KR20060107514A

KR20060107514A - 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법

Info

Publication number: KR20060107514A
Application number: KR20067007500A
Authority: KR
Inventors: 미쯔히로 스즈끼; 사찌오 이이다
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-10-13
Also published as: EP1677446A4; US7593471B2; JP2005129993A; US20070071115A1; CN1860708B; CN1860708A; EP1677446A1; WO2005039082A1

Abstract

기준으로 되는 4224㎒의 주파수를 1/2 분주하여 샘플링 주파수로서의 2112㎒ 뿐 아니라, 또한 순차적으로 1/2 분주하고, 1/2, 1/4, 1/8 분주로 출력되는 3 비트의 값을 주파수 선택에 따라 디코드한다. 이 디코드 값을 입력으로 하여, {-1.7, -0.7, 0.7, 1.7}의 진폭을 출력하는 1조의 비선형 2 비트 DA 컨버터로부터는, 복소 평면 상의 8 위상에 대응하는 복소 진폭이 출력되어, 복소 정현파를 생성한다. 이 복소 정현파를 이용하여 주파수 절환을 행한다. 위상 오차나 진폭 오차 없이 각 밴드의 중심 주파수를 얻을 수 있다.

주파수, 분주, 디코드, 복소 정현파

Description

주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법{FREQUENCY COMBINING APPARATUS AND FREQUENCY COMBINING METHOD}

본 발명은, 2 이상의 주파수를 합성하여 새로운 주파수를 얻는 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법에 관한 것으로, 특히, 복수의 밴드로 이루어지는 멀티 밴드 시스템에서의 각 밴드의 중심 주파수를 얻는 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은, 기준으로 되는 주파수의 분주와 주파수 가산에 의해 각 밴드의 중심 주파수를 얻는 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법에 관한 것으로, 특히, 위상 오차나 진폭 오차 없이 각 밴드의 중심 주파수를 얻는 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법에 관한 것이다.

유선 방식에 의한 LAN 배선으로부터 유저를 해방하는 시스템으로서, 무선 LAN이 주목받고 있다. 무선 LAN에 따르면, 오피스 등의 작업 공간에서, 유선 케이블의 대부분을 생략할 수 있으므로, 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 통신 단말기를 비교적 용이하게 이동시킬 수 있다. 최근에는, 무선 LAN 시스템의 고속화, 저가격화에 수반하여, 그 수요가 현저하게 증가하고 있다. 특히 최근에는, 인간의 주변에 존재하는 복수의 전자 기기 사이에서 소규모의 무선 네트워크를 구축하여 정보 통신을 행하기 위해, 퍼스널 에리어 네트워크(PAN)의 도입이 검토되고 있다. 예를 들면, 2.4㎓대나, 5㎓대 등, 감독 관청의 면허가 불필요한 주파수 대역을 이용하여, 서로 다른 무선 통신 시스템 및 무선 통신 장치가 규정되어 있다.

예를 들면, 최근, "울트라 와이드 밴드(UWB) 통신"이라고 불리는, 매우 미약한 임펄스 열에 정보를 실어 무선 통신을 행하는 방식이, 근거리 초고속 전송을 실현하는 무선 통신 시스템으로서 주목받고, 그 실용화가 기대되고 있다. 현재, IEEE802.15.3 등에서, 울트라 와이드 밴드 통신의 액세스 제어 방식으로서, 프리앰블을 포함한 패킷 구조의 데이터 전송 방식이 고안되고 있다.

그런데, 실내에서 다수의 기기가 혼재하는 작업 환경 하에서 무선 네트워크를 구축한 경우, 복수의 네트워크가 서로 겹쳐져 구축되어 있는 것이 상정된다. 단일 채널을 사용한 무선 네트워크에서는, 통신 중에 다른 시스템이 인터럽트하거나, 간섭 등에 의해 통신 품질이 저하되거나 해도, 사태를 복구할 여지는 없다. 이 때문에, 주파수 채널을 복수 준비하여, 주파수 호핑하여 동작하는 등의 멀티 채널 통신 방식이 생각되어지고 있다. 예를 들면, 통신 중에 간섭 등에 의해 통신 품질이 저하되었을 때에, 주파수 호핑에 의해 네트워크 동작을 유지하고, 다른 네트워크와의 공존을 실현할 수 있다.

또한, 실내에서 무선 네트워크를 구축한 경우, 수신 장치에서는 직접파와 복수의 반사파·지연파의 서로 겹침을 수신하는 등의 멀티 패스 환경이 형성된다. 멀티 패스에 의해 지연 변형(또는, 주파수 선택성 페이징)이 발생하여, 통신에 오류가 야기된다. 그리고, 지연 변형에 기인하는 심볼간 간섭이 발생한다.

주된 지연 변형 대책으로서, 멀티 캐리어(다중반송파) 전송 방식을 예로 들 수 있다. 멀티 캐리어 전송 방식에서는, 송신 데이터를 주파수의 서로 다른 복수의 캐리어에 분배하여 전송하므로, 각 캐리어의 대역이 협대역으로 되어, 주파수 선택성 페이징의 영향을 받기 어려워진다.

예를 들면, 멀티 캐리어 전송 방식의 하나인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:직교 주파수 분할 다중) 방식에서는, 각 캐리어가 심볼 구간 내에서 서로 직교하도록 각 캐리어의 주파수가 설정되어 있다. 정보 전송 시에는, 시리얼로 보내져 온 정보를 정보 전송 레이트보다 느린 심볼 주기마다 시리얼/패러럴 변환하여 출력되는 복수의 데이터를 각 캐리어에 할당하여 캐리어마다 진폭 및 위상의 변조를 행하고, 그 복수 캐리어에 대해 역 FFT를 행함으로써 주파수축에서의 각 캐리어의 직교성을 유지한 채 시간축의 신호로 변환하여 송신한다. 또한, 수신 시에는 이 역의 조작, 즉 FFT를 행하여 시간축의 신호를 주파수축의 신호로 변환하여 각 캐리어에 대해 각각의 변조 방식에 대응한 복조를 행하여, 패러럴/시리얼 변환하여 원래의 시리얼 신호로 보내진 정보를 재생한다.

OFDM 변조 방식은, 예를 들면 IEEE802.11a/g에서 무선 LAN의 표준 규격으로서 채용되어 있다. 또한, IEEE802.15.3에서도, DS의 정보 신호의 확산 속도를 극한까지 높게 한 DS-UWB 방식이나, 수 100 피코초 정도의 매우 짧은 주기의 임펄스 신호 열을 이용하여 정보 신호를 구성하여 송수신을 행하는 임펄스-UWB 방식 이외에, OFDM 변조 방식을 채용한 UWB 통신 방식에 대한 표준화가 진행되고 있다. OFDM_UWB 통신 방식의 경우, 3.1∼4.8㎓의 주파수대를 각각 528㎒ 폭으로 이루어지 는 복수의 서브 밴드를 주파수 호핑(FH)하고, 각 주파수대가 128 포인트로 이루어지는 IFFT/FFT를 이용한 OFDM 변조가 검토되고 있다(예를 들면, 비특허 문헌1을 참조할 것).

도 7에는, 멀티 밴드 OFDM_UWB 통신 방식에서 규정되어 있는 주파수 할당을 도시하고 있다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 중심 주파수를 각각 3432㎒, 3960㎒, 4488㎒로 하는 밴드 #1∼#3으로 이루어지는 그룹 A와, 중심 주파수를 각각 5016㎒ 및 5808㎒로 하는 밴드 #4 및 밴드 #5로 이루어지는 그룹 B와, 중심 주파수를 각각 6336㎒, 6864㎒, 7392㎒, 7920㎒로 하는 밴드 #&∼#9로 이루어지는 그룹 C와, 중심 주파수를 각각 8448㎒, 8976㎒, 9504㎒, 10032㎒로 하는 그룹 #10∼#13으로 이루어지는 그룹 D로 구성된다.

멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템에서는, 이들 각 밴드에 대응한 중심 주파수를 합성할 필요가 있다. 이 중, 그룹 A의 3 밴드를 이용하는 것이 의무화(mandatory)되어 있을 뿐 아니라, 그룹 A와 그룹 C의 7 밴드를 이용하는 것이 옵션으로서 규정되어 있다. 그 이외의 그룹이나 대역은 장래의 확장을 위해 준비되어 있다.

일반적으로는, 주파수 절환에는 PLL(Phase Lock Loop)에 의해 동일한 발진 주파수를 체배하는 것이 생각되지만, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템에서는, 도 7에 도시한 바와 같이 채널의 절환 폭이 크다고 하는 문제가 있어, 단일의 PLL에서는 이와 같은 광대역에서의 주파수 절환을 행할 수 없다.

또한, 복수의 발진기를 구비하고, 각각의 주파수 대역을 생성하도록 하면, 고정밀도의 멀티 밴드 제너레이터를 구성할 수 있지만, 회로의 면적이나 소비 전력 면에서 문제된다. 따라서, 단일의 발진기로부터 분주에 의해 복수의 주파수 대역을 만들고 싶다고 하는 기술적 요망이 있다.

예를 들면, 발진기로부터 출력되는 단일 주파수에 분주를 반복하고, 각 분주 출력을 믹싱(즉, 주파수의 합 또는 차 중 어느 하나를 출력함)에 의해, 멀티 밴드 제너레이션을 행할 수 있다.

도 8에는, 멀티 밴드 OFDM 시스템에서 이용되는 호핑을 위한 주파수 합성 블록(단, 그룹 A의 3 밴드 모드로 함)의 종래예를 도해하고 있다(예를 들면, 비특허 문헌1을 참조할 것). 각 밴드의 중심 주파수는, 도시한 바와 같이, 단일의 발진기(예를 들면, TCXO)로부터 얻어지는 기준 주파수를 분주 및 믹서를 이용하여 합성(주파수 가감산)할 수 있다.

도 8에 도시하는 예에서는, 발진기로부터 출력되는 발진 주파수를 PLL에 의해 체배하여 얻어지는 주파수 4224㎒를 기준 주파수로 한다. 먼저, 8분의 1 분주에 의해 528㎒의 주파수가 취출되고, 또한 2분의 1 분주에 의해 264㎒의 주파수가 취출된다. 또한, 샘플 클럭으로서 필요한 528㎒ 분주에 의해 합성할 수 있다.

다음으로, SSB(Single Side Band)라고 기재되어 있는 각 믹서에서는, 528㎒와 264㎒를 이용하여 주파수적인 가산을 행하여, 794㎒의 주파수를 얻는다. 그리고, 선택기(Select)에 의해 264㎒ 또는 794㎒ 중 한 쪽이 선택되고, 후단의 SSB에서 원하는 중심 주파수를 4224㎒와 264㎒의 주파수 감산에 의해 3960㎒의 주파수를 얻음과 함께, 4224㎒와 264㎒의 주파수 가산에 의해 4488㎒의 주파수를 얻고, 또한 4224㎒로부터 792㎒의 주파수 감산에 의해 3422㎒의 주파수를 얻을 수 있다.

도 8에서 SSB라고 기재되어 있는 믹서에서는, 각각의 신호로 서로 직교 성분을 준비하고, 아래의 식으로 표현한 바와 같이 삼각 함수의 가법 정리를 이용하여 주파수의 가산, 감산을 이용하여 주파수 합성할 수 있다. 도 9에는 주파수 가산부의 구성을 도시하고 있다. 여기서, 함수 rot(x)를 rot(x)=exp(2πjx)라고 정의한다.

또한, 도 10에는, 그룹 A와 그룹 C로 구성되는 7 밴드 모드에 이용되는 주파수 합성 블록의 종래예를 도해하고 있다. 각 밴드의 중심 주파수는, 도시한 바와 같이, 단일의 발진기(예를 들면, TCXO)로부터 얻어지는 기준 주파수를 분주 및 믹서를 이용하여 합성(주파수 가감산)할 수 있다.

도 10에 도시하는 예에서는, 발진기로부터 출력되는 발진 주파수를 PLL에 의해 체배하여 얻어지는 주파수 6336㎒를 기준 주파수로 한다. 먼저, 3분의 1 분주에 의해 2112㎒의 주파수가 취출되고, 계속해서 2분의 1 분주에 의해 1056㎒의 주파수가 취출되고, 또한 2분의 1 분주가 2회 반복되어 528㎒ 및 264㎒의 주파수가 취출된다. 또한, 샘플 클럭으로서 필요한 528㎒를 분주에 의해 합성할 수 있다.

또한, 도 10에 도시하는 예에서는, 주파수 가감산을 행하는 SSB 블록이 5개 탑재되어 있다. 첫번째 SSB는, 6336㎒와 2112㎒의 주파수 감산에 의해 4224㎒의 주파수를 얻는다. 또한, 두번째 SSB는, 1056㎒와 528㎒의 주파수 가산에 의해, 1584㎒의 주파수를 얻는다. 또한, 세번째 SSB는, 선택기에 의해 선택된 1056㎒, 1584㎒, 528㎒ 중 어느 하나와 6336㎒의 주파수 가감산을 행한다. 또한, 네번째의 SSB는, 528㎒와 264㎒의 주파수 가산에 의해 792㎒의 주파수를 얻는다. 또한, 다 섯번째의 SSB는, 첫번째 SSB에 의해 얻어진 4224㎒를, 선택기에 의해 선택된 792㎒ 또는 264㎒ 중 어느 하나와 주파수 가감산한다. 그리고, 최종적으로는, 세번째 SSB 또는 네번째의 SSB와의 주파수 가감산 결과가 선택적으로 출력되고, 결과적으로, 그룹 A 및 그룹 C로 구성되는 7 밴드의 중심 주파수를 얻을 수 있다.

[비특허 문헌1] IEEE802. 15. 3a TI Document<URL:http://grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2003/May03 파일명 : 03142r2P802-15_TI-CFP-Document.doc>

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그러나, 도 8 및 도 10에 도시한 바와 같은 종래의 주파수 합성 블록에서는,이하와 같은 문제점이 있다.

(1)SSB에서는 삼각 함수의 가산 정리를 이용하기 때문에(도 9를 참조할 것), 528㎒, 264㎒에서 직교 성분(cos에 대한 sin 성분)을 구해야 하므로, 위상 오차를 발생시키는 원인으로 된다.

(2)SSB에서는 삼각 함수의 가법 정리를 이용하고 있기 때문에, 승산, 가산과 복잡한 연산을 행할 필요가 있어, 위상 오차, 진폭 오차의 원인으로 된다.

(3)선택기(Select)는 아날로그 스위치로 구성되어, 위상 오차나 회로 규모 증대의 원인으로 된다.

(4)특히 도 10에 도시한 예에서는 SSB 블록의 수가 많고, 승산이나 가산 등 복잡한 연산 회로의 규모가 커, 소비 전력도 커진다.

예를 들면, UWB 기술의 적용예로서의 측거의 해상도를 향상시키기 위해서는, 멀티 패스 환경 하에서의 전파로 특성을 광대역에서 최대한 정밀한 시간으로 측정하고, 수신 신호의 도래 시각 τ를 보다 정확하게 측정하는 것이 중요하다(이것은, 펄스 폭이 정밀한 것과 동등함). 예를 들면 1 나노초 단위로 측정할 수 있으면 약 30㎝의 분해능으로 측거를 행할 수 있다.

한편, 멀티 밴드의 무선 통신 시스템에서는, 밴드마다 전파로 특성을 추정할 수 있다. 여기서, 각 밴드에서의 전파로 추정치를 연결하여 연속적인 주파수 특성이라고 생각함으로써, 광대역의 전파로 특성 추정을 실현할 수 있다. 그러나, 서브 밴드 사이에서 위상차가 있으면, 주파수 특성은 불연속으로 되기 때문에, 각 서브 밴드에서의 전파로 특성 추정치를 통합하여 광대역의 전파로 특성 추정치로 할 수는 할 수 없다.

본 발명의 목적은, 복수의 밴드로 이루어지는 멀티 밴드 시스템에서의 각 밴드의 중심 주파수를 적합하게 얻을 수 있는, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기준으로 되는 주파수의 분주와 주파수 가산에 의해 각 밴드의 중심 주파수를 적합하게 얻을 수 있는, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 위상 오차나 진폭 오차 없이 각 밴드의 중심 주파수를 얻을 수 있는, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공하는 데 있다. 특히, 각 밴드의 중심 주파수의 절환 폭이 큰 멀티 밴드 시스템에 유효 한 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 비교적 작은 회로 규모 및 낮은 소비 전력으로 각 밴드의 중심 주파수를 얻을 수 있는, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공하는 데 있다. 특히, 본 출원인에게 이미 양도되어 있는 일본 특원2003-294942에서 개시되는, 복수의 서브 밴드에 걸친 연속적인 광대역 전송로 특성의 추정에 유효한, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명은, 상기 과제를 참작하여 이루어진 것으로, 기준 주파수를 기초로 복수의 주파수를 합성하는 주파수 합성 장치로서,

복소 평면 상의 8 위상에 대응하는 복소 진폭을 출력함으로써, 복소 정현파를 생성하는 복소 정현파 생성 수단과,

상기 복소 정현파와 기준 주파수를 복소수 승산함으로써 주파수 절환을 행하는 주파수 절환 수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치이다.

여기서, 상기 복소 정현파 생성 수단은, {-1.7, -0.7, 0.7, 1.7}의 진폭을 갖는 2개의 비선형 DA 컨버터로 구성된다. 0.7은 보다 구체적으로는 sqrt(0.5) 즉 0.5의 평방근이다.

또한, 상기 비선형 DA 컨버터의 상기 샘플링 주파수의 1/2, 1/4, 1/8 분주로 출력되는 3 비트를 디코드하여, 상기 DA 컨버터에 대한 입력 데이터를 결정한다. 이 디코더는, 1/4, 1/8 분주를 행할 때에, 각각 90deg의 위상차를 갖는 분주 출력 을 이용하여 디코드한다.

OFDM_UWB 시스템에서의 그룹 A를 구성하는 3 밴드의 중심 주파수를 생성하는 경우, 본 발명에 따른 주파수 합성 장치는, 기준으로 되는 4224㎒의 주파수를 발진하는 발진기와, 이 기준 주파수를 1/2 분주하여 샘플링 주파수로서의 2112㎒를 얻는 분주기와, 또한 이 샘플링 주파수를 순차적으로 1/2 분주하는 3개의 분주기와, 이들 분주기로부터의 1/2, 1/4, 1/8 분주로 출력되는 3 비트의 값을 주파수 선택에 따라 디코드하는 디코더와, 이 디코더에 의한 디코드 값을 입력으로 하여 {-1.7, -0.7, 0.7, 1.7}의 진폭을 출력하는 1조의 비선형 2 비트 DA 컨버터를 이용하여 구성된다.

2조의 비선형 DA 컨버터로부터는, 복소 평면 상의 8 위상에 대응하는 복소 진폭이 출력되어, 복소 정현파를 생성할 수 있다. 따라서, 위상의 플러스 방향으로 +1 위상씩 진행함으로써, +264㎒가 출력된다. 또한, 위상의 플러스 방향으로 -1 위상씩 진행함으로써, -264㎒가 출력된다. 또한, 위상의 플러스 방향으로 +3 위상씩 진행함으로써, +792㎒가 출력된다. 또한, 위상의 플러스 방향으로 -3 위상씩 진행함으로써, -792㎒가 출력된다.

그리고, 이와 같은 비선형 DA 컨버터의 출력과, 기준 주파수인 4224㎒와 주파수 가산(복소수 승산)을 행함으로써, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 A를 구성하는 3 밴드의 각 중심 주파수 4488㎒(=4224+264), 3960㎒(=4224-264), 3432㎒(=4224-792)를, 위상 오차나 진폭 오차 없이 얻을 수 있다.

OFDM_UWB 시스템에서의 그룹 A를 구성하는 3 밴드 외에 추가로, 그룹 C를 구 성하는 4 밴드의 중심 주파수를 생성하는 경우에는, 기준으로 되는 4224㎒ 이외에 7128㎒의 주파수를 발진하는 발진기를 더 구비한다. 또한, 상기 주파수 절환 수단은, 4224㎒와 7128㎒ 중 어느 하나의 기준 주파수와 상기 복소 정현파 생성 수단의 각 출력 주파수를 선택적으로 복소수 승산함으로써, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 A를 구성하는 3 밴드의 각 중심 주파수 4488㎒, 3960㎒, 3432㎒를 얻음과 함께, 그룹 C를 구성하는 각 중심 주파수 7920㎒(=7128+792), 7392㎒(=7128+264), 6864㎒(=7128-264), 6336㎒(=7128-792)를 더 얻을 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 주파수 합성 장치의 구성에 따르면, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 A를 구성하는 각 중심 주파수 4488㎒, 3960㎒, 3432㎒의 모든 주파수에서 전적으로 동일한 회로를 이용하므로, 서로 위상차나 진폭 차 등의 오차를 발생하지 않는다. 또한, 회로적으로 큰 주파수 가산의 회로를 1개만 이용하므로, 회로 규모의 삭감이나 저소비 전력화를 실현할 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 따르면, 광대역의 복수의 밴드로 이루어지는 멀티 밴드 시스템에서의 각 밴드의 중심 주파수를 적합하게 얻을 수 있는, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기준으로 되는 주파수의 분주와 주파수 가산에 의해 각 밴드의 중심 주파수를 적합하게 얻을 수 있는, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 위상 오차나 진폭 오차 없이 각 밴드의 중심 주파 수를 얻을 수 있는, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 비교적 작은 회로 규모 및 낮은 소비 전력으로 각 밴드의 중심 주파수를 얻을 수 있는, 우수한 주파수 합성 장치 및 주파수 합성 방법을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 주파수 합성 장치는, 회로 규모가 커지는 주파수 가산의 회로를 1개만 이용하여 멀티 밴드를 합성할 수 있으므로, 회로 규모의 삭감과 저소비 전력화를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징이나 이점은, 후술하는 본 발명의 실시예나 첨부하는 도면에 기초한 보다 상세한 설명에 의해 명백해질 것이다.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해 상세히 해석한다.

도 1에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 도시한 주파수 합성 장치는, 예를 들면 멀티 밴드 OFDM_UWB 통신 시스템에 적용되어, 기준으로 되는 주파수의 분주와 주파수 가산에 의해, 그룹 A를 구성하는 3 밴드의 각 중심 주파수를 적합하게 얻을 수 있다.

도시한 바와 같이, 주파수 합성 장치는, 기준으로 되는 4224㎒의 주파수를 발진하는 발진기와, 이 기준 주파수를 1/2 분주하여 샘플링 주파수로서의 2112㎒를 얻는 분주기와, 또한 이 샘플링 주파수를 순차적으로 1/2 분주하는 3개의 분주기와, 이들 분주기로부터의 1/2, 1/4, 1/8 분주로 출력되는 3 비트의 값을 주파수 선택에 따라 디코드하는 디코더와, 이 디코더에 의한 디코드 값을 입력으로 하여 {- 1.7, -0.7, 0.7, 1. 7}의 진폭을 출력하는 1조의 비선형 2 비트 DA 컨버터를 구비하고 있다. 여기서, 0.7은 보다 구체적으로는 sqrt(0.5) 즉 0.5의 평방근이다. 이 2조의 비선형 DA 컨버터로부터는, 복소 평면 상의 8 위상에 대응하는 복소 진폭이 출력되어, 복소 정현파를 생성할 수 있다. 그리고, 주파수 변환부에서는, 이 복소 정현파를 이용하여 주파수 절환을 행한다.

먼저, 기준으로 되는 422㎒가 TCXO(온도 보상형 수정 발진기) 등의 발진기로부터 출력되고, 이것과 동시에 서로 90deg의 관계가 있는 I축, Q축의 각 신호가 취출된다.

기준 주파수의 I축 신호는, 또한 순차적으로 1/2 분주를 반복하여, 2112㎒, 1056㎒, 528㎒, 264㎒의 주파수가 얻어진다.

다음으로, 디코더에서는, 비선형 DA 컨버터의 샘플링 주파수의 1/2, 1/4, 1/8 분주 즉 1056㎒, 528㎒, 264㎒에서 출력되는 3 비트로부터 디코드를 행한다. 도 2에는, 디코더의 진리치표를 도시하고 있다.

기준 주파수의 I축 신호를 순차적으로 1/2 분주를 반복하여, 2112㎒, 1056㎒, 528㎒, 264㎒의 주파수를 얻는다. 도 3에는, 분주 출력의 타이밍 차트를 도시하고 있다. 264㎒, 528㎒, 1056㎒를 얻을 때, 동시에 서로 90deg의 관계가 있는 분주 출력(AI에 대한 AQ, BI에 대한 BQ, CI에 대한 CQ)을 얻는다. 도 2에 도시한 진리치표의 가장 좌측란의 3 비트는, AI, BI, CI의 반전치로 이루어진다.

여기서, AI에 대한 AQ, 및 BI에 대한 BQ를 이용하여, 도 2에 도시한 진리치표의 간단화를 행하고, 디코더를 도 4에 도시하는 바와 같이 간단하게 할 수 있다. 단, 도 4에서, 승산기는 배타적 논리합(XOR) 회로에서 치환할 수 있다.

다음으로, 2개의 비선형 DA 컨버터는, 디코드되는 수치를 이용하여, {00, 01, 10, 11}의 입력에 대하여, 각각 {-1.7, -0.7, 0.7, 1.7}의 진폭을 얻는다. 구체적으로는, 디코드로부터의 출력 01은, DC 성분 오프셋에 의해 ±0.5로 레벨 변환된다. 그리고, 각 비선형 DA 컨버터는, 디코더로부터 출력되는 I1 및 I0, 및 Q1 및 Q0을 각각 2.4배 및 1.0배로 증폭한 것을 합계하여, I축 및 Q축의 1조의 {-1.7,

0.7, 0.7, 1.7}의 진폭을 갖는 복소 진폭을 2112㎒의 타이밍에서 출력한다. 여기서, 0.7은 보다 구체적으로는 sqrt(0.5) 즉 0.5의 평방근이다.

도 5에는, 2조의 비선형 DA 컨버터의 복소 진폭을 원주 상에 맵핑한 모습을 도시하고 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, {-1.7, -0.7, 0.7, 1.7}의 진폭을 갖는 각 비선형 DA 컨버터로부터의 출력은, 원주 상의 8점에 맵핑된다.

2개의 비선형 DA 컨버터의 출력은 I축 및 Q축의 1조로서 복소 평면 상의 8점에 맵핑되지만, 이것은, 복소 평면 상의 8 위상에 대응하는 복소 진폭을 출력함으로써, 복소 정현파를 생성하는 것을 의미한다. 예를 들면, 디코더의 출력이 (11, 10)이면, 비선형 DA 컨버터의 출력은 복소 평면 상의 점((2.4×0.5+1×0.5), (2.4×0.5-0.5))=(1.7, 0.7)에 맵핑된다. 또한, 디코더의 출력이 (10, 11)이면, 비선형 DA 컨버터의 출력은 복소 평면 상의 점((2.4× 0.5-0.5), (2.4×0.5+1×0.5))=(0.7, 1.7)에 맵핑된다. 또한, 디코더의 출력이 (01, 11)이면, 비선형 DA 컨버터의 출력은 복소 평면 상의 점((2.4×(-0.5)+0.5), (2.4×0.5+1×0.5))=(-0.7, 1.7)에 맵핑된다. 또한, 디코더의 출력이 (00, 10)이면, 비선형 DA 컨버터의 출력은 복소 평면 상의 점((2.4×(-0.5)-0.5), (2.4×0.5-0.5))=(-1.7, 0.7)에 맵핑된다. 또한, 디코더의 출력이 (00, 01)이면, 비선형 DA 컨버터의 출력은 복소 평면 상의 점((2.4×(-0.5)-0.5), (2.4×(-0.5)+1×0.5))=(-1.7, -0.7)에 맵핑된다. 또한, 디코더의 출력이 (01, 00)이면, 비선형 DA 컨버터의 출력은 복소 평면 상의 점((2.4×(-0.5)+0.5,(2.4×(-0.5)+1×(-0.5))=(-0.7, -1.7)에 맵핑된다. 또한, 디코더의 출력이 (10, 00)이면, 비선형 DA 컨버터의 출력은 복소 평면 상의 점((2.4×0.5-0.5,(2.4×(-0.5)+1×(-0.5))=(0.7, -1.7)에 맵핑된다. 또한, 디코더의 출력이 (11, 01)이면, 비선형 DA 컨버터의 출력은 복소 평면 상의 점((2.4× 0.5+1×0.5), (2.4×(-0.5)+0.5))=(1.7, -0.7)에 맵핑된다.

따라서, 도 5로부터도 알 수 있는 바와 같이, 위상의 플러스 방향으로 +1 위상씩 진행함으로써, 1264㎒가 출력된다. 또한, 위상의 플러스 방향으로 -1 위상씩 진행함으로써, -264㎒가 출력된다. 또한, 위상의 플러스 방향으로 +3 위상씩 진행함으로써, 1792㎒가 출력된다. 또한, 위상의 플러스 방향으로 -3 위상씩 진행함으로써, -792㎒가 출력된다.

주파수 변환부(Frequency convert)에서는, 이러한 비선형 DA 컨버터의 출력과, 기준 주파수인 4224㎒와 주파수 가산(복소수 승산)을 행함으로써, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 A를 구성하는 3 밴드의 각 중심 주파수 4488㎒(=4224+264), 3960㎒(=4224-264), 3432㎒(=4224-792)를, 위상 오차나 진폭 오차 없이 얻을 수 있다.

또한, 도 6에는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 도시한 주파수 합성 장치는, 예를 들면 멀티 밴드 OFDM_UWB 통신 시스템에 적용되어, 기준으로 되는 주파수의 분주와 주파수 가산에 의해, 그룹 A 및 그룹 C를 구성하는 합계 4 밴드의 각 중심 주파수를 적합하게 얻을 수 있다.

도 6에 도시하는 주파수 합성 장치는, 도 1에 도시한 그룹 A의 3 밴드의 중심 주파수를 생성하는 주파수 합성 장치에 대하여, 또한 그룹 C용의 4밴드의 중심 주파수를 생성하는 회로 모듈이 추가되어 있다.

도시한 예에서는, 기준으로 되는 4224㎒의 주파수를 발진하는 발진기 외에 추가로, 7128㎒의 주파수를 발진하는 발진기가 장비되어 있고, 그룹 A 또는 그룹 C 중 어느 하나의 모드로 설정하는지에 따라, 선택적으로 절환하여 주파수 변환부(Frequency convert)에 공급한다.

디코더 및 비선형 DA 컨버터는, 도 1에 도시한 것과 대략 동일한 구성이다. 즉, 비선형 DA 컨버터는, 복소 평면 상의 8 위상에 대응하는 복소 진폭을 출력함으로써, 복소 정현파를 생성한다.

그리고, 주파수 변환부(Frequency convert)에서는, 이와 같은 DA 컨버터의 출력과, 기준 주파수인 4224㎒ 혹은 7128㎒와의 주파수 가산(복소수 승산)을 선택적으로 행함으로써, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 A를 구성하는 3 밴드의 각 중심 주파수 4488㎒(=4224+264), 3960㎒(=4224-264), 3432㎒(=4224-792), 혹은 동 그룹 C를 구성하는 4 밴드의 각 중심 주파수 7920㎒(=7128+792), 7392㎒(=7128+264), 6864㎒(=7128-264), 6336㎒(=7128-792)를, 위상 오차나 진폭 오차 없 이 선택적으로 얻을 수 있다.

도 1 및 도 6에 도시한 바와 같은 주파수 합성 장치의 구성에 의하면, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 A를 구성하는 각 중심 주파수 4488㎒, 3960㎒, 3432㎒의 모든 주파수에서 전적으로 동일한 회로를 이용하므로, 서로 위상차나 진폭 차 등의 오차를 발생하지 않는다. 또한, 회로적으로 큰 주파수 가산의 회로를 1개만 이용하므로, 회로 규모의 삭감이나 저소비 전력화를 실현할 수 있다.

[추보]

이상, 특정한 실시예를 참조하면서, 본 발명에 대해 상세히 해석하여 왔다. 그러나, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서 당업자가 해당 실시예의 수정이나 대용을 행할 수 있는 것은 자명하다. 즉, 예시라는 형태로 본 발명을 개시하여 온 것으로서, 본 명세서의 기재 내용을 한정적으로 해석하여서는 안 된다. 본 발명의 요지를 판단하기 위해서는, 특허 청구의 범위의 란을 참작하여야 한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 구성을 모식적으로 도시한 도면.

도 2는, 디코더의 진리치표를 도시한 도면.

도 3은, 분주 출력의 타이밍 차트를 도시한 도면.

도 4는, 도 2에 도시한 진리치표를 기초로 디코더를 간단화한 회로도.

도 5는, 2조의 비선형 DA 컨버터의 복소 진폭을 원주 상에 맵핑한 모습을 도시한 도면.

도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 합성 장치의 구성을 모식적으로 도시한 도면.

도 7은, 멀티 밴드 OFDM_UWB 통신 방식에서 규정되어 있는 주파수 할당을 도시한 도면.

도 8은, 멀티 밴드 OFDM 시스템에서 이용되는 호핑을 위한 주파수 합성 블록(종래예)을 도시한 도면.

도 9는, 주파수 가산부의 구성을 도시한 도면.

도 10은, 그룹 A와 그룹 C로 구성되는 7 밴드 모드에 이용되는 주파수 합성 블록(종래예)을 도시한 도면.

Claims

기준 주파수를 기초로 복수의 주파수를 합성하는 주파수 합성 장치로서,

복소 평면 상의 8 위상에 대응하는 복소 진폭을 출력함으로써, 복소 정현파를 생성하는 복소 정현파 생성 수단과,

상기 복소 정현파와 기준 주파수를 복소수 승산함으로써 주파수 절환을 행하는 주파수 절환 수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
제1항에 있어서,

상기 복소 정현파 생성 수단은, {-1.7, -0.7, 0.7, 1.7}의 진폭을 갖는 2개의 비선형 DA 컨버터로 구성되는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
제2항에 있어서,

상기 비선형 DA 컨버터의 샘플링 주파수를 순차적으로 1/2 분주하는 분주 수단과,

상기 샘플링 주파수의 1/2, 1/4, 1/8 분주로 출력되는 3 비트를 디코드하여 상기 비선형 DA 컨버터에 대한 입력 데이터를 생성하는 디코더

를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
제3항에 있어서,

상기 디코더는, 1/4, 1/8 분주를 행할 때에, 각각 90deg의 위상차를 갖는 분주 출력을 이용하여 디코드하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
제3항에 있어서,

기준 주파수를 4224㎒로 하고, 상기 기준 주파수의 1/2 분주하여 얻어지는 2112㎒를 상기 비선형 DA 컨버터의 샘플링 주파수로 하고,

상기 복소 정현파 생성 수단은, 상기 복소 평면 상에서 위상의 플러스 방향으로 +1 위상씩 진행함으로써 +264㎒를 출력하고, 위상의 플러스 방향으로 -1 위상씩 진행함으로써 -264㎒를 출력하고, 위상의 플러스 방향으로 +3 위상씩 진행함으로써 +792㎒를 출력하고, 위상의 플러스 방향으로 -3 위상씩 진행함으로써 -792㎒를 출력하고,

상기 주파수 절환 수단은, 상기 기준 주파수와 상기 복소 정현파 생성 수단의 각 출력 주파수를 복소수 승산함으로써, 필요한 주파수를 얻는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
제3항에 있어서,

상기 주파수 절환 수단은, 상기 기준 주파수와 상기 복소 정현파 생성 수단의 각 출력 주파수를 복소수 승산함으로써, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 A를 구성하는 각 중심 주파수인 4488㎒, 3960㎒, 3432㎒를 얻는 것을 특징으로 하는 주 파수 합성 장치.
제6항에 있어서,

기준으로 되는 4224㎒ 이외에 7128㎒의 주파수를 더 얻고,

상기 주파수 절환 수단은, 4224㎒ 이외에 7128㎒ 중 어느 하나의 기준 주파수와 상기 복소 정현파 생성 수단의 각 출력 주파수를 선택적으로 복소수 승산함으로써, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 C를 구성하는 각 중심 주파수인 7920㎒, 7392㎒, 6864㎒, 6336㎒를 더 얻는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 장치.
기준 주파수를 기초로 복수의 주파수를 합성하는 주파수 합성 방법으로서,

복소 평면 상의 8 위상에 대응하는 복소 진폭을 출력함으로써, 복소 정현파를 생성하는 복소 정현파 생성 스텝과,

상기 복소 정현파와 기준 주파수를 복소수 승산함으로써 주파수 절환을 행하는 주파수 절환 스텝

을 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
제8항에 있어서,

상기 복소 정현파 생성 스텝은, {-1.7, -0.7, 0.7, 1.7}의 진폭을 갖는 2조의 비선형 DA 변환 스텝으로 구성되는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
제9항에 있어서,

상기 비선형 DA 변환 스텝에서의 샘플링 주파수를 순차적으로 1/2 분주하는 분주 스텝과,

상기 샘플링 주파수의 1/2, 1/4, 1/8 분주로 출력되는 3 비트를 디코드하여 상기 DA 컨버터에 대한 입력 데이터를 생성하는 디코딩 스텝

을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
제10항에 있어서,

상기 디코딩 스텝에서는, 1/4, 1/8 분주를 행할 때에, 각각 90deg의 위상차를 갖는 분주 출력을 이용하여 디코드하는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
제10항에 있어서,

기준 주파수를 4224㎒로 하고, 상기 기준 주파수의 1/2 분주하여 얻어지는 2112㎒를 상기 비선형 DA 변환 스텝에서의 샘플링 주파수로 하고,

상기 복소 정현파 생성 스텝에서는, 상기 복소 평면 상에서 위상의 플러스 방향으로 +1 위상씩 진행함으로써 +264㎒를 출력하고, 위상의 플러스 방향으로 -1 위상씩 진행함으로써 -264㎒를 출력하고, 위상의 플러스 방향으로 +3 위상씩 진행함으로써 +792㎒를 출력하고, 위상의 플러스 방향으로 -3 위상씩 진행함으로써 -792㎒를 출력하고,

상기 주파수 절환 스텝에서는, 상기 기준 주파수와 상기 복소 정현파 생성 스텝에서의 각 출력 주파수를 복소수 승산함으로써, 필요한 주파수를 얻는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
제10항에 있어서,

상기 주파수 절환 스텝에서는, 상기 기준 주파수와 상기 복소 정현파 생성 스텝에서의 각 출력 주파수를 복소수 승산함으로써, 멀티 밴드 OFDM_UWB 시스템의 그룹 A를 구성하는 각 중심 주파수인 4488㎒, 3960㎒, 3432㎒를 얻는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.
제13항에 있어서,

기준으로 되는 4224㎒ 이외에 7128㎒의 주파수를 더 얻고,

상기 주파수 절환 스텝에서는, 4224㎒ 이외에 7128㎒ 중 어느 하나의 기준 주파수와 상기 복소 정현파 생성 스텝에서의 각 출력 주파수를 선택적으로 복소수 승산함으로써, 멀티 밴드 OFD_MUWB 시스템의 그룹 C를 구성하는 각 중심 주파수인 7920㎒, 7392㎒, 6864㎒, 6336㎒를 더 얻는 것을 특징으로 하는 주파수 합성 방법.