KR100599099B1

KR100599099B1 - 무선통신 시스템의 수신기 및 그의 ｉ신호와 ｑ신호의위상차 보상방법

Info

Publication number: KR100599099B1
Application number: KR1020050011473A
Authority: KR
Inventors: 김훈태; 박은철; 채현수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2006-07-12
Also published as: US7450925B2; US20060178125A1

Abstract

본 발명은, 무선통신 시스템의 수신기 및 그의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법에 관한 것이다. 본 수신기는, 오실레이터로부터의 차동신호와, 송신기로부터의 데이터 신호 중 하나를 다운믹서로 제공하는 제1스위치; 시스템의 클럭신호 발생기와 오실레이터로부터 발생된 Quadrature신호를 합성하여 다운믹서로 제공하며, 외부로부터 제공되는 제어전압에 따라 I신호 및 Q신호의 위상차를 변환시키는 PPF를 포함하는 주파수변환블럭; I신호와 Q신호 사이의 위상차를 판별하며, 위상차에 따라 PPF로 제공되는 제어전압을 발생시켜 위상차가 보상되도록 하는 위상차 감지파트; 다운믹서, 필터, 증폭기를 통해 처리된 데이터 신호는 AD컨버터로 제공하고, 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호는 위상차 감지파트로 제공하는 제3스위치, 및; I신호와 Q신호의 위상차 보상시, 제1 및 제3스위치를 스위칭하여 오실레이터로부터의 차동신호는 다운믹서로 제공되도록 하고, 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호는 위상차 감지파트로 제공되도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, I신호와 Q신호간의 위상차가 큰 경우에도 손쉽게 위상차를 보상할 수 있으며, 모뎀의 로드를 줄일 수 있다. 그리고 송신기와 수신기 사이의 통신이 시작되기 전에 수신기에 존재하는 I신호와 Q신호의 위상 오차를 미리 보상함으로써 위상오차 에러로 인한 시스템 성능 저하를 막을 수 있다.

UWB(Ultra Wide Band), I신호, Q신호, 위상차 보상, 위상차감지부

Description

무선통신 시스템의 수신기 및 그의 Ｉ신호와 Ｑ신호의 위상차 보상방법{RECEIVER OF WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND COMPENSATING METHOD OF I/Q PHASE MISMATCHING THEREOF}

도 1은 종래의 무선통신 시스템의 수신기의 개략적 구성블럭도,

도 2는 도 1의 수신기에서 I신호와 Q신호의 위상차를 보정하는 방법을 보인 개념도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 수신측 구성블럭도,

도 4는 도 3의 제2PPF의 회로도,

도 5는 제2PPF에 제공되는 제어전압과, I신호와 Q신호 사이의 위상차와의 관계를 보인 그래프,

도 6의 (a)와 (b)는 각각 도 3의 수신기에서 위상차를 보정하기 전과 후의 I신호와 Q신호 사이의 위상차를 보인 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : LNA 103 : 다운믹서

105 : 필터 107 : 가변이득증폭기

110 : VCO 111 : 제1PPF

113 : 주파수분배기 115 : SSB

117 : 제2PPF 119 : 주파수선택스위치

120 : 주파수변환블럭 121 : 제1스위치

122 : 제2스위치 123 : 제3스위치

130 : 크리스탈 131 : S2D

133 : 디바이더 140 : 위상차 감지파트

141 : 리미터 143 : 위상차감지부

145 : 루프필터

본 발명은 무선통신 시스템의 수신기 및 그의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 아날로그 영역에서 I신호와 Q신호의 보정이 이루어지도록 함으로써, 위상차가 큰 경우에도 용이하게 위상차 보정을 수행할 수 있도록 함과 동시에 위상차 보정을 수행하기 위한 시간을 단축할 수 있는 무선통신 시스템의 수신기 및 그의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 무선통신 시스템의 수신기의 개략적 구성블럭도이다.

일반적으로 수신기에는 송신기로부터 송신되어 안테나로 수신된 데이터 신호를 처리하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 증폭기(10), 믹서(20), 필터(30), A/D컨버터(40), 위상차보정부(50) 등을 포함한다.

증폭기(10)에서는 공중을 통해 전송되면서 약해진 데이터 신호를 증폭하며, 믹서(20)에서는 증폭된 데이터 신호를 검파하기 위해 반송파를 제거하여 기저대역으로 떨어뜨린다. 믹서(20)는 한 쌍으로 이루어지며, 각 믹서에는 반송파와 동일한 주파수를 가지며 반송파를 기저대역으로 다운 컨버트하기 위한 차동신호가 입력되어 I신호와 Q신호가 발생된다. 여기서, I신호는 동위상 채널 신호라 하고, Q신호는 직교위상 채널 신호라 하며, 상호 90도의 위상차를 형성한다.

이러한 믹서(20)를 통해 상호 90도의 위상차를 갖게 된 한 쌍의 데이터 신호는, 필터(30)를 통과하면서 잡음이 제거되고, A/D컨버터(40)에서 디지털 신호로 변환된다.

한편, 믹서(20)에서 I신호와 Q신호가 정확히 위상차가 90도가 되어야 하며, 이를 위해, I신호와 Q신호의 위상차 보정을 위한 위상차보정부(50)가 마련되어 있다. 위상차보정부(50)에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, I신호에 임의의 계수 a를 곱한 값과, Q신호에 b를 곱한 값을 덧셈기에서 처리하여 I신호를 보정하고, I신호에 계수 c를 곱한 값과, Q신호에 계수 d를 곱한 값을 덧셈기에서 처리하여 Q신호를 보정한다. 그런데 이러한 위상차보정부(50)에서의 보정방법은 디지털 영역에서 이루어지기 때문에 I신호와 Q신호간의 위상차가 클 경우에는 보정이 어려우며, 복잡한 디지털 프로세싱으로 인해 처리속도가 느리다는 단점이 있다.

이에 따라, 디지털 영역이 아니라 아날로그 영역에서 I신호와 Q신호의 보정이 이루어지도록 함으로써, 위상차가 큰 경우에도 용이하게 위상차 보정을 수행할 수 있도록 함과 동시에 위상차 보정을 수행하기 위한 시간을 단축할 수 있는 방법을 모색하여야 할 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 아날로그 영역에서 I신호와 Q신호의 보정이 이루어지도록 함으로써, 위상차가 큰 경우에도 용이하게 위상차 보정을 수행할 수 있도록 함과 동시에 위상차 보정을 수행하기 위한 시간을 단축할 수 있는 무선통신 시스템의 수신기 및 그의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 송신기로부터의 데이터 신호를 저잡음 증폭하는 LNA, 상기 데이터 신호를 기저대역으로 변환시키는 다운믹서, 상기 데이터 신호의 잡음을 제거하는 필터, 상기 데이터 신호를 증폭하는 증폭기, 상기 다운믹서에 제공되는 차동신호를 발생시키는 오실레이터를 갖는 무선통신 시스템의 수신기에 있어서, 상기 오실레이터로부터의 차동신호와, 송신기로부터의 데이터 신호 중 하나를 상기 다운믹서로 제공하는 제1스위치; 시스템의 클럭신호 발생기에서 발생되어 처리된 Quadrature신호와, 상기 오실레이터로부터 발생되어 처리된 Quadrature신호를 합성하여 상기 다운믹서로 제공하며, 외부로부터 제공되는 제어전압에 따라 I신호 및 Q신호의 위상차를 변환시키는 PPF를 포함하는 주파수변환블럭; 상기 I신호와 Q신호 사이의 위상차를 판별하며, 상기 위상차에 따라 상기 PPF로 제공되는 제어전압을 발생시켜 위상차가 보상되도록 하는 위상차 감지파트; 상기 다운믹서, 필터, 증폭기를 통해 처리된 데이터 신호는 AD컨버터로 제공하고, 상기 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호는 상기 위상차 감지파트로 제공하는 제3스위치, 및; 상기 I신호와 Q신호의 위상차 보상시, 상기 제1 및 제3스위치를 스위칭하여 상기 오실레이터로부터의 차동신호는 상기 다운믹서로 제공되도록 하고, 상기 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호는 위상차 감지파트로 제공되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 주파수변환블럭은, 상기 오실레이터로부터의 차동신호를 Quadrature신호로 변환시키는 제1PPF와, 상기 클럭신호 발생기로부터의 소정 주파수를 갖는 Quadrature신호와 상기 제1PPF로부터의 Quadrature신호를 합성하여 차동신호를 발생시키는 SSB를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 PPF는, 상기 SSB로부터의 차동신호를 Quadrature신호로 변환하는 복수의 RC회로를 가지며, 상기 위상차감별파트로부터 상기 RC회로의 커패시터에 제공되는 제어전압에 따라 상기 I신호 및 Q신호의 위상차를 변환시키는 제2PPF인 것이 바람직하다.

상기 주파수변환블럭은, 상기 제1PPF로부터의 Quadrature신호와 상기 제2PPF로부터의 Quadrature신호 중 하나를 상기 다운믹서로 제공하며, 상기 위상차 보정시, 상기 제2PPF로부터의 Quadrature신호를 상기 다운믹서로 제공할 수 있다.

상기 위상차 감지파트는, 상기 I신호와 Q신호 사이의 위상차를 감지하는 위상차감지부와, 상기 위상차감지부로부터 감지된 위상차에 따라 상기 제2PPF에 제공되는 제어전압을 발생시키는 루프필터를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 위상차 감지파트는, 상기 위상차감지부로 제공되는 I신호와 Q신호를 구형파로 변환하는 리미터를 더 포함할 수 있다.

상기 클럭신호 발생기로부터의 클럭신호를 차동신호로 분배하는 S2D와, 상기 S2D로부터의 차동신호를 Quadrature신호로 분배하는 디바이더를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 송신기로부터의 데이터 신호를 저잡음 증폭하는 LNA, 상기 데이터 신호를 기저대역으로 변환시키는 다운믹서, 상기 데이터 신호의 잡음을 제거하는 필터, 상기 데이터 신호를 증폭하는 증폭기, 상기 다운믹서에 제공되는 차동신호를 발생시키는 오실레이터를 갖는 무선통신 시스템 수신기에서의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법에 있어서, 상기 오실레이터로부터의 차동신호와, 상기 송신기로부터의 데이터 신호 중 하나를 상기 다운믹서로 제공하는 단계; 시스템의 클럭신호 발생기에서 발생되어 처리된 소정 주파수를 갖는 Quadrature신호와, 상기 오실레이터로부터 발생되어 처리된 Quadrature신호를 합성하여 상기 다운믹서로 제공하는 단계; 상기 다운믹서에서 상기 합성된 Quadrature신호와, 상기 오실레이터로부터의 차동신호를 합성하여 상기 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호를 출력하는 단계; 상기 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호가 상기 필터와 증폭기에서 처리되는 단계; 상기 처리된 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호 간의 위상차를 판별하는 단계; 상기 판별된 위상차에 따라 소정의 제어전압을 발생시키는 단계; 상기 제어전압을 상기 다운믹서에 제공되는 I신호 및 Q신호를 Quadrature신호로 변환하는 PPF로 제공하여 I신호 및 Q신호의 위상차를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템 수신기에서의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법에 의해서도 달성될 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 수신측 구성블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 수신기의 수신측은, LNA(101), 한 쌍의 다운믹서(103), 한 쌍의 필터(105), 한 쌍의 가변이득증폭기(107), VCO(110)(Voltage Controlled Osillater), 주파수변환블럭(120), 위상보정블럭(117,121,122,131,133,140), 도시않은 마이컴을 포함한다.

LNA(101)는 저잡음 증폭기로서, 안테나를 통해 수신된 데이터 신호를 증폭한다.

한 쌍의 다운믹서(103)는, LNA(101)를 통해 증폭된 데이터 신호를 각각 제공받고, VCO(110)로부터의 차동신호를 이용하여 데이터 신호에서 반송파를 제거하여 기저대역으로 다운컨버트된 I신호와 Q신호를 발생한다.

VCO(110)는 일정한 주파수를 갖는 차동신호를 발생시키며, 이 때, VCO(110)에서 발생되는 차동신호의 주파수는 데이터 신호의 중앙주파수와 동일한 주파수를 갖는다. 한편, VCO(110)에서는 단일의 주파수, 예를 들면, 3.96GHz의 주파수를 갖는 차동신호만을 발생시킬 수 있는 반면, 데이터 신호의 중앙 주파수는 3.43GHz 또는 4.49GHz의 주파수를 갖는 경우도 있다. 이에 따라, 주파수 대역을 변화시키기 위한 주파수변환블럭(120)이 마련되어 있다.

주파수변환블럭(120)은, VCO(110)로부터 발생된 차동신호를 Quadrature신호로 분배하는 제1PPF(111)(Poly Phase Filter)와, Quadrature신호의 주파수를 소정의 비율로 분배하는 주파수분배기(113)와, VCO(110)로부터의 Quadrature신호와 주파수분배기(113)에서 분배된 Quadrature신호를 믹싱하여 주파수를 증가시키거나 감 소시키는 SSB(115)(Single Sideband Mixer)와, SSB(115)에서 출력된 차동신호를 Quadrature신호로 분배하는 제2PPF(117)와, 제1PPF(111)로부터의 Quadrature신호와 제2PPF(117)로부터의 Quadrature신호 중 하나를 각 다운믹서(103)로 제공하는 주파수선택스위치(119)를 포함한다.

여기서, 제1PPF(111)와 제2PPF(117)는, 일반적인 PPF와 마찬가지로 차동신호(Differential)를, Quadrature신호인 I신호와 역I신호, Q신호와 역Q신호로 각각 분할하는 기능을 한다. 이와 더불어, 제2PPF(117)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 RC회로의 커패시터에 각기 상이한 전압을 걸어줌으로써, 각각의 커패시터의 용량을 변화시킬 수 있도록 설계되어 있으며, 이러한 커패시터의 용량 변화에 따라 각 Quadrature신호의 위상조절이 가능하다.

이러한 주파수변환블럭(120)에서 데이터 신호를 처리하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, VCO(110)로부터 발생된 차동신호는 제1PPF(111)에서 Quadrature신호로 분배된 다음, 각각 주파수선택스위치(119)와 주파수분배기(113)로 제공된다. 주파수분배기(113)에서는 제1PPF(111)에서 처리된 3.96GHz의 Quadrature신호를 1/7.5을 곱하여 528MHz로 분할한다. 528MHz의 Quadrature신호와 제1PPF(111)로부터의 Quadrature신호는 SSB(115)로 제공되고, SSB(115)에서는 제1PPF(111)로부터의 3960MHz의 Quadrature신호에 528MHz의 Quadrature신호를 가산하거나 감산하여 4.49GHz 또는 3.43GHz의 차동신호를 출력하며, SSB(115)에서 Quadrature신호를 가산할 것인지 감산할 것인지는 입력되는 데이터 신호의 중앙 주파수에 의해 결정된 다. 즉, 입력되는 데이터 신호의 중앙 주파수가 4.49GHz인 경우에는 SSB(115)에서 각 Quadrature신호를 가산하도록 하고, 입력되는 데이터 신호의 중앙 주파수가 3.43GHz인 경우에는 제1PPF(111)로부터의 3960MHz의 Quadrature신호로부터 528MHz의 Quadrature신호를 감산하도록 한다.

이러한 SSB(115)로부터의 차동신호는 제2PPF(117)를 통과하면서 Quadrature신호로 분할되어 주파수선택스위치(119)로 제공된다. 따라서, 주파수선택스위치(119)에는 제2PPF(117)로부터의 4.49GHz 또는 3.43GHz의 Quadrature신호와, 제1PPF(111)로부터의 3.96GHz의 Quadrature신호가 제공되며, 주파수선택스위치(119)는 수신기로 입력되는 데이터 신호의 중앙 주파수에 따라 제1PPF(111) 또는 제2PPF(117)로부터의 Quadrature신호가 각 다운믹서(103)로 제공되도록 한다. 이 때, 데이터 신호의 중앙 주파수가 3.96GHz인 경우, 주파수선택스위치(119)는 제1PPF(111)로부터의 Quadrature신호가 각 다운믹서(103)로 제공되도록 스위칭되며, 데이터 신호의 중앙 주파수가 4.49GHz 또는 3.43GHz인 경우, 주파수선택스위치(119)는 제2PPF(117)로부터의 Quadrature신호가 각 다운믹서(103)로 제공되도록 스위칭된다.

각 다운믹서(103)에서는 데이터 신호의 중앙 주파수와 동일한 주파수를 갖는 차동신호를 입력받아 데이터 신호의 반송파를 제거하여 기저대역으로 떨어뜨리고, 상호 90도의 위상차를 갖는 I신호와 Q신호가 발생된다.

이렇게 I신호와 Q신호에 의해 기저대역의 주파수를 갖는 각 데이터 신호는 각각의 필터(105)로 제공되며, 각 필터(105)에서는 노이즈가 제거된다. 노이즈가 제거된 각 데이터 신호는 각 가변이득증폭기(107)로 제공되어 증폭된 다음, A/D컨버터로 제공된다.

한편, 이러한 수신기에서 I신호와 Q신호 사이의 위상불일치를 검출하여 보정하기 위한 위상보정블럭(117,121,122,131,133,140)은, 제1스위치(121), S2D(131), 디바이더(133), 제2스위치(122), 위상차 감지파트(140), 제3스위치(123)를 포함하며, 수신기에 데이터가 입력되기 전에 수신기에 존재하는 I신호와 Q신호 사이의 위상차를 90도가 되도록 보정한다.

여기서, 제1스위치(121)는 한 쌍으로 마련되어 LNA(101)와 다운믹서(103) 사이에 배치되며, I신호와 Q신호의 보정시 LNA(101)로부터의 입력되는 데이터 신호의 입력을 차단한다. 그 대신 제1스위치(121)는 VCO(110)에서 발생된 3.96GHz의 차동신호를 각 다운믹서(103)로 제공한다.

한편, I신호와 Q신호 사이의 위상 불일치를 측정하기 위해서는 정현파의 테스트 톤이 사용될 수 있고, 테스트톤을 발생시키기 위해서는 시스템에 있는 클럭신호 발생기인 크리스탈을 활용한다. 테스트 톤의 주파수는 특정한 값을 요구하지 않고 위상차 감지파트가 회로적으로 정상 동작할 수 있는 범위내에서 임의로 선택할 수 있으며, 일반적으로 무선통신 시스템에 사용되는 크리스탈의 주파수를 고려할 때 수십 MHz의 실제적인 값을 취한다. S2D(131)(Single to Dfferential)는, 이러한 크리스탈(130)에서 발생된 클럭신호를 차동신호로 변환시키며, 디바이더(133)는 차동신호를 Quadrature신호로 변환시키고 이 때, 주파수가 1/2로 감소된다. 즉, 크리스탈(130)에서 발생된 클럭신호의 주파수가 40MHz이면, S2D(131)와 디바이더 (133)를 통과한 클럭신호 주파수는 20MHz가 된다.

제2스위치(122)는 디바이더(133)로부터의 Quadrature신호와 상술한 주파수분배기(113)로부터의 Quadrature신호 중 하나를 SSB(115)로 제공하며, I신호와 Q신호의 위상차를 보정할 때는 디바이더(133)로부터의 20MHz의 Quadrature신호를 SSB(115)로 제공하고, 송신기로부터 수신된 데이터 신호를 처리할 경우에는 주파수분배기(113)로부터의 Quadrature신호를 SSB(115)로 제공한다.

한편, 제3스위치(123)는 한 쌍으로 마련되어 각 가변이득증폭기(107)와 A/D컨버터 사이에 배치되며, 가변이득증폭기(107)에서 증폭된 신호를 A/D컨버터 또는 리미터(141)로 제공한다. 제3스위치(123)는 I신호와 Q신호의 보정시에는 증폭된 신호를 리미터(141)로 제공하고, 송신기로부터의 데이터 신호를 처리하는 경우에는 데이터 신호를 A/D컨버터로 제공한다.

위상차 감지파트(140)는 리미터(141), 위상차감지기(143), 루프필터(145)를 포함하며, 리미터(141)는 가변이득증폭기(107)를 통과한 Quadrature신호를 입력받아 구형파로 변환하고, 위상차감지기(143)는 구형파로 변환된 I신호와 Q신호의 위상차를 판별한다. 루프필터(145)는 위상차감지기(143)에서 감지된 위상차를 전압값으로 변환하여 제2PPF(117)의 각 커패시터로 제공되는 제어전압을 발생시킨다.

한편, 마이컴은 수신기에서 데이터 신호를 처리하는 과정을 제어하며, 데이터 신호의 입력시 반송파의 주파수를 파악한다. 마이컴은 파악된 반송파의 주파수에 대응되도록, SSB(115)에서 제1PPF(111)로부터의 Quadrature신호와 주파수분배기(113)로부터의 Quadrature신호를 가산 또는 감산하도록 제어하고, 제1PPF(111)로부 터의 Quadrature신호와 제2PPF(117)로부터의 Quadrature신호 중 하나가 다운믹서(103)로 제공되도록 주파수선택스위치(119)를 제어한다.

또한, 마이컴은 수신기의 작동 초기, 필요시마다 또는 소정 시간마다 I신호와 Q신호간의 위상차를 90도로 보정하기 위한 위상보정과정을 수행하도록 각 구성부품을 제어한다. 위상보정과정을 수행하기 위해, 마이컴은 제1스위치(121)를 스위칭하여 LNA(101)로부터 데이터 신호가 입력되는 것을 차단하고 VCO(110)로부터 3.96MHz의 차동신호가 각 다운믹서(103)로 제공되도록 하고, 제3스위치(123)를 스위칭하여 가변이득증폭기(107)로부터의 신호가 A/D컨버터로 제공되는 것을 차단하고 위상차 감지파트(140)로 제공되도록 한다. 그리고 마이컴은 제2스위치(122)를 스위칭하여 주파수분배기(113)로부터의 Quadrature신호를 차단하여 크리스탈(130)로부터의 클럭신호가 SSB(115)로 제공되도록 한다.

이러한 구성에 의한 위상보정블럭(117,121,122,131,133,140)을 구비한 수신기에서 I신호와 Q신호간의 위상차가 90도가 되도록 보정하는 과정은 다음과 같다.

위상보정과정이 시작되면, 마이컴은 먼저 제1 내지 제3스위치(123)를 스위칭하여 폐회로를 형성한다. 제1스위치(121)를 스위칭하여 LNA(101)로부터 데이터 신호가 입력되는 것을 차단하고, 가변이득증폭기(107)로부터의 신호가 위상차 감지파트(140)로 제공되도록 제3스위치(123)를 스위칭하고, 크리스탈(130)로부터의 클럭신호가 SSB(115)로 제공되도록 제2스위치(122)를 스위칭한다.

한편, VCO(110)로부터 발생된 3.96GHz의 차동신호 중 하나는 제1스위치(121)에 의해 바로 각 다운믹서(103)로 제공되고, 다른 하나는 제1PPF(111)로 제공된다. 제1PPF(111)로 제공된 차동신호는 Quadrature신호로 분배되고, 분배된 Quadrature신호는 SSB(115)로 제공된다. 그리고 크리스탈(130)로부터 클럭신호는 S2D(131)와 디바이더(133)를 거쳐 Quadrature신호로 분배되어 제2스위치(122)로 제공되고, 제2스위치(122)는 디바이더(133)와 SSB(115)를 연결하도록 스위칭되어 있으므로, 디바이더(133)로부터의 20MHz의 Quadrature신호는 SSB(115)로 제공된다. 따라서, SSB(115)에서는 제1PPF(111)로부터의 3.96GHz의 Quadrature신호와, 디바이더(133)로부터의 20MHz의 Quadrature신호가 입력되고, 각 Quadrature신호가 합성되어 3.98GHz의 차동신호가 출력된다.

SSB(115)로부터의 3.98GHz의 차동신호는 제2PPF(117)로 제공되어 Quadrature신호로 변환되고, 변환된 3.98GHz의 차동신호는 주파수선택스위치(119)에 의해 다운믹서(103)로 제공된다. 따라서, 다운믹서(103)에는 VCO(110)로부터 제공된 3.96GHz의 차동신호와, 제2PPF(117)로부터의 3.98GHz의 Quadrature신호가 입력된다. 여기서, 3.96GHz의 차동신호가 입력된 다운믹서(103) 중 하나에는 3.98GHz의 Quadrature신호 중 I신호와 역I신호가 입력되고, 다른 하나에는 3.98GHz의 Quadrature신호 중 Q신호와 역Q신호가 입력된다. 그러면, 각 다운믹서(103)에서는 3.96GHz의 차동신호가 3.98GHz의 Quadrature신호에 의해 상쇄되어 20MHz의 Quadrature신호만이 각 다운믹서(103)로부터 출력된다.

출력된 각 Quadrature신호는 각 필터(105)로 입력되어 잡음이 제거되고, 가변이득증폭기(107)에서 증폭된 다음, 제3스위치(123)에 의해 위상차 감지파트의 리미터(141)로 제공된다. 리미터(141)에서는 각 Quadrature신호를 구형파의 차동신 호로 변환하고, 위상차판별기에서는 I신호와 Q신호간의 위상차를 판별한다. 판별된 위상차는 루프 필터(145)로 제공되고, 루프 필터(145)에서는 판별된 위상차에 따라 제2PPF(117)로 각 커패시터에 제공되는 제어전압을 출력한다. 그러면, 제2PPF(117)의 각 커패시터는 제어전압에 따라 용량이 변화하고, 이와 함께 각 Quadrature신호의 위상이 변화한다.

도 5는 제2PPF(117)에 제공되는 제어전압과, I신호와 Q신호 사이의 위상차와의 관계를 보인 그래프이다. 도시된 바와 같이, 제2PPF(117)에 인가된 제어전압이 증가하면 I신호와 Q신호의 위상차가 점차적으로 줄어들고 있음을 알 수 있으며, 제어전압이 일정 값에 이르면 I신호와 Q신호의 위상차가 90도를 이루게 된다. 이에 따라, 도 6의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 보상전에는 I신호와 Q신호의 위상차가 111.4도이었던 것이 보상후에는 90.08도가 되었음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 위상차보상블럭을 가진 수신기에서는, 외부의 신호를 차단한 상태에서 I신호와 Q신호의 위상차를 보정하기 위해, 수신기의 수신측을 폐회로로 형성하고, 외부의 크리스탈(130)로부터 제공된 클럭신호와 VCO(110)로부터의 차동신호를 이용하여 I신호와 Q신호의 위상차를 판별한다. 그런 다음, 위상차에 따라 루프필터(145)에서 제2PPF(117)의 각 커패시터를 제어하는 제어전압을 발생시켜 각 Quadrature신호의 위상을 변환시킴으로써, 다운믹서(103)로 제공되는 Quadrature신호의 위상차를 조절할 수 있도록 한다. 따라서, 본 수신기에서는 데이터 신호를 디지털화하기 전인 아날로그 영역에서 위상차를 조절함으로써, I신호와 Q신호간의 위상차가 큰 경우에도 손쉽게 위상차를 보상할 수 있으며, 모뎀의 로드를 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 단지 몇 개의 스위치와 위상차 감지파트의 장착하는 간단한 구성의 변형만으로 위상차 보상회로를 간편하게 설계할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서는 40MHz의 클럭신호를 발생시키는 크리스탈(130)을 사용하였으나, 20MHz의 클럭신호를 발생시키는 크리스탈(130)을 사용하는 경우에는 별도의 S2D(131)와 디바이더(133)를 사용하지 아니할 수도 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 아날로그 영역에서 위상차를 조절함으로써, I신호와 Q신호간의 위상차가 큰 경우에도 손쉽게 위상차를 보상할 수 있으며, 모뎀의 로드를 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 단지 몇 개의 스위치와 위상차판별파트의 장착하는 간단한 구성의 변형만으로 위상차 보상회로를 간편하게 설계할 수 있다.

또한, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

송신기로부터의 데이터 신호를 저잡음 증폭하는 LNA, 상기 데이터 신호를 기저대역으로 변환시키는 다운믹서, 상기 데이터 신호의 잡음을 제거하는 필터, 상기 데이터 신호를 증폭하는 증폭기, 상기 다운믹서에 제공되는 차동신호를 발생시키는 오실레이터를 갖는 무선통신 시스템의 수신기에 있어서,

상기 오실레이터로부터의 차동신호와, 송신기로부터의 데이터 신호 중 하나를 상기 다운믹서로 제공하는 제1스위치;

시스템의 클럭신호 발생기에서 발생되어 처리된 Quadrature신호와, 상기 오실레이터로부터 발생되어 처리된 Quadrature신호를 합성하여 상기 다운믹서로 제공하며, 외부로부터 제공되는 제어전압에 따라 I신호 및 Q신호의 위상차를 변환시키는 PPF를 포함하는 주파수변환블럭;

상기 I신호와 Q신호 사이의 위상차를 판별하며, 상기 위상차에 따라 상기 PPF로 제공되는 제어전압을 발생시켜 위상차가 보상되도록 하는 위상차 감지파트;

상기 다운믹서, 필터, 증폭기를 통해 처리된 데이터 신호는 AD컨버터로 제공하고, 상기 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호는 상기 위상차 감지파트로 제공하는 제3스위치, 및;

상기 I신호와 Q신호의 위상차 보상시, 상기 제1 및 제3스위치를 스위칭하여 상기 오실레이터로부터의 차동신호는 상기 다운믹서로 제공되도록 하고, 상기 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호는 위상차 감지파트로 제공되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 주파수변환블럭은, 상기 오실레이터로부터의 차동신호를 Quadrature신 호로 변환시키는 제1PPF와, 상기 클럭신호 발생기로부터의 소정 주파수를 갖는 Quadrature신호와 상기 제1PPF로부터의 Quadrature신호를 합성하여 차동신호를 발생시키는 SSB를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 PPF는, 상기 SSB로부터의 차동신호를 Quadrature신호로 변환하는 복수의 RC회로를 가지며, 상기 위상차감별파트로부터 상기 RC회로의 커패시터에 제공되는 제어전압에 따라 상기 I신호 및 Q신호의 위상차를 변환시키는 제2PPF인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기.
제 3 항에 있어서,

상기 주파수변환블럭은, 상기 제1PPF로부터의 Quadrature신호와 상기 제2PPF로부터의 Quadrature신호 중 하나를 상기 다운믹서로 제공하며, 상기 위상차 보정시, 상기 제2PPF로부터의 Quadrature신호를 상기 다운믹서로 제공하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기.
제 4 항에 있어서,

상기 위상차 감지파트는, 상기 I신호와 Q신호 사이의 위상차를 감지하는 위상차감지부와, 상기 위상차감지부로부터 감지된 위상차에 따라 상기 제2PPF에 제공되는 제어전압을 발생시키는 루프필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시 스템의 수신기.
제 5 항에 있어서,

상기 위상차 감지파트는, 상기 위상차감지부로 제공되는 I신호와 Q신호를 구형파로 변환하는 리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 클럭신호 발생기로부터의 클럭신호를 차동신호로 분배하는 S2D와, 상기 S2D로부터의 차동신호를 Quadrature신호로 분배하는 디바이더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기.
송신기로부터의 데이터 신호를 저잡음 증폭하는 LNA, 상기 데이터 신호를 기저대역으로 변환시키는 다운믹서, 상기 데이터 신호의 잡음을 제거하는 필터, 상기 데이터 신호를 증폭하는 증폭기, 상기 다운믹서에 제공되는 차동신호를 발생시키는 오실레이터를 갖는 무선통신 시스템 수신기에서의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법에 있어서,

상기 오실레이터로부터의 차동신호와, 상기 송신기로부터의 데이터 신호 중 하나를 상기 다운믹서로 제공하는 단계;

시스템의 클럭신호 발생기에서 발생되어 처리된 소정 주파수를 갖는 Quadrature신호와, 상기 오실레이터로부터 발생되어 처리된 Quadrature신호를 합성하여 상기 다운믹서로 제공하는 단계;

상기 다운믹서에서 상기 합성된 Quadrature신호와, 상기 오실레이터로부터의 차동신호를 합성하여 상기 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호를 출력하는 단계;

상기 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호가 상기 필터와 증폭기에서 처리되는 단계;

상기 처리된 소정 주파수를 갖는 I신호 및 Q신호 간의 위상차를 판별하는 단계;

상기 판별된 위상차에 따라 소정의 제어전압을 발생시키는 단계;

상기 제어전압을 상기 다운믹서에 제공되는 I신호 및 Q신호를 Quadrature신호로 변환하는 PPF로 제공하여 I신호 및 Q신호의 위상차를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템 수신기에서의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법.
제 8 항에 있어서,

상기 오실레이터로부터의 차동신호를 Quadrature신호로 변환시키는 단계;

상기 클럭신호 발생기로부터의 소정 주파수를 갖는 Quadrature신호와, 상기 오실레이터로부터의 차동신호에서 변환된 Quadrature신호를 합성하여 차동신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기에서의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법.
제 8 항에 있어서,

상기 PPF는, 상기 차동신호를 Quadrature신호로 변환하는 복수의 RC회로를 가지며, 상기 RC회로의 커패시터에 제공되는 제어전압에 따라 상기 I신호 및 Q신호의 위상차를 변환시키는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기에서의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법.
제 8 항에 있어서,

상기 위상차의 감지 전에 상기 I신호와 Q신호를 구형파로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기에서의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법.
제 8 항에 있어서,

상기 클럭신호 발생기로부터의 클럭신호를 차동신호인 I신호와 Q신호로 분배하는 단계와, 상기 차동신호를 Quadrature신호로 분배하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 수신기에서의 I신호와 Q신호의 위상차 보상방법.