KR100882881B1 - 무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들로 변환시키는 아웃페이징 방식을 이용하여 고주파신호를 송신할 수 있는 송신 장치 및 방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 송신 장치는, 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 발생하기 위한 기저대역 처리부; 상기 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호로 변환시키기 위한 신호 변환부; 상기 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호를 업 컨버젼시켜 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 발생하는 중간주파수 처리부; 상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 분리시켜 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 발생하는 신호 분리기; 상기 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 업 컨버젼시켜 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 고주파 처리부; 상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS의 전력을 증폭시키는 전력증폭부; 및 상기 전력증폭부에 의해 증폭된 전력을 갖는 상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 결합시켜 하나의 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 고주파 컴바이너;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
무선통신, 아웃페이징, 아날로그, 디지털

Description

무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법{Transmitter and Transmission Method Thereof in Wireless Communication System}
본 발명은 무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 무선통신 시스템에서 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들로 변환시키는 아웃페이징(outphasing) 방식을 이용하여 고주파신호를 송신할 수 있는 송신 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어 무선통신 시스템의 다중대역 및 저전력 단일칩 솔루션(low-power one-chip solution)을 위해 많은 연구가 수행되고 있다. 무선주파수 송신장치(RF transmitter)는 무선통신 시스템에서의 주요 부분을 차지하고 있기 때문에 다중대역 및 저전력 단일칩 솔루션과의 최적화 요구가 더욱 증가하고 있는 추세이다.
무선통신 시스템은 다양한 변조 방식들을 가지고 있는데, 전송 데이터율(data-rate)이 증가할수록 더욱더 복잡한 변조 방식을 채택해야만 한다. 높은 데이터 전송율을 지원할 수 있는 변조들은 대부분 진폭과 위상 모두에 정보를 실어야 만 주파수대역폭의 효율을 보다 높이고, 또한 전송률을 증가시킬 수 있는데, 이는 변조된 신호가 NC-EMS(Non-Constant Enveloped Modulated Signal)일 수 밖에 없다. 이는 C-EMS(Constant Enveloped Modulated Signal)를 처리하는 송신장치에 비해 NC-EMS를 처리하는 송신장치에서 보다 높은 최대평균비(PAR : Peak-Average-Ratio)의 여유마진(back-off margin)을 요구하므로 전력 증폭기의 보다 높은 선형성이 요구되어 지며, 이로 인해 보다 높은 송신 전력소모를 야기시킨다.
무선통신 시스템에서 지금까지 많이 이용되는 송신 방식은 슈펴 헤테로다인(Super-Heterodyne) 방식이며, 그 예를 살펴보면 PT(Polar Transmitter)와 CALLUM(Combined Analog Locked Loop Universal Modulation) 방식을 이용한 송신 장치가 있다.
도 1은 관련 기술의 Polar 송신장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 관련 기술의 Polar 송신장치는 포락선(envelope)와 위상(phase) 사이에서의 주파수의존 지연(frequency-dependant delay) 때문에 원하는 신호의 위상/크기를 정열 하기에 어려움이 있다. 또한 DC/DC 컨버터의 한정된 주파수응답과 envelope 크기에서의 선형성의 제한성도 극복해야할 문제이다. 또한 범용의 기저대역 모뎀으로는 전체 송신 경로를 구현할 수 없으며, 이를 위해 Polar 전용 기저대역 모뎀이 지원되어야 하는 번거로움도 있다.
도 2는 관련 기술의 CALLUM 송신 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 관련 기술의 CALLUM 송신 장치는 다운 컨버젼에서 발생하는 에러들이 다시 최종출력에 나타나고, 피드백 시스템의 하드웨어 구조가 복잡하고, 고속 및 광대역 동작에 다소 경쟁력이 떨어진다.
이와 같은 관련 기술의 송신 장치들은 주파수 업 컨버젼(up-conversion)을 위해 하나 이상의 중간주파수(IF : Intermediate Frequency)를 이용하는 것으로, 복잡한 하드웨어(hardware)가 사용되어 매우 큰 전력소모을 가져온다. 이를 해결하기 위해 중간주파수 변환 과정을 거치지 않고 직접 주파수 업 컨버젼을 수행하는 직접 컨버젼(direct-conversion) 방식이 각광을 받고 있다.
그러나 종래의 직접 컨버젼(conventional direct-conversion) 구조는 로컬 발진기(LO : Local Oscillator)에서 직교신호(quadrature signal)를 생성해야만 하는데, 이는 고주파를 정확히 90도 위상변환시켜 신호처리를 해야만 하므로 하드웨어 구조를 더욱 복잡화시키고 더 많은 전력소모를 야기시키며, 또한 변조 특성(modulation quality)을 열화시키는 원인이 되기도 한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들로 변환시키는 아웃페이징(outphasing) 방식을 이용하여 고주파신호를 송신할 수 있는 송신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 아웃페이징 방식을 이용하여 고주파신호를 송신함으로써, 고효율 및 저전력의 고주파 비선형 증폭을 수행할 수 있도록 하는 송신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 아웃페이징 방식을 이용하여 고주파신호를 송신함에 있어 고효율 및 저전력의 고주파 비선형 증폭을 수행함으로써, 전력 소모를 줄이고 아울러 인접채널간섭을 줄일 수 있는 송신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 아웃페이징 방식을 이용하여 고주파신호를 송신함에 있어 이중 위상동기루프와 비선형 전력증폭기를 사용으로써, 고선형 및 저전력 특성을 개선하고 하드웨어 구조를 간소화시킬 수 있는 송신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템의 송신 장치는, 기저대역의 디지 털 변조 I신호와 Q신호를 발생하기 위한 기저대역 처리부; 상기 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호로 변환시키기 위한 신호 변환부; 상기 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호를 업 컨버젼시켜 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 발생하는 중간주파수 처리부; 상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 분리시켜 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 발생하는 신호 분리기; 상기 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 업 컨버젼시켜 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 고주파 처리부; 상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS의 전력을 증폭시키는 전력증폭부; 및 상기 전력증폭부에 의해 증폭된 전력을 갖는 상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 결합시켜 하나의 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 고주파 컴바이너;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선통신 시스템의 송신 장치는, 상기 중간주파수 처리부로부터 출력된 상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 필터링하여 고조파신호를 제거하는 저역통과필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템의 송신 방법은, 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 발생하는 제 1 단계; 상기 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호로 변환시키는 제 2 단계; 상기 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호를 업 컨버젼시켜 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 발생하는 제 3 단계; 상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 분리시켜 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 발생하는 제 4 단계; 상기 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 업 컨버젼시켜 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 제 5 단계; 상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS의 전력을 증폭시키는 제 6 단계; 및 증폭된 전력을 갖는 상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 결합시켜 하나의 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 제 7 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템의 송신 방법은, 상기 제 3 단계에서 발생된 상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 필터링하여 고조파신호를 제거하는 제 8 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성들을 갖는 본 발명의 무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법은, 무선통신 시스템에서 아웃페이징 방식을 이용하여 고주파신호를 송신함으로써, 고효율 및 저전력의 고주파 비선형 증폭을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법은, 무선통신 시스템에서 아웃페이징 방식을 이용하여 고주파신호를 송신함에 있어 고효율 및 저전력의 고주파 비선형 증폭을 수행함으로써, 전력 소모를 줄이고 아울러 인접채널간섭을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법은, 무선통신 시스템에서 아웃페이징 방식을 이용하여 고주파신호를 송신함에 있어 이중 위상동기루프와 비선형 전력증폭기를 사용으로써, 고선형 및 저전력 특성을 개선하고 하드웨어 구 조를 간소화시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템의 송신 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 송신 장치(300)는, 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 발생하기 위한 기저대역 처리부(310)와, 디지털 변조 I신호와 Q신호를 아날로그 변조 I신호와 Q신호로 변환시키기 위한 신호 변환부(320)와, 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호를 이용하여 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS(Digital IF NC-EMS)를 발생하기 위한 중간주파수 처리부(330)와, 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS(Digital IF NC-EMS)를 필터링하기 위한 저역통과필터(LPF : Low Pass Filter)(340)와, 저역통과필터(340)를 통과한 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS(Digital IF NC-EMS)를 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들(Digital IF C-EMSs)로 변환시키는 신호 분리기(SCS : Signal Component Separator)(350)와, 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들(Digital IF C-EMSs)을 2개의 아날로그 고주파 C-EMS들(Analog RF C-EMS)로 변환시키는 고주파 처리부(360)와, 2개의 아날로그 고주파 C-EMS들(Analog RF C-EMSs)의 전력을 비선형 증폭시키는 비선형 전력증폭부(370)와, 비선형 전력증폭부(370)에 의해 증폭된 전력을 갖는 2개의 아날로그 고주파 C-EMS들(Analog RF C-EMSs)을 결합(combining)시켜 하나의 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)를 발생하는 고주파 컴바이너(380)를 구비한다.
기저대역 처리부(310)는 외부로 송신하고자 하는 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 발생하여 신호 변환부(320)로 출력한다.
신호 변환부(320)는 기저대역 처리부(310)로부터 출력된 기저대역의 디지털 변조 I신호를 아날로그 변조 I신호로 변환시켜 중간주파수 처리부(330)로 출력함과 동시에 기저대역의 디지털 변조 Q신호를 아날로그 변조 Q신호로 변환시켜 중간주파수 처리부(330)로 출력한다. 그리고, 신호 변환부(320)는 변환한 아날로그 변조 I신호와 아날로그 변조 Q신호를 필터링하여 저주파대역 신호만을 통과시키는 저역통과필터(LPF) 기능을 갖는다.
중간주파수 처리부(330)는 신호 변환부(320)에 의해 변환된 기저대역의 아날로그 변조 I신호를 업 컨버젼시켜 중간주파수 아날로그 변조 I신호를 발생하고 동시에 신호 변환부(320)에 의해 변환된 기저대역의 아날로그 변조 Q신호를 업 컨버젼시켜 중간주파수 아날로그 변조 Q신호를 발생한 후, 중간주파수 아날로그 변조 I신호와 중간주파수 아날로그 변조 Q신호를 결합시켜 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS(Analog IF NC-EMS)를 저역통과필터(330)로 출력한다.
저역통과필터(340)는 중간주파수 처리부(330)로부터 출력된 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS(Analog IF NC-EMS)를 필터링하여 불필요한 고조파신호(Harmonics Signal)을 제거한다. 이러한 저역통과필터(340)는 본 발명의 송신 장 치(300)의 구성 요소로 구현되고 있으나, 본 발명의 기술적 사상을 구현함에 있어 본 발명의 송신 장치(300)가 저역통과필터(340)를 반드시 구비하여야 하는 것은 아니다.
신호 분리기(350)는 다음 수학식1 및 수학식2의 계산 과정을 거쳐 저역통과필터(340)를 통과한 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들로 변환시킨다.
NC _ EMS (t) = [ NC _ EMS i (t)+ jNC _EMS q (t)]×Exp(j[ w 0 t ])
= R(t)×Exp(j[ w 0 t + φ(t)])
여기서, R(t) = ( NC _ EMS i 2 (t) + NC _ EMS q 2 (t)) 0.5 이고,
φ(t) = tan -1 ( NC _ EMS q (t)/ NC _ EMS i (t)) 이다.
NC _ EMS (t) = C_ EMS 1 (t) +C_ EMS 2 (t)
C_ EMS 1 (t) = 0.5 R max ×Exp(j[ w 0 t + φ(t) + θ(t)])
C_ EMS 2 (t) = 0.5 R max ×Exp(j[ w 0 t + φ(t) - θ(t)])
여기서, θ(t) = cos -1 [R(t)/ R max ] 이고,
R max 는 NC _ EMS (t)의 최대값이다.
그리고, NC _ EMS (t)는 아날로그 중간주파수 NC-EMS이고, C_ EMS 1 (t)는 아날로그 중간주파수 C-EMS이며, Exp는 지수함수이다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 송신 장치는 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들로 변환시키는 아웃페이징 방식을 이용함으로써, 비선형 전력증폭기를 이용하여 고효율 및 저전력의 고주파 비선형 증폭을 수행할 수 있도록 하고, 이로 인해 전력 소모를 줄이고 아울러 인접채널간섭을 줄일 수 있도록 한다.
고주파 처리부(360)는 신호 분리기(350)에 의해 분리된 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들(Digital IF C-EMS)을 2개의 아날로그 중간주파수 C-EMS들(Analog IF C-EMS)로 변환시킨 후, 하나의 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)를 업 컨버젼시켜 하나의 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)로 변환시킴과 동시에 다른 하나의 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)를 업 컨버젼시켜 다른 하나의 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)로 변환시킨다.
비선형 전력증폭부(370)는 고주파 처리부(360)에 의해 업 컨버젼된 2개의 아날로그 고주파 C-EMS들(Analog RF C-EMS)의 전력을 비선형 증폭시켜 고주파 컴바이너(380)로 출력한다.
고주파 컴바이너(380)는 비선형 전력증폭부(370)에 의해 증폭된 전력을 갖는 2개의 아날로그 고주파 C-EMS들(Analog RF C-EMS)을 결합시켜 하나의 아날로그 고 주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)를 안테나를 통해 외부로 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템의 송신 장치의 세부 구성도로서, 도 3에 도시된 송신 장치(300)의 세부 구성을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 신호 변환부(320)는, 2개의 D-A 컨버터들(321, 322)을 구비한다.
D-A 컨버터(321)는 기저대역 처리부(310)로부터 출력된 기저대역의 디지털 변조 I신호를 아날로그 변조 I신호로 변환시켜 중간주파수 처리부(330)로 출력하되, 변환한 아날로그 변조 I신호를 필터링하여 저주파대역 신호만을 통과시키는 저역통과필터(LPF) 기능을 갖는다.
D-A 컨버터(322)는 기저대역 처리부(310)로부터 출력된 기저대역의 디지털 변조 Q신호를 아날로그 변조 Q신호로 변환시켜 중간주파수 처리부(330)로 출력하되, 변환한 아날로그 변조 Q신호를 필터링하여 저주파대역 신호만을 통과시키는 저역통과필터(LPF) 기능을 갖는다.
중간주파수 처리부(330)는, 로컬 발진기(331)와, 위상 천이기(332), 2개의 혼합기들(333, 334), 및 중간주파수 컴바이너(335)를 구비한다.
로컬 발진기(331)는 국부 주파수신호를 발진하여 2개의 혼합기들(333, 334)로 출력한다. 중간주파수 처리부(330)는 로컬 발진기(331)를 구비하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 예로 기저대역 처리부(310)가 국부 주파수신호를 발생하도록 구현될 수도 있다.
위상 천이기(332)는 로컬 발진기(331)로부터 발진된 국부 주파수신호의 위상 을 90도 천이시켜 천이된 위상을 갖는 국부 주파수신호를 혼합기(333)로 전달한다.
혼합기(333)는 위상 천이기(332)에 의해 90도 천이된 위상을 갖는 국부 주파수신호와 D-A 컨버터(321)로부터 출력된 기저대역의 아날로그 변조 I신호를 혼합시켜 중간주파수 아날로그 변조 I신호를 중간주파수 컴바이너(335)로 출력한다.
혼합기(334)는 위상 천이기(332)에 의해 90도 천이된 위상을 갖는 국부 주파수신호와 D-A 컨버터(322)로부터 출력된 기저대역의 아날로그 변조 Q신호를 혼합시켜 중간주파수 아날로그 변조 Q신호를 중간주파수 컴바이너(335)로 출력한다.
중간주파수 컴바이너(335)는 혼합기(333)로부터의 중간주파수 아날로그 변조 I신호와 혼합기(334)로부터의 중간주파수 아날로그 변조 Q신호를 결합시켜 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS(Analog IF NC-EMS)를 저역통과필터(340)로 출력한다. 여기서, 90도 위상 천이된 국부 주파수신호가 혼합기(333)로 입력되기 때문에, 중간주파수 컴바이너(335)로 입력되는 중간주파수 아날로그 변조 I신호와 중간주파수 아날로그 변조 Q신호는 직교된다.
고주파 처리부(360)는, 리미터들(LM : Limiter)(361-1, 361-2), 위상주파수 검출기들(PFD : Phase Frequency Detector)(362-1, 362-2), 전하 펌프들(CP : Charge Pump)(363-1, 363-2), 전압제어 발진기들(VCO : Voltage Control Oscillator)(364-1, 364-2), 로컬 발진기(LO : Local Oscillator)(365), 디바이더(DIV : Divider)(366), 및 혼합기들(367-1, 367-2)을 구비한다.
리미터(361-1)는 신호 분리기(350)에 의해 분리된 하나의 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)와 혼합기(367-1)로부터 궤환되는 아날로그 중간주파수 신호를 비교하여 신호 분리기(350)로부터 출력된 하나의 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)의 진폭을 리미팅(limiting)시킨다. 즉, 리미터(361-1)는 혼합기(367-1)로부터 궤환되는 아날로그 중간주파수신호를 참조하여 신호 분리기(350)에 의해 분리된 하나의 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)의 하이레벨과 로우레벨을 포화(Saturation)시킨다.
위상주파수 검출기(362-1)는 리미터(361-1)에 의해 리미팅된 진폭을 갖는 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)의 위상주파수를 검출하여 검출한 위상주파수를 전하 펌프(363-1)로 출력한다.
전하 펌프(363-1)는 위상주파수 검출기(362-1)에 의해 검출된 위상주파수에 따라 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)의 전하를 펌핑한다. 그리고, 전파 펌프(363-1)는 펌핑된 전하를 갖는 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)에 비례하는 직류전압 V1을 발생하는 루프필터(Loop Filter) 기능을 갖는다.
전압제어 발진기(364-1)는 전하 펌프(363-1)에 의해 발생된 직류전압 V1에 비례하는 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)를 발생한다. 실질적으로, 전압제어 발진기(364-1)는 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)를 업 컨버젼시켜 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)를 발생하는 역할을 한다.
리미터(361-2)는 신호 분리기(350)에 의해 분리된 다른 하나의 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)와 혼합기(367-2)로부터 궤환되는 아날로그 중간주파수신호를 비교하여 신호 분리기(350)로부터 출력된 다른 하나의 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)의 진폭을 리미팅(limiting)시킨다. 즉, 리미 터(361-2)는 혼합기(367-2)로부터 궤환되는 아날로그 중간주파수신호를 참조하여 신호 분리기(350)에 의해 분리된 다른 하나의 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)의 하이레벨과 로우레벨을 포화(Saturation)시킨다.
위상주파수 검출기(362-2)는 리미터(361-2)에 의해 리미팅된 진폭을 갖는 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)의 위상주파수를 검출하여 검출한 위상주파수를 전하 펌프(363-2)로 출력한다.
전하 펌프(363-2)는 위상주파수 검출기(362-2)에 의해 검출된 위상주파수에 따라 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)의 전하를 펌핑한다. 그리고, 전파 펌프(363-2)는 펌핑된 전하를 갖는 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)에 비례하는 직류전압 V2를 발생하는 루프필터(Loop Filter) 기능을 갖는다.
전압제어 발진기(364-2)는 전하 펌프(363-2)에 의해 발생된 직류전압 V2에 비례하는 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)를 발생한다. 실질적으로, 전압제어 발진기(364-1)는 아날로그 중간주파수 C-EMS(Analog IF C-EMS)를 업 컨버젼시켜 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)를 발생하는 역할을 한다.
로컬 발진기(365)는 국부 주파수신호를 발진하여 디바이더(366)로 출력한다. 그리고, 본 발명은 중간주파수 변환에 이용되는 국부 주파수신호를 발생하는 로컬 발진기(331)와 고주파신호 변환에 이용되는 국부 주파수신호를 발생하는 로컬 발진기(332)를 별도로 구현하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 로컬 발진기를 공통으로 사용할 수도 있다.
디바이더(366)는 로컬 발진기(365)로부터 발진된 국부 주파수신호를 디바이 딩(dividing)하여 혼합기들(367-1, 367-2)로 출력한다.
혼합기(367-1)는 전압제어 발진기(364-1)로부터 발진된 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)와 디바이더(366)에 의해 디바이딩된 국부 주파수신호를 혼합하여 아날로그 중간주파수신호를 리미터(361-1)로 궤환시킨다. 즉, 혼합기(367-1)는 전압제어 발진기(364-1)로부터 발진된 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)를 아날로그 중간주파수신호로 다운 컨버젼시키는 역할을 한다.
혼합기(367-2)는 전압제어 발진기(364-2)로부터 발진된 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)와 디바이더(366)에 의해 디바이딩된 국부 주파수신호를 혼합하여 아날로그 중간주파수신호를 리미터(361-2)로 궤환시킨다. 즉, 혼합기(367-2)는 전압제어 발진기(364-2)로부터 발진된 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)를 아날로그 중간주파수신호로 다운 컨버젼시키는 역할을 한다.
여기서, 리미터(361-1), 위상주파수 검출기(362-1), 전하 펌프(363-1), 전압제어 발진기(364-1), 및 혼합기(367-1)는 하나의 위상동기루프(PLL)을 형성하며, 또한 리미터(361-2), 위상주파수 검출기(362-2), 전하 펌프(363-2), 전압제어 발진기(364-2), 및 혼합기(367-2)는 다른 하나의 위상동기루프(PLL)를 형성한다. 즉, 본 발명은 듀얼 위상동기루프(Dual PLL)를 이용하여 2개의 디지털 중간주파수 C-EMS들(Digital IF C-EMS)을 2개의 아날로그 고주파 C-EMS들(Analog RF C-EMS)로 업 컨버젼시킴과 동시에 업 컨버젼되는 신호들의 위상을 변조시킨다.
비선형 전력증폭부(370)는, 2개의 비선형 전력증폭기(NLPA)(371, 372)들을 구비한다.
비선형 전력증폭기(371)는 전압제어 발진기(364-1)에 의해 업 컨버젼된 하나의 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)의 전력을 비선형 증폭시켜 고주파 컴바이너(380)로 출력한다.
비선형 전력증폭기(372)는 전압제어 발진기(364-2)에 의해 업 컨버젼된 다른 하나의 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)의 전력을 비선형 증폭시켜 고주파 컴바이너(380)로 출력한다.
이러한 비선형 전력증폭기들(371, 372)은 고효율 및 저전력 특성을 갖기 때문에, 실질적으로 비선형 전력증폭기들(371, 372)에 의해 고효율 및 저전력의 고주파 비선형 증폭이 이루어진다.
이렇게 비선형 저전력 증폭된 2개의 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)들은 고주파 컴바이너(380)에 의해 하나의 아날로그 고주파 C-EMS(Analog RF C-EMS)로 결합된다.
이와 같이 본 발명에 따른 송신 장치 및 방법은 아웃페이징 방식을 이용하여 고주파신호를 송신함에 있어 이중 위상동기루프와 비선형 전력증폭기를 사용으로써, 고선형 및 저전력 특성을 개선하고 하드웨어 구조를 간소화시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 관련 기술의 Polar 송신장치의 구성도.
도 2는 관련 기술의 무선통신 시스템의 CALLUM 송신 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선통신 시스템의 송신 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선통신 시스템의 송신 장치의 세부 구성도.

Claims (11)

  1. 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 발생하기 위한 기저대역 처리부;
    상기 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호로 변환시키기 위한 신호 변환부;
    상기 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호를 업 컨버젼시켜 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 발생하는 중간주파수 처리부;
    상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 분리시켜 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 발생하는 신호 분리기;
    상기 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 업 컨버젼시켜 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 고주파 처리부;
    상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS의 전력을 증폭시키는 전력증폭부; 및
    상기 전력증폭부에 의해 증폭된 전력을 갖는 상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 결합시켜 하나의 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 고주파 컴바이너;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 변환부는,
    상기 기저대역의 디지털 변조 I신호를 상기 기저대역의 아날로그 변조 I신호로 변환시키는 제 1 D-A 컨버터; 및
    상기 기저대역의 디지털 변조 Q신호를 상기 기저대역의 아날로그 변조 Q신호로 변환시키는 제 2 D-A 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 D-A 컨버터는,
    상기 기저대역의 아날로그 변조 I신호를 필터링하는 저역통과필터 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 D-A 컨버터는,
    상기 기저대역의 아날로그 변조 Q신호를 필터링하는 저역통과필터 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 분리기는,
    다음 수학식1 및 수학식2의 계산 과정을 거쳐 상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 상기 제 1 및 제 2 디지털 중간주파수 C-EMS로 변환시키며,
    NC _ EMS (t) = [ NC _ EMS i (t)+ jNC _EMS q (t)]×Exp(j[ w 0 t ]) = R(t)×Exp(j[ w 0 t + φ(t)]) ― ― ― ― (수학식 1)
    여기서, R(t) = ( NC _ EMS i 2 (t) + NC _ EMS q 2 (t)) 0.5 이고, φ(t) = tan - 1 (NC_EMS q (t)/NC_EMS i (t)) 이며,
    NC _ EMS (t) = C_ EMS 1 (t) +C_ EMS 2 (t) ― ― ― ― (수학식 2)
    여기서, C_ EMS 1 (t) = 0.5 R max ×Exp(j[ w 0 t + φ(t) + θ(t)]) 이고, C_EMS 2 (t) = 0.5 R max ×Exp(j[ w 0 t + φ(t) - θ(t)]) 이고, θ(t) = cos -1 [R(t)/R max ] 이고, R max 는 NC _ EMS (t)의 최대값이고, NC _ EMS (t)는 아날로그 중간주파수 NC-EMS이고, C_ EMS 1 (t)는 아날로그 중간주파수 C-EMS이며, Exp는 지수함수인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전력증폭부는,
    상기 제 1 아날로그 고주파 C-EMS의 전력을 비선형 증폭시키는 제 1 비선형 전력증폭기; 및
    상기 제 2 아날로그 고주파 C-EMS의 전력을 비선형 증폭시키는 제 2 비선형 전력증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간주파수 처리부로부터 출력된 상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 필터링하여 고조파신호를 제거하는 저역통과필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 장치.
  8. 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 발생하는 제 1 단계;
    상기 기저대역의 디지털 변조 I신호와 Q신호를 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호로 변환시키는 제 2 단계;
    상기 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호를 업 컨버젼시켜 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 발생하는 제 3 단계;
    상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 분리시켜 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 발생하는 제 4 단계;
    상기 제 1 및 제 2 아날로그 중간주파수 C-EMS를 업 컨버젼시켜 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 제 5 단계;
    상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS의 전력을 증폭시키는 제 6 단계; 및
    증폭된 전력을 갖는 상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS를 결합시켜 하나의 아날로그 고주파 C-EMS를 발생하는 제 7 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 단계에서,
    상기 기저대역의 아날로그 변조 I신호와 Q신호를 필터링하여 저주파대역을 통과시키는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 6 단계에서,
    상기 제 1 및 제 2 아날로그 고주파 C-EMS의 전력을 비선형 증폭시키는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 발생된 상기 하나의 아날로그 중간주파수 NC-EMS를 필터링하여 고조파신호를 제거하는 제 8 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 송신 방법.
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