KR20100064285A - 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치 및 간섭신호 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치는, 수신된 RF신호의 위상을 변환하여 서로 180도의 위상차가 나는 제1신호와 제2 신호로 차동출력하는 제1위상변환기; 상기 제1신호를 입력받아 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 선택적으로 변환시키는 제2위상변환기; 상기 제2신호를 입력받아 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 선택적으로 변환시키는 제3위상변환기; 상기 제2위상변환기의 출력과 상기 제3위상변환기의 출력 사이의 신호 지연시간을 보정하는 타이밍제어기; 및 상기 선택적으로 주파수 위상변환되고, 지연시간이 보정된 두 신호를 더하는 덧셈기를 포함하며, 상기 제2 및 제3위상변환기는 특정 주파수 대역의 신호의 위상이 서로 180도 위상차이가 나지 않도록 제1 및 제2신호를 각각 위상변환하는 것을 특징으로 한다.

선택적 주파수 위상변환기, 간섭신호, 차동출력

Description

선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치 및 간섭신호 제거방법 {Apparatus and method for removing an interference signal using selective frequency phase converter}

본 발명은 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 하드웨어만을 이용하여 특정 주파수 대역의 신호를 선택적으로 위상변환하여 간섭신호를 효율적으로 제거하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT 원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호: 2008-F-008-01, 과제명: 차세대 무선 융합 단말용 Advanced Digital RF 기술 개발]

유무선 통신 시스템에서 수신되는 RF 신호에는 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호들 뿐만 아니라 필요로 하지 않는 주파수 대역의 신호들 역시 존재하는데, 이러한 원하지 않는 주파수 대역의 신호들을 간섭신호라고 한다. 간섭신호들의 대부분은 타 시스템이 만들어 내는 신호들로 구성되어 있기 때문에 상당히 큰 신호 전력 세기를 가진다. 따라서 수신기 시스템의 전자 부품들의 동작이 포화상태로 진입하게 되어 수신기 성능을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 수신기 시스템의 안정적인 동작을 위해서는 수신기 초입단에서 이들 간섭신호의 세기를 일정 수준 레벨 이하로 감쇄시켜야 한다. 또한 이상적인 통신 시스템은 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호만을 수신해야 하므로 간섭신호의 제거는 통신 시스템의 성능과 밀접한 관련이 있다.

종래의 간섭신호를 제거하기 위한 방법으로는 대역통과필터를 사용하는 방법, 노치필터를 사용하는 방법, 피-드 포워드 방법 등이 있다.

대역통과필터를 사용하는 방법은 필요로 하는 특정 주파수 대역을 포함하는 통과 대역을 갖는 대역통과필터에 수신된 신호를 통과시키는 방법으로서, 대역통과필터의 비이상적 특성으로 인하여 통과 대역에서도 어느 정도의 신호 손실이 일어나므로 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호들마저도 감쇄된다. 또한 대역통과필터를 사용하기 위해서는 시스템에 외부 소자를 장착해야 하기 때문에 시스템이 커지는 문제점이 있다.

노치필터를 사용하는 방법은 일정 범위의 주파수 대역의 신호를 제거하는 노치필터에 수신된 신호를 통과시키는 방법으로서, 좁은 주파수 대역에 존재하는 간섭신호를 제거하기에는 효과적이나 넓은 주파수 대역에 분포되어 있는 간섭신호를 제거하기가 어려운 점이 있다.

피-드 포워드 방법은 우선 수신된 신호를 필요로 하는 특정 주파수 대역이 베이스 밴드, 즉 DC 근처에 위치하도록 하향 주파수 변환한 뒤, 고역통과필터에 통 과시켜 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호를 제거한다. 그리고 위상을 180도 변환하고 이를 다시 상향 주파수 변환하여 원래의 수신된 신호와 더함으로써 간섭신호를 제거하는 방법이다. 이는 신호 손실이 적고, 넓은 주파수 대역의 간섭신호들을 모두 제거할 수는 있으나 하향/상향주파수변환기와 고역통과필터를 포함해야 하므로 하드웨어 구성이 복잡해지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대역통과필터를 사용하지 않아 간단한 하드웨어만을 이용하면서도 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호 손실을 줄이고 모든 주파수 대역에서의 간섭신호를 효과적으로 제거할 수 있는 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치 및 간섭신호 제거방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치는, RF 신호를 수신하는 안테나; 수신된 RF신호의 위상을 변환하여 서로 180도의 위상차가 나는 제1신호와 제2 신호로 차동출력하는 제1위상변환기; 상기 제1신호를 입력받아 특정 주파수 대역의 위상을 선택적으로 변환시키는 제2위상변환기; 상기 제2신호를 입력받아 상기 특정 주파수 대역의 위상을 선택적으로 변환시키는 제3위상변환기; 및 상기 제2위상변환기의 출력과 상기 제3위상변환기의 출력을 더하는 덧셈기를 포함하며, 상기 제2위상변환기의 출력의 상기 특정 주파수 대역의 신호와 상기 제3위상변환기의 출력의 상기 특정 주파수 대역의 신호는 서로 180도의 위상차이가 나지 않는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치는 제2위상변환기의 출력과 제3위상변환기의 출력 사이의 신호 지연시간을 보정하 는 타이밍제어기를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거방법은, 안테나를 통하여 RF 신호를 수신하는 단계; 수신된 RF신호의 위상을 변환하여 서로 180도의 위상차이가 나는 제1신호와 제2신호로 차동출력하는 단계; 상기 제1신호의 특정 주파수 대역의 신호와 상기 제2신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호가 상호 180도의 위상차이가 나지 않도록 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 상기 특정 주파수 대역의 위상만을 선택적으로 변환시키는 단계; 및 선택적으로 위상변환된 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 더하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거방법은 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 선택적 위상변환으로 인한 신호 지연시간을 보정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의한 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치는, 대역통과필터를 사용하지 않으므로 신호의 손실이 거의 없다.

그리고 차동증폭원리를 이용함으로써 좁은 주파수 대역 뿐만 아니라, 넓은 주파수 대역에 존재하는 간섭신호를 효과적으로 제거할 수 있다.

또한 대역통과필터나 상/하향주파수변환기 등을 필요로 하지 않고, 몇 개의 위상 변환기와 덧셈기, 타이밍제어기 등으로 구성되기 때문에 하드웨어 구성이 간 단하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 동작개념을 설명하면 다음과 같다.

형태는 동일하지만 위상이 서로 180도 다른 두 신호를 서로 더하면 신호는 서로 상쇄되어 사라진다. 따라서 만일 특정 신호를 모든 주파수 대역에서 180도의 위상차이가 나도록 위상 변환한 두 개의 신호로 출력한 뒤, 이 두 신호를 더하면 서로 상쇄되어 사라진다.

본 발명은 이와 같은 원리를 이용하여 수신된 신호를 모든 주파수 대역에서 1차적으로 위상 변환하여 서로 180도의 위상차이를 가지는 두 개의 신호로 출력한다. 그리고 비교적 협대역인 특정 주파수 대역의 신호만을 선택적으로 서로 180도의 위상차이가 나지 않도록 다시 위상 변환하여 두 신호를 더한다. 그러면 통과대역필터 등을 사용하지 않고, 상기 특정 주파수 대역을 제외한 나머지 모든 주파수 대역에 존재하는 간섭신호들을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이때, 상기 두 신호의 특정 주파수 대역의 신호는 서로 동위상이 되는 것이 가장 바람직하며, 이를 위해서 상기 두 신호 중 하나의 신호의 특정 주파수 대역은 x도만큼, 나머지 하나의 신호의 특정 주파수 대역은 (x-180)도 만큼 선택적 주파수 위상변환 할 수 있다.

본 발명의 실시예의 하나로서 RF 신호를 수신하여 수신된 RF 신호를 위상 변환하지 않은 제1신호와, 모든 주파수 대역에서 180도 위상 변환한 제2신호로 출력한 뒤, 제1신호의 특정 주파수 대역의 신호를 선택적으로 -90도 위상 변환하고, 제2신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호를 선택적으로 90도 위상 변환하여 간섭신호를 제거하는 방법 및 장치를 도면을 참조하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치를 도시한 것이다.

한편, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거방법의 흐름도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치는, 안테나(10), 제1위상변환기(20), 제2위상변환기(21), 제3위상변환기(22), 타이밍제어기(40), 및 덧셈기(50)를 포함한다. 상기 제2위상변환기(21)는 상기 타이밍제어기(40)와 함께 제1경로(31)를 구성하고, 상기 제3위상변환기(22)는 제2경로(32)를 구성한다.

이 때, 하나의 신호를 서로 위상이 180도 다른 두 개의 신호로 출력하는 상기 제1위상변환기는 단일입력-차동출력신호 변환기(single-to-differential converter) 또는 수동 트랜스포머(passive transformer) 소자 등을 이용하여 구현할 수 있다.

또한 신호의 특정 주파수 대역만을 선택적으로 위상 변환하는 제2 및 제3위상변환기는 주파수에 따라 선택적으로 동작하는 다중 위상 필터(poly phase filter) 등을 응용하여 구현할 수 있다.

상기 안테나(10)는 RF 신호를 수신하는 구성요소로서 수신한 신호를 상기 제1위상변환기(20)의 입력으로서 제공한다.

도 3은 상기 안테나(10)를 통하여 수신된 RF 신호를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이 수신된 RF 신호에는 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호와 간섭신호가 모두 존재한다.

상기 제1위상변환기(20)는 상기 안테나(10)를 통하여 수신된 RF 신호를 모든 주파수 영역에서 위상을 변환시키지 않은 제1신호와, 모든 주파수 영역에서 180도만큼 위상을 변환시킨 제2신호로 차동출력한다. 그리고 상기 제1신호는 상기 제1경로(31)에, 상기 제2신호는 상기 제2경로(32)에 각각 입력으로 제공된다.

도 4a는 수신된 신호로부터 위상이 변환되지 않은 제1신호를 도시한 것이고, 도 4b는 위상이 180도 변환된 제2신호를 도시한 것이다.

상기 제2위상변환기(21)는 상기 제1신호를 입력으로 하여 상기 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택적으로 -90도만큼 위상 변환하여 상기 타이밍제어기(40)의 입력으로 제공한다.

도 5a는 상기 제1신호가 상기 제2위상변환기(21)를 통과하여 상기 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호만이 선택적으로 -90도 위상 변환된 신호를 도시한 것이다. 도5a에 도시된 바와 같이 상기 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호는 -90도의 위상을 가지고 나머지 주파수 대역의 신호는 0도의 위상을 갖는다.

상기 제3위상변환기(22)는 상기 제2신호를 입력으로 하여 상기 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택적으로 90도만큼 위상 변환하여 상기 덧셈기(50)의 입력으로 제공한다.

도 5b는 상기 제2신호가 상기 제3위상변환기(22)를 통과하여 상기 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호만이 선택적으로 90도 위상 변환된 신호를 도시한 것이다. 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호는 -90도의 위상을 가지고 나머지 주파수 대역의 신호는 180도의 위상을 갖는다.

상기 타이밍제어기(40)는 상기 제2위상변환기(21)의 출력을 입력받아, 상기 제2위상변환기(21)의 출력과 상기 제3위상변환기(22)의 출력 사이에 생긴 지연시간을 보정한다.

상기 덧셈기(50)는 상기 제1경로(31)와 상기 제2경로(32)상의 출력 신호를 서로 더하는 기능을 수행한다. 그리고 상기 덧셈기(50)의 출력은 상기 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치의 전체 출력이 된다.

도 6은 상기 덧셈기(50)에 의하여 상기 제1경로(31)와 상기 제2경로(32)상의 출력 신호가 더해진 신호를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이 간섭신호들은 제거되고 상기 필요로 하는 특정 주파수 대역의 신호만이 남은 신호가 덧셈기의 출력신호가 된다.

이와 같이 원하는 특정 대역의 신호만을 선택적으로 위상변환 함으로써, 간단한 하드웨어의 구성만을 이용하여, 모든 주파수 영역에서 간섭신호를 효율적으로 제거할 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.

도 1은 선택적 주파수 위상 변환기를 사용하는 간섭신호 제거장치의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 선택적 주파수 위상 변환기를 이용한 간섭신호 제거방법의 흐름도를 나타낸 도면,

도 3은 수신된 RF 신호를 주파수 영역에서 나타낸 도면,

도 4a는 모든 주파수 대역에서 위상 변환되지 않은 제1신호를 나타낸 도면,

도 4b는 모든 주파수 대역에서 180도 위상 변환된 제2신호를 나타낸 도면,

도 5a는 제1신호가 특정 주파수 대역에서만 선택적으로 -90도 위상 변환된 신호를 나타낸 도면,

도 5b는 제2신호가 특정 주파수 대역에서만 선택적으로 90도 위상 변환된 신호를 나타낸 도면,

도 6은 선택적으로 위상 변환된 제1신호 및 제2신호가 더해진 신호를 나타낸 도면이다.

Claims (8)

1. 수신된 RF신호의 위상을 변환하여 서로 180도의 위상차이가 나는 제1신호와 제2 신호로 차동출력하는 제1위상변환기;

   상기 제1신호에서 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 선택적으로 특정 크기 만큼 변환하는 제2위상변환기;

   상기 제2신호에서 상기 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 선택적으로 특정 크기 만큼 변환하는 제3위상변환기; 및

   상기 제2위상변환기의 출력과 상기 제3위상변환기의 출력을 더하는 덧셈기를 포함하고,

   상기 제2위상변환기의 출력의 상기 특정 주파수 대역의 신호와 상기 제3위상변환기의 출력의 상기 특정 주파수 대역의 신호는 서로 180도의 위상차이가 나지 않는 것을 특징으로 하는 선택적 주파수 위상 변환기를 이용한 간섭신호 제거장치
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2위상변환기의 출력을 조정함으로써, 상기 제2위상변환기의 출력과 상기 제3위상변환기의 출력 사이의 경로상의 지연시간을 보정하여 상기 덧셈기의 입력으로 제공하는 타이밍제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1위상변환기는 단일입력-차동출력신호 변환기(single-to-differential converter) 또는 수동 트랜스포머(passive transformer)소자를 이용하여 구현하는 것을 특징으로 하는 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2 및 제3위상변환기는 다중 위상 필터(poly phase filter)를 이용하여 구현하는 것을 특징으로 하는 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2위상변환기는 상기 제1신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 -90도만큼 변환하고, 상기 제3위상변환기는 상기 제2신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 90도만큼 변환하는 것을 특징으로 하는 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거장치
6. RF 신호를 수신하는 단계;

   수신된 RF신호의 위상을 변환하여 서로 180도의 위상차이가 나는 제1신호와 제2신호로 차동출력하는 단계;

   상기 제1신호의 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 선택적으로 특정 크기 만큼 변환하는 단계;

   상기 제2신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 선택적으로 특정 크기 만큼 변환하는 단계;

   선택적 주파수 위상 변환된 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 더하는 단계를 포함하고,

   상기 제1 및 제2신호의 선택적 주파수 위상변환 후, 상기 제1신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호와 상기 제2신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호가 서로 180도의 위상차이가 나지 않는 것을 특징으로 하는 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거방법
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1신호 및 상기 제2신호가 선택적으로 위상변환된 뒤, 선택적으로 위상변환된 상기 두 신호 사이의 경로상의 지연시간을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거방법
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 제1신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 -90도만큼 변환시키고, 상기 제2신호의 상기 특정 주파수 대역의 신호의 위상을 90도만큼 변환시키는 것을 특징으로 하는 선택적 주파수 위상변환기를 이용한 간섭신호 제거방법

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