KR100592902B1 - 적응형 주파수 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적응형 주파수 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 적응형 주파수 제어 장치는, 입력되는 무선 주파수 신호의 주파수를 입력되는 기준 신호에 따라 설정 대역의 주파수로 변환시키는 주파수 하향기; 상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호의 주파수와 설정 주파수의 오차를 측정하는 주파수 오차 측정기; 다수의 동작 파라미터를 토대로 상기 주파수 오차 측정기로부터 출력되는 주파수 오차를 필터링 처리하여 출력하며, 상기 동작 파라미터는 변경 가능한 루프 필터; 상기 루프 필터의 출력 신호를 토대로 전압 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 차동 증폭기; 상기 차동 증폭기로부터의 제어 신호에 따라 상기 기준 신호의 주파수를 변경시키는 전압조정 발진기를 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면, 디지털 통신 시스템의 통합에 필수적인 RF 주파수 제어 장치의 정합 및 파라미터 최적화가 용이할 뿐만 아니라, 루프 필터 및 주파수 제어 범위를 소프트웨어적으로 변경이 가능하기 때문에 다양한 규격의 시스템에도 쉽게 적용될 수 있다.
RF, 주파수 제어, 재구성, 적응형

Description

적응형 주파수 제어 장치 및 그 방법 {An adaptive frequency control apparatus, and a method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 적응형 주파수 제어 장치의 필요성과 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치에 있어서 가변 제어 범위를 가지는 차동 증폭기의 구성을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
본 발명은 적응형 주파수 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 다양한 디지털 통신 시스템의 무선주파수(RF: radio frequency) 장치와 디지털 신호 처리 장치와의 통합을 위해 필요한 적응형 주파수 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
디지털 통신, 특히, 디지털 이동통신 시스템에서, RF 주파수 제어야말로 시스템의 성능을 좌우하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이와 같이 디지털 이동통신 시스템의 기지국과 단말기 사이에 RF 주파수 제어가 이루어져야 하는 이유는 크게 다음과 같은 두 가지가 있다.
첫째, 기지국과 단말기에서 사용하는 기준 주파수원의 오차가 존재하기 때문에 이를 보상하여야 한다. 상기 기준 주파수원의 오차는 온도 편차나 에이징(aging) 등을 무시한다면 거의 정적(static)이라고 볼 수 있기 때문에 보정이 쉽고 성능 저하에 영향을 거의 미치지 않는 요소이다.
둘째, 단말기의 이동에 따른 도플러 주파수 편이 및 기타 채널 환경의 변화에 의한 것이다. 도플러 효과에 의한 주파수 편이는 사용하는 중심 주파수와 단말기가 이동하는 속도에 따라 변화하게 되므로 동적(non-static)이라고 본다.
전술한 두 가지 이유 중 단말기의 이동에 따른 채널 환경의 변화가 주파수 제어 성능에 더 많은 영향을 끼치게 되므로, 이에 적극적으로 대처할 필요가 있다. 이에 관련된 기술로는 대한민국 특허출원번호 제1998-51033호(1998. 11. 26 출원)에 개시된 "루프 필터 계수 동적 할당 방법"이 있다. 이 종래 기술은 도플러 및 채널의 급격한 변화 때문에 일어날 수 있는 주파수 제어 성능 저하를 방지하기 위하여 각각의 상황에 맞는 루프 필터 계수를 준비하여, 이를 채널 환경의 변화에 적절히 대응하도록 하였다.
한편, RF 주파수 제어는 모뎀 알고리즘 상에서 자동으로 이루어지기 때문에 흔히 AFC(Automatic Frequency Control)라고도 불린다. 이러한 AFC를 하는 방법은 크게 두 가지가 있다.
하나는 디지털 수신부에서 주파수 오차를 계산하여 아날로그 VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 직접 제어하는 방식이고, 다른 하나는 디지털 NCO(Numerically Controlled Oscillator)를 사용하여 디지털 수신부에서 직접 주파수 에러 보정이 가능하도록 하는 방식이다.
전술한 두 가지 방식은 모두 각각의 장단점이 있으며, 이동 통신 시스템의 경우 단말기는 기지국에 주파수뿐만 아니라 시간도 일치시켜야 하는 경우가 있는데, 이를 위해서는 아날로그 VCO를 제어하는 것이 필수적이다.
한편, 최근 들어 RF 처리부와 디지털 신호 처리부와의 인터페이스를 최소화하기 위해서 주파수 오차를 디지털 신호 처리부에서 처리하도록 하는 방식도 많이 제안되었는데, 대한민국 특허출원번호 제2001-16612호(2001. 3. 29 출원)에는 주파수 자동 추적 제어 장치 및 그 제어 방법이 개시되어 있다. 하지만 디지털 수신단에서 주파수 오차를 보정하는 경우 심볼율에 따라 주파수 제어 범위가 한정될 수 있는 단점이 있다. 일반적인 알고리즘으로는 심볼율의 약 10% 정도까지는 디지털 수신부에서 주파수 에러를 보정할 수 있다고 한다. 만약 심볼율의 10%를 넘어가는 주파수 오차의 경우는 RF 주파수 스위핑(sweeping)을 통하여 주파수 제어 범위를 한정시킬 필요가 있는 것이다.
이러한 주파수 제어를 위해 종래에 제안된 방식의 한계를 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 다양한 RF 시스템을 수용할 수 있는 구조를 고려하지 않은 한계가 있 다. 예를 들어, RF 시스템 A, RF 시스템 B 및 RF 시스템 C가 있는데, A와 B의 경우 RF VCO를 제어하고, C의 경우 디지털 수신부에서 주파수 오차를 보정한다고 가정하자. 예상되는 첫 번째 문제점으로는 안테나 출력단에서 같은 RF 출력 주파수 오차를 가지기 위한 A의 VCO 제어 범위는 1V이고 B의 제어 범위는 0.5V라고 한다면, 같은 제어 루프 및 알고리즘을 사용하였을 때에는 A의 제어 해상도가 B의 반밖에 안되므로 성능의 저하가 예상될 수 있다.
예상되는 두 번째 문제점으로는 A의 시스템 규격에서 요구하는 주파수 오차가 B보다 더 작다고 한다면 A는 B보다 더 정밀한 주파수 제어를 필요로 하게 된다.
예상되는 세 번째 문제점으로는 C의 경우 디지털 단에서 주파수 오차를 보정한다고 하지만 주파수 보정 범위가 주파수 오차 범위보다 작다면 RF에서 주파수 스위핑을 필요로 할 것이다.
위에서 나열한 경우 이외에도 다양한 RF 시스템과 디지털 통신 시스템을 정합하기 위해서는 AFC와 관련된 모든 제어 회로들에 대해 소프트웨어적으로 쉽게 재구성할 수 있는 구조가 요구되지만, 종래의 방식에서는 특정 시스템을 위한 AFC 구조로써 이것이 불가능하였다.
둘째, 기존의 방식은 RF 처리 장치와 디지털 신호 처리 장치와의 정합을 위해 필수적인 RF 제어 장치에 대한 실시간 디버깅을 고려하지 않은 한계가 있다. 개발 기간을 단축하고 최적의 AFC 파라미터를 얻기 위해서는 실시간으로 AFC 관련 회로를 관찰 할 수 있는 구조가 제공되어야 하는데, 종래의 방식은 AFC 회로 자체를 입력과 출력만 보이는 블랙박스 형태로 제공하였기 때문에 그렇지 못하였다.
그러므로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 규격의 시스템에도 용이하게 적용되면서 파라미터 최적화가 용이한 적응형 주파수 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 파라미터 변경 및 성능 변화의 실시간 검증이 가능한 적응형 주파수 제어 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 적응형 주파수 제어 장치는, 입력되는 무선 주파수 신호의 주파수를 입력되는 기준 신호에 따라 설정 대역의 주파수로 변환시키는 주파수 하향기; 상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호의 주파수와 설정 주파수의 오차를 측정하는 주파수 오차 측정기; 다수의 동작 파라미터를 토대로 상기 주파수 오차 측정기로부터 출력되는 주파수 오차를 필터링 처리하여 출력하며, 상기 동작 파라미터는 변경 가능한 루프 필터; 상기 루프 필터의 출력 신호를 토대로 전압 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 차동 증폭기; 상기 차동 증폭기로부터의 제어 신호에 따라 상기 기준 신호의 주파수를 변경시키는 전압조정 발진기를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 적응형 주파수 제어 장치는, 입력되는 무선 주파수 신호의 주파수를 입력되는 기준 신호에 따라 설정 대역의 주파수로 변환시키는 주파수 하향기; 상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호의 주파수와 설정 주파수의 오차를 측정하는 주파수 오차 측정기; 다수의 동작 파라미터를 토대로 상기 주파수 오차 측정기로부터 출력되는 주파수 오차를 필터링 처리하여 출력하며, 상기 동작 파라미터는 변경 가능한 루프 필터; 상기 루프 필터의 출력을 토대로 하여 출력 신호의 수치를 조정하는 수치 조정 발진기; 상기 수치 조정 발진기의 출력 신호에 따라 상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호의 주파수를 보정하여 상기 주파수 오차 측정기로 제공하는 주파수 오차 보상기; 상기 주파수 오차 측정기의 출력 신호를 토대로 주파수 스위핑 여부 및 스위핑 범위를 결정하고, 해당하는 제어 신호를 출력하는 주파수 스위핑 처리부; 상기 제어 신호를 스위핑 제어 신호로 변경시키는 차동 증폭기; 및 상기 차동 증폭기로부터의 스위핑 제어 신호에 따라 상기 기준 신호의 주파수를 변경하는 전압조정 발진기를 포함한다.
이러한 특징을 가지는 적응형 주파수 제어 장치에서, 상기 루프 필터는 소프트웨어 프로그램으로 구성되어 있다. 이외에도, 상기 루프 필터의 소프트웨어 프로그램을 제공하는 중앙 처리부를 더 포함할 수 있으며, 상기 중앙 처리부는 상기 소프트웨어 프로그램을 상기 루프 필터로 다운로드시킨다.
이외에도, 상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지탈 변환부; 및 상기 차동 증폭기로 입력될 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 차동 증폭기로 출력하는 디지털/아날로그 변환부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차동 증폭기는 제1 입력단자를 통하여 입력되는 신호와 제2 입력 단자를 통하여 입력되는 기준 전압을 비교 및 증폭하여 제어 신호를 생성하는 증폭기; 및 상기 증폭기의 제1 입력 단자와 출력 단자 사이에 형성되어 상기 제어 신호 의 출력값을 조정하는 가변 바이어스 저항을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 적응형 주파수 제어 방법은, 디지털 통신 시스템에서 수신된 무선 주파수 신호의 주파수를 제어하는 방법으로, a) 상기 무선 주파수 신호의 주파수 오차를 추정하는 단계; b) 상기 추정된 주파수 오차값을 변경 가능한 동작 파라미터를 가지는 루프 필터로 입력시켜 필터링시키는 단계; c) 상기 필터링된 신호를 구되는 제어 범위에 해당하는 제어 전압값으로 변경하는 단계; 및 d) 상기 제어 전압값을 토대로 상기 무선 주파수 신호의 주파수를 변경시켜 상기 주파수 오차를 보상하는 단계를 포함한다.
이외에도, e) 상기 추정된 주파수 오차를 토대로 주파수 스위핑(sweeping) 여부 및 스위핑 범위를 결정하는 단계; f) 상기 주파수 스위핑이 결정된 경우, 상기 결정된 스위핑 범위에 따른 제어 전압값을 생성하는 단계; 및 g) 상기 제어 전압값에 따라 상기 무선 주파수 신호의 주파수를 스위핑하는 단계를 더 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면, 시스템 통합에 필수적인 RF 주파수 제어 장치의 정합 및 파라미터 최적화가 용이할 뿐만 아니라, 루프 필터 및 주파수 제어 범위를 소프트웨어적으로 변경이 가능하기 때문에 다양한 규격의 시스템에도 쉽게 적용될 수 있으며, 파라미터 변경 및 성능 변화의 실시간 검증이 가능하기 때문에 개발 기간이 단축되고 최적의 RF 주파수 제어 성능을 얻을 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치의 필요성과 원리를 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로 RF 주파수 제어에 사용되는 전압조정 발진기는 도 1에서와 같은 전압/주파수 특성을 가지게 된다. 실제 주파수 제어에 사용되는 범위는 입력 전압값에 대하여 선형적으로 주파수 값이 변화하는 선형 범위를 사용하게 된다. 상기 선형 범위 곡선의 기울기기 크면 제어 전압의 작은 변화가 큰 주파수 변화를 야기하기 때문에 기울기가 작은 경우보다 더 정밀한 주파수 제어 전압의 해상도가 필요하게 된다.
한편, 이와 같은 선형 범위는 각 전압 제어 조정기의 규격에 따라 서로 다를 수 있으므로 모든 RF 시스템의 선형 범위가 같은 것은 아니다. 또한 RF 주파수 제어 범위 또한 시스템이 요구하는 사항에 따라 변할 수 있다.
디지털 신호에서 주파수 오차를 보상하는 경우 주파수 변화 범위가 주파수 오차를 보상할 수 있는 것보다 크다면, 디지털 오차 보상과는 별도로 아날로그 단에서 주파수 스위핑 작업을 통하여 모든 주파수 변화 범위를 포함하도록 해야 한다. 상기 주파수 제어 전압값은 일반적으로 디지털 값으로 표현되기 때문에 디지털 비트수에 따른 해상도가 존재하게 되는데, 예를 들어, 같은 16 비트를 사용할 때 주파수 제어 범위가 넓을수록 비트당 변화하는 주파수 폭이 커지므로 주파수 조정 해상도는 떨어지는 결과를 얻게 된다. 따라서 주파수 제어 회로 설계시 비트 해상도를 모두 활용할 수 있도록 필요한 주파수 변화 범위를 한정시키고, 이에 따라 주파수를 제어하는 전압 범위를 조정하는 것이 필요하게 된다.
이를 위해, 본 발명은 소프트웨어적으로 재구성이 가능한 RF 주파수 제어용 루프 필터, 디지털 값으로 측정된 RF 주파수 오차값을 아날로그 값으로 변경시키는 디지털/아날로그 변환 장치, RF 주파수 제어를 위한 전압조정 발진기(VCO)의 제어 범위를 변경시킬 수 있는 차동 증폭기(Differencing Amplifier), 디지털 주파수 제어가 가능하도록 하는 수치 조정 발진기(NCO)를 포함하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
첨부한 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치는, 주파수 하향기(100), 아날로그/디지털 변환기(110), 주파수 오차 측정기(120), 루프 필터(130), 아날로그/디지털 변환기(140), 차동 증폭기(150), 전압조정 발진기(160), 및 CPU(170)를 포함한다.
상기 주파수 오차 측정기(120)는 주파수 하향기(100) 및 아날로그/디지털 변환기(110)를 거친 수신 신호(예를 들어, 디지탈 수신 장치로부터 수신처리되어 출력되는 신호)로부터 주파수 오차를 측정한다. 이러한 주파수 오차 측정 방법은 본 발명이 적용될 수 있는 다양한 시스템의 규격이나 구조에 따라 다를 수 있으며, 당업계에 알려진 주파수 오차 측정 방법이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 시스템이 코드분할 부호다중접속 시스템(Code Division Multiple Access)인 경우, 파일롯 채널을 이용하여 현재의 주파수 오차값을 계산할 수 있다. 파일럿 채널은 데이터 신호 성분이 포함되지 않고 항상 같은 위상을 가지는 기준 신호이기 때문에 수신단에서 파일럿 채널을 디스프레딩한 후 그 위상의 변화를 관찰하여 주파수 오차 를 측정할 수 있다.
이후, 상기 측정된 주파수 오차는 루프 필터(130)로 입력된다. 루프 필터(130)는 주파수 오차 측정기(120)로부터 출력되는 신호(주파수 오차 신호)의 리플 성분을 평활하여 전압 조정 발진기(160)로 출력한다. 본 발명의 실시 예에 따른 루프 필터(130)는 재구성이 가능한 필터로서, 동(動)특성, 즉, 루프 필터 형태나 루프 대역폭, 루프 이득 등의 파라미터가 시스템 규격 및 채널 환경에 따라 소프트웨어적으로 변경이 가능하도록 되어 있다. 이와 같이 루프 필터의 형태 및 파라미터를 최적으로 조절하기 위한 프로그램은 CPU(170)로부터 다운로드 받을 수 있다. 이러한 재구성이 가능한 루프 필터(130)는 디지털 신호처리기(DSP)나 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있다.
예를 들어, 전술한 대한민국 특허출원번호 제2001-16612호(주파수 자동 추적 제어 장치 및 그 제어 방법)에서는 루프 필터로 단순한 적분기를 사용하였으나, 본 발명의 경우에는 적분기로만 이루어진 루프 필터가 성능이 나오지 않을 경우에 소프트웨어적으로 적분기와 비례기로 구성된 비례 적분기(Proportional Integral: PI) 제어기를 구성하여 사용할 수도 있다.
루프 필터(130)를 거친 주파수 오차 신호는 디지털/아날로그 변환기(140)를 통하여 아날로그 신호로 변환되어, 아날로그 전압조정 발진기(160)를 제어하기 위한 입력값으로 사용된다.
디지털/아날로그 변환기(140)를 통과한 신호는 앞서 언급한 도 1의 주파수 제어 범위를 조절하기 위하여 차동 증폭기(150) 회로로 입력된다. 차동 증폭기(150)의 구조는 도 3에 구체적으로 예시되어 있다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치에 있어서 가변 제어 범위를 가지는 차동 증폭기의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 3에 도시한 차동 증폭기(150)에서 전압조정 발진기(160)로 입력되는 출력 전압값은 차동 증폭기에 있는 바이어스 저항들(410, 420, 430, 440)에 의해 조정될 수 있다. 이들 저항값은 디지털 수신 장치의 모뎀(도시하지 않음)에서 가변적으로 제어할 수 있도록 하여 원하는 주파수 제어 범위를 찾도록 할 수 있으나, 저항값의 제어 방법은 이것에 한정되지 않는다. 아래의 수학식 1은 차동 증폭기 회로의 출력 전압을 나타낸 것인데, 출력 전압이 입력 전압값 및 각각의 저항값들의 함수로 이루어짐을 알 수 있다.
Figure 112003050052010-pat00001
위의 수학식 1을 잘 살펴보면 바이어스 저항(R1, R2, RA, RF )값과 입력 전압(Vi0, Vi1)값 두 가지 요소를 가지고 출력 전압의 상한선과 하한선을 정할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
이와 같기, 차동 증폭기(150)를 통하여 조절된 신호는 전압조정 발진기(160)로 입력되며, 전압 조정 발진기(160)는 입력되는 신호에 따라 출력 신호의 주파수를 변경하여 주파수 하향기(100)로 출력한다. 주파수 하향기(100)는 위에 기술된 바와 같이 수신 신호의 주파수 오차 성분에 따라 조절된 기준 신호(전압 조정 발진기로부터 출력되는 신호)를 토대로 수신 신호의 주파수 오차를 보정한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치는 위의 구조와는 다른 구조로 구현될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
첨부한 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치는, 주파수 하향기(200), 아날로그/디지탈 변환기(210), 주파수 오차 보상기(220), 주파수 오차 측정기(230), 루프 필터(240), 수치 조정 발진기(250), 주파수 스위핑 결정기(260), 디지털/아날로그 변환기(270), 차동 증폭기(280), 전압 조정 발진기(290), 및 CPU(300)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 적응형 주파수 제어 장치는 도 2에 도시한 실시 예와 그 구성이 거의 같으나, 디지털 수신 장치에서 주파수 조정을 위한 수치 조정 발진기(250)를 통하여 주파수 오차를 보상함과 동시에, 주파수 스위핑 장치(260)를 통하여 전압조정 발진기(290)를 조정하여 주파수 스위핑이 이루어지도록 한다.
즉, 주파수 오차 측정기(220)에 의하여 주파수 하향기(200) 및 아날로그/디지털 변환기(110)를 거친 수신 신호에 대한 주파수 오차가 측정되고, 이러한 주파수 오차는 루프 필터(240)에 의하여 필터링된 후 전압 조정 발진기(290)로 입력되어, 전압 조정 발진기(290)가 주파수 오차를 보상하게 된다.
한편, 주파수 동기에는 주파수 획득 범위와 주파수 추적 범위라는 두 개의 파라미터가 있다. 주파수 추적 범위는 실제로 변화되는 주파수 오차를 측정하여 그 값을 없앨 수 있는 범위로써 일반적으로 주파수 획득범위보다 그 영역이 작다. 한편 파일럿 채널을 이용하여 주파수 오차를 보상하였으나 그 오차가 줄어들지 않는다면, 다시 말해서 디스프레딩된 파일럿 채널의 위상이 계속 변한다면 이는 현재의 주파수 측정 범위가 주파수 추적 범위를 벗어난 것이 되므로, 주파수 스위핑 결정기(260)에서 주파수 추적 범위를 조절하도록 한다. 주파수 스위핑을 결정하는 알고리즘은 적용되는 통신 시스템에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 주파수 획득 범위는 주파수 스위핑을 통하여 제어할 수 있는 전체 주파수 오차 제어 범위를 나타내고, 주파수 추적 범위는 주파수 측정을 통하여 전압 조정 발진기(VCO)로 제어할 수 있는 주파수 오차 범위를 나타낸다.
주파수 스위핑 장치(260)는 디지털 주파수 보정이 계속하여 실패할 경우 주파수 제어 범위가 부적절 하다고 판단하여 제어 범위의 위치를 바꾸는 역할을 수행하게 된다. 이러한 동작시 차동 증폭기(280)는 전압조정 발진기(290)가 일정한 주파수 값을 가지도록 설정해 주는 역할을 수행한다.
앞서 언급한 도 2의 실시 예와는 달리, 상기 전압조정 발진기(290)는 주파수 스위핑 장치(260)가 그 값을 변경하기 전까지는 일정한 주파수 값을 출력시킨다. 그 구체적인 동작은 도 2의 실시 예와 유사하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
위에서 발명을 설명하였지만, 이러한 실시 예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기 술 사항을 벗어남이 없어 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따르면, 다양한 디지털 통신 시스템의 RF 장치와 디지털 신호 처리부와의 통합을 위해 필수적인 RF 주파수 제어가 효율적으로 수행된다.
또한, 시스템 통합에 필수적인 RF 주파수 제어 장치의 정합 및 파라미터 최적화가 용이할 뿐만 아니라 루프 필터 및 주파수 제어 범위를 소프트웨어적으로 변경이 가능하기 때문에 다양한 규격의 시스템에도 쉽게 적용될 수 있다.
또한, 파라미터 변경 및 성능 변화의 실시간 검증이 가능하기 때문에 개발 기간이 단축되고 최적의 RF 주파수 제어 성능을 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 디지털 통신 시스템에서 수신된 무선 주파수 신호의 주파수를 제어하는 장치에서
    상기 무선 주파수 신호의 주파수를 기준 신호에 따라 설정 대역의 주파수로 변환시키는 주파수 하향기;
    상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호의 주파수와 설정 주파수의 오차를 측정하는 주파수 오차 측정기;
    다수의 동작 파라미터를 토대로 상기 주파수 오차 측정기로부터 출력되는 주파수 오차를 필터링 처리하여 출력하며, 상기 동작 파라미터는 변경 가능한 루프 필터;
    상기 루프 필터의 출력 신호를 토대로 전압 제어를 위한 제어 신호를 생성하는 차동 증폭기; 및
    상기 차동 증폭기로부터의 제어 신호에 따라 상기 기준 신호의 주파수를 변경시키는 전압조정 발진기
    를 포함하는 적응형 주파수 제어 장치.
  2. 디지털 통신 시스템에서 수신된 무선 주파수 신호의 주파수를 제어하는 장치에서
    상기 무선 주파수 신호의 주파수를 입력되는 기준 신호에 따라 설정 대역의 주파수로 변환시키는 주파수 하향기;
    상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호의 주파수와 설정 주파수의 오차를 측정하는 주파수 오차 측정기;
    다수의 동작 파라미터를 토대로 상기 주파수 오차 측정기로부터 출력되는 주파수 오차를 필터링 처리하여 출력하며, 상기 동작 파라미터는 변경 가능한 루프 필터;
    상기 루프 필터의 출력을 토대로 하여 출력 신호의 수치를 조정하는 수치 조정 발진기;
    상기 수치 조정 발진기의 출력 신호에 따라 상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호의 주파수를 보정하여 상기 주파수 오차 측정기로 제공하는 주파수 오차 보상기;
    상기 주파수 오차 측정기의 출력 신호를 토대로 주파수 스위핑(sweeping) 여부 및 스위핑 범위를 결정하고, 해당하는 제어 신호를 출력하는 주파수 스위핑 처리부;
    상기 제어 신호를 스위핑 제어 신호로 변경시키는 차동 증폭기; 및
    상기 차동 증폭기로부터의 스위핑 제어 신호에 따라 상기 기준 신호의 주파수를 변경하는 전압조정 발진기
    를 포함하는 적응형 주파수 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서
    소프트웨어 프로그램을 제공하는 중앙 처리부를 더 포함하고,
    상기 루프 필터는 상기 중앙 처리부로부터 다운로드되는 소프트웨어 프로그램에 따라 구동되는 적응형 주파수 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 주파수 하향기에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지탈 변환부; 및
    상기 차동 증폭기로 입력될 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 차동 증폭기로 출력하는 디지털/아날로그 변환부
    를 더 포함하는 적응형 주파수 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 차동 증폭기는
    제1 입력단자를 통하여 입력되는 신호와 제2 입력 단자를 통하여 입력되는 기준 전압을 비교 및 증폭하여 제어 신호를 생성하는 증폭기; 및
    상기 증폭기의 제1 입력 단자와 출력 단자 사이에 형성되어 상기 제어 신호 의 출력값을 조정하는 가변 바이어스 저항
    을 포함하는 적응형 주파수 제어 장치.
  7. 디지털 통신 시스템에서 수신된 무선 주파수 신호의 주파수를 제어하는 방법에 있어서
    a) 상기 무선 주파수 신호의 주파수 오차를 추정하는 단계;
    b) 상기 추정된 주파수 오차값을 변경 가능한 동작 파라미터를 가지는 루프 필터로 입력시켜 필터링시키는 단계;
    c) 상기 필터링된 신호를 요구되는 제어 범위에 해당하는 제어 전압값으로 변경하는 단계; 및
    d) 상기 제어 전압값을 토대로 상기 무선 주파수 신호의 주파수를 변경시켜 상기 주파수 오차를 보상하는 단계
    를 포함하는 적응형 주파수 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서
    e) 상기 추정된 주파수 오차를 토대로 주파수 스위핑 여부 및 스위핑 범위를 결정하는 단계;
    f) 상기 주파수 스위핑이 결정된 경우, 상기 결정된 스위핑 범위에 따른 제어 전압값을 생성하는 단계; 및
    g) 상기 제어 전압값에 따라 상기 무선 주파수 신호의 주파수를 스위핑하는 단계
    를 더 포함하는 적응형 주파수 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 루프 필터는 동적 파라미터를 변경하여 재구성이 가능하고, 상기 동적 파리미터는 소프트웨어 프로그램에 의해 변경되며, 상기 소프트웨어 프로그램은 외부의 장치로부터 다운로드받아서 사용되는 적응형 주파수 제어 방법.
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