KR20020066736A

KR20020066736A - 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치

Info

Publication number: KR20020066736A
Application number: KR1020010007073A
Authority: KR
Inventors: 박원형
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2002-08-21

Abstract

본 발명은 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치에 관한 것으로, 종래의 기술에서는 각 채널의 CDMA 모뎀에서 전송된 CDMA 기저대역 신호를 바로 아날로그 신호로 변환하여 중간주파 변조하므로, 아날로그 경로를 통해 잡음이 유입될 경우 시스템의 순방향 용량에 큰 영향을 미쳐서 통화량의 증가시 통화 품질을 저하시키게 되며 또한, 각 채널 성분이 합산된 후 아날로그로 변환된 신호는 필터와 증폭기를 거치는 과정에서 위상 특성의 선형성과 온도 특성의 보상이 요구되지만, 현재의 아날로그 증폭기와 필터로는 선형위상 특성과 온도특성을 만족하기가 어렵고, 회로가 차지하는 면적 및 전력의 소모가 크기 때문에 이를 보상하는 회로를 아날로그로 구성하는데, 그 회로의 안정성과 정밀성의 확보에 어려운 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 디지털 기저대역 신호를 중간주파 신호로 변조하기 위한 3GPP 규격의 QPSK 변조기를 디지털 방식으로 구현함으로써, 신호의 크기와 위상의 왜곡을 최소화 하고 잡음 성분의 유입을 차단하여 송신 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Description

광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치{TRANSMITTING APPARATUS FOR MOBILE COMMUNICATION SYSTEM OF WIDEBAND CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS}

본 발명은 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치에 관한 것으로, 특히 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격의 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조기를 디지털 방식으로 구현함으로써, 신호의 크기와 위상의 왜곡을 최소화 하고 잡음 성분의 유입을 차단하여 송신 성능을 향상시키기 위한 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치에 관한 것이다.

도1은 종래 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치 구성을 보인 블록도이다.

이에 도시된 바와 같이, 디지털 방식으로 코딩된 음성신호를 CDMA(Code Division Multiple Access) 표준 규격(IS-95)에 맞도록 직접 대역확산 변조하는 CDMA 모뎀부(1)와; 상기 CDMA 모뎀부(1)에서 직접 대역확산된 디지털 신호를 각 섹터별로 합산하는 디지털 정합부(2)와; 상기 기저대역 신호를 아날로그 신호로 변환하여 중간주파 변조하기 위한 중간주파 신호 처리부(3)와; 상기 중간주파 변조된 신호를 고주파 변조하여 송출하기 위한 고주파 신호 처리부(4)로 구성된다.

상기에서 섹터란, 일반적으로 도심지역의 이동통신 기지국에서 지향각을 120°씩 3방향으로 분할하여 송신하도록 구성된 안테나에 있어서, 그 분할된 한 방향을 의미한다.

이하, 상기와 같이 구성된 송신장치의 구성을 보다 구체적으로 살펴보기로한다.

먼저, 상기 CDMA 모뎀부(1)는 사용자 채널을 구분하기 위해 왈쉬(Walsh) 코드를 생성하는 왈쉬코드 발생기(1a)와; 상기 각 채널에 PN 시퀀스를 곱하여 그 신호 성분(I,Q)을 분리하기 위한 곱셈기(1b,1d)와; 상기 곱셈기(1b,1d)를 통해 분리된 각 신호성분(I,Q)을 필터링하는 유한 임펄스 응답 필터(FIR : FINITE IMPULSE RESPONSE)(1c,1e)로 구성된다.

다음, 상기 디지털 정합부(2)는 상기 CDMA 모뎀부(1)에서 출력되는 각 채널별 신호를 합산하기 위한 덧셈기(2a,2b)로 구성되고, 도시되어 있지 않지만 상기 CDMA 모뎀부(1)에서 출력되는 신호가 직렬 비트스트림(bit stream)이기 때문에 이를 병렬로 변환해주는 과정을 거치게 된다.

다음, 상기 중간주파 신호 처리부(3)는 디지털 정합부(2)에서 출력되는 디지털 기저대역 신호를 아날로그로 변환하는 디에이 변환기(3a,3d)와; 상기 디에이 변환된 신호를 저역 필터링하여 잡음을 제거하고 위상을 보상하기 위한 LPF/위상등화기(3b,3e)와; 상기 위상 등화된 신호에 소정의 설정값(Cos(2πft), Sin(2πft))을 곱하여 QPSK 변조하기 위한 곱셈기(3c,3f)와; 상기 QPSK 변조된 각 중간주파 신호(I,Q)를 합산하여 출력하는 덧셈기(3g)로 구성된다.

다음, 상기 고주파 신호 처리부(4)는 중간주파 신호 처리부(3)에서 출력되는 중간주파 신호에 국부 발진기(4d)에서 발진된 주파수를 곱하여 고주파 변조하는 곱셈기(4a)와; 상기 고주파 변조된 신호를 대역 필터링하는 대역통과 필터(4b)와; 상기 필터링된 고주파 신호를 전력증폭하여 송출하기 위한 고주파 증폭기(4c)로 구성된다.

그럼, 상기와 같이 구성된 장치의 동작 및 작용을 설명하기로 한다.

먼저, CDMA 모뎀부(1)에서 출력되는 신호는 송신 장치의 특성에 영향을 미치는 것으로, 이 CDMA 모뎀부(1)에 입력된 음성 신호는 IS-95규격에 맞도록 1.288Mcps의 디지털 기저대역 신호로 직접 대역 확산 변조되어 각 섹터별로 I0, I1, Q0, Q1패스 14비트씩 직렬로 CHIP(3.84Mcps)x16의 전송율인 알파, 베타, 감마의 세 경로로 디지털 정합부(2)에 입력된다.

이에 따라, 디지털 정합부(2)에서는 각 섹터별 CDMA 신호를 받아서 디지털 합산한 후, 각 섹터별로 I0, I1 채널과 Q0, Q1 채널로 나누어 14비트씩 직렬로 CHIPx16의 전송율로 CDMA 섹터 변환하고, 직렬 비트스트림을 병렬 비트스트림으로 변환하여 디에이 변환기(3a,3d)에 전송한다.

다음, 상기 병렬 비트스트림은 디에이 변환기(3a,3d)를 통해 아날로그 CDMA 신호로 변환되고, 이 신호는 위상 등화기와 저역통과 필터(3b,3e)를 통해 대역외의 불필요한 성분이 제거되고 위상 보상되며, 곱셈기(3c,3f)에 의해 중간 주파수로 변조된다.

즉, 디지털 기저대역 신호를 아날로그 신호로 변환한 다음 이를 곱셈기(3c,3f)를 통해 다시 중간 주파수로 변환하는 것이다.

다음, 상기와 같이 각 신호성분(I,Q) 별로 변환된 중간주파 신호를 덧셈기(3g)를 통해 합산하여 QPSK신호가 생성되면, 고주파 신호 처리부(4)는 상기 중간 주파수로 변환된 QPSK 변조 신호의 스퓨리어스 성분을 제거하고, 무선전송에적당한 주파수로 변환하여 충분히 전력 증폭한 후 안테나를 통해 송출하게 된다.

그러나, 상기 종래의 기술에서는 각 채널의 CDMA 모뎀에서 전송된 CDMA 기저대역 신호를 바로 아날로그 신호로 변환하여 중간주파 변조하므로, 아날로그 경로를 통해 잡음이 유입될 경우 시스템의 순방향 용량에 큰 영향을 미쳐서 통화량의 증가시 통화 품질을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

또한, 각 채널 성분이 합산된 후 아날로그로 변환된 신호는 필터와 증폭기를 거치는 과정에서 위상 특성의 선형성과 온도 특성의 보상이 요구되지만, 현재의 아날로그 증폭기와 필터로는 선형위상 특성과 온도특성을 만족하기가 어렵고, 회로가 차지하는 면적 및 전력의 소모가 크기 때문에 이를 보상하는 회로를 아날로그로 구성하는데, 그 회로의 안정성과 정밀성의 확보에 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 디지털 기저대역 신호를 중간주파 신호로 변조하기 위한 3GPP 규격의 QPSK 변조기를 디지털 방식으로 구현함으로써, 신호의 크기와 위상의 왜곡을 최소화 하고 잡음 성분의 유입을 차단하여 송신 성능을 향상시키기 위한 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치 구성을 보인 블록도.

도 3은 상기 도2에서 QPSK변조기의 구성예를 보인 블록도.

도 4는 상기 도2에서 중간주파 신호 처리부에 사용된 유한 응답 필터(FIR)의 주파수 응답 특성을 보인 그래프도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10a : WCDMA 채널 프로세서 10b,10d,30l,40a : 곱셈기

30a,30e : 유한 임펄스 응답 필터 30b,30c,30f,30g : 인터폴레이터

30d,30h : QPSK 변조기 30i : 덧셈기

30j : 디에이 변환기 30k,40c : 대역통과 필터

40d : 국부 발진기 40b : 고주파 증폭기

100 : 스위칭 수단 INV1,INV2 : 인버터 수단

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, WCDMA 모뎀에 의해 디지털 기저대역 신호를 CDMA 표준 규격에 맞도록 광대역 확산 변조하고, 디지털 정합부에 의해 상기 광대역 확산된 각 채널별 디지털 신호를 정합하고, 중간주파 신호 처리부에 의해 중간주파 신호로 변환하고, 이를 다시 고주파 변조하여 송출하도록 구성된 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에 있어서, 상기 중간주파 신호 처리부는 상기 정합된 디지털 기저대역 신호를 중간주파수로 상향시켜 디지털 방식으로 QPSK 변조 한 후, 아날로그 신호로 변환 출력하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 의한 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치 구성을 보인 블록도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명은 음성 및 영상신호를 CDMA 표준 규격에 맞도록 직접 대역확산 변조하는 WCDMA 모뎀부(10)와; 상기 WCDMA 모뎀부(10)에서 직접 대역확산된 각 채널별 디지털 신호를 합산하는 디지털 정합부(20)와; 상기 디지털 정합부(20)에서 대역확산된 디지털 기저대역 신호를 중간주파 변조하여 아날로그 신호로 변환하는 중간주파 신호 처리부(30)와; 상기 중간주파 변조된 신호를 고주파 변조하여 송출하는 고주파 신호 처리부(40)로 구성된 것으로, 송신장치의 전체적인 구성으로 볼 때는 종래와 큰 차이가 없어 보인다.

그러나, 상기 각 구성부의 상세 구성을 살펴보면 종래와는 많은 차이가 있음을 알 수 있다.

즉, 상기 WCDMA 모뎀부(10)는 종래의 64채널에 비해 8배 이상(512 채널)의 사용자 채널을 처리하는 WCDMA 채널 프로세서(10a)와; 상기 각 채널에 PN 시퀀스를 곱하여 그 신호 성분(I,Q)을 분리하기 위한 곱셈기(10b,10d)로 구성된다.

다시 말해, 종래에는 도1에 있어서, 곱셈기(10b,10d)에서 분리된 각 신호성분(I,Q)을 유한 임펄스 응답 필터(FIR)(1c,1e)에 의해 필터링하는 과정이 있었으나, 본 발명에서는 그 과정을 생략하고 바로 다음 단의 디지털 정합부(20)에서 각 채널의 신호성분을 합산하도록 구성된다.

왜냐하면, 종래에는 CDMA 모뎀부(1)에서 출력하는 채널의 수가 최대 64채널 이기 때문에 각 채널에 대해 유한 임펄스 응답 필터(FIR)를 구성하더라도 큰 무리가 없었으나, 본 발명에서는 채널수가 수배 이상으로 많아짐으로써 각 채널에 대해 유한 임펄스 응답 필터(FIR)를 모두 구성할 경우, 회로가 커지고 제작 단가를 상승시키게 되기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 디지털 정합부(20)에서 하나로 정합된 신호(I,Q)만을 다음 단의 중간주파 신호 처리부(30)에서 필터링하도록 하여 회로의 크기를 줄이고, 제작단가도 감소시킬 수 있도록 하였다.

즉, 중간주파 신호 처리부(30)는 디지털 정합부(20)에서 정합되어 출력되는 신호성분(I,Q)을 필터링하는 유한 임펄스 응답 필터(30a,30e)와; 상기 각 채널이 정합된 기저대역 신호를 3GPP 규격에 정의된 CHIPx8과 CHIPx16으로 표본화하여 최종 출력 표본화 속도를 61.44 Mcps가 되게 하는 인터폴레이터(Interpolator)(30b, 30c, 30f, 30g)와; 상기 CHIPx16으로 표본화된 기저대역 WCDMA 디지털 신호의 각 성분(I,Q)에 각각 cos(2*π*Fn/Ro), -sin(2*π*Fn/Ro)를 곱하여 QPSK 디지털 변조를 수행하는 QPSK 변조기(30d, 30h)와; 상기 QPSK 변조된 신호(I,Q)를 합산하는 덧셈기(30i)와; 상기 덧셈기(30i)에서 합산된 신호를 디에이 변환하여 중간 주파수(약 15.36 MHz)의 아날로그 신호를 출력하는 디에이 변환기(30j)와; 상기 아날로그 신호를 대역 통과시키는 대역통과 필터(30k)와; 상기 대역 통과된 중간주파 신호의 주파수가 낮기 때문에 Cos(2*π*F_if*t)를 곱하여 주파수 상향시키기 위한 곱셈기(30l)로 구성한다.

여기서, 'Fn'은 출력 중간 주파수(약 15.36 MHz)이고, 'Ro'는 출력 표본화 속도(약 61.44 Mcps)를 의미하는 것으로, 실제 QPSK변조가 수행되면 중간주파수(IF)는 COS(2*π*Fn/Ro)=COS(π*n/2)= 1,0,-1,0,..., 순으로 시퀀스가 출력됨을 알 수 있다.

그러므로, QPSK변조기는 I와 Q 신호를 번갈아 스위칭하면서 부호를 바꾸어 주도록 구성하면 되는 것으로, 도3에 도시된 바와 같이 간단히 구성할 수 있다.

즉, 61.44Mcps(CHIPx16)의 클럭에 의해 각각 16비트의 I와 Q신호 및 그에 대한 2의 보수를 입력받아 순차로 선택 출력하는 스위칭 수단(100)과; 상기 I와 Q신호에 대한 2의 보수(2's Complement)를 출력하기 위해 각 최상위 비트(I₁₅, Q₁₅)를 반전시키는 인버터 수단(INV1, INV2)으로 구성할 수 있다.

다음, 상기와 같이 중간주파 변조된 신호는 고주파 신호 처리부(40)에 입력되어 국부 발진기(40d)에서 발진된 주파수를 곱하여 고주파 변조하는 곱셈기(40a)와; 상기 고주파 변조된 신호를 전력 증폭하는 고주파 증폭기(40b)와; 상기 전력증폭된 고주파 신호를 대역 필터링하여 송출하는 대역통과 필터(40c)로 구성되어 중간주파 신호를 고주파 신호로 변조하여 송출하는 역할을 한다.

참고로, 도4는 중간주파 신호 처리부(30)에서의 유한 응답 필터(FIR)의 주파수 응답 특성을 보인 그래프도로서, 15.4MHz의 대역의 신호만 필터링하도록 되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치는 디지털 기저대역 신호를 중간주파 신호로 변조하기 위한 3GPP 규격의 QPSK 변조기를 디지털 방식으로 구현함으로써, 신호의 크기와 위상의 왜곡을 최소화 하고 잡음 성분의 유입을 차단하여 송신 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

WCDMA 모뎀에 의해 디지털 기저대역 신호를 CDMA 표준 규격에 맞도록 광대역 확산 변조하고, 디지털 정합부에 의해 상기 광대역 확산된 각 채널별 디지털 신호를 정합하고, 중간주파 신호 처리부에 의해 중간주파 신호로 변환하고, 이를 다시 고주파 변조하여 송출하도록 구성된 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에 있어서, 상기 중간주파 신호 처리부는 상기 정합된 디지털 기저대역 신호를 중간주파수로 상향시켜 디지털 방식으로 QPSK 변조 한 후, 아날로그 신호로 변환 출력하도록 구성한 것을 특징으로 하는 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치.
제1항에 있어서, 상기 중간주파 신호 처리부는 디지털 정합부에서 정합되어 출력되는 신호성분(I,Q)을 필터링하는 유한 임펄스 응답 필터와; 상기 각 채널이 정합된 기저대역 신호를 3GPP 규격에 정의된 CHIP(3.84Mcps)x16으로 표본화하여 최종 출력 표본화 속도를 61.44Mcps가 되게 하는 인터폴레이터(Interpolator)와; 상기 CHIPx16으로 표본화된 기저대역 WCDMA 디지털 신호의 각 성분(I,Q)에 각각 cos(2*π*Fn/Ro), -sin(2*π*Fn/Ro)를 곱하여 QPSK 디지털 변조를 수행하는 QPSK 변조기와; 상기 QPSK 변조된 신호(I,Q)를 합산하는 덧셈기와; 상기 덧셈기에서 합산된 신호를 디에이 변환하여 중간 주파수(15.36MHz)의 아날로그 신호를 출력하는 디에이 변환기와; 상기 아날로그 신호를 대역 통과시키는 대역통과 필터와; 상기 대역 통과된 중간주파 신호의 주파수에 Cos(2*π*F_if*t)를 곱하여 주파수 상향시키는 곱셈기로 구성한 것을 특징으로 하는 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치.
제2항에 있어서, 상기 QPSK 변조시에 출력 중간 주파수(Fn)가 약 15.36 MHz일 경우, 출력 표본화 속도(Ro)는 약 61.44 Mcps인 것을 특징으로 하는 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치.
제2항에 있어서, 상기 QPSK 변조기는 약 61.44Mcps(CHIPx16)의 클럭에 의해 각각 16비트의 I와 Q신호 및 그에 대한 2의 보수를 입력받아 순차로 선택 출력하는 스위칭 수단과; 상기 I와 Q신호에 대한 2의 보수를 출력하기 위해 각 최상위 비트(I₁₅, Q₁₅)를 반전시키는 인버터 수단(INV1, INV2)으로 구성한 것을 특징으로 하는 광대역 코드분할 다중접속 이동통신 시스템의 송신장치.