説明

広帯域無線システム

本発明は、高いビット解像度の広い動作範囲を有し、信号の到着時間、強さ、周波数、パルス幅、変調形態のような信号諸元の測定及び利用を可能にし、かつ簡単に構成されると共に、高い信頼度を有し、処理された信号の容易な利用が可能な広帯域無線システムに関するものである。
本発明に従う広帯域無線システムは、広帯域無線信号を受信して処理する広帯域無線システムであって、上記広帯域無線信号を受信するアンテナと、上記アンテナから上記広帯域無線信号の提供を受けて、信号処理して第1中間周波数信号に変換する受信部と、上記第1中間周波数信号を同一な複数の信号である第2中間周波数信号に変換して分配する信号分配部と、上記信号分配部から提供される上記第2中間周波数信号の個別第2中間周波数信号を各々異なる増幅率により増幅した第3中間周波数信号を生成する並列増幅部と、上記並列増幅部からの上記第3中間周波数信号の個別第3中間周波数信号の各々をアナログ−ディジタル変換して離散中間周波数信号を生成する並列アナログ−ディジタル変換部と、上記アナログディジタル変換部からの上記離散中間周波数信号の個別離散中間周波数信号を分析して上記個別離散中間周波数信号のうちのいずれか1つを選択し、選択された個別離散中間周波数信号を処理する実行システムと、を含んで構成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は広帯域無線システムに関し、特に高いビット解像度の広い動作範囲を有し、信号の到着時間、強さ、周波数、パルス幅、変調形態などの信号諸元の測定及び利用を可能にし、かつ簡単に構成されると共に、高い信頼度を有して処理された信号の容易な利用が可能な広帯域無線システムに関する。
【背景技術】
【0002】
最近、通信技術が急激に発達するにつれて、通信システムのデータ処理能力及び処理速度に対する要求水準が格段に高まっている。特に、このような要求は広い帯域の信号に対する膨大な量のデータを高速で処理できる通信システムを要求している。一例として、4世代の移動通信システム、高解像度レーダーシステム、広帯域システム、及び運用システムの開発のためには、このような要求を満たすことができる無線システム及び信号処理方法が必ず必要である。
【0003】
一般に、広帯域信号処理技術は、数ギガヘルツ(GHz)以上の帯域幅を有する信号をディジタル化(Digitalization)し、これを加工して信号に含まれている情報を容易に取得できるようにする技術である。この広帯域信号処理技術は、4世代の移動通信システムでは高速データ転送を通じた大容量マルチメディアサービスを可能にし、レーダーシステムでは高解像度の具現に従う探知能力の向上に利用できる。このような広帯域信号処理のための多様な条件のうちの特に重要な要件は、信号処理システムの広い帯域幅、または該帯域幅を構成する多様な狭帯域信号を高速で処理できる能力と広い動作範囲(Dynamic Range)を有するものである。
【0004】
特に、広帯域信号処理システムにおけるシステムの動作範囲は、多数の狭帯域信号から構成される広帯域信号で、信号の大きさの異なる狭帯域信号を全て収容できなければならない。また、広帯域信号処理システムは、広い動作範囲を有しながらも高いビット解像度を有しなければならない。既存の無線システムの場合、動作範囲を確保するためにビット解像度を低めたり、ビット解像度を高めるために、動作範囲を低めにせざるを得なかった。しかしながら、広帯域信号の効率の良い処理及びこれを用いたシステム、またはサービスの開発のためには、高いビット解像度と広い動作範囲を有するシステムの開発が先行されなければならない。
【0005】
さらに、このような広帯域信号処理システムは、移動通信のような一般的な通信システムだけでなく、レーダーシステム、天文観測システム、天気予報システム、衛星通信システムなどの多様なシステムに適用できるので、単純に広い動作範囲を有するだけでなく、高いビット解像度を有しなければならない。併せて、このような広帯域信号処理システムは高いビット解像度を通じた非常に短い信号も正確で、かつ速く処理できなければならず、受信された信号の到着時間、強さ、周波数、パルス幅、変調形態のような分析に利用できる信号の固有特性である信号諸元の測定が可能でなければならない。
【0006】
即ち、広帯域信号処理システムは、既存のシステムのように単純に広い動作範囲を有するだけでなく、広い動作範囲、高いビット解像度を維持し、かつ信号諸元の測定が可能なシステムでなければならない。また、広帯域信号処理システムは、このような特性を維持し、かつ広範囲な分野に容易に使用できるように、低廉な価格、簡単な構成、データ処理の容易性、及び信号処理装置と方法の高い信頼度が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、高いビット解像度の広い動作範囲を有し、信号の到着時間、強さ、周波数、パルス幅、変調形態などの信号諸元のリアルタイム測定及び利用を可能にし、かつ簡単に構成されると共に、高い信頼度を有し、処理された信号の容易な利用が可能な広帯域無線システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成するために本発明に従う広帯域無線システムは、広帯域無線信号を受信して処理する広帯域無線システムであって、上記広帯域無線信号を受信するアンテナと、上記アンテナから上記広帯域無線信号の提供を受けて、信号処理して第1中間周波数信号に変換する受信部と、上記第1中間周波数信号を同一な複数の信号である第2中間周波数信号に変換して分配する信号分配部と、上記信号分配部から提供される上記第2中間周波数信号の個別第2中間周波数信号を各々異なる増幅率により増幅した第3中間周波数信号を生成する並列増幅部と、上記並列増幅部からの上記第3中間周波数信号の個別第3中間周波数信号の各々をアナログ−ディジタル変換して離散中間周波数信号を生成する並列アナログ−ディジタル変換部と、上記アナログディジタル変換部からの上記離散中間周波数信号の個別離散中間周波数信号を分析して上記個別離散中間周波数信号のうちのいずれか1つを選択し、選択された個別離散中間周波数信号を処理する実行システムと、を含んで構成される。
【0009】
上記並列増幅部は異なる増幅率を有し、上記信号分配部と各々連結されて上記個別第2中間周波数信号を受信して増幅する複数の増幅部を含んで構成される。
【0010】
上記並列アナログ−ディジタル変換部は、上記複数の増幅部の各々と個別的に連結されて、上記個別第2中間周波数信号が増幅されて生成される上記個別第3中間周波数信号の各々を変換する複数のアナログ−ディジタル変換機を含んで構成される。
【0011】
上記実行システムは、上記個別離散中間周波数信号の選択のために上記個別離散中間周波数信号の最上位ビットの記録か否か、または最下位ビットの記録か否か、または上記個別離散中間周波数信号の大きさを比較して選択を遂行する。
【発明の効果】
【0012】
本発明に従う広帯域無線システムは、高いビット解像度の広い動作範囲を有し、信号の到着時間、強さ、周波数、パルス幅、変調形態などの信号諸元の測定及び利用を可能にし、かつ簡単に構成されると共に、高い信頼度を有し、処理された信号の容易な利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明に従う広帯域無線システムの構成を示す例示図である。
【図2】図1の広帯域無線システム構成をより詳細に示す構成例示図である。
【図3】本発明に従う広帯域無線システムの動作を説明するための例示図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参照して該当分野の通常の知識を有する者が容易に実施できるように説明する。添付した図面において、構成に表記された参照符号は他の図面でも同一な構成を表記する時、できる限り同一な図面符号を使用していることに留意しなければならない。また、本発明を説明するに当たって、関連した公知の機能または公知の構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、図面に提示されたどんな特徴は説明の容易性のために拡大、縮小、または単純化されたものであり、図面及びその構成要素が必ず適切な割合で図示されているものではない。しかしながら、当業者であれば、このような詳細事項を容易に理解することができる。
【0015】
図1は、本発明に従う広帯域無線システムの構成を示す例示図である。
【0016】
図1を参照すると、本発明に従う広帯域無線システムは、アンテナ110、受信部120、信号分配部130、並列増幅部150、並列アナログディジタルコンバータ部170、及び実行システム190を含んで構成される。
【0017】
アンテナ110は、広帯域無線信号(RF)を受信して受信部120に伝達する。
【0018】
受信部120は、アンテナ110から伝えられる広帯域無線信号(RF)の提供を受けて信号処理を遂行し、信号処理により広帯域無線信号(RF)を増幅が容易な中間周波数信号である第1中間周波数信号(IF)に変換する。このような受信部120は、広帯域無線信号(RF)の受信及び信号の処理のために広帯域素子または広帯域回路により構成できるが、これに本発明を限定するものではない。
【0019】
信号分配部130は、受信部から伝えられる第1中間周波数信号(IF)を同一な複数の信号化して生成された第2中間周波数信号(IF_M:IF1、IF2...IFn)を並列増幅部150に提供する。この信号分配部130は、理想的に第1中間周波数信号(IF)を同一な複数の信号に均等に分配するものであるが、実際の装置では信号分配部130自体の損失(Loss)によって複数の信号に変換された個別第2中間周波数信号(IF1、IF2...IFn)は実際的に第1中間周波数信号(IF)が損失(Loss)によって減殺された信号でありうる。しかしながら、これに本発明を限定するものではない。
【0020】
並列増幅部150は、複数の第2中間周波数信号(IF_M)の各個別第2中間周波数信号(IF1、IF2...IFn)、即ち第1中間周波数信号(IF)を各々異なるように設定された増幅率により増幅し、増幅された第3中間周波数信号(IF_MG:IF1_MG、IF2_MG...IFn_MG)を並列アナログディジタルコンバータ部170に伝達する。
【0021】
並列アナログディジタルコンバータ部170(以下、“並列ADC部”という)は、第3中間周波数信号(IF_MG)の個別第3中間周波数信号(IF1_MG、IF2_MG、IF3_MG...IFn_MG)を各々アナログディジタル変換して離散中間周波数信号(IF_D:IF1_D、IF2_D...IFn_D)生成し、生成された離散中間周波数信号(IF_D)を実行システム190に提供する。
【0022】
実行システム190は、並列ADC部170から提供される離散中間周波数信号(IF_D)の各個別離散中間周波数信号(IF1_D、IF2_D...IFn_D)の各々を分析して、信号の飽和、正常、及び不足を判別し、正常信号を選択してデータ処理を遂行する。このために実行システム190は、離散中間周波数信号(IF_D)を構成する信号の飽和か否か、及び不足か否かを判別し、正常信号を選択する信号選択部191、及び信号選択部191により選択された信号を処理するデータ処理部193を含んで構成される。
【0023】
このような本発明の広帯域無線システムによる広い動作範囲の確保及び信号諸元の分析については、以後の図面を参照してより詳細に説明する。
【0024】
図2は図1の広帯域無線システム構成をより詳細に示す構成例示図であり、図3は本発明に従う広帯域無線システムの動作を説明するための例示図である。
【0025】
図2及び図3を参照すると、本発明に従う広帯域無線システムは、前述したように、アンテナ110、受信部120、信号分配部130、並列増幅部150、並列AD部170、及び実行システム190を含んで構成される。そのうち、並列増幅部150は互いに異なる増幅率を有する複数の増幅部(151乃至154)を含んで構成され、並列AD部170は複数のADC(Analog−digital Converter:ADC1乃至ADCn)を含んで構成される。
【0026】
信号分配部130は、前述したように、受信部120から提供される第1中間周波数信号(IF)を均等に分配して複数の信号である第2中間周波数信号(IF_M)を生成する。この第2中間周波数信号(IF_M)は信号分配部130の損失を考慮しない場合、第1中間周波数(IF)と同一な複数の個別第2中間周波数信号(IF1、IF2、IF3...IFn)から構成される。この第2中間周波数信号(IF_M)の個別第2中間周波数信号(IF1、IF2、IF3...IFn)は並列増幅部150に提供されて、各々異なる増幅率により増幅される。
【0027】
このために、並列増幅部150は各々互いに異なる増幅率(G1乃至Gn)を有する第1乃至第n増幅部(151乃至154)から構成される。第1乃至第n増幅部(151乃至154)は、各々第2中間周波数信号(IF_M)の個別第2中間周波数信号(IF1、IF2、IF3...IFn)の各々を増幅し、増幅されて生成された第3中間周波数信号(IF_M)の個別第3中間周波数信号(IF1_M、IF2M...IFn_M)を並列AD部170に伝達する。ここで、並列増幅部150を構成する増幅部(151乃至154)の数及び増幅率は並列AD部170を構成するADCによって変わることができる。即ち、増幅部(151乃至154)の数及び増幅率はADCのビット解像度、変換能力によって決まる。
【0028】
一方、広帯域無線信号を時間に関数X(f1)と定義すれば、受信部120により変換された第1中間周波数信号(IF)は<数式1>のように表現できる。
【0029】
(数1)
Y(t)=AX[X(f1−f2)]
【0030】
ここで、Y(t)は第1中間周波数信号に対する関数であり、Aは受信部120の増幅率、f2は受信部120で使われたローカル周波数を意味する。したがって,Y(t)と表現される第1中間周波数信号(IF)は無線信号(RF)の周波数(f1)をローカル周波数(f2)を除いた周波数に下向き変換された信号である。
【0031】
このような第1中間周波数信号(IF)が信号分配部130を経て第2中間周波数信号(IF_M)に変換されれば、第2中間周波数信号(IF_M)は<数式2>のように表現できる。
【0032】
(数2)
(t)=AXLX[X(f1−f2)]
【0033】
ここで、iは1からnまでの自然数であり、Lは信号分配部による損失を意味する。
【0034】
また、並列増幅部150により増幅されて生成される第3中間周波数信号(IF_MG)は並列増幅部150の第1乃至第n増幅部(151乃至154)の増幅率をB(iは1からnまでの自然数)とする時、<数式3>のように表現できる。
【0035】
(数3)
(t)=AXBXLX[X(f1−f2)]
【0036】
このような数式から分かるように、第1増幅部151により増幅された個別第3中間周波数信号(IF1_MG)と第2増幅部152により増幅された第3中間周波数信号(IF2_MG)との差は、増幅率(B1、B2)によるものであることが分かる。即ち、各増幅部(151乃至154)の増幅率を異にすることによって広帯域の無線信号を一定の領域に分けることができ、分けられた領域の信号は各増幅部(151乃至154)及びADC(ADC1乃至ADCn)により処理するようにすることが可能である。
【0037】
図3は、このような増幅部により1つの広帯域が分割される形態を示す例示図である。
【0038】
図3から分かるように、第1中間周波数信号(IF)は、増幅率(B:B1乃至Bn)が互いに異なる増幅部(151乃至154)により分割されて処理できる。言い換えると、図3のように1つの信号帯域を多数の領域に分けて処理することによって、単一の高速、広い動作範囲、高いビット解像度素子を、低廉で、かつ相対的に速度が遅く、狭い動作範囲を有する多数個の素子に取り替えて具現することが可能になる。
【0039】
具体的に説明すれば、広帯域無線システムにおける動作範囲は、受信部120の無線信号及び中間周波数動作範囲とADCの動作範囲との和で表れる。ところが、本発明では受信部120及び信号分配部130の場合、広帯域高速動作素子または装置を用いて具現することによって、回路の複雑度の増加を防止する一方、残りの信号処理部分において、低速、低価の装置を使用することによって、回路の複雑度及び費用は低減し、動作信頼度は向上させる方法を提示している。
【0040】
特に、無線システムが固定利得による増幅を遂行する場合、一般的に無線信号の最大受信レベルでADCの入力レベルが最適化されるように構成される。このような固定利得による信号諸元を実行システム190が正確に測定することはできるが、受信信号のレベルが低くなる場合、ADCの有効ビットが減ってビット解像度が低くなり、有効ビットの減少によって動作範囲が減るようになる。
【0041】
しかしながら、本発明ではこのような受信信号、即ち、無線信号を多数の領域に分けて、それぞれの固定された増幅率(Bi)を有する複数の並列増幅器を使用することによって、受信信号のレベルが低くなる場合にも相対的に入力レベルが最適化できる増幅部(151乃至154)及びADC(ADC1乃至ADC4)を構成して有効ビットの減少を防止した。即ち、固定利得を有する1つの増幅部を使用する従来の無線システムの場合、低い信号レベル領域164での無線信号が受信される場合、有効ビット及びビット解像度が低下する。一方、本発明では図3に示すように、低い信号レベル領域164にはこの領域に最適化された増幅部164及びADC(ADC4)の信号を利用することによって、信号レベルの高低に関わらず、常に均一なビット解像度と動作範囲を確保することができる。
【0042】
したがって、本発明では第1乃至第4増幅部(151乃至154)の増幅率及び分割される領域の数は動作範囲の決定において重要な役割をするADC(ADC1乃至ADCn)の性能によって決まる。即ち、ADCのビット解像度が高く、アナログディジタル変換性能が優れる場合、増幅部の数は少なくなり、反対の場合はより多い数の増幅部から構成できる。併せて、このような各増幅部(151乃至154)及びADC(ADC1乃至ADC4)により定義される領域は相互間に部分的な重複がなされるように設定できるが、これに本発明を限定するものではない。
【0043】
一方、並列ADC部170から出力される離散中間周波数信号(IF_D)は、同時に出力されて実行システム190に提供される。実行システムは、同時に提供される複数の個別離散中間周波数信号(IF_D:IF1_D乃至IFn_D)のうち、データ処理に適切な信号を選択しなければならない。
【0044】
このために、前述したような実行システム190は、論理回路または信号処理アルゴリズムにより具現される信号選択部191を含んで構成される。この信号選択部191は離散中間周波数信号(IF_D)、特に個別離散中間周波数信号(IF_D)の最上位ビット(MSB:Most Significant Bit)と最下位ビット(LSB:Least Significant Bit)及び増幅された信号の大きさの比較を通じてデータ処理に利用する信号を選択するようになる。
【0045】
より詳しくは、広帯域無線信号(RF、X(f))の信号レベルが非常に小さい場合、第1増幅部151及び第1ADC(ADC1)の出力である第1離散中間周波数信号(IF1_D)が最も大きく出力され、他の出力はこれより小さく出力される。この場合、信号選択部は第1ADC(ADC1)の出力を選択し、選択された第1離散中間周波数信号(IF1_D)をデータ処理部193に提供することによりデータ処理がなされる。
【0046】
一方、広帯域無線信号(RF、X(f))の信号レベルが非常に大きい場合、第n増幅部154及び第nADC(ADCn)の出力である第n離散中間周波数信号(IFn_D)の他の出力信号は飽和される。その時には第n離散中間周波数信号(IFn_D)を信号選択部191が選択してデータ処理部193に伝達するようになる。この際、信号の飽和か否かはMSBの記録によって判断することによってなされる。また、出力される離散中間周波数信号(IF_D)の大きさの比較はMSBとLSBの記録によって判断することによって容易になされる。
【産業上の利用可能性】
【0047】
これを通じて分かるように、本発明は広帯域無線信号における受信信号のレベルに関わらず、信号処理を速く、かつ正確に進行することができ、高いビット解像度の維持が可能になる。さらに、増幅がなされる場合にも固定された利得により増幅がなされて、システムが均一な遅延時間を有するので、無線信号(RF)の信号諸元の算出が可能で、かつ広い動作範囲の確保が可能になる。
【符号の説明】
【0048】
110 アンテナ
120 受信部
130 信号分配部
150 並列増幅部
170 並列アナログディジタル変換部
190 実行システム
191 信号選択部
193 データ処理部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
広帯域無線信号を受信して処理する広帯域無線システムであって、
前記広帯域無線信号を受信するアンテナと、
前記アンテナから前記広帯域無線信号の提供を受けて、信号処理して第1中間周波数信号に変換する受信部と、
前記第1中間周波数信号を同一な複数の信号である第2中間周波数信号に変換して分配する信号分配部と、
前記信号分配部から提供される前記第2中間周波数信号の個別第2中間周波数信号を各々異なる増幅率により増幅した第3中間周波数信号を生成する並列増幅部と、
前記並列増幅部からの前記第3中間周波数信号の個別第3中間周波数信号の各々をアナログ−ディジタル変換して離散中間周波数信号を生成する並列アナログ−ディジタル変換部と、
前記アナログディジタル変換部からの前記離散中間周波数信号の個別離散中間周波数信号を分析して前記個別離散中間周波数信号のうちのいずれか1つを選択し、選択された個別離散中間周波数信号を処理する実行システムと、を含み、
前記実行システムは、前記個別離散中間周波数信号の選択のために前記個別離散中間周波数信号の最上位ビット記録か否か、または最下位ビットの記録か否か、または前記個別離散中間周波数信号の大きさを比較して選択を遂行することを特徴とする、広帯域無線システム。
【請求項2】
前記並列増幅部は、
異なる増幅率を有し、前記信号分配部と各々連結されて前記個別第2中間周波数信号を受信して増幅する複数の増幅部を含んで構成されることを特徴とする、請求項1に記載の広帯域無線システム。
【請求項3】
前記並列アナログ−ディジタル変換部は、
前記複数の増幅部の各々と個別的に連結されて、前記個別第2中間周波数信号が増幅されて生成される前記個別第3中間周波数信号の各々を変換する複数のアナログ−ディジタル変換機を含んで構成されることを特徴とする、請求項2に記載の広帯域無線システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公表番号】特表2013−514711(P2013−514711A)
【公表日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−544375(P2012−544375)
【出願日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【国際出願番号】PCT/KR2010/008809
【国際公開番号】WO2011/074832
【国際公開日】平成23年6月23日(2011.6.23)
【出願人】(511114704)ネクストウィル カンパニー,リミテッド (1)
【Fターム(参考)】