KR20020011177A - 코드분할 다중접속 기지국용 무선장치에서 동 위상/차분위상 기저대역신호를 사용하는 주파수변환기 - Google Patents

Abstract

이동국과 디지털신호처리부 사이에서 송신할 혹은 수신되는 신호의 주파수를 상승 혹은 하강 변환하는 주파수변환기를 구비한 코드분할 다중접속 기지국용 무선장치에 있어서, 상기 주파수변환기가, 상기 디지털신호처리부로부터 전달되는 동 위상/차분 위상 기저대역신호의 주파수를 상승시켜 송신할 신호를 발생하는 직교변조기와, 수신 신호의 중간주파수신호를 입력하고 그 주파수를 하강시켜 동 위상/차분 위상 기저대역신호를 발생하는 직교복조기로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

코드분할 다중접속 기지국용 무선장치에서 동 위상/차분 위상 기저대역신호를 사용하는 주파수변환기{FREQUENCY CONVERTER USING IN-PHASE/QUADRA-PHASE BASE BAND SIGNAL FOR RADIO DEVICE IN CDMA BASE STATION}

본 발명은 이동통신 시스템에 있어서 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 함) 기지국용 무선장치에 관한 것으로, 특히 전송 선로의 구조를 보다 간단히 하고 이동통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 주파수변환기를 가지는 기지국용 무선장치에 관한 것이다.

일반적으로 CDMA 시스템과 같은 이동통신시스템은 다수의 기지국과 이동국과 기지국제어장치로 이루어진다. 이중에서 기지국은 이동국들을 무선으로 접속하고 있으며, 또한 공중전화교환망에 유선으로 접속되어 각 이동국과 PSTN 사이의 통신을 가능하게 한다. 무선장치(Radio Frequency Unit: 이하 RFU라 함)는 기지국의 한 부분으로서, 디지털신호처리부(Digital Signal Processor: 이하 DSP라 함)와 이동국 사이에서 순방향 및 역방향 링크를 통해 무선 접속을 수행하는 장치이다. 상기 무선장치는 송신 및 수신 주파수를 상승/하강 변환시키는 주파수변환기, 송신 대전력 증폭부 및 안테나 접속부로 구성되어 있다.

도 1은 종래의 기지국용 무선장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

종래의 CDMA 기지국용 주파수 상승/하강 변환기는 송신의 경우 입력을 4.95MHz 중간주파수(Intermediate Frequency: 이하 IF라 함)로 취하여 원하는 주파수 대역의 반송파로 주파수 상승 변환후 대전력 증폭기를 통하여 증폭후 여파기, 안테나를 차례로 총과하여 공중으로 전송한다. 또한 수신의 경우 공중으로 전송된반송파를 여파 및 저잡음 증폭후 주파수 하강 변화기를 통하여 하강 변환하여 4.95MHz 대역의 IF신호로 주파수 하강 변환후 기저대역신호 처리 블록으로 전송한다.

도 2는 도 1의 주파수변환부에 내장된 송신주파수 상승 변환기의 구성을 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 4.95MHz대역의 신호를 입력하여 두 차례의 상승 변환 과정을 거쳐 869-894MHz 대역의 반송파 신호로 변환하여 대전력 증폭부로 전달한다.

도 3은 도 1의 주파수변환부에 내장된 수신주파수 하강 변환기의 구성을 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 824∼849MHz 대역의 신호를 입력하여 두 차례의 하강 변환 과정을 거쳐 4.95MHz 대역의 IF 신호로 하강 변환하여 기저대역 신호처리부로 전달한다.

상기 송/수신기의 경우 4.95MHz 중심 주파수 대역을 송수신용 주파수 상승 변환기의 입력 신호 및 수신용 주파수 하강 변환기 의 출력신호의 중심 주파수로 사용한다. 이러한 4.95MHz 대역의 신호는 PCB 패턴으로는 전송시 간섭 및 손실의 문제가 심각하여 고주파용 동축 선로를 이용해야 한다. 또한 상기 IF신호는 기저대역 신호처리 블록에서 디지털 신호처리를 위하여 다시 한번 변복조 되어야 하는 과정이 필요하며, 이 과정에서 상기 기능 수행을 위한 장치가 추가되어야 한다. 그러므로 종래 기술에 의한 송수신용 주파수 상승/하강 변환기를 사용할 경우 IF 전송용 동축선로가 송신용 1개, 수신용 2개가 필요하며 이의 기저대역 신호처리를 위한장치가 추가로 필요하다. 이는 기지국의 복잡성뿐만 아니라 전송선로의 신뢰성 및 설치 상태에 따라 기지국 동작에 결정적인 영향을 줄 수도 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 IF를 입력신호 및 출력신호로 사용함에 따라 발생하는 기지국 장비의 복잡성을 개선하여 보다 간단하게 하고 신뢰성을 높인 CDMA 기지국용 주파수 상승/하강 변환기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기존의 별도로 분리된 송신용 장치와 수신용 장치를 하나의 장치로 통합하여 송신, 수신 기저대역 신호전송을 하나의 멀티-핀 커넥터(multi-pin connector)로 가능하게 하였으며, 송신의 경우에는 기저대역신호를 IFFMF 거치지 않고 직접 반송파로 주파수 상승 변환시키는 변조기를 채용하여 직접 변환 방식(direct conversion)을 채택하였으며, 수신의 경우에는 수신 주파수 하향 변환부에 복조기를 채용하여 IF신호를 기저대역의 동 위상(In-phase: 이하 I라 함)/차분 위상(Quadra-phase: 이하 Q라 함)신호로 복조한다. 상기 복조기는 주파수 하향 변환기의 최종단에 위치하며, 중간 주파수 대역의 수신신호를 기저대역(0∼615KHz)의 I/Q신호로 복조시키는 기능을 수행한다.

도 1은 종래의 기지국용 무선장치의 구성을 나타낸 블록도

도 2는 도 1의 주파수변환부에 내장된 송신주파수 상승 변환기의 구성을 나타낸 블록도

도 3은 도 1의 주파수변환부에 내장된 수신주파수 하강 변환기의 구성을 나타낸 블록도

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국용 무선장치의 구성 및 디지털신호처리부와의 연결 상태를 나타낸 블록도

도 5는 도 4의 주파수변환부에 내장된 송신주파수 상승 변환기의 구성을 나타낸 블록도

도 6은 도 4의 주파수변환부에 내장된 수신주파수 하강 변환기의 구성을 나타낸 블록도

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 부호를가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 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.

DSP와 주파수변환기 사이의 전송 주파수로 사용하는 주파수 대역이 수십 MHz 대역일 경우에는 동축 전송 선로를 통하여 전달되어야 하지만, 본 발명에서와 같이 기저대역 전송 방식을 채택할 경우에는 전송신호가 0∼165KHz 대역의 낮은 주파수 대역이기 때문에 동축 선로가 아닌 PCB 패턴으로도 전송이 가능하다. 그러므로 구현이 간단해지고 전송 손실도 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국용 무선장치의 구성 및 디지털신호처리부와의 연결 상태를 나타낸 블록도이다.

도시된 바에 따르면, 송신 경로에서 주파수변환부(30)는 DSP(50)로부터 전달받은 기저대역 I/Q신호를 입력으로 취한다. 그리고 이를 RF신호로 변환하여 송신 대전력 증폭부(20)로 전달한다. 반면에, 수신 경로에서 상기 주파수변환부(30)는 안테나접속부(10)로부터 전달받은 RF신호를 기저대역 I/Q신호로 변환하여 상기 DSP(50)로 전송한다.

도 5는 도 4의 주파수변환부에 내장된 송신주파수 상승 변환기의 구성을 나타낸 블록도이다.

전술한 도 4의 DSP(50)에서 전송된 기저대역 I/Q신호는 0∼615KHz 대역의 주파수 범위를 가지고 있으며, 장거리 전송을 위하여 차동 모드(differential mode)를 전송 방식으로서 채택하고 있다. 상기 신호는 송신 블록의 입력단에 전달되어 기저대역신호를 869MHz∼894KHz 대역의 반송파 주파수 대역으로 변환시키는 기능을 수행하는 변조기를 통과하게 된다. 상기 변환 과정은 제품 구조의 복잡성을 최소화 하기 위하여 직접 변환 방식을 채택한다. 상기 직접 변환이란, 수십 MHz 범위의 주파수를 800MHz 대역의 반송파 주파수로 상승 변환시키기 위하여 수백 MHz 대역의 IF를 사용하던 기존의 방식이 아닌, 기저대역(0∼615KHz)의 입력신호를 869MHz∼894KHz 대역의 반송파에 직접 혼변조시켜 중간주파수(Intermediate Frequency: 이하 IF라 함) 없이 반송파를 직접 발생시키는 방식이다. 상기 변조 방식을 통하여 IF처리회로가 사라짐으로써 송신기의 구조를 간소화시킬 수 있다. 또한 주파수 상승 변환에 필요한 국부발진주파수의 개수를 줄일 수 있기 때문에 잡음 성분을 줄일 수도 있다.

도 6은 도 4의 주파수변환부에 내장된 수신주파수 하강 변환기의 구성을 나타낸 블록도이다.

반송파에 실려 기지국 수신부에 인가된 수신 신호는 디지털 신호처리를 위하여 상기 수신기를 통하여 주파수 하강 변환을 수행하게 된다. 824MHz∼849KHz 대역의 수신신호는 도 3의 RF부를 통하여 증폭되어 주파수 하강 변환길을 통하여 수십 MHz 대역의 중간주파수로 변환된다. 중간주파수 회로에서 각종 부가 기능을 수행한후 중간주파수 신호는 직교 복조기를 통하여 0MHz∼615KHz의 기저대역 I/Q 신호로 복조하게 된다. 상기 복조기는 기저대역신호의 장거리 전송을 위하여 차동모드로 출력된다. 기저대역 I/Q신호는 PC 패턴 및 핀 커넥터를 통하여 디지털 신호처리 블록으로 전송된다.

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 같이 본 발명은 기지국 신호처리에 있어서 주파수 상승/하강 변환기의 디지털 신호 처리 블록과의 전송신호를 기존의 4.95MHz 대역의 신호에서 0∼165KHz 대역의 기저대역 신호를 사용함으로써 낮은 주파수를 이용한 전송 효율의 향상을 도모할 수 있고, 동축 전송 선로를 사용하지 않고 PCB 패턴으로 전송선로를 대신함으로써 비용 및 시스템의 복잡성을 해소할 수 있다.

종래의 동축선로를 사용하는 경우 전송 선로상의 조립 상태가 불량하거나 운용중 훼손될 경우 심각한 문제를 초래할 수 있으나, 본 발명의 경우 상기 제품이 실장되는 면에 PCB 패턴을 사용함으로써 전송 선로가 필요 없게 되어 위와 같은 문제점이 발생하지 않는 효과를 가질 수 있다.

Claims (3)

1. 이동국과 디지털신호처리부 사이에서 송신할 혹은 수신되는 신호의 주파수를 상승 혹은 하강 변환하는 주파수변환기를 구비한 코드분할 다중접속 기지국용 무선장치에 있어서, 상기 주파수변환기가,

   상기 디지털신호처리부로부터 전달되는 동 위상/차분 위상 기저대역신호의 주파수를 상승시켜 송신할 신호를 발생하는 직교변조기와,

   수신 신호의 중간주파수신호를 입력하고 그 주파수를 하강시켜 동 위상/차분 위상 기저대역신호를 발생하는 직교복조기로 구성됨을 특징으로 하는 무선장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 직교변조기는,

   상기 동 위상/차분 위상 기저대역신호를 직접 변환 방식에 따라 처리하여 송신할 신호를 발생함을 특징으로 하는 무선장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 직교변조기는, 상기 동 위상/차분 위상 기저대역신호의 주파수를 869∼894메가헤르쯔 대역의 반송파에 직접 혼변조시켜 송신할 신호를 발생함을 특징으로 하는 코드분할 다중접속 기지국용 무선장치.