KR20100054404A - 이동통신 시스템의 디지털 송신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 디지털 송신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 다중 대역 다중 모드에서 적용되는 디지털 송신 장치에서 BPSDM, DAC와 디지털 전력 증폭기를 사용하여 디지털 송신 장치의 구조를 간단하고 상기 송신 장치의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로 전송하고자 하는 신호를 상향 변환한 후, 아날로그 신호를 디지털 전력 증폭기에서 사용할 수 있도록 하는 복원 신호를 생성하는 복원 신호 생성부와, 상향 변환된 신호를 변조한 후, 전송하고자 하는 신호의 채널을 선택하여 해당 채널의 잡음을 제거하는 FIR 필터와, 상기 생성한 복원 신호와 잡음이 제거된 변조 신호를 결합한 신호를 입력 신호로 사용하는 디지털 증폭기를 포함한다.

디지털 송신, 디지털 상향 컨버터, 전송 장치, 잡음 제거

Description

이동통신 시스템의 디지털 송신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIGITAL TRANSMITTER IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템의 디지털 송신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 다중 대역 다중 모드에서 적용되는 디지털 송신 장치에서 BPSDM, DAC와 디지털 전력 증폭기를 사용하여 디지털 송신 장치의 구조를 간단하고 상기 송신 장치의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신 시스템에서 송신 장치의 디지털 상향 변환기(Digital Up Converter)는 디지털 신호 처리(Digital Signal Processing) 기술을 이용하여 인터폴레이션(Interpolaion), 필터링(filtering) 및 주파수 천이(Frequency Shift) 기능을 수행하는 역할을 한다. 좀 더 상세히 말해, 상기 디지털 상향 변환기는 채널카드로부터 입력되는 기저대역(Baseband) 신호를 주파수 천이시켜 중간 주파수(Intermediate Frequency) 신호로 상향 변환시키고, 이때 인터폴레이션(Interpolation)을 수행하여 신호의 데이터 율(Data Rate)을 높이며, 디지털 필 터링(Digital Filtering)을 수행하여 통신에 필요한 신호 대역 외의 잡음을 제거하는 역할을 한다.

일반적인 송신 장치에서는 잡음 쉐이핑(noise shaping)의 장점을 가지는 BPSDM(Bandpass Sigma Delta Modulator)을 사용하여 송신 장치의 잡음이 수신 장치로 넘어가는 것을 방지한다. 또한, 상기 송신 장치는 BPSDM 을 사용함으로서 성능이 좋은 디지털 증폭기(switching amp)의 지원을 가능하게 하여 상기 송신 장치의 효율을 극대화한다.

하지만, 상기와 같은 송신 장치는 BPSDM의 신호를 사용함으로 인하여 상기 송신 장치가 사용하는 대역폭(bandwidth) 이외에 양 옆으로 생기는 잡음 신호를 제거하기 위한 별도의 필터를 사용해야하는 문제점이 있다.

상기와 같은 잡음 신호를 제거하는 필터는 BPDSM 출력의 양옆 대역의 잡음을 제거하는 것이나 일반적인 필터는 대역 선택 필터(Band selection filter)로 채널을 선택할 수 있는 필터가 아니다.

이에 따라 상기 BPDSM은 채널을 선택할 수 있는 필터를 사용하여 상기 송신 장치 자신의 채널의 대역폭을 제외한 양 옆에 존재하는 잡음을 감쇄시킨다.

상기와 같은 종래의 송신 장치는 다수의 필터를 구비하여 비용이 상승하고 효율적인 전력 사용이 불가능하다는 문제점이 발생한다.

따라서, 상기와 같은 문제점 즉, 디지털 수신 장치의 성능을 향상시키기 위하여 BPSDM의 신호를 사용할 경우, 상기 송신 장치가 사용하는 대역폭(bandwidth) 이외에 양 옆으로 생기는 잡음 신호를 별도의 필터를 사용하지 않고 제거하기 위한 장치 및 방법이 요구된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서 디지털 송신 장치의 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 시스템에서 BPSDM을 이용하여 대역폭 외의 양쪽에 존재하는 잡음을 별도의 필터를 사용하지 않고 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 시스템에서 BPSDM과 채널 선택이 가능한 필터를 이용하여 대역폭 외의 양쪽에 존재하는 잡음을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 시스템의 데이터 전송 장치는 전송하고자 하는 신호를 상향 변환한 후, 아날로그 신호를 디지털 전력 증폭기에서 사용할 수 있도록 하는 복원 신호를 생성하는 복원 신호 생성부와, 상향 변환된 신호를 변조한 후, 전송하고자 하는 신호의 채널을 선택하여 해당 채널의 잡음을 제거하는 FIR 필터와, 상기 생성한 복원 신호와 잡음이 제거된 변조 신호를 결합한 신호를 입력 신호로 사용하는 디지털 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 시스템의 데이터 전송 방법은 전송하고자 하는 신호를 상향 변환한 후, 아날로그 신호를 디지털 전력 증폭기에서 사용할 수 있도록 하는 복원 신호를 생성하는 과정과, 상향 변환된 신호를 변조한 후, FIR 필터를 사용하여 해당 채널의 잡음을 제거하는 과정과, 상기 생성한 복원 신호와 잡음이 제거된 변조 신호를 결합한 신호를 디지털 증폭기의 입력 신호로 사용하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동통신 시스템에서 디지털 송신 장치의 성능을 향상시키기 위하여 BPSDM을 이용하여 대역폭 외의 양쪽에 존재하는 잡음을 별도의 필터를 사용하지 않고 제거하기 위한 것으로, 노이즈 쉐이핑을 위하여 BPSDM을 사용하고 FIR 필터와 DAC를 결합하여 사용하여 송신 장치가 사용하는 대역폭(bandwidth) 이외에 양 옆으로 생기는 잡음 신호를 제거하기 위한 별도의 필터 사용을 방지한다. 또한 본 발명은 DAC의 아날로그 출력 신호를 디지털 전력 증폭기에서 사용하도록 하여 송신 장치의 성능을 향상시킨다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상 세한 설명은 생략한다.

이하 설명에서는 이동통신 시스템에서 디지털 송신 장치의 성능을 향상시키기 위하여 BPSDM을 이용하여 대역폭 외의 양쪽에 존재하는 잡음을 별도의 필터를 사용하지 않고 제거하기 위한 디지털 송신 장치에 대하여 설명할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 이하 설명에서 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치의 데이터 전송 과정을 도시한 도면을 나타낸다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 송신 장치는 디지털 상향 변환부(Digital Up Converter)((101), 복조기(본 발명에서는 BPSDM(Bandpass sigma delta modulator)로 설명)(103), FIR 필터(105), 디지털 아날로그 컨버터(DAC ; Digital/Analog Converter)(107), 전력 증폭기(PA ; Power Amplifier)(109) 및 복원 신호 생성부(110)를 포함하여 구성할 수 있으며, 상기 복원 신호 생성부(110)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC ; Digital/Analog Converter)(112) 및 증폭기(Amplifier)(114)를 포함하여 구성한다.

먼저, 상기 송신 장치의 디지털 상향 변환부(101)는 기저대역(Baseband) 신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency) 신호로 상향 변환함으로써, 전송하고자 하는 신호를 상향 변환하여 상기 BPSDM(103)으로 전송하도록 처리한다. 상기 BPSDM(103)은 상기 디지털 상향 변환부(101)로부터 제공받은 신호 즉, 상기 디지털 상향 변환부(101)에 의해 변환된 신호를 변조하여 상기 FIR 필터(105)로 전송한다.

상기 FIR 필터(105)는 상기 BSDM(103)에 의해 변조된 신호의 채널을 선택하여 해당 채널의 대역폭 외에 양옆에 존재하는 잡음을 제거하도록 처리한다. 즉, 상기 FIR 필터(105)는 도 2(a)와 같이 잡음이 존재하는 신호의 잡음을 제거하여 도 2(b)와 같은 신호가 되도록 처리한다.

상기 디지털 아날로그 컨버터(107)는 상기 FIR 필터(105)에 의해 잡음이 제거된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 전력 증폭기(109)로 제공한다. 여기에서, 상기 디지털 아날로그 컨버터(107)는 binary current DAC 또는 ternary DAC가 될 수 있다.

상기 디지털 아날로그 컨버터(107)로부터 아날로그 신호를 수신한 전력 증폭기(109)는 상기 복원 신호 생성부(110)로부터 제공받은 복원 신호와 상기 디지털 아날로그 컨버터(107)로부터 수신한 아날로그 신호를 결합하여 상기 FIR 필터(105)에 의해 잡음이 제거된 신호를 원 신호로 복원하도록 처리한다.

상기 복원 신호 생성부(110)는 상기 디지털 상향 변환부(101)의 출력 신호를 이용하여 효율 좋은 디지털 전력 증폭기(109) 즉, switching PA를 사용하도록 하기 위한 신호를 말하는 복원 신호를 생성한다. 즉, 상기 복원 신호 생성부(110)는 디지털 신호를 입력 신호로 사용하는 디지털 전력 증폭기(switching PA)(109)의 입력 신호 즉, 상기 FIR 필터(105)에서 잡음이 제거된 신호와 상기 생성한 복원 신호를 이용하여 원 신호로 복원하도록 한다.

또한, 상기 복원 신호 생성부(110)는 상기 디지털 상향 변환부(101)에 의해 변환된 신호를 수신하여 디지털 아날로그 컨버터(112)를 통해 아날로그 신호로 변 환시킨 후, hybrid EER 또는 ET 방식으로 조합한 복원 신호를 생성하며 상기 생성한 복원 신호를 상기 증폭기(114)를 통해 상기 디지털 전력 증폭기(109)로 전달한다.

이상은 이동통신 시스템에서 디지털 송신 장치의 성능을 향상시키기 위하여 BPSDM을 이용하여 대역폭 외의 양쪽에 존재하는 잡음을 별도의 필터를 사용하지 않고 제거하기 위한 디지털 송신 장치에 대하여 설명하였고, 이하 설명에서는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 상기 장치를 이용하여 BPSDM을 이용하여 대역폭 외의 양쪽에 존재하는 잡음을 별도의 필터를 사용하지 않고 제거하여 디지털 송신 장치의 성능을 향상시키기 위한 방법에 관하여 설명할 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치의 데이터 전송 과정을 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 송신 장치는 디지털 송신 장치로써 BPSDM(Bandpass sigma delta modulator)를 사용하여 잡음 쉐이핑(noise shaping) 장점을 이용하여 전송 잡음이 수신 잡음으로 넘어가는 문제점을 방지하나 대역폭 외의 양 옆으로 생기는 잡음 신호를 제거하기 위하여 추가적인 필터를 구비해야하는 기존의 송신 장치를 보완하기 위한 것이다.

도 2(a)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치의 변조기에 의해 변환된 신호를 도시한 도면이다.

상기 도 2(a)는 앞서 설명한 바와 같은 기존의 송신 장치에서도 발생하는 신 호로 대역폭 외의 양 옆으로 잡음 신호가 발생(210)하게 된다.

상기와 같은 신호는 디지털 신호로써 기존의 송신 장치에서는 아날로그 신호를 생성하기 위하여 별도의 필터(external smoothing filter)를 사용해야했다. 이때, 사용하는 필터는 상기 대역폭의 양 옆에 존재하는 잡음 신호를 제거하기 위한 것이나 상기 필터는 대역 선택 필터(Band selection filter)로 채널을 선택할 수 없는 필터이다. 이에 따라 기존의 송신 장치에서는 채널을 선택할 수 있는 필터(Channel selection filter)를 추가로 사용하여 채널의 대역폭을 제외한 양옆의 잡음 신호를 감쇄시켜야 함으로써 송신 장치 설계에 많은 문제점이 발생한다.

도 2(b)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치에서 잡음을 제거한 신호를 도시한 도면이다.

상기 도 2(b)를 참조하면, 본 발명에 따른 송신 장치에서 해당 채널의 잡음을 제거한 신호를 도시한 도면으로 상기 송신 장치는 FIR 필터를 이용하여 해당 채널의 잡음을 제거(212)한다.

즉, 상기와 같은 본 발명의 송신 장치는 기존의 송신 장치의 필터가 채널을 선택할 수 없는 문제로 인하여 별도의 필터를 추가하는 문제점을 해결할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치의 데이터 전송 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 송신 장치는 먼저 301단계에서 데이터 전송 이 벤트 즉, 데이터 전송 과정을 위한 동작을 수행한다.

이후, 상기 송신 장치는 303단계로 진행하여 전송하고자 하는 신호를 상향 변환하도록 처리한다. 여기에서, 상기 송신 장치는 상기 송신 장치의 디지털 상향 변환부(101)를 통해 기저대역 신호를 중간 주파수 신호로 상향 변환하는 과정을 말한다.

이후, 상기 송신 장치는 305단계로 진행하여 복원 신호를 생성하도록 처리한다. 여기에서, 상기 복원 신호는 디지털 아날로그 컨버터(DAC ; Digital/Analog Converter)(107)의 출력 신호를 이용하여 효율 좋은 디지털 전력 증폭기(109) 즉, switching PA를 사용하도록 하기 위한 신호를 말한다.

상세히 말하면, 상기 디지털 전력 증폭기(switching PA)(109)는 디지털 신호를 입력 신호로 사용하는데 본 발명에 따른 송신 장치는 상기 DAC(107)에 의한 아날로그 신호를 상기 디지털 전력 증폭기(109)의 입력 신호로 사용하여 효율적인 전력 사용을 가능하게 하기 위한 것이다.

여기에서, 상기 송신 장치는 복원 신호 생성부(110)로 하여금 상기 DAC(107)의 출력을 hybrid EER 또는 ET 방식으로 조합한 복원 신호를 생성하도록 처리한다.

이후, 상기 송신 장치는 307단계로 진행하여 상기 303단계에서 변환한 신호를 변조한 후, 309단계로 진행하여 채널을 선택한다. 여기에서, 상기 송신 장치는 채널 선택이 가능한 FIR 필터(105)를 이용하여 잡음을 제거할 채널을 선택한다.

이후, 상기 송신 장치는 311단계로 진행하여 상기 309단게에서 선택한 채널의 잡음을 제거한 후, 313단계로 진행하여 상기 305단계에서 복원한 복원 신호를 이용하여 상기 311단계에서 잡음을 제거한 변조 신호를 원 신호로 복원하도록 처리한다. 여기에서, 상기 송신 장치는 도 2(a)와 같은 변조 신호를 상기 FIR 필터로 하여금 도 2(b)와 같이 잡음을 제거하도록 처리한다.

또한 상기 송신 장치는 switching PA 사용으로 인해 Clipping 된 신호를 Envelope amp 즉, 상기 송신 장치의 복원 신호 생성부(110)의 증폭기(114)로부터 출력되는 복원 신호를 전력 증폭기(switching PA)(109)에서 재결합하여 원 신호로 복원하도록 처리한다.

이후, 상기 송신 장치는 315단계로 진행하여 원 신호로 복원한 신호 즉, 전송하고자 하는 데이터를 전송한다.

즉, 상기 송신 장치는 noise shaping을 위하여 BPSDM(Bandpass sigma delta modulator)를 사용하고 FIR filter와 binary current DAC 또는 ternary DAC와 같은 DAC을 사용하여 external filter를 제거함으로써, 전력 효율을 제어하도록 한다. 또한, 상기 송신 장치는 효율 좋은 switching PA를 사용하기 위하여 아날로그 신호인 DAC의 출력 신호를 hybrid EER 또는 ET 방식을 조합하여 사용한다. 이때 상기 DAC 출력이 PAPR 이 있는 RF analog 신호가 되더라도 linear PA 대신 switching PA를 사용하고 상기 switching PA 사용으로 인해 Clipping 된 신호는 추후 Envelope amp 를 통해 나온 신호로 switching PA 에서 재결합되어 원신호 복원을 하게 한다.

이에 따라 상기 송신 장치는 switching PA 의 사용으로 전력 효율 감소 효과를 제공할 수 있다.

이후, 상기 송신 장치는 본 알고리즘을 종료한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 도시한 블록도,

도 2(a)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치의 변조기에 의해 변환된 신호를 도시한 도면,

도 2(b)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치에서 잡음을 제거한 신호를 도시한 도면 및,

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 송신 장치의 데이터 전송 과정을 도시한 흐름도.

Claims (2)

1. 이동통신 시스템의 데이터 전송 장치에 있어서,

   전송하고자 하는 신호를 상향 변환한 후, 아날로그 신호를 디지털 전력 증폭기에서 사용할 수 있도록 하는 복원 신호를 생성하는 복원 신호 생성부와,

   상향 변환된 신호를 변조한 후, 전송하고자 하는 신호의 채널을 선택하여 해당 채널의 잡음을 제거하는 FIR 필터와,

   상기 생성한 복원 신호와 잡음이 제거된 변조 신호를 결합한 신호를 입력 신호로 사용하는 디지털 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 이동통신 시스템의 데이터 전송 방법에 있어서,

   전송하고자 하는 신호를 상향 변환한 후, 아날로그 신호를 디지털 전력 증폭기에서 사용할 수 있도록 하는 복원 신호를 생성하는 과정과,

   상향 변환된 신호를 변조한 후, FIR 필터를 사용하여 해당 채널의 잡음을 제거하는 과정과,

   상기 생성한 복원 신호와 잡음이 제거된 변조 신호를 결합한 신호를 디지털 증폭기의 입력 신호로 사용하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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