KR102201662B1 - Sub-sampling receiver - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 무선 신호 수신기는, 아날로그 무선 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기, 그리고 상기 디지털 기저대역 신호를 제 1 경로 신호와 제 2 경로 신호로 분리하여 처리하고, 상기 제 1 및 제 2 경로 신호들간의 상대적 샘플 지연 차이를 이용하여 복소 기저대역 신호를 추출하는 서브 샘플링 블록을 포함하되, 상기 제 1 경로 신호는 상기 디지털 기저대역 신호에 대한 샘플 지연과 샘플률을 조정한 신호이고, 상기 제 2 경로 신호는 상기 디지털 기저대역 신호에 대한 샘플 지연 또는 샘플률 조정없이 필터링된다.A wireless signal receiver according to an embodiment of the present invention includes an analog-to-digital converter for converting an analog wireless signal into a digital baseband signal, and separates and processes the digital baseband signal into a first path signal and a second path signal, And a sub-sampling block for extracting a complex baseband signal by using a relative sample delay difference between the first and second path signals, wherein the first path signal includes a sample delay and a sample rate for the digital baseband signal. It is an adjusted signal, and the second path signal is filtered without adjusting a sample delay or a sample rate for the digital baseband signal.
Description
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 서브 샘플링 수신기에 관한 것이다. The present invention relates to a communication system, and more specifically, to a sub-sampling receiver.
무선통신 시스템의 소형화 추세와 더불어, 유연성(Flexibility), 적응성(Adaptability) 및 인지성(Cognitivity)을 갖춘 차세대 무선통신 수신기에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해서는, 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter: 이하, ADC)를 가급적으로 안테나에 가깝게 설계하고, 디지털 신호처리기(Digital Signal Processor, DSP)를 이용하여 주파수변환 및 복조기능을 수행하도록 하는 수신기 설계 기술이 필요하다. 이러한 조건을 만족하는 차세대 무선통신 수신기로서, 서브 샘플링 수신기(Sub-Sampling Receiver)가 각광받고 있다. 서브 샘플링 수신기는 수신된 신호에 대한 재구성성과, 다중대역/다중모드 수신 측면에서 우수한 기능을 제공할 수 있다.Along with the trend of miniaturization of wireless communication systems, there is an increasing demand for a next-generation wireless communication receiver with flexibility, adaptability, and cognitivity. To satisfy these requirements, design an analog-to-digital converter (ADC) as close to the antenna as possible, and use a digital signal processor (DSP) to perform frequency conversion and demodulation. There is a need for a receiver design technique to perform. As a next-generation wireless communication receiver that satisfies these conditions, a sub-sampling receiver is in the spotlight. The sub-sampling receiver can provide excellent functions in terms of reconfiguration of a received signal and multiband/multimode reception.
일반적인 서브 샘플링 수신기는, 안테나를 통해 아날로그 무선 신호(analog RF signal)를 수신하고, 아날로그 대역통과필터(analog bandpass filter)를 통해 소정 대역의 아날로그 신호를 추출할 수 있다. 추출된 소정 대역의 아날로그 신호는, 저잡음 증폭기(low noise amplifier, LNA)를 통해 증폭된 후, 아날로그-디지털 변환기(analog-digital converter, ADC)를 통해 디지털 형태의 기저대역 신호로 변환될 수 있다. 서브 샘플링 수신기는 믹서, 로컬 오실레이터 등의 아날로그 소자를 사용하지 않기 때문에, 유연성 있는 저가 및 소형의 무선통신 수신기를 제공할 수 있다. 그러나, 종래의 서브 샘플링 수신기는 단일 RF 신호를 수신하는데 있어서 반송파 주파수가 샘플율에 정수배가 되는 경우에 한해서만, 수신된 아날로그 RF 신호를 디지털 형태의 기저대역 신호로 하향변환 할 수 있는 한계를 가지고 있다. A typical sub-sampling receiver may receive an analog RF signal through an antenna and extract an analog signal of a predetermined band through an analog bandpass filter. The extracted analog signal of a predetermined band may be amplified through a low noise amplifier (LNA) and then converted into a digital baseband signal through an analog-digital converter (ADC). Since the sub-sampling receiver does not use analog elements such as a mixer or a local oscillator, it is possible to provide a flexible low-cost and compact wireless communication receiver. However, the conventional sub-sampling receiver has a limitation in downconverting the received analog RF signal to a digital baseband signal only when the carrier frequency is an integer multiple of the sample rate in receiving a single RF signal. .
따라서 종래의 서브 샘플링 수신기를 이용하여 임의의 주파수 대역에 위치한 신호를 수신하고자 할 경우에는 디지털변환 후의 기저대역에서 엘리어징이 발생되지 않도록 샘플율을 결정해야 한다. 그러나 엘리어징이 발생되지 않도록 하는 샘플율을 결정하기가 매우 복잡하며, 더욱이 엘리어징이 발생되지 않도록 하는 샘플율의 해가 존재하지 않는 경우가 매우 많다. 따라서, 종래의 서브 샘플링 수신기를 이용하여 임의의 주파수 대역에 위치한 RF 신호를 수신하는 데는 한계가 있다.Therefore, when a signal located in an arbitrary frequency band is to be received using a conventional sub-sampling receiver, a sample rate must be determined so that elimination does not occur in the baseband after digital conversion. However, it is very complicated to determine a sample rate that prevents elimination from occurring, and there are many cases where there is no solution to the sample rate that prevents elimination from occurring. Therefore, there is a limitation in receiving an RF signal located in an arbitrary frequency band using a conventional sub-sampling receiver.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 2차 대역통과 샘플링 수신기는 2개의 ADC를 이용하여 샘플링을 한 후, 신호처리를 이용하여 엘리어징(Aliasing)을 제거한다. 따라서, 샘플률은 엘리어징(Aliasing)의 고려없이 선택 가능하다. 그러나 종래의 2차 대역통과 샘플링 수신기는 두 개의 ADC를 사용함으로써 하드웨어 복잡도를 증가시킬 뿐 아니라, 두 신호 경로 간의 아날로그 시간 오차 및 아날로그 신호 크기 불균형에서 기인한 심각한 성능 열화 문제를 가지고 있다.Meanwhile, the proposed second-order bandpass sampling receiver to solve this problem performs sampling using two ADCs and then eliminates aliasing by using signal processing. Therefore, the sample rate can be selected without consideration of aliasing. However, the conventional second-order bandpass sampling receiver not only increases hardware complexity by using two ADCs, but also has a serious performance degradation problem due to an analog time error between two signal paths and an analog signal size imbalance.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 하드웨어 복잡도를 줄이면서도 유연하게 샘플율을 적용할 수 있는 대역통과 샘플링 수신기를 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention has been proposed in order to solve the above-described problems, and is to provide a bandpass sampling receiver capable of flexibly applying a sample rate while reducing hardware complexity.
본 발명의 다른 목적은 모든 주파수 대역 및 신호 대역폭에 대해 수신이 가능한 대역통과 샘플링 수신기를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a bandpass sampling receiver capable of receiving all frequency bands and signal bandwidths.
본 발명의 다른 목적은 단일 아날로그-디지털 변환기를 이용하면서도 기저대역에서 발생된 엘리어징을 효과적으로 제거할 수 있는 대역통과 샘플링 수신기를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a bandpass sampling receiver capable of effectively removing aliasing generated in a baseband while using a single analog-to-digital converter.
본 발명의 또 다른 목적은, 신호 경로들간의 상대적인 지연시간 오차 및 아날로그 신호 크기 불균형을 방지할 수 있는 대역통과 샘플링 수신기를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a bandpass sampling receiver capable of preventing a relative delay time error and an analog signal size imbalance between signal paths.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 신호 수신기는, 아날로그 무선 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기, 그리고 상기 디지털 기저대역 신호를 제 1 경로 신호와 제 2 경로 신호로 분리하여 처리하고, 상기 제 1 및 제 2 경로 신호들간의 상대적 샘플 지연 차이를 이용하여 복소 기저대역 신호를 추출하는 서브 샘플링 블록을 포함하되, 상기 제 1 경로 신호는 상기 디지털 기저대역 신호에 대한 샘플 지연과 샘플률을 조정한 신호이고, 상기 제 2 경로 신호는 상기 디지털 기저대역 신호에 대한 샘플 지연 또는 샘플률 조정없이 필터링된다.A wireless signal receiver according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes an analog-to-digital converter for converting an analog wireless signal into a digital baseband signal, and a first path signal and a second path signal for the digital baseband signal. And a sub-sampling block for extracting a complex baseband signal using a relative sample delay difference between the first and second path signals, and wherein the first path signal is applied to the digital baseband signal. A signal obtained by adjusting a sample delay and a sample rate, and the second path signal is filtered without adjusting a sample delay or a sample rate for the digital baseband signal.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 단일 아날로그-디지털 변환기(ADC) 또는 단일 무선 주파수(RF) 체인만을 사용하는 서브 샘플링 수신기를 이용하여 임의의 대역에 위치한 무선 주파수 신호를 직접 하향변환할 수 있다. 따라서, 임의의 주파수 대역 신호를 단일 수신기를 이용하여 수신이 가능하여, 주파수 대역에 따라 수신기를 재설계할 필요가 없어 매우 경제적이라는 이점이 있다. According to the present invention as described above, a radio frequency signal located in an arbitrary band can be directly down-converted by using a single analog-to-digital converter (ADC) or a sub-sampling receiver using only a single radio frequency (RF) chain. Accordingly, since it is possible to receive signals in an arbitrary frequency band using a single receiver, there is an advantage of being very economical because there is no need to redesign the receiver according to the frequency band.
또한, 본 발명에 의하면, 믹서, 국부 발진기(Local Oscillator) 등의 아날로그 소자가 불필요하기 때문에 저전력, 소형화, 저비용의 수신기를 제공할 수 있다. 더불어, 본 발명의 서브 샘플링 방식에 따르면 다중모드/다중대역을 수용하기 위한 집적화가 용이하다. Further, according to the present invention, since analog elements such as a mixer and a local oscillator are not required, a receiver with low power, miniaturization, and low cost can be provided. In addition, according to the sub-sampling method of the present invention, integration to accommodate multi-mode/multi-band is easy.
또한, 본 발명의 수신기는 최소의 샘플링 주파수를 이용함으로써 아날로그-디지털 변환기(ADC)와 기저대역 신호 처리의 성능 요구사항을 최소화할 수 있다. 그리고, 본 발명의 서브 샘플링 방식은 기존의 서브 샘플링 방식에 비해서 상대적으로 우수한 성능을 제공할 수 있다.In addition, the receiver of the present invention can minimize the performance requirements of an analog-to-digital converter (ADC) and baseband signal processing by using a minimum sampling frequency. Further, the sub-sampling method of the present invention can provide relatively superior performance compared to the conventional sub-sampling method.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 서브 샘플링 블록을 포함하는 수신기를 보여주는 블록도이다.
도 2는 임의의 주파수 대역에 위치한 아날로그 신호(ARF)의 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 서브 샘플링 블록(140)의 제 1 경로 및 제 2 경로 신호의 주파수 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4a는 도 1에 도시된 가산기로부터 출력된 복소 기저대역 신호 s(t)의 주파수 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4b는 도 1의 디지털 상/하향 변환기로부터 출력된 신호 s'(t)의 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 서브 샘플링 블록(140)에서 제 2 디지털 필터(146)를 소정의 상수치를 갖는 이득(C)과의 복소 곱셈을 수행하는 구성으로 대체한 예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 수신기를 보여주는 블록도이다.
도 7은 도 6의 제 1 샘플률 변환기(343) 또는 제 2 샘플률 변환기(345)의 세부 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 6의 서브 샘블링 블록(340)의 제 1 경로 및 제 2 경로 신호의 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 수신기를 보여주는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 수신기를 보여주는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 수신기의 특성을 다양하게 적용할 수 있는 재구성 가능한 재구성 가능한 서브 샘플링 장치를 보여주는 블록도이다.
도 12는 도 11의 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)의 동작 방법을 간략히 보여주는 순서도이다. 1 is a block diagram showing a receiver including a sub-sampling block according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an exemplary spectrum of an analog signal (ARF) located in an arbitrary frequency band.
3A and 3B are diagrams illustrating frequency spectra of signals of a first path and a second path of the
4A is a diagram illustrating a frequency spectrum of a complex baseband signal s(t) output from the adder illustrated in FIG. 1 by way of example.
FIG. 4B is a diagram illustrating a spectrum of a signal s'(t) output from the digital up/down converter of FIG. 1 by way of example.
FIG. 5 shows an example in which the second
6 is a block diagram showing a receiver according to a second embodiment of the present invention.
7 is a block diagram schematically showing a detailed configuration of the first
8A and 8B are views exemplarily showing spectra of signals of a first path and a second path of the
9 is a block diagram showing a receiver according to a third embodiment of the present invention.
10 is a block diagram showing a receiver according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a block diagram showing a reconfigurable reconfigurable sub-sampling apparatus capable of applying various characteristics of a receiver of the present invention.
12 is a flowchart briefly showing a method of operating the
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명들은 모두 청구된 발명의 부가적인 설명을 제공하기 위한 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. Both the preceding general description and the following detailed description are illustrative to provide additional description of the claimed invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. The embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우에, 이는 그 외의 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 여기에서 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.In the present specification, when a part is referred to as including a certain component, it means that other components may be further included. In addition, each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 서브 샘플링 블록을 포함하는 수신기를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 수신기(100)는 안테나(110), 대역 필터(120), 저잡음 증폭기(130), 그리고 서브 샘플링 블록(140)을 포함할 수 있다. 서브 샘플링 블록(140)은 기저 대역 신호에 대한 샘플 지연과 샘플률 조정을 제공하는 제 1 경로와, 샘플 지연 및 샘플률 조정이 인가되지 않는 제 2 경로를 포함한다. 이러한 구성을 통해서 서브 샘플링 블록(140)은 기저 대역에서 발생하는 엘리어징(Aliasing)을 효과적으로 제거할 수 있다. 필요에 따라 디지털 상/하향 변환기(150)가 수신기에 포함될 수도 있다.1 is a block diagram showing a receiver including a sub-sampling block according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the
안테나(110)는 무선으로 전송된 무선 주파수 신호(ARF)를 수신하는 기능을 수행한다. 대역 필터(120)는 수신된 무선 주파수 신호에서 특정 주파수 대역의 신호를 통과시킨다. 대역 필터(120)는, 통과 대역이 소정의 대역폭(B)으로 제한되도록 설계될 수 있으며, 신호 대역외 잡음을 제거한다. 예시적인 실시 예에 있어서, 대역 필터(120)에 설정된 통과 대역 및 통과 대역폭(B)은 고정 값을 가질 수도 있고, 다른 값으로 조정될 수도 있다. 이를 위해, 대역 필터(120)는 가변 대역 통과 필터(Tunable BPF)로 구성될 수 있다. 저잡음 증폭기(130)는 대역 필터(120)에 의해서 선택된 신호를 소정의 이득(Gain)만큼 증폭한다. 저잡음 증폭기(130)에 의해서 증폭된 신호는 하나의 ADC(141)를 포함하는 서브 샘플링 블록(140)으로 전달될 것이다. The
서브 샘플링 블록(140)은 아날로그-디지털 변환기(141), 샘플률 상향 변환기(142), 샘플 지연기(143), 샘플률 하향 변환기(144), 제 1 디지털 필터(145), 제 2 디지털 필터(146), 그리고 가산기(147)를 포함할 수 있다. 여기서, 서브 샘플링 블록(140)은 하나의 아날로그-디지털 변환기(141)를 포함한다. 그리고 아날로그-디지털 변환기(142)에서 샘플링된 기저 대역 신호는 샘플률 상향 변환기(142)에 제공된다. 샘플률 상향 변환기(142)에 의해서 샘플률이 증가된 신호는 샘플 지연기(143), 샘플률 하향 변환기(144), 제 1 디지털 필터(145)를 경유하는 제 1 경로와, 제 2 디지털 필터(146)만을 경유하는 제 2 경로를 경유하여 가산기(147)에서 더해진다. 가산기(147)에서 더해진 신호 s(t)는 필요에 따라 디지털 상/하향 변환기(150)에 의해서 처리되어 출력 신호(OUT)로 제공될 것이다. The
아날로그-디지털 변환기(141)는 저잡음 증폭기(130)로부터 제공된 아날로그 신호를 디지털 기저대역 신호(DR)로 변환한다. 예를 들면, 아날로그-디지털 변환기(141)는 저잡음 증폭기(130)로부터 제공된 아날로그 신호를 샘플률(fS)로 표본화하여 디지털 기저 대역 신호(DR)로 출력할 수 있다. 아날로그-디지털 변환기(141)를 통해 변환된 디지털 기저 대역 신호(DR)의 스펙트럼은 양의 주파수 대역으로부터 천이한 양의 스펙트럼 성분과, 음의 주파수 대역으로부터 천이한 음의 스펙트럼 성분을 포함할 것이다. The analog-to-
샘플률 상향 변환기(142)는 아날로그-디지털 변환기(141)로부터 출력되는 디지털 기저 대역 신호(DR)의 샘플률을 N배 증가시킨다. 아날로그-디지털 변환기(141)로부터 출력되는 디지털 기저 대역 신호(DR)는 제 1 경로를 따라 처리되는 제 1 경로 신호와 제 2 경로를 따라 처리되는 제 2 경로 신호로 분리된다. 디지털 기저 대역 신호(DR)는 제 1 경로를 경유함에 따라 샘플률이 N배 증가되며, 소정의 샘플(예를 들면, 1 샘플)이 지연되고, 이어서 샘플률이 N배 하향 변환된다. 그리고 제 1 경로 신호는 마지막으로 제 1 디지털 필터(145)에 의해서 처리된 후에 가산기(147)에 제공된다. 반면, 디지털 기저 대역 신호(DR)는 제 2 경로를 따라 제 2 디지털 필터(146)에 제공된다. 디지털 기저 대역 신호(DR)는 제 2 경로를 경유할 때 샘플 지연이나 샘플률의 변화없이 제 2 디지털 필터(146)만을 경유할 것이다. 그리고 제 2 경로 신호는 제 2 디지털 필터(146)에 의해서 처리된 후에 가산기(147)에 제공된다.The sample rate up
여기서, 샘플률 상향 변환기(142)와 샘플률 하향 변환기(144)의 변환 배수는 동일하다. 즉, 샘플률 상향 변환기(142)와 샘플률 하향 변환기(144)를 경유한 제 1 경로 신호의 샘플률은 아날로그-디지털 변환기(141)의 출력에서의 샘플률과 동일하게 될 것이다. 그리고 제 1 경로 신호는 샘플률 상향 변환기(142)와 샘플률 하향 변환기(144) 사이에 위치하는 샘플 지연기(143)에 의해서 지연 처리된다. 샘플 지연기(143)는 제 1 경로 신호를 D 샘플 지연시킨다. 여기서, 샘플 지연기(143)의 지연 크기 D는 0보다 크고 다운 샘플률(N) 보다 작은 정수일 수 있다. Here, the conversion multiples of the sample rate up
샘플 지연기(143)를 통해 D 샘플 지연된 신호는, 샘플률 하향 변환기(144)를 통해 샘플률이 1/N 배가 되도록 다운 샘플링된다. 샘플률 하향 변환기(144)의 출력 신호는 제 1 디지털 필터(145)에 제공된다. 아날로그-디지털 변환기(141)로부터 출력된 디지털 기저대역 신호(DR)는 제 2 경로를 구성하는 제 2 디지털 필터(146)에 의해 처리되어 가산기(147)에 제공된다.The D sample delayed signal through the
여기서, 제 1 디지털 필터(145) 및 제 2 디지털 필터(146)는 제 1 및 제 2 경로들 간의 상대적 샘플 지연차 또는 부분 지연(Fractional Delay)에 기반하여 설계된다. 제 1 디지털 필터(145) 및 제 2 디지털 필터(146)의 특성은 후술하는 도 3a 및 도 3b에서 보다 상세히 설명될 것이다. 제 1 및 제 2 디지털 필터들(145, 146)을 통해 양의 주파수 대역으로부터 천이한 이미지 성분 또는 음의 주파수 대역으로부터 천이한 이미지 성분을 제거할 수 있다.Here, the first
이와 같은 본 발명의 서브 샘플링 블록(140)의 구성에 따르면, 양의 주파수 이미지 성분과 음의 주파수 이미지 성분에 의해서 발생하는 기저 대역에서 엘리어징을 제거할 수 있다. 두 경로들 간의 지연의 크기와 다운 샘플률의 크기를 고려한 디지털 필터들(146, 146)을 통해서 이미지 성분의 제거가 가능하다. 즉, 단일의 아날로그-디지털 변환기(140)를 사용함에도 불구하고 양의 주파수 대역으로부터 천이한 양의 스펙트럼 성분을 갖는 복소 기저대역 신호 또는 음의 주파수 대역으로부터 천이한 음의 스펙트럼 성분을 갖는 복소 기저대역 신호를 제거할 수 있다. 따라서, 샘플률이 특정 샘플률로 제한되는 기존의 대역통과 서브 샘플링 수신기에 비해, 보다 유연하게 샘플률을 선택할 수 있으며, 모든 주파수 대역 및 신호 대역폭에 대해서 수신이 가능해 진다. According to the configuration of the
서브 샘플링 블록(140)에서 추출된 복소 기저대역 신호의 중심 주파수는, 아날로그 RF 신호의 반송파 주파수(fc)와 샘플률(fs)에 의해 결정되며, 0 일수도 있고, 0이 아닐 수도 있다. 서브 샘플링 블록(140)에서 추출된 복소 기저대역 신호의 중심 주파수가 0이 아닐 경우에는, 디지털 상/하향변환기(미도시됨)를 통해 복소 기저대역 신호의 중심 주파수가 0으로 쉬프트될 수 있다. 만일 서브 샘플링 블록(140)에서 추출된 복소 기저대역 신호의 중심 주파수가 0일 경우에는, 복소 기저대역 신호의 중심 주파수를 0으로 쉬프트시키는 디지털 상/하향 변환기(150)는 구비되지 않아도 무방하다. The center frequency of the complex baseband signal extracted from the
한편, 서브 샘플링 블록(140)에서 출력되는 복소 기저대역 신호는, 양의 주파수 대역으로부터 천이한 양의 스펙트럼 성분을 갖는 복소 기저대역 신호이거나, 또는 음의 주파수 대역으로부터 천이한 음의 주파수 스펙트럼 성분을 갖는 복소 기저대역 신호일 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 서브 샘플링 블록(140)이 음의 주파수 대역으로부터 천이한 음의 주파수 스펙트럼 성분을 제거하고 양의 주파수 대역으로부터 천이한 양의 주파수 스펙트럼 성분을 갖는 복소 기저대역 신호를 출력하는 것으로 설명될 것이다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예에 관한 것으로, 서브 샘플링 블록(140)에서 추출되는 복소 기저대역 신호의 구성은 특정 형태에 국한되지 않고, 다양하게 변경 및 변형 가능하다.Meanwhile, the complex baseband signal output from the
도 2는 도 1은 임의의 주파수 대역에 위치한 아날로그 신호(ARF)의 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 아날로그 신호(ARF)는 반송 주파수(fc)와 신호 대역폭(B)을 갖는 것으로 가정할 수 있다. FIG. 2 is a diagram illustrating a spectrum of an analog signal ARF located in an arbitrary frequency band. Referring to FIG. 2, it may be assumed that the analog signal ARF has a carrier frequency f c and a signal bandwidth B.
아날로그 신호(ARF)의 주파수 도메인에서의 스펙트럼 A(f)은 양의 주파수 성분과 음의 주파수 성분의 대칭적인 성분으로 주파수 도메인에서 표현된다. 스펙트럼 성분 RAR +(f)은 아날로그 신호(ARF)의 양의 주파수 스펙트럼 성분을 나타낸다. 스펙트럼 성분 RAR -(f)는 아날로그 신호(ARF)의 음의 주파수 스펙트럼 성분을 나타낸다.The spectrum A(f) in the frequency domain of the analog signal ARF is expressed in the frequency domain as a symmetrical component of a positive frequency component and a negative frequency component. The spectral component R AR + (f) represents the positive frequency spectral component of the analog signal (ARF). Spectral components R AR - (f) shows that the frequency spectral components of the analog signal (ARF).
도 3a 및 도 3b는 도 1의 서브 샘플링 블록(140)의 제 1 경로 및 제 2 경로 신호의 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3a는 아날로그-디지털 변환기(141)로부터 출력되는 디지털 기저 대역 신호(DR)가 샘플률 상향 변환기(142), 샘플 지연기(143), 그리고 샘플률 하향 변환기(144)를 경유했을 경우에 생성되는 제 1 경로 신호 RA δ(f)의 특성을 보여준다. 도 3b는 아날로그-디지털 변환기(141)로부터 출력되는 디지털 기저 대역 신호(DR)가 지연이나 샘플률 변화없이 전달되는 제 2 경로 신호 RB δ(f)의 신호 특성을 보여준다.3A and 3B are diagrams illustrating spectrums of signals of a first path and a second path of the
제 1 경로 신호 RA δf)는 디지털 기저 대역 신호(DR)가 샘플률 상향 변환기(142), 샘플 지연기(143), 그리고 샘플률 하향 변환기(144)에 의해서 처리된 신호의 스펙트럼을 나타낸다. 제 1 경로 신호 RA δ(f)는, 디지털 기저 대역 신호(DR)의 스펙트럼에 해당하는 제 2 경로 신호 RB δ(f)에 시간 지연 차에 의한 그룹 지연(Group Delay) 효과가 부가된 스펙트럼으로 이해될 수 있다. 즉, 제 1 경로 신호 RA δ(f)는 D/N의 부분 지연(Fractional Delay)이 인가된 신호이다. 결과적으로, 제 1 경로 신호 RA δ(f)는 경로간의 시간 지연 차이에 의해서 제 2 경로 신호 RB δ(f)에 그룹 지연(Group Delay)을 포함시킨 것과 같은 처리 효과를 갖는다. The first path signal R A δ f) represents the spectrum of a signal in which the digital baseband signal DR is processed by the sample rate up
제 1 경로 신호 RA δ(f)의 시간 지연으로 인한 그룹 지연의 영향은, 음의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분에 대해서 로, 양의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분에 대해서 로 주어질 수 있다. 여기서, n은 신호의 주파수 대역 위치 인덱스로 0 이상의 정수값으로 제공될 수 있으며, 신호의 반송파 주파수(fc)와 아날로그-디지털 변환기(141)의 샘플률(fs)에 의해서 결정된다. 즉, n=round(fc/fs)로 나타낼 수 있다. 여기서, 라운드 함수 round(x)는 x의 반올림을 의미한다. The effect of the group delay due to the time delay of the first path signal R A δ (f) is for the spectral component shifted from the negative frequency band. As for the spectral component shifted from the positive frequency band, Can be given as Here, n may be provided as an integer value greater than or equal to 0 as the frequency band position index of the signal, and is determined by the carrier frequency f c of the signal and the sample rate f s of the analog-
상술한 제 1 경로 신호 RA δ(f)와 제 2 경로 신호 RB δ(f)의 관계를 고려하면, 음의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분 또는 양의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분을 제거하여 의도한 복소 기저대역 신호를 얻을 수 있다. 이하에서는 제 1 경로 신호 RA δ(f)와 제 2 경로 신호 RB δ(f)의 관계를 고려하여 제 1 디지털 필터(145) 및 제 2 디지털 필터(146)를 설계하는 방법이 설명될 것이다. Considering the relationship between the first path signal R A δ (f) and the second path signal R B δ (f) described above, the spectral component shifted from the negative frequency band or the spectral component shifted from the positive frequency band is removed. Thus, the intended complex baseband signal can be obtained. Hereinafter, a method of designing the first
제 1 나이퀴스트 존 대역 내에서의 제 1 경로 신호 RA δ(f)와 제 2 경로 신호 RB δ(f)는 각각 수학식 1 및 수학식 2로 표현될 수 있다.The first path signal R A δ (f) and the second path signal R B δ (f) in the first Nyquist zone band may be represented by
그리고 제 1 경로 신호 RA δ(f)가 제 1 디지털 필터(145)에 의해서 여파된 결과를 나타내는 제 1 스펙트럼 SA δ(f)와, 제 2 경로 신호 RA δ(f)가 제 2 디지털 필터(146)에 의해서 여파된 결과를 나타내는 제 2 스펙트럼 SB δ(f)은 각각 아래 수학식 3 및 수학식 4로 표현될 수 있다.In addition, the first spectrum S A δ (f) indicating the result of the first path signal R A δ (f) being filtered by the first
여기서, R-(f) 및 R+(f)는 각각 디지털 기저 대역 신호(DR) 신호의 음의 주파수 및 양의 주파수 스펙트럼 성분이 주파수 천이된 기저대역 복제(replica) 스펙트럼에 해당된다.Wherein, R - is (f), and R + (f) corresponds to each digital baseband signal (DR) with a negative and positive frequency components of the frequency spectrum of the signal transition frequency base band replication (replica) spectrum.
그리고 제 1 디지털 필터(145)와 제 2 디지털 필터(146) 각각의 출력이 가산기(147)에 의해서 더해지는 경우에 가산기(147) 출력 신호 s(t)의 스펙트럼은 아래 수학식 5로 표현될 수 있다.And when the outputs of each of the first
제 1 디지털 필터(145)를 통과한 제 1 경로 신호 RA δ(f)의 필터링 결과와, 제 2 디지털 필터(146)를 통과한 제 2 경로 신호 RB δ(f)의 필터링 결과는 가산기(147)를 통해 더해질 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 가산기(147)는 감산기(Subtractor)로 대체될 수 있음은 잘 이해될 것이다.The filtering result of the first path signal R A δ (f) passing through the first
만약, 음의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분을 제거하고, 양의 주파수 대역으로 천이한 스펙트럼 성분만을 남길 경우, 다음 수학식 6이 만족되어야 한다.If the shifted spectral component is removed from the negative frequency band and only the shifted spectral component is left in the positive frequency band, the following equation (6) must be satisfied.
수학식 6을 만족하기 위해서는, 아래 수학식 7 및 수학식 8로 주어지는 연립 방정식이 만족되어야 한다. In order to satisfy Equation 6, the system of equations given by Equations 7 and 8 below must be satisfied.
수학식 7 및 수학식 8을 만족하는 연립 방정식을 풀면, 다음과 같이 디지털 필터들 각각의 응답 함수가 계산된다. When the simultaneous equations satisfying Equations 7 and 8 are solved, the response function of each of the digital filters is calculated as follows.
이렇게 얻어진 HA(f)와 HB(f)는 디지털 FIR 필터를 통해서 용이하게 구현될 수 있다. 더불어, 수학식 10에서 알 수 있듯이, HB(f)는 주파수의 함수가 아닌 상수이다. 따라서, 제 2 디지털 필터(146)의 필터 특성 HB(f)는 복소 곱셈만으로도 쉽게 구현될 수 있음을 알 수 있다. H A (f) and H B (f) thus obtained can be easily implemented through a digital FIR filter. In addition, as can be seen from Equation 10, H B (f) is a constant, not a function of frequency. Accordingly, it can be seen that the filter characteristic H B (f) of the second
또한, 수학식 9와 수학식 10에서 알 수 있듯이, 아날로그-디지털 변환기(141)의 샘플률(fs), 샘플 지연기(143)의 샘플 지연값(D), 그리고 샘플률의 상향 또는 하향 변환율(N)은 2nD/N≠m(여기서, m=정수)을 만족하여야 한다. 그리고 2nD/N≠m(여기서, m=정수)을 만족하도록 샘플률(fs), 샘플 지연값(D), 상하향 샘플률(N)이 조정될 수 있을 것이다. 여기서, n은 무선 주파수 대역의 위치 인덱스를, m은 임의의 정수를 나타낸다. In addition, as can be seen from Equation 9 and Equation 10, the sample rate (f s ) of the analog-to-
도 4a는 도 1에 도시된 가산기(147)로부터 출력된 복소 기저대역 신호 s(t)의 주파수 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4b는 도 1의 디지털 상/하향변환기(150)로부터 출력된 신호 s'(t)의 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다. FIG. 4A is a diagram illustrating a frequency spectrum of a complex baseband signal s(t) output from the
도 4a를 참조하면, 제 1 디지털 필터(145)로부터 출력되는 sA(t)와 제 2 디지털 필터(416)로부터 출력되는 sB(t)의 가산에 의해서 엘리어징이 제거된 신호 s(t)가 생성될 수 있다. 즉, 수학식 9 및 수학식 10에서 설명된 디지털 필터들(145, 146)에 의해서 처리된 신호들이 가산기(147)에 의해서 더해짐으로 인해, 음의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분(R-(f))이 제거되고, 양의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분(R+(f))만 남게 된다. 따라서 엘리어징을 제거하고 원하는 복소 기저대역 신호의 생성이 가능할 것이다.Referring to FIG. 4A, a signal s(t) from which elimination is removed by adding s A (t) output from the first
가산기(147)를 통해 출력된 기저대역 신호 s(t)의 스펙트럼을 관찰하면, 기저대역 신호의 중심 주파수는 0의 값을 갖지 않을 수 있다. 예를 들면, 기저대역 신호 s(t)의 중심 주파수는 0 보다 작을 수도 있고, 0 보다 클 수도 있다. 이 경우, 기저대역 신호 s(t)의 중심 주파수는 디지털 상/하향변환기(150)에 의해 상향/하향 변환되어 0으로 조정될 수 있다. When observing the spectrum of the baseband signal s(t) output through the
도 4b를 참조하면, 디지털 상/하향 변환기(150)에서 수행되는 디지털 상/하향 변환 동작이 주파수 도메인에서 도시되어 있다. 디지털 상/하향 변환기(150)의 디지털 상/하향 변환 동작에 따르면, 가산기(147)를 통해 출력된 신호 s(t)의 중심 주파수는 0으로 조정될 수 있다. 기저대역 신호 s(t)는 디지털 상/하향변환기(150)의 주파수 조정에 의해서 중심 주파수가 0으로 조정된 기저 대역의 신호 s'(t)로 출력될 것이다. 4B, a digital up/down conversion operation performed by the digital up/down
만일, 가산기(147)를 통해 출력된 기저대역 신호 s(t)의 중심 주파수가 0인 경우(즉, 아날로그 RF 신호의 중심 주파수가 샘플률의 정수 배인 경우), 본 발명에 따른 대역통과 샘플링 수신기에서 디지털 상/하향 변환기(150)의 구성은 생략될 수 있다.If the center frequency of the baseband signal s(t) output through the
이상에서 설명된 본 발명의 서브 샘플링 블록을 통해서 엘리어징을 제거할 수 있는 수신기의 기능이 설명되었다. 그러나, 디지털 필터들의 특성은 상술한 수학식들에만 한정되지 않으며, 다양한 방식의 변형된 필터 특성으로도 본 발명의 수신기 기능을 구현할 수 있음은 잘 이해될 것이다.The function of the receiver capable of removing aliasing through the sub-sampling block of the present invention described above has been described. However, the characteristics of the digital filters are not limited only to the above equations, and it will be well understood that the receiver function of the present invention can be implemented even with various types of modified filter characteristics.
도 5는 도 1의 서브 샘플링 블록(140)에서 제 2 디지털 필터(146)를 동기 지연기(246)와 소정의 상수치의 이득(C)과의 복소 곱셈을 수행하는 구성으로 대체한 예를 보여준다. 도 5를 참조하면, 수신기(200)는 안테나(210), 대역 필터(220), 저잡음 증폭기(230), 서브 샘플링 블록(240), 그리고 디지털 상향/하향 변환기(250)를 포함할 수 있다. 여기서, 안테나(210), 대역 필터(220), 저잡음 증폭기(230), 그리고 디지털 상향/하향 변환기(250)의 구성 및 기능은 도 1의 그것들과 실질적으로 동일하다. FIG. 5 shows an example in which the second
서브 샘플링 블록(240)은 아날로그-디지털 변환기(241), 샘플률 상향 변환기(242), 샘플 지연기(243), 샘플률 하향 변환기(244), 제 1 디지털 필터(245), 동기 지연기(246), 복소 곱셈기(246), 그리고 가산기(247)를 포함할 수 있다. 여기서, 아날로그-디지털 변환기(241)에서 샘플링된 기저 대역 신호는 샘플률 상향 변환기(242), 샘플 지연기(243), 샘플률 하향 변환기(244), 제 1 디지털 필터(245)를 경유하는 제 1 경로가 형성된다. 그리고 아날로그-디지털 변환기(241)에서 샘플링된 기저 대역 신호가 동기 지연기(246) 및 복소 곱셈기(246)에 의해서 상수 이득(C)이 곱해지는 제 2 경로가 형성될 수 있다. The
동기 지연기(246)는 제 1 경로 신호가 샘플률 상향 변환기(242), 샘플률 하향 변환기(244), 그리고 제 1 디지털 필터(245)를 경유함으로써 발생하는 시간 지연만큼 제 2 경로 신호에 시간 지연을 인가한다. 따라서, 제 1 경로 신호와 제 2 경로 신호간의 시간 동기화가 가능하다.The
서브 샘플링 블록(240)의 아날로그-디지털 변환기(241), 샘플률 상향 변환기(242), 샘플 지연기(243), 샘플률 하향 변환기(244), 제 1 디지털 필터(245), 가산기(248)의 구성은 도 1의 서브 샘플링 블록(140)의 그것들과 실질적으로 동일하다. 복소 곱셈기(247)는 도 1의 제 2 디지털 필터(146)와 기능은 유사하지만, 보다 간단한 구성으로 제공될 수 있다. 즉, 수학식 10에서 정의되는 제 2 디지털 필터(146)의 응답 특성은 주파수의 함수가 아닌 상수임이 설명되었다. 따라서, 복잡도가 높은 디지털 필터로 제공되지 않고, 상수의 이득을 제공하기 위한 간단한 복소 곱셈기로 제공될 수 있다. Analog-to-
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 수신기를 보여주는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 수신기(300)는 안테나(310), 대역 필터(320), 저잡음 증폭기(330), 그리고 서브 샘플링 블록(340)을 포함할 수 있다. 여기서, 서브 샘플링 블록(340)의 후단에 위치하는 디지털 상향/하향 변환기(미도시됨)가 필요에 따라 추가될 수 있음은 잘 이해될 것이다. 여기서, 서브 샘플링 블록(340)은 기저 대역 신호에 대한 샘플 지연과 샘플률 조정을 제공하는 제 1 경로와, 샘플 지연없이 샘플률 조정이 이루어지는 제 2 경로를 포함한다. 이러한 구성을 통해서 서브 샘플링 블록(340)은 기저 대역에서 발생하는 엘리어징(Aliasing)을 효과적으로 제거할 수 있다. 6 is a block diagram showing a receiver according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the
안테나(310)는 무선으로 전송된 무선 주파수 신호(ARF)를 수신하여 대역 필터(320)에 전달한다. 대역 필터(320)는 수신된 무선 주파수 신호(ARF)에서 특정 주파수 대역의 신호를 통과시킨다. 대역 필터(320)는, 통과 대역이 소정의 대역폭(B)으로 제한되도록 설계될 수 있으며, 신호 대역외 잡음을 제거한다. 예시적인 실시 예에 있어서, 대역 필터(320)에 설정된 통과 대역 및 통과 대역폭(B)은 고정 값을 가질 수도 있고, 다른 값으로 조정될 수도 있다. 저잡음 증폭기(330)는 대역 필터(320)에 의해서 선택된 신호를 소정의 이득(Gain)만큼 증폭한다. 저잡음 증폭기(330)에 의해서 증폭된 신호는 하나의 ADC(341)를 포함하는 서브 샘플링 블록(340)으로 전달될 것이다. The
서브 샘플링 블록(340)은 아날로그-디지털 변환기(341), 샘플 지연기(342), 제 1 샘플률 변환기(343), 제 1 디지털 필터(344), 제 2 샘플률 변환기(345), 제 2 디지털 필터(346), 그리고 가산기(347)를 포함한다. 여기서, 아날로그-디지털 변환기(341)로부터 출력되는 기저 대역 신호(DR)는 샘플 지연과 샘플률 조정을 제공하는 제 1 경로와, 샘플 지연없이 샘플률 조정이 이루어지는 제 2 경로로 분리된다. 기저 대역 신호(DR)가 전달되는 제 1 경로는 샘플 지연기(342), 제 1 샘플률 변환기(343), 그리고 제 1 디지털 필터(344)를 포함한다. 제 2 경로는 제 2 샘플률 변환기(345) 및 제 2 디지털 필터(346)를 포함한다. The
제 1 경로 및 제 2 경로로 전달되는 기저 대역 신호(DR)는 각각 제 1 샘플률 변환기(343) 및 제 2 샘플률 변환기(343)에 의해서 처리된다. 제 1 샘플률 변환기(343) 및 제 2 샘플률 변환기(343) 각각은 기저 대역 신호(DR)의 샘플률(fs)에 대해 L/M 배의 샘플률을 갖도록 조정될 수 있다. 따라서, 샘플률(fs)의 기저 대역 신호(DR)가 샘플 지연기(342)와 제 1 샘플률 변환기(343)를 경유하면, (D×L/M) 크기의 부분 지연을 갖게 될 것이다. 하지만, 샘플률(fs)의 기저 대역 신호(DR)가 제 2 샘플률 변환기(345)를 경유하면 샘플률의 비율만 L/M 배로 변화될 것이다. The baseband signals DR transmitted through the first path and the second path are processed by the first
샘플 지연기(342)에 의한 비대칭적 지연 효과에 따라 제 1 경로에서 발생하는 부분 지연(Fractional Delay) 효과는 엘리어징을 제거하기 위한 필터 설계의 핵심적인 역할을 하게 된다. 더불어, 제 1 샘플률 변환기(343) 및 제 2 샘플률 변환기(343)에 의한 샘플률 조정은 하나의 샘플 단위로 지연이 제어되는 시스템에서 다양한 크기의 부분 지연 효과를 제공할 수 있다. The fractional delay effect occurring in the first path according to the asymmetric delay effect by the
도 7은 도 6의 제 1 샘플롤 변환기(343) 또는 제 2 샘플률 변환기(345)의 세부 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 제 1 샘플률 변환기(343)는 업-샘플러(362), 인터폴레이션/데시메이션 필터(364), 그리고 다운-샘플러(366)를 포함한다.7 is a block diagram schematically showing a detailed configuration of the first
업-샘플러(362)는 아날로그-디지털 변환기(341)의 샘플률(fs)보다 높은 샘플률로 입력 신호의 샘플률을 증가시킨다. 즉, 업-샘플러(362)는 샘플률을 L배 상향할 수 있다. The up-
인터폴레이션/데시메이션 필터(364)는 업-샘플러(362)로부터 제공되는 업 샘플링된 기저 대역 신호에 대한 인터폴레이션 및 데시메이션 필터링을 수행한다. The interpolation/
다운-샘플러(366)는 아날로그-디지털 변환기(341)의 샘플률(fs)보다 낮게 샘플률을 감소시킨다. 즉, 다운-샘플러(366)는 샘플률을 M배 하향 조정할 수 있다. 여기서, 업 샘플률을 나타내는 L 및 다운 샘플률을 나타내는 M의 값은 각각 정수로 제공될 수 있다. The down-
상술한 구성의 제 1 샘플률 변환기(343)에 따르면, D 샘플 지연된 기저 대역 신호의 샘플률은 L/M배로 변화될 수 있다. According to the first
도 8a 및 도 8b는 도 6의 서브 샘플링 블록(340)의 제 1 경로 및 제 2 경로 신호의 스펙트럼을 예시적으로 보여주는 도면이다. 8A and 8B are diagrams illustrating spectrums of signals of a first path and a second path of the
도 8a는 아날로그-디지털 변환기(341)로부터 출력되는 기저 대역 신호(DR)가 샘플 지연기(442), 그리고 제 1 샘플률 변환기(443)를 경유했을 경우에 생성되는 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)의 특성을 보여준다. 여기서, 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)의 제 1 나이퀴스트 존 대역에서의 스펙트럼만이 도시될 것이다. 도 8b는 아날로그-디지털 변환기(341)로부터 출력되는 기저 대역 신호(DR)가 제 2 샘플률 변환기(345)에 의해서 처리되어 생성되는 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RB δ(f) 특성을 보여준다. 여기서, 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RB δ(f)의 제 1 나이퀴스트 존 대역에서의 스펙트럼만이 도시될 것이다. 8A is a spectrum R of a first path signal generated when the baseband signal DR output from the analog-to-
제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)를 갖는 제 1 경로 신호는 스펙트럼 RB δ(f)를 갖는 제 2 경로 신호에 비하여 D 샘플 지연된 신호이다. 따라서, 상대적인 시간 지연 차이에 의해서 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)에는 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RB δ(f)에 비하여 그룹 지연(Group Delay)의 영향이 포함된다. 결과적으로, 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)는 경로 간의 지연 차이에 의해서 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RB δ(f)에 그룹 지연(Group Delay)을 포함시킨 것과 같은 처리 효과를 갖는다. The first path signal with spectrum R A δ (f) of the first path signal is a D sample delayed signal compared to the second path signal with spectrum R B δ (f). Therefore, due to the relative difference in time delay, the spectrum R A δ (f) of the first path signal includes the influence of the group delay compared to the spectrum R B δ (f) of the second path signal. As a result, the spectrum R A δ (f) of the first path signal has the same processing effect as including the group delay in the spectrum R B δ (f) of the second path signal due to the delay difference between paths. .
제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)의 시간 지연으로 인한 그룹 지연의 영향은 아래 수학식 11로 주어지는 위상 변이 효과로 나타나게 된다. The effect of the group delay due to the time delay of the spectrum R A δ (f) of the first path signal is represented by the phase shift effect given by Equation 11 below.
그룹 지연의 영향은 음의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분에 대해서 ej θ-(f)의 위상 변이로 나타난다. 반면, 그룹 지연의 영향은 양의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분에 대해서는 ej θ+(f)의 위상 변이로 나타난다. 여기서, n은 신호의 주파수 대역 위치 인덱스로 0 이상이 정수들 중 어느 하나일 것이다. 주파수 대역 위치 인덱스 n은 신호의 반송파 주파수(fc)와 제 1 샘플률 변환기(343)의 출력 샘플률(f's = L fs /M)에 의해서 결정되며, 주파수 대역 위치 인덱스 n 은 round(fc/f's)로 주어질 수 있다. The effect of group delay appears as a phase shift of e j θ-(f) for the spectral component shifted from the negative frequency band. On the other hand, the effect of the group delay appears as a phase shift of e j θ+(f) for the spectral component shifted from the positive frequency band. Here, n is the frequency band position index of the signal, and 0 or more will be any one of integers. The frequency band position index n is the carrier frequency (f c ) of the signal and the output sample rate (f' s ) of the first
상술한 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)와 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RB δ(f)의 관계를 고려하면, 음의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분 또는 양의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분을 제거하여 의도한 복소 기저대역 신호를 얻을 수 있다. 이하에서는 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)와 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RB δ(f)의 관계를 고려하여 제 1 디지털 필터(344) 및 제 2 디지털 필터(346)를 설계하는 방법이 설명될 것이다.Considering the relationship between the spectrum R A δ (f) of the first path signal and the spectrum R B δ (f) of the second path signal described above, the spectral component shifted from the negative frequency band or the spectral component shifted from the positive frequency band By removing the spectral component, the intended complex baseband signal can be obtained. Hereinafter, the first
제 1 나이퀴스트 존 대역 내에서의 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)와 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RB δ(f)는 각각 수학식 12 및 수학식 13으로 표현될 수 있다.The spectrum R A δ (f) of the first path signal and the spectrum R B δ (f) of the second path signal in the first Nyquist zone band may be expressed by Equations 12 and 13, respectively.
그리고 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)와 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)가 제 1 디지털 필터(344) 및 제 2 디지털 필터(346)에 의해서 처리되면 수학식 14의 제 1 스펙트럼 SA δ(f)과 수학식 15의 제 2 스펙트럼 SB δ(f)으로 출력될 것이다. And the first spectrum of the path signals R A δ (f) and
그러면, 가산기(347)에서 출력되는 출력 신호의 스펙트럼은 아래 수학식 16로 표현될 수 있다. 제 1 디지털 필터(344)를 통과한 제 1 경로 신호의 스펙트럼 RA δ(f)의 필터링 결과와, 제 2 디지털 필터(346)를 통과한 제 2 경로 신호의 스펙트럼 RB δ(f)의 필터링 결과는 가산기(347)에 의해서 처리되는 것으로 설명되었다. 하지만, 다른 실시 예에서, 가산기(347)는 감산기(Subtractor)로 대체될 수 있음은 잘 이해될 것이다.Then, the spectrum of the output signal output from the
만약, 음의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분을 제거하고, 양의 주파수 대역으로부터 천이한 스펙트럼 성분만을 추출하기 위해서는 아래 수학식 17이 만족되어야 한다.If, in order to remove the spectral component shifted from the negative frequency band and extract only the spectral component shifted from the positive frequency band, Equation 17 below must be satisfied.
수학식 17을 만족하기 위해서는, 아래 수학식 18 및 수학식 19로 주어지는 연립 방정식을 만족시켜야 한다. In order to satisfy Equation 17, the system of equations given by Equations 18 and 19 below must be satisfied.
수학식 18 및 수학식 19를 만족하는 연립 방정식을 풀면, 다음과 같이 디지털 필터들 각각의 응답 함수가 계산된다. When the simultaneous equations satisfying Equations 18 and 19 are solved, the response function of each of the digital filters is calculated as follows.
이렇게 얻어진 HA(f)와 HB(f)는 디지털 FIR 필터를 통해서 용이하게 구현될 수 있다. 더불어, 수학식 21에서 알 수 있듯이, HB(f)는 주파수의 함수가 아닌 상수이다. 따라서, 제 2 디지털 필터(346)의 필터 특성 HB(f)는 복소 곱셈만으로도 쉽게 구현될 수 있음을 알 수 있다. H A (f) and H B (f) thus obtained can be easily implemented through a digital FIR filter. In addition, as can be seen from Equation 21, H B (f) is a constant, not a function of frequency. Therefore, it can be seen that the filter characteristic H B (f) of the second
또한, 수학식 20과 수학식 21에서 알 수 있듯이, 아날로그-디지털 변환기(341)의 샘플률(fs), 샘플 지연기(342)의 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 햐향 샘플률(M)은 조건 2nLD/M≠m(여기서, m=정수)을 만족하여야 한다. 그리고 조건 2nLD/M≠m(여기서, m=정수)을 만족하도록 샘플률(fs), 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M)이 조정될 수 있을 것이다. 여기서, n은 무선 신호의 주파수 대역의 위치 인덱스를, m은 임의의 정수를 나타낸다. In addition, as can be seen from Equation 20 and Equation 21, the sample rate f s of the analog-to-
도 9는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 수신기를 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 수신기(400)는 안테나(410), 대역 필터(420), 저잡음 증폭기(430), 그리고 서브 샘플링 블록(440)을 포함할 수 있다. 여기서, 서브 샘플링 블록(440)의 후단에 위치하는 디지털 상/하향 변환기(미도시됨)가 필요에 따라 추가될 수 있음은 잘 이해될 것이다. 여기서, 서브 샘플링 블록(440)은 기저 대역 신호에 대한 샘플 지연과 샘플률 조정을 제공하는 제 1 경로와, 기저 대역 신호에 대한 이득만을 제공하는 제 2 경로를 포함한다. 이러한 구성을 통해서 서브 샘플링 블록(440)은 기저 대역에서 발생하는 엘리어징(Aliasing)을 효과적으로 제거할 수 있다. 9 is a block diagram showing a receiver according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, a
안테나(410)는 무선으로 전송된 무선 주파수 신호(ARF)를 수신하여 대역 필터(420)에 전달한다. 대역 필터(420)는 수신된 무선 주파수 신호(ARF)에서 특정 대역폭의 신호를 통과시킨다. 대역 필터(420)는, 통과 대역이 소정의 대역폭(B)으로 제한되도록 설계될 수 있으며, 신호 대역외 잡음을 제거한다. 예시적인 실시 예에 있어서, 대역 필터(420)에 설정된 통과 대역 및 통과 대역폭(B)은 고정 값을 가질 수도 있고, 다른 값으로 조정될 수도 있다. 저잡음 증폭기(430)는 대역 필터(420)에 의해서 선택된 신호를 소정의 이득(Gain)만큼 증폭한다. 저잡음 증폭기(430)에 의해서 증폭된 신호는 하나의 ADC(441)를 포함하는 서브 샘플링 블록(440)으로 전달될 것이다. The
서브 샘플링 블록(440)은 아날로그-디지털 변환기(441), 샘플 지연기(442), 제 1 샘플률 변환기(443), 제 1 디지털 필터(444), 제 2 디지털 필터(446), 제 2 샘플률 변환기(445) 그리고 가산기(447)를 포함한다. 여기서, 아날로그-디지털 변환기(441)로부터 출력되는 기저 대역 신호(DR)는 샘플 지연과 샘플률 조정을 제공하는 제 1 경로와, 신호에 대한 상수 C의 이득을 제공하는 제 2 경로로 분리된다. 기저 대역 신호(DR)가 전달되는 제 1 경로는 샘플 지연기(442), 제 1 샘플률 변환기(443), 그리고 제 1 디지털 필터(444)를 포함한다. 제 2 경로는 제 2 샘플률 변환기(445)와 이득(C)을 제공하기 위한 복소 곱셈기(445)를 포함한다. The
제 1 샘플률 변환기(443)는 기저 대역 신호(DR)의 샘플률(fs)에 대해 L/M 배의 샘플률을 갖도록 조정될 수 있다. 따라서, 샘플률(fs)의 기저 대역 신호(DR)가 샘플 지연기(442)와 제 1 샘플률 변환기(443)를 경유하면, D×L/M 배수의 부분 지연(Fractional delay)을 갖게 될 것이다. 여기서, 샘플률(fs), 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M)의 조정을 통해서 제 1 경로에서 발생하는 엘리어징은 효과적으로 제거될 수 있다. 샘플 지연기(442)에 의한 비대칭적 지연 효과에 따라 제 1 경로에서 발생하는 부분 지연(Fractional Delay) 효과는 엘리어징을 제거하기 위한 필터 설계의 핵심적인 역할을 하게 된다. The first
도 10은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 수신기를 보여주는 블록도이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 수신기(500)는 도 9의 서브 샘플링 블록(440)에 경로간 지연을 동기화하기 위한 동기 지연기(545)가 더 포함된다. 10 is a block diagram showing a receiver according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the
동기 지연기(545)는 제 1 디지털 필터(544)에 의한 제 1 경로 신호의 디지털 필터링에 기인한 시간 지연만큼 제 2 경로 신호를 지연한다. 따라서, 제 1 경로 신호와 제 2 경로 신호간의 시간 동기화가 이루어질 수 있다. The
수신기(500)는 안테나(510), 대역 필터(520), 저잡음 증폭기(530), 그리고 서브 샘플링 블록(540)을 포함할 수 있다. 여기서, 서브 샘플링 블록(540)은 기저 대역 신호에 대한 샘플 지연과 샘플률 조정을 제공하는 제 1 경로와, 제 1 경로의 디지털 필터링에 기인한 시간 지연과 동기를 위해 제공되는 동기 지연기(545)를 포함하는 제 2 경로를 포함한다. 이러한 구성을 통해서 서브 샘플링 블록(540)은 도 9의 수신기(400)에 대한 간단한 구조 변경을 통해서 기저 대역에서 발생하는 엘리어징(Aliasing)을 효과적으로 제거할 수 있다.The
도 11은 본 발명의 수신기의 특성을 다양하게 적용할 수 있는 재구성 가능한 재구성 가능한 서브 샘플링 장치를 보여주는 블록도이다. 도 11을 참조하면, 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)는 가변 샘플 지연기(610)와 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640), 제 1 가변 디지털 필터(630), 제 2 가변 디지털 필터(650), 가산기(660), 그리고 임베디드 프로세서(670)를 포함한다. 11 is a block diagram showing a reconfigurable reconfigurable sub-sampling apparatus capable of applying various characteristics of a receiver of the present invention. Referring to FIG. 11, the
임베디드 프로세서(670)는 설정된 동작 조건에 대응하는 파라미터로 가변 샘플 지연기(610)와 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640), 제 1 가변 디지털 필터(630), 제 2 가변 디지털 필터(650)를 설정할 수 있다. 즉, 임베디드 프로세서(670)는 가변 샘플 지연기(610)의 샘플 지연값(D)을 조정할 수 있다. 임베디드 프로세서(670)는 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640)의 상향 또는 하향 샘플률들(L, M)을 조정할 수 있다. 임베디드 프로세서(670)는 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640) 각각의 인터폴레이션 및 데시메이션 필터 계수들(ID Filter Coefficient 1, ID Filter Coefficient 2)을 동작 조건에 따라 조정할 수 있다. 임베디드 프로세서(670)는 제 1 가변 디지털 필터(630), 제 2 가변 디지털 필터(650)의 필터 계수들(Filter Coefficient 1, Filter Coefficient 2)을 동작 조건에 따라 조정할 수 있다. The embedded
재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)는 디지털 프로세서 장치로 구성하여 다양한 주파수와 다양한 통신 방식의 수신 장치에 융통성있게 적용될 수 있다. 따라서, 앞서 설명된 제 1 내지 제 4 실시 예에서 설명된 서브 샘플링 블록들의 동작 특성들은 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)의 파라미터 조정을 통해서 구현될 수 있을 것이다.The
본 발명에 따른 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)는 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 또는 DSP(Digital Signal Processor) 등의 상용 디지털 장치들을 사용하여 구성할 수 있다. 먼저, 임베디드 프로세서(670)는 무선 신호의 주파수 대역 위치 인덱스 n을 계산한다. 주파수 대역 위치 인덱스 n은 앞서 설명된 바와 같이, n=round(fc/f's)의 관계를 사용하여 구할 수 있다. 다음으로, 임베디드 프로세서(670)는 2nLD/M≠m(여기서, m=정수)을 만족하도록, 또는 수학식 23에서 C가 2 또는 2에 근접한 값이 되도록 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M)을 계산하여 저장할 것이다. The
샘플률(fs), 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M)이 결정되면, 임베디드 프로세서(670)는 샘플 지연값(D)을 참조하여 가변 샘플 지연기(610)의 샘플 지연값을 설정할 것이다. 이어서, 임베디드 프로세서(670)는 계산된 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M)을 기반으로 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640)의 샘플률을 설정할 것이다. When the sample rate (f s ), the sample delay value (D), the upward sample rate (L), and the downward sample rate (M) are determined, the embedded
더불어, 임베디드 프로세서(670)는 계산된 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M), 그리고 주파수 대역 위치 인덱스(n)를 사용하여 제 1 가변 디지털 필터(630), 제 2 가변 디지털 필터(650)의 특성을 재구성할 것이다. 즉, 임베디드 프로세서(670)는 계산된 필터 특성에 해당하는 필터 계수(Filter Coefficient 1, Filter Coefficient 2)를 계산하여 가변 디지털 필터들(630, 650)을 설정할 것이다. In addition, the embedded
마지막으로, 임베디드 프로세서(670)는 샘플률(fs)로 동작하는 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640)의 인터폴레이션 및 데시메이션 필터 계수(ID Filter Coefficient 1, ID Filter Coefficient 2)를 계산한다. 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640)는 입력 신호에 대해 이미 설정된 상향 샘플률(L)에 따라 샘플들 사이에 L-1개의 0 보삽(Zero insertion)을 한 후에 인터폴레이션 필터링을 수행한다. 인터폴레이션 필터링이 된 신호는 데시메이션 필터를 통과한 후에 이미 설정된 하향 샘플률(M)에 따라 M 샘플마다 한 샘플을 삭제함으로써 입력 신호의 샘플률은 L/M 배로 변환하게 된다.Lastly, the embedded
본 발명에 따른 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)에 따르면 임의의 주파수 대역에 위치한 광대역 RF 신호를 하드웨어 변경 없이 수신할 수 있다. 임의의 주파수 대역에 위치한 광대역 RF 신호를 하드웨어 변경 없이 수신하기 위해, 신호 대역폭(B), ADC의 샘플률(fs), 샘플 지연값(D), 샘플률 변환비(L/M)에 따라 설계되는 디지털 필터의 필터 계수(Filter coefficient) 값을 변경한다.According to the reconfigurable
도 12는 도 11의 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)의 동작 방법을 간략히 보여주는 순서도이다. 도 12를 참조하면, 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)는 수신기의 초기화나 리셋 동작 등에서 본 발명의 재구성 동작을 수행할 수 있다. 12 is a flowchart briefly showing a method of operating the
S110 단계에서, 임베디드 프로세서(670)는 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M)을 계산한다. 임베디드 프로세서(670)는 2nLD/M≠m(여기서, m=정수) 또는 수학식 23의 C가 2 또는 2에 근접한 값이 되도록 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M)을 계산하고 저장한다. In step S110, the embedded
S120 단계에서, 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)는 반송파 주파수(fc)와 샘플률 변환기 출력의 샘플률(f's)를 참조하여 주파수 대역 위치 인덱스 n을 계산할 것이다. 주파수 대역 위치 인덱스 n=round(fc/f's)으로 계산될 수 있다. 이러한 동작은 임베디드 프로세서(670)에서 수행될 수 있을 것이다.In step S120, the
S130 단계에서, 임베디드 프로세서(670)는 이미 결정된 샘플 지연값(D)으로 가변 샘플 지연기(610)의 지연 크기를 설정할 것이다. 예를 들면, 임베디드 프로세서(670)는 가변 샘플 지연기(610)의 지연 탭의 크기를 설정할 수 있을 것이다. In step S130, the embedded
S140 단계에서, 임베디드 프로세서(670)는 결정된 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M)로 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640)의 샘플률을 설정할 것이다. 제 1 가변 샘플률 변환기(620)와 제 2 가변 샘플률 변환기(640)의 상향 및 하향 샘플률(L, M)은 각각 동일한 값으로 제공될 수 있다. In step S140, the embedded
S150 단계에서, 임베디드 프로세서(670)는 제 1 가변 디지털 필터(630)와 제 2 가변 디지털 필터(650)의 특성을 설정한다. 즉, 임베디드 프로세서(670)는 계산된 필터 특성에 해당하는 필터 계수(Filter Coefficient 1, Filter Coefficient 2)를 계산하여 가변 디지털 필터들(630, 650)을 설정할 것이다. 임베디드 프로세서(670)는 샘플 지연값(D), 상향 샘플률(L), 하향 샘플률(M), 그리고 주파수 대역 위치 인덱스(n)를 사용하여 엘리어징을 제거하기 위한 제 1 가변 디지털 필터(630)와 제 2 가변 디지털 필터(650)의 필터 계수를 결정할 것이다. 그리고 결정된 필터 계수들(Filter coefficient 1, Filter coefficient 2)로 제 1 가변 디지털 필터(630)와 제 2 가변 디지털 필터(650)를 설정할 것이다.In step S150, the embedded
S160 단계에서, 임베디드 프로세서(670)는 샘플률(fs)로 동작하는 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640)의 인터폴레이션 및 데시메이션 필터 계수(ID Filter Coefficient 1, ID Filter Coefficient 2)를 계산한다. 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640)는 입력 신호에 대해 이미 설정된 상향 샘플률(L)에 따라 샘플들 사이에 L-1개의 0 보삽(Zero insertion)을 한 후에 인터폴레이션 필터링을 수행해야 한다. 인터폴레이션 필터링이 된 신호는 데시메이션 필터를 통과한 후에 이미 설정된 하향 샘플률(M)에 따라 M 샘플마다 한 샘플을 삭제함으로써 입력 신호의 샘플률은 L/M 배로 변환하게 될 것이다. 임베디드 프로세서(670)는 결정된 인터폴레이션 및 데시메이션 필터 계수(ID Filter Coefficient 1, ID Filter Coefficient 2)로 제 1 가변 샘플률 변환기(620), 제 2 가변 샘플률 변환기(640)를 설정할 것이다.In step S160, the embedded
상술한 단계들을 통해서 제반 서브 샘플링 블록의 설정이 완료되면, 재구성 가능한 서브 샘플링 장치(600)는 수신 신호를 안테나를 통해서 수신된 신호를 처리하여 베이스밴드 신호로 제공하게 될 것이다.When the setting of all the sub-sampling blocks is completed through the steps described above, the reconfigurable
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
한편, 본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.On the other hand, it is obvious to those skilled in the art that the structure of the present invention can be variously modified or changed without departing from the scope or technical spirit of the present invention. In view of the foregoing, if modifications and variations of the present invention fall within the scope of the following claims and equivalents, it is believed that the present invention includes variations and modifications of this invention.
Claims (19)
상기 디지털 기저대역 신호를 제 1 경로 신호와 제 2 경로 신호로 분리하여 처리하고, 상기 제 1 및 제 2 경로 신호들간의 상대적 샘플 지연 차이를 이용하여 복소 기저대역 신호를 추출하는 서브 샘플링 블록을 포함하되,
상기 제 1 경로 신호는 상기 디지털 기저대역 신호를 상향 샘플링하고, 지연하고, 그리고 하향 샘플링한 신호이고, 상기 제 2 경로 신호는 상기 디지털 기저대역 신호에 대한 샘플률 조정없이 필터링되는 무선 신호 수신기.An analog-to-digital converter for converting an analog wireless signal into a digital baseband signal; And
And a sub-sampling block for separating and processing the digital baseband signal into a first path signal and a second path signal, and extracting a complex baseband signal using a relative sample delay difference between the first and second path signals But,
The first path signal is an up-sampled, delayed, and down-sampled signal of the digital baseband signal, and the second path signal is filtered without adjusting a sample rate for the digital baseband signal.
상기 서브 샘플링 블록은:
상기 디지털 기저대역 신호의 샘플률을 가변하는 제 1 샘플률 변환기;
상기 제 1 샘플률 변환기의 출력을 적어도 하나의 샘플 단위로 지연시키는 샘플 지연기;
상기 샘플 지연기로부터의 출력의 샘플률을 가변하여 상기 제 1 경로 신호로 출력하는 제 2 샘플률 변환기;
상기 제 1 경로 신호를 필터링하는 제 1 디지털 필터;
상기 제 2 경로 신호를 필터링하는 제 2 디지털 필터; 그리고
상기 제 1 디지털 필터의 필터링 결과와 상기 제 2 디지털 필터의 필터링 결과를 가산하여 상기 복소 기저대역 신호로 출력하는 가산기를 포함하는 무선 신호 수신기.The method of claim 1,
The sub-sampling block is:
A first sample rate converter for varying a sample rate of the digital baseband signal;
A sample delay for delaying the output of the first sample rate converter by at least one sample unit;
A second sample rate converter for varying a sample rate of an output from the sample delay and outputting the first path signal;
A first digital filter filtering the first path signal;
A second digital filter filtering the second path signal; And
And an adder configured to add the filtering result of the first digital filter and the filtering result of the second digital filter to output the complex baseband signal.
상기 가산기는 상기 제 1 디지털 필터의 필터링 결과로부터 상기 제 2 디지털 필터의 필터링 결과를 감산하여 상기 복소 기저대역 신호로 출력하는 감산기로 구성되는 무선 신호 수신기.The method of claim 2,
And the adder subtracts the filtering result of the second digital filter from the filtering result of the first digital filter and outputs the complex baseband signal.
상기 제 1 경로 신호와 상기 제 2 경로 신호의 상대적인 지연 차이는 상기 아날로그-디지털 변환기의 샘플률, 상기 샘플 지연기의 지연 크기, 상기 제 1 샘플률 변환기와 상기 제 2 샘플률 변환기의 샘플링 변환율 중 적어도 하나에 의해서 결정되는 무선 신호 수신기.The method of claim 2,
The relative delay difference between the first path signal and the second path signal is one of a sample rate of the analog-to-digital converter, a delay size of the sample delay, and a sampling conversion rate of the first sample rate converter and the second sample rate converter. A radio signal receiver determined by at least one.
상기 제 1 샘플률 변환기는 상기 아날로그-디지털 변환기의 샘플률을 상향시키는 샘플률 상향 변환기이고, 상기 제 2 샘플률 변환기는 상기 샘플 지연기로부터의 출력의 샘플률을 낮추는 샘플률 하향 변환기인 것을 특징으로 하는 무선 신호 수신기.The method of claim 2,
The first sample rate converter is a sample rate up converter for increasing the sample rate of the analog-to-digital converter, and the second sample rate converter is a sample rate down converter for lowering the sample rate of the output from the sample delay. Wireless signal receiver.
상기 제 1 디지털 필터 및 상기 제 2 디지털 필터 각각의 필터 계수들은, 상기 아날로그 무선 신호의 반송파 주파수, 상기 아날로그 무선 신호의 주파수 대역 위치 인덱스, 상기 아날로그-디지털 변환기의 샘플률, 상기 샘플 지연기의 지연 크기, 그리고 상기 제 2 샘플률 변환기의 변환비(N)들 중 적어도 하나에 의해 결정되는 무선 신호 수신기.The method of claim 2,
The filter coefficients of each of the first digital filter and the second digital filter are the carrier frequency of the analog radio signal, the frequency band position index of the analog radio signal, the sample rate of the analog-to-digital converter, and the delay of the sample delay A wireless signal receiver determined by at least one of a size and conversion ratios (N) of the second sample rate converter.
상기 샘플률(fs), 상기 샘플 지연기의 지연 크기(D), 그리고 상기 제 2 샘플 변환기에 의한 샘플 변환비(N)는 2nD/N≠m을 만족하도록 설정하며, 상기 n은 아날로그 무선 신호의 주파수 대역 위치 인덱스이고, 상기 m은 정수인 무선 신호 수신기.The method of claim 6,
The sample rate (fs), the delay size (D) of the sample delay, and the sample conversion ratio (N) by the second sample converter are set to satisfy 2nD/N≠m, where n is an analog radio signal Is a frequency band position index of, and m is an integer.
상기 제 1 디지털 필터 및 상기 제 2 디지털 필터는
수학식 , 수학식 , 수학식 , 그리고 수학식 중에서 적어도 어느 하나의 수학식을 만족하도록 결정되며,
상기 는 상기 가산기의 출력 신호의 스펙트럼, 상기 는 상기 제 1 디지털 필터 출력 신호의 스펙트럼, 상기 는 상기 제 2 디지털 필터 출력 신호의 스펙트럼, 상기 R-(f)는 상기 디지털 기저대역 신호의 음의 주파수 스펙트럼, 상기 R+(f)는 상기 디지털 기저대역 신호의 양의 주파수 스펙트럼에 대응되는 무선 신호 수신기.The method of claim 2,
The first digital filter and the second digital filter
Equation , Equation , Equation , And the equation It is determined to satisfy at least one of the equations,
remind Is the spectrum of the output signal of the adder, the Is the spectrum of the first digital filter output signal, the Is the spectrum of the second digital filter output signal, the R - (f) is a sound frequency spectrum, the R + (f) of the digital baseband signal is a wireless corresponding to the amount of the frequency spectrum of the digital baseband signal Signal receiver.
상기 제 2 디지털 필터는 상기 디지털 기저대역 신호를 특정 크기의 이득으로 증폭시키는 복소 곱셈기로 구성되는 무선 신호 수신기.The method of claim 2,
The second digital filter is a wireless signal receiver comprising a complex multiplier that amplifies the digital baseband signal with a gain of a specific magnitude.
상기 디지털 기저대역 신호를 특정 지연 시간으로 지연하여 상기 복소 곱셈기에 제공하는 동기 지연기를 더 포함하는 무선 신호 수신기.The method of claim 9,
A wireless signal receiver further comprising a synchronous delay for delaying the digital baseband signal by a specific delay time and providing it to the complex multiplier.
상기 디지털 기저대역 신호를 제 1 경로 신호와 제 2 경로 신호로 분리하여 처리하고, 상기 제 1 및 제 2 경로 신호들간의 상대적 샘플 지연 차이를 이용하여 복소 기저대역 신호를 추출하는 서브 샘플링 블록을 포함하되,
상기 제 1 경로 신호는 상기 디지털 기저대역 신호를 상향 샘플링하고, 지연하고, 그리고 하향 샘플링한 신호이고, 상기 제 2 경로 신호는 상기 디지털 기저대역 신호를 샘플 지연시키지 않고 샘플률 조정한 신호인 무선 신호 수신기.An analog-to-digital converter for converting an analog wireless signal into a digital baseband signal; And
And a sub-sampling block for separating and processing the digital baseband signal into a first path signal and a second path signal, and extracting a complex baseband signal using a relative sample delay difference between the first and second path signals But,
The first path signal is an up-sampled, delayed, and down-sampled signal of the digital baseband signal, and the second path signal is a signal obtained by adjusting a sample rate without sample delaying the digital baseband signal. receiving set.
상기 서브 샘플링 블록은:
상기 디지털 기저대역 신호를 적어도 하나의 샘플 단위로 지연시키는 샘플 지연기;
상기 샘플 지연기로부터의 출력의 샘플률을 가변하여 상기 제 1 경로 신호로 출력하는 제 1 샘플률 변환기;
상기 제 1 경로 신호를 필터링하는 제 1 디지털 필터;
상기 디지털 기저대역 신호의 샘플률을 가변하여 상기 제 2 경로 신호로 출력하는 제 2 샘플률 변환기;
상기 제 2 경로 신호를 필터링하는 제 2 디지털 필터; 그리고
상기 제 1 디지털 필터의 필터링 결과와 상기 제 2 디지털 필터의 필터링 결과를 가산하여 상기 복소 기저대역 신호로 출력하는 가산기를 포함하는 무선 신호 수신기.The method of claim 11,
The sub-sampling block is:
A sample delay for delaying the digital baseband signal in units of at least one sample;
A first sample rate converter for varying a sample rate of an output from the sample delay and outputting the first path signal;
A first digital filter filtering the first path signal;
A second sample rate converter for varying a sample rate of the digital baseband signal and outputting the second path signal;
A second digital filter filtering the second path signal; And
And an adder configured to add the filtering result of the first digital filter and the filtering result of the second digital filter to output the complex baseband signal.
상기 가산기는 상기 제 1 디지털 필터의 필터링 결과로부터 상기 제 2 디지털 필터의 필터링 결과를 감산하여 상기 복소 기저대역 신호로 출력하는 감산기로 구성되는 무선 신호 수신기.The method of claim 12,
And the adder subtracts the filtering result of the second digital filter from the filtering result of the first digital filter and outputs the complex baseband signal.
상기 제 1 경로 신호와 상기 제 2 경로 신호의 상대적인 지연 차이는 상기 아날로그-디지털 변환기의 샘플률, 상기 샘플 지연기의 지연 크기, 그리고 제 1 샘플률 변환기와 제 2 샘플률 변환기의 샘플링 변환율 중 적어도 하나에 의해서 결정되는 무선 신호 수신기.The method of claim 12,
The relative delay difference between the first path signal and the second path signal is at least one of a sample rate of the analog-to-digital converter, a delay size of the sample delay, and a sampling conversion rate of the first sample rate converter and the second sample rate converter. Radio signal receiver determined by one.
상기 제 1 디지털 필터 및 상기 제 2 디지털 필터 각각의 필터 계수들은, 상기 아날로그 무선 신호의 반송파 주파수, 상기 아날로그 무선 신호의 주파수 대역 위치 인덱스, 상기 아날로그-디지털 변환기의 샘플률, 상기 샘플 지연기의 지연크기, 그리고 상기 제 1 샘플률 변환기와 상기 제 2 샘플률 변환기의 변환비(L/M)들 중 적어도 하나에 의해 결정되는 무선 신호 수신기.The method of claim 12,
The filter coefficients of each of the first digital filter and the second digital filter may include a carrier frequency of the analog radio signal, a frequency band position index of the analog radio signal, a sample rate of the analog-to-digital converter, and a delay of the sample delay. A wireless signal receiver determined by a size and at least one of conversion ratios (L/M) of the first sample rate converter and the second sample rate converter.
상기 샘플률(fs), 상기 샘플 지연기의 지연 크기(D), 그리고 상기 제 1 샘플률 변환기와 상기 제 2 샘플률 변환기의 변환비(L/M)는 2nLD/M≠m을 만족하도록 설정하며, 상기 n은 아날로그 무선 신호의 주파수 대역 위치 인덱스이고, 상기 m은 정수인 무선 신호 수신기.The method of claim 15,
The sample rate (fs), the delay size (D) of the sample delay, and the conversion ratio (L/M) of the first sample rate converter and the second sample rate converter are set to satisfy 2nLD/M≠m. Wherein n is a frequency band position index of an analog radio signal, and m is an integer.
상기 제 1 디지털 필터 및 상기 제 2 디지털 필터는
수학식 , 수학식 , 수학식 , 그리고 수학식 중에서 적어도 어느 하나의 수학식을 만족하도록 결정되며,
상기 는 상기 가산기의 출력 신호의 스펙트럼, 상기 는 상기 제 1 디지털 필터 출력 신호의 스펙트럼, 상기 는 상기 제 2 디지털 필터 출력 신호의 스펙트럼, 상기 R-(f)는 상기 디지털 기저대역 신호의 음의 주파수 스펙트럼, 상기 R+(f)는 상기 디지털 기저대역 신호의 양의 주파수 스펙트럼에 대응되는 무선 신호 수신기.The method of claim 12,
The first digital filter and the second digital filter
Equation , Equation , Equation , And the equation It is determined to satisfy at least one of the equations,
remind Is the spectrum of the output signal of the adder, the Is the spectrum of the first digital filter output signal, the Is the spectrum of the second digital filter output signal, the R - (f) is a sound frequency spectrum, the R + (f) of the digital baseband signal is a wireless corresponding to the amount of the frequency spectrum of the digital baseband signal Signal receiver.
상기 제 2 디지털 필터는 제 2 경로 신호를 특정 크기의 이득으로 증폭시키는 복소 곱셈기로 구성되는 무선 신호 수신기. The method of claim 12,
The second digital filter is a wireless signal receiver comprising a complex multiplier that amplifies the second path signal with a gain of a specific magnitude.
상기 제 2 경로 신호를 특정 지연 시간으로 지연하여 상기 복소 곱셈기에 제공하는 동기 지연기를 더 포함하는 무선 신호 수신기.The method of claim 18,
A radio signal receiver further comprising a synchronous delay delaying the second path signal by a specific delay time and providing the delayed signal to the complex multiplier.
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KR101510454B1 (en) * | 2010-09-20 | 2015-04-15 | 한국전자통신연구원 | Bandpass sampling receiver and filter design and reconfiguration method thereof |
KR101758083B1 (en) * | 2010-09-24 | 2017-07-17 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for receiving dual-band rf signals simultaneously |
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