KR20010066436A - 주파수천이키잉 변복조 수행 무선통신기기의 송수신 장치 - Google Patents

주파수천이키잉 변복조 수행 무선통신기기의 송수신 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시분할듀플렉싱 방식 무선통신기기의 송수신장치에 관한 것으로, 특히, 주파수천이키잉(FSK) 계열의 변복조를 수행하는 무선통신기기에 있어 직접 변환을 통한 무선신호를 송수신하는 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 주파수천이키잉(FSK) 계열의 복조를 수행하는 시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송수신 장치에 있어서, 수신되어 여파 및 증폭 처리를 거친 후, 다시 이득이 적절히 조절된 신호를 일정 배수 분주하여 출력하는 제1분주기와, 미리 정해진 주파수의 신호를 발진하는 전압제어발진기와, 상기 발진된 주파수 신호를 일정 배수 분주하여 상기 제1분주기의 출력신호 주파수와 동일한 주파수의 신호를 출력하는 제2분주기와, 상기 제1분주기로부터 분주된 신호와 상기 제2분주기로부터 분주된 신호를 복조하여 기저대역신호로 직접 변환하는 복조기를 구비하고 있음을 특징으로 한다.

Description

주파수천이키잉 변복조 수행 무선통신기기의 송수신 장치{A ADVANCED FREQUENCY SHIFT KEYING(FSK) RF SIGNAL TX/RX APPARATUS}
본 발명은 시분할듀플렉싱 방식 무선통신기기의 송수신장치에 관한 것으로, 특히, 주파수천이키잉(FSK) 계열의 변복조를 수행하는 무선통신기기에 있어 직접 변환을 통한 무선신호를 송수신하는 장치에 관한 것이다.
무선통신기기에 있어 가장 널리 사용되는 기기는 통상 휴대폰으로 불리우는 이동통신단말기이다. 통상의 이동통신단말기는 무선신호의 송수신 처리를 행함에 있어, 시분할듀플렉싱(Time Division Duplexing ; TDD) 방식을 채택하고 있으며,신호의 변복조에 있어 주파수천이키잉(FSK) 방식을 채택하고 있기도 하다.
한편, 상기 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기의 구조는 크게, 신호를 송수신 함에 있어 주파수의 상, 하향 변환 동작을 행하는 부분, 그리고 송수신 신호를 변조 및 복조하는 부분, 그리고 신호의 상,하향 변환과 신호의 변복조 처리에 있어서의 발진 주파수를 발생하는 오실레이터 부분으로 구분된다.
보다 상세한 구성은 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같으며, 상기 도 1은 바로 통상의 FSK 방식의 변복조를 수행하는 이동통신단말기의 송수신 장치 구성도 이다.
상기 도 1을 참조하면, 안테나(101)에 수신된 무선신호는 RF필터(103)를 통해 일정 대역에 한해서 여파된 후 스위치(105)로 인가된다. 무선신호의 수신에 있어서는 상기 스위치(105)가 저잡음증폭기(LNA)(107) 경로로 스위칭되고, 수신된 신호는 상기 LNA(107)로 인가된다. 이 신호는 Rx RF 필터(109)를 거쳐 또한 여파되고, 다운컨버터(1st Downconverter)(113)로 인가된다. 상기 인가된 신호는 Rx로컬 버퍼(111)를 통해 소정 증폭된 로컬 신호와 혼합되어 그 결과로서 주파수 변환이 이루어지며, 이 변환된 신호는 중간주파수(IF)필터(115)로 인가되어 요구되는 대역의 주파수가 여파 된다. 여파된 신호는 RX AGC 증폭부(117)로 인가되고, 상기 RX AGC 증폭부(117)는 상기 인가된 신호를 복조기(119)의 입력 레벨에 맞는 크기까지 증폭 혹은 감쇄 한다. 증폭 및 감쇄 정도는 기저대역신호처리부(125)에 의해 발생되어 인가되는 RX AGC 전압에 의해 결정된다. 복조부에서는 상기 증폭 및 감쇄된 신호를 복조하고 RX 데이터 출력하고, 출력된 RX 데이터는 상기 기저대역신호처리부(125)로 입력된다. 기저대역신호처리부(125)는 상기 인가된 RX 데이터를 분석한다.
무선신호의 송신에 있어서는 그 반대의 과정을 통하게 된다. 먼저, 기저대역신호처리부(125)에서 발생된 Tx 데이터가 필터(129)로 인가되고, 이는 TX 전압제어발진기(131)의 의해 변조된다. 이 변조된 신호는 멀티플라이어(141)에서 P배(P는 정수) 체배 되어 송신주파수 대역까지 주파수 변환된다. 상기 주파수 변환된 신호는 TX 구동 증폭기(143)에서 소정 증폭된 후 TX RF 필터(145)에서 원하는 신호만 걸러진 후 전력증폭기(147)에 입력된다. 상기 입력된 신호는 상기 전력증폭기에서 증폭된 후 스위치(105)를 거쳐 RF 필터(103)를 거쳐 안테나를 통해 전송된다. RF 로컬 오실레이터(131, 133)는 PLL(137)에 의해 기준 오실레이터(139)에 동기 된다. 이 때 동기를 위한 데이터는 기저대역 신호처리부(125)로부터 PLL 데이터(135)를 받아 이루어진다. 상기 PLL 데이터는 원하는 주파수로 송수신하기 위하여 RF 로컬 오실레이터(131, 133)의 주파수를 변환해주는 역할을 한다.
그런데, 상기 도 1에 있어 도시된 바와 같은 TDD 방식의 송수신기 구조는, 무선신호의 송수신을 처리함에 있어, 수신의 경우 중간주파수가 존재하게되어 중간주파수 필터를 필요로 하게 됨을 알 수 있는데, 이 경우, 중간주파수 필터의 구비에 따라 단말기 구조가 복잡해지고 상기 중간주파수 필터를 구현함에 따른 집적화에 여러 어려움이 있게 된다. 또한 도시된 바와 같이 송수신을 위해서 두 개의 발진기(TX VCO, RX VCO)를 스위칭 하여 사용하도록 되어 있는데, 스위칭 동작에 의해 발진기의 안정화가 저하될 수 있는 여지가 있으며, 이는 결국 송수신 성능의 저하를 발생할 수 가 있게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신장치에 있어, 중간주파수 필터를 별도로 필요로 하지 않고서도 정상적으로 송수신 되는 무선신호의 처리를 이룰 수 있는 송수신장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명의 목적은, 송신 및 수신용 발진기의 스위칭에 따른 문제의 해소와, 굳이 두 개의 발진기를 사용하지 않도록 신호를 직접 변환하여 처리하는 송수신장치를 제공함에 있다.
이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 주파수천이키잉(FSK) 계열의 복조를 수행하는 시분할듀플렉싱 방식 무선신호 송수신 장치에 있어서, 수신되어 여파 및 증폭 처리를 거친 후, 다시 이득이 적절히 조절된 신호를 일정 배수 분주하여 출력하는 제1분주기와, 미리 정해진 주파수의 신호를 발진하는 전압제어발진기와, 상기 발진된 주파수 신호를 일정 배수 분주하여 상기 제1분주기의 출력신호 주파수와 동일한 주파수의 신호를 출력하는 제2분주기와, 상기 제1분주기로부터 분주된 신호와 상기 제2분주기로부터 분주된 신호를 복조하여 기저대역신호로 직접 변환하는 복조기를 구비하고 있음을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기 내부 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기 내부 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 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 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시분할듀플렉싱 방식의 무선신호 송수신기 내부 구성도 이다. 이는 상기 도 1에 대응되는 본 발명에 따른 무선신호 송수신기가 된다.
이를 참조하면, 우선 앞서 도 1에 있어서 설명된 바와 마찬가지로, 상기 도 2의 구성에서도 안테나 (201)에 수신된 신호는 RF 필터(203)를 통해 원하는 대역의 수신신호만 여파 되어, 스위치(205)를 통해 저잡음증폭기(207)로 인가된다. 그런 후, 상기 저잡음증폭기(207)로 인가된 신호는 소정 증폭된 후, Rx RF 필터(209)에서 다시 여파된 후 자동이득증폭기(201)로 입력된다. 상기 입력된 신호는 상기 자동이득증폭기에서 (201)에 이득이 적절히 조절된 후, P*N분주기(235)로 입력된다. 여기서 상기 P, N은 정수가 된다. 상기 P*N분주기(235)에서 분주된 신호는 복조기(219)로 입력된다. 상기 복조기(219)에는 상기 P*N분주기(235)에서 분주된신호 외에. VCO(231)로부터 출력되어 N분주기(233)에 N분주된 후 Rx 로컬 버퍼(211)를 통한 또 다른 신호가 인가된다. 상기 또 다른 신호는 상기 P*N분주기(235)에서 분주된 신호와 주파수가 같은 신호가 된다. 따라서, 상기 복조기(219)에서 출력되는 신호는 제로 상태의 중간주파수 신호, 즉 기저대역 신호가 되는 것이다. 이 기저대역 신호는 수신데이터로서 기저대역 신호 처리부(225)로 인가되어 해당 신호의분석이 이루어진다.
그리고, 신호의 송신에 따른 구성을 살펴보면, 상기 기저대역처리부(225)에서 처리되어 출력되는 송신 데이터는 필터(229)를 통해 VCO(233)에 인가되어 변조처리가 이루어진다. 상기 VCO(231)의 출력신호는 P배 체배기(241)에 인가되어 송신신호까지 체배 된다. 체배된 신호는 송신 드라이브 증폭기(243)를 거쳐 증폭된 후, Tx RF 필터(245)에 인가된다. 인가된 신호는 송신신호 대역이 여파되어 출력되고, 이는 전력증폭기(247)에서 무선신호 대역까지 증폭된다. 증폭된 신호는 스위치(205)를 거쳐 RF 필터(203)로 전달되고, 안테나(201)를 통해 공중 상으로 방사된다. 그리고 상기 VCO(231)은 PLL(237)에 의해 기준 오실레이터(239)에 동기 된다. 이 때 동기를 위한 데이터 또한 기저대역 신호처리부(225)로부터 PLL 데이터를 받아 이루어진다. 상기 PLL 데이터는 원하는 주파수로 송수신하기 위하여 VCO(231)의 주파수를 변환해주는 역할을 하게 된다.
결국, 본 발명에 따른 무선 송수신기의 구성에 있어서, VCO는 한 개 만 필요하고, VCO의 스위칭이 필요 없음을 알 수 있다. 그리고 중간주파수 필터가 별도로 구비되지 않음을 특성 또한 알 수 있다.
상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 무선신호 송수신기가 최근에 있어 널리 사용되는 2.4 GHz 대역의 무선 LAN에 적용되는 경우를 살펴본다.
상기 무선 LAN의 경우 TDD 송수신 방식을 이용하여 2.4GHz ~ 2.48 GHz 대역의 주파수를 사용한다. 이러한 경우 상기 분주기(235) 및 체배기(241)의 체배수를 2로 하고, N은 1로 설정할 수 있다. 그러면 상기 복조기(219)의 복조 동작이 1.2 GHz 대역에서 이루어진다.
통상 직접 변환 방식의 경우 수신신호를 바로 기저대역으로 변환시키는데, 이러한 경우 신호 변환을 이루는 상기 복조기(219)에 가해지는 국부발진주파수와 수신신호의 주파수가 동일하게 되므로, 국부발진주파수가 안테나로 방사되는데, 이에 여러 문제가 발생되었다.
그러나 본 발명의 실시가 이루어지면, 복조기를 통한 신호변환이 수신신호주파수의 P*N 분주된 대역에서 이루어지므로, 국부발진주파수의 방사 문제가 개선된다. 또한 본 발명의 경우 기존 헤테로다인(hETERODYNE) 방식과 달리 국부발진주파수가 송수신 신호처리에 있어 동일하기 때문에. 신호의 송수신에 있어 VCO의 스위칭 문제가 없게 된다.
한편, 앞서 본 발명의 설명에 있어 송신 데이터의 변조를 VCO(231)에서 직접하도록 하고 있다 하였는데, 그 외에 통상 사용되는 쿼드러쳐 변조 방식이 대체되어 사용될 수도 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 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시로서, TDD방식을 사용하는 무선송수신기의 구성이 간소해질 수 있는 이점이 있다. 이는 중간주파수 필터를 구비하지 않음에 집적화가 이루어짐으로서 가능한 것이다. 또한, 본 발명의 실시는 국부발진기의 주파수를 송수신시 국부발진기의 스위칭을 행하지 않도록 하여 그에 따른 성능 저하의 문제를 해소한다. 또한, 직접 변환 방식에 비해, 복조를 수신신호의 P*N분주된 주파수 대역에서 이루므로, 국부발진주파수의 수신경로를 통한 방사 문제를 해소하는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 주파수천이키잉(FSK) 계열의 복조를 수행하는 시분할듀플렉싱(TDD) 방식 무선신호 송수신 장치에 있어서,
    수신되어 여파 및 증폭 처리를 거친 후, 다시 이득이 적절히 조절된 신호를 일정 배수 분주하여 출력하는 제1분주기와,
    미리 정해진 주파수의 신호를 발진하는 전압제어발진기와,
    상기 발진된 주파수 신호를 일정 배수 분주하여 상기 제1분주기의 출력신호 주파수와 동일한 주파수의 신호를 출력하는 제2분주기와,
    상기 제1분주기로부터 분주된 신호와 상기 제2분주기로부터 분주된 신호를 복조하여 기저대역신호로 직접 변환하는 복조기를 구비하고 있음을 특징으로 하는 무선신호 송수신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1분주기는,
    수신 신호의 주파수 대역에 따라 적절히 정해진 소정 정수배를 분주하는 P*N분주기로 구현됨을 특징으로 하는 무선신호 송수신 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2분주기는,
    상기 전압제어발진기로부터 출력된 신호를 N 분주하여 상기 P*N 분주기에서 분주된 신호와 같은 주파수의 신호로서 출력하는 1/N분주기로 구현됨을 특징으로 하는 무선신호 송수신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2분주기에서 분주된 신호를 적절히 증폭 및 지연하여 상기 복조기로 출력하는 수신 로컬 버퍼를 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 무선신호 송수신 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전압제어발진기는,
    무선신호의 송신에 따른 체배 대상 신호로서, 피엘엘(PLL)을 통해 변환된 기준발진주파수신호로서 동기된 주파수 신호를 더 발진함을 특징으로 하는 무선신호 송수신 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전압제어발진기는,
    무선신호의 송신에 따른 체배 대상 신호로서, 피엘엘(PLL)을 통해 변환된 기준발진주파수신호로서 동기된 주파수 신호를 더 발진함을 특징으로 하는 무선신호 송수신 장치.
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