KR20050060449A - 세가지 주파수 모드를 지원하는 rf 전단 장치 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은IEEE 802.16e TDD(Time Division Duplex)에서 주파수 밴드가 다른 세가지 모드의 무선 전단(triple mode RF Front End)의 구성에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 RF 전단의 구성부분을 줄임으로써 RF 구조를 간략하게 만들고 스위칭 제어 신호를 줄임으로써 제어부의 부하를 줄이는 IEEE 802.16e에서의 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은, IEEE 802.16e 시스템에서 사용되는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치에 있어서, 안테나와 연결되어 각각의 주파수 대역에 따라 신호를 전달하는 SP3T(Single Pole/triple Throw)의 제 1 스위칭부; 상기 제 1 스위칭부의 제 1 단에 연결되어 제 1 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 1 필터; 상기 제 1 스위칭부의 제 2 단에 연결되어 제 2 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 2 필터; 상기 제 1 스위칭부의 제 3 단에 연결되어 제 3 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 3 필터; 상기 제 1 필터 내지 상기 제 3 필터와 각각 연결되어, 상기 제 1 스위칭부와 대칭 동작을 하여 각각의 주파수 대역에 해당하는 신호를 전달하기 위한 SP3T(Single Pole/triple Throw)의 제 2 스위칭부; 및 상기 제 2 스위칭부의 하나의 폴(Single Pole)에 연결되어 각각의 주파수 대역별 트랜시버의 송수신단으로의 스위칭 동작을 수행하는 제 3 스위칭부를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은IEEE 802.16e 시스템 등에 이용됨.

Description

세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치{Apparatus of RF Front End for Supporting Three Frequency Mode}
본 발명은IEEE 802.16e TDD(Time Division Duplex)에서 주파수 밴드가 다른 세가지 모드의 무선 전단(triple mode RF Front End)의 구성에 관한 것이다.
IEEE 802.16e는 점-대-다중점 망 구조에서 데이터, 비디오, 음성 서비스 등을 규정된 품질로 제공하기 위해서 만들어진 표준으로 단말장치(subscriber station)는 고정되어 있는 것을 전제로 광대역 서비스가 가능하다. IEEE 802.16e는 현재 승인된 MAN(metropolitan Area Network)인 IEEE 802.16a 규격을 기반으로 하여 단말장치가 이동 중인 상태에서도 서비스를 제공받을 수 있도록 하고 핸드 오프 등의 기능을 추가하여 셀룰라 서비스 환경으로 확장하는 것을 목표로 한다.
이와 같은 IEEE 802.16e 의 듀플렉스 방법으로는 TDD(Time Division Duplex)와 FDD(Frequency Division Duplex)의 두가지 방법이 있다. 여기서, FDD는 지금까지 셀룰라 시스템에서는 일반적으로 사용된 방식으로 상향링크와 하향링크가 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 방식이다. 한편, TDD는 상향과 하향이 동일한 대역을 시간적으로 나누어 사용하는 방식이다. 이러한 FDD의 가장 큰 단점은 상향 대역과 하향 대역 사이에 30~40 MHz 정도의 보호 대역을 두어야 한다는 점이다. 한편, TDD의 경우는 3dB에 해당되는 링크 버짓 감소 및 상향, 하향 사이에 라운드 트립 지연을 흡수할 수 있는 보호 시간을 필요로 한다는 점이다. TDD 방식의 경우 상향, 하향이 동일한 주파수를 사용하므로 상하향 채널이 가역적이므로 MIMO, 스마트 안테나 등의 개념을 효과적으로 도입하여 주파수 사용 효율을 증대 시킬 수 있다. 본 발명은 특히 TDD 형식에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 IEEE 802.16e 에서 사용되는 주파수 영역에 대한 예시도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 IEEE 802.16e 무선 통신에서는 1.885~1.920 GHz(11), 2.010~2.025 GHz(12) 및 2.3~2.4 GHz(13)의 세가지 주파수 영역에서 동작한다. 따라서, 각각의 주파수 영역에 대한 신호를 처리하기 위한 각각의 송수신 장치(트랜시버)가 필요하게 된다.
도 2 는 종래의 IEEE 802.16e 에서의 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단의 일실시예 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 종래의 IEEE 802.16e 에서의 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단은, 세가지 주파수 모드(1.885~1.920 GHz, 2.010~2.025 GHz 및 2.3~2.4 GHz)를 지원하기 때문에 안테나로부터 입력되거나 안테나로 출력되는 신호를 각각의 주파수 영역별로 스위칭하는 제 1 스위치(201), 세가지 주파수 영역의 신호에 대한 필터링을 위한 주파수 영역별 필터링부(202-1 내지 202-3), 각각의 주파수 영역별 필터링부(202-1 내지 202-3)와 연결되어 트랜시버로의 수신 또는 트랜시버로부터의 송신 여부에 따른 스위칭 동작을 수행하는 제 2 스위치부(203-1 내지 203-3) 및 각각의 주파수 영역에 대한 송수신을 담당하는 트랜시버부(204-1 내지 204-3)를 포함한다.
이와 같이, 종래의 IEEE 802.16e 에서의 세가지 모드를 지원하는 RF 전단은 주파수 영역이 3영역으로 나뉘어져 있으므로, 각각의 주파수 영역별로 RF 부품을 사용해야 되고 RF 구조가 복잡해져 한대의 단말기로 세가지 영역의 주파수에서 동작하는 단말기를 제작하는 것이 힘든 문제점이 있다.
또한, 다수의 스위치를 사용함으로써, 그 제어를 위한 신호의 수가 많아지게 되어 제어부(도시하지 않았음)의 동작이 복잡해지는 문제점이 발생한다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, RF 전단의 구성부분을 줄임으로써 RF 구조를 간략하게 만들고 스위칭 제어 신호를 줄임으로써 제어부의 부하를 줄이는 IEEE 802.16e에서의 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, IEEE 802.16e 시스템에서 사용되는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치에 있어서, 안테나와 연결되어 각각의 주파수 대역에 따라 신호를 전달하는 SP3T(Single Pole/triple Throw)의 제 1 스위칭부; 상기 제 1 스위칭부의 제 1 단에 연결되어 제 1 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 1 필터; 상기 제 1 스위칭부의 제 2 단에 연결되어 제 2 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 2 필터; 상기 제 1 스위칭부의 제 3 단에 연결되어 제 3 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 3 필터; 상기 제 1 필터 내지 상기 제 3 필터와 각각 연결되어, 상기 제 1 스위칭부와 대칭 동작을 하여 각각의 주파수 대역에 해당하는 신호를 전달하기 위한 SP3T(Single Pole/triple Throw)의 제 2 스위칭부; 및 상기 제 2 스위칭부의 하나의 폴(Single Pole)에 연결되어 각각의 주파수 대역별 트랜시버의 송수신단으로의 스위칭 동작을 수행하는 제 3 스위칭부를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3 은 본 발명에 따른 IEEE 802.16e 에서의 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단의 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 IEEE 802.16e 에서의 세가지 모드를 지원하는 RF 전단은, 안테나와 연결되어 각각의 주파수 대역에 따라 신호를 전달하는 SP3T(Single Pole/triple Throw)의 제 1 스위칭부(301), 제 1 스위칭부(301)의 제 1 단에 연결되어 제 1 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 1 필터(302-1), 제 1 스위칭부(301)의 제 2 단에 연결되어 제 2 주파수 역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 2 필터(302-2), 제 1 스위칭부(301)의 제 3 단에 연결되어 제 3 주파수 역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 3 필터(302-3), 제 1 내지 제 3 필터(302-1 내지 302-3)와 연결되어 제 1 스위칭부(301)와 대칭 동작을 하여 각각의 주파수 대역에 해당하는 신호를 전달하기 위한 SP3T의 제 2 스위칭부(303), 제 2 스위칭부(303)의 하나의 폴(Single Pole)에 연결되어 SP4T의 스위칭 동작을 수행하는 제 3 스위칭부(304), 제 3 스위칭부(304)의 2개의 단자에 송신부와 수신부를 연결하여 제 1 주파수 대역의 신호와 제 2 주파수 대역의 신호에 대한 송수신 동작을 하는 제 1 트랜시버(305-1) 및 제 3 스위칭부(304)의 2개의 단자에 송신부와 수신부를 연결하여 제 3 주파수 대역의 신호에 대한 송수신 동작을 하는 제 2 트랜시버(305-2)를 포함한다.
도 3에 도시된 본 발명에 따른 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치는 3개의 스위치와 3개의 RF SAW(Surface Acoustic Wave) 필터, 그리고 2개의 트랜시버로 구성된다. 여기서, 제 1 트랜시버(305-1)는 1.885~1.920 GHz와 2.010~2.025 GHz 의 두가지 주파수 대역에서 동작이 가능한 트랜시버이다. 여기서는, 도시되지 않은 제 2 트랜시버(305-2)의 내부에 RF SAW 필터가 하나 적용되는데, 이는 내부에 적용되는 RF SAW 필터는 신호의 이미지(image)를 제거해주는 필터로써 적합한 LO 주파수를 선정한다면 RF SAW 필터 1개만으로도 동작이 가능하게 된다.
그리고, 제 1 스위칭부(301)와 제 2 스위칭부(303)는 SP3T이며, 3가지 주파수 영역을 스위칭하는 주파수 영역 선택 스위치이다. 그리고, 제 3 스위칭부(304)는 SP4T이며, 제 1 트랜시버(305-1) 및 제 2 트랜시버(305-2)의 송신과 수신을 스위칭하는 송/수신 선택 스위치이다.
제 1 스위칭부(SP3T) 제 2 스위칭부(SP3T) 제 3 스위칭부(SP4T)
1.885~1.920 GHz Band_V1 1.885~1.920 GHz Band_V1 1.885~2.025 GHz Rx/Tx_V1
2.010~2.025 GHz Band_V2 2.010~2.025 GHz Band_V2 1.885~2.025 GHz Rx/Tx_V2
2.3~2.4 GHz Band_V3 2.3~2.4 GHz Band_V3 2.3~2.4 GHz Rx/Tx_V3
2.3~2.4 GHz Rx/Tx_V4
<표 1>은 본 발명에서 사용하는 3개의 스위치에 대한 제어 신호를 예시한 것이다.
<표 1>에 예시한 바와 같이, 제 1 스위칭부(301)와 제 2 스위칭부(303)에 대한 제어 신호는 같은 제어 신호를 사용하며, 동시에 제어된다. 따라서, 특정의 주파수 대역이 선택되면 해당 대역의 필터부와 연결된 단자로 스위칭이 각각 이루어진다. 그리고, 제 3 스위칭부(304)에 대한 제어는 제 1 스위칭부(301)와 제 2 스위칭부(303)와는 다른 제어 신호를 사용하며, 해당 스위치의 제어에 의해 원하는 트랜시버(305-1 또는 305-2)의 송수신 단자로의 입출력이 이루어지게 된다.
예컨대, 단말기 사용자가 현재 1.885~1.920 GHz 대역의 주파수를 사용하여 신호를 수신한다면 제 1 스위칭부는 “Band_V1”의 제어 신호를 받아서, 1.885~1.920 GHz 대역의 RF SAW(Surface Acoustic Wave) 필터인 제 1 필터(302-1)로 스위칭한다. 이때, 제 2 스위칭부(303)는 제 1 스위칭부(301)와 동일한 제어 신호를 받기 때문에 항상 같이 동작된다.
그리고, 제 2 스위칭부(303)에서 나온 신호는 제 3 스위칭부(304)로 들어가서 1.885~1.920 GHz 대역의 제 1 트랜시버(305-1)로 스위칭된다. 이때, 제 3 스위칭부(304)가 1.885~1.920 GHz 대역에서 신호를 수신하기 위해서 받는 제어 신호는 Rx/Tx_V1이고, 1.885~1.920 GHz 대역에서 신호를 송신하기 위해서 받는 제어 신호는 Rx/Tx_V2이다.
그리고, 도시된 바와 같이, 제 2 스위칭부(303)와 제 3 스위칭부(304)를 서로 거울(mirror)처럼 연결함으로써 다수의 입력(multi input)이 있거나, RF 경로(path)의 개수가 달라도 정합(matching)과 신호의 흐름에는 전혀 지장을 주지 않고 연결할 수 있다.
2.010~2.025 GHz, 2.3~2.4 GHz의 주파수 영역에서의 신호에 대한 송수신시에도 상술한 바와 같은 방법으로 동작하는 것이 자명하기 때문에 이하에서는 기술하지 않는 다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, IEEE 802.16e 시스템의 TDD 방식에서 서로 다른 주파수 영역을 갖는 세가지 주파수 모드를 가지는 단말기를 제작하는데 있어서 스위치의 개수를 감소시키고, 이미지 제거를 위한 RF SAW 필터의 개수를 감소시키며, 스위치를 제어하기 위한 제어 신호를 감소하므로써, 단말기 구조가 간단해지고 부피가 감소하고 가격이 낮아도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 에서 사용되는 주파수 영역에 대한 예시도.
도 2 는 종래의 IEEE 802.16e 에서의 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단의 일실시예 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 IEEE 802.16e 에서의 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단의 일실시예 구성도.

Claims (6)

  1. IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 시스템에서 사용되는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치에 있어서,
    안테나와 연결되어 각각의 주파수 대역에 따라 신호를 전달하는 SP3T(Single Pole/triple Throw)의 제 1 스위칭부;
    상기 제 1 스위칭부의 제 1 단에 연결되어 제 1 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 1 필터;
    상기 제 1 스위칭부의 제 2 단에 연결되어 제 2 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 2 필터;
    상기 제 1 스위칭부의 제 3 단에 연결되어 제 3 주파수 대역의 신호를 필터링하여 전달하는 제 3 필터;
    상기 제 1 필터 내지 상기 제 3 필터와 각각 연결되어, 상기 제 1 스위칭부와 대칭 동작을 하여 각각의 주파수 대역에 해당하는 신호를 전달하기 위한 SP3T(Single Pole/triple Throw)의 제 2 스위칭부;
    상기 제 2 스위칭부의 하나의 폴(Single Pole)에 연결되어 각각의 주파수 대역별 트랜시버의 송수신단으로의 스위칭 동작을 수행하는 제 3 스위칭부를 포함하는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭부와 상기 제 2 스위칭부에 대한 제어 신호를 같은 제어 신호로 처리하는 것을 특징으로 하는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭부와 상기 제 3 스위칭부를 거울(Mirror) 형식으로 구현하는 것을 특징으로 하는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 스위칭부의 2개의 단자에 송신부와 수신부를 연결하여 상기 제 1 주파수 대역의 신호와 상기 제 2 주파수 대역의 신호에 대한 송수신 동작을 하는 제 1 트랜시버; 및
    상기 제 3 스위칭부의 2개의 단자에 송신부와 수신부를 연결하여 제 3 주파수 대역의 신호에 대한 송수신 동작을 하는 제 2 트랜시버를 더 포함하는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 대역은 1.885~1.920 GHz이고, 상기 제 2 주파수 대역은 2.010~2.025 GHz이며, 상기 제 3 주파수 대역은 2.3~2.4 GHz인 것을 특징으로 하는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜시버는, 입력되는 두개의 주파수 대역 신호의 이미지(Image) 제거를 위해, 하나의 RF SAW(Surface Acoustic Wave) 필터를 시용하는 것을 특징으로 하는 세가지 주파수 모드를 지원하는 RF 전단 장치.
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