KR20040085200A - 복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신방법 및 시스템 - Google Patents

복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

기준국 발신호 송신국(1)은 기준 국부 발진 신호를 서비스 존으로 방사한다. 각 무선 차일드국 단말(2)에서 수신된 신호는 그 일부가 분기되고, 주입 동기 발진기(6)에 입력된다. 그 결과, 기준 국부 발진 신호와 동기한 국부 발진 신호를 얻는다. 차일드국 단말(2)은 얻어진 국부 발진 신호를 2 분기하여, 한쪽을 송신용 주파수 변환기(믹서; 7)에, 다른 한쪽을 수신용 주파수 변환기(믹서; 8)에 입력한다. 또한, IF대 송신용 변조 신호는 믹서(7)에 입력되고, 무선 주파수대로 주파수 변환된 후 송출된다. 한편, 수신된 무선 변조 신호에 대해서는 믹서(8)에 입력되어 다운 컨버트된 후, IF대 복조기(10)에 입력되고, 정보신호가 복원된다. 본 발명은 밀리파대 발진기에 의해서 생기는 위상 잡음이나 주파수 오프셋에 의한 신호 품질 열화의 문제를 해결하는 동시에, 주파수 이용 효율을 높일 수 있다.

Description

복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신 방법 및 시스템{RADIO COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM FOR PERFORMING COMMUNICATION AMONG A PLURALITY OF RADIO COMMUNICATION TERMINALS}
고속의 디지털 신호 혹은 광대역인 아날로그 신호 등을 전송하는 무선장치에 있어서는, 중간 주파수대 변조 신호(IF)와, 국부 발진 신호(LO)를 승적(乘績)하고, 업컨버트함으로써 무선 변조 신호(RF)를 생성·송신하는 기능을 갖는 송신기와, RF를 수신하고, LO를 승적하여, 다운 컨버트함으로써 IF를 생성하는 기능을 갖는 수신기로 이루어지는 구성을 취하는 것이 일반적이다. 이 경우 전송된 신호의 품질을 유지하기 위해서는 송신기에 입력되는 IF와, 수신기에서 생성되는 IF가, 이미 알고 있는 일정한 주파수차의 관계이고, 위상차의 시간 변동이 작은 것이 요구된다. 이 때문에, 송수신기 내에서 LO를 발생시키는 국부 발진기로서, 주파수 안정성이 뛰어나고, 위상 잡음이 낮은 것이 필요해진다. 특히 주파수가 높은 마이크로파·밀리파의 영역에서는 유전체 공진기 또는 PLL(Phase Lock Loop) 회로에 의해 안정화, 저잡음화된다.
그러나, 사용 주파수가 높아짐에 따라서(예를 들면 30GHz 이상의 밀리파대),안정도가 높은 저잡음의 발진기의 실현이 곤란해지는 동시에 제조 비용이 상승한다. 예를 들면, 유전체 공진기에 있어서는 Q치(Quality Factor)가 낮아져서 성능을 발휘할 수 없는, PLL 회로에서는 특히 분주기의 구성이 곤란해지는 등의 문제가 생긴다. 낮은 주파수의 발진기로부터의 신호를 주파수 체배하여 LO를 얻는 방법도 있지만, 일반적으로 신호 강도를 높이기 위한 증폭기가 필요하여, 고가가 되고, 사이즈가 커지고, 소비전력이 커지는 등의 문제가 생긴다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 도 7a, 도 7b에 도시한 특개 제2001-53640호 공보에 기재된 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법이 제안되어 있다. 이 예에 따르면, 송신기에 있어서는, 입력된 신호를 변조한 중간 주파수대 변조 신호(IF)가 믹서(83)에서 국부 발진기(85)로부터의 국부 발진 신호(LO)와 승적되어, 무선 변조 신호(RF)가 생성된다. 이 RF는 필터(86)를 통과하여 불필요 성분을 제거하고, LO의 일부가 전력 합성기(87)에서 가산되고, 증폭기(88)에서 신호 레벨을 크게 한 후, 무선 신호로서 안테나로부터 송신된다. 한편 수신기에서는 안테나에서 수신된 무선 신호는 증폭기(91)에서 신호 레벨을 크게 한 후, 수신기 내의 필터(92)로 여파(濾波)되고, 자승기(93)에서 IF로 복조된다. 이 방법에서는, RF 신호의 생성에 사용한 것과 동일한 LO를, 무선 신호로서 전송하고 있다. 따라서, LO원이 되는 국부 발진기(85)의 위상 잡음의 영향이 복조 시에는 캔슬되는, 복조된 IF는 송신기에입력된 원래의 IF의 주파수로 복조된다는 이점이 있다.
위에서 기술한 수법은 한 방향의 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 불과하지만, 실제로 통신에서는 쌍방향 통신의 필요성이 생긴다. 이러한 경우의 구성에서는 특개 제2002-9655호 공보에 기재된 「쌍방향 무선 통신 시스템 및 쌍방향 무선 통신 방법」으로 본 출원자들에 의해 이미 제안되어 있다.
본 발명은 복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 무선 통신 시스템 구성과 각 국의 송신 신호 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 2a, 도 2b는 도 1에 예시한 무선 통신 시스템 구성에 있어서의 기준국 발신호 송신국 및 차일드국의 보다 상세한 구성을 각각 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 무선 통신 시스템 구성과 각 국의 송신 신호 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 4a, 도 4b는 도 3에 예시한 무선 통신 시스템 구성에 있어서의 기지국 및 차일드국의 보다 상세한 구성을 각각 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예를 나타낸 무선 통신 시스템 구성과 각 국의 송신 신호 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 6a, 도 6b는 도 5에 예시한 무선 통신 시스템 구성에 있어서의 차일드국(페어런트 모드) 및 차일드국(차일드 모드)의 보다 상세한 구성을 각각 도시하는 도면.
도 7a, 도 7b는 종래 기술을 설명하는 도면.
발명의 개시
그렇지만 N 단말로 구성되는 N 대 N 통신을 상정한 무선 통신 시스템의 구성을 생각한 경우, 몇개의 과제가 있다. 즉, 상기한 쌍방향 무선 통신 시스템 및 방법은 2단말에 의한 쌍방향(일대향) 통신에 있어서는 유효하지만, N 단말이 된 경우는 문제로 하는 사용 국부 발진 신호에 의한 신호 열화를 해결하고, 또한 주파수를 유효하게 이용하는 무선 통신 시스템을 구성하는 것이 곤란하다는 과제가 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신 방법 및 시스템은 복수의 무선 통신 단말의 각각이, 중간 주파수대 변조 신호가 국부 발진 신호와 승적됨으로써 무선 변조 신호가 생성되는 송신기능과, 무선 변조 신호에 국부 발진 신호를 승적함으로써 중간 주파수대 변조 신호로 다운 컨버트하는 수신기능을 갖는다. 상기한 단말군과 별도로 기준 국부 발진 신호만을 송신하는 송신국을 별도로 설치하고, 각 무선단말은 이 기준 국부 발진 신호를 수신하고, 이것을 증폭, 대역 여파한 후, 주입 동기발진기에 의해서 적정 레벨의 기준 국부 발진 신호와 동기한 국부 발진 신호를 재생하고, 이것을 단말이 송수신 기능에서 사용하는 주파수 변환용의 국부 발진 신호로 한다. 이로써, 결과적으로 네트워크 내에서의 모든 단말이 주파수와 위상에 있어서 동기가 잡힌 밀리파 신호의 발생과 수신을 가능하게 하는 동시에, 가령 기준 국부 발진 신호가 저렴한 비용이고 위상 잡음이나 주파수 오프셋이 큰 것이더라도, 단말간에서의 송수신의 결과, 그 영향은 캔슬되어 높은 품질의 신호 전송이 가능해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기한 단말군 중 어느 하나가 페어런트국으로 되고, 동일 국이 사용되는 국부 발진 신호를 기준 국부 발진 신호로서 공간으로 송신하고, 다른 각 무선단말은 이 기준 국부 발진 신호를 수신하고, 이것을 증폭, 대역 여파한 후, 주입 동기 발진기에 의해서 적정 레벨의 기준 국부 발진 신호와 동기한 국부 발진 신호를 재생하고, 이것을 송수신 기능에서 사용하는 주파수 변환용의 국부 발진 신호로 한다. 이로써, 결과적으로 네트워크 내에서의 모든 단말이 주파수와 위상에 있어서 동기가 잡힌 밀리파 신호의 발생과 수신을 가능하게 하고 있는 동시에, 가령 기준 국부 발진 신호가 저렴한 비용이며 위상 잡음이나 주파수 오프셋이 큰 것이더라도, 단말간에서의 송수신의 결과, 그들의 영향은 캔슬되어 높은 품질의 신호 전송이 가능해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 특별한 기준신호 송신국이나 기지국을 설치하지 않고서도, 무선 통신 단말의 모두가 기지국 또는 페어런트국이 될 수 있는 구성을 갖는 것으로, 장소를 가리지 않고서도 높은 품질의 통신이 가능한 네트워크를 즉시 만들 수있는 것을 특징으로 한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명에 있어서의 제 1 실시예를 나타낸 무선 통신 시스템 구성과 각 국의 송신 신호 스펙트럼을 도시한 것이다. 도 2a, 도 2b는 제 1 실시예의 무선 통신 시스템 구성에 있어서의 기준국 발신호 송신국 및 차일드국의 보다 상세한 구성을 각각 도시하고 있다. 기준국 발신호 송신국(1)은 기준 국부 발진기(102)에서 생성된 기준 국부 발진 신호를 송신 안테나(101)로부터 서비스 존으로 방사한다. 각 무선 차일드국 단말(2: 차일드국 1, 차일드국 2, 차일드국 3, …)은 이것을 수신 안테나(3)에서 수신한다. 수신된 신호는 증폭기(4)에서 증폭된 후 그 일부가 분기되어, 대역 여파기(5)에 의해서 불필요파가 제거되고, 이것이 주입 동기 발진기(6)에 입력된다. 그 결과, 기준국 발신호 송신국(1)으로부터 발생한 기준 국부 발진 신호와 동기한 국부 발진 신호를 얻는다. 차일드국 단말(2)은 얻어진 국부 발진 신호를 2분기하고, 한쪽을 송신용 주파수 변환기(믹서; 7)에, 다른 한쪽을 수신용 주파수 변환기(믹서; 8)에 입력한다. 또한, 차일드국 단말(2)내의 믹서(7)와 믹서(8)는 각각 중간 주파수(IF) 대역 변조 신호의 발생기(9) 및 복조기(10)와 접속되어 있고, 발생기(9)의 출력인 IF대 송신용 변조 신호는 믹서(7)에 입력되고, 무선 주파수대로 주파수 변환되고, 또한 대역 여파기(11)에 의해서 불필요파가 제거된 후, 증폭기(12)에 의해서 신호가 증폭되고, 송신 안테나(13)로부터 송출된다. 한편, 수신 안테나(3)로부터 수신된 무선 변조 신호에 대해서는 증폭기(4)에서 증폭된 후, 분기부를 경유하여 믹서(8)에 입력되어 다운 컨버트된 후, IF대 복조기(10)에 입력되고, 정보 신호가 복원된다.
제 1 실시예에서는 기준 국부 발진 신호만을 송신하는 국을 각 차일드국 단말과는 별도로 설치하기 때문에, 1 송신국당의 송신 중공선 전력에 제한이 있는 시스템인 경우, 이하에 설명하는 제 2 또는 제 3 실시예보다 많은 송신전력을 기준 국부 발진 신호에 할당할 수 있고, 통신 에어리어의 확대를 도모할 수 있게 된다.
(제 2 실시예)
도 3은 본 발명에 있어서의 제 2 실시예를 나타낸 무선 통신 시스템 구성과 각 국의 송신 신호 스펙트럼을 도시한 것이다. 도 4a, 도 4b는 제 2 실시예의 무선 통신 시스템 구성에 있어서의 기지국 및 차일드국의 보다 상세한 구성을 각각 도시하고 있다. 기지국(14)에서는 IF대 변조 신호 발생기(5)로부터 받아들이는 IF대 변조 신호를 국부 발진기(16)의 신호가 입력된 믹서(17)에 입력된 후, 대역 여파기(18)에 의해서 불필요파 성분이 제거되어 무선 주파수대의 신호로 변환된다. 변환된 무선 신호에는 또한 국부 발진 신호의 일부가 네트워크내에서의 기준 국부 발진 신호로서 부가된 후, 증폭기(19)에서 증폭되어 송신 안테나(20)로부터 송출된다. 또한 기지국(14)이 차일드국 단말로부터 수신하는 무선 신호는 수신 안테나(21)에서 수신된 후, 증폭기(22)에서 증폭되고, 국부 발진기(16)의 신호가 입력된 믹서(23)에 입력되는 것으로 IF대로 주파수 변환된 후, IF대 복조기(24)에 입력되어 정보신호가 복원된다.
한편, 차일드국 단말(25)에서는 기지국(14)으로부터 수신 안테나(26)에서 수신한 기준 국부 발진 신호 성분을 증폭기(27)에서 증폭하고, 그 일부를 분기하여 대역 여파기(28)로 불필요파 성분을 제거하고, 이것을 주입 동기 발진기(29)에 입력함으로써, 기지국이 발한 기준 국부 발진 신호와 동기한 국부 발진 신호를 얻는다. 이렇게 하여 얻어진 국부 발진 신호는 2분기되어, 송신용 믹서(30), 수신용 믹서(31)에 각각 입력된다. 차일드국 단말(25)이 수신 안테나(26)에 의해서 수신한 무선 변조 신호에 대해서는 우선 증폭기(27)에서 증폭된 후 분기부를 지나서, 수신용 믹서(31)에 입력되어 IF대 변조 신호로 변환된 후, IF대 복조기(32)에 입력되어 정보신호가 얻어진다. 또한 차일드국 단말(25)의 송신 신호에 대해서는 우선 IF대 변조 신호 발생기(33)로부터 얻은 IF대 변조 신호가 송신용 믹서(30)에 입력된 후, 대역 여파기(34)에 의해서 불필요파 성분이 제거된 후 증폭기(35)에 의해서 증폭되어 송신 안테나(36)로부터 송출된다.
(제 3 실시예)
도 5는 본 발명에 있어서의 제 3 실시예를 나타낸 무선 통신 시스템 구성과 각 국의 송신 신호 스펙트럼을 도시한 것이다. 도 6a, 도 6b는 제 3 실시예의 무선 통신 시스템 구성에 있어서의 차일드국(페어런트 모드) 및 차일드국(차일드 모드)의 보다 상세한 구성을 각각 도시하고 있다. 본 무선 통신 시스템은 복수의 차일드국 단말(차일드국 1, 차일드국 2, 차일드국 3,···)로 이루어지지만, 각 단말은 페어런트 모드와 차일드 모드의 2개의 상태를 취득할 수 있는 장치 구성으로 되어 있고, 1개의 네트워크 내에서는 물리층보다 상위층의 프로토콜에 의해서 결정되는 단지 하나의 차일드국만이 페어런트 모드가 되도록 설계되어 있다. 페어런트 모드가 된 차일드국(37)에서는 스위치 제어부(39)에 의해서, 스위치(38)가 페어런트 모드측에 접속됨으로써, IF대 변조 신호 발생기(33)로부터 받아들이는 IF대 변조 신호를 주입 동기 발진기(29)의 프리런 신호가 입력된 송신용 믹서(30)에 입력된 후, 대역여파기(34)에 의해서 불필요파 성분이 제거되어 무선 주파수대의 신호로 변환된다. 변환된 무선 신호에는 또한 상기한 프리런의 국부 발진 신호의 일부가 네트워크내에서의 기준 국부 발진 신호로서 부가된 후, 증폭기(35)에서 증폭되어 송신 안테나(36)로부터 송출된다. 또한 페어런트 모드의 차일드국이 다른 차일드 모드의 차일드국 단말로부터 수신하는 무선 신호는 수신 안테나(26)에서 수신된 후, 증폭기(27)에서 증폭되고, 주입 동기 발진기(29)의 신호가 입력된 수신용 믹서(31)에 입력됨으로써 IF대로 주파수 변환된 후, IF대 복조기(32)에 입력되어 정보신호가 복원된다.
한편, 차일드 모드의 차일드국 단말(40)에서는 스위치 제어부(39)에 의해서 스위치(38)가 차일드 모드측에 접속되어 있고, 페어런트 모드 단말(37)로부터 수신 안테나(26)에서 수신한 기준 국부 발진 신호성분을 증폭기(27)에서 증폭하고, 그 일부를 분기하여 대역 여파기(28)로 불필요파 성분을 제거하고, 이것을 주입 동기 발진기(29)에 입력함으로써, 페어런트 모드의 차일드국이 발한 기준 국부 발진 신호와 동기한 국부 발진 신호를 얻는다. 이렇게 하여 얻어진 국부 발진 신호는 2분기되어, 송신용 믹서(30), 수신용 믹서(31)에 각각 입력된다. 차일드 모드의 차일드국 단말이 수신 안테나(26)에 의해서 수신한 무선 변조 신호에 대해서는 우선 수신 증폭기(27)에서 증폭된 후 분기부를 거쳐서, 수신용 믹서(31)에 입력되어 IF대 변조 신호로 변환된 후, IF대 복조기(32)에 입력되어 정보신호가 얻어진다. 또한차일드국 단말의 송신 신호에 대해서는 우선 IF대 변조 신호 발생기(33)로부터 얻은 IF대 변조 신호가 송신용 믹서(30)에 입력된 후, 대역 여파기(34)에 의해서 불필요파 성분이 제거된 후 증폭기(35)에 의해서 증폭되어 송신 안테나(36)로부터 송출된다.
제 3 실시예에서는 기지국(페어런트국)과 차일드국의 구별을 미리 해둘 필요가 없기 때문에, 장소를 가리지 않고서 네트워크를 구축할 수 있다.
본 발명은 사용 국부 발진 신호에 의한 신호 열화를 해결하고, 또한 주파수를 유효하게 이용하는 N 단말로 구성되는 N 대 N 통신을 상정한 무선 통신 시스템을 가능하게 한다.
본 발명은 네트워크내에서의 모든 단말이 주파수와 위상에 있어서 동기가 잡힌 밀리파 신호의 발생과 수신을 가능하게 하는 동시에, 가령 기준 국부 발진 신호가 저렴한 비용이며 위상 잡음이나 주파수 오프셋이 큰 것이더라도, 단말간에서의 송수신의 결과, 그 영향은 캔슬되어 높은 품질의 신호 전송이 가능해진다.
또한, 본 발명은 무선 통신 단말의 모두가 기지국 또는 페어런트국이 될 수 있는 구성을 갖는 것으로, 장소를 가리지 않고서 높은 품질의 통신이 가능한 네트워크를 즉시 만들 수 있다.

Claims (6)

  1. 중간 주파수대 변조 신호가 국부 발진 신호와 승적(乘績)됨으로써 무선 변조 신호가 생성되는 송신기능과, 무선 변조 신호에 국부 발진 신호를 승적함으로써 중간 주파수대 변조 신호로 다운 컨버트된 신호를 생성하는 수신기능을 각각이 갖는 복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신 방법에 있어서,
    1개의 송신국이 기준 국부 발진 신호만을 송신하고,
    상기 복수의 무선 통신 단말은 각각, 상기 송신국으로부터의 상기 기준 국부 발진 신호를 수신하고, 이것을 증폭, 대역 여파한 후, 주입 동기 발진기에 의해서 기준 국부 발진 신호를 재생하고, 이것을 송신기능 및 수신기능에서 사용하는 국부 발진 신호로서 사용하여 서로 통신을 행하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 방법.
  2. 중간 주파수대 변조 신호가 국부 발진 신호와 승적됨으로써 무선 변조 신호가 생성되는 송신기능과, 무선 변조 신호에 국부 발진 신호를 승적함으로써 중간 주파수대 변조 신호로 다운 컨버트된 신호를 생성하는 수신기능을 각각이 갖는 복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신 방법에 있어서,
    기지국 또는 페어런트국이 되는 상기 복수의 무선 통신 단말 중의 1개는 자국(自局)에서 사용하는 국부 발진 신호를 무선 변조 신호와 더불어 송신하고,
    차일드국이 되는 다른 무선 통신 단말의 각각은 상기 기지국 또는 페어런트국이 송신하는 기준 국부 발진 신호를 수신하고, 이것을 증폭, 대역 여파한 후, 주입 동기 발진기에 의해서 재생하고, 이것을 송신회로 및 수신회로의 주파수 변환부에서 사용하는 국부 발진 신호로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 통신 단말의 모두가, 상기 기지국 또는 페어런트국이 될 수 있는, 무선 통신 방법.
  4. 중간 주파수대 변조 신호가 국부 발진 신호와 승적됨으로써 무선 변조 신호가 생성되는 송신기능과, 무선 변조 신호에 국부 발진 신호를 승적함으로써 중간 주파수대 변조 신호로 다운 컨버트된 신호를 생성하는 수신기능을 각각이 갖는 복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신 시스템에 있어서,
    기준 국부 발진 신호만을 송신하는 1개의 송신국을 구비하고,
    상기 복수의 무선 통신 단말은 각각 상기 송신국으로부터의 상기 기준 국부 발진 신호를 수신하고, 이것을 증폭, 대역 여파한 후, 주입 동기 발진기에 의해서 기준 국부 발진 신호를 재생하고, 이것을 송신기능 및 수신기능에서 사용하는 국부 발진 신호로서 사용하여 서로 통신을 행하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  5. 중간 주파수대 변조 신호가 국부 발진 신호와 승적됨으로써 무선 변조 신호가 생성되는 송신기능과, 무선 변조 신호에 국부 발진 신호를 승적함으로써 중간주파수대 변조 신호로 다운 컨버트된 신호를 생성하는 수신기능을 각각이 갖는 복수의 무선 통신 단말간에서 통신을 행하는 무선 통신 시스템에 있어서,
    기지국 또는 페어런트국이 되는 상기 복수의 무선 통신 단말 중의 1개는 자국에서 사용하는 국부 발진 신호를 무선 변조 신호와 더불어 송신하고,
    차일드국이 되는 다른 무선 통신 단말의 각각은 상기 기지국 또는 페어런트국이 송신하는 기준 국부 발진 신호를 수신하고, 이것을 증폭, 대역 여파한 후, 주입 동기 발진기에 의해서 재생하고, 이것을 송신회로 및 수신회로의 주파수 변환부에서 사용하는 국부 발진 신호로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 무선 통신 단말의 모두가, 상기 기지국 또는 페어런트국이 될 수 있는 구성을 갖는, 무선 통신 시스템.
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