ＲＦ 신호 수신을 위한 가변 딜레이와 단일 ｉｎｔｅｒｐｏｌａｎｔ 방식의 디지털 직접변환 수신기 및그 제공 방법 document_id A220623106431

아날로그 신호인 RF신호를 수신할 때, 기존의 샘플링이론을 적용하기 위해서는 최소한 반송파 주파수(carrier frequency)의 두 배 이상의 샘플링 주파수가 필요하게 된다. 하지만, 일반적으로 신호가 존재하는 대역폭은 반송파 주파수의 0.003~0.2%에 불과하므로 매우 비효율적 일뿐만 아니라, 엄청난 데이터량이 디지털 영역에 큰 부담을 주게 된다. 그러나, 반송파 주파수에 의존하지 않고 신호의 대역폭에 의해 샘플링주파수가 결정되는 BPS(Band-Pass Sampling) 기법은 효율적인 시스템의 설계가 가능하다. 이처럼 입력신호를 디지털로 처리하기 위한 기술로 적은 대역폭을 사용하는 방식을 디지털 직접변환 방식 혹은 RF 직접변환 방식이라 한다. 또한, 알고리즘적으로는 대역통과 샘플링(Band-pass Sampling) 혹은 고조파 샘플링(Harmonic sampling) 또는 서브샘플링(Sub-sampling)이라고 부른다. 이러한 방식은 더 낮은 샘플링주파수를 적용하여 고의적으로 앨리어싱(aliasing)을 발생하는 방식으로, 기본적으로 정보의 대역폭에 의존한 샘플링비율을 갖게 되는 장점이 있다. 디지털 직접변환 또는 RF 직접변환 방식은 아날로그 하향변환 기능이 샘플링에 의하여 대치 될 수 있다는 이론에 근거를 한 수신기 구조이며, 안테나 수신신호를 LNA를 거친 후 바로 샘플링을 하기 때문에 저가, 소형의 무선 수신기를 실현 할 수 있다. 도 1은 종래기술에 따른 1st-order 디지털 직접변환 수신기의 구조를 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이, 1st-order 디지털 직접변환 수신기는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 선택 필터(pre-selector), 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)를 통해 원하는 RF신호의 잡음을 제거하고, RF 대역 통과필터(BPF: Band-Pass Filter)에서 RF신호의 원하는 주파수 대역만을 통과시켜, 선택된 RF신호를 최소 샘플률로 샘플링하여 하향 변환하고, 저대역 통과필터(LPF: Low-Pass Filter)에서 하향 변환된 신호의 원하지 않는 주파수 성분을 제거하여 디지털 신호처리부(DSP: Digital Signal Processor)를 통해 원하는 신호를 추출할 수 있다. 그러나, 1st-order 디지털 직접변환 수신기는 integer-position 신호를 대역폭의 2배인 최소 샘플률(2B)로 하향 변환할 수 있지만, Non-integer position 신호는 대역폭의 2배보다 큰 최소 샘플률(fs003e#2B)로 하향 변환할 수 있다. 그러나, 샘플링 주파수(fs)는 신호 대역의 위치에 따라 달라지므로, universal access를 위해서는 대역폭과 대역의 위치에 따라 샘플률을 변경해야 하기 때문에, RF 필터의 대역폭도 가변을 시켜야 한다는 어려움이 있었다. 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 1st-order 디지털 직접변환 수신기 대신 2nd-order 디지털 직접변환 수신기를 이용하고 있다. 도 2는 종래기술에 따른 2nd-order 디지털 직접변환 수신기의 구조를 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이, 2nd-order 디지털 직접변환 수신기는 튜너블 RF 필터에서 선택된 RF 신호를, 트랙 앤 홀더(Track 0026# Holder)에서 선정된 샘플링 주파수로 샘플링하여 하향 변환 시에, 클럭 발생기 및 분배기(Clock Generation and Distribution)로부터 발생되는 클럭 신호를 사용하여, 위상차 정보를 가지는 하향 변환된 샘플 신호를 생성하고, interpolant에서 입력 스트림 간의 위상차를 이용하여 입력 스트림으로부터 이미지 성분을 제거할 수 있다. 이러한, 2nd-order 디지털 직접변환 수신기는 상대적으로 시간 지연을 가지도록 신호를 2개 경로의 트랙 앤 폴더(T0026#H)와 AD 변환기(ADC)를 이용하여 샘플링한 후, 신호처리를 이용하여 앨리어싱(aliasing)을 제거시키는 방식을 이용하고 있다. 따라서, 샘플률은 앨리어싱을 고려하지 않고 선택이 가능하며, 최소 샘플링 주파수는 신호의 대역폭과 동일하게 선택할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 입력 스트림의 샘플률이 B이므로, interpolant는 를 샘플률 B로 샘플하여 구현해야 하지만, 는 대역폭이 B이므로, B로 샘플할 경우 앨리어싱이 발생한다는 문제점이 있다. 따라서, 2nd-order 디지털 직접변환 수신기는 integer position의 조건에서만 동작이 가능하고, 대역의 위치에 따라 interpolant를 항상 재구성해야 한다는 단점이 있다.