KR101692242B1 - 무선 주파수 시스템에서 신호의 송수신 장치 - Google Patents

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Abstract

무선 주파수 시스템에서 신호의 송수신 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 무선 주파수(Radio Frequency) 수신장치에 있어서, 안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 저잡음 증폭기와 상기 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 제1 주파수 믹서와 상기 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 하나 이상의 발진 신호를 혼합하여, 하나 이상의 기저대역 주파수 신호를 생성하는 제2 주파수 믹서와 상기 제2 주파수 믹서에서 생성된 하나 이상의 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 하나 이상의 주파수 채널로 분할하는 채널 선택 필터 및 상기 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치를 제공한다.

Description

무선 주파수 시스템에서 신호의 송수신 장치{Apparatus for Transmitting and Receiving Signal in Radio Frequency System}
본 실시예는 무선 주파수 시스템에서 신호를 송수신하기 위한 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 사용되는 무선 주파수 시스템이 신호를 송수신하는 방법은 다음과 같다. 안테나로 수신된 신호를 대역통과필터에 거쳐 대역신호로 저잡음 증폭기로 증폭한다. 저잡음 증폭기에 의해 증폭된 신호는 주파수 하향 믹서에 의해 고정 중간주파수(Intermediate Frequency)로 변환된다. 믹서로부터 출력되는 고정된 중간주파수에서 주파수 하향 믹서에 의해 중간주파수에서 다시 기저대역의 주파수로 변환하여 수신하거나 기저대역의 주파수를 주파수 상향 믹서에 의해 중간주파수로, 이를 다시 대역 신호의 주파수로 변환하여 송신한다.
그러나 이와 같은 송수신 장치는 기존의 이동통신 환경, 예를 들어 4G에서는 수신단과 연결된 장치, 예컨대, AP(Access Point) 또는 단말기와 같은 장치가 처리 가능한 대역폭의 신호를 사용하므로 아무런 문제가 발생하지 않는다. 그러나 차세대 이동통신 환경(5G)에서는 대역폭의 비약적인 상승으로 인해, 수신단과 연결된 장치가 처리할 수 없는 대역폭을 사용하므로, 차세대 이동통신 환경에서 원활한 신호의 송수신이 곤란한 문제점이 있다. 또한 송신단을 통해 신호를 송신하려는 장치, 예를 들어, AP(Access Point) 또는 단말기와 같은 장치도 기존의 4G와 같은 이동통신 환경에서 사용하는 대역폭을 사용하므로, 기존의 송수신 장치를 사용한다면, 차세대 이동통신 환경(5G)에서 대역폭을 비약적으로 상승시킨 점이 무색해진다.
본 실시예는, 무선 주파수 시스템에서 3G, 4G등 기존의 이동통신 환경뿐만 아니라 차세대 이동통신 환경에서도 안테나와 AP 또는 단말기와 같은 장치 간에 원활히 신호를 송수신할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 무선 주파수(Radio Frequency) 수신장치에 있어서, 안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 저잡음 증폭기와 상기 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 제1 주파수 믹서와 상기 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 하나 이상의 발진 신호를 혼합하여, 하나 이상의 기저대역 주파수 신호를 생성하는 제2 주파수 믹서와 상기 제2 주파수 믹서에서 생성된 하나 이상의 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 하나 이상의 주파수 채널로 분할하는 채널 선택 필터 및 상기 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치를 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템의 무선 주파수(Radio Frequency) 수신장치에 있어서, 복수의 안테나로부터 각각 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 복수의 저잡음 증폭기와 상기 복수의 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 복수의 제1 주파수 믹서와 상기 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 하나 이상의 발진 신호를 혼합하여, 하나 이상의 기저대역 주파수 신호를 생성하는 복수의 제2 주파수 믹서와 상기 제2 주파수 믹서에서 생성된 하나 이상의 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 하나 이상의 주파수 채널로 분할하는 복수의 채널 선택 필터 및 상기 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 복수의 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치를 제공한다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 무선 주파수(Radio Frequency) 송신장치에 있어서, 상기 송신장치와 연결된 장치로부터 수신되는 하나 이상의 신호를 각각 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 하나 이상의 채널 선택 필터와 상기 채널 선택 필터를 거친 신호를 증폭하기 위한 증폭기와 상기 증폭기에서 증폭된 신호와 제1 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 제1 주파수 믹서와 상기 제1 주파수 믹서로부터 생성된 하나 이상의 신호를 혼합하고 혼합한 신호를 필터링하는 대역통과필터와 상기 대역통과필터로부터 필터링된 신호와 제2 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 기저대역 주파수 신호를 생성하는 제2 주파수 믹서 및 상기 제2 주파수 믹서로부터 생성된 신호의 크기를 증폭하는 구동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 송신장치를 제공한다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 무선 주파수(Radio Frequency) 수신방법에 있어서, 안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 과정과 증폭 및 필터링된 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여 중간 주파수 신호를 생성하는 과정과 상기 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 하나 이상의 발진 신호를 혼합하여, 하나 이상의 기저대역 주파수 신호를 생성하는 과정과 상기 기저대역 주파수 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 하나 이상의 주파수 채널로 분할하기 위해 채널 선택 필터를 거치는 과정 및 상기 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신방법을 제공한다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템의 무선 주파수(Radio Frequency) 수신방법에 있어서, 복수의 안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 과정과 각각의 증폭 및 필터링된 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 과정과 각각의 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 하나 이상의 발진 신호를 혼합하여, 하나 이상의 기저대역 주파수 신호를 생성하는 과정과 상기 기저대역 주파수 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 하나 이상의 주파수 채널로 분할하기 위해 채널 선택 필터를 거치는 과정 및 각각 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신방법을 제공한다.
또한 본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 무선 주파수(Radio Frequency) 송신방법에 있어서, 수신되는 하나 이상의 신호를 각각 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 채널 선택 필터로 필터링하는 과정과 상기 채널 선택 필터로 필터링된 신호를 증폭하는 과정과 하나 이상의 증폭된 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 과정과 하나 이상의 중간 주파수를 갖는 신호를 혼합하고 혼합한 신호를 대역통과필터로 필터링하는 과정과 상기 대역통과필터로부터 필터링된 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 기 설정된 주파수를 갖는 신호를 생성하는 과정 및 상기 기 설정된 주파수를 갖는 신호를 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 송신방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 무선 주파수 시스템에서 기존의 이동통신 환경뿐만 아니라 차세대 이동통신 환경에서도 원활히 신호를 송수신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 수신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송신 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 이용해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치의 구성을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치는 저잡음 증폭기(110), 국부 발진기(115, 135, 155), 제1 주파수 믹서(120, 165), 대역통과필터(125, 160), 제2 주파수 믹서(130, 150), 채널 선택 필터(140, 145) 및 구동 증폭기(170)를 포함한다.
저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 110)는 수신단에 존재하는 구성으로, 안테나(미도시)에 의해 수신되어 대역통과필터(미도시)를 거친 신호를 수신하여 증폭한다. 또한 저잡음 증폭기는 안테나에 의해 수신되어 대역통과필터를 거친 신호의 잡음을 낮추는 역할을 한다. 5G(Generation)환경에서는 안테나에 수신된 신호는 1GHz이상의 대역폭을 가지며 수십 GHz주파수를 이용하여 통신을 한다. 바람직하게는 28 내지 30GHz 대역을 우선적으로 이용할 수 있다.
국부 발진기(LO: Local Oscillator, 115, 135, 155)는 송신단과 수신단에 모두 존재하는 구성으로, 제1 주파수 믹서 또는 제2 주파수 믹서로 입력되는 신호의 주파수를 변환하는 발진기를 의미한다. 즉, 국부 발진기는 제1 주파수 믹서 또는 제2 주파수 믹서로 입력되는 신호의 주파수를 원하는 주파수로 만들기 위하여, 특정 주파수의 발진 신호를 발생시키는 주파수원에 해당한다.
제1 주파수 믹서(120, 165)는 송신단과 수신단 모두에 존재하는 구성으로, 제1 주파수 믹서로 입력되는 입력 신호와 국부 발진기로부터 발생한 발진 신호를 혼합하여, 특정 주파수를 갖는 신호를 발생시키는 역할을 한다.
수신단에 존재하는 제1 주파수 믹서(120)를 살펴보면, 안테나에 의해 수신되어 저잡음 증폭기를 거친 신호와 국부 발진기(115)에서 발생한 발진신호를 혼합하여 기 설정된 중간 주파수 값을 갖는 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 안테나에 의해 수신되어 저잡음 증폭기를 거친 신호가 28 GHz의 주파수를 가지고, 기 설정된 중간 주파수 값을 2 GHz라 할 때, 기 설정된 중간 주파수 값을 가지기 위해 국부 발진기는 30 GHz의 주파수를 갖는 발진 신호를 발생시킨다. 제1 주파수 믹서는 28 GHz의 주파수를 갖는 입력 신호와 30 GHz의 주파수를 갖는 발진 신호를 혼합하여 기 설정된 중간 주파수 값인 2 GHz를 갖는 신호를 발생시킨다. 다만, 이는 예시에 불과할 뿐 안테나에 의해 수신되는 신호의 주파수에 따라 기 설정된 중간 주파수 값은 달라질 수 있다.
송신단에 존재하는 제1 주파수 믹서(165)는 제2 주파수 믹서(150)와 대역통과필터(160)을 거쳐 기 설정된 중간 주파수를 갖는 신호와 국부 발진기(115)에서 발생한 발진신호를 혼합하여 이동통신 환경에서 안테나가 송신하기 위한 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 기 설정된 중간 주파수를 2 GHz라 할 때, 2 GHz를 갖는 신호와 30 GHz를 갖는 발진신호를 혼합하여 5G 환경에서 안테나가 송신하기에 적합한 주파수인 28 GHz를 갖는 신호를 발생시킬 수 있다.
제1 주파수 믹서(120, 165)는 입력 신호와 발진 신호를 혼합하여 특정 주파수를 갖는 신호만을 발생하는 것으로 설명하였지만, 경우에 따라 특정 주파수를 갖는 동상위상(In phase) 신호와 직각위상(Quadrature Phase) 신호를 발생시킬 수 있다.
대역통과필터(125, 160)는 송신단과 수신단 모두에 존재하는 구성으로, 기 설정된 중간 주파수를 갖는 신호를 선별하기 위한 역할을 수행한다. 보편적으로 주파수 믹서가 서로 다른 주파수를 혼합함에 있어, 원하는 주파수뿐만 아니라 영상 주파수(Image Frequency)라는 원하지 않았던 주파수를 갖는 신호가 함께 발생할 우려가 있다. 따라서 대역통과필터는 수신단의 제1 주파수 믹서 또는 송신단의 제2 주파수 믹서와 연결되어 각각의 주파수 믹서에서 발생할 수 있는 영상 주파수를 갖는 신호를 제거한다. 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호는 진폭이 작아지게 되므로, 작아진 신호의 진폭을 증폭시킬 필요가 있다. 따라서 수신단의 대역통과필터(125)에 작아진 신호의 진폭을 증폭시킬 증폭기(미도시)가 연결될 수 있다.
제2 주파수 믹서(130, 150)는 송신단과 수신단 모두에 존재하는 구성으로, 중간 주파수를 갖는 신호와 국부 발진기로부터 발생한 발진 신호를 혼합하여 기 설정된 기저대역의 주파수를 갖는 신호를 발생시키는 역할을 한다.
수신단의 제2 주파수 믹서(130)는 대역통과필터(125)를 거쳐 기 설정된 중간 주파수를 갖는 신호와 국부 발진기에서 발생한 발진 신호를 혼합하여, 기 설정된 기저대역의 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다. 여기서 기저대역은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단과 연결될 장치, 예컨대, AP(Access Point) 또는 단말 등과 같은 장치에서 기저대역의 주파수를 갖는 신호의 용도에 따라 정해진다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단과 연결될 장치가 이동통신 단말기이고, 기저대역의 주파수를 갖는 신호가 단말기의 애플리케이션(Application)에 사용하기 위한 신호인 경우, 이동통신 단말기는 직류신호(0 Hz)를 필요로 한다. 따라서 위와 같은 경우에는 중간 주파수와 동일한 주파수를 갖는 발진 신호를 대역통과필터(125)를 거친 신호와 혼합하여, 0 Hz를 갖는 직류신호를 발생시킨다.
5G등 차세대 이동통신 환경에서는 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호의 대역폭은 4G 환경에 비해 수십 배가 크기 때문에, 수신단과 연결될 장치가 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호의 많은 데이터량을 처리할 수 없게 된다. 따라서 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호를 분할하여 분할된 신호를 수신단과 연결될 장치로 전송하는 방법이 필요하다. 하나 이상의 국부 발진기(135(a) 내지 (d))는 제2 주파수 믹서(130(a) 내지 (d))에서 동일한 기저대역의 주파수를 갖는 신호를 발생시키기 위하여, 동일한 주파수를 갖는 발진 신호를 발생한다. 다만, 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호를 다수의 주파수 채널로 분할하기 위하여, 국부 발진기는 동일한 주파수를 갖는 발진 신호에 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)을 추가한다. 제2 주파수 믹서에서 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호와 오프셋을 추가한 발진 신호를 혼합하면, 기저대역의 주파수를 가지며, 기 설정된 대역폭을 갖는 특정 주파수 채널의 신호를 발생시킨다. 이때, 기 설정된 기저대역의 주파수를 가지며, 기 설정된 대역폭을 갖는 특정 주파수 채널의 신호는 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호에 따라 개수가 달라진다. 하나의 국부 발진기가 동작하여 하나의 제2 주파수 믹서가 동작할 수 있으며, 둘 이상의 국부 발진기가 동작하여 둘 이상의 제2 주파수 믹서가 동작할 수 있다. 도 1에는 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호를 4개의 신호로 분할할 수 있는 것처럼 도시되었으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 수신단의 대역통과필터(125)를 거친 신호의 대역폭과 기저대역의 주파수를 가지면서, 기 설정된 대역폭을 갖는 특정 주파수 채널의 신호의 기 설정된 대역폭을 비교하여 다수의 신호로 분할할 수 있다.
수신단의 제2 주파수 믹서(130(a) 내지 (d))는 앞서 언급한 기저대역의 주파수를 가지면서, 기 설정된 대역폭을 갖는 특정 주파수 채널의 신호를 발생시킴에 있어, 이 신호를 동상위상 신호와 직각위상 신호로 발생시킬 수 있다. 수신단의 제2 주파수 믹서(130(a) 내지 (d))에서 발생시키는 신호를 동상위상 신호와 직각위상 신호로 나누어 발생시키기 때문에, 기 설정된 대역폭의 절반을 갖는 동상위상 신호와 직각위상 신호를 발생시킨다. 다만 앞서 언급하였듯이, 동상위상 신호와 직각위상 신호로 나누어 발생시키는 것은 반드시 제2 주파수 믹서로 한정하는 것은 아니고, 제1 주파수 믹서에서도 가능할 수 있다.
송신단의 제2 주파수 믹서(150(a) 내지 (d))는 송신단과 연결된 장치에서 수신하여 일정 채널을 갖도록 채널 선택 필터를 거친 신호와 국부 발진기(155)에서 발생한 발진 신호를 혼합하여, 기 설정된 중간 주파수를 갖는 신호를 출력시킨다. 예를 들어, 송신단과 연결된 장치로부터 직류 신호가 수신되는 경우, 이 직류 신호를 채널 선택 필터를 거쳐 기 설정된 대역폭의 일정한 주파수 채널을 갖는 직류신호와 기 설정된 중간 주파수를 갖는 발진 신호를 혼합하여, 기 설정된 중간 주파수를 갖는 신호를 출력한다. 송신단과 연결된 장치로부터 수신하는 신호가 복수일 수 있기 때문에, 송신단의 제2 주파수 믹서도 마찬가지로 하나일 수 있고, 둘 이상일 수 있다. 송신단과 연결된 장치가 송신단으로 전달하는 신호에 대해 기 설정된 대역폭에 따라 다수의 국부 발진기와 다수의 제2 주파수 믹서를 구비할 수 있다.
채널 선택 필터(140, 145)는 송신단과 수신단 모두에 존재하는 구성으로서, 제2 주파수 믹서 또는 수신단과 연결된 장치로부터 발생하는 신호에서 특정 주파수 채널을 선별하여 특정 주파수 채널 외의 주파수 채널은 필터링하는 역할을 한다.
수신단의 채널 선택 필터(140(a) 내지 (h))는 제2 주파수 믹서에서 발생하는 신호에서 특정 주파수 채널을 선별하는 역할을 한다. 국부 발진기(155)에서 발생시킨 발진 신호에 이미 특정 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋을 포함하고 있기 때문에 채널 선택 필터는 특정 주파수 채널의 선별 가능하다. 또한 채널 선택 필터를 거치면서 필터에 의해 신호의 진폭이 작아지기 때문에, 작아진 신호의 진폭을 증폭시킬 필요가 있다. 따라서 수신단의 채널 선택 필터에 작아진 신호의 진폭을 증폭하기 위한 증폭기(미도시)가 연결될 수 있다.
송신단의 채널 선택 필터(145)는 송신단과 연결된 장치로부터 발생하는 신호에서 특정 주파수 채널을 선별하되, 특정 주파수 채널 외의 주파수 채널은 필터링하는 역할을 한다. 송신단과 연결된 장치로부터 수신하는 신호가 복수일 수 있기 때문에, 송신단의 채널 선택 필터 역시 하나일 수도 있고 둘 이상일 수 있다. 송신단과 연결된 장치가 송신단으로 전달하는 신호에 대해 기 설정된 대역폭에 따라 다수의 채널 선택 필터를 구비할 수 있다.
구동 증폭기(170)는 송신단에 존재하는 구성으로서, 송신단의 대역통과필터(160)를 거치면서 작아진 신호의 크기를 증폭하는 역할을 한다. 안테나(미도시)에서 신호를 전송하기 위해선 많은 전력을 요하기 때문에, 신호의 전력을 증폭할 필요가 있다. 따라서 안테나에서 송신하기 전에 전력 증폭기(미도시)를 이용해 신호의 전력을 증폭하여야 하는데, 전력 증폭기를 구동하기 위해서 신호를 일정 크기 이상의 신호로 증폭할 필요가 있다. 즉, 구동 증폭기는 전력 증폭기를 구동하기 위한 증폭기로서, 신호의 전력을 증폭시키기 위해 신호의 크기를 증폭한다.
무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치(100)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치는 도 1에 도시된 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치의 구성 및 신호 탐색 장치(210)를 포함한다. 도 1에 도시된 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치는 점선으로 도시되며, 이의 구성에 대한 설명은 생략한다.
5G등 차세대 이동통신 환경에 있어서, 이용되는 신호의 주파수가 기존의 4G 환경의 신호의 주파수에 비해 굉장히 높기 때문에, 기존의 신호에 비해 5G 환경에서의 신호는 강한 방향성을 갖는다. 이에 따라, 보다 원활한 통신을 위해 어느 방향의 안테나를 사용할지 여부 또는 안테나를 어느 방향으로 향하게 할지 여부를 판단하고자 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치(200)는 신호 탐색 장치(210)를 포함한다.
신호 탐색 장치(210)는 도 1에 도시된 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치의 수신단의 구성과 동일한 구성을 갖는다. 다만 차이가 있다면, 수신단과 연결된 장치가 안테나에서 수신한 신호의 감도, 세기 등을 파악하기 위함이므로, 도 1에 도시된 송수신 장치의 수신단의 구성과 같이 여러 개의 국부 발진기 및 여러개의 제2 주파수 믹서를 갖출 필요 없이 하나의 국부 발진기 및 하나의 제2 주파수 믹서를 갖추고 있다. 하나의 국부 발진기 및 하나의 제2 주파수 믹서를 갖추고 있기 때문에, 하나의 특정 주파수 채널을 갖는 신호를 수신한다. 하나의 특정 주파수 채널을 갖는 신호를 이용하여, 수신단과 연결된 장치가 안테나로부터 수신된 신호의 감도 또는 세기 등을 파악한다. 파악한 신호의 감도, 세기 등에 따라 어느 방향의 안테나를 사용할 지 여부 또는 안테나를 어느 방향으로 향하게 할 지 여부를 정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 하나의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송수신 장치는 도 1에서 도시한 송수신 장치의 구성과 동일한 송수신 장치와 도 1에서 도시한 송수신 장치의 구성과 동일한 송수신 장치를 포함한다. 점선으로 표현한 부분은 도 1에서 도시한 송수신 장치의 구성을 의미하고 실선으로 도시된 보조 송수신 장치의 구성도 도 1에서 도시한 송수신 장치의 구성과 동일한 역할을 하기 때문에 송수신 장치에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템 상의 송수신 장치를 나타낸다. 다중의 입력으로 인해 서로 다른 지향성(Diversity)을 갖는 복수의 안테나를 포함할 수 있기 때문에, MIMO 시스템 상에서는 복수의 송/수신단을 포함할 수 있다. 복수의 송/수신단이 각각의 안테나로부터 수신한 신호 또는 각각의 안테나로 송신할 신호를 처리한다. 도 2에서 설명한 신호 탐색 장치는 별도의 구성으로 포함되거나, 복수의 수신단 중에서 임의의 하나의 수신단에서 기 설정된 대역폭을 갖는 하나의 주파수 채널을 이용하여 신호 탐색을 할 수 있다.
도 3에서는 두개의 수신단만을 도시하였으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 필요에 따라 더 많은 수신단을 더 구비할 수 있다. 또한 하나의 송신단만을 도시하였으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 수신 방법을 나타낸 순서도이다.
안테나로부터 수신하여 대역통과필터를 거친 신호에 대해 저잡음 증폭기를 이용하여 신호를 증폭한다(S410). 또한 저잡음 증폭기는 안테나로부터 수신하여 대역통과필터를 거친 신호의 잡음을 낮춘다.
저잡음 증폭기에 의해 증폭된 신호와 국부 발진기에서 발생한 발진 신호를 혼합하여 중간 주파수를 갖는 신호를 생성한다(S420). 입력 신호와 발진 신호를 혼합하여 특정 주파수를 갖는 신호만을 발생하는 것으로 설명하였지만, 경우에 따라 특정 주파수를 갖는 동상위상 신호와 직각위상 신호를 발생시킬 수 있다.
신호를 혼합함에 있어 발생 가능한 영상주파수를 제거하기 위해 대역통과필터로 필터링 및 대역통과필터를 거친 신호를 증폭한다(S430).
안테나로부터 수신한 신호에 따라 분할될 신호의 개수를 선정한다(S440). 기 설정된 대역폭을 갖는 신호로 분할을 함에 있어, 몇 개로 분할할 지 선정한다.
중간 주파수를 갖는 신호와 선정된 신호의 개수에 따라 하나 이상의 국부 발진기에서 발생한 발진신호를 혼합하여 하나 이상의 기저대역의 신호를 생성한다(S450). 하나 이상의 국부 발진기는 제2 주파수 믹서에서 동일한 기저대역의 주파수를 갖는 신호를 발생시키기 위하여, 동일한 주파수를 갖는 발진 신호를 발생시킨다. 다만, 수신단으로 입력된 신호를 각각의 주파수 채널로 분할하기 위하여, 국부 발진기는 동일한 주파수를 갖는 발진 신호에 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖는 오프셋을 추가한다. 제2 주파수 믹서는 수신단으로 입력된 신호와 오프셋을 추가한 발진 신호를 혼합하여, 기저대역의 주파수를 가지며, 기 설정된 대역폭을 갖는 특정 주파수 채널의 신호를 발생시킨다. 또한 수신단의 제2 주파수 믹서는 앞서 언급한 기저대역의 주파수를 가지면서, 기 설정된 대역폭을 갖는 특정 주파수 채널의 신호를 발생시킴에 있어, 이 신호를 동상위상 신호와 직각위상 신호로 발생시킬 수 있다.
하나 이상의 기저대역 신호를 서로 다른 채널 선택 필터를 이용해 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하며, 채널 선택 필터를 거친 신호를 증폭한다(S460).
도 4(a)에서는 과정 S410 내지 과정 S460을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4(a)에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S410 내지 과정 S460 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4(a)는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 시스템의 신호의 송신 방법을 나타낸 순서도이다.
송신단과 연결된 장치로부터 수신되는 신호를 서로 다른 채널 선택 필터를 이용해 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하며, 채널 선택 필터를 거친 신호를 증폭한다(S470). 송신단과 연결된 장치로부터 수신되는 신호는 하나일 수 있고, 다수일 수 있다.
특정 주파수 채널을 갖는 하나 이상의 신호와 국부 발진기로부터 발생한 발진 신호를 혼합하여 중간 주파수를 갖는 신호를 생성한다(S480). 발진 신호의 주파수는 생성되는 신호가 중간 주파수를 갖도록 특정 주파수 채널을 갖는 하나 이상의 신호의 주파수를 고려해 선택된다.
중간 주파수를 갖는 하나 이상의 신호를 혼합하고 혼합한 신호를 대역통과필터로 필터링한다(S490).
중간 주파수를 갖는 신호와 국부 발진기로부터 발생한 발진 신호를 혼합하여 특정 주파수를 갖는 신호를 생성한다(S500). 예를 들어, 차세대 이동통신 환경에서는 중간 주파수를 갖는 신호와 국부 발진기로부터 발생한 발진 신호를 혼합하여 28GHz의 주파수를 갖는 신호를 생성할 수 있으며, 기존 이동통신 환경에서는 2GHz의 주파수를 갖는 신호를 생성할 수 있다
특정 주파수를 갖는 신호의 크기를 증폭한다(S510). 특정 주파수를 갖는 신호는 대역통과필터를 거치면서 크기가 작아진다. 또한 전력 증폭기에 의해 신호의 전력을 증폭하기 위해선 일정 크기의 신호를 요하기 때문에 구동 증폭기를 이용하여 신호의 크기를 증폭한다.
증폭된 특정 주파수를 갖는 신호의 전력을 증폭하여 대역통과필터를 거친 후 안테나로 송신한다(S520).
도 4(b)에서는 과정 S470 내지 과정 S520을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4(b)에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S470 내지 과정 S520 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4(b)는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 220, 310: 저잡음 증폭기
115, 135, 155, 260, 350: 국부 발진기
120, 165, 230, 320: 제1 주파수 믹서
125, 160, 240, 330: 대역통과필터
130, 150, 250, 340: 제2 주파수 믹서
140, 145, 270, 360: 채널 선택 필터
170: 구동 증폭기 210: 신호 탐색 장치

Claims (15)

  1. 무선 주파수(Radio Frequency) 수신장치에 있어서,
    안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 저잡음 증폭기;
    상기 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 제1 주파수 믹서;
    상기 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 복수의 발진 신호를 혼합하여, 서로 다른 주파수 채널을 갖는 기저대역 주파수 신호 복수 개를 생성하는 제2 주파수 믹서;
    상기 제2 주파수 믹서에서 생성된 복수의 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 주파수 채널로 분할하는 채널 선택 필터; 및
    상기 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 증폭기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주파수 믹서로부터 발생하는 영상주파수(image Frequency)를 제거하기 위한 필터 및 상기 필터로부터 필터링된 신호를 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주파수 믹서는,
    상기 중간 주파수 신호에 따라 상기 기저대역 주파수 신호의 생성 개수가 달라지도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치.
  4. 제1항에 있어서,
    제2 주파수 믹서는,
    상기 기저대역 주파수 신호 각각이 동상위상(In Phase) 신호와 직각위상(Quadrature Phase) 신호를 갖도록 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 주파수 수신장치와 연결된 장치가 상기 안테나로부터 수신된 신호의 감도 또는 세기를 파악하기 위해, 상기 안테나로부터 수신된 신호를 상기 기저대역 주파수의 주파수 채널로 분할하는 신호 탐색 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 신호 탐색 장치는,
    상기 안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 저잡음 증폭기;
    상기 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 제1 주파수 믹서;
    상기 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 하나의 발진 신호를 혼합하여, 기저대역 주파수 신호를 생성하는 제2 주파수 믹서;
    상기 제2 주파수 믹서에서 생성된 하나의 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 하나의 주파수 채널로 분할하는 채널 선택 필터; 및
    상기 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치.
  7. 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템의 무선 주파수(Radio Frequency) 수신장치에 있어서,
    복수의 안테나로부터 각각 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 복수의 저잡음 증폭기;
    상기 복수의 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 복수의 제1 주파수 믹서;
    상기 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 복수의 발진 신호를 혼합하여, 서로 다른 주파수 채널을 갖는 기저대역 주파수 신호 복수 개를 생성하는 복수의 제2 주파수 믹서;
    상기 제2 주파수 믹서에서 생성된 복수의 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 주파수 채널로 분할하는 복수의 채널 선택 필터; 및
    상기 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 복수의 증폭기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무선 주파수 수신장치는,
    기 설정된 어느 하나의 제2 주파수 믹서 및 기 설정된 어느 하나의 채널 선택 필터로부터 생성되는 하나의 주파수 채널의 신호를 상기 무선 주파수 수신장치와 연결된 장치가 상기 안테나로부터 수신된 신호의 감도 또는 세기 등을 파악하기 위한 신호 탐색 용도로 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신장치.
  9. 무선 주파수(Radio Frequency) 송신장치에 있어서,
    상기 송신장치와 연결된 장치로부터 수신되는 하나 이상의 신호를 각각 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 하나 이상의 채널 선택 필터;
    상기 채널 선택 필터를 거친 신호를 증폭하기 위한 증폭기;
    상기 증폭기에서 증폭된 신호와 제1 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 제1 주파수 믹서;
    상기 제1 주파수 믹서로부터 생성된 하나 이상의 신호를 혼합하고 혼합한 신호를 필터링하는 대역통과필터;
    상기 대역통과필터로부터 필터링된 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 복수의 발진 신호를 혼합하여, 서로 다른 주파수 채널을 갖는 기저대역 주파수 신호 복수 개를 생성하는 제2 주파수 믹서; 및
    상기 제2 주파수 믹서로부터 생성된 신호의 크기를 증폭하는 구동 증폭기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 송신장치.
  10. 무선 주파수(Radio Frequency) 수신방법에 있어서,
    안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 과정;
    증폭 및 필터링된 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여 중간 주파수 신호를 생성하는 과정;
    상기 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 복수의 발진 신호를 혼합하여, 서로 다른 주파수 채널을 갖는 기저대역 주파수 신호 복수 개를 생성하는 과정;
    상기 기저대역 주파수 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 주파수 채널로 분할하기 위해 채널 선택 필터를 거치는 과정; 및
    상기 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 중간 주파수 신호를 생성하는 과정은,
    발생 가능한 영상주파수(image Frequency)를 제거하기 위해 필터링하며, 필터링된 신호를 증폭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기저대역 주파수 신호는,
    상기 중간 주파수 신호에 따라 상기 기저대역 주파수 신호의 생성 개수를 다르게 하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 안테나로부터 수신된 신호의 감도 또는 세기 등을 파악하기 위해, 상기 안테나로부터 수신된 신호를 상기 기저대역 주파수의 주파수 채널로 분할하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신방법.
  14. 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템의 무선 주파수(Radio Frequency) 수신방법에 있어서,
    복수의 안테나로부터 수신된 신호를 증폭 및 필터링하는 과정;
    각각의 증폭 및 필터링된 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 과정;
    각각의 중간 주파수 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 복수의 발진 신호를 혼합하여, 서로 다른 주파수 채널을 갖는 기저대역 주파수 신호 복수 개를 생성하는 과정;
    상기 기저대역 주파수 신호 각각을 상기 오프셋을 이용하여 기 설정된 대역폭을 갖는 서로 다른 주파수 채널로 분할하기 위해 채널 선택 필터를 거치는 과정; 및
    각각 채널 선택 필터에서 필터링된 신호를 증폭하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 수신방법.
  15. 무선 주파수(Radio Frequency) 송신방법에 있어서,
    수신되는 하나 이상의 신호를 각각 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 채널 선택 필터로 필터링하는 과정;
    상기 채널 선택 필터로 필터링된 신호를 증폭하는 과정;
    하나 이상의 증폭된 신호와 국부 발진기로부터 공급된 발진 신호를 혼합하여, 중간 주파수 신호를 생성하는 과정;
    하나 이상의 중간 주파수를 갖는 신호를 혼합하고 혼합한 신호를 대역통과필터로 필터링하는 과정;
    상기 대역통과필터로부터 필터링된 신호와 기 설정된 대역폭을 가지며 서로 다른 주파수 채널을 갖도록 하는 오프셋(Offset)이 추가된 복수의 발진 신호를 혼합하여, 서로 다른 주파수 채널을 갖는 기저대역 주파수 신호 복수 개를 생성하는 과정; 및
    상기 기 설정된 주파수를 갖는 신호를 증폭하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 송신방법.
KR1020140181283A 2014-12-16 2014-12-16 무선 주파수 시스템에서 신호의 송수신 장치 KR101692242B1 (ko)

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