KR100223375B1

KR100223375B1 - 마이크로웨이브 시스템에 사용하기 위한 주파수변환기

Info

Publication number: KR100223375B1
Application number: KR1019970024037A
Authority: KR
Inventors: 포즈디프 올레그; 최두헌; 정순철
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1999-10-15
Also published as: CN1202020A; KR19990000905A; US6115594A; BR9801412A

Abstract

멀티채널의 신호들을 수신하여 이득을 제어하는 장치가, 다단의 증폭기들이 케스케이드 접속되며 증폭기들이 각각 다르게 입력되는 제어전압에 의해 설정된 주파수의 이득제어하는 AGC증폭기들과, 이득제어된 데이터를 채널 수에 대응되는 수로 분리하는 채널분리기와, 채널 수에 대응되는 수로 구성되며 분리된 채널신호의 수신강도를 판단하는 채널전력판단기들과, 상기 채널전력판단기들의 출력을 입력하여 각 채널 주파수의 세기에 따라 이득을 조정하기 위한 상기 제어전압을 발생하여 대응되는 AGC증폭기에 각각 인가하는 제어전압발생기들로 구성되어, 수신신호의 레벨차와 관계없이 특정 범위내에 들도록 채널 주파수별로 이득을 제어한다.

Description

멀티채널시스템의 자동이득제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATICALLY CONTWLLING GAIN IN MULTIC-CHANNEL COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신시스템의 자동이득제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 멀티채널 통신시스템의 자동이득제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 통신시스템의 수신장치에서는 수신되는 신호의 주파수를 하강변환하여 기저대역의 신호로 변환하고, 기저대역으로 변환된 신호를 복조 및 처리하여 해당하는 기능을 수행하게 된다. 또한 멀티 채널의 신호를 수신하는 장치에서는 수신되는 멀티채널신호를 하강변환한 후, 이를 서비스 채널 수 만큼 분배하여 처리한다.

도 1은 종래의 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 기지국(base station) 시스템이 수신되는 다수의 채널 주파수를 하강 변환(frequency down conversion) 및 분배하여 처리하는 구성을 도시하고 있다. 상기 도 1을 참조하면, 안테나(antenna)101에 수신되는 다수의 신호는 대역여파기(Band Pass Filter)103에서 수신대역 내의 신호들이 여파되고 그 이외의 신호들은 제거된다. 대역여파기103에서 출력되는 신호는 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier)에서 적정레벨 까지 증폭되어 혼합기(mixer)107에 인가된다. 그러면 상기 혼합기107은 국부발진기107에서 출력되는 국부발진주파수와 상기 수신신호를 혼합하여 출력하며, 이때 상기 혼합기107에서 출력되는 중간주파수(Intermediate Frequency)에서 하강변환된 중간주파수를 선택하여 전력분배기(power divider)111에 인가한다. 그러면 상기 전력분배기111은 서비스 채널 수에 대응되는 수로 상기 하강 변환된 중간주파수의 전력을 분배하여 각각 채널 주파수 대역의 신호를 여파하는 대역여파기113, 119에 출력한다. 그러면 상기 대역여파기113, 119은 수신대역의 신호에서 해당하는 채널 대역의 신호를 여파하여 출력하며, AGC(Auto Gain Control)용 증폭기115,121은 각각 해당하는 대역여파기113, 119에서 출력되는 채널 신호를 적정 레벨로 증폭 또는 감쇄하여 출력한다. 그리고 상기 A/D변환기(Analog tl Digital converter)117, 123은 상기 채널별로 이득이 조정된 신호를 디지털 데이터로 변환하여 출력한다.

상기와 같은 종래의 수신장치는 서비스하고자 하는 채널 수 만큼 중간주파수 단이 존재하고 이에 대응되는 AGC회로를 필요로하므로서, 수신장치가 대형화된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 각 채널 별로 중간주파수를 두지않고 수신된 다수의 신호를 한번에 중간주파수 대역으로 하강변환하고 신호를 처리하는 방법이 있다. 그러나 이런 방법을 사용하는 시스템의 경우에는 수신된 신호들 간에 수신 레벨의 차이로 특정의 이득을 갖는 AGC회로를 사용할 경우 증폭을 크게하면 상대적으로 큰 레벨을 갖는 수신신호는 과증폭된다. 그러면 상기 과증폭된 신호에 의해 불필요한 간섭신호를 만들게 되며, 이로인해 수신감도가 저하된다. 또한 반대로 증폭을 작게하면 시스템의 잡음에 묻혀 수신신호가 제대로 복원되지 않아 AGC 증폭기에서 이득을 조절할 수 있는 범위가 좁아져 시스템의 가변범위(dynamic range)가 좁아지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 멀티채널 신호를 수신하여 동일하게 하강변환하는 시스템에서 주파수별로 이득을 차별화하여 시스템의 가변 범위를 개선할 수 있는 자동이득제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 멀티채널 신호를 수신하는 통신시스템에서 다단의 이득제어용 증폭기의 증폭도를 주파수에 따라 각각 다르게 제어하므로서 채널을 분리하지 않고 수신되는 신호의 이득을 조절할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 멀티채널신호를 처리하는 통신시스템의 수신신호 이득제어장치가, 다단의 증폭기들이 케스케이드 접속되며, 상기 증폭기들이 각각 다르게 입력되는 제어전압에 의해 설정된 주파수의 이득제어하는 AGC증폭기들과, 상기 이득제어된 데이터를 채널 수에 대응되는 수로 분리하는 채널분리기와, 채널 수에 대응되는 수로 구성되며, 상기 분리된 채널신호의 수신강도를 판단하는 채널전력판단기들과, 상기 채널전력판단기들의 출력을 입력하여 각 채널 주파수의 세기에 따라 이득을 조정하기 위한 상기 제어전압을 발생하여 대응되는 AGC증폭기에 각각 인가하는 제어전압발생기들로 구성되어, 수신신호의 레벨차와 관계없이 특정 범위내에 들도록 채널 주파수별로 이득을 제어하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 멀티채널 시스템의 신호처리 계통을 도시하는 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티채널 시스템에서 다단의 자동이득제어용 증폭기들의 증폭도를 주파수에 따라 다르게 제어하여 멀티채널의 수신신호의 이득을 제어하는 장치의 구성을 도시하는 도면

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장치에서 수신신호의 주파수에 따라 수신레벨이 다른 멀티 채널 신호의 이득을 자동으로 제어하는 동작 특성을 도시하는 도면

도 4는 도 2에서 자동이득제어용 증폭기들의 구성을 도시하는 도면

본 발명의 실시예에 따른 통신시스템의 수신장치는 멀티채널 환경에서 채널신호를 분리하지 않고 이득을 조절하기 위하여, 다단의 AGC용 증폭기를 증폭도를 각각 다르게 제어하므로서 수신레벨이 다른 멀티채널의 수신신호들을 효과적으로 처리할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 멀티채널신호를 수신하는 장치의 구성을 도시하는 도면으로서, 저잡음증폭기203은 안테나203에서 수신되는 신호를 저잡음으로 증폭하여 적정 레벨의 수신신호를 발생한다. 국부발진기207은 상기 수신신호에서 반송파를 제거하기 위한 하강 변환주파수인 국부발진주파수를 발생한다. 혼합기205는 상기 수신신호와 국부발진주파수를 혼합하여 출력한다. 중간주파수여파기(Intermediate Frequency filter)209는 상기 혼합기205에서 출력되는 혼합신호 중 수신신호에서 상기 국부발진주파수가 제거되는 주파수를 여파 출력하여 수신신호를 하강변환한다. AGC용 증폭기211, 213, 215, 217은 증폭기의 주파수 응답 특성을 조절하기 위한 제어전압(이하 제1제어전압이라 칭한다)V1-Vn 및 출력 매칭을 가변하기 위한 제어전압(이하 제2제어전압이라 칭한다)CV1-CVn을 입력하며, 상기 두 제어전압에 따라 설정된 채널 주파수 대역의 신호 이득을 주파수별로 제어한다. 상기 AGC용 증폭기들은 채널 수에 대응되는 수로 구비할 수 있다. A/D변환기 219는 상기 다단의 AGC용 증폭기들에서 출력되는 수신신호를 디지털 데이터로 변환 출력한다. 채널분리기(channelizer)221은 상기 디지털 데이터를 수신하여 채널수에 대응되는 수로 분리 출력한다. 채널전력판단기(channel power estimator)223, 225는 채널수에 대응되는 수로 구비되며, 상기 채널분리되어 수신되는 신호의 세기를 판단하여 대응되는 채널의 수신강도에 대한 정보를 발생한다. 제어전압발생기(AGC voltage generator)227은 상기 채널전력판단기223,225들에서 출력되는 신호에 따라 상기 제1제어전압V1-Vn 및 제2제어전압CV1-CVn을 발생한다. 상기 제어전압발생기227은 제어전압을 발생하기 위한 테이블을 저장하기 위한 롬을 구비하며, 상기 각 채널전력판단기223, 225에서 출력되는 신호를 상기 롬테이블과 비교하여 상기 AGC용 증폭기211-217 들의 주파수 응답 특성을 조절하기 위한 제1제어전압V1-Vn 및 제2제어전압CV1-CVn을 출력한다.

도 3은 상기 AGC용 증폭기211-217에서 수신되는 신호의 이득을 제어하는 특성을 도시하는 도면으로서, 3a는 4개의 채널로 수신되는 신호의 세기를 표시하는 예로서 f1채널의 신호 세기는 약하고 f2채널로 수신되는 신호의 세기는 강하며,f3채널 및 f4채널로 수신되는 신호의 세기는 적정 레벨에 드는 경우를 가정하고 있다. 상기 3a와 같은 멀티채널신호가 수신되는 경우, 상기 AGC증폭기211은 f1채널신호의 이득을 증폭하기 위하여 3b와 같은 특성을 가지며, 상기 AGC증폭기213은 상기 f3채널신호의 이득을 증폭하기 위하여 3c와 같은 특성을 갖고, 상기 AGC증폭기215는 상기 f4채널신호의 이득을 증폭기 위하여 3d와 같은 특성을 가지며, 3e는 상기 AGC증폭기217의 출력 특성을 도시한다. 따라서 상기 도 3의 3e와 같이 이득이 조정되어 출력되는 신호의 최종 형태는 도 3의 3f와 같이 미약한 세기를 갖는 f1채널의 신호는 크게 증폭되고 강한 세기를 갖는 f2채널의 신호는 크게 감쇄되며, 나머지 f3 및 f4채널의 신호는 적정 크기로 증폭 또는 감쇄된다.

도 4는 상기 도 2에서 AGC증폭기211-213의 구성을 도시하는 도면으로, 도 4의 4a는 AGC증폭기의 블록 구성이며, 4b는 4a와 같은 AGC증폭기의 구성 예를 도시하는 구성이고, 4c는 4a와 같은 AGC증폭기의 또 다른 구성 예를 도시하는 구성이다.

상기 도 2 - 도 4의 구성에 따라 본 발명의 실시예에서 멀티채널 통신시스템에서 수신되는 신호의 이득을 조정하는 동작을 살펴본다.

먼저 여러채널의 신호가 안테나201을 통해 수신되면, 저잡음증폭기203은 이를 적정 레벨로 증폭한 후 중간주파수로 하강변환하기 위하여 혼합기205에 인가한다. 그러면 상기 혼합기205는 수신되는 다채널의 신호와 상기 국부발진기207에서 출력하는 국부발진주파수를 혼합하여 출력한다. 그러면 중간주파수필터209는 상기 혼합신호에서 반송파가 제거된 기저대역 신호를 여파하여 하강변환하는 기능을 수행한다.

상기 중간주파수필터209에서 출력되는 하강변환신호는 다단으로 직렬연결되는 AGC증폭기211-217에 순차적으로 인가된다. 이때 상기 AGC증폭기211-227은 수신신호의 전대역을 동일한 이득으로 증폭 또는 감쇄하는 것이 아니라, 각각 설정된 특정 주파수 대역에 매칭되어 설정된 특정 주파수 대역의 신호의 이득을 크게하거나 작게한다. 따라서 상기 AGC증폭기211-217은 독립적으로 각각 설정된 주파수 대역에 대해 서로 다른 특성을 갖는다. 즉, 멀티채널의 신호가 수신되는 경우, 각 채널들로 수신되는 신호들은 각각 서로 다른 레벨 차이를 갖게되며, 상기 AGC증폭기217-219는 레벨 차이를 갖는 각 주파수들을 수신 레벨에 관계없이 일정 범위내에 드는 신호로 이득을 증폭하거나 감쇄하는 기능을 수행한다.

예를들면, 상기 도 3의 3a와 같은 수신신호가 입력되는 경우, f1-f4채널의 신호는 서로 다른 레벨을 갖게되며, 여기서 최소 수신레벨(RXmin)을 갖는 f1채널신호와 최대 수신레벨(RXmac)을 갖는 f2채널의 신호가 약 100dB 이상 차이를 가지면 모든 채널로 수신되는 신호들을 효과적으로 해석할 수 없게된다. 그러므로 상기 3a와 같이 레벨차이가 심하게 발생되는 신호들을 효과적으로 분석하기 위해서는 모든 채널들로 수신되는 신호들의 레벨 차이가 많이 나지 않도록 이득을 조정하여야 한다. 이를 위하여 AGC증폭기211은 도 3의 3b와 같은 특성을 갖도록 제어하고, AGC증폭기213은 도 3의 3c와 같은 특성을 갖도록 제어하며, AGC증폭기215는 도 3의 3d와 같은 특성을 갖도록 제어하여 전체적인 AGC증폭기211-217의 이득 특성이 도 3의 3e와 같는 특성을 갖도록 제어한다. 따라서 상기 도 3의 3a와 같은 다채널의 신호가 수신되더라도 상기 AGC증폭기211-217을 통과하면 도 3의 3f와 같이 수신되는 모든 신호의 레벨차이가 특정 범위 이내에 들게 제어하여 효과적으로 신호를 해석할 수 있게 하여야 한다. 이때 상기와 같이 이득 조정된 신호는 AGC증폭기217에서 상기 A/D변환기219의 허용 입력 레벨 까지 맞춰주는 역할을 한다.

그러면 상기 A/D변환기 219는 상기와 같이 이득이 조정된 신호를 입력하여 디지털 데이터로 변환한 후, 상기 채널분리기221에 인가한다. 그러면 상기 채널분리기221은 수신되는 신호를 각 채널 별로 분리하여 채널전력판단기223-225에 인가하며, 상기 채널전력판단기223-225 들은 각 채널의 수신강도를 측정한 후, 이에 대한 정보를 각각 제어전압발생기227에 인가한다.

그러면 상기 제어전압발생기227은 수신되는 각 채널의 데이터들을 롬테이블과 간단한 연산을 통하여 상기 AGC증폭기211-217의 주파수 응답 특성을 조절하기 위한 제1제어전압V1-Vn을 발생하며, 상기 제1제어전압V1-Vn 들을 각각 대응되는 AGC증폭기211-217애 인가한다. 그러면 사이 AGC증폭기211-217 들은 매칭 주파수를 상기 제어전압에 따라 변환하므로서, 수신되는 신호들의 레벨이 큰 차이가 있더라도 각각 증폭기의 특성에 의해 AGC회로의 전체 이득은 주파수와 수신레벨에 관계없이 특정 범위내에 있도록 제어된다.

도 4는 상기 제어전압발생기227에서 출력되는 제1제어전압V1-Vn 및 제2제어전압CV1-CVn에 의해 설정된 주파수의 이득을 제어하는 AGC증폭기211-217의 구성을 도시하는 도면이다. 상기 도 4에서 4a는 AGC용 증폭기의 블록 구성을 도시하고 있으며, 4b는 상기 4a와 같은 AGC증폭기의 실시예에 대한 구성을 도시하고 있다.

상기 도 4의 4b를 참조하여 AGC증폭기의 동작을 살펴보면, 트랜지스터 등으로 구성되는 증폭기401의 출력부는 인덕터403, 캐패시터405, 411 및 가변용량다이오드(varactor diode)409로 구성된다. 상기 도 2의 제어전압발생기227에서 생성된 대응되는 제2제어전압CVi가 저항407을 통해 가변용량다이오드409에 인가되면, 인가되는 제2제어전압CVi에 의해 가변용량다이오드409의 용량이 가변되며, 이로인해 증폭기401의 출력이 매칭이 변화되어 주파수에 따른 이득이 달라진다. 또한 상기 제어전압발생기227에서 생성되는 대응되는 제1제어전압Vi에 의해 증폭기401의 바이어스 전압이 조절되어 수신레벨에 따른 주파수 별 이득을 조절한다.

도 4의 4c는 상기 4a와 같은 AGC증폭기의 또 다른 실시예 구성을 도시하고 있다. 즉, 상기 4c와 같은 AGC증폭기는 상기 도 4의 4b에서 증폭기401을 공통에미터 접지형 전압 분배 바이어스를 사용한 구조이다. 상기 도 4의 4c를 참조하면, 인덕터415와 캐패시터417은 입력 매칭용이고, 저항419, 421은 바이어스용이며, 인덕터403과 캐패시터405, 가변용량다이오드409, 캐패시터411은 출력 매칭용이고, 저항407은 가변용량다이오드409의 용량을 바꾸어 출력 매칭을 가변하기 위한 제2제어전압CVi 공급용 저항이다. 또한 트랜지스터423에 가해지는 제1제어전압Vi는 트랜지스터423의 바이어스 조건을 바꾸어줌으로써 특정 주파수에서의 이득을 제어한다.

상기 4b의 증폭기401은 공지의 트랜지스터를 이용한 공통 베이스 접지형 또는 공통 컬렉터 접지형 등의 여러 가지 바이어스 방법이 사용될 수 있으며, 트랜지스터423은 바이폴라트랜지스터 뿐만 아니라 FET 등이 사용가능하다. 이때 상기 트랜지스터423을 FET로 구현하는 경우 바이어스 방법은 상기 바이폴라 트랜지스터일 경우와 다르게 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 멀티채널 수신장치는 채널을 분리하지 않고 이득조절을 수행하기 위하여 다단의 AGC용 증폭기의 증폭도를 주파수에 따른 다르게 제어한다. 따라서 이로인해 수신되는 신호들의 레벨에 큰 차이가 있더라도 각각의 AGC 증폭기 특성에 의해 전체 이득은 주파수와 수신레벨에 관계없이 특정 범위내가 된다. 따라서 위와 같은 AGC 제어장치는 멀티 캐리어 환경하에서 AGC를 효과적으로 수행할 수 있다.

Claims

멀티채널의 신호들을 수신하는 장치에 있어서,

다단의 증폭기들이 케스케이드 접속되며, 상기 증폭기들이 상기 수신되는 멀티채널의 신호들 중에서 각각 설정된 채널신호의 이득을 제어하는 AGC증폭기들과,

상기 이득제어된 데이터를 채널 수에 대응되는 수로 분리하는 채널분리기와,

상기 분리된 채널신호들의 수신강도를 각각 판단하는 채널전력판단기들과,

상기 채널전력판단기들의 각 채널 주파수의 세기에 따른 상기 제어전압들을 발생하며, 상기 제어전압을 각각 대응되는 채널의 AGC증폭기들에 인가하는 제어전압발생기들로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티채널시스템의 자동이득제어장치
멀티채널의 신호들을 수신하는 방법에 있어서,

수신되는 멀티채널 신호를 중간주파수 대역으로 하강 변환하는 과정과,

상기 변환된 멀티채널신호들을 채널별로 분리하는 과정과,

상기 채널 분리된 신호들의 수신 강도를 판단하는 과정과,

상기 판단된 채널 주파수의 세기에 따라 이득을 조정하기 위한 제어신호를 발생하는 과정과,

상기 제어신호들을 상기 중간주파수의 각 채널신호들에 인가하여 채널주파수별로 이득을 제어하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티채널시스템의 자동이득제어방법.