KR20020039189A

KR20020039189A - 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기

Info

Publication number: KR20020039189A
Application number: KR1020000069107A
Authority: KR
Inventors: 유재황
Original assignee: 조정남; 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-25
Also published as: KR100392642B1

Abstract

본 발명은 구조의 개선 및 공유가능한 부분의 확대를 통해 RF단에서의 회로 복잡도를 최소화시키면서 멀티 캐리어의 신호를 송수신할 수 있도록 한 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기에 관한 것으로, 입력되는 기준 신호원을 일정한 위상각으로 유지시키는 위상 동기 루프 수단; 상기 위상 동기 루프 수단으로부터의 신호를 현재 입력되는 캐리어내의 특정 채널의 신호에 적용하여 하향 주파수 변환을 행하는 적어도 3이상의 하향 주파수 변환 수단; 및 상기 적어도 3이상의 하향 주파수 변환 수단중의 어느 한 하향 주파수 변환 수단에 입력되는 상기 특정 채널의 신호에 맞추어 송신 주파수를 결정한 후 캐리어를 통해 송신하는 송신 수단을 구비하여, 멀티캐리어 3×모드의 구현시 3개의 수신측이 위상 동기 루프부를 공유하게 하고 제 2 수신측으로의 특정 채널 신호에 송신측 신호의 PLL 락(lock)을 맞춤으로써, 이동 단말기의 수신부의 크기를 최소화시킬 뿐만 아니라 이동 단말기 자체의 크기 역시 최소화시킬 수 있게 된다.

Description

멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기{A mobile terminal capable of multi-carrier transmission and receipt}

본 발명은 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IMT-2000과 같은 차세대 이동 통신 시스템에서 멀티캐리어를 송신 및 수신할 수 있는 이동 단말기에 관한 것이다.

IMT(International Mobile Telecommunications)-2000으로 불리우는 제 3세대 이동통신 서비스는 2000년대 초에 서비스를 목표로 ITU-R의 TG/1에서 권고안을 작성하고 있는 이동 통신 시스템이다.

이 3세대 이동 통신 시스템은 이동 사용자의 요구에 따라 PSTN/ISDN/B-ISDN 등과 같은 고정 통신망에 의해 지원되는 다양한 통신 서비스에 무선 링크를 사용하여 접속하도록 하는 이동 통신 시스템이다.

사용 주파수 대역은 WARC(현재는 WRC로 바뀜)-92에서 결정된 1,885MHz ∼ 2,025MHz와 2,110MHz ∼ 2,200MHz로서, 기존의 통신 서비스를 제공할 뿐만 아니라 보다 향상된 기술에 의한 한 차원 높은 서비스도 제공할 수 있는 차세대 이동 통신 시스템에서는 지상망 또는 위성망에 연결될 수 있는 다양한 형태의 이동 단말기가 이동 통신용 또는 고정 통신용으로 사용된다.

IMT-2000은 다양한 시스템과의 상호 연동이 가능하고, 범세계적인 운용에 의한 고도의 서비스 호환성이 있으며, 높은 품질로 소형 경량의 단말기를 사용할 수있는 특징을 가지고 있다.

IMT-2000은 음성, 데이터 뿐만 아니라 2Mbps급 까지의 고속 데이터 및 영상 통신 등의 멀티미디어 서비스를 제공하는 이동 통신 시스템으로서, 계층 셀(pico, micro, macro cell 등) 개념을 도입하며, 전 세계의 글로벌 로밍을 목표로 하고 있다.

그리고, IMT-2000은 전세계적으로 공통 주파수 대역(1,885MHz ∼ 2,025MHz, 2,110MHz ∼ 2,200MHz)의 총 230MHz를 사용하는데, 이 중에서 위성 부분은 1,980 ∼ 2,010MHz, 2,170 ∼ 2,200MHz 대역으로 한정하고, 공통의 무선 규격을 사용하기 때문에 국제적인 로밍(roaming)이 가능하다.

이와 같이 IMT-2000은 기존의 지상 이동 통신 및 위성 이동 통신 시스템을 통합하여 단말기가 자유롭게 움직일 수 있는 단말 이동성, 가입자가 어느 단말기로도 서비스를 제공받을 수 있는 개인 이동성, 이동중에 음성 뿐만 아니라 다양한 서비스를 이용할 수 있는 서비스 이동성 등을 만족하는 것을 목표로 하고 있다.

다시 말해서, IMT-2000은 기존의 이동 통신 시스템들을 통합하여 국제적인 로밍 서비스, 멀티미디어 서비스 및 개인화된 통신 서비스를 제공하는 제 3세대 이동 통신 시스템이다.

그러나 전 세계 기술방식의 통합을 통한 글로벌 로밍을 추구해 온 IMT-2000 서비스가 최종 표준화 단계에서 유럽/일본 중심의 비동기 방식(W-CDMA)과 북미 중심의 동기 방식(cdma2000 3x)으로 나뉘어져 표준화가 이루어지고 있다.

비동기 방식은 상향 링크 및 하향 링크가 모두 Direct Spread 방식으로 이루어져 있으나, 동기방식은 기존의 1x(=1.25MHz)의 캐리어를 각각 3배해서 3x모드(멀티 캐리어)로 하향 링크가 구성이 되어 있다. 동기방식의 상향 링크는 Direct Spread 방식으로 구성이 된다. 이러한 상황에서 동기방식의 기지국 송신부와 이동국 수신부는 3x 모드의 신호를 송수신해야 한다.

이와 같은 IMT-2000의 서비스 방식중 동기 방식 서비스에 채용되는 이동 단말기의 수신부는 멀티 캐리어의 신호를 수신해야 한다.

그에 따라, IMT-2000의 동기 방식에서 이동 단말기의 수신부가 3개의 캐리어를 수신하기 위해서는 동일한 수신부가 3개 필요하다. 이 경우, 이동 단말기의 수신부의 복잡도가 증가하게 되고, 이로 인해 경제적인 측면에서 매우 불리하게 되며 이동 단말기의 크기도 증가하게 되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구조의 개선 및 공유가능한 부분의 확대를 통해 RF단에서의 회로 복잡도를 최소화시키면서 멀티 캐리어의 신호를 송수신할 수 있도록 한 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기의 구성도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 위상 동기 루프부12 : 듀플렉서

14 : 저잡음 증폭기16, 54, 58 ; 대역 필터

18 : 스플리터20, 30, 40, 50 : 분주기

22, 32, 42, 56 : 혼합기 24, 34, 44 : 중간 주파수 증폭기

26, 36, 46 : 중간 주파수 탄성 표면파 필터

28, 38, 48, 52 : 자동 이득 제어기

60 : 구동 앰프62 : 전력 증폭기

64 : RF검출기70 : 제 1 하향 주파수 변환부

80 : 제 2 하향 주파수 변환부90 : 제 3 하향 주파수 변환부

100 : 송신부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기는, 입력되는 기준 신호원을 일정한 위상각으로 유지시키는 위상 동기 루프 수단; 상기 위상 동기 루프 수단으로부터의 신호를 현재 입력되는 캐리어내의 특정 채널의 신호에 적용하여 하향 주파수 변환을 행하는 적어도 3이상의 하향 주파수 변환 수단; 및 상기 적어도 3이상의 하향 주파수 변환 수단중의 어느 한 하향 주파수 변환 수단에 입력되는 상기 특정 채널의 신호에 맞추어 송신 주파수를 결정한 후 캐리어를 통해 송신하는 송신 수단을 구비한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기는 입력되는 기준 신호원(기준 주파수)에 대해 일정한 위상각으로 유지시키는 위상 동기 루프부(10); 기지국(도시 생략)에서 전송되는 멀티캐리어(본 발명의 실시예에서는 3개의 채널(FA#1, FA#2, FA#3)의 신호가 하나의 캐리어(대역폭이 5MHz)로 묶여지고, 이러한 캐리어가 연속적인 것)를 송신하고, 상기 기지국(도시 생략)측으로 캐리어들을 송신하는 듀플렉서(duplexer)(12); 상기 듀플렉서(12)를 통해 수신되는 각 채널의 신호에 포함된 잡음을 낮추고 원래의 수신 채널 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(14); 상기 저잡음 증폭기(14)를 통한 고주파의 캐리어내의 채널 신호에서 불필요한 고주파를 제거하기 위해 특정 대역의 신호만을 통과시키는 대역 필터(16); 상기 대역필터(16)를 통해 입력되는 고주파의 캐리어를 일정 비율(예컨대, 1:3의 비율)로 분배하는 스플리터(splitter)(18); 상기 스플리터(18)를 통해 입력되는 채널(FA#1) 신호에 상기 위상 동기 루프부(10)로부터의 신호를 적용하여 하향 주파수 변환한 후 해당하는 채널(FA#1)의 신호를 복원하는 제 1 하향 주파수 변환부(70); 상기 스플리터(18)를 통해 입력되는 채널(FA#2) 신호에 상기 위상 동기 루프부(10)로부터의 신호를 적용하여 하향 주파수 변환한 후 해당하는 채널(FA#2)의 신호를 복원하는 제 2 하향 주파수 변환부(80); 상기 스플리터(18)를 통해 입력되는 채널(FA#3) 신호에 상기 위상 동기 루프부(10)로부터의 신호를 적용하여 하향 주파수 변환한 후 해당하는 채널(FA#3)의 신호를 복원하는 제 3 하향 주파수 변환부(90); 및 상기 제 2 하향 주파수 변환부(80)에 입력되는 상기 스플리터(18)로부터의 채널(FA#2)의 신호에 맞추어 송신 주파수를 결정한 후 상기 듀플렉서(12)로 캐리어를 통해 전송하는 송신부(100)를 구비한다.

여기서, 상기 제 1 하향 주파수 변환부(70)는 상기 위상 동기 루프부(10)로부터의 신호를 일정 분주율로 분주하는 분주기(20); 상기 스플리터(18)로부터의 채널(FA#1) 신호와 상기 분주기(20)에서 출력되는 신호를 혼합하여 주파수 하향 변환하는 혼합기(22); 상기 혼합기(22)에서 출력되는 중간 주파수(IF)를 증폭하는 중간 주파수 증폭기(24); 상기 중간 주파수 증폭기(24)에서 출력되는 중간 주파수에서 1.25MHz의 대역의 신호만을 통과시키는 중간 주파수 탄성 표면파 필터(IF SAW Filter)(26); 및 상기 중간 주파수 탄성 표면파 필터(26)에서 출력되는 신호에 대해 안테나 수신단의 동작 신호범위(dynamic range)를 수용하기 위해 이득 제어를행하여 일정한 신호레벨을 I/Q 복조기로 출력시키는 자동 이득 제어기(28)를 구비한다.

상기 제 2 하향 주파수 변환부(80)는 상기 위상 동기 루프부(10)로부터의 신호를 일정 분주율로 분주하는 분주기(30); 상기 스플리터(18)로부터의 채널(FA#2) 신호와 상기 분주기(30)에서 출력되는 신호를 혼합하여 주파수 하향 변환하는 혼합기(32); 상기 혼합기(32)에서 출력되는 중간 주파수(IF)를 증폭하는 중간 주파수 증폭기(34); 상기 중간 주파수 증폭기(34)에서 출력되는 중간 주파수에서 1.25MHz의 대역의 신호만을 통과시키는 중간 주파수 탄성 표면파 필터(36); 및 상기 중간 주파수 탄성 표면파 필터(36)에서 출력되는 신호에 대해 안테나 수신단의 동작 신호범위를 수용하기 위해 이득 제어를 행하여 일정한 신호레벨을 I/Q 복조기로 출력시키는 자동 이득 제어기(38)를 구비한다.

상기 제 3 하향 주파수 변환부(90)는 상기 위상 동기 루프부(10)로부터의 신호를 일정 분주율로 분주하는 분주기(40); 상기 스플리터(18)로부터의 채널(FA#3) 신호와 상기 분주기(40)에서 출력되는 신호를 혼합하여 주파수 하향 변환하는 혼합기(42); 상기 혼합기(42)에서 출력되는 중간 주파수(IF)를 증폭하는 중간 주파수 증폭기(44); 상기 중간 주파수 증폭기(44)에서 출력되는 중간 주파수에서 1.25MHz의 대역의 신호만을 통과시키는 중간 주파수 탄성 표면파 필터(46); 및 상기 중간 주파수 탄성 표면파 필터(46)에서 출력되는 신호에 대해 안테나 수신단의 동작 신호범위를 수용하기 위해 이득 제어를 행하여 일정한 신호레벨을 I/Q 복조기로 출력시키는 자동 이득 제어기(48)를 구비한다.

여기서, 상기 분주기(20)와 분주기(30) 및 분주기(40)의 분주율은 상호 차등적이다.

그리고, 상기 송신부(100)는 상기 위상 동기 루프부(10)로부터의 신호를 일정 분주율로 분주하는 분주기(50); I/Q변조기로부터 입력되는 변조된 신호에 대해 안테나 송신단의 동작 신호범위를 수용하기 위해 이득 제어를 행하여 일정한 신호레벨로 만드는 자동 이득 제어기(52); 상기 자동 이득 제어기(52)에서 출력되는 신호중에서 불필요한 잡음을 제거하기 위해 특정 대역폭의 신호만을 통과시키는 대역 필터(54); 상기 대역 필터(54)를 통과한 신호와 상기 분주기(50)의 출력신호를 혼합하여 주파수 상향 변환하는 혼합기(56); 상기 혼합기(56)에서 출력되는 신호중에서 불필요한 잡음을 제거하기 위해 특정 대역폭의 신호만을 통과시키는 대역 필터(58); 상기 대역 필터(58)를 통과한 신호를 송출하는 구동 앰프(60); 및 상기 구동 앰프(60)에서 출력되는 신호를 고주파 증폭하여 상기 듀플렉서(12)로 출력하는 전력 증폭기(62)를 구비한다.

상기 송신부(100)는 상기 3개의 하향 주파수 변환부(70, 80, 90)중에서 제 2 하향 주파수 변환부(80)로 입력되는 상기 스플리터(18)의 출력신호(FA#2)에 듀플렉스 간격(예컨대, 190MHz)만큼을 더한 값을 송신 주파수로 결정한다. 보통 상기 이동 단말기와 무선 송수신을 행하는 기지국의 송신 주파수는 2,110MHz ∼ 2,170MHz이고, 그 기지국의 수신 주파수는 1,920MHz ∼ 1,980MHz이므로, 상기 기지국의 송신 주파수와 수신 주파수의 차(190MHz)가 상기 듀플렉스 간격이 된다.

그리고, 도 1에서 미설명 부호 64는 상기 전력 증폭기(62)에서 출력되는 고주파 신호를 검출하는 RF검출기로서, 상기 RF검출기(64)는 상기 전력 증폭기(62)의 출력단에서 전력을 감지하여 감지신호(RF_DCT)를 제어부(도시 생략)로 보냄으로써 출력단의 이상유무를 판단하게 한다.

이어, 본 발명의 실시예에 따른 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기는 IMT-2000의 동기 방식에 적용되는 것으로 한다.

그리고, 본 발명이 적용되는 IMT-2000 동기방식에서는 순방향 링크가 3×모드(1.25MHz × 3)를 지원하는 것으로 한다. 이러한 3×모드를 지원하기 위해 이동 단말기 수신부의 RF 및 IF단이 각 1.25MHz의 대역폭을 갖는 3개의 채널 신호로 구성된다.

3개의 인접된 채널을 하나의 캐리어로 하여, 기지국으로부터 송출되는 각각의 캐리어의 채널 신호가 듀플렉서(12)에 수신되면 그 수신된 각 캐리어내의 채널 신호는 해당 채널 신호중의 잡음을 낮추고 원래의 채널 신호를 증폭하기 위해 저잡음 증폭기(14)를 통과한 후 대역 필터(16)에서 불필요한 잡음이 제거되고 나서 스플리터(18)를 통해 각각의 하향 주파수 변환부(70, 80, 90)로 전송된다.

즉, 상기 스플리터(18)에서 1:3의 비율로 분리된 각 채널(FA#1, FA#2, FA#3)의 신호는 해당하는 하향 주파수 변환부(70, 80, 90)로 입력된다. 예를 들어, 상기 채널(FA#1)의 신호는 제 1 하향 주파수 변환부(70)로 입력되고, 상기 채널(FA#2)의신호는 제 2 하향 주파수 변환부(80)로 입력되며, 상기 채널(FA#3)의 신호는 제 3 하향 주파수 변환부(90)로 입력된다.

상기 각각의 하향 주파수 변환부(70, 80, 90)로 입력된 각 채널(FA#1, FA#2, FA#3)의 신호는 각각의 혼합기(22, 32, 42)의 일 입력단으로 입력되고, 상기 각각의 혼합기(22, 32, 42)의 다른 입력단으로는 위상 동기 루프부(10) 및 각각의 분주기(20, 30, 40)를 통해 분주된 신호가 입력된다.

그에 따라, 상기 각각의 혼합기(22, 32, 42)에서는 입력된 두 신호를 혼합하여 주파수 하향 변환(즉, RF신호를 IF신호로의 변환)을 행한다.

상기 주파수 하향 변환된 각 혼합기(22, 32, 42)의 출력신호는 각각의 중간 주파수 증폭기(24, 34, 44)에 의해 소정레벨 증폭되고, 그 증폭된 각 채널의 신호는 각각의 중간 주파수 탄성 표면파 필터(26, 36, 46)에 의해 1.25MHz의 대역폭이 결정된다.

이후, 각각의 채널 신호는 안테나 수신단의 동적 신호범위(dynamic range)를 수용하기 위해 각각의 자동 이득 제어기(28, 38, 48)를 통과하고, 그 각각의 자동 이득 제어기(28, 38, 48)의 출력단은 각기 일정한 신호 레벨을 유지한다. 그에 따라 각각의 I/Q복조기에서 안정된 데이터의 복조가 이루어진다. 이렇게 복조된 신호는 A/D변환기(도시 생략)를 통해 디지털 신호로 변환된 후 기저대역부(도시 생략)로 전달된다.

또한, 순방향 링크(기지국→이동 단말기)의 경우, 기지국 수신이 이미 3개의 채널 신호가 하나로 묶여진 상태로 이루어지므로 대역폭이 5MHz인 하나의 캐리어를 사용하게 된다.

따라서, 이를 송신하는 이동 단말기 송신부(100)의 경우는 상술한 바와 같이 3개의 단말기 수신 주파수중에서 2번째의 주파수(즉, 채널(FA#2)의 신호)에 듀플렉스 간격만큼을 더한 값으로 결정함으로써, 송수신 전압 제어 발진기(VCO)를 공유하여 전압 제어 발진기의 사용을 최소화할 수 있다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 멀티캐리어 3×모드의 구현시 3개의 수신측이 위상 동기 루프부를 공유하게 하고 제 2 수신측으로의 특정 채널 신호에 송신측 신호의 PLL 락(lock)을 맞춤으로써, 이동 단말기의 수신부의 크기를 최소화시킬 뿐만 아니라 이동 단말기 자체의 크기 역시 최소화시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims

입력되는 기준 신호원을 일정한 위상각으로 유지시키는 위상 동기 루프 수단;

상기 위상 동기 루프 수단으로부터의 신호를 현재 입력되는 캐리어내의 특정 채널의 신호에 적용하여 하향 주파수 변환을 행하는 적어도 3이상의 하향 주파수 변환 수단; 및

상기 적어도 3이상의 하향 주파수 변환 수단중의 어느 한 하향 주파수 변환 수단에 입력되는 상기 특정 채널의 신호에 맞추어 송신 주파수를 결정한 후 캐리어를 통해 송신하는 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기.
제 1항에 있어서,

상기 하향 주파수 변환 수단이 3개일 경우 상기 송신 수단은 두 번째 하향 주파수 변환 수단에 입력되는 상기 특정 채널의 신호에 듀플렉스 간격만큼을 더한 값을 송신 주파수로 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기.
제 1항에 있어서,

상기 각각의 하향 주파수 변환 수단은,

상기 위상 동기 루프 수단으로부터의 신호를 일정 분주율로 분주하는 분주기;

상기 현재 입력되는 캐리어들내의 특정 채널의 신호와 상기 분주기로부터의 신호를 혼합하여 주파수 하향 변환하는 혼합기; 및

상기 혼합기에서 출력되는 신호에 대하여 특정 대역의 신호만을 추출하는 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기.
제 1항에 있어서,

상기 송신 수단은,

상기 위상 동기 루프 수단으로부터의 신호를 일정 분주율로 분주하는 분주기;

입력되는 변조신호와 상기 분주기의 출력신호를 혼합하여 주파수 상향 변환하는 혼합기; 및

상기 혼합기에서 출력되는 신호를 고주파 증폭하여 캐리어를 통해 출력하는 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 송수신이 가능한 이동 단말기.