광대역 무선접속 통신시스템에서 디씨 오프셋 제거 장치 및방법 document_id A220623036275

직교 주파수 분할 다중 방식은 상대적으로 주파수 대역을 적게 사용하면서 빠른 전송을 수행할 수 있어 효율적이며, 다중 경로 채널이 존재하는 환경에 강인한 특성을 가진다. 이와 같은 특성으로 인해, 무선랜, 와이브로 등 최근의 통신 시스템에서 많이 사용되고 있다. 기존의 통신시스템과 동일하게 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용한 통신 시스템의 수신기도 안테나로부터 수신한 신호를 RF(radio frequency)단을 거쳐 복조한 후 신호를 복원하는 과정을 수행한다. 안테나로부터 수신한 신호를 처리하는 단에서는 수신기가 원하는 신호를 획득하기 위하여 주파수 하향기능(Down-Conversion)과 신호크기 증폭 기능을 수행한다. 이를 위해 믹서와 증폭기를 포함한 여러 가지 아날로그 소자를 사용한다. 이들 소자는 어느 정도의 규격을 만족하는 것을 사용하지만, 소자 간의 절연성과 직교 성의 불완전성으로 인해 입력신호의 왜곡이 발생한다. 이중 가장 큰 왜곡 요인 중의 하나가 직류전원 오프셋(DC Offset, 이하, DC 오프셋이라 칭한다)이다. DC 오프셋은 직교 주파수 분할 다중 무선 통신 시스템의 라디오 주파수(RF:Radio Frequency)가 아날로그 회로에서 자기혼합(self-mixing)되어 발생하거나 차동 기저 대역(Differential Base-Band) 소자의 부정합에 의해 발생한다. 특히 DC 오프셋은, 기대하지 않은 신호가 기저 대역(Base-band) 단에 혼합되어 수신기가 기저 대역신호를 수신하는 과정에서, 즉 아날로그 디지털 컨버터(ADC:Analog Digital Converter)에 입력되어 디지털 데이터로 출력되는 과정에서 수신성능 저하를 유발할 수 있다. 특히, 근래에는 대부분의 수신기에서 직접 변환 방법(Direct Conversion)이 사용되고 있다. 상기 직접 변환 방법은 RF 단에서 직접 기저 대역 주파수로 변환하는 방법을 의미한다. 즉, 직접 변환 방법을 사용하는 수신기는 수신된 RF신호를 IF신호로 변환하는 동작 없이 직접 기저대역 신호로 주파수 변환하므로, 중간 주파수 신호로 변환하기 위해 사용되었던 필터, 혼합기 및 증폭기 등을 생략할 수 있다. 그러나, 이 경우, 수신된 RF신호와 국부발진 신호의 주파수가 동일하기 때문에 DC 오프셋이 더욱 크게 발생할 수 있으므로 DC 오프셋 제거가 더욱 필요하다. 현재 RFIC 내부에서 DC 오프셋을 보정하는 여러 기술들이 존재하지만, 이들 중 대부분은 RFIC가 자체적으로 DC 오프셋을 측정해서 보정하기 때문에, 모뎀은 실질적으로 수신하는 신호의 DC 오프셋의 크기가 얼마나 되는지 정확히 알지 못한다. 그리고, RFIC 내부 소자에 DC 오프셋이 존재하는 경우, DC 오프셋을 제거하지 못하거나 DC 오프셋을 감소시킨다고 하더라고 일정수준 이상으로 감소시키지는 못하는 경우가 발생할 수 있다. RFIC에서 DC 오프셋을 제거하지 않고 모뎀에서 직접 DC 오프셋을 측정하여 제거하는 방법은, 동기에 상관하지 않고 일정 기간 동안 실시간으로 DC 오프셋을 추정하여 그 값을 보정하는 기술이 있다. 하지만, 이 방법은 직교 주파수 분할 다중 시스템에서는 오히려 더 큰 오류를 유발할 수 있는 문제점이 있다. 이를 보완하기 위해 초기 동기가 이루어지기 전에는 DC 오프셋 제거를 하지 않고 동기 이후에만 프리엠블을 이용하여 DC 오프셋을 제거하는 방법도 존재한다. 하지만, 동기 획득 이후에만 DC 오프셋 보정을 수행하는 경우, 보정이 되지 않은 신호의 DC 오프셋이 큰 경우, 초기 동기 획득이 어려운 문제점이 있다. 수신기가 초기 동기 획득을 시도할 경우, 낮은 신호레벨에서는 수신기 내 증폭기들의 이득이 커지게 되는데, 이때 DC 오프셋도 따라서 커지게 된다. 모뎀의 입력 신호에 DC 오프셋이 크게 존재하는 경우, DC 오프셋을 줄이기 위해 RFIC 내부의 이득을 줄여서 DC 오프셋의 크기를 줄이려하면 강전계에서만 동기 획득의 가능성이 높아지고, 약전계에서는 동기획득 가능성이 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 초기 동기를 획득할 수 있는 수신기의 수신감도의 저하 및 단말기 수신부 동작 영역(Dynamic Range)의 감소를 유발하는 문제점이 있다. 도 1은 일반적인 RFIC의 DC 오프셋 변화 과정을 도시한 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 일반적인 RFIC와 모뎀의 수신을 위한 연결 구조에서, 대부분의 RFIC는 전원이 인가되면 RFIC 초기화(Initialize)와 자체 보상(Calibration) 과정을 수행한다. 이 경우, 상기 자체 보상은 RFIC가 자체적으로 수행하는 것이므로, 상기 RFIC가 모뎀이 실질적으로 받아들이게 되는 DC 오프셋의 크기가 얼마나 되는지 정확히 알지 못한다. 그리고, RFIC 내부 소자에 오프셋이 존재하게 되면 DC 오프셋을 제거하지 못하거나 DC 오프셋을 감소시킨다고 하더라고 일정수준 이상으로 감소 시키지는 못하는 경우가 발생한다. 또한, 보상이 되었다 하더라도(동기가 맞았다고 하더라도) RFIC가 Rx/Tx 스위칭을 하고, 시간이 지남에 따라 온도가 변화하게 되면 초기 보상값으로는 보상이 되지 않는 상태가 될 수 있는 문제점이 있다. 만약 단말이 슬립 상태(Sleep State)이나 아이들 스테이트(Idle State)상태에 오래 머무르다 다시 켜져서 동기 획득을 시도하게 되면 초기에 가지고 있던 값으로는 제대로 된 동기획득을 할 수가 없는 문제점이 있다.