KR100838521B1 - 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기로서, 기저대역의 I 신호 및 기저대역의 Q 신호를 제1 중간 주파수 신호를 기초로 상향 변환하는 중간 주파수 상향 변환부와, 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 I 신호 및 상기 Q 신호를 연산하는 제1 연산부와, 상기 연산부의 출력을 아날로그 변환하는 DA 변환부와, 상기 DA 변환부의 출력을 2개의 신호로 분리하고 상기 2개의 분리된 신호 각각에 대해서 제2 중간 주파수 신호를 기초로 변조하는 중간 주파수 변조부와, 상기 중간 주파수 변조된 상기 2개의 분리된 신호를 연산하는 제2 연산부와, 상기 제2 연산부의 출력 신호를 RF 상향 변환하는 RF 상향 변환부를 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, EVM, 선형성, 소비 전력 절감 등의 변조 품질의 개선이 가능하고 집적화를 통하여 저비용으로 무선 통신 송신기의 주요 특성을 구현함으로써 기존 방식과 비교하여 고주파 90도 위상 변환기 및 2배 이상의 주파수를 갖는 전압 제어 발진기의 필요성과 고주파 I/Q 국부 발진 신호들의 필요성을 제거할 수 있으며 측파대 제거(side-band rejection)를 보다 효과적으로 구현할 수 있다.
SDR, 디지털 중간 주파수 송신기, 변조 품질, 집적화, 측파대 제거

Description

무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기{DIGITAL INTERMEDIATE FREQUENCY TRANSMITTER FOR WIRELESS COMMUNICATION}
도 1은 종래 기술에 따른 I/Q 경로를 이용하는 디지털 중간 주파수 송신기의 예시적인 블록도.
도 2는 도 1의 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 단일 경로를 이용하는 디지털 중간 주파수 송신기의 예시적인 블록도이다.
도 4a 내지 도 4b는 도 3의 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기의 예시적인 블록도.
도 6a 내지 도 6f는 도 5의 본 발명에 따른 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기의 다른 예시적인 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 발진기 120: 믹서
130: 위상 변환기 140: DAC
150: 저역 통과 필터 160: 연산기
170: 파워 증폭기 180: 대역 통과 필터
190: 대역 통과 필터 210: 발진기
220: 믹서 230: 위상 변환기
240: DA 변환부 250: 저역 통과 필터부
260: 연산부 270: 파워 증폭부
280: 대역 통과 필터부 285: 전역 통과 필터부
290: 주파수 분주부
본 발명은 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 EVM, 선형성, 소비 전력 절감 등의 변조 품질의 개선이 가능하고 집적화를 통하여 저비용으로 무선 통신 송신기의 주요 특성을 구현함으로써 기존 방식과 비교하여 고주파 90도 위상 변환기 및 2배 이상의 주파수를 갖는 전압 제어 발진기의 필요성과 고주파 I/Q 국부 발진 신호들의 필요성을 제거할 수 있으며 측파대 제거를 보다 효과적으로 구현하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 관한 것이다.
최근 들어 무선 통신 시스템의 파워 소모를 적게 하는 원칩 솔루션 개발을 위해 많은 연구가 수행되고 있다.
종래 무선 통신 시스템에서 사용되는 송신기는 슈퍼헤테로다인(Superheterodyne) 방식을 이용하였다. 이 방식은 음성 또는 화상 등 실제 정보를 포함하고 있는 저주파 대역의 신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency, IF)의 신호로 변환시킨 후 이를 고주파인 반송파에 실어서 전송하는 것으로서, 하드웨어 구성이 복잡하고 전력 소모가 많은 단점이 있다.
이러한 종래의 슈퍼헤테로다인 방식의 단점을 극복하기 위해서, 중간 주파수를 사용하지 않고 기저대역 신호를 반송파 신호로 상향 변환(Up Conversion)하는 직접 변환(Direct Conversion) 방식이 채용되고 있다. 직접 변환 방식은 무선 통신 시스템에서의 송신기 구조 중에서 가장 전력 소모가 적고 소형화가 가능하며 저가로 생산할 수 있는 장점을 가진다.
그러나 종래의 직접 변환 방식에서는 국부 발진(LO)에서 직교 신호(Quadrature Signal) 즉 I/Q 신호를 생성하여야 하는데 이러한 사항은 고주파를 정확히 90도 위상 변환하여야 하므로 더 많은 하드웨어가 필요하며 또한 이에 따른 전력 소모가 발생하며 또한 변조 품질 성능 열화의 원인이 된다. 변조 품질은 예컨대 EVM(Error Vector Magnitude), 선형성(Linearity), 소비 전력 등의 특성을 의미한다.
즉 종래의 직접 변환 방식에서는 국부 발진 신호를 기초로 직교 신호를 생성해야 하지만 이러한 직교 신호 생성은 고주파를 정확히 90도 위상 변환하는 신호 처리를 수행해야만 한다. 따라서 더 많은 하드웨어 소모 및 전력소모를 야기 시키며 또한 변조 품질 성능 열화의 주요 원인이 된다.
따라서 무선 통신 시스템에서 사용되는 송신기 방식으로서 다중 밴드/다중 대역을 가능하게 하는 소프트웨어 정의 라디오, 즉 SDR(Software Defined Radio)을 지향하는 방식의 디지털 중간 주파수 송신기가 개발되고 있다.
도 1 내지 도 2는 종래 기술에 따른 디지털 중간 주파수 송신기의 예시적인 블록도이다.
도 1은 종래 기술에 따른 I/Q 경로를 이용하는 디지털 중간 주파수 송신기의 예시적인 블록도이다.
도시되듯이, I 경로와 Q 경로를 이용한 종래의 디지털 중간 주파수 송신기의 구조는 기저대역 신호(BB_I, BB_Q)는 중간 주파수 발진기(LO_IF, 110)에 의해서 생성된 신호와 믹서(120a, 120b)에 의해서 혼합되어 디지털 도메인에서 I/Q 중간 주파수로 상향 변환을 수행한다. 이 경우 위상 변환기(130a)에 의해서 90도 위상 변환된 신호가 BB_I와 혼합된다.
상향 변환된 신호는 이후 DAC(140a, 140b)를 이용하여 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다.
이 경우 샘플링 주파수 Fs는 중간 주파수의 n배(n은 2 이상의 정수)이다.
이 경우 DAC(140a, 140b)에서의 아날로그 변환 과정에서 발생하는 불필요한 고조파(unwanted harmonic) 신호는 각각 저역 통과 필터(150a, 150b)에 의해서 제거한다.
이후 원하는 RF 송신 주파수를 얻기 위해서 I/Q 주파수 상향 변환이 수행된다. 즉 RF 발진기(LO_RF, 110b)의 신호는 믹서(120c, 120d)에 의해서 혼합된다.
또한 이 경우 위상 변환기(130b)에 의해서 위상 변환되어 I 성분 신호에 제공된다.
이때, I/Q LO주파수를 발생시키기 위해 90도 위상변환기(130b)를 사용하거나 또한 두 배의 LO 주파수를 가지는 VCO를 사용하여 이를 분주(divide)하여 I/Q LO들을 생성시키는 방법을 사용할 수도 있다.
이러한 믹서(120c, 120d)를 통한 I/Q 상향 변환 출력을 연산기(160)를 통하여 서로 더하거나 빼는 경우 원하지 않는 측대파(side-band)를 제거할 수 있다.
원하지 않는 측대파가 제거되면 파워 증폭기(170)를 통하여 증폭되고 대역 통과 필터(180)를 거쳐서 안테나로 전송된다.
도 2는 도 1의 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서 연산기(160)를 통과한 이후의 주파수 도메인에서의 신호를 나타낸다.
도시되듯이 연산기(160)를 통하여 감산을 수행하여 측대파가 제거된 상태임을 확인할 수 있다.
도 3은 종래 기술에 따른 단일 경로를 이용하는 디지털 중간 주파수 송신기의 예시적인 블록도이다.
도 1을 참조로 한 종래 기술에 따른 디지털 중간 주파수 송신기가 I/Q 경로를 이용하는 데 비해서, 도 3의 디지털 중간 주파수 송신기는 단일 경로를 이용한다. 또한 도 1을 참조로 한 종래 기술에 따른 디지털 중간 주파수 송신기가 두 개 의 위상 변환기(130a, 130b)를 사용하는 데 비해서 도 3의 디지털 중간 주파수 송신기는 주파수 상향 변환을 위한 위상 변환기(130)만을 사용한다.
즉 위상 변환기(130)를 이용하여 I/Q IF 주파수로 상향 변환을 한 이후에 연산기(160)를 통하여 연산을 수행한 이후 하나의 DAC(140)를 이용하여 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 이후 DAC(140)에서의 아날로그 변환 과정에서 발생하는 불필요한 고조파 신호는 각각 저역 통과 필터(150)에 의해서 제거한다.
이후 원하는 RF 송신 주파수를 얻기 위한 주파수 상향 변환을 믹서(120e)에 의해서 수행한다. 또한 원하지 않는 측대파를 제거하기 위해서 외부 소자인 대역 통과 필터(190)를 통하여 필터링을 수행한다.
기타 구성 요소는 도 1의 경우와 유사하다.
도 4a 내지 도 4b는 도 3의 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면으로서, 도 4a는 연산기(160)를 통과한 상태의 신호를 나타내며 도 4b는 대역 통과 필터(190)를 통과한 상태의 신호를 각각 나타낸다.
이러한 도 1 내지 도 4b를 참조로 설명한 종래의 디지털 중간 주파수 송신기 구조는 다음과 같은 단점을 지닌다.
우선 도 1의 디지털 중간 주파수 송신기 구조는 I/Q 경로의 오정합(mismatching)의 문제점을 가지고 있다. 또한 두 개의 DAC(140a, 140b)와 저역 통과 필터(150a, 150b)를 각각 사용하므로 소비 전력의 증가와 집적시의 면적 증가를 가져 오며, 제조 비용의 상승을 가져온다. 또한 고주파 I/Q LO 신호(LO_RF)들 을 생성하는 데 불리하며, 이에 대한 위상 변환기(130b)에서의 위상 변환시의 I/Q LO 오정합 및 정확한 I/Q LO신호들을 생성하는데 많은 하드웨어 리소스 및 전력 소모를 유발시킬 수 있다는 단점이 있다.
또한 도 3의 디지털 중간 주파수 송신기 구조는 외부 소자인 고주파 대역 통과 필터(190)를 사용하므로 집적화가 불가능한 단점이 있으며, 고성능을 요구하는 고주파 대역 통과 필터(190)로 인하여 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 EVM, 선형성, 소비 전력 절감 등의 변조 품질의 개선이 가능하고 집적화를 통하여 저비용으로 무선 통신 송신기의 주요 특성을 구현함으로써 기존 방식과 비교하여 고주파 90도 위상 변환기 및 2배 이상의 주파수를 갖는 전압 제어 발진기의 필요성과 고주파 I/Q 국부 발진 신호들의 필요성을 제거할 수 있으며 측파대 제거를 보다 효과적으로 구현하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기로서, 기저대역의 I 신호 및 기저대역의 Q 신호를 제1 중간 주파수 신호를 기초로 상향 변환하는 중간 주파수 상향 변환부와, 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 I 신호 및 상기 Q 신호를 연산하는 제1 연산부와, 상기 연산부의 출력을 아날로그 변환하는 DA 변환부와, 상기 DA 변환부의 출력을 2개의 신호로 분리하고 상기 2개의 분리된 신호 각각에 대해서 제2 중간 주파수 신호를 기초로 변조하 는 중간 주파수 변조부와, 상기 중간 주파수 변조된 상기 2개의 분리된 신호를 연산하는 제2 연산부와, 상기 제2 연산부의 출력 신호를 RF 상향 변환하는 RF 상향 변환부를 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기를 제공한다.
본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 중간 주파수 상향 변환부는, 제1 중간 주파수 신호를 출력하는 제1 중간 주파수 발진기와, 상기 제1 중간 주파수 신호 출력을 90도 위상 변환하는 위상 변환기와, 상기 기저 대역 I 신호에 상기 위상 변환기의 출력을 혼합하고 상기 기저 대역 Q 신호에 상기 제1 중간 주파수 신호를 혼합하여 각각 출력하는 제1 믹서부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 제1 연산부는 상기 중간 주파수 상향 변환부의 출력인 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 I 신호에서 상기 중간 주파수 상향 변환부의 다른 출력인 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 Q 신호를 감산하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 DA 변환부의 출력 신호에서 측대파를 제거하여 상기 중간 주파수 변조부에 전송하는 저역 통과 필터부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는, 상기 DA 변환부의 출력을 상기 2개의 분리된 신호로 분리하는 신호 분리부와, 제2 중간 주파수 신호를 출력하는 제2 중간 주파수 발진기와, 상기 제2 중간 주파수 신호를 상기 2개의 분리된 신호에 혼합하여 각각 출력하 는 제2 믹서부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는, 상기 제2 믹서부의 출력 중 어느 하나에 대해서 측대파 신호를 제거하는 제1 대역 통과 필터부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는, 상기 제2 믹서부의 출력 중 상기 제1 대역 통과 필터부를 통하여 측대파 신호를 제거되는 출력이 아닌 다른 출력에 대해서 전역 통과를 수행하는 전역 통과 필터부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 제2 연산부는 상기 제2 믹서부의 출력 중 어느 하나의 신호에서 나머지 하나의 신호를 감산할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 RF 상향 변환부는, RF 주파수를 발진하는 RF 발진기와, 상기 제2 연산부의 출력 신호를 상기 RF 발진기의 출력 신호와 혼합하는 제3 믹서부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 RF 상향 변환부의 출력 신호를 파워 증폭하는 파워 증폭부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 파워 증폭부의 출력을 대역 통과하는 제2 대역 통과 필터부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 제1 중간 주파수 신호와 상기 제2 중간 주파수 신호는 동일한 주파수를 가지는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기로서, 기저대역의 I 신호 및 기저대역의 Q 신호를 제1 중간 주파수를 기초로 상향 변환하는 중간 주파수 상향 변환부와, 상기 중간 주파수 상향 변환을 수행한 상기 I 신호 및 상기 Q 신호를 연산하는 제1 연산부와, 상기 연산부의 출력을 아날로그 변환하는 DA 변환부와, 상기 DA 변환부의 출력을 2개의 신호로 분리하고 상기 2개의 분리된 신호 각각에 대해서 제2 중간 주파수 신호를 기초로 변조하는 중간 주파수 변조부와, 상기 중간 주파수 변조된 상기 2개의 분리된 신호를 연산하는 제2 연산부와, 상기 제2 연산부의 출력 신호를 RF 상향 변환하는 RF 상향 변환부와, 상기 RF 상향 변환부에 제공할 RF 주파수 신호를 발진하는 주파수 발진부와, 상기 주파수 발진부의 출력인 상기 RF 주파수 신호를 분주하여 상기 중간 주파수 상향 변환부의 상기 제1 중간 주파수 신호 또는 상기 중간 주파수 변조부의 상기 제2 중간 주파수 신호로서 제공하는 주파수 분주부를 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기를 제공한다.
본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 중간 주파수 상향 변환부는, 상기 주파수 분주부의 상기 제1 중간 주파수 신호를 90도 위상 변환하는 위상 변환기와, 상기 기저 대역 I 신호에 상기 위상 변환기의 출력을 혼합하고 상기 기저 대역 Q 신호에 상기 주파수 분주부의 상기 제1 중간 주파 수 신호를 혼합하여 각각 출력하는 제1 믹서부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 제1 연산부는 상기 중간 주파수 상향 변환부의 출력인 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 I 신호에서 상기 중간 주파수 상향 변환부의 다른 출력인 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 Q 신호를 감산하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 DA 변환부의 출력 신호에서 측대파를 제거하여 상기 중간 주파수 변조부에 전송하는 저역 통과 필터부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는, 상기 DA 변환부의 출력을 상기 2개의 분리된 신호로 분리하는 신호 분리부와, 상기 주파수 분주부의 상기 제2 중간 주파수 신호를 상기 2개의 분리된 신호에 혼합하여 각각 출력하는 제2 믹서부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는, 상기 제2 믹서부의 출력 중 어느 하나에 대해서 측대파 신호를 제거하는 제1 대역 통과 필터부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는, 상기 제2 믹서부의 출력 중 상기 제1 대역 통과 필터부를 통하여 측대파 신호를 제거되는 출력이 아닌 다른 출력에 대해서 전역 통과를 수행하는 전역 통과 필터부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상 기 제2 연산부는 상기 제2 믹서부의 출력 중 어느 하나의 신호에서 나머지 하나의 신호를 감산하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 RF 상향 변환부는, 상기 제2 연산부의 출력 신호를 상기 주파수 발진부의 상기 RF 주파수 신호와 혼합하는 제3 믹서부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 RF 상향 변환부의 출력 신호를 파워 증폭하는 파워 증폭부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 파워 증폭부의 출력을 대역 통과하는 제2 대역 통과 필터부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서, 상기 제1 중간 주파수 신호와 상기 제2 중간 주파수 신호는 동일한 주파수를 가지는 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기의 예시적인 블록도이고, 도 6a 내지 도 6f는 도 5의 본 발명에 따른 디지털 중간 주파수 송신기에 있어서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시되듯이 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기 는 제1 중간 주파수 발진기(210a)와, 제1 믹서 구성(220a, 220b)과, 위상 변환기(230)와, 제1 연산부(260a)와, DA 변환부(240)와, 저역 통과 필터부(250)와, 제2 중간 주파수 발진기(210b)와, 제2 믹서 구성(220c, 220d)과, 제1 대역 통과 필터부(280a)와, 전역 통과 필터부(285)와, 제2 연산부(260b)와, 제3 믹서부(220e)와, RF 발진기(210c)와, 파워 증폭부(270)와, 제2 대역 통과 필터부(280b)를 포함한다.
제1 중간 주파수 발진기(210a)와, 제1 믹서 구성(220a, 220b)과, 위상 변환기(230)는 중간 주파수 상향 변환부로서 동작한다.
즉 기저대역의 I 신호 및 기저대역의 Q 신호를 제1 중간 주파수 신호를 기초로 상향 변환한다.
좀 더 상세하게는 제1 중간 주파수 발진기(210a)는 국부 발진기로서 제1 중간 주파수 신호를 출력한다.
위상 변환기(230)는 제1 중간 주파수 신호 출력을 90도 위상 변환한다.
제1 믹서 구성(220a, 220b)의 믹서(220a)는 기저 대역 I 신호에 위상 변환기(230)의 출력을 혼합하고 믹서(220b)는 기저 대역 Q 신호에 제1 중간 주파수 발진기(210a)의 출력인 제1 중간 주파수 신호를 혼합하여 각각 출력한다.
이와 같이 디지털 도메인에서 기저대역 I/Q 신호의 제1 중간 주파수로의 상향 변환이 수행된다.
제1 연산부(260a)는 중간 주파수 상향 변환부의 출력, 즉 제1 중간 주파수를 기초로 상향 변환된 I 신호 및 Q 신호를 연산한다.
좀 더 상세하게는, 제1 믹서 구성(220a, 220b)의 믹서(220a)의 출력, 즉 중 간 주파수 상향 변환된 I 신호에서 제1 믹서 구성(220a, 220b)의 믹서(220b)의 출력, 즉 중간 주파수 상향 변환된 Q 신호를 감산할 수 있다.
도 6a는 제1 연산부(260a)의 출력에 대해서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면이다. 도시되듯이 중간 주파수(fIF)로 상향 변환이 수행되는 것을 확인할 수 있다.
이 경우 즉 중간 주파수 상향 변환된 I 신호에서 중간 주파수 상향 변환된 Q 신호를 감산하는 신호 출력은 다음 수학식 1과 같이 표시될 수 있다.
Figure 112006089964231-pat00001
DA 변환부(240)는 제1 연산부(260a)의 출력 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 이 경우 Fs의 샘플링 주파수가 적용되며, Fs는 제1 중간 주파수의 n(n은 2이상의 정수)배인 것이 바람직하다.
도 6b는 DA 변환부(240)의 출력에 대해서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면이다. 도시되듯이 중간 주파수(fIF)의 정수 배로 신호가 분포되는 것을 확인할 수 있다.
DA 변환부(240)를 통하여 아날로그 변환된 신호는 바람직하게는 저역 통과 필터부(250)를 통하여 측대파가 제거된다.
도 6c는 저역 통과 필터부(250)의 출력에 대해서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면이다. 도시되듯이 불필요한 고조파 성분이 제거되는 것을 확인할 수 있다.
이후 제2 중간 주파수를 기초로 한 중간 주파수 변조를 수행한다.
제2 중간 주파수 발진기(210b)와, 제2 믹서 구성(220c, 220d)과, 제1 대역 통과 필터부(280a)와, 전역 통과 필터부(285)는 중간 주파수 변조부로서 동작한다.
즉 DA 변환부(240)의 출력, 바람직하게는 저역 통과 필터부(250)를 통하여 측대파가 제거된 출력을 2개의 신호로 분리하고 2개의 분리된 신호 각각에 대해서 제2 중간 주파수 신호를 기초로 변조를 수행한다.
좀 더 상세하게는, 신호 분리부(도시되지 않음)를 통하여 DA 변환부(240)의 출력을 2개의 분리된 신호로 분리한다. 이러한 신호 분리는 예컨대 도 5의 저역 통과 필터부(250) 이후에 도시된 신호 배선을 통하여 수행될 수도 있다.
제2 중간 주파수 발진기(210b)는 국부 발진을 통하여 제2 중간 주파수 신호를 출력한다.
이 경우 제2 중간 주파수 발진기(210b)가 별도로 포함되는 구성도 가능하지만, 제1 중간 주파수 신호와 제2 중간 주파수 신호가 동일한 주파수를 가지도록 구성이 가능하다. 이 경우 제2 중간 주파수 발진기(210b)는 제1 중간 주파수 발진기(210a)로 대체가 가능하다. 이러한 제2 중간 주파수 발진기(210b)의 대체는 효율적인 집적화에 기여할 수 있다.
제2 믹서 구성(220c, 220d)은 제2 중간 주파수 발진기(210b)의 제2 중간 주 파수 신호를 신호 분리부의 2개의 분리된 신호에 혼합하여 각각 출력한다.
즉 종래의 디지털 중간 주파수 송신기의 경우 중간 주파수 변조시 별도의 위상 변환기를 포함하는 데 비해서, 본 발명에 따른 디지털 중간 주파수 송신기는 중간 주파수 변조를 위한 별도의 위상 변환기를 포함하지 않는 특징을 가진다.
도 6d는 제2 믹서 구성(220c, 220d)의 믹서(220c) 또는 믹서(220d)의 출력에 대해서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면이다. 도 6d에서 제1 중간 주파수와 제2 중간 주파수는 동일하다고 가정하고 도시한다.
이 경우 믹서(220c) 또는 믹서(220d)의 신호 출력은 다음 수학식 2와 같이 표시될 수 있다.
Figure 112006089964231-pat00002
또한 제1 대역 통과 필터부(280a)는 제2 믹서 구성(220c, 220d)의 출력 신호 중 어느 하나에 대해서 측대파 신호를 제거하도록 배치된다. 즉 도시되듯이 믹서(220c)의 출력에 대해서 측대파 신호를 제거한다.
또한 전역 통과 필터부(All-Pass Filter, APF, 285)는 제2 믹서 구성(220c, 220d)의 출력 신호 중 어느 하나에 대해서 전역 통과를 수행하도록 배치된다. 즉 즉 도시되듯이 믹서(220d)의 출력에 대해서 전역 통과를 수행한다.
제2 연산부(260b)는 중간 주파수 변조부에 의해서 중간 주파수 변조된 2개의 분리된 신호에 대한 연산을 수행한다.
예컨대 제2 연산부(260b)는 제2 믹서 구성(220c, 220d)의 출력 중 어느 하나의 신호에서 나머지 하나의 신호를 감산하도록 구성될 수 있다.
이러한 과정을 통하여 원하는 제로(Zero) 주파수를 캐리어 주파수로 하는 변조 신호를 생성할 수 있다.
도 6e는 제2 연산부(260b)의 출력에 대해서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면이다. 도 6e에서 제1 중간 주파수와 제2 중간 주파수는 동일하다고 가정하고 도시한다.
제3 믹서부(220e)와, RF 발진기(210c)는 RF 상향 변환부로서 동작한다.
즉 제2 연산부(260b)의 출력 신호를 RF 상향 변환한다.
RF 발진기(210c)는 RF 주파수 신호를 발진한다.
제3 믹서부(220e)는 제2 연산부(260b)의 출력 신호를 RF 발진기(210c)의 RF 주파수 신호와 혼합한다.
도 6f는 제3 믹서부(220e)의 출력에 대해서 주파수 도메인에서의 신호를 나타내는 도면이다. 도 6e에서 제1 중간 주파수와 제2 중간 주파수는 동일하다고 가정하고 도시한다.
이 경우 제3 믹서부(220e)의 신호 출력은 다음 수학식 3과 같이 표시될 수 있다.
Figure 112006089964231-pat00003
파워 증폭부(270)는 RF 상향 변환부의 출력, 즉 제3 믹서부(220e)의 출력을 파워 증폭하며, 제2 대역 통과 필터부(280b)는 파워 증폭부(270)의 출력 신호를 대역 통과한다.
이러한 과정을 거쳐서 이후 안테나를 통하여 신호가 전송된다.
이러한 도 5를 참조로 설명한 본원 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기는 특히 RF 신호에 대한 위상 변환이나 외부의 고성능 대역 통과 필터를 사용하지 않음으로써 소비 전력의 최소화, 집적화 및 제조 비용 절감을 용이하게 할 수 있다. 또한 제1 중간 주파수 신호와 제2 중간 주파수 신호를 동일하게 하는 경우 예컨대 전압 제어 발진기 등의 발진기의 개수를 최소화하여 소비 전력의 최소화, 집적화 및 제조 비용의 절감을 용이하게 할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기의 다른 예시적인 블록도이다.
도 7에 도시된 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기에 비해서 발진 구성에서의 차이를 제외하면 동일하다.
따라서 발진 구성을 위주로 설명한다.
도시되듯이 도 7에 도시된 본 발명에 따른 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기는 RF 발진기(210c)와, 주파수 분주부(290)를 이용하여 제1 중간 주파수 신호, 제2 중간 주파수 신호 및 RF 주파수 신호를 제공한다.
즉 RF 발진기(210c)에서는 RF 상향 변환을 위한 RF 주파수를 발진한다.
주파수 분주부(290)는 RF 발진기(210c)의 RF 주파수 신호를 분주하여 중간 주파수 상향 변환부의 제1 중간 주파수 신호 또는 중간 주파수 변조부의 제2 중간 주파수 신호로서 제공한다.
이러한 구성을 통하여 예컨대 전압 제어 발진기 등의 발진기의 개수를 최소화하여 소비 전력의 최소화, 집적화 및 제조 비용의 절감을 용이하게 할 수 있다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 EVM, 선형성, 소비 전력 절감 등의 변조 품질의 개선이 가능하고 집적화를 통하여 저비용으로 무선 통신 송신기의 주요 특성을 구현함으로써 기존 방식과 비교하여 고주파 90도 위상 변환기 및 2배 이상의 주파수를 갖는 전압 제어 발진기의 필요성과 고주파 I/Q 국부 발진 신호들의 필요성을 제거할 수 있으며 측파대 제거를 보다 효과적으로 구현할 수 있다.

Claims (24)

  1. 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기로서,
    기저대역의 I 신호 및 기저대역의 Q 신호를 제1 중간 주파수 신호를 기초로 상향 변환하는 중간 주파수 상향 변환부와,
    상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 I 신호 및 상기 Q 신호를 연산하는 제1 연산부와,
    상기 연산부의 출력을 아날로그 변환하는 DA 변환부와,
    상기 DA 변환부의 출력을 2개의 신호로 분리하고 상기 2개의 분리된 신호 각각에 대해서 제2 중간 주파수 신호를 기초로 변조하는 중간 주파수 변조부와,
    상기 중간 주파수 변조된 상기 2개의 분리된 신호를 연산하는 제2 연산부와,
    상기 제2 연산부의 출력 신호를 RF 상향 변환하는 RF 상향 변환부
    를 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간 주파수 상향 변환부는,
    제1 중간 주파수 신호를 출력하는 제1 중간 주파수 발진기와,
    상기 제1 중간 주파수 신호 출력을 90도 위상 변환하는 위상 변환기와,
    상기 기저 대역 I 신호에 상기 위상 변환기의 출력을 혼합하고 상기 기저 대역 Q 신호에 상기 제1 중간 주파수 신호를 혼합하여 각각 출력하는 제1 믹서부
    를 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연산부는 상기 중간 주파수 상향 변환부의 출력인 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 I 신호에서 상기 중간 주파수 상향 변환부의 다른 출력인 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 Q 신호를 감산하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 DA 변환부의 출력 신호에서 측대파를 제거하여 상기 중간 주파수 변조부에 전송하는 저역 통과 필터부
    를 더 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는,
    상기 DA 변환부의 출력을 상기 2개의 분리된 신호로 분리하는 신호 분리부와,
    제2 중간 주파수 신호를 출력하는 제2 중간 주파수 발진기와,
    상기 제2 중간 주파수 신호를 상기 2개의 분리된 신호에 혼합하여 각각 출력하는 제2 믹서부
    를 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는,
    상기 제2 믹서부의 출력 중 어느 하나에 대해서 측대파 신호를 제거하는 제1 대역 통과 필터부를 더 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는,
    상기 제2 믹서부의 출력 중 상기 제1 대역 통과 필터부를 통하여 측대파 신호를 제거되는 출력이 아닌 다른 출력에 대해서 전역 통과를 수행하는 전역 통과 필터부
    를 더 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 연산부는 상기 제2 믹서부의 출력 중 어느 하나의 신호에서 나머지 하나의 신호를 감산하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 RF 상향 변환부는,
    RF 주파수를 발진하는 RF 발진기와,
    상기 제2 연산부의 출력 신호를 상기 RF 발진기의 출력 신호와 혼합하는 제3 믹서부
    를 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 RF 상향 변환부의 출력 신호를 파워 증폭하는 파워 증폭부
    를 더 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 파워 증폭부의 출력을 대역 통과하는 제2 대역 통과 필터부
    를 더 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 중간 주파수 신호와 상기 제2 중간 주파수 신호는 동일한 주파수를 가지는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  13. 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기로서,
    기저대역의 I 신호 및 기저대역의 Q 신호를 제1 중간 주파수를 기초로 상향 변환하는 중간 주파수 상향 변환부와,
    상기 중간 주파수 상향 변환을 수행한 상기 I 신호 및 상기 Q 신호를 연산하는 제1 연산부와,
    상기 연산부의 출력을 아날로그 변환하는 DA 변환부와,
    상기 DA 변환부의 출력을 2개의 신호로 분리하고 상기 2개의 분리된 신호 각각에 대해서 제2 중간 주파수 신호를 기초로 변조하는 중간 주파수 변조부와,
    상기 중간 주파수 변조된 상기 2개의 분리된 신호를 연산하는 제2 연산부와,
    상기 제2 연산부의 출력 신호를 RF 상향 변환하는 RF 상향 변환부와,
    상기 RF 상향 변환부에 제공할 RF 주파수 신호를 발진하는 주파수 발진부와,
    상기 주파수 발진부의 출력인 상기 RF 주파수 신호를 분주하여 상기 중간 주파수 상향 변환부의 상기 제1 중간 주파수 신호 또는 상기 중간 주파수 변조부의 상기 제2 중간 주파수 신호로서 제공하는 주파수 분주부
    를 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 중간 주파수 상향 변환부는,
    상기 주파수 분주부의 상기 제1 중간 주파수 신호를 90도 위상 변환하는 위상 변환기와,
    상기 기저 대역 I 신호에 상기 위상 변환기의 출력을 혼합하고 상기 기저 대역 Q 신호에 상기 주파수 분주부의 상기 제1 중간 주파수 신호를 혼합하여 각각 출력하는 제1 믹서부
    를 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 연산부는 상기 중간 주파수 상향 변환부의 출력인 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 I 신호에서 상기 중간 주파수 상향 변환부의 다른 출력인 상기 중간 주파수 상향 변환된 상기 Q 신호를 감산하는 것인 무선 통신용 디지털 중 간 주파수 송신기.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 DA 변환부의 출력 신호에서 측대파를 제거하여 상기 중간 주파수 변조부에 전송하는 저역 통과 필터부
    를 더 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  17. 제13항에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는,
    상기 DA 변환부의 출력을 상기 2개의 분리된 신호로 분리하는 신호 분리부와,
    상기 주파수 분주부의 상기 제2 중간 주파수 신호를 상기 2개의 분리된 신호에 혼합하여 각각 출력하는 제2 믹서부
    를 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는,
    상기 제2 믹서부의 출력 중 어느 하나에 대해서 측대파 신호를 제거하는 제1 대역 통과 필터부를 더 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 중간 주파수 변조부는,
    상기 제2 믹서부의 출력 중 상기 제1 대역 통과 필터부를 통하여 측대파 신 호를 제거되는 출력이 아닌 다른 출력에 대해서 전역 통과를 수행하는 전역 통과 필터부
    를 더 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제2 연산부는 상기 제2 믹서부의 출력 중 어느 하나의 신호에서 나머지 하나의 신호를 감산하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  21. 제13항에 있어서, 상기 RF 상향 변환부는,
    상기 제2 연산부의 출력 신호를 상기 주파수 발진부의 상기 RF 주파수 신호와 혼합하는 제3 믹서부
    를 포함하는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 RF 상향 변환부의 출력 신호를 파워 증폭하는 파워 증폭부
    를 더 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 파워 증폭부의 출력을 대역 통과하는 제2 대역 통과 필터부
    를 더 포함하는 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 제1 중간 주파수 신호와 상기 제2 중간 주파수 신호는 동일한 주파수를 가지는 것인 무선 통신용 디지털 중간 주파수 송신기.
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