KR20040078147A - 스위치가능한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터 및 노치필터를 포함하는 고속 세틀링 데이터 슬라이서 - Google Patents

스위치가능한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터 및 노치필터를 포함하는 고속 세틀링 데이터 슬라이서 Download PDF

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Abstract

프리앰블 및 데이터 부분을 갖는 수신된 아날로그 신호로부터 데이터를 추출하기 위한 데이터 슬라이서 회로가 제시된다. 데이터 슬라이서 회로는 수신된 신호의 DC 값을 얻기 위한 저역 통과 필터 및 수신된 아날로그 신호와 수신된 신호의 DC 값을 비교하기 위한 비교기를 포함한다. 수신된 신호의 DC 값과 수신된 아날로그 신호의 비교에 따라서, 비교기는 디지털 비트 스트림을 생성한다. 프리앰블 주파수를 제파하기 위한 필터는 아날로그 신호를 수신하고 저역 통과 필터에 필터링된 신호를 공급한다. 저역 통과 필터 이후 또는 이전에 프리앰블 주파수를 제파하는 것에 의해, 보다 짧은 세틀링 시간이 얻어진다.

Description

스위치가능한 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터 및 노치 필터를 포함하는 고속 세틀링 데이터 슬라이서{Fast settling data slicer comprising a low-pass filter with switchable cut-off frequency and a notch-filter}
예컨대, DECT와 같은 디지털 통신 시스템들에서, 데이터는 버스트들(bursts)로 전송되고, 각 버스트가 실제 데이터에 선행하는 규격화된 프리앰블을 갖는다. 프리앰블의 목적은 수신기에 데이터가 진행중에(underway) 있다고 "주의시키고(alert)", 수신기를 동기화하기 위해 비트 동기화를 제공하는 것이다. 통상적으로 프리앰블은 미리 결정된 시구간에 대해 일련의 교번하는(alternating) 1 및 0의 신호를 포함한다. 데이터 슬라이서의 중요한 양상은 최초에 수신된 프리앰블 비트로부터 최초의 데이터가 슬라이서에 의해 신뢰성있게 검출될 때까지의 시간인 데이터슬라이서의 세틀링 시간이다. 짧은 프리앰블들은 상응하는 고속 세틀링 데이터 슬라이서들을 요구한다. 그러나, 통상적으로, 고속 데이터 슬라이서들은 종종 프리앰블을 충분하게 억제하지 못할 것이고, 이는 열화된 민감도로 귀착할 것이다.
도 1은 수신 안테나로부터 무선 주파수 신호를 수신하는 복조기를 갖는 종래의 데이터 슬라이서 회로를 갖는 수신기를 도시한다. 복조기는 복조된, 즉 다운 컨버트된, 일부 고주파수 잡음을 더한 DC 신호에 중첩된 신호를 출력한다. 복조기로부터의 출력 신호는 비교기의 제 1 입력, 및 비교기의 제 2 입력을 공급하는 저역 통과 필터에 공급된다. 저역 통과 필터는 프리앰블 주파수 및 데이터 레이트보다 상당히 낮은 3 dB 차단 주파수를 갖고 따라서 출력은 복조기로부터의 출력의 DC 값 Vdc이다. 저역 통과 필터는 직렬의 2 개의 저항들 R1 및 R2 및 저항들중 하나와 병렬로 연결된 스위치를 갖는 제 1차 RC 필터다. 프리앰블의 수신 동안, 스위치는 닫히고, 그에 의해 저역 통과 필터는 저항 R2 및 콘덴서 C에 의해 결정되고, 이는 프리앰블 시간 프레임내에서 데이터 슬라이서의 고속 세틀링을 무리없이 허용하는 짧은 시상수를 제공한다. 프리앰블의 수신 이후에 스위치는 개방되고, 그에 의해 저역 통과 필터는 저항들 R1 + R2 및 콘덴서 C에 의해 결정되고, 이것은 시상수를 길게하고 차단 주파수를 낮게하여, 안정한 DC 값 및 양호한 잡음 억제를 제공한다. 따라서 비교기는 아날로그 복조된 신호 및 그것의 DC 성분을 직접 수신한다. 비교기의 출력은 아날로그 복조된 신호내의 데이터를 나타내는 디지털 비트 스트림이다.
도 1의 저역 통과 필터의 차단 주파수는 프리앰블을 충분히 억제하기 위해상당히 낮아야만 하고, 낮은 차단 주파수는 상응하는 긴 시상수 및 데이터 슬라이서의 긴 세틀링 시간을 유발하고, 그것의 민감도는 열화될 것이다. 반면에, 짧은 세틀링 시간을 얻게된다면, 시상수는 프리앰블을 억제하기에 너무 짧을 것이다. 이 역시 민감도를 열화시킨다.
예컨대, DECT 무선 전화 시스템들에서, 프리앰블 주파수는 576 kHz이고 후속 데이터 레이트는 1152 kbits/s이다. 프리앰블의 수신 동안 저역 통과 필터의 3 dB 차단 주파수는 통상적으로 30 kHz로 설정되고, 데이터의 수신 동안 저역 통과 필터의 3 dB 차단 주파수는 통상적으로 100 Hz로 설정된다.
블루투스는 짧은 세틀링 시간이 요구되는 단지 4 비트들의 짧은 프리앰블을 사용한다. 남겨진 프리앰블 비트들, 즉 세틀링에 사용되지 않은 비트들이 비트 동기화, 등화 및 고속 다이버시티와 같은 다른 목적들을 위해 사용될 수 있도록 DECT는 16 비트들의 프리앰블을 사용하지만, 역시 짧은 세틀링 시간이 요구된다.
알려진 다른 방법은 최소 및 최대 신호 진폭이 측정되고, 평균은 (최소 + 최대)/2로 계산되는 최소/최대 검출 방법이다. 이 방법의 세틀링 시간은 매우 짧지만, 잡음의 감응성이 보다 높다. 이는 부정확도 및 다시 민감도의 열화를 야기시킬 수 있다.
본 발명은 데이터 슬라이서 회로들에 관한 것이다. 데이터 슬라이서들은 아날로그 복조된 데이터 신호를 수신하고 처리기들 및 다른 디지털 회로들에서의 사용을 위해 아날로그 복조된 신호를 디지털 비트 스트림 또는 데이터 신호로 컨버트하기 위해 무선 수신 시스템들에서 사용되는 회로들이다. 특히, 데이터 슬라이서들은 DECT 무선 전화기 핸드세트들 및 베이스 스테이션들, GSM 이동 전화기들, 블루투스 단거리 RF 통신 등과 같은 디지털 통신 시스템들에서 사용된다.
도 1은 복조기 및 종래의 데이터 슬라이서 회로를 갖는 수신기를 도시한 도면.
도 2는 버스트들로 전송될 때의 프리앰블 및 데이터 구조의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 복조기 및 데이터 슬라이서 회로를 갖는 DECT 수신기를 도시하는 도면.
수신된 아날로그 신호로부터 데이터를 추출하기 위한 방법 및 데이터 슬라이서 회로가 제공되며, 수신된 아날로그 신호는 미리 결정된 프리앰블 주파수 및 데이터를 갖는 데이터 부분을 갖고, 데이터 부분은 미리 결정된 주파수를 갖으며, 상기 회로는 수신된 신호의 DC 값(Vdc)을 나타내는 신호를 얻기 위한 저역 통과 필터 및 수신된 아날로그 신호와 수신된 신호의 DC 값(Vdc)을 나타내는 신호를 비교하고, 수신된 신호의 상기 DC 값(Vdc)과 수신된 아날로그 신호의 비교에 따라서 디지털 비트 스트림을 생성하기 위한 비교기를 포함한다.
본 발명에 따라, 미리 결정된 프리앰블 주파수를 제파하기 위한 필터가 수신된 아날로그 신호를 수신하고 저역 통과 필터에 제파 필터링된 신호를 공급하기 위해 연결된다. 제파 필터는 그 최대 제파 주파수와 동등한 3 dB 주파수 대역을 갖는, 즉 Q = 1인 1차 노치 필터인 것이 바람직하다.
제파 필터는 프리앰블 주파수를 효과적으로 제파한다. 따라서, 아날로그 복조된 신호의 DC 값을 추출하기 위한 이후의 저역 통과 필터는 프리앰블 제파 기능을 수행하지 않아도 될 것이고, 프리앰블 수신 동안의 저역 통과 필터의 차단 주파수는 훨씬 높을 수 있고, 저역 통과 필터에 의해 제파되어야 하는 고주파수 복조 잡음에 의해서만 제한된다. Q = 1인 제파 필터는 구현하기 쉽고, 그것의 응답 시간은 비교적 짧아서 짧은 세틀링 시간이 확보된다. 따라서, 본 발명은 짧은 세틀링 시간 및 양호한 잡음 억제의 손상없는 조합을 제공한다.
도 2는 예컨대 DECT 무선 전화 시스템들에서 사용되는 것과 같이 버스트들로 전송될 때의 프리앰블 및 데이터 구조의 개략도다. 각 버스트는 버스트의 데이터 부분에 선행하는 프리앰블을 갖는다. 프리앰블 주파수는 576 kHz이고 16 비트들의 교번하는 1 및 0의 신호를 갖고, 다음의 데이터 부분은 1152 kbits/s의 데이터 레이트를 갖는 길이 408 비트들이다. 버스트들은 매 10 ms마다 전송된다. 본 발명은, 프리앰블이 4 비트들 뿐인 블루투스와 같은 다른 규격들을 사용하는 시스템들에서 또한 유익하고, 이 경우에 짧은 세틀링 시간을 갖는 것은 여전히 보다 중요하다.
도 3은 무선 주파수 신호들을 수신하고 수신된 신호들을 복조기에 공급하기 위한 안테나를 갖는 DECT 수신기의 개략도다. 복조기는 종래 기술분야에 알려진 적절한 임의의 타입일 수 있다. 복조기는, 무선 주파수 범위로부터 576 kHz로 다운 컨버트된, 예컨대 약한 신호 수신에 의한 일부 고주파수 잡음을 더한 DC 신호에 중첩된 아날로그 복조된 신호를 출력한다. 도 1의 종래의 데이터 슬라이서에서와 같이 아날로그 복조된 신호는 비교기의 제 1 입력에 공급되지만, 본 발명에 따라 아날로그 복조된 신호는, 576 kHz의 프리앰블 주파수를 제파하고 그것의 제파 주파수와 동일한 대역폭을 갖는, 즉 그것의 Q = 1인 노치 필터에 공급된다. 노치 필터로부터의 출력은, 고주파수 잡음을 더한 복조된 신호의 DC 값으로, 실질적으로 변화가 없으며, 프리앰블 주파수는 노치 필터에서 감쇄된다.
노치 필터로부터의 출력은 도 1의 종래의 데이터 슬라이서에서와 기본적으로동일한 구조 및 기능을 갖는 1차 저역 통과 필터에 공급된다. 여기에서도 역시, 스위치는, 프리앰블의 수신 동안 또는 적어도 프리앰블의 일부분 동안 닫히고, 데이터의 수신 동안 개방되며, 저역 통과 필터의 차단 주파수가 저항 R2 및 콘덴서 C에 의해 결정된다. 그러나, 저역 통과 필터가 프리앰블 주파수를 제파 또는 감쇄할 필요가 없기 때문에, 그것의 3 dB 차단 주파수는 도 1의 종래의 데이터 슬라이서에서 보다 높게, 전형적으로 50 내지 60 Hz 이상으로 선택될 수 있고, 상응하여 짧아진 시상수는 슬라이서 회로의 고속 세틀링을 유발한다. 이는 본 발명의 데이터 슬라이서 회로의 세틀링 시간이 도 1의 종래의 데이터 슬라이서 회로의 세틀링 시간의 대략 절반일 뿐이라는 의미다.
데이터 슬라이서 회로가 세틀링되었을 때, 스위치는 개방되고, 저항들 R1 + R2 및 콘덴서는 저역 통과 필터의 차단 주파수를 결정한다. 데이터 수신 동안 저역 통과 필터의 기능은 도 1의 종래의 데이터 슬라이서와 동일하다. 즉 안정된 DC 전압 Vdc를 비교기의 제 2 입력에 대한 입력으로서 제공한다.
비교기는 고이득 연산 증폭기와 같은 적절한 임의의 타입이다. 알려진 방식으로, 비교기는 수신된 신호의 DC 값(Vdc)과 수신된 아날로그 신호의 비교에 따라서 디지털 비트 스트림을 출력할 것이다.

Claims (8)

  1. 수신된 아날로그 신호로부터 데이터를 추출하는 방법으로서, 상기 수신된 아날로그 신호는 미리 결정된 프리앰블 주파수 및 미리 결정된 프리앰블 지속기간의 프리앰블, 및 데이터를 갖는 데이터 부분을 갖고, 상기 데이터 부분은 미리 결정된 데이터 레이트를 갖는, 상기 데이터 추출 방법은,
    상기 수신된 신호의 DC 값(Vdc)을 나타내는 신호를 얻는 단계,
    상기 수신된 아날로그 신호와 상기 수신된 신호의 DC 값(Vdc)을 나타내는 상기 신호를 비교하는 단계, 및
    상기 수신된 신호의 상기 DC 값(Vdc)과 상기 수신된 아날로그 신호의 상기 비교에 따라 디지털 비트 스트림을 생성하는 단계를 포함하는, 상기 데이터 추출 방법에 있어서,
    상기 수신된 신호의 DC 값(Vdc)을 나타내는 상기 신호를 얻는 단계 이전에, 상기 수신된 신호는 미리 결정된 프리앰블 주파수를 제파(reject)하기 위해 필터링되는 것을 특징으로 하는, 데이터 추출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된 신호의 DC 값(Vdc)을 나타내는 상기 신호를 저역 통과 필터를 사용하여 얻는 것을 특징으로 하는, 데이터 추출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저역 통과 필터는 제 1 차단 주파수, 및 상기 제 1 차단 주파수보다 낮은 제 2 차단 주파수 사이에서 스위치가능하고, 상기 프리앰블의 수신 동안 상기 저역 통과 필터는 상기 제 1 차단 주파수로 스위치되고, 데이터의 수신 동안 상기 저역 통과 필터는 상기 제 2 차단 주파수로 스위치되는 것을 특징으로 하는, 데이터 추출 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신된 아날로그 신호는 복조된 신호인 것을 특징으로 하는, 데이터 추출 방법.
  5. 수신된 아날로그 신호로부터 데이터를 추출하기 위한 데이터 슬라이서 회로로서, 상기 수신된 아날로그 신호는 미리 결정된 프리앰블 주파수의 프리앰블 및 데이터를 갖는 데이터 부분을 갖고, 상기 데이터 부분은 미리 결정된 데이터 주파수를 갖는, 상기 데이터 슬라이서 회로는,
    상기 수신된 신호의 DC 값(Vdc)을 나타내는 신호를 얻기 위한 저역 통과 필터, 및
    상기 수신된 아날로그 신호와 상기 수신된 신호의 DC 값(Vdc)을 나타내는 상기 신호를 비교하고, 상기 수신된 신호의 상기 DC 값(Vdc)과 상기 수신된 아날로그 신호의 상기 비교에 따라 디지털 비트 스트림을 생성하기 위한 비교기를 포함하는,상기 데이터 슬라이서 회로에 있어서,
    상기 미리 결정된 프리앰블 주파수를 제파하기 위한 필터가, 상기 수신된 아날로그 신호를 수신하고 상기 저역 통과 필터에 제파 필터링된 신호를 공급하기 위해 연결되는 것을 특징으로 하는, 데이터 슬라이서 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 저역 통과 필터는 제 1 차단 주파수, 및 상기 제 1 차단 주파수보다 낮은 제 2 차단 주파수 사이에서 스위치가능하고, 상기 프리앰블의 수신 동안 상기 저역 통과 필터는 상기 제 1 차단 주파수에 스위치가능하고, 데이터의 수신 동안 상기 저역 통과 필터는 상기 제 2 차단 주파수에 스위치가능한 것을 특징으로 하는, 데이터 슬라이서 회로.
  7. 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 프리앰블 주파수를 제파하기 위한 상기 필터는 노치 필터인 것을 특징으로 하는, 데이터 슬라이서 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 노치 필터는 그것의 최대 제파 주파수와 동등한 3 dB 주파수 대역을 갖는 1차 노치 필터인 것을 특징으로 하는, 데이터 슬라이서 회로.
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