KR100993084B1 - 무선통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

실시예에 의한 무선통신 시스템은 송신신호를 이득증폭시켜 전처리하는 이득증폭기(pre-amplifier)를 포함하고, 송신신호를 아날로그 상태에서 처리하는 RF트랜시버; 상기 RF트랜시버로부터 전달된 송신신호를 전력증폭시키는 전력증폭기; 상기 전력증폭기의 출력단에 연결되어 송신신호의 전력을 감지하는 감지부; 기준 온도에서의 상기 이득증폭기의 이득증폭수치 및 상기 전력증폭기의 전력레벨수치를 저장하는 저장부; 상기 송신신호의 감지된 전력레벨을 상기 저장부의 전력레벨수치와 비교하고, 비교결과에 따라 상기 이득증폭기의 이득증폭동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
실시예에 의하면, 외부 환경에 변화가 생기더라도 송신신호의 출력 레벨이 안정적으로 유지되며, 따라서 통신 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 송신신호의 출력 레벨을 안정적으로 유지하기 위한 회로를 구성함에 있어서, 송신신호에 대한 삽입손실을 최소화할 수 있으므로 송신신호의 출력이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
무선통신 시스템, 전력증폭기, 감지부, 감쇠부, 결합기, RF스위치

Description

무선통신 시스템{Wireless communication system}
실시예는 무선통신 시스템에 관한 것이다.
무선랜 장치, 핸드폰 등과 같은 이동통신단말기에 구비되는 무선 통신 시스템은 RF트랜시버, 전력증폭기 등을 포함하는데, 외부 환경의 변화, 가령 온도의 변화가 생기는 경우 전력증폭기는 민감하게 반응하며, 따라서 송신출력이 불안정한 상태가 될 수 있다.
RF트랜시버 역시 내부에 이득증폭기(pre-amplifier)를 포함하며, 외부 환경의 변화에 민감하게 반응된다.
예를 들어, 증폭기 제품의 스펙에 비하여 온도가 높아지는 경우 증폭기로부터 출력되는 송신신호의 출력 레벨이 낮아지며, 온도가 높아지는 경우 송신신호의 출력 레벨이 높아진다.
이처럼, 송신신호의 전력이 낮아지면 통신이 끊기거나 불가능해지는 등 통신 품질이 저하되고, 송신신호의 전력이 높아지면 내부 회로에 손상이 가해지는 등의 문제점이 발생될 수 있다.
특히, 근거리 무선통신 시스템의 경우 외부환경의 요인에 따라 통신 영역이 변화되므로 무선통신 시스템의 배치 및 설계의 기준을 마련하는데 어려움이 있다.
실시예는 외부 환경의 변화에 대한 저항성을 가짐으로써 송신신호의 출력 레벨이 안정적으로 유지되는 무선통신 시스템을 제공한다.
또한, 실시예는 송신신호의 출력 레벨을 안정적으로 유지하기 위한 회로를 구성함에 있어서, 송신신호에 대한 삽입 손실을 최소화하고, 회로에 걸리는 부하를 최소화할 수 있는 무선통신 시스템을 제공한다.
실시예에 의한 무선통신 시스템은 송신신호를 이득증폭시켜 전처리하는 이득증폭기(pre-amplifier)를 포함하고, 송신신호를 아날로그 상태에서 처리하는 RF트랜시버; 상기 RF트랜시버로부터 전달된 송신신호를 전력증폭시키는 전력증폭기; 상기 전력증폭기의 출력단에 연결되어 송신신호의 전력을 감지하는 감지부; 기준 온도에서의 상기 이득증폭기의 이득증폭수치 및 상기 전력증폭기의 전력레벨수치를 저장하는 저장부; 상기 송신신호의 감지된 전력레벨을 상기 저장부의 전력레벨수치와 비교하고, 비교결과에 따라 상기 이득증폭기의 이득증폭동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 외부 환경에 변화가 생기더라도 송신신호의 출력 레벨이 안정적으로 유지되며, 따라서 통신 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 송신신호의 출력 레벨을 안정적으로 유지하기 위한 회로를 구성함에 있어서, 송신신호에 대한 삽입손실을 최소화할 수 있으므로 송신신호의 출력이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
셋째, 송신신호의 출력 레벨을 안정적으로 유지하기 위한 회로를 구성함에 있어서, 회로에 걸리는 부하를 최소화할 수 있으므로 통신 기기의 수명을 연장하고 동작 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 무선통신 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
이하, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되므로 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 있는 핵심적인 구성부만을 언급하기로 한다.
도 1은 제1실시예에 따른 무선통신 시스템의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1에 의하면, 제1실시예에 따른 무선통신 시스템은 제어부(100), 저장부(110), 감지부(120), RF트랜시버(130), 전력증폭기(140), RF스위치(150), 필터(160) 및 안테나(170)를 포함하여 구성된다.
실시예에 따른 무선통신 시스템은 Wi-Fi(무선랜), UWB(Ultra Wide Band), 블루투스(Bluetooth), WiMax(World interoperability for Microwave access), 지그비(Zigbee), DSRC(Dedicated Short Range Communication)와 같은 통신장치로 구현될 수 있다.
상기 제어부(100)는 통신 프로토콜을 구비하여 무선통신을 제어하고, 상기 RF트랜시버(130)로부터 전달된 수신신호를 베이스밴드 신호, 디지털 신호로 순차적으로 변환하여 처리한다.
또한, 상기 제어부(100)는 디지털 신호 상태인 송신신호를 베이스밴드 신호로 변환하여 상기 RF트랜시버(130)로 전달하는데, 가령 믹서, 위상동기회로, 중간주파필터 등과 같은 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다.
상기 RF트랜시버(130)는 RF 수신신호를 상기 RF스위치(150)로부터 전달받아 처리하고, 상기 제어부(100)로 전달한다.
또한, 상기 RF트랜시버(130)는 제어부(200)로부터 전달된 송신신호를 RF 송신신호로 처리하고, 상기 전력증폭기(140)로 전달한다.
상기 RF트랜시버(130)는 크게 수신 경로단과 송신 경로단으로 구분될 수 있는데, 가령 저잡음증폭기(LNA; Low Noise Amplifier), 이득증폭기, 수신 필터, 송신 필터, 믹서 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
송신신호가 증폭되는 경우 이득 증폭과 전력 증폭기 모두 이루어져야 하는데, 하나의 증폭기를 통하여 두가지 증폭 측면을 만족하도록 설계하는 것은 어렵다. 따라서, 상기 RF트랜시버(130)에 구비되는 이득증폭기(pre-amplifier; 도시되지 않음)가 높은 이득수치로 1차 증폭을 수행하고, 상기 전력증폭기(140)가 이득 증폭된 신호의 전력을 2차 증폭시킨다.
상기 RF스위치(150)는 상기 필터(160)를 경유한 수신신호를 송신신호와 분리 하여 상기 RF트랜시버(130)로 전달하고, 상기 전력증폭기(140)로부터 전달된 송신신호를 수신신호와 분리하여 상기 필터(160)로 전달한다.
상기 필터(160)는 상기 안테나(170)와 상기 RF스위치(150) 사이에 연결되고 송수신 신호를 필터링하여 잡음 성분의 신호를 제거한다.
상기 감지부(120)는 상기 전력증폭기(140)와 상기 RF스위치(150) 사이에 연결되고, 송신신호의 전력을 감지하는 기능을 수행한다.
가령, 상기 감지부(120)는 로그 앰프를 이용하여 구현될 수 있으며,
상기 감지부(120)는 상기 전력증폭기(140)로부터 출력된 아날로그 상태인 송신신호를 DC신호 상태인 감지신호로 변환하고, 이를 상기 제어부(100)로 전달한다.
한편, 상기 전력증폭기(140)가 칩형태로 제품화되는 경우 소정의 스펙에 따라 설계되는데, 스펙은 정상적인 증폭 동작을 위하여 설정된 기준 온도 항목을 포함한다.
상기 저장부(110)는 이러한 기준 온도에서의 상기 이득증폭기(상기 RF트랜시버(130) 내부에 구성됨)의 이득증폭수치(이하, "이득증폭 기준수치"라 함) 및 상기 전력증폭기(140)의 전력레벨수치(이하, "전력레벨 기준수치"라 함)를 저장하고 있다.
가령, 상기 저장부(110)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)과 같은 메모리로 구비될 수 있다.
상기 이득증폭 기준수치 및 상기 전력레벨 기준수치는 디지털 수치로서, 가령 "OxB0", "0x5A"로 각각 표현될 수 있다.
상기 제어부(100)는 상기 감지부(120)로부터 감지신호가 전달되면 감지신호의 DC 레벨을 판단하여 상기 전력레벨 기준수치와 비교가능한 디지털 수치로 해석한다.
이어서, 상기 제어부(100)는 상기 해석된 감지신호와 상기 전력레벨 기준수치를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 이득증폭기의 이득증폭동작을 제어하는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.
첫째, 상기 감지신호, 즉 송신신호의 감지된 전력레벨이 상기 전력레벨 기준수치보다 크면, 상기 제어부(100)는 가령 외부 온도가 낮아져서 송신신호의 전력이 상승된 것으로 판단하고, 상기 이득증폭기의 이득증폭수치를 현재의 상태보다 작은 값, 즉 상기 이득증폭 기준수치보다 작은 값으로 조정한다.
상기 제어부(100)는 약 0.1dB 내지 0.2dB를 조정 범위로 하여 상기 이득증폭 기준수치를 낮추고, 이를 DC 바이어스 전압(제어전압)으로 환산하여 상기 이득증폭기로 전달한다.
따라서, 송신신호의 최종 출력 레벨은 하향 조정되어 안정적으로 유지될 수 있다.
둘째, 상기 감지신호, 즉 송신신호의 감지된 전력레벨이 상기 전력레벨 기준수치보다 작으면, 상기 제어부(100)는 외부 온도가 높아져 송신신호의 전력이 하강된 것으로 판단하고, 상기 이득증폭기의 이득증폭수치를 현재의 상태보다 큰 값, 즉 상기 이득증폭 기준수치보다 큰 값으로 조정한다.
상기 제어부(100)는 약 0.1dB 내지 0.2dB를 조정 범위로 하여 상기 이득증폭 기준수치를 높이고, 이를 DC 바이어스 전압으로 환산하여 상기 이득증폭기로 전달한다.
따라서, 송신신호의 최종 출력 레벨은 상향 조정되어 안정적으로 유지될 수 있다.
상기 이득증폭기는 바이어스 전압에 따라 이득(gain)이 조정된다.
상기 감지부(120), 상기 제어부(100), 상기 저장부(110), 상기 RF트랜시버(130)는 전술한 동작을 반복적으로 수행함으로써, 외부 환경에 따라 상향 조정된 이득수치를 다시 하향 조정하거나 그 역으로 이득수치를 조정할 수 있다.
이하, 제2실시예에 따른 무선통신 시스템에 대하여 설명한다.
도 2는 제2실시예에 따른 무선통신 시스템의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2에 의하면, 제2실시예에 따른 무선통신 시스템은 제어부(200), 저장부(210), 감지부(220), RF트랜시버(230), 전력증폭기(240), RF스위치(250), 필터(260), 안테나(270) 및 감쇠부(280)를 포함하여 구성된다.
제2실시예에 따른 상기 제어부(200), 상기 저장부(210), 상기 RF트랜시버(230), 상기 전력증폭기(240), 상기 RF스위치(250), 상기 필터(260), 상기 안테나(270)는 제1실시예와 유사한 연결 구성 및 동작을 가지므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1실시예에서, 외부환경의 변화에 따라 전력증폭기(140)의 출력신호의 전력 레벨이 과도하게 커진 경우, 상기 감지부(120)를 구성하는 회로는 손상을 입을 수 있다.
제2실시예에 의한 무선통신 시스템은 이러한 경우를 방지하기 위한 것으로서, 상기 감쇠부(280)를 더 포함한다.
상기 감쇠부(280)는 상기 전력증폭기(240)와 상기 감지부(220) 사이에 연결되고, 상기 전력증폭기(240)로부터 과도하게 증폭된, 즉 감지부(220)가 감당하기에 큰 부하를 주는 출력신호가 전달되는 경우, 출력신호의 전력을 감쇠시킨다.
따라서, 상기 감지부(220)가 손상되는 경우를 방지할 수 있다.
이하, 제3실시예에 따른 무선통신 시스템에 대하여 설명한다.
도 3은 제3실시예에 따른 무선통신 시스템의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3에 의하면, 제3실시예에 따른 무선통신 시스템은 제어부(300), 저장부(310), 감지부(320), RF트랜시버(330), 전력증폭기(340), RF스위치(350), 필터(360), 안테나(370) 및 결합기(380)를 포함하여 구성된다.
제3실시예에 따른 상기 제어부(300), 상기 저장부(310), 상기 RF트랜시버(330), 상기 전력증폭기(340), 상기 RF스위치(350), 상기 필터(360), 상기 안테나(370)는 제1실시예, 제2실시예와 유사한 연결 구성 및 동작을 가지므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1실시예 및 제2실시예에서, 상기 전력증폭기(140, 240)와 상기 RF스위치(150, 250)를 연결하는 라인이 분기되어 상기 감지부(120)(또는 감쇠부(280))와 병렬로 연결되는데, 이때 상기 전력증폭기(140, 240)의 출력으로 분기점으로 향하는 신호의 전력은 약 0dBm, 1mW이다.
또한, 분기점을 통과하여 상기 RF스위치(150)로 향하는 신호와 상기 감지부(120)(또는 감쇠부(2800)로 향하는 신호의 전력은 각각 -3dBm, 0.5mW로서, 약 3dB의 삽입 손실이 발생되고, 전류량은 반으로 감소되는 현상이 일어난다.
제3실시예에 따른 무선통신 시스템은 이러한 현상을 방지하기 위한 것으로서, 상기 결합기(380)를 더 포함한다.
상기 결합기(380)는 상기 전력증폭기(340)와 상기 RF스위치(350) 사이의 라인에 결합되고, 상기 전력증폭기(340)의 출력신호를 커플링시켜 상기 감지부(320)로 전달한다.
제3실시예에서 사용된 상기 결합기(380)는 소정의 감쇠 수치, 가령 약 25dB 내지 35dB 범위의 감쇠 수치를 가지며, 따라서 상기 전력증폭기(340)의 출력신호는 전력 레벨이 감쇠되어 상기 감지부(320)로 전달될 수 있다.
또한, 소정의 감쇠 수치를 가지는 상기 결합기(380)로 인하여, 상기 RF스위치(350)로 전달되는 송신신호의 손실을 최소화할 수 있다.
가령, 상기 결합기(380)가 약 30dB의 감쇠수치를 가지는 것으로 가정하면, 상기 전력증폭기(240)로부터 상기 결합기(380)로 전달되는 신호의 전력은 약 0dBm, 1mW가 되고, 상기 결합기(380)로부터 커플링된 신호의 전력은 약 -30dBm, 0.001mW가 된다. 또한, 상기 결합기(380)를 통과하여 상기 RF스위치(350)로 향하는 신호는 약 -0.0043dBm, 0.999mW가 된다.
이처럼, 제3실시예에 의하면, 감지부(320)로 신호를 전달함에 있어서, 상기 전력증폭기(340)와 상기 RF스위치(350) 사이의 라인에 가해지는 삽입 손실을 최소화하고, 동시에 상기 감지부(320)에 가해질 수 있는 손상을 예방할 수 있다.
예를 들어, 상기 결합기(380)는 전송선로형태의 라인 커플러, 커플러 소자, 인덕터 및 커패시터의 수동소자가 조합된 회로 등으로 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 제1실시예에 따른 무선통신 시스템의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 제2실시예에 따른 무선통신 시스템의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 제3실시예에 따른 무선통신 시스템의 구성요소를 개략적으로 도시한 블록도.

Claims (12)

  1. 송신신호를 이득증폭시켜 전처리하는 이득증폭기(pre-amplifier)를 포함하고, 송신신호를 아날로그 상태에서 처리하는 RF트랜시버;
    상기 RF트랜시버로부터 전달된 송신신호를 전력증폭시키는 전력증폭기;
    상기 전력증폭기의 출력단에 연결되어 송신신호의 전력을 감지하는 감지부;
    기준 온도에서의 상기 이득증폭기의 이득증폭수치 및 상기 전력증폭기의 전력레벨수치를 저장하는 저장부;
    상기 송신신호의 감지된 전력레벨을 상기 저장부의 전력레벨수치와 비교하고, 비교결과에 따라 상기 이득증폭기의 이득증폭동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는
    송수신 신호를 베이스밴드 신호 및 디지털 신호로 처리하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 송신신호의 감지된 전력레벨이 상기 저장부의 전력레벨수치보다 크면, 상기 이득증폭기의 이득증폭수치를 상기 저장부의 이득증폭수치보다 작은 값으로 조정하고,
    상기 송신신호의 감지된 전력레벨이 상기 저장부의 전력레벨수치보다 작으면, 상기 이득증폭기의 이득증폭수치를 상기 저장부의 이득증폭수치보다 큰 값으로 조정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력증폭기 및 상기 감지부 사이에 연결되고, 상기 전력증폭기의 출력신호의 전력을 감쇠하여 상기 감지부로 전달하는 감쇠부를 포함하는 무선통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력증폭기의 출력단에 연결되고, 상기 전력증폭기의 출력신호의 전력 레벨을 감쇠시켜 상기 감지부로 커플링시키는 결합기를 포함하는 무선통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력증폭기 및 상기 RF트랜시버와 연결되고, 송수신신호를 분리하여 양방향으로 전달하는 RF스위치;
    상기 RF스위치 및 안테나 사이에 연결되어 송수신신호를 필터링하는 필터를 포함하는 무선통신 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 결합기는
    25dB 내지 35dB의 감쇠폭을 가지는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 송신신호의 감지된 전력레벨이 상기 저장부의 전력레벨수치보다 크면, 상기 이득증폭기의 이득증폭수치를 상기 저장부의 이득증폭수치보다 0.1dB 내지 0.2dB 작은 값으로 조정하고,
    상기 송신신호의 감지된 전력레벨이 상기 저장부의 전력레벨수치보다 작으면, 상기 이득증폭기의 이득증폭수치를 상기 저장부의 이득증폭수치보다 0.1dB 내지 0.2dB 큰 값으로 조정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 감지부는 송신신호를 DC상태의 신호로 변환하고,
    상기 제어부는 상기 DC상태로 변환된 송신신호를 디지털 수치로 변환하고, 디지털 수치로 변환된 상기 송신신호의 전력레벨을 상기 저장부의 전력레벨수치와 비교하며,
    상기 조정된 이득증폭기의 이득증폭수치에 따라 상기 이득증폭기로 제어전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 저장부는
    EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)을 포함하는 무선통신 시스템.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 감지부는
    로그 앰프를 포함하여 이루어지는 무선통신 시스템.
  12. 제4항에 있어서, 상기 결합기는
    전송선로형태의 라인 커플러, 커플러 소자, 인덕터 및 커패시터의 수동소자가 조합된 회로 중 어느 하나인 무선통신 시스템.
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