.

이와 같은 스위칭 노이즈를 차단하기 위하여 상기 커패시터(C1)는 상기 RF 스위치(230)를 통하여 역으로 유입되는 DC(Direct Current) 신호를 블록킹(blocking)하며, 상기 아이솔레이션부(370)는 상기 아이솔레이터(371)를 위한 자성체가 입출력 사이에 일정 커패시턴스를 가지도록 상기 DC 블록킹 커패시터(C1)와 일체로(one body) 정합된 소자 형태일 수 있다.

상기 아이솔레이터(371)를 위한 자성체는 높은 저항값과 큰 패러데이(Faraday) 회전각을 가진다. 상기 아이솔레이터(371)를 위한 자성체로서 고보자력을 가지는 Ba(바륨) 페라이트(ferrite) 또는 Sr(스트론튬) 페라이트 물질이 이용될 수 있다. 이에 따라, 상기 아이솔레이터(371)는 비가역(non-reversible) 2단자 수동 회로 소자로 동작하여 입력 단자로부터 출력 단자로의 방향에 대해서만 입력 신호를 감쇠 없이 전송하고, 출력단자에서 역방향으로 유입되는 신호는 차단한다. 이와 같은 상기 아이솔레이터(371)를 위한 페라이트 물질의 입출력 사이에서 DC 블로킹 겸용을 위하여 일정 커패시턴스를 가지도록, 상기 DC 블록킹 커패시터(C1)와 상기 아이솔레이터(371)가 일체형(one body)으로 제작되어 상기 아이솔레이션부(370)로서 사용될 수 있다.

여기서, 상기 아이솔레이터(371)는 상기 DC 블록킹 커패시터(C1)와 일체형으로 제작되기 위하여 2단자 소자인 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고, 입력 1개와 출력 2개를 위한 3개의 단자를 갖는 서큘레이터(circulator) 형태로도 가능하며 이때에는 나머지 불필요한 출력 단자에 정합(matched) 부하를 접속하여 사용할 수도 있다.

또한, 상기 DC 블록킹 커패시터(C1)와 상기 아이솔레이터(371)가 일체형으로 제작되어 사용되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 상기 아이솔레이션부(370)는, 도 3과 같이, 상기 DC 블록킹 커패시터(C1)와 상기 아이솔레이터(371)가 별도의 소자에 의하여 직렬 연결된 형태일 수 있고, 또는 상기 커패시터(C1)와 상기 아이솔레이터(371)는 병렬 연결될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PLL 회로(360)의 구체적인 블록도이다. 도 4를 참조하면, 상기 PLL 회로(360)는, 제1 분주기(361), 위상 비교기(Phase Comparator: PC)(362), 차지 펌프(Charge Pump: CP)(363), 루프 필터(Loop Filter: LF)(364), VCO(Voltage Controlled Oscillator: 전압 제어 발진기)(365) 및 제2 분주기(366)를 포함한다.

상기 제1 분주기(361)는 수정 발진기 등에서 기준 클럭 신호(REF)로 생성되는 신호의 주파수를 일정 비율(R)로 분주하여 상기 PC(362)로 출력한다. 상기 기준 클럭 신호(REF)가 시스템에 적절한 주파수를 가지는 경우에 상기 제1 분주기(361)는 사용되지 않을 수 있고, 이때 상기 기준 클럭 신호(REF)가 바로 상기 위상 비교기(362)로 출력될 수 있다.

상기 PC(362)는 상기 VCO(365)에서 생성되는 발진 신호(LT)가 상기 제2 분주기(366)에서 일정 비율(N)으로 주파수 분주된 신호와 상기 제1 분주기(361)의 출력(또는 기준 클럭 신호 REF) 사이의 위상을 비교하여 두 신호의 위상차 신호를 생성한다. 상기 CP(363)는 상기 위상차 신호에 따라 출력 전하량을 조절한다. 상기 위상차 신호는 업(up) 신호 및 다운(down) 신호로 분리되어 출력될 수도 있고, 이에 따라 상기 CP(363)에서 상기 업 신호에 의하여 출력 전하량이 증가되고, 상기 다운 신호에 의하여 출력 전하량 감소될 수 있다. 이와 같은 상기 CP(363)의 동작에 따라, 상기 LF(364)는 상기 CP(363) 출력을 로우 패스 필터링하여 주파수 튜닝 전압(VTUNE)을 생성한다. 이에 따라 상기 VCO(365)는 상기 LF(364)에서 생성되는 상기 주파수 튜닝 전압(VTUNE)에 따라 일정 주파수를 가지면서 상기 기준 클럭 신호(REF)에 위상 록킹된 발진 신호(LT)를 생성한다.

상기 VCO(365)와 상기 아이솔레이션부(370) 간의 구체적인 관계가 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 상기 VCO(365)는 공진기(368), 바랙터(varactor)(VC), 커패시터들(capacitors)(C1, C2), 인덕터들(inductors)(L1, L2), 이종 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor: BJT), 및 저항들(R1, R2, R3)을 포함한다. 상기 아이솔레이션부(370)는 상기 VCO(365) 밖에 위치하여 상기 VCO(365) 출력(LT)이 격리되도록 하지만, 상기 VCO(365)에 상기 아이솔레이션부(370)가 포함되도록 구성할 수도 있다.

도 4에서, 상기 LF(364)에서 생성된 상기 주파수 튜닝 전압(VTUNE)은 상기 공진기(368)를 거쳐 노드(ND1)로 전달되고, 상기 노드(ND1)과 접지(GND) 사이에는 상기 바랙터(VC)가 연결된다. 여기서, 상기 공진기(368)는 기판과의 관계에서 일정 인덕턴스(inductance: L) 값과 일정 커패시턴스(capacitance: C) 값을 가지는 마이크로스트립(microstrip) 라인일 수 있다.

상기 공진기(368)를 거쳐서 상기 노드(ND1)로 전달된 상기 주파수 튜닝 전압(VTUNE)에 따라, 상기 바랙터(VC)의 커패시턴스 값이 달라지고, 이에 따라 시스템에 필요한 일정 주파수로 발진하는 신호가 상기 이종 접합 트랜지스터(BJT)의 콜렉터(C)에서 출력될 수 있다.

상기 이종 접합 트랜지스터(BJT)의 콜렉터(C)에서 일정 주파수로 발진하는 신호가 출력되도록 하기 위하여, 인덕터들(L1, L2)와 커패시터들(C1, C2, VC)를 가지는 L-C 회로가 이용된다. 이외에 각 구성 소자들 사이의 접점들에 적절한 바이어 스가 인가되도록 하기 위한 저항들(R1, R2, R3)이 사용된다.

커패시터(C1)은 상기 노드(ND1)와 상기 이종 접합 트랜지스터(BJT)의 에미터(E) 사이에 연결된다. 저항(R1)은 상기 이종 접합 트랜지스터(BJT:Bipolar Junction Transistor)의 에미터(E)와 접지(GND) 사이에 연결된다. 인덕터(L1)은 상기 이종 접합 트랜지스터(BJT)의 베이스(B)와 노드(ND2) 사이에 연결된다. 저항(R2)은 상기 노드(ND2)와 접지(GND) 사이에 연결된다. 커패시터(C2)는 상기 노드(ND2)과 상기 접지(GND) 사이에 연결된다. 저항(R3)은 전원(VCC)과 상기 노드(ND2) 사이에 연결된다. 인덕터(L2)은 상기 이종 접합 트랜지스터(BJT)의 콜렉터(C)와 상기 전원(VCC) 사이에 연결된다.

도 5와 같은 회로 구성을 가지는 상기 VCO(365)가 상기 주파수 튜닝 전압(VTUNE)에 따라 일정 주파수로 발진하는 신호(LT)를 생성하면, 이 신호는 아이솔레이션부(370)를 거쳐 도 2의 RF 스위치(230)로 전달된다.

이와 같이, 상기 아이솔레이션부(370)로부터의 발진 신호(LO)는 상기 RF 스위치(230)를 통하여 Tx 또는 Rx 경로로 출력되고, 상향 링크 및 하향 링크에서 송수신되는 신호의 주파수 합성에 이용된다.

이때, 상기 RF 스위치(230)에서 스위칭 시에 역으로 유입되는 반사파 또는 기타 스퓨리어스 노이즈의 영향이 상기 아이솔레이션부(370)에서 차단된다. 또한, 상기 RF 스위치(230)를 이용하는 TDD 시스템에서 Tx의 파워 증폭기(미도시)의 램프 업/다운에 의하여 역으로 유입되는 큰 전류나 전압이 상기 RF 스위치(230)를 통하여 상기 발진 신호(LO)에 줄 수 있는 영향이 상기 아이솔레이션부(370)에 의하여 차단될 수 있다.

만일, 이와 같이 상기 RF 스위치(230)나 Tx 회로에서 역으로 유입되는 스위칭 노이즈에 의하여 상기 발진 신호(LO)가 영향을 받는 경우에는, 상기 PLL 회로(360)가 위상 록킹하기 위하여 많은 시간이 요구되고, 이에 따라, 특히, 상기 VCO(365)에서 출력되는 신호가 일정 주파수로 발진하지 못하고 정상파(Standing Wave)로 되거나 위상 변화, 주파수 흔들림, 또는 기타 스퓨리어스(spurious)가 섞여서 비정상적으로 출력될 수 있다.

예를 들어, 도 6의 610과 같이 고정된 주파수의 깨끗한 발진 신호(LO)가 출력되어야 하지만, 스위칭 노이즈에 의하여 620과 같이 위상 변화, 주파수 흔들림 등이 나타날 수 있고, 630과 같이 저주파 노이즈, 또는 DC 레벨 자체가 달라져 출력될 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 상기 아이솔레이션부(370)를 사용하여 DL 및 UL의 각 링크 사이의 스위칭 시에 후속 회로로부터 유입되는 스위칭 노이즈의 영향으로부터 격리시켜서, 일정 주파수로 발진하는 신호(LT)가 상기 PLL 회로(360)에서 용이하게 위상 록킹되어 출력되도록 한다. 이에 따라, 상기 아이솔레이션부(370)를 통하여 출력되는 상기 발진 신호(LO)는 항상 깨끗하고 정상적으로 출력되어 풀링 팩터(pulling factor)가 개선될 수 있고, 스위칭 노이즈에 강한 무선 통신 시스템의 실현을 가능하게 한다.

위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 PLL 합성기(220)에서는, PLL 회로(360)에서 생성되는 발진 신호가 DC 블록킹 커패시터(C1)와 아이솔레 이터(371)가 결합된 일체형 아이솔레이션부(370)를 거쳐 출력된다. 이에 따라 상기 아이솔레이션부(370)를 통하여 후속 회로와 격리된 발진 신호(LO)는 DL 및 UL의 각 링크 사이의 스위칭 시에 RF 스위치(230)나 Tx의 파워 증폭기(미도시) 등으로부터 유입되는 스위칭 노이즈의 영향을 받지 않아 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에서 개시된 방법 및 장치에서 사용되는 기능은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 VCO를 적용한 무선 통신 시스템 및 방법에 서는, DL 및 UL의 각 링크 사이의 스위칭 시에 RF 스위치나 Tx의 파워 증폭기로부터 유입되는 전류나 반사파 등과 같은 스위칭 노이즈에 의하여 PLL로부터의 발진 신호가 영향을 받지 않도록 풀링 팩터(pulling factor)를 개선하므로, TDD 를 위하여 Tx 또는 Rx 경로로 상기 발진 신호를 깨끗하게 안정적으로 공급할 수 있다.

이와 같이 스위칭 노이즈에 강한 상기 무선 통신 시스템이 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격 등에 따른 기지국 시스템에 적용시 데이터 전송의 신뢰성 및 서비스의 품질 향상에 기여할 수 있고, 그와 같은 규격을 따르는 단말에 적용시 데이터 손실이나 호 끊김 등 없는 향상된 통신 환경을 실현하는 데 기여할 수 있다.

Claims

일정 주파수를 가지는 발진 신호를 생성하는 PLL 회로; 및

상기 발진 신호를 후속 회로의 영향으로부터 격리시켜 출력하는 아이솔레이션부

를 포함하고,

상기 PLL 회로는 위상 록킹을 위하여 피드백되는 상기 PLL회로의 출력 신호와 일정 발진기에서 생성되는 기준 클럭 신호를 이용하여, 상기 기준 클럭 신호에 위상 록킹되는 상기 발진 신호를 생성하고,

상기 아이솔레이션부는 커패시터와 결합된 소정 아이솔레이터를 이용하여 격리시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제1항에 있어서, 상기 아이솔레이션부는,

TDD를 위한 상향 링크 및 하향 사이의 스위칭 시에 이용되는 RF 스위치를 통하여 유입되는 스위칭 노이즈의 영향으로부터 격리시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제1항에 있어서, 상기 아이솔레이션부는,

역으로 유입되는 신호를 차단하는 상기 아이솔레이터를 위한 페라이트 물질이 입출력 사이에 일정 커패시턴스를 가지는 소자 형태인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제1항에 있어서, 상기 아이솔레이션부는,

상기 커패시터와 직렬 또는 병렬 연결된 아이솔레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제4항에 있어서, 상기 아이솔레이터는,

상기 커패시터와 일체로되어 상기 후속 회로로부터 역으로 유입되는 신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제4항에 있어서, 상기 캐패시터는,

상기 후속 회로로부터 역으로 유입되는 DC 신호를 블록킹하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제1항에 있어서, 상기 PLL 회로는,

상기 피드백되는 상기 PLL회로의 출력 신호를 주파수 분주하는 분주기;

상기 기준 클럭 신호를 이용하여 생성된 입력 신호와 상기 분주된 신호의 위상을 비교하여 위상차 신호를 생성하는 위상 비교기;

상기 위상차 신호에 따라 출력 전하량을 조절하는 차지 펌프;

상기 차지 펌프 출력을 로우 패스 필터링하여 주파수 튜닝 전압을 생성하는 루프 필터; 및

상기 주파수 튜닝 전압에 따라 일정 주파수로 발진하는 발진 신호를 생성하는 전압 제어 발진기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제7항에 있어서, 상기 PLL 회로는,

상기 기준 클럭 신호를 주파수 분주하여 상기 입력 신호를 생성하는 제2 분주기

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제7항에 있어서, 상기 전압 제어 발진기는,

상기 주파수 튜닝 전압에 따라 커패시턴스가 달라지는 바랙터를 이용하여 상기 발진 신호의 주파수를 튜닝하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제7항에 있어서, 상기 전압 제어 발진기는,

이종 접합 트랜지스터와 L-C 회로를 이용하여 상기 발진 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
제7항에 있어서, 상기 전압 제어 발진기는,

상기 주파수 튜닝 전압을 받아 제1 노드로 전달하는 공진기;

상기 제1 노드와 접지 사이에 연결된 바랙터;

에미터, 베이스, 컬렉터를 가지는 이종 접합 트랜지스터;

상기 제1 노드와 상기 이종 접합 트랜지스터의 에미터 사이에 연결된 제1 커패시터;

상기 이종 접합 트랜지스터의 에미터와 상기 접지 사이에 연결된 제1 저항;

상기 이종 접합 트랜지스터의 베이스와 제2 노드 사이에 연결된 제1 인덕터;

상기 제2 노드와 상기 접지 사이에 연결된 제2 저항;

상기 제2 노드와 상기 접지 사이에 연결된 제2 커패시터;

전원과 상기 제2 노드 사이에 연결된 제3 저항; 및

상기 이종 접합 트랜지스터의 콜렉터와 상기 전원 사이에 연결된 제2 인덕터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 PLL 합성기.
소정 주파수 튜닝 전압을 받아 제1 노드로 전달하는 공진기;

상기 제1 노드와 접지 사이에 연결된 바랙터;

에미터, 베이스, 컬렉터를 가지는 이종 접합 트랜지스터;

상기 제1 노드와 상기 이종 접합 트랜지스터의 에미터 사이에 연결된 제1 커패시터;

상기 이종 접합 트랜지스터의 에미터와 상기 접지 사이에 연결된 제1 저항;

상기 이종 접합 트랜지스터의 베이스와 제2 노드 사이에 연결된 제1 인덕터;

상기 제2 노드와 상기 접지 사이에 연결된 제2 저항;

상기 제2 노드와 상기 접지 사이에 연결된 제2 커패시터;

전원과 상기 제2 노드 사이에 연결된 제3 저항;

상기 이종 접합 트랜지스터의 콜렉터와 상기 전원 사이에 연결된 제2 인덕터; 및

소정 DC 블록킹 커패시터와 일체로 결합된 소정 아이솔레이터를 이용하여 상기 이종 접합 트랜지스터의 콜렉터에서 생성되는 발진 신호를 후속 회로의 영향으로부터 격리시켜 출력하는 아이솔레이션부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 전압 제어 발진기.
일정 주파수를 가지는 발진 신호를 생성하고 상기 생성된 발진 신호를 후속 회로의 영향으로부터 격리시켜 출력하는 PLL 합성기; 및

상기 PLL 합성기로부터의 상기 격리된 발진 신호를 스위치 콘트롤 신호에 따라 선택적으로 Tx 및 Rx 경로 중 어느 하나의 경로로 출력하는 RF 스위치

를 포함하고,

상기 RF 스위치로부터 출력되는 발진 신호를 이용하여 TDD를 위한 상향 링크 및 하향 링크에서 송수신되는 신호의 주파수를 합성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 트랜시버.
제13항에 있어서, 상기 PLL 합성기는,

커패시터와 결합된 소정 아이솔레이터를 이용하여 상기 발진 신호를 격리시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 트랜시버.
제13항에 있어서, 상기 트랜시버는,

IEEE 802.16d/e, WiBro, 및 WiMAX 시스템 중 적어도 하나의 시스템에 이용되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 트랜시버.
일정 주파수를 가지는 발진 신호를 이용하여 TDD를 실현하는 무선 통신 시스템에서 상기 발진 신호를 합성하는 방법에 있어서,

일정 발진기로부터 출력되는 기준 클럭 신호에 상기 발진 신호를 위상 록킹시키는 PLL 회로에서 상기 발진 신호를 생성하는 단계; 및

커패시터와 결합된 소정 아이솔레이터를 이용하여 상기 발진 신호를 RF 스위치를 통하여 유입되는 노이즈의 영향으로부터 격리시켜 출력하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 발진 신호 합성 방법.
제16항에 있어서,

상기 RF 스위치를 통하여 상기 TDD를 위한 하향 링크 및 상향 링크 각 구간에 해당 Tx 또는 Rx 경로로 상기 격리된 발진 신호를 출력하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 발진 신호 합성 방법.
제16항에 있어서, 상기 발진 신호를 생성하는 단계는,

상기 PLL회로의 출력 신호를 주파수 분주한 신호와 상기 기준 클럭 신호를 이용하여 생성한 입력 신호의 위상을 비교하여 상기 비교 결과를 기반으로 주파수 튜닝 전압을 생성하는 단계; 및

상기 주파수 튜닝 전압에 따라 상기 기준 클럭 신호에 위상 록킹되어 일정 주파수로 발진하는 상기 발진 신호를 생성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 발진 신호 합성 방법.
제18항에 있어서,

상기 기준 클럭 신호를 주파수 분주하여 상기 입력 신호를 생성하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템을 위한 발진 신호 합성 방법.
제 16항 내지 제 19항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.