KR20000070321A - 구적 신호의 복조 방법 및 복조 유닛 - Google Patents

Abstract

구적 입력 신호(Si)를 복조하기 위하여(예컨대, 주파수 천이), 복조 유닛(DEM)이 이용되며, 복합 혼합기(M) 및 제어 발진기(V)를 갖는 PLL(P)로 구성한다.

정상적으로, 리미터는 구적 입력 신호의 진폭에 독립적으로 루프 이득을 유지하는데 사용되어져야 한다. PLL에서, 분할기(DEL)는 혼합기에 의해 공급된 구적 신호의 두 개의 혼합된 성분(S_m1, S_m2)을 분할하기 위하여 혼합기(M) 및 발진기(V) 사이에 연결된다.

Description

구적 신호의 복조 방법 및 복조 유닛{Demodulation unit and method of demodulating a quadrature signal}

그러한 복조 유닛 및 방법은 예컨대 라디오, 텔레비젼, 및 통신 수신기 등을 위한 AM 및 FM 변조 신호 모두를 복조하는데 사용될 수 있고 예컨데 COSTAS 루프를 포함하는 PLL이 내부에 있는 " QAM/QPSK 신호 및 VSB 신호에 대한 제로(0)-중간 주파수(IF) 생성 "에 사용될 수 있다.

동기 복조 기능에 부가하여, 그러한 복조 유닛 역시 주파수-천이 기능을 갖는다.

본 발명은 적어도 2개의 성분을 갖는 구적 입력 신호를 복조하기 위한 복조 유닛에 관한 것으로, 제어 신호에 의존하여 구적 발진 신호를 공급하기 위한 제어 발진기, 및 제어 발진기로부터 구적 발진 신호와 구적 입력 신호를 혼합하고 적어도 두 개의 혼합된 성분을 공급하기 위한 혼합기를 포함하며 그 혼합기 및 발진기는 PLL로 결합된다.

본 발명은 또한 그러한 복조 유닛에서 사용을 위한 분할기 및 혼합기와 그러한 복조 유닛에 제공된 수신기에 관한 것이다.

본 발명은 더욱이 적어도 2개의 성분을 갖는 구적 입력 신호를 복조하는 방법에 관한 것으로, 여기서 구적 발진 신호는 제어 신호에 의존하여 공급되고 구적 입력 신호는 그 구적 발진 신호와 혼합되며, 여기서 적어도 2개의 혼합된 성분이 공급된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복조의 블록도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합기의 블록도.

본 발명에서는, 구적 신호가 또한 실재(real) 신호로 해석되며, 두 성분 모두가 동일하거나 또는 성분 중의 하나가 제로(0)인, 그 신호는 구적 신호의 두 개 축(X, Y) 중 하나로 신호가 단순화 된다.

이러한 형태의 복조 유닛은 유럽 특허 출원 EP-A 0 579 100호에서 공지되어 있다. 이 출원은 구적 혼합기 및 제어 발진기를 갖는 PLL을 포함하는 복조 유닛을 기술하고 있다. 이러한 복조 유닛은 인입 신호로부터 캐리어의 위상 및 진폭 정보를 회복하기 위해 사용된다.

그러한 복조 유닛의 단점은 필터링 등등에 관해서 추가적인 조치를 하지 않는다면 FM 및 AM 신호 모두를 복조하는 것이 거의 가능하지 않다는 것이다. 그러한 변조 유닛은 또한, 특히 진폭 변동에 따른 획득문제(acquisition problem)를 가질 수 있다.

입력 신호의 진폭 변동을 제거하기 위하여, 여분의 대역 통과 필터 및 리미터가 PLL에 의해 캐리어 신호를 발생시키는데 이용되어야 한다. 인입 신호의 진폭이 변화할 때, PLL 의 록크-인(lock-in) 범위도 변화한다. 더욱이, 제어 신호의 진폭 변화는 캐리어 신호의 위상 변조로 되며 그 복조된 출력 신호를 왜곡시킨다.

만일 PLL 이 FM 복조기(예컨대, TV 음성의 경우)로서 사용된다면, 입력 신호의 진폭 변화는 그 복조된 출력 신호의 왜곡을 초래한다.

공지의 디지털 또는 아날로그 PLL에서, 리미터 및 필터링 기능은 AM 신호를 복조하기 위한 캐리어-생성 회로에 짜넣어져 있어야 한다. FM 신호를 복조할 때, 리미터는 원하지 않는 진폭 변화를 제거하기 위하여 PLL 이전에 있게 된다.

본 발명의 목적은 전술한 단점을 제거하는데 있다. 이러한 목적에서, 본 발명에 따른 복조 유닛은 PLL 이 또한 적어도 두 개의 혼합된 성분을 서로에 의해 분배하며 제어 신호로서 출력 신호를 발진기에 공급하기 위한 분할기와, 하나 또는 그 이상의 성분 및/또는 신호를 필터링하기 위한 필터링 유닛을 포함한다.

서로에 의해 두 개의 성분을 분배하기 위한 PLL 내에 분할기를 이용함으로써, 입력 신호의 진폭 변화는 복조 왜곡 또는 획득 문제들이 야기되는 것을 방지할 것이다. 진폭 변화를 제거함으로써, 루프 이득 및 록크-인 범위는 일정하게 유지된다. 더욱이, PLL내에 분할을 수행함으로써, AM 또는 FM 신호를 변조하기 위한 리미터 및/또는 특별한 필터링 기능을 사용할 필요가 더 이상 없다.

본 발명은 디지털 및 아날로그 복합 변조 유닛 모두에 사용될 수 있다.

일실시예에서, 분할기는 제로(0)에 의한 분할을 방지하는 선형 CORDIC 으로서 구현될 수 있다. 일실시예에서, 혼합기는 원형 CORDIC으로서 구현될 수 있다. CORDIC(CO-세로좌표 회전 디지털 컴퓨터)은 예컨대 미국특허 US-A 5,230,011(PHN 13.500)호 및 미국 출원 번호 08/704200(PHN 15.428)호로부터 그 자체로 공지되어 있다. 이들 구현예들에서, 복조 유닛의 매우 효과적인 디지털 실시예가 얻어진다.

종속 청구항 제 4 항에 기술된 바와 같은 방안은, 혼합된 각 성분이 입력 주파수가 실재 입력인 경우에 혼합함으로써 부가되어 있는 전체 주파수를 필터링 하기 위해 개별적으로 필터된다. 만일 입력 신호가 복합 신호이지만 이상적인 신호가 아니라면, 성분들은 또한 분할이 발생하기 전에 필터된다. 게다가, 필터들은 PLL의 커스터머리 루프 필터(customary loop filter) 기능을 갖는다.

본 발명에 따르면, 수신기가 그러한 복조 유닛을 구성한다.

본 발명에 따른 방법은 적어도 두 개의 혼합 성분을 서로에 의해 분할하고 그 출력 신호를 발진 신호를 생성하기 위한 제어 신호로서 공급하며, 하나이상의 성분 및/또는 신호를 필터링하는 것을 특징으로 한다.

집약적인 해결책으로서, 상이한 기능들이 CPU 에 통합될 수 있다. 여기서 제어 루프에서의 분할은 입력 신호의 진폭 변화가 그 복조된 신호에 영향을 미치는 것을 방지한다.

본 발명의 이들 및 다른 면들은 하기에 기술되는 실시예를 참조하여 설명되어 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복조 유닛(DEM)의 블록도이다.

복조 유닛의 입력(I₁및 I₂)은 성분(S_i1및 S_i2)으로 구성하는 복합 입력 신호(S_i)를 수신한다. 이들 성분들은 혼합기(M)에 인가된다. 이러한 혼합기에서, 이들 성분들은 제어 발진기(V)로부터 구적 발진 신호(S_V) 성분들(S_V1및 S_V2)과 혼합된다.

혼합기(M)의 출력들은 혼합된 성분들(S_m1및 S_m2)을 공급하고, 출력 신호들(S_o1및 S_o2)(예컨대, 복합 AM 신호들)을 공급하기 위한 출력들(O₁및 O₂)에 연결되는 출력이며, 본 실시예에서는, 서로에 의해 두 개의 필터되고 혼합된 성분들(S_d1및 S_d2)을 분할하기 위한 분할기(DEL)에 저역 통과 필터(L₁및 L₂)를 경유하여 연결된다.

분할기(S_del)의 출력 신호는 제어 발진기(V)에 연결된다. 분할기의 출력은 또한 출력 신호(S_o3)(예컨대, FM 신호)를 공급하기 위하여 복조 유닛(DEM)의 제 3 출력(O₃)에 연결된다.

이 실시예에서, 혼합기(M), 저역 통과 필터(L₁및 L₂), 분할기(DEL) 및 제어 발진기(V)가 공동으로 PLL P을 구성한다. 복조 유닛(DEM)의 입력(I₁및 I₂)은 예컨대 여기서 참고문헌으로 게재된 미국 특허 출원 번호 08/52704(PHN 15.001)에서 기술된 바 있는 복합 입력 필터(도시되지 않음)로부터 복합 입력 신호를 수신한다.

이 실시예에서, 혼합기(M)는 복합 혼합기이며, 예컨대 본 출원에서 모두 참고문헌으로 게재된 미국 특허 US-A 5,230,011호(PHN 13.500) 및 미국 특허 출원 번호 08/704200호(PHN 15.428)에서 기술된 바와 같은 원형 CORDIC 이 될 수도 있다.

도 2는 혼합기(M)의 일실시예를 더욱 상세히 도시한다. 이 실시예에서, 혼합기(M)는 멀티플라이어(VER) 및 합산기(OPT)로 구성한다.

혼합기(M)에서, 입력 신호(S_i1및 S_i2)는 제어 발진기(V)(도 1 참조)로부터 발진 신호(S_v1및 S_v2)와 혼합된다. 이때 그 신호들(S_m1및 S_m2)은 다음에서 얻어진다:

S_m1= S_i1*S_v1- S_i2*S_v2

S_m2= S_i2*S_v1+ S_i1*S_v2

만일 S_i= sinα, S_i2= cosα 및 S_v1= cosβ, S_v2= sinβ 이라면,

이것은 다음과 같이 산출된다.

S_m1= sinαcosβ - cosαsinβ = sin(α-β)

S_m2= cosαcosβ + sinαsinβ = cos(α-β)

실재 입력 신호(S_i)의 경우 따라서 S_i1= S_i2이며, 그러므로 전술한 공식은 차 및 합 주파수 모두를 산출한다.

혼합기(M)는 즉 주파수 천이의 경우 예컨대 기본 대역에 사용된다. 이것은 입력 신호(S_i)의 성분(S_i1및 S_i2)을 제어 발진기(V)로부터 발진 신호(S_v)의 성분(S_v1및 S_v2)과 혼합함으로써 달성된다.

AM 신호를 복조하는 경우, 캐리어를 생성하며 그 신호를 생성하기 위한 분리 회로가 본 발명에 따른 복조 유닛에서는 필요치 않다. 원형 CORDIC 으로서 혼합기의 일실시예에서, 복조 기능을 위한 멀티플라이어가 PLL 에 대해 적산(product) 검출기이기 때문에 내부에서 짜맞춰진다. 예컨대, AM 신호는 복조 유닛(DEM)의 출력들(O₁및 O₂)에 공급된다(도 1 참조).

신호(S_m1및 S_m2)는 저역 통과 필터(L₁및 L₂)(도 1 참조)로 이후 필터링된다.

두 개의 신호 경로에서 저역 통과 필터를 짜맞춰 넣음으로써, 이 입력 신호가 실재 신호인 경우에, 혼합함으로써 더해졌던 합 주파수를 필터링하기 위한 각각 혼합된 성분을 필터링하는 것이 가능하다. 만일 입력 신호들이 복합 신호이라면, 그러나 이상적인 신호가 아니라면, 그 성분들 역시 분할이 발생하기 전에 필터링되어야 한다.

더욱이, 필터들은 PLL의 커스터머리 루프 필터 기능을 갖는다.

이 실시예에서, 분할기(D)의 입력은 신호(S_d1및 S_d2)를 전달한다. 분할 이후, 신호(S_del)는 얻어진다. 신호(S_del)는 제어 발진기(V)에 인가되며 더욱이 신호(S_o3)(예컨대, FM 신호)로서 출력(O3)에서 이용가능하다.

신호들(S_i2, S_m1, S_d1및 S_v1)은 적절한 복합 신호의 cos-성분(동상 성분)을 나타내며, 신호들(S_i1, S_m2, S_d2및 S_v2)은 적절한 복합 신호의 sin-성분(구적 성분)을 나타낸다.

PLL에서 분할기(DEL)를 짜넣음으로써, 입력 신호(Si)의 진폭 변화는 PLL의 제어 신호(S_del)에 영향을 미치는 것을 방지하며, 따라서 PLL 의 록크-인 범위이다.

본 발명에 따른 복조 유닛(DEM)은 라디오, 텔레비젼 및 통신 수신기 등등에서 사용될 수 있다. 복조 유닛은 예컨대 변조된 캐리어를 비대칭 측대역(PHN 16.471)으로 수신하는 수신기, 다중 표준 신호(PHN 16.489) 등을 수신하는 수신기에서 사용될 수 있다.

분할기(DEL)는 또한 예컨대 "O"에 의한 분할에 대한 보호를 제공하는 선형 CORDIC으로 구현될 수 있다.

복조 유닛(DEM) 특히 PLL의 동작을 개선시키기 위하여, 록크-인(lock-in)을 저지하며 0°와 180°사이에서 "점핑(jumping)"으로부터 PLL을 방지하는 제어 루프에서 특정 제어를 통합하는데 이점이 있다. 이러한 경우에, 분할기(DEL)의 출력 신호(S_del)가 멀티플렉서를 경유하여 발진기(V)에 인가된다. 멀티플렉서의 출력은 멀티플렉서의 제 2 입력에 플립플롭을 통하여 귀환된다.

본 실시예에서, 신호(S_d2)의 부호 비트(두개의 보완내 msb 비트)는 멀티플렉서의 제어 입력에 인가되며 그 결과 멀티플렉서는 신호(S_del)를 포지티브 신호(S_d2)의 경우에 발진기(V)에 인가하며 플립플롭에 저장된 신호를 네거티브 신호(S_d2)의 경우에 발진기에 인가한다. 결과적으로, PLL은 예를들면, 텐(tan) 기능의 제로-크로싱(zero-crossing)에 동기하며 더 좋은 록크-인(lock-in)이 된다.

신호(S_del)를 변경되지 않은 형태로 네거티브 신호(Sd2)에서 발진기로 공급하며, 플립플롭으로 저장된 그 신호를 포지티브 신호(Sd2)에서 공급하는 것도 물론 가능하다.

본 발명에 따른 복조 유닛, 분할기 및 혼합기, 수신기, 및 방법이 본 발명의 보호범위내 어떠한 방식으로도 적용될 수 있다는 것은 명백할 것이다.

청구항내의 참조 부호는 이들 청구항들을 제한하는 것으로써 해석되어지지 않는다.

도시된 하드웨어 실시예 대신 그것을 CPU 내에 다른 기능으로 짜넣어지는 것이 가능하다. 이때 그 기능들은 소프트웨어적으로 제어된다.

본 발명은 복조 유닛 동작의 개선 가능성과 동시에 복조 유닛 및 PLL의 단순화 가능성을 제공한다. 이것은 PLL내에 분할기를 넣음으로써 달성될 수 있으며, 입력 신호의 진폭 변화로 인한 PLL 제어 신호의 변화를 방지한다.

Claims (9)

1. 제어 신호에 따라 구적(quadrature) 발진 신호를 공급하기 위한 제어 발진기, 및

   상기 제어 발진기로부터의 상기 구적 발진 신호와 구적 입력 신호를 혼합하고, 두 개 이상의 혼합된 성분을 공급하기 위한 혼합기를 포함하며,

   상기 혼합기 및 상기 발진기는 PLL 에 포함되어 있는, 두 개 이상의 성분을 갖는 구적 입력 신호를 복조하기 위한 복조 유닛에 있어서,

   상기 PLL 은,

   두 개 이상의 혼합된 성분을 서로에 의해 분할하고, 제어 신호로서 출력 신호를 발진기에 공급하기 위한 분할기, 및

   하나 이상의 성분 및/또는 신호를 필터링하기 위한 필터링 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분할기는 선형 CORDIC을 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 유닛.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 혼합기는 원형 CORDIC을 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 유닛.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 필터링 유닛은 상기 혼합기와 상기 분할기 사이에 연결된 제 1 및 제 2 저역 통과 필터(L₁,L₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 유닛.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 PLL은 상기 분할기의 입력 중 하나에 수신되는 혼합된 성분이 포지티브 또는 네거티브 값 중 어느 하나인 경우 상기 제어 발진기에 상기 분할기의 출력 신호만을 인가하기 위한 멀티플렉서 및 플립플롭을 포함하고, 반면에 다른 경우에는 상기 플립플롭에 저장된 값이 공급되는 것을 특징으로 하는 복조 유닛.
6. 복조 유닛에서의 사용을 위한 분할기에 있어서,

   상기 분할기는 두 개 이상의 혼합된 성분을 서로에 의해 분할하고, 제어 신호로서 출력 신호를 공급하는데 적합한 것을 특징으로 하는 분할기.
7. 복조 유닛에서의 사용을 위한 혼합기에 있어서,

   상기 혼합기는 구적 입력 신호와 구적 발진 신호를 혼합하고, 두 개 이상의 혼합된 성분을 공급하는데 적합한 것을 특징으로 하는 혼합기.
8. 수신될 신호를 복조될 신호로 변환시키기 위한 튜너, 및 상기 복조될 신호를 복조될 구적 신호로 변환하기 위한 복합 입력 필터를 포함하는 수신기에 있어서,

   상기 수신기는 제 1 항에 청구된 바와 같은 복조 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
9. 두 개 이상의 성분을 갖는 구적 입력 신호의 복조 방법으로서,

   구적 발진 신호가 제어 신호에 따라 공급되며, 상기 구적 입력 신호는 상기 구적 발진 신호와 혼합되고, 여기서 두 개 이상의 혼합된 성분이 공급되는 복조 방법에 있어서,

   상기 방법은, 두 개 이상의 혼합된 성분을 서로에 의해 분할하고, 상기 발진 신호를 생성하기 위하여 제어 신호로서 출력 신호를 공급하는 단계, 및

   하나 이상의 성분 및/또는 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 방법.