KR100283172B1

KR100283172B1 - 통신단말기의 선형성 개선장치 및 방법

Info

Publication number: KR100283172B1
Application number: KR1019980057865A
Authority: KR
Inventors: 강근모
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2001-03-02
Also published as: KR20000041855A

Abstract

이동 통신단말기의 선형성 개선 장치가, 다수개의 능동소자들과, 기본전원보다 큰 승압전원을 출력하는 승압부와, 수신신호에서 잼잉신호의 크기를 검출하는 검출부와, 상기 검출된 잼잉신호가 기준전압보다 클시 상기 승압전원을 상기 능동소자들로 제공하도록 제어하는 제어기로 구성된다.

Description

통신단말기의 선형성 개선장치 및 방법

본 발명은 통신단말기에 관한 것으로, 특히 통신단말기의 선형성을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래기술에 따른 부호분할다중접속(CDMA:Code Division Multiple Access) 시스템에 있어서 최소감도시 수신단에서 입력되는 잼잉(Jamming) 신호 및 상기 잼잉 신호와 송신 신호와의 교차 복조(Cross modulation)에 의해 발생되는 누설(leakage)신호가 수신감도를 열화시킬 경우 통신단말기는 수신단의 저잡음증폭기(LNA:Low Noise Amplifier)를 바이패스(bypass)시켜 전체 수신단의 이득을 감소시키므로써 수신단의 전체 입력 방해 포인트(intercept point)를 증가시켰다.

이에 대한 통신단말기의 구조를 도 1를 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 수신기 구조를 설명하면, 듀플렉서(duplexer)(111)는 송수신되는 RF 신호를 송수신 분리한다. 저잡음증폭기(112)는 상기 듀플렉서(111)로부터 분리된 RF 수신신호를 증폭한다. 여기서 상기 저잡음증폭기(112)의 이득은 증폭기의 잡음지수와 더불어 시스템 전체의 수신감도에 큰 영향을 미친다. 스위치(113)는 상기 저잡음증폭기(112)를 바이패스(bypass)시킬수 있는 스위치이다. 대역통과필터(114)는 상기 저잡음증폭기(103)을 통해 증폭된 신호에서 수신 대역의 신호만 필터링하여 출력한다. 래디오주파수(RF) 증폭기(115)는 상기 대역통과필터(114)의 출력신호를 증폭한다. 주파수변환기(116)은 상기 래디오주파수 증폭기(115)의 출력신호를 주파수변환용 국부발진기(도시하지 않음)에 의해 주파수 변환시켜 출력한다. 중간주파수(IF) 증폭기(117)은 상기 주파수변환기(116)의 출력신호를 증폭한다. IF대역통과필터(118)는 상기 IF증폭기(117)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 자동이득증폭기(119)는 상기 IF대역통과필터(118)의 출력신호를 항상 같은 전력이 되도록 증폭하여 출력한다. 복조기(120)는 상기 자동이득증폭기(119)의 출력신호를 복조하여 원래의 신호로 재생하여 출력한다. 수신전계강도 검출기(RSSI Detector)(121)은 상기 복조기(120)의 출력신호에 따른 수신전계강도(Received Signal strength Intensity)을 검출하여 출력한다. 디지털신호처리부(Disital signal processor)(122)는 상기 수신전계강도 검출기(121)의 출력에 따라 상기 스위치(113)를 제어하여 상기 저잡음증폭기(112)를 바이패스시킨다. 즉, 상기 디지털신호처리부(122)에서 현재 수신감도가 최소라고 판단시 상기 저잡음증폭기(112)를 바이패스시켜 전체 수신단의 이득을 감소시키므로써 수신단의 전체 입력 방해 포인트(intercept point)를 증가시킨다.

다음으로, 송신기 구조를 설명하면, 변조기(123)는 송신데이타를 변조하여 출력한다. 자동이득증폭기(124)는 상기 변조기(123)의 출력신호를 항상 같은 전력이 되도록 증폭하여 출력한다. 중간주파수(IF) 대역통과필터(125)는 상기 증폭기(124)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 중간주파수 증폭기(126)는 상기 중간주파수 대역통과필터(125)의 출력신호를 증폭하여 출력한다. 주파수변환기(127)는 상기 중간주파수 증폭기(126)의 출력신호를 주파수변환용 국부발진기(도시하지 않음)에 의해 주파수 변환시켜 출력한다. 대역통과필터(128)는 상기 주파수변환기(127)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 래디오주파수 증폭기(129)는 상기 대역통과필터(128)의 출력신호를 증폭하여 출력한다. 대역통과필터(130)는 상기 래디오주파수 증폭기(129)의 출력시호를 대역 필터링하여 출력한다. 전력증폭기(131)는 상기 대역통과필터(130)의 출력신호를 송신전력에 맞에 증폭하여 상기 듀플렉서(111)로 출력한다.

상술한 도 1의 구조는 저잡음증폭기를 바이패스시키므로써 잼잉신호에 대한 전체 시스템의 선형성을 저잡음증폭기의 이득만큼 증가시켰지만, 상기 저잡음증폭기에서 이득으로 갖지 못함으로 인한 전체 시스템의 잡음지수의 열화를 해소하지를 못했다. 따라서 전체 잡음지수는 아주 나빠지게 되어 수신감도를 많이 떨어지는 문제점이 발생하였다.

종래기술의 또 다른 방법으로, 저잡음증폭기 후단에 가변감쇄기를 구성시키는 방법이 있다. 이에 대한 설명을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 상기 도 2를 설명함에 있어 상기 도 1의 설명과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 수신기 구조를 살펴보면, 듀플렉서(duplexer)(211)는 송수신되는 RF 신호를 송수신 분리한다. 저잡음증폭기(212)는 상기 듀플렉서(211)로 부터 분리된 RF 수신신호를 증폭한다. 여기서 상기 저잡음증폭기(212)의 이득은 증폭기의 잡음지수와 더불어 시스템 전체의 수신감도에 큰 영향을 미친다. 감쇄기(213)는 디지털신호처리부(223)의 제어하에 상기 저잡음증폭기(212)의 출력신호를 감쇄시켜 출력한다. 이하 상기 감쇄기(213)의 출력신호를 처리하는 구성들, 대역통과필터(214), 래디오주파수(RF) 증폭기(215), 주파수변환기(216), 중간주파수 증폭기(217), 중간주파수 대역통과필터(218), 자동이득증폭기(219), 복조기(220), 수신전계강도 검출기(221) 및 디지털신호처리부(222)은 상술한 도 1의 설명과 동일하다. 특히, 상기 디지털신호처리부(222)는 상기 수신전계강도 검출기(221)에서 검출된 잼잉 신호의 세기에 따라 상기 감쇄기(213)의 감쇄량을 조절한다.

다음으로, 수신기 구조를 살펴보면, 변조기(223)는 송신데이타를 변조하여 출력한다. 이후 자동이득증폭기(224), 중간주파수 대역통과필터(225), 중간주파수 증폭기(226), 주파수 변환기(227), 대역통과필터(228), 래디오주파수 증폭기(229), 대역통과필터(230) 및 전력증폭기(231)은 상술한 도 1의 설명과 동일하다.

상술한 도 2의 구조는 저잡음 증폭기(213)의 후단에 가변 감쇄기214을 구성시켜, 수신되는 잼잉 신호 세기를 평가하여 감쇄기(214)의 감쇄량을 조절하는 방식이다. 이 경우, 감쇄기의 삽입 손실에 의한 수신감도의 열화와 최소수신감도시 잼잉 신호가 존재하면 잼잉을 막기위해 감쇄기의 감쇄량을 조절해야 하므로 이에 따른 수신감도를 저하시키는 문제점이 발생하였다.

따라서 본 발명의 목적은 통신단말기에서 선형성을 개선할수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신시스템에서 인접 채널의 간섭을 개선할수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 통신단말기의 전원을 절약할수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 이동 통신단말기의 선형성 개선 장치가, 다수개의 능동소자들과, 기본전원보다 큰 승압전원을 출력하는 승압부와, 수신신호에서 잼잉신호의 크기를 검출하는 검출부와, 상기 검출된 잼잉신호가 기준전압보다 클시 상기 승압전원을 상기 능동소자들로 제공하도록 제어하는 제어기로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 종래기술에 따라 수신단의 저잡음증폭기를 바이패스시켜 선형성을 증가시키는 통신단말기의 블록 구성도.

도 2는 종래기술에 따라 저잡음증폭기의 감쇄기를 제어하여 선형성을 증가시키는 통신단말기의 블록 구성도

도 3은 본 발명에 따라 선형성을 개선한 통신단말기의 블록 구성도.

도 4는 50% IDSS시 VDS의 증가에 따른 전압 스윙(swing)의 증가도를 도시한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일 부호를 가지도록 하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

기존의 CDMA 및 차세대이동통신(IMT2000) 단말기는 크기 및 무게를 줄이기 위해 1cell 방식의 배터리를 사용하나 이 경우 구동전압이 낮아 저잡음증폭기 등의 능동소자는 전류제한되기 보다는 전압제한 상태에서 구동된다. 따라서 능동소자는 동작전류보다는 동작전압을 키워주면 동작범위가 커져 선형성을 개선할 수가 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 능동소자들의 동작전압을 키워주어 선형성을 개선한 통신단말기의 구성을 도시한 도면이다.

우선, 수신기 구조를 살펴보면, 듀플렉서(duplexer)(311)는 송수신되는 RF 신호를 송수신 분리한다. 저잡음증폭기(312)는 상기 듀플렉서(311)로 부터 분리된 RF 수신신호를 증폭한다. 여기서 상기 저잡음증폭기(312)의 이득은 증폭기의 잡음지수와 더불어 시스템 전체의 수신감도에 큰 영향을 미친다. 대역통과필터(313)은 상기 저잡음증폭기(312)를 통해 증폭된 신호에서 수신 대역의 신호만 필터링하여 출력한다. 래디오주파수(RF) 증폭기(314)는 상기 대역통과필터(313)의 출력신호를 증폭한다. 주파수변환기(315)는 상기 래디오주파수 증폭기(314)의 출력신호를 주파수변환용 국부발진기(도시하지 않음)에 의해 주파수 변환시켜 출력한다. 중간주파수(IF) 증폭기(316)는 상기 주파수변환기(315)의 출력신호를 증폭한다. IF대역통과필터(317)는 상기 IF증폭기(316)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 자동이득증폭기(318)는 상기 IF대역통과필터(317)의 출력신호를 항상 같은 전력이 되도록 증폭하여 출력한다. 복조기(319)는 상기 자동이득증폭기(119)의 출력신호를 복조하여 원래의 신호로 재생하여 출력한다. 제1수신전계강도 검출기(RSSI Detector;이하 제1검출기라 칭함)(320)는 상기 복조기(319)의 출력신호에 따른 재임신호를 포함한 수신신호 세기를 검출하여 출력한다. 대역통과필터(321)는 상기 복조기(319)의 출력신호를 대역 필터링하여 상기 잼잉신호를 제거한 후 출력한다. 제2 수신전계강도 검출기(이하 제2검출기라 칭함)(322)는 상기 대역통과필터(321)의 출력신호(잼잉신호가 제거된 수신신호)의 세기를 검출하여 출력한다. 비교기(323)는 상기 제1검출기 및 제2검출기의 출력신호를 비교하여 그 차를 출력한다. 디지털신호처리부(Disital signal processor)(324)는 상기 비교기(323)의 출력신호로부터 잼잉신호의 크기를 감지하고 상기 잼잉신호가 설정범위보다 클 경우 승압명령을 출력한다. 전원부(325)는 각 소자들로 제공되는 기본 동작전원(이하 기본전원이라 칭함)을 제1스위치(326) 및 제2스위치(328)로 출력한다. 상기 제1스위치(326)는 상기 디지털신호처리부(324)의 제어하에 스위칭된다. 승압기(325)는 상기 스위칭 동작에 따라 제공되는 상기 기본전원을 승압시켜 승압전원을 상기 제2스위치(328)로 출력한다. 상기 제2스위치(328)는 상기 디지털신호처리부(324)의 제어하에 전원부(325) 또는 승압기(326)로 스위칭된다. 즉, 항시에는 상기 전원부(325)에서 제공되는 기본전원이 각 소자들(상술한 저잡음증폭기(312), 래디오주파수 증폭기(314), 주파수변환기(315), 중간주파수 증폭기(316), 자동이득증폭기(318), 복조기(319) 및 후술할 자동이득증폭기(329), 중간주파수 증폭기(331), 주파수변환기(332), 래디오주파수 증폭기(334))로 제공되도록 스위칭되고, 잼잉신호가 설정범위보다 클 경우에는 상기 승압기(325)에서 제공되는 승압전원이 상기한 각 소자들로 제공되도록 스위칭된다. 이럴경우, 수신기의 저잡음증폭기(312) 등의 잡음지수는 변화지 않아 선형성만을 개선할수 있다, 즉, 잡음지수에는 영향을 미치지 않으므로 최소수신레벨에서 잼잉신호가 인가되어도 수신감도에는 영향을 미치지 않는 상태에서 선형성만을 개선할수 있는 것이다.

다음으로, 송신기 구조를 설명하면, 변조기(328)는 상기 디지털신호처리부(324)로 부터 출력되는 송신데이타를 변조하여 출력한다. 자동이득증폭기(329)는 상기 변조기(328)의 출력신호를 항상 같은 전력이 되도록 증폭하여 출력한다. 중간주파수(IF) 대역통과필터(330)는 상기 증폭기(329)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 중간주파수 증폭기(331)는 상기 중간주파수 대역통과필터(330)의 출력신호를 증폭하여 출력한다. 주파수변환기(332)는 상기 중간주파수 증폭기(331)의 출력신호를 주파수변환용 국부발진기(도시하지 않음)에 의해 주파수 변환시켜 출력한다. 대역통과필터(333)는 상기 주파수변환기(332)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 래디오주파수 증폭기(334)는 상기 대역통과필터(333)의 출력신호를 증폭하여 출력한다. 대역통과필터(335)는 상기 래디오주파수 증폭기(334)의 출력신호를 대역 필터링하여 출력한다. 전력증폭기(336)는 상기 대역통과필터(335)의 출력신호를 송신전력에 맞에 증폭하여 상기 듀플렉서(311)로 출력한다. 여기서 상기 래디오주파수 증폭기(334), 주파수변환기(332), 중간주파수 증폭기(331) 및 자동이득증폭기(329)는 항시에는 상기 전원부(325)에서 제공되는 기본전원에 의해 동작하고, 큰 잼잉신호 수신시에는 상기 디지털신호처리부(324)의 제어하에 상기 승압기(325)에서 제공되는 승압전원에 의해 동작된다. 이는 평균송신전력시에는 낮은 동작전압에서 송신부를 구동하도록 하여 배터리의 소모전력을 작게하고, 최대 전력시에만 승압하여 선형성을 개선하므로서 인접채널 간섭도를 줄이기 위함이다. 또한, 이렇게 하므로서 배터리의 소모를 줄여 통화시간의 연장을 꾀할수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 최소수신감도시 큰 신호의 잼잉신호가 인가될 때 우선, 제1 수신전계강도 검출기(320)에서 수신 신호의 세기를 측정하고, 대역통과필터(321)를 통해 상기 잼잉신호를 제거한 후 제2 수신전계강도 검출기(322)에서 원 신호의 세기를 측정한다. 그리고 비교기(323)를 이용하여 상기 두 검출기(320,323)에서 검출된 신호세기의 차(잼잉신호의 세기)를 계산하여 디지털신호처리부(324)로 전달한다. 이때 상기 차가 설정된 범위보다 크게 인가되면, 상기 디지털신호처리부(324)는 각 스위치(326,327)로 승압명령을 발생하여 기준전원의 전압을 승압기에 인가하여 능동소자들이 승압된 상태에서 구동되도록 제어한다. 즉, 능동소자들의 구동전압을 크게하여 선형성을 개선한다. 이 때 능동소자들의 동작점은 도 4에서와 같이 50% IDSS에서 동작하도록 설계하여, 구동전압이 증가함에 따라 선형성도 선형적으로 증가하도록 한다. 여기서 상기 도 4는 50% IDSS시 VDS(구동전압)의 증가에 따른 전압 스윙(swing)의 증가도를 나타낸다.

여기서, 상기 선형성의 증가율은 20log(승압전압/기준전압)의 비로 선형성이 개선된다. 이 경우 수신기의 저잡음증폭기 등의 잡음지수는 변하지 않아 선형성만을 개선한다. 따라서 최소수신 레벨(level)에서 잼잉 신호가 인가되었을 때도 수신감도에는 영향을 미치지 않고, 선형성만을 개선하여 단말기 수신부의 성능 개선을 꾀한다. 그리고 송신부는 평균 송신전력시 소자들을 낮은 동작전압에서 구동시켜 배터리의 소모전력을 작게하고, 최대 전력 송신시에만 승압하여 선형성을 개선한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 통신단말기에서 잡음지수는 그대로 유지하면서 선형성만을 증가시킬수 있으므로 최소수신감도시에 잼잉 신호가 수신되어도 수신감도는 그대도 유지하면서 잼잉 신호에 의한 능동소자의 포화를 방지할수 있다. 또한 송신부에서는 상기 선형성 증가로 인해 인접채널 간섭도를 크게 개선할수 있어 평상시 낮은 송신전력 송신시에는 낮은 선형성을 유지하다가 최대 전력 송신시에만 선형성을 크게하여 단말기의 전원을 절약할수 있는 이점이 있다.

Claims

이동 통신단말기의 선형성 개선 장치에 있어서,

다수개의 능동소자들과,

기본전원을 승압하여 승압된 전원을 출력하는 승압부와,

수신신호에서 잼잉신호의 크기를 검출하는 검출부와,

상기 검출된 잼잉신호가 기준전압보다 클시 상기 능동소자들의 구동전압으로 상기 승압전원이 제공되도록 제어하는 제어기로 구성됨을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 선형성 개선장치.
제1항에 있어서,

상기 능동소자들이 증폭기들임을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 선형성 개선장치.
제2항에 있어서,

상기 능동소자들의 동작점은 50% IDSS에서 동작하도록 설계함을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 선형성 개선장치.
이동 통신단말기의 선형성 개선장치에 있어서,

상기 통신단말기에 구성된 다수개의 능동소자들과,

상기 능동소자들의 구동전압으로 기본전원을 제공하는 전원부와,

상기 기본전원을 승압시켜 승압전원을 출력하는 승압기와,

잼잉신호를 포함하는 수신신호의 세기를 검출하는 제1검출부와,

상기 잼잉신호를 제거한 수신신호의 세기를 검출하는 제2검출부와,

상기 제1검출부 및 제2검출부로부터 검출된 두 신호의 차를 계산하는 비교기와,

상기 두 신호의 차가 설정범위보다 클 시 상기 능동소자들의 구동전압으로 상기 승압전원이 제공되도록 제어하는 제어기로 구성됨을 특징으로 이동 통신단말기의 선형성 개선장치.
제4항에 있어서,

상기 능동소자들이 증폭기들임을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 선형성 개선장치.
제4항에 있어서,

상기 능동소자들의 동작점은 50% IDSS에서 동작하도록 설계함을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 선형성 개선 장치.
다수개의 능동소자들을 구비한 이동 통신단말기의 선형성 개선방법에 있어서,

수신신호에서 잼잉신호의 크기를 검출하는 과정과,

상기 검출된 잼잉신호의 크기가 설정범위보다 작을시 상기 다수개의 능동소자들의 구동전압으로 기본전원을 제공하는 과정과,

상기 검출된 잼잉신호의 크기가 상기 설정범위보다 클 시 상기 다수개의 능동소자들의 구동전압으로 상기 기본전원보다 승압된 전원을 제공하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 선형성 개선 방법.
제7항에 있어서,

상기 능동소자들이 증폭기들임을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 선형성 개선방법.
제7항에 있어서,

상기 능동소자들의 동작점은 50% IDSS에서 동작하도록 설계함을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 선형성 개선 방법.