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KR20100042817A - 다단계 채널 필터를 가지는 무선 통신 시스템의 송수신 장치 - Google Patents

다단계 채널 필터를 가지는 무선 통신 시스템의 송수신 장치 Download PDF

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KR20100042817A
KR20100042817A KR1020080101979A KR20080101979A KR20100042817A KR 20100042817 A KR20100042817 A KR 20100042817A KR 1020080101979 A KR1020080101979 A KR 1020080101979A KR 20080101979 A KR20080101979 A KR 20080101979A KR 20100042817 A KR20100042817 A KR 20100042817A
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South Korea
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channel filter
filter
signal
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KR1020080101979A
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김병기
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 다단계 채널 필터를 가지는 무선 통신 시스템의 송수신 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 무선 통신 시스템의 송수신 장치에 있어서, 송신 모뎀부, 업 컨버터부, 아날로그 변환부 및 송신 RF부를 포함하는 송신부; 수신 모뎀부, 다운 컨버터부, 디지털 변환부 및 수신 RF부를 포함하는 수신부; 및 상기 업 컨버터부 및 다운 컨버터부의 디시메이터, 패터 및 채널 필터의 수 및 배열 순서를 주파수 대역에 따라 변환하는 채널 필터 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 채널 필터를 가지는 무선 통신 시스템의 송수신 장치를 제공한다.
Figure P1020080101979
LTE, decimation, Interpolation

Description

다단계 채널 필터를 가지는 무선 통신 시스템의 송수신 장치{An apparatus of transmitting and receiving which have multiple channel filters}
본 발명은 무선 통신 시스템의 송수신 장치에 관한 것으로, 특히, 다단계의 채널 필터를 구비하는 무선 통신 시스템의 송수신 장치에 관한 것이다.
LTE (Long Term Evolution)에서는 20 MHz 채널 대역(Channel Bandwidth) 뿐만이 아니라, 15, 10, 5, 3, 1.4 MHz 등 다수의 채널 대역(Channel Bandwidth)을 정의하여 지원을 요구한다.
LTE에서는 다수의 채널 대역(Channel Bandwidth)에 대해 송신부(Tx)에서는 스펙트럼 마스크(Spectrum Mask) 등의 매우 엄격한 요구 사양을 조건을 만족 할 수 있어야 하며, 수신부(Rx)에서도 인접 채널(Channel)의 간섭신호에 대해 매우 엄격한 규격의 채널 선택(ACS, Adjacent Channel Selectivity) 및 채널 구분(Blocking)의 조건을 만족하여야 한다.
개별적인 채널 대역(Channel Bandwidth)에 대해 완전히 별도의 트랜시버(Transceiver)를 개발하여 지원하는 방식은 다수의 국가 및 사업자 대응을 고려할 때 경쟁력을 갖기 어려우며, 현실적으로 RF 필터 및 Anlog IF 필터 등은 20 MHz 의 가장 넓은 대역(Bandwidth)에 맞춰 설계 하되, 기타 협대역(Narrow Channel Bandwidth)에서는 디지털 채널 필터(Digital Filter)를 이용하여 LTE 규격 및 국가나 사업자별 요구 사양을 만족하여야 한다.
디지털 채널 필터는 아날로그 채널 필터에서는 구현하기 힘든 채널 주파수 대역(Channel Bandwidth)의 가장자리에서 매우 급격한 필터링을 수행하는 채널 필터링 기능을 수행한다.
이러한 채널 필터는 그 주파수 대역(Bandwidth)이 좁아지면, 채널 필터(Digital Filter)에 요구되는 필터의 탭(Filter Tap) 수가 반비례로 증가한다. 예컨대, 5 내지 1.4 MHz의 경우는 20 MHz에 비해 약 4 내지 8배 이상의 탭(Coefficient Tap) 수가 필요하다. 탭 수가 증가함에 비례하여, 이러한 채널 필터를 구현하기 위해서는 멀티플라이어가 필요하게 된다. 멀티플라이어는 디지털 하드웨어에서 그 구현의 복잡도가 가장 복잡한 연산장치 중 하나이므로 위와 같이 많은 량의 멀티플라이어를 이용한 채널 필터의 구현은 쉽게 선택하기 어려운 문제이다.
따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제를 감안한 본 발명의 목적은 여러 단계의 필터링 과정을 통해 채널 필터의 탭 수를 줄일 수 있는 무선 송수신기의 채널 필터를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 시스템에서 다수의 채널 대역폭을 지원하는 송수신기를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 송수신 장치는, 송신 모뎀부, 업 컨버터부, 아날로그 변환부 및 송신 RF부를 포함하는 송신부; 수신 모뎀부, 다운 컨버터부, 디지털 변환부 및 수신 RF부를 포함하는 수신부; 및 상기 업 컨버터부 및 다운 컨버터부의 디시메이터, 패터 및 채널 필터의 수 및 배열 순서를 주파수 대역에 따라 변환하는 채널 필터 변환부;를 포함한다.
상기 업 컨버터부 및 상기 다운 컨버터부는 주파수 대역에 따른 입력 신호를 다운 샘플링하여 대역 필터링하는 적어도 한 쌍의 디시메이터 및 채널 필터; 및 상기 다운 샘플링하여 대역 필터링한 신호를 상기 입력 신호의 크기로 보간하여 대역 필터링하는 적어도 한 쌍의 패더 및 채널 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 시스템에 다수의 채널 대역을 지원하는 경우에 효과적으로 채널 대역에 따라 채널 필터를 변경할 수 있다.
특히, 채널의 대역이 줄어드는 경우에 다단계의 채널 필터를 이용하는 그 채널 필터 구현에 필요한 경우 멀티플라이어의 수가 급격히 증가하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 장치의 개략적인 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 장치의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 장치는 송신부(100), 수신부(200) 및 채널 필터 변환부(300)를 포함한다.
송신부(100)는 송신 모뎀부(110), DUC(Digital Up Converter)부(120), 아날로그 변환부(DAC, Digital to Analog Converter, 이하, "DAC부"로 칭함)(130), 송신 RF(Radio Frequency)부(140)를 포함한다.
수신부(200)는 수신 모뎀부(210), 다운 컨버터부(DDC, Digital Down Converter, 이하, "DDC부"로 칭함)(220), 디지털 변환부(ADC, Analog to Digital Converter, 이하, "ADC부"로 칭함)(230), 및 수신 RF(Radio Frequency)부(240)를 포함한다.
송신부(100)의 동작을 살펴보면, 송신 모뎀부(110)는 디지털 베이스밴드 신호를 출력한다. 그러면, DUC부(120)는 송신 모뎀부(110)로부터 입력된 디지털 베이스 밴드 입력 신호를 디지털 필터링하여 IF로 주파수로 변환(Frequency Shift)시켜 출력한다. 이어서, DAC부(130)는 IF 주파수로 변환된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환(Digital-to-Analog Conversion)하여 아날로그 IF 신호로 출력한다. 그런 다음, RF부(140)에서는 IF 주파수 신호를 RF 신호로 변환시켜 안테나(Antenna)를 통해 공중(air)으로 방사한다.
수신부(200)의 동작을 살펴보면, 수신 RF부(240)를 통해 수신된 RF 신호는 아날로그 IF 신호로 변환된다. 그러면, ADC부(230)는 아날로그 IF 신호를 디지털 변환(Analog-to-Digital Conversion)하여 디지털 IF 신호로 출력한다. 이어서, DDC부(220)는 IF 신호를 주파수 변환(Frequency Shift) 및 필터링 과정을 거쳐 베이스 밴드(Digital Baseband) 신호로 변환한 후 수신 모뎀부(210)로 출력한다.
DUC부(120)는 업 샘플링(Interpolation) 과정에서의 이미지(image) 신호제거를 위한 필터링 기능을 수행하며, DDC부(210)는 다운 샘플링(Decimation) 과정에서의 알리아싱 제거(Anti-aliasing)를 위한 필터링 기능을 수행할 수 있다.
특히, DUC부 및 DDC부(120, 220)는 베이스밴드(Baseband) 신호 및 IF(Intermediate Frequency) 신호 등의 디지털 신호를 채널 필터링하는 채널 필터들을 포함한다. DUC부 및 DDC부(120, 220) 내의 디지털 채널 필터는 아날로그 채널 필터에서는 구현하기 힘든 채널 주파수 대역(Channel Bandwidth)의 가장자리에서 매우 급격한 필터링을 수행하는 채널 필터링 기능을 수행한다.
이러한 채널 필터는 그 주파수 대역(Bandwidth)이 좁아지면, 채널 필터(Digital Filter)에 요구되는 필터의 탭(Filter Tap) 수가 반비례로 증가한다. 예컨대, 5 내지 1.4 MHz의 경우는 20 MHz에 비해 약 4 내지 8배 이상의 탭(Coefficient Tap) 수가 필요하다. 탭 수가 증가함에 따라 채널 필터를 구현하기 위해서는 탭 수에 비례하여 멀티플라이어가 필요하게 된다.
본 발명의 실시 예에서, 멀티플라이어는 디지털 하드웨어에서 그 구현의 복잡도가 가장 복잡한 연산장치 중 하나이므로, 이러한 멀티플라이어의 수를 줄이기 위하여, 다단계의 채널 필터를 이용하여 구현한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, DUC부(120)의 다단계 채널 필터는 채널 대역폭 별로 입력되는 신호를 다운 샘플링하여 채널 필터링하고, 다운 샘플링 및 필터링된 신호를 보간(interpolation)하여 채널 필터링하는 여러 단계를 거침으로써, 필요한 멀티플라이어의 수를 줄일 수 있다.
또한, DDC부(220)의 다단계 채널 필터의 경우에도, DUC부(120)와 마찬가지로, 입력되는 신호를 다운 샘플링하여 채널 필터링하고, 다운 샘플링 및 필터링된 신호를 보간(interpolation)하여 채널 필터링하는 여러 단계를 거침으로써, 필요한 멀티플라이어의 수를 줄일 수 있다.
다운 샘플링(Down sampling)은 입력되는 신호의 샘플링 점의 일부만 취하는 것을 의미하며, 보간(interpolation)은 알고 있는 기존의 샘플링 점에 대해 시간적으로 다른 새로운 샘플링 점을 잡아서 그 새로운 샘플링 점의 값을 기존 샘플링 점 의 값에서 만들어 넣는 것을 말한다.
이때, 이러한 다운 샘플링, 보간 및 채널 필터링 횟수는 채널 대역폭 별로 달라진다. 다음의 <표 1>은 본 발명의 실시 예에 따른 다운 샘플링 및 보간을 위한 크기를 설명하기 위한 것이다.
sample rate channel Bandwidth 다운 샘플링 크기
30.72 MSPS 20 MHz 1
30.72/2 MSPS 10 MHz 1/2
30.72/4 MSPS 5 MHz 1/4
30.72/8 MSPS 4 MHz 1/8
30.72/16 MSPS 1.4 MHz 1/16
<표 1>에 나타난 바와 같이, 채널의 대역폭(Channel Bandwidth)에 따라 다운 샘플링 크기를 달리한다. 이때, 다운 샘플링은 1번에 걸쳐 수행할 수 도 있고, 2 이상의 과정을 통해 수행할 수 있다. 예컨대, 1/4 크기의 다운 샘플링을 위하여, 1/2 크기의 다운 샘플링을 2번에 걸쳐 수행할 수 있다. 보간(interpolation)의 경우도 한번에 보간을 수행할 수 도 있으며, 2 이상의 과정을 통해 보간을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 다운 샘플링 및 보간을 수행하기 위해서는 디시메이터(Decimator), 패터(zero-padder) 및 채널 필터(Digital Channel Filter)가 필요하다. 본 발명의 실시 예에 따른 채널 필터를 포함하는 DUC부 및 DDC부(120, 220)는 FPGA(field programmable gate array)를 이용하여 구현할 수 있다. FPGA는 프로그래밍 가능한 논리 블록과 프로그래밍 가능한 내부선이 포함된 반도체 소자이다. FPGA는 프로그래밍 가능한 논리 블록에 플립플롭 또는 메모리 블록을 포함한다.
채널 필터 변환부(300)는 요구되는 채널의 대역폭(Channel Bandwidth)에 따라 DUC부 및 DDC부(120, 220)를 변환시킨다. 즉, 그 주파수 대역이 20, 10, 5, 3, 1.4MHz로 변화함에 따라, DUC부 및 DDC부(120, 220)의 디시메이터, 패터 및 채널 필터의 수 및 순서를 달리하여 변환시킨다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 20, 10, 5, 3, 1.4MHz 등의 다양한 채널 대역폭(Channel Bandwidth)을 지원하기 위하여, 송신 및 수신 모뎀부(110, 210)의 경우, 송수신되는 데이터의 RB(Resource Block)의 크기를 변경하며, 채널 필터 변환부(300)는 DUC부 및 DDC부(120, 220)의 디시메이터, 패터 및 채널 필터의 수 및 순서를 변화시킨다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 필터에 대해서 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)의 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 다른 송수신 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2a 및 도 2b에서는 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)의 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
DUC부(120)는 다단계 채널 필터인 송신 채널 필터부(121)를 포함한다. 이러한 다단계 채널 필터에 대해서 설명하기로 한다. 도 2a에 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)에서 DUC부(120)를 도시하였다.
여기서, 모뎀부에서 DUC부(120)로 입력되는 원 신호의 크기는 30.72 MSPS이다. 또한, DUC부(120)의 송신 채널 필터부(121)로 입력되는 원 신호의 크기는 30.72 MSPS이다.
수신 채널 필터부(121)로 입력되는 신호는 1/8 디시메이터(301), 1/8 채널 필터(303), 1/4 패터(305), 1/4 채널 필터(307), 1/2 패터(309), 1/2 채널 필터(311), 1 패더(313) 및 1 채널 필터(315)를 통과하여 원 신호 크기로 출력된다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 채널 필터 과정은, 다음의 4 단계를 거치게 된다.
1 단계로, 1/8 디시메이터(301) 및 1/8 채널 필터(303)는 30.72 MSPS 크기의 입력 신호를 1/8 크기(3.84 MSPS)로 다운 샘플링하고, 다운 샘플링된 신호를 대역 필터링한다.
2 단계로, 1/4 패터(305) 및 1/4 채널 필터(307)는 원 신호의 1/4 크기(7.68 MSPS)로 보간(interpolation)하고, 이를 대역 필터링한다. 이때, 1/4 패터(305)는 다운 샘플링된 신호(1/8 크기(3.84 MSPS))의 샘플링 점 사이에 새로운 샘플링 점을 추가하여 원 신호의 1/8 크기의 신호를 원신호의 1/4 크기로 보간 한다.
3 단계로, 1/2 패터(309), 1/2 채널 필터(311)는 원 신호의 1/2 크기(15.36 MSPS)로 보간하고, 이를 대역 필터링한다. 이때, 제2 패터(309)는 원 신호의 1/4 크기(7.68 MSPS)의 신호의 샘플링 점 사이에 새로운 샘플링 점을 추가하여 원 신호의 1/4 크기의 신호를 원 신호 크기의 1/2 크기의 신호로 보간 한다.
4 단계로, 1 패더(313) 및 1 채널 필터(315)는 원 신호 크기(30.72 MSPS)로 보간하고, 이를 대역 필터링한다. 이때, 1 패터(313)는 원 신호의 1/2 크기(15.36 MSPS)의 신호의 샘플링 점 사이에 새로운 샘플링 점을 추가하여 원 신호의 1/2 크기의 신호를 원 신호 크기로 보간 한다.
한편, DDC부(120)는 다단계 채널 필터인 수신 채널 필터부(122)를 포함한다. 이러한 다단계 채널 필터에 대해서 설명하기로 한다. 도 2b에 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)에서 DDC부(220)를 도시하였다.
여기서, ADC부(230)에서 DDC부(220)로 입력되는 신호의 크기는 92.16 MSPS이다. 또한, 수신 채널 필터부(221)로 입력되는 원 신호의 크기는 30.72 MSPS이다.
수신 채널 필터부(221)로 입력되는 신호는 1 채널 필터(321), 1/2 디시메이터(323), 1/2 채널 필터(325), 1/4 디시메이터(327), 1/4 채널 필터(329), 1/8 디시메이터(331), 1/8 채널 필터(333), 및 1 패터(335)를 통과하여 원 신호 크기로 수신단 모뎀부로 입력된다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 채널 필터 과정은, 다음의 4 단계를 거치게 된다.
1 단계로, 1 채널 필터(321) 및 1/2 디시메이터(323)는 30.72 MSPS 크기의 입력 신호를 대역 필터링하고, 원 신호의 1/2 크기(15.36 MSPS)로 다운 샘플링한다.
2 단계로, 1/2 채널 필터(325) 및 1/4 디시메이터(327)는 원 신호의 1/2 크기(15.36 MSPS)로 다운 샘플링된 신호를 대역 필터링하고, 원 신호의 1/4 크기(7.68 MSPS)로 다운 샘플링한다.
3 단계로, 1/4 채널 필터(329) 및 1/8 디시메이터(331)는 원 신호의 1/4 크기(7.68 MSPS)로 다운 샘플링된 신호를 대역 필터링하고, 원 신호의 1/8 크기(3.84)로 다운 샘플링한다.
4 단계로, 1/8 채널 필터(333) 및 1 패터(335)는 원 신호의 1/8 크기(7.68 MSPS)의 신호를 대역 필터링하고, 원 신호 크기(30.72 MPMS)로 보간(interpolation)한다. 이때, 1 패터(335)는 다운 샘플링된 신호(1/8 크기(3.84 MSPS))에 샘플링 점 사이에 새로운 샘플링 점을 추가하는 보간을 수행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 일반적인 채널 필터가 원 신호를 그래도 필터링하는 것에 반해, 다운 샘플링하여 필터링하고, 다시 보간(interpolation)하여 필터링하는 다수의 단계를 거치게 된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 10, 5, 3, 1.4 MHz Channel Bandwidth의 경우에도, 도 2a 및 도 2b에서 예를 든 바와 같이, DUC부 및 DDC부(120, 220) 내에서 다수의 단계를 이용하여 대역폭(Bandwidth) 별로 다수의 채널 필터(Channel Filter)와 패터(zero-padder) 및 디시메이터(decimator)를 이용하여 구현한다. 즉, 20, 10, 5, 3, 1.4 MHz 채널 대역폭(channel bandwidth)으로 변경되면, 이러한 단계의 수도 1, 2, 3, 4, 5 단계로 증가하게 된다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 다단계 채널 필터는 다음과 같은 이점을 가질 수 있다. 즉, 일 단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)를 이용하여 구현하는 경우에 비해, 채널 필터(Chnnel Filer)에 필요한 탭(tap) 수 및 이에 따른 멀티플라이어(multiplier) 수를 감소시킬 수 있다.
이러한 채널 필터의 장치적 특성에 대해서 설명하기로 한다. 먼저, 송신단의 경우 채널 필터의 장치적 특징에 대해서 설명하기로 한다. 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예예 따른 다단계 채널 필터의 장치적 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3e에 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)에서 채널 필터의 특성에 대해서 도시하였다.
여기서, 도 3a는 일단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)의 경우 주파수 응답을 도시한 것이며, 도 3b 내지 도 3e는 다단계의 채널 필터(Multi-stage Channel Filter)의 경우 주파수 응답을 도시한 것이다. 특히, 도 3b 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 1 채널 필터(315), 1/2 채널 필터(311), 1/4 채널 필터(307), 및 1/8 채널 필터(303)의 주파수 응답을 각각 도시한 것이다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 일단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)의 경우는 도 3a에 도시한 바와 같은 주파수 응답을 가지는 채널 필터를 이용하여 구현하여야 한다. 이러한 일단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)의 경우는 구현에 필요한 채널 필터의 탭 수는 481개이다.
한편, 도 3a에 설명한 바와 같이, 4 개의 채널 필터를 이용하여 다단계 채널 필터(Multi-stage Channel Filter)는 도 3b 내지 도 3e와 같은 주파수 응답을 가지는 채널 필터들을 이용하여 구현할 수 있다.
즉, 1/8 채널 필터(303), 1/4 채널 필터(307), 및 1/2 패터(309), 1 채널 필터(315)를 이용하여 다단계 채널 필터(Multi-stage Channel Filter)를 구현하는 경우 그 필요한 탭 수를 130개로 줄일 수 있다. 이에 따라, 채널 필터에 필요한 멀티플라이어의 수를 줄일 수 있다.
이때, 1 채널 필터(315), 1/2 채널 필터(309), 및 1/4 채널 필터(307)는 하프 밴드(Half-band) 필터의 특성을 가지도로 설계할 수 있다. 이러한 Half-band 필터의 특성을 설명하기로 한다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 하프 밴드(Half-band) 필터의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b에 Half-band 필터의 응답 특성을 도시하였다. 여기서, 도 4a는 시간 영역에서 Half-band 필터의 응답을 도시한 것이며, 도 4b는 주파수 영역에서 Half-band 필터의 응답을 도시한 것이다.
3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)의 경우, 채널 필터의 "coefficient"는 도 4a에 도시한 바와 같이, [-595, 0, 4270, 0, -17493, 0, 79337, 131071, 79337, 0, -17493, 0, 4270, 0, -595]의 값을 가진다. 이와 같이, 중심(79337, 131071, 79337)을 제외하고는 2개 간격으로 0이 위치하므로, 채널 필터 구현에 필요한 멀티플라이어의 사용을 약 1/2로 감소시킬 수 있다.
예컨대, 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)을 가지는 경우, 일 단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)가 481 개의 탭 및 멀티플라이어를 사용하는 것에 반해, 다단계의 채널 필터(Multi-stage Channel Filter)는 130개의 탭 및 100개의 멀티플라이어만을 사용할 수 있다. 이에 따라, 멀티플라이어의 수를 79% 감소시킬 수 있다.
다음으로, DDC부의 채널 필터의 장치적 특징에 대해서 설명하기로 한다. 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시 예예 따른 다단계 채널 필터의 장치적 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5e에 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)에서 수신단의 채널 필터의 특성에 대해서 도시하였다. 여기서, 도 5a는 일단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)의 경우 주파수 응답을 도시한 것이며, 도 5b 내지 5e는 다단계의 채널 필터(Multi-stage Channel Filter)의 경우 주파수 응답을 도시한 것이다. 특히, 도 5b 내지 도 5e는 본 발명의 실시 예에 따른 1 채널 필터(321), 1/2 채널 필터(325), 1/4 채널 필터(329), 및 1/8 채널 필터(333)의 주파수 응답을 각각 도시한 것이다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 일단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)의 경우는 도 5a에 도시한 바와 같은 주파수 응답을 가지는 채널 필터를 이용하여 구현하여야 한다. 이러한 일단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)의 경우는 구현에 필요한 채널 필터의 탭 수는 319개이다.
한편, 도 2b에 설명한 바와 같은 다단계 채널 필터(Multi-stage Channel Filter)의 경우, 4 개의 채널 필터를 이용하여 구현하는 경우는 도 5b 내지 도 5e와 같은 주파수 응답을 가지는 채널 필터를 이용하여 구현할 수 있다. 이러한 응답 특성을 가지는 1 채널 필터(321), 1/2 채널 필터(325), 1/4 채널 필터(329) 및 1/8 채널 필터(333)를 이용하는 경우, 채널 필터 구현에 필요한 탭 수를 110개로 줄일 수 있다. 이에 따라, 채널 필터에 필요한 멀티플라이어의 수를 줄일 수 있다.
예컨대, 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)을 가지는 경우, 송신단과 마찬가지로, Half-band 필터 특성을 이용하여 멀티플라이어 수의 감소가 가능하기 때문에, 일 단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)가 319 개의 멀티플라이어를 사용하는 것에 반해, 다단계의 채널 필터(Multi-stage Channel Filter)는 멀티플라이어를 80개만을 사용할 수 있다. 이에 따라, 멀티플라이어의 수를 79% 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 멀티플라이어의 수를 75% 감소시킬 수 있다.
정리하면, 3 MHz 채널 대역폭(Channel Bandwidth)에서의 채널 필터의 경우, DUC부 및 DDC부(120, 220)를 모두 포함하여, 일 단계의 채널 필터(Single-stage Channel Filter)가 800 개의 멀티플라이어를 사용하는 것에 반해, 다단계의 채널 필터(Multi-stage Channel Filter)는 멀티플라이어를 180개만을 사용하여, 멀티플라이어의 수를 77% 감소시킬 수 있다.
다음의 <표 1> 내지 <표 3>은 상술한 바와 같은 방법을 이용하여 다단계의 채널 필터를 구현한 경우에 멀티플라이어의 수의 감소된 량을 나타낸 것이다.
Ch. BW (MHz) single stage multi stage 비교
Filter Tap 수 Multiplier 수
20 61 61 (x 1) = 61 61 = 61 100%
10 121 31(x 1)+ 61(x 1/2) = 92 17 + 61 = 78 64%
5 241 15(x 1) + 31(x 1/2) + 61(x 1/4) = 107 9 + 17 + 61 = 87 35%
3 481 11(x 1)+15(x 1/2)+43(x 1/4)+ 61(x 1/8) = 130 7 + 9 + 23 + 61 = 100 21%
1.4 353 7(x 1)+11(x 1/2)+15(x 1/4)+43(x 1/8)+23(x 1/16) = 99 5 + 7 + 9 + 23 + 23 = 67 19%
Ch. BW (MHz) single stage Multi-stage 비교
Filter Tap 수 Multiplier 수
20 75 75(x1) = 75 61 = 61 100%
10 131 31(x1) + 67(x1/2) = 98 17+67 = 84 64%
5 263 15(x 1) + 31(x 1/2) + 61(x 1/4) = 107 9+17+61 = 87 33%
3 319 11(x1) +15(x1/2)+43(x1/4)+ 41(x1/8) = 110 7+9+23+41 = 80 25%
1.4 287 7(x1)+11(x1/2)+15(x1/4)+43(x1/8)+19(x1/16) = 95 5+7+9+23+19 = 63 22%
Ch. BW (MHz) single stage Multi-stage 비교
Tx Rx Tx + Rx Tx Rx Tx + Rx
20 61 75 136 61 75 136 100%
10 121 131 252 78 84 162 64%
5 241 263 504 87 87 174 35%
3 481 319 800 100 80 180 23%
1.4 353 287 640 67 63 130 20%
<표 1>에 DUC부(120)의 탭 수 및 멀티플라이어의 수 감소량을 나타내었고, <표 2>에 DDC부(220)의 탭 수 및 멀티플라이어의 수 감소량을 나타내었다. <표 3>은 DUC부 및 DDC부(120, 220)의 멀티플라이어의 감소량을 나타내었다.
<표 1> 내지 <표 3>을 참조하면, 채널 필터를 구현하기 위하여 사용되는 멀티플라이어의 수가 일단계로 구성하는 것에 비해 다단계로 구성하는 것이 적음을 알 수 있다. 즉, 채널 대역폭(Channel Bandwidth)이 20, 10, 5, 3, 및 1.4 MHz인 경우에 다단계로 구성하는 것이 일단계로 구성하는 것에 비해 각각 100, 64, 35, 23 및 20% 만큼의 멀티플라이어 사용만으로 구현이 가능하다.
상술한 바와 같이, 멀티플라이어의 수를 감소시켜 다단계의 채널 필터를 구성하는 경우에도 일단계의 채널 필터를 이용한 경우와 비교하여, 채널 대역폭(Channel Bandwidth)의 가장자리에서 PSD(Power Spectral Density) 특성이 열화되지 않는다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 필터의 PSD 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 송신부(100)의 일단계 채널 필터를 적용한 경우에 채널 대역폭(Channel Bandwidth)의 가장자리에서 PSD 특성을 도시한 그래프이다. 특히, 도 6b는 채널 가장자리에서 확대한 그래프이다.
도 6c 및 도 6d는 송신부(100)의 다단계 채널 필터를 적용한 경우에 채널 대역폭(Channel Bandwidth)의 가장자리에서 PSD 특성을 도시한 그래프이다. 특히, 도 6d는 채널 가장자리에서 확대한 그래프이다.
도시한 바와 같이, 다단계의 채널 필터로 구현한 경우에도, 채널 대역폭(Channel Bandwidth)의 가장자리에서 PSD 특성이 동일함을 알 수 있다.
이상 본 발명의 실시 예에 따르면, 채널 필터에 사용되는 탭 수를 줄임으로써, 송수신기(Transceiver)의 구현의 복잡도가 줄어들며, 낮은 클락 주파수에서 채널 필터를 동작시킬 수 있다. 또한, 송신 및 수신 모뎀부(110, 210)와 DUC부 및 DDC부(120, 220)간에 동일한 인터페이스 데이터(Interface Data Rate)(예컨대, 3 MHz에서, 30.72 MSPS)를 유지할 수 있다. 또한, 멀티플라이어 수 감소 및 전력 감소에 따른 방열 장치를 소형화 시킬 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 장치의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 다른 송수신 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예예 따른 다단계 채널 필터의 장치적 특성을 설명하기 위한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 하프 밴드(Half-band) 필터의 특성을 설명하기 위한 도면.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시 예예 따른 다단계 채널 필터의 장치적 특성을 설명하기 위한 도면.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 필터의 PSD 특성을 설명하기 위한 도면.

Claims (2)

  1. 무선 통신 시스템의 송수신 장치에 있어서,
    송신 모뎀부, 업 컨버터부, 아날로그 변환부 및 송신 RF부를 포함하는 송신부;
    수신 모뎀부, 다운 컨버터부, 디지털 변환부 및 수신 RF부를 포함하는 수신부; 및
    상기 업 컨버터부 및 다운 컨버터부의 디시메이터, 패터 및 채널 필터의 수 및 배열 순서를 주파수 대역에 따라 변환하는 채널 필터 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 채널 필터를 가지는 무선 통신 시스템의 송수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 업 컨버터부 및 상기 다운 컨버터부는
    주파수 대역에 따른 입력 신호를 다운 샘플링하여 대역 필터링하는 적어도 한 쌍의 디시메이터 및 채널 필터; 및
    상기 다운 샘플링하여 대역 필터링한 신호를 상기 입력 신호의 크기로 보간하여 대역 필터링하는 적어도 한 쌍의 패더 및 채널 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 채널 필터를 가지는 무선 통신 시스템의 송수신 장치.
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