KR101610956B1 - 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치 및 그 제어 방법을 개시한다. 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치에서, 수신 경로는, f_SG의 주파수를 가지는 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제1 국부발진 주파수(f_LO1)를 가지는 제1 국부발진 신호와 혼합함으로써 f_IF의 주파수를 가지는 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 믹서와, 상기 믹서로 상기 국부발진 신호를 제공하는 적어도 하나의 위상 동기 루프(PLL)를 포함한다. 제어 블록은, 상기 IF 신호 내에 (f_SG-f_IF/2)의 중심 주파수를 가지는 하프 IF 신호가 존재하는지를 판단하여, 만일 상기 하프 IF 신호가 존재하는 경우, 상기 제1 국부발진 주파수보다 큰 제2 국부발진 주파수(f_LO2)를 가지는 제2 국부발진 신호를 발생하도록 상기 적어도 하나의 PLL을 제어한다.

광대역 수신기, PLL, 믹서, IF, LO, 하프 IF

Description

무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치 및 그 제어 방법{WIDEBAND RF RECEIVER IN WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTMEM AND CONTROL METHOD THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광대역 무선 주파수(Radio Frequency: RF) 신호를 수신하기 위한 장치 및 그를 위한 제어 방법에 관한 것이다.

통신 시스템은 대용량의 멀티미디어 전송을 위해 보다 넓은 신호 대역을 요구하고 있다. 또한 통신 시스템은 확장성(Flexibility)의 향상을 위해 특정 사업자 대역만을 지원하는 것이 아니라 광대역의 주파수 대역을 지원할 필요가 있다.

전형적인 통신 시스템에서의 수신부는, 안테나를 통해 수신된 신호를 RF 전단 필터(RF Front End Filter)를 통해 필터링하여 사업자 대역 외의 불필요한 신호를 제거한다. RF 전단 필터를 통과한 신호는 믹서(Mixer)를 통해 위상 고정 루프(Phase Locked Loop: PLL)에서 생성된 국부 발진(Local Oscillator: LO) 신호와 혼합됨으로써 중간 주파수(Intermediate Frequency: IF) 신호로 하향 변환된다. 그런데, RF 전단 필터에서 제거되지 못한 신호는 수신 신호에 악영향을 주게 된다. 특히 믹서의 비선형성(Nonlinearity)에 의한 2차 고조파(2nd harmonic) 신호에 의 해 하프 IF는 수신 신호에 간섭으로 작용한다.

도 1은 사업자 대역을 사용하는 통신 시스템에서 RF 전단 필터의 필터 특성을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 수신 신호 주파수 f_SG의 신호(104)는 PLL에서 발생하는 국부 신호 주파수 f_LO의 신호와 혼합됨으로써 중간 주파수 f_IF의 신호로 하향 변환되는데, 사업자 대역만을 통과시키는 RF 전단 필터 특성(102)이 충분히 좁기 때문에, 수신 신호 주파수 f_SG의 신호(104)만이 RF 전단 필터를 통과할 수 있으며, 하프 IF(f_SG-f_IF/2)를 가지는 간섭 신호는 제거된다. 즉, 하프 IF의 신호는 RF 전단 필터에서 제거되어 수신 신호의 열화가 발생하지 않는다.

도 2는 광대역을 사용하는 통신 시스템에서 RF 전단 필터의 필터 특성을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, RF 전단 필터의 통과 대역폭이 광대역으로 넓어지게 되므로, RF 전단 필터 특성(202)에 의해 수신 신호 주파수 f_SG뿐 아니라 하프 IF까지도 RF 전단 필터를 통과하게 된다.

하프 IF는 다음 <수학식 1>과 같은 특성을 가진다.

상기한 바와 같이, 믹서의 비선형성으로 인해 2 이상의 차수를 가지는 적어도 하나의 항(term)이 추가로 발생되는 경우, 하프 IF의 간섭 신호는 믹서를 통과함으로써 f_IF에 위치하게 되며, 결국 복조 성능을 열화시켜 전체적인 시스템의 수신 성능을 저하시키게 된다.

이러한 하프 IF 문제를 해결하기 위해 종래에는 이중(Dual) IF 구조 등을 사용하는 기술 등이 공개되어 있으나, 이 경우 구조가 복잡해지는 등의 또 다른 문제가 발생하였다.

본 발명은 광대역 통신 시스템에서 수신부 구현에 있어 발생할 수 있는 간섭의 문제를 해결하기 위한 수신 장치 및 그를 위한 제어 방법을 제공한다.

본 발명은, 광대역 수신기에서 하프 IF로 인한 간섭 신호를 검출하고 상기 간섭 신호가 수신 성능에 영향을 주지 못하도록 제거하는 수신 장치 및 그를 위한 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는; 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치에 있어서,

f_SG의 주파수를 가지는 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제1 국부발진 주파수(f_LO1)를 가지는 제1 국부발진 신호와 혼합함으로써 f_IF의 주파수를 가지는 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 믹서와, 상기 믹서로 상기 국부발진 신호를 제공하는 적어도 하나의 위상 동기 루프(PLL)를 포함하는 수신 경로와,

상기 IF 신호 내에 (f_SG-f_IF/2)의 중심 주파수를 가지는 하프 IF 신호가 존재하는지를 판단하여, 만일 상기 하프 IF 신호가 존재하는 경우, 상기 제1 국부발진 주파수보다 큰 제2 국부발진 주파수(f_LO2)를 가지는 제2 국부발진 신호를 발생하도록 상기 적어도 하나의 PLL을 제어하는 제어 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신기의 제어 방법에 있어서,

f_SG의 주파수를 가지는 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제1 국부발진 주파수(f_LO1)를 가지는 제1 국부발진 신호와 혼합함으로써 f_IF의 주파수를 가지는 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 믹서를 포함하는 수신 경로로부터, 상기 중간 주파수(IF) 신호를 검출하는 과정과, 상기 중간 주파수 신호 내에 (f_SG-f_IF/2)의 중심 주파수를 가지는 하프 IF 신호가 존재하는지를 판단하는 과정과, 상기 하프 IF 신호가 존재하는 경우, 상기 제1 국부발진 주파수보다 큰 제2 국부발진 주파수(f_LO2)를 가지는 제2 국부발진 신호를 상기 수신 경로로 제공하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는, 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치에 있어서,

제1 안테나를 통해 수신된 f_SG의 주파수를 가지는 제1 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제1 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 제1 믹서를 포함하는 주 수신 경로와, 제2 안테나를 통해 수신된 f_SG의 주파수를 가지는 제2 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제2 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 제2 믹서를 포함하는 다이버시티 수신 경로와, 제1 국부발진 주파수를 가지는 제1 국부발진 신호를 발생하여 상기 주 수신 경로의 상기 제1 믹서로 제공하는 제1 PLL과, 상기 제1 국부발진 주 파수와 상이한 제2 국부발진 주파수를 가지는 제2 국부발진 신호를 발생하는 제2 PLL과, 상기 제1 PLL 혹은 상기 제2 PLL을 선택하여 상기 다이버시티 수신 경로의 상기 제2 믹서로 연결하는 스위치와, 상기 제2 PLL을 선택하도록 상기 스위치를 제어하고, 상기 제2 PLL로부터의 상기 제2 국부발진 신호에 의해 상기 다이버시티 수신 경로의 수신 성능이 향상되는지를 모니터링하여, 만일 수신 성능이 향상되었으면 상기 제1 국부발진 신호가 상기 제2 국부발진 주파수를 가지고 발생되도록 상기 제1 PLL을 제어하는 제어 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신기의 제어 방법에 있어서,

제1 안테나를 통해 수신된 f_SG의 주파수를 가지는 제1 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제1 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 제1 믹서를 포함하는 주 수신 경로와, 제2 안테나를 통해 수신된 f_SG의 주파수를 가지는 제2 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제2 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 제2 믹서를 포함하는 다이버시티 수신 경로 모두가, 제1 PLL로부터 발생된 제1 국부발진 주파수를 가지는 제1 국부발진 신호를 이용하여 동작하도록 제어하는 과정과, 상기 다이버시티 수신 경로가, 제2 PLL로부터 발생된 제2 국부발진 주파수를 가지는 제2 국부발진 신호를 이용하여 동작하도록 제어하고, 상기 제2 PLL로부터의 상기 제2 국부발진 신호에 의해 상기 다이버시티 수신 경로의 수신 성능이 향상되는지를 모니터링하는 과정과, 상기 모니터링 결과 수신 성능이 향상되었으면 상기 제1 국부발진 신호가 상기 제2 국부발진 주파수를 가지고 발생되도록 상기 제1 PLL을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

- 광대역 수신기 구현시 믹서의 비선형성 특성에 의한 하프 IF 문제를 해결하여 광대역 통신 시스템 구현이 가능하다.

- 기존 통신 시스템의 구조에서 수신 신호에 대한 영향이나 구조적인 큰 변화없이 구현이 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 수신기의 구조를 나타낸 블록도로서, 여기에서는 광대역 수신기를 구성하는 다수의 구성 요소들을 도시하였으나, 이러한 구성 요소들이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 변형이 가능한 것으로 인정되어야 한다.

도시한 바와 같이 안테나(302)와 RF 전단 필터(304)와 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)(306)와 RF 대역통과필터(Band Pass Filter: BPF)(308)와 RF 증폭기(Amplifier: AMP)(310)와 믹서(312)와 PLL(314)와 IF 증폭기(316)와 IF 필터(328)와 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter: ADC)(330)와 디지털 하강 변환기(Digital Down Converter: DDC)(332) 및 모뎀(MODEM)(334)으로 구성된 수신 경로와, 추가적으로 IF 필터(328) 전단에 위치하는 제어 블록(326)이 구비된다.

도 3을 참조하면, 안테나(302)가 상대측으로부터의 신호를 수신하여 RF 전단 필터(304)로 보내면, RF 전단 필터(304)는 지정된 시스템 대역 외의 불필요한 신호를 제거하게 된다. LNA(306)는 RF 전단 필터(304)의 출력에 대해, 잡음을 최대한 발생시키지 않게 하면서 일차적으로 증폭하게 되고, RF BPF(308)는 LNA(306)를 통과한 신호에서 발생할 수 있는 대역외 신호를 한번 더 제거한다. RF 증폭기(310)는 RF BPF(308)에서 출력된 RF 신호를 추가적으로 증폭한다.

믹서(312)는 PLL(314)에서 발생한 국부발진 신호와 RF 증폭기(310)로부터 전달된 RF 신호를 혼합하여 IF 신호로 하향 변환한다. IF 증폭기(316)는 IF 신호를 해당 대역 내에서 증폭하며, IF 증폭기(316)에서 증폭된 IF 신호는 제어 블록(326)을 거쳐 IF 필터(328)로 전달된다. IF 필터(328)는 상기 IF 신호로부터, 디지털 변환 이전에 최종적으로 불요파를 제거한다. ADC(330)는 이후 모뎀(334)에서의 처리를 위해 아날로그 형태의 상기 IF 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 담당한다. ADC(330)를 통과한 디지털 신호는 추가적으로 DDC(332)에 의해 IF 대역에서 기저대역으로 하향변환된 후 모뎀(334)로 전달된다. 모뎀(334)는 DDC(332)로 부터 입력된 기저대역의 디지털 신호에 대해 복조 및 복호를 거쳐 원하는 정보를 복원한다.

상기와 같이 구성되는 광대역 수신기에 있어서, 제어 블록(326)은 IF 증폭기(316)에서 출력되는 IF 신호 중 간섭 대역의 신호를 검출하고 그 검출 결과에 따라서 PLL(314)의 출력인 국부발진 주파수를 기존의 f_LO1에서 f_LO2로 변경한다. 국부발진 주파수의 변경에 따라, 믹서(312)에서 출력되는 IF 주파수는 f_IF1에서 f_IF2로 변경된다.

이하 제어 블록(326)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 도 3에 도시한 광대역 수신기에서 RF 대역에서의 신호 스펙트럼을 나타낸 것으로서, 도시한 바와 같이, 믹서(312) 이전의 RF 대역에서 수신 신호 주파수 f_SG의 신호(402)와 함께, 간섭으로 작용하는 하프 IF 신호(404)가 추가적으로 존재한다.

도 5는 도 3에 도시한 광대역 수신기에서 IF 대역에서의 신호 스펙트럼을 나타낸 것으로서, 도시한 바와 같이, IF 대역의 신호(502)와 함께 하프 IF 신호(506)가 추가적으로 존재하며, 상기 하프 IF 신호(506)로 인하여 IF 대역의 신호(502)에 간섭(504)이 발생되었다.

제어 블록(326)은 하프 IF의 신호(502)가 존재하는지의 여부를 확인하기 위해, f_IF1/2의 주파수 대역의 신호를 검출하려고 시도한다. 이를 위해 일 예로서 제 어 블록(326)은 f_IF1/2를 중심으로 하는 주파수 대역을 통과시키는 필터 특성(508)을 가지는 BPF(320)를 사용할 수 있다.

바람직한 실시예로서, 제어 블록(326)은 커플링 블록(Coupling Block: CPB)(318)과 BPF(320)와 검출기(Detector: DET)(322)와 주파수 결정부(frequency Decision Block: DEC)(324)를 포함하여 구성된다. 그러나 제어 블록(326)의 상세한 구성은 이러한 실시예에 의하여 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 시스템 설계 혹은 설계자의 의도에 따라 변동 가능함은 물론이다.

제어 블록(326) 내의 커플링 블록(318)은 IF 필터링 이전의 신호를 검출하여 BPF(320)로 전달한다. BPF(320)는 도 5에 도시한 바와 같이 f_IF1/2를 중심으로 하는 소정 대역의 주파수 신호를 검출하기 위한 통과 대역 특성(508)을 갖는다. 일 예로서 BPF(320)의 통과 대역폭은 수신 신호의 유효 대역, 즉 정보를 가지는 주파수 대역을 적어도 포함하도록 정해질 수 있다. BPF(320)에서 출력된 신호는 검출기(322)에서 전압 신호로 변환되고, 이를 주파수 결정부(324)에서 감지한다. 주파수 결정부(324)는 입력된 전압 신호에 따라 f_IF1/2의 주파수에서 신호가 있는지 없는지를 확인하고, f_IF1/2의 주파수에 존재하는 신호의 크기가 미리 정해지는 소정의 기준치(P_th)를 넘는지를 확인한다. 일 예로서, 상기 기준치는 모뎀에서 요구하는 수신 감도(Sensitivity)의 신호 크기를 수신하였을 경우에 수신 성능에 영향을 주지 않는 크기로 정해질 수 있다.

상기 비교 결과, 상기 신호의 크기가 수신 성능에 영향을 줄 정도의 신호일 경우, 즉 상기 기준치를 초과하는 경우, 주파수 결정부(324)는 PLL(314)의 출력인 국부발진 주파수를 f_LO1에서 f_LO2로 변경하고, 이와 동시에 ADC(330)와 DDC(332)의 내부 필터, NCO(Numeric Controlled Oscillator) 등의 구성(Configuration)을 변경하여, 변경된 IF, 즉 f_IF2를 처리할 수 있도록 한다.

이때 변경된 국부발진 주파수는, 주파수 변환 이후의 IF 신호가 RF 대역에서의 간섭 신호에 의해 영향받지 않을 수 있도록, 변경하고자 하는 IF에 따라 정해진다. 일 예로서, 변경하고자 하는 IF는 RF 전단 필터(304)의 통과 대역에서 수신 주파수 신호(f_SG)를 주파수 변환하였을 때 PLL(314)의 국부발진 신호(f_LO2)가 남아있지 않으며, 또한 ADC(330)의 성능을 고려하여 ADC 샘플링 속도(sampling rate)의 2~3배 범위 내에서 결정될 수 있다.

도 6은 도 3에 도시한 광대역 수신기에서 IF 변경 후 RF 주파수 대역에서의 신호 스펙트럼을 나타낸 것으로서, 도시한 바와 같이 f_LO2가 변경됨으로 인하여 f_IF2가 변경되었고, 따라서 f_SG-f_IF1/2에 위치하는 간섭 신호는, 변경된 IF 신호에 영향을 미치지 않게 된다. 이를 위해 f_LO2는 적어도 f_LO1보다 크며, 또한 f_SG-f_IF2/2를 중심으로 하는 신호가 f_SG-f_IF1/2를 중심으로 하는 신호와 겹치지 않도록 정해질 수 있음을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 수신기의 제어 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기서 제어 블록(326)을 포함하는 광대역 수신기는 f_LO1의 국부발진 주파수에 의해 f_IF1의 IF 신호를 발생하고 있다.

도 7을 참조하면, 과정 702에서 제어 블록(326)은 IF 필터링 이전의 IF 신호 중 f_IF1/2를 중심으로 하는 소정 대역의 신호를 검출하며, 과정 704에서 상기 검출된 신호의 크기가 미리 정해지는 기준치를 초과하는지를 확인한다. 만일 상기 검출된 신호의 크기가 상기 기준치를 초과하면 과정 706으로 진행하며, 초과하지 않으면 과정 712로 진행한다. 과정 712로 진행하는 경우, PLL(314)의 국부발진 주파수는 f_LO1로 유지된다.

상기 검출된 신호가 상기 기준치를 초과하는 경우, 제어 블록(326)은 과정 706에서 출력 주파수를 f_LO1에서 f_LO2로 변경하도록 PLL(314)을 제어하고, 과정 708에서 상기 변경된 국부발진 주파수 f_LO2에 따른 IF 신호를 처리할 수 있도록, ADC(330) 및 DDC(332)의 구성을 재설정한다. 이후 과정 710에서 상기 변경된 국부발진 주파수 f_LO2에 따른 f_IF2의 IF 신호가 믹서(312)에서 생성된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 수신기의 구조를 나타낸 블록도로서, 여기에서는 광대역 수신기를 구성하는 다수의 구성 요소들을 도시하였으나, 이러한 구성 요소들이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 변형이 가능한 것으로 인정되어야 한다.

도시한 바와 같이 안테나(802)와 RF 전단 필터(804)와 저잡음 증폭기(LNA)(806)와 RF BPF(808)와 RF 증폭기(810)와 믹서(812)와 IF 증폭기(816)와 IF 필터(828)와 ADC(830)와 DDC(832) 및 모뎀(834)로 구성된다. 추가적으로 IF를 변경하지 않으면서 간섭 신호의 영향을 없애기 위해, 2개의 PLL(814a, 814b) 및 상기 PLL(814a, 814b) 중 하나를 선택하기 위한 스위치(836)과 IF 필터링 이전의 신호를 검출한 결과에 따라 상기 스위치(836)를 제어하는 제어 블록(826)이 더 구비된다.

안테나(802)가 상대측으로부터의 신호를 수신하여 RF 전단 필터(804)로 보내면, RF 전단 필터(804)는 지정된 시스템 대역 외의 불필요한 신호를 제거하게 된다. LNA(806)는 RF 전단 필터(804)의 출력에 대해, 잡음을 최대한 발생시키지 않게 하면서 일차적으로 증폭하게 되고, RF BPF(808)는 LNA(806)를 통과한 신호에서 발생할 수 있는 대역외 신호를 한번 더 제거한다. RF 증폭기(810)는 RF BPF(808)에서 출력된 RF 신호를 추가적으로 증폭한다.

믹서(812)는 먼저 제1 PLL(814a)에서 발생한 f_LO1의 국부발진 신호와 RF 증폭기(810)로부터 전달된 RF 신호를 혼합하여 f_IF의 IF 신호로 하향 변환한다. IF 증폭기(816)는 IF 신호를 해당 대역 내에서 증폭하며, IF 증폭기(816)에서 증폭된 IF 신호는 제어 블록(826)을 거쳐 IF 필터(828)로 전달된다. IF 필터(828)는 상기 IF 신호로부터, 디지털 변환 이전에 최종적으로 불요파를 제거한다. ADC(830)는 이후 모뎀(834)에서의 처리를 위해 아날로그 형태의 상기 IF 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 담당한다. ADC(830)를 통과한 디지털 신호는 추가적으로 DDC(832)에 의해 IF 대역에서 기저대역으로 하향변환된 후 모뎀(834)로 전달된다. 모뎀(834)는 DDC(832)로부터 입력된 기저대역의 디지털 신호에 대해 복조 및 복호를 거쳐 원하는 정보를 복원한다.

상기와 같이 구성되는 광대역 수신기에 있어서, 제어 블록(826)은 IF 증폭기(816)에서 출력되는 IF 신호 중 간섭 대역의 신호를 검출하고 그 검출 결과에 따라서 스위치(836)를 제어하여 2개의 PLL(814a, 814b) 중 하나를 선택한다. 제1 PLL(814a)은 f_LO1의 국부발진 신호를 발생하며, 제2 PLL(814b)은 f_LO2의 국부발진 신호를 발생한다. 제1 국부발진 주파수 f_LO1이 수신 신호 주파수 f_SG에서 원하는 IF인 f_IF를 감산하여 계산되는 것과는 달리, 제2 국부발진 주파수 f_LO2는 원하는 IF인 f_IF에 수신 신호 주파수 f_SG를 가산함으로써 계산된다. 이로써 도 8의 광대역 수신기는 IF를 변경하지 않으면서, 단지 국부발진 신호의 주파수를 변경함으로써 수신 신호에 대한 간섭 신호의 영향을 제거할 수 있다. IF가 변경되지 않으므로, ADC(830) 및 DDC(832)의 구성은 재설정될 필요가 없다. 또한 도 8에서는 2개의 PLL(814a, 814b)가 사용되는 것으로 도시하였으나, 대신 하나의 광대역 RF PLL를 사용하고 제어 블록(826)에 의해 상기 광대역 RF PLL의 출력인 국부발진 주파수를 변경함으로써 구현되는 것도 가능하다. 이 경우 그 구성은 도 3에서와 유사하므로 도시를 생 략하기로 한다.

도 9는 도 8에 도시한 광대역 수신기에서의 신호 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 국부발진 주파수를 변경하기 이전, 즉 f_LO1을 사용하는 경우, RF 전단 필터의 통과 대역 내에 f_SG-f_IF/2의 간섭 신호가 존재한다. 반면 도 9의 (b)에 따르면, 국부발진 주파수가 f_LO2로 변경되는 경우, f_SG-f_IF/2의 간섭 신호는 RF 전단 필터의 통과 대역 외부에 존재하게 되어 IF 신호에 영향을 미치지 않는다.

도 10은 도 8에 도시한 광대역 수신기의 제어 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기서 제어 블록(826)을 포함하는 광대역 수신기는 f_LO1의 국부발진 주파수에 의해 f_IF의 IF 신호를 발생하고 있다.

도 10을 참조하면, 과정 1002에서 제어 블록(826)은 IF 필터링 이전의 IF 신호 중 f_IF/2를 중심으로 하는 소정 대역의 신호를 검출하며, 과정 1004에서 상기 검출된 신호의 크기가 미리 정해지는 기준치를 초과하는지를 확인한다. 만일 상기 검출된 신호의 크기가 상기 기준치를 초과하면 과정 1006으로 진행하며, 초과하지 않으면 과정 1012로 진행한다. 과정 1012로 진행하는 경우, 제1 PLL(814a)이 계속해서 사용되며 국부발진 주파수는 변경되지 않는다.

상기 검출된 신호가 상기 기준치를 초과하는 경우, 제어 블록(826)은 과정 1006에서 국부발진 주파수를 f_LO1에서 f_LO2로 변경하기 위해 제1 PLL(814a) 대신 w제2 PLL(814a)가 믹서(812)에 연결되도록 스위치(836)를 제어한다. 이때 IF가 변경되지 않으므로, ADC(830) 및 DDC(832)의 구성은 재설정될 필요가 없다. 이후 과정 1008에서 상기 변경된 국부발진 주파수 f_LO2에 의한 f_IF의 IF 신호가 믹서(812)에서 생성된다. 도시하지 않을 것이지만, 다른 실시예로서 2개의 PLL(814a, 814b) 대신 2개의 광대역 RF PLL이 사용되는 경우, 과정 1006에서 제어 블록(826)은 출력 주파수를 f_LO1에서 f_LO2로 변경하도록 광대역 RF PLL을 제어한다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 수신기의 구조를 나타낸 블록도로서, 여기에서는 광대역 수신기를 구성하는 다수의 구성 요소들을 도시하였으나, 이러한 구성 요소들이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 변형이 가능한 것으로 인정되어야 한다.

도시한 바와 같이 광대역 수신기는 주 수신 경로(1100)와 다이버시티 수신 경로(1140)를 포함하며, 각 수신 경로(1100), 1140)는, 안테나(1102,1142)와 RF 전단 필터(1104,1144)와 저잡음 증폭기(LNA)(1106,1146)와 RF BPF(1108,1148)와 RF 증폭기(1110,1150)와 믹서(1112,1152)와 IF 증폭기(1116,1156)와 IF 필터(1128,1158)와 ADC(1130,1160)와 DDC(1132,1162) 및 모뎀(1134,1164)로 구성된다. 각 수신 경로에서의 동작은 도 3 및 도 8에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다. 추가적으로 서로 다른 주파수의 국부발진 신호를 제공할 수 있는 2개의 PLL(1114a, 1114b)과 상기 2개의 PLL(1114a, 1114b) 중 하나의 출력을 선택하여 다 이버시티 수신 경로(1140)로 제공하는 스위치(1136)와 다이버시티 수신 경로(1140)의 수신 성능에 따라 상기 스위치(1136)를 제어하는 제어 블록(1126)이 더 구비된다.

상기와 같이 구성되는 광대역 수신기는, 기본적으로 제1 PLL(1114a)를 통해 f_LO1의 국부발진 신호를 제공받는 주 수신 경로(1100)를 통하여 신호를 수신한다. 만일 주 수신 경로(1100)를 통한 수신 성능이 감소됨을 감지하면, 제어 블록(1126)은 스위치(1136)를 제어하여 제2 PLL(1114b)을 다이버시티 수신 경로(1140)로 연결시키고 다이버시티 수신 경로(1140)를 동작시킨다. 이후 제어 블록(1126)은 다이버시티 수신 경로(1140)의 수신 성능을 모니터링한다. 상기 수신 성능을 모니터링하기 위해서는 다양한 파라미터가 이용될 수 있으며, 일 예로서 모뎀(1134,1164)에서 측정된 수신 신호 세기(Receive Signal Strength Indicator: RSSI)와 반송파대 잡음비(Carrier to Noise Ratio: C/N)가 이용된다.

상기 모니터링 결과 제2 PLL(1114b)의 국부발진 주파수를 사용하는 경우의 수신 성능이 향상되었다고 판단된 경우, 주 수신 경로(1100)를 위한 제1 PLL(1114a)의 국부발진 주파수를 f_LO1에서 f_LO2로 변경하여, 주 수신 경로(1100)가 변경된 IF의 신호를 발생시키도록 한다. 이로써 주 수신 경로(1100)는 다이버시티 수신 경로(1140)를 통해 수신 성능이 확인된 국부발진 주파수 및 그에 따른 IF를 사용하게 된다.

도 12는 도 11에 도시한 광대역 수신기의 제어 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기서 제어 블록(1126)을 포함하는 광대역 수신기의 주 수신 경로(1100)는 f_LO1의 국부발진 주파수를 제1 PLL(1114a)로부터 제공받아 f_IF1의 IF 신호를 발생하고 있으며, 또한 다이버시티 수신 경로(1140)도 f_LO1의 국부발진 주파수를 제1 PLL(1114a)로부터 제공받아 f_IF1의 IF 신호를 발생할 수 있다.

도 12를 참조하면, 과정 1202에서 제어 블록(1126)은 수신 성능이 감소되었음을 감지하고 과정 1204로 진행한다. 상기 수신 성능은 다양한 파라미터에 의해 측정될 수 있다. 일 예로서 제어 블록(1126)은 주 수신 경로(1100)의 모뎀(1134)으로부터 제공되는 RSSI 및 C/N의 차이에 따라 상기 수신 성능을 확인한다. 다른 실시예로서 제어 블록(1126)은 주 수신 경로(1100)와 동일한 f_LO1의 국부발진 주파수로 동작하는 다이버시티 수신 경로(1140)의 모뎀(1164)로부터 제공되는 RSSI 및 C/N을 이용하여, 상기 수신 성능을 확인할 수 있다. 구체적으로 제어 블록(1126)은 RSSI와 C/N의 차이가 실험에 따라 정해지는 소정 임계치를 초과하는 경우, RSSI가 양호함에도 불구하고 수신 성능이 감소된 것으로 판단할 수 있다. 이는 통상 RSSI가 높으면 C/N 특성도 높아져야 함에도 불구하고, 하프 IF 현상이 발생할 경우 RSSI가 높은데 비해 C/N 특성이 나빠지기 때문이다.

제어 블록(1126)은 과정 1204에서 스위치(1136)을 제어하여 제2 PLL(1114b)를 다이버시티 수신 경로(1140)의 믹서(1152)로 연결하고, 과정 1206에서 상기 제2 PLL(1114b)로부터의 국부발진 주파수 f_LO2에 따른 IF 신호를 처리할 수 있도록 ADC(1160) 및 DDC(1162)의 구성을 재설정함으로써, 다이버시티 수신 경로(1140)가 제2 PLL(1114b)로부터의 f_LO2에 따라 수신 신호를 처리하도록 한다.

과정 1208에서 제어 블록(1126)은 다이버시티 수신 경로(1140)를 통한 수신 성능을 모니터링하여, 상기 수신 성능이 향상되는지를 확인한다. 구체적으로는 다이버시티 수신 경로(1140)의 모뎀(1164)로부터 RSSI 및 C/N을 수신하고 상기 RSSI와 C/N의 차이가 미리 정해지는 기준치를 초과하지 않을 경우 상기 수신 성능이 향상된 것으로 판단한다. 상기 수신 성능이 향상되지 않은 경우, 과정 1202에서 감지된 수신 성능의 감소는 광대역에 의한 하프 IF 문제가 아닌 다른 요인으로 인한 것이라고 판단되므로, 과정 1216에서 주 수신 경로(1100)의 국부발진 주파수는 f_LO1로 유지된다.

반면 상기 다이버시티 수신 경로(1140)에서의 수신 성능이 향상된 경우, 과정 1210에서 제어 블록(1126)은 출력 주파수를 f_LO1에서 f_LO2로 변경하도록 제1 PLL(1114a)을 제어하고, 과정 1212에서 상기 변경된 국부발진 주파수 f_LO2에 따른 IF 신호를 처리할 수 있도록 ADC(1130) 및 DDC(1132)의 구성을 재설정한다. 이때 다이버시티 수신 경로(1140)를 통한 수신 성능을 지속적으로 감지하기 위하여, 스위치(1136)는 제1 PLL(1114a)를 다이버시티 수신 경로(1140)의 믹서(1152)로 연결하도록 제어될 수 있다. 이후 과정 1214에서 상기 변경된 국부발진 주파수 f_LO2에 따른 f_IF2의 IF 신호가 믹서(1112)에서 생성된다.

다른 실시예로서, 과정 1204 내지 과정 1208에서 제어 블록(1126)은 제2 PLL(1114b)의 출력 주파수를 소정 단위로 조절하면서, 수신 성능을 향상시키는 최적의 국부발진 주파수를 검색할 수 있다. 최적의 국부발진 주파수 f_LO'가 결정되면, 제1 PLL(1114a)의 출력 주파수는 f_LO1에서 f_LO'로 변경된다. 이로써 도 12의 광대역 수신기는 주 수신 경로(1100)의 변경을 최소화하면서, 하프 IF 문제를 일으키지 않는 최적의 국부발진 주파수 및 그에 따른 IF로 주 수신 경로(1100)를 동작시키는 것이 가능하다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 사업자 대역을 사용하는 통신 시스템에서 RF 전단 필터의 필터 특성을 나타낸 도면.

도 2는 광대역을 사용하는 통신 시스템에서 RF 전단 필터의 필터 특성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 수신기의 구조를 나타낸 블록도.

도 4는 도 3에 도시한 광대역 수신기에서 RF 대역에서의 신호 스펙트럼을 나타낸 도면.

도 5는 도 3에 도시한 광대역 수신기에서 IF 대역에서의 신호 스펙트럼을 나타낸 도면.

도 6은 도 3에 도시한 광대역 수신기에서 IF 변경 후 RF 주파수 대역에서의 신호 스펙트럼을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 수신기의 제어 동작을 나타낸 흐름도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 수신기의 구조를 나타낸 블록도.

도 9는 도 8에 도시한 광대역 수신기에서의 신호 스펙트럼을 나타낸 도면.

도 10은 도 8에 도시한 광대역 수신기의 제어 동작을 나타낸 흐름도.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 수신기의 구조를 나타낸 블록도.

도 12는 도 11에 도시한 광대역 수신기의 제어 동작을 나타낸 흐름도.

Claims (22)

1. 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치에 있어서,

   f_SG의 주파수를 가지는 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제1 국부발진 주파수(f_LO1)를 가지는 제1 국부발진 신호와 혼합함으로써 f_IF의 주파수를 가지는 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 믹서와, 상기 믹서로 상기 국부발진 신호를 제공하는 적어도 하나의 위상 동기 루프(PLL)를 포함하는 수신 경로와,

   상기 IF 신호 내에 (f_SG-f_IF/2)의 중심 주파수를 가지는 하프 IF 신호가 존재하는지를 판단하여, 만일 상기 하프 IF 신호가 존재하는 경우, 상기 제1 국부발진 주파수보다 큰 제2 국부발진 주파수(f_LO2)를 가지는 제2 국부발진 신호를 발생하도록 상기 적어도 하나의 PLL을 제어하는 제어 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 수신 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 블록은,

   상기 제2 국부발진 주파수(f_LO2)에 따라 변경된 중간 주파수 신호를 처리할 수 있도록, 상기 수신 경로 내의 아날로그 디지털 변환기(ADC) 및 디지털 하강 변환기(DDC)의 구성을 재설정하는 것을 특징으로 하는 광대역 수신 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 국부발진 주파수는,

   상기 ADC의 샘플링 속도를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 광대역 수신 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 국부발진 주파수는,

   상기 중간 주파수 신호의 주파수 f_IF에 상기 무선 주파수 신호의 주파수 f_SG를 가산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 광대역 수신 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 블록은,

   상기 제1 국부발진 주파수(f_LO1)를 가지는 국부발진 신호를 발생하는 제1 PLL과 상기 제2 국부발진 주파수(f_LO2)를 가지는 국부발진 신호를 발생하는 제2 PLL 중 하나를 선택하여 상기 믹서로 연결시키는 스위치와 연결되며,

   상기 IF 신호 내에 (f_SG-f_IF/2)의 중심 주파수를 가지는 하프 IF 신호가 존재하는 경우, 상기 스위치가 상기 제2 PLL를 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광대역 수신 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 블록은,

   상기 믹서로부터 출력되고 IF 필터링되기 이전의 상기 중간 주파수 신호를 검출하는 커플링 블록과,

   상기 중간 주파수 신호를, (f_SG-f_IF/2)의 중심 주파수를 가지는 통과 대역을 사용하여 필터링하는 대역통과필터(BPF)와,

   상기 BPF의 출력 신호를 전압 신호로 변환하는 검출기와,

   상기 전압 신호의 크기가 미리 정해지는 기준치를 초과하는 경우 상기 하프IF 신호가 존재하는 것으로 판단하는 주파수 결정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 수신 장치.
7. 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신기의 제어 방법에 있어서,

   f_SG의 주파수를 가지는 무선 주파수(RF) 신호를 수신하여 제1 국부발진 주파수(f_LO1)를 가지는 제1 국부발진 신호와 혼합함으로써 f_IF의 주파수를 가지는 중간 주파수(IF) 신호로 변환하는 믹서를 포함하는 수신 경로로부터, 상기 중간 주파수(IF) 신호를 검출하는 과정과,

   상기 중간 주파수 신호 내에 (f_SG-f_IF/2)의 중심 주파수를 가지는 하프 IF 신 호가 존재하는지를 판단하는 과정과,

   상기 하프 IF 신호가 존재하는 경우, 상기 제1 국부발진 주파수보다 큰 제2 국부발진 주파수(f_LO2)를 가지는 제2 국부발진 신호를 상기 수신 경로로 제공하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제2 국부발진 주파수(f_LO2)에 따라 변경된 중간 주파수 신호를 처리할 수 있도록, 상기 수신 경로 내의 아날로그 디지털 변환기(ADC) 및 디지털 하강 변환기(DDC)의 구성을 재설정하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제2 국부발진 주파수는,

   상기 ADC의 샘플링 속도를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 제2 국부발진 주파수는,

    상기 중간 주파수 신호의 주파수 f_IF에 상기 무선 주파수 신호의 주파수 f_SG를 가산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 제2 국부발진 신호를 제공하는 과정은,

    상기 제1 국부발진 주파수(f_LO1)를 가지는 국부발진 신호를 발생하는 제1 PLL과 상기 제2 국부발진 주파수(f_LO2)를 가지는 국부발진 신호를 발생하는 제2 PLL 중 하나를 선택하여 상기 믹서로 연결시키는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 판단하는 과정은,

    상기 중간 주파수 신호를, (f_SG-f_IF/2)의 중심 주파수를 가지는 통과 대역을 사용하여 필터링하는 과정과,

    상기 필터링된 신호를 전압 신호로 변환하는 과정과,

    상기 전압 신호의 크기가 미리 정해지는 기준치를 초과하는 경우 상기 하프IF 신호가 존재하는 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 무선 통신 시스템을 위한 광대역 수신 장치에 있어서

    무선 주파수(RF) 신호를 수신하여, 상기 RF 신호 및 중간 주파수(IF) 신호를 기반으로 제1 국부발진 주파수를 생성하는 수신 경로와

    상기 IF 신호 내에 하프-IF 신호가 존재하는지를 판단하고, 상기 하프-IF 신호가 존재하는 경우 상기 제1 국부발진 주파수보다 큰 제2 국부발진 주파수를 생성하도록 상기 수신 경로에게 지시하는 제어 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 수신 장치.

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