KR100798399B1 - Ｔｄｄ 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치 - Google Patents

Ｔｄｄ 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 신호 수신경로 상에 마련되며, 수신안테나를 통해 수신된 아날로그 고주파 신호(이하 'RF신호'라 함)를 주파수 하향 변환 후 디지털신호로 변환하는 수신신호처리부; 신호 송신경로 상에 마련되며, 디지털신호를 아날로그 신호로 변환 후 주파수 상향 변환하여 RF신호로 변환한 후 증폭시켜 송신안테나 측으로 출력시키는 송신신호처리부; 상기 신호 송신경로 상에 마련되며, 디지털신호를 상기 송신신호처리부에 보내기에 앞서 매개변수(PARAMETER)를 이용하여 증폭기 특성을 선 왜곡시키는 신호왜곡부; 상기 송신신호처리부에서 증폭된 후 출력되는 RF신호를 검출하는 신호검출부; 및 신호 송신 시에는 상기 수신신호처리부의 양 단을 상기 신호왜곡부 및 신호검출부로 연결시키고, 신호 수신 시에는 상기 수신신호처리부를 상기 신호 수신경로로 연결시키는 스위칭부; 를 포함함으로써, 생산성이 향상될 수 있는 기술이 개시된다.
TDD, 시분할 듀플렉스, DPD, 왜곡 보상

Description

ＴＤＤ 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치{SIGNAL TRANSMISSIN/RECEPTION APPARATUS OF MOBILE COMMUNICTION SYSTEM}
도 1은 증폭기의 왜곡현상을 도시한 그래프이다.
도 2는 종래기술에 따른 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치에 대한 블록도이다.
도 4 및 도5는 도3에 도시된 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치에 대한 작동상태도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
300 : 신호 송수신장치
310 : 수신신호처리부
311 : 신호하향변조수단
312 : 아날로그-디지털 변환수단
320 : 송신신호처리부
321 : 디지털-아날로그 변환수단
322 : 신호상향변조수단
323 : 신호증폭수단
330 : 신호왜곡부
340 : 신호검출부
350 : 스위칭부
351 : 제1스위칭수단
352 : 제2스위칭수단
본 발명은 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증폭된 후 안테나로 출력되는 신호를 증폭에 앞서 미리 왜곡시킴으로써 증폭과정에서의 왜곡을 보상하기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신시스템에서는 송신안테나를 통해 RF신호를 송신시키기에 앞서 전력을 증폭시킨다. 이와 같은 증폭과정에 적용되는 고주파 전력증폭기는 모든 신호를 동일한 증폭률로 일정하게 증폭하여 출력하는 선형성(LINEARITY)이 중요하다.
그런데, 도1의 그래프에서 참조되는 바와 같이, 증폭기의 자체 특성으로 인해 입력레벨의 일정 구간(A)을 제외한 나머지 구간(B)에서는 출력레벨의 선형성이 보장되지 못한다. 물론, 특성이 좋은 증폭기를 사용하면 선형성이 보장되는 구간이 늘어나겠지만, 그렇다고 하더라도 모든 입력레벨에 대하여 출력레벨의 선형성이 보장될 수는 없고, 또한, 특성이 좋은 증폭기는 고가여서 생산성이 하락하게 된다.
따라서 증폭기에서 신호가 왜곡되는 현상을 방지하기 위한 방식들이 개발되고 있는 데, 그러한 예들로는 피드 포워드(FEED FORWARD) 방식, 엔비롭 피드백(ENVELOPE FEEDBACK) 방식, 전치 왜곡(PRE DISTORTION) 방식 등이 대표적으로 많이 사용되며, 본 발명은 전치 왜곡, 더욱 자세하게는 디지털 방식 이동통신 시스템에서의 디지털 신호를 처리하는 디지털 전치 왜곡(DPD : DIGITAL PRE DISTORTION)에 관계한다.
참고로 본 발명과 관계된 DPD 기술과 관련하여서 참조할 만한 기술로는 대한민국 공개특허 공개번호 10-2004-0054420호(발명의 명칭 : 전력증폭기의 전치왜곡 보상장치와 그 운용방법)에 개시된 기술 등이 있다.
한편, 상기한 DPD 기술이 적용된 종래의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치를 도2를 참고하여 살펴본다.
일반적으로 이동통신시스템에서는, 신호를 이동단말기에서 기지국으로, 또는, 기지국에서 이동단말기로 보내기 위한 두 개의 신호경로를 구비하는 데, 이러한 두개의 경로 상에 상기한 DPD 기술이 적용된 종래의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치(200)는, 신호 수신경로 상(Rx P)에 마련되는 수신신호처리부(210), 신호 송신경로(Tx P) 상에 마련되는 송신신호처리부(220), 신호검출부(240), 신호검출부(240)에서 검출된 신호를 신호왜곡부로 피드백시키기 위한 피드백부(250), 신 호왜곡부(230)로 구성된다.
수신신호처리부(210)는 수신안테나(Rx A)를 통해 수신된 아날로그 고주파 신호(이하 'RF신호'라 함)를 주파수 하향 변환 후 디지털신호로 변환하기 위한 것으로, 수신된 RF신호를 아날로그 기저대역 신호(BASE BAND 신호, '이하 기저대역신호'라 함)로 변조하는 하향변조수단(211) 및 하향변조수단(211)에서 하향 변조된 기저대역신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환수단(212)으로 구성된다.
송신신호처리부(220)는 디지털신호를 아날로그 신호로 변환 후 주파수 상향 변환하여 RF신호로 변환한 후 증폭시켜 송신안테나(Tx A) 측으로 출력시키기 위한 것으로, 신호왜곡부(230)를 통해 선 왜곡된 후 출력되는 디지털신호를 기저대역신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환수단(221)과, 디지털-아날로그 변환수단(221)에 의해 변환된 기저대역신호를 RF신호로 변조하는 상향변조수단(222) 및 상향변조수단(222)에 의해 변조된 RF신호를 증폭시켜 출력하는 신호증폭수단(223)으로 구성된다.
신호검출부(240)는 신호증폭수단(223)으로부터 출력되는 RF신호의 일부를 검출하기 위한 것으로, 방향성 결합기(DIRECTIONAL COUPLER) 등을 포함하여 구성된다.
피드백부(250)는 신호검출부(240)에서 검출된 신호를 신호왜곡부(230)로 피드백시키기 위한 것으로, 신호검출부(240)에서 검출된 RF신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 하향변조수단(251), 하향변조수단(251)에서 하향 변조된 기저대역신호 를 디지털신호로 변환하여 신호왜곡부(230)로 출력시키기 위한 아날로그-디지털 변환수단(252)으로 구성된다.
그리고 신호왜곡부(230)는 신호검출부(240)에서 검출된 후 피드백부(250)를 통해 오는 신호와 입력되는 신호를 비교하여 신호증폭수단(223)에서 신호의 왜곡상태를 분석함으로써 왜곡상태를 선형화하는 선형화 매개변후(PARAMETER)를 생성한 후, 생성된 선형화 매개변수에 따라 입력되는 신호를 선 왜곡시켜 송신신호처리부(220) 측으로 출력시킨다.
그런데, 상기한 바와 같은 DPD 기술이 적용된 신호 송수신장치(200)에 의하면 DPD 기술을 적용하기 위해 별도의 하향변조수단(251) 및 아날로그-디지털 변환수단(252)을 구비하는 피드백부(250)를 구성시켜야 한 다는 점에서 생산성을 하락시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, TDD(Time Division Duplex, 시분할 듀플렉스) 방식의 이동통신시스템에서 수신경로 상에 구비되는 소자를 이용하여 피드백부를 구성시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치는, 신호 수신경로 상에 마련되며, 수신안테나를 통해 수신된 아날로그 고주파 신호(이하 'RF신호'라 함)를 주파수 하향 변환 후 디지털신호로 변환하는 수신신호처리부; 신호 송신경로 상에 마련되며, 디지털신호를 아날로그 신호로 변환 후 주파수 상향 변환하여 RF신호로 변환한 후 증폭시켜 송신안테나 측으로 출력시키는 송신신호처리부; 상기 신호 송신경로 상에 마련되며, 디지털신호를 상기 송신신호처리부에 보내기에 앞서 선형화 매개변수(PARAMETER)를 이용하여 증폭기의 특성을 선 왜곡시키는 신호왜곡부; 상기 송신신호처리부에서 증폭된 후 출력되는 RF신호를 검출하는 신호검출부; 및 신호 송신 시에는 상기 수신신호처리부의 양 단을 상기 신호왜곡부 및 신호검출부로 연결시키고, 신호 수신 시에는 상기 수신신호처리부를 상기 신호 수신경로로 연결시키는 스위칭부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신신호처리부는, 수신된 RF신호를 아날로그 기저대역 신호(BASE BAND 신호, 이하 '기저대역신호'라 함)로 변조하는 하향변조수단; 및 상기 하향변조수단에 의해 변조된 기저대역신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환수단; 을 포함하는 것을 더 구체적인 특징으로 한다.
상기 송신신호처리부는, 상기 신호왜곡부를 통해 선 왜곡된 후 출력되는 디지털신호를 아날로그 기저대역 신호(BASE BAND 신호, 이하 '기저대역신호'라 함)로 변환하는 디지털-아날로그 변환수단; 상기 디지털-아날로그 변환수단에 의해 변환된 기저대역신호를 RF신호로 변조하는 상향변조수단; 및 상기 상향변조수단에 의해 변조된 RF신호를 증폭시켜 출력하는 신호증폭수단; 을 포함하는 것을 더 구체적인 특징으로 한다.
상기 스위칭부는, 상기 신호 수신경로 상에 마련되며, 신호 송신 시에는 상 기 수신신호처리부의 일 측 단을 상기 신호왜곡부에 연결시키고, 신호 수신 시에는 상기 수신신호처리부의 일 측 단을 상기 신호 수신경로로 연결시키는 제1스위칭수단; 및 상기 신호 수신경로 상에 마련되며, 신호 송신 시에는 상기 수신신호처리부의 타 측 단을 상기 신호검출부로 연결시키고, 신호 수신 시에는 상기 수신신호처리부의 타 측 단을 상기 신호 수신경로로 연결시키는 제2스위칭수단; 을 포함하는 것을 더 구체적인 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 종래기술에서 설명된 부분은 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치(300, 이하 '신호 송수신장치'로 약칭 함)에 대한 블록도이다.
본 발명에 따른 신호 송수신장치(300)는, 신호 수신경로(Rx P) 상에 마련되는 수신신호처리부(310)와, 신호 송신경로(Tx P) 상에 마련되는 송신신호처리부(320)와, 신호 송신경로(Tx P) 상에 마련되는 신호왜곡부(330) 및 신호검출부(340)와, 신호 수신경로(Rx P) 상에 마련되는 스위칭부(350) 등을 포함하여 구성된다.
수신신호처리부(310)는 수신안테나(Rx A(를 통해 수신된 RF신호를 디지털신호로 변환하기 위한 것으로, 수신된 RF신호를 주파수 하양 변환 후 기저대역신호로 변조하는 하향변조수단(311) 및 하향변조수단(311)에서 하향 변조된 기저대역신호 를 디지털신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환수단(312)을 포함하여 구성된다.
송신신호처리부(320)는 디지털신호를 아날로그 신호로 변환 후 주파수 상향 변환하여 RF신호로 변환한 후 증폭시켜 송신안테나(Tx A) 측으로 출력시키기 위한 것으로, 신호왜곡부(330)를 통해 선 왜곡된 후 출력되는 디지털신호를 기저대역신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환수단(321)과, 디지털-아날로그 변환수단(321)에 의해 변환된 기저대역신호를 RF신호로 변조하는 상향변조수단(322) 및 상향변조수단(322)에 의해 변조된 RF신호를 증폭시켜 출력하는 신호증폭수단(323)으로 구성된다.
참고로 수신안테나 및 송신안테나는 일체로 구비될 수 있다.
신호왜곡부(330)는 신호검출부(340)에서 검출된 후 수신신호처리부(310)를 통해 오는 신호와 입력되는 신호를 비교하여 신호증폭수단(323)의 신호 왜곡 정도를 분석함으로써 왜곡정도를 선형화하는 선형화 매개변수(PARAMETER)를 생성한 후, 생성된 선형화 매개변수에 따라 입력되는 신호를 선 왜곡시켜 송신신호처리부(320) 측으로 출력시킨다.
신호검출부(340)는 신호증폭수단(323)으로부터 출력되는 RF신호의 일부를 검출한다.
그리고 스위칭부(350)는, 신호 송신 시에는 수신신호처리부(310)의 양 단을 신호왜곡부(330) 및 신호검출부(340)로 연결시키고, 신호 수신 시에는 수신신호처리부(310)의 양단을 신호 수신경로(Rx P) 상에 연결시킨다.
일반적으로 TDD 방식의 이동통신에서는 송신신호와 수신신호가 서로 다른 시 간에 송수신 되게 된다. 즉, 송신경로를 통해 신호가 송신될 경우에는 수신경로가 휴면상태이고, 수신경로를 통해 신호가 수신될 경우에는 송신경로가 휴면상태로 되는 것이다. 따라서 신호 송신 시에 신호검출부(340)를 통해 검출된 송신 신호의 일부가 수신신호처리부(310)를 통과하게 구성시킨다 하더라도 수신안테나(Rx A)를 통해 수신된 신호와 신호검출부(340)를 통해 검출된 신호가 수신신호처리부(310)에서 상호 간섭이 이루질 수 없게 되는 것이다. 따라서 스위칭부(350)를 통해 송신 및 수신 시를 나누어 수신신호처리부(310)의 양단을 전환시킴으로써 수신신호처리부(310)의 활용율을 높임으로써 DPD 기술을 적용하기 위해 별도의 신호하향변조수단이나 아날로그-디지털 변환수단을 구비시키지 않아도 되게 된다.
위와 같은 스위칭부(350)는, 신호 송신 시에는 수신신호처리부(310)의 일 측 단을 신호왜곡부(330)에 연결시키고, 신호 수신 시에는 수신신호처리부(310)의 일 측 단을 신호 수신경로(Rx P)로 연결시키는 제1스위칭수단(351)과, 신호 송신 시에는 수신신호처리부(310)의 타 측 단을 신호검출부(340)로 연결시키고, 신호 수신 시에는 수신신호처리부(310)의 타 측 단을 신호 수신경로(Rx P)로 연결시키는 제2스위칭수단(352) 등을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 신호 송수신장치(300)의 작동에 대하여 도4 및 도5를 참조하여 설명하되, 신호 송신 시를 중점으로 하여 설명한다.
신호 송신 시에는 도4에서 참조되는 바와 같이 스위칭부(350)의 제1스위칭수단(351) 및 제2스위칭수단(352)이 수신신호처리부(310)를 신호 수신경로(Rx P)에 연결시키지 않고 신호왜곡부(330) 및 신호검출부(340)에 연결시킨다.
도4와 같이 제1스위칭수단(351) 및 제2수위칭수단(352)이 전환된 상태에서, 신호 송수신장치(300)가 처음 작동하는 경우에는, 즉, 초기모드(INITIAL MODE)에서는 입력신호(V1)로서 디지털 트레이닝 신호(TRAINING SIGNAL)가 입력되고, 입력되는 신호(V1)는 신호왜곡부(330)로 입력된다. 여기서 초기모드에는 입력신호(V1)만이 있고 신호검출부(340)에서 검출된 신호가 없으므로 신호왜곡부(330)의 선 왜곡동작은 이루어지지 않고 입력신호(V1) 그대로 송신신호처리부(320) 측으로 통과하게 된다. 신호왜곡부(330)를 통과한 신호(V2)는 디지털-아날로그 변환수단(321)에서 기저대역신호(V3)로 변환된 뒤, 신호상향변조수단(322)에서 RF신호(V4)로 변조된 후, 신호증폭수단(323)으로 입력된다. 신호증폭수단(323)에서는 입력된 신호(V4)를 증폭시켜 증폭된 신호(V5)를 송신안테나(Tx A) 측으로 출력시키게 되고, 이렇게 송신안테나(Tx A) 측으로 출력된 신호(V5)의 일부는 신호검출부(340)에 의해 검출된다. 그리고 신호검출부(340)에서 검출된 신호(V51)는 도4의 화살표에서 참조되는 바와 같이, 제2스위칭수단(352)을 통해, 수신신호처리부(310)의 하향변조수단(311) 및 아날로그-디지털변환수단(312)를 거치면서 부호 V52 및V53 으로 된 상태로 제1스위칭수단(351)을 통해 신호왜곡부(330)로 입력된다.
위와 같이 신호검출부(340)에서 검출된 후 수신신호처리부(310)를 거쳐 신호 왜곡부(330)로 신호(V53)가 입력되면, 신호왜곡부(330)에서는 검출된 신호(V53)와 입력되는 신호(V1)를 비교하여 신호증폭수단(323)의 신호 왜곡된 정도를 분석한 후 입력레별 별로 선형화 매개변수를 생성하여 저장한 후 정상모드로 운영된다.
정상모드에서 신호왜곡부(330)로 신호(V1)가 입력되면, 입력되는 신호(V1)의 전력레벨을 검출한 후 해당 전력레벨에 대응되는 선형화 매개변수를 이용하여 신호(V1)를 선 왜곡시킨 후, 왜곡된 신호(V2)를 송신신호처리부(320) 측으로 출력시킨다. 그리고 송신신호처리부(320)를 거쳐 RF신호(V4)로 변환된 후 신호증폭수단(323)을 통해 증폭된 다음 송신안테나(Tx A) 측으로 출력된다. 이 때에도 마찬가지로 신호증폭수단(323)으로부터 송신안테나(Tx A) 측으로 출력되는 신호(V5)의 일부는 또 다시 신호검출부(340)에서 검출되어 수신신호처리부(310)를 거쳐 신호왜곡부(330)로 입력되며, 신호왜곡부(330)에서는 신호증폭수단(323)의 왜곡상태의 변환정도를 분석하여, 신호증폭수단(323)의 왜곡상태가 변환되면 새로운 선형화 매개변수를 생성하는 식으로 동작하게 된다.
물론, 신호 수신 시에는 도5에 도시된 바와 같이 제1스위칭수단(351) 및 제2수위칭수단(352)이 수신신호처리부(310)의 양 단을 수신경로(Rx P)로 연결시키게 되므로, 수신신호는 도5의 화살표 방향으로 이동된다.
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설 명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 다양한 변형 실시가 가능할 것이므로, 본 발명은 후술되는 특허청구범위 기재에 의한 발명 및 그 등가범위로 해석되어져야 할 것이다.
본 발명에 따르면 수신경로 상에 구비되는 수신신호처리부를 이용하여 DPD 기술 적용을 위한 신호처리를 수행하도록 함으로써 부품절감에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 신호 수신경로 상에 마련되며, 수신안테나를 통해 수신된 아날로그 고주파 신호(이하 'RF신호'라 함)를 주파수 하향 변환 후 디지털신호로 변환하는 수신신호처리부;
    신호 송신경로 상에 마련되며, 디지털신호를 아날로그 신호로 변환 후 주파수 상향 변환하여 RF신호로 변환한 후 증폭시켜 송신안테나 측으로 출력시키는 송신신호처리부;
    상기 신호 송신경로 상에 마련되며, 디지털신호를 상기 송신신호처리부에 보내기에 앞서 선형화 매개변수(PARAMETER)를 이용하여 선 왜곡시키는 신호왜곡부;
    상기 송신신호처리부에서 증폭된 후 출력되는 RF신호를 검출하는 신호검출부; 및
    신호 송신 시에는 상기 수신신호처리부의 양 단을 상기 신호왜곡부 및 신호검출부로 연결시키고, 신호 수신 시에는 상기 수신신호처리부를 상기 신호 수신경로로 연결시키는 스위칭부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 TDD(Time Division Duplex) 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신신호처리부는,
    수신된 RF신호를 아날로그 기저대역 신호(BASE BAND 신호, 이하 '기저 대역신호'라 함)로 변조하는 하향변조수단; 및
    상기 하향변조수단에 의해 변조된 기저대역신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신신호처리부는,
    상기 신호왜곡부를 통해 선 왜곡된 후 출력되는 디지털신호를 아날로그 기저대역 신호(BASE BAND 신호, 이하 '기저대역신호'라 함)로 변환하는 디지털-아날로그 변환수단;
    상기 디지털-아날로그 변환수단에 의해 변환된 기저대역신호를 RF신호로 변조하는 상향변조수단; 및
    상기 상향변조수단에 의해 변조된 RF신호를 증폭시켜 출력하는 신호증폭수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 신호 수신경로 상에 마련되며, 신호 송신 시에는 상기 수신신호처리부의 일 측 단을 상기 신호왜곡부에 연결시키고, 신호 수신 시에는 상기 수신 신호처리부의 일 측 단을 상기 신호 수신경로로 연결시키는 제1스위칭수단; 및
    상기 신호 수신경로 상에 마련되며, 신호 송신 시에는 상기 수신신호처리부의 타 측 단을 상기 신호검출부로 연결시키고, 신호 수신 시에는 상기 수신신호처리부의 타 측 단을 상기 신호 수신경로로 연결시키는 제2스위칭수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 TDD 방식의 이동통신시스템에서의 신호 송수신장치.
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