KR20110037559A - 와이브로 단말의 송신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와이브로 단말기에서 송신채널을 통해 데이터를 송신할 때 노이즈와 스퓨리어스 신호의 방사를 감소시킬 수 있는 와이브로 단말의 송신 장치에 관한 것으로, 입력된 신호의 전력을 증폭하여 출력하는 전력증폭모듈과, 상기 전력증폭모듈로부터 입력된 신호를 증폭하여 출력하는 메인증폭기와, 상기 전력증폭모듈로부터 입력된 제1 신호와 상기 증폭부로부터 입력된 신호의 위상이 반전된 제2 신호를 각각 입력받고 상기 입력된 제1 신호와 제2 신호를 가산하여 위상이 반전된 노이즈를 추출 및 생성하는 노이즈추출부, 및 상기 메인증폭기로부터 입력된 신호와 상기 노이즈추출부로부터 입력된 위상이 반전된 노이즈를 결합하여 노이즈를 제거하여 출력하는 결합기를 포함한다.
Figure P1020090095054
와이브로, 단말, 송신, 노이즈, 스퓨리어스

Description

와이브로 단말의 송신 장치{TRANSMITTER OF WIBRO TERMINAL}
본 발명은 와이브로 단말에 관한 것으로, 특히 와이브로 단말기에서 송신채널을 통해 데이터를 송신할 때 노이즈와 스퓨리어스 신호의 방사를 감소시킬 수 있는 와이브로 단말의 송신 장치에 관한 것이다.
현재, 이동하면서도 초고속 인터넷을 이용할 수 있는 무선 휴대인터넷인 와이브로(WiBro)가 일부지역을 중심으로 서비스되고 있다.
와이브로 방식의 휴대 인터넷 사업이 본격화됨에 따라 국내 유수의 업체에서는 와이브로 시스템의 도입이 활발히 추진되고 있다. 상기 와이브로는 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX)라고도 불린다.
와이브로는 TDD(Time Division Duplexer) 방식의 2.3GHz 내지 2.4GHz 대역의 주파수를 사용하는 데, 여기서 TDD는 하나의 중계기를 매개로 하여 다수개의 기지국이 다중 접속하고, 동일 주파수대를 시간적으로 분할하여 신호가 겹치지 않도록 상호 통신을 하는 시분할 다중접속 방식을 일컫는다.
여기서, TDD 방식은 하나의 중계기를 이용하여 다수개의 기지국이 다중 접속할 경우, 접속하는 기지국의 개수가 늘어날지라도 시간 지연(Time Delay)을 이용하여 일정 주기를 가지고 신호를 분할하기 때문에 포화 영역에서도 동작가능하다.
이와 같은 와이브로 시스템은 수신채널(Rx) 및 송신채널(Tx)을 같은 주파수 대역에서 이용하기 때문에, 중계기에서 수신채널의 데이터와 송신채널의 데이터 간의 시간 지연이 일어날 수 있고, 와이브로 중계기에 적용가능한 고출력 및 저잡음 특성을 만족하여야 한다.
본 발명은 와이브로 단말에서 송신채널을 통해 데이터를 송신할 때 송신신호에 포함된 노이즈와 스퓨리어스 신호의 방사를 감소시켜 송신채널의 성능을 개선할 수 있는 와이브로 단말의 송신 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 송신 장치는, 입력된 신호의 전력을 증폭하여 출력하는 전력증폭모듈; 상기 전력증폭모듈로부터 입력된 신호를 증폭하여 출력하는 메인증폭기; 상기 전력증폭모듈로부터 입력된 제1 신호와 상기 증폭부로부터 입력된 신호의 위상이 반전된 제2 신호를 각각 입력받고 상기 입력된 제1 신호와 제2 신호를 가산하여 위상이 반전된 노이즈를 추출 및 생성하는 노이즈추출부; 및 상기 메인증폭기로부터 입력된 신호와 상기 노이즈추출부로부터 입력된 위상이 반전된 노이즈를 결합하여 노이즈를 제거하여 출력하는 결합기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 노이즈추출부는, 상기 전력증폭모듈을 통해 출력되는 메인신호를 커플링하여 일정 전력의 신호를 추출하는 제1 커플러; 상기 메인증폭기를 통해 출력되는 신호를 커플링하여 일정 전력의 신호를 추출하는 제2 커플러; 상기 제2 커플러로부터 입력되는 신호의 위상을 반전시키는 위상반전부; 상기 제1 커플러를 통해 입력되는 메인신호와 상기 위상반전부를 통해 입력되는 위상 반전된 신호를 가산하여 메인신호를 제거한 후 반전된 노이즈 신호를 출력하는 가산기; 및 상기 가산기를 통해 입력되는 노이즈를 증폭하는 노이즈증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 와이브로 단말에서 송신채널을 통해 데이터를 송신할 때 송신신호에 포함된 노이즈를 제거하고 스퓨리어스 신호의 방사를 감소시켜 송신채널의 성능을 개선할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명과 관련된 와이브로 단말의 송수신 장치를 나타낸 도면으로서, 송수신 장치(10)는 경로스위칭수단(11), 하이패스필터부(13), 로우패스필터부(15), 전력증폭모듈(17) 등을 포함하여 구성되어 있다.
경로스위칭수단(11)은 안테나 측에 연결되고 외부 제어신호에 따라 스위칭되어 신호전송채널을 수신모드 또는 송신모드로 전환하게 된다. 예컨대 경로스위칭수단(11)은 외부 제어신호에 따라 스위칭되어 와이브로 단말을 수신모드 또는 송신모드로 전환하게 된다.
하이패스필터부(13)는 경로스위칭수단(11)의 송신단자(Tx)에 연결되어 안테나로 송신되는 신호 중 저주파신호는 차단하고 고주파신호만 통과시킨다. 와이브로는 2.3GHz 내지 2.4GHz 대역의 주파수를 사용함으로 예컨대, 차단주파수를 2.0GHz로 하고 그 이상의 주파수를 갖는 신호만 통과시킬 수 있다.
로우패스필터부(15)는 하이패스필터부(13)에 연결되어 하이패스필터부(13)로 전달되는 신호 중 고주파신호는 차단하고 저주파신호만 통과시킨다. 와이브로는 2.3GHz 내지 2.4GHz 대역의 주파수를 사용함으로 예컨대, 차단주파수를 2.7GHz로 하고 그 이하의 주파수를 갖는 신호만 통과시킬 수 있다.
상기에서 경로스위칭수단(11)은 외부로부터 송신모드에 대한 제어신호가 입력되면 스위치가 송신단자(Tx)로 스위칭되어 하이패스필터부(13)를 통해 입력된 와이브로 송신신호를 안테나로 전달한다.
만일, 경로스위칭수단(11)은 외부로부터 수신모드에 대한 제어신호가 입력되면 스위치가 수신단자(Rx)로 스위칭되어 안테나를 통해 입력된 와이브로 수신 신호를 수신채널(Rx Path)로 출력하게 된다.
전력증폭모듈(17; Power Amplifier Module)은 송신채널에 위치하며 입력된 와이브로 신호를 전력 증폭하여 로우패스필터부(15)로 전달하게 된다.
비록 도시하지는 않았지만, 송수신 장치는 LNA(Low Noise Amplifier)나 와이브로 신호에 포함된 고조파를 제거하기 위한 필터 등을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
이와 같이 구성된 와이브로 모듈의 송신 장치는 전력증폭모듈의 선형성과 출력 파워가 좋지 않고, EVM(Error Vector Magnitude) 마진도 부족함에 따라 송신채널(Tx Path)에 대한 성능 개선이 시급하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 와이브로 단말의 송신 장치를 나타낸 회로 블록도로서, 송신장치(100)는 전력증폭모듈(110)과 메인증폭기(120), 노이즈추출부(130), 제2 지연기(140), 결합기(150), 로우패스필터(160) 및 경로스위칭수단(170) 등을 포함하여 이루어져 있다.
전력증폭모듈(110; Power Amplifier Module)은 송신채널에 위치하며 입력된 와이브로 신호를 전력 증폭하여 출력하게 된다.
메인증폭기(120)는 상기 전력증폭모듈(110)로부터 입력된 신호를 증폭하여 출력한다. 이때 증폭기(120)에 의해 증폭된 신호는 스퓨리어스 신호를 포함할 수 있다.
노이즈추출부(130)는 상기 전력증폭모듈(110)로부터 입력된 제1 신호와 상기 메인증폭기(120)로부터 입력된 신호의 위상이 반전된 제2 신호를 각각 입력받고 상기 입력된 제1 신호와 제2 신호를 가산하여 위상이 반전된 노이즈 신호를 추출 및 생성한다.
상기 노이즈추출부(130)는 제1 커플러(131)와 제1 지연기(132), 제2 커플러(133), 위상반전부(134), 가산기(135) 및 노이즈증폭기(136)를 포함하여 이루어져 있다.
제1 커플러(131)는 전력증폭모듈(110)을 통해 출력되는 메인신호에 대한 커플링을 통해 일정 전력의 신호를 추출하여 출력한다.
제1 지연기(132)는 제1 커플러(131)로부터 입력되는 메인신호를 일정시간 지연하여 출력한다.
제2 커플러(133)는 메인증폭기(120)를 통해 출력되는 신호에 대한 커플링을 통해 일정 전력의 신호를 추출하여 출력한다.
위상반전부(134)는 상기 제2 커플러(133)로부터 입력되는 신호의 위상을 반전시킨다.
가산기(135)는 상기 제1 지연기(132)를 통해 입력되는 메인신호와 상기 위상 반전부(134)를 통해 입력되는 위상 반전된 신호를 가산하여 메인신호를 제거한 후 반전된 노이즈 신호를 출력한다.
노이즈증폭기(136)는 상기 가산기(135)를 통해 입력되는 노이즈 신호를 증폭하여 출력한다.
제2 지연기(140)는 상기 메인증폭기(120)로부터 입력되는 신호를 일정시간 지연시켜 출력한다.
결합기(150)는 상기 제2 지연기(140)로부터 입력된 신호와 상기 노이즈추출부(130)의 노이즈증폭기(136)로부터 입력된 위상이 반전된 노이즈를 결합하여 노이즈를 제거하여 출력한다.
로우패스필터(160)는 상기 결합기(150)로부터 입력되는 신호 중 고주파신호는 차단하고 저주파신호만 통과시킨다. 와이브로는 2.3GHz 내지 2.4GHz 대역의 주파수를 사용함으로 예컨대, 차단주파수를 2.7GHz로 하고 그 이하의 주파수를 갖는 신호만 통과시킬 수 있다.
경로스위칭수단(170)은 외부 제어신호에 따라 송신모드로 스위칭되어 로우패스필터(160)로부터 입력된 신호를 안테나를 통해 전송하도록 구성되어 있다. 상기 경로스위칭수단(170)은 외부 제어신호에 따라 스위칭되어 와이브로 단말을 수신모드 또는 송신모드로 전환하게 되는 데, 경로스위칭수단(170)은 전계효과 트랜지스터(FET) 또는 복수의 다이오드 회로로 구성될 수 있다. 상기 복수의 다이오드들은 외부 제어신호에 따라 온오프되어 송신채널(Tx Path) 또는 수신채널(Rx Path)을 선택하게 되며, SPDT(Single Pole Double Throw) 타입으로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 전력증폭모듈(110)을 통해 출력되는 신호는 메인증폭기(120)와 제1 커플러(131)로 전달되며, 제1 커플러(131)는 전력증폭모듈(110)을 통해 출력되는 신호를 커플링하여 소정 전력을 갖는 신호를 추출한다. 여기서, 제1 커플러(131)를 통해 추출된 신호의 전력은 전력증폭모듈(110)에서 출력되는 신호보다 작으며, 상기 커플링에 따라 전력증폭모듈(110)에서 메인증폭기(120)로 입력되는 메인신호의 전력도 다소 감소될 수 있다.
상기 메인증폭기(120)는 전력증폭모듈(110)로부터 입력된 신호를 증폭하게 되는 데, 이때 메인신호뿐만 아니라 메인신호의 대역폭 바깥쪽에 고조파 등의 노이즈가 생성된다.
상기 메인증폭기(120)를 통해 출력되는 신호는 제2 커플러(133)와 제2 지연기(140)로 전달되며, 제2 커플러(133)는 메인증폭기(120)를 통해 출력되는 신호를 커플링하여 소정 전력을 갖는 신호를 추출한다. 여기서, 제2 커플러(133)를 통해 추출된 신호의 전력은 메인증폭기(120)에서 출력되는 신호보다 작다.
상기 제2 커플러(133)를 통해 출력된 신호는 위상반전부(134)로 입력되고, 위상반전부(134)는 입력된 신호의 위상을 반전시키게 된다.
이어, 가산기(135)는 상기 제1 커플러(131)와 제1 지연기(132)를 통해 입력되는 메인신호와 상기 위상반전부(134)를 통해 입력되는 위상 반전된 신호를 입력받아 가산하여 위상이 서로 다른 메인신호를 제거한 후 위상이 반전된 노이즈 신호만을 출력한다.
상기 가산기(135)로부터 출력된 노이즈 신호는 노이즈증폭기(136)를 통해 증폭되어 결합기(150) 측으로 전달된다.
결합기(150)는 상기 메인증폭기(120)와 제2 지연기(140)로부터 입력된 신호와 상기 노이즈추출부(130)의 노이즈증폭기(136)로부터 입력된 위상이 반전된 노이즈를 각각 제공받아 결합하여 위상이 서로 다른 노이즈 신호만을 제거한 후 메인신호만을 출력하게 된다.
상기 결합기(150)를 통해 출력된 신호를 로우패스필터(160)로 입력되고, 로우패스필터(160)는 입력된 신호를 고주파신호는 차단하고 저주파신호만 통과시킨다. 예컨대, 와이브로는 2.3GHz 내지 2.4GHz 대역의 주파수를 사용함으로 로우패스필터(160)는 차단주파수를 2.7GHz로 하고 그 이하의 주파수를 갖는 신호만 통과시킬 수 있다.
상기 로우패스필터(160)를 통해 출력된 신호는 경로스위칭수단(170)의 송신단자와 안테나를 통해 무선 전송된다.
상기 로우패스필터(160)를 통해 출력된 신호는 도 3의 파형도와 같이 나타난다.
도 3에서 보듯이 2.5GHz 이하의 주파수대역에서는 출력전력 성능이 우수하고, 대략 4.0GHz 이상의 주파수대역에서는 최대전력이 -30dB 이하로 스퓨리어스 방사 특성이 상당히 개선되어 노이즈 감소 및 스펙트럼 마스크 성능이 개선되는 것으로 나타났다.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속 하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명과 관련된 와이브로 단말의 송수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 와이브로 단말의 송신 장치를 나타낸 회로 블록도이다.
도 3은 도 2에 의해 출력되는 신호 파형을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 송신 장치(와이브로 단말) 110: 전력증폭모듈(PAM)
120: 메인증포기 130: 노이즈추출부
131: 제1 커플러 132: 제1 지연기
133: 제2 커플러 134: 위상반전부
135: 가산기 136: 노이즈증폭기
140: 제2 지연기 150: 결합기
160: 로우패스필터 170: 경로스위칭수단

Claims (6)

  1. 입력된 신호의 전력을 증폭하여 출력하는 전력증폭모듈;
    상기 전력증폭모듈로부터 입력된 신호를 증폭하여 출력하는 메인증폭기;
    상기 전력증폭모듈로부터 입력된 제1 신호와 상기 증폭부로부터 입력된 신호의 위상이 반전된 제2 신호를 각각 입력받고 상기 입력된 제1 신호와 제2 신호를 가산하여 위상이 반전된 노이즈를 추출 및 생성하는 노이즈추출부; 및
    상기 메인증폭기로부터 입력된 신호와 상기 노이즈추출부로부터 입력된 위상이 반전된 노이즈를 결합하여 노이즈를 제거하여 출력하는 결합기;를 포함하는 와이브로 단말의 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합기로부터 입력된 신호 중 고주파신호는 차단하고 저주파신호만 통과시키는 로우패스필터부를 포함하는 와이브로 단말의 송신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    외부 제어신호에 따라 송신모드로 스위칭되어 상기 로우패스필터부로부터 입력된 신호를 안테나를 통해 전송하는 경로스위칭수단을 포함하는 와이브로 단말의 송신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노이즈추출부는, 상기 전력증폭모듈을 통해 출력되는 메인신호를 커플링하여 일정 전력의 신호를 추출하는 제1 커플러; 상기 메인증폭기를 통해 출력되는 신호를 커플링하여 일정 전력의 신호를 추출하는 제2 커플러; 상기 제2 커플러로부터 입력되는 신호의 위상을 반전시키는 위상반전부; 상기 제1 커플러를 통해 입력되는 메인신호와 상기 위상반전부를 통해 입력되는 위상 반전된 신호를 가산하여 메인신호를 제거한 후 반전된 노이즈 신호를 출력하는 가산기; 및 상기 가산기를 통해 입력되는 노이즈를 증폭하는 노이즈증폭기;를 포함하는 와이브로 단말의 송신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 커플러와 가산기 사이에 설치되어 입력신호를 일정시간 지연시키는 제1 지연기를 포함하는 와이브로 단말의 송신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인증폭기와 결합기 사이에 설치되어 입력신호를 일정시간 지연시키는 제2 지연기;를 포함하는 와이브로 단말의 송신 장치.
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