KR20000011649A - 주파수변환기및주파수변환기를사용한무선통신시스템 - Google Patents

주파수변환기및주파수변환기를사용한무선통신시스템 Download PDF

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Abstract

주파수 변환기에서, 위상 동기 루프는 소정의 비컨 신호와 로컬 발진 주파수 신호를 혼합하여 발생되는 중간 주파수 비컨 신호에 근거하여 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생한다. 위상 동기 루프가 단지 낮은 주파수 로컬 발진 신호를 발생하기 위해 사용될지라도, 잔여의 높은 주파수 로컬 발진 신호에서 발생하는 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 또는 취소된다. 따라서 주파수 변환기는 높은 주파수 정확도로 된다. 이러한 정렬은 준 밀리미터파 대역 또는 밀리미터파 대역에 전형적으로 사용되는 위상 동기 발진기의 수, 비용과 전력 소모를 감소시킨다. 설치와 동작 비용을 감소시키는 간소화되고 간단한 주파수 변환기가 제공된다.

Description

주파수 변환기 및 주파수 변환기를 사용한 무선 통신 시스템{FREQUENCY CONVERTER AND RADIO COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING THE SAME}
본 발명은 주파수 변환기와 주파수 변환기를 사용한 무선 통신 시스템에 관한 것이고, 더 상세하게, 수신된 무선 주파수 신호가 중간 주파수 신호로 변환되고 전송된 중간 주파수 신호가 무선 주파수 신호로 변환되는 것에 관한 것이다.
데이터 통신이 빠르게 폭넓은 사용을 함에따라 고속 네트워크에 대한 요구가 대두된다. 결선 네트워크에 의해 제공된 고속 통신은 여전히 각 사용자에게 고가이고, 저가의 서비스를 제공하는 로컬 무선 통신 네트워크는 현재 활발하게 연구되고 개발되고 있다. 그러한 로컬 무선 네트워크는 작은 안테나에 높은 안테나 이득을 줄 수 있는 준 밀리미터파(20GHz-30GHz) 또는 밀리미터파(30GHz-300GHz) 같은 무선 주파수 대역을 사용한다. 로컬 무선 네트워크에서, 예를 들면, 전화 교환기에 설치된 허브 스테이션은 고속의 양방향 데이터 통신 서비스 또는 로컬 TV 전화 서비스를 소정의 도달범위 지역내의 복수의 가입자 스테이션(사용자)에 제공한다.
무선 통신이 준 밀리미터파 대역 또는 밀리미터파 대역의 무선 주파수 신호를 사용할때, 무선 주파수 신호보다는 오히려 수십에서 수백 메가헤르츠의 중간 주파수는 분리 디코딩 단계, 코딩과 합성 단계를 포함하는 전송 프로세스, 및 신호의 증폭을 포함하는 수신 프로세스에 종속된다. 수신과 전송 프로세스 및 신호 증폭에 요구되는 회로 정렬 비용은 따라서 감소된다. 도 16은 무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 또는 중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기를 도시한다.
주파수 변환기는, 예를 들면, 가입자 스테이션에 설치되고, 수신안테나(1001)를 통하여 허브 스테이션으로부터 전송된 전파를 수신한다. 수신 안테나(1001)에 의해 수신된 전파중에서, 범위 22.6 GHz - 23.0 GHz에서 복수의 주파수 채널에서 수신하고자 하는 무선 주파수(RF(RX)) 신호가 대역통과 필터(1002)에 의해 추출된다.
대역통과 필터(1002)를 통하여 추출된 무선 주파수(RF(RX)) 신호는 저잡음 증폭기(1003)에 의해 적당한 레벨로 증폭되고, 다음에 TX/RX 로컬 발진 주파수 신호, 예를 들면, 21 GHz 신호, 와 혼합기(mixer)(1004)에 의해 혼합된다.
로컬 발진 주파수 신호(LO1)는 위상 동기 발진기(1100)에 의해 발생된다.
위상 동기 발진기(1100)는 카운터 회로(1102), 주파수 비교기(1103), 루프 필터(1105), 전압 제어 발진기(1106), 및 주파수 체배기(1107,1109)를 포함하는 위상 동기 루프를 포함한다.
위상 동기 발진기(1100)에서, 전압 제어 발진기(1106)에 의한 신호 출력은 예를 들면, 175에 의해, 카운터 회로(1102)에 의해 주파수 분할된다. 주파수 비교기(1103)는 카운터 회로에 의한 신호 출력을 기준 신호, 예를 들면, 고도로 안정한 크리스탈 발진기를 사용한 기준 발진기(1204)에 의해 제공된 10 MHz 기준 신호와 비교한다. 두 신호간의 차에 대응하는 전압은 다음에 루프 필터(1105)에 의해 적당한 주파수 특성으로 증폭된다. 루프 필터(1105)로부터의 전압 출력은 전압 제어 발진기(1106)의 제어 입력으로 궤환된다.
전압 제어 발진기(1106)에 의한 1.75 GHz 신호 출력은 주파수 체배기(1107)에 의해 7.0 GHz가 되게 네배로 주파수 체배된다. 주파수 체배기(1107)의 출력에 포함된 잔여 신호는 대역통과 필터(1108)에 의해 필터링된다.
대역통과 필터(1108)에 의한 신호 출력은 주파수 체배기(1109)에 의해 21.0 GHz가 되게 세배로 주파수 체배된다. 주파수 체배기(1109)의 출력에 포함된 잔여 신호는 대역통과 필터(1110)에 의해 필터링된다.
이러한 방법으로, 위상 동기 발진기(1100)는 고도로 안정한 기준발진기(1204)에 의해 제공된 동일한 주파수 정확 레벨에서 로컬 발진 주파수(LO1)(2.1 GHz)를 갖는 신호가 된다.
로컬 발진 주파수 신호(LO1)는 대역통과 필터(1110)에 의한 출력이고, 증폭기(1112)에 의해 증폭되며, 다음에 RX 혼합기(1004)에 의해 수신된다.
혼합기(1004)의 출력은 무선 주파수(RF(RX)) 신호와 로컬 발진 주파수(LO1) 신호의 합, 및 이들 사이의 차의 주파수 성분을 포함한다. 두 신호, 즉, 1.6 GHz -2.0 GHz의 중간 주파수 대역(IF1(RX))에 있는 신호사이의 차는 대역통과 필터(1005)에 의해 추출되고, 증폭기(1006)에 의해 증폭되며, RX 혼합기(1007)로 전송된다.
RX 혼합기(1007)는 중간 주파수 대역(IF1(RX))에 있는 신호와 로컬 발진 주파수(LO2) 신호, 예를 들면, 위상 동기 발진기(1200)에 의해 공급된 1.1 GHz 신호와 혼합한다.
로컬 발진 주파수(LO2) 신호는 위상 동기 발진기(1200)에 의해 발생된다.
위상 동기 발진기(1200)는 카운터 회로(1202), 주파수 비교기(1203), 루프 필터(1205), 전압 제어 발진기(1206), 및 크리스탈 발진기를 사용한 고도로 정확한 기준 발진기를 포함하는 위상 동기 루프를 포함한다.
위상 동기 발진기(1200)에서, 전압 제어 발진기(1206)에 의한 신호 출력은 카운터 회로(1102)에 의해, 예를 들면, 110으로 주파수 분할된다. 주파수 비교기(1203)는 카운터 회로(1202)에 의한 신호 출력을 기준 신호, 예를 들면, 기준 발진기(1204)에 의해 공급된 10MHz 기준신호와 비교한다. 두 신호간의 차에 대응하는 전압은 다음에 루프 필터(1205)에 의해 적당한 주파수 특성으로 증폭된다. 루프 필터(1205)로부터의 전압 출력은 전압 제어 발진기(1206)의 제어 입력으로 궤환된다.
이러한 방법으로, 위상 동기 발진기(1200)는 고도로 안정한 기준 회로(1204)에 의해 제공되는 동일 주파수 정확 레벨에서 로컬 발진 주파수(LO2)(1100MHz)를 갖는 신호가 된다.
RX 혼합기(1007)의 출력은 중간 주파수 대역(IF1(RX))에의 신호와 로컬 발진 주파수(LO2) 신호의 합, 및 두신호의 차의 주파수 성분을 포함한다. 두 신호, 즉, 500 MHz - 900 MHz의 중간 주파수 대역(IF2(RX))에 있는 신호들의 차는 대역통과 필터(1008)를 통하여 추출된다. 대역통과 필터(1008)에 의해 선택된 중간 주파수 대역(IF2(RX))에 있는 신호는 증폭기(1009)에 의해 증폭되고, 다이플렉서(1010)으로 이송되며, 다음에 IF 케이블을 경유하여 복조기(도시 생략)로 전송된다.
따라서 수신된 무선 주파수 대역(RF(RX))안의 신호는 적당한 중간 주파수 대역(IF2(RX))의 신호로 주파수 변환한다.
변조기(도시 생략)에 의해 공급된 중간 주파수 대역(IF2(TX))의, 예를 들면, 10 MHz - 60 MHz, 신호는 IF 케이블을 경유하여 다이플렉서(1010)로부터 수신되고, 증폭기(1012)에 의해 증폭되며, TX 혼합기(1013)로 전송된다. RX 중간 주파수(IF2(RX))와 TX 중간 주파수(IF2(TX))는 개별 주파수 범위로 할당된다.
TX 혼합기(1013)는 중간 주파수 대역(IF2(TX))안의 신호와 위상 동기 발진기(1200)에 의한 로컬 발진 주파수(LO2) 출력을 갖는 신호와 혼합한다.
TX 혼합기(1013)의 출력은 중간 주파수 대역(IF2(TX))내의 신호와 로컬 발진 주파수(LO2) 신호사이의 합과 차의 신호를 포함한다. 두 신호의 합의 신호, 즉, 1.11 GHz - 1.16 GHz의 중간 주파수 대역(IF1(TX))내의 신호는 대역통과 필터(1014)에 의해 추출된다.
대역통과 필터(1014)에 의해 추출된, 중간 주파수 대역(IF1(TX))내의 신호는 증폭기(1015)에 의해 증폭되고, 다음에 TX 혼합기(1016)로 전송된다.
TX 혼합기(1016)는 중간 주파수 대역(IF1(TX))내의 신호를 위상 동기 발진기(1100)에 의한 로컬 발진 주파수(LO1) 출력의 신호와 혼합한다.
TX 혼합기(1016)의 출력은 중간 주파수 대역(IF1(TX))내의 신호와 로컬 발진 주파수(LO1)를 갖는 신호사이의 차와 합의 신호 성분을 포함한다. 두 신호의 합의 신호, 즉, 22.11GHz - 22.16GHz의 무선 주파수 대역(RF(TX))내의 신호는 대역 통과 필터(1017)에 의해 추출된다.
대역 통과 필터(1017)에 의해 추출된, 무선 주파수 대역(RF(TX))내의 신호는 적당한 레벨로 증폭되고, 송신 안테나(1019)로 전송된다. 대응하는 전파는 다음에 송신 안테나(1019)를 통하여 허브 스테이션으로 전송된다.
이러한 방법으로, 적당한 중간 주파수 대역(IF2(TX))내의 신호는 무선 주파수 대역(RF(RX))내의 신호로 주파수 변환되고 다음에 전송된다.
종래의 주파수 변환기는 로컬 발진 주파수(LO1과 LO2)내의 복수의 신호를 각각 발생하기 위하여, 전송부와 수신부로 분리된 위상 동기 발진기(1100과 1200)를 사용한다.
준 밀리미터파 대역 또는 밀리미터파 대역에서 동작하는 크리스탈 발진기를 갖는 위상 동기 발진기는 일반적으로 비싸다. 상기 위상 동기 발진기는 복잡하고, 상당한 유지비용을 요구할 정도로 거대하며, 상당한 동작 비용을 요구할 정도로 많은 전력을 소모한다. 결과적으로, 주파수 변환기가 로컬 무선 네트워크(무선 통신 시스템)내의 가입자 스테이션내에 설치되면, 각 개개의 가입자의 가입자 스테이션의 비용이 많이 증가한다.
로컬 발진 주파수가 위상 동기 발진기를 사용하여 발생될때, 주파수 정확도는 출력 신호의 주파수 대 크리스탈 발진기의 기준 신호의 주파수의 비율(N)에 비례하여 불가피하게 감소되며, 위상 잡음은 N의 제곱에 비례하여 불가피하게 증가한다. 로컬 발진 주파수가 더 높아짐에 따라, 출력 주파수의 레벨과 위상 잡음의 레벨의 얻어진 정확도는 더 제한된다.
예를 들면, 10MHz 기준 발진기의 주파수 정확도가 +/- 10 Hz (1E-6)이고 위상 잡음이 1KHz의 오프셋에서-120 dBc/Hz일때, 21GHz의 주파수에서 N=21 GHZ/10 MHz= 2100이다. 얻어진 주파수 정확도 레벨이 +/-21 KHz이고, 1KHz의 오프셋에서 20 log 2100=66dB이기 때문에 위상 잡음 레벨은 -54 dBc/Hz이다.
로컬 발진 주파수가 점점 더 높아진다면, 주파수 체배기가 요구될 수 있다. 주파수 체배기는 주파수 변환기의 필요치 않은 특성을 감소하면서, 원치 않는 복사 신호의 소스로써 동작할 수 있다.
이러한 감소된 특성은 통신이 주파수 분할 멀티플렉싱을 사용하여 수행될때 주파수의 이용을 떨어뜨리게 한다.
따라서, 주파수의 개선된 정확도 레벨을 가져오는 주파수 변환기를 제공하고, 상대적으로 저 로컬 발진 주파수만을 위해 위상 동기 발진기를 사용하여 간단하고 저비용 디자인을 구현하는 것이 본 발명의 목적이다. 주파수의 개선된 이요을 가져오는 무선 통신 시스템을 제공하고 주파수 변환기를 결합함으로써 가입자에게 부과된 비용을 가볍게 하는 것이 또한 본 발명의 목적이다.
도 1a와 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 통신 시스템과 시스템에 대한 주파수 할당의 윤곽을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 주파수 변환기를 도시하는 블록도이다.
도 3a와 3b는 주파수 변환기에 의해 수행되는 주파수 변환을 도시하는 차트이다.
도 4는 본 발명의 대체 실시예에 따른 주파수 변환기의 블록도이다.
도 5a와 5b는 대체 실시예의 주파수 변환기에 의해 수행되는 주파수 변환을 도시하는 차트이다.
도 6a 내지 6c는 스펙트럼 확산 프로세스에서의 신호의 스펙트럼 차트이다.
도 7은 스펙트럼 확산 프로세스를 수행하는 전송기를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 8은 스펙트럼 확산 프로세스의 PN 시퀀스와 전송 데이터간의 관계를 도시하는 시간도이다.
도 9는 스펙트럼 확산 프로세스를 수행하는 수신기를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 10a는 도 10b에 도시된 기준 신호가 확산된 데이터 신호의 대역폭을 도시하고, 도 10b는 소정의 기준 신호를 도시한다.
도 11은 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 허브 스테이션의 블록도이다.
도 12는 허브 스테이션에 대한 주파수 할당 차트이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 주파수 변환기에 사용된 로컬 발진기의 블록도이다.
도 14는 주파수 변환기의 주파수 변환을 도시하는 주파수 차트이다.
도 15a 내지 15c는 기준 신호가 데이터 신호상에 오버랩되는 방법을 도시한다.
도 16은 종래의 주파수 변환기의 블록도이다.
이러한 목적을 이루기 위하여, 일 태양에서, 본 발명의 주파수 변환기는 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 변환한다. 주파수 변환기는 소정의 무선 주파수 비컨 신호를 로컬 발진 신호와 혼합합으로써 발생되는 중간 주파수 비컨 신호에 근거하는, 복수의 로컬 발진 신호중의 위상 동기 루프를 포함하며, 여기에서 위상 동기 루프는 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생한다.
위상 동기 루프는 소정의 무선 주파수 비컨 신호를 로컬 발진 주파수 신호와 혼합함으로써 발생되는 중간 주파수 비컨 신호에 근거하는, 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생한다. 비록 주파수 오프셋과 위상 잡음이 높은 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호중 로컬 발진 신호에서 발생할지라도, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 또는 취소된다. 특히 위상 동기 루프가 낮은 로컬 발진 주파수 신호만을 발생하기 위해 주파수 변환기에 사용될지라도, 잔여 높은 주파수 로컬 발진 신호에서 발생하는 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 또는 취소된다. 따라서 높은 주파수 정확도가 된다. 이러한 정렬은 전형적으로 준 밀리미터 대역 또는 밀리미터 대역에서 사용되는 거대하고, 비싸며 전력을 소모하는 위상 동기 발진기의 수를 감소시킨다. 간단하게 말하면, 설치와 동작 비용을 감소시키는 간단한 주파수 변환기가 제공된다. 위상 동기 루프를 사용한 주파수 변환기 전부의 주파수 정확도가 개선된다. 더우기, 주파수 체배기가 생략되기 때문에, 주파수 변환기의 필요치 않은 특성이 개선된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 위상 동기 루프는 복수의 로컬 발진 신호중의, 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생함으로써 중간 주파수 비컨 신호의 주파수와 소정의 기준 주파수간의 차가 영이되게 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 위상 동기 루프는 복수의 로컬 발진 신호중의, 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생함으로써 중간 주파수 비컨 신호가 소정의 주파수를 갖는 신호와 동기되게 한다.
위상 동기 루프는 복수의 로컬 발진 신호중의, 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생하여 중간 주파수 비컨 신호가 소정의 주파수 신호와 동기되게 한다. 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 로컬 발진 신호중의, 높은 주파수를 갖는 단일 로컬 발진에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 로컬 발진 신호중의 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 또는 취소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 위상 동기 루프는 복수의 로컬 발진 신호중의, 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 중간 주파수 비컨 신호와 동기를 맞출수 있다.
위상 동기 루프는 중간 주파수 비컨 신호와 동기된, 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생한다. 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 로컬 발진 신호중 높은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 로컬 발진 신호중의 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 중간 주파수 신호로 되는 동안 무선 주파수 신호로 될 수 있다.
무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기의 수신부 구조는 단순화되고 소형으로 만들어 진다. 따라서 변환기의 설치 비용과 동작 비용은 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 무선 주파수 신호로 되는 동안 중간 주파수 신호로 될 수 있다.
중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기의 전송부의 구조는 단순화되고 소형으로 만들어 진다. 따라서 변환기의 설치 비용과 동작 비용은 감소된다.
다른 태양에서, 본 발명의 무선 통신 시스템은 허브 스테이션과 허브 스테이션에 무선 링크된 적어도 하나의 가입자 스테이션을 포함한다. 가입자 스테이션은 제 1 주파수 대역의 신호를, 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써 제 2 주파수 대역의 신호로 변환함으로써 허브 스테이션과 통신한다. 허브 스테이션은 허브 스테이션 로컬 발진 주파수를 소정의 허브 스테이션 중간 주파수를 갖는 비컨 신호와 혼합함으로써 발생된 무선 주파수를 갖는 비컨 신호를 가입자 스테이션에 전송한다. 가입자 스테이션은 허브 스테이션으로부터 전송된 소정의 무선 주파수 비컨 신호를 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 혼합함으로써 발생된, 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호에 근거하는, 가입자 스테이션에 사용된 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중, 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생하는 위상 동기 루프를 포함한다.
허브 스테이션은 허브 스테이션 중간 주파수를 갖는 비컨 신호와 허브 스테이션 로컬 발진 주파수를 갖는 신호가 혼합된 무선 주파수 비컨 신호를 가입자 스테이션로 전송한다. 한편으로, 가입자 스테이션은 제 1 주파수 대역의 신호와 상이한 주파수를 갖는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 연속적으로 혼합함으로써 허브 스테이션과 통신한다. 위상 동기 루프는 소정의 무선 주파수 비컨 신호와 로컬 발진 주파수 신호를 혼합함으로써 발생된, 중간 주파수 비컨 신호에 근거한, 복수의 로컬 발진 신호중, 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생한다. 따라서, 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 로컬 발진 신호중, 높은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다. 특히, 비록 위상 동기 루프가 단지 낮은 로컬 발진 주파수 신호를 발생하기 위해 주파수 변환기에 사용될지라도, 잔여 높은 주파수 로컬 발진 신호에서 발생하는 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 취소된다. 따라서 높은 주파수 정확도가 된다. 이러한 정렬은 전형적으로 준 밀리미터파 대역 또는 밀리미터파 대역에 사용되는 거대한 수, 비용, 및 위상 동기 발진기의 전력 소모를 감소시킨다. 간단하게 말하면, 설치와 동작 비용을 감소시키는 간단한 주파수 변환기가 제공됨으로써 가입자의 부담을 가볍게 한다. 위상 동기 루프를 사용한 주파수 변환기의 모든 주파수 정확도가 개선된다. 더우기, 주파수 체배기가 제거되기 때문에 주파수 변환기의 원치 않는 특성이 개선된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 위상 동기 루프는 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호와 소정의 기준 주파수의 차가 영이 되도록 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 위상 동기 루프는 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호가 소정의 주파수를 갖는 신호와 동기될 수 있도록 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시킬 수 있다.
가입자 스테이션에서, 위상 동기 루프는 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호가 소정의 주파수 신호와 동기될 수 있도록 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시킨다. 주파수 오프셋과 위상잡음이 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 높은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호에서, 그리고 허브 스테이션 로컬 발진 주파수의 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상잡음은 제 1 주파수 대역의 신호와 복수의 로컬 발진 주파수 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호가 혼합될때 보상되거나 취소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 위상 동기 루프는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중의 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호의 동기를 맞춘다.
위상 동기 루프는 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호와 동기를 맞춘 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중의 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시킨다. 주파수 오프셋과 위상잡음이 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중의 높은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중의 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다.
본 발명의 무선 통신 시스템의 바람직한 실시예에서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 중간 주파수 신호가 되는 동안 무선 주파수 신호가 될 수 있다.
무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 무선 통신 시스템의 가입자 스테이션의 수신부의 구성은 단순하고 간단하게 만들어진다. 무선 통신 시스템의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
본 발명의 무선 통신 시스템의 바람직한 실시예에서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 무선 주파수 신호가 될 수 있을때 중간 주파수 신호로 될 수 있다.
중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 무선 통신 시스템의 가입자 스테이션의 전송부의 구성은 단순화되고 간단하게 만들어진다. 무선 통신 시스템의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 허브 스테이션과 가입자 스테이션에 의해 사용된 소정의 주파수 범위는 복수의 주파수 채널로 분할된다.
무선 통신 시스템이 단지 낮은 주파수 로컬 발진 신호에 대해서 위상 동기 루프를 사용하기 때문에, 시스템의 모든 주파수 정확도가 개선되고 주파수의 사용이 개선된다.
또 다른 태양에서, 본 발명의 주파수 변환기는 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 변환하며, 여기에서 소정의 주파수를 갖는 스펙트럼 확산 기준 신호와 로컬 발진 주파수 신호가 혼합된 중간 주파수 신호는 결과적으로 기준신호로 축소(despread)되고 결과적으로 기준 신호에 근거하며, 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호가 발생된다.
본 발명의 바람직한 실싱예에서, 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호의 주파수는 중간 주파수 신호를 축소함으로써 얻어진 기준 신호 레벨에 근거하여 결정될 수 있다.
주파수 변환기에서, 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호의 주파수는 중간 주파수 신호를 축소함으로써 얻어진 기준 신호의 레벨에 근거하여 세팅된다. 기준 신호가 정확하게 축소될때, 축소 프로세스를 통해 얻어진 기준 신호는 소정의 임계 레벨을 초과한다. 다음에 중간 주파수는 기준 신호가 확산될때 전송 주파수와 동일하게 간주된다. 주파수 오프셋과 위상잡음이 높은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상잡음은 보상되거나 또는 취소되고, 주파수의 높은 정확도 레벨이 달성된다. 기준 신호가 데이터 신호에 거의 영향을 미치지 않으면서 스펙트럼 확산 변조를 통한 데이터 신호의 주파수 대역과 동일한 주파수 대역으로 오버랩되기 때문에, 데이터 신호에 대한 주파수 대역 밖에 쓸모없게 소모되는 대역이 없고, 일반적으로 제한된 주파수 대역이 효과적으로 사용된다. 크리스탈 발진기와 같은 것이 필요없기 때문에, 단순하고 간단한 디자인이 더 도모될 수 있고, 변환기의 설치와 동작 비용이 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 중간 주파수 신호가 될 수 있는 동안 무선 주파수 신호로 될 수 있다.
무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기의 수신부의 구성은 단순화되고 간단하게 만들어진다. 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 무선 주파수 신호가 될 수 있는 동안 중간 주파수 신호로 될 수 있다.
중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기의 전송부의 구성은 단순화되고 간단하게 만들어 진다. 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
또 다른 태양에서, 본 발명의 무선 통신 시스템은 허브 스테이션과 허브 스테이션에 무선 연결된 적어도 하나의 가입자 스테이션을 포함하며, 여기에서 가입자 스테이션은 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 변환하여 허브 스테이션과 통신한다. 허브 스테이션은 소정의 기준 신호를 확산하고 다음에 허브 스테이션 로컬 발진 주파수 신호를 스펙트럼 확산 기준 신호와 혼합함으로써 발생된 스펙트럼 확산 신호를 가입자 스테이션에 전송한다. 가입자 스테이션에 사용된 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호는 허브 스테이션으로부터 전송된 스펙트럼 확산 신호와 가입자 스테이션 로컬 발진 주파수 신호를 혼합하여 발생된 가입자 스테이션 중간 주파수 신호를 축소하여 얻어진 기준 신호로부터 발생한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호의 주파수는 중간 주파수 신호를 축소하여 얻어진 기준 신호의 레벨에 근거하여 결정될 수 있다.
무선 통신 시스템에서, 허브 스테이션은 소정의 기준 신호를 스펙트럼 확산 프로세스로 보내고 스펙트럼 확산 기준 신호를 허브 스테이션 로컬 발진 주파수 신호와 혼합함으로써 얻어진 스펙트럼 확산 신호를 가입자 스테이션로 전송한다. 허브 스테이션과 통신하기 위해, 가입자 스테이션은 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써, 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 변환한다. 주파수 변환 프로세스에서, 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호는 가입자 스테이션 중간 주파수 신호를 축소하여 얻어진 기준 신호의 레벨이 소정의 임계값을 초과하도록 주파수에 셋팅된다. 기준 신호가 정확하게 축소될때, 축소 프로세스를 통하여 얻어진 기준 신호는 소정의 임계 레벨을 초과한다. 가입자 스테이션 중간 주파수는 다음에 기준 신호가 확산될때 전송 주파수와 동일하게 간주된다. 주파수 오프셋과 위상 잡음이 높은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 또는 취소되며, 주파수의 높은 정확도 레벨이 이루어진다. 기준 신호는 데이터 신호에 거의 영향을 주지 않고 스펙트럼 확산 변조를 통하여 데이터 신호의 주파수 대역과 동일한 주파수 대역으로 오버랩되기 때문에, 데이터 신호에 대한 주파수 대역의 외부 대역은 소용없이 소모되지 않고, 일반적으로 제한된 주파수 대역은 효과적으로 사용된다. 크리스탈 발진기등이 필요하지 않기 때문에, 간소하고 간단한 디자인이 더 도모될 수 있으며, 변환기의 설치와 동작 비용이 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 중간 주파수 신호가 될 수 있는 동안 무선 주파수 신호가 될 수 있다.
무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 무선 통신 시스템의 수신부의 구성은 간소하고 간단하게 만들어진다. 무선 통신 시스템의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 무선 주파수 신호가 될 수 있는 동안 중간 주파수 신호가 될 수 있다.
중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 무선 통신 시스템의 전송부의 구성은 간소화되고 간단해진다. 무선 통신 시스템의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 허브 스테이션과 가입자 스테이션에 의해 사용된 소정의 주파수 범위는 복수의 주파수 채널로 분할된다.
무선 통신 시스템이 단지 낮은 로컬 발진 주파수 신호에 대한 위상 동기 루프를 사용하기 때문에, 시스템의 모든 주파수 정확도가 개선되고 주파수의 사용이 개선된다.본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 논의된다. 본 발명의 다음의 실시예는 예시적이지 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다. 도 1a 와 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 통신 시스템과 시스템의 주파수 할당의 윤곽을 도시한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예의 주파수 변환기를 도시하는 블록도이다. 도 3a 와 3b는 주파수 변환기에 의해 수행되는 주파수 변환을 도시하는 차트이다. 도 4는 본 발명의 대체 실시예에 따른 주파수 변환기의 블록도이다. 도 5a 와 5b는 대체 실시예의 주파수 변환기에 의해 수행되는 주파수 변환을 도시하는 차트이다. 도 6a 내지 6c는 스펙트럼 확산 프로세스에서의 신호의 스펙트럼 차트이다. 도 7은 스펙트럼 확산 프로세스를 수행하는 전송기를 개략적으로 도시하는 블록도이다. 도 8은 스펙트럼 확산 프로세스에서의 PN시퀀스와 전송 데이터간의 관계를 도시하는 시간도이다. 도 9는 스펙트럼 확산 프로세스를 수행하는 수신기를 개략적으로 도시하는 블록도이다. 도 10a는 도 10b에 도시된 기준 신호가 확산된 데이터 신호의 대역폭을 도시하고 도 10b는 소정의 기준 신호를 도시한다. 도 11은 또다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 허브 스테이션의 블록도이다. 도 12는 허브 스테이션에 대한 주파수 할당 차트이다. 도 13은 또 다른 실시예에 따른 주파수 변환기에 사용된 로컬 발진기의 블록도이다. 도 14는 주파수 변환기의 주파수 변환을 도시하는 주파수 차트이다. 도 15a 내지 15c는 기준 신호가 데이터 신호상에 오버랩되는 방법을 도시한다.
도 1a에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 허브 스테이션(2000)과 적어도 하나의 (사용자)가입자 스테이션(1000)을 포함하며, 여기에서 가입자 스테이션은 준 밀리미터 대역과 밀리미터 대역의 주파수 채널을 사용하는 허브 스테이션 구성에 양방향으로 무선 링크되어 있다.
허브 스테이션(2000)은 256 QAM(직교 진폭 변조)을 통하여 변조된 복수의 변조파를 포함하는 중간 주파수(IF(Hub)) 전송 변조파 그룹을 합성하는 합성기(2002), 합성기(2002)로부터의 중간 주파수(IF(Hub)) 출력을 증폭하는 증폭기(2003), 증폭기(2003)으로부터의 중간 주파수(IF(Hub)) 신호 출력을 허브 스테이션 로컬 발진 주파수(L0(Hub))와 혼합함으로써 무선 주파수(RF(Hub))를 발생하는 혼합기(2004), 혼합기(2004)로부터 무선 주파수(RF(Hub)) 신호 출력을 추출하는 대역 통과 필터(2005), 및 전송기 전력 증폭기(2006)을 전송기내에 포함한다. 허브 스테이션(2000)은 무선 주파수(RF(Hub)) 신호를 송신 안테나(2007)를 통하여 가입자 스테이션(1000)로 전송한다. 가입자 스테이션(1000)로부터의 무선 주파수 신호는 수신 안테나(2101)에 의해 수신되고, 수신기(2100)로 전송되지만, 수신 동작에 관한 상세한 설명은 여기서는 하지 않고, 종래의 통신 시스템의 수신 동작과 구별되지 않는다.
상기 무선 통신 시스템에서의 허브 스테이션(2000)의 특징은 소정의 중간 주파수(IF(Hub))를 갖는 비컨 신호를 발진하는 비컨 신호 발진기(2009)를 포함한다. 비컨 신호 발진기(2009)에 의해 발진된 비컨 신호는 합성기(2002)에서 전송 변조파와 합성되고, 무선 주파수(RF(Hub))가 되는 혼합기(2004)에 의한 허브 스테이션 로컬 발진 주파수(L0(Hub))와 혼합된다. 무선 주파수(RF(Hub)) 비컨 신호는 필터링하기 위해 대역 통과 필터(2005)로 전송되고, 다음에 증폭하기 위해 전송기 전력 증폭기(2006)로, 그리고 송신 안테나(2007)를 통하여 가입자 스테이션(1000)으로 전송된다.
도 1B는 전송 변조파 그룹과 비컨 신호의 주파수 분할 차트이다. 예를 들면, 전송 변조파 그룹에 대응하는 7개의 주파수 채널은 중간 주파수(IF(Hub)) 범위 650 MHz로부터 1.0 GHz까지 균등하게 분할된다. 주파수 채널과 인터페이싱하지 않는 중간 주파수(IF(Hub)), 예를 들면 600 MHz,는 비컨 신호에 할당된다. 이러한 예에서, 비컨 신호는, 전송 대역에서, 600 MHz에서 1 GHz인 중간 주파수 범위(IF(Hub))의 낮은 쪽의 주파수이다. 대안으로, 전송 범위의 높은 끝의 주파수 또는 중간 주파수가 비컨 신호로 할당될 수 있다. 600 MHz 에서 1.0 GHz 범위의 신호는 증폭기(2003)에 의해 증폭되고, 혼합기(2004)로 전송되며, 여기에서 신호는 22.0 GHz 로컬 발진 주파수(L0(Hub)와 혼합된다. 각 주파수 채널에서 신호는 따라서 22.6 GHz 에서 23.0 GHz의 범위의 무선 주파수(RF(Hub))로 주파수 변환된다. 혼합기(2004)로부터의 출력이 22.6 GHz 에서 23.0 GHz 범위에 있는 무선 주파수(RF(Hub)) 신호는 대역 통과 필터(2005)로 전송되고, 여기에서 대역 통과 필터는 이러한 범위 밖의 주파수 구성요소를 여과한다. 무선 주파수(RF(Hub))는 전송기 전력 증폭기(2006)에 의해 충분한 레벨로 증폭되고, 다음에 송신 안테나(2007)에 의해 가입자 스테이션(1000)으로 전송된다.
가입자 스테이션(1000)은 도 2에 도시된 주파수 변환기(PFC)를 가지고 있다.
도시되는 바와 같이, 주파수 변환기(PFC)에서, RX 혼합기(1004, 1007) 각각은 무선 주파수(RF(Hub)) 신호를 상이한 주파수(L01,L02)를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 혼합하고, TX 혼합기(1013,1016) 각각은 중간 주파수(IF(Hub)) 신호를 상이한 주파수(L01,L02)를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 혼합한다. 무선 주파수(RF(RX)) 신호는 따라서 중간 주파수(IF(RX)) 신호로 변환되고, 중간 주파수(IF(RX)) 신호는 따라서 무선 주파수(RF(RX)) 신호로 변환된다. 이러한 동작에서, 주파수 변환기(PFC)는 종래의 주파수 변환기와 구별되지 않는다.
주파수 변환기(PFC)는 가입자 스테이션 로컬 발진 주파수(L01, L02)중 단지 낮은 주파수(L02)를 갖는가입자 스테이션 로컬 발진 신호가 고도로 안정한 기준 발진기(1204)를 갖는 위상 동기 발진기(1200)에 의해 발생된다는 점에서 종래의 주파수 변환기와 구별된다. 위상 동기 발진기(1200)는 중간 주파수 신호(IF2(RX)) 비컨 신호가 기준 발진기(1204)로부터의 소정의 주파수 신호 출력과 합성되도록 가입자 스테이션 로컬 발진 주파수(L02)를 발생시킨다. 여기에서, 중간 주파수 신호(IF2(RX)) 비컨 신호는 무선 주파수(RF(RX)) 비컨 신호를 가입자 스테이션 로컬 발진 주파수(L01과 L02)를 갖는 신호와 혼합함으로써 발생한다.
도 1A 내지 도 3B 에서, 무선 통신 시스템, 특히 주파수 변환기(PFC)가 상세히 설명된다. 도 3A와 3B는 주파수 변환기에 의한 주파수 변환을 도시하는 주파수 차트이다.
무선 통신 시스템에서, 허브 스테이션(2000)으로부터 전송된, 도 1B에 도시된 22.6 GHz 에서 23.0 GHz 범위의 무선 주파수 신호는 가입자 스테이션(1000)의 수신 안테나(1001)를 통하여 수신된다.
터미날(1000)의 수신 안테나(1001)를 통하여 수신된 전파중, 22.6 GHz 에서 23.0 GHz 범위의 무선 주파수(RF(RX))를 갖는 신호는 대역 통과 필터(1002)에 의해 추출된다. 도 3A에 도시되는 바와 같이, 무선 주파수(RF(RX)) 신호중, 22.6 GHz는 비컨 신호이고, 다른 주파수 채널 신호가 주파수 변환될때 기준으로써 동작한다. 대역 통과 필터(1002)에 의해 추출된 무선 주파수(RF(RX)) 신호(비컨 신호를 포함)는 저잡음 증폭기(1003)에 의해 적당한 크기로 증폭되고, 다음에 TX/RX 로컬 발진 주파수(터미널 로컬 발진 주파수)(L01) 신호, 예를 들면, 21.0 GHz 신호와 RX 혼합기(1004)에 의해 혼합된다.
로컬 발진 주파수(L01) 신호는 유전 발진기등을 사용한 로컬 발진기(1120)에 의해 발생된다. 유전 공진기를 사용한 로컬 발진기(1120)는 +/- 1 MHz 정도의 주파수 정확도를 주고, 위상 동기 발진기와 비교하여, 반송파 부근에 고레벨 위상 잡음을 준다. 이러한 이유에 대해서, 로컬 발진 주파수(L01) 신호는 1 MHz만큼 큰 주파수 드리프트(L01드리프트)를 포함한다. 위상 잡음은 출력의 주파수가 상대적으로 낮은 주파수에서 임의 방식으로 계속적으로 변하는 현상이고, 주어진 순간에, 위상 잡음은 주파수 오프셋과 동일하다.
RX 혼합기(1004)의 출력은 무선 주파수(RF(RX)) 신호와 로컬 발진 주파수(L01) 신호간의 합과 차의 주파수 성분을 포함한다. 1.6 GHz 에서 2.0 GHz의 IF(RX)의 중간 주파수 범위에서 차의 주파수 성분, 즉, 신호,는 증폭기(1006)에 의해 증폭되고, 다음에 RX 혼합기(1007)로 전송된다.
RX 혼합기(1007)는 중간 주파수 대역(IF1(RX))의 신호와 위상 동기 발진기(1200)에 의해 공급된, 예를 들면, 1.1 GHz 신호, 로컬 발진 주파수(L02) 신호를 혼합한다.
RX 혼합기(1007)로부터의 출력은 중간 주파수(IF(RX)) 신호와 로컬 발진 주파수(LO2) 신호간의 합과 차의 주파수 성분을 포함한다. 두신간의 차의 주파수 성분, 즉 500 MHz 에서 900 MHz의 중간 주파수 대역(IF2(RX))의 신호는 대역 통과 필터(1008)에 의해 추출되고, 다음에 다이플렉서(1010)와 위상 동기 발진기(1200)로 전송된다. 중간 주파수(IF2(RX))에 포함된 비컨 신호는 500 MHz이다. 다이플렉서(1010)로 전송된 중간 주파수 대역(IF2(RX))의 신호는 IF 케이블을 경유하여 복조기(도시 생략)로 더 전송된다.
RX 혼합기(1007)로 전송된 중간 주파수(IF1) 신호는 도 3A에 도시되는 바와 같이 로컬 발진기(1120)으로부터 로컬 발진 주파수(L01) 출력으로부터 도출된, 1 MHz 만큼 큰 주파수 드리프트를 포함한다.
본 발명의 주파수 변환기(PFC)와 무선 통신 시스템에서, 주파수 드리프트는 위상 동기 발진기(1200)로부터의 로컬 발진 주파수(L02) 신호 출력에 의해 보상된다.
위상 동기 발진기(1200)는 카운터 회로(1202), 주파수 비교기(1203), 루프 필터(1205), 전압 제어 발진기(1206), 높은 정확도 크리스탈 발진기를 갖는 기준 발진기(1204), 및 대역 통과 필터(1207)를 포함하는 위상 동기 루프를 포함한다.
위상 동기 발진기(1200)에서, 대역 통과 필터(1207)는 비컨 신호, 즉, 중간 주파수 대역(IF2(RX))으로부터 500 MHz의 낮은 쪽 주파수 신호를 추출한다.
대역 통과 필터(1207)로부터의 출력인 중간 주파수 신호(IF(RX))의 비컨 신호는 카운터 회로(1202)에 의해, 예를 들면, 50으로 주파수 분할되며, 그렇게 함으로써 10 MHz에 가까운 신호가 된다. 주파수 비교기(1203)는 카운터 회로(1202)로부터의 출력을 기준 발진기(1204)에 의해 제공된 10 MHz 기준 신호와 비교한다. 두 신호간의 차에 대응하는 전압은 적당한 주파수 특성으로 루프 필터(1205)에 의해 증폭된다. 루프 필터(1205)로부터의 전압 출력은 전압 제어 발진기(1206)의 제어 입력으로 궤환된다.
로컬 발진 주파수(L02)는 따라서 비컨 신호의 주파수가 기준 발진기(1204)의 레벨과 동일한 주파수 정확도 레벨에서 500 MHz가 되도록 하는 위상 동기 발진기(1200)로부터의 출력이다.
로컬 발진 주파수(L01)가 1 MHz 보다 더 높게 되면, 위상 동기 발진기(1200)로부터의 로컬 발진 주파수 출력은 1 MHz 보다 더 낮게 셋팅되고, 따라서 비컨 신호는 기준 발진기(1204)의 주파수 정확도 레벨에서 500 MHz로 안정화된다.
위상 동기 발진기(1200)는 따라서 비컨 신호뿐만 아니라 무선 주파수 대역(RF(RX))의 신호가 로컬 발진 주파수(L01) 신호와 혼합될때 발생하는 중간 주파수 대역(IF2(RX))의 주파수 드리프트를 정정한다. 결과적으로, 주파수 변환은 극도로 안정한 방법으로 수행되고, 위상 잡음은 최소화된다.
예를 들면, 10 MHz 기준 발진기의 주파수 정확도가 +/- 10 Hz(1E-6)이고 위상 잡음이 1KHz의 오프셋에서 -120 dBc/Hz 일때, 1 GHz의 중간 주파수에서 N=1 GHz/10 MHz = 100이다. 얻어진 주파수 정확도 레벨은 +/-1 KHz이고, 위상 잡음은 20log100=40 dB이기 때문에 1 KHz의 오프셋에서 -80 dBc/Hz만큼 낮다. 이러한 주파수 정확도 레벨은 유전 공진기를 갖는 단순한 로컬 발진기(1120)(+/- 1 MHz)가 로컬 발진 주파수(L01) 신호를 발생하기 위해 사용될때 얻어지는 주파수 정확도 레벨보다 1000배 더 좋다. 더우기, 이러한 주파수 정확도 레벨은 기준 발진기(1204)(+/-21 KHz)와 함께 위상 동기 발진기(1100)가 종래 기술에서 로컬 발진 주파수(L01)를 발생하기 위해 사용될때의 주파수 정확도 레벨보다 20배 더 좋다. 이러한 주파수 정확도 레벨과 함께, 이러한 실시예는 좁은 점유 주파수 대역과 충분한 주파수 사용을 특징짓는 256 QAM과 같은 높은쪽 주파수 변조에 작용한다.
이러한 방법으로, 허브 스테이션(2000)으로부터 전송되고 가입자 스테이션(1000)의 수신 안테나(1001)를 통하여 수신된 무선 주파수 대역(RF(RX))의 신호는 중간 주파수(IF2(RX)) 신호로 변환된다.
위상 동기 발진기(1200)에 의해 보상된 로컬 발진 주파수(L02)는 수신기뿐만 아니라 전송기에서도 사용된다.
도 3B에 도시되고 IF 케이블을 경유하여 변조기(도시 생략)로부터 전송된 10 MHz 에서 60 MHz의 중간 주파수 대역(IF2(TX))의 신호는 다이플렉서(1010)를 통해 증폭하기 위하여 증폭기(1012)로 전송되고 다음에 TX 혼합기(1013)로 전송된다. 상이한 주파수 대역이 RX 중간 주파수 대역(IF2(RX))과 TX 중간 주파수 대역(IF2(RX))에 할당된다.
TX 혼합기(1013)는 중간 주파수 대역(IF2(TX))의 신호와 위상 동기 발진기(1200)로부터의 로컬 발진 주파수(L02) 신호 출력을 혼합한다.
TX 혼합기(1013)로부터의 출력은 중간 주파수 대역(IF(TX))의 신호와 위상 동기 발진기(1200)으로부터의 로컬 발진 주파수(L02) 신호 출력간의 합과 차의 주파수 성분을 포함한다. 합의 신호, 즉, 1.11 GHz 에서 1.16 GHz의 중간 주파수 대역(IF1(TX))의 신호는 도 3B에 도시되는 바와 같이 대역통과 필터(1014)에 의해 추출된다.
대역통과 필터(1014)에 의해 추출된 중간 주파수 대역(IF1(TX))의 신호는 증폭기(1015)에 의해 증폭되고, 다음에 TX 혼합기(1016)으로 전송된다.
TX 혼합기(1016)는 중간 주파수 대역(IF1(TX))의 신호와 로컬 발진기(1120)로부터의 21.0 GHz 로컬 발진 주파수 신호(L01) 출력을 혼합한다.
TX 혼합기(1016)로부터의 출력은 중간 주파수 대역(IF1(TX))의 신호와 로컬 발진 주파수(L01) 신호간의 합과 차의 주파수 성분을 포함한다. 합의 신호, 즉, 22.11 GHz 에서 22.16 GHz의 무선 주파수 대역(RF(TX))의 신호는 도 3B에 도시되는 바와 같이 대역통과 필터(1017)에 의해 추출된다.
로컬 발진 주파수(L01) 신호가 수신기에서와 동일한 방법으로 유전 공진기등을 사용하는 로컬 발진기(1120)에 의해 발생되기 때문에, 21.0 GHz 로컬 발진 주파수(L01) 신호는 거의 1 MHz의 주파수 드리프트에 의해 상처를 받는다. 이미 혼합된 로컬 발진 주파수(L02)는 주파수 드리프트에 따라 변하고, 따라서 주파수 드리프트는 로컬 발진 주파수(L01) 신호가 중간 주파수(IF1(TX))와 혼합될때 보상된다.
대역 통과 필터(1017)에 의해 추출된 무선 주파수 성분(RF(TX)) 신호는 전력 증폭기에 의해 적당한 레벨로 증폭되고 다음에 송신 안테나(1019)로 전송된다. 송신 안테나(1019)로부터, 무선 주파수(RF(TX)) 신호는 송신된다.
이러한 방법으로, 중간 주파수 대역(IF2(TX))의 신호는 무선 주파수 대역(RF(TX))의 신호로 주파수 변환되고, 다음에 허브 스테이션(2000)으로 전송된다. 허브 스테이션(2000)은 수신기(2100)의 수신 안테나(2101)를 통하여 상기 신호를 수신한다.
로컬 발진기(2008)의 출력(L0(Hub))이 수신기(2100)의 주파수 변환기의 로컬 발진 주파수로써 사용되면, 로컬 발진기(2008)에서 발생하는 주파수 드리프트는 또한 동일한 원리로 취소된다.
주파수 변환기와 주파수 변환기를 사용한 무선 통신 시스템에서, 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수 로컬 발진 신호는 소정의 무선 주파수 비컨 신호와 로컬 발진 주파수 신호의 혼합으로부터 생기는 중간 주파수 비컨 신호에 근거한 위상 동기 루프에 의해 발생된다. 주파수 드리프트가 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 높은 주파수 로컬 발진 신호에서 발생할지라도, 주파수 드리프트와 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다. 특히, 낮은 로컬 발진 주파수 신호가 단지 주파수 변환기의 위상 동기 루프를 사용하여 발생할지라도, 잔여의 높은 로컬 발진 주파수 신호에서 발생하는 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 또는 취소된다. 따라서 높은 주파수 정확도가 된다. 이러한 정렬은 전형적으로 준 밀리미터파 대역 또는 밀리미터파 대역에 사용되는 거대하고 비싸며 전력소모를 하는 위상 동기 발진기의 수를 감소시킨다. 따라서, 설치와 동작 비용 모두를 감소시키는 간소화되고, 간단한 주파수 변환기가 제공된다. 위상 동기 루프를 사용한 주파수 변환기의 모든 주파수 정확도가 개선된다. 더우기, 주파수 체배기가 제거되기 때문에, 주파수 변환기의 필요치 않은 특성이 개선된다.
대체 실시예
상기 실시예에서, 두개의 로컬 발진 주파수(L01과 L02)가 주파수 변환에 사용된다. 본 발명은 두개의 로컬 발진 주파수에 제한되지 않는다. 본 발명은 세개 이상의 로컬 발진 주파수를 사용하는 주파수 변환기에 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 대체 실시예의 주파수 변환기(PFC')와 주파수 변환기(PFC')을 사용한 무선 통신 시스템을 보여준다.
도시되는 바와 같이, RX 혼합기(1004와 1007)는 각각 무선 주파수(RF(RX)) 신호와 로컬 발진 주파수(L01과 L02)를 갖는 신호를 혼합하고, TX 혼합기(1013과 1016)은 각각 중간 주파수(IF4(TX)) 신호를 로컬 발진 주파수(L02와 L01)를 갖는 신호와 혼합한다. 무선 주파수(RF(RX)) 신호는 중간 주파수(IF4(RX))로 변환되고 중간 주파수(IF4(TX)) 신호는 무선 주파수(RF(TX)) 신호로 변환된다. 이러한 방법은 종래 기술과 구별되지 않는다.
주파수 변환기(PFC')는 위상 동기 루프가 두개의 로컬 발진 주파수(L01과 L02)를 갖는 신호중 낮은 주파수(L02) 신호를 무선 주파수(RF(RX)) 신호와 로컬 발진 주파수(L0) 신호의 혼합으로부터 발생하는 중간 주파수 대역(IF1(RX))의 신호에 포함된 비컨 신호와 동기를 맞춘다는 점에서 종래 기술과 구별된다.
주파수 변환기(PFC')는 도 4와 도 5A 및 5B를 참조하여 설명된다. 도 5A 및 5B는 주파수 변환기(PFC')에 의해 수행된 주파수 변환을 도시하는 주파수 차트이다.
주파수 변환기(PFC')에서, 허브 스테이션(2000)으로부터 전송된, 도 5A에 도시된 27.50 GHz 에서 28.35 GHz의 무선 주파수 대역의 신호는 수신 안테나(1001)를 통하여 가입자 스테이션(1000)에 의해 수신된다.
가입자 스테이션(1000)의 수신 안테나(1001)에 의해 수신된 전파는 다이플렉서(1020)에 의해 픽업되고, 대역 통과 필터(1002)로 전송된다. 대역 통과 필터(1002)는 27.50 GHz 에서 28.35 GHz의 무선 주파수 대역(RF(RX))의 신호를 추출하며, 수신된 신호사이의 수신에 대해 흥미롭다. 무선 주파수(RF(RX)) 신호의 27.5 GHz 신호는 비컨 신호이고, 다른 주파수 채널 신호가 주파수 변환될때 기준으로써 동작한다. 대역 통과 필터(1002)에 의해 추출된 무선 주파수(RF(RX)) 신호(비컨 신호 포함)는 저잡음 증폭기(1003)에 의해 적당한 크기로 증폭되고, 다음에 RX 혼합기(1004) 에 의해 TX/RX 로컬 발진 주파수(L01) 신호, 예를 들면, 26.55 GHz 신호와 혼합된다.
로컬 발진 주파수(L01) 신호는 유전 발진기등을 사용한 로컬 발진기(1120)에 의해 발생된다. 유전 공진기를 사용한 로컬 발진기(1120)는 +/- 1 MHz등과 같은 주파수 정확도를 주며, 결과적으로 위상 동기 발진기와 비교되는 반송파 부근에 높은 레벨의 위상 잡음이 된다. 이러한 이유때문에, 로컬 발진 주파수(L01) 신호는 1MHz만큼의 주파수 드리프트(L01drift)를 포함한다(도 5A 참조).
무선 주파수(RF(RX)) 신호와 로컬 발진 주파수(L01) 신호간의 합과 차의 주파수 성분을 포함한다. 차의 주파수 성분, 즉, 950 MHz 에서 1800 MHz의 중간 주파수 대역(IF1(RX))의 신호는 대역 통과 필터(1005)에 의해 추출되고, 다음에 증폭기(1006)에 의해 증폭되며, 다음에 RX 혼합기(1007)과 대역 통과 필터(1207)로 전송된다.
RX 혼합기(1007)는 중간 주파수 대역(IF1(RX))의 신호와 주파수 합성기(1301)에 의해 공급된 2950 MHz 에서 3800 MHz의 주파수 범위의 신호(Synthe(RX))를 혼합한다.
RX 혼합기(1007)의 출력은 중간 주파수 대역(IF(RX))의 신호와 Synthe(RX) 신호간의 합과 차의 주파수 성분을 포함한다. 차의 주파수 성분, 즉, 2000 MHz 중간 주파수(IF2(RX)) 신호는 통과 대역 특성에 따라 대역 통과 필터에 의해 추출된다. 따라서, 단일 채널에 대응하는 신호가 선택된다. 대역 통과 필터(1008)의 출력은 증폭기(1009)에 의해 증폭된 후에 RX 혼합기(1302)로 전송된다.
RX 혼합기(1302)는 증폭기(1009)의 출력, 즉, Synthe(RX) 신호보다 더 높은 주파수인 3840 MHz 로컬 발진 주파수(L03(RX))와 2000 MHz 중간 주파수(IF2(RX)) 신호를 혼합한다.
RX 혼합기(1302)의 출력은 중간 주파수 대역(IF2(RX))의 신호와 로컬 발진 주파수(L03(RX)) 신호간의 합과 차의 주파수 성분을 포함한다. 차의 주파수 성분, 즉, 1840 MHz 중간 주파수(IF3(RX)) 신호는 대역 통과 필터(1304)에 의해 추출되고, 증폭기(1305)에 의해 증폭되고, 다음에 RX 혼합기(1306)으로 전송된다.
RX 혼합기(1306)는 중간 주파수 대역(IF3(RX))의 신호와 1800 MHz정도의 주파수를 갖는 로컬 발진 주파수(L02) 신호를 혼합한다. 로컬 발진 주파수(L02) 신호는 증폭기(1208)를 통하여 위상 동기 발진기(1200)에 포함된 전압 제어 발진기(1206)에 의해 공급된다.
주파수 변환기(PFC')는 로컬 발진 주파수(L02) 신호를 중간 주파수 대역(IF3(RX))와 혼합함으로써 로컬 발진 주파수(L01)에 기인한 중간 주파수 대역(IF3(RX))에 있는 신호의 약 1 MHz의 주파수 드리프트를 취소한다.
주파수 드리프트는 위상 동기 발진기(1200)가 로컬 발진 주파수(L02) 신호를 중간 주파수 대역(IF1(RX))의 신호에 포함된 비컨 신호와 동기를 맞출때 취소된다.
중간 주파수 대역(IF1(RX))의 신호에 포함된 비컨 신호는 위상 동기 발진기(1200)에 있는 대역 통과 필터(1207)에 의해 추출된다. 중간 주파수 대역(IF1(RX))의 신호에 포함된 비컨 신호의 주파수는 중간 주파수 대역(IF1(RX))의 높은 쪽 주파수, 즉, 1800 MHz이다. 주파수 비교기(1203)는 대역 통과 필터(1207)에 의해 추출된 1800 MHz 비컨 신호를 전압 제어 발진기(1206)로부터의 로컬 발진 주파수(L02) 신호 출력에 비교한다. 두 신호의 차에 대응하는 전압은 적당한 주파수 특성에 따라 루프 필터(1205)에 의해 증폭된다. 루프 필터(1205)로부터의 전압 출력은 전압 제어 발진기(1206)의 제어 입력으로 궤환된다.
이러한 방법으로, 로컬 발진 주파수(L02)는 비컨 신호에서 발생하는 주파수 드리프트를 고정하면서 변한다. 로컬 발진 주파수(L01) 신호가 1 MHz 정도 주파수가 높게 되면서 변한다면, 위상 동기 발진기(1200)로부터의 로컬 발진 주파수(L02) 출력은 1 MHz 정도 강하하고, 그렇게함으로써 주파수 드리프트가 취소된다.
신호, 예를 들면, RX 혼합기(1007)에 의해 출력되고 대역 통과 필터(1307)에 의해 추출된 중간 주파수 대역(IF4(RX))의 40 MHz 채널 신호는 주파수 드리프트의 영향이 없다. 중간 주파수 대역(IF4(RX))의 신호는 복조를 위해 복조기(1038)로 전송된다.
변조기(1310)로부터 출력된 중간 주파수 대역(IF4(TX))의 변조된 신호는 도 5B에 도시되는 바와 같이, 유사하게 취소된 주파수 드리프트를 갖는 31.0 GHz 에서 31.3 GHz의 무선 주파수 대역(RF(TX))의 변조된 신호로 주파수 변환된다. 변조된 신호는 다이플렉서(1020)로 전송되고, 다음에 안테나(1001)을 통하여 전송된다.
주파수 변환기(PFC')과 주파수 변환기(PFC')를 사용한 무선 통신 시스템에서, 상이한 주파수를 갖는 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호는 주간 주파수 비컨 신호와 동기를 맞추어 발생된다. 주파수 드리프트가 복수의 로컬 발진 신호중 높은 주파수 로컬 발진 신호에서 발생할지라도, 주파수 드리프트와 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다.
다른 대체 실시예
각각의 상기 실시예에서, 비컨 신호와 전송 변조파 그룹은 전송 변조파 그룹으로부터 비컨 신호 분리를 수월하게 하기 위해 상이한 주파수로 세팅될 필요가 있다. 전송 변조파 그룹에 대해 이용가능한 주파수 대역은 비컨 신호에 의해 점유된 주파수 대역의 부분에 비해 좁다. 단지 주파수 사용의 관점에서, 종래의 기술은 상기 실시예보다 유리하다.
본 발명의 발명자는 주파수 변환기와 주파수 변환기를 사용한 무선 통신 시스템을 개발해왔는데, 원시 전송 변조파 그룹에 할당된 주파수 대역과 다른 여분의 주파수 대역을 점유하지 않고 대역폭의 점에서 전술한 실시예의 이점 만큼의 이로움을 준다.
스펙트럼 확산 변조는 신호가 전송 변조파 그룹에서 사용되는 동일한 주파수에 포함될 수 있게 하는 유용한 수단이다. 스펙트럼 확산 변조가 여기에서 간단하게 설명된다.
스펙트럼 확산 변조에서, 전송될 신호의 주파수 스펙트럼은 전송될 신호의 주파수 스펙트럼보다 실질적으로 더 넓은 주파수 스펙트럼을 갖는 다른 신호(코드)를 사용하는 주파수 축을 따라 확산된다. 따라서, 신호는 처음에 필요한 주파수 대역폭보다 상당히 더 넓은 주파수 대역폭을 사용하면서 전송된다. 도 6a, 6b, 및 6c는 스펙트럼 확산 변조에서 신호의 스펙트럼 차트이다. 도 6a에 도시되는 바와 같이, 정보를 갖는 변조된 신호는 소정의 코드를 사용하여 확산된다. 도 6b는 더 넓은 주파수 스펙트럼을 갖는 결과적인 스펙트럼 확산 신호를 도시한다. 이러한 스펙트럼 확산 신호가 전송된다. 도 6b에 도시되는 바와 같이, 스펙트럼 확산 신호는 극도로 낮은 전력 스펙트럼 밀도를 갖고 다른 신호에 영향을 주지 않으려고 한다. 수신기에서, 도 6b에 도시된 수신된 신호는 소정의 코드(스펙트럼 확산 변조에 사용된 동일한 코드)를 사용하여 축소되고, 따라서 복조된다(도 6c에 도시되는 바와 같이). 스펙트럼 확산 신호(도 6b)는 단지 도 6a에 도시되는 원시 신호로 재저장되고, 다른 신호는 재저장된 신호에 영향을 미치지 않는다.
도 7과 도 9는 스펙트럼 확산 기술을 사용하는 송신기와 수신기의 간략화된 블록도이다. 여기에 도시된 송신기와 수신기는 본 발명이 구현되는 예가 아니고, 스펙트럼 확산 기술의 개념의 설명을 목적으로 인용된다.
도 7에 도시된 송신기에서, 이미 제 1 변조된(도 7에서의 위상 편이 변조) 전송 데이터(예를 들면, 도 6a에 도시)는 PN(의사 잡음) 시퀀스(상기 인용된 코드에 대응)에 의해 체배된다. 전송 데이터는 따라서 더 넓은 스펙트럼으로 확산되고 다음에 전송된다. PN 시퀀스는 도 8에 도시되는 바와 같이 +1 또는 -1을 임의로 취하는 구형파의 시퀀스이다. 임의로 변하는 구형파 PN 시퀀스의 데이터 속도(도 8의 Tc)는 제 1 변조된 신호의 데이터 속도(도 8의 T)보다 실질적으로 더 빠르게 셋팅된다(즉, T>>Tc). 여기에서, T/Tc는 확산비로 불리운다. 확산비는 응용에 의존하여 변하지만, 일반적으로 10 에서 10000의 범위내에 있다.
도 9에 도시된 수신기에서, 송신기로부터 수신된 신호(즉, 도 6b에 도시된 신호)는 신호에 포함된 원치않는 주파수 성분을 제거하는 대역 통과 필터로 전송된다. 다음에 신호는 축소하는 PN 시퀀스에 의해 체배된다. 따라서, 신호는 원시 제 1 변조 신호로 다시 복조된다(즉, 도 6c에 도시된 신호). 단지 PN 시퀀스가 정렬되고 타이밍(즉, 수신된 신호와 PN 시퀀스의 위상)이 일치할때, 신호는 복조된다. 복조된 신호는 제 1 변조 신호의 대역을 매칭하면서 좁은 대역 통과 필터를 통과하고, 다음에 원시 복조 회로로 전송된다.
상기 논의에서, 스펙트럼 확산 기술은 다음의 이점이 있다. 원시 신호가 원시 주파수 대역의 확산비배인 주파수 대역으로 확산되기 때문에, 전력 스펙트럼 밀도는 확산비의 역이다. 스펙트럼 확산 신호는 거의 다른 신호에 영향을 주지 않는다. 다음에 신호는 확산에 사용된 동일한 코드를 사용하면서 축소되고, 따라서 원시 신호로 다시 복조된다; 그리고 포함된 다른 신호는 복조에 영향을 끼치지 않는다. 환언하면, 좁은 대역에 포함된 신호는 관심의 신호의 축소 프로세스중에 확산되고, 그렇게 함으로써 낮은 전력 밀도를 갖는다. 열 잡음과 같은 확산된 신호는 확산 코드와 관계과 없고, 따라서 축소 프로세스에서 변하지 않은 상태로 있는다.
상기 이점을 갖는 스펙트럼 확산의 사용은 기준 신호가 데이터 신호의 주파수 대역과 동일한 주파수 대역에 포함되도록 한다. 도 10a는 주어진 채널에 전송 신호의 스펙트럼을 도시한다. 데이터 신호는 데이터 속도에 의해 결정된 대역폭을 갖는다. 데이터 신호는 바이어스되기 보다는 대역폭이 확산되도록 전형적으로 스크램블된다. 전송 신호는 데이터 신호를 스크램블하기 위해 사용되는 코드와 상이한 확산 코드를 사용하여 확산되는 기준 신호를 데이터 신호상에 오버래핑함으로써 발생된다. 전송 신호가 확산 프로세스도안 사용되는 동일한 확산 코드를 사용하여 복조될때, 기준 신호는 도 10b에 도시되는 바와 같이 원시 신호 레벨로 다시 재저장된다. 데이터 신호는 데이터 신호가 확산 코드와 관계가 없기 때문에 신호 레벨에서 변하지 않은 상태로 있다. 적당한 확산비가 사용된다면, 전송 신호의 부분을 점유하는 기준 신호의 신호 레벨은 데이터 신호의 신호 레벨에 비하여 충분히 작다. 따라서, 데이터 신호의 S/N 비는 데이터 신호의 수신에 악화되지 않는다. 기준 신호가 축소 프로세스 다음에 데이터 신호에 비하여 충분히 크기 때문에 기준 신호의 수신에는 문제가 없다. 특히, 데이터 신호의 대역폭이 6 MHz(텔레비젼 신호 채널의 대역폭에 대응)이고 기준 신호의 대역폭이 6 KHz일때, 기준신호는 확산비 1000에서 6 MHz의 대역폭으로 확산된다. 기준신호의 모든 전력이 현재 데이터 신호의 전력의 100배라면, 결과적인 S/N 비는 20 dB이다. 왜냐하면 기준신호는 데이터 신호의 대역폭과 동일한 대역폭으로 확산되기 때문이다. 기준 신호가 복조될때, 기준신호의 전력 스펙트럼 밀도는 1000배까지 증가된다. 그러나 데이터 신호의 전력 스펙트럼 밀도는 변하지 않은 상태로 있다. 기준신호의 대역폭에 대응하는 대역폭을 갖는 필터가 사용된다면, 결과적인 S/N 비는 1000 × 0.01:1, 즉, 10 dB이다. S/N 비 둘 다 복조 프로세스에 동작한다. 낮은 에너지 레벨에서 기준신호가 수용가능하기 때문에, 기준신호를 전송하기 위한 전력 소모가 단지 또한 적다.
축소 프로세스 다음의 신호는 제 1 변조 신호에 대응하는 협대역 신호이다. 수신된 신호의 주파수는 제 1 변조 신호를 매칭하는 주파수 정확도 레벨에 있어야 한다. 축소 프로세스에 의해 기준신호를 복조하기 위해, PN 시퀀스사이에 위상 매칭을 이루는것(즉, 시간 동기화)뿐만아니라 주파수 매칭(즉, 주파수 동기화)를 이루는 것이 요구된다. 환언하면, 기준신호가 PN 시퀀스의 위상을 시프팅함으로써 정확하게 복조되었다면, 수신된 신호의 주파수는 수신기의 신호로 정확하게 정렬된다.
상기 특징을 사용하는 무선 통신 시스템의 일례가 도 11 내지 도 13을 참조하여 이제 논의된다. 도 11은 허브 스테이션의 구성을 도시한다. 도 12는 도 2에 도시된 위상 동기 발진기(1200)에 대응하는 발진기(1500)를 도시한다. 본 실시예에서, 가입자 스테이션에 사용된 주파수 변환기는 위상 동기 발진기(1200)를 대체하는 발진기(1500)을 제외하고 도 2에 도시된 주파수 변환기와 거의 동일한다. 허브 스테이션으로부터 가입자 스테이션으로 다운링크하는 프로세스가 논의되고, 업링크 프로세스의 논의가 여기에서는 생략된다.
도 11을 참조하면, 본 실시예의 허브 스테이션(2000')의 전송기(2001')는 도 1에 도시된 전송기(2001)와 다음과 같은 이유로 상이하다: 전송 변조파 그룹과 동일한 주파수를 갖는 스펙트럼 확산 신호는 소정의 기준 신호(도 12에 점선으로 도시되는 바와 같이 중심이 700 MHz인 소정의 대역폭을 갖는)를 PN 시퀀스와 곱함으로써 발생되고 전송 변조파 그룹상에 오버랩되기 때문이다. 이러한 프로세스 다음의 전송기(2001')의 구성은 도 1에 도시된 전송기(2001)의 구성과 거의 동일하다. 오버랩된 스펙트럼 확산 기준신를 갖는 전송 변조파는 도 12에 도시되는 바와 같이 500 에서 900 MHz의 주파수 대역을 갖고, 22.1 GHz 로컬 발진 주파수(L0(Hub)) 신호와 혼합되며, 그렇게 함으로써 결과적으로 22.6 GHz 에서 23.0 GHz의 주파수 대역에 무선 주파수(RF(Hub)) 신호가 된다.
무선 통신 시스템에서, 허브 스테이션(2000')으로부터 전송된, 도 12에 도시된 22.6에서 23.0 GHz의 주파수 대역의 무선 주파수 신호는 가입자 스테이션의 수신 안테나(1001)에 의해 수신된다(도 2를 보라). 본 실시예에서의 가입자 스테이션의 주파수 변환기의 구성은 위상 동기 발진기(1200)를 대체하는 로컬 발진기(1500)(도 13에 도시)를 제외하고, 도 2에 도시된 주파수 변환기와 거의 동일하다. 로컬 발진기(1500) 전의 프로세스가 도 2를 참조하여 간단하게 논의된다.
수신 안테나(1001)를 통하여 수신된 전파중, 22.6 GHz 에서 23.0 GHz의 무선 주파수 대역(RF(RX))을 갖는 신혼느 대역 통과 필터(1002)에 의해 추출된다. 대역 통과 필터(1002)에 의해 추출된 무선 주파수(RF(RX)) 신호는 저잡음 증폭기(1003)에 의해 적당한 크기로 증폭되고, 다음에 TX/RX 로컬 발진 주파수(가입자 스테이션 로컬 발진 주파수)(L01) 신호, 예를 들면, 21.0 GHz 신호가 RX 혼합기(1004)에 의해 혼합된다.
로컬 발진 주파수(L01) 신호는 유전 발진기등을 사용한 로컬 발진기(1120)에 의해 발생된다. 유전 공진기를 사용한 로컬 발진기(1120)는 +/- 1 MHz정도의 주파수 정확도를 주고, 결과적으로 위상 동기 발생기와 비교하여 반송파 부근에 고레벨의 위상 잡음이 된다. 이러한 이유때문에, 로컬 발진 주파수(L01) 신호는 1 MHz 만큼의 주파수 드리프트(L01drift)를 포함한다(도 14 참조).
RX 혼합기(1004)의 출력은 무선 주파수(RF(RX)) 신호와 로컬 발진 주파수(L01) 신호간의 합과 차의 주파수 성분을 포함한다. 차의 주파수 성분, 즉 1.6 GHz 에서 2.0 GHz의 중간 주파수 대역(IF1(RX))의 신호는 대역 통과 필터에 의해 추출되고, 다음에 증폭기(1006)에 의해 증폭되며, 다음에 RX 혼합기(1007)로 전송된다.
RX 혼합기(1007)는 중간 주파수 대역(IF1(RX))과 위상 동기 발진기(1500)에 의해 공급된 로컬 발진 주파수(L02) 신호, 예를 들면, 1.1 GHz 신호와 혼합한다(도 13을 보라).
RX 혼합기(1007)로부터의 출력은 중간 주파수(IF(RX)) 신호와 로컬 발진 주파수(L02) 신호의 합과 두 신호간의 차의 주파수 성분을 포함한다. 두 신호간의 차의 주파수 성분, 즉 500 MHz 에서 900 MHz의 범위의 중간 주파수(IF2(RX)) 신호는 대역 통과 필터(1008)에 의해 추출되고, 증폭기(1009)에 의해 증폭되며, 다음에 다이플렉서(1010)와 위상 동기 발진기(1500)로 전송된다.
RX 혼합기(1007)로 전송된 중간 주파수(IF1) 신호는, 도 13에 도시되는 바와 같이, 로컬 발진기(1120)로부터의 로컬 발진 주파수(L01)에서 도출된 1 MHz 정도 크기인 주파수 드리프트를 포함한다. 본 실시예의 주파수 변환기와 무선 통신 시스템에서, 주파수 드리프트는 위상 동기 발진기(1500)로부터의 로컬 발진 주파수(L02) 신호 출력에 의해 보상된다. 위상 동기 발진기(1500)(도 13을 보라)는 중간 주파수 대역(IF2(RX))의 입력 신호를 PN 시퀀스(허브 스테이션(2000')의 기준 신호를 확산하기 위해 사용되는 PN 시퀀스와 동일)를 곱함으로써 축소 복조 프로세스를 수행한다. 축소 변조 프로세스로 되는 신호가 대역 통과 필터(1501)(대역폭 BIF를 갖음)를 통하여 신호 레벨 검출기(1502)로 전송된다. 신호 레벨 검출기(1502)는 신호의 레벨을 검출한다. 비교기(1503)는 신호 레벨 검출기(1502)에 의해 검출된 신호 레벨을 소정의 임계값과 비교한다. 임계값은 정확하게 복조된 기준 신호의 레벨보다 조금 더 낮게 세팅된다. 비교기(1503)이 신호 레벨 검출기(1502)에 의해 검출된 신호 레벨이 임계값보다 더 높다면, 위상과 주파수 모두 정확하게 동기된다.
신호 레벨 검출기(1502)에 의해 검출된 신호 레벨이 임계값보다 더 높다는 것을 비교기(1503)가 결정할때, 탐색 컨트롤러(1504)는 시간 동기 프로세서를 수행한다. 특히, 위상 시프트 컨트롤러(1505)는 PN 시퀀스 발생기(1506)의 출력을 위상으로 이르게하는 동안 비교기(1503)의 출력을 결정한다. 이 결정 프로세스는 가장 긴 PN 시퀀스 주기에 대응하는 카운트에 의해 반복된다. PN 시퀀스의 한 주기를 탐색한 후에 동기가 이루어지지 않을때, 주파수는 오프셋(특히, 로컬 발진기(1120)로부터의 로컬 발진 주파수(L01) 출력에 기인한 주파수 드리프트는 중간 주파수 대역(IF1)에서 발생)으로 고생해야 한다.
주파수 컨트롤러(1507)는 수신된 주파수가 최대 주파수 오프셋(낮은 주파수로부터 높은 주파수로 신호 탐색을 수행하기 위한)의 가정에 근거한 최저 주파수보다 더 낮도록 전압 제어 발진기(1508)를 제어한다. 로컬 발진 주파수(L02)는 따라서 조정된다. 중간 주파수 대역(IF2(RX))의 새롭게 얻어진 신호는 다음에 시간 동기 프로세스로 종속된다. 신호 레벨이 비교기(1503)의 임계값을 넘지 않을때, 전압 제어 발진기(1508)의 발진 주파수는 BIF/2까지 증가되고 상기 프로세스는 반복된다.
로컬 발진기(1500)는 상기 프로세스를 반복한다. 신호 레벨이 비교기(1503)의 임계값을 초과할때, 중간 주파수 대역(IF2(RX))의 신호에 포함된 기준 신호는 정확하게 복조되고, 중간 주파수 대역(IF2(RX))는 전송 주파수 대역(즉, 500 - 900 MHz)로 정확하게 정렬된다. 환언하면, TX/RX 주파수 관계가 정확하게 생성된다.
본 발명의 주파수 변환기와 무선 통신 시스템에서, 높은 로컬 발진 주파수 신호에서 발생하는 주파수 드리프트는 전송 변조파 그룹에 할당된 주파수 대역 외부의 주파수 대역을 사용하지 않고 취소된다. 따라서 높은 주파수 정확도 레벨이 이루어진다. 크리스탈 발진기가 필요하지 않기 때문에, 주파수 변환기의 구성은 간소화되고 간단하게 만들어진다. 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
다음의 방법은 본 실시예의 무선 통신 시스템에서 스펙트럼 확산 기준 신호를 허브 스테이션(2000')의 데이터 신호(전송 변조파 그룹)에 오버랩하는 것이 고려된다: i) 기준 신호는 각각의 데이터 신호 채널상에 오버랩되고(도 15a를 보라), ii) 기준 신호는 적어도 하나의 데이터 신호 채널상에 오버랩되며(도 15b를 보라), iii) 기준 신호는 모든 데이터 신호 채널을 걸치면서 오버랩된다(도 15c를 보라). 상기 실시예는 기준 신호가 도 15c에 도시되는 바와 같이 모든 데이터 신호 채널을 걸치는 방법 iii)과 연결되어 논의 되었다. 다른 방법 또는 이러한 방법의 조합이 사용될 수 있다.
스펙트럼 확산 기준 신호를 각각의 데이터 채널상에 오버래핑하는, 도 15a와 도 15b에 각각 도시되는 방법 i) 과 ii)는 데이터 신호가 변조될 때 실행된다. 스펙트럼 확산 기준 신호를 모든 데이터 채널에 걸치는 도 15c에 도시된 방법 iii)은 모든 데이터 채널 변조파가 수집된 후에 주파수 변환이 수행될때 수행된다. 기준 신호의 복조는 모든 채널 신호가 여전히 존재할때(어떤 특별한 채널이 추출되기 전에) 도 15b와 도 15c에 각각 도시된 방법 ii)과 iii)이 수행될 필요가 있다. 도 15a에 도시된 방법 i)의 경우에, 복조는 특정한 채널이 추출될 때 실행될 수 있다. 일반적으로 말하면 어떤 신호 프로세스는 더 낮은 주파수 영역에 형성하는 것이 더 쉽다; 따라서, 스펙트럼 확산 기준 신호를 각 데이터 신호 채널상에 각각 오버래핑하는 것은 스펙트럼 기준 신호를 모든 데이터 채널상에 걸치도록 오버래핑하는 것보다 더 이롭다.
이 실시예에서, 주파수 변환은 로컬 발진 주파수(L01과 L02)를 사용하여 수행된다. 대안으로, 본 발명은 3개 이상의 로컬 발진 주파수를 사용하는 주파수 변환기에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따라, 위상 동기 루프는 소정의 무선 주파수 비컨 신호를 로컬 발진 주파수 신호와 혼합함으로써 발생되는 중간 주파수 비컨 신호에 근거하는 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생한다. 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 로컬 발진 신호중 높은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호에서 발생할지라도, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 또는 취소된다. 특히, 위상 동기 루프가 낮은 로컬 발진 주파수 신호를 단지 발생하기 위해 주파수 변환기에 사용될지라도, 잔여 높은 주파수 로컬 발진 신호에서 발생하는 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 또는 취소된다. 따라서 높은 주파수 정확도가 된다. 이러한 정렬은 전형적으로 준 밀리미터파 대역 또는 밀리미터파 대역에서 사용되는위상 동기 발진기의 많은 수, 비용, 전력 소모를 감소시킨다. 따라서 설치 비용과 동작 비용을 감소시키는 간소하고 간단한 주파수 변환기가 제공된다. 위상 동기 루프를 사용하는 주파수 변환기의 모든 주파수 정확도가 개선된다. 더우기 주파수 체배기가 제거되기 때문에 주파수 변환기의 원치 않는 특성이 개선된다.
위상 동기 루프는 중간 주파수 비컨 신호가 소정의 주파수를 갖는 신호와 동기되도록 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생한다. 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 로컬 발진 신호중 높은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다.
위상 동기 루프는 중간 주파수를 갖는 비컨 신호와 동기를 맞추어 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생시킨다. 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 높은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다.
무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기의 수신부의 구성은 간소화되고 간단하게 만들어진다. 주파수 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 따라서 감소된다.
중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기의 송신부의 구성은 간소화도기 간단하게 만들어진다. 주파수 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 따라서 감소된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 허브 스테이션은 허브 스테이션 중간 주파수를 갖는 비컨 신호와 허브 스테이션 로컬 발진 주파수가 혼합된 무선 주파수 비컨 신호를 가입자 스테이션에 전송한다. 환언하면, 가입자 스테이션은 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 가입자 스테이션 로컬 발진 주파수를 갖는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써 허브 스테이션과 통신한다. 위상 동기 루프는 소정의 무선 주파수 비컨 신호를 로컬 발진 주파수 신호와 혼합함으로써 발생되는 중간 주파수 비컨 신호에 근거한 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시킨다. 따라서, 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 로컬 발진 신호중 높은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호에 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다. 특히, 위상 동기 루프가 단지 낮은 로컬 발진 주파수 신호를 발생하기 위해 주파수 변환기에 사용될지라도, 잔여의 높은 로컬 발진 주파수 신호에서 발생하는 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 취소된다. 따라서 높은 주파수 정확도가 된다. 이러한 정렬은 준 밀리미터파 대역 또는 밀리미터파 대역에서 전형적으로 사용되는 위상 동기 발진기의 많은 수, 비용 및 전력 소모를 감소시킨다. 설치 비용과 동작 비용을 감소시키는 간소화되고 간단한 주파수 변환기가 제공되고, 그렇게 함으로써 가입자의 부담을 가볍게 한다. 위상 동기 루프를 사용하는 주파수 변환기의 모든 주파수 정확도가 개선된다. 더우기, 주파수 체배기가 제거되기 때문에, 주파수 변환기의 원치 않는 특성이 개선된다.
가입자 스테이션에서, 위상 동기 루프는 가입자 스테이션 중간 주파수를 갖는 비컨 신호가 소정의 주파수를 갖는 신호와 동기를 맞추도록 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시킨다. 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 높은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 허브 스테이션 로컬 발진 주파수의 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 또는 취소된다.
위상 동기 루프는 가입자 스테이션 중간 주파수를 갖는 비컨 신호와 동기를 맞춘 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시킨다. 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 주파수 신호중 높은 주팟를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 제 1 주파수 대역의 신호가 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 혼합될때 보상되거나 취소된다.
무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 무선 통신 시스템의 가입자 스테이션의 수신부의 구성이 간소화되고 간단하게 만들어진다. 무선 통신 시스템의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 무선 통신 시스템의 가입자 스테이션의 송신부의 구성이 간소화되고 간단하게 만들어진다. 무선 통신 시스템의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
무선 통신 시스템이 단지 낮은 주파수 로컬 발진 신호에 대해서 위상 동기 루프를 사용하기 때문에, 시스템의 모든 주파수 정확도가 개선되고 주파수의 사용이 개선된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 주파수 변환기에서, 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호의 주파수는 중간 주파수 신호를 축소함으로써 얻어진 기준 신호의 레벨에 근거하여 셋팅된다. 기준 신호가 정확하게 축소될때, 축소 프로세스를 통하여 얻어진 기준 신호는 소정의 임계 레벨을 초과한다. 다음에 중간 주파수는 기준 신호가 확산될때 전송 주파수와 일치되는 것으로 갖주된다. 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 복수의 로컬 발진 주파수 신호중 높은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호에서 발생할때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 또는 취소되고, 주파수의 높은 정확도 레벨이 이루어진다. 기준 신호가 데이터 신호에 영향을 미치지 않는 스펙트럼 확산 변조를 통하여 데이터 신호의 주파수와 동일한 주파수로 오버랩되기 때문에, 데이터 신호에 대한 주파수 대역 외부 대역이 소용없이 소모되지 않으며, 일반적으로 제한된 주파수 대역은 효과적으로 사용된다. 크리스탈 발진기등에 대한 필요성이 없기 때문에, 간소하고 간단한 디자인을 더 도모할 수 있고, 변환기의 설치와 동작 비용이 감소된다.
무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기의 수신부의 구성은 간소화되고 간단하게 만들어 진다. 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 주파수 변환기의 송신부의 구성은 간소화되고 간단하게 만들어 진다. 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
다른 태양에 따라, 무선 통신 시스템에서, 허브 스테이션은 소정의 기준 신호를 스펙트럼 확산 프로세스로 넣고 스펙트럼 확산 기준 신호를 허브 스테이션 로컬 발진 주파수 신호와 혼합함으로써 얻어진 스펙트럼 확산 신호를 가입자 스테이션에 전송한다. 허브 스테이션과 통신하기 위하여, 가입자 스테이션은 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 주파수 대역의 신호로 변환한다. 주파수 변환 프로세스에서, 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호는 가입자 스테이션 중간 주파수 신호를 축소함으로써 얻어진 기준 신호의 레벨이 소정의 임계값을 초과하도록 하는 주파수로 셋팅된다. 기준 신호가 정확하게 축소될때, 축소 프로세스를 통하여 얻은 기준 신호는 소정의 임계 레벨을 초과한다. 가입자 스테이션 중간 주파수는 다음에 기준 신호가 확산될때 전송 주파수와 동일한 것으로 간주된다. 심지어 주파수 오프셋과 위상 잡음이 높은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호에서 발생될때, 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 또는 취소되고, 주파수의 높은 정확도 레벨이 이루어진다. 기준 신호가 데이터 신호에 거의 영향을 미치지 않는 스펙트럼 확산 변조를 통하여 데이터 신호의 주파수 대역과 동일한 주파수 대역으로 오버랩되기 때문에, 데이터 신호에 대한 주파수 대역 외부 대역이 소용없이 소모되지 않으며, 일반적으로 제한된 주파수 대역은 효과적으로 사용된다. 크리스탈 발진기등에 대한 필요성이 없기 때문에, 간소하고 간단한 디자인을 더 도모할 수 있고, 변환기의 설치와 동작 비용이 감소된다.
무선 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는 무선 통신 시스템의 가입자 스테이션의 수신부의 구성은 간소화되고 간단하게 만들어 진다. 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
중간 주파수 신호를 무선 주파수 신호로 변환하는 무선 통신 시스템의 가입자 스테이션의 송신부의 구성은 간소화되고 간단하게 만들어 진다. 변환기의 설치 비용과 동작 비용이 감소된다.
무선 통신 시스템이 단지 낮은 로컬 발진 주파수 신호에 대해 위상 동기 루프를 사용하기 때문에, 시스템의 모든 주파수 정확도가 개선되고 주파수의 이용이 개선된다.
주파수 변환기에서, 위상 동기 루프는 소정의 비컨 신호와 로컬 발진 주파수 신호를 혼합하여 발생되는 중간 주파수 비컨 신호에 근거하여 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생한다. 위상 동기 루프가 단지 낮은 주파수 로컬 발진 신호를 발생하기 위해 사용될지라도, 잔여의 높은 주파수 로컬 발진 신호에서 발생하는 주파수 오프셋과 위상 잡음은 보상되거나 또는 취소된다. 따라서 주파수 변환기는 높은 주파수 정확도로 된다. 이러한 정렬은 준 밀리미터파 대역 또는 밀리미터파 대역에 전형적으로 사용되는 위상 동기 발진기의 수, 비용과 전력 소모를 감소시킨다. 설치와 동작 비용을 감소시키는 간소화되고 간단한 주파수 변환기가 제공된다.

Claims (22)

  1. 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 변환하는 주파수 변환기에 있어서, 위상 동기 루프를 포함하며,
    상기 위상 동기 루프는 소정의 무선 주파수 비컨 신호를 로컬 발진 신호와 혼합함으로써 발생된 중간 주파수 비컨 신호에 근거하여 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 동기 루프는 중간 주파수 비컨 신호의 주파수와 소정의 기준 주파수의 차가 영이되도록 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위상 동기 루프는 중간 주파수 비컨 신호가 소정의 주파수를 갖는 신호와 동기가 맞도록 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위상 동기 루프는 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 중간 주파수 비컨 신호와 동기를 맞추는 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 주파수 대역의 상기 신호는 제 2 주파수 대역의 상기 신호가 중간 주파수 신호인 동안에 무선 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 주파수 대역의 상기 신호는 제 2 주파수 대역의 상기 신호가 무선 주파수 신호인 동안에 중간 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  7. 허브 스테이션과 허브 스테이션에 무선 링크된 적어도 하나의 가입자 스테이션을 포함하며,
    상기 가입자 스테이션은 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합하여, 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 변환함으로써 허브 스테이션과 통신하고,
    상기 허브 스테이션은 허브 스테이션 로컬 발진 주파수를 갖는 신호를 소정의 허브 스테이션 중간 주파수를 갖는 비컨 신호와 혼합함으로써 발생되는 무선 주파수를 갖는 비컨 신호를 가입자 스테이션에 전송하며, 및
    상기 가입자 스테이션은 위상동기 루프를 포함하고, 여기에서 위상 동기 루프는 허브 스테이션으로부터 전송된 소정의 무선 주파수 비컨 신호를 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 혼합함으로써 발생된 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호에 근거하여 가입자 스테이션에 사용된 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 위상 동기 루프는 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호의 주파수와 소정의 기준 주파수의 차가 영이 되도록 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 위상 동기 루프는 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호가 소정의 주파수를 갖는 신호와 동기가 맞도록 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 위상 동기 루프는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호를 가입자 스테이션 중간 주파수 비컨 신호와 동기를 맞추는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 중간 주파수 신호인 동안 무선 주파수 신호인것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  12. 제 7 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 주파수 대역의 상기 신호는 제 2 주파수 대역의 상기 신호가 무선 주파수 신호인 동안 중간 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 허브 스테이션과 가입자 스테이션에 사용된 소정의 주파수 범위는 복수의 주파수 채널로 분할되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  14. 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합함으로써 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 변환하는 주파수 변환기에 있어서,
    소정의 주파수를 갖는 스펙트럼 확산 기준 신호와 로컬 발진 주파수 신호가 혼합되고, 기준 신호로 축소되며, 상이한 주파수를 갖는 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 결과적으로 기준 신호가 되는 로컬 발진 신호에 근거한 중간 주파수 신호가 발생되는 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  15. 제 14 항에 있어서, 복수의 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 로컬 발진 신호의 주파수는 중간 주파수 신호를 축소하여 얻어진 기준 신호의 레벨에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 제 1 주파수 대역의 상기 신호는 제 2 주파수 대역의 상기 신호가 중간 주파수 신호인 동안에 무선 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에서, 제 1 주파수 대역의 상기 신호는 제 2 주파수 대역의 상기 신호가 무선 주파수 신호인 동안에 중간 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 주파수 변환기.
  18. 허브 스테이션과 허브 스테이션에 무선 링크된 적어도 하나의 가입자 스테이션을 포함하며,
    상기 가입자 스테이션은 제 1 주파수 대역의 신호를 상이한 주파수를 갖는 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호와 연속적으로 혼합하여, 제 1 주파수 대역의 신호를 제 2 주파수 대역의 신호로 변환함으로써 허브 스테이션과 통신하고,
    상기 허브 스테이션은 소정의 기준 신호를 확산하고 다음에 허브 스테이션 로컬 발진 주파수 신호를 스펙트럼 확산 기준 신호와 혼합함으로써 발생되는 스펙트럼 확산 신호를 가입자 스테이션에 전송하며, 및
    상기 가입자 스테이션에 사용된 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호는 허브 스테이션으로부터 전송된 스펙트럼 확산 신호와 가입자 스테이션 로컬 발진 주파수 신호를 혼합하여 발생되는 가입자 스테이션 중간 주파수 신호를 축소하여 얻어진 기준 신호로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 복수의 가입자 스테이션 로컬 발진 신호중 낮은 주파수를 갖는 가입자 스테이션 로컬 발진 신호의 주파수는 중간 주파수 신호를 축소함으로써 얻어진 기준 신호의 레벨에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 제 1 주파수 대역의 신호는 제 2 주파수 대역의 신호가 중간 주파수 신호인 동안 무선 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  21. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 제 1 주파수 대역의 상기 신호는 제 2 주파수 대역의 상기 신호가 무선 주파수 신호인 동안 중간 주파수 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  22. 제 18 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서, 허브 스테이션과 가입자 스테이션에 사용된 소정의 주파수 범위는 복수의 주파수 채널로 분할되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
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