KR20030012944A - 코드분할다중접속방식에서 사용하는 광대역 신호의 증폭방법과 장치 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 광대역 다중접속 통신방식에서 사용하는 RF(Radio Frequency)출력을 증폭하는 기술분야 임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 CDMA와 같은 광대역의 다중접속 통신방식에 대한 고출력의 RF 종단출력 증폭 시 발생하는 상호간섭(Inter Modulation)을 효과적으로 제어하여 상기 종단 증폭기의 효율을 획기적으로 향상시키는 방법과 장치제공을 기술적 과제로 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 고출력의 종단출력증폭기에서 발생되는 다중 주파수(Multi Carrier)에 의한 3차수(3rd Order)의 주요한 상호간섭(Inter Modulation)에 대하여 입력신호를 단계적 또는 연속적인 협대역의 신호로서 분할하여 순차적으로 송신(Sweeping)함으로써 광대역의 수신정보를 동시 증폭 시 보다 상기 3차수 상호 간섭량을 획기적으로 줄일 수 있음으로 인하여 효율이 높은 CDMA 방식의 고출력 종단 출력증폭이 가능하여진다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 CDMA 방식으로 사용하는 세룰러 이동전화 및 PCS(Personal Communication System) 및 IMT-2000(International Mobile Telecommunication)과 같은 통신시스템 및 중계시스템의 출력 증폭 장치에 사용된다.
Description
본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 광대역 다중접속 통신방식에서 사용하는 RF(Radio Frequency)출력의 상호간섭(Inter Modulation)을 억제하여 효율이 높은 증폭기를 제조하는 기술분야 이며,
종래에는 입력신호와 출력신호를 비교하여 판단되는 상호간섭(inter Modulation)과 같은 불요파(spurious)를 검출하여 출력단에서 상쇄 결합하였으며, 상기 불요파 생성의 억압을 위하여 입력신호가 증폭되는 전압변동구간의 범위에서 선형성(Linearity)이 유지되도록 가능한 대용량의 증폭기를 사용하여야만 하였다.
따라서, 종래의 선형증폭기(Linearlized Power Amplifier)는 이미 발생한 불요파를 억압하기 위한 과정에서 RF출력효율이 저하되었으며, 하드웨어 또한 CW(Continuous Wave) 출력 대비 수 십 배의 대용량 장치를 필요로 하였다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 본 발명은, CDMA와 같은 광대역의 다중접속 통신방식에 대한 고출력의 RF 종단출력 증폭 시 발생하는 상호간섭(inter Modulation)을 효과적으로 제어하여 상기 종단 증폭기의 효율을 획기적으로 향상시키는 방법과 장치제공을 기술적 과제로 함.
도 1 은 본 발명에 따른 CDMA방식의 광대역 신호의 증폭방법에 대한 순서도.
도 2 는 본 발명에 따른 협대역 순차이동 증폭장치의 일 실시 예도
도 3 은 본 발명의 협대역 순차이동 증폭에 따른 상호간섭 감소 효과 신호도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
도면1
110 : 시작단계 120 : 초기 협대역 주파수 증폭단계
130 : 협대역 중심 주파수 순차이동 증폭 단계
140 : 협대역 중심주파수 순차이동 종료판단 단계
150 : 운용 종료 판단 단계
160 : 종료단계
도면2
210 : 광대역 수신부 220 : 주파수 하향 변환부
230 : 협대역 통과 필터부 240 : 협대역 신호 사전 증폭부
250 : 주파수 상향 변환부 260 : 출력 증폭부
275 : 전압제어 주파수 발생부 280 : 전송 지연부
285 : 중간 주파수 반송파 증폭부
290 : 순차이동 전압신호 발생부 295 : 순차이동전압
도면3
310 : 입력신호 320 : 협대역 시작 주파수 증폭
330 : 협대역 주파수 순차이동 증폭 340 : 협대역 종료주파수 증폭
350 : 광대역 증폭신호 360 : 광대역 증폭 상호간섭 신호
370 : 협대역 증폭신호 380 : 협대역 증폭 상호간섭 신호
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원리 및 장치 구성에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도1은 본 발명을 실현 하기 위한 최소의 절차도이며, 이해의 편의상 도3의 신호도를 견주어 설명하다.
먼저 시작단계는(110) 본 발명의 증폭기 설치 및 운용에 필요한 주파수 대역 및 분할 소 구간 주파수 대역(Sampling Narrow Band) 및 소 구간 주파수 대역의 이동주기 (Sweeping Time)와 같은 기술요소를 설정하는 동작을 실행하며, 이때 입력되는 신호의 형태는 도3의 입력신호(310)과 같은 광대역의 신호이다.
초기 협대역 주파수 증폭단계(120)는 상기 시작단계(110)에서 설정 된 사용수파수 대역(도3의 310에 해당)중 일부 소 구간의 주파수 대역만을 선택(filtering)하여 증폭기에 송신하는(도3의 320에 해당) 단계로서 통상적으로 다음의 순차적인 주파수 이동을 용이하게 하기 위하여 상기 사용주파수 대역의 경계주파수를 선택한다.
협대역 중심주파수 순차이동 증폭단계(130)는 상기 초기 협대역 주파수 증폭단계(120)의 다음 과정 또는 이하 협대역 중심주파수 이동 종료 판단단계(140)에서 계속 이동을 필요로 할 때(No Case) 현재의 협대역 송신 중심주파수에서 협대역의 구간만큼 단계적 또는 연속적으로 주파수를 이동하여 증폭하는 단계로서 도3의 협대역 주파수 순차이동 증폭 신호도(330)과 같이 반복 이동주파수 구간(310) 중에 임의의 시간에 소 구간으로 분할된 하나의 협대역 만을 증폭하게 된다. 따라서, 이때 발생하는 상호간섭(Inter Modulation)량은 도3의 협대역 증폭 상호간섭 신호(380)과 같이 광대역 신호 증폭 시 발생하는 광대역 증폭 상호간섭 신호(360)보다 동시에 증폭되는 신호수(Multi Carrier)가 분할된 대역의 비율만큼 작기 때문에 적게 출력되고 , 이에 따라서 광대역의 신호를 동시에 증폭하는 종래의 기술보다 본 발명에 의한 협대역의 분할된 순차이동 증폭 방법이 같은 IMD(Inter Modulation Distortion) 특성을 기준으로 비교 할 때 높은 출력을 증폭 할 수 있는 기술적 사상이 있다.
협대역 중심주파수 이동 종료 판단단계(140)에서는 상기 협대역 중심 주파수 순차이동 단계에서(130) 송신하는 현재의 주파수가 사용하는 주파수 대역의 상한 또는 하한의 경계지점에 도착하여 더 이상의 순차적 이동을 필요로 하지않을때 현재의 순차이동의 반대되는 주파수의 방향으로 되돌리는(도3의 340에 해당) 역할을 수행한다. 따라서 현재의 증폭주파수가 협대역 중심주파수에 대한 순차이동의 종료시점이 아니라면 협대역 중심주파수 순차이동 송신단계(130)로 보내어 계속적인 주파수 이동이 실행되고, 상기 종료 시점(도3의 340)에 도달하고 , 운용종료 판단단계에(150) 의하여 본 발명의 시스템을 계속 운용하고자 한다면, 초기 협대역 주차수 증폭단계(120)로 보내어져 사용주파수 대역내에 평탄하면서도 주기적인(Sweeping) 반복증폭이 이루어 진다.
따라서 운용종료 판단단계(150)는 본 발명의 협대역 중심주파수 순차이동 증폭 과정 중 특별히 지정되지 않는 위치에서 수행이 가능하고, 운용자의 운용정지 의사 표시 및 시스템 운용의 경보와 같은 신호에 의하여 계속적인 운용여부가 결정 되어 진다.
종료단계는(160) 상기 운용종료 판단단계에서 운용정지 결정이 이루어 지면, 증폭출력을 중단하고 순차이동 중심주파수 설정을 해제하는 단계로서 송신 증폭기로서의 기능이 종료 된다.
다음은 본 발명을 응용한 광대역 증폭장치에 대한 일 실시 예를 도2의 도면과 도3의 신호도면을 참조하여 설명한다.
먼저 광대역 수신부(210)는 CDMA통신시스템이 RF출력하고자 하는 광대역의 주파수 범위 내에 존재하는 다중의 신호(Multi Carrier)를 수신하는 수단이며, 다음의 하향 주파수 변환에 필요한 적정한 세기로 증폭 또는 감폭 조정하는 기능을 수행한다.
주파수 하향 변환부(220)는 상기 광대역 수신부(210)에서 전달 받은
광대역의 신호를 전압제어 주파수 발생부(275)에서 전달받은 주파수와 변조(Modulation)하여 새로운 광대역의 중간주파수(Intermediate Frequency)를 생성한다. 이때 발생한 중간주파수 신호는 전압제어 주파수 발생부(275)에서 발생되는 주파수에 따라서 그 변조된 주파수 대역이 이동하게 되는 특징이 있다.
협대역 통과 필터부(230)는 상기 주파수 하향 변환부(220)에서 전달받은 광대역의 중간주파수 신호 중 설계된 특정 주파수 대역만을 통과하는 기능을 수행하는 필터링(filtering) 수단이다. 따라서 상기 전압제어 주파수 발생부(275)의 발생주파수의 변화에 의해서 광대역 수신주파수 중 특정대역을 임의로 선택하여 통과하는 특징을 갖는다.
통상적인 장치 구성에서 대역 선택특성이 우수한 쏘 필터(Saw Filter)를 사용하며, 이 때는 상기 필터링(filtering) 과정에서 부품의 특성상 통과된 신호의 전송지연과 신호의 감쇄를 발생 시킨다.
협대역 신호증폭부(240)는 상기 협대역 통과 필터부(230)를 통과한 신호에 대한 증폭 수단이며, 다음의 주파수 상향 변환부(250)에서 필요한 적정한 신호세기로 증폭하는 기능을 수행한다.
주파수 상향 변조부(250)는 상기 협대역 통과 필터부(230)에서 선택된 협대역의 중간 주파수 대역의 신호를 광대역 수신부(210)에서 수신하였던 원래의 주파수로 환원하기 위하여 상기 주파수 하향 변환부(220)에서 사용하였던 변조주파수(Local Frequency)를 재 사용하여 상향변조(Up-Converting)하여 출력 증폭부(260)로 보내어 진다. 따라서 이때 고려하여야 할 사항은 상기 재사용하는 변조주파수(Local Freuency)는 일정한 주파수의 신호가 아니고 주기적으로 변하는 특징을 갖기 때문에 상기 협대역 통과 필터부(230)와 협대역 신호증폭부(240)에서 발생한 지연을 정확히 보상하여야 상기 필터링 된 협대역의 신호는 원래의 주파수로 환원할 수 있는 특징이 있다.
전압제어 주파수 발생부(275)는 제어전압에 따라서 연속적 또는 단계적으로 주파수를 이동하여 발생하는 VCO(Voltage Control Oscillator)와 같은 발진 수단이며, 순차이동 전압신호 발생부(290)의 제어전압에 따라서 상기 주파수 하향 변환부(220) 및 주파수 상향 변환부(250)에서 필요한 변조 주파수(Local Frequency)를 발생하고 분배하여 상기 하향 주파수 변환부(220)에는 직접적으로, 상기 주파수 상향 변환부에는 전송지연부(280) 및 중간주파수 증폭부(285)를 통하여 공급된다. 또한 이때에 발생되는 주파수 에 의하여 하향 및 상향 변조과정에서 출력되는 신호는 단계적으로 주파수를 이동 할 때에는 불요파를 발생시키나, 이동속도를 빠르게 하면 협대역의 필터를 통과 시 제거되는 특징이 있으며, 상기 연속적인 주파수 이동방법은 불요파 발생이 적어 주파수 이동속도가 단계적으로 이동할 때 보다 저속운용이 가능함으로써 보다 정밀한 통신시스템에 적합하며 특히 광대역의 중계시스템에는 더욱 유효한 특징이 있다.
순차이동 전압신호 발생부(290)는 협대역 주파수의 순차이동현상을 발생하는 기준신호로서 톱니파 또는 삼각파와 같은 전압의 형태의 신호(295)를 발생하여 전압제어 주파수 발생부(275)에 전달하여 현재에 선택하여야 할 협대역 중심주파수(도3의 330에 해당)를 결정하며 반복적이고 연속적으로 전압의 증가 또는 감소로서 사용주파수 대역내 주기적 왕복현상(Sweeping)을 발생한다. 이 때 유의할 사항은 CDMA와 같이 다중접속신호의 전송 매체인 의사 잡음 열 코드(Pseudo Noise Code) 및 흐트림 열 코드(Scrambling Code)의 전송속도 이상의 왕복주기(Sweeping)로써 상기 분할된 협대역이 표본화(Sampling) 되어야 이상적으로 코드에너지 손실(Code Energy Loss)을 방지 할 수 있는 특징이 있다.
전송 지연부(280)는 상기 협대역 통과 필터부(230)에서 발생한 전송지연에 대하여 엄밀히 동일한 지연효과를 발생하는 지연수단으로서 주파수 상향 변환부(250)에서 필요한 반송파를 전달하여 상기 협대역 통과 필터부(230)를 통과한 표본신호가 출력 증폭 시 원래의 주파수 대역의 위치에서 송신하기 위하여 주파시 하향시 변조하였던 반송파를 일정시간 지난 후 재사용하기 위하여 광케이블 또는 전송케이블 또는 쏘 필터(saw Filter) 또는 디지털 방식의 조정이 가능한 지연 소자를 사용한다.
중간주파수 반송파 증폭부(285)는 상기 전압제어 주파수 발생부(275)에서 발생한 중간주파수의 반송파가 상기 전송 지연부(280)를 통과 하면서 발생한 신호감쇄를 보상하여 주파수 상향 변환부(250)에서 필요한 변조 주파수(Local frequency)의 적정한 신호의 세기로 증폭하는 수단이다.
끝으로 출력 증폭부(260)는 상기 협대역의 순차이동 주파수(330)의 신호가 증폭되어 출력되는 증폭수단으로서 기존의 HPA(High Power Amplifier) 또는 LPA(linearlized Power Amplifier)와 같은 증폭기를 사용하며, 종래의 기술과 달라진 점은 동시에 광대역의 신호(310)를 증폭함으로써 발생되는 다량의 상호 간섭신호(360) 발생현상을 피하고 협대역의 순차이동 주파수(330)를 사용하여 상호간섭이 획기적으로 적은 신호(380)를 증폭하여 출력 한다는 점이다.
상기 서술한 발명의 방법과 응용은 일 실시 예로서 본 발명의 활용을 제한하고자 한 것이 아니고, 이해를 돕기 위한 설명 이란 점에 유의하여야 하며, 상술한 내용을 이용하여 상기 증폭방법을 이용한 CDMA 기지국 및 단말장치의 소형화 같은 유사한 사례들을 충분히 응용 할 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명은 CDMA의 주파수 대역을 소 구간으로 분할하고 순차적으로 시간 제어하여 송신 함으로써 고출력의 RF 종단 증폭기의 구성이 가능하여 CDMA 통신 장비의 소형화 및 사용주파수의 광대역화가 용이하여, 관련 시설의 설치가 편리하여지며, 투자비용이 획기적으로 절감 된다.
Claims (11)
- CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 방식의 신호에 대한 광대역의 RF(Radio Frequency) 증폭에 있어 상기 광대역을 소 대역으로 분할하고 상기 분할된 소 대역의 신호를 단계적 또는 연속적으로 상기 분할된 소 대역의 중심 주파수를 순차적으로 이동하여 증폭하고 상기 증폭과정을 주기적으로 반복 수행하여 증폭하는 방법 과 장치
- 제1항의 증폭 방법의 절차는 증폭장치의 운용을 설정하는 시작단계(110) 및 분할된 소 대역의 초기 중심 주파수로 송신하는 초기 협대역 주파수 증폭단계(120) 및 기 설정된 소 대역의 중심주파수를 순차적으로 이동하여 증폭하는 협대역 중심주파수 순차이동 증폭단계(130) 및 사용 주파수 대역내에서 순차적인 상기 협대역 중심주파수에 대한 이동의 되돌림을 판단하는 협대역 중심주파수 순차이동 종료 판단단계(140) 및 운용의 정지를 판단하는 운용종료 판단단계(150) 및 협대역의 순차 이동과 증폭의 기능을 정지하는 종료단계(160)의 처리 절차를 특징으로 하는 증폭 방법과 장치
- 제 1항의 광대역을 소 대역으로 분할하여 순차적으로 증폭하는 단계는 광대역의 신호 개수 보다 소 대역의 비율 만큼 적은 신호 개수를 증폭 함으로써 증폭기의 상호 간섭량은 광대역의 신호를 동시 송신하는 경우보다 줄어드는 특징을 이용하는 증폭 방법과 이를 응용한 증폭장치
- 제 1 항의 분할된 소 대역의 중심주파수를 단계적 또는 연속적으로 주파수를 이동하는 속도는 CDMA(Code Division Multiple Access) 통신시스템에서 사용하는 의사잡음 열 코드(Pseudo Noise Code) 또는 흐트림 열 코드(Scrambling Code)와 같은 반송코드의 전송속도 보다 동등 또는 빠르게 왕복(Sweeping)하는 특징을 갖는 증폭 방법과 장치
- 제 1 항의 장치에 있어, 구성은 사용하고자 하는 광대역의 신호를 수신하는 수단인 광대역 수신부(210) 및 상기 광대역 수신신호를 변화하는 변조 주파수에 따라서 가변적인 주파수로 변환하는 수단인 주파수 하향 변환부(220) 및 상기 주파수가 가변하는 광대역의 신호 중 특정 소 대역의 신호만 선택 통과하는 수단인 협대역 통과 필터부(240) 및 상기 협대역 통과 필터부(240)에서 선택된 신호는 신호세기가 감소되어 이를 보상하는 수단인 협대역 신호 증폭부(240) 및 상기 선택되고 증폭된 신호를 원래의 주파수로 환원하는 수단인 주파수 상향 변환부(250) 및 상기 원래의 신호로 환원된 협대역의 신호세기를 공중선의 출력으로 증폭하는 수단인 출력 증폭부(260) 및 상기 주파수 하향 변환부(220) 과 주파수 상향 변환부에서 사용하는 변조주파수(Local Frequency)를 발진하는 수단인 전압제어 주파수 발생부(275) 및 상기 전압제어 주파수 발생부(275)로 하여금 순차적인 발진주파수의 변화를 발생시키는 수단인 순차이동 전압신호 발생부(290) 및 상기 주파수 하향 변환부(220)를 통과한 신호가 상기 주파수 상향 변환부(250)에 도달하는 전송 지연차를 보상하여 원래의 상기 협대역 신호가 원래의 주파수로 환원할 수 있도록 변조 신호를 지연하는 수단인 전송지연부(280) 및 상기 지연된 변조신호가 상기 주파수 상향 변환부(250)에서 사용하기에 적정한 세기로 증폭하는 수단인 중간주파수 반송파 증폭부(285)를 구비하는 증폭장치.
- 제 1 항의 소 대역의 주파수를 분할하는 방법은 광대역의 수신 신호를 하향 주파수 변환하고 상기 하향 변환된 신호를 쏘 필터(Saw Filter)와 같은 협대역 선택필터를 사용하며, 광대역 중 일부 소 대역을 분할하고 다시 상기 하향 주파수 변환에 사용하였던 반송파 신호를 재사용하여 상향 주파수 변환에 사용하여 상기 선택된 소 대역의 신호만을 원래의 주파수로 송신하는 방법을 특징으로 하는 증폭 장치 .
- 제 5항의 순차이동 전압신호 발생부(290)는 제 1항의 분할된 소 대역의 중심주파수를 단계적 또는 연속적으로 이동하기 위하여 톱니파 또는 삼각파 및 계단파와 같은함수적인 신호를 사용함을 특징으로 하는 증폭장치.
- 제 6항의 하향 주파수 변환에 사용하였던 반송파 신호를 재사용하는 방법은 협대역 통과 필터부(230) 및 협대역 신호 증폭부(240)에서 발생된 전송 지연된 시간 만큼 정밀히 보상함을 특징으로 하는 증폭 장치
- 제 6항의 전압제어 주파수 발생부(275)는 제8항의 순차이동 전압신호 발생부(290)에서 발생한 전압신호를 VCO(voltage Control Oscillator) 와 같은 전압제어 발진소자를 사용함을 특징으로 하는 증폭장치
- 제1항의 연속적인 협대역 신호는 단계적인 협대역 신호보다 주파수 이동 시 발생하는 불요파가 적어 광대역의 중계기 및 정밀도가 높은 통신시스템에서 사용함을 특징으로 하는 증폭장치
- 상기 청구의 각 항에 있어서,상기 증폭장치를 구성하는 방법과 장치에 관한 프로그램 및 상기 프로그램의 내용을 저장하는 기억장치 및 기록매체.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100678145B1 (ko) * | 2004-03-04 | 2007-02-02 | 삼성전자주식회사 | 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 매체 접속 제어 계층의동작 모드 제어 시스템 및 방법 |
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