KR20010011532A - 이동 통신시스템의 주파수 직접 변환장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

이동 통신시스템에서 송수신 주파수를 직접 변환하는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 주파수 변환장치는 이동 통신시스템에서 주파수 상승변환기와 주파수 하강변환기를 서로 다른 보드로 설계하던 것을 하나의 보드로 통일하면서 적절한 주파수의 선정으로 요구되는 국부발진기의 수를 줄인다. 상기 주파수 변환장치는 상호간의 간섭을 줄이는 다단계 주파수 혼합기를 이용한 방식 대신에 고주파신호를 직접 기저대역의 신호로 변환하는 주파수 직접 변환 방식을 사용한다.

Description

이동 통신시스템의 주파수 직접 변환장치 및 방법 {DIRECT FREQUENCY CONVERSION DEVICE AND METHOD IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동 통신시스템에 관한 것으로, 특히 송수신 주파수를 직접 변환하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 IMT-2000과 같은 이동 통신시스템의 내부에는 송신주파수 및 수신주파수 변환을 위한 각각의 국부발진기가 구비된다. 구체적으로 말하면, 이동 통신시스템의 송신기에는 기저대역신호를 중간주파수신호로 변환하기 위한 주파수를 발진하는 국부발진기와, 중간주파수신호를 고주파수신호로 변환하기 위한 주파수를 발진하는 국부발진기를 포함하는 주파수 상승 변환장치(frequency up converter)가 구비된다. 이와 유사하게, 이동 통신시스템의 수신기에는 수신된 고주파수신호를 중간주파수신호로 변환하기 위한 주파수를 발진하는 국부발진기와, 중간주파수신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 주파수를 발진하는 국부발진기를 포함하는 주파수 하강 변환장치(frequency down converter)가 구비된다. 즉, 통상적인 이동 통신시스템에는 주파수 상승 및 하강 변환을 위한 4개의 국부발진기가 구비되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 송신 주파수 변환장치, 즉 주파수 상승 변환기의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 수신 주파수 변환장치, 즉 주파수 하강 변환기의 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 주파수 상승 변환장치는 2개의 국부발진기 130,170을 구비하고 있으며, 주파수 하강 변환장치는 2개의 국부발진기 200,250을 구비하고 있다. 상기 국부발진기 130 및 250은 가변적인 주파수를 발진하며, 상기 국부발진기 170 및 200은 고정적인 주파수를 발진한다.

한편, 종래 기술에 따른 주파수 변환장치는 반드시 송신기 보드내에 송신주파수 변환을 위한 2개의 국부발진기가 구비되어야 하며, 수신기 보드내에 수신주파수 변환을 위한 2개의 국부발진기가 구비되어야 한다는 제약이 있다. 왜냐하면, 대부분 이동 통신시스템의 송신기와 수신기는 서로 다른 보드로 구성되기 때문이다. 즉, 상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 종래 기술에 따른 주파수 변환장치는 주파수 변환 단계의 수를 많게 하며, 또한 요구되는 국부발진기의 수가 많게 하는 다단계 주파수 혼합기를 사용하고 있다. 이에 따라 주파수 변환장치의 회로 설계에 필요 이상의 부품을 생성함에 따라 회로가 복잡해진다는 단점이 있으며, 또한 소프트웨어 연동시 많은 데이터 교환이 발생하여 생산단가를 상승시키는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이동 통신시스템에서 송수신 주파수의 변환 단계의 수를 줄이는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동 통신시스템에서 송수신 주파수의 변환을 위해 요구되는 국부발진기의 수를 줄이는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동 통신시스템에서 송수신 주파수 변환 장치의 구성을 간단화시키는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동 통신시스템에서 송수신 주파수 변환 동작을 위해 요구되는 데이터 교환의 수를 줄이는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동 통신시스템에서 송수신 주파수 변환 장치를 경제적으로 구현하는 데 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 이동 통신시스템에서 주파수 상승변환기와 주파수 하강변환기를 서로 다른 보드로 설계하던 것을 하나의 보드로 통일하면서 적절한 주파수의 선정으로 요구되는 국부발진기의 수를 줄이고, 상호간의 간섭을 줄이는 다단계 주파수 혼합기를 이용한 방식 대신에 고주파신호를 직접 기저대역의 신호로 변환하는 주파수 직접 변환 방식을 사용하는 주파수 변환장치를 제안한다.

본 발명의 제1견지(aspect)에 따른 주파수 변환장치는, 통화채널에 따라 가변적인 주파수를 발진하는 가변 국부발진기와, 기저대역 신호를 발생하기 위한 고정적인 주파수를 발진하는 고정 국부발진기와, 수신 고주파신호를 상기 가변 주파수와 혼합하는 제1혼합기와, 상기 제1혼합기의 출력을 상기 고정 주파수와 혼합하여 수신 기저대역신호로 변환하는 제2혼합기와, 상기 가변 주파수와 상기 고정 주파수를 혼합하는 제3혼합기와, 송신 기저대역신호와 상기 제3혼합기의 출력을 혼합하여 송신 고주파신호로 변환하는 제4혼합기를 포함한다.

본 발명의 제2견지에 따른 주파수 변환장치는, 통화채널에 따라 가변적인 주파수를 발진하는 가변 국부발진기와, 송신 기저대역신호를 발생하기 위한 고정적인 제1주파수를 발진하는 제1 고정 국부발진기와, 수신 고주파신호를 상기 가변 주파수와 혼합하는 제1혼합기와, 상기 제1혼합기의 출력을 상기 제1주파수를 혼합하여 수신 기저대역신호로 변환하는 제2혼합기와, 수신 고주파신호를 발생하기 위한 고정적인 제2주파수를 발진하는 제2 고정 국부발진기와, 상기 가변 주파수와 상기 제2주파수를 혼합하는 제3혼합기와, 송신 기저대역신호와 상기 제3혼합기의 출력을 혼합하여 송신 고주파신호로 변환하는 제4혼합기를 포함한다.

본 발명에 따른 주파수 상승 변환장치는, 통화채널에 따라 가변적인 송신주파수 및 수신주파수를 발진하는 가변 국부발진기와, 송신 고주파신호를 발생하기 위한 고정적인 주파수를 발진하는 고정 국부발진기와, 상기 가변 송신주파수와 상기 고정 주파수를 혼합하는 제1혼합기와, 송신 기저대역신호와 상기 제1혼합기의 출력을 혼합하여 송신 고주파신호로 변환하는 제2혼합기를 포함한다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신시스템의 송신 주파수 변환장치의 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 이동 통신시스템의 수신 주파수 변환장치의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 이동 통신시스템의 송수신 주파수 직접 변환장치의 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 칩 설계자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 주파수 변환장치의 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 주파수 변환장치는 단지 3개의 국부발진기 300,312,318만을 포함하여 이루어진다. 상기 국부발진기 300은 통화채널에 따라 가변적인 주파수를 발진한다. 이 국부발진기 300에 의해 발진되는 주파수는 수신주파수로서 수신기, 즉 주파수 하강 변환기(frequency down converter)로 출력될 수도 있고, 송신주파수로서 송신기, 즉 주파수 상승 변환기(frequency up converter)로 출력될 수도 있다. 즉, 상기 국부발진기 300은 통화채널에 따라 가변적인 송신주파수 및 수신주파수를 발진하는 것으로, 이때 발진되는 주파수는 송신기와 수신기가 공통으로 사용한다. 상기 국부발진기 312는 수신 기저대역신호를 발생하기 위한 고정적인 주파수를 발진하고, 국부발진기 318은 송신 기저대역신호를 발생하기 위한 고정적인 주파수를 발진한다. 이러한 국부발진기 312 및 318은 동일하게 350MHz의 주파수를 발진하는 것으로, 하나의 국부발진기로 구현될 수도 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 주파수 변환장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 종래 기술에 따른 주파수 변환장치에 비해 그 수가 줄어든 3개의 국부발진기를 포함하여 구성될 수도 있고, 2개의 국부발진기를 포함하여 구성될 수도 있다.

상기 도 3에서 가변 국부발진기(Variable Local Oscillator) 300과, 대역통과필터(BPF: Band Pass Filter) 302와, 증폭기(AMP: Amplifier) 304와, 표면탄성파 대역통과필터(SAW BPF: Surface Acoustic Wave Band Pass Filter) 308,310과, 고정 국부발진기 312와, 주파수 분주기(Frequency Divider) 314와, 주파수 혼합기(Frequency Mixer) 306,316은 수신 고주파(RF: Radio Frequency)신호를 수신 기저대역신호로 변환하기 위한 장치, 즉 주파수 하향 변환기로서 동작하는 구성요소들이다.

상기 대역통과필터 302는 수신 고주파신호 f5를 대역통과필터링하고, 증폭기 304는 상기 대역통과필터링된 신호를 증폭하여 증폭된 고주파신호를 주파수 혼합기 306으로 출력한다. 이때 수신 고주파신호는 19201∼980MHz 범위내의 값을 가질 수 있다. 상기 주파수 혼합기 306은 상기 증폭된 고주파신호와 가변 국부발진기 300에 의해 발진된 가변 주파수 f2를 혼합하여 중간주파수(IF: Intermediate Frequency)신호를 출력한다. 상기 가변 주파수 f2는 1760∼1820MHz 범위내의 값을 가질 수 있다. 따라서 상기 주파수 혼합기 306은 160MHz의 수신 중간주파수신호를 출력한다.

표면탄성파 대역통과필터 308 및 310은 상기 수신 중간주파수신호를 대역통과필터링하여 대역통과필터링된 중간주파수신호 f6을 주파수 혼합기 316으로 출력한다. 상기 주파수 혼합기 316은 고정 국부발진기 312에 의해 발진된 후 주파수 분주기 314에 의해 주파수 분주된 고정 주파수와, 상기 중간주파수신호 f6을 혼합하여 수신 기저대역(baseband)신호를 출력한다. 상기 고정 국부발진기 312는 350MHz의 고정 주파수 f7을 발진하고, 주파수 분주기 31은 상기 고정 주파수 f7을 1/2분주하여 상기 주파수 혼합기 316으로 출력한다.

상기 도 3에서 가변 국부발진기 300과, 고정 국부발진기 318과, 주파수 혼합기 320,324와, 대역통과필터 322,326,330과, 증폭기 328은 송신 기저대역신호를 송신 고주파신호로 변환하기 위한 장치, 즉 주파수 상승 변환기로서 동작하는 구성요소들이다.

가변 국부발진기 300은 통화채널에 따라 가변적인 1760∼1820MHz 범위내의 가변 주파수 f2를 발진한다. 고정 국부발진기 318은 350MHz의 고정 주파수 f1을 발진한다. 주파수 혼합기 320은 상기 가변 주파수 f2와 고정 주파수 f1을 혼합하여 혼합된 주파수 f3을 출력한다.

대역통과필터 322는 송신 기저대역신호를 대역통과필터링한다. 주파수 혼합기 324는 상기 대역통과필터 322에 의해 대역통과필터링된 송신 기저대역신호와, 상기 주파수 혼합기 320에 의해 혼합된 주파수 f3을 혼합하여 출력한다. 이때 주파수 혼합기 320으로부터 출력되는 신호는 2110∼2170MHz 범위내의 고주파신호이다. 즉, 주파수 혼합기 320은 송신 기저대역신호를 중간주파수신호로 변환하는 대신에 직접 고주파신호로 변환하여 출력하는 것이다.

대역통과필터 326은 상기 주파수 혼합기 320의 출력을 대역통과필터링한다. 증폭기 328은 상기 대역통과필터 326의 출력을 증폭한다. 대역통과필터 330은 상기 증폭기 328의 출력을 대역통과필터링하여 대역통과필터링된 고주파신호 f4를 출력한다.

상기에서 가변 국부발진기 300에 의해 발진된 가변 주파수에 고정 국부발진기 318에 의해 발진된 고정 주파수를 생성하여 오프셋(offset)을 주게 되는데, 그 이유는 주파수 변환에 따라 발생할 수 있는 주파수 방해 현상을 억제하고자 하기 위한 것이다. 게다가 직접 주파수 변환방식을 사용하는 경우에는 상측파대와 하측파대가 필터에 의해 분리하기 힘들 정도로 서로 가까이 있기 때문에, 이로 인해 발생할 수 있는 인접 주파수 대역의 영상잡음 문제를 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 단측파대(SSB: Single Side Band) 방식의 주파수 상승 변환기를 사용하여 위와 같은 문제점을 해결하고자 한 것이다.

본 발명에 따른 주파수 변환장치에 의한 통신에 있어서 통화채널의 선택은 가변 국부발진기 300의 가변 주파수만 변화시킴으로써 가능하며, 단지 이 가변 주파수만이 프로그램을 작성함에 있어서는 변화되는 데이터 형태이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동 통신시스템에서 송수신에 필요한 주파수로의 변환 과정에서 3개의 국부발진기가 필요한 상태에서 적절한 주파수 설정을 통한 국부발진기의 주파수를 결정하고, 동일한 주파수 사용에 따른 주파수 분배 및 고정 주파수를 사용한다. 이에 따라 본 발명은 국부발진기의 수를 줄이게 되어 회로를 단순화시킬 수 있다는 이점이 있다. 또한 통화시 주파수 채널의 이동에 따른 프로그램의 단순화할 수 있으며, 개발비용 및 제품의 생산단가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (18)

1. 이동 통신시스템의 주파수 변환장치에 있어서,

   통화채널에 따라 가변적인 주파수를 발진하는 가변 국부발진기와,

   기저대역 신호를 발생하기 위한 고정적인 주파수를 발진하는 고정 국부발진기와,

   수신 고주파신호를 상기 가변 주파수와 혼합하는 제1혼합기와,

   상기 제1혼합기의 출력을 상기 고정 주파수와 혼합하여 수신 기저대역신호로 변환하는 제2혼합기와,

   상기 가변 주파수와 상기 고정 주파수를 혼합하는 제3혼합기와,

   송신 기저대역신호와 상기 제3혼합기의 출력을 혼합하여 송신 고주파신호로 변환하는 제4혼합기를 포함함을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정 국부발진기와 상기 제2혼합기의 사이에 접속되며, 상기 고정 주파수를 분주하여 상기 제2혼합기로 출력하는 주파수 분주기를 더 포함함을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 주파수 분주기는 상기 고정 주파수를 1/2분주하는 것을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가변 주파수는 1760MHz 내지 1820MHz 범위내의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 고정 주파수는 350MHz의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 수신 고주파신호는 1920MHz 내지 1980MHz 범위내의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 송신 고주파신호는 2110MHz 내지 2170MHz 범위내의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
8. 이동 통신시스템의 주파수 변환장치에 있어서,

   통화채널에 따라 가변적인 주파수를 발진하는 가변 국부발진기와,

   송신 기저대역신호를 발생하기 위한 고정적인 제1주파수를 발진하는 제1 고정 국부발진기와,

   수신 고주파신호를 상기 가변 주파수와 혼합하는 제1혼합기와,

   상기 제1혼합기의 출력을 상기 제1주파수를 혼합하여 수신 기저대역신호로 변환하는 제2혼합기와,

   수신 고주파신호를 발생하기 위한 고정적인 제2주파수를 발진하는 제2 고정 국부발진기와,

   상기 가변 주파수와 상기 제2주파수를 혼합하는 제3혼합기와,

   송신 기저대역신호와 상기 제3혼합기의 출력을 혼합하여 송신 고주파신호로 변환하는 제4혼합기를 포함함을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 고정 국부발진기와 상기 제2혼합기의 사이에 접속되며, 상기 고정 주파수를 1/2분주하여 상기 제2혼합기로 출력하는 주파수 분주기를 더 포함함을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 가변 주파수는 1760MHz 내지 1820MHz 범위내의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 고정 주파수는 350MHz의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 수신 고주파신호는 1920MHz 내지 1980MHz 범위내의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 송신 고주파신호는 2110MHz 내지 2170MHz 범위내의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 변환장치.
14. 이동 통신시스템의 주파수 변환장치에 있어서,

    통화채널에 따라 가변적인 송신주파수 및 수신주파수를 발진하는 가변 국부발진기와,

    송신 고주파신호를 발생하기 위한 고정적인 주파수를 발진하는 고정 국부발진기와,

    상기 가변 송신주파수와 상기 고정 주파수를 혼합하는 제1혼합기와,

    송신 기저대역신호와 상기 제1혼합기의 출력을 혼합하여 송신 고주파신호로 변환하는 제2혼합기를 포함함을 특징으로 하는 주파수 상승 변환장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 가변 주파수는 1760MHz 내지 1820MHz 범위내의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 상승 변환장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 고정 주파수는 350MHz의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 상승 변환장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 송신 고주파신호는 2110MHz 내지 2170MHz 범위내의 주파수임을 특징으로 하는 주파수 상승 변환장치.
18. 이동 통신시스템의 주파수 변환방법에 있어서,

    통화채널에 따라 가변적인 송신주파수 및 수신주파수를 발진하는 과정과,

    송신 고주파신호를 발생하기 위한 고정적인 주파수를 발진하는 과정과,

    상기 가변 송신주파수와 상기 고정 주파수를 혼합하는 과정과,

    송신 기저대역신호와 상기 주파수 혼합 결과를 혼합하여 송신 고주파신호로 변환하는 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 주파수 상승 변환방법.