KR20190007194A

KR20190007194A - 병렬 믹서를 활용한 wban용 디지털 다운 컨버터

Info

Publication number: KR20190007194A
Application number: KR1020170088271A
Authority: KR
Inventors: 김병수; 김동순; 이재학
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-01-22
Also published as: WO2019013438A1

Abstract

병렬 믹서를 활용한 WBAN용 디지털 다운 컨버터가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 다운 컨버터는, 수신 신호와 제1 주파수 신호를 믹싱하는 제1 믹서, 수신 신호와 제2 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹서 및 제1 믹서의 출력 신호와 제2 믹서의 출력 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 선택기를 포함한다. 이에 의해, LPF 대신 병렬 구조로 된 다중 믹서를 이용하여 디지털 다운 컨버터를 구현함으로써, 하드웨어 복잡도를 낮추고 전력 소모를 줄일 수 있게 된다.

Description

병렬 믹서를 활용한 WBAN용 디지털 다운 컨버터{Digital Down Converter for WBAN using Parallel Mixers}

본 발명은 디지털 다운 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IF(Immediate Frequency) 대역을 베이스 밴드로 낮추어 주는 디지털 다운 컨버터에 관한 것이다.

수신단에서 IF 대역의 신호를 베이스 밴드로 낮추기 위해, 다운 컨버터가 필요하다. 도 1은 현재 널리 사용되고 있는 디지털 다운 컨버터의 구조를 도시한 블럭도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 디지털 다운 컨버터는, ADC(Analog Digital Converter)(10), 믹서(Mixer)(20), 발진기(Oscillator)(30) 및 LPF(Low Pass Filter)(40)를 포함하여 구축된다.

도 1에서, 믹서(20)는 ADC(10)의 출력 신호와 발진기(30)에서 출력되는 발진 신호를 믹싱하고, LPF(40)는 믹서(20)의 출력 신호에 대해 저주파 대역 통과 필터링을 수행한다.

하지만, LPF(40)는 필터링 연산을 위해 곱셈 연산기가 필요하므로, 높은 하드웨어 복잡도를 요구하고 높은 전력 소모가 발생한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 하드웨어 복잡도를 낮추고 전력 소모를 줄이기 위한 방안으로, LPF 대신 병렬 구조로 된 다중 믹서를 이용하는 디지털 다운 컨버터 및 이를 이용한 다운 컨버전 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 다운 컨버터는, 수신 신호와 제1 주파수 신호를 믹싱하는 제1 믹서; 수신 신호와 제2 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹서; 제1 믹서의 출력 신호와 제2 믹서의 출력 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 선택기;를 포함한다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 다운 컨버터는, 수신 신호와 제3 주파수 신호를 믹싱하는 제3 믹서;를 더 포함하고, 선택기는, 제1 믹서의 출력 신호, 제2 믹서의 출력 신호 및 제3 믹서의 출력 신호 중 하나를 선택하여 출력할 수 있다.

또한, 선택기는, 제1 믹서의 출력 신호와 제2 믹서의 출력 신호의 프리앰블을 정해진 프리앰블과 비교하여, 하나를 선택할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 다운 컨버터는, 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC;를 더 포함하고, 제1 믹서와 제2 믹서는, ADC에서 디지털 변환된 수신 신호를 인가 받을 수 있다.

또한, 제1 주파수 신호는, 샘플링 주파수의 제1 정수 배이고, 제2 주파수 신호는, 샘플링 주파수의 제2 정수 배일 수 있다.

그리고, 제1 믹서와 선택기 사이 및 제2 믹서와 선택기 사이에서는, 필터링이 수행되지 않을 수 있다.

또한, 수신 신호는, WBAN(Wireless Body Area Network)을 통해 수신된 신호일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 다운 컨버전 방법은, 수신 신호와 제1 주파수 신호를 믹싱하는 제1 믹싱 단계; 수신 신호와 제2 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹싱 단계; 제1 믹싱 단계의 출력 신호와 제2 믹싱 단계의 출력 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 단계;를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, LPF 대신 병렬 구조로 된 다중 믹서를 이용하여 디지털 다운 컨버터를 구현함으로써, 하드웨어 복잡도를 낮추고 전력 소모를 줄일 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 샘플링 주파수의 정수배인 주파수들을 생성하는 NCO들을 사용하여, 곱셈 연산을 배제할 수 있어 하드웨어 복잡도를 감소킬 수 있다.

도 1은 현재 널리 사용되고 있는 디지털 다운 컨버터의 구조를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 다운 컨버터의 구조를 도시한 블럭도, 그리고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 다운 컨버전 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 다운 컨버터의 구조를 도시한 블럭도이다. 본 발명의 실시예에 따른 디지털 다운 컨버터는, IF(Immediate Frequency) 대역을 베이스 밴드로 낮추기 위한 장치이다.

본 발명의 실시예에 따른 디지털 다운 컨버터는, 다운 컨버팅 과정에서 LPF(Low Pass Filter)를 이용하지 않고, 대신 병렬 구조로 된 다중 믹서를 이용한다.

이와 같은 기능을 수행하는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 다운 컨버터는, 도 2에 도시된 바와 같이, ADC(Analog Digital Converter)(110), 다수의 믹서(Mixer)들(120-1 ~ 120-N), 다수의 NCO(Numerically-Controlled Oscillator)들(130-1 ~ 130-N) 및 선택기(140)를 포함하여 구축된다.

ADC(110)는 WBAN(Wireless Body Area Network)을 통해 수신된 WBAN 신호를 디지털 신호로 변환한다.

믹서들(120-1 ~ 120-N)은 ADC(110)의 출력 신호와 NCO들(130-1 ~ 130-N)에서 인가되는 주파수 신호를 믹싱한다. 구체적으로,

1) 믹서-1(120-1)은 ADC(110)의 출력 신호와 NCO-1(130-1)에서 인가되는 주파수 신호를 믹싱하고,

2) 믹서-2(120-2)는 ADC(110)의 출력 신호와 NCO-2(130-2)에서 인가되는 주파수 신호를 믹싱하며,

...

N) 믹서-N(120-N)은 ADC(110)의 출력 신호와 NCO-N(130-N)에서 인가되는 주파수 신호를 믹싱하여, 선택기(140)로 출력한다.

NCO들(130-1 ~ 130-N)은 ADC(110)에서의 샘플링 주파수에 정수 배인 주파수 신호를 생성하여 출력한다. NCO들(130-1 ~ 130-N)에서 생성되는 주파수 신호는 각기 다르다.

선택기(140)는 믹서들(120-1 ~ 120-N)에서 출력되는 믹싱 신호들을 비교하여, 최적의 하나를 선택하여 출력한다. 선택을 위해, 선택기(140)는 믹싱 신호들의 프리앰블 부분을 WBAN의 프리앰블과 비교하고, 비교 결과를 토대로 하나를, 이를 테면 일치도가 가장 높은 하나를 선택한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 다운 컨버터는, 믹서의 후단에 LPF를 마련하는 구성 대신, 믹서를 병렬의 다중 구조로 구현하고, 최적의 하나를 선택하도록 하는 구성을 채택하였다.

그리고, 믹서들(120-1 ~ 120-N)로 인가되어 수신 신호의 믹싱에 이용되는 주파수들은 샘플링 주파수의 정수배들로 구현하여, 곱셈 연산을 배제할 수 있도록 하였다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 다운 컨버터는, NCO를 적절히 조절하면 덧셈 연산만으로 믹서를 설계할 수 있다는 점에서도 하드웨어 복잡도를 낮출 수 있다.

이하에서는, 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 디지털 다운 컨버터에 의해 디지털 다운 컨버전이 수행되는 과정에 대해 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 다운 컨버전 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, ADC(110)는 수신된 WBAN 신호를 디지털 신호로 변환한다(S210).

그러면, 믹서들(120-1 ~ 120-N)은 S210단계에서 디지털 변환된 수신 신호와 NCO들(130-1 ~ 130-N)에서 인가되는 주파수 신호를 믹싱한다(S220). NCO들(130-1 ~ 130-N)은 ADC(110)에서의 샘플링 주파수에 정수 배인 주파수 신호를 생성하여 출력한다.

이후, 선택기(140)는 S220단계에서 생성된 믹싱 신호들을 비교하여, 최적의 하나를 선택하여 출력한다(S230). S230단계에서는, 믹싱 신호들의 프리앰블 부분을 WBAN의 프리앰블과 비교하여, 하나를 선택한다.

지금까지, 병렬 믹서를 활용한 WBAN용 디지털 다운 컨버터 및 이를 이용한 디지털 다운 컨버전 방법에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.

위 실시예에서 믹서들(120-1 ~ 120-N)과 NCO들(130-1 ~ 130-N)의 개수(N)는 필요와 사양에 따라 적정하게 구현할 수 있으며, 특정 개수나 범위로 제한되는 것은 아니다.

나아가, 위 실시예에서, 수신 신호는 WBAN을 통해 수신되는 신호인 것을 상정하였으나, 설명의 편의를 위한 예시적인 것에 불과하다. WBAN 이외의 다른 통신의 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

110 : ADC(Analog Digital Converter)
120-1 ~ 120-N 믹서(Mixer)
130-1 ~ 130-N : NCO(Numerically-Controlled Oscillator)
140 : 선택기

Claims

수신 신호와 제1 주파수 신호를 믹싱하는 제1 믹서;
수신 신호와 제2 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹서;
제1 믹서의 출력 신호와 제2 믹서의 출력 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 선택기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 컨버터.
청구항 1에 있어서,
수신 신호와 제3 주파수 신호를 믹싱하는 제3 믹서;를 더 포함하고,
선택기는,
제1 믹서의 출력 신호, 제2 믹서의 출력 신호 및 제3 믹서의 출력 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 것을 특징으로 하는 다운 컨버터.
청구항 1에 있어서,
선택기는,
제1 믹서의 출력 신호와 제2 믹서의 출력 신호의 프리앰블을 정해진 프리앰블과 비교하여, 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 다운 컨버터.
청구항 1에 있어서,
수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC;를 더 포함하고,
제1 믹서와 제2 믹서는,
ADC에서 디지털 변환된 수신 신호를 인가 받는 것을 특징으로 하는 다운 컨버터.
청구항 4에 있어서,
제1 주파수 신호는,
샘플링 주파수의 제1 정수 배이고,
제2 주파수 신호는,
샘플링 주파수의 제2 정수 배인 것을 특징으로 하는 다운 컨버터.
청구항 1에 있어서,
제1 믹서와 선택기 사이 및 제2 믹서와 선택기 사이에서는, 필터링이 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 다운 컨버터.
청구항 1에 있어서,
수신 신호는,
WBAN(Wireless Body Area Network)을 통해 수신된 신호인 것을 특징으로 하는 다운 컨버터.
수신 신호와 제1 주파수 신호를 믹싱하는 제1 믹싱 단계;
수신 신호와 제2 주파수 신호를 믹싱하는 제2 믹싱 단계;
제1 믹싱 단계의 출력 신호와 제2 믹싱 단계의 출력 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 컨버전 방법.