KR100615022B1 - 무선수신기 및 무선신호 처리방법 - Google Patents

무선수신기 및 무선신호 처리방법 Download PDF

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Abstract

무선수신기는 수신된 무선신호를 증폭하는 제1증폭기와, 제1증폭기에 의해 증폭된 상기 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 직교복조기, 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭기, 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 복조부 및, 제1 및 제2증폭기의 이득을 변경하는 때에, 변경전 및 변경후 각각의 제1증폭기의 이득에 기초하여 제2증폭기의 이득을 변경하는 시기를 제어하는 이득제어부를 구비하여 구성된다.

Description

무선수신기 및 무선신호 처리방법{A WIRELESS RECEIVER AND A METHOD OF PROCESSING WIRELESS SIGNAL}
도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 블록도,
도 2는 변경시기 제어부(196)의 구체예를 나타낸 블록도,
도 3은 LNA(120)의 이득 및 VGA(150)의 이득의 타임 차트 및, 베이스밴드 신호의 신호강도의 타임 차트,
도 4는 페이징(phasing)시에서의 LNA(120)의 이득 및 VGA(150)의 이득의 타임 차트 및, 수신신호의 신호강도 및 베이스밴드 신호의 신호강도의 타임 차트,
도 5는 본 실시형태에서 무선수신기의 동작을 나타낸 흐름도,
도 6은 단계 S70에서 이득제어부(160)의 동작의 상세를 나타낸 흐름도,
도 7은 LNA(120)의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 VGA(150)의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경한 때의 DC 오프셋 성분을 나타낸 그래프,
도 8은 종래 수신기의 블록도,
도 9는 종래 LNA(20) 및 VGA(50) 각각의 이득을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 무선수신기 및 무선신호 처리방법에 관한 것이다.
최근, 무선통신기기가 널리 보급되어 있다. 이와 함께, 무선회로의 부품개수나 제조비용을 삭감하고, 더욱이 무선회로를 모놀리식 IC(monolithic IC)로 제조하는 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구에 대처하기 위해, 무선회로에는 다이렉트 컨버젼(direct conversion) 방식이 채용된다.
도 8은 다이렉트 컨버젼 방식을 채용한 종래 수신기의 블록도이다. 안테나(10)가 고주파신호[이하, RF(Radio Frequency)신호라고 한다]를 수신하고, 저잡음 증폭기[20;이하, LNA(Low Noise Amplifier)라고 한다]가 이 RF 신호를 증폭한다. 직교변조기(30)는 증폭된 RF 신호에, 국부발진기(도시되지 않음)로부터의 국부발진신호[이하, LO(Local Oscillator)신호라고 한다]를 곱한다. 이에 의해, RF 신호는 베이스밴드(baseband) 신호로 직접변환된다. 다음으로, 저역통과필터[40;이하, LPF(Low Pass Filter)라고 한다]가 베이스밴드 신호를 파형정형하고, 가변이득 증폭기[50;이하, VGA(Variable Gain Amplifier)라고 한다]가 이 베이스밴드 신호를 증폭한다. 더욱이, 복조부(70)가 베이스밴드 신호를 디지털 신호로 복조한다. 이와 같이, 다이렉트 컨버젼 방식을 채용한 수신기는 RF 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 디지털 신호처리에 의해 복조한다.
VGA(50)에서 증폭된 베이스밴드 신호는 복조부(70) 외에 이득제어부(60) 및 DC 오프셋 캔슬러(94;offset canceler)에도 입력된다. 이득제어부(60)에 있어서, 신호강도 검출부(80)는 베이스밴드 신호의 강도를 측정한다. 이득선택부(90)는 베이스밴드 신호의 측정값에 기초하여 LNA(20)이득 및 VGA(50) 이득을 절환할지 하지 않을지를 판단한다. 이득제어신호 발생부(92)는 이득선택부(90)의 판단에 따라 이득을 절환하기 위한 이득제어신호를 LNA(20)및 VGA(50)로 출력한다. 이와 같이, 이득제어부(60)는 베이스밴드 신호의 강도를 피드백 제어한다.
DC(Direct Current) 오프셋 캔슬러(94)는 VGA(50)에서 증폭된 베이스밴드 신호로부터 DC 오프셋 성분을 제거하고, 이것을 VGA(50)에 피드백한다. 또한, DC 오프셋 성분에 관한 문제점은 타니모또 히로시(谷本 洋)에 의한 "다이렉트 컨버젼 수신기용 믹서의 연구개발동향" (전자정보통신학회 논문지 C, Vol.J84-C, No.5,pp.337-348,2001년 5월)에 기재되어 있다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 LNA(20) 및 VGA(50) 각각의 이득을 나타낸 그래프이고, 도 9의 (c)는 VGA(50)의 출력에서의 DC 오프셋의 과도응답 성분을 나타낸 그래프이다. LNA(20) 및 VGA(50) 각각의 이득은 동시에 절환된다. 시점 t1에서 LNA(20)가 고이득에서 저이득으로 절환되는 때에는, VGA(50)가 저이득에서 고이득으로 동시에 절환되기 때문에, LNA(20) 및 VGA(50) 양방의 DC 오프셋이 중복하여 매우 큰 과도응답 성분이 발생하고, 수신 성능이 열화하는 경우가 있다. 이것은 LNA(20)가 VGA(50) 보다 무선회로의 전단에 설치되어 있으므로, LNA(20)에서 발생한 DC 오프셋의 과도응답 성분이 VGA(50)에서 변경후의 고이득으로 증폭되기 때문이다.
본 발명의 일측면의 목적은 상기 DC 오프셋의 과도응답 성분에 의한 수신성 능의 열화를 억제하는 다이렉트 컨버젼 방식의 무선수신기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 실시형태에 의한 무선수신기는, 수신된 무선신호를 증폭하는 제1증폭기와, 제1증폭기에 의해 증폭된 상기 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 직교복조기, 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭기, 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 복조부 및, 제1 및 제2증폭기의 이득을 변경하는 때에, 변경전 및 변경후 각각의 제1증폭기의 이득에 기초하여 제2증폭기의 이득을 변경하는 시기를 제어하는 이득제어부를 구비하여 구성된다.
본 발명에 따른 실시형태에 의한 다른 무선수신기는, 수신된 무선신호를 증폭하는 제1증폭기와, 상기 제1증폭기에 의해 증폭된 상기 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 직교복조기, 상기 제1증폭기의 이득을 변경한 후, 변경전 및 변경후의 상기 제1증폭기의 이득에 기초한 이득으로 상기 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭기 및, 상기 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 복조부를 구비하여 구성된다.
본 발명에 따른 실시형태에 의한 다른 무선수신기는, 수신된 무선신호를 증폭하는 제1증폭기와, 상기 제1증폭기에 의해 증폭된 상기 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 직교복조기, 상기 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭기, 상기 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 복조부, 상기 제1증폭기의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 상기 제2증폭기의 이득을 저이득에 서 고이득으로 변경하는 경우에, 상기 제2증폭기의 이득변경 타이밍을 상기 제1증폭기의 이득변경 타이밍에 대해 지연시키는 이득제어부를 구비하여 구성된다.
본 발명에 따른 실시형태에 의한 무선신호 처리방법은, 무선신호를 수신하는 단계와, 그 무선신호를 증폭하는 제1증폭단계, 상기 제1증폭단계에서 증폭된 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 단계, 그 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭단계, 상기 제2증폭단계에서 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 단계, 상기 제1 및 제2증폭기의 이득을 변경하는 때에, 변경전 및 변경후 각각에서의 상기 제1증폭기의 이득에 기초하여 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 시기를 결정하는 시기결정단계 및, 상기 시기결정단계에서 결정된 시기에 따라 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 단계를 구비하여 이루어진다.
(실시예)
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시형태를 설명한다. 이들 실시형태는 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명에 의한 실시형태에 따른 다이렉트 컨버젼 방식의 무선수신기는 LNA의 이득 및 VGA의 이득을 서로 다른 타이밍에서 변경할 수 있다. 그것에 의해, VGA의 출력에서의 DC 오프셋의 과도응답 성분을 저감한다.
도 1은 본 발명에 따른 제1실시형태에 따른 무선수신기(100)의 블록도이다. 무선수신기(100)는 다이렉트 컨버젼 방식을 이용한 무선수신기이다. 다이렉트 컨버젼 방식은 주파수가 높은 RF 신호를 중간 주파를 매개로 하지 않고 주파수가 낮은 베이스밴드 신호로 변환하는 방식이다. 무선수신기(100)는 안테나(110), LNA(120), 직교복조기(130), LPF(140), VGA(150), 이득제어부(160), 복조부(170) 및 DC 오프셋 캔슬러(194)를 구비하고 있다.
DC 오프셋 캔슬러(194)는, 예컨대, 일정한 이득을 갖는 증폭기와 적분기(저역통과필터)를 종속 접속한 회로이다. DC 오프셋 캔슬러(194)는 이와 같은 구성에 의해 DC 오프셋 성분을 제거할 수 있다. DC 오프셋 캔슬러(194)는 베이스밴드 신호에 포함된 DC 오프셋 성분을 제거한 후에, 베이스밴드 신호를 VGA(150)로 피드백한다. 또한, DC 오프셋 성분은 안테나(110)나 LNA(120)에서 누설한 LO 신호의 성분이 직교복조기(130)의 입력으로서 주파수 변환되는 것에 의해 발생한다.
LNA(120) 및 VGA(150)는 각각의 이득을 계단 모양으로 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, LNA(120)는 고이득 및 저이득의 2단계로 이득을 변경할 수 있다. VGA(150)는 고이득과 저이득의 사이에 있어서 다단계로 이득을 변경할 수 있다.
이득제어부(160)는 VGA(150)로부터의 베이스밴드 신호를 소정의 신호강도로 유지하도록, LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득을 피드백 제어하도록 구성되어 있다.
이득제어부(160)의 구성을 더욱 상세하게 설명한다. 이득제어부(160)는 신호강도 검출부(180), 이득선택부(190), 변경시기 제어부(196), 이득제어신호 발생부(192) 및 지연제어부(198)를 구비하고 있다. 신호강도 검출부(180)는 VGA(150)에 의해 증폭된 베이스밴드 신호의 신호강도를 검출한다. 이득선택부(190) 는 신호강도 검출부(180)에 의해 검출된 베이스밴드 신호의 신호강도를 일정하게 유지하도록, LNA(120)의 이득 및 VGA(150)의 이득을 선택한다. 변경시기 제어부(196)는 이득선택부(190)에 의해 선택된 LNA(120)의 이득과 현시점에서의 실제 LNA(120)의 이득에 기초하여 VGA(150)의 이득을 변경하는 시기를 제어한다.
직교복조기(130), VGA(150) 및 복조부(170)는 서로 직렬로 접속되어 있다. 이것을, 이하, 복조회로열이라고 한다. 본 실시형태에 있어서, 복조회로열은 LNA(120)에 대해 2개 병렬로 접속되어 있고, 각각 수신신호의 I축 성분 및 Q축 성분에 이용된다. 이득제어부(160)는 이들의 2개의 복조회로열에 대해 1개 접속되어 있고, 2개의 VGA(150)를 공통으로 제어한다. 예컨대, 이득제어부(160)는 2개의 VGA(150)의 이득을, LNA(120)의 이득변경시점보다 동일한 시간을 지연시켜, 변경한다. 또한, 이득제어부(160)는 2개의 VGA(150)의 이득이 서로 동일한 값을 갖도록, 2개의 VGA(150)의 이득을 공통으로 변경한다. 이와 같이, 이득제어부(160)가 복수의 복조회로열을 공통으로 제어함으로써, 무선수신기(100)는 수신신호의 I축 성분 및 Q축 성분을 공통으로 복조시킬 수 있다.
도 2에 변경시기 제어부(196)의 구체예를 나타낸다. 변경시기 제어부(196)는 이득비교부(201) 및 지연제어신호 발생부(203)를 갖는다.
이득비교부(201)는 현시점에서의 실제 LNA(120)의 이득을 이득선택부(190)에 의해 선택된 LNA(120)의 이득과 비교한다. 이득비교부(201)는 LNA(120)의 이득에 관한 어떤 임계치를 미리 격납한다. LNA(120)의 고이득이란 이 임계치보다도 큰 이득이고, 그 저이득이란 이 임계치보다도 작은 이득이다. 이득비교부(201)는 변경전 및 변경후의 각각의 LNA(120)의 이득을 비교하고, 이것에 의해 LNA(120)의 이득이 고이득에서 저이득으로 변경되는지, 저이득에서 고이득으로 변경되는지, 또는 변경되지 않는지를 판단한다. 여기서, 변경전의 LNA(120)의 이득은 현시점에서의 실제 LNA(120)의 이득을 의미하고, 변경 후의 LNA(120)의 이득은 이득선택부(190)에 의해 선택된 LNA(120)의 이득을 의미한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 이득의 변경은 계단 모양으로 이득을 절환한다는 의미이다. 또한, 이득비교부(201)는 VGA(150)의 이득에 관한 어떤 임계치도 미리 격납한다. VGA(150)의 고이득이란 이 임계치보다도 큰 이득이고, 그 저이득이란 이 임계치보다도 작은 이득이다.
지연제어신호 발생부(203)는 VGA(150)의 이득 변경을 지연시키는 지연시간을 나타내는 지연제어신호를 발생한다. LNA(120)의 이득이 고이득에서 저이득으로 변경되는 경우에는, 지연제어신호 발생부(203)는 VGA(150)의 이득이 저이득에서 고이득으로 변경되는 때에 지연제어신호를 발생한다. 이 지연제어신호는 지연제어부(198)로 출력된다. 한편, LNA(120)의 이득이 저이득에서 고이득으로 변경되는 경우나 LNA(120)의 이득이 변경되지 않는 경우에는 지연제어신호 발생부(203)는 VGA(150)의 이득이 변경되는 때에 지연제어신호를 발생하지 않는다.
이득제어신호 발생부(192)는 변경시기 제어부(196)를 매개로 이득선택부(190)에서 선택된 이득을 입력한다. 이득제어신호 발생부(192)는 이득선택부(190)에서 선택된 LNA(120) 및 VGA(150)의 각각의 이득에 기초하여 이득제어신호를 LNA(120) 및 지연제어부(198)로 출력한다. 이득제어신호는 이득선택부(190)에 의해 선택된 LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득을 나타내는 신호이다.
지연제어부(198)는 지연제어신호에 따라 이득제어신호를 수신한 시점으로부터 소정의 지연시간 만큼 경과한 후에 이득제어신호를 VGA(150)로 출력한다. LNA(120)에는 이득제어신호가 직접 송신되므로, VGA(150)의 이득은 LNA(120)의 이득보다도 지연하여 변경된다. 한편, 지연제어신호 발생부(203)로부터 지연제어신호가 출력되지 않는 경우에는, 지연제어부(198)는 이득제어신호를 지연시키는 일 없이 VGA(150)로 출력한다.
이와 같이, 이득제어부(160)는 변경 전후에서 LNA(120)의 이득에 기초하여 VGA(150)의 이득을 변경하는 시기를 제어하도록 구성되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, LNA(120)의 이득이 변경되는 때에 VGA(150)의 이득의 변경을 수반하는 것이 명백하므로, 변경 전후에서의 LNA(120)의 이득에 기초하여 VGA(150)의 이득을 변경하는 시기를 제어하고 있다.
그러나, LNA(120)의 이득이 변경되는 때에 VGA(150)의 이득의 변경을 수반하는 것이 명백하지 않은 경우에는, 변경 전후에서 LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득에 기초하여 VGA(150)의 이득을 변경하는 시기를 제어해도 된다.
도 3의 (a) 내지 (f)는 LNA(120)의 이득 및 VGA(150)의 이득의 타임 차트 및 베이스밴드 신호의 신호강도의 타임 차트이다. 도 3의 (a) 내지 (f)를 참고하여 LNA(120) 및 VGA(150)의 동작을 더 상술한다.
우선, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, LNA(120)의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경하고, 또한 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, VGA(150)의 이득을 고이득 에서 저이득으로 변경한다. LNA(120) 및 VGA(150)는 시점 t20에 있어서 변경되고 있다. 이 때에 발생한 DC 오프셋의 과도응답 특성은, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 비교적 작다.
다음으로, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, LNA(120)의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 도 3의 (e)에 도시한 바와 같이, VGA(150)의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경한다. LNA(120)의 이득은 시점 t21에서 변경되고 있다. 이 때, 도 3의 (e)의 파선으로 나타낸 바와 같이, LNA(120)의 이득의 변경과 동시에 VGA(150)의 이득을 변경하면, 도 3의 (f)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 큰 DC 오프셋의 과도응답 성분이 발생한다.
여기에서, 본 실시형태는, 도 3의 (e)의 실선으로 나타낸 바와 같이, VGA(150)의 이득을 LNA(120) 이득의 변경시로부터 Td 만큼 지연하여 저이득에서 고이득으로 변경한다. 지연시간 Td=t31-t21이다. 이것에 의해, 도 3의 (e)의 실선으로 나타낸 바와 같이, 시점 t21에서 발생한 DC 오프셋의 과도응답 성분은 종래의 과도응답 성분에 비해 작게 된다. 지연시간 Td는 0 보다 크고, LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득이 변경되는 주기(도 9에 나타낸 △t) 보다 작은 값이다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, VGA(150)의 이득은 LNA(120)의 이득 보다 지연하여 변경되므로, DC 오프셋의 과도응답 성분을 저감시킬 수 있다.
또한, 도 3의 (f)에 있어서, 직선 L과 실선으로 둘러싸인 면적 SB은 직선 L 과 파선으로 둘러싸인 면적 SA에 비해 명백하게 작다. 따라서, 본 실시형태는 단위 시간당 DC 오프셋 성분이 종래보다도 작다. 상술한 바와 같이, 수신특성에서 에러율은 단위 시간당 면적 S의 누적값에 비례하므로, 본 실시형태는 종래예 보다 수신특성에서의 에러율이 작다. 이 결과, 본 실시형태는 종래예 보다도 수신성능이 좋아진다.
또한, 본 실시형태에 있어서, LNA(120)의 이득은 2단계로 변경가능하게 하고 있지만, 3단계 이상으로 변경가능하게 해도 된다.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (h)는 수신 전계강도가 단조롭게 변화하는 경우의 LNA(120)의 이득 및 VGA(150)의 이득의 타임 차트 및, 수신신호의 신호강도 및 베이스밴드 신호의 신호강도의 타임 차트이다. 도 4의 (a) 내지 도 4의 (h)를 참고하여, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (f)에 도시된 실시형태의 변형예를 설명한다.
우선, 안테나(110)로부터의 수신신호의 신호강도가, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 시점 t10에서 t30 에 걸쳐 저하하는 경우를 설명한다. VGA(150)의 이득은 이득제어부(160)의 피드백 제어를 받아, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 시점 t10에서 서서히 계단 모양으로 상승한다. 이것에 의해, 수신신호의 신호강도가 저하하여도 수신신호의 증폭율이 상승하므로, 베이스밴드 신호의 신호강도는, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 일정하게 유지된다.
그러나, VGA(150)의 이득에는 상한이 있다. 따라서, 시점 t20에서 VGA(150)의 이득이 그 상한 근방에까지 도달한 경우, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, LNA(120)의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경하고, 또한 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, VGA(150)의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경한다. LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득의 변경폭은 거의 같다. 이것에 의해, VGA(150)의 이득의 저하를 LNA(120)의 이득의 증가에 의해 보상할 수 있다. 이 때에 발생한 DC 오프셋의 과도응답 특성은, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 비교적 작다. 또한, 도 4의 (b), (c), (f) 및 (g)에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, VGA(150)의 이득은 LNA(120)의 이득 보다도 다수의 계단으로 변경된다. 이것에 의해, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 수신 신호강도가 선형변화하는 경우에 있어서도, 본 실시형태는 베이스밴드 신호의 신호강도를 거의 일정하게 유지할 수 있다.
시점 t20에서 t30까지에 있어서, 수신신호의 신호강도가 더욱 저하하며 계속되고 있다. 이와 같은 경우에는, VGA(150)의 이득을 더욱 계단 모양으로 상승시킴으로써 베이스밴드 신호의 신호강도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 도 4의 (d) 및 후술하는 도 4의 (h)에 있어서는, VGA(150)의 계단 모양의 이득절환에 수반하는 DC 오프셋의 과도응답 성분은 작기 때문에 생략하여 기재하고 있다.
다음으로, 수신신호의 신호강도가, 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이, 시점 t11에서 t31로 걸쳐 상승하는 경우를 설명한다. VGA(150)의 이득은 이득제어부(160)의 피드백 제어를 받아, 도 4의 (g)에 도시된 바와 같이, 시점 t11부터 서서히 계단 모양으로 저하한다. 이것에 의해, 수신신호의 신호강도가 상승해도 수신신호의 증폭율이 저하하므로, 베이스밴드 신호의 신호강도는, 도 4의 (h)에 도시된 바와 같 이, 일정하게 유지된다.
그러나, VGA(150)의 이득에는 하한이 있다. 따라서, 시점 t21에서 VGA(150)의 이득이 그 하한 근방에 까지 도달한 경우, 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이, LNA(120)의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경한다. 이 때, LNA(120)의 이득의 변경과 동시에 VGA(150)의 이득을 변경하면, 도 4의 (h)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 시점 t21에서 큰 DC 오프셋의 과도응답 성분이 발생한다.
여기에서, 본 변형예는, 도 4의 (g)의 실선으로 나타낸 바와 같이, VGA(150)의 이득은 LNA(120)의 이득의 변경시로부터 Td 만큼 지연하여 저이득에서 고이득으로 변경된다. 이 때, LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득의 변경폭은 거의 같다. 또한, 지연시간 Td=t31-t21이다. 이것에 의해, 도 4의 (h)의 실선으로 나타낸 바와 같이, 시점 t21에 있어서 발생한 DC 오프셋의 과도응답 성분은 종래의 과도응답 성분에 비해 작아진다. 지연시간 Td는 0 보다 크고, LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득이 변경되는 주기(도 9에 나타낸 △t) 보다 작은 값이다.
시점 t21에서 t31까지에 있어서, 수신신호의 신호강도가 더욱 증가하여 계속되고 있다. 이 경우에는 VGA(150)의 이득을 서서히 저하시킴으로써 베이스밴드 신호의 신호강도를 일정하게 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 변형예에 의하면, VGA(150)의 이득은 LNA(120)의 이득 보다도 지연하여 변경되므로, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (f)의 실시형태와 동일한 효과를 얻 을 수 있다.
종래에 있어서는, 도 4의 (g)의 파선으로 나타낸 바와 같이, 시점 t21에서 t31의 사이에서 VGA(150)의 이득이 변경되고 있다. 이것은 DC 오프셋의 과도응답 성분이 발생하고 있는 때에 VGA(150)의 이득이 제어되고 있는 것을 의미한다. 이에, VGA(150)의 이득은 시점 t21에서 크게 변경되고 있다.
이것에 대해, 본 변형예에 의하면, VGA(150)의 이득은 지연시간 Td의 사이, 즉 시점 t21에서 t31의 사이에서 변경되지 않는다. 이것에 의해, 본 변형예는 시점 t31에서 변경되는 VGA(150)의 이득의 폭이 시점 t21에서의 종래의 그것 보다도 작다. 이에, 본 변형예에 있어서 발생한 DC 오프셋의 과도응답 성분은 비교적 작다. 또한, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (f)에 나타낸 실시형태에 의하면, 시점 t31에서 변경되는 VGA(150)의 이득의 폭은 시점 t21에서의 종래의 그것과 동일하다. 따라서, 본 변형예의 시점 t31에서의 DC 오프셋의 과도응답 성분의 피크 P2는 도 3의 (a) 내지 도 3의 (f)에 도시된 실시형태의 시점 t31에서의 과도응답 성분의 피크 P1 보다도 더욱 작아진다.
본 변형예에 있어서, LNA(120)의 이득을 변경하는 일 없이, VGA(150)의 이득이 단독으로 변경되는 경우도 있지만, 이 경우는 DC 오프셋의 과도응답 성분은 도 4의 (d)와 동일하게 비교적 작으므로 문제가 되지 않는다.
도 5는 본 실시형태에서의 무선수신기(100)의 동작을 나타낸 블록도이다. 안테나(110)에 RF신호가 수신된다(S10). 수신된 신호는 LNA(120)에서 증폭된다(S20). 직교변조기(130)가 고주파수의 RF신호를 베이스밴드 신호로 변환한다(S30). 베이스밴드 신호는 LPF(140)에서 파형정형되고(S40), VGA(150)에서 증폭된다(S50). DC 오프셋 캔슬러(194)는 이 베이스밴드 신호로부터 DC 오프셋 성분을 제거한다(S60). 이득제어부(160)는 VGA(150)로부터 출력된 베이스밴드 신호를 입력하고, LNA(120) 및 VGA(150)를 피드백 제어한다(S70). 더욱이, 복조부(170)가 베이스밴드 신호를 디지털 신호로 복조한다(S80).
도 6은 단계(S70)에서의 이득제어부(160)의 동작의 상세를 나타낸 블록도이다. 베이스밴드 신호가 이득제어부(160)로 입력되면, 신호강도 검출부(180)가 이 베이스밴드 신호의 신호강도를 검출한다(S70-1).
다음으로, 이득선택부(190)가 베이스밴드 신호의 신호강도를 일정하게 유지하도록 LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득을 선택한다(S70-3). 다음으로, 변경시기 제어부(196)는 현시점의 실제 LNA(120)의 이득상태와, 선택된 LNA(120)의 이득을 비교한다(S70-5). 이 비교의 결과, 변경 전후에 LNA(120)의 이득이 변경시기 제어부(196)에 미리 격납되어 있는 임계치를 통과하는지 아닌지를 판단한다(S70-6).
변경 전후에 LNA(120)의 이득이 임계치를 통과하는 경우에는, 변경시기 제어부(190)는, 더욱이 현시점의 LNA(120)의 이득상태를 판단한다(S70-7). LNA(120) 이득상태의 판단은 LNA(120)의 이득이 임계치보다 높은지 아닌지에 의해 판단하면 된다(S70-8). 이 판단의 결과, 현시점의 LNA(120)의 이득이 고이득인 경우에는 변경시기 제어부(196)는 지연제어부(198)로 지연제어신호를 출력한다(S70-9).
다음으로, 이득제어신호 발생부(192)는 이득선택부(190)에서 선택된 LNA(120) 및 VGA(150) 각각의 이득에 기초하여 이득제어신호를 LNA(120) 및 지연제어부(198)로 출력한다(S70-11). 지연제어부(198)는 이득제어신호 및 지연제어신호를 입력하고, 이득제어신호를 지연시켜 VGA(150)로 출력한다. 이것에 의해, VGA(150)의 이득은 LNA(120)의 이득과 비교하여 지연하여 변경된다(S70-13).
단계(S70-8)에 있어서, 현시점의 LNA(120)의 이득이 저이득인 경우에는, 변경시기 제어부(196)는 지연제어신호를 출력하지 않는다. 지연제어신호가 출력되어 있지 않으므로, 지연제어부(198)는 이득제어신호를 지연시키는 일 없이 VGA(150)로 출력한다. 이것에 의해, VGA(150)의 이득은 LNA(120)의 이득과 동시에 변경된다(S70-15).
단계(S70-6)에서는, 변경 전후에 LNA(120)의 이득이 임계치를 통과하지 않은 경우에는, 지연제어신호는 출력되지 않는다. 변경시기 제어부(196)는 더욱이 VGA(150)의 이득이 변경되는지 아닌지를 판단한다(S70-17). 이 판단에 있어서, 이득비교부(201)는 VGA(150)의 저이득과 고이득의 사이에 어떤 임계치를 미리 격납하고, 이 임계치 보다도 큰 이득을 고이득으로 판단하며, 그것 보다 작은 이득을 저이득으로 판단한다. 변경 전후에서 VGA(150)의 이득이 임계치를 통과하는 경우에, 변경시기 제어부(196)는 VGA(150)의 이득이 변경된다고 판단한다(S70-18).
VGA(150)의 이득이 변경된다고 판단된 경우에는, 이득제어신호 발생부(192)는 지연제어부(198)를 매개로 VGA(150)의 이득을 변경하는 이득제어신호를 VGA(150)로 출력한다. 변경시기 제어부(196)로부터 지연제어신호가 발생되고 있지 않으므로, 지연제어부(198)는 이득제어신호를 지연시키는 일 없이 이득제어신호를 VGA(150)로 통과시킨다. 이것에 의해, VGA(150)의 이득이 변경된다(S70-19).
지연제어부(198)는 VGA(150)의 이득이 변경되지 않는다고 판단된 경우에는, VGA(150)의 이득을 변경하지 않는다.
도 7은 LNA(120)의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 VGA(150)의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경한 경우의 DC 오프셋 성분을 실측한 때의 그래프이다. 도 7은 베이스밴드 신호의 신호강도를 실측한 때의 도 4의 (h)의 그래프에 해당한다. 곡선 A는 종래예와 동일하게 LNA(120)의 이득 및 VGA(150)의 이득을 동시에 변경한 때의 DC 오프셋 성분을 나타낸다. 곡선 B는 본 실시형태에 따라 VGA(150)의 이득을 LNA(120)의 이득보다 지연시켜 변경한 때의 DC 오프셋 성분을 나타낸다. 이들 그래프는 신호발생기로부터 RF신호를 LNA(120)로 입력하고, VGA(150)로부터 출력된 베이스밴드 신호를 디지털 오실로스코프에서 관측한 실측결과를 나타낸 데이터이다.
곡선 A에서 VGA(150)로부터 출력되는 DC 오프셋의 과도응답 성분은 최대 약 70mV이다. 한편으로, 곡선 B에서는, VGA(150)로부터 출력되는 DC 오프셋의 과도응답 성분은 최대 약 30mV이다. 이에, 곡선 B의 과도응답 성분은 곡선 A의 과도응답 성분에 비교하여 명백하게 낮다.
본 실시형태에 의하면, DC 오프셋 성분에 대해 임계치를 설치한 경우에, DC 오프셋 성분이 임계치를 넘을 확률은 종래보다 낮아진다.
또한, 곡선 B와 파선으로 둘러싸인 면적 SB는 곡선 A와 파선으로 둘러싸인 면적 SA에 비해 명백하게 작다. 따라서, 본 실시형태는 단위시간당 DC 오프셋 성분이 종래 보다 작다. 상술한 바와 같이, 수신특성에서의 에러율은 단위시간당 면적 S의 누적값에 비례하므로, 본 실시형태는 종래예보다 수신성능에서 에러율이 작다. 이 결과 본 실시형태는 종래예보다 수신성능이 좋아진다.
본 발명의 다른 실시예는 여기에 개시된 본 발명의 명세와 실행으로부터 당업자에게 명백하다. 다음에 나타낸 발명의 참된 범위 및 정신 내에서 명세서와 실시형태는 단지 예시적인 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, DC 오프셋의 과도응답 성분에 의한 수신성능의 열화를 억제하는 다이렉트 컨버젼 방식의 무선수신기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 수신된 무선신호를 증폭하는 제1증폭기와;
    상기 제1증폭기에 의해 증폭된 상기 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 직교복조기;
    상기 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭기;
    상기 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 복조부 및;
    상기 제1 및 제2증폭기의 이득을 변경하는 때에, 변경전 및 변경후 각각의 상기 제1증폭기의 이득에 기초하여 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 시기를 제어하는 이득제어부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호의 신호강도를 검출하는 검출기;
    상기 직교복조기에 의해 복조된 베이스밴드 신호의 파형을 정형하는 필터 및;
    상기 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호의 DC 오프셋 성분을 제거하는 오프셋 제거회로를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이득제어부는, 상기 제1증폭기의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 상기 제2증폭기의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경 하는 경우에, 상기 제2증폭기의 이득변경 타이밍을 상기 제1증폭기의 이득변경 타이밍 보다 지연시키는 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이득제어부는 상기 제1증폭기의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경하고, 또한 상기 제2증폭기의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하는 경우에, 상기 제2증폭기의 이득을 상기 제1증폭기의 이득과 동시에 변경하는 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1증폭기의 이득변경에서 제2증폭기의 이득변경까지의 지연시간은, 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 주기보다 작은 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이득제어부는,
    상기 베이스밴드 신호의 강도를 검출하는 신호검출부와;
    상기 베이스밴드 신호의 강도에 기초하여 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 선택하는 이득선택부;
    상기 제1증폭기 및 상기 제2증폭기 각각의 실제의 이득과 상기 이득선택부에 의해 선택된 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 비교하고, 이 비교결과에 기초하여 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 시기를 결정하는 시기결정부;
    상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 제어신호를 발생하는 제어신호 생성부 및;
    상기 시기결정부에 의해 결정된 시기에 따라 상기 제2증폭기로 상기 제어신호를 송신하는 제어신호 송신부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이득제어부가 상기 제1증폭기의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 상기 제2증폭기의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경하는 경우에,
    상기 시기결정부는 상기 제2증폭기의 이득의 변경시기를 상기 제1증폭기의 이득의 변경시기 보다 지연시키는 것을 결정하고,
    상기 제어신호 송신부는 상기 제2증폭기를 상기 제1증폭기의 이득에 대해 지연하여 상기 제어신호를 송신하는 지연회로인 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 직교복조기, 상기 제2증폭기 및 상기 복조부가 서로 직렬로 접속된 복조회로열이 상기 제1증폭기에 대해 복수 병렬로 접속되어 있고,
    상기 이득제어부는 복수의 상기 복조회로열에 포함되어 있는 복수의 상기 제2증폭기를 공통으로 제어하는 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이득제어부는 복수의 상기 복조회로열에 포함되어 있는 복수의 상기 제2증폭기를 동시에 제어하는 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  10. 제7항에 있어서, 상기 이득제어부는 복수의 상기 복조회로열에 포함되어 있는 복수의 상기 제2증폭기의 이득을 공통으로 제어하여 동일한 값을 갖도록 변경하는 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  11. 제1항에 있어서, 무선수신기는 다이렉트 컨버젼 방식의 무선수신기인 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2증폭기의 이득은 상기 제1증폭기의 이득 보다 다수의 계단으로 변경되는 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  13. 수신된 무선신호를 증폭하는 제1증폭기와;
    상기 제1증폭기에 의해 증폭된 상기 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 직교복조기;
    상기 제1증폭기의 이득을 변경한 후, 변경전 및 변경후의 상기 제1증폭기의 이득에 기초한 이득으로 상기 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭기 및;
    상기 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 복조부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1증폭기의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 상기 제2증폭기의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경하는 경우에, 상기 제2증폭기의 이득변경 타이밍은 상기 제1증폭기의 이득변경 타이밍에 대해 지연되는 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1증폭기의 이득변경으로부터 상기 제2증폭기의 이득변경 까지의 지연시간은 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 주기보다 작은 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  16. 수신된 무선신호를 증폭하는 제1증폭기와;
    상기 제1증폭기에 의해 증폭된 상기 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 직교복조기;
    상기 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭기;
    상기 제2증폭기에 의해 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 복조부;
    상기 제1증폭기의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 상기 제2증폭기의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경하는 경우에, 상기 제2증폭기의 이득변경 타이밍을 상기 제1증폭기의 이득변경 타이밍에 대해 지연시키는 이득제어부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1증폭기의 이득변경으로부터 상기 제2증폭기의 이득변경 까지의 지연시간은 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 주기보다 작은 것을 특징으로 하는 무선수신기.
  18. 무선신호를 수신하는 단계와;
    그 무선신호를 증폭하는 제1증폭단계;
    상기 제1증폭단계에서 증폭된 무선신호를 베이스밴드 신호로 복조하는 단계;
    그 베이스밴드 신호를 증폭하는 제2증폭단계;
    상기 제2증폭단계에서 증폭된 베이스밴드 신호를 복조하는 단계;
    상기 제1 및 제2증폭기의 이득을 변경하는 때에, 변경전 및 변경후 각각에서의 상기 제1증폭기의 이득에 기초하여 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 시기를 결정하는 시기결정단계 및;
    상기 시기결정단계에서 결정된 시기에 따라 상기 제1증폭기의 이득 및 상기 제2증폭기의 이득을 변경하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선수신 처리방법.
  19. 제18항에 있어서, 무선수신기의 상기 시기결정단계에 있어서,
    상기 제1증폭기의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하고, 또한 상기 제2증폭기의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경하는 경우에는, 상기 제2증폭기의 이득변경 타이밍을 상기 제1증폭기의 이득변경 타이밍 보다 지연시키는 것을 특징으로 하는 무선수신 처리방법.
  20. 제19항에 있어서, 무선수신기의 상기 시기결정단계에 있어서,
    상기 제1증폭기의 이득을 저이득에서 고이득으로 변경하고, 또한 상기 제2증폭기의 이득을 고이득에서 저이득으로 변경하는 경우에, 상기 제2증폭기의 이득변경은 상기 제1증폭기의 이득변경과 동시에 하는 것을 특징으로 하는 무선수신 처리방법.
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