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KR101489964B1 - 수신 장치 및 수신 방법 - Google Patents

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KR101489964B1
KR101489964B1 KR20100083077A KR20100083077A KR101489964B1 KR 101489964 B1 KR101489964 B1 KR 101489964B1 KR 20100083077 A KR20100083077 A KR 20100083077A KR 20100083077 A KR20100083077 A KR 20100083077A KR 101489964 B1 KR101489964 B1 KR 101489964B1
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KR
South Korea
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signal
frequency
output signal
bandwidth
outputting
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KR20100083077A
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KR20110025092A (ko
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김형중
김재형
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한국전자통신연구원
창원대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 수신 장치는 서로 다른 대역을 갖는 복수의 수신 신호 각각에서 하향 변환할 신호를 선택하여 출력하는 RF 필터부, 상기 필터부의 출력 신호들 간에 위상차를 발생시키면서 상기 필터부의 출력 신호들을 하향 변환하여 복수의 샘플 신호를 출력하는 위상 변환부, 상기 복수의 샘플 신호를 이산 신호에서 디지털 신호로 변환하는 양자화부, 그리고 상기 위상차로 인하여 발생한 위상 천이 값을 이용하여, 상기 양자화부의 출력 신호들에서 상기 복수의 수신 신호에 대응되는 복수의 출력 신호를 각각 분리하여 출력하는 신호 분리부를 포함한다.

Description

수신 장치 및 수신 방법{RECEIVING APPARATUS AND RECEIVING METHOD}
본 발명은 수신 장치 및 수신 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템의 수신 장치는 송신 장치로부터 전송되는 방사 주파수(radio frequency, RF) 신호를 안테나를 통하여 수신하여 필터링, 증폭, 주파수 변환 및 아날로그 디지털 변환 등의 과정을 수행한다.
아날로그 신호인 RF 신호를 수신하여 이러한 과정을 수행하는 경우 샘플링 이론(sampling theorem)을 적용하기 위해서는 최소한 반송파 주파수(carrier frequency)의 두 배 이상의 샘플링 주파수가 필요하다. 그러나 일반적으로 신호가 존재하는 대역폭은 반송파 주파수의 0.03 내지 2%에 불과하므로, 수신 처리 과정이 매우 비효율적이며 처리할 데이터량이 과도해 진다.
이를 해결하기 위하여, 대역 통과 샘플링(band pass sampling, BPS) 방식이 사용되고 있다. 이러한 BPS 수신 방식은 주파수 반송파 주파수에 의존하지 않고 신호의 대역폭에 의하여 샘플링 주파수가 결정되므로 효율적인 시스템 설계가 가능하다. 이와 같이 입력 신호를 디지털 신호로 처리하는 기술로서, 적은 대역폭을 사용하는 BPS 수신 방식을 디지털 직접 변환 방식 또는 RF 직접 변환 방식이라고 한다. 또한 BPS 수신 방식을 알고리즘 적으로는 대역 통과 샘플링(band pass sampling), 고조파 샘플링(harmonic sampling) 또는 서브 샘플링(sub-sampling) 이라고 한다.
이러한 BPS 수신 방식은 나이퀴스트 율(Nyquist rate)보다 낮은 샘플링 주파수를 사용하여 고의적으로 에일리어싱(aliasing)을 발생시키는 방식으로 정보의 대역폭에 의존한 샘플링 비율을 갖는다. 또한 BPS 수신 방식은 아날로그 하향 변환 기능이 샘플링에 의하여 대치 될 수 있다는 이론에 근거하고 있으며 수신 신호를 저잡음 증폭기(low noise amplifier, LNA)를 거친 후 바로 샘플링을 하기 때문에 저가 및 소형의 수신 장치를 구현할 수 있다.
BPS 수신 방식의 수신 장치는 반송파 주파수와 신호 대역폭의 관계가 정수비(integer position)인 신호를 대역폭의 2배인 최소 샘플률로 하향 변환할 수 있지만 비정수비(non-integer position)인 신호를 대역폭의 2배보다 큰 최소 샘플률로 하향 변환할 수 있다. 그러나 샘플링 주파수는 신호 대역의 위치에 따라 달라지므로 BPS 수신 방식의 수신 장치는 보편 접속(universal access)을 위해서 신호의 대역폭과 대역의 위치에 따라서 샘플률을 변경해야 하며, 이로 인하여 수신 장치의 필터의 대역폭도 가변시켜야 하는 어려움이 있다.
한편 최근에는 신호를 상대적으로 지연 시간을 갖도록 2개의 경로를 이용하여 샘플링 한 후 신호 처리를 통하여 앨리어싱을 제거하는 방식의 수신 장치가 제안되었다. 이러한 방식은 신호의 위치에 따른 앨리어싱을 고려하지 않고 샘플률을 선택할 수 있으며, 최소 샘플링 주파수를 신호의 대역폭과 동일하게 선택할 수 있다. 그러나 입력 신호의 샘플률이 대역폭인 경우 수신 장치가 대역폭으로 샘플링할 경우 에일리어싱이 발생한다.
또한 이러한 수신 장치들은 주로 1개의 RF 신호를 하향 변환하는데 주목적을 두고 있다. 수신하고자 하는 대역의 1개의 RF 신호와 다른 대역의 RF 신호를 동시에 수신하여 처리하는 경우에 다른 대역의 RF 신호에는 에일리어싱이 발생한다. 즉 복수의 RF 신호를 수신하여 처리할 때, 일반적으로 에일리어싱이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신의 수신 장치가 적어도 한 개 대역의 RF 신호를 동시에 정상적으로 수신하여 처리하며, 동시에 다른 대역들의 RF 신호의 하향 변환을 효율적으로 수행하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 수신 장치는 서로 다른 대역을 갖는 복수의 수신 신호 각각에서 하향 변환할 신호를 선택하여 출력하는 RF 필터부, 상기 필터부의 출력 신호들 간에 위상차를 발생시키면서 상기 필터부의 출력 신호들을 하향 변환하여 복수의 샘플 신호를 출력하는 위상 변환부, 상기 복수의 샘플 신호를 이산 신호에서 디지털 신호로 변환하는 양자화부, 그리고 상기 위상차로 인하여 발생한 위상 천이 값을 이용하여, 상기 양자화부의 출력 신호들에서 상기 복수의 수신 신호에 대응되는 복수의 출력 신호를 각각 분리하여 출력하는 신호 분리부를 포함한다.
상기 복수의 수신 신호는 제1 수신 신호, 제2 수신 신호 및 제3 수신 신호를 포함하고, 상기 복수의 출력 신호는 상기 제1 수신 신호에 대응되는 제1 출력 신호, 상기 제2 수신 신호에 대응되는 제2 출력 신호 및 상기 제3 수신 신호에 대응되는 제3 출력 신호를 포함할 수 있다.
상기 신호 분리부는, 상기 양자화부의 출력 신호들 중 어느 하나의 신호인 제1 신호를 수신하여 제4 출력 신호를 출력하는 제1 인터폴란트, 상기 양자화부의 출력 신호들 중 어느 하나의 신호인 제2 신호를 수신하여 제5 출력 신호를 출력하는 제2 인터폴란트, 상기 제4 출력 신호 및 상기 제5 출력 신호를 합하는 제1 가산기, 제1 가산기의 덧셈 결과를 수신하여 상기 제1 출력 신호를 선택하여 출력하는 저역 통과 필터, 그리고 제1 가산기의 덧셈 결과를 수신하여 상기 제2 출력 신호를 선택하여 출력하는 고역 통과 필터를 포함할 수 있다.
상기 제1 인터폴란트의 필터 계수 값은 주파수의 절대값이 대역폭보다 작은 경우에는 상기 대역폭의 역수이며, 그 외의 경우에는 0일 수 있다.
상기 제2 인터폴란트의 필터 계수 값은 주파수가 대역폭의 음의 값과 0사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 상기 주파수가 0과 대역폭 사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 그 외의 경우에는 0일 수 있다.
상기 제1 출력 신호는, 주파수가 0에서 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수 사이인 경우에는, 1이며, 그 외의 경우에는 0일 수 있다.
상기 제2 출력 신호는, 상기 주파수가 상기 중심 주파수와 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는, 1이며, 그 외의 경우에는 0일 수 있다.
상기 신호 분리부는, 상기 제2 신호를 수신하여 제6 출력 신호를 출력하는 제3 인터폴란트, 그리고 상기 제4 출력 신호 및 상기 제6 출력 신호를 합하여 상기 제3 출력 신호를 출력하는 제2 가산기를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 인터폴란트의 필터 계수 값은 주파수가 샘플링 주파수의 반의 음의 값과 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수의 음의 값 사이인 경우에는, 상기 제2 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며, 상기 주파수가 상기 중심 주파수의 음의 값과 0 사이인 경우에는, 상기 제1 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 상기 주파수가 0과 상기 중심 주파수 사이인 경우에는, 제1 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 상기 주파수가 상기 중심 주파수에서 상기 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는, 상기 제2 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며, 그 외의 경우에는 0일 수 있다.
상기 위상 변환부는, 시간차를 갖는 클럭 신호를 수신하여 상기 위상차를 발생시키는 적어도 하나의 샘플러를 포함할 수 있다.
상기 RF 필터부는 적어도 하나의 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수신 장치는 서로 다른 대역의 제1 수신 신호, 제2 수신 신호 및 제3 수신 신호를 각각 다른 위상 천이(shift) 값을 가지면서 하향 변환하여, 상기 제1 수신 신호에 대응하는 제1 출력 신호, 상기 제2 수신 신호에 대응하는 제2 출력 신호 및 상기 제3 수신 신호에 대응하는 제3 출력 신호를 출력하는 수신 장치로서, 주파수의 절대값이 대역폭보다 작은 경우에는 상기 대역폭의 역수를, 그 외의 경우에는 0을 필터 계수 값으로 가지며, 제4 출력 신호를 출력하는 제1 인터폴란트, 상기 주파수가 상기 대역폭의 음의 값과 0사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값을, 상기 주파수가 0과 대역폭 사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값을, 그 외의 경우에는 0을 필터 계수 값으로 가지며, 제5 출력 신호를 출력하는 제2 인터폴란트, 상기 제4 출력 신호 및 상기 제5 출력 신호를 합하여 제6출력 신호를 출력하는 제1 가산기, 상기 제6출력 신호를 수신하여, 상기 주파수가 0과 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수 사이인 경우에는 1을, 그 외의 경우에는 0을 상기 제1 출력 신호로서 출력하는 저역 통과 필터, 상기 제6출력 신호를 수신하여, 상기 주파수가 상기 중심 주파수와 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는 1을, 그 외의 경우에는 0을 상기 제2 출력 신호로서 출력하는 고역 통과 필터, 상기 주파수가 샘플링 주파수의 반의 음의 값과 상기 중심 주파수의 음의 값 사이인 경우에는 상기 제2 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값을, 상기 주파수가 상기 중심 주파수의 음의 값과 0 사이인 경우에는 상기 제1 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값을, 상기 주파수가 0과 상기 중심 주파수 사이인 경우에는 제1 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값을, 상기 주파수가 상기 중심 주파수에서 상기 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는 상기 제2 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값을, 그 외의 경우에는 0을 필터 계수 값으로 가지며, 제7출력 신호를 출력하는 제3 인터폴란트, 상기 제4 출력 신호 및 상기 제7 출력 신호를 합하여 상기 제3 출력 신호로서 출력하는 제2 가산기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수신 방법은 수신 장치가 서로 다른 대역을 갖는 복수의 수신 신호를 수신하는 방법으로서, 상기 복수의 수신 신호들 간에 위상차를 발생시키면서 상기 복수의 수신 신호를 하향 변환하여 복수의 샘플 신호를 출력하는 단계, 상기 복수의 샘플 신호를 이산 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계, 그리고 상기 위상차로 인하여 발생한 위상 천이 값을 이용하여, 상기 디지털 신호로 변환된 상기 복수의 샘플 신호들에서, 상기 복수의 수신 신호에 대응되는 복수의 출력 신호를 각각 분리하여 출력하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 수신 신호는 제1 수신 신호, 제2 수신 신호 및 제3 수신 신호를 포함하고, 상기 복수의 출력 신호는 상기 제1 수신 신호에 대응되는 제1 출력 신호, 상기 제2 수신 신호에 대응되는 제2 출력 신호 및 상기 제3 수신 신호에 대응되는 제3 출력 신호를 포함하고, 상기 분리하여 출력하는 단계는, 상기 디지털 신호로 변환된 상기 복수의 샘플 신호들을 포함하는 제1 신호를 수신하여 제4 출력 신호를 출력하는 단계, 상기 디지털 신호로 변환된 상기 복수의 샘플 신호들이 각기 다른 위상천이 값을 가지고 공존하는 제2 신호를 수신하여 제5 출력 신호를 출력하는 단계, 상기 제4 출력 신호 및 상기 제5 출력 신호를 합하는 단계, 상기 합한 결과에서 상기 제1 출력 신호를 선택하여 출력하는 단계, 그리고 상기 합한 결과에서 상기 제2 출력 신호를 선택하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 신호를 수신하여 제4 출력 신호를 출력하는 단계는, 주파수의 절대값이 대역폭보다 작은 경우에는 상기 대역폭의 역수이며, 그 외의 경우에는 0인 필터 계수 값을 기초로 수행될 수 있다.
상기 제2 신호를 수신하여 제5 출력 신호를 출력하는 단계는, 주파수가 대역폭의 음의 값과 0사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 상기 주파수가 0과 대역폭 사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 그 외의 경우에는 0인 필터 계수 값을 기초로 수행될 수 있다.
상기 제1 출력 신호는, 주파수가 0에서 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수 사이인 경우에는, 1이며, 그 외의 경우에는 0일 수 있다.
상기 제2 출력 신호는, 상기 주파수가 상기 중심 주파수와 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는, 1이며, 그 외의 경우에는 0일 수 있다.
상기 분리하여 출력하는 단계는, 상기 제2 신호를 수신하여 제6 출력 신호를 출력하는 단계, 그리고 상기 제4 출력 신호 및 상기 제6 출력 신호를 합하여 상기 제3 출력 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 신호를 수신하여 제6 출력 신호를 출력하는 단계는, 주파수가 샘플링 주파수의 반의 음의 값과 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수의 음의 값 사이인 경우에는, 상기 제2 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며, 상기 주파수가 상기 중심 주파수의 음의 값과 0 사이인 경우에는, 상기 제1 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 상기 주파수가 0과 상기 중심 주파수 사이인 경우에는, 제1 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 상기 주파수가 상기 중심 주파수에서 상기 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는, 상기 제2 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며, 그 외의 경우에는 0인 필터 계수 값을 기초로 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면 무선 통신의 수신 장치가 적어도 하나의 다른 대역의 RF 신호를 동시에 정상적으로 수신하여 처리할 수 있으며, RF 신호의 하향 변환을 효율적으로 수행할 수 있다. 따라서 수신 대역의 1개 RF 신호를 정상적으로 수신하면서, 광대역 주파수 영역에서 각기 다른 대역의 2개 RF 신호를 찾아서 전체적으로 3개의 RF 신호를 정상적으로 수신할 수 있다. 또한 각기 다른 주파수 대역들로 나누어 전송된 복수의 RF 신호를 동시에 정상적으로 수신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치의 블록도이다.
도 2는 RF 신호 및 도 1에 따른 수신 장치에 의하여 하향 변환된 기저 대역 신호를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 RF 신호 및 도 1의 수신 장치에 의하여 기저 대역으로 하향 변환 되면서 발생한 위상 천이를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치가 출력하는 세 개의 신호를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치의 수신 방법을 도시하는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 도면을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치 및 수신 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치의 블록도이며, 도 2는 RF 신호 및 도 1에 따른 수신 장치에 의하여 하향 변환된 기저 대역 신호를 도시하는 도면이며, 도 3은 도 2에 도시한 RF 신호 및 도 1의 수신 장치에 의하여 기저 대역으로 하향변환 되면서 발생한 위상 천이를 도시하는 도면이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치가 출력하는 세 개의 신호를 도시하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 수신 장치(100)는 안테나를 통하여 수신되는 방사 주파수(radio frequency, RF) 신호((R0(f), R1(f), R2(f))를 수신하여 처리하여, 하향 변환된 신호(S0, S1, S2)를 출력하는 장치이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 서로 다른 세 개의 대역을 갖는 RF 신호((R0(f), R1(f), R2(f))가 샘플률(fs)의 간격으로 구분한 주파수 영역에서 각각 no, n1, n2 번째 영역에 위치한다고 가정한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치(100)는 RF 신호((R0(f), R1(f), R2(f))가 위치하는 주파수 영역이 다르면, RF 신호((R0(f), R1(f), R2(f))가 하향 변환되어 나타나는 위상 천이가 각각 다르게 발생하는 점을 이용하여 서로 다른 대역의 세 개의 신호를 분리하여 출력한다. 즉 세 개의 RF 신호((R0(f), R1(f), R2(f))가 서브 샘플링(sub-sampling)되어 기저 대역에서 중첩되어 에일리어싱이 발생하는 경우 위상 천이 값(β-n0, β-n1, β-n2)이 다른 점을 이용하여 각각의 신호를 분리할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치가 출력하는 신호(S0, S1, S2)는 도 4과 같이 RF 신호((R0(f), R1(f), R2(f))가 하향 변환되고 서로 분리되어 출력되는 신호이다.
도 4를 참고하면, 주파수(f1)을 다음 수학식 1과 같이 신호(S0, S1)의 중심 주파수로 정의한다.
[수학식 1]
Figure 112010055302785-pat00001
여기서, 주파수(foH)는 신호(S0)의 최고(high bound) 주파수이며, 주파수(f1L)는 신호(S1)의 최저(low bound) 주파수이다.
다시 도 1을 참고하면, 수신 장치(100)는 RF 필터부(111, 112, 113), 위상 변환부(120), 클럭 발생부(125), 양자화부(130) 및 신호 분리부(140)를 포함한다.
RF 필터부(111, 112, 113) 각각은 안테나가 수신한 서로 다른 대역을 갖는 세 개의 RF 신호((R0(f), R1(f), R2(f))를 동시에 수신하여 하향 변환할 RF 신호를 선택하고, 선택된 RF 신호의 잡음 및 에일리어싱(ailiasing)을 제거한다. 이로써 필터부(111, 112, 113)는 튜너블 대역 통과 필터(tunable band pass filter)일 수 있다. 필터부(111, 112, 113)는 각각 저잡음 증폭기(low noise amplifier, LNA)를 포함할 수 있다.
위상 변환부(120)는 미리 설정된 샘플링 주파수(fs)를 이용하여 RF 필터부 (111, 112, 113)에서 선택된 RF 신호를 샘플 신호로 하향 변환한다. 이때 샘플링 주파수(fs)는 적어도 RF 신호의 대역폭(B)의 두 배(2B)로 설정할 수 있다. 위상 변환부(120)는 두 개의 샘플러(sampler)(121, 122)를 포함할 수 있다. 두 개의 샘플러(121, 122)는 TΔ의 시간차를 가지는 클럭 신호를 클럭 발생부(125)로부터 수신하여 TΔ의 시간차를 갖는 두 샘플 신호를 생성함으로써 두 신호간에 위상차를 발생시킬 수 있다.
클럭 발생부(125)는 서로 다른 시간차를 갖는 클럭 신호를 생성한다. 클럭 발생부(125)는 생성한 클럭 신호를 위상 변환부(120) 및 양자화부 (130)로 분배한다.
양자화부(130)는 위상차를 가지는 두 샘플 신호들을 디지털 신호로 변환하여 서로 다른 위상을 갖는 샘플 스트림을 생성하고, 이를 신호 분리부(140)에게 전달한다.
신호 분리부(140)는 서로 다른 위상을 갖는 두 샘플 스트림을 수신하여 두 샘플 스트림의 서로 다른 위상 천이 값을 이용하여, 세 개의 신호(So, S1, S2)를 분리하여 출력하며, 인터폴란트(142, 143, 144), 가산기(145, 146), 저역 통과 필터(low pass filter)(147) 및 고역 통과 필터(high pass filter)(148)을 포함한다.
인터폴란트(142, 143, 144)는 원하는 신호만을 복원하는 일종의 필터이다.
인터폴란트(142, 143)의 출력 신호를 가산기(145)를 이용하여 덧셈하고, 저역 통과 필터(147) 및 고역 통과 필터(148)을 이용하여 두 신호(So, S1)를 분리한다.
인터폴란트(142, 144)의 출력 신호를 가산기(146)를 이용하여 덧셈하고 신호(S2)를 분리한다.
인터폴란트(142)의 필터 계수 값은 SA(f)로 표시될 수 있으며, 다음 수학식 2와 같이 설계될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112010055302785-pat00002
즉 신호의 주파수(f)의 절대값이 대역폭(B)보다 작은 경우에 인터폴란트(142)의 필터 계수 값은은 대역폭의 역수이며, 그 외의 경우에 0이다.
인터폴란트(143)의 필터 계수 값은 SB1(f)로 표시될 수 있으며, 다음 수학식 3과 같이 설계될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112010055302785-pat00003
즉, 인터폴란트(143)의 필터 계수 값은은 주파수가 대역폭의 음의 값과 0사이인 경우에는, RF 신호(R2(f))의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 주파수가 0과 대역폭 사이인 경우에는 RF 신호(R2(f))의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 그 외의 경우에는 0이다.
인터폴란트(142, 143)를 통하여 분리된 두 신호(So, S1)에서 신호(So)를 분리하기 위한 저역 통과 필터(147)는 SLP(f)로 표시될 수 있으며, 다음 수학식 4와 같이 설계될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112010055302785-pat00004
즉, 저역 통과 필터(147)의 출력값, 즉 신호(So)는 주파수가 0에서 중심 주파수(f1) 사이인 경우에는 1이며, 그 외의 경우에는 0이다.
인터폴란트(142, 143)를 통하여 분리된 두 신호(So, S1)에서 신호(S1)를 분리하기 위한 고역 통과 필터(148)는 SHP(f)로 표시될 수 있으며, 다음 수학식 5와 같이 설계될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112010055302785-pat00005
즉, 고역 통과 필터(148)의 출력값, 즉 신호(S1)는 주파수가 중심 주파수(f1)와 샘플링 주파수(fs)의 반 사이인 경우에는 1이며, 그 외의 경우에는 0이다.
인터폴란트(144)의 필터 계수 값은 SB2(f)로 표시될 수 있으며, 다음 수학식 6과 같이 설계될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112010055302785-pat00006
즉, 인터폴란트(144)의 필터 계수 값은 주파수가 샘플링 주파수(fs)의 반의 음의 값과 중심 주파수(f1)의 음의 값 사이인 경우에는, RF 신호(R1(f))의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며, 주파수가 중심 주파수(f1)의 음의 값과 0 사이인 경우에는, RF 신호(R0(f))의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 주파수가 0과 중심 주파수(f1) 사이인 경우에는, RF 신호(R0(f))의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며, 주파수가 중심 주파수(f1)에서 샘플링 주파수(fs)의 반 사이인 경우에는, RF 신호(R1(f))의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며, 그 외의 경우에는 0이다.
이와 같이 수학식 2 내지 수학식 6와 같이 인터폴란트(142, 143, 144), 저역 통과 필터(147) 및 고역 통과 필터(148)을 설계하면, 서로 다른 주파수 대역에 위치한 세 개의 RF 신호를 서로 간의 간섭 없이 기저 대역에서 동시에 수신이 가능하다.
또한 신호(R0(f), R1(f)) 가 수신하고자 하는 신호이며, 신호(R2(f))가 간섭 신호로 존재하는 경우에도, 수신 신호에서 신호(R2(f))만을 제거하여 신호(R0(f), R1(f))를 정상적으로 수신할 수 있다.
이제 도 5를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 수신 장치(100)의 수신 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5를 참고하면, 수신 장치(100)는 안테나로부터 서로 다른 대역의 3개 RF신호를 수신하여 하향 변환할 RF 신호를 선택함으로써 필터링한다(S510).
이어서 수신 장치(100)는 미리 설정된 샘플링 주파수를 이용하여 필터링된 RF 신호를 샘플 신호들로 하향 변환한다(S520). 이때, 샘플 신호들이 각각 서로 다른 위상차를 갖도록 서로 다른 시간차를 갖는 클럭 신호를 삽입할 수 있으며, 미리 설정된 샘플링 주파수는 대역폭의 2배일 수 있다.
그런 후 수신 장치(100)는 샘플 신호를 이산 신호에서 디지털 신호로 변환한다(S530).
수신 장치(100)는 변환된 디지털 신호에서 서로 다른 대역에 존재하는 세 개의 하향 변환된 신호를 분리하여 출력한다(S540). 이때 앞에서 설명한 수학식 2 내지 수학식 6에 따라 설계된 인터폴란트, 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터를 이용하여 세 개의 신호를 서로 간섭 없이 분리하여 출력할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 서로 다른 대역을 갖는 복수의 수신 신호 각각에서 하향 변환할 신호를 선택하여 출력하는 RF 필터부,
    상기 필터부의 출력 신호들 간에 위상차를 발생시키면서 상기 필터부의 출력 신호들을 하향 변환하여 복수의 샘플 신호를 출력하는 위상 변환부,
    상기 복수의 샘플 신호를 이산 신호에서 디지털 신호로 변환하는 양자화부, 그리고
    상기 위상차로 인하여 발생한 위상 천이 값을 이용하여, 상기 양자화부의 출력 신호들에서 상기 복수의 수신 신호에 대응되는 복수의 출력 신호를 각각 분리하여 출력하는 신호 분리부를 포함하며,
    상기 복수의 수신 신호는 제1 수신 신호, 제2 수신 신호 및 제3 수신 신호를 포함하고, 상기 복수의 출력 신호는 상기 제1 수신 신호에 대응되는 제1 출력 신호, 상기 제2 수신 신호에 대응되는 제2 출력 신호 및 상기 제3 수신 신호에 대응되는 제3 출력 신호를 포함하는
    수신 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 신호 분리부는,
    상기 양자화부의 출력 신호들 중 어느 하나의 신호인 제1 신호를 수신하여 제4 출력 신호를 출력하는 제1 인터폴란트,
    상기 양자화부의 출력 신호들 중 어느 하나의 신호인 제2 신호를 수신하여 제5 출력 신호를 출력하는 제2 인터폴란트,
    상기 제4 출력 신호 및 상기 제5 출력 신호를 합하는 제1 가산기,
    제1 가산기의 덧셈 결과를 수신하여 상기 제1 출력 신호를 선택하여 출력하는 저역 통과 필터, 그리고
    제1 가산기의 덧셈 결과를 수신하여 상기 제2 출력 신호를 선택하여 출력하는 고역 통과 필터
    를 포함하는 수신 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 인터폴란트의 필터 계수 값은
    주파수의 절대값이 대역폭보다 작은 경우에는 상기 대역폭의 역수이며,
    그 외의 경우에는 0인
    수신 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 제2 인터폴란트의 필터 계수 값은
    주파수가 대역폭의 음의 값과 0사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며,
    상기 주파수가 0과 대역폭 사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며,
    그 외의 경우에는 0인
    수신 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 제1 출력 신호는,
    주파수가 0에서 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수 사이인 경우에는, 1이며,
    그 외의 경우에는 0인
    수신 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제2 출력 신호는,
    상기 주파수가 상기 중심 주파수와 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는, 1이며,
    그 외의 경우에는 0인
    수신 장치.
  8. 제3항에서,
    상기 신호 분리부는,
    상기 제2 신호를 수신하여 제6 출력 신호를 출력하는 제3 인터폴란트, 그리고
    상기 제4 출력 신호 및 상기 제6 출력 신호를 합하여 상기 제3 출력 신호를 출력하는 제2 가산기
    를 더 포함하는 수신 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제3 인터폴란트의 필터 계수 값은
    주파수가 샘플링 주파수의 반의 음의 값과 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수의 음의 값 사이인 경우에는, 상기 제2 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며,
    상기 주파수가 상기 중심 주파수의 음의 값과 0 사이인 경우에는, 상기 제1 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며,
    상기 주파수가 0과 상기 중심 주파수 사이인 경우에는, 제1 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며,
    상기 주파수가 상기 중심 주파수에서 상기 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는, 상기 제2 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며,
    그 외의 경우에는 0인
    수신 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 위상 변환부는, 시간차를 갖는 클럭 신호를 수신하여 상기 위상차를 각각 발생시키는 제1 샘플러 및 제2 샘플러를 포함하고,
    상기 양자화부는 상기 제1 샘플러 및 상기 제2 샘플러 각각에 대응되는 제1 양자화부 및 제2 양자화부를 포함하는 수신 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 RF 필터부는 적어도 하나의 대역 통과 필터를 포함하는 수신 장치.
  12. 서로 다른 대역의 제1 수신 신호, 제2 수신 신호 및 제3 수신 신호를 각각 다른 위상 천이(shift) 값을 가지면서 하향 변환하여, 상기 제1 수신 신호에 대응하는 제1 출력 신호, 상기 제2 수신 신호에 대응하는 제2 출력 신호 및 상기 제3 수신 신호에 대응하는 제3 출력 신호를 출력하는 수신 장치로서,
    주파수의 절대값이 대역폭보다 작은 경우에는 상기 대역폭의 역수를, 그 외의 경우에는 0을 필터 계수 값으로 가지며, 제4 출력 신호를 출력하는 제1 인터폴란트,
    상기 주파수가 상기 대역폭의 음의 값과 0사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값을, 상기 주파수가 0과 대역폭 사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값을, 그 외의 경우에는 0을 필터 계수 값으로 가지며, 제5 출력 신호를 출력하는 제2 인터폴란트,
    상기 제4 출력 신호 및 상기 제5 출력 신호를 합하여 제6출력 신호를 출력하는 제1 가산기,
    상기 제6출력 신호를 수신하여, 상기 주파수가 0과 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수 사이인 경우에는 1을, 그 외의 경우에는 0을 상기 제1 출력 신호로서 출력하는 저역 통과 필터,
    상기 제6출력 신호를 수신하여, 상기 주파수가 상기 중심 주파수와 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는 1을, 그 외의 경우에는 0을 상기 제2 출력 신호로서 출력하는 고역 통과 필터,
    상기 주파수가 샘플링 주파수의 반의 음의 값과 상기 중심 주파수의 음의 값 사이인 경우에는 상기 제2 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값을, 상기 주파수가 상기 중심 주파수의 음의 값과 0 사이인 경우에는 상기 제1 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값을, 상기 주파수가 0과 상기 중심 주파수 사이인 경우에는 제1 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값을, 상기 주파수가 상기 중심 주파수에서 상기 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는 상기 제2 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값을, 그 외의 경우에는 0을 필터 계수 값으로 가지며, 제7출력 신호를 출력하는 제3 인터폴란트,
    상기 제4 출력 신호 및 상기 제7 출력 신호를 합하여 상기 제3 출력 신호로서 출력하는 제2 가산기
    를 포함하는 수신 장치.
  13. 수신 장치가 서로 다른 대역을 갖는 복수의 수신 신호를 수신하는 방법으로서,
    상기 복수의 수신 신호들 간에 위상차를 발생시키면서 상기 복수의 수신신호를 하향 변환하여 복수의 샘플 신호를 출력하는 단계,
    상기 복수의 샘플 신호를 이산 신호에서 디지털 신호로 변환하는 단계, 그리고
    상기 위상차로 인하여 발생한 위상 천이 값을 이용하여, 상기 디지털 신호로 변환된 상기 복수의 샘플 신호들에서, 상기 복수의 수신 신호에 대응되는 복수의 출력 신호를 각각 분리하여 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 수신 신호는 제1 수신 신호, 제2 수신 신호 및 제3 수신 신호를 포함하고, 상기 복수의 출력 신호는 상기 제1 수신 신호에 대응되는 제1 출력 신호, 상기 제2 수신 신호에 대응되는 제2 출력 신호 및 상기 제3 수신 신호에 대응되는 제3 출력 신호를 포함하는 수신 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 분리하여 출력하는 단계는,
    상기 디지털 신호로 변환된 상기 복수의 샘플 신호들을 포함하는 제1 신호를 수신하여 제4 출력 신호를 출력하는 단계,
    상기 디지털 신호로 변환된 상기 복수의 샘플 신호들이 각기 다른 위상천이 값을 가지고 공존하는 제2 신호를 수신하여 제5 출력 신호를 출력하는 단계,
    상기 제4 출력 신호 및 상기 제5 출력 신호를 합하는 단계,
    상기 합한 결과에서 상기 제1 출력 신호를 선택하여 출력하는 단계, 그리고
    상기 합한 결과에서 상기 제2 출력 신호를 선택하여 출력하는 단계
    를 포함하는
    수신 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 신호를 수신하여 제4 출력 신호를 출력하는 단계는,
    주파수의 절대값이 대역폭보다 작은 경우에는 상기 대역폭의 역수이며,
    그 외의 경우에는 0인 필터 계수 값을 기초로 수행되는
    수신 방법.
  16. 제14항에서,
    상기 제2 신호를 수신하여 제5 출력 신호를 출력하는 단계는,
    주파수가 대역폭의 음의 값과 0사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며,
    상기 주파수가 0과 대역폭 사이인 경우에는, 상기 제3 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며,
    그 외의 경우에는 0인
    필터 계수 값을 기초로 수행되는
    수신 방법.
  17. 제14항에서,
    상기 제1 출력 신호는,
    주파수가 0에서 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수 사이인 경우에는, 1이며,
    그 외의 경우에는 0인
    수신 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 제2 출력 신호는,
    상기 주파수가 상기 중심 주파수와 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는, 1이며,
    그 외의 경우에는 0인
    수신 방법.
  19. 제14항에서,
    상기 분리하여 출력하는 단계는,
    상기 제2 신호를 수신하여 제6 출력 신호를 출력하는 단계, 그리고
    상기 제4 출력 신호 및 상기 제6 출력 신호를 합하여 상기 제3 출력 신호를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 수신 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 제2 신호를 수신하여 제6 출력 신호를 출력하는 단계는,
    주파수가 샘플링 주파수의 반의 음의 값과 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호의 중심 주파수의 음의 값 사이인 경우에는, 상기 제2 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며,
    상기 주파수가 상기 중심 주파수의 음의 값과 0 사이인 경우에는, 상기 제1 수신 신호의 음의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며,
    상기 주파수가 0과 상기 중심 주파수 사이인 경우에는, 제1 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 상기 대역폭으로 나눈 값이며,
    상기 주파수가 상기 중심 주파수에서 상기 샘플링 주파수의 반 사이인 경우에는, 상기 제2 수신 신호의 양의 주파수 성분의 위상 천이의 음의 값을 대역폭으로 나눈 값이며,
    그 외의 경우에는 0인
    필터 계수 값을 기초로 수행되는
    수신 방법.
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