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KR100745770B1 - 복소 계수 트랜스버설 필터 및 이것을 적용한 무선 통신시스템 - Google Patents

복소 계수 트랜스버설 필터 및 이것을 적용한 무선 통신시스템 Download PDF

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KR100745770B1
KR100745770B1 KR1020060100010A KR20060100010A KR100745770B1 KR 100745770 B1 KR100745770 B1 KR 100745770B1 KR 1020060100010 A KR1020060100010 A KR 1020060100010A KR 20060100010 A KR20060100010 A KR 20060100010A KR 100745770 B1 KR100745770 B1 KR 100745770B1
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KR
South Korea
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signal
real part
imaginary
coefficient
imaginary part
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KR1020060100010A
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Inventor
한상민
히로유키 나가사와
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 적용한 무선 통신 시스템 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 멀티 밴드 및 광대역인 휴대 무선통신 시스템에서 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지연을 이용한 복소 계수 트랜스버설 필터를 적용함으로써, 광대역에 있어서 이미지 억압비를 개선할 수 있다. 그리고, 회로 규모를 간소화하고 소비 전력를 감소시킬 수 있다.
복소 계수 트랜스버설 필터, 실수부 신호, 허수부 신호, 표면 탄성파

Description

복소 계수 트랜스버설 필터 및 이것을 적용한 무선 통신 시스템{Complex coefficient transversal filter and radio communication system employing the same}
도 1은 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 블럭도,
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 탭(tap) 계수의 배치를 나타내는 그래프,
도 2(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프,
도 3(a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 탭(tap) 계수의 배치를 나타내는 그래프,
도 3(b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프,
도 4(a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변 탭(tap) 계수의 배치를 나타내는 그래프,
도 4(b)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명의 허수부 가변 탭(tap) 계수와 주파수 특성과의 관계를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가변 탭(tap) 계수의 배치를 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프,
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 복소계수 트랜스버설 표면 탄성파 필터를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 실수부 전극부를 나타내는 도면,
도 10은 저 중간주파수(Low IF) 방식의 수신기에서의 주파수 변환을 나타내는 그래프,
도 11은 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 수신기를 나타내는 블럭도,
도 12는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 수신기에서의 주파수 변환을 나타내는 그래프,
도 13은 슈퍼헤테로다인 방식의 수신기 블럭도를 나타내는 그래프,
도 14는 슈퍼헤테로다인 방식의 수신기에서의 주파수 변환을 나타내는 그래프,
도 15은 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 저 중간주파수(Low IF) 방식의 수신기를 나타내는 블럭도,
도 16은 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 송신기를 나타내는 블럭도,
도 17은 다이렉트 컨버젼 방식의 송신기에서의 주파수 변환을 나타내는 그래프,
도 18는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 다이렉트 컨버젼 방식의 송신기에서의 주파수 변환을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터(transversal filter)를 적용한 무선 통신 시스템 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지연을 이용하여 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 적용한 무선 통신 시스템 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에 있어서, 신호를 무선으로 송신하고 무선으로 수신하는 방법으로 헤테로다인(Heterodyne) 방식과 저 중간주파수(Low IF)방식, 그리고 다이렉트 컨버젼(Direct Conversion) 방식이 있다.
먼저, 헤테로다인(Heterodyne) 방식의 수신기에 있어서, 수신된 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호는 중간 주파수(IF:Intermediate Frequency)로 변환된 후, 베이스밴드(Baseband) 신호로 변환된다. 이 경우, 원하는 무선 주파수(RF: Radio Frequency)를 선택하는 대역통과 필터(BPF: Bandpass Filter) 및 중간 주파수(IF:Intermediate Frequency) 대역에 있어서 높은 감쇠(rejection) 특성을 가지는 대역통과 필터를 사용하는 이중의 필터링에 의하여 이미지를 제거한다. 지금까지의 통신 방식은 신호 주파수대역이 비교적 협대역이었기 때문에 이미지 제거가 용이하였다. 그러나, 휴대 무선 기기가 급속한 확대에 의해 무선 통신 시스템의 멀티 밴드화 및 광대역화가 요구되고 있다. 이와 같은 무선 통신 시스템에 있어서 이 미지 제거를 위해서, 저항과 콘덴서로 구성되는 복소계수 필터인 폴리페이즈 필터(Poly-phase Filter)를 사용하기도 한다. 시스템 요구를 만족시키는 높은 감쇠특성과 광대역을 실현하기 위해 필터를 다단으로 하면, 삽입손실이 증가하게 되고, 시스템 요구를 만족시키는 이미지 제거에 어려움이 있다.
한편, 멀티 밴드화 및 광대역화 통신 시스템에 있어서 간단한 시스템의 구현을 위해서, 다이렉트 컨버젼(Direct Conversion) 방식을 사용하는 것이 연구되고 있다. 다이렉트 컨버젼(Direct Conversion) 방식의 수신기에 있어서, 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 수신 신호는 바로 베이스밴드(Baseband) 신호로 변환되며, 저 중간주파수(Low IF)방식에서 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 수신 신호는 베이스밴드(Baseband) 신호로부터 조금 떨어진 중간 주파수(IF:Intermediate Frequency) 신호로 변환된다. 이 경우, 낮은 중간 주파수로 인해 이미지 제거에 어려움이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 광대역에 있어서 이미지 억압비를 개선할 수 있도록, 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지연을 이용하여 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 적용함으로써, 회로 규모를 간소화하고 소비 전력를 감소시킬 수 있는 무선 통신 시스템 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지 연을 이용하여 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터는 입력된 신호를 한 주기의 정수배 만큼 지연하여 적어도 둘 이상의 실수부 지연 신호를 생성하고, 상기 입력된 신호 및 상기 실수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 실수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하여 적어도 둘 이상의 실수부 승산 신호를 생성하며, 상기 적어도 둘 이상의 실수부 승산 신호를 순차적으로 쌍을 이루어 가산하여 상기 실수부 신호를 생성하는 실수부 신호 생성부; 및 상기 입력된 신호를 반 주기 만큼 지연하여 위상 지연 신호를 생성하고, 상기 위상 지연 신호를 한 주기의 정수배 만큼 지연하여 적어도 둘 이상의 허수부 지연 신호를 생성하고, 상기 위상 지연 신호 및 상기 허수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 허수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하여 적어도 둘 이상의 허수부 승산 신호를 생성하며, 상기 적어도 둘 이상의 허수부 승산 신호를 순차적으로 쌍을 이루어 가산하여 상기 허수부 신호를 생성하는 허수부 신호 생성부를 포함한다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 실수부 신호 생성부는, 상기 입력된 신호 및 상기 실수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 상기 실수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하여 상기 실수부 승산 신호를 생성하는 M개 -여기서, M은 적어도 5 이상의 정수임 - 의 실수부 신호 계수 승산기를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 허수부 신호 생성부는, 상기 위상 지연 신호 및 상기 허수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 상기 허수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하여 상기 허수부 승산 신호를 생성하는 (M-1)개의 허수부 신호 계수 승산기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 실수부 신호 생성부는, 상기 실수부 승산 신호 중 적어도 두 개의 신호를 극성 부여 단자를 통하여 입력받고, 상기 극성 부여 단자를 통하여 입력된 신호를 가산하여 상기 실수부 신호를 생성하는 (M-1)개 - 여기서, M은 적어도 5 이상의 정수임 - 의 가산기를 포함하고, 상기 극성 부여 단자는, 입력된 신호에 플러스 극성 또는 마이너스 극성을 번갈아 부여하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 허수부 신호 생성부는, 상기 허수부 승산 신호 중 적어도 두 개의 신호를 극성 부여 단자를 통하여 입력받고, 상기 극성 부여 단자를 통하여 입력된 신호를 가산하여 상기 허수부 신호를 생성하는 (M-2)개의 가산기를 포함하고, 상기 극성 부여 단자는, 입력된 신호에 플러스 극성 또는 마이너스 극성을 번갈아 부여하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 M개의 실수부 신호 계수 승산기는, 상기 실수부 가변 탭 계수의 절대값이 1보다 작은 제1, 제2, 제M-1 및 제M 실수부 신호 계수 승산기 및 상기 실수부 가변 탭 계수의 절대값이 1인 제3 내지 제M-2 실수부 신호 계수 승산기를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 (M-1)개의 허수부 신호 계수 승산기는, 상기 허수부 가변 탭 계수의 절대값이 상기 제1, 제2 실수부 신호 계수 승산기의 실수부 가변 탭 계수 절대값의 합에 0.4에서 0.6을 곱한 범위 내인 제1, 및 제M-1 허수부 신호 계수 승산기 및 상기 허수부 가변 탭 계수의 절대값이 1인 제2 내지 제M-2 허수부 신호 계수 승산기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 실수부 신호 생성부는, 신호를 입력받아 한 주기 지연하여 상기 실수부 지연 신호로서 출력하는 (M-1)개 의 실수부 신호 지연기를 포함하고, 상기 (M-1)개의 지연기는, 서로 직렬로 배열되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 허수부 신호 생성부는, 상기 입력된 신호를 반 주기 만큼 지연하여 위상 지연 신호를 생성하는 위상 지연기 및 신호를 입력받아 한 주기 지연하여 상기 허수부 지연 신호로서 출력하는 (M-2)개의 허수부 신호 지연기를 포함하고, 상기 (M-2)개의 허수부 신호 지연기 중 제1 허수부 신호 지연기는, 상기 위상 지연기와 직렬로 연결되고, 상기 (M-2)개의 허수부 신호 지연기는 서로 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터는 상기 입력된 신호를 표면 탄성파 형태로 변형하여 상기 실수부 신호 생성부 및 상기 허수부 신호 생성부로 출력하는 송신 전극부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 송신 전극부는, 압전재료를 포함하는 기판상에 서로 대향하여 맞물려 배열한 빗살모양의 핑거(finger)로 구성된 송신부 정전극와 송신부 부전극을 구비하며, 상기 송신부 정전극과 상기 송신부 부전극에 각각 연결된 송신부 입력 단자를 통하여 전기적 신 호를 수신하고, 상기 송신부 정전극과 상기 송신부 부전극에 각각 연결된 송신부 출력 단자를 통하여 표면탄성파 형태의 신호를 송신하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 실수부 신호 생성부는, 압전재료를 포함하는 기판상에 서로 대향하여 맞물려 배열한 빗살모양의 핑거(finger)로 구성된 실수부 정전극와 실수부 부전극을 구비하며, 상기 실수부 정전극과 상기 실수부 부전극에 각각 연결된 실수부 입력 단자를 통하여 표면탄성파 형태의 신호를 수신하고,실수부 출력 단자를 통하여 전기적 신호가 인가되는 실수부 전극부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 허수부 신호 생성부는, 압전재료를 포함하는 기판상에 서로 대향하여 맞물려 배열한 빗살모양의 핑거(finger)로 구성된 허수부 정전극와 허수부 부전극을 구비하며, 상기 허수부 정전극과 상기 허수부 부전극에 각각 연결된 허수부 입력 단자를 통하여 표면탄성파 형태의 신호를 수신하고, 허수부 출력 단자를 통하여 전기적 신호가 인가되는 허수부 전극부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 실수부 전극부는, 상기 실수부 정전극의 핑거(finger)와 상기 실수부 부전극의 핑거(finger)의 겹침의 정도에 따라 실수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값을 조절하는 것이 바람직하다 .
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 허수부 전극부는, 상기 허수부 정전극의 핑거(finger)와 상기 허수부 부전극의 핑 거(finger)의 겹침의 정도에 따라 허수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값을 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 실수부 전극부는, 상기 실수부 정전극의 핑거(finger)와 상기 실수부 부전극의 핑거(finger)가 번갈아 반복되는 것을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 허수부 전극부는, 상기 허수부 정전극의 핑거(finger)와 상기 허수부 부전극의 핑거(finger)가 번갈아 반복되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 실수부 전극부는, 상기 실수부 핑거(finger)의 일정한 간격(pitch)에 따라 지연 시간을 조절하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 상기 허수부 전극부는, 상기 허수부 핑거(finger)의 일정한 간격(pitch)에 따라 지연 시간을 조절하는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지연을 이용하여 이미지를 제거하는 필터링 방법은 (a) 입력된 신호를 제 1 값만큼 지연하고 제 2 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 실수부 신호를 생성하는 단계; 및 (b) 상기 입력된 신호를 제 3 값만큼 지연하고 제 4 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 허수부 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 필터링 방법의 (a) 단계는, 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지연을 이용하여 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 적용한 무선 통신 방법에 있어서, 적어도 둘 이상의 실수부 지연 신호를 생성하기 위하여 입력된 신호를 한 주기의 정수배 만큼 지연하는 단계, 적어도 둘 이상의 실수부 승산 신호를 생성하기 위하여 상기 입력된 신호 및 상기 실수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 실수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하는 단계, 상기 실수부 신호를 생성하기 위하여 상기 적어도 둘 이상의 실수부 승산 신호를 순차적으로 쌍을 이루어 가산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이미지를 제거하는 필터링 방법의 (b) 단계는, 위상 지연 신호를 생성하기 위하여 상기 입력된 신호를 반 주기 만큼 지연하는 단계, 적어도 둘 이상의 허수부 지연 신호를 생성하기 위하여 상기 위상 지연 신호를 한 주기의 정수배 만큼 지연하는 단계, 적어도 둘 이상의 허수부 승산 신호를 생성하기 위하여 상기 위상 지연 신호 및 상기 허수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 허수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하는 단계, 상기 허수부 신호를 생성하기 위하여 상기 적어도 둘 이상의 허수부 승산 신호를 순차적으로 쌍을 이루어 가산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지연을 이용하여 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 적용한 수신기는 입력된 신호를 제 1 값만큼 지연하고 제 2 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 실수부 신호를 생성하고, 상기 입력된 신호를 제 3 값 만큼 지연하고 제 4 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 허수부 신호를 생성하는 복소 계수 트랜스버설 필터; 상기 복소 계수 트랜스버설 필터에 의해 생성된 결과의 주파수를 변환하는 주파수 변환부; 및 상기 주파수 변환부에 의해 변환된 결과를 복조하는 복조부를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지연을 이용하여 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 적용한 송신기는 베이스 밴드 신호를 변조하는 변조기; 상기 변조기에 의해 변조된 결과의 주파수를 변환하는 주파수 변환부; 및 상기 주파수 변환부에 의해 변환된 결과를 입력된 신호를 제 1 값만큼 지연하고 제 2 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 실수부 신호를 생성하고, 상기 변환된 결과를 제 3 값만큼 지연하고 제 4 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 허수부 신호를 생성하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터의 블럭도이 다.
복소 계수 트랜스버설 필터(10)는 실수부 신호 생성부(12) 및 허수부 신호 생성부(14)를 포함하고, 공통 입력단자(A)로부터 입력된 신호가 실수부 신호 생성부(12)와 허수부 신호 생성부(14)에 분기된다. 실수부 신호 생성부(12)로부터의 실수부 신호는 그 출력 단자(B)로부터 획득되고, 허수부 신호 생성부(14)부터의 허수부 신호는 그 출력 단자(C)로부터 획득된다. 각 복소 계수 트랜스버설 필터는, 지연기(16), 가산기(22), 계수승산기(20)를 포함한다.
지연기(16)는, 1 클럭(clock) 즉 한 주기(T초) 만큼의 지연 시간을 일으키는 역할을 하는데, 예를 들면 D 플립플롭와 같은 것을 사용하는 것이 가능하다. 가산기(22) 및 계수승산기(20)는 논리 회로로 구성할 수 있다. 그리고 복소 계수 트랜스버설 필터의 입력단자(A)와 가산기(22)와의 사이에 배치되는 계수 승산기(20), 및 각 지연기의 출력과 가산기(22)와의 사이를 접속하는 계수 승산기(20)를 탭(tap)이라고 부르기로 한다. 그리고, 계수의 절대값이 1인 계수 승산기는, 지연기 출력 단자와 가산기의 하나의 입력단자를 마이너스 또는 플러스 극성에 접속하는 접속선과 등가지만, 여기서는 이것도 탭(tap)에 포함되는 것으로 한다.
예를 들면 도 1에 예시되는 실수부 신호 생성부(12)에 있어서, 제1 탭(tap)은 계수 a1을 가지는 계수 승산기(20)이고, 제2 탭(tap)은 계수 a2를 가지는 계수승산기(20)이다. 계수 승산기(20)의 입력 단자간에는 지연 시간 T초를 가지는 제1의 지연기(16)가 삽입된다. 그리고 계수 승산기부터의 출력이 제1의 가산기(22)에 의해 가산된다. 본 실시예에 있어서 3번째 이후의 계수는 1로 한다. 그리고 출력 단자(B)로부터 2번째의 계수는 다시 a2로 되고, 출력 단자B 에 접속되는 계수는 다시 a1로 된다.
도 1에 예시되는 허수부 신호 생성부(14)에 있어서, 입력단자(A)에 접속된 반 주기(T/2 초)의 지연 시간을 가지는 제1의 지연기(16)의 출력측은 계수 b1을 가지는 계수 승산기(20)와 제2의 지연기(16)에 접속된다. 이 경우, 제1 탭(tap)은 제1의 계수 승산기(20)이다. 제2 탭(tap)은 지연 시간 T초를 가지는 지연기(16)의 출력과 가산기(22)와의 직접접속이다. 제2 탭(tap) 이후는 계수가 1이고, 최후의 지연기(16)로부터의 출력은 제1 탭(tap)과 같이 계수 b1을 가지는 계수승산기(22)를 거쳐 출력 단자(C)로 출력된다.
실수부 신호 생성부에 있어서, 실수부 신호 계수승산기(20)의 수 즉, 탭(tap)의 수가 M개 - M은 5 이상의 정수 -, 실수부 신호 지연기(16)가 (M-1)개, 실수부 신호 가산기(22)가 (M-1)개이다. 허수부 신호 생성부에 있어서, 허수부 신호 계수 승산기(20)의 수 즉, 탭(tap) 수가 (M-1)개, 허수부 신호 지연기(16)가 (M-1)개, 허수부 신호 가산기(22)가 (M-2)개이다. 본 실시예에 있어서는, 실수부 신호 생성부의 입력쪽에 있는 최초의 2개 실수부 신호 계수 승산기(20) 및 출력쪽에 있는 2개의 실수부 신호 계수 승산기(20)의 계수의 절대값이 1보다 작도록 각각 지정되고, 이것에 대응한 실수부 신호 계수 승산기(20)가, 총 4개가 배치된다. 그 외의 실수부 신호 계수 승산기의 계수의 절대값이 되도록 할 수 있다.
또한, 허수부 신호 생성부(14)에 있어서는, 최초와 최후의 계수가 b1로 지정되어 이에 대응한 허수부 신호 계수승산기(20)가, 총 2개가 배치된다. 그 외의 계 수의 절대값이 1인 탭(tap)이 되도록 할 수 있다.
다음으로, |a1|=0.5, |a2|=0.5, |b1|=0.48로 설계한 디지털 회로에 의해 구성된 트랜스버설 복소계수 필터(10)의 시뮬레이션 결과에 대해서 설명하면 다음과 같다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 탭(tap) 계수의 배치를 나타내는 그래프이다.
도 2(b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
시뮬레이션으로 매스워크(MathWorks)사의 매트랩(MATLAB)이 사용되었다. 그리고, 본 실시예에 따른 복소계수 필터(10)의 특성을 굵은 선으로 표시한다. 가는 선은 복소계수 트랜스버설 표면 탄성파 필터의 특성이며, 다음에 상세하게 설명한다.
우선, 실수부 신호 생성부에서는, 제1 탭(tap)에 있어서 a1=-0.5, 제2 탭(tap)에 있어서 a2=0.5, 제3 탭(tap) 이후 제9 탭(tap)까지 절대값이 1에 부호가 마이너스, 플러스를 번갈아 가며 반복된다. 제10 탭(tap)은 a2=0.5, 제11 탭(tap)은 a1=-0.5로 한다. 한편, 허수부 신호 생성부에서는, b1=-0.48, 제2 탭(tap) 이후 제9 탭(tap)까지 절대값이 1에 부호가 플러스, 마이너스를 번갈아 반복한다. 최후는 b1=0.48로 한다. 이 경우, 바람직하게는 |b1|=(|a1|+|a2|)x(0.4~0.6부근의 임의치)와 선택할 수 있다. 그리고, 부호는, 가산기에 입력되는 신호의 극성을 나타내며 플러스는 가산, 마이너스는 감산을 나타낸다. 도 1 및 도 2(a)에 예시되는 바와 같이, 탭(tap)으로부터 가산되는 신호의 극성은 플러스, 마이너스가 번갈아 반복된다.
도 2(b)에 있어서, 가로축은 정규화 주파수이고 세로축은 필터를 통과하는 신호의 진폭을 데시벨(dB:decibel)로 표현한 것이다. 통과대역의 중심 주파수는 본 도면에서 정규화 주파수 0.5의 점에 의해 나타내지고, 이 점의 진폭은 거의 감쇠가 제로로 작은 것을 나타낸다. 한편, 이미지 주파수를 나타내는 정규화 주파수 -0.5에 있어서, 진폭은 약 -53dB이고, 원하는 주파수에 비하여 충분하게 감쇠시킬 수 있다. 즉, 도 2(a)에 예시되는 간단한 필터 구성에 의해 이미지 억압이 가능하다.
다음으로, 가변 탭(tap) 계수 a1, a2, b1의 수치를 변화하게 한 경우의 진폭의 주파수 특성에 대해서 설명하면 다음과 같다.
도 3(a)은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 탭(tap) 계수의 배치를 나타내는 그래프이다.
도 3(a)에 예시하는 바와 같이, 실수부 가변 탭 계수 a1 및 a2의 수치는 제1 실시예와 같이 0.5로 한다. 허수부 가변 탭 계수 b1은 0.5로 한다.
도 3(b)은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
정규화 주파수가 0.5로 표시되는 원하는 주파수 근처의 통과 대역 특성은, 제1 실시예와 거의 다름없는 저 삽입 손실이라고 할 수 있다. 한편, -0.5로 나타내는 이미지 주파수에 있어서는 진폭이 -100dB 이하인 것이 가능하고, 이미지 신호의 감쇠량을 크게 할 수 있다. 그러나, 고감쇠량인 대역은 제1 실시예와 비교해 좁아 진다.
도 4(a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변 탭(tap) 계수의 배치를 나타내는 그래프이다. 제3 실시예에 있어서는, 도 4(a)에 예시하는 바와 같이, a1=-0.2, a2=0.8, |b1|=0.49로 한다.
도 4(b)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
원하는 주파수 근처의 통과 대역 특성은, 제1 실시예와 거의 다름없는 낮은 삽입 손실이 가능하다. 한편, 이미지주파수에 있어서는 진폭이 약 -58dB이고 제1 실시예보다 약간 크게 할 수 있다. 또한, 고감쇠량인 대역은 제1 실시예보다 약간 넓게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 허수부 가변 탭(tap) 계수와 주파수 특성과의 관계를 나타내는 그래프이다. 즉, 이미지 근방에서의 감쇠량의 b1 의존성을 나타낸다.
여기서, 실선은 a1=-0.5, a2=0.5로 하고, b1을 변화시킬 때의 감쇠량을 나타낸다. 그리고, 점선은 a1=-0.2, a2=0.8로 하여, b1을 변화시킬 때의 감쇠량을 나타낸다. |b1|=0.5에 있어서 감쇠량이 무한대로 되고, |b1|가 이보다 크거나 작아도 감쇠량은 저하한다.
제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예에서 살펴본 바와 같이, a1, a2, b1을 변화시킴으로써 주로 이미지 주파수 근방에 있어서 진폭 및 그 주파수 특성의 급격한 변화를 제어할 수 있다. 이 결과, 이 3개의 변수를 선택하는 것에 의해 대상으로 하는 통신 시스템의 사양에 맞는 필터를 실현할 수 있다.
다음으로, 제4 실시예에 따른 복소 계수 트랜스버설 필터에 대해서 설명하면 다음과 같다. 일반적으로는, 원하는 사용 주파수가 높은 경우 및 다중 변조 방식의 경우, 이미지를 더 완전히 제거할 수 있도록, 탭(tap) 수를 증가하여 계수를 탭(tap)마다 조금씩 변화시키는 복소 계수 트랜스버설 필터를 설계한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가변 탭(tap) 계수의 배치를 나타내는 그래프로서, 가변 탭(tap) 수가 41이고, 가변 탭(tap) 계수가 점진적으로 변화하는 제4 실시예의 구성을 나타낸다. 상부 그래프는, 실수부 탭(tap) 계수의 배열을 나타내고, 하부 그래프는 허수부 탭(tap) 계수의 배열을 표시한다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
이미지 주파수인 -0.5의 점에 있어서, 진폭은 -70dB 이하로 이미지 제거가 가능하다. 가변 탭(tap) 수가 41로 많지만, 절대값이 1인 계수를 가지는 탭(tap)을 중앙부 근방에 배치하였고, 이로써 회로 규모의 간소화와 소비전력의 저감을 실현할 수 있다. 또한, 도 7에서의 점선은, 일정 계수로 이루어져 11탭(tap)를 가지는 진폭 특성을 나타낸다. 이 경우, 실수부 탭 계수는, (-1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1,1, -1)이고, 허수부 탭 계수는, (-1, 1, -1,1, -1,1, -1, 1, -1,1)로 한다. 이미지 주파수에서의 진폭은 약 -30dB이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 복소계수 트랜스버설 표면 탄성파 필터(50)를 나타내는 도면이다.
표면 탄성파(SAW, Surface Acoustic Filter)를 전달하는 매질로서는, 리튬 탄타레이트(LiTaO3), 리튬나이트라이드(LiNbO3), 수정 등의 압전재료를 사용할 수 있다. 미세 가공 기술의 진전에 의해 3GHz를 넘는 주파수대에 있어서도 충분한 성능이 얻어질 수 있다.
제1 실시예의 입력 단자(A)에 상당하는 입력 단자(D)는 송신 전극부(56)의 정전극(561)에 접속된다. 또 부전극(562)은 접지에 접속된다. 압전재료를 포함하는 기판상에 서로 대향하여 맞물려 배열한 빗살모양의 핑거(finger)(58)를 포함하고, 정전극의 핑거(finger)와 부전극의 핑거(finger)가 번갈아 반복되며, 입력 신호에 의해 압전효과를 일으켜 표면탄성파(SAW)를 여진한다. 핑거(finger)(58)는 다수일 수 있다.
전달된 표면탄성파(SAW)는 실수부 신호 생성부(52)를 구성하는 실수부 정전극(521)으로 해서, 다시 전기 신호로 되돌려져, 제1 실시예의 출력단자(B)에 해당하는 출력단자(E)로 출력된다. 실수부 신호 생성부(52)를 구성하는 부전극(522)은 접지와 접속된다. 이와 같이 서로 대향하여 맞물려 배열한 빗살모양의 핑거(finger)(58)를 가지는 정전극(521) 및 부전극(522)을 포함하는 실수부 신호 생성부(52)가 구성된다.
도 8에 예시되는 핑거(finger)(58)는, 도 1에 예시되는 바와 같은 탭(tap) 계수를 가진다. 핑거(finger)가 100% 서로 겹치면 탭(tap) 계수는 1이고, 겹치지 않으면 탭(tap) 계수는 제로가 된다. 실수 신호 생성부(52)는 지연 시간이 한 주기(T초) 간격을 가진 핑거(finger)(58)를 표면탄성파(SAW) 전달방향으로 다수배열된 구성이다.
또 각각의 수신 전극의 각 탭(tap)를 구성하는 핑거(finger)부에 있어서, 정 전극과 접속하고 있는 핑거(finger)가 송신 전극(56)에 가까운 측으로 배치된 다음의 핑거(finger)부(58)에 있어서는, 부전극부와 접속해 있는 핑거(finger)가 송신 전극에 가까운 측으로 배치된다. 이와 같은 서로 번갈아 반복되는 배열은, a1 및 a2의 부호가 플러스 마이너스를 번갈아 반복하는 것에 대응한다.
마찬가지로, 허수부 신호 생성부(54)를 구성하는 허수부 정전극(541)로 인해서, 제1 실시예의 출력 단자(C)에 대응하는 출력 단자(F)에 전달된다. 허수부 신호 생성부(54)를 구성하는 허수부 부전극(542)는 접지와 접속된다. 이 경우도 핑거(finger)(58)의 일정한 간격(pitch)는 지연 시간이 한 주기(T초)가 되도록 설정된다. 그리고, 허수부 정전극 핑거(finger)와 허수부 부전극 핑거(finger)는 실수부 정전극 핑거(finger)와 실수부 부전극 핑거(finger)보다 1쌍 적고, 지연 시간이 반 주기(T/2초)만 내측에 없도록 배치된다. 이것은, 도 1에 예시된 디지털 회로 구성과 같은 작용을 한다.
도 2(a)에 표현된 |a1|=|a2|=0.5, |b1|=0.48인 탭(tap)계수를 가지는 복소계수 표면 탄성파 필터인 제5 실시예의 진폭의 주파수 특성을, 도 2(b)에서의 가는선으로 나타내었다. 제1 실시예와 마찬가지로, 원하는 주파수에 있어서, 삽입 손실을 제로로 할 수 있고, 이미지 주파수 근방에 있어서 진폭을 -55dB로 할 수 있다. 다른 대역에 있어서는, 이미지 이외의 다른 잡음도 제거할 수 있다. 마찬가지로, 도 4 및 도 5에 있어서도 복소계수 트랜스버설 표면 탄성파 필터는, 디지털 회로 구성에 의한 복소 계수 트랜스버설 필터와 유사한 특성임이 예시된다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 실수부 전극부를 나타내는 도면이다.
도 9는, 그 안의 실수부 수신 전극을 나타내는 모식평면도이다. 주파수가 높아지면 핑거(finger)의 폭 및 일정한 간격(pitch)-지연 시간과 대응-이 감소된다. 이 예에 있어서는, 각 핑거(finger)간에서의 표면탄성파(SAW)의 불필요한 반사 등에 의한 특성 저하를 방지하기 위해, 핑거(finger) 2개를 1조로 구성한다.
제5 실시예에 있어서는 a1, a2, b1과 3종류의 계수를 결정하는 것으로, 도 2(b)에 예시되는 바와 같이 이미지 억압에 충분한 진폭의 주파수 특성을 얻을 수 있다. 그리고, |b1|=(|a1|+|a2|)x(0.4~0.6부근)의 관계로 개시되는 바와 같이 b1의 계수는 적정한 크기로 선택할 수 있다. 또 계수가 1이 아닌 영역은, 양단부에 한정되어 있다. 따라서, 전극의 음향적 여진 효과의 작은 부분이 최소한으로 가능하고, 필터의 삽입 손실이 적어진다. 또 사이즈도 축소할 수 있다.
제1 및 제5 실시예에 있어서는, 종래로부터 응용되어 온 각종 필터 회로보다 간단한 회로 구성으로 필터 설계가 매우 간단해진다. 또 트랜스버설(transversal)형 필터라면 디지탈 회로 및 아날로그 회로 중 어느 것으로도 적용할 수 있기 때문에, 응용 범위는 매우 넓다. 게다가, 최저 3개의 탭(tap) 계수 절대값을 설계하는 것 만으로, 이미지 억압비를 우선하는 경우, 혹은 두 가지 주파수에서의 이미지 신호 제거 등, 용도에 따라 필터의 감쇠 특성을 선택할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 이와 같은 간소화된 복소계수 필터를 사용함으로써 이미지를 억압할 수 있는 작용에 대해서 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 10은 저 중간주파수(Low IF) 방식의 수신기에서의 주파수 변환을 나타내는 그래프이다.
중심 주파수 fc를 가지는 원하는 주파수는, 멀티 밴드 또는 광대역 시스템을 구성하는 자신의 시스템 신호(1000)를 나타낸다. 이 자신의 시스템 신호에 대한 이미지 신호(1002)가 -fc를 중심으로 하여 존재한다. 또 자신의 시스템 신호의 근방에, 타 시스템 신호나 노이즈(1004)가 존재한다. 예를 들면, 도 10의 상부 그래프에서는 자신의 시스템 신호 보다 약간 낮은 주파수 대역에 존재하고, 이것이 중첩되어 이미지 신호의 근방(본 도면에서의 이미지신호의 우측)에 타 시스템 신호나 노이즈의 이미지 신호(1006)이 존재한다. 도 10의 상부 그래프에 점선에 예시된 통과 대역 특성을 가지는 무선 주파수 대역 통과 필터(RF Bandpass Filter)(1008)에서는 타 시스템 신호 또는 잡음을 제거하는 것이 곤란하다.
저 중간주파수(Low IF) 방식의 중간 주파수(IF = fc-fL)는 슈퍼헤테로다인 방식과 비교해 낮게 선택되고, 예를 들면 수MHz이하의 범위에서 선택된다. 도 10의 하부 그래프에 있어서, (fc-fL)신호와 (fc+fL)신호 간 주파수의 차가 크기 때문에 (fc-fL)만을 추출하는 것이 용이하게 된다. 또한 자신의 시스템 신호로부터 변환된 원하는 주파수(fc-fL)는 타 시스템 신호 또는 잡음의 이미지 신호(-fc+fL)와 겹치고, 또한 자신의 시스템 신호의 이미지와도 겹친다. 이 이미지 방해에 의해 통신 품질이 대폭적으로 저하한다.
도 11은 본 발명에 의한 트랜스버셜(transversal)형 복소계수 필터(10)를 사용한 수신기의 구성예 중 하나를 나타내는 블럭도이다.
안테나(60)에 의해 신호를 수신 하고, LNA(Low Noise Amplifier:저 잡음 증폭기)(62)에서 증폭하고, 제1 실시예의 디지털 회로 구성 또는 제2 실시예의 SAW의 트랜스버셜(transversal)형 복소계수 필터(10)에 의해 필터링을 행한다. 그 후, 다운 컨버터로서의 주파수 변환기(64), 복조기(66)를 거쳐 복조가 완료된다. 복조기(66)는, 변조파 신호를 베이스 밴드로 복조한다. 더욱이, 복소계수 필터(10)를 디지털 회로로 구성하는 경우에는, 파선에 예시되는 A/D변환기(68)를 LNA(62)와 트랜스버셜(transversal)형 복소계수 필터(10) 간에 삽입한다.
또한, 본 발명에 의한 복소계수 filter를 사용해 이미지 억압을 하는 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.
도 12는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 저 중간주파수(Low IF) 방식의 수신기에서의 필터링 전 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호를 나타내는 그래프이다.
중심 주파수 fc를 가지는 희망파는, 멀티 밴드 또는 광대역 시스템을 구성하는 자신의 시스템 신호(1000)로 나타낸다. 이 자신의 시스템 신호에 대한 이미지 신호(1002)가 -fc를 중심으로 존재한다. 또 자신의 시스템 신호의 근방에, 타 시스템 신호나 노이즈(1004)가 존재한다. 예를 들면, 도 12의 첫번째 그래프에서는 자신의 시스템 신호 보다 약간 낮은 주파수대에 존재하고, 이것이 중첩된 것이 이미지 신호 근방(본 도면에 있어서는 이미지의 우측)에 타 시스템 신호나 노이즈의 이미지 신호(1006)이 존재한다. 본 발명에 의한 트랜스버설 복소계수 필터는, fc를 중심으로 한 자신의 시스템 신호를 통과시키고, -fc를 중심으로 한 이미지 신호를 저지하는 대역특성(1010)을 가진다.
도 12의 두번째 그래프는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버 설 필터를 사용한저 중간주파수(Low IF) 방식의 수신기에서의 필터링 후 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호를 나타내는 그래프이다.
자신의 시스템 신호는 대부분 감쇠 없이 주파수 변환기에 들어간다. 한편, 이미지 신호는 복소 계수 트랜스버설 필터(10)에 의한 큰 감쇠를 통해 통과가 저지된다. 타 시스템 신호 또는 노이즈는 통과대역의 단부에 위치하고, 약간 감쇠하면서도 통과해 자신의 시스템 신호의 근방에 존재한다. 한편, 타 시스템 신호 또는 노이즈의 이미지는 이미지 신호와 같이 큰 감쇠를 위해서 통과가 저지된다. 즉, 복소 계수 트랜스버설 필터(10)를 통과하는 단계에서, 이미지 신호를 대부분 제거할 수 있다.
도 12의 세번째 그래프는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 저 중간주파수(Low IF) 방식의 수신기에서의 주파수 변환 후 신호를 나타내는 그래프이다.
저 중간주파수(Low IF) 방식의 IF단의 중간 주파수(IF=fc-fL)은 슈퍼헤테로다인 방식과 비교해 낮고, 예를 들면 수MHz 이하의 범위에서 선택된다. 도 12(c)에 있어서 (fc-fL) 신호와 (fc+fL)신호는 주파수의 차가 크기 때문에 (fc-fL)만을 추출하는 것이 되도록 할 수 있다. 또한 자신의 시스템 신호로부터 변환된 원하는 주파수(fc-fL)는 타 시스템 신호 또는 잡음의 이미지 신호(-fc+fL)와 중첩될 수 있지만, 이 이미지 신호는 복소 계수 트랜스버설 필터에 의해 충분히 억압된 것이므로 수신 성능은 저하하지 않는다. 그리고, 다이렉트 컨버젼 방식에 있어서도 거의 유사한 작용으로 설명 가능하다.
그리고, 복소 계수 트랜스버설 필터(10)를 사용한 저 중간주파수(Low IF) 방식을 종래의 슈퍼헤테로다인 방식과 비교하여 설명하면 다음과 같다.
도 13은 슈퍼헤테로다인 방식의 수신기 블럭도를 나타내는 그래프이다.
안테나(60)로부터의 신호는, 우선 무선 주파수 대역 통과 필터(RF Bandpass Filter)에 입력되어 원하는 주파수를 선택한다. 그 후 저잡음증폭기(LNA)(62)에 의해 증폭된 신호와, 국부 발진기(65)로부터의 로컬 신호는 믹서(66)에 승산되어 중간주파수(IF)대로 변환된다.
도 14는 도 13에 예시된 블럭도의 각 단계에서의 신호를 나타내는 모식도이다.
도 14의 첫번째 그래프는 슈퍼헤테로다인 방식의 수신기에서의 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호를 나타내는 그래프이다.
여기서, 무선 주파수(RF)단에서의 실수 신호이고, 중심 주파수 fc의 근방에 자신의 시스템 신호(1000)가 존재하고, 그보다 약간 낮은 주파수대에 타 시스템 신호 또는 잡음(1004)이 존재한다. 그리고 점선으로 표현되는 통과 특성을 가지는 무선 주파수 대역 통과 필터(RF Bandpass Filter)(1008)에서는, 이 타 시스템 신호 또는 잡음이 충분히 제거될 수 없다. 또 -fc의 근방에는, 이들이 되풀이된 이미지가 존재한다.
도 14의 두번째 그래프는 슈퍼헤테로다인 방식의 수신기에서의 중간 주파수(IF:Intermediate Frequency) 신호를 나타내는 그래프이다.
여기서, 중간 주파수(IF)단에서의 실수 신호이고, 국부 발진기(65)로부터의 국부 발진 신호(fL)와 중심주파수(fc)가 믹서(66)에서 승산되어 IF신호(fIF)를 생성한다. 이 경우, 타 시스템 신호 또는 잡음(1004)도 주파수 변환된 후, IF신호(fIF)근방에 발생한다(1014). 또 이들이 되풀이된 이미지가 마이너스 IF신호(-fIF)근방에 생긴다(1016). 협대역 또한 가파른 감쇠 특성을 가지는 중간주파수 대역 통과 필터(IF Bandpass Filter)로 필터링함(1012)으로써 도 14의 두번째 그래프에 개시된 주파수 변환된 타 시스템 신호 또는 잡음 성분을 제거할 수 있다. 더욱이, 슈퍼 헤테로다인 방식에서의 중간 주파수(IF)는, 일반적으로는 수십 ~ 수백MHz로 높다. 이와 같이 무선 주파수 대역 통과 필터(RF Bandpass Filter)(70)과 중간주파수 대역 통과 필터(IF Bandpass Filter)(72)와의 이중의 필터링에 의해 이미지 억압이 수행된다.
도 14의 세번째 그래프는 슈퍼헤테로다인 방식의 수신기에서의 최종단 신호를 나타내는 그래프이다.
이것과 비교하여, 도 11에 예시되는 다이렉트 컨버젼 방식에 있어서는, 무선 주파수 대역 통과 필터(RF Bandpass Filter)가 불필요하고, 신호는 실질적으로 무선 주파수 대역 통과 필터(RF Bandpass Filter)를 경유하지 않고 트랜스버셜(transversal)형 복소계수 filter(10)에 입력된다. 게다가, IF신호의 주파수는 슈퍼 헤테로다인 방식과 비교해 낮거나 실질적으로는 존재하지 않기 때문에, 광대역 또는 가파른 감쇠 특성을 가지는 중간주파수 대역 통과 필터가 불필요하다. 이와 같이, 본 실시예의 트랜스버셜(transversal)형 복소계수 필터(10)를 사용한 다 이렉트 컨버젼 방식의 통신 시스템에서는, 2중의 필터링을 필요로 하지 않고 이미지 신호 억압이 가능하게 되고, 시스템도 간소화 가능하다.
도 15는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 저 중간주파수(Low IF) 방식의 수신기를 나타내는 블럭도이다.
제1 실시예 및 제5 실시예와 같은 복소 계수 트랜스버설 필터(10)에서의 실수부 신호 생성부(12)에는 실수 신호가 단자(A)로부터 입력되고, 복소수 신호의 실수부신호가 출력된다. 한편, 허수부 신호 생성부(14)에는 실수 신호가 단자A로부터 입력되고, 복소수 신호의 허수부 신호가 출력된다. 실수부 신호와 허수부 신호는 90도의 위상차를 가진다.
국부 발진기(80)는, 무선 주파수(RF)신호와 중간 주파수(IF)신호와의 차의 주파수를 가지고 있고, 실수부가 코사인(COS)파, 허수부가 사인(SIN)파인 복소로컬 신호를 출력한다. 또한, 다이렉트 컨버젼 방식에 있어서는 무선주파수(RF)신호와 동일 주파수를 가지는 로컬 신호를 사용한다. 복소 믹서부(82)를 구성하는 믹서(86)는, 실수부측 트랜스버셜 필터(12)의 출력과 복소로컬신호의 실수부를 승산하여 감산기(90)의 정 입력단에 입력한다. 믹서(94)는, 실수부측 트랜스버셜 filter(12)의 출력과 복소로컬 신호의 허수부를 승산하여 그 결과를 가산기(96)의 일측 입력단에 입력한다.
믹서(88)는, 허수부 신호 생성부(14)의 출력과 복소로컬 신호의 실수부를 승산하여 가산기(96)의 타측 입력단에 출력한다, 또 믹서(92)는, 허수부 신호 생성부(14)의 출력과 복소 로컬 신호의 허수부를 승산하여 그 결과를 감산기(90)의 부 입력단에 입력한다.
감산기(90)는 믹서(86)의 출력 신호로부터 믹서(92)의 출력 신호를 감산하여 복소수 신호의 실수부로서 그 결과를 단자 G에 출력한다. 또 가산기(96)는 믹서88의 출력 신호와 믹서(94)의 출력 신호를 가산하여 복소수 신호의 허수부로서 그 결과를 단자 H에 출력한다.
베이스 밴드 생성부(108)는, BPF(100, 101)과, AGC앰프(102, 103)와, A/D변환기(104, 105)와, 국부 발신기(122)와, 전 복소 믹서(130)와, 불균형 보정기(120)와, LPF(116,117)로 구성된다.
대역 통과 필터(BPF)(100, 101)는, 입력되는 복소수 신호에 대해, 음과 양의 중간주파수(IF)신호 주파수를 중심으로 한 소정의 대역을 통과시켜 복소수 신호를 출력한다. 자동 이득 제어 증폭기(AGC Amplifier)(102, 103)은, 단자 L에 입력한 전압에 따라 이득을 제어한다.
아날로그 디지털 변환기(A/D Converter)(104, 105)는, 자동 이득 제어 증폭기(AGC Amplifier)의 아날로그 출력을 디지털 신호로 변환하고, 복소수 신호 출력을 불균형 보정기(120)에 입력한다. 아날로그 디지털 변환(A/D Conversion)에 의해 후단의 복조기에 있어서 디지털 신호 처리가 가능하게 된다.
불균형 보정기(120)는, 보상치 메모리(106)와, 승산기(118)로 구성되고, 2개의 아날로그 디지털 변환기(A/D Converter)에서의 출력 신호 진폭차 및 위상차(불균형)을 디지털적으로 보정한다. 이 결과, 목적으로 하는 대역에 있어서 이미지 억압을 보다 잘 할 수 있다. 이 보상치 메모리(106)에는, 2개의 아날로그 디지털 변 환기(A/D Converter)보다도 전의 아날로그 신호 처리부의 진폭비 및 위상차(보상치)가 사전에 기억되어 있다. 승산기(118)는, 아날로그 디지털 변환기(A/D Converter)(105)의 출력 신호와 보상치 메모리(106)로부터 입력한 보상치를 승산하고, 그 결과를 출력한다.
국부 발진기(122)는, 중간 주파수(IF)신호와 같은 주파수를 가지고, 복소 로컬 신호를 출력한다. 복소믹서부(130)는 복소믹서부(82)와 동일 구성이기 때문에, 거의 같은 작용에 의해 단자J 및 단자K에 있어서 주파수 제로의 성분을 포함하는 베이스 밴드 신호가 복소수 신호로 획득될 수 있다. 이와 같은 다운 컨버터에 의해 멀티 밴드화 및 광대역화 된 휴대무선통신 수신기에 있어서, 이미지 제거가 가능하게 된다.
본 발명은 수신기에 한정되지 않고, 송신기에서도 마찬가지로 이미지 억압이 가능하다. 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 송신기에 대해서 설명하면 다음과 같다.
도 16은 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 송신기를 나타내는 블럭도이다.
베이스 밴드 신호는 변조기(130)에 의해 변조 후, 업 컨버터(up-converter)인 주파수 변환기(132)에 의해 복소로컬 신호에 의해 업 컨버팅되고, 복소 계수 트랜스버설 필터(134)에 입력된다. 그 후 증폭기(PA, Power Amplifier)(138)에 의해 증폭되고, 송신용 안테나(140)로부터 신호가 송신된다. 더욱이, 복소 계수 트랜스버설 필터(134)가 디지털 회로로 이루어지는 디지털 필터인 경우에는, 증폭기(138) 와 복소 계수 트랜스버설 필터(134)와의 사이에 디지털 아날로그 변환기(D/A Converter)(136)를 삽입한다.
도 17은, 다이렉트 컨버젼 방식의 송신기에서의 베이스밴드 신호와 무선 주파수(RF: Radio Frequency)를 나타내는 그래프이다.
주파수 변환기(132)에 의해 실수 신호인 로컬 신호와 믹서에서 승산된 후, 그림17(b)와 같이, 중심 주파수 fc 근방에 원하는 주파수 신호(1018) 및 이미지 방해 신호(1020)가 존재한다. 이들이 반복되는 이미지(1022,1024)가 -fc근방에 존재한다.
도 18은, 본 발명의 복소 계수 트랜스버설 필터(134)를 사용해 이미지 억압을 설명하는 모식도이다.
도 18의 첫 번째 그래프는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 다이렉트 컨버젼 방식의 송신기에서의 베이스밴드 신호를 나타내는 그래프이다.
도 18의 두 번째 그래프는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 다이렉트 컨버젼 방식의 송신기에서의 필터링(1026) 전 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호를 나타내는 그래프이다.
도 18의 세 번째 그래프는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 사용한 다이렉트 컨버젼 방식의 송신기에서의 필터링 후 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호를 나타내는 그래프이다.
도 18의 네 번째 그래프는 본 발명의 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버 설 필터를 사용한 다이렉트 컨버젼 방식의 송신기에서의 송신 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호를 나타내는 그래프이다.
베이스 밴드 단의 복소수 신호는, 업 컨버젼(Up conversion) 된다. 필터링 전의 무선 주파수(RF)단에 있어서 원하는 주파수(1028)와 이미지 방해파(1030)가 중심 주파수 fc 근방에, 이미지 신호(1032,1034)가 -fc근방에 존재한다.
본 발명에 의한 복소 계수 트랜스버설 필터(134)는 점선과 같은 통과 특성을 갖고 있고, 무선 주파수(RF)단에 있어서 -fc 근방의 이미지 신호는 감쇠량이 크기 때문에 이미지 신호를 매우 작게 할 수 있다. 이 결과, 이미지 억압이 가능하게 되어 이미지 영향이 적은 실수 신호인 송신 출력을 얻을 수 있다. 이 업 컨버터(up-converter) 및 이것을 사용한 송신기는, 멀티 밴드 및 광대역인 휴대 무선통신 시스템 등에 적합하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
복소 계수 트랜스버설 필터를 구성하는 회로 소자, SAW재료, 전극 등의 형상, 사이즈, 배치 등에 관하여 당업자가 각종 설계 변경을 한 것에서도, 요지를 일탈하지 않는 한 본 발명에 포함된다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 실수부 신호와 허수부 신호의 위상 지연을 이용하여 이미지를 제거하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 적용함으로써, 광대역에 있어서 이미지 억압비를 개선할 수 있다. 그리고, 회로 규모를 간소화하고 소비 전력를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (24)

  1. 입력된 신호를 한 주기의 정수배 만큼 지연하여 적어도 둘 이상의 실수부 지연 신호를 생성하고, 상기 입력된 신호 및 상기 실수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 실수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하여 적어도 둘 이상의 실수부 승산 신호를 생성하며, 상기 적어도 둘 이상의 실수부 승산 신호를 순차적으로 쌍을 이루어 가산하여 상기 실수부 신호를 생성하는 실수부 신호 생성부; 및
    상기 입력된 신호를 반 주기 만큼 지연하여 위상 지연 신호를 생성하고, 상기 위상 지연 신호를 한 주기의 정수배 만큼 지연하여 적어도 둘 이상의 허수부 지연 신호를 생성하고, 상기 위상 지연 신호 및 상기 허수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 허수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하여 적어도 둘 이상의 허수부 승산 신호를 생성하며, 상기 적어도 둘 이상의 허수부 승산 신호를 순차적으로 쌍을 이루어 가산하여 상기 허수부 신호를 생성하는 허수부 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실수부 신호 생성부는,
    상기 입력된 신호 및 상기 실수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 상기 실수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하여 상기 실수부 승산 신호를 생성하는 M개 -여기서, M은 적어도 5 이상의 정수임 - 의 실수부 신호 계수 승산기를 포함하 는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 허수부 신호 생성부는,
    상기 위상 지연 신호 및 상기 허수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 상기 허수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하여 상기 허수부 승산 신호를 생성하는 (M-1)개의 허수부 신호 계수 승산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 실수부 신호 생성부는,
    상기 실수부 승산 신호 중 적어도 두 개의 신호를 극성 부여 단자를 통하여 입력받고, 상기 극성 부여 단자를 통하여 입력된 신호를 가산하여 상기 실수부 신호를 생성하는 (M-1)개 - 여기서, M은 적어도 5 이상의 정수임 - 의 가산기를 포함하고,
    상기 극성 부여 단자는, 입력된 신호에 플러스 극성 또는 마이너스 극성을 번갈아 부여하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 허수부 신호 생성부는,
    상기 허수부 승산 신호 중 적어도 두 개의 신호를 극성 부여 단자를 통하여 입력받고, 상기 극성 부여 단자를 통하여 입력된 신호를 가산하여 상기 허수부 신호를 생성하는 (M-2)개의 가산기를 포함하고,
    상기 극성 부여 단자는, 입력된 신호에 플러스 극성 또는 마이너스 극성을 번갈아 부여하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 M개의 실수부 신호 계수 승산기는,
    상기 실수부 가변 탭 계수의 절대값이 1보다 작은 제1, 제2, 제M-1 및 제M 실수부 신호 계수 승산기; 및
    상기 실수부 가변 탭 계수의 절대값이 1인 제3 내지 제M-2 실수부 신호 계수 승산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (M-1)개의 허수부 신호 계수 승산기는,
    상기 허수부 가변 탭 계수의 절대값이 상기 제1, 제2 실수부 신호 계수 승산기의 실수부 가변 탭 계수 절대값의 합에 0.4에서 0.6을 곱한 범위 내인 제1, 및 제M-1 허수부 신호 계수 승산기; 및
    상기 허수부 가변 탭 계수의 절대값이 1인 제2 내지 제M-2 허수부 신호 계수 승산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 실수부 신호 생성부는,
    신호를 입력받아 한 주기 지연하여 상기 실수부 지연 신호로서 출력하는 (M-1)개 의 실수부 신호 지연기를 포함하고,
    상기 (M-1)개의 지연기는, 서로 직렬로 배열된 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 허수부 신호 생성부는,
    상기 입력된 신호를 반 주기 만큼 지연하여 위상 지연 신호를 생성하는 위상 지연기; 및
    신호를 입력받아 한 주기 지연하여 상기 허수부 지연 신호로서 출력하는 (M-2)개의 허수부 신호 지연기; 를 포함하고,
    상기 (M-2)개의 허수부 신호 지연기 중 제1 허수부 신호 지연기는, 상기 위상 지연기와 직렬로 연결되고, 상기 (M-2)개의 허수부 신호 지연기는 서로 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 입력된 신호를 표면 탄성파 형태로 변형하여 상기 실수부 신호 생성부 및 상기 허수부 신호 생성부로 출력하는 송신 전극부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 송신 전극부는,
    압전재료를 포함하는 기판상에 서로 대향하여 맞물려 배열한 빗살모양의 핑거(finger)로 구성된 송신부 정전극와 송신부 부전극을 구비하며, 상기 송신부 정전극과 상기 송신부 부전극에 각각 연결된 송신부 입력 단자를 통하여 전기적 신호를 수신하고, 상기 송신부 정전극과 상기 송신부 부전극에 각각 연결된 송신부 출력 단자를 통하여 표면탄성파 형태의 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 실수부 신호 생성부는,
    압전재료를 포함하는 기판상에 서로 대향하여 맞물려 배열한 빗살모양의 핑거(finger)로 구성된 실수부 정전극와 실수부 부전극을 구비하며, 상기 실수부 정전극과 상기 실수부 부전극에 각각 연결된 실수부 입력 단자를 통하여 표면탄성파 형태의 신호를 수신하고, 실수부 출력 단자를 통하여 전기적 신호가 인가되는 실수부 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 허수부 신호 생성부는,
    압전재료를 포함하는 기판상에 서로 대향하여 맞물려 배열한 빗살모양의 핑거(finger)로 구성된 허수부 정전극와 허수부 부전극을 구비하며, 상기 허수부 정전극과 상기 허수부 부전극에 각각 연결된 허수부 입력 단자를 통하여 표면탄성파 형태의 신호를 수신하고, 허수부 출력 단자를 통하여 전기적 신호가 인가되는 허수부 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 실수부 전극부는,
    상기 실수부 정전극의 핑거(finger)와 상기 실수부 부전극의 핑거(finger)의 겹침의 정도에 따라 실수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값을 조절하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 허수부 전극부는,
    상기 허수부 정전극의 핑거(finger)와 상기 허수부 부전극의 핑거(finger)의 겹침의 정도에 따라 허수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값을 조절하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 실수부 전극부는,
    상기 실수부 정전극의 핑거(finger)와 상기 실수부 부전극의 핑거(finger)가 번갈아 반복되는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 허수부 전극부는,
    상기 허수부 정전극의 핑거(finger)와 상기 허수부 부전극의 핑거(finger)가 번갈아 반복되는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 실수부 전극부는,
    상기 실수부 핑거(finger)의 일정한 간격(pitch)에 따라 지연 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 허수부 전극부는,
    상기 허수부 핑거(finger)의 일정한 간격(pitch)에 따라 지연 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 복소 계수 트랜스버설 필터.
  20. (a) 입력된 신호를 제 1 값만큼 지연하고 제 2 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 실수부 신호를 생성하는 단계; 및
    (b) 상기 입력된 신호를 제 3 값만큼 지연하고 제 4 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 허수부 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    적어도 둘 이상의 실수부 지연 신호를 생성하기 위하여 입력된 신호를 한 주기의 정수배 만큼 지연하는 단계;
    적어도 둘 이상의 실수부 승산 신호를 생성하기 위하여 상기 입력된 신호 및 상기 실수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 실수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하는 단계; 및
    상기 실수부 신호를 생성하기 위하여 상기 적어도 둘 이상의 실수부 승산 신호를 순차적으로 쌍을 이루어 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    위상 지연 신호를 생성하기 위하여 상기 입력된 신호를 반 주기 만큼 지연하 는 단계;
    적어도 둘 이상의 허수부 지연 신호를 생성하기 위하여 상기 위상 지연 신호를 한 주기의 정수배 만큼 지연하는 단계;
    적어도 둘 이상의 허수부 승산 신호를 생성하기 위하여 상기 위상 지연 신호 및 상기 허수부 지연 신호 중 적어도 한 신호를 허수부 가변 탭(tap) 계수의 절대값만큼 승산하는 단계; 및
    상기 허수부 신호를 생성하기 위하여 상기 적어도 둘 이상의 허수부 승산 신호를 순차적으로 쌍을 이루어 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  23. 입력된 신호를 제 1 값만큼 지연하고 제 2 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 실수부 신호를 생성하고, 상기 입력된 신호를 제 3 값만큼 지연하고 제 4 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 허수부 신호를 생성하는 복소 계수 트랜스버설 필터;
    상기 복소 계수 트랜스버설 필터에 의해 생성된 결과의 주파수를 변환하는 주파수 변환부; 및
    상기 주파수 변환부에 의해 변환된 결과를 복조하는 복조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  24. 베이스 밴드 신호를 변조하는 변조기;
    상기 변조기에 의해 변조된 결과의 주파수를 변환하는 주파수 변환부; 및
    상기 주파수 변환부에 의해 변환된 결과를 입력된 신호를 제 1 값만큼 지연하고 제 2 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 실수부 신호를 생성하고, 상기 변환된 결과를 제 3 값만큼 지연하고 제 4 값만큼 승산하고, 상기 승산된 결과를 순차적으로 가산하여 허수부 신호를 생성하는 복소 계수 트랜스버설 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
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