KR100256948B1 - 코드분할 다중 접속 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access) 디지털 셀룰라 기지국 시스템의 운영에 관한 것으로서, 특히 기지국(Base Station)에서 수신되는 수신 신호의 세기를 정확히 측정하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 자동 이득 조절부에서 다이오드를 사용하여 검파할 때 수신 전력의 미세한 변화를 감지하지 못하는 특성으로 인하여 생기는 문제를 해결하기 위하여 다이오드 대신 클램프 증폭기를 효과적으로 사용하여 송신 전력의 미세한 변화도 쉽게 측정하 수 있게 하였다.

이러한 장치는 클램프 증폭기를 사용한 자동 이득 조절 장치로서 기지국 시스템에서 수신 신호 전력 레벨을 정확하게 추적하 수 있는 수신 전력 제어 또는 이동국의 송신 출력 제어 분야 등에서 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치의 바람직한 일 실시예는, 코드분할 다중 접속 기지국 시스템에 수신된 신호를 입력하는 RX 밴드 패스 필터; 상기 RX 밴드 패스 필터를 거쳐 상기 신호를 입력하는 LNA; 상기 LNA를 통해 상기 신호를 입력하여 두 번의 주파수변환을 통해 IF신호를 생성하는 수신보드; 상기 수신보드에서 첫 번째 주파수변환을 거친 상기 IF신호를 입력하는 제 1 가변 이득 증폭기; 제 2 가변 이득 증폭기; 상기 제 2 가변 이득 증폭기의 출력신호를 증폭하는 제 1 MMIC; 상기 제 1 MMIC를 통해 증폭된 신호를 필터를 거쳐 입력하는 주파수혼합기; 상기 주파수혼합기의 출력신호를 증폭하여 디지털 유니트로 출력하는 제 2 MMIC 및 제 3 MMIC; 상기 제 3 MMIC에서 증폭된 신호를 저항 분압로를 거쳐 다시 증폭하는 제 4 MMIC; 상기 제 4 MMIC에서 증폭된 신호를 전파정류하는 전압궤환 클램프 증폭기; 상기 전압궤환 클램프 증폭기에서 정류된 신호를 OP 앰프로 구성된 버퍼를 거쳐 입력하는 적분기; 및 제 1 OP 앰프의 출력을 제 2 OP 앰프에서 증폭하여 입력하는 RSSI를 포함한다.

Description

코드분할 다중 접속 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치

본 발명은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access) 디지털 셀룰라 기지국 시스템의 운영시 기지국(Base Station)에 수신되는 수신 신호의 세기를 정확히 측정하는 기술에 관한 것이다.

아날로그 셀룰라 기지국 시스템에서는 이동국이 송신하여 기지국 시스템에 수신되는 수신 신호 전력 레벨을 측정하여 이동국의 송신 전력을 제어하고 있다. 기지국에 수신되는 수신 신호 전력 레벨이 기준값 이상이면 이동국의 송신 출력을 감소시킨다. 이러한 기지국 시스템의 수신 신호 전력 레벨 측정은 이동국의 송신 전력을 제어하는데 이용된다. CDMA 디지털 셀룰라 시스템에서도 기지국에 수신되는 신호 전력 레벨을 측정하여 이동국의 전력 제어 및 기지국 셀 용량의 최적화 등에 이용된다.

도 1 은 기지국 시스템의 송수신 회로에 대해 도시한 구성 블록도로서, 이에 대한 설명은 다음과 같다. 기지국에서 수신 신호 전력 레벨 측정을 위하여 CDMA 디지털 셀룰라 기지국 시스템에서는 무선 주파수(Radio Frequency : 이하 RF라 칭한다) 신호를 두 번의 주파수 변환 과정을 거쳐 중간 주파수(Intermediate Frequency : 이하 IF라 칭한다) 신호로 만든다.

이때 IF 신호를 저항 분압 회로를 통하여 증폭시킨 후 다이오드로 검파하고 루프 필터(Loop Filter) 및 적분 회로(Integrating Circuit)를 거처 감쇄기(Attenuator)의 감쇄량(Attenuation)을 조절 할 수 있는 DC 전압을 얻는다. 기지국에 수신되는 신호의 세기가 크면 다이오드로 검파되는 신호의 세기도 커지고 이에 따라 DC 전압도 커진다. 이러한 DC 전압을 측정하여 기지국에 수신되는 신호 전력의 세기를 알 수 있다.

이에 대하여 CDMA 디지털 셀룰라 기지국 시스템에서는 종래의 아날로그 셀룰라 기지국 시스템과는 달리 이동국의 전력 제어 및 기지국의 망 운영 기술이 필요하다. CDMA 디지털 셀룰라 기지국 시스템에서는 최대 통화용량을 유지하기 위하여 모든 이동국의 송신 신호 전력이 제어되어 기지국 수신기에 동일한 전력으로 하지 않으면 안되어 수신 신호 전력 레벨을 정확히 측정하는 것이 필요하다.

도 2 는 종래의 기지국 수신 회로에서 자동 이득 조절부(Automatic Gain Control) 및 수신 신호 세기 지시자(Received Signal Strength Indicator : 이하 RSSI라 칭한다) 표시 기능 장치를 도시한 회로도로서, 다음은 이에 대한 설명이다.

수신 신호 전력을 정확히 측정하기 위해서는 송수신기 유니트(Transceiver Unit)내의 수신 주파수 변환 보드에 있는 가변 감쇄기를 정확히 제어 할 수 있는 전압이 필요하다.

가변 감쇄기의 제어에 따라 수신 신호에 대한 RSSI 값이 변화하므로 종래의 아날로그 셀룰라 기지국 시스템에 사용한 것과 같은 방식을 이용하면 수신 신호 전력 레벨 추적이 불가능하며 망 운영에 커다란 어려움이 따른다.

그리고 기존의 회로에서는 수신되는 RF 신호를 두 번의 주파수 변환 과정을 거쳐 IF 신호로 만든 후 저항 분압 회로를 거쳐 다이오드(210)로 반파 정류하여 루프 필터 및 적분 회로를 거쳐 가변 감쇄기의 감쇄량을 조절 할 수 있는 DC 전압을 얻는다.

기지국에 수신되는 신호 전력의 세기 변화에 따라 다이오드(210)에서 검파되는 신호의 세기도 바뀌며 결과적으로 이에 따른 RSSI 값도 변한다. 그러나 기지국에 수신되는 수신 전력의 변화에 따라 다이오드를 사용하여 검파를 하면 선형(Linear)적인 특성이 나쁘기 때문에 수신 전력의 미세한 변화를 감지하기가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, CDMA 디지털 셀룰라 기지국 시스템 내에 사용되는 송수신기 유니트의 하향 주파수 변환 회로의 자동 이득 조절(Automatic Gain Control)부에서 다이오드를 사용하지 않고 클램프 증폭기(Clamp amplifier)를 사용하여 전파 정류를 하고, 이러한 클램프 증폭기의 효과적인 사용에 의해서 이동국 송신 전력의 미세한 변화도 쉽게 측정하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신기 수신회로의 블록 구성도.

도 2 는 종래의 자동 이득 조절부를 이용한 수신부의 회로도.

도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 자동 이득 조절부를 이용한 수신부의 회로도.

도 4 는 IF 신호를 다이오드로 검파하여 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하였을 때 입력 레벨의 변화에 따른 RSSI 변화를 측정한 데이터표.

도 5 는 IF 신호를 클램프 증폭기를 사용하여 가변 이득 에프의 이득을 제어하였을 때 입력 레벨의 변화에 따른 RSSI 변화를 측정한 데이터표.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

210 : 다이오드

290 : 종래의 자동 이득 조절부

310 : 가변 이득 증폭기

320 : SAW 필터

330 : MMIC

340 : 혼합기

350 : 클램프 증폭기

360 : OP-amp

370 : 적분기

390 : 자동 이득 조절부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치의 바람직한 일 실시예는,

코드분할 다중 접속 기지국 시스템에 수신된 신호를 입력하는 RX 밴드 패스 필터;

상기 RX 밴드 패스 필터를 거쳐 상기 신호를 입력하는 LNA;

상기 LNA를 통해 상기 신호를 입력하여 두 번의 주파수변환을 통해 IF신호를 생성하는 수신보드;

상기 수신보드에서 첫 번째 주파수변환을 거친 상기 IF신호를 입력하는 제 1 가변 이득 증폭기;

제 2 가변 이득 증폭기;

상기 제 2 가변 이득 증폭기의 출력신호를 증폭하는 제 1 MMIC;

상기 제 1 MMIC를 통해 증폭된 신호를 필터를 거쳐 입력하는 주파수혼합기;

상기 주파수혼합기의 출력신호를 증폭하여 디지털 유니트로 출력하는 제 2 MMIC 및 제 3 MMIC;

상기 제 3 MMIC에서 증폭된 신호를 저항 분압로를 거쳐 다시 증폭하는 제 4 MMIC;

상기 제 4 MMIC에서 증폭된 신호를 전파정류하는 전압궤환 클램프 증폭기;

상기 전압궤환 클램프 증폭기에서 정류된 신호를 OP 앰프로 구성된 버퍼를 거쳐 입력하는 적분기; 및

제 1 OP 앰프의 출력을 제 2 OP 앰프에서 증폭하여 입력하는 RSSI를 포함한다.

본 발명에 있어서, 수신 주파수 변환 장치에서 상기 자동 이득 조절회로를 이용하여 상기 RSSI 표시 기능을 수행하는 것이 바람직하며,

상기 자동 이득 조절 회로를 이용하여 기지국 송신출력을 검출하는 것이 바람직하며,

상기 클램프 증폭기를 사용한 상기 자동 이득 조절 장치를 이용하여 기지국 시스템에서 수신 신호 전력 레벨을 정확하게 추적하는 것이 바람직하며,

첫 번째 주파수변환을 거친 상기 IF신호는 70MHz인 것이 바람직하며,

상기 제 1 및 제 2 가변 이득 증폭기는 입력된 신호의 세기가 작을 경우 증폭기로 동작하는 것이 바람직하며,

상기 제 1 및 제 2 가변 이득 증폭기는 입력된 신호의 세기가 클 경우 감쇄기로 동작하는 것이 바람직하며,

상기 제 1 및 제 2 가변 이득 증폭기의 1번 핀은 이득 조정 입력 단자인 것이 바람직하며,

상기 필터는 1.23MHz대역 통과 필터인 것이 바람직하며,

상기 주파수 혼합기는 70MHz 신호와 65.05MHz 신호를 가지고 4.95MHz 신호를 생성하는 것이 바람직하며,

상기 IF 신호를 상기 클램프 증폭기를 사용하여 상기 가변 이득 증폭기의 이득을 제어하는 것이 바람직하며,

상기 가변 이득 증폭기의 이득을 제어할 때 입력 레벨의 변화에 따른 상기 RSSI변화는 거의 직선적인 것이 바람직하다.

이제 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해 상세히 설명한다. CDMA 기지국 시스템에 수신된 신호는 RX 대역폭 통과 필터(Band Pass Filter)와 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)를 거쳐 수신보드에 입력된다.

수신보드에서는 RF 신호를 두 번의 주파수 변환 과정을 거쳐 4.95MHz의 IF 신호를 만들어 낸다. 첫 번째 주파수 변환 과정을 거친 첫 번째 IF 신호인 70MHz가 제 3에 나타낸 바와 같이 가변 이득 증폭기의 U25(310)에 입력된다.

가변 이득 증폭기(310)는 입력된 신호의 세기가 작을 경우 증폭기로 동작하며, 입력된 신호의 세기가 클 경우는 감쇄기로도 동작한다. 물론 U25와 U26(310)의 1번 핀이 자동 이득 조절부의 입력 단자이므로 입력된 신호의 세기가 클 경우 U25,U26(310)의 1번 핀에는 낮은 전압이 걸린다.

U26(310)의 출력 신호는 MMIC의 U1(330)에 의해 증폭된 후 1.23MHz 대역 통과 필터(320)를 거쳐 주파수 혼합기의 U2(340)에 입력된다.

주파수 혼합기는 70MHz 신호와 65.05MHz 지역(local) 신호를 가지고 4.95MHz 신호를 만들어낸다. 4.95MHz 신호는 U25와 U26(310)에서 증폭되어 디지털 유니트(Digital Unit)로 보내진다. U4(330)에서 증폭된 4.95MHz 신호는 저항 분압로(370)를 거쳐 MMIC의 U5(330)에서 다시 증폭된다. MMIC(330)에서 증폭된 4.95MHz 신호는 전압 피드백 클램프 증폭기의 U6(350)에서 전파 정류된다.

전압 피드백 클램프 증폭기(330)에 의해 정류된 신호는 OP-amp로 구성된 U7(360)의 버퍼를 거쳐 U8A(370)의 적분기에 입력된다. 적분기의 출력 전압은 U25와 U26(310)의 1핀에 연결되어 가변 이득 증폭기(310)의 이득을 조정하게되며, 적분기(370)의 출력을 OP-amp의 U8B(310)에서 증폭하여 RSSI 출력 신호로 사용하게 하는 것이다.

도 4 는 IF 신호를 다이오드로 검파하여 가변 감쇄기의 감쇄량을 제어하였을 때 입력 레벨의 변화에 따른 RSSI 변화를 측정한 값이다. 도 5 도는 IF 신호를 전압 피드백 크램프 증폭기를 사용하여 가변 이득 엠프의 이득을 제어하였을 때 입력 레벨의 변화에 따른 RSSI 변화를 측정한 값이다. 제 4도 와 제 5도를 비교하여 볼 때 제 5도의 전형적 특성이 우수하게 나타남을 알 수 있다.

본 발명에 의해서 전력 레벨의 정확한 추적을 할 수 있으므로 CDMA 디지털 셀룰라 기지국 시스템에서 최대 통화용량 유지를 위해 필수적으로 필요한 이동국의 송신 출력 및 기지국의 수신 전력 제어를 정확히 수행 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 코드분할 다중 접속 기지국 시스템에 수신된 신호를 입력하는 RX 밴드 패스 필터;

   상기 RX 밴드 패스 필터를 거쳐 상기 신호를 입력하는 LNA;

   상기 LNA를 통해 상기 신호를 입력하여 두 번의 주파수변환을 통해 IF신호를 생성하는 수신보드;

   상기 수신보드에서 첫 번째 주파수변환을 거친 상기 IF신호를 입력하는 제 1 가변 이득 증폭기;

   제 2 가변 이득 증폭기;

   상기 제 2 가변 이득 증폭기의 출력신호를 증폭하는 제 1 MMIC;

   상기 제 1 MMIC를 통해 증폭된 신호를 필터를 거쳐 입력하는 주파수혼합기;

   상기 주파수혼합기의 출력신호를 증폭하여 디지털 유니트로 출력하는 제 2 MMIC 및 제 3 MMIC;

   상기 제 3 MMIC에서 증폭된 신호를 저항 분압로를 거쳐 다시 증폭하는 제 4 MMIC;

   상기 제 4 MMIC에서 증폭된 신호를 전파정류하는 전압궤환 클램프 증폭기;

   상기 전압궤환 클램프 증폭기에서 정류된 신호를 OP 앰프로 구성된 버퍼를 거쳐 입력하는 적분기;

   제 1 OP 앰프의 출력을 제 2 OP 앰프에서 증폭하여 입력하는 RSSI를 포함하는, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 수신 주파수 변환 장치에서 상기 자동 이득 조절회로를 이용하여 상기 RSSI 표시 기능을 수행하는, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 자동 이득 조절 회로를 이용하여 기지국 송신출력을 검출하는, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 클램프 증폭기를 사용한 상기 자동 이득 조절 장치를 이용하여 기지국 시스템에서 수신 신호 전력 레벨을 정확하게 추적하는, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 첫 번째 주파수변환을 거친 상기 IF신호는 70MHz인, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 가변 이득 증폭기는 입력된 신호의 세기가 작을 경우 증폭기로 동작하는, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 가변 이득 증폭기는 입력된 신호의 세기가 클 경우 감쇄기로 동작하는, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 가변 이득 증폭기의 1번 핀은 이득 조정 입력 단자인, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 필터는 1.23MHz대역 통과 필터인, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 주파수 혼합기는 70MHz 신호와 65.05MHz 신호를 가지고 4.95MHz 신호를 생성하는, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 IF 신호를 상기 클램프 증폭기를 사용하여 상기 가변 이득 증폭기의 이득을 제어하는, 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 가변 이득 증폭기의 이득을 제어할 때 입력 레벨의 변화에 따른 상기 RSSI변화는 거의 직선적인 , 씨디엠에이 시스템의 무선 수신 신호 세기 측정 장치.

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