KR101131801B1

KR101131801B1 - 다중채널 수신기

Info

Publication number: KR101131801B1
Application number: KR1020100108189A
Authority: KR
Inventors: 황용석; 최정기
Original assignee: 주식회사 파이칩스
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2012-03-30

Abstract

본 발명의 다중 채널 수신기는, 제1 주파수 신호를 발진시키는 국부 발진기; 상기 제1 주파수 신호와 두 개의 채널로부터 순차적으로 입력된 제2 주파수 신호를 혼합해서 5MHz의 중간 주파수 신호를 출력하는 혼합기; 및 상기 혼합기에서 출력된 중간 주파수 신호 중에서 설정된 범위에 속하는 주파수 신호를 통과시키는 대역통과필터를 포함하며, 상기 두 개의 채널로부터 순차적으로 입력된 상기 제2 주파수 신호는 각각 5830MHz 신호와 5840MHz 신호이고, 상기 제1 주파수 신호는 5835MHz 신호이다.

Description

다중채널 수신기{MULTI CHANNEL RECEIVER}

본 발명은 단거리 전용통신(Dedicated Shortage Range Communication, 이하 DSRC)에 사용되는 다중채널 수신기에 관한 것이다.

DSRC는 단거리에 국한된 통신방식이다. 이 통신방식은 전파사용허가가 불필요한 ISM(Industrial/Scientific/Medical) 대역과 몇몇의 주파수를 근간으로, 장거리의 간섭없이 근거리에서만 정해진 통신을 하기 위한 통신방식 및 규격을 의미한다. DSRC는 수 미터 내지 수십 미터의 거리 내에서 양방향 무선통신을 통하여 다량의 정보를 순간적으로 교환하는 방식으로, 협소한 지역에서 사용하므로 각 지역에서 주파수의 재사용이 가능한 표준이다.

현재, 사용되고 있는 DSRC 수신기의 구조는 주로 40MHz 또는 10MHz의 중간 주파수(Intermediate Frequency)를 사용하여 수신되는 신호를 복조하고 있다. 그러나, 이와 같은 중간 주파수를 사용할 경우에 사용하는 채널을 찾기 위한 채널선택 모드와 같은 기능이 필요하다. 따라서, 이와 같은 방법은 추가적인 채널선택 시간이 필요하게 되고, 실제 통신영역에서 통신할 수 있는 시간이 줄어들게 된다.

다중채널로 수신할 수 있는 다른 방식으로는 수동 디텍터 형(passive type)의 수신기를 사용하는 방법이다. 수동 디텍터 형(passive detector type)의 수신기를 사용하는 경우에는 채널정보가 필요하지 않다는 장점이 있다. 하지만, 통신가능한 대역이 넓기 때문에, 교환단말회로(Exchange Terminal Circuit) 대역 근처에 다른 신호(특히, 5.8GHz 대역의 무선 LAN)가 있을 경우에는 오동작할 가능성이 크다.

본 발명은 단거리 전용통신에 사용되는 다중채널 수신기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 주파수 신호를 발진시키는 국부 발진기; 상기 제1 주파수 신호와 두 개의 채널로부터 순차적으로 입력된 제2 주파수 신호를 혼합해서 5MHz의 중간 주파수 신호를 출력하는 혼합기; 및 상기 혼합기에서 출력된 중간 주파수 신호 중에서 설정된 범위에 속하는 주파수 신호를 통과시키는 대역통과필터를 포함하며, 상기 두 개의 채널로부터 순차적으로 입력된 상기 제2 주파수 신호는 각각 5830MHz 신호와 5840MHz 신호이고, 상기 제1 주파수 신호는 5835MHz 신호인 다중채널 수신기를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 설정된 범위의 주파수 신호는 4.5MHz~5.5MHz인 다중채널 수신기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 중간 주파수 신호는 순차적으로 입력된 주파수 신호와 설정된 주파수 신호와의 차이값인 다중채널 수신기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 대역통과필터에서 통과된 주파수 신호를 대수에 비례한 주파수 신호로 증폭시키는 대수 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 수신기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 대수 증폭기에서 증폭된 주파수 신호로부터 상기 안테나에서 수신된 신호전압의 세기를 검출하는 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 수신기를 제공한다.

본 발명에 따르면, 5830~5840MHz의 주파수 입력신호를 갖는 DSRC 표준의 경우에 동시에 2가지 이상의 주파수 신호가 입력되지 않기 때문에, 다중채널 중에서 사용채널을 선택하는 과정이 필요하지 않게 되어 실제로 통신가능시간을 늘일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 5MHz 부근의 저 중간 주파수 수신기를 사용할 경우, 채널을 선택하는 과정이 없이 5830MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널과 5840MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널 모두 수신 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, DSRC는 좁은 대역에서 사용하기 때문에 채널 간의 간섭이 아주 적으며 오동작의 가능성이 적다.

또한, 본 발명에 따르면, 다중채널의 통신이 순차적으로 이루어져 2개 이상의 주파수 신호가 동시에 수신되지 않으므로, 5MHz 부근의 저 중간 주파수 신호를 사용하더라도 이미지 신호의 문제가 발생하지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 다중채널 수신기의 블록도이다.
도 2는 도 1의 국부 발진기의 상세 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 중간 주파수를 사용하는 경우에 채널선택이 필요하지 않는 이유를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명을 적용하지 않을 때 2개의 주파수 신호가 동시에 입력되는 경우에 입력 주파수 신호, 국부발진신호, 중간 주파수 신호의 그래프이다.
도 5는 본 발명을 적용할 때 2개의 주파수 신호가 순차적으로 입력되는 경우에 입력 주파수 신호의 통신시간 차이를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명에 따른 다중채널 수신기의 블록도이고, 도 2는 도 1의 국부 발진기의 상세 블록도이다. 도 1을 참조하면, 다중채널 수신기는 안테나(Antenna, 100), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 200), 국부 발진기(Local Oscillator, 300), 혼합기(Mixer, 400), 대역통과필터(Band Pass Filter, 500), 대수 증폭기 (Logarithmic Amplifier, 600), 검출기(Detector, 700)를 포함할 수 있다.

저잡음 증폭기(200)는 안테나(100)에 순차적으로 입력된 다중채널 신호전압의 잡음을 낮추도록 신호전압을 증폭시킨다. 저잡음 증폭기(200)는 증폭회로의 한 종류로 안테나(100)에 수신한 미약한 신호를 증폭시키는데, 전송선로에서 발생하는 노이즈(noise)를 감쇠시키기 위해 안테나(100) 가까이에 위치한다.

국부 발진기(300)는 설정된 주파수 신호(제1 주파수 신호)를 발진시킨다. 예를 들면, 설정된 주파수 신호는 5835MHz이다. 도 2를 참조하면, 국부 발진기(300)의 상세한 구성을 나타내고 있는데, 위상 비교기(310), 저역통과필터(Low Pass Filter, 320), 증폭기(330), 전압제어발진기(Voltage Controller Oscillator, VCO, 340)를 포함한다.

위상 비교기(310)는 안테나(100)에 입력된 주파수 신호(제2 주파수 신호)와 전압제어발진기(340)에서 출력된 주파수 신호의 위상차를 검출하고, 저역통과필터(320)는 입력된 주파수 신호 중에서 제1 주파수 신호보다 낮은 주파수 신호를 통과시킨다. 그리고, 증폭기(330)는 저역통과필터(320)에서 통과된 주파수 신호가 설정된 주파수 신호와 일치하도록 안테나(100)에 입력된 전압을 증폭시키고, 전압제어발진기(340)는 증폭기(330)에서 증폭된 전압을 발진시킨다.

이와 같이, 위상 비교기(310), 저역통과필터(320), 증폭기(330), 전압제어발진기(340)는 위상고정루프(Phase Locked Loop)를 갖는다. A점에서 분주기(주파수를 1/n으로 하는 것)를 넣으면 전압제어발진기(340)는 입력된 주파수 신호의 n배로 발진한다. 즉, 국부 발진기(300)는 전압제어발진기(300)에서 출력된 주파수 신호가 입력된 주파수 신호의 1/n(n은 자연수)일 때 안테나(100)에 입력된 주파수 신호의 n배로 발진한다. 그리고, 출력된 주파수 신호의 안정도는 입력된 주파수 신호의 안정도에 의존한다.

혼합기(400)는 저잡음 증폭기(200)에서 증폭된 신호전압의 주파수 신호와 국부 발진기에서 발진한 신호전압의 주파수 신호를 혼합해서 중간 주파수 (Intermediate Frequency, IF) 신호(5MHz)를 순차적으로 출력한다. 여기서, 중간 주파수 신호는 저잡음 증폭기(200)에서 증폭된 신호전압의 주파수 신호와 국부 발진기(300)에서 발진한 주파수 신호의 차이값이다. 상세히 말하면, 수신기에 있어 수신된 신호는 수신 주파수에서 직접 복조되지 않고 국부 발진기(300)에 의해 일단 매우 낮은 주파수 신호로 변환된 후 복조되는데, 이러한 2차적인 주파수 신호가 중간 주파수 신호이다.

대역통과필터(500)는 혼합기(400)에서 출력된 중간 주파수 신호 중에서 설정범위의 주파수 신호를 통과시킨다. 즉, 대역통과필터(500)는 특정한 범위의 주파수 신호만 하나씩 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호는 제거하는 필터이다. 설정범위의 주파수 신호는 4.5MHz~5.5MHz이고, 바람직하게는 5MHz이다.

대수 증폭기(600)는 대역통과필터(500)에서 출력된 주파수 신호를 대수에 비례한 출력신호로 증폭시킨다. 즉, 대수 증폭기(600)에 입력되기 전의 주파수 신호와 대수 증폭기(600)에서 출력된 후의 주파수 신호는 대수 관계가 되므로, 대수 증폭기(600)는 비선형 증폭기이다.

검출기(700)는 대수 증폭기(600)에서 증폭된 출력신호와 안테나(100)에서 수신된 신호전압의 세기(Received Signal Volatage Strength)를 검출한다. 수신된 신호전압의 세기는 수신기에서 수신되는 전압이 얼마인지 그 수치를 말하는데, 수신기에 입력되는 신호전압을 의미하기 때문에 안테나(100)의 이득이나 검출기(700) 내부의 손실은 고려하지 않는다.

본 발명의 실시예에 따라 5MHz 부근의 중간 주파수 신호를 사용하는 저 중간 주파수 수신기를 사용할 경우, 5830MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널과 5840MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널 중 어떤 채널을 사용하더라도 로우 사이드(low side)와 어퍼 사이드(upper side)로 모두 수신이 가능하기 때문에, 사용채널 선택 알고리즘이 필요하지 않다.

도 3은 본 발명에 따른 중간 주파수를 사용하는 경우에 채널선택이 필요하지 않는 이유를 도시한 그래프이다. 도 3에 5MHz의 중간주파수를 사용하는 경우에 2개의 주파수 신호를 갖는 입력신호, 국부발진신호, 중간 주파수 신호의 그래프가 도시된다. 도 3을 참조하면, 5830MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널과 5840MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널 모두에 대해서 5835MHz 부근의 하나의 국부발진 주파수 신호가 이용된다. 따라서, 채널을 선택하는 알고리즘이 필요하지 않다. 이때, 중간 주파수 신호는 각 채널이 갖는 주파수 신호와 국부발진 주파수 신호의 차의 절대값으로 계산된다. 그러므로, 5MHz 부근의 중간 주파수 신호를 발생시킨다.

하지만, 상기와 같이 5830MHz 및 5840MHz 부근의 2개의 주파수 신호에 대해서 5MHz의 중간 주파수를 사용하는 경우에는 이미지 신호의 문제가 야기될 수 있다.

도 4는 5MHz의 중간주파수를 사용하는 경우에 2개의 주파수 신호가 동시에 입력되는 경우에 입력신호, 국부발진신호, 중간 주파수 신호의 그래프이다. 도 4를 참조하면, 5830MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널과 5840MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널을 동시에 사용하는 경우에 5835MHz 부근의 국부발진 주파수 신호를 발생시키는 경우를 보이고 있다. 이때, 중간 주파수 신호는 각 채널이 갖는 주파수 신호와 국부발진 주파수 신호의 차의 절대값으로 계산된다. 그러므로, 5MHz 부근의 중간 주파수 신호를 발생시킨다.

이와 같이, 2개의 주파수 신호가 동시에 입력되는 경우에는 각 채널이 서로 이미지 신호로 작용하여 이미지 신호의 문제가 발생한다. 즉, 점선으로 표시된 5830MHz 부근의 주파수 신호와 실선으로 표시된 5840MHz의 주파수 신호가 5MHz 부근에서 겹쳐지므로 이미지 문제를 야기시킨다.

도 5는 DSRC 환경에서 본 발명을 적용할 때 2개의 주파수 신호가 순차적으로 입력되는 경우에 입력신호, 국부발진신호, 중간 주파수 신호의 그래프이다. 도 5를 참조하면, 5830MHz 부근의 주파수 신호와 5840MHz 부근의 주파수 신호가 순차적으로 입력되는 경우에 5835MHz 부근의 국부발진 주파수 신호를 발생시키는 경우를 보이고 있다. 이때, 중간 주파수 신호는 각 채널이 갖는 주파수 신호와 국부발진 주파수 신호의 차의 절대값으로 계산된다. 그러므로, 5MHz 부근의 중간 주파수 신호를 발생시킨다.

도 4의 경우에는 2개의 주파수 신호를 동시에 수신하는 경우임에 반하여, 본 발명인 도 5의 경우에는 2개의 주파수 신호가 순차적으로 수신되므로 정해진 시간에는 1개의 주파수 신호만이 수신된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라 5MHz의 저주파 중간 주파수를 사용하더라도 통신 영역이 좁아 주파수 신호들이 순차적으로 수신되는 환경, 예컨대 DSRC 환경에서는 도5에 도시된 바와 같이 이미지 문제가 발생되지 않는다.

이와 관련하여, 5830~5840MHz의 주파수 입력신호를 갖는 DSRC 표준의 경우에는 수신기에서 주파수 신호 복원을 위한 최소 주파수 입력신호가 비교적 높다. 이것은 수신기의 수신가능거리를 줄이기 때문에, 통신가능영역이 좁아지게 된다. 이렇게 통신가능영역이 좁아졌을 경우, 다중채널에서 사용 중인 채널을 좀 더 빠르게 선택할 수 있기 때문에 실제로 통신가능시간을 늘일 수 있다.

또한, 5MHz 부근의 중간 주파수 신호를 사용하는 저 중간 주파수 수신기를 사용할 경우, 5830MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널과 5840MHz 부근의 주파수 신호를 갖는 채널 중 어떤 채널을 사용하더라도 낮은 주파수 신호와 높은 주파수 신호로 수신하는 것이 모두 가능하기 때문에, 사용채널 선택 알고리즘이 필요하지 않다.

또한, 수동 감지기형 수신기(passive detector type receiver)의 경우 교환단말회로(Exchange Terminal Circuit, ETC) 대역 근처에 다른 신호가 있을 경우 채널 리젝션(channel rejection) 특성이 떨어지게 된다. 하지만, 본 발명의 도 5와 같은 수신방법을 사용할 경우 이와 같은 채널 리젝션 특성이 더 좋기 때문에, 오동작 가능성을 줄일 수 있다.

또한, 이와 같은 통신방식에 의해 주파수 신호를 선택할 경우에 다중채널에서 각 채널이 서로에게 이미지 신호로 작용하여 이미지 신호의 문제가 발생할 수 있으나, DSRC는 좁은 대역에서 사용되기 때문에 채널 간의 간섭이 아주 적고 오동작의 가능성이 적으며, 통신 역시 동시에 이루어지는 것이 아니라 순차적으로 이루어진다. 이와 같은 이미지 신호 문제의 경우 수동형이 더 크게 발생할 수 있으며, 현재 DSRC 통신방식의 특성 때문에 수동형 수신기를 사용하기에는 문제가 없다. 따라서, 이와 같은 5MHz 부근의 중간 주파수 신호를 이용하는 저 중간 주파수 신호 수신기의 구조는 좁은 대역에서 사용되는 DSRC 구조에 적합하다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

100 : 안테나 200 : 저잡음 증폭기
300 : 국부 발진기 310 : 위상 비교기
320 : 저역통과필터 330 : 증폭기
340 : 전압제어발진기 400 : 혼합기
500 : 대역통과필터 600 : 대수 증폭기
700 : 검출기

Claims

제1 주파수 신호를 발진시키는 국부 발진기;
상기 제1 주파수 신호와 두 개의 채널로부터 순차적으로 입력된 제2 주파수 신호를 혼합해서 5MHz의 중간 주파수 신호를 출력하는 혼합기; 및
상기 혼합기에서 출력된 중간 주파수 신호 중에서 설정된 범위에 속하는 주파수 신호를 통과시키는 대역통과필터를 포함하며,
상기 두 개의 채널로부터 순차적으로 입력된 상기 제2 주파수 신호는 각각 5830MHz 신호와 5840MHz 신호이고,
상기 제1 주파수 신호는 5835MHz 신호인 다중채널 수신기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 설정된 범위의 주파수 신호는 4.5MHz~5.5MHz인 다중채널 수신기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 중간 주파수 신호는 순차적으로 입력된 주파수 신호와 설정된 주파수 신호와의 차이값인 다중채널 수신기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대역통과필터에서 통과된 주파수 신호를 대수에 비례한 주파수 신호로 증폭시키는 대수 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 수신기.
제6항에 있어서,
상기 대수 증폭기에서 증폭된 주파수 신호로부터 안테나에서 수신된 신호전압의 세기를 검출하는 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 수신기.