KR20020029747A

KR20020029747A - 변복조기

Info

Publication number: KR20020029747A
Application number: KR1020027001967A
Authority: KR
Inventors: 펭크요셉; 토마스폴커; 토만볼프강
Original assignee: 마이클 골위저, 호레스트 쉐퍼; 인피네온 테크놀로지스 아게
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2002-04-19
Also published as: DE19939093A1; JP3565438B2; DE50004182D1; WO2001013528A1; EP1203454A1; JP2003507922A; US6486732B2; EP1203454B1; US20020140514A1

Abstract

이동 무선통신의 변복조기(modulator-demodulator)에서의 전력 소모를 가능한 한 낮게 유지하기 위해서, 상기 변복조기는 전압 제어 오실레이터(IFVCO)를 구비하며, 상기 전압 제어 오실레이터의 후단에는 각각 짝수의 분할 계수(a)를 갖는 직열로 연결된 복수의 분할기(T1, ..., Tn)를 구비하는 분할기 체인(divider chain)이 연결된다. 각각의 분할기(T1, ..., Tn)는 반송 신호 및 이에 대해 직교하는(orthogonal) 반송 신호를 생성한다. 수신된 신호를 위한 직교 변조기(quadrature modulator)는 분할기 체인의 분할기(T2)에 연결되며, 분할기(T2)는 요구되는 반송 주파주(f2)에서 캐리어 신호를 생성한다. 또한, 제 1 벡터 변조기(VM1)의 믹서(VMM1, VMM2)는 요구되는 반송 주파수(f1, f2)에서 반송 신호를 생성하는 분할기 체인의 분할기(T1, T2)에 연결된다. 제 1 벡터 변조기(VM1)의 후단에는 짝수의 분할 계수(a)를 갖는 추가의 분할기(Tm)이 연결되며, 그 후단에는 전송 신호를 생성하기 위한 제 2 벡터 변조기(VM2)가 연결된다.

Description

변복조기{MODULATOR-DEMODULATOR}

변복조기는 예를 들어 이동 무선통신의 송수신 경로에서 사용된다. 변복조가 진행되는 동안, 메시지는 요구되는 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 유지하면서 가능한 최대 거리까지 전송될 수 있도록 하는 신호 형태로 변형된다.

코드 다중화(Code Division Multiple Access: CDMA) - 또한 확산 스펙트럼 다중화(Spread Spectrum Multiplexing: SSMA)라고 호칭됨 - 에 기초한 변복조의 과정 동안, 수신 경로는 항상 동작 중에 있지만, 전송 경로는 단지 간헐적으로만 동작한다. 동작 기간 동안의 전력 소모의 수준은 최대로 가능한 대기 시간을 결정한다. 만약 변복조기에 대해 단지 하나의 전압 제어 오실레이터를 사용하기로 하는 경우에, 변복조기에 대해 서로 다른 주파수가 요구된다는 것은 주파수 분할기가 필요하다는 것을 의미한다. WCDMA(Wideband CDMA)의 경우에, 분할 계수 2를 갖는 분할기는, 예를 들어, 1140 MHz의 오실레이터 주파수를 갖는 전압 제어 오실레이터의 오실레이터 신호로부터 570 MHz의 전송 신호 주파수를 갖는 전송 신호를 얻는 데 사용된다. 수신 경로에서, 380 MHz의 반송 주파수를 갖는 신호가 요구되는 경우에는, 1140 MHz 오실레이터가 사용될 때 분할 계수 3을 갖는 분할기가 요구된다. 그러나, 여기서의 문제점은 홀수의 분할 계수를 갖는 분할기가 짝수의 분할 계수를 갖는 분할기 보다 더 높은 전력 소모를 갖는다는 것이다. 또한, 홀수의 분할 계수를 갖는 분할기는 짝수의 분할 계수를 갖는 분할기 보다 더 비대칭적인 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는다.

유럽특허공개공보 제 0 905 917 A2 호에는, GSM 900 / DCS 1800 표준에 따라 설계되며, 다수의 오실레이터 및 주파수 분할기를 이용하여 주파수 믹서 및 변복조기에 대해 요구되는 반송 주파수를 생성하는 변복조기가 개시되어 있다. 그 변복조기는 서로 다른 주파수 대역(dual band)에서 송수신을 수행할 수 있다. GSM에서 송수신은 타임슬롯(timeslot) 단위로 이루어지며, 동시에 수행되지는 않는다.

본 발명은 변복조기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 변복조기를 나타낸다.

본 발명은 전력 소모를 가능한 한 낮게 하여 최대의 대기 시간을 갖도록 하는 변복조기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 청구항 1에 기재된 특징들을 구비한 변복조기에 의해 상기 목적을 달성한다.

본 발명에 따른 변복조기의 다른 잇점들은 종속항들에 더 자세히 기재된다.

본 발명의 변복조기에서는, 전압 제어 오실레이터가 제공되며, 그 후단에 분할기 체인이 연결된다. 분할기 체인은 각각 짝수의 분할 계수를 갖는 직렬로 연결된 다수의 분할기를 구비한다. 각 분할기는 반송 신호 및 이에 대해 직교하는 반송 신호를 생성한다. 또한, 수신 신호를 위한 직교 복조기(quadrature demodulator)가 제공되며, 이는 요구되는 반송 주파수에서 반송 신호를 생성하는 분할기 체인의 분할기에 연결된다. 제 1 벡터 변조기는 요구되는 반송 주파수에서 반송 신호를 생성하는 분할기 체인의 분할기에 연결되는 믹서를 구비한다. 또한, 제 1 벡터 변조기의 후단에 연결되며 짝수의 분할 계수를 갖는 추가의 분할기가 제공된다. 그 추가의 분할기에의 후단에는 전송 신호를 생성하는 제 2 벡터 변조기가 연결된다.

청구항 2에 따른 변복조기는 바람직하게는 제 1 벡터 변조기 및 상기 추가의 분할기 사이에 연결되는 저역 통과 필터를 갖는다. 저역 통과 필터는 방해 신호 성분을 제거할 수 있다.

청구항 3에 따르면, 본 발명의 변복조기의 또 다른 실시예는 각 분할기의 분할 계수가 2가 되도록 한다.

청구항 4에 따르면, 본 발명의 변복조기는 바람직하게는 이동 무선 시스템에서 사용될 수 있다.

청구항 5에 따른 변복조기에서는, 제 2 분할기(T2)가 복조기(DM)에 연결되며, 제 1 분할기(T1) 및 제 2 분할기(T2)는 제 1 벡터 변조기(VM1)에 연결된다. 또한, 변복조기는, 특히 fVCO = 1520 MHz 또는 fVCO = 760 MHz의 오실레이터 주파수에서, UMTS 주파수 플랜(plan)에 적절하다는 잇점이 있다.

청구항 6에 따른 변복조기에서는, 제 3 분할기(T3)는 복조기(DM)에 연결되고, 제 2 분할기(T2) 및 제 3 분할기(T3)는 제 1 벡터 변조기(VM1)에 연결된다. 역시 마찬가지로, 변복조기는, 특히 fVCO = 1520 MHz의 오실레이터 주파수에서, UMTS 주파수 플랜에 적절하다는 잇점이 있다.

청구항 7에 따른 변복조기에서는, 제 2 분할기(T2)가 복조기(DM)에 연결되고, 제 2 분할기(T2) 및 제 3 분할기(T3)가 제 1 벡터 변조기(VM1)에 연결된다. 역시 마찬가지로, 변복조기는, 특히 fVCO = 1520 MHz의 오실레이터 주파수에서, UMTS 주파수 플랜에 적절하다는 잇점이 있다.

청구항 8에 따른 변복조기에서는, 제 1 분할기(T1)가 복조기(DM)에 연결되고, 제 1 분할기(T1) 및 제 2 분할기(T2)가 제 1 벡터 변조기(VM1)에 연결된다. 역시 마찬가지로, 변복조기는, 특히 fVCO = 760 MHz의 오실레이터 주파수에서, UMTS 주파수 플랜에 적절하다는 잇점이 있다.

본 발명은 이하에서 도면을 참조하여 좀 더 자세히 기술된다.

본 발명의 변복조기는 LC 소자(LC)를 이용하여 오실레이터 주파수(fVCO)를 설정할 수 있는 전압 제어 오실레이터(IFVCO)를 구비한다.

전압 제어 오실레이터(IFVCO)의 후단에는 n 개의 분할기(T1, T2, T3, T4, ..., Tn)를 갖는 분할기 체인이 연결된다. 분할기(T1)는 전압 제어 오실레이터(IFVCO)로부터의 출력 신호를 분할 계수(a)로 나눈다. 이 경우에, 분할기(T1)는 f1 = fVCO : a의 주파수와 Φ= 0°의 위상변화를 갖는 출력 신호 및 f1 = fVCO : a의 주파수와 Φ= 90°의 위상변화를 갖는 출력 신호를 생성한다. 분할기(T1)의 후단에 연결된 분할기(T2)는 주파수(f1)을 갖는 분할기(T1)의 출력 신호를 분할 계수(a)로 나누어, 이 출력 신호가 분할기(T2)의 출력단에서 f2 = f1: a의 주파수, Φ= 0° 및 Φ= 90°의 위상 변화를 갖게 한다. 분할기(T3 내지 Tn)도 마찬가지의 기능을 갖도록 설계되었으며, 각 분할기는 전단의 분할기로부터의 출력 신호를 분할 계수(a)로 나눈다. 따라서, 분할 계수가 a = 2인 경우에, 분할기(Tn)의 출력은 fn = 0.5ⁿ* fVCO의 주파수를 갖는 신호가 된다. 일반적으로, 분할기(Tn)는 fn = (1 / a)ⁿ* fVCO의 주파수를 갖는 신호를 출력으로 갖는다. 분할 계수(a)는 예를 들어 2, 4, 8 등과 같은 짝수의 값이다.

복조기(DM)는 수신 신호(RFin)을 복조하는데 사용된다. 이 목적을 위해, 복조기(DM)은 증폭기(V)를 구비하며, 증복기(V)의 입력단에는 수신 신호(RFin)이 인가된다. 증폭기(V)에 의해 증폭된 수신 신호(RFin)는 복조기(DM)의 제 1 믹서(DMM1) 및 제 2 믹서(DMM2)에 공급된다. 두 개의 믹서(DMM1, DMM2)는 예를 들어 도 1에 도시된 분할기 체인의 제 2 분할기(T2)의 출력단에 연결되어, 제 2 분할기(T2)로부터의 신호, 즉, 0°의 위상 변화 및 f2의 주파수를 갖는 신호가 제 1 믹서(DMM1)에 공급되며, 제 2 분할기(T2)로부터의 출력 신호, 즉, f2의 주파수 및 90°의 위상 변화를 갖는 신호가 제 2 믹서(DMM2)에 공급되도록 한다. 제 1 믹서(DMM1)의 출력단에서는, 수신 신호의 복조된 허수부(I-output)가 분기된다. 제 2 믹서(DMM2)의 출력단에서는, 수신 신호의 복조된 실수부(Q-output)가 분기된다. 두 개의 믹서(DMM1, DMM2)의 입력단에서 요구되는 반송 주파수에 따라, 그 입력단이 분할기(T1, T2, ..., Tn) 중의 어느 하나의 출력단에 연결된다. 예를 들어, 만약에 오실레이터(fVCO)가 오실레이터 fVCO = 1520 MHz의 주파수를 갖는 신호를 생성하고, 복조기(DM)가 380 MHz의 중간 주파수를 요구한다면, 두 개의 믹서(DMM1, DMM2)의 입력단은 제 2 분할기(T2)의 출력단에 연결되어, 분할 계수가 2라고 가정한 경우에 수신 경로가 nRX = 4의 최종 분할 계수를 갖도록 한다.

본 발명의 변복조기는 두 개의 믹서(VMM1, VMM2)를 갖는 제 1 벡터 변조기(VM1)를 추가로 구비한다. 요구되는 반송 주파수에 따라서, 두 개의 믹서(VMM1, VMM2)의 입력단은 분할기 체인의 분할기(T1, T2, T3, T4, ..., Tn)의 적절한 출력단에 연결된다. 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에서는, 제 1 믹서(VMM1)의 제 1 입력단은 분할기(T1)의 출력단에 연결되며, 분할기(T1)은 f1의 주파수 및 Φ= 0°의 위상변화를 갖는 신호를 생성한다. 제 1 믹서(VMM1)의 제 2 입력단은 제 2 분할기(T2)의 출력단에 연결되며, 분할기(T2)는 f2의 주파수 및 Φ= 0°의 위상변화를 갖는 신호를 생성한다. 제 2 믹서(VMM2)의 제 1 입력단은 분할기(T1)의 출력단에 연결되며, 분할기(T1)은 f1의 주파수 및 Φ= 90°의 위상변화를 갖는 신호를 생성한다. 제 2 믹서(VMM2)의 제 2 입력단은 분할기(T2)의 출력단에 연결되며, 분할기(T2)는 f2의 주파수 및 Φ= 90°의 위상변화를 갖는 신호를 생성한다. 따라서, 제 1 믹서(VMM1)는 Φ= 0°의 위상 변화 및 f1 및 f2의 주파수를 갖는 두 개의 신호를 믹싱하여, 제 1 믹서(VMM1)의 출력단은 fM1 = f1 ±f2의 주파수 및 Φ= 0°의 위상변화를 갖는 신호를 생성한다. 제 2 믹서(VMM2)는 Φ= 90°의 위상 변화 및 f1 및 f2의 주파수를 갖는 두 개의 신호를 믹싱하여, 제 2 믹서(VMM2)의 출력단은 fM2 = f1 ±f2의 주파수 및 Φ= 90°의 위상변화를 갖는 신호를 생성한다. 가산기(ADD1)는 주파수 fM2 및 fM1을 갖는 두 개의 신호의 합을 형성하고, 그것의 출력단에서 기본적으로 fVM1 = f1 + f2의 주파수를 갖는 신호를 갖는 신호를 전달한다. 90°의 위상차를 갖는 두 개의 신호를 합함으로써 f1 - f2의 주파수를 갖는 신호 성분을 약 40 dB 가량 감쇄시킬 수 있다.

저역 통과 필터(TP)는, 예를 들어, f1 - f2의 혼합 주파수를 갖는 잔여 신호 성분과 같은 바람직하지 않은 신호 성분을 제거하는데 사용된다. 이러한 방식으로 필터링된 신호는 또 하나의 분할기(Tm)에 공급되며, 분할기(Tm)는 분할 계수(a)를 갖는다. fVM1 : a의 주파수를 갖는 신호는 한편으로는 0°만큼으로 위상변화되고 또 한편으로는 90°만큼으로 위상변화되어 제 1 벡터 변조기(VM2)의 믹서(VMM3, VMM4)에 각각 공급된다. 벡터 변조기(VM2)의 믹서(VMM3)는 fVM1 : a의 주파수을 갖으며 0°만큼 위상변화된 신호를 아직 변조되지 않은 전송 신호의 허수부(I-input)와 믹싱하여, fM3의 주파수를 갖는 신호를 생성한다. 이 신호는 가산기(ADD2)에 공급된다. fVM1 : a의 주파수를 갖으며 90°만큼 위상변화된 신호는, 믹서(VMM4)에 의해, 아직 변조되지 않은 전송 신호의 실수부(Q-input)와 믹싱되어, fM4의 주파수를 갖는 신호가 생성되도록 하며, 마찬가지로 이 신호는 가산기(ADD2)에 공급된다. 가산기(ADD2)의 출력단에는, fVM2 = fM3 + fM4의 주파수를 갖는 신호가 분기될 수 있다. 이 신호는 전송 신호 증폭기(PA)를 이용하여 증폭되며, 전송 신호 증폭기(PA)의 출력단에서 전송 신호(RFout)로서 분기될 수 있다.

주파수 플랜에 따라서, 믹서(DMM1, DMM2, VMM1, VMM2)의 출력단은 분할기(T1, T2, T3, T4, ..., Tn)의 적절한 출력단에 연결될 수 있다. UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 주파수 플랜은 아래의 표에나타나 있다.

fVCOMHz	f1MHz	f2MHz	f3MHz	nRX	fRxMHz	fVM1	fVM1MHz	fTmMHz	fTm/fRx
1520	760	380	190	4	380	FVCO/2 + (fVCO/4)	1140	570	1.5=3/2
1520	760	380	190	8	190	FVCO/4 + (fVCO/8)	570	285	1.5=3/2
1520	760	380	190	4	380	FVCO/4 + (fVCO/8)	570	285	0.75=3/4
760	380	190	95	2	380	FVCO/2 + (fVCO/4)	570	285	0.75=3/4
760	380	190	95	4	190	FVCO/2 + (fVCO/4)	570	285	1.5=3/2

표의 첫 번째 단은 전압 제어 오실레이터(IFVCO)에 의해 생성되는 신호의 오실레이터 주파수(fVCO)를 나타낸다. 두 번째, 세 번째 및 네 번째 단은 각각 분할기(T1, T2, T3) 각각의 출력단에서 생성되는 신호의 주파수(f1, f2, f3)를 나타낸다. 다섯 번째 단은 복조기(DM)에 대해 요구되는 최종 분할 계수(nRX)를 나타내며, 여섯 번째 단은 nRX의 분할 계수와 f1, f2 또는 f3의 반송 주파수를 가정했을 때, 두 개의 복조기(DM1, DM2)에서 생성되는 반송 주파수(fRx)를 나타낸다. 일곱 번째 단은 제 1 벡터 변조기(VM1)으로부터의 출력 신호의 주파수(fVM1)의 계산 공식을 나타낸다. 여덟 번째 단은 주파수(fVM1)의 수치를 나타내며, 아홉 번째 단은 주파수(fTm)의 수치를 나타낸다. 마지막으로 10번째 단은 수신 반송 주파수에 대한 전송 주파수(fTm)의 비율을 나타낸다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 짝수의 분할 계수를 갖는 분할기를 사용하는 경우에도, 계수기에서의 분할 계수의 분수(fTm/fRx)가 홀수의 값을 갖는 분할 비율을 얻는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 홀수의 분할 계수를 갖는분할기 없이도 UMTS에 기반한 주파수 플랜을 갖는 변복조기를 구현하는 간단한 방법을 제공한다.

전압 제어 오실레이터(IFVCO)에 의해 생성되는 신호는 도 1에 도시된 다른 구성요소를 더 구비한 칩 내에서 생성될 수 있다. 제 1 벡터 변조기(VM1)의 출력단에서의 바람직하지 못한 신호 성분은 대략 40 dB 가량 감쇄된다.

본 발명에 따르면 전송 경로가 바람직한 듀티 사이클을 갖도록 제어되며, 변조기에 있어서 충분한 위상 정확도를 얻을 수 있다.

Claims

전압 제어 오실레이터(IFVCO)와,

상기 전압 제어 오실레이터(IFVCO)의 후단에 연결되며, 각각 짝수의 분할 계수(a)를 갖는 직렬로 연결된 복수의 분할기(T1, T2, T3, T4, ..., Tn)를 구비한 분할기 체인과 - 상기 각각의 분할기(T1, T2, T3, T4, ..., Tn)는 반송 신호 및 상기 반송 신호에 직교하는 반송 신호를 생성함 -,

요구되는 반송 주파수(f1)에서 반송 신호를 생성하는 상기 분할기 체인의 분할기(T1, T2, T3, T4, ..., Tn)에 연결되며, 입력 신호를 위한 직교 복조기(DM)와,

요구되는 반송 주파수(f1, f2)에서 반송 신호를 생성하는 상기 분할기 체인의 분할기(T1, T2, T3, T4, ..., Tn)에 연결된 믹서(VMM1, VMM2)를 구비한 제 1 벡터 변조기(VM1)와,

상기 제 1 벡터 변조기(VM1)의 후단에 연결되며, 짝수의 분할 계수(a)를 갖는 추가의 분할기(Tm)와,

상기 추가의 분할기(Tm)의 후단에 연결되며, 전송 신호를 생성하기 위한 제 2 벡터 변조기(VM2)를 포함하는 변복조기.
제 1 항에 있어서,

상기 변복조기는 상기 제 1 벡터 변조기(VM1) 및 상기 추가의 분할기(Tm)의사이에 연결된 저역 통과 필터(TP)를 더 포함하는 변복조기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 분할기(T1, T2, T3, T4, ..., Tn, Tm) 각각은 분할 계수(a)로써 2의 값을 갖는 변복조기.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 변복조기는 이동 무선 시스템에 사용되는 변복조기.
제 3 항에 있어서,

상기 제 2 분할기(T2)는 상기 복조기(DM)에 연결되며, 상기 제 1 분할기(T1) 및 상기 제 2 분할기(T2)는 상기 제 1 벡터 변조기(VM1)에 연결되는 변복조기.
제 3 항에 있어서,

상기 제 3 분할기(T3)는 상기 복조기(DM)에 연결되며, 상기 제 2 분할기(T2) 및 상기 제 3 분할기(T3)는 상기 제 1 벡터 변조기(VM1)에 연결되는 변복조기.
제 3 항에 있어서,

상기 제 2 분할기(T2)는 상기 복조기(DM)에 연결되고, 상기 제 2 분할기(T2) 및 상기 제 3 분할기(T3)는 상기 제 1 벡터 변조기(VM1)에 연결되는 변복조기.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 분할기(T1)는 상기 복조기(DM)에 연결되고, 상기 제 1 분할기(T1) 및 상기 제 1 분할기(T2)는 상기 제 1 벡터 변조기(VM1)에 연결되는 변복조기.