하나의 전압제어 발진기를 공유하는 원-칩 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신 칩. {Diversity DMB(Digital Multimedia Broadcasting) Receiving One-Chip With a Single Voltage controlled Oscillator}

도 1a는 종래의 다이버시티 수신기의 블럭도이다.

도 1b는 종래의 다른 유형의 다이버시티 수신기의 블럭도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신기를 설명하기 위한 블럭도이다.

도 3은 도 2에 도시된 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신기에서 위상고정루프가 더 포함된 블럭도이다.

도 4는 도 2에 도시된 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신기에서 위상변환기가 더 포함된 블럭도이다.

도 5는 도 2에 도시된 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신기에서 위상변환기가 더 포함된 블럭도이다.

도 6은 도 5의 분배부와 혼합부에 대한 실시예를 설명하기 위한 블럭도이다.

본 발명은 DMB용 수신기에 관한 것으로 보다 상세하게는 두 개의 안테나에서 수신된 RF(Radio Frequency) 신호를 처리하는 다이버시티 DMB용 수신기에 관한 것이다.

유선에 의한 신호의 송신 및 수신과 달리 무선으로 신호를 송신 및 수신을 할 때에는 통신 채널인 공기중에서 엄청난 노이즈에 신호가 노출되게 된다. 또한 송신단과 수신단 사이의 건물과 나무 등의 장애물에 의해 페이딩(Fading)현상이 발생하게 된다. 이러한 노이즈와 페이딩현상 등에 의해 송신된 신호를 수신단에서 정확히 감지하기가 용이하지 않게 된다.

이에 종래의 기술에서는 두 개의 수신 안테나를 통하여 신호를 수신하여 처리하는 이른바 다이버시티 수신기가 널리 사용되어 왔다.

도 1a와 도 1b는 종래의 다이버시티 수신기의 블럭도이다.

도 1a의 수신기는 제1 및 제2 안테나(101a, 101b), 제1 및 제2 저잡음 증폭부(102a, 102b), 제1 및 제2 혼합부(103a, 103b), 제1 및 제2 저주파통과 필터부(104a, 104b)및 제1 및 제2 증폭부(105a, 105b)로써 제1 및 제2 안테나(101a, 101b)에 의해 수신된 RF 신호가 제1 및 제2 수신 블럭(107a, 107b)에 의해 처리된다.

제1 및 제2 전압제어 발진기(106a, 106b)는 제1 및 제2 각각의 수신 블럭(107a, 107b)에 있는 제1 및 제2 혼합부(103a, 103b)에 각각 연결되어 2개의 수신기가 독립적으로 존재하는 것으로 구성된다.

따라서, 도 1a와 같은 수신기는 2개의 제1 및 제2 전압제어 발진기(106a, 106b)를 중복 사용하게 되어 비용이 증가하고 수신기의 크기를 증가시키는 문제점이 있다.

특히, 도 1a의 수신기를 사용하는 경우에는 제1 및 제2 전압제어 발진기(106a, 106b)의 중복사용으로 인해 발진기 간의 상호 간섭에 의해 특성이 열화되는 문제점가 있다. 더욱이, 2개의 제1 및 제2 전압제어 발진기(106a,106b)가 기기 내에서 서로 가까운 거리에 위치할 경우에는 더욱 심각한 간섭이 발생하게 되어 수신기의 성능을 저하시키게 된다.

도 1b의 수신기는 또 다른 종래의 다이버시티 수신방식으로 제1 및 제2 안테나(110a,110b), 스위치부(111), 저잡음 증폭부(112), 혼합부(113), 저주파통과 필터부(114) 및 증폭부(115)로써 1개의 수신 블럭(117)으로 구성되며 하나의 전압제어 발진기(116)가 혼합부(113)에 연결되어 있다.

그러나, 도 1b는 두 개의 제1 및 제2 안테나(110a,110b)를 사용하지만 컨트롤러(도면에 도시 되지 않음)에 의한 스위칭동작에 의해 2개의 안테나 중에 감도가 좋은 안테나를 판단하여 해당 안테나를 통해 수신된 하나의 신호만을 선택하여 하나의 수신블럭(117)에 의해 처리된다.

따라서, 수신기의 출력단에서는 하나의 출력신호만이 생성되어 에러(Error)를 최소화하고자 하는 다이버시티 수신기의 역할을 반감시키는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 2개의 수신블럭과 전압제어 발진기를 하나의 칩에 집적하는 원-칩화를 통해 생산비용을 절감하고 기기의 소형화에 기여함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 중복적인 전압제어 발진기의 사용하는 경우에 발생하는 간섭으로 인한 특성열화를 방지하고자 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적으로 2개의 안테나를 사용하는 다이버시티 수신기의 효율을 최대로 하기 위해 2개의 안테나로부터 수신된 RF 신호를 각각 처리하여 수신 효율을 증가시키고자 하는 데 있다.

본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송용(DMB) 수신 칩은, 제1 안테나로부터 수신된 RF(Radio Frequency) 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 제1 저잡음 증폭부, 제1 혼합부, 제1 저역통과 필터부, 제1 증폭부를 포함하는 제1 수신블럭과, 제2 안테나로부터 수신된 RF 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 제2 저잡음 증폭부, 제2 혼합부, 제2 저역통과 필터부, 제2 증폭부를 포함하는 제2 수신블럭 및 상기 RF 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 발진 신호를 상기 제1 혼합부와 상기 제2 혼합부에 공급하는 하나의 전압제어 발진기를 포함하고, 상기 제1 수신블럭과 상기 제2 수신블럭과 상기 전압제어 발진기는 하나의 동일물질로 구현된 칩 상에 집적되어 원-칩(One-Chip)화 되도록 구현된다.

여기서, 상기 제1 증폭부와 상기 제2 증폭부는 프로그래머블 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier ; PGA) 또는 가변 이득 증폭기 (Variable Gain Amplifer ; VGA) 중 어느 하나의 증폭기로 구현된다.

여기서, 상기 수신된 RF 신호의 주파수는 2605MHz 내지 2655MHz의 범위 이내이다.

여기서, 상기 전압제어 발진기에는 위상고정루프가 연결되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 전압제어 발진기의 출력신호를 동상(In-Phase)의 발진신호와 90도의 위상차이(Quadrature-Phase)를 주는 발진신호를 생성시키는 위상변환기를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 수신 블록 각각은 상기 제1 및 제2 저잡음 증폭부의 출력신호가 동상의 I-채널과 90도의 위상차이를 주는 Q-채널로 분기되고, 상기 위상변환기는 상기 전압제어발진기에 연결되어 상기 제1 및 제2 수신 블록의 I 및 Q-채널에 각각 신호를 전달하도록 구현된다.

여기서, 상기 제1 및 제2 저잡음 증폭부 각각의 출력신호를 동상(In-Phase)의 신호와 90도의 위상차이(Quadrature-Phase)를 주는 신호를 생성시키는 분배부가 더 포함되며, 상기 분배부의 출력신호와 연결된 상기 혼합부에 상기 전압제어 발진기의 출력신호가 공급되도록 구현된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신기를 설명하기 위한 블럭도이다.

본 발명의 실시예에 따른 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신기는, 제1 안테나(201)로부터 수신된 RF(Radio Frequency) 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 제1 저잡음 증폭부(202), 제1 혼합부(203), 제1 저역통과 필터부(204) 및 제1 증폭부(205)를 포함하는 제1 수신블럭(206)과 제2 안테나(211)로부터 수신된 RF 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 제2 저잡음 증폭부(212), 제2 혼합부(213), 제2 저역통과 필터부(214), 제2 증폭부(215)를 포함하는 제2 수신블럭(216) 및 상기 RF 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 발진 신호를 상기 제1 혼합부(203)와 상기 제2 혼합부(213)에 공급하는 하나의 전압제어 발진기(207)를 포함한다.

제1 수신블럭(206)의 동작을 살펴보면, 제1 안테나(201)로부터 수신된 RF신호를 제1 저잡음 증폭부(202)에 공급한다.

제1 저잡음 증폭부(202)는 RF 신호의 잡음을 억제하면서 RF 신호를 증폭하여 제1 혼합부(203)에 공급하고, 제1 혼합부(203)에서는 제1 저잡음 증폭부(202)의 신호를 기저대역으로 변환시켜 제1 저역통과 필터부(204)에 공급한다.

제1 저역통과 필터부(204)는 제1 혼합부(203)의 출력신호에서 저주파수대역의 신호를 필터링하여 제1 증폭부(205)에 공급하고, 제1 증폭부(205)은 필터링된 신호를 증폭하여 출력하게 된다.

여기서, 제1 혼합부(203)에서 믹싱되는 기준 주파수는 전압제어 발진기(207)로부터 발진되어 진다.

제2 수신블럭(216)의 동작도 제1 수신블럭(206)과 동일한 동작으로 구현된 다. 다만, 제2 수신블럭(216)의 제2 혼합부(213)에 발진신호를 공급하는 전압제어 발진기(207)는 별개로 구성되어 있는 것이 아니라 제1 수신블럭(206)과 공유될 수 있도록 하나의 전압제어 발진기를 이용하게 된다.

또한, 제1 수신블럭(206)과 제2 수신블럭(216)과 전압제어 발진기(207)는 하나의 동일물질로 구현된 칩 상에 집적되어 원-칩(One-Chip)화된다.

하나의 전압제어 발진기를 공유하며, 다이버시티 수신칩의 원-칩화에 의해 수신기의 생산성을 향상시키고 비용을 절감하며 기기의 소형화가 가능하게 된다.

또한, 하나의 전압제어 발진기(207)를 제1 혼합부(203)와 제2 혼합부(213)에서 공유하도록 함으로써, 2개의 전압제어 발진기로 말미암은 상호 간섭에 의한 수신기의 특성 열화를 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 제1 및 제2 안테나(201,211)와 각각의 신호를 처리하는 2개의 수신블럭(206,216)을 사용함으로써 수신기의 출력단에서도 2개의 출력신호를 발생하게 된다. 이러한 2개의 출력신호는 디텍터(Detector)(도 2에는 도시되어 있지 않음)에서의 확률적인 과정을 통해 선택 또는 상호조합의 과정을 거침으로써 수신 에러를 최소화하게 된다. 이것은 도 1b의 종래의 수신기가 출력으로 1개의 신호를 공급하는 것과 대조적이며 이렇게 2개의 출력을 출력단으로 공급함으로써 수신효율을 증가시키게 된다. 상술한 2개의 수신블럭(206,216)은 바람직하게는 상호 대칭이 된다.

전압제어 발진기(207)는 수신된 RF 신호를 기저대역으로 변환시키도록 발진신호를 생성한다. 본 발명의 디지털 멀티미디어 방송용 수신기에서 전압제어 발진 기의 발진 신호는 바람직하게는 수신된 RF신호를 Low-IF(Low-Intermediate Frequency) 또는 직접변환(Direct conversion)에 의한 Zero-IF로 변환되도록 한다.

도 2에서 증폭부(205,215)는 바람직하게는 프로그래머블 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier ; PGA) 또는 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifer ; VGA)로 구현하는 것이 가능하다.

디지털 멀티미디어 방송용 주파수 대역은 바람직하게는 2605MHz 내지 2655MHz의 범위이다.

도 3에 도시된 블럭도는 본 발명의 실시예에 따른 수신칩에 위상고정루프(308)를 칩(300)의 내부에 포함시킨 예를 보인 것이다. 위상고정루프(308)에서의 신호는 전압제어 발진기(307)에 공급되어 발진 신호의 주파수를 변환하거나 일정하게 유지시켜주는 역할을 한다.

도 4는 도 2에 도시된 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신기에서 위상변환기가 더 포함된 블럭도이다.

전압제어 발진기(407)의 출력신호를 동상(In-Phase)의 발진신호와 90도의 위상차이(Quadrature-Phase)를 주는 발진신호를 생성시키는 위상변환기(Phase Shifter)(408)가 더 포함되어 있다.

제1 및 제2 수신 블록(406,416)에서 제1 및 제2 저잡음 증폭부(402,412)의 출력신호가 동상의 I-채널과 90도의 위상차이를 주는 Q-채널로 분기되고, 전압제어 발진기(407)의 출력 신호는 위상변환기(408)에 공급되어 제1 및 제2 수신 블록(406,416)의 I 및 Q-채널의 제1 내지 제4 혼합부(403a,403b,403c,403d)에 동상과 90도의 위상차이를 주는 발진신호를 각각 전달한다.

이하에서는 제1 수신블럭(406)과 제2 수신블럭(416)이 서로 대칭 구조인 다이버시티 디지털 멀티미디어 방송용 수신기에 대해서 설명하므로, 제1 수신블럭에 대해서만 설명한다.

도 4에서는 제1 안테나(401)에서 수신된 RF 신호는 제1 저잡음 증폭부(402)를 통과한 후 각각 2개의 신호로 분기된다.

전압제어 발진기(407)는 수신된 RF 신호를 기저대역으로 변환하기 위한 발진신호를 출력한다.

이 발진신호는 위상변환기(408)에 공급되어 동상의 I(In-Phase)-발진신호와 90도 위상차이를 주는 Q(Quadrature)-발진신호로 나뉘어 진다.

제1 저잡음 증폭부(402)를 통과하여 각각 분기된 제1 신호는 제1 혼합부(403a)에서 I-발진신호와 혼합되어 I-채널의 신호를 생성하고 제1 저잡음 증폭부(402)를 통과하여 분기된 제2 신호는 제2 혼합부(403b)에서 Q-발진신호와 혼합되어 Q-채널의 신호를 생성한다.

이러한 I-채널의 신호는 I-채널의 제1 저역통과 필터부(404a)와 제1 증폭부(405a)를 경유하고, Q-채널의 신호는 Q-채널의 제2 저역통과 필터부(404b)와 제2 증폭부(405b)를 경유한다.

도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송용 수신기에, 제1 및 제2 저잡음 증폭부(502,512) 각각의 출력신호를 동상(In-Phase)의 신호와 90도의 위상차이(Quadrature-Phase)를 주는 신호를 생성시키는 제1 및 제2 분배부(503,513)가 더 포함된다.

제1 및 제2 분배부(503,513)의 출력신호와 연결된 제1 내지 제4 혼합부(504a,504b,504c,504d)에 전압제어 발진기(518)의 출력신호가 공급된다.

제1 및 제2 안테나(501,511)로부터 수신된 RF 신호는 제1 및 제2 저잡음 증폭부(502,512)를 통과하고 제1 및 제2 저잡음 증폭부(502,512)의 출력신호는 제1 및 제2 분배부(503,513)를 통과하여 각각 I-채널과 Q-채널로 분기된다. 전압제어 발진기(518)의 출력단에서 나온 발진신호는 이러한 I-채널과 Q-채널의 제1 내지 제4 혼합부(504a,504b,514c,514d)에서 혼합된다.

제1 내지 제2 혼합부(504a,504b,514c,514d)에서의 출력신호는 각각 제1 내지 제4 저역통과 필터부(505a,505b,515a,515b)와 제1 내지 제4 증폭부(506a,506b,516a,516b)를 경유하여 수신기의 출력신호를 발생하게 된다. 제1 및 제2 분배부(503,513)와 제1 내지 제4 혼합부(504a,504b,514c,514d)에 대한 블럭(519)은 도 6에서 자세히 설명한다.

도 6은 도 5에서의 제1 및 제2 분배부(503,513)와 제1 내지 제2 혼합부(504a,504b,514c,514d)를 자세히 설명하기 위한 블럭도로 도 5에서 제1 수신블럭(507)과 제2 수신블럭(517)은 서로 대칭이므로 제1 수신블럭(507)에 대해서만 설명하겠다.

제1 (503)는 분배기(601)과 제1 내지 제3 위상 변환기(602a,602b,602c)를 포함한다.

제1 및 제2 혼합부(504a,504b)에는 제1 내지 제4 혼합기 (603a,603b,603c,603d)와 제1 및 제2 가산기(604a,604b)를 포함한다.

도 6의 분배부(503)에서는 도 5에서의 저잡음 증폭부(502,512)의 출력신호를 분배기(601)에 의해 4개의 신호로 분기하여 위상변환기(602a,602b,602c)에 의해 각각 0도,90도,180도,270도의 위상차이를 주게 된다.

혼합기(603a,603b,603c,603d)에서는 각각의 위상변환된 신호와 전압제어 발진기(518)의 출력신호가 혼합된다. 0도와 180도의 위상차이를 주는 신호가 혼합기(603a,603b)에서 전압제어 발진기(518)와 혼합되어 수신된 RF 신호를 기저대역으로 변환시키고 가산기(Adder)(604a)에서 0도와 180도의 위상차이를 주는 신호의 차를 발생시켜 I-채널을 형성한다. 90도와 270도의 위상차이를 주는 신호는 혼합기(603c,603d)에서 전압제어 발진기(518)와 혼합되어 수신된 RF 신호를 기저대역으로 변환시키고 가산기(604b)에서 90도와 270도의 위상차이를 주는 신호의 차를 발생시켜 Q-채널을 형성한다.

일반적으로 직접변환방식의 수신기는 DC 오프셋(DC Offset)이 발생하게 된다. DC 오프셋은 발진신호와 혼합부에 의해 발생하게 되는데 도 6의 분배부(503)와 혼합부(504a,504b)로 구성하게 되면 이러한 DC 오프셋을 제거하게 된다.

즉, I-채널에서는 제1 혼합기(603a)에서 발생한 DC 오프셋과 제2 혼합기(603b)에서 발생한 DC 오프셋이 제1 가산기(604a)에서 차에 의해 제거된다. Q-채널의 경우도 제3 혼합기(603c)에서 발생한 DC 오프셋과 제4 혼합기(603d)에서 발생한 DC 오프셋이 가산기(604b)의 차에 의해서 제거된다.

본 발명의 일 실시예와 도 6에 도시된 실시예는 하나의 실시예일 뿐 본 발명 의 기술적 사상을 한정하는 것은 아니다. 즉 분배부(503)와 혼합부(504a,504b)에 의해 생성되는 I-채널과 Q-채널은 위상 변환기의 조합에 의해 여러 가지의 방법을 상정할 수 있다.

본 발명은 2개의 수신기의 출력신호를 발생시키는 2개의 수신블럭과 한 개의 전압제어 발진기를 하나의 칩에 원-칩화한 것으로 생산성을 향상시키고 비용을 절감하며 기기의 소형화에 기여한다.

특히, 2개의 수신블럭에 사용되는 전압제어 발진기를 한 개의 전압제어 발진기로 구성함으로써 2개의 전압제어 발진기의 사용으로 인한 상호 간섭에 의한 수신기의 특성열화를 방지한다.

또한 2개의 안테나를 사용하는 다이버시티 수신기의 효율을 최대로 하기 위해 2개의 안테나로부터 수신된 RF 신호를 각각 처리하여 수신 효율을 증가시켜 수신기의 성능을 향상시킨다.