KR950013612B1 - 중심주파수 가변 채널필터를 채택한 디지탈 수신장치 - Google Patents

중심주파수 가변 채널필터를 채택한 디지탈 수신장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

중심주파수 가변 채널필터 채택한 디지탈 수신장치
제 1 도는 종래의 디지탈 수신 장치의 구성도.
제 2 도는 본 발명에 따른 디지탈 수신 장치의 구성도.
제 3 도는 중심주파수 가변 채널필터의 세부 구성도.
제 4 도는 송신주파수 복조회로의 세부 구성도.
제 5 도는 중심주파수 조정회로의 세부 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
201 : 듀플렉서 필터 202 : 믹서
203 : 발진기 204 : 중심주파수 가변 채널필터
205 : 송신주파수 복조회로 206 : 중심주파수 조정회로
207 : 저역필터 208 : 비트 타이밍회로
본 발명은 디지탈 무선 통신 회로에서 채널필터의 중심주파수를 도플러 주파수의 변동에 따라서 계속하여 가변함으로써 롤 오프(Roll-off) 영역에서 발생하는 신호 왜곡을 최소화하여 오율을 개선하는 디지탈 수신 장치에 관한 것이다.
디지탈 무선 통신 방식에서 송신 장치가 일정한 속도를 가지고 달리는 차량등에 설치된 경우 송신 주파수는 도플러 주파수 편이 되어 원래 송신한 주파수 보다도 더욱 높은 주파수 또는 더욱 낮은 주파수로 편이하게 된다.
한편, 수신 장치의 채널필터는 인접 채널로부터의 간섭을 방지하기 위하여, 그리고 수신 오율을 감소시키기 위하여 최적의 대역폭을 갖도록 설계한다.
최근의 논문에 의하면 최적의 대역폭은 BT(B ; 3dB 통과 대역폭, T : 송신 데이터 주기) =1 이하로서 비교적 협대역이다. 또한, 인접 채널의 간섭을 줄이기 위하여 천이 대역(Transition band)에서 급격한 롤오프 특성을 갖도록 설계한다.
따라서, 상기한 종래의 기술은 채널필터의 중심주파수를 고정하는 방식을 사용하였기 때문에 도플러 주파수에 의하여 중심주파수가 변동하게 되면 필터는 변동된 중심주파수에 대하여 더 이상 대칭이 아니며, 코우히어런트 수신 장치의 송신 주파수 복구회로(Carrier Recovery Circuit)에 의하여 편이된 도플러 주파수를 추적한다해도 협대역인 채널필터를 통과할때의 신호 왜곡 때문에 신호대 잡음비가 나빠지고 이는 심볼간 간섭이 증가하는 결과가 되어 수신 오율을 증가시킨다.
따라서, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 디지탈 수신 장치에 사용되고 있는 협대역인 채널필터의 중심주파수를 도플러편이 주파수 만큼 수시로 이동하여, 채널필터의 롤 오프 영역에서 발생되는 신호 왜곡 현상을 최대한 억제시킴으로써 수신 오율의 증가를 방지하도록 한 디지탈 수신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 한다.
이하, 첨부된 도명을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.
제 1 도는 종래의 디지탈 수신 장치로서 입력된 신호는 광대역폭을 갖는 듀플렉서 필터(101)를 지난후 믹서(102)와 발진기(103)에 의하여 중간주파수로 변환된다. 중간주파수로 다운 변환(Down conversion)된 신호는 협대역의 채널필터(104)를 통과하게 되는데, 이때 채널필터(104)의 중심주파수는 중간주파수로 고정되어 있다.
채널필터(104)를 통과한 신호는 송신주파수 복조회로(105)에서 복원된 캐리어 주파수와 곱해진 후(106) 저역필터(107)를 지나는데, 이 저역필터(107)는 단순히 고조파 성분만 제거하도록 광대역 특성을 갖든지, 또는 심볼간 간섭을 극소화하도록 설계되어 있다.
저역필터(107)를 지난 후의 신호는 비트 타이밍회로(Bit Timing Recovery Circuit)(108)의하여 가장 적절한 시기에 데이터를 샘플링하므로써 송신된 데이타를 복조하게 된다.
따라서 종래의 방식은 채널필터(104)의 중심주파수를 고정하기 때문에 도플러 주파수에 의하여 중심주파수가 변동하게 되면 필터는 변동된 중심주파수에 대하여 더 이상 대칭이 아니며, 협대역인 채널필터를 통과 할 때의 신호 왜곡 때문에 신호대 잡음비가 나빠지고 이는 심볼간 간섭이 증가하는 결과가 되어 수신 오율을 증가시키는 단점이 있다.
제 2 도는 본 발명에 따른 디지탈 수신 장치의 구성도로서, 도플러 주파수의 변동에 따라 수시로 채널필터의 중심주파수를 가변시키기 위하여 중심주파수 조정회로(Cent Frenquency Control Circuit)(206)를 제 1 도의 디지탈 수신 장치에 부가하였다.
이 중심주파수 조정회로(206)의 출력 전압은 중심주파수 가변 채널필터(204)의 전압가변 콘덴서(VVC : Voltage Variale Capacitor)에 인가되어 중심주파수 가변 채널필터(204)의 중심주파수를 변동시킨다.
상기한 본 발명에 의한 디지탈 수신 장치 회로를 좀더 자세히 설명하면, 안테나를 통하여 수신된 신호는 광대역폭을 갖는 듀플렉서 필터(201)를 지난후 믹서(202)와 발진기(203)에 의하여 중간주파수로 변환된다.
중간주파수로 다운 변환(Down conversion)된 신호는 중심주파수 가변 채널필터(204)를 통과하게 된다. 상기 중심주파수 가변 채널 필터(204)를 통과한 신호는 송신주파수 복조회로(205)에서 복원된 후 저역필터(207)를 지나서 비트 타이밍 회로(208)에 의하여 샘플링되어 데이타로 복원된다.
그러나, 송신 장치를 탑재한 차량이 일정 속도로 주행하게 되면, 중심주파수가 도플러 주파수만큼 편이되어 중심주파수 가변 채널필터(204)는 더 이상 중심주파수에 대하여 대칭이 아니게 된다. 따라서, 중심주파수 가변 채널필터(204)의 출력은 왜곡을 일으키게 된다.
한편, 송신주파수 복조회로(205)는 새로이 변동된 주파수를 계속하여 추적하게 되는데, 중심주파수 가변 채널필터(204)를 지난후 입력된 신호의 중심주파수와 송신주파수 복조회로(205)에서 복원된 캐리어를 계속 비교하고 루프필터(404)를 지난후 그 오차에 비례하는 궤환 전압을 전압 가변 발전기(405)에 입력시킨다. 그러므로 전압 가변 발진기(405)에 궤환되는 이 전압은 중심주파수가 변동된 양에 비례하게 되는데, 이 출력을 전압 가변 발진기(405)에 입력시킬 뿐만아니라, 중심주파수 조정회로(206)를 통한후 중심주파수 가변 채널필터(204)에도 입력시킴으로써 중심주파수 가변 채널필터(204)의 중심주파수를 수시로 변동하게 한다. 이때, 중심주파수 조정회로(206)는 중심주파수 가변 채널필터(204)의 입력전압대 중심주파수 변동특성에 따라 초기 조정 전압은 도플러 주파수에 의한 중심주파수 편이가 일어나지 않는 주파수에 맞추어져 있다.
제 3 도는 중심주파수 가변 채널 필터(204)의 차수를 3차로 채택한 경우의 실시예시도로서, 믹서(202)의 출력을 입력받아 필터링 결과를 출력하는 제 1 필터(L2, L3, C2, C3)와 믹서(202)의 출력을 입력받도록 상기 제 1 필터(L3, L3,C2,C3)의 입력단에 연결되고 중심주파수 조정회로(206)로부터 중심주파수 조정전압을 입력받는 제 1 가변콘덴서(VVC1)를 포함하고 있는 제 2 필터(VVC1,C1,L1)와 상기 제 1 필터(L2, L3, C2, C3)의 출력단에 연결되고 중심주파수 조정회로(206)로부터 중심주파수 조정전압을 입력받는 제 2 가변콘덴서(VVC2)를 포함하고 있는 제 3 필터(VVC2,C4,L4)를 구비한다.
콘덴서 C1, C2, C3 및 C4와 전압 가변 콘덴서 VVC1 및 VVC2 그리고 인턱터 L1, L2, L3 및 L4는 중심주파수 가변 채널필터(204)의 특성을 만족시키도록 적절히 설계된 값이다.
물론 VVC1 및 VVC2의 초기값은 중심주파수 가변 채널필터(204)의 특성을 만족시키기 위한 값으로 초기 직류 바이어스되어 있다.
중심주파수 조정회로(206)의 출력은 VVC1과 VVC2에 인가된다. 따라서 VVC1과 VVC2의 용량값이 변화하므로 중심주파수가 변동된다.
제 4 도는 송신주파수 복조회로(205)를 제곱루프(Squaring loop)로 구현한 실시예시도로서, 상기 중심주파수 가변 채널필터(204)의 출력을 제곱 처리하는 제곱부(401)와, 상기 제곱부(401)의 출력을 입력받아 직류 전압을 제거하여 출력하는 대역 필터(402)와, 루프필터(404) 출력단의 신호를 궤환 입력받아 전압의 변화에 따른 주파수를 출력하는 전압 가변 발진기(405)와, 상기 대역필터(402)와 전압 가변 발진기(405)의 출력을 입력받아 서로 곱하여 저역필터(207)와 루프필터(404)로 출력하는 믹서(403)와, 상기 믹서(403)의 출력을 입력받아 대역필터(402)의 출력과 전압 가변 발진기(405)의 중심주파수가 다른 경우 그에 비례하는 직류전압을 출력하는 루프필터(404)를 구비한다.
중심주파수 가변 채널필터(204)의 출력은 다이오드나 트랜지스터등으로 구성된 제곱 회로(401)에서 신호가 제곱된 후 대역 필터(402)를 지나게 되는데, 이 대역 필터(402)는 직류 전압을 제거한다.
대역 필터(402)의 출력과 전압 가변 발진기(405)의 출력은 믹서(403)에서 서로 곱해진 후 루프필터(404)에 가해진다.
루프필터(404)는 대역 필터의 출력과 전압 가변 발진기(405)의 중심주파수가 다른 경우 그에 비례하는 직류 전압을 출력시키므로 루프필터(404)의 출력은 전압 가변 발진기(405)로 입력되어 계속해서 중심주파수를 추적하는데 사용될 뿐아니라 이 출력을 중심 주파수 조정 회로(206)로 입력시킨다.
제 5 도는 중심주파수 조정회로(206)의 실시예시도로서, 상기 송신주파수 복조회로(205)의 출력을 증폭하는 증폭기(501와, 초기 직류바이어스를 제공하는 전원부(502)와, 상기 증폭기(501)의 출력과 전원부(502)의 출력을 합성하여 상기 중심주파수 가변 채널필터(204)로 중심주파수 조정전압으로서 출력하는 합성기(503)를 구비한다.
루프필터(404)의 출력전압은 중심주파수를 가변하기 위한 VVC1 및 VVC2의 전기적 특성을 만족시키도록 증폭기(501)에서 적당히 증폭(또는 Weighting)된 후 VVC1 및 VVC2의 초기 직류 바이어스값(502)과 합성기(503)에서 합해져서 중심주파수 가변 채널필터(204)로 입력된다. 그러므로, 중심주파수를 계속해서 추적하기 위한 조정 전압은 결국 중심주파수 가변 채널필터(204)로 궤환되어 도플러 주파수에 의하여 변화하는 중심주파수에 따라서 계속적으로 중심주파수 가변 채널필터(204)의 중심주파수를 가변하게 된다.
본 발명은 중심주파수 가변 채널필터(204)의 전압가변 콘덴서(VVC)의 위치를 가변시키거나, 전압가변 콘덴서의 개수를 변동시킴으로 변형시킬 수 있고, 중심주파수 조정회로(206)에서 조정 전압을 발생시키는 방법, 그리고 중심주파수 조정회로(206)의 구성을 변형시키는 방법등 여러 변형이 가능하다. 본 발명은 TDMA 또는 CDMA방식에 무관하게 디지탈 이동 통신용 수신 장치에 응용이 가능하며, 그외에도 송수신 장치를 설치한 차량등의 주행으로 인하여 중심주파수가 가변하는 시스템의 수신 장치에 직접 응용이 가능하다.
따라서 상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은, 협대역인 채널 필터의 중심주파수를 도플러 편이 주파수만큼 수시로 이동하여, 채널필터의 롤 오프 영역에서 발생되는 신호 왜곡 현상을 최대한 억제시킴으로서 수신 오율이 증가를 방지하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 외부로부터 수신 신호를 입력받는 광대역폭을 갖는 듀플렉서 필터링 수단(201) : 상기 듀플렉서 필터링 수단(201)으로부터 입력되는 수신 신호와 외부의 발진 수단(203)의 출력을 혼합하여 중간주파수로 변환시키는 제 1 믹싱 수단(202) ; 상기 제 1 믹싱 수단(202)으로부터 중간주파수로 다운변환(Down conversion)된 신호를 입력받아 중심주파수 조정전압에 따라 중심주파수를 가변시크는 중심주파수 가변 채널필터링 수단(204) ; 상기 중심주파수 가변 채널필터링 수단(204)을 통과한 신호를 복원하는 송신주파수 복조수단(205) ; 상기 송신주파수 복조수단(205)의 출력을 입력받아 저역 필터링하는 저역필터링 수단(207) ; 상기 저역필터링 수단(207)의 출력을 샘플링하여 출력하는 비트 타이밍 수단(208) ; 및 상기 송신주파수 복조수단(205)의 출력을 입력받아 중심주파수 조정전압을 상기 중심주파수 가변 채널필터링 수단(204)을 제공하는 중심주파수 조정수단(206)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 수신장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중심주파수 가변 채널필터링 수단(204)은, 상기 제 1 믹싱 수단(202)의 출력을 입력받아 필터링하는 제 1 필터링 수단(L2, L3, C2, C3) ; 상기 제 1 믹싱 수단(202)의 출력을 입력받도록 상기 제 1 필터링 수단(L2, L3, C2, C3)의 입력단에 연결되고, 상기 중심주파수 조정수단(206)으로부터 중심주파수 조정전압을 입력받는 제 1 가변콘덴서(VVC1)를 포함하고 있는 제 2 필터링 수단(VVC1,C1,L1) 및 상기 제 1 필터링 수단(L2,L3,C2,C3)의 출력단에 연결되고, 상기 중심주파수 조정수단(206)으로부터 중심주파수 조정전압을 입력받는 제 2 가변 콘덴서(VVC2)를 포함하고 있는 제 3 필터링 수단(VVC2,C4,L4)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 수신장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 송신주파수 복조수단(205)은, 상기 중심주파수 가변 채널필터링 수단(204)의 출력을 제곱 처리하는 제곱 수단(401) ; 상기 제곱 수단(401)의 출력을 입력받아 직류 전압을 제거하여 출력하는 대역 필터링 수단(402) ; 출력단의 직류 전압을 궤환 입력받아 전압의 변화에 따른 주파수를 출력하는 전압 가변 발진 수단(405) ; 상기 대역 필터링 수단(402)과 전압 가변 발진 수단(405)의 출력을 입력받아 서로 곱하여 상기 저역 필터링 수단(207)으로 출력하는 제 2 믹싱 수단(403) ; 및 상기 제 2 믹싱 수단(403)의 출력을 입력받아 출력에 따른 직류 전압을 출력하는 루프 필터링 수단(404)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 수신장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중심주파수 조정수단(206)은, 상기 송신주파수 복조수단(205)의 출력을 증폭하는 증폭수단(501) : 초기 직류바이어스를 제공하는 전원부(502) : 및 상기 증폭 수단(501)의 출력과 전원부(502)의 출력을 합성하여 상기 중심주파수 가변 채널필터링 수단(204)으로 출력하는 합성수단(503)을 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 수신장치.
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