KR100777511B1 - 수신기 및 그의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수신기 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 이동통신단말기의 수신단에서 저잡음 증폭기를 선형적으로 제어하여, 저전류소모를 구현함과 아울러 시스템의 특성을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 이동통신단말기에 있어서, 저잡음 이득 제어값에 의해, 수신한 전파를 선형적으로 증폭하는 저잡음 증폭기와; 자동 이득 제어값에 의해, 상기 저잡음증폭기의 출력신호가 하향변환된 중간주파수를 선형적으로 증폭하는 자동이득 제어기와; 수신신호의 레벨을 검출하여, 그 레벨에 따라 제1,제2 메모리로부터 읽어들인 자동이득 제어값과 저잡음 이득제어값으로 각각 독립적으로 저잡음 증폭기와 자동이득제어기를 제어하는 MSM과; 실험에 의해, 수신신호의 소정 신호 레벨 간격에 대응되는 자동이득 제어값을 기저장하는 제1 메모리와; 실험에 의해,수신신호의 소정신호 레벨 간격에 대응되는 저잡음 이득제어값을 기저장하는 제2메모리를 포함하여 구성한다.

Description

수신기 및 그의 제어방법{RECEIVER AND HIS CONTROL METHOD}

도1은 일반적인 이동통신 단말기의 수신기에 대한 구성을 보인 블록도.

도2는 일반적인 이동통신 단말기의 수신기에 대한 제어방법을 보인 동작흐름도.

도3은 일반적인 이동통신단말기의 수신레벨에 따른 저잡음증폭기 및 자동이득제어기의 이득제어 레벨을 보인도.

도4는 본 발명 수신기의 구성을 보인 블록도.

도5는 본 발명 수신기의 제어방법에 대한 실시예의 동작흐름도.

도6은 도4에 있어서, 수신레벨에 따른 저잡음 증폭기 및 자동이득 제어기의 이득제어레벨을 보인도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

11:저잡음증폭기 12,14:믹서

13:자동이득제어기 15:아날로그/디지탈변환부

16:MSM 17,18:메모리

본 발명은 이동통신단말기에 관한 것으로, 특히 이동통신단말기의 수신단에서 저잡음 증폭기를 선형적으로 제어함으로써, 시스템 전체의 NF와 IMD 특성을 향상시키도록 한 수신기 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 통신기기에 많이 쓰이는 송수신기로서 슈퍼 헤테로다인 방식의 송수신기는 전파를 수신할 때에는 수신한 전파의 주파수보다 조금 낮은 중간 주파수로 변환하고, 이를 증폭 검파하여 수신하고, 전파를 송신할 때에는전송하고자하는 신호를 중간주파수로 변환하고, 이를 증폭하고 원하는 주파수로 변환하여 전파를 송신한다.

도1은 일반적인 수신기의 구성을 보인 개략도로서, 이에 도시된 바와같이, 수신한 전파를 증폭하는 저잡음증폭기(1)(LNA, Low Noise Amplifier)와; 상기 저잡음 증폭기(1)에 증폭된 신호를, 아날로그 신호처리가 용이하도록 하기 위하여,일정한 주파수의 중간주파수로 하향변환하는 제1 믹서(2)와; 상기 제1 믹서(2)의 중간주파수를 입력받아 이득 제어하여 적절한 크기의 아날로그신호로 변환하는 자동이득제어기(3)(AGC:AUTO GAIN CONTROL)와; 상기 자동이득제어기(3)의 출력신호를 베이스 밴드신호로 변환하는 제2 믹서(4)와; 상기 제2 믹서(4)의 출력신호를 디지탈신호로 변환하는 아날로그/디지탈변환부(5)와; 상기 디지탈신호를 입력받아 이를 디지탈 복조 처리하여 신호를 수신하고, 그 신호의 수신레벨에 따라 상기 저잡음 증폭기(1)의 온/오프 동작을 제어하고, 또한 수신레벨에 따라, 메모리(7)에 기저장된 이득제어신호(PDM)로 자동이득제어기(3)를 선형적으로 제어하는 MSM(6)으로 구성되며, 이와같은 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 안테나를 통해 수신되는 신호가 듀플렉서(미도시)를 통해 저잡음증폭기 (1)에 인가되면, 그 저잡음증폭기(1)는 수신신호를 증폭하고, 그 증폭된 신호를 대역필터(미도시)에서 원하는 대역의 신호만을 대역통과시킨다.

그리고, 상기 대역 통과된 신호는 아날로그 신호처리가 용이하도록 하기 위하여 제1 믹서(1)에서 일정한 주파수의 중간주파수로 낮추고, 이 때 국부발진주파수를 변화시켜 현재 통신하고자 하는 채널의 중심주파수가 상기 중간주파수와 맞도록 한다. 즉, 상기 수신한 전파의 주파수를 상기 국부발진주파수를 이용하여 중간주파수로 변환한다.

이후, 자동이득제어기(3)는, 상기 중간주파수를 적절한 크기의 아날로그신호로 변환하고, 제2 믹서(4)는 상기 자동이득제어기(3)의 아날로그신호를 베이스밴드 신호로 변환하여 아날로그/디지탈변환부(5)에 인가한다.

이에 따라,상기 아날로그/디지탈변환부(5)는 상기 베이스밴드 신호를 디지털 신호로 변환하여 MSM(6)으로 인가하고, 이에 따라 상기 MSM(6)은 상기 디지탈신호를 소정의 복조과정을 거쳐 신호를 수신하게 된다.

여기서, 상기 저잡음증폭기(1)는, 단말기로 수신되는 RF신호의 Noise특성을 최소화 시키면서 필요한 레벨로 증폭시키는 것으로, 그 저잡음증폭기(1)의 증폭도는 단말기의 RF 단 마지막 부분에 위치하는 자동이득제어기(3)와 연계하여 단말기 의 Spec. 상에 나타난 레인지(Range)를 만족시킬 수 있는 범위의 소자로 선택된다.

만약, 전체 시스템의 NF와 IMD특성을 고려하여 저잡음증폭기(1)를 온/오프시키고자 한다면, MSM(6)의 저잡음증폭기(1) 제어핀을 사용하여 출력되는 저잡음 이득 제어값(ON/OFF)에 따라, -80dBm~-83dBm에서 저잡음증폭기(1)를 온/오프시켜 이득을 조절하는 방식을 쓰게 된다.

즉, 상기 MSM(6)은 수신신호의 세기에 따라, ~80dBm~ -83dBm에서 상기 저잡음증폭기(1)를 온/오프 제어하는데, 도2와 같이, 신호의 세기가 감소하는 경우에는 -83dBm 이하에서 상기 저잡음증폭기(1)를 온시키고, 반대로 신호의 세기가 증가하는 경우에는 -80dBm에서 저잡음증폭기(1)를 오프시켜 전 레벨에서 IMD특성을 개선한다.

이때, 상기 -83dBm에서 저잡음증폭기(1)가 온되는 순간 전체 시스템의 이득을 맞추기 위하여, 도3과 같이, 자동이득제어기(3)는 순각적으로 이득을 큰폭으로 낮춘다.

그런데, WCDMA에서 이용되는 단말기의 RF신호 수신범위는 -106.7dBm~-25dBm으로 범위가 더욱 넓어졌을 뿐만 아니라, IMD특성 또한 까다로워져 RF시스템 전체로 봤을 때, 더욱 넓은 다이나믹 레인지와 IP3 포인트를 요구한다.

따라서, 단말기 전체 RF수신부를 하나의 시스템으로 보면, '저잡음증폭기의 게인+자동이득제어 영역>다이나믹 레인지'를 만족해야 한다.

그러나, WCDMA 단말기는 기존의 단말기처럼 AGC가 전체 수신신호의 입력범위를 확보해주지 못하므로, LNA를 온/오프 시키지 않을 경우, 시스템의 다이나믹 레 인지를 확보하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 저잡음증폭기를 단순히 온/온프 시킨다면 자동이득제어기의 동작범위에 따라, RF신호가 너무 높거나 너무 낮은 레벨에서 동작할 가능성이 있으므로, NF특성이나 IMD특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 이동통신단말기의 수신단에서 저잡음 증폭기를 선형적으로 제어하여, 저전류소모를 구현함과 아울러 시스템의 특성을 향상시키도록 한 수신기 및 그의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동통신단말기에 있어서, 저잡음 이득 제어값에 의해, 수신한 전파를 선형적으로 증폭하는 저잡음 증폭기와; 자동 이득 제어값에 의해, 상기 저잡음증폭기의 출력신호가 하향변환된 중간주파수를 선형적으로 증폭하는 자동이득 제어기와; 수신신호의 레벨을 검출하여, 그 레벨에 따라 제1,제2 메모리로부터 읽어들인 자동이득 제어값과 저잡음 이득제어값으로 각각 독립적으로 저잡음 증폭기와 자동이득제어기를 제어하는 MSM과; 실험에 의해, 수신신호의 소정 신호 레벨 간격에 대응되는 자동이득 제어값을 기저장하는 제1 메모리와; 실험에 의해,수신신호의 소정신호 레벨 간격에 대응되는 저잡음 이득제어값을 기저장하는 제2메모리를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동통신단말기에 있어서, 수 신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득 제어값과 자동 이득 제어값을 각각 기설정하는 제1 과정과; 입력되는 수신신호의 레벨을 검출하는 제2 과정과; 상기 검출된 수신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득제어값과 자동이득제어값을 선택하는 제3 과정과; 상기 선택된 저잡음 이득제어값과 자동이득제어값을 각각 독립적으로 저잡음증폭기와 자동이득제어기에 적용하여 이득을 선형적으로 제어하는 제4 과정으로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 수신기 및 그의 제어방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도4는 본 발명 수신기의 구성을 보인 블록도로서, 저잡음 이득 제어값에 의해, 수신한 전파를 선형적으로 증폭하는 저잡음 증폭기(11)와; 자동 이득 제어값 (PDM1)에 의해, 상기 저잡음증폭기(11)의 출력신호가 제1 믹서(12)에서 하향변환된 중간주파수를 선형적으로 증폭하는 자동이득 제어기(13)와; 수신신호의 레벨을 검출하여, 그 레벨에 따라 제1,제2 메모리(17),(18)로부터 읽어들인 자동이득 제어값과 저잡음 이득제어값으로 각각 독립적으로 저잡음 증폭기(11)와 자동이득제어기 (13)를 제어하는 MSM(16)과; 실험에 의해, 수신신호의 소정 신호 레벨 간격에 대응되는 자동이득 제어값(PDM2)을 기저장하는 제1 메모리(17)와; 실험에 의해,수신신호의 소정신호 레벨 간격에 대응되는 저잡음 이득제어값(PDM2)을 기저장하는 제2메모리 (18)로 구성한다.

도5는 본 발명 수신기의 제어방법에 대한 동작흐름도로서,이에 도시한 바와같이 수신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득 제어값(PDM1)과 자동 이득 제어값 (PDM2)을 각각 기설정하는 제1 과정과; 입력되는 수신신호의 레벨을 검출하는 제2 과정과; 상기 검출된 수신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득제어값(PDM1)과 자동이득제어값(PDM2)을 선택하는 제3 과정과; 상기 선택된 저잡음 이득제어값(PDM1)과 자동이득제어값(PDM2)을 각각 독립적으로 저잡음증폭기(11)와 자동이득제어기(13)에 적용하여 이득을 선형적으로 제어하는 제4 과정으로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 안테나를 통해 수신되는 신호가 듀플렉서(미도시)를 통해 저잡음증폭기 (11)에 인가되면, 그 저잡음증폭기(11)는 수신신호를 증폭하고, 그 증폭된 신호를 대역필터(미도시)에서 원하는 대역의 신호만을 대역통과시킨다.

이때, 상기 저잡음 증폭기(11)는, MSM(16)의 저잡음 이득제어값(PDM1)에 의해, 선형적으로 이득을 제어하여 수신신호를 소정 레벨로 증폭한다.

이후, 제1 믹서(12)는, 상기 저잡음 증폭기(11)의 출력신호를 일정한 주파수의 중간주파수로 하향 변환하여 그에 따른 중간주파수신호를 자동이득제어기(13)에 인가한다.

이에 따라, 상기 자동이득제어기(13)는, 상기 중간주파수를 적절한 크기의 아날로그신호로 변환하는데, 즉 상기 자동이득제어기(13)는, MSM(16)의 자동이득 제어값(PDM2)에 의해, 중간주파수를 선형적으로 이득을 제어하여 적절한 크기의 아날로그신호로 변환한다.

이후, 제2 믹서(14)는 상기 자동이득제어기(13)의 아날로그신호를 베이스밴드 신호로 변환하여 아날로그/디지탈변환부(15)에 인가하고, 이에 의해 상기 아날 로그/디지탈변환부(15)는 상기 베이스밴드 신호를 디지털 신호로 변환하여 MSM (16)으로 인가한다.

이에 따라, 상기 MSM(16)은 상기 디지탈신호를 복조처리하여 수신신호의 세기를 검출한후, 그 수신신호의 세기에 따라, 도6과 같이, 제1,제2 메모리(17,18)에 기저장된 저잡음 이득 제어값(PDM1)과 자동이득 제어값(PDM2)으로 상기 저잡음증폭기 (11)와 자동이득제어기(13)의 이득을 선형적으로 제어한다.

도5를 참조하여 설명하면, 수신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득 제어값 (PDM1)과 자동 이득 제어값(PDM2)을 각각 설정한 다음, 입력되는 수신신호의 레벨을 검출하여, 그 수신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득제어값(PDM1)과 자동이득제어값(PDM2)을 선택하고, 그 선택된 저잡음 이득제어값(PDM1)과 자동이득제어값 (PDM2)을 각각 독립적으로 저잡음증폭기(11)와 자동이득제어기(13)에 적용하여 이득을 선형적으로 제어한다.

예를 들어, 상기 자동이득제어기(13)는 75dBm의 다이나믹 레인지를 가지고, 저잡음증폭기(11)는 0dB~20dB 사이의 이득을 가진다고 가정한다.

스펙에서, WCDMA단말기는 -25dBm~-106.7dB를 만족해야 하므로 전체 시스템이 가져야 하는 이득 범위는 81.7dB이므로, 자동이득제어기(13)나 저잡음증폭기(11) 어느하나만을 전체 시스템의 특성을 만족 시킬 수 없으며, 반드시 두 부분을 함께 제어하여야만 한다.

만약 적용 가능한 아날로그/디지탈변환기(15)의 입력 레벨은 자동이득제어기 (13)의 제어이득이 -35dB~+40dB를 가진다고 가정할 경우, -106.7+(40+20)=- 46.7dBm이지만, 이것은 저잡음증폭기(11)와 자동이득제어기(13)의 상태를 모두 최대 게인에 맞춰 사용할 경우이다.

이때, 본 발명은 전체 시스템의 성능 개선이 목적이므로, 저잡음증폭기 및 자동이득제어기를 최대 이득에 맞추지 않고 사용하여야 한다.

따라서, 저잡음 증폭기(11) 및 자동이득제어기(13)에 약 10dB정도의 마진을 고려하면, -106.7dBm이 수신단에 수신될 0dB~15dB/AGC의 사용 레인지는 -35dB+35dB가 된다.

다시 말해서, 상술한 수신기의 저잡음증폭기의 이득제어방법은, 단말기의 수신단 내에 이득 가변형 저잡음증폭기를 사용하여 모뎀의 PDM 포트를 통해 출력되는 저잡음 이득제어값에 따라, 그 저잡음증폭기의 이득을 선형적으로 제어해 줌으로써 전체 시스템의 특성을 개선시킨다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 저잡음 증폭기를 선형적으로 이득 제어함으로써 저전류 소모를 구현함과 아울러 자동이득제어기의 다이나믹 레인지를 만족시켜 IMD 및 NF특성을 개선시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이동통신단말기에 있어서,

   저잡음 이득 제어값에 의해, 수신한 전파를 선형적으로 증폭하는 저잡음 증폭기와;

   자동 이득 제어값에 의해, 상기 저잡음증폭기의 출력신호가 하향변환된 중간주파수를 선형적으로 증폭하는 자동이득 제어기와;

   수신신호의 레벨을 검출하여, 그 레벨에 따라 제1,제2 메모리로부터 읽어들인 자동이득 제어값과 저잡음 이득제어값으로 각각 독립적으로 저잡음 증폭기와 자동이득제어기를 제어하는 MSM과;

   미리 저장된, 수신신호의 레벨에 대응되는 자동이득 제어값을 제공하는 제1 메모리와;

   미리 저장된, 수신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득제어값을 제공하는 제2메모리를 포함하는 수신기.
2. 이동통신단말기에 있어서,

   수신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득 제어값과 자동 이득 제어값을 각각 독립적으로 기설정하는 제1 과정과;

   입력되는 수신신호의 레벨을 검출하는 제2 과정과;

   상기 검출된 수신신호의 레벨에 대응되는 저잡음 이득제어값과 자동이득제어 값을 선택하는 제3 과정과;

   상기 선택된 저잡음 이득제어값과 자동이득제어값을 각각 독립적으로 저잡음증폭기와 자동이득제어기에 적용하여 이득을 선형적으로 제어하는 제4 과정으로 수행함을 특징으로 하는 수신기의 제어방법.
3. 제2 항에 있어서, 자동이득제어값과 저잡음 이득제어값은,

   최대 이득 보다 항상 작은 이득을 가지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 수신기의 제어방법.

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