KR100653515B1 - 이동통신 시스템의 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템(PCS, DCS, W-CDMA WLL)의 단말기에서 필수적으로 사용되던 쏘 필터(SAW Filter)를 사용하지 않고서도 송신 스푸리어스(Spurious) 특성을 개선토록 한 이동 통신 시스템의 단말기에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, QPSK 변조기 전단에 송신신호(I,Q)를 저역 필터링하는 저역 필터(LPF)를 추가하고, 기저대역의 8.192MHz 체배 클럭 노이즈를 제거함으로써 송신 스푸리어스 특성을 개선할 수 있다. 또한, 기존의 송신 중간주파수 쏘 필터 대신에 Lumped LC BPF를 사용함으로써 송신 신호의 손실을 줄여 증폭기의 전류소모를 절감한다. 또한, 송신 스푸리어스를 제거하기 위해서 기존에는 RF단에는 복수개의 대역 필터를 사용하고, IF단에는 SAW 필터를 사용하였으나, 본 발명은 1개의 RF 대역필터와 LC 필터만을 사용하므로써 필터의 사용을 줄일 수 있으므로, 회로 구성 부품의 감소로 회로 사이즈도 줄일 수 있다.

이동통신 단말기, SAW 필터, LC 대역 필터, 저역 필터, 송신 스푸리어스

Description

이동통신 시스템의 단말기{Mobile station for mobile communication system}

도 1은 종래 이동통신 시스템에서 단말기의 송신단 구성을 보인 블록도이고,

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서 단말기의 송신단 구성을 보인 블록도이고,

도 3은 도 2의 저역 필터의 일 실시예를 보인 회로도이고,

도 4는 도 2의 LC 필터의 일 실시예를 보인 회로도이고,

도 5는 도 4에 도시된 LC 필터의 특성 곡선도이고,

도 6은 본 발명에서 적용한 저역 필터의 특성을 설명하기 위한 RF 출력 스펙트럼으로써, 도 6a는 송신신호 입력단에 저역 필터를 사용하지 않을 경우의 RF 출력 스펙트럼이고, 도 6b는 송신신호 입력단에 저역 필터를 사용한 경우의 RF 출력 스펙트럼이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 저역 필터부

101a, 101b : 저역 필터

102 : QPSK 변조기

103 : LC 저역 필터

106 : 고주파 대역 필터

본 발명은 CDMA 방식을 적용한 이동 통신 시스템(PCS, DCS, W-CDMA WLL)에서 단말기에 관한 것으로, 특히 기존에 필수적으로 사용되던 쏘 필터(SAW Filter)를 사용하지 않고서도 송신 스푸리어스(Spurious) 특성을 개선토록 한 이동 통신 시스템의 단말기에 관한 것이다.

좀 더 상세하게는, 송신신호(I,Q) 입력단에 저역 필터(LPF)를 추가하여 기저대역의 8.192MHz 체배 클럭 노이즈를 제거함으로써 송신 스푸리어스 특성이 개선되도록 하고, 기존의 송신 중간주파수 쏘 필터 대신에 Lumped LC BPF를 사용함으로써 송신 신호의 손실을 줄여 증폭기의 전류소모를 절감토록 한 이동 통신 시스템의 단말기에 관한 것이다.

일반적으로, 이동 통신 시스템에 사용되는 단말기는, 송신 기저 대역 신호인 I,Q 파형을 별도의 처리없이 중간주파수 QPSK 변조기로 입력시켜, QPSK 신호로 변조하였다. 이것은 기저대역(Baseband)으로 입력되는 송신신호는 양호한 특성을 갖고 있다고 가정했기 때문이다. 그러나 실제로 기저대역에서 CDMA 신호를 생성하기 위해 사용한 8.192MHz의 체배 주파수가 신호와 함께 IF단으로 입력되므로, RF 안테나 출력단에서의 파형에는 8.192MHz의 체배 주파수 스푸리어스가 발생한다. 따라서 이러한 송신 스푸리어스를 제거하기 위해서 종래에는 고가이면서 부피가 큰 RF 유전체 공진기 필터와 IF SAW 필터를 사용하였다.

첨부한 도면 도 1은 상기와 같은 RF 유전체 공진 필터와 IF SAW 필터를 사용한 종래 이동통신 시스템에서 단말기의 송신단 구성을 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, IF 기저대역 신호(I,Q)를 QPSK 변조하고 변조된 중간주파수를 출력하는 QPSK 변조기(1)와, 상기 QPSK 변조기(1)에서 출력된 중간주파수(IF)를 필터링하여 필요한 주파수 대역만을 통과시키는 중간주파수 SAW 필터(2)와, 상기 중간주파수 SAW 필터(2)를 통한 송신 신호의 이득을 제어하는 자동 이득 제어부(3)와, 상기 자동 이득 제어부(3)에서 출력되는 송신 신호를 고주파수로 상향 변환하는 주파수 상향 변환기(4)와, 상기 주파수 상향 변환기(4)에서 출력되는 고주파를 설정 대역으로 필터링하는 제 1 대역 필터(5)와, 상기 제 1 대역 필터(5)에서 출력되는 신호를 전치 증폭하는 전치 증폭기(6)와, 상기 전치 증폭기(6)의 출력 신호를 대역 필터링하는 제 2 대역 필터(7)와, 상기 제 2 대역 필터(7)의 출력신호를 소정 레벨로 증폭하는 드라이브 증폭기(8)와, 상기 드라이브 증폭기(8)의 출력 신호를 최종적으로 증폭하여 출력하는 최종 증폭기(9)로 구성되었다.

이와 같이 구성된 종래 이동통신 시스템에서 사용되는 단말기의 송신단 장치는, 먼저 QPSK 변조기(1)에서 기저 대역 신호 처리부에서 전송된 직교성분의 IF 기저대역 신호(I,Q)를 QPSK 변조한다. 즉, 상기 기저대역 신호처리부에서는 IF PLL 신디사이저(Synthesizer)로부터 140MHz를 공급 받아 위상 쉬프터를 이용하여 위상이 0°인 로컬 신호와 위상이 90°인 로컬 신호를 만든다. 이렇게 만들어진 각각의 로컬 신호는 상기 QPSK 변조기(1)로 입력되며, QPSK 변조기(1)는 내부의 In-Phase 변조기와 Quadrature Phase 변조기로 각각 QPSK 변조를 하게 되고, 이렇게 변조된 IF 신호는 후단의 중간주파수 SAW 필터(2)에 전달된다.

상기 중간주파수 SAW 필터(2)는 상기 QPSK 변조기(1)에서 출력된 중간주파수(IF)에서 송신 IF 신호는 통과시키고, 불요대역 신호는 차단한다. 즉, 필터링을 통해 필요한 주파수 대역(예를 들어, 140MHz)만을 통과시킨다.

자동 이득 제어부(3)는 역방향 링크에서 전력제어를 수행하기 위해서 기지국으로부터 전송된 전력 제어 정보 및 수신레벨에 따른 RSSI 값의 변동을 합하여 그 결과치를 이용하여 상기 중간주파수 SAW 필터(2)를 통한 송신 신호의 이득을 제어한다.

그리고 주파수 상향 변환기(4)는 상기 자동 이득 제어부(3)에서 출력되는 송신 신호를 고주파수(RF)로 상향 변환한다. 여기서 주파수 상향 변환기(4)는 PLL 신디사이저로부터 2455MHz의 로컬 주파수를 공급 받는다.

아울러 제 1 대역 필터(5)는 상기 주파수 상향 변환기(4)에서 출력되는 고주파를 설정 대역(2315MHz)으로 필터링한다.

아울러 전치 증폭기(6)는 경로 손실을 보상하기 위해서 상기 제 1 대역 필터(5)에서 출력되는 신호를 전치 증폭하게 되고, 제 2 대역 필터(7)는 상기 전치 증폭기(6)의 출력 신호를 대역 필터링한다. 여기서, 제 2 대역 필터(7)는 고가이면서 부피가 큰 RF 유전체 공진기 필터를 사용한다.

그리고 드라이브 증폭기(8)는 상기 제 2 대역 필터(7)의 출력신호를 소정 레 벨로 증폭하게 되고, 최종 증폭기(9)는 상기 드라이브 증폭기(8)의 출력 신호를 최종적으로 증폭하여 송신 주파수로 출력한다.

그러나 이러한 종래의 이동통신 단말기는, 베이스밴드 처리부에서 CDMA 신호를 생성하기 위해 사용한 8.192MHz의 체배 주파수가 신호와 함께 송신단에 입력되어 송신 스푸리어스가 발생되며, 이것을 제거하기 위해서 고가이면서 부피가 큰 RF 유전체 공진기 필터와 중간주파수 SAW 필터를 사용하므로써, 장치의 사이즈가 커지고 생산 단가가 높아지는 단점을 유발하였다.

또한, 경로 손실을 보상하기 위해서 증폭기에서 그 증폭도를 높임으로써 전력 소모가 커지는 단점도 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 이동통신 단말기에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 기존에 필수적으로 사용되던 쏘 필터(SAW Filter)를 사용하지 않고서도 송신 스푸리어스(Spurious) 특성을 개선토록 한 이동 통신 시스템의 단말기를 제공하는 데 있다.

좀 더 상세하게는, 송신신호(I,Q) 입력단에 저역 필터(LPF)를 추가하여 기저대역의 8.192MHz 체배 클럭 노이즈를 제거함으로써 송신 스푸리어스 특성이 개선되도록 하고, 기존의 송신 중간주파수 쏘 필터 대신에 Lumped LC BPF를 사용함으로써 송신 신호의 손실을 줄여 증폭기의 전류소모를 절감토록 한 이동 통신 시스템의 단 말기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

기저대역 신호 처리부에서 처리된 IF 기저대역 신호를 QPSK 변조하고, 고주파수로 상향 변환한 후 증폭하여 출력하는 이동통신 단말기에 있어서,

상기 IF 기저대역 신호를 저역 필터링하여 상기 기저대역 신호 처리부에서 부가한 8.192MHz의 체배 주파수를 제거하는 저역 필터부와;

상기 저역 필터부에서 필터링된 기저대역 신호를 QPSK 변조하는 QPSK 변조기와;

상기 QPSK 변조기에서 출력된 중간주파수(IF)를 대역 필터링하여 필요한 주파수 대역만을 통과시키는 LC 대역 필터와;

상기 LC 대역 필터를 통한 송신 신호의 이득을 제어하는 자동 이득 제어부와;

상기 자동 이득 제어부에서 출력되는 송신 신호를 고주파수로 상향 변환하는 주파수 상향 변환기와;

상기 주파수 상향 변환기에서 출력되는 고주파를 설정 대역으로 필터링하는 고주파 대역 필터와;

상기 고주파 대역 필터에서 출력되는 신호를 전치 증폭하는 전치 증폭기와;

상기 전치 증폭기의 출력 신호를 소정 레벨로 증폭하는 드라이브 증폭기와;

상기 드라이브 증폭기의 출력 신호를 최종적으로 증폭하여 송신 신호로 출력하는 최종 증폭기로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면 도 2는 본 발명에 의한 이동 통신 단말기의 송신단 구성을 보인 도면이다.

여기서, 참조부호 101은, 상기 IF 기저대역 신호를 저역 필터링하여 전단 기저대역 신호 처리부에서 부가한 8.192MHz의 체배 주파수를 제거하는 저역 필터부를 나타내고, 참조부호 102는 상기 저역 필터부(101)에서 필터링된 기저대역 신호를 QPSK 변조하는 QPSK 변조기를 나타내며, 참조부호 103은 상기 QPSK 변조기(102)에서 출력된 중간주파수(IF)를 대역 필터링하여 필요한 주파수 대역만을 통과시키는 LC 대역 필터를 나타낸다.

또한, 참조부호 104는 상기 LC 대역 필터(103)를 통한 송신 신호의 이득을 제어하는 자동 이득 제어부를 나타내며, 참조부호 105는 상기 자동 이득 제어부(104)에서 출력되는 송신 신호를 고주파수로 상향 변환하는 주파수 상향 변환기를 나타내고, 참조부호 106은 상기 주파수 상향 변환기(105)에서 출력되는 고주파를 설정 대역으로 필터링하는 고주파 대역 필터를 나타낸다.

또한, 참조부호 107은 상기 고주파 대역 필터(106)에서 출력되는 신호를 전치 증폭하는 전치 증폭기를 나타내고, 참조부호 108은 상기 전치 증폭기(107)의 출력 신호를 소정 레벨로 증폭하는 드라이브 증폭기를 나타내며, 참조부호 109는 상기 드라이브 증폭기(108)의 출력 신호를 최종적으로 증폭하여 송신 신호로 출력하는 최종 증폭기를 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 이동통신 단말기는 저역 필터부(101)에서 전단 기저대역 신호 처리부에서 전송된 IF 기저대역 신호를 저역 필터링하여 8.192MHz의 체배 주파수를 제거한다. 여기서, 8.192MHz의 체배 주파수는 8.192MHz의 체배(정수배)에 해당하는 주파수를 의미하는 것임을 잘 이해해야 한다.

즉, 상기 저역 필터부(101)는 기저대역 신호중 I 신호를 저역 필터링하기 위한 제 1 저역 필터(101a)와, Q신호를 저역 필터링하기 위한 제 2 저역 필터(101b)로 구성되며, 제 1 및 제 2 저역 필터(101a)(101b)는 각각 도 3과 같이 인덕터(L1) 커패시터(C1,C2)로 이루어진 3차 Chebyshev 저역 필터로 구성되어, 각각 입력되는 기저대역 신호에 포함된 8.192MHz의 체배 주파수를 제거하여 스푸리어스를 제거한다. 여기서, 3차 Chebyshev 저역 필터를 이루고 있는 인덕터(L1) 및 커패시터(C1,C2)의 값은 해당 3차 Chebyshev 저역 필터가 8.192MHz의 체배 주파수를 제거할 수 있도록 하기 위해 소자값 계산 방법에 의해 그 값이 결정되는 것임을 잘 이해해야 한다.

이렇게 스푸리어스가 제거된 신호는 QPSK 변조기(102)에 입력되며, QPSK 변조기(102)는 상기 저역 필터부(101)에서 필터링된 기저대역 신호를 QPSK 변조한다.

그리고 LC 대역 필터(103)는 도 4와 같이 구현되는 LC 대역 필터를 이용하여 상기 QPSK 변조기(102)에서 출력된 중간주파수(IF)를 대역 필터링하여 필요한 주파수 대역(140MHz)만을 통과시킨다. 여기서, LC 대역 필터를 이루고 있는 LC 값은 해당 LC 대역 필터가 필요한 주파수 대역(140MHz)만을 통과시키도록 하기 위해 상기 소자값 계산 방법에 의해 그 값이 결정되는 것임을 잘 이해해야 한다.

첨부한 도면 도 5는 상기 LC 대역 필터(103)의 특성 곡선을 도시한 것이다.

아울러 자동 이득 제어부(104)는 기지국에서 전송한 전력 제어 정보 및 수신한 신호로부터 얻어진 RSSI를 합하여 설정된 이득에 따라 상기 LC 대역 필터(103)를 통한 송신 신호의 이득을 제어한다.

이렇게 이득이 제어된 송신 신호는 주파수 상향 변환기(105)에 입력되며, 상기 주파수 상향 변환기(105)는 상기 자동 이득 제어부(104)에서 출력되는 송신 신호를 고주파수로 상향 변환하게 되고, 고주파수 대역 필터(106)는 상기 주파수 상향 변환기(105)에서 출력되는 고주파수를 설정 대역(2315MHz)으로 필터링한다.

전치 증폭기(107)는 상기 고주파 대역 필터(106)에서 출력되는 신호를 전치 증폭하게 되고, 드라이버 증폭기(108)는 상기 전치 증폭기(107)의 출력 신호를 소정 레벨로 증폭하게 되고, 최종 증폭기(109)는 상기 드라이브 증폭기(108)의 출력 신호를 최종적으로 증폭하여 송신 신호로 출력한다.

첨부한 도면 도 6은 본 발명에 적용된 저역 필터의 특성을 설명하기 위한 RF 출력 스펙트럼으로써, 도 6a는 기존과 같이 송신신호 입력단에 저역 필터를 사용하지 않았을 경우의 RF 출력 스펙트럼이고, 도 6b는 본 발명에서와 같이 송신신호 입력단에 저역 필터를 사용한 경우의 RF 출력 스펙트럼을 나타낸 것이다.

이상에서 상술한 본 발명 " 이동통신 시스템의 단말기"에 따르면, QPSK 변조기 전단에 I,Q 저역 필터를 부가함으로써, 기저 대역의 8.192MHz 클럭노이즈를 제거할 수 있으므로 송신 스푸리어스 특성을 개선할 수 있는 이점이 있다.

또한, 기존에 사용하는 TX IF SAW 필터 대신 LC 대역 필터를 사용함으로써 경로 손실을 보상할 수 있어 증폭기의 추가 전력을 저감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 송신 스푸리어스를 제거하기 위해서 기존에는 RF단에는 복수개의 대역 필터를 사용하고, IF단에는 SAW 필터를 사용하였으나, 본 발명은 1개의 RF 대역필터와 LC 필터만을 사용하므로, 필터의 사용을 줄일 수 있어 전체적인 원가 절감과 회로 구성 부품의 감소로 회로 사이즈도 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 기저대역 신호 처리부에서 처리된 IF 기저대역 신호를 QPSK 변조하고, 고주파수로 상향 변환한 후 증폭하여 출력하는 이동통신 단말기에 있어서,

   상기 IF 기저대역 신호를 저역 필터링하여 상기 기저대역 신호 처리부에서 부가한 8.192MHz의 체배 주파수를 제거하는 저역 필터부와;

   상기 저역 필터부에서 필터링된 기저대역 신호를 QPSK 변조하는 QPSK 변조기와;

   상기 QPSK 변조기에서 출력된 중간주파수(IF)를 대역 필터링하여 필요한 주파수 대역만을 통과시키는 LC 대역 필터와;

   상기 LC 대역 필터를 통한 송신 신호의 이득을 제어하는 자동 이득 제어부와;

   상기 자동 이득 제어부에서 출력되는 송신 신호를 고주파수로 상향 변환하는 주파수 상향 변환기와;

   상기 주파수 상향 변환기에서 출력되는 고주파를 설정 대역으로 필터링하는 고주파 대역 필터와;

   상기 고주파 대역 필터에서 출력되는 신호를 전치 증폭하는 전치 증폭기와;

   상기 전치 증폭기의 출력 신호를 소정 레벨로 증폭하는 드라이브 증폭기와;

   상기 드라이브 증폭기의 출력 신호를 최종적으로 증폭하여 송신 신호로 출력하는 최종 증폭기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 단말 기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 저역 필터부는, 기저대역 신호중 I 신호를 저역 필터링하기 위한 제 1 저역 필터와, 상기 기저대역 신호중 Q신호를 저역 필터링하기 위한 제 2 저역 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 단말기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 저역 필터는, 각각 3차 Chebyshev 저역 필터인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 단말기.

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