KR20060079503A

KR20060079503A - 갭 필러의 위상 잡음 감소장치

Info

Publication number: KR20060079503A
Application number: KR1020040117716A
Authority: KR
Inventors: 조성환
Original assignee: 에스케이텔레시스 주식회사
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2006-07-06
Also published as: KR100732885B1

Abstract

본 발명은 DMB 위성에 연동된 갭 필러에서 복합 변조 방식으로 중간 주파수(IF)를 천이시켜 최소한의 위상 잡음을 갖기 위한 PLL 주파수를 사용할 수 있는 갭 필러의 위상 잡음 감소장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 구성은 DMB 위성에서 송출된 각종 컨텐츠 관련 CDM 신호에 대하여 특정 대역을 제한하여 필터링하며, 필터링된 CDM 클럭 신호에서 I 신호 및 Q 신호를 출력하는 FIR 필터와, FIR 필터를 통해 출력되는 신호를 쿼드 변조하며, 쿼드 변조된 신호의 위상차가 나도록 변환시키는 위상 변환부와, 위상 변환부에 의해 변환된 신호에 대하여 소정의 주파수 대역을 천이시키는 DDS와, 천이된 신호에 대응하는 중간 주파수를 발생시키는 가산기와, 중간 주파수에 해당되는 PLL 주파수를 발생시키는 PLL과, 기 중간 주파수와 PLL 주파수를 믹싱하는 믹서를 포함한다. 따라서, 채널(CH) 스텝을 500㎑까지 확장할 수 있어 기존 방식 대비 4㏈ 이상 위상 잡음을 개선할 수 있으며, 기존 위성 C/N에 영향을 받게되어 결국 SER에 상당한 악영향을 주게 되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Description

갭 필러의 위상 잡음 감소장치{APPARATUS FOR REDULING PHASE NOISE IN GAP FILLER}

도 1은 DMB 위성 네트워크 구성도를 도시한 도면이고,

도 2는 기존 싱글 변환 방식에서 갭 필러의 RF 블록 구성을 도시한 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 갭 필러의 위상 잡음 감소장치를 위한 RF 블록 구성도이며,

도 4는 본 발명에 따른 갭 필러의 위상 잡음 감소을 위한 동작방법에 대한 상세 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : LNB 102 : 튜너부

104 : TDM/CDM 변환부 106 : FIR 필터

108,110,112,114,124,126,132 : 믹서 116,134 : 위상 변환부

118,136 : DDS 120,122,128 : 가산기

130 : PLL

본 발명은 갭 필러의 위상 잡음 감소장치에 관한 것으로, 특히 위성 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting, DMB)에 연동된 갭 필러(Gap Filler)에 있어서, 복합 변조 방식으로 중간 주파수(IF)를 천이시켜 최소의 위상 잡음을 갖는 PLL 주파수를 사용할 수 있는 갭 필러 장치에 관한 것이다.

통상적으로, DMB는 위성을 이용해 방송 서비스를 하며 수신율이 낮은 도심지역에서는 갭 필러 중계기를 통해 다양한 휴대용 단말기가 방송을 수신할 수 있도록 하고 있다. 여기서, DMB는 디지털오디오방송(Digital Audio Broadcasting)과 동일한 뜻의 용어로 사용되는 경우가 있는데, 디지털타임스에서 DMB란 용어를 사용하는 것으로 통합 결정하였다. 즉, DMB는 "디지털 라디오", 다시 말하여 아날로그 라디오를 디지털화함으로써 CD 수준의 음악을 들을 수 있게 하자는 개념에서 출발하였고, 현재, 위성을 이용한 DMB 위성 서비스를 가능하게 한 것이다.

이러한 DMB 위성은 2.6GHz의 주파수 대역을 사용하며, 다양한 휴대용 단말기를 이용해 이동 중에도 수십 개 채널의 고화질 TV와 음악 등을 시청할 수 있는 단방향 방송으로, 위성에서만 전파를 발사하는 스카이라이프 같은 기존의 반송 시스템과는 달리 지상 곳곳에 갭 필러 중계기를 설치하여 시속 150㎞로 고속 주행 시에도 끊김 없이 시청할 수 있는 것이다.

도 1을 참조하면, 도 1은 DMB 위성 네트워크 구성도를 도시한 도면으로서, 각종 컨텐츠를 14㎓로 DMB(1)에 송출하는 DMB 방송국(4)과, DMB 방송국(4)으로부터 각종 컨텐츠를 수신한 후, 12㎓의 대역에서 16.384Mcps의 칩 속도(Chip Rate)로 각 종 컨텐츠를 갭 필러(2)에 송출하는 DMB 위성(1)과, DMB 위성(1)으로부터 수신되는 각종 컨텐츠가 16.384Mcps의 칩 속도로 송출되므로, 이의 4배인 65.536㎒의 중간 주파수(IF)와 2576.964㎒의 PLL 회로를 사용하여 2.6㎓의 서비스 주파수 대역으로 변조하여 다양한 휴대용 단말기(3)에 각종 컨텐츠를 송출하는 갭 필러(2)와, 가입자 인증/등록 및 이동통신을 위한 이동전화망(5)을 포함한다. 여기서, 갭 필러(2)는 DMB 위성(1)과 다양한 휴대용 단말기(3)를 연결하는 중계기로 지상의 음영지역을 해소하며, DMB 위성(1)에서 지상을 향해 송출하는 12㎓(KU band)의 TDM 신호를 65.536㎒의 중간 주파수(IF)와 2576.964㎒의 PLL 회로를 사용하여 다양한 휴대용 단말기(3)가 수신할 수 있도록 2.6㎓(S band)의 CDM 신호로 변조해 주는 중계기이다.

즉, 갭 필러(2)는 65.536㎒의 중간 주파수를 사용하는데, 이는 도 2에 도시된 바와 같이, 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response, FIR) 필터(10)의 규격이 4배 인터폴레이션(Interpolation)이므로, DAC 입력 데이터 속도가 16.388Mcps의 4배인 65.536Msps이며, 이때 DAC로 쓰고 있는 AD9777 출력의 특성상 영상(Image)과의 간격 및 입력 데이터 속도와의 관계에서 최적화된 성능을 내는 IF 주파수가 65.536㎒ 대역이 되는 것이다.

도 2는 기존 싱글 변환 방식에서 갭 필러의 RF 블록 구성을 도시한 도면으로서, 베이스 밴드에서 사용되는 FIR 필터(10)를 통해 특정 대역의 파형으로 필터링하며, 필터링된 특정 대역의 파형에 대하여 I 채널과 Q 채널을 각각의 믹서(20, 30)를 통해 구분하여 쿼드 변조(Quad Modulation)하며, 가산기(40)에 거쳐 중간 주 파수인 65.536㎒를 만들 수 있다. 이렇게 만들어진 중간 주파수인 65.536㎒를 사용하여 RF 신호 업 변환 시, PLL(60)에 의해 2576.964㎒의 PLL 주파수가 만들어지며, 이렇게 만들어진 중간 주파수 및 PLL 주파수를 믹서(50)를 통해 믹싱하여 서비스 캐리어 주파수인 2642.5㎒를 맞출 수 있는 것이다. 여기서, Q 채널의 위상을 위상 변환부(70)에 의해 90°변환시키며, 이 변환된 위상과 I 채널과 함께 직접 디지털 신서사이져(Direct Digital Synthesizer, DDS)(80)에 제공된다.

여기서, 최적화된 성능을 내는 IF 주파수인 65.536㎒ 보다 낮은 주파수 대역을 사용할 경우 캐리어 주파수와의 간격이 가까워져 RF 필터 제작이 어려워지며, 또한, IF 주파수인 65.536㎒ 보다 높은 대역의 주파수로 올릴 경우 400Msps 한계로 인하여 인터폴레이션을 많이 할 수 없어 영상과의 간격이 가깝게 되는, 다시 말하여 검출할 수 없는 영상이 만들어진다.

그러나, 상술한 바와 같이, 2576.964㎒의 PLL 주파수는 DMB 위성과 동기를 이루기 위해 튜너에서 2.304㎒의 프레임 속도를 레퍼런스(Reference)로 한 또 하나의 특정 클럭을 레퍼런스로 사용하므로, 튜너에서 2.304㎒의 프레임 속도에는 지터 성분이 매우 많고, 위성 캐리어/잡음(Carrier/Noise, C/N)비가 작을수록 심해지므로 2576.964㎒의 100㎐내 위상 잡음(Phase Noise)도 위성 C/N에 영향을 받게되어 결국 심벌 에러 률(Symbol Error Rate, SER)에 상당한 악영향을 주게 되는 문제점을 갖는다.

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목 적은 DMB 위성에 연동된 갭 필러에서 복합 변조 방식으로 중간 주파수(IF)를 천이시켜 최소한의 위상 잡음을 갖기 위한 PLL 주파수를 사용할 수 있는 갭 필러의 위상 잡음 감소장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라 갭 필러의 위상 잡음 감소장치는 DMB 위성에서 송출된 각종 컨텐츠 관련 CDM 신호에 대하여 특정 대역을 제한하여 필터링하며, 필터링된 CDM 클럭 신호에서 I 신호 및 Q 신호를 출력하는 FIR 필터와, FIR 필터를 통해 출력되는 신호를 쿼드 변조하며, 쿼드 변조된 신호의 위상차가 나도록 변환시키는 위상 변환부와, 위상 변환부에 의해 변환된 신호에 대하여 소정의 주파수 대역을 천이시키는 DDS와, 천이된 신호에 대응하는 중간 주파수를 발생시키는 가산기와, 중간 주파수에 해당되는 PLL 주파수를 발생시키는 PLL과, 기 중간 주파수와 PLL 주파수를 믹싱하는 믹서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 갭 필러의 위상 잡음 감소장치를 위한 RF 블록 구성도로서, 접시형 안테나(S1)로부터 수신된 SHF 대역(3.5㎓∼12㎓)대의 TDM 신호를 1㎓대의 IF 대역으로 변환 및 증폭하여 튜너부(102)에 제공하는 LNB(Low Noise Block down converter)(100)와, LNB(100)에 의해 IF 대역으로 변환 및 증폭된 TDM 신호를 튜닝하여 TDM/CDM 변환부(104)에 제공하는 튜너부(102)와, 튜너부(102)에 의해 튜닝된 TDM 신호를 CDM 신호로 변환하여 FIR 필터(106)에 제공하는 TDM/CDM 변환부(104)와, TDM/CDM 변환부(104)에 의해 변환된 CDM 신호에 대하여 특정 대역을 제한하여 대역에 맞는 신호는 통과시키고, 그 외의 신호는 제거하도록 필터링하며, 필터링된 CDM 클럭 신호에 따라 재표본화율을 가변하여 일정한 주파수 특성을 갖는 I(Inphase) 신호를 출력하여 각각의 믹서(108, 112)에 입력하며, 필터링된 CDM 클럭 신호에 따라 재표본화율을 가변하여 일정한 주파수 특성을 갖는 Q(Quadrature) 신호를 출력하여 각각의 믹서(110, 114)에 입력하는 FIR 필터(106)와, FIR 필터(106)로부터 입력되는 I 신호를 쿼드 변조하여 가산기(120)와 DDS(118)에 제공하는 믹서(108)와, FIR 필터(106)로부터 입력되는 I 신호를 쿼드 변조하여 가산기(122)와 위상 변환부(116)에 제공하는 믹서(112)와, FIR 필터(106)로부터 입력되는 Q 신호를 쿼드 변조하여 가산기(120)와 위상 변환부(116)에 제공하는 믹서(110)와, FIR 필터(106)로부터 입력되는 Q 신호를 쿼드 변조하여 가산기(122)와 DDS(118)에 제공하는 믹서(114)와, 믹서(110, 112)에 의해 쿼드 변조된 I 신호와 Q 신호를 위상이 90°차가 나도록 변환시키는 위상 변환부(116)와, 위상 변환부(116)에 의해 90°변환된 I 신호와 Q 신호와 믹서(118, 114)에 의해 쿼드 변조된 I 신호와 Q 신호에 대하여 원하는 주파수 대역인 36㎑ 만큼 천이시키는 DDS(118)와, 원하는 주파수 대역인 36㎑ 만큼 천이된 I 신호와 Q 신호를 합산하는 가산기(120, 122)와, 가산기(120, 122)에 의해 가산되고 믹서(124, 126)를 거쳐 입력되는 I 신호와 Q 신호에 대하여 36㎑ 만큼 천이된 중간 주파수 대역인 65.5㎒을 발생시키는 가산기(128)와, 서비스 캐리어 주파수인 2642.5㎒를 맞추기 위해 2577㎒의 PLL 주파수를 생성하여 발생하는 PLL(130)과, RF 신호 업 변환 시, 중간 주파수인 65.5㎒와 PLL(130)에 의해 발생된 2577㎒을 이용하여 서비스 캐리어 주파수인 2642.5㎒를 맞추기 위해 믹싱하는 믹서(132)와, 믹서(126)에 의해 믹싱된 I 신호와 Q 신호에 대하여 위상이 90°차가 나도록 변환시키는 위상 변환부(134)와, 위상 변환부(134)에 의해 90°변환된 I 신호와 Q 신호와 믹서(124)에 의해 믹싱된 I 신호와 Q 신호에 대한 주파수 대역인 65.536㎒를 발생하는 DDS(136)를 포함한다.

도 4의 흐름도를 참조하면서, 상술한 구성을 바탕으로 본 발명의 일실시 예에 따른 갭 필러의 위상 잡음 감소장치의 동작 과정에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, DMB 위성 네트워크 구성도를 도시한 도면으로서, 이중, 갭 필러(2)에서의 위상 잡음을 개선하기 위한 것이 본 발명의 주요 핵심 사항이다.

다시 말하여, DMB 방송국(4)은 각종 컨텐츠를 14㎓로 DMB 위성(1)에 송출한다. 그러면, DMB 위성(1)은 DMB 방송국(4)으로부터 각종 컨텐츠를 수신한 후, 12㎓의 대역에서 16.384Mcps의 칩 속도로 각종 컨텐츠를 갭 필러(2)에 송출한다. 갭 필러(2)는 DMB 위성(1)과 다양한 휴대용 단말기(3)를 연결하는 중계기로 지상의 음영지역을 해소하며, DMB 위성(1)에서 지상을 향해 송출하는 12㎓(KU band)의 TDM 신호를 중간 주파수(IF)와 PLL 회로를 사용하여 다양한 휴대용 단말기(3)가 수신할 수 있도록 2.6㎓(S band)의 CDM 신호로 변조해 주는 것이다.

이러한 갭 필러(2)의 세부적인 RF 블록 구성도는 도 3에 도시된 바와 같으며, 이에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

즉, 갭 필러(2)내 접시형 안테나(S1)의 LNB(100)는 DMB 위성(1)에서 송출하는 12㎓(KU band)의 각종 컨텐츠 관련 TDM 신호를 수신한 후(단계 401), 이 수신된 TDM 신호를 1㎓대의 IF 대역으로 변환 및 증폭하여 튜너부(102)에 제공한다(단계 402).

튜너부(102)는 LNB(100)에 의해 IF 대역으로 변환 및 증폭된 TDM 신호를 튜닝하여 TDM/CDM 변환부(104)에 제공한다(단계 403).

TDM/CDM 변환부(104)는 튜너부(102)에 의해 튜닝된 TDM 신호를 S band의 CDM 신호로 변환하여 FIR 필터(106)에 제공한다(단계 404).

FIR 필터(106)는 TDM/CDM 변환부(104)에 의해 변환된 CDM 신호에 대하여 특정 대역을 제한하여 대역에 맞는 신호는 통과시키고, 그 외의 신호는 제거하도록 필터링한 후, 필터링된 CDM 클럭 신호에 따라 재표본화율을 가변하여 일정한 주파수 특성을 갖는 I(Inphase) 신호를 출력하여 각각의 믹서(108, 112)에 입력한다(단계 405).

그리고, FIR 필터(106)는 필터링된 CDM 클럭 신호에 따라 재표본화율을 가변하여 일정한 주파수 특성을 갖는 Q(Quadrature) 신호를 출력하여 각각의 믹서(110, 114)에 입력한다(단계 406).

그러면, 믹서(108)는 FIR 필터(106)로부터 입력되는 I 신호를 쿼드 변조하여 가산기(120)와 DDS(118)에 제공하고(단계 407), 믹서(110)는 FIR 필터(106)로부터 입력되는 Q 신호를 쿼드 변조하여 가산기(120)와 위상 변환부(116)에 제공하며(단계 408), 믹서(112)는 FIR 필터(106)로부터 입력되는 I 신호를 쿼드 변조하여 가산기(122)와 위상 변환부(116)에 제공하며(단계 409), 믹서(114)는 FIR 필터(106)로부터 입력되는 Q 신호를 쿼드 변조하여 가산기(122)와 DDS(118)에 제공한다(단계 410).

이때, 위상 변환부(116)는 믹서(110, 112)에 의해 쿼드 변조된 I 신호와 Q 신호를 위상이 90°차가 나도록 변환시켜 DDS(118)에 제공한다(단계 411). DDS(118)는 위상 변환부(116)에 의해 90°변환된 I 신호와 Q 신호와 믹서(118, 114)에 의해 쿼드 변조된 I 신호와 Q 신호에 대하여 원하는 주파수 대역인 36㎑ 만큼 천이시킨다(단계 412).

이후, 가산기(120, 122)는 DDS(118)에 의해 원하는 주파수 대역인 36㎑ 만큼 천이된 I 신호와 Q 신호를 합산하여 믹서(124, 126)에 제공한다(단계 413). 믹서(124)는 가산기(120)에 의해 합산된 I 신호와 Q 신호를 입력받아 가산기(128)와 DDS(136)에 제공하며(단계 414), 믹서(126)는 가산기(122)에 의해 합산된 I 신호와 Q 신호를 입력받아 가산기(128)와 위상 변환부(134)에 제공한다(단계 415).

가산기(128)는 믹서(124, 126)를 거쳐 입력되는 I 신호와 Q 신호에 대하여 36㎑ 만큼 천이된 중간 주파수 대역인 65.5㎒을 발생시켜 믹서(132)에 제공한다(단계 416). 이와 동시에 PLL(130)은 서비스 캐리어 주파수인 2642.5㎒를 맞추기 위해 2577㎒의 PLL 주파수를 발생하여 믹서(132)에 제공한다(단계 417).

그러면, 믹서(132)는 RF 신호 업 변환 시, 중간 주파수인 65.5㎒와 PLL(130) 에 의해 발생된 2577㎒을 이용하여 서비스 캐리어 주파수인 2642.5㎒를 맞추어 각종 컨텐츠 관련 CDM 신호를 다양한 휴대용 단말기(3)에 송출한다(단계 418).

따라서, 기존 2576.964㎒의 PLL 주파수에 있어서, 100㎐내에서 발생되는 위상 잡음을 최소화하기 위해 IF 주파수를 65.5㎒로 발생하므로, 결국 2577㎒의 PLL 주파수에 의해 서비스 캐리어 주파수인 2642.5㎒를 맞출 수 있어, 100㎐에서의 위상 잡음을 최소화할 수 있다. 이로써, 채널(CH) 스텝을 500㎑까지 확장할 수 있어 기존 방식 대비 4㏈ 이상 위상 잡음을 개선할 수 있으며, 기존 위성 C/N에 영향을 받게되어 결국 SER에 상당한 악영향을 주게 되는 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 DMB에 연동된 갭 필러에서 복합 변조 방식으로 중간 주파수(IF)를 천이시켜 최소의 위상 잡음을 갖도록 하는 것으로, 기존 2576.964㎒의 PLL 주파수에 있어서, 100㎐내에서 발생되는 위상 잡음을 최소화하기 위해 IF 주파수를 65.5㎒로 발생하므로, 결국 2577㎒의 PLL 주파수에 의해 서비스 캐리어 주파수인 2642.5㎒를 맞출 수 있어, 100㎐에서의 위상 잡음을 최소화할 수 있다. 이로써, 채널(CH) 스텝을 500㎑까지 확장할 수 있어 기존 방식 대비 4 ㏈ 이상 위상 잡음을 개선할 수 있으며, 기존 위성 C/N에 영향을 받게되어 결국 SER에 상당한 악영향을 주게 되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Claims

DMB 위성과 단말기간을 연결하기 위한 갭 필러에 있어서,

상기 DMB 위성에서 송출된 각종 컨텐츠 관련 CDM 신호에 대하여 특정 대역을 제한하여 필터링하며, 상기 필터링된 CDM 클럭 신호에서 I 신호 및 Q 신호를 출력하는 FIR 필터와,

상기 FIR 필터를 통해 출력되는 신호를 쿼드 변조하며, 상기 쿼드 변조된 신호의 위상차가 나도록 변환시키는 위상 변환부와,

상기 위상 변환부에 의해 변환된 신호에 대하여 소정의 주파수 대역을 천이시키는 DDS와,

상기 천이된 신호에 대응하는 중간 주파수를 발생시키는 가산기와,

상기 중간 주파수에 해당되는 PLL 주파수를 발생시키는 PLL과,

상기 중간 주파수와 PLL 주파수를 믹싱하는 믹서

를 포함하는 갭 필러의 위상 잡음 감소장치.
제 1 항에 있어서,

상기 천이 주파수는, 36㎑의 대역인 것을 특징으로 하는 갭 필러의 위상 잡음 감소장치.
제 1 항에 있어서,

상기 중간 주파수는, 65.5㎒의 대역인 것을 특징으로 하는 갭 필러의 위상 잡음 감소장치.
제 1 항에 있어서,

상기 PLL 주파수는, 2577㎒의 대역인 것을 특징으로 하는 갭 필러의 위상 잡음 감소장치.
제 1 항에 있어서,

상기 위상 변환부는, 위상이 90°차가 나도록 변환하는 것을 특징으로 하는 갭 필러의 위상 잡음 감소장치.