KR100595839B1 - 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 무선 통신 시스템에서 잡음신호를 이용하여 이득을 보상하는 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 사용하는 신호대역 밖에 존재하는 잡음신호를 이용하여 일정한 이득을 유지하도록 모듈의 경로 이득을 보상하는 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 무선 통신 시스템에서의 이득 보상 장치에 있어서, 무선 주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 입력으로 받아 증폭 및 변환과 같은 처리를 거쳐 출력하고, 제어신호에 따라 이득을 제어하기 위한 무선 주파수(RF) 처리수단; 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 출력신호를 입력받아 상기 무선 주파수(RF) 신호가 사용되지 않는 신호대역외의 잡음신호의 레벨을 검출하기 위한 신호레벨 검출수단; 및 상기 무선 주파수(RF) 처리수단이 기준이득을 유지하는 경우의 신호대역외 잡음신호의 레벨과 상기 신호레벨 검출수단에서 검출한 신호대역외 잡음신호의 레벨을 비교하여 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득제어를 위한 상기 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 이득을 일정하게 유지하기 위한 무선 통신 시스템 등에 이용됨.
이득 제어, 일정 이득, 잡음 신호, 무선 통신 시스템, 이득 보상

Description

잡음신호를 이용한 이득 보상 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING RF MODULE GAIN USING MEASURED RF MODULE NOISE}
도 1a 및 도 1b 는 본 발명에 따른 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치에 대한 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치에 대한 다른 실시예 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 잡음신호를 이용한 이득 보상 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 4 는 본 발명에 이용되는 신호대역에 대한 일예시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 무선 주파수(RF) 처리모듈 12 : 신호레벨 검출모듈
13 : 제어모듈
본 발명은 무선 통신 시스템에서 잡음신호를 이용하여 이득을 보상하는 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 특히 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 주파수(RF : Radio Frequency) 처리모듈의 경로 이득이 일정하도록 유지하기 위하여 잡음신호를 이용하여 이득을 보상하는 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
본 발명은 증폭기 등을 가지는 무선 주파수(RF) 처리모듈이 있는 어떠한 시스템에서도 적용 가능하다.
종래에는 무선 주파수(RF) 처리모듈의 이득을 보상하기 위해 자동 루프 제어(ALC : Automatic Loop Control) 기능, 자동 이득제어(AGC : Automatic Gain Control) 기능 등을 이용하였다. 이를 위해 기존에는 신호대역에서 신호의 레벨을 방향성 결합기나 전력 분배기 등을 이용하여 검출하여 기준값에 따라 변하는 것을 보상해 주는 형태로 진행되어 왔다. 즉, ALC, AGC 등을 이용할 때는 출력신호의 레벨이 일정하도록 이득을 보상하여 주었다.
다른 방법으로는 사용하는 신호대역 밖에 존재하는 톤 신호를 입력시켜 이 톤 신호의 레벨 변화를 가지고 이득제어를 하였다. 여기서, 사용하는 신호대역 밖이란 신호외 대역과 함께 신호대역 중 사용하지 않는 대역을 말한다.
그런데, 신호대역에서 신호의 전력 레벨을 검출하여 수행하는 경우에는 일정 레벨의 신호만 있으면 문제가 되지 않으나 신호원의 위치에 따라 레벨이 바뀌게 되므로 모듈의 이득이 일정하도록 유지하는 루프 제어가 되지 않는 문제점이 있었다. 또한, 사용하는 신호대역 밖에 존재하는 톤 신호를 이용하는 방법은 일정한 루프 제어가 가능하지만 이를 발생시키는 신호원이 존재하여야 하므로 구조가 복잡해지고 이 톤 신호에 대한 고려까지 하여야 하는 문제점이 있었다.
신호대역에서의 신호를 이용하여 이득제어를 하는 경우의 문제점을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
신호의 전송 경로에서 신호 레벨을 이용하는 자동 이득제어(AGC)가 주류를 이루고 있으며, 이러한 자동 이득제어(AGC)를 이용해서 많은 제품들이 생산되고 있다. 이는 신호를 이용하는 무선 통신 시스템에서 전력제어를 필요로 하는 경우에는 타당하지 않다. 왜냐하면, 코드분할 다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 경우에는 단말기의 수신레벨이 안테나 단에서 일정하도록 전력제어를 하게 되는데 페이딩 등의 영향으로 이 레벨이 일정하게 유지되지 못하고 변동이 있게 된다. 이런 신호를 중계하는 시스템의 경우 신호 경로상에서 자동 이득제어(AGC)를 하게 되면 CDMA의 전력제어의 개념을 무시하고 시스템이 동작하는 형태가 된다. 이런 경우는 적절한 응용이 아닌 것이다.
즉, AGC, ALC 등은 모듈의 이득을 일정하도록 유지하기 위한 기능이 아니라 이득을 보상하여 출력신호를 일정하게 유지하기 위한 것이므로, 모듈의 이득을 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 있으며, 톤 신호를 이용하는 경우, 모듈에서 사용되는 신호와 상관없는 톤 신호를 이용하므로 모듈을 이득을 일정하게 유지할 수 있으나 그 구성이 복잡하고 구현이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사용하는 신호대역 밖에 존재하는 잡음신호를 이용하여 일정한 이득을 유지하도록 모듈의 경로 이득을 보상하는 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선 통신 시스템에서의 이득 보상 장치에 있어서, 무선 주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 입력으로 받아 증폭 및 변환과 같은 처리를 거쳐 출력하고, 제어신호에 따라 이득을 제어하기 위한 무선 주파수(RF) 처리수단; 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 출력신호를 입력받아 상기 무선 주파수(RF) 신호가 사용되지 않는 신호대역외의 잡음신호의 레벨을 검출하기 위한 신호레벨 검출수단; 및 상기 무선 주파수(RF) 처리수단이 기준이득을 유지하는 경우의 신호대역외 잡음신호의 레벨과 상기 신호레벨 검출수단에서 검출한 신호대역외 잡음신호의 레벨을 비교하여 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득제어를 위한 상기 제어신호를 출력하는 제어수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 방법은, 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치에 적용되는 이득 보상 방법에 있어서, 무선 주파수(RF) 처리수단에서 유지하고자 하는 기준이득에 따른 기준값을 설정받는 제 1 단계; 상기 무선 주파수(RF) 처리수단에서 처리하는 신호가 사용되지 않는 신호대역외의 잡음신호의 레벨을 검출하여 기준값과 비교하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계의 비교 결과, 상기 잡음신호의 레벨이 기준값보다 높아 이득이 기준이득보다 크면 제어신호를 통해 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득을 감소시키는 제 3 단계; 및 상기 제 2 단계의 비교 결과, 상기 잡음신호의 레벨이 기준값보다 낮아 이득이 기준이득보다 작으면 제어신호를 통해 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득을 증가시키는 제 4 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 대용량 프로세서를 구비한 무선 통신 시스템에, 무선 주파수(RF) 처리수단에서 유지하고자 하는 기준이득에 따른 기준값을 설정받는 제 1 기능; 상기 무선 주파수(RF) 처리수단에서 처리하는 신호가 사용되지 않는 신호대역외의 잡음신호의 레벨을 검출하여 기준값과 비교하는 제 2 기능; 상기 제 2 기능에서의 비교 결과, 상기 잡음신호의 레벨이 기준값보다 높아 이득이 기준이득보다 크면 제어신호를 통해 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득을 감소시키는 제 3 기능; 및 상기 제 2 기능에서의 비교 결과, 상기 잡음신호의 레벨이 기준값보다 낮아 이득이 기준이득보다 작으면 제어신호를 통해 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득을 증가시키는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
기존에는 루프 이득제어를 위해 루프에 흐르는 신호의 레벨을 측정함으로써 이에 맞게 이득을 자동적으로 조절하거나, 이득제어를 위한 임의의 신호를 이용하였다.
본 발명에서는 모든 시스템에 기본적으로 존재하는 열잡음의 개념을 이용하여 이를 루프의 이득제어에 활용하고자 한다.
옥외형 장비의 경우에는 온도에 따른 영향을 충분히 고려하지 않으면 않된다. 능동소자의 경우를 예로 들면 증폭기는 온도가 올라가면 이득이 떨어지고 온도가 떨어지면 이득이 증가한다. 이에 따라 최적화된 방열 시스템을 구비하지 않으면 전체 모듈의 경로 이득이 온도에 따라 변하게 된다.
코드분할 다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식에서 송수신 신호의 레벨은 가입자나 주변 상황에 따라 변하게 된다. 그러므로, 신호의 레벨로 경로의 이득을 보상하는 방식은 우둔한 형태가 된다. 다른 방법으로 특정 신호(예 : 톤 신호)를 발생시켜 이 신호의 레벨을 측정하여 경로의 이득을 보상하는 방식을 고려할 수도 있겠지만, 이러한 경우는 이를 위해 특정신호를 발생시켜야 하므로 시스템이 복잡해지고 적용이 어려운 단점이 있다.
본 발명에서는 이를 해결하기 위해 무선 주파수(RF) 처리모듈에 기본적으로 존재하는 열잡음을 이용하여 시스템의 경로 이득을 보상하고자 한다. 온도에 따라 열잡음의 변화가 있지만 이는 능동소자인 증폭기의 영향에 비하면 아주 작은 레벨이 된다.
신호가 없을 시에는 열잡음이 증폭되어 최종단의 출력은 무신호 시의 증폭된 열잡음이 된다. 이 열잡음 신호의 레벨은 온도가 변함에 따라 역시 변하게 된다. 즉, 증폭기 및 다른 능동소자의 영향에 의해 주로 변화가 되므로, 이 값의 레벨을 측정하면 온도에 따라 변하는 이득을 조정할 수 있게 된다.
그러나 증폭된 열잡음 신호 중 신호대역내 신호를 측정하게 되면 앞서 언급한 바와 같은 우를 범하게 되므로 신호대역이 아닌 부분(신호대역외)의 신호를 측정한다.
온도 변화가 생기기 전에 신호대역외 부분의 신호를 대역 필터로 필터링하여 어느 레벨로 고정시킨다. 이 값이 기준이 된다. 이 기준값은 이론적으로 얻을 수도 있다. 이후 변하는 값을 기준값에 맞도록 자동적으로 조정을 하면 된다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
본 발명이 적용되는 방식은 직접 전송 방식, 1차 주파수 변환 방식, 2차 주파수 변환 방식 등이 있다. 이에 대한 일예로 도 1에 직접 전송 방식과 1차 주파수 변환 방식을 예로 들었다. 또한, 본 발명은 디지털 방식과 아날로그 방식의 구분없이 이용할 수 있다.
이의 내부 구조는 구성요소의 위치에 따라 변화될 수도 있으며, 필요 시 추가되거나 삭제될 수도 있다.
이하의 실시예에서는 CDMA 시스템의 중계기에 본 발명이 적용되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
이런 시스템 이외에도 항상 전체 경로의 이득이 일정하여야 하는 시스템의 경우 본 발명의 개념을 이용하게 되면 쉽게 적용가능하며 신호에 영향을 주지 않게 된다.
도 1a 및 도 1b 는 본 발명에 따른 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1a 는 직접 전송의 경우를 보여주고 있고, 도 1b는 1차 주파수 변환의 경우를 보여주고 있다. 이외에도 2차 주파수 변환 모듈에도 적용이 가능하다.
도 1a에 대해 설명하면 다음과 같다.
직접 전송 방식의 이득 보상 장치는 무선 주파수(RF) 처리모듈(11), 신호레벨 검출모듈(12) 및 제어모듈(13)을 포함하여 이루어진다.
무선 주파수(RF) 처리모듈(11)은 증폭기(101, 103, 105), 가변 감쇄기(102), 필터(104) 및 분배기(106)를 포함하여 이루어진다. 이때, 가변 감쇄기(102) 대신에 가변 이득 증폭기(VGA : Variable Gain Amplifier)를 사용할 수도 있으며, 분배기(106) 대신에 방향성 결합기를 사용하여 구현할 수도 있다. 즉, 본 발명에서는 내부 구성에 상관없이 무선 주파수(RF) 처리모듈(11)의 이득이 일정하도록 유지하는 것이므로 그 내부 구성은 달라질 수 있다.
신호레벨 검출모듈(12)은 증폭기(107), 필터(108), 로그 엠프(Logarithmic Amplifier, 109) 및 레벨 변환기(110)를 포함하여 이루어지며, 제어모듈(13)은 아날로그/디지털 변환기(111)와 처리 및 제어부(112)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서는 무선 주파수(RF) 처리모듈(11)의 증폭기(101)에서 분배기(106)까지의 열잡음 신호를 이용하여 경로의 이득을 제어한다. 분배기(106)에서의 출력신호의 레벨은 입력신호의 레벨에 따라 변하지만 열잡음 신호의 레벨은 잡음지수와 전체 경로 이득의 량에 비례한다.
예를 들어 CDMA에서 1.23MHz대역내의 열잡음은 -113dBm/1.23MHz(-174dBm/Hz+10*log(1.23MHz))이므로 이득이 60dB이고 잡음 지수가 5dB이면 출력되는 잡음전력 레벨은 -48dBm/1.23MHz가 된다. 본 발명에서는 이 값을 이용하여 경로의 이득을 일정하게 유지한다. 즉, 잡음전력을 검출했을 때 -48dBm보다 작으면 경로 이득이 감소했으므로 이득을 떨어진 만큼 증가시키고, 반대로 증가했을 때는 증가분만큼의 이득을 감소시킨다.
신호대역외의 경우 필터의 영향으로 이득이 신호대역보다 작다. 따라서 신호대역외의 잡음신호의 이득에 대하여는 신호대역에서 기준이득을 유지할 때 필터의 영향으로 감쇄된 이득값을 감안하여 위와 같이 이득을 일정하게 유지할 수 있다.
신호레벨 검출모듈(12)에서 증폭기(107)는 저잡음 증폭기가 일반적으로 사용되고, 필터(108)는 해당 잡음 대역 필터를 사용하여 구현할 수 있다.
신호레벨 검출모듈(12)의 로그 앰프(109)는 입력전력에 대하여 출력전압을 나타낸다. 즉, 로그 앰프(109)는 필터(108)를 통과한 잡음신호를 받아 전압값을 출력한다.
로그 앰프(109)에서 출력된 전압 값을 레벨변환기(110), 즉 전압의 레벨을 증폭시키는 간단한 연산 증폭기(Operation Amplifier)같은 소자를 이용하여 적정레벨로 증폭한다.
제어모듈(13)에서는 신호레벨 검출모듈(12)의 레벨변환기(110)에서 증폭되어 출력된 전압값을 아날로그/디지털(A/D) 변환기(111)에서 A/D변환하고, 상기 A/D변환된 값을 처리 및 제어부(112)에서 전력값으로 환산(이득으로 환산도 가능함)한다. 처리 및 제어부(112)에서는 상기 환산한 전력값(또는 이득값)을 기준값과 비교하여 전력 레벨이 낮아졌으면 이득이 줄어든 것이므로 무선 주파수(RF) 처리모듈(11)의 가변 감쇄기(102)의 감쇄값을 작게 하고, 전력레벨이 높아졌으면 이득이 높아졌으므로 감쇄값을 그만큼 크게 한다. 이때, 가변 감쇄기(102) 대신에 가변 이득 증폭기(VGA: Variable Gain Amplifier)를 사용하여 구현할 수도 있다.
도 1b 는 1차 주파수 변환이 이루어지는 경우에 잡음신호를 이용하여 이득을 보상하는 장치에 대한 실시예를 보여주고 있다.
도 1b 는 도 1a와 마찬가지이므로 경로의 처리만 다르지 전력을 검출하여 처리하는 과정은 동일하다.
1차 주파수 변환이 이루어지는 경우에 잡음신호를 이용하여 이득을 보상하는 장치는 무선 주파수(RF) 처리모듈(15), 신호레벨 검출모듈(16) 및 제어모듈(17)을 포함하여 이루어지며, 신호레벨 검출모듈(16)과 제어모듈(17)의 내부 구성은 도 1a에 나타난 것과 같다.
무선 주파수(RF) 처리모듈(15)은 도 1a의 구성에 국부 발진기(156), 주파수 혼합기(155) 및 필터(157)가 더 포함되어 있다.
1차 주파수 변환이 이루어지는 경우에 잡음신호를 이용하여 이득을 보상하는 장치에 대해 신호의 흐름에 따라 설명하면 다음과 같다.
무선 주파수(RF) 처리모듈(15)에 신호가 입력되면 증폭기(151)에서 증폭되고, 가변 감쇄기(152)가 처리 및 제어부(165)로부터의 제어신호에 따라 증폭기(151)로부터의 신호를 조절하여 증폭기(153)로 전달한다. 증폭기(153)에서 증폭된 신호는 필터(154)를 거쳐 국부 발진기(156)로부터의 신호와 함께 주파수 혼합기(155)에서 혼합되어 주파수 변환된다. 주파수 변환된 신호는 필터(157)를 거쳐 증폭기(158)에서 증폭되어 분배기(159)를 지나 무선 주파수(RF) 처리모듈(15)로부터 출력되게 된다.
이때, 무선 주파수(RF) 처리모듈(15) 내의 소자들은 열잡음 신호를 발생시키게 되고, 이는 무선 주파수(RF) 처리모듈(15)에 입력된 신호와 함께 소자들을 통과하게 된다. 신호레벨 검출모듈(16)에서는 이 열잡음 신호의 레벨을 확인하기 위해, 무선 주파수(RF) 처리모듈(15)의 분배기(159)에서 나온 신호를 받아 증폭기(160)에서 증폭한 후에 필터(161)를 거치게 된다. 필터(161)는 무선 주파수(RF) 처리모듈(15)에 입력되는 신호의 대역이 아닌 신호대역을 필터링함으로써 무선 주파수(RF) 처리모듈(15) 내부 소자가 발생시킨 열잡음 신호를 통과시키게 된다.
이를 로그 앰프(162)에서 전압값으로 변환 증폭시켜 출력하고, 레벨 변환기(163)에서는 로그 앰프(162)에서 출력된 전압값을 레벨 증폭시켜 신호레벨 검출모듈(16)에서 출력시킨다.
제어수단(17)에서는 신호레벨 검출모듈(16)에서 출력된 전압값을 받아, 제어모듈(17)의 A/D 변환기(164)에서 전압값을 아날로그에서 디지털로 변환시키고, 이를 처리 및 제어부(165)에서 전력값이나 이득값으로 환산하여 기 저장된 기준값과 비교한다. 처리 및 제어부(165)에서는 기 저장된 기준값과 비교한 결과, 기준값보다 레벨이 낮아졌으면 이득이 줄어든 것이므로 무선 주파수(RF) 처리모듈(15)의 가변 감쇄기(152)가 감쇄값을 작게 하도록 제어신호를 보내고, 기준값보다 레벨이 높아졌으면 이득이 커진 것이므로 가변 감쇄기(152)가 감쇄값을 크게 하도록 제어신호를 보낸다.
도 2 는 본 발명에 따른 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치에 대한 다른 실시예 구성도이다.
도 2 는 도 1a 와 같이 직접 전송 경로일 경우를 예를 들어 자동 이득제어(AGC : Automatic Gain Control)를 이용하는 이득 보상 장치를 설명하고 있다. 즉, 도 2 에서는 도 1 에서 설명하고 있는 디지털 방식과 달리 아날로그 방식을 통해 이득을 보상하는 장치를 설명하고 있다.
아날로그 방식의 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치는 무선 주파수(RF) 처리모듈(21)과 신호레벨 검출모듈(22) 및 제어모듈(23)을 포함하여 이루어진다.
무선 주파수(RF) 처리모듈(21)은 도 1a 에서의 무선 주파수(RF) 처리모듈(11)과 동일하며, 무선 주파수(RF) 처리모듈의 출력단인 분배기나 방향성 결합기 등을 통해 분리된 신호를 신호레벨 검출모듈(22)의 저잡음 증폭기(201)에서 증폭하고 잡음전력을 측정할 수 있도록 잡음 대역 필터(202)를 통과시키고 로그 앰프(203), 레벨 변환기(204)를 거친다. 이는 도 1 에서 설명한 신호 레벨 검출모듈의 기능과 같다.
신호레벨 검출모듈(22)에서 출력된 전압값은 제어모듈(23)의 차등증폭기(205)에서 기준 전압과 비교되고, 차등증폭기(25)는 무선 주파수(RF) 처리모듈(21)의 가변 감쇄기로 제어 신호를 보내어 이득을 조절하게 된다.
이때, 기준 전압은 일정하게 유지하고자 하는 경로의 전체 이득을 기준으로 했을 때 측정되는 레벨변환기(204)에서의 전압레벨이 되므로 이 값을 기준으로 설정하여 놓고 차이가 있으면 있는 만큼 전압으로 제어를 하여 이득을 조정하는 것이다.
즉, 도 2의 경우는 아날로그 형식으로 제어를 하는 경우를 나타내는 것이고 도 1은 디지털로 제어를 하는 것을 나타내는 것이다. 가변 감쇄기를 통해 무선 주파수(RF) 처리모듈의 이득을 제어할 때, 디지털 값으로 제어하는 경우와 아날로그 전압으로 제어를 하는 경우로 구분되는 것을 알 수 있다.
또한, 도 1 의 디지털로 제어하는 경우에도 제어모듈의 앞단, 즉 A/D 변환기 앞에 차등증폭기가 있는 구조로 구현할 수도 있다.
이때는, 차등증폭기에서 기준전압과 신호레벨 검출모듈(22)의 출력전압과의 차이를 비교하여 그 값을 A/D변환기를 통해 처리 및 제어부에서 처리하게 된다. 처리 및 제어부에서 확인한 결과, 기준전압과 신호레벨 검출모듈의 출력전압의 차이가 0이면 현재의 값을 유지하도록 제어신호를 출력하고, 만일 0보다 작으면, 즉 신호레벨 검출모듈의 출력전압이 작으면 경로의 이득이 줄어든 것이므로 이득을 높여주기 위한 제어신호를 출력한다.
차등증폭기에서 기준전압과 신호레벨 검출모듈의 출력전압과의 차이를 비교한 결과, 0보다 크면 경로의 이득이 큰 것이므로 기준전압과 출력전압의 차이가 0이 되도록 제어신호를 통해 무선 주파수(RF) 처리모듈을 조정한다.
이때의 경우 A/D변환기는 입력 범위가 마이너스 전압에서 플러스 전압까지를 모두 받아들일 수 있는 것이 사용된다. 비교값의 부호는 차등증폭기의 입력 사용에 따라 바뀔 수 있다. 즉, 기준전압을 무선 주파수(RF) 처리모듈에서 일정 이득을 유지하는 경우에는 신호레벨 검출모듈에서 검출되는 전압과 차이나는 값으로 하여, 그 차이를 일정값으로 유지하는 것이다. 보다 상세히 설명하면 기준전압을 50으로 하고, 정상 상태에서의 신호레벨 검출모듈의 출력전압이 100이라고 했을 때 차등증폭기의 출력값을 기준으로 하는 것이다. 이와 같이 함으로써 부호가 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
도 1 이나 도 2 에서 가변감쇄기의 위치는 변동이 가능하여 어느 위치에나 올 수 있으며, 제어모듈에서의 제어신호에 따라 무선 주파수(RF) 처리모듈의 이득이 일정하도록 이득을 조절할 수 있으면 된다.
도 1 이나 도 2 에서 사용된 신호레벨 검출모듈은 직접 신호레벨을 검출하는 방식으로 사용된 예이고, 혼합기를 이용하여 1차 혹은 2차 주파수 변환하는 구조로 신호레벨을 검출할 수도 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 잡음신호를 이용한 이득 보상 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
본 발명은 무선 주파수(RF) 처리모듈의 이득을 일정하게 유지하도록 하기 위한 것이므로, 우선 무선 주파수(RF) 처리모듈의 기준이득(GR)을 정하고 이 이득에 따라 나타나는 기준전압(VR)을 측정하거나 계산을 통해 확인하여 이를 기준값으로 설정한다. 도 2의 경우 기준전압(VR)만 설정하면 전체적으로 경로의 이득이 제어된다.
잡음신호를 이용한 이득 보상 방법에 대한 흐름 설명은 도 1a를 기준으로 한다.
우선, 제어모듈(13)의 처리 및 제어부(112)에서 기준이득(GR)과 기준이득(GR)에 따른 기준전압(VR)을 설정받는다(300).
A/D변환기(111)에서 출력되는 디지털 값으로 표현된 측정전압(VM)을 처리 및 제어부(112)에서 전달받아 이 측정전압(VM)을 기준전압(VR)과 비교한다(301,302). 이때, 도 2의 구조에서 차등증폭기(205)로부터 출력된 값이 도 1a 의 제어모듈(13)로 입력되는 경우 처리 및 제어부(112)의 기준값은 0이고 입력되는 전압값은 기준전압(VR)과 측정전압(VM)의 차이 전압이다.
기준전압(VR)과 측정전압(VM)을 비교한 결과(302), 측정전압(VM)이 기준전압(VR)보다 작으면 이득이 떨어졌다는 것을 나타내고 있고 전압의 차이(Diff)만큼 이득의 차이(Diff_G)가 있으므로 전압의 차이(Diff)를 이득의 차이(Diff_G)로 변환하여 차이만큼 이득을 증가시킨다(303).
기준전압(VR)과 측정전압(VM)을 비교한 결과(302), 측정전압(VM)이 기준전압(VM)보다 크면 이득이 증가되었다는 것을 나타내고 있고 전압의 차이(Diff)만큼 이득의 차이(Diff_G)가 있으므로 전압의 차이(Diff)를 이득의 차이(Diff_G)로 변환하여 차이만큼 이득을 감소시킨다(304).
이때, 제어하는 값은 가변감쇄기(102)가 디지털 제어가 되는 것이면 디지털 값으로, 아날로그 전압으로 제어가 되는 것이면 아날로그 전압으로 제어를 한다.
부호는 측정되는 전압에서 레벨변환기나 차등증폭기에 따라 바뀌어 적용될 수 있다.
도 4 는 본 발명에 이용되는 신호대역에 대한 일예시도이다.
도 4 에서는 신호대역과 잡음 대역의 구분을 나타내고 있다. 본 발명에서는 무선 주파수(RF) 처리모듈의 이득을 일정하게 유지하기 위해 잡음 대역의 신호레벨을 이용하여 이득을 판단하고, 판단한 결과, 이득이 변하였으면 이를 조절하는 제어신호를 생성하여 이득이 일정하도록 제어하는데, 이때 이용되는 신호대역외 신호에 대해 도면에서 설명하고 있다.
잡음 대역은 필터 등의 영향으로 신호대역보다 레벨이 낮을 수도 있으므로 신호대역 중 사용되지 않는 부분을 이용하여 이득제어를 수행할 수도 있다. 즉, 신호외 대역이나 신호대역 중 사용되지 않는 부분을 이용하여 이득제어를 수행하는 것이다. 여기서, 신호외 대역은 다양한 경우에 나타날 수 있다.
본 발명은 예를 들기 위해 CDMA 셀룰라 통신에 이용되는 장비로서 설명을 하였지만 CDMA 개인휴대통신(PCS), 차세대 이동통신(IMT-2000) 등에 사용되는 모듈에도 적용되며 시분할 다중접속(TDMA : Time Division Multiple Access) 방식이나 주파수분할 다중접속(FDMA : Frequency Division Multiple Access) 방식 등에도 적용이 가능하다. 즉, 능동소자를 사용하고 있는 모든 모듈에서 이의 개념이 적용될 수 있음이 분명하다. 따라서 모듈의 경로 혹은 루프의 이득을 일정하게 유지하기 위해 신호대역외의 신호를 사용하는 경우(신호대역외의 잡음전력 및 신호대역중 사용하지 않는 대역의 잡음전력도 포함하여 잡음전력을 이용하여 이득제어를 하는 경우)에 대해서 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 잡음 레벨을 검출하기 위해 상하향 변환을 하여 상하향된 대역필터를 이용하여 처리하는 경우도 본 발명의 도면에는 도시되어 있지 않지만 본 발명에 따라 이득제어가 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 신호대역외의 잡음신호나 신호대역 내에서 사용되지 않는 대역의 잡음신호를 이용하여 경로의 이득을 일정하게 유지할 수 있어 모듈의 이득을 일정하게 유지하고자 하는 어떠한 시스템에서도 그 사용이 가능한 효과가 있다.
즉, 본 발명은 경로상의 잡음신호를 통해 이득제어를 함으로써 경로의 전체 이득이 일정하게 유지되도록 하는 경우에 폭넓게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 무선 통신 시스템에서의 이득 보상 장치에 있어서,
    무선 주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 입력으로 받아 증폭 및 변환과 같은 처리를 거쳐 출력하고, 제어신호에 따라 이득을 제어하기 위한 무선 주파수(RF) 처리수단;
    상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 출력신호를 입력받아 상기 무선 주파수(RF) 신호가 사용되지 않는 신호대역외의 잡음신호의 레벨을 검출하기 위한 신호레벨 검출수단; 및
    상기 무선 주파수(RF) 처리수단이 기준이득을 유지하는 경우의 신호대역외 잡음신호의 레벨과 상기 신호레벨 검출수단에서 검출한 신호대역외 잡음신호의 레벨을 비교하여 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득제어를 위한 상기 제어신호를 출력하는 제어수단
    을 포함하는 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 신호 레벨 검출수단으로부터 출력된 상기 신호대역외 잡음신호의 레벨을 디지털 값으로 변환하기 위한 아날로그/디지털(A/D : Analog/Digital) 변환수단; 및
    상기 아날로그/디지털(A/D) 변환수단으로부터 출력된 디지털 값으로 표현된 신호대역외 잡음신호의 레벨을 상기 무선 주파수(RF) 처리수단이 기준이득을 유지하는 경우의 신호대역외 잡음신호의 레벨과 비교하여 상기 제어신호를 상기 무선 주파수(RF) 처리수단으로 출력하기 위한 처리 및 제어수단
    을 포함하는 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 신호 레벨 검출수단으로부터 출력된 상기 신호대역외 잡음신호의 레벨을 기준이득에 따른 신호 레벨과 비교하여 차이값을 출력하기 위한 차등증폭수단;
    상기 차등증폭수단으로부터 출력된 상기 차이값을 디지털 값으로 변환하기 위한 아날로그/디지털(A/D : Analog/Digital) 변환수단; 및
    상기 아날로그/디지털(A/D) 변환수단으로부터 출력된 디지털 값으로 표현된 상기 차이값을 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득제어를 위한 상기 제어신호로 변환하여 출력하기 위한 처리 및 제어수단
    을 포함하는 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 신호 레벨 검출수단으로부터 출력된 상기 신호대역외 잡음신호의 레벨을 기준이득에 따른 신호 레벨과 비교하여 차이값을 상기 제어신호로 하여 상기 무선 주파수(RF) 처리수단으로 출력하기 위한 차등증폭수단
    을 포함하는 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치.
  5. 잡음신호를 이용한 이득 보상 장치에 적용되는 이득 보상 방법에 있어서,
    무선 주파수(RF) 처리수단에서 유지하고자 하는 기준이득에 따른 기준값을 설정받는 제 1 단계;
    상기 무선 주파수(RF) 처리수단에서 처리하는 신호가 사용되지 않는 신호대역외의 잡음신호의 레벨을 검출하여 기준값과 비교하는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계의 비교 결과, 상기 잡음신호의 레벨이 기준값보다 높아 이득이 기준이득보다 크면 제어신호를 통해 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득을 감소시키는 제 3 단계; 및
    상기 제 2 단계의 비교 결과, 상기 잡음신호의 레벨이 기준값보다 낮아 이득이 기준이득보다 작으면 제어신호를 통해 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득을 증가시키는 제 4 단계
    를 포함하는 잡음신호를 이용한 이득 보상 방법.
  6. 대용량 프로세서를 구비한 무선 통신 시스템에,
    무선 주파수(RF) 처리수단에서 유지하고자 하는 기준이득에 따른 기준값을 설정받는 제 1 기능;
    상기 무선 주파수(RF) 처리수단에서 처리하는 신호가 사용되지 않는 신호대역외의 잡음신호의 레벨을 검출하여 기준값과 비교하는 제 2 기능;
    상기 제 2 기능에서의 비교 결과, 상기 잡음신호의 레벨이 기준값보다 높아 이득이 기준이득보다 크면 제어신호를 통해 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득을 감소시키는 제 3 기능; 및
    상기 제 2 기능에서의 비교 결과, 상기 잡음신호의 레벨이 기준값보다 낮아 이득이 기준이득보다 작으면 제어신호를 통해 상기 무선 주파수(RF) 처리수단의 이득을 증가시키는 제 4 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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