KR102144333B1 - 불요파 제거방법, 불요파 제거기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치 - Google Patents

불요파 제거방법, 불요파 제거기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치 Download PDF

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KR102144333B1 KR1020200004869A KR20200004869A KR102144333B1 KR 102144333 B1 KR102144333 B1 KR 102144333B1 KR 1020200004869 A KR1020200004869 A KR 1020200004869A KR 20200004869 A KR20200004869 A KR 20200004869A KR 102144333 B1 KR102144333 B1 KR 102144333B1
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Abstract

본 발명은 광대역 신호 수신장치에서 발생하는 불요파를 제거하는 방법으로서, 국부발진 신호를 제1 차동 신호와 상기 제1 차동 신호와 역위상인 제2 차동 신호로 분리하는 과정; 안테나로 입력된 수신 신호를 상기 제1 차동 신호와 합성하여 합성 신호를 생성하는 과정; 상기 제2 차동 신호를 이용하여 제거 신호를 생성하는 과정; 및 상기 제거 신호를 이용하여, 상기 합성 신호에서 불요파를 제거하는 과정을 포함하고, 광대역 주파수의 신호를 압축하여 수신하면서 발생하는 불요파를 제거할 수 있다.

Description

불요파 제거방법, 불요파 제거기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치{METHOD AND DEVICE FOR REMOVING SPURIOUS, AND WIDEBAND RECEIVING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 불요파 제거방법, 불요파 제거기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치에 관한 것으로, 광대역 주파수의 신호를 압축하여 수신하면서 발생되는 불요파를 제거할 수 있는 불요파 제거방법, 불요파 제거기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치에 관한 것이다.
일반적으로, 슈퍼헤테로다인 방식의 광대역 수신기는, 광대역 신호를 수신하고, 신호를 주파수 별로 분할하여 처리한다. 하지만, 슈퍼헤테로다인 방식의 광대역 주파수 수신기는 나이퀴스트(Nyquist) 샘플링 이론에서 제시된 것처럼 수신 대역폭에 한계가 있으며, 각 주파수 대역을 분할하여 처리하기 위한 다채널 필터 뱅크 때문에 크기와 무게가 증가하고 소모 전력이 많은 문제가 있다.
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 압축 센싱을 이용한 광대역 수신기가 개발되고 있다. 압축 센싱 방식의 광대역 수신기는, 각 대역별 신호를 기저대역으로 압축하여 낮은 샘플링률로 수신한 후, 이를 원래의 광대역 신호로 복원하여 신호 정보를 획득한다.
그러나 비선형소자들이 신호를 압축하고 수신하는 과정에서, 원래 신호 외에 불필요한 신호인 불요파가 생성되는 문제가 발생 되었다. 이에, 압축된 신호를 광대역 신호로 복원할 때, 불요파가 포함되어 있어 원래 신호와 다르게 복원될 수 있다. 따라서, 최종적으로 획득하는 신호 정보의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
KR 10-1921095 B
본 발명은 광대역 주파수 신호를 압축하여 수신하면서 발생하는 불요파를 제거할 수 있는 불요파 제거방법, 불요파 제거기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치를 제공한다.
본 발명은 광대역 주파수 신호를 압축하여 수신하므로, 획득 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 불요파 제거방법, 불요파 제거기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치를 제공한다.
본 발명은 압축 센싱을 이용하는 광대역 신호 수신장치에서 발생하는 불요파를 제거하는 방법으로서, 국부발진 신호를 제1 차동 신호와 상기 제1 차동 신호와 역위상인 제2 차동 신호로 분리하는 과정; 안테나로 입력된 수신 신호를 상기 제1 차동 신호와 합성하여 합성 신호를 생성하는 과정; 상기 제2 차동 신호를 이용하여 제거 신호를 생성하는 과정; 및 상기 제거 신호를 이용하여, 상기 합성 신호에서 불요파를 제거하는 과정;을 포함한다.
상기 제거 신호를 생성하는 과정은, 상기 제2 차동 신호를 합성 모듈에 통과시키는 과정;을 을 포함한다.
상기 합성 신호에서 불요파를 제거하는 과정은, 상기 합성 신호와 상기 제거 신호를 합성하여, 상기 합성 신호 생성 중 발생된 합성 신호의 불요파와 상기 제거 신호 생성중 발생된 제거 신호의 불요파를 서로 상쇄시키는 과정;을 포함한다.
상기 합성 신호에서 불요파를 제거하는 과정 전에, 상기 제거 신호의 불요파에 대한 이득과 위상 중 적어도 어느 하나를 보정하는 과정;을 포함한다.
상기 제거 신호의 불요파에 대한 이득과 위상 중 적어도 어느 하나를 보정하는 과정은, 상기 제거 신호의 불요파에 대한 이득의 크기를 상기 합성 신호의 불요파에 대한 이득의 크기와 일치시키는 과정; 상기 제거 신호의 불요파에 대한 위상을 상기 합성 신호의 불요파에 대한 위상과 정반대로 조정하는 과정; 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명은 압축 센싱을 이용하는 광대역 신호 수신장치에 구비되는 불요파 제거기로서, 국부발진 신호를 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호로 분리하는 분리 모듈; 상기 분리모듈과 연결되고, 안테나로 입력되는 수신 신호와 상기 제1 차동 신호를 합성시켜 합성 신호를 생성하는 제1 합성 모듈; 및 상기 제2 차동 신호를 이용하여 제거 신호를 생성하고, 상기 제거 신호를 이용하여, 상기 합성 신호의 불요파를 제거할 수 있는 제거부;를 포함한다.
상기 분리모듈은, 상기 국부발진 신호가 입력되는 제1 코일; 및 상기 제1 코일과 전자기적으로 결합되고, 상기 제1 차동 신호와 상기 제1 차동 신호와 역위상인 상기 제2 차동 신호를 출력할 수 있는 제2 코일;을 포함한다.
상기 제거부는, 상기 분리모듈과 연결되고, 상기 합성 신호의 불요파에 대해 역위상의 불요파를 갖는 상기 제거 신호를 생성하는 제2 합성 모듈; 및 상기 제1 합성모듈 및 상기 제2 합성모듈과 각각 연결되며, 상기 합성 신호와 상기 제거 신호를 합성하는 혼합 모듈;을 포함한다.
상기 제거 신호의 불요파의 이득과 위상 중 적어도 어느 하나를 보정할 수 있는 보정부;를 더 포함한다.
상기 보정부는, 상기 제거 신호의 불요파에 대한 이득의 크기를 상기 합성 신호의 불요파에 대한 이득의 크기와 동일하게 조정할 수 있는 감쇠 모듈; 및 상기 제거 신호의 불요파에 대한 위상을 상기 합성 신호의 불요파에 대한 위상과 정반대로 조정할 수 있는 상변환 모듈;을 포함한다.
본 발명은 안테나를 포함하는 수신단; 상기 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭단; 상기 저잡음 증폭부에서 증폭된 다중 채널 신호를 분배하는 신호 분배단; 국부발진 신호를 생성할 수 있는 국부 발진기와, 상기 합성 신호에서 불요파를 제거할 수 있도록 설치되는 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 불요파 제거기를 포함하는 신호 합성단; 및 상기 불요파 제거기를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 디지털 신호 변환단;을 포함한다.
상기 국부 발진기가 생성하는 국부발진 신호는 PRBS(pseudo random binary sequence) 신호를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 광대역 주파수의 신호를 처리하면서 발생하는 불요파를 제거할 수 있다. 이에, 수신된 신호를 다시 원 신호로 복원시킴에 있어서, 복원 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 광대역 주파수의 신호를 이용한 작업의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 수신 신호에서 불요파를 제거한 후에 원 신호로 복원시킴으로, 신호 복원에 필요한 신호 대 잡음비를 감소시킬 수 있다.
또한, 수신 신호를 변환하여 최종적으로 획득하는 신호에서 정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 신호 수신장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 불요파 제거방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은 합성 신호에 불요파가 발생하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 합성 신호에 불요파가 발생하는 것을 샘플링하여 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 신호 수신장치의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 압축 센싱을 이용하는 광대역 신호 수신장치에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광대역 신호 수신장치는 수백 MHz에서 수십 GHz에 이르는 광대역 주파수 내에 혼재한 신호를 수십 내지 수백 MHz 대역폭의 신호로 압축하고, 압축된 신호를 복원할 수 있다.
도 1을 참조하면, 광대역 신호 수신장치(1000)는 수신단(1100), 저잡음 증폭단(1200), 신호 분배단(1300), 국부발진기(1410)와 불요파 제거기(1420)를 구비하는 신호 합성단(1400) 및 디지털 신호 변환단(1500)을 포함할 수 있다.
수신단(1100)은 외부의 환경에 배치되며 아날로그 신호를 수신할 수 있다. 수신단(1100)은 신호를 수신하는 안테나를 구비할 수 있다. 즉, 수신단(1100)의 안테나는 광대역 주파수 내에 혼재하는 신호들을 수신할 수 있다. 하기에서는, 수신단(1100)의 안테나가 수신한 신호를 수신 신호라 하며, 수신 신호는 저잡음 증폭단(1200) 및 신호 분배단(1300)을 통과하여 신호합성단(1400)의 제1 합성 모듈(1422)로 송신될 수 있다.
저잡음 증폭단(1200)은 수신단(1100)과 연결되며, 수신단(1100)의 안테나로 입력되는 미약한 수신 신호를 증폭시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 저잡음 증폭단(1200)은 수신단(1100)으로 입력되는 수신 신호의 신호 대 잡음비(SNR;signal to noise rate)를 향상시킬 수 있다. 여기서, 신호 대 잡음비는 신호의 세기를 잡음의 세기로 나눈 값으로, 신호에 동반하는 잡음 성분의 양을 수치로 표시한 것일 수 있다.
이때, 안테나를 통해 수신되는 신호는 외부의 잡음을 포함한 미약한 신호이므로 잡음을 최소화한 상태에서 신호 증폭이 이루어져야 하고, 신호 증폭시 발생되는 부수적으로 발생되는 잡음을 억제해야 선명한 신호를 수신할 수 있다. 이에, 저잡음 증폭단(1200)이 잡음지수(Noise Figure)를 충분히 확보하고, 전송선로에서의 감쇠를 줄여 안테나를 통해 수신되는 수신 신호에서 노이즈를 감소시킬 수 있다.
여기서, 저잡음 증폭단(1200)은 저대역 필터(1210) 및 저잡음 증폭기(1220)를 포함할 수 있다. 저대역 필터(1210)는 안테나에서 송신되는 수신 신호에서 불필요한 신호를 제거할 수 있다. 저잡음 증폭기(1220)는 저대역 필터(1210)에서 송신되는 수신 신호에서 광대역 신호를 저잡음 증폭할 수 있다.
신호 분배단(1300)은 저잡음 증폭단(1200)과 연결되며, 저잡음 증폭된 수신 신호를 대역별로 분배할 수 있다. 즉, 신호 분배단(1300)은 서로 주파수 대역이 다른 여러개의 통신로를 만들어 각각의 통신로와 연결된 신호 합성단(1400)에 대역별로 수신 신호를 분배할 수 있다. 여기서, 신호 분배단(1300)은 복수의 전력 분배기(1310)로 마련될 수 있다.
신호 합성단(1400)은 복수개로 마련되며, 신호 분배단(1300)에서 각 대역별로 분배된 수신 신호를 압축하여 기저대역으로 주파수를 하향 변환시킬 수 있다. 신호 합성단(1400)은 국부발진기(1410), 불요파 제거기(1420) 및 저역통과 증폭기(1430)를 포함할 수 있다.
국부발진기(1410)는 국부발진 신호를 생성 및 증폭시킬 수 있다. 여기서, 국부발진 신호는 수신단(1100)의 안테나로 수신되는 수신 신호보다 낮은 주파수의 신호로서, 후술하는 불요파 제거기(1420)의 제1 합성 모듈(1422)에서 신호 분배단(1300)을 통과한 수신 신호와 합성되며 수신 신호를 기저대역으로 압축시킬 수 있다. 예컨데, 국부발진 신호는 PRBS(Pseudo Random Binary Sequence) 신호일 수 있다. 보다 구체적으로, PRBS 신호를 이용할 경우, 데이터를 직접 대역 확산 방식(direct sequence spread spectrum)으로 확산 및 변조하고 그 변조된 신호를 송신 혹은 수신할 수 있다. 이에, 신호를 확산 혹은 변조할 때, 보안성이 높아질 수 있고, 신호를 복원할 때 노이즈가 확산되어 통신 채널의 영향을 적게 받을 수 있다.
국부발진기(1410)는 국부발진 신호 발생 모듈(1411), 국부발진 신호 증폭 모듈(1412), 및 국부발진 신호 필터(1413)를 포함할 수 있다. 국부발진 신호 발생 모듈(1411)은 국부발진 신호를 발생시킬 수 있다. 국부발진 신호 증폭 모듈(1412)은 국부발진 신호 발생 모듈(1411)과 연결되며, 국부발진 신호를 증폭시킬 수 있다. 국부발진 신호 필터(1413)는 국부발진 신호 증폭 모듈(1412)과 연결되며 증폭된 국부발진 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.
불요파 제거기(1420)는 신호 분배단(1300) 및 국부발진기(1410)와 각각 연결되며, 신호 분배단(1300)에서 분배된 수신 신호와 국부발진 신호를 합성하여 합성 신호를 생성할 수 있고, 합성 신호를 생성할 때 발생되는 불요파를 제거할 수 있다. 보다 구체적으로, 국부발진 신호는 비선형소자들 예컨데 후술하는 제1 합성 모듈(1422) 혹은 제2 합성 모듈(1423a) 등에서 타 신호와 합성되거나 혹은 합성 모듈을 통과하면서, 합성된 신호 혹은 기저대역으로 압축된 신호 외에 불필요한 신호가 발생할 수 있다. 여기서, 합성된 신호 혹은 기저대역으로 압축된 신호 외에 불필요한 신호가 불요파일 수 있다. 이러한 불요파는 수신대역 내에 존재하기 때문에 제거가 어렵고, 신호 내의 신호 대 잡음비를 증가시켜, 후술하는 디지털 신호 변환단(1500)에서 수신 신호를 원 신호(즉, 안테나로 송신되기 전 상태의 신호)로 복원시킴에 있어, 복원을 어렵게 만들 수 있다. 따라서, 불요파 제거기(1420)에서 합성 신호의 불요파를 제거하여, 디지털 신호 변환단(1500)에서 신호의 복원 성능을 향상시킬 수 있다. 불요파 제거기(1420)는 분리 모듈(1421), 제1 합성 모듈(1422) 및 제거부(1423)를 포함할 수 있다.
분리 모듈(1421)은 국부발진기(1410)와 연결되며, 국부발진 신호를 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호로 분리할 수 있다. 즉, 분리 모듈(1421)은 입력되는 신호를 차동 모드(Differential Signal) 방식으로 출력할 수 있는 것일 수 있다. 여기서, 차동 모드는 하나의 주파수(혹은,신호)를 진폭이 같고 위상이 반대인 2개의 주파수(혹은,신호)로 나누는 것을 의미할 수 있다. 예컨데, 분리 모듈(1421)은 발룬(Balun) 혹은 트랜스포머(Transformer)로 마련될 수 있다. 분리 모듈(1421)은 제1 코일(1421a)과 제2 코일(1421b)을 포함할 수 있다.
제1 코일(1421a)은 일측이 접지(그라운드)에 연결되고, 타측이 국부발진 신호 필터(1413)와 연결되며 분리 모듈(1421)에서 국부발신 신호를 송신받는 역할을 할 수 있다. 여기서, 일측은 도면상 제1 코일(1421a)을 기준으로 좌측일 수 있고, 타측은 제1 코일(1421a)을 기준으로 도면상 우측일 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(1421a)은 접지 역할을 하는 1개의 도선과 신호가 전송되는 1개의 도선이 연결된 단일 종단 방식(Single-ended Signal)으로 마련될 수 있다.
제2 코일(1421b)은 일측이 제1 합성 모듈(1422)과 연결되며, 타측이 후술하는 제거부(1423)의 제2 합성 모듈(1423a)과 연결될 수 있다. 제2 코일(1421b)은 제1 코일(1421a)과 마주보게 배치되며 전자기적으로 결합될 수 있다. 제2 코일(1421b)은 국부발진 신호를 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호로 분리할 수 있다. 즉, 제2 코일(1421b)은 국부발진 신호를 이득의 크기가 같고, 위상이 180°차이인 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호로 분리할 수 있다. 이에, 제1 차동 신호는 제2 차동 신호와 동일한 이득 크기로 역위상을 갖을 수 있다. 제2 코일(1421b)은 제1 차동 신호를 제1 합성 모듈(1422)에 송신할 수 있고, 제2 차동 신호를 제거부(1423)의 제2 합성 모듈(1423a)에 송신할 수 있다.
제1 합성 모듈(1422)은 신호 분배단(1300) 및 제2 코일(1421b)과 연결되며, 신호 분배단(1300)에서 송신되는 수신 신호와 제2 코일(1421b)에서 송신되는 제1 차동 신호를 합성하여 합성 신호를 생성할 수 있다. 즉, 신호 분배단(1300)에서 송신되는 수신 신호가 제1 차동 신호와 합성되며 기저대역으로 압축된 합성 신호가 생성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 합성 모듈(1422)에서 안테나로 수신되어 저잡음증폭단(1200)과 전력분배단(1300)을 통과한 수신 신호와 제1 차동 신호를 합성하면서 불요파가 발생될 수 있다. 즉, 합성 신호를 합성하는 과정 중에 합성 신호의 불요파가 발생할 수 있다.
한편, 제1 합성 모듈(1422)과 전력분배기(1310) 사이에는 수신 신호 증폭 모듈(1422a)이 구비될 수 있다. 수신 신호 증폭 모듈(1422a)은 제1 합성 모듈(1422)로 수신되는 전력분배단(1300)을 통과한 수신 신호를 증폭시킬 수 있다.
제거부(1423)는 제거 신호를 생성하고, 제거 신호를 이용하여 합성 신호의 불요파를 제거할 수 있다. 즉, 합성 신호에서 불요파를 제거할 수 있다. 제거부(1423)는 제2 합성 모듈(1423a)과 혼합 모듈(1423b)을 포함할 수 있다.
제2 합성 모듈(1423a)은 제2 코일(1421b) 및 접지 저항에 연결되며, 합성 신호의 불요파에 대해 역위상의 불요파를 갖는 제거 신호를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 코일(1421b)에서 송신되는 제2 차동 신호를 입력받아 제2 합성 모듈(1423a)을 통과시켜 제2 합성 모듈(1423a)의 출력단에 제거 신호를 생성할 수 있다. 이때, 제2 차동 신호를 이용하여 제2 합성 모듈(1423a)에서 제거 신호를 생성하는 과정 중에 불요파가 발생될 수 있다. 이때, 발생되는 불요파는 합성 신호를 생성할 때 사용하는 제1 차동 신호와 역위상인 제2 차동 신호를 합성하면서 발생되기 때문에, 합성 신호의 불요파와 서로 위상이 180°인 불요파가 발생될 수 있다. 즉, 합성 신호의 불요파와 역위상인 제거 신호의 불요파가 발생될 수 있다.
혼합 모듈(1423b)은 제1 합성 모듈(1422) 및 상기 제2 합성 모듈(1423a)과 각각 연결되며, 합성 신호와 제거 신호를 합성시킬 수 있다. 이때, 합성 신호와 제거 신호를 합성시키는 과정에서 합성 신호의 불요파가 제거될 수 있다.
일반적으로, 두가지 이상의 파장이 합성될 경우 간섭이 일어날 수 있다. 여기서, 간섭은 보강간섭과 상쇄간섭을 포함하는데, 보강간섭은 같은 위상의 두 파동을 중첩시킬 때 일어나는 간섭으로서, 마루와 마루 또는 골과 골이 만나며 진폭이 2배로 커진다. 반면, 상쇄간섭은 반대 위상의 두 파동을 중첩시킬 때 일어나는 간섭으로서. 마루와 골이 만나며 진폭이 0이 되는 간섭으로서 소멸간섭이라고도 한다. 즉, 두 파동의 위상이 180° 어긋나 있을 때 마루와 골이 중첩되는 순간 파동이 완전히 상쇄될 수 있다.
이와 같은 원리로, 합성 신호의 불요파와 합성 신호의 불요파와 역위상인 제거 신호의 불요파를 합성시켜 서로 상쇄간섭이 일어나게 할 수 있다. 이에, 합성 신호의 불요파와 제거 신호의 불요파가 서로 상쇄될 수 있다. 한편, 혼합 모듈(1423b)에서는 합성 신호의 불요파와 제거 신호의 불요파가 상쇄 간섭되는 과정 중에 제거 신호를 소멸시킬 수 있다. 따라서, 혼합 모듈(1423b)에서 합성 신호의 불요파를 제거하고 제거 신호를 소멸시켜, 혼합 모듈(1423b)과 연결된 디지털 신호 변환단(1500)으로 불요파가 제거된 합성 신호만을 송신할 수 있다.
한편, 불요파 제거기(1420)는 제거 신호의 불요파에 대한 이득과 위상 중 적어도 어느 하나를 보정할 수 있는 보정부(1424)를 더 포함할 수 있다. 분리 모듈(1421)에서 국부발진 신호를 제1 차동 신호와 제2 차동 신호로 분리함에 있어서, 제1 차동 신호와 제2 차동 신호의 이득을 동일한 크기로 분리하지 못하거나, 혹은 제1 차동 신호와 제2 차동 신호의 위상이 정확히 180°만큼 차이가 나도록 분리하지 못할 수 있다. 또한, 신호를 이동시킴에 있어, 신호는 일반적으로 모듈과 모듈을 연결하는 전송선로를 통과하면서, 이득 혹은 위상이 달라질 수 있다.
만일, 분리 모듈(1421)에서 제1 차동 신호와 제2 차동 신호의 이득을 동일하게 하게 분리하지 못하거나 위상을 정반대로 분리하지 못할 경우, 또는 전송 선로를 통과하며 신호의 이득 혹은 위상이 달라질 경우, 혼합 모듈(1423b)에서 합성 신호의 불요파를 제거하지 못할 수 있다.
이에, 보정부(1424)를 통해 제거 신호의 불요파에 대한 이득을 합성 신호의 불요파에 대한 이득과 동일한 크기로 보정하고, 제거 신호의 불요파에 대한 위상을 합성 신호의 불요파에 대한 위상과 180°의 차이가 나도록 보정할 수 있다. 이를 위해, 보정부(1424)는 혼합 모듈(1423b)과 제2 합성 모듈(1423a) 사이에 배치되며, 감쇠 모듈(1424a)과 상변환 모듈(1424b)을 포함할 수 있다.
감쇠 모듈(1424a)은 제2 합성 모듈(1423a)과 연결되며, 제거 신호의 불요파에 대한 이득을 합성 신호의 불요파에 대한 이득과 동일한 크기로 조정할 수 있다.
상변환 모듈(1424b)은 감쇠 모듈(1424a)과 연결되며, 제거 신호의 불요파에 대한 위상을 합성 신호의 불요파에 대한 위상과 정반대로 조정할 수 있다.
저역통과 증폭기(1430)는 불요파 제거기(1420)와 디지털 신호 변환단(1500) 사이에 배치될 수 있다. 저역통과 증폭기(1430)는 저역통과 필터(1431), 저역통과 증폭 모듈(1432)을 포함할 수 있다. 저역통과 필터(1431)는 특정 주파수 이하의 신호만 통과시킬 수 있다. 이에, 합성 신호가 디지털 신호 변환단(1500)으로 송신되기 전 특정 주파수 이하 즉, 기저대역의 합성 신호만 디지털 신호 변환단(1500)으로 송신할 수 있다.
저역통과 증폭기(1430)는 저역통과 필터(1431)에서 송신되는 합성 신호를 디지털 신호 변환단(1500)으로 송신하기 전에 증폭시킬 수 있다.
디지털 신호 변환단(1500)은 신호 합성단(1400)을 통과한 불요파가 제거된 합성 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이에, 신호 합성단(1400)을 통과한 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환되어 디지털 신호 수신기(미도시)에 전달될 수 있다.
이처럼, 광대역 주파수 신호를 처리하면서 발생되는 불요파를 제거할 수 있다. 따라서, 수신단에 수신한 수신 신호를 원 신호로 복원시키는 성능을 향상시킬 수 있다. 이에, 광대역 주파수 신호를 이용한 작업에서 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 불요파 제거방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 3은 합성 신호에 불요파가 발생하는 것을 나타내는 도면이고, 도 4는 합성 신호에 불요파가 발생하는 것을 샘플링하여 나타내는 도면이다. 하기에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 불요파 제거방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 불요파 제거 방법은, 광대역 신호 수신장치의 불요파를 제거하는 방법이다. 도 2를 참조하면, 불요파 제거방법은 국부발진 신호를 제1 차동 신호와 제1 차동 신호와 역위상인 제2 차동 신호로 분리하는 과정(S110),안테나로 입력된 수신 신호를 제1 차동 신호와 합성하여 합성 신호를 생성하는 과정(S120), 제2 차동 신호를 이용하여 제거 신호를 생성하는 과정(S130) 및 제거 신호를 이용하여 합성 신호에서 불요파를 제거하는 과정(S140)을 포함할 수 있다.
이때, 불요파 제거방법은 예컨데 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 신호 수신장치(1000)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 후술하는 국부발진 신호는 PRBS(Pseudo Random Binary Sequence) 신호일 수 있다. PRBS 신호는 국부발진기(1410)에서 생성된 후 비선형소자들 예컨데, 제1 합성 모듈(1422) 혹은 제2 합성 모듈(1423a) 등에서 신호가 합성되거나, 상기 비선형소자들을 통과할 수 있다. 상기 비선형소자들에서 합성되거나 통과하는 과정에서 합성되거나 생성되는 신호 외에 불필요한 신호, 즉 불요파가 발생될 수 있다. 예컨데, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수신 신호와 국부발진 신호를 합성하여 합성 신호를 생성하면 불요파가 발생할 수 있다. 이에, 국부발진 신호를 합성하며 발생되는 불요파를 제거하는 작업이 수행될 수 있다.
우선, 국부발진 신호를 생성하기 전에, 수신단(1100)의 안테나로 입력되는 수신 신호를 저잡음 증폭단(1200)을 통과시키며 미약한 수신 신호를 증폭시키고, 수신 신호의 신호 대 잡음비(SNR;signal to noise rate)를 향상시킬 수 있다. 이어서, 저잡음 증폭단(1200)을 통과한 수신 신호를 신호 분배단(1300)을 통해 대역별로 분배할 수 있다. 그 다음, 국부발진기(1410)에서 국부발진 신호를 생성할 수 있다.
생성된 국부발진 신호를 분리 모듈(1421)로 송신할 수 있고, 분리 모듈(1421)에서 국부발진 신호를 제1 차동 신호와 제2 차동 신호로 분리할 수 있다. 즉, 국부발진 신호를 이득의 크기가 동일하고, 위상이 서로 정반대(위상이 180°차이)인 제1 차동 신호와 제2 차동 신호로 분리할 수 있다.
분리 모듈(1421)에서 제1 차동 신호를 제1 합성 모듈(1422)로 송신하여, 제1 합성 모듈(1422)에서 신호 분배단(1300)을 통과한 수신 신호와 제1 차동 신호를 합성시킬 수 있다. 이에, 합성 신호가 생성되고, 합성 신호를 생성하는 과정 중에 합성 신호의 불요파가 발생될 수 있다.
한편, 분리 모듈(1421)에서 제1 차동 신호를 제1 합성 모듈(1422)로 송신함과 동시에, 제2 차동 신호를 제2 합성 모듈(1423a)로 송신할 수 있다. 제2 합성 모듈(1423a)에서는 제2 차동 신호를 내부로 통과시키며 출단단 부분에서 제거 신호를 생성할 수 있다. 이때, 제거 신호를 생성하는 과정 중에 제거 신호의 불요파가 발생될 수 있다. 여기서, 제거 신호의 불요파는 합성 신호의 불요파와 크기가 같고 위상이 정반대 즉, 역위상일 수 있다.
한편, 분리 모듈(1421)에서 제1 차동 신호와 제2 차동 신호를 분리함에 있어서, 제1 차동 신호의 이득과 제2 차동 신호의 이득을 동일한 크기로 분리하지 못할 수 있고, 제1 차동 신호의 위상과 제2 차동 신호의 위상을 정반대로 분리하지 못할 수 있다. 또한, 전송 신호가 전송 선로를 통과하면서 이득과 위상이 변경될 수 있다. 이에, 제2 합성 모듈(1423a)에서 제거 신호를 생성한 후, 제거 신호를 감쇠 모듈(1424a)과 상변환 모듈(1424b)을 통과시켜, 제거 신호의 이득을 합성 신호의 이득과 동일한 크기로 보정하고, 제거 신호의 위상을 합성 신호의 위상과 정반대로 보정할 수 있다.
이후, 합성 신호와 제거 신호를 혼합 모듈(1423b)로 송신하여, 혼합 모듈(1423b)에서 합성 신호와 제거 신호를 합성할 수 있다. 이때, 합성 신호의 불요파와 제거 신호의 불요파가 서로 간섭되며 상쇄될 수 있다. 즉, 합성 신호의 불요파와 합성 신호의 불요파와 이득의 크기가 동일하고 위상이 정반대인 제거 신호의 불요파를 합쳐 상쇄간섭되게 할 수 있다. 이에, 합성 신호에서 합성 신호의 불요파가 제거될 수 있다. 한편, 제거 신호는 합성 신호의 불요파와 제거 신호의 불요파가 상쇄 간섭되는 과정 중에 소멸될 수 있다.
이후, 불요파가 제거된 합성 신호를 디지털 신호 변환단(1500)으로 전달할 수 있다. 합성 신호는 디지털 신호 변환단(1500)을 통과하면서 디지털 신호로 변환되고, 변환된 디지털 신호를 원래 신호로 복원할 수 있다.
이처럼, 광대역 주파수 신호를 처리하면서 발생되는 불요파를 제거할 수 있다. 따라서, 원신호를 복원시키는 성능을 향상시킬 수 있다. 이에, 광대역 주파수 신호를 이용한 작업에서 정확도를 향상시킬 수 있다. 이에, 원래 신호의 파라미터를 추출하여 분석할 수 있다. 불요파가 제거되었기 때문에, 더 정확하게 원신호가 복원될 수 있다. 따라서, 광대역 주파수의 신호를 이용한 작업의 정확도와 정밀성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1000: 광대역 신호 수신장치 1100: 수신단
1200: 저잡음 증폭단 1300: 신호 분배단
1400: 신호합성단 1410: 국부발진기
1420: 불요파제거기 1500: 디지털 신호 변환단

Claims (12)

  1. 압축 센싱을 이용하는 광대역 신호 수신장치에서 발생하는 불요파를 제거하는 방법으로서,
    국부발진 신호를 제1 차동 신호와 상기 제1 차동 신호와 역위상인 제2 차동 신호로 분리하는 과정;
    안테나로 입력된 수신 신호를 제1 합성 모듈을 통해 상기 제1 차동 신호와 합성하여 합성 신호를 생성하는 과정;
    상기 제2 차동 신호를 비선형 동작하는 제2 합성 모듈에 통과시켜 상기 합성 신호의 불요파와 역위상인 불요파를 갖는 제거신호를 생성하는 과정; 및
    상기 제거 신호를 이용하여, 상기 합성 신호에서 불요파를 제거하는 과정;을 포함하는 불요파 제거방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 합성 신호에서 불요파를 제거하는 과정은,
    상기 합성 신호와 상기 제거 신호를 합성하여, 상기 합성 신호 생성 중 발생된 합성 신호의 불요파와 상기 제거 신호 생성중 발생된 제거 신호의 불요파를 서로 상쇄시키는 과정;을 포함하는 불요파 제거방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 합성 신호에서 불요파를 제거하는 과정 전에,
    상기 제거 신호의 불요파에 대한 이득과 위상 중 적어도 어느 하나를 보정하는 과정;을 포함하는 불요파 제거방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제거 신호의 불요파에 대한 이득과 위상 중 적어도 어느 하나를 보정하는 과정은,
    상기 제거 신호의 불요파에 대한 이득의 크기를 상기 합성 신호의 불요파에 대한 이득의 크기와 일치시키는 과정;
    상기 제거 신호의 불요파에 대한 위상을 상기 합성 신호의 불요파에 대한 위상과 정반대로 조정하는 과정; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 불요파 제거방법.
  6. 압축 센싱을 이용하는 광대역 신호 수신장치에 구비되는 불요파 제거기로서,
    국부발진 신호를 제1 차동 신호 및 상기 제1 차동 신호와 역위상인 제2 차동 신호로 분리하는 분리모듈;
    상기 분리모듈과 연결되고, 안테나로 입력되는 수신 신호와 상기 제1 차동 신호를 합성시켜 합성 신호를 생성하는 제1 합성 모듈; 및
    비선형 동작하여 상기 제2 차동 신호로 상기 합성 신호의 불요파와 역위상인 불요파를 갖는 제거신호를 생성할 수 있도록 상기 분리모듈과 연결되는 제2 합성 모듈을 포함하고, 상기 제거 신호를 이용하여, 상기 합성 신호의 불요파를 제거할 수 있는 제거부;를 포함하는 불요파 제거기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 분리모듈은,
    상기 국부발진 신호가 입력되는 제1 코일; 및
    상기 제1 코일과 전자기적으로 결합되고, 상기 제1 차동 신호와 상기 제2 차동 신호를 출력할 수 있는 제2 코일;을 포함하는 불요파 제거기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제거부는,
    상기 제1 합성모듈 및 상기 제2 합성모듈과 각각 연결되며, 상기 합성 신호와 상기 제거 신호를 합성하는 혼합 모듈;을 포함하는 불요파 제거기.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제거 신호의 불요파의 이득과 위상 중 적어도 어느 하나를 보정할 수 있는 보정부;를 더 포함하는 불요파 제거기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 제거 신호의 불요파에 대한 이득의 크기를 상기 합성 신호의 불요파에 대한 이득의 크기와 동일하게 조정할 수 있는 감쇠 모듈; 및
    상기 제거 신호의 불요파에 대한 위상을 상기 합성 신호의 불요파에 대한 위상과 정반대로 조정할 수 있는 상변환 모듈;을 포함하는 불요파 제거기.
  11. 안테나를 포함하는 수신단;
    상기 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭단;
    상기 저잡음 증폭단에서 증폭된 다중 채널 신호를 분배하는 신호 분배단;
    국부발진 신호를 생성할 수 있는 국부 발진기와, 상기 합성 신호에서 불요파를 제거할 수 있도록 설치되는 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 불요파 제거기를 포함하는 신호 합성단; 및
    상기 불요파 제거기를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 디지털 신호 변환단;을 포함하는 광대역 신호 수신장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 국부 발진기가 생성하는 국부발진 신호는 PRBS(pseudo random binary sequence) 신호를 포함하는 광대역 신호 수신장치.
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