KR20060087747A - 다중 경로 수신기에서 자동 주파수 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 경로 수신기에서 자동 주파수 제어 장치에 있어서, 이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 제공하는 전압제어온도보상형수정발진기 (VCTCXO: Voltage Control Temperature Compansation Crystal Osillator)와, 상기 이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 GPS(Global Positioning System) 신호 수신용 기준 주파수로 변화시키기 위한 주파수 제어 신호를 출력하는 자동 주파수 제어기(AFC :Automatic Frequency Control)와, 상기 자동 주파수 제어기의 주파주 제어 신호에 따라 상기 이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 GPS 신호 수신용 기준 주파수로 변화시키고, 변화된 GPS 신호 수신용 기준 주파수를 이용하여 GPS 수신 주파수에 해당하는 국부 발진 주파수를 발생시키는 위상고정루프(PLL:Phase Locked Loop)를 포함한다. 이러한 본 발명은 하나의 VCTCXO를 통해 이동통신 신호와 GPS 신호 수신을 가능하게 함으로써 다중 경로 수신기 제조 시 필요한 VCTCXO의 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.

다중 경로 수신기, 자동 주파수 제어, VCTCXO, 위상 고정 루프

Description

다중 경로 수신기에서 자동 주파수 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING FREQUENCY AUTOMATICALLY FOR DIVERSITY RECEIVER}

도 1은 종래 기술에 따른 다중 경로 수신기에 대한 구성도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 경로 수신기에 대한 구성도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 경로 수신기에서 자동 주파수 제어 장치에 대한 구성도

본 발명은 다중 경로 수신기에 관한 것으로, 특히 CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile communication), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 등과 같은 이동통신 신호와 GPS(Global Positioning System) 신호를 동시에 수신할 수 있는 다중 경로 수신기에서 국부 발진기의 주파수를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 CDMA, GSM, WCDMA 등과 같은 이동통신 시스템을 이용하여 통화를 하면 서 동시에 GPS 신호를 수신할 수 있는 이동통신 단말기가 개발되고 있다. 그런데 이동통신 시스템을 사용하면서 GPS 데이터를 수신하려면 GPS 수신 경로는 CDMA, GSM, WCDMA 등과 같은 이동통신 신호 수신경로와 분리되어 별도로 구성되어야 한다. 이에 따라 이동통신 단말기들은 이동통신 신호와 GPS 신호를 별도의 수신 경로로 수신하는 다중 경로 수신기를 구비한다.

도 1은 종래 기술에 따른 다중 경로 수신기에 대한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 다중 경로 수신기는 RF VCTCXO(110), 이동통신 수신기(120), GPS VCTCXO(130), GPS 수신기(140), 모뎀(150)을 포함한다.

RF VCTCXO(Radio Frequency Voltage Control Temperature Compansation Crystal Osillator)(110)는 이동통신 수신기(120)의 제1 국부발진 주파수(LO1)를 수신 주파수와 동기시키기 위한 기준 주파수를 제공한다.

이동통신 수신기(120)는 RF PLL(121)를 통해 RF VCTCXO(110)로부터 제공되는 기준 주파수를 이용하여 수신 신호 주파수와 동기된 제1 국부 발진 주파수(LO1)를 생성한다. 그리고 이동통신 수신기(120)는 믹서(124)를 통해 안테나를 통해 수신된 수신 신호와 상기 제1 국부 발진 주파수(LO1)와 합성하여 하향 변환한다. 이와 같은 이동통신 수신기(120)에서는 제1 국부 발진 주파수(LO1)와 수신 신호 주파수를 정확히 동기시켜야 한다. 따라서 제1 국부 발진 주파수(LO1)와 수신 신호 주파수를 정확히 동기시키기 위한 제1 국부 발진 주파수(LO1)의 오차 보정이 필요하다.

이에 따라 모뎀(150)에 있는 AFC(Auto Frequency Control)(152)는 이동통신 수신기(120)의 제1 국부발진기 주파수(LO1) 오차를 보정하기 위한 제어 전압을 RF VCTCXO(110)로 출력한다. 그러면 RF VCTCXO(110)는 인가된 전압에 따라 오차가 보정된 기준 주파수를 생성하여 이동통신 수신기(120)의 RF PLL(121)로 제공한다. 이에 따라 RF PLL(121)은 RF VCTCXO(110)에서 출력된 오차가 보정된 기준 주파수를 이용하여 수신 신호의 주파수와 제1 국부발진 주파수(LO1)를 정확히 동기시키게 된다.

그런데 상기한 이동통신 수신기(120)와 달리 GPS 수신기(140)에서는 국부발진 주파수의 오차 보정을 수행하지 않는다. 이에 따라 GPS 수신기(120)는 VCC로부터의 일정한 전압이 GPS VCTCXO(130)로 제공되도록 한다. GPS VCTCXO(130)는 제공되는 일정 전압에 따라 일정한 기준 주파수를 생성하여 GPS 수신기(140)의 GPS PLL(141)로 출력한다. GPS PLL(141)은 GPS VCTCXO(130)로부터 제공된 기준 주파수를 이용하여 GPS 신호의 주파수와 제2 국부발진 주파수(LO2)를 동기시킨다. 제2 국부발진기(142)는 GPS 신호의 주파수와 동기된 제2 국부발진 주파수(LO2)를 제공한다.

그러면 GPS 수신기(140)는 믹서(44)를 통해 GPS 수신 신호를 GPS 수신 주파수와 동기된 제2 국부발진 주파수(LO2)를 합성하여 하향 변환하고, 하향 변환된 GPS 수신 신호를 모뎀(150)으로 출력한다. 모뎀(150)은 하향 변환된 이동통신 신호 및 GPS 수신 신호를 복조 처리한다.

상기한 바와 같이 종래 기술에 따른 다중 경로 수신기에서는 이동통신 수신용 기준 주파수가 AFC(132)의 제어 하에 오차가 보상되어 생성되는데 반해, GPS 수신용 기준 주파수는 오차 보정 없이 일정하게 생성되도록 구성된다. 이에 따라 각 기준 주파수를 생성하기 위한 VCTCXO가 별도로 구성되어 있다. 즉, 이동통신 수신용 RF VCTCXO(110)과 GPS 수신용 GPS VCTCXO(130)가 각각 따로 구성되어 있다.

이에 따라 종래 기술에 따른 다중 경로 수신기는 각 수신경로를 위한 VCTCXO를 별개로 가짐으로써 제조 비용이 높고 크기와 무게가 큰 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 다중경로 수신기에서 VCTCXO의 개수를 줄여 다중 경로 수신기의 제조 비용과 사이즈를 줄이고, 무게를 적게 나가게 하는 자동 주파수 제어 장치를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 목적은 다중 경로 수신기에서 하나의 VCTCXO를 통해 이동통신 신호와 GPS 신호 수신을 가능하게 하는 자동 주파수 제어 장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다중 경로 수신기에서 자동 주파수 제어 장치에 있어서, 이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 제공하는 전압제어온도보상형수정발진기(VCTCXO:Voltage Control Temperature Compansation Crystal Osillator)와, 상기 이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 GPS(Global Positioning System) 신호 수신용 기준 주파수로 변화시키기 위한 주파수 제어 신호를 출력하는 자동 주파수 제어기(Automatic Frequency Control:AFC)와, 상기 자동 주파수 제어 기의 주파주 제어 신호에 따라 상기 이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 GPS 신호 수신용 기준 주파수로 변화시키고, 변화된 GPS 신호 수신용 기준 주파수를 이용하여 GPS 수신 주파수에 해당하는 국부 발진 주파수를 발생시키는 위상고정루프(Phase Locked Loop:PLL)를 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.

본 발명의 실시 예에 따른 다중 경로 수신기의 자동 주파수 제어 장치는 하나의 VCTCXO를 사용하여 이동통신 신호와 GPS 신호를 수신하기 위한 기준 주파수를 각각 제공한다. 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 자동 주파수 제어 장치를 구비한 다중 경로 수신기에 대한 도면이 도 2에 도시되어 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 경로 수신기에 대한 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 경로 수신기는 VCTCXO(210), 이동통신 수신기(220), GPS 수신기(230), ADC(240), 모뎀(250)을 포함한다.

VCTCXO(Voltage Control Temperature Compansation Crystal Osillator)(210)는 이동통신 수신기(220)의 제1 국부발진 주파수(LO1)를 수신 주파수와 동기시키기 위한 기준 주파수를 이동통신 수신기(220) 및 GPS 수신기(230) 각각에 제공한다.

이동통신 수신기(220)의 RF PLL(Radio Frequency Phase Locked Loop)(221)은 VCTCXO(210)로부터 제공된 기준 주파수를 이용하여 수신 신호의 주파수와 제1 국부발진기(222)의 주파수(L01)를 동기시킨다.

제1 국부발진기(222)는 수신신호 주파수와 동기된 제1 국부발진 주파수(LO1)를 믹서(224)로 제공한다. 저잡음 증폭기(223)는 안테나를 통해 수신된 이동통신 신호를 저잡음 증폭하여 믹서(224)로 출력한다.

믹서(224)는 저잡음 증폭된 이동통신 신호를 수신 신호 주파수와 동기된 제1 국부발진 주파수(LO1)와 합성하여 하향 변환하고, 하향 변환된 수신 신호를 모뎀(250)으로 출력한다.

이러한 이동통신 수신기(220)에서는 제1 국부 발진 주파수(LO1)와 수신 신호 주파수를 정확히 동기시켜야 한다. 따라서 제1 국부 발진 주파수(LO1)와 수신 신호 주파수를 정확히 동기시키기 위한 제1 국부 발진 주파수(LO1)의 오차 보정이 필요하다.

이에 따라 모뎀(250)은 제1 국부 발진 주파수(LO1)의 오차 보정을 위한 RF AFC(Auto Frequency Control)(252)를 구비하고, RF AFC(252)를 통해 이동통신 수신기(220)의 제1 국부발진기 주파수(LO1) 오차를 보정하기 위한 제어 전압을 출력한다. 그리고 이와 같이 RF AFC(252)로부터 출력된 전압은 R1,C1이 병렬 연결된 회로를 통해 VCTCXO(210)로 인가된다.

VCTCXO(210)는 R1,C1 회로를 통해 인가된 전압에 따라 오차가 보정된 기준 주파수를 생성하여 이동통신 수신기(220)의 RF PLL(221)로 제공한다. 이에 따라 RF PLL(221)은 VCTCXO(210)에서 출력된 오차가 보정된 기준 주파수를 이용하여 수신 신호의 주파수와 제1 국부발진기(222)의 주파수(LO1)를 정확히 동기시키게 된다.

한편, 상기한 바와 같은 VCTCXO(210)로부터의 이동통신 수신용 기준 주파수는 GPS 수신기(230)에도 동일하게 제공된다. 그런데 GPS 수신기(230)에는 이동통신 수신기(220)와 별도로 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수가 제공되어야 한다. 따라서 VCTCXO(210)로부터의 이동통신 수신용 기준 주파수를 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수로 만들기 위한 보상이 필요하다.

이에 따라 모뎀(250)은 이동통신 수신용 기준 주파수를 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수로 만들기 위해 보상을 수행하는 GPS AFC(254)를 구비한다. 모뎀(250)의 GPS AFC(254)는 이동통신 수신용 기준 주파수와 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수 간의 주파수 편차를 계산하여 이동통신 수신용 기준 주파수를 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수로 만들기 위한 주파수 제어 신호를 출력한다.

그리고 이와 같이 GPS AFC(254)로부터 출력된 주파수 제어 신호는 R4, C4가 병렬 연결된 회로를 통해 ADC(240)로 인가된다. ADC(240)는 이동통신 수신용 기준 주파수를 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수로 만들기 위한 주파수 제어 신호를 디지털 값으로 변환하여 GPS PLL(231)로 제공한다.

GPS PLL(231)은 ADC(240)로부터 제공되는 디지털 값에 따라 VCTCXO(210)로부터 제공된 이동통신 수신용 기준 주파수를 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수로 변화시킨다. 또한 GPS PLL(231)은 변화된 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수를 이용하여 GPS 신호의 주파수와 제2 국부발진 주파수(LO2)를 동기시킨다.

제2 국부발진기(232)는 GPS 신호의 주파수와 동기된 제2 국부발진 주파수(LO2)를 믹서(234)로 제공한다. 믹서(234)는 GPS 수신 신호를 GPS 수신 주파수와 동기된 제2 국부발진 주파수(LO2)를 합성하여 하향 변환하고, 하향 변환된 GPS 수신 신호를 모뎀(250)으로 출력한다. 모뎀(250)은 하향 변환된 이동통신 신호 및 GPS 수신 신호를 복조 처리한다.

이하 전술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 경로 수신기의 GPS PLL(231)의 구성 및 동작을 좀더 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 경로 수신기의 GPS PLL(231)에 대한 구성도이다.

도 3을 참조하면, GPS PLL(231)은 프랙셔널 카운터(fractional counter)(235), 위상비교기(236), 루프 필터(237)를 포함한다.

프랙셔널 카운터(235)는 ADC(240)로부터 이동통신 수신용 기준 주파수를 GPS 수신을 위한 일정한 기준 주파수로 만들기 위한 디지털 값을 수신하여 GPS 수신을 위한 일정 기준 주파수를 위상 비교기(236)로 제공한다.

위상 비교기(236)는 VCTCXO(210)로부터 제공되는 이동통신 수신용 기준주파수와 프랙셔널 카운터(235)로부터 입력된 GPS 수신을 위한 일정 기준 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 신호를 출력한다.

루프 필터(237)는 저역통과필터(LPF:Low Pass Filter)구조로 구성될 수 있으며 GPS PLL(231)의 루프 동작중에 발생하는 각종 노이즈 주파수들을 걸러내고, 이동통신 수신용 기준 주파수와 GPS 신호 수신을 위한 일정 기준 주파수 차이에 따라 제2 국부 발진기(232) 조절단자의 전압을 가변한다. 이에 따라 제2 국부 발진기 (232)는 GPS 신호 수신 주파수에 해당하는 제2 국부 발진 주파수(LO2)를 발진하게 된다.

즉, 전술한 바와 같은 본 발명의 GPS PLL(231)은 CDMA, GSM, WCDMA 등과 같은 이동통신 신호 수신 주파수 제어를 위한 VCTCXO(210)의 기준 주파수를 보정하여 GPS 신호 수신을 위한 GPS 수신 주파수를 출력하는 동작을 수행한다. 따라서 본 발명은 하나의 VCTCXO를 사용하여 이동통신 신호와 GPS 신호를 수신하기 위한 기준 주파수를 각각 제공할 수 있게 된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 하나의 VCTCXO를 통해 이동통신 신호와 GPS 신호 수신을 가능하게 함으로써 다중 경로 수신기 제조 시 필요한 VCTCXO의 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다

또한 본 발명은 다중경로 수신기에서 VCTCXO의 개수를 줄여 다중 경로 수신기의 제조 비용과 사이즈를 줄이고, 무게를 적게 나가게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 다중 경로 수신기에서 자동 주파수 제어 장치에 있어서,

   이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 제공하는 전압제어온도보상형수정발진기 (VCTCXO: Voltage Control Temperature Compansation Crystal Osillator)와,

   상기 이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 GPS(Global Positioning System) 신호 수신용 기준 주파수로 변화시키기 위한 주파수 제어 신호를 출력하는 자동 주파수 제어기(AFC:Automatic Frequency Control)와,

   상기 자동 주파수 제어기의 주파주 제어 신호에 따라 상기 이동통신 신호 수신용 기준 주파수를 GPS 신호 수신용 기준 주파수로 변화시키고, 변화된 GPS 신호 수신용 기준 주파수를 이용하여 GPS 수신 주파수에 해당하는 국부 발진 주파수를 발생시키는 위상 고정 루프(PLL:Phase Locked Loop)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 자동 주파수 제어 신호를 디지털 값으로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter)를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 위상 고정 루프는,

   상기 아날로그 디지털 변환기로부터 출력된 디지털 값에 따라 GPS 수신용 기준 주파수를 제공하는 프랙셔널 카운터(fractional counter)와,

   상기 전압제어온도보상형수정발진기로부터 제공되는 이동통신 수신용 기준주파수와 상기 프랙셔널 카운터로부터 제공되는 GPS 수신용 기준 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 신호를 출력하는 위상 비교기와,

   상기 이동통신 수신용 기준 주파수와 GPS 신호 수신용 기준 주파수 차이에 따라 상기 GPS 수신 주파수에 해당하는 국부 발진 주파수를 발생시키기 위한 전압을 출력하는 루프 필터를 포함함을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 루프 필터의 전압에 따라 GPS 신호 수신 주파수를 발진하는 국부 발진기를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.

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