(57)【要約】【課題】DCオフセットが除去されたベースバンド信号を用いるRF受信装置および方法を提供する。【解決手段】RF受信装置においては、ノイズ位相除去部が受信RF信号（RXIN）とローカル高周波信号のQ信号（LOQ）の合成を用いてローカル高周波信号のQ信号（LOQ）の位相が制御された信号（PLOQ）を生成し、ダウン変換部は、周波数ダウン変換のための受信RF信号（RXIN）と位相制御された信号（PLOQ）の合成で受信RF信号（RXIN）に混ざったノイズによって現われるDCオフセットが除去された信号を生成する。【選択図】図３
2007143108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信する信号とローカル信号の合成を用いて前記ローカル信号の位相が制御された信号を生成するノイズ位相除去部と、
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を合成して周波数ダウン変換を遂行するダウン変換部と、
を含み、前記ダウン変換部は、前記位相制御されたローカル信号の位相によって前記受信信号に混ざったノイズによるDCオフセットが除去されるように前記周波数ダウン変換をコントロールすることを特徴とするRF受信機。
【請求項２】
局部発振信号および前記局部発振信号のQ信号のうち、前記局部発振信号のQ信号が前記ローカル信号として用いられることを特徴とする請求項１に記載のRF受信機。
【請求項３】
前記ローカル信号と90度位相差がある他のローカル信号を用いずに、前記ダウン変換部からの前記周波数ダウン変換された信号のみを用いて復調することを特徴とする請求項１に記載のRF受信機。
【請求項４】
前記復調はASK復調であることを特徴とする請求項３に記載のRF受信機。
【請求項５】
前記RF受信機は、RF信号送受信に用いられる方向性結合器から送信信号のノイズが前記受信信号に流入して混ざる送受信機に用いられることを特徴とする請求項１に記載のRF受信機。
【請求項６】
前記ノイズ位相除去部は、
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を合成するミキサと、
前記ミキサ出力に接続されたLPFと、
前記LPF出力によって前記ローカル信号の位相を制御し、前記位相制御されたローカル信号を生成して前記ミキサと前記ダウン変換部に出力する位相制御部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のRF受信機。
【請求項７】
前記位相制御部は、
前記LPFから出力されるDC値によって前記ローカル信号の位相を大きくまたは小さくコントロールすることを特徴とする請求項６に記載のRF受信機。
【請求項８】
前記ミキサは、
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を掛けた信号を生成して出力することを特徴とする請求項６に記載のRF受信機。
【請求項９】
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号それぞれは差動信号セットであり、前記ミキサは合成された差動信号セットを出力することを特徴とする請求項８に記載のRF受信機。
【請求項１０】
前記ダウン変換部は、
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を合成するミキサと、
前記ミキサの出力に接続されたLPFと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のRF受信機。
【請求項１１】
受信する信号とローカル信号の合成を用いて前記ローカル信号の位相が制御された信号を生成する段階と、
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を合成して周波数ダウン変換を遂行する段階とを含み、
前記周波数ダウン変換を、前記位相制御されたローカル信号の位相によって前記受信信号に混ざったノイズによるDCオフセットが除去されるようにコントロールすることを特徴とするRF受信方法。
【請求項１２】
局部発振信号および前記局部発振信号のQ信号のうち、前記局部発振信号のQ信号を前記ローカル信号として用いることを特徴とする請求項11に記載のRF受信方法。
【請求項１３】
前記ローカル信号と90度位相差がある他のローカル信号を用いずに、前記周波数ダウン変換された信号のみを復調に用いることを特徴とする請求項11に記載のRF受信方法。
【請求項１４】
前記復調はASK復調であることを特徴とする請求項13に記載のRF受信方法。
【請求項１５】
前記ノイズは、RF信号送受信に用いられる方向性結合器を用いる送受信機から前記受信信号に流入して混ざる送信信号のノイズであることを特徴とする請求項11に記載のRF受信方法。
【請求項１６】
前記位相制御されたローカル信号の生成段階は、
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を合成する段階と、
前記合成された信号をローパスフィルタリングする段階と、
前記ローパスフィルタリングされた信号によって前記ローカル信号の位相を制御し、前記位相制御されたローカル信号を生成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載のRF受信方法。
【請求項１７】
前記ローパスフィルタリングによるDC値によって前記ローカル信号の位相を大きくまたは小さくコントロールすることを特徴とする請求項16に記載のRF受信方法。
【請求項１８】
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号の合成において、前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を掛けた信号を生成して出力することを特徴とする請求項16に記載のRF受信方法。
【請求項１９】
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号それぞれは差動信号セットであり、前記合成において差動信号セットが出力されることを特徴とする請求項18に記載のRF受信方法。
【請求項２０】
前記周波数ダウン変換段階は、
前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を合成する段階と、
前記合成された信号をローパスフィルタリングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載のRF受信方法。
【請求項２１】
請求項11〜19のいずれか一項の方法を実行するためのプログラムが記録されていることを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、RF（Radio Frequency）送受信装置に関し、より詳しくは、DC（Direct Current）オフセットが除去されたベースバンド信号が復調器（demodulator）で処理されるようにするRF受信機および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、DMBフォン、PDAなど高速無線データを送受信するためのシステムにおいては、RF信号を送受信する送受信機（transceiver）が用いられる。送信機はデータを所定キャリア信号にのせて送信し、受信機は受信されるRF信号を処理してデータを抽出する。今日、多様な形態のポータブルシステムを満たすためのMB−OFDM UWB（Multi−Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ultra−Wide Band Standard）規格のユビキタス（Ubiquitous）システムにおいても、小型化および低電力化が可能な送受信機の開発が大きな争点となるに至った。
【０００３】
図１は、一般的なRF受信機（100）を示す図である。図１に示すように、RF受信機（100）は、I−ミキサ（In−phase mixer）（110）、Q−ミキサ（Quadrature−phase mixer）（130）、LPF（Low Pass Filter）（120、140）および復調器（150）を含む。
I−ミキサ（110）は、受信されるRF信号（RXIN）とローカル信号（LOI）を掛けて周波数ダウン変換し、この時に掛けられた信号は、LPF（120）で処理された後、LPF（120）出力は復調器（150）に入力される。Q−ミキサ（130）は、RF信号（RXIN）とローカル信号のQ信号（LOQ）を掛けて周波数ダウン変換し、この時に掛けられた信号は、LPF（140）で処理された後、LPF（140）出力は復調器（150）に入力される。復調器（150）は、PSK（Phase Shift Keying）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）、ASK（Amplitude Shift Keying）などのアルゴリズムによってLPF（120、140）の出力を用いて一定情報を得るために復調する。このように復調された信号は、後続プロセッサでさらに処理され、携帯電話、DMBフォン、PDA、またはRFID（Radio Frequency Identification）リーダなどのディスプレイやオーディオ出力装置を介してユーザが認識可能な情報として出力される。
【０００４】
このように、従来のRF受信機（100）においては、RF信号（RXIN）と共に受信するノイズ成分に比べ、I−経路とQ−経路を別途で処理するための回路の追加によって複雑度が高まり、消費電力が増加するという問題点を有している。また、受信したノイズ成分によって、ミキサ（110、130）出力においてはDC（Direct Current）オフセットが現われることがあり、これを除去するために復調器（150）にDCオフセットの影響を除去する回路を付加する必要があるという問題点を有する。特に、このようなDCオフセットを引き起こすノイズは、一般的な全二重（full−dulpex）通信方式の送受信機で用いられる方向性結合器（directional coupler：DCPLR）から流入する場合がある。例えば、RFIDタグリーダのようなシステムの送受信機は、１つのアンテナを介してRF信号を送受信し、この時、送受信経路を接続するDCPLRから受信RF信号側に送信RF信号のリーケージ（leakage）が流入することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、上述した問題点を解決するためのものであって、受信したノイズ成分によるDCオフセットを除去するための復調器における負担を減らすため、I−経路は用いず、復調器入力前にQ−経路上でDCオフセットが除去されたベースバンド信号を生成して復調するRF受信機を提供することを目的とする。
また、Q−経路上でのみDCオフセット除去されたベースバンド信号を生成して復調するRF受信方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述のような本発明の目的を達成するため、本発明の一面によるRF受信機は、受信する信号とローカル信号の合成を用いて前記ローカル信号の位相が制御された信号を生成するノイズ位相除去部と、前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を合成して周波数ダウン変換を遂行するダウン変換部とを含み、前記ダウン変換部は、前記位相制御されたローカル信号の位相によって前記受信信号に混ざったノイズによるDCオフセットが除去されるように周波数ダウン変換をコントロールすることを特徴とする。
【０００７】
前記RF受信機において、局部発振信号および前記局部発振信号のQ信号のうち、前記局部発振信号のQ信号が前記ローカル信号として用いられ、前記ローカル信号と90度位相差がある他のローカル信号を用いずに、前記ダウン変換部からの前記周波数ダウン変換された信号のみを用いてASKなどのアルゴリズムによって復調するように構成できる。
また、前記RF受信機は、RF信号の送受信に用いられる方向性結合器から送信信号のノイズが前記受信信号に流入して混ざる送受信機に用いることができる。
【０００８】
本発明の他の目的を達成するための本発明によるRF受信方法は、受信する信号とローカル信号の合成を用いて前記ローカル信号の位相が制御された信号を生成する段階と、前記受信信号と前記位相制御されたローカル信号を合成して周波数ダウン変換を遂行する段階とを含み、前記周波数ダウン変換を、前記位相制御されたローカル信号の位相によって前記受信信号に混ざったノイズによるDCオフセットを除去するようにコントロールするように構成できる。
【発明の効果】
【０００９】
上述したように、本発明によるRF受信機および方法においては、受信するRF信号の周波数ダウン変換時にノイズ成分によるDCオフセットがQ−経路上で除去されるため、I−経路の処理なく、Q−経路上で生成されるベースバンド信号のみで簡単に復調できるという効果がある。本発明においては、復調器におけるDCオフセット除去の負担がなく、I−経路処理のための回路を必要としないので回路面積が減り、複雑度が減少することによって電力消耗も減る。従って、本発明のRF受信機および方法は、高速無線データの送受信のための携帯電話、DMBフォン、PDAなどやユビキタスシステムの送受信機に適用され、システムの性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付の図面および添付の図面に記載された内容を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するが、本発明が実施例によって制限されたり限定されるものではない。また、各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
図２は、RFID送受信システム（200）を示す図である。図２に示すように、RF送受信システム（200）は、RFIDタグ（210）およびリーダ（220）を含む。RFIDタグ（210）は、リーダ（220）からのRF信号に一定識別情報をのせる。RFIDタグ（210）は、商品、貨物、資材、有価証券などすべての品物や動植物などに付着して用いることができ、一定ICチップに該当物品と関連する識別情報を格納する。リーダ（220）は、RFIDタグ（210）の一定ICチップに格納された該当物品と関連する識別情報を非接触方式で読み取って管理することによって、生産、流通、販売などにおいて効率的な管理がなされるようにしている。ここで、RF送受信機としてRFIDタグリーダを例に挙げたが、これに限定されるものでなく、本発明はRF信号を送受信するすべてのシステムに適用することができる。
【００１１】
リーダ（220）は、MODEM（modulation／demodulation unit）（227）で処理された信号を送信部（Tx）（226）、DCPLR（Directional Coupler：方向性結合器）（223）、BPF（Band Pass Filter）（222）およびアンテナ（221）を介してRFIDタグ（210）に送信する。RFIDタグ（210）から読み取られた情報がのせられて反射されるRF信号は、アンテナ（221）、BPF（222）、DCPLR（223）を介して受信部（Rx）（224）で受信される。受信部（224）でベースバンドに変換された信号はMODEM（227）で復調され、この復調された信号が後続プロセッサで処理されて管理される。MODEM（227）で変調された信号をRF形態で送信するための搬送波信号および受信するRF信号の周波数をダウン変換するための局部発振信号の位相ロックのためにPLL（225）が用いられる。リーダ（220）において、送受信のための搬送波信号と局部発振信号は同じ周波数（f0）とすることができる。
【００１２】
一方、一般的なRF受信機においては、受信するRF信号に混ざったノイズ除去を容易にするために、周波数ダウン変換に局部発振信号（LOI）および局部発振信号（LOI）のQ信号（LOQ）をすべて用いる。受信するRF信号に混ざるノイズは、外部の環境によって流入することもあるが、特に、本発明は、リーダ（220）のような全二重（full−duplex）通信方式の送受信機を適用する時、送信部（226）出力がDCPLR（223）を介して流入するリーケージ（leakage）問題を解決するために提案された。図４の410のように、送信部（226）出力のスペクトラム（ST）が搬送波周波数f0で一定サイズを有する時、DCPLR（223）を介して流入するリーケージ信号スペクトラム（SL）も420のように一定サイズで現れることがある。この時、受信部（224）で受信する信号のスペクトラム（SR＋SL）には、±Δ位置のきれいな受信RF信号のスペクトラム成分（431）SR以外にもSL成分（432）が混ざっている。
【００１３】
まず、受信部（224）で受信するRF信号（RXIN）は、（数式１）のように表現することができる。（数式１）において、ARFcos（ωRFt）はSR成分（431）に該当し、Aleakcos（ωLOt）はSL成分（432）に該当する。
（数式１）
VRXIN（t）＝ARFcos（ωRFt）＋Aleakcos（ωLOt）
一般的に、受信部（224）で受信するRF信号（RXIN）をベースバンドに変換するために、受信RF信号（RXIN）が周波数ダウン変換ミキサで処理される時、SL成分（432）によるDC（Direct Current）オフセットが生じ、この時、後続復調器においては、DCオフセットを除去するための複雑な回路を有する。DCオフセットによってSNR（Signal to Noise）が低下するため、これを除去する必要があるためである。
【００１４】
例えば、受信RF信号（RXIN）の周波数ダウン変換のためのミキサにおいて、（数式２）のような局部発振信号（LOI）および局部発振信号（LOI）のQ信号（LOQ）を用いると仮定する時、周波数ダウン変換された信号は、（数式３）のように表現することができる。（数式２）において、θは、SL成分（432）と局部発振信号（LOI）および局部発振信号（LOI）のQ信号（LOQ）間の位相差である。
（数式２）
VLOI（t）＝ALOcos（ωLOt＋θ）
VLOQ（t）＝ALOsin（ωLOt＋θ）
（数式３）
VIFI（t）＝｛ARFcos（ωRFt）＋Aleakcos（ωLOt）｝ALOcos（ωLOt＋θ）
VIFQ（t）＝｛ARFcos（ωRFt）＋Aleakcos（ωLOt）｝ALOsin（ωLOt＋θ）
これに従い、（数式３）を整理すると、ダウンされた周波数成分以外にも（数式４）のようなDCオフセット成分が存在することを知ることができる。
（数式４）
VIFI（t）のDC成分＝1／2 AleakALOcosθ
VIFQ（t）のDC成分＝1／2 AleakALOsinθ
本発明においては、このように受信するノイズ成分によって現われるDC成分がベースバンド信号の生成段階で除去されるようにする。DC成分が除去されたベースバンド信号は、復調器でDCオフセットを除去するための負担を減少することができる。特に、（数式４）のように、局部発振信号（LOI）または局部発振信号（LOI）のQ信号（LOQ）の位相によってDC成分が除去されたものを用いる。
【００１５】
以下、本発明においては、VIFQ（t）のDC成分を除去するために、局部発振信号（LOI）のQ信号（LOQ）の位相（θ）をゼロで制御する方式を説明する。しかし、これに限定されるものでなく、局部発振信号（LOI）の位相（θ）を90度で制御することによっても同様の目的を達成することができる。
このような目的のために、本発明の一実施例によるRF送受信機（300）が図３に示されている。図３に示すように、RF送受信機（300）は、図２と類似したアンテナ（310）、BPF（320）、DCPLR（330）および送信部（340）を有する。その他にも、RF送受信機（300）は、ノイズ位相除去部（370）およびダウン変換部（350）を含む受信部（390）を有する。
【００１６】
ノイズ位相除去部（370）は、ミキサ（371）、LPF（Low Pass Filter）（372）および位相制御部（373）を含む。
ミキサ（371）は、（数式１）のようにSR成分とSL成分が混ざった受信RF信号（RXIN）と位相制御部（373）で生成される位相制御されたローカル信号（PLOQ）を合成する。SL成分は、上述したように、ST成分がDCPLR（330）から一部流入したリーケージ信号成分である。ミキサ（371）の合成は、（数式３）のVIFQ（t）における掛け算のように、受信RF信号（RXIN）と位相制御されたローカル信号（PLOQ）を掛けた信号を生成して出力するものである。
【００１７】
LPF（372）は、ミキサ（371）に接続されてミキサ（371）出力をローパスフィルタリングし、位相制御部（373）は、LPF（372）出力によってローカル信号（LOQ）の位相を制御し、位相制御されたローカル信号（PLOQ）を生成してミキサ（371）とダウン変換部（350）に出力する。
ここで用いられるローカル信号（LOQ）は、送受信機（300）内部の一定PLLで生成される局部発振信号および局部発振信号のQ信号のうち、局部発振信号のQ信号に該当する。
【００１８】
LPF（372）は、ミキサ（371）出力によって一定DC値を出力することができ、これによって位相制御部（373）は、LPF（372）から出力されるDC値によってローカル信号（LOQ）の位相を大きくまたは小さくコントロールすることができる。このように、位相制御部（373）は、（数式４）のVIFQ（t）のDC成分がゼロになるように、ローカル信号（LOQ）の位相をゼロでコントロールして位相制御されたローカル信号（PLOQ）を出力する。
【００１９】
ここで、受信RF信号（RXIN）と位相制御されたローカル信号（PLOQ）それぞれは、差動信号セットである場合がある。また、ミキサ（371）も合成された差動信号セットを出力することがある。周知のように、差動信号セットは、互いに180度位相差がある２つの信号セットであり、信号SNRを高めるために一般的に用いられている。
このように、ノイズ位相除去部（370）は、ミキサ（371）を介し、受信RF信号（RXIN）とローカル信号（LOQ）の合成を用いてローカル信号（LOQ）の位相が制御された信号（PLOQ）を生成する。
【００２０】
図３において、ダウン変換部（350）は、ミキサ（351）およびLPF（352）を含む。
ミキサ（351）は、ミキサ（371）のような方式で、受信RF信号（RXIN）と位相制御されたローカル信号（PLOQ）を合成して周波数ダウン変換を遂行する。周波数ダウン変換においては、位相制御されたローカル信号（PLOQ）の位相（例えば、ゼロ位相）によって受信RF信号（RXIN）に混ざったノイズによるDCオフセットが除去されるようにコントロールされる。
【００２１】
ミキサ（351）の合成によって受信RF信号（RXIN）の周波数がダウンされるものは、（数式３）のVIFQ（t）でのように、２つの信号の倍によってなされる。例えば、受信RF信号（RXIN）が3000MHzであり、ローカル信号が1000MHzである場合、２つの信号の倍によって2000MHz信号を生成することができる。ここで、3000MHzより高い周波数の生成信号は、ノイズとしてフィルタリングすることがある。この時、ノイズ位相除去部（370）で生成される位相制御されたローカル信号（PLOQ）の位相がゼロである場合、（数式４）においてVIFQ（t）のDC成分はゼロになる。
【００２２】
このように、SL成分によって現われたDC成分が除去されると、図４のように、ミキサ（351）の出力は、SR成分（440）のみによるきれいな識別情報のみが現われる。図２において、±Δ位置にのせられたRFIDタグ（210）から読み取られたきれいな識別情報のみがミキサ（351）から出力されると、LPF（352）でローパスフィルタリングされ、図４の450のようにフィルタリングされたLPF（352）出力情報がMODEMで復調される。
【００２３】
このように、本発明の受信部（390）において、ベースバンド信号を生成するためにローカル信号（LOQ）と90度位相差がある局部発振信号（LOI）は用いられない。但し、局部発振信号（LOI）が他の目的のために用いられる場合はある。受信部（390）のダウン変換部（350）において受信RF信号（RXIN）がQ−経路上でのみ処理され、ミキサ（351）でDC成分除去された周波数ダウン変換された信号のみがLPF（352）処理され、LPF（352）出力がMODEMで復調される。ミキサ（351）において、DC成分除去された周波数ダウン変換された信号が中間周波数帯域信号である場合、他のミキサによって再びベースバンドに変換された後、LPF（352）で処理することもできる。
【００２４】
上述したように、本発明の一実施例によるRF受信機においては、ノイズ位相除去部（370）が受信RF信号（RXIN）とローカル高周波信号のQ信号（LOQ）の合成を用いてローカル高周波信号のQ信号（LOQ）の位相が制御された信号（PLOQ）を生成し、ダウン変換部（350）は、周波数ダウン変換のための受信RF信号（RXIN）と位相制御された信号（PLOQ）の合成で受信RF信号（RXIN）に混ざったノイズによって現われるDCオフセットが除去された信号を生成する。
【００２５】
本明細書において開示された方法および装置で用いられる機能は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータが読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取り可能なデータが格納されるすべての種類の記録装置を含む。コンピュータが読み取り可能な記録媒体の例としては、ROM、RAM、CD−ROM、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ格納装置などがあり、また搬送波（例えば、インターネットを介した送信）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散し、分散方式でコンピュータが読み取り可能なコードが格納されて実行されることができる。
【００２６】
以上のように、本発明は限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明は前述の実施例に限定されるものでなく、本発明が属する分野において通常の知識を有する者にとっては、このような記載から多様な修正および変形が可能であろう。従って、本発明の範囲は、説明された実施例に限られて定められてはならず、添付の特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一般的なRF受信機を示す図である。
【図２】RFID送受信システムを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例によるRF送受信機を示す図である。
【図４】図３のRF送受信機による送受信信号の処理過程を説明するための周波数スペクトラムを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
320：BPF（Band Pass Filter）
330：方向性結合器（Directional Coupler：DCPLR）
340：送信部（Transmitting Unit：Tx）
350：ダウン変換部（Down Conversion Unit）
360：ノイズ位相除去部
390：受信部（Receiving Unit：Rx）
【図１】
2007143108.tif 000003
【図２】
2007143108.tif 000004
【図３】
2007143108.tif 000005
【図４】
2007143108.tif 000006