KR100744304B1

KR100744304B1 - 이동 통신시스템의 싱글 톤 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100744304B1
Application number: KR1020000047861A
Authority: KR
Inventors: 김혜정
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2007-07-30
Also published as: KR20020014526A

Abstract

본 발명은 이동 통신시스템의 무선주파수 장치에 관한 것으로, 특히 싱글 톤을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 수신전계강도 및 비트 에너지 대 잡음비를 구하여 혼변조 신호 세기를 검출하여 출력하고, 상기 수신전계강도에 의해 송신 및 수신 신호의 이득을 결정하여 각각의 출력신호를 생성하는 이동통신시스템에서 무선주파수부의 싱글 톤 제어장치에 있어서, 송신 출력신호의 세기들에 대응되는 혼변조 보상값을 가지는 보상 테이블을 구비하고, 상기 송신 출력신호를 입력받아 세기를 검출하고, 상기 송신 출력신호 세기에 대응하는 보상값을 상기 보상 테이블에서 찾아 출력하는 보상기와, 상기 혼변조 신호 세기와 상기 보상값을 입력받아 가산하여 출력하는 결합기와, 상기 결합기에 출력되는 신호를 입력받아 혼변조 제어 신호를 출력하는 혼변조 제어신호 발생기로 이루어짐을 특징으로 한다.

싱글톤, 톤변조, 제어

Description

이동 통신시스템의 싱글 톤 제어 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLING SINGLE TONE IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 종래 기술의 일 예에 따른 IMD 제어 장치의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 종래 기술의 다른 예에 따른 IMD 제어 장치의 구성을 보여주는 도면.

도 3은 종래 기술의 또 다른 예에 따른 IMD 제어 장치의 구성을 보여주는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 싱글 톤 제어 장치의 구성을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 싱글 톤 제어 방법을 나타내는 흐름도.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 싱글 톤 제어 방법을 나타내는 흐름도.

본 발명은 이동 통신시스템의 무선주파수 장치에 관한 것으로, 특히 싱글 톤을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신시스템의 단말기를 설계하는데 있어서 고주파(RF: Radio Frequency) 분야에서 중요하게 여기는 부분 중의 하나가 단일 톤 감도 저하(Single Tone Desensitization)와 상호변조 스퓨리어스 응답 감쇠(Intermodulation Spurious Response Attenuation) 항목이다. 이 두 항목은 수신(RX) 체인 설계시 많은 전류 소모의 원인이 되며, 단말기 부품의 가격 상승의 주요 원인이 된다. 따라서 이러한 항목을 만족시키면서 전류를 줄이고 단말기의 성능을 향상시키기 위해 많은 방법이 연구되고 있다.

여기서는 이 두 항목중 싱글 톤(Single Tone Desensitization)에 관한 분야에 대해서 말하고자 한다. 이 분야는 주파수 사용 대역에 따라 그 내용이 조금 다르다. 먼저 PCS(Personal Communication Service) 대역에서는 1가지이고, CDMA(Code Division Multiple Access) 대역(900MHz)에서는 CDMA와 AMPS(Advanced Mobile Phone Service system)의 듀얼모드(dual mode)로 인해 3가지 항목으로 분류된다. 그런데 PCS에서는 단일 톤 감도 저하를 위해 사용되는 회로가 곧 상호변조 항목도 만족하므로 별 문제가 되지 않는다. 하지만 CDMA에서는 3가지 중 2가지 항목은 추가로 제어하지 않으면 만족할 수가 없다. 2가지 항목 중 -32dBm을 넣는 2번째 항목은 IF 증폭기의 전류를 제어하면 가능하지만 -21dBm을 넣는 3번째 항목은 전류만으로 제어해서는 절대 불가능하다. 따라서 이 3번째 항목에서는 매우 큰 하모닉(hamonic) 성분을 제거하기 위해서는 기존 신호 및 2가지 톤 신호를 감소시켜 그 하모닉의 발생으로 인한 영향을 줄이는 방법을 사용하게 된다.

도 1, 도 2 및 도 3은 종래 수신단 RF부를 나타낸 도면이다.

따라서 상기 도면들에서 나타낸 3가지 방법들은 신호를 감소시켜서 LNA(Low Noise Amplifier)(106) 및 IF(Intermediate Frequency) 증폭기(118)에서 상호변조에 인해 발생되는 하모닉의 영향을 최소화하는 데 있다. 이 그림에서는 현재 사용되고 있는 보편적인 싱글 톤 제어 및 IMD(Intermodulation Distortion) 제어 회로를 설명하고 있다. 도 1 내지 도 3에서, 발진기(110), 증폭기(112), 필터(114)는 무선 주파수를 발생시키기 위한 수퍼헤테로다인(Super-heterodyne) 회로의 구성요소이다.
여기서, 상호변조의 3가지 항목 중 첫번째 항목이 단일 톤 감조저하에 관한 것이다. 상기 단일 톤 감도 저하는 안테나를 통해 수신되는 싱글 톤과 송신단에 의해 역류되는 신호에 의해 발생한다. 예를 들면, 도 1의 듀플렉서(Duplexer)(104)의 아이솔레이션(Isolation)이 50dBm이고 송신신호의 전력이 28dBm일 경우 송신단에서 수신단으로 22dBm의 신호가 입력된다. 상기 송신단에서 역류되는 신호와 싱글 톤에 의해 하모닉이 발생하고 상기 하모닉에 의해 프레임 에러(frame error)가 발생된다. 이러한 싱글 톤에 의한 영향을 인지할 수 있고 이에 필요한 PDM(Pulse Duration Modulation) 신호를 발생시킬 수 있다. 이 PDM 신호를 이용하여 도 1과 도 2처럼 다이오드(124)(126)를 턴온(turn on)시켜 신호의 레벨을 감소시킬 수 있고, 도 3처럼 LNA(106)에 스위치(128)를 턴온시켜 신호를 통과시키므로 그 신호의 레벨을 감소시킬 수 있다.

상기 도 1에서 도 3의 구성에서 싱글 톤을 감소시키기 위한 IMD 제어 신호는 도 5의 과정에 의해 이루어진다.

이하 도 5를 참조하여 설명하면, 우선 MSM(Mobile Station Modem)은 501단계에서 안테나를 통해 신호가 수신되는지를 검사한다. 이때, 수신 신호가 입력되면 MSM은 503단계로 진행하여 내부의 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 검출부(401)를 통해 RSSI 신호 세기를 검출한다. 상기 RSSI 신호 세기가 검출되면 MSM은 505단계에서 신호대잡음비 검출부(403)를 통해 신호대잡음비(Eb/Nt)를 검출한다. 상기 503단계와 505단계에서 RSSI 신호 세기와 신호대잡음비(Eb/Nt)가 검출되면 MSM은 507단계에서 상기 RSSI 신호 세기와 신호대잡음비(Eb/Nt)를 이용하여 IMD 신호 세기를 검출하고 RX 수신신호 세기를 검출한다. MSM은 상기 507단계에서 구해진 IMD 신호 세기를 이용하여 IMD 제어신호를 LNA(106)로 출력하고 TX AGC 및 RX AGC 제어신호를 발생하여 TX AGC 및 RX AGC(122)로 출력한다.

그러나 이 제시된 기존의 방법들의 문제점은 다음과 같다.

1) LNA(106) 단 주위로 많은 제어회로가 많으면 많을수록 LNA(106)의 최적의 NF(Noise Figure)를 만들기가 어려우며 특히 듀플렉서(104)와 LNA(106)사이나 RF 탄성표면파 필터(saw filter)(108)나 믹서(mixer)(116)단 간의 제어에 의한 다이오드(124)의 턴 온/오프(turn on/off)는 곧 인터페이스의 매칭(matching)을 변화시키므로 각 채널간의 특성의 차이가 발생되는 원인이 된다. 즉, 리플(Ripple)이 발생한다.

2) 도 3에서의 LNA(106)에서의 스위치(128) 사용은 10-15dB의 이득(gain)을 가지는 LNA(106)에 한정되므로 현재 CDMA에서는 최소 18dB이상의 LNA(106)가 보장되어야 좋은 감도(sensitivity)를 유지할 수가 있다.

3) 전체적으로 보면 RX 체인에서의 앞단은 단일 톤 감도저하(single tone desensitization)에 의한 영향이 지배적(dominant)이며 상호변조(intermodulation)에 의한 영향은 IF 증폭기단에서 문제가 되므로 굳이 감도를 감소시키는 방향으로 한다면 그만큼 기본적인 환경이 매우 좋지 않은 상황에서 이 항목을 만족시켜야 하므로 상대적으로 많은 전류와 또한 제어에 의한 여러 부수적인 문제점들이 발견되기가 쉽다.

따라서 본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 이동 통신시스템의 싱글 톤 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 수신 신호의 상호변조 신호의 세기를 검출하여 송신 신호의 전력을 조절하는 싱글 톤 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 수신전계강도 및 비트 에너지 대 잡음비를 구하여 혼변조 신호 세기를 검출하여 출력하고, 상기 수신전계강도에 의해 송신 및 수신 신호의 이득을 결정하여 각각의 출력신호를 생성하는 이동통신시스템에서 무선주파수부의 싱글 톤 제어장치에 있어서, 송신 출력신호의 세기들에 대응되는 혼변조 보상값을 가지는 보상 테이블을 구비하고, 상기 송신 출력신호를 입력받아 세기를 검출하고 하고, 상기 송신 출력신호 세기에 대응하는 보상값을 상기 보상 테이블에서 찾아 출력하는 보상기와, 상기 혼변조 신호 세기와 상기 보상값을 입력받아 가산하여 출력하는 결합기와, 상기 결합기에 출력되는 신호를 입력받아 혼변조 제어 신호를 출력하는 혼변조 제어신호 발생기로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 수신전계강도 및 비트 에너지 대 잡음비를 구하여 혼변조 신호 세기를 검출하여 출력하고, 상기 수신전계강도에 의해 송신 및 수신 신호의 이득을 결정하여 각각의 출력신호를 생성하는 이동통신시스템의 무선주파수 장치의 싱글 톤 제어방법에 있어서, 송신 출력신호의 세기들에 대응되는 혼변조 보상값을 가지는 보상 테이블을 구비하고, 상기 송신 출력신호를 입력받아 세기를 검출하고 하고, 상기 송신 출력신호 세기에 대응하는 보상값을 상기 보상 테이블에서 찾는 과정과, 상기 혼변조 신호 세기와 상기 보상값을 입력받아 가산하는 과정과, 상기 혼변조 신호 세기와 보상값이 가산된 신호를 입력받아 혼변조 제어 신호 생성하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

수신된 신호

가

라 할 때,

,

는 각각 전력 증폭기의 출력 중 듀플렉서(104)를 통과해 LNA(106)에 입력되는 CDMA 신호와, 안테나를 통해 LNA(106)에 입력되는 수신하고자 하는 CDMA 신호이다. 그리고

는 안테나 입력단을 통해 LNA(106)에 입력되는 원하지 않는 싱글 톤 신호이다. 현재 사용되고 있는 CDMA 단말기의 경우 송신주파수 대역과 수신주파수 대역간의 주파수 거리가 수십 MHz 정도여서 TX단의 전력 증폭기 출력은 약 듀플렉서(104)에서 50dBm 정도 감소하여 LNA(106)에 입력된다. 단말기가 출력을 높여 송신할수록 LNA(106)의 동작점이 IIP3(3rd Input Intercept Point)에 가까워져 비선형 특성을 가지게 된다. 이때, IIP3는 선형성을 나타내는 지표로써 주로 LNA(106)이나, 믹서(116)의 선형성을 나타낸다.

삭제

또한, 혼변조되는 신호의 크기는 TX의 출력 크기에 따라 변화하며, 수신단 입력의 IIP3를 높여야 선형성이 증가한다.

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도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 구성도를 나타내는 도면이다.

삭제

이하, 도 4를 참조하여 설명하면, RSSI 검출부(401)는 안테나를 통해 수신된 신호의 RSSI를 검출한다. 신호대잡음비 검출부(403)는 수신된 신호의 품질을 결정하는 신호대잡음비(Eb/Nt)를 검출한다. 혼변조 신호 세기 검출부(405)는 상기 검출된 RSSI와 신호대잡음비(Eb/Nt)를 이용하여 IMD 신호의 세기를 계산하여 출력한다. RX AGC 제어 신호 발생기(411)는 상기 RSSI를 입력받고, 상기 RSSI값에 따라 RX 이득 제어신호를 생성하여 출력한다. TX AGC 제어 신호 발생기(408)는 상기 RSSI에 따른 TX 이득 제어 신호를 발생한다. TX 출력 신호 발생기(413)는 상기 출력 이득 제어 신호를 입력받아 TX 출력 신호를 생성하여 출력한다. 보상기(415)는 상기 TX 출력 신호를 입력받아 송신 출력 신호의 세기를 검출하고, 송신 출력 신호의 세기로 인해 발생할 수 있는 혼변조에 대한 보상치를 가지고 있으며, 상기 TX 출력 신호 발생기(413)로부터 TX 출력 신호가 발생되면, 해당 보상값을 출력한다. 상기 보상치는 상기 보상기(415) 내에 구비된 보상 테이블에 의해 결정되는 값이다. 결합기(407)는 상기 혼변조 신호 세기 검출부(405)로부터 혼변조 신호 세기를 입력받고, 상기 보상기(415)로부터 보상값을 입력받아 가산하여 출력한다. 혼변조 제어 신호 발생기(416)는 상기 결합기(407)로부터 출력되는 신호를 입력받아 IMD 제어 신호를 발생하여 출력한다. 상기 IMD 제어 신호는 송신단 RF부의 송신 전력 증폭기 또는 드라이브 증폭기(DRV AMP)등으로 입력하여 송신되는 신호의 전력을 조절한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 싱글 톤 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하 상기 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 싱글 톤 제어 방법을 설명한다.

우선 701단계에서 수신신호가 입력되면 703단계에서 RSSI 검출부(401)는 RSSI를 검출하여 출력한다. 또한 신호대잡음비 검출부(403)는 상기 수신신호를 입력받고, 상기 수신신호의 신호대잡음비(Eb/Nt)를 검출하여 출력한다. 상기 RSSI는 혼변조 신호 세기 검출부(405), TX AGC 제어 신호 발생기(408) 및 RX AGC 제어신호 발생부(411)로 입력되고, 신호대잡음비(Eb/Nt)는 혼변조 신호 세기 검출부(405)로 입력된다. 상기 RSSI 및 신호대잡음비(Eb/Nt)가 검출되면 705단계에서 상기 혼변조 신호 세기 검출부(405)는 IMD 신호 및 IMD 신호 세기를 검출하여 출력하고, 상기 TX AGC 제어 신호 발생기(408) 및 RX AGC 제어 신호 발생기(411)는 TX 이득 제어 신호 및 RX 이득 제어 신호를 각각 생성하여 출력한다. 상기 705단계에서 TX 이득 제어 신호가 발생되면 709단계에서 TX 출력 신호를 발생한다. 상기 TX 출력 신호가 발생되면 보상기(415)는 711단계에서 TX 출력신호의 세기를 검출하고, 상기 TX 출력 신호 세기에 의해 감소 또는 증가할 수 있는 혼변조에 대한 보상치를 읽어 출력한다. 그러면 결합기(407)는 상기 보상치와 상기 혼변조 신호 세기 검출부(405)에서 출력되는 신호를 가산하여 출력한다. 혼변조 제어 신호 발생기(416)는 713단계에서 상기 결합기(407)에서 출력되는 신호를 입력받고, 상기 신호에 대한 IMD 제어신호를 생성하여 송신 전력 증폭기 또는 드라이브 증폭기로 출력한다.

싱글 톤으로 인한 잡음의 증가를 예측하여 수신기의 IIP3를 높임으로서 데이터의 손상을 최대한 줄일 수 있고 최적의 전류를 흘림으로서 전류의 소모를 줄일 수 있는 이점이있다.

Claims

수신전계강도 및 비트 에너지 대 잡음비를 구하여 혼변조 신호 세기를 검출하여 출력하고, 상기 수신전계강도에 의해 송신 및 수신 신호의 이득을 결정하여 각각의 출력신호를 생성하는 이동통신시스템에서 무선주파수부의 싱글 톤 제어장치에 있어서,

송신 출력신호의 세기들에 대응되는 혼변조 보상값을 가지는 보상 테이블을 구비하고, 상기 송신 출력신호를 입력받아 세기를 검출하고, 상기 송신 출력신호 세기에 대응하는 보상값을 상기 보상 테이블에서 찾아 출력하는 보상기와,

상기 혼변조 신호 세기와 상기 보상값을 입력받아 가산하여 출력하는 결합기와,

상기 결합기에 출력되는 신호를 입력받아 혼변조 제어 신호를 출력하는 혼변조 제어신호 발생기로 이루어짐을 특징으로 하는 무선주파수부의 싱글 톤 제어 장치.
수신전계강도 및 비트 에너지 대 잡음비를 구하여 혼변조 신호 세기를 검출하여 출력하고, 상기 수신전계강도에 의해 송신 및 수신 신호의 이득을 결정하여 각각의 출력신호를 생성하는 이동통신시스템의 무선주파수 장치의 싱글 톤 제어방법에 있어서,

송신 출력신호의 세기들에 대응되는 혼변조 보상값을 가지는 보상 테이블을 구비하고, 상기 송신 출력신호를 입력받아 세기를 검출하고, 상기 송신 출력신호 세기에 대응하는 보상값을 상기 보상 테이블에서 찾는 과정과,

상기 혼변조 신호 세기와 상기 보상값을 입력받아 가산하는 과정과,

상기 혼변조 신호 세기와 보상값이 가산된 신호를 입력받아 혼변조 제어 신호 생성하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 무선주파수 장치의 싱글 톤 제어 방법.