KR100972970B1

KR100972970B1 - 무선 통신 시스템용 신호변환 장치

Info

Publication number: KR100972970B1
Application number: KR1020070118474A
Authority: KR
Inventors: 전동신; 곽영복
Original assignee: 주식회사 엠티아이
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2010-07-29
Also published as: KR20090051983A

Abstract

무선 통신 시스템용 신호변환 장치가 개시된다. 제1스위치는 이동국으로부터 수신된 제1신호가 입력되는 제1고정측접점과 이동국으로 송신될 제2신호가 입력되는 제2고정측접점 사이에서 절환된다. 제1대역통과필터는 제1신호 및 제2신호로부터 소정 대역의 주파수를 필터링하여 선택적으로 통과시킨다. 제1증폭기는 제1대역통과필터를 통과한 신호를 증폭하여 출력한다. 이득 조정기는 제1증폭기에 의해 증폭된 신호의 이득을 조정한다. 제2스위치는 이득 조정기로부터 출력된 신호를 교환국 또는 기지국으로 전송하기 위해 복조하는 복조기와 전기적으로 연결되는 제3고정측접점과 이득 조정기로부터 출력된 신호를 이동국으로 전송하는 송수신 안테나와 전기적으로 연결되는 제4고정측접점 사이에서 절환된다. 본 발명에 따르면, 시분할 이동 통신 시스템에서 RF 밴드와 IF 밴드의 송ㆍ수신 경로를 공용화함으로써 시스템의 성능, 크기 및 효율을 개선할 수 있다.

기지국 시스템, 중계 시스템, 상향링크, 하향링크, 신호변환,

Description

무선 통신 시스템용 신호변환 장치{Apparatus for converting signal for wireless communication system}

본 발명은 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시분할다중 이동 통신 시스템의 송신 및 수신 경로의 공용화를 위한 신호변환 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 크게 교환국 시스템, 기지국 시스템 및 중계국 시스템으로 구성된다. 이중에서 기지국 시스템은 가입자의 무선 단말과 신호를 송수신하는 최종단에 위치하는 구성요소이다. 도 1에는 종래의 시분할다중(Time Division Duplex : TDD) 이동 통신 시스템의 기지국 장치의 구성이 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, TDD 이동 통신 시스템의 기지국 장치(100)는 송수신 안테나(110), 신호 분기부(120), RF 신호 처리부(140) IF 신호 처리부(160) 및 신호 변환부(190)로 구성된다.

송수신 안테나(110)는 이동단말로부터 RF 신호를 수신하거나, 이동단말로 RF 신호를 송신한다. 신호 분기부(120)는 송수신 안테나(110)를 통해 이동단말로부터 수신된 신호를 교환국으로 전송하기 위해 상향링크로 분기시키거나, 교환국으로부 터 수신된 신호를 송수신 안테나(110)를 통해 이동단말로 전달하기 위해 하향링크로 분기시킨다. 이를 위해 신호 분기부(120)는 캐비티(Cavity) 대역통과필터(122), 분기기(124), 제1SPST(Single Pole Single Throw) 스위치(126), 제2SPST 스위치(128) 및 증폭기(130)를 구비한다.

캐비티 대역통과필터(122)는 금속으로 둘러싸인 빈 공간에 형성된 캐비티의 크기에 따라 공진하는 주파수가 달라지는 원리를 이용하여 입력신호로부터 특정한 주파수 대역의 신호만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 분기기(124)는 신호의 입력방향에 따라 출력방향을 달리한다. 만약 신호가 캐비티 대역통과필터(122)로부터 입력되면 분기기(124)는 입력신호를 제1SPST 스위치(126)로 출력하고, 신호가 제2SPST 스위치(128)로부터 입력되면 분기기(124)는 입력신호를 캐비티 대역통과필터(122)로 출력한다. 제1 및 제2SPST 스위치(126, 128)은 한개씩의 고정측접점과 가동측접점을 구비하여 'On' 및 'Off' 동작에 의해 선로의 연결과 단속동작을 선택적으로 수행한다. 증폭기(130)는 RF 신호 처리부(140)로부터 입력되는 신호를 증폭하여 제2SPST 스위치(128)로 출력한다. 이러한 증폭기(130)로부터 증폭된 신호는 송수신 안테나(110)를 통해 이동단말로 전송되므로, 증폭기(130)는 고출력 증폭기가 채용된다.

RF 신호 처리부(140)는 이동단말로부터 수신된 RF 신호 및 이동단말로 송신될 RF 신호를 처리한다. 이를 위해 RF 신호 처리부(140)는 제1증폭기(142), 제1이득 조정기(144), 제2증폭기(146), 제1유전체 대역통과필터(148), 제2유전체 대역통과필터(150), 제3증폭기(152) 및 제2이득 조정기(154)를 구비한다.

제1증폭기(142)는 이동단말로부터 수신된 RF 신호를 증폭한다. 이때 신호의 품질을 유지하기 위해 제1증폭기(142)는 저잡음 증폭기가 채용된다. 제1이득 조정기(144)는 제1증폭기(142)로부터 입력된 신호의 이득을 조정한다. 제2증폭기(146)는 제1이득 조정기(144)로부터 입력된 신호의 이득을 높이기 위해 재차 증폭한다. 제1유전체 대역통과필터(148)는 제2증폭기(146)로부터 입력된 신호로부터 일정한 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 또한 제2유전체 대역통과필터(150)는 IF 신호 처리부(160)로부터 입력되는 신호로부터 일정한 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 유전체 공진기를 이용하여 제작된 필터로서 높은 주파수 선택도 특성을 보인다. 제3증폭기(152)는 제2유전체 대역통과필터(150)로부터 입력된 신호의 이득을 높이기 위해 증폭하며, 제2이득 조정기(154)는 제3증폭기(152)로부터 입력된 신호의 이득을 조정한다.

상술한 바와 같은 RF 신호 처리부(140)의 구성요소들 중에서 제1증폭기(142), 제1이득 조정기(144), 제2증폭기(146) 및 제1유전체 대역통과필터(148)는 상향링크를 구성하며, 제2유전체 대역통과필터(150), 제3증폭기(152) 및 제2이득 조정기(154)는 하향링크를 구성한다.

IF 신호 처리부(160)는 신호 변환부(190)로부터 입력된 IF 신호를 RF 신호로 변환하며, RF 신호 처리부(140)로부터 입력된 RF 신호를 IF 신호로 변환한다. 이를 위해 IF 신호 처리부(160)는 제1곱셈기(162), 제1국부발진기(164), 제1표면 탄성파 대역통과필터(166), 제1증폭기(168), 제1SPST 스위치(170), 제2SPST 스위치(172), 제2증폭기(174), 제2표면 탄성파 대역통과필터(176), 제2곱셈기(178) 및 제2국부발 진기(180)를 구비한다.

제1곱셈기(162)는 제1국부발진기(164)로부터 입력된 기준주파수 신호와 RF 신호 처리부(140)의 제1유전체 대역통과필터(148)로부터 입력된 신호를 곱하여 출력한다. 제1표면 탄성파(Surface Acoustic Wave : SAW) 대역통과필터(166)는 제1곱셈기(162)로부터 입력된 신호로부터 소정 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 제1증폭기(168)는 제1표면 탄성파 대역통과필터(166)로부터 입력된 신호의 이득을 높이기 위해 증폭한다. 제1SPST 스위치(170)는 한개씩의 고정측접점과 가동측접점을 구비하며, 'On' 및 'Off' 동작에 의해 선로의 연결과 단속동작을 선택적으로 수행함으로써 제1증폭기(168)로부터 입력된 신호를 선택적으로 신호 변환부(190)로 출력한다. 제2SPST 스위치(172)는 'On' 및 'Off' 동작에 의해 선로의 연결과 단속동작을 선택적으로 수행함으로써 신호변환부(190)로부터 입력된 신호를 선택적으로 제2증폭기(174)로 출력한다. 제2증폭기(174)는 제2SPST 스위치(172)로부터 입력된 신호의 이득을 높이기 위해 증폭한다. 제2표면 탄성파 대역통과필터(176)는 제2증폭기(174)로부터 입력된 신호로부터 소정 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 제2곱셈기(178)는 제2표면 탄성파 대역통과필터(176)로부터 입력된 신호와 제2국부발진기(180)로부터 입력된 기준주파수 신호를 곱하여 RF 신호 처리부(140)의 제2유전체 대역통과필터(150)로 출력한다.

상술한 바와 같은 IF 신호 처리부(160)의 구성요소들 중에서 제1곱셈기(162), 제1국부발진기(164), 제1표면 탄성파 대역통과필터(166), 제1증폭기(168) 및 제1SPST 스위치(170)는 상향링크를 구성하며, 제2SPST 스위치(172), 제2증폭 기(174), 제2표면 탄성파 대역통과필터(176), 제2곱셈기(178) 및 제2국부발진기(180)는 하향링크를 구성한다.

신호 변환부(190)는 신호의 입력방향에 따라 변조 또는 복조, 그리고 아날로그 to 디지털 변환 또는 디지털 to 아날로그 변환을 선택적으로 수행한다. 이를 위해 신호 변환부(190)는 D/A 변환기(192), 변조기(194), 복조기(196) 및 A/D 변환기(198)를 구비한다. D/A 변환기(192)는 교환국, 중계국 또는 다른 기지국으로부터 전달된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 변조기(194)는 D/A 변환기(192)로부터 입력된 아날로그 신호를 변조하여 IF 신호 처리부(160)의 제2SPST 스위치(172)로 출력한다. 복조기(196)는 IF 신호 처리부(160)의 제1SPST 스위치(170)로부터 입력된 신호를 복조하여 출력하며, A/D 변환기(198)는 복조기(196)으로부터 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

상술한 바와 같은 신호 변환부(190)의 구성요소들 중에서 D/A 변환기(192) 및 변조기(194)는 하향링크를 구성하며, 복조기(196) 및 A/D 변환기(198)는 상향링크를 구성한다.

상술한 바와 같이 동작하는 종래의 TDD 이동 통신 시스템은 상향 링크 구간에서도 하향 링크 구간에 전원이 공급되고, 하향 링크 구간에서도 상향 링크 구간에 전원이 공급되어 비효율적인 전원 분배가 이루어지는 문제가 있다. 또한 상향 링크와 하향 링크의 두 개의 경로를 구성해야 하므로 공간적인 비중도 많이 차지하는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 효율적인 전원관리가 가능하고 장치의 크기를 소형화할 수 있는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치를 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치의 바람직한 실시예는, 이동국으로부터 수신된 제1신호가 입력되는 제1고정측접점과 이동국으로 송신될 제2신호가 입력되는 제2고정측접점 사이에서 절환되는 제1스위치; 상기 제1신호 및 제2신호로부터 소정 대역의 주파수를 필터링하여 선택적으로 통과시키는 제1대역통과필터; 상기 제1대역통과필터를 통과한 신호를 증폭하여 출력하는 제1증폭기; 상기 제1증폭기에 의해 증폭된 신호의 이득을 조정하는 이득 조정기; 상기 이득 조정기로부터 출력된 신호를 교환국 또는 기지국으로 전송하기 위해 복조하는 복조기와 전기적으로 연결되는 제3고정측접점과 상기 이득 조정기로부터 출력된 신호를 이동국으로 전송하는 송수신 안테나와 전기적으로 연결되는 제4고정측접점 사이에서 절환되는 제2스위치; 상기 제1스위치의 제2고정측접점과 전기적으로 연결되는 제1곱셈기; 상기 제2스위치의 제3고정측접점과 전기적으로 연결되는 제2곱셈기; 상기 제1곱셈기 및 제2곱셈기에 기준주파수 신호를 제공하는 국부 발진기; 상기 제2곱셈기와 전기적으로 연결되는 제5고정측접점과 상기 이동국으로 송신될 제2신호가 입력되는 제6고정측접점 사이에서 절환되는 제3스위치; 상기 제3스위치로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 제2증폭기; 상기 제2증폭기로부터 입력되는 신호로부터 소정 대역의 주파수를 필터링하여 선택적으로 통과시키는 제2대역통과필터; 및 상기 복조기와 전기적으로 연결되는 제7고정측접점과 상기 제1곱셈기와 전기적으로 연결되는 제8고정측접점 사이에서 절환되는 제4스위치;를 갖는다.

본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에 의하면, 상향 링크의 신호 변환부와 하향 링크의 신호 변환부를 공통으로 사용함으로써, 전원을 효율적으로 사용할 수 있게 되고, 공간적인 비중도 종래의 방식보다 작게 구성할 수 있 다. 또한 신호 변환부를 공용으로 사용할 수 있게 됨으로써, 동일한 특성을 가지는 소자 수가 절반으로 감소하게 되어 원가를 절반 정도로 감소시킬 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치를 TDD 이동 통신 시스템에 사용되는 다중입력 다중출력(Multiple Input Multiple Output : MIMO) 방식에 적용하면, 하나의 국부 발진기를 이용하여 각각의 MIMO 경로 별로 송·수신 경로를 공용화할 수 있어 종래의 신호변환 장치를 사용하는 Diversity 방식이나 MIMO 방식에 비해 경로 수를 절반으로 줄일 수 있다.

이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 각각의 스위치에 구비되는 두 개의 고정측접점 중에서 하부에 위치한 고정측접점을 제1고정측접점으로 칭하고, 상부에 위치한 고정측접점을 제2고정측접점으로 칭한다. 그러나 보다 명확한 구분을 위해 각각의 스위치에 부여된 명칭에 따라 고정측접점의 명칭을 달리 할 수도 있다. 예를 들면, 제1스위치의 하부 및 상부에 위치한 고정측접점 각각을 제1고정측접점 및 제2고정측접점으로 칭하고, 제2스위치의 하부 및 상부에 위치한 고정측접점 각각을 제3고정측접점 및 제4고정측접점으로 칭하는 형태의 명칭부여방식을 취할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에 대한 바람직한 제1실시예의 구성을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치(200)는 송수신 안테나(210), 신호 분기부(220), RF 신호 처리부(240) 및 신호 변환부(290)를 구비한다. 도 2에 도시된 구성에서 RF 신호 처리부(240)는 상향링크와 하향링크에 공통적으로 이용되는 구성요소이다. 이때 송수신 안테나(210), 신호 분기부(220) 및 신호 변환부(290)의 구성 및 동작은 도 1을 참조하여 설명한 종래의 신호변환 장치(100)의 대응되는 구성요소의 구성 및 동작과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

RF 신호 처리부(240)는 제1증폭기(242), 제1SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(244), 유전체 대역통과필터(246), 제2증폭기(248), 이득 조정기(250) 및 제2SPDT 스위치(252)를 구비한다.

제1증폭기(242)는 저잡음 증폭기로서 이동단말로부터 수신된 RF 신호를 증폭한다. 제1SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(244)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 각각의 고정측접점을 통해 입력되는 신호를 선택적으로 유전체 대역통과필터(246)로 출력한다. 이때 제1고정측접점은 저잡음 증폭기(242)에 전기적으로 연결되며, 저잡음 증폭기(242)에 의해 증폭된 이동단말로부터 수신된 RF 신호가 제1고정측접점으로 입력된다. 또한 제2고정측접점은 신호 변환기(290)의 변조기(294)와 전기적으로 연결되며, 이동국으로 송신될 RF 신호가 제2고정측접점으로 입력된다. 유전체 대역통과필터(246)는 제1SPDT 스위치(244)로부터 입력되는 신호로부터 일정한 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 제2증폭기(248)는 유전체 대역통과필터(246)를 통과한 신호의 이득을 높이기 위해 증폭하며, 이득 조정기(250)는 제2증폭기(248)로부터 입력된 신호의 이득을 조정한다. 제2SPDT 스위치(252)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 가동측접점을 통해 입력되는 신호를 신호 변환부(290)의 복조기(296)와 신호 분기부(220)의 증폭기(230)로 선택적으로 출력한다.

상술한 바와 같이 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시예는 RF 신호의 직접 변환을 통해 회로의 최소화를 실현한 것으로서, RF 신호 처리부(240)의 신호의 전달방향에 따라 전단과 후단에 구비된 SPDT 스위치의 스위칭 동작을 제어함으로써 동일한 소자에 의해 상향링크와 하향링크를 통해 전달되는 신호를 공통으로 처리할 수 있다. 이를 위해 제1SPDT 스위치(244)의 절환동작에 의해 유전체 대역통과필터(246)로 이동국으로부터 수신되어 제1증폭기(242)를 통과한 신호가 입력되면 제2SPDT 스위치(252)는 이득 조정기(250)로부터 입력된 신호를 신호 변환부(290)의 변조기(296)로 제공하도록 절환된다. 또한 제1SPDT 스위치(244)의 절환동작에 의해 유전체 대역통과필터(246)로 신호 변환부(290)의 변조기를 거쳐 이동국으로 송신될 신호가 입력되면 제2SPDT 스위치(252)는 이득 조정기(250)로부터 입력된 신호를 송수신 안테나로 제공하기 위해 신호 분기부(210)의 고출력 증폭기(230)로 출력한다.

도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에 대한 바람직한 제2실시예의 구성을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치(300)는 송수신 안테나(310), 신호 분기부(320), RF 신호 처리부(340), IF 신호 처리부(360) 및 신호 변환부(390)를 구비한다. 도 3에 도시된 구성에서 RF 신호 처리부(340) 및 IF 신호 처리부(360)는 상향링크와 하향링크에 공통적으로 이용되는 구성요소이다. 이때 송수신 안테나(310), 신호 분기부(320) 및 신호 변환부(390)의 구성 및 동작은 도 1을 참조하여 설명한 종래의 신호변환 장치(100)의 대응되는 구성요소의 구성 및 동작과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

RF 신호 처리부(340)는 제1증폭기(342), 제1SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(344), 유전체 대역통과필터(346), 제2증폭기(348), 이득 조정기(350) 및 제2SPDT 스위치(352)를 구비한다.

제1증폭기(342)는 저잡음 증폭기로서 이동단말로부터 수신된 RF 신호를 증폭 한다. 제1SPDT 스위치(344)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 각각의 고정측접점을 통해 입력되는 신호를 선택적으로 유전체 대역통과필터(346)로 출력한다. 이때 제1SPDT 스위치(344)의 제1고정측접점은 저잡음 증폭기(342)에 전기적으로 연결되며, 저잡음 증폭기(342)에 의해 증폭된 이동단말로부터 수신된 RF 신호가 제1고정측접점으로 입력된다. 또한 제2고정측접점은 IF 신호 처리부(360)의 제1곱셉기(370)와 전기적으로 연결되며, 이동국으로 송신될 RF 신호가 제2고정측접점으로 입력된다. 유전체 대역통과필터(346)는 제1SPDT 스위치(344)로부터 입력되는 신호로부터 일정한 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 제2증폭기(348)는 유전체 대역통과필터(346)를 통과한 신호의 이득을 높이기 위해 증폭하며, 이득 조정기(350)는 제2증폭기(348)로부터 입력된 신호의 이득을 조정한다. 제2SPDT 스위치(352)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 가동측접점을 통해 입력되는 신호를 IF 신호 처리부(360)의 제2곱셉기(372)와 신호 분기부(320)의 증폭기(330)로 선택적으로 출력한다.

IF 신호 처리부(360)는 신호 변환부(390)로부터 입력된 IF 신호를 RF 신호로 변환하며, RF 신호 처리부(340)로부터 입력된 RF 신호를 IF 신호로 변환한다. 이를 위해 IF 신호 처리부(360)는 제1SPDT 스위치(362), 증폭기(364), 표면 탄성파 대역통과필터(366), 제2SPDT 스위치(368), 제1곱셈기(370), 제2곱셈기(372), 국부발진기(374) 및 전력 분배기(376)를 구비한다.

제1SPDT 스위치(362)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 각각의 고정측접점을 통해 입력되는 신호를 선택적으로 증폭기(364)로 출력한다. 이때 제1SPDT 스위치(362)의 제1고정측접점은 제2곱셈기(372)에 전기적으로 연결되며, 제2고정측접점은 신호 변환부(390)의 변조기(394)와 전기적으로 연결된다. 증폭기(364)는 제1SPDT 스위치(362)로부터 입력된 신호의 이득을 높이기 위해 증폭하며, 표면 탄성파 대역통과필터(366)는 증폭기(364)로부터 입력된 신호로부터 소정 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 제2SPDT 스위치(368)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 가동측접점을 통해 표면 탄성파 대역통과필터(366)로부터 입력되는 신호를 제1곱셈기(370)와 신호 변환부(390)의 복조기(396)로 선택적으로 출력한다. 제1곱셈기(370)는 제2SPDT 스위치(368)로부터 입력된 신호와 전력 분배기(376)로부터 입력된 기준주파수 신호를 곱하여 RF 신호 처리부(340)의 제1SPDT 스위치(344)로 출력한다. 이때 제1곱셈기(370)의 출력단과 RF 신호 처리부(340)의 제1SPDT 스위치(344)의 제1고정측접점은 서로 전기적으로 연결된다. 또한 제2곱셈기(372)는 RF 신호 처리부(340)의 제2SPDT 스위치(352)의 제1고정측접점으로부터 출력되는 신호와 전력 분배기(376)로부터 입력된 기준주파수 신호를 곱하여 제1SPDT 스위치(362)의 제1고정측접점으로 출력한다. 국부 발진기(374)는 전력 분배기(376)에 소정의 주파수를 갖는 기준주파수 신호를 제공한다.

상술한 바와 같이 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 제2실시예는 RF 신호 처리부(340) 및 IF 신호 처리부(360)의 신호의 전달방향에 따라 각각의 신호 처리부(340, 360)의 전단과 후단에 구비된 SPDT 스위치의 스위칭 동작을 제어함으로써 동일한 소자에 의해 상향링크와 하향링크를 통해 전달되는 신호를 공통으로 처리할 수 있다. 이를 위해 RF 신호 처리부(340)의 제1SPDT 스위치(344)의 절환동작에 의해 유전체 대역통과필터(346)로 이동국으로부터 수신되어 제1증폭기(342)를 통과한 신호가 입력되면 제2SPDT 스위치(352)는 이득 조정기(350)로부터 입력된 신호를 신호 변환부(390)의 변조기(396)로 제공하도록 절환된다. 이때 IF 신호 처리부(360)의 제1SPDT 스위치(362)는 제2곱셈기(372)로부터 입력된 신호가 증폭기(364)로 출력되도록 절환되고, IF 신호 처리부(360)의 제2SPDT 스위치(368)는 표면 탄성파 대역통과필터(366)로부터 입력된 신호가 신호 변환부(390)의 복조기(396)로 출력되도록 절환된다.

도 4는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에 대한 바람직한 제3실시예의 구성을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치(400)는 송수신 안테나(410), 신호 분기부(420), RF 신호 처리부(440), IF 신호 처리부(460) 및 신호 변환부(490)를 구비한다. 도 4에 도시된 구성에서 RF 신호 처리부(440) 및 IF 신호 처리부(460)는 상향링크와 하향링크에 공통적으로 이용되는 구성요소이다. 이때 송수신 안테나(410), 신호 분기부(420) 및 신호 변환부(490)의 구성 및 동작은 도 1을 참조하여 설명한 종래의 신호변환 장치(100)의 대응되는 구성요소의 구성 및 동작과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

RF 신호 처리부(440)는 제1증폭기(442), 제1SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(444), 유전체 대역통과필터(446), 제2증폭기(448), 이득 조정기(450) 및 제 2SPDT 스위치(452)를 구비한다.

제1증폭기(442)는 저잡음 증폭기로서 이동단말로부터 수신된 RF 신호를 증폭한다. 제1SPDT 스위치(444)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 각각의 고정측접점을 통해 입력되는 신호를 선택적으로 유전체 대역통과필터(446)로 출력한다. 이때 제1SPDT 스위치(444)의 제1고정측접점은 저잡음 증폭기(442)에 전기적으로 연결되며, 저잡음 증폭기(442)에 의해 증폭된 이동단말로부터 수신된 RF 신호가 제1고정측접점으로 입력된다. 또한 제2고정측접점은 IF 신호 처리부(460)의 제4SPDT 스위치(476)의 제2고정측접점과 전기적으로 연결된다. 유전체 대역통과필터(446)는 제1SPDT 스위치(444)로부터 입력되는 신호로부터 일정한 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 제2증폭기(448)는 유전체 대역통과필터(446)를 통과한 신호의 이득을 높이기 위해 증폭하며, 이득 조정기(450)는 제2증폭기(448)로부터 입력된 신호의 이득을 조정한다. 제2SPDT 스위치(452)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 가동측접점을 통해 입력되는 신호를 IF 신호 처리부(460)의 제3SPDT 스위치(470)의 제1고정측점점과 신호 분기부(420)의 증폭기(430)로 선택적으로 출력한다.

IF 신호 처리부(460)는 신호 변환부(490)로부터 입력된 IF 신호를 RF 신호로 변환하며, RF 신호 처리부(440)로부터 입력된 RF 신호를 IF 신호로 변환한다. 이를 위해 IF 신호 처리부(460)는 제1SPDT 스위치(462), 증폭기(464), 표면 탄성파 대역통과필터(466), 제2SPDT 스위치(468), 제3SPDT 스위치(470), 곱셈기(472), 국부발진기(474) 및 제4SPDT 스위치(476)를 구비한다.

제1SPDT 스위치(462)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 각각의 고정측접점을 통해 입력되는 신호를 선택적으로 증폭기(464)로 출력한다. 이때 제1SPDT 스위치(462)의 제1고정측접점은 제4SPDT 스위치(476)의 제1고정측접점과 전기적으로 연결되며, 제2고정측접점은 신호 변환부(490)의 변조기(494)와 전기적으로 연결된다. 증폭기(464)는 제1SPDT 스위치(462)로부터 입력된 신호의 이득을 높이기 위해 증폭하며, 표면 탄성파 대역통과필터(466)는 증폭기(464)로부터 입력된 신호로부터 소정 범위의 주파수만을 선택적으로 필터링하여 출력한다. 제2SPDT 스위치(468)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 가동측접점을 통해 표면 탄성파 대역통과필터(466)로부터 입력되는 신호를 제3SPDT 스위치(470)의 제2고정측접점과 신호 변환부(490)의 복조기(496)로 선택적으로 출력한다.

제3SPDT 스위치(470)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 각각의 고정측접점을 통해 입력되는 신호를 선택적으로 곱셈기(472)로 출력한다. 이때 제3SPDT 스위치(470)의 제1고정측접점은 RF 신호 처리부(440)의 제2SPDT 스위치(452)의 제1고정측접점과 전기적으로 연결되고, 제2고정측접점은 제2SPDT 스위치(468)의 제2고정측접점과 전기적으로 연결된다. 곱셈기(470)는 제3SPDT 스위치(470)로부터 입력된 신호와 국부발진기(474)로부터 입력된 기준주파수 신호를 곱하여 제4SPDT 스위치(476)로 출력한다. 제4SPDT 스위치(476)는 두개의 고정측접점 사이에서 절환되어 가동측접점의 스위칭 동작에 의해 가동측접점을 통해 입력되는 신호를 제1SPDT 스위치(462)의 제1고정측접점과 RF 신 호 처리부(440)의 제1SPDT 스위치(444)의 제2고정측접점으로 선택적으로 출력한다.

상술한 바와 같이 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 제3실시예는 RF 신호 처리부(440) 및 IF 신호 처리부(460)의 신호의 전달방향에 따라 각각의 신호 처리부(440, 460)에 구비된 SPDT 스위치의 스위칭 동작을 제어함으로써 동일한 소자에 의해 상향링크와 하향링크를 통해 전달되는 신호를 공통으로 처리할 수 있다. 특히, 하나의 곱셈기(472)와 하나의 국부 발진기(474)가 상향링크와 하향링크에 공통으로 사용함으로써, 상향링크와 하향링크 사이의 분리도를 높일 수 있어 송수신간 신호의 안정화를 향상시킬 수 있다. 이를 위해 RF 신호 처리부(440)의 제1SPDT 스위치(444)의 절환동작에 의해 유전체 대역통과필터(446)로 이동국으로부터 수신되어 제1증폭기(442)를 통과한 신호가 입력되면 제2SPDT 스위치(452)는 이득 조정기(450)로부터 입력된 신호를 IF 신호 처리부(460)의 제3SPDT 스위치(470)로 제공하도록 절환된다. 이때 IF 신호 처리부(460)의 제3SPDT 스위치(470)는 RF 신호 처리부(440)의 제2SPDT 스위치(452)를 통해 입력된 신호가 곱셈기(472)로 출력되도록 절환되고, IF 신호 처리부(460)의 제4SPDT 스위치(476)는 곱셈기(472)로부터 입력된 신호가 IF 신호 처리부(460)의 제1SPDT 스위치(462)로 출력되도록 절환된다. 또한 IF 신호 처리부(460)의 제1SPDT 스위치(462)는 IF 신호 처리부(460)의 제4SPDT 스위치(476)를 통해 입력된 신호가 증폭기(464)로 출력되도록 절환되고, IF 신호 처리부(460)의 제2SPDT 스위치(462)는 증폭기(464)로부터 입력된 신호가 신호 변환부(490)의 복조기(496)로 출력되도록 절환된다.

한편 도 5 내지 도 7에는 각각 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들을 MIMO 방식의 TDD 이동 통신 디지털 중계 시스템에 적용한 상태가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 MIMO 방식은 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예를 병렬적으로 채용하여 TDD 이동 통신 디지털 중계 시스템을 구현한 예이다. 또한 도 6 및 도 7에 도시된 MIMO 방식은 두개의 수신단과 두개의 송신단(2 Tx, 2 Rx : 2T2R)을 가진 MIMO 방식이며, 각각 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 제2 및 제3실시예를 병렬적으로 채용하여 TDD 이동 통신 디지털 중계 시스템을 구현한 예이다. 이때 복수개의 채널에 대해 하나의 국부 발진기(620, 720)를 공통으로 사용할 수 있으며, 곱셈기의 개수에 따라 적절한 개수의 전력 분배기(630, 640, 650, 730)를 이용하여 각각의 곱셈기에 기준주파수 신호를 제공한다. 나아가 도 5 내지 도 7에는 ㅂ본 발명의 실시예들이 적용된 2R MIMO 방식의 TDD 이동 통신 디지털 중계 시스템이 도시되어 있으나, 채널의 수는 늘어날 수 있다.

본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치는 상향 링크의 신호 변환부와 하향 링크의 신호 변환부를 공통으로 사용하므로, 상향 링크와 하향 링크 간의 송·수신 절체 신호의 타이밍 정확성이 중요하게 작용한다. 이는 기지국 또는 모국 중계 시스템으로부터 전송되는 TDD 동기 신호를 상향 링크와 하향 링크 사이의 TTG(Tx/Rx Transition Gap)와 RTG(Rx/Tx Transition Gap)구간에서 적절하게 분배함으로써 구현 가능하다.

도 8은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에서 상향 링크와 하향 링크 간의 송·수신 절체 신호의 시간관계를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 와이브로 시분할다중(TDD) 신호는 상향 링크와 하향 링크 사이에 87.2㎲의 TTG 구간을 가지며, 하향 링크와 상향 링크 사이에 74.4㎲의 RTG 구간을 갖는다. 이때 에러 벡터 크기(Error vector magnitude : EVM)의 보존을 위한 최소 타이밍은 TTG 구간의 시작시점과 종료시점을 기준으로 모두 10㎲이고, RTG 구간의 시작시점과 종료시점을 기준으로 각각 10㎲와 15㎲이다. 또한 동기 검출 모듈(Sync. Detection Module : SDM)의 기준 신호는 하향 링크 구간에서 'High'를 유지하며, 그 오차 범위는 최대 1㎲이다. 이러한 조건에서 상향 링크와 하향 링크 간의 송·수신 절체 신호는 TTG 및 RTG 구간에서 'High'와 'Low'가 교번되며, 하향 링크 및 상향 링크 구간에서 송·수신 절체 신호는 각각 'High'와 'Low'이다. 이때 송·수신 절체 신호의 상태변경시점(즉, 'High'에서 'Low' 및 'Low'에서 'High'로 변경되는 시점)은 시스템의 다른 소자를 제어하거나 급격한 스위칭에 의한 소자의 파손을 방지하기 위해 와이브로 TDD 신호의 상태변경시점으로부터 일정정도 지연되어야 한다. 이러한 지연시간은 TTG 및 RTG 구간에서 EVM 보존을 위한 최소 타이밍보다 크게 설정된다. 즉, TTG 구간에서 송·수신 절체 신호가 'High'에서 'Low'로 변경되는 시점은 TTG 구간의 시작시점 및 종료시점으로부터 각각 10㎲만큼 떨어진 시점이 되어야 하며, 바람직하게는 TTG 구간의 중간지점에 해당되는 시점인 와이브로 TDD 신호가 'High'에서 'Low'로 변경되는 시점으로부터 약 44㎲가 되는 시점으로 설정된다. 이는 RTG 구간에 대해서도 동일하게 적용되는 바, RTG 구간에서 송·수신 절체 신호가 'Low'에서 'High'로 변경되는 시점은 RTG 구간의 시작시점 및 종료시점으로부터 각각 10㎲ 및 15㎲만큼 떨어진 시점이 되어야 하며, 바람직하게는 RTG 구간의 중간지점에 해당되는 시점인 와이브로 TDD 신호가 'High'에서 'Low'로 변경되는 시점으로부터 약 37㎲가 되는 시점으로 설정된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래의 시분할다중 이동 통신 시스템의 기지국 장치의 구성을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에 대한 바람직한 제1실시예의 구성을 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에 대한 바람직한 제2실시예의 구성을 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템용 신호변환 장치에 대한 바람직한 제3실시예의 구성을 도시한 도면,

도 5 내지 도 7는 각각 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들을 MIMO 방식의 TDD 이동 통신 디지털 중계 시스템에 적용한 상태를 도시한 도면, 그리고,

Claims

이동국으로부터 수신된 제1신호가 입력되는 제1고정측접점과 이동국으로 송신될 제2신호가 입력되는 제2고정측접점 사이에서 절환되는 제1스위치;

상기 제1신호 및 제2신호로부터 소정 대역의 주파수를 필터링하여 선택적으로 통과시키는 제1대역통과필터;

상기 제1대역통과필터를 통과한 신호를 증폭하여 출력하는 제1증폭기;

상기 제1증폭기에 의해 증폭된 신호의 이득을 조정하는 이득 조정기;

상기 이득 조정기로부터 출력된 신호를 교환국 또는 기지국으로 전송하기 위해 복조하는 복조기와 전기적으로 연결되는 제3고정측접점과 상기 이득 조정기로부터 출력된 신호를 이동국으로 전송하는 송수신 안테나와 전기적으로 연결되는 제4고정측접점 사이에서 절환되는 제2스위치;

상기 제1스위치의 제2고정측접점과 전기적으로 연결되는 제1곱셈기;

상기 제2스위치의 제3고정측접점과 전기적으로 연결되는 제2곱셈기;

상기 제1곱셈기 및 제2곱셈기에 기준주파수 신호를 제공하는 국부 발진기;

상기 제2곱셈기와 전기적으로 연결되는 제5고정측접점과 상기 이동국으로 송신될 제2신호가 입력되는 제6고정측접점 사이에서 절환되는 제3스위치;

상기 제3스위치로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 제2증폭기;

상기 제2증폭기로부터 입력되는 신호로부터 소정 대역의 주파수를 필터링하여 선택적으로 통과시키는 제2대역통과필터; 및

상기 복조기와 전기적으로 연결되는 제7고정측접점과 상기 제1곱셈기와 전기적으로 연결되는 제8고정측접점 사이에서 절환되는 제4스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1스위치의 절환동작에 의해 상기 제1대역통과필터로 상기 이동국으로부터 수신된 제1신호가 입력되면 상기 제2스위치는 상기 이득 조정기로부터 출력된 신호를 상기 복조기로 제공하도록 절환되고, 상기 제1스위치의 절환동작에 의해 상기 제1대역통과필터로 상기 이동국으로 송신될 제2신호가 입력되면 상기 제2스위치는 상기 이득 조정기로부터 출력된 신호를 상기 송수신 안테나로 제공하도록 절환되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제1대역통과필터는 유전체 대역통과필터인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.
삭제
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제1스위치의 절환동작에 의해 상기 제1대역통과필터로 상기 이동국으로부터 수신된 제1신호가 입력되면 상기 제3스위치는 상기 제2곱셈기로부터 출력된 신호를 상기 제2증폭기로 제공하도록 절환되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제2대역통과필터는 표면 탄성파 대역통과필터인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.
이동국으로부터 수신된 제1신호가 입력되는 제1고정측접점과 이동국으로 송신될 제2신호가 입력되는 제2고정측접점 사이에서 절환되는 제1스위치;

상기 제1신호 및 제2신호로부터 소정 대역의 주파수를 필터링하여 선택적으로 통과시키는 제1대역통과필터;

상기 제1대역통과필터를 통과한 신호를 증폭하여 출력하는 제1증폭기;

상기 제1증폭기에 의해 증폭된 신호의 이득을 조정하는 이득 조정기;

상기 이득 조정기로부터 출력된 신호를 교환국 또는 기지국으로 전송하기 위해 복조하는 복조기와 전기적으로 연결되는 제3고정측접점과 상기 이득 조정기로부터 출력된 신호를 이동국으로 전송하는 송수신 안테나와 전기적으로 연결되는 제4고정측접점 사이에서 절환되는 제2스위치;

소정 크기의 기준주파수를 출력하는 국부 발진기;

상기 기준주파수와 입력신호를 곱하여 출력하는 곱셈기;

제5고정측접점과 상기 제1스위치의 제2고정측접점과 전기적으로 연결되는 제6고정측접점 사이에서 절환되어 상기 곱셈기로부터 입력되는 신호를 선택적으로 출력하는 제3스위치;

상기 제3스위치의 제5고정측접점과 전기적으로 연결되는 제7고정측접점과 상기 이동국으로 송신될 제2신호가 입력되는 제8고정측접점 사이에서 절환되는 제4스위치;

상기 제4스위치로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 제2증폭기;

상기 제2증폭기로부터 입력되는 신호로부터 소정 대역의 주파수를 필터링하여 선택적으로 통과시키는 제2대역통과필터;

상기 복조기와 전기적으로 연결되는 제9고정측접점과 제10고정측접점 사이에서 절환되는 제5스위치; 및

상기 제2스위치의 제3고정측접점과 전기적으로 연결되는 제11고정측접점과 상기 제5스위치의 제10고정측접점과 전기적으로 연결되는 제12고정측접점 사이에서 절환되어 상기 제11고정측접점 또는 상기 제12고정측접점으로 입력되는 신호를 상기 곱셈기로 선택적으로 출력하는 제6스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.
제 7항에 있어서,

상기 제1스위치의 절환동작에 의해 상기 제1대역통과필터로 상기 이동국으로부터 수신된 제1신호가 입력되면, 상기 제2스위치, 상기 제3스위치, 상기 제4스위치, 상기 제5스위치 및 상기 제6스위치는 각각 상기 제1고정측접점, 상기 제3고정측접점, 상기 제5고정측접점, 상기 제7고정측접점, 상기 제9고정측접점 및 상기 제11고정측접점으로 입력된 신호를 출력하도록 절환되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.
제 7항에 있어서,

상기 제2대역통과필터는 표면 탄성파 대역통과필터인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.
제 1항 또는 제 7항에 있어서,

상기 제1스위치 및 상기 제2스위치는 이동국으로부터 수신된 신호를 교환국 또는 기지국으로 전송하는 상향 링크 구간과 교환국 또는 기지국으로부터 수신된 신호를 이동국으로 전송하는 하향 링크 구간의 종료 시점으로부터 소정 시간 지연되어 입력되는 스위칭 신호에 의해 상기 절환동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 신호변환 장치.