KR101021031B1

KR101021031B1 - 위상 변조기 및 환경 변화에 따른 성능 변화를 최소화하는 위상 변조 방법

Info

Publication number: KR101021031B1
Application number: KR1020080130310A
Authority: KR
Inventors: 김형중; 강상기
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2011-03-09
Also published as: KR20100071546A

Abstract

본 발명에 따르는 위상 변조기는 위상 변조 신호를 생성하는 제1 동기 루프 블록, 상기 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하는 전압 제어 발진기, 및 상기 주파수 조정을 반영하여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하는 제2 동기 루프 블록을 포함하고, 상기 전압 제어 발진기는, 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정하는 것을 특징으로 한다.

폴라 변조기, 폴라 송신기, 전압 제어 발진기, 위상 변조

Description

위상 변조기 및 환경 변화에 따른 성능 변화를 최소화하는 위상 변조 방법{Method for modulating phase of minimized performance change according to environment change and phase modulation}

본 발명은 제1 동기 루프 블록에서 생성한 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하고, 제2 동기 루프 블록에서 상기 주파수 조정을 반영하여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하고, 전압 제어 발진기에서 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정함으로써, 환경에 따라 전압 제어 발진기의 성능이 변화하더라도 그 성능 변화를 최소화할 수 있으며, 환경변화에 대한 교정정보의 획득이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-001-01, 과제명: 이동통신 무선접속방식의 환경 적응형 자율제어 기술 연구].

멀티밴드(multi-band) 및 멀티모드(multi-mode)를 지원하는 송수신기는 주파수 자원의 제약을 효과적으로 해결할 수 있는 방법중의 하나이다. 최근에는, 이러한 송신기에 대한 많은 연구가 진행되고 있는 것이 폴라 변조기(Polar Modulator) 를 이용한 송신기이다.

폴라 변조기를 이용한 송신기는 크기변조(amplitude modulation)와 위상변조(phase modulation)로 구성되며, 오픈 루프(open loop) 형태로 구성되기 때문에, 환경 변화에 따라 성능 변화가 민감하다는 단점이 있다. 특히, 폴라 변조기는 구성 소자로 전력 제어 발진기(VCO)를 이용하는데, 전력 제어 발진기는 환경 변화에 매우 민감하게 동작한다.

도 1은 종래기술의 실시예에 따른 폴라 변조기를 이용한 송신기의 구조를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 폴라 변조기를 이용한 송신기는 RF와 베이스밴드가 직접 연동되며, 선형이고, 구조가 간단하다는 장점 때문에, 최근에는 멀티밴드 및 멀티모드를 구현하기 적합한 구조로 많은 연구개발이 진행되고 있다. 이러한, 송신기의 증폭기로 입력되는 위상 변조된 신호는 등포락선을 갖는 신호이기 때문에, 증폭기로 비선형증폭기를 이용할 수 있으며, 효율이 좋은 송신기의 구현이 가능하다. 즉, 도 1에서는 위상 변조 방법으로 변조 신호를 미분한 다음 주파수 변조하는 암스트롱의 간섭 위상 변조 방법을 이용하고 있다.

도 2는 종래기술의 실시예에 따른 위상 변조기의 구조를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 위상 변조기는 베이스밴드 변조 신호를 미분기와, 디지털 주파수 합성기(Direct Digital Frequency Synthesizer)로 입력하여, 미분기로부터 출력되는 신호가 DA 변환기, 필터를 거쳐 Adder로 입력되고, 디지털 주파수 합성기로부터 출력되는 신호는 비교기, 루프필터를 거쳐 Adder(가산기)로 입력되어, 전압 제어 발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)로 인가되게 된다. 이때, 전압 제어 발진기의 출력은 분주기를 통해 다시 비교기로 입력되어, 루프필터를 거쳐 다시 전압 제어 발진기로 입력되는 것을 알 수 있다.

이러한, 전압 제어 발진기는 가산기로부터 입력되는 신호의 주파수를 조정하는데, 주파수가 조정된 신호가 다시 비교기로 입력됨으로써, 위상 변조기의 전체적인 주파수에 영향을 미치게 된다. 상기에서도 설명한 바와 같이, 전압 제어 발진기는 환경 변화에 매우 민감하게 반응하기 때문에, 만약, 전압 제어 발진기가 성능 이상으로 주파수 조정에 문제가 생기게 되면, 위상 변조기의 전체적인 주파수에 영향을 미치게 된다는 문제점이 있다.

도 3은 종래기술의 다른 실시예에 따른 위상 변조기의 구조를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 위상 변조기는 입력되는 위상정보를 미분기, DA 변환기, 필터를 통해 위상 변조 신호로 생성하여 전압 제어 발진기로 입력하고, 입력되는 채널정보를 디지털 주파수 합성기, 비교기, 루프필터를 통해 채널 변조 신호로 생성하여 전압 제어 발진기로 입력하게 된다. 이 경우에도, 전압 제어 발진기의 출력은 분주기를 통해 다시 비교기로 입력되어, 루프필터를 거쳐 다시 전압 제어 발진기로 입력되는 것을 알 수 있다.

즉, 도 3의 위상 변조기도, 전압 제어 발진기가 성능 이상으로 주파수 조정에 문제가 생기게 되면, 위상 변조기의 전체적인 주파수에 영향을 미치게 되는 종래의 문제점을 해결하지 못하고 있다.

따라서, 환경 변화에 민감한 전압 제어 발진기가 성능에 이상이 발생하더라도, 위상 변조기 전체에 미치는 영향을 최소화하는 방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제1 동기 루프 블록에서 생성한 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하고, 제2 동기 루프 블록에서 상기 주파수 조정을 반영하여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하고, 전압 제어 발진기에서 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정함으로써, 환경에 따라 전압 제어 발진기의 성능이 변화하더라도 그 성능 변화를 최소화할 수 있는 위상 변조기 및 환경 변화에 따른 성능 변화를 최소화하는 위상 변조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 제1 동기 루프 블록의 위상 변조 신호의 주파수 변화를 고려하여 제2 동기 루프 블록의 채널 변조 신호가 생성되기 때문에, 전력 제어 발진기의 주파수 조정은 제2 동기 루프 블록에 의해 결정될 수 있으므로, 전력 제어 발진기가 갑자기 성능 변화가 오더라도, 제1 동기 루프 블록에 의해 전체 위상 변조기의 출력 변화는 둔감하게 할 수 있는 위상 변조기 및 환경 변화에 따른 성능 변화를 최소화하는 위상 변조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 위상 변조기는 위상 변조 신호를 생성하는 제1 동기 루프 블록, 상기 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하는 전압 제어 발진기, 및 상기 주파수 조정을 반영하 여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하는 제2 동기 루프 블록을 포함하고, 상기 전압 제어 발진기는, 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 위상 변조 방법은, 생성되는 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하는 단계, 상기 주파수 조정을 반영하여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하는 단계, 및 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 제1 동기 루프 블록에서 생성한 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하고, 제2 동기 루프 블록에서 상기 주파수 조정을 반영하여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하고, 전압 제어 발진기에서 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정함으로써, 환경에 따라 전압 제어 발진기의 성능이 변화하더라도 그 성능 변화를 최소화할 수 있고, 교정정보로 활용할 수 도 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제1 동기 루프 블록의 위상 변조 신호의 주파수 변화를 고려하여 제2 동기 루프 블록의 채널 변조 신호가 생성되기 때문에, 전력 제어 발진기의 주파수 조정은 제2 동기 루프 블록에 의해 결정될 수 있으므로, 전력 제어 발진기가 갑자기 성능 변화가 오더라도, 제1 동기 루프 블록에 의해 전체 위상 변조기의 출력 변화는 둔감하게 할 수 있다.

이하, 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 변조기의 구조를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 위상 변조기(400)는 위상 변조 신호를 생성하는 제1 동기 루프 블록(410), 상기 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하는 전압 제어 발진기(490), 및 상기 주파수 조정을 반영하여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하는 제2 동기 루프 블록(450)을 포함하고, 전압 제어 발진기(490)는 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정할 수 있다.

제1 동기 루프 블록(410)은 전압 제어 발진기(490)로부터 상기 기준 변조 신호를 피드백받는 제1 분주기(440), 제1 위상 변조 신호와 상기 기준 변조 신호의 위상차를 비교하는 제1 비교기(420), 및 상기 비교된 비교결과를 필터하여 생성되는 제2 위상 변조 신호를 전압 제어 발진기(490)로 출력하는 제1 루프 필터(430)을 포함하여 구성할 수 있다.

먼저, 디지털 주파수 합성기(491)은 시간에 따라 가변하는 위상정보에 따라, 상기 위상 변조 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 디지털 주파수 합성기(491, Direct Digital Frequency Synthesizer)는 입력되는 위상정보에 따라 설정되는 주파수를 제1 비교기(420)로 입력할 수 있다. 즉, 디지털 주파수 합성기(491)는 상 기 제1 위상 변조 신호의 주파수가 설정되는 것으로, 시간에 따라 가변하는 위상정보에 맞게 제1 위상 변조 신호의 주파수를 조정하여, 제1 비교기(420)로 입력할 수 있다.

제1 비교기(420, Phase Detector)는 상기 제1 위상 변조 신호와, 전력 제어 발진기(490))로부터 입력되는 기준 변조 신호의 위상차를 측정할 수 있다. 즉, 제1 비교기(420)는 상기 제1 위상 변조 신호와 상기 기준 변조 신호의 위상차를 측정하고, 측정값을 제1 루프 필터(430)로 전달할 수 있다.

제1 루프 필터(430, Loop Filter)는 상기 비교된 비교결과(측정값)를 필터하여 생성되는 제2 위상 변조 신호를 전압 제어 발진기(490)로 출력할 수 있다. 즉, 제1 루프 필터(430)는 상기 측정값에서 원하지 않는 신호(spurious)를 제거하여, 상기 제2 위상 변조 신호를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 상기 제2 위상 변조 신호는 상기에서 설명한 위상 변조 신호로서, 가산기(Adder, 492)를 통해 전압 제어 발진기(490)로 입력될 수 있는 것이다.

제2 동기 루프 블록(450)은 상기에서 설명한 제1 동기 루프 블록(410)과 동일하게, 전압 제어 발진기(490)로부터 상기 기준 변조 신호를 피드백받는 제2 분주기(470), 제1 채널 변조 신호와, 상기 기준 변조 신호의 위상차를 비교하는 제2 비교기(460), 및 상기 비교된 비교결과를 필터하여 생성되는 제2 채널 변조 신호를 전압 제어 발진기로 출력하는 제2 루프 필터(480)를 포함하여 구성될 수 있다. 이렇게 생성된 상기 제2 채널 변조 신호는 상기에서 설명한 채널 변조 신호로서, 가산기(492)를 통해 전압 제어 발진기(490)로 입력될 수 있는 것이다.

여기서, 제2 동기 루프 블록(450)은 제1 동기 루프 블록(410)의 주파수 조정을 반영하여 채널정보를 입력받을 수 있으며, 상기 채널정보는 제1 동기 루프 블록(410)의 주파수에 따라 가변적으로 변동될 수 있다.

가산기(492)는 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합하여 전압 제어 발진기(490)로 출력할 수 있다. 이때, 상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 신호가 기준 변조 신호가 되는 것이다.

전압 제어 발진기(490, VCO: Voltage Controlled Oscillator)는 인가되는 제어전압에 따라 상기 기준 변조 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 상기 제어전압은 상기 기준 변조 신호의 주파수 조정에 따라 가변적으로 입력될 수 있다. 그러나, 전압 제어 발진기(490)는 환경 변화에 따라 민감하게 반응하여 상기 기준 변조 신호의 주파수를 조정할 수도 있다.

예를 들어, 전압 제어 발진기(490)는 10V의 제어전압을 인가하였을 때, 800MHz의 주파수를 가진 기준 변조 신호를 생성하였는데, 외부 환경이 변화하여, 동일하게 10V의 제어전압을 인가하였어도, 790MHz의 주파수를 가진 기준 변조 신호를 생성할 수도 있다.

이러한 경우, 본 발명에서는 디지털 주파수 합성기(491)에서 주파수를 조정함으로써, 전압 제어 발진기(490)와 제2 동기 루프 블록(450)으로 입력되는 주파수의 변화를 둔감하게 할 수 있다. 따라서, 위상 변조기(400)는 전압 제어 발진기(490)의 성능 이상으로 급격히 주파수가 변화되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예로, 제1 동기 루프 블록(410)은 기저대역의 위상정보에 따 라 상기 위상 변조 신호에 대해 위상 변조하고, 제2 동기 루프 블록(450)은 상기 기저대역의 위상정보를 반영하여 상기 채널 변조 신호에 대해 위상 변조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

400: 위상 변조기

410: 제1 동기 루프 블록

420: 제1 비교기 430: 제1 루프 필터

440: 제1 분주기

450: 제2 동기 루프 블록

460: 제2 비교기 470: 제2 루프 필터

480: 제2 분주기

490: VCO

491: 디지털 주파수 합성기

492: 가산기(Adder)

Claims

위상 변조 신호를 생성하는 제1 동기 루프 블록;

상기 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하는 전압 제어 발진기; 및

상기 주파수 조정을 반영하여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하는 제2 동기 루프 블록

을 포함하고,

상기 전압 제어 발진기는,

상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 위상 변조기.
제1항에 있어서,

상기 제1 동기 루프 블록은,

상기 전압 제어 발진기로부터 상기 기준 변조 신호를 피드백받는 제1 분주기;

제1 위상 변조 신호와 상기 기준 변조 신호의 위상차를 비교하는 제1 비교기; 및

상기 비교된 비교결과를 필터하여 생성되는 제2 위상 변조 신호를 상기 전압 제어 발진기로 출력하는 제1 루프 필터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변조기.
제1항에 있어서,

상기 제1 동기 루프 블록은,

시간에 따라 가변하는 위상정보에 따라, 상기 위상 변조 신호의 주파수를 조정하는 디지털 주파수 합성기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변조기.
제1항에 있어서,

상기 제2 동기 루프 블록은,

상기 전압 제어 발진기로부터 상기 기준 변조 신호를 피드백받는 제2 분주기;

제1 채널 변조 신호와, 상기 기준 변조 신호의 위상차를 비교하는 제2 비교기; 및

상기 비교된 비교결과를 필터하여 생성되는 제2 채널 변조 신호를 상기 전압 제어 발진기로 출력하는 제2 루프 필터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변조기.
제1항에 있어서,

상기 제1 동기 루프 블록은,

기저대역의 위상정보에 따라 상기 위상 변조 신호에 대해 위상 변조하고,

상기 제2 동기 루프 블록은,

기저대역의 위상정보에 따라 상기 채널 변조 신호에 대해 위상 변조하는 것을 특징으로 하는 위상 변조기.
제1항에 있어서,

상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합하여 상기 전압 제어 발진기로 출력하는 가산기(Adder)

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변조기.
생성되는 위상 변조 신호와 관련하여 주파수 조정하는 단계;

상기 주파수 조정을 반영하여 결정된 채널정보에 기초하여, 채널 변조 신호를 생성하는 단계; 및

상기 위상 변조 신호와 상기 채널 변조 신호를 합한 기준 변조 신호의 주파수를 조정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변조 방법.
제7항에 있어서,

상기 기준 변조 신호를 피드백받는 단계;

제1 위상 변조 신호와 상기 기준 변조 신호의 위상차를 비교하는 단계; 및

상기 비교된 비교결과를 필터하여 생성되는 제2 위상 변조 신호를 생성하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변조 방법.
제7항에 있어서,

시간에 따라 가변하는 위상정보에 따라, 상기 위상 변조 신호의 주파수를 조정하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변조 방법.
제7항에 있어서,

채널 변조 신호를 생성하는 단계는,

상기 기준 변조 신호를 피드백받는 단계;

제1 채널 변조 신호와, 상기 기준 변조 신호의 위상차를 비교하는 단계; 및

상기 비교된 비교결과를 필터하여 생성되는 제2 채널 변조 신호를 출력하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변조 방법.