1. 위상 동기 복조를 위한 2가지 방식
ㅇ 제곱 위상 동기 루프 (Square-Law Phase-Locked Loop, Squaring Loop)
- 용도 : 주로 AM, FM, BPSK 등의 반송파 복조에서 사용
- 작동 원리
. 수신 신호를 제곱하여, 반송파의 주파수 성분을 두 배로 만듬 (f → 2f)
. 이 신호를 VCO와 비교하여 주파수 및 위상 추정을 수행
. VCO를 조정해 원래의 반송파를 재생하여 동기화를 시도
- 특징
. 반송파 위상 정보를 간접적으로 복원
. 180도 위상 반전(BPSK의 경우)에는 민감하지 않음
. 잡음에 약하고, QPSK 이상 고차 변조에는 부적합
ㅇ 코스타스 루프 (Costas Loop)
- 용도 : PSK 계열(BPSK, QPSK 등)의 위상 동기 복조에서 널리 사용.
- 기원 : 1956~1962년, John P. Costas에 의해 제안된 디지털 통신 시스템용 위상 동기 메커니즘
※ (요약 비교)
- 제곱 루프 : 제곱 후 PLL로 위상 정렬
. 구조 단순, BPSK에 적합, 고차 변조 불리
- 코스타스 루프 : I/Q 분해 + 위상 검출 + 피드백 동기화
. 고정밀 동기화, PSK 계열에 매우 강함, 회로 복잡
2. 코스타스 루프 (Costas Loop)
ㅇ 수신 신호의 반송파 주파수,위상을 추정,동기화하여, 이를 복조함으로써, 정보의 복원에 활용
- 1950년대 말, John P. Costas가 개발한, 위상 동기화 메커니즘
- 당시에, 주파수와 위상을 동시에 추정하면서도, 높은 SNR 유지 가능한, 새로운 방식이 요구됨
- 따라서, 기존의 PLL을 확장하여, 위상직교 I-Q 검출기를 활용해,
. 수신 신호의 직교 성분을 분석하고, 위상 오차를 줄이는 피드백 루프를 제안
ㅇ 특징
- 기반 원리 : PLL (Phase-Locked Loop) 구조 활용
- 적용 대상 : BPSK, QPSK, π/4 QPSK 등
- 장점 : 위상/주파수 동시에 추정 가능, 고 신호대잡음비(SNR) 유지
- 단점 : 회로 구현 복잡, 초기 동기화까지 지연 가능성
- 실시간 피드백 제어 : 루프 필터 + VCO 통해 자동 동기 유지
ㅇ 작동 원리 : (PLL 원리 이용)
- 수신 신호 분리 : 직교 분해 (Quadrature Decomposition)
. 수신된 신호를,
. 국부 발진기(VCO)를 이용하여, 2개의 직교(90도 위상 차이) 신호와 곱해,
. 2개의 직교 성분으로 나눔
- 위상 비교
. 각 성분의 위상을 비교하여, 위상 오차 신호를 생성
- 루프 필터 및 VCO 제어
. 위상 오차 신호를 이용하여, VCO의 주파수를 조절하여,
. 위상 오차 신호가 루프 필터를 통과하여 저역 필터링하며,
. 수신 신호의 반송파와 동기화를 이뤄냄
- 복조
. 동기화된 VCO 신호를 이용하여, 변조된 신호를 복조하게됨
- 복조 결과 추출
. 동기화가 완료되면, I/Q 신호를 통해 원래의 디지털 심볼을 추출.