KR101417036B1 - Apparatus and method automatic gain control for up-signal in a wireless communication system by use of orthogonal frequency division multiple access system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신호 송신 시간과 신호 수신 시간이 존재하는 시분할 방식을 사용하는 무선통신 시스템에서의 상향신호의 자동 이득 제어 장치에 관한 것으로, 상기 신호 수신 시간 동안 수신된 상향 신호의 감쇄를 제어하는 제1 감쇄부 및 제2 감쇄부들과, 상기 제1 및 제2 감쇄부들로부터 출력된 신호를 RF(Radio Frequency) 신호 분리부로부터 입력받아 미리 설정된 횟수로 상향 신호의 세기 값을 반복 측정하고, 상기 반복 측정된 상향 신호의 세기 값을 디지털 값으로 변환하는 검출부와,상기 제 1 및 제2 감쇄부들의 감쇄값들을 최대화하여 설정하고, 상기 신호 수신 시간 동안 미리 설정된 횟수로 수신된 상향 신호의 세기 값을 반복 측정함으로써 상기 수신된 상향 신호에 대한 세기 값들을 생성하고, 상기 수신된 상향 신호에 대한 세기 값들 중에서 최대값과 최소값을 제거한 적어도 하나의 나머지 값을 이용하여 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값과 상기 제1 및 제2 감쇄부들에서 미리 설정된 목표값 간의 비교 결과를 기반으로 상기 감쇄값들의 설정을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 산출된 평균값이 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 상기 목표값 -A dBm에서 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 최대 설정 가능 범위 G dBm 를 뺀 값보다 작은 경우, 상기 감쇄값들 각각을 0으로 설정하며, 상기 산출된 평균값이 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 상기 목표값 -A dBm에서 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 최대 설정 가능 범위 G dBm 를 뺀 값 이상인 경우, 상기 산출된 평균값과 상기 목표값 -A dBm 간의 차이를 -2G/3와 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 차이가 상기 -2G/3보다 작은 경우, 상기 제1 감쇄부의 감쇄값을 -2G/3과 상기 차이를 더한 값으로 설정하고, 상기 제2 감쇄부의 감쇄값을 -G/3으로 설정함을 특징으로 한다.
자동 이득 제어, 상향 신호, 시분할
The present invention relates to an automatic gain control apparatus for an uplink signal in a wireless communication system using a time division scheme in which a signal transmission time and a signal reception time exist, An RF (Radio Frequency) signal separator for receiving a signal output from the first and second attenuators and repeatedly measuring an intensity value of the up signal by a predetermined number of times, And a controller for setting the attenuation values of the first and second attenuators to be maximized and repeating the intensity value of the received uplink signal for a predetermined number of times during the signal reception time And generates intensity values for the received uplink signal by measuring the uplink signal, And a control unit for controlling the setting of the attenuation values based on a result of the comparison between the calculated average value and a target value preset in the first and second attenuation units, When the calculated average value is smaller than a value obtained by subtracting the maximum settable range G dBm of the first and second attenuation units from the target value -A dBm of the first and second attenuation units, Sets the respective attenuation values to 0 and sets the calculated average value to a value obtained by subtracting the maximum settable range G dBm of the first and second attenuators from the target value -A dBm of the first and second attenuators The controller compares the difference between the calculated average value and the target value -A dBm with -2G / 3, and when the difference is smaller than -2G / 3, 2G / 3 and the above car Set to a plus value, and the attenuation value of the second attenuation section, characterized in that set -G / 3.
Automatic gain control, up signal, time division
Description
본 발명은 시분할 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중계국이 이동 단말로부터 수신하는 상향 신호를 품질의 저하 없이 기지국으로 전달하기 위하여 신호 세기를 일정하게 유지하도록 하기 위해 상기 중계국에서 수신한 상향신호 세기에 대한 판단을 상위 기지국에 전달하기 전에 중계국에서 판단하여 상기 판단 결과에 따라 상향 신호의 세기를 제어하기 위한 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 자동 이득 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication system using a time division scheme, and more particularly, to a relay station, in order to maintain a constant signal strength in order to transmit an uplink signal received from a mobile station to a base station without degrading quality, An automatic gain control apparatus and method in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system for determining a received uplink signal strength at a relay station before transmitting the determined uplink signal strength to an upper base station and controlling an uplink signal strength according to the determined result .
최근 이동 통신 시스템에서 고속데이터 전송 및 이동성에 대한 요구가 증가함에 따라, 다양한 이동통신 시스템이 개발되었으며 그 성능이 지속적으로 개선되고 있다. 예를 들면, GSM(Globlal System for Mobile Telecommunication)으로 대표되는 2세대 통신 시스템이 아직도 많은 나라에서 사용되고 있으며, CDMA로 대표되 고, 3세대 이동통신 시스템 즉, 3G로 불리는 IMT-2000의 비약적인 발전이 돋보이고 있다. 최근엔 고속데이터 전송이 강화된 HSDPA나 IEEE802.16e 기반의 모바일 와이맥스(WiMAX) 등 이 이동통신 시장을 선도하고 있다. 더불어, 더 많은 전송용량을 제공할 수 있는 차세대 이동통신 시스템이 연구되고 있으며 표준화를 준비하고 있다. 2. Description of the Related Art [0002] With the recent demand for high-speed data transmission and mobility in recent mobile communication systems, various mobile communication systems have been developed and their performance is continuously improving. For example, a second generation communication system represented by a GSM (Globular System for Mobile Telecommunication) is still used in many countries, and a dramatic development of the IMT-2000 called 3G, which is represented by CDMA, It stands out. Recently, HSDPA with high-speed data transmission enhanced and Mobile WiMAX based on IEEE802.16e are leading the mobile communication market. In addition, a next generation mobile communication system capable of providing more transmission capacity is being studied and is being prepared for standardization.
4G로 일컬어 지는 차세대 이동통신 시스템 IMT-Advanced는 2-8 GHz 대역폭을 이용하고, 이동중에 20 Mbps 이상의 고속데이터 전송이 가능하며, IPv6에 기반을 두고, MIMO 기술을 채택하며, OFDMA 나 multi-carrier CDMA 방식을 사용할 것으로 기대된다.The next-generation mobile communication system IMT-Advanced, which is called 4G, uses 2-8 GHz bandwidth, enables high-speed data transmission over 20 Mbps while on the move, adopts MIMO technology based on IPv6, adopts OFDMA or multi-carrier CDMA method is expected to be used.
상기 4G 시스템은 2~8 GHz의 주파수 대역을 사용하므로, 상대적으로 낮은 주파수에서 동작하는 다른 서비스에 비하여 공기 중의 전파손실이 크며, 4G 신호의 높은 지향성으로 인하여 복잡한 도시환경에서는 가시거리 확보가 매우 힘들다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 쉬운 방법으로는 기지국과 단말국에서 송신되는 신호의 세기를 키우는 것인데, 이로 인하여 기지국의 고출력 증폭기(HPA)의 부하가 너무 커지며, 또한 단말국의 입장에서는 HPA 사용으로 인한 배터리의 소모가 증가하여 배터리의 수명이 급격히 짧아진다는 단점이 있다. Since the 4G system uses the frequency band of 2 to 8 GHz, the propagation loss in the air is larger than other services operating at a relatively low frequency, and it is very difficult to secure the visible distance in a complicated urban environment due to the high directivity of the 4G signal . An easy way to solve these problems is to increase the strength of the signal transmitted from the base station and the terminal station. This causes a load of the high output amplifier (HPA) of the base station to become too large. In addition, The life of the battery is shortened sharply.
또 다른 큰 문제점은 송신전력이 큰 단말기의 사용이 인체에 해를 끼치게 될 거라는 견해이다. 이와 같은 조건들을 고려할 때, 차세대 이동통신 시스템의 셀 반경은 지금에 비해 작아질 것으로 여겨진다. Another big problem is that the use of terminals with high transmission power will harm the human body. Considering these conditions, it is considered that the cell radius of the next generation mobile communication system will be smaller than now.
그런데, 셀 반경의 감소는 새로운 문제를 야기시킨다. 가령, 작은 영역 안에 많은 수의 기지국을 설치해야 한다는 점과 수많은 기지국 간에 끊김 없는 연결을 제공하기 위하여 백본망이 확충되어야 한다는 점이다. 그러므로, 차세대 무선통신 시스템을 구현하기 위한 실제적인 문제점으로, 비용을 절감하고 기지국 크기를 줄이며 복잡한 컨트롤 회로들은 중앙으로 집중시켜야 한다.However, reduction of the cell radius causes new problems. For example, a large number of base stations must be installed in a small area, and a backbone network must be expanded to provide seamless connection between a large number of base stations. Therefore, practical problems for implementing next generation wireless communication systems require cost reduction, reduction of base station size, and centralization of complex control circuits.
이러한 관점에서 볼 때, Radio-over-fiber (RoF) 시스템은 많은 이득이 있다. 이러한 시스템에서 변복조(MODEM) 카드와 이에 관련된 전기회로들은 기지국(central base station)에 놓이게 되며 RF신호들은 부 반송파들을 이용하여 광섬유를 통하여 전달된다. 따라서, 각각의 중계국은 단지 광전변환기, 전광변환기, 전기신호 증폭기, 안테나 등으로 구성된다. 이러한 작은 중계국들은 전봇대에 설치가 가능하며 설치비용을 많이 줄일 수 있다. 더불어, 모든 복잡한 컨트롤 기능을 기지국에 집중화시켜 중계국의 운영 및 관리를 단순화시킬 수 있다. RoF 시스템은 셀 반경을 늘리고 안테나 출력의 증가없이 음영지역을 해소할 수 있는 중계기로 사용될 수도 있다. From this point of view, the radio-over-fiber (RoF) system has many benefits. In such a system, the MODEM card and the associated electrical circuits are placed in the central base station, and the RF signals are transmitted through the optical fibers using subcarriers. Therefore, each relay station is composed of only a photoelectric converter, an electric light converter, an electric signal amplifier, an antenna, and the like. These small relay stations can be installed on the electric pole and reduce the installation cost. In addition, all complex control functions can be centralized to base stations, simplifying the operation and management of relay stations. The RoF system can be used as a repeater to increase the cell radius and eliminate shaded areas without increasing antenna power.
도 1은 종래 시분할 방식을 사용하는 RoF 시스템에서의 자동 이득 제어 장치를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1을 참조하면, 먼저, 광 중계국(140)의 안테나에서 수신된 전송 신호를 광 선로를 통하여 광 기지국(120) 및 상위 기지국(100)까지 전달한 다음 상기 상위 기지국(1000의 TDD 모뎀부(104)에서 입력된 수신신호를 분석하여, 상향 신호의 세기를 판단한 후 TDD 스위치 조절 정보와 신호 세기 정보를 광 기지국(120)을 통해 상기 광 중계국(140)에 보내어 광 중계국(140)의 저잡음 증폭부(136)를 제어함으로써 상향 신호의 세기를 조절한다. FIG. 1 schematically shows an automatic gain control apparatus in a RoF system using a conventional time division method. Referring to FIG. 1, a transmission signal received at an antenna of an
도 2는 종래 시분할 방식을 사용하는 RoF 시스템에서의 송수신되는 전송 프레임을 나타낸 것으로, 상향신호 구간 앞의 보호 구간(guard time interval)으로 설정되어 있는 TTG (transmit transition gap) 구간을 활용하여 수신신호의 신호 이득 정보를 광 중계국(140)으로 전송하여 상향 신호의 세기를 조절한다. FIG. 2 illustrates a transmission frame transmitted / received in a RoF system using a conventional time division scheme. In FIG. 2, a transmission transition gap (TTG) interval is set as a guard interval before an upstream signal interval. And transmits the signal gain information to the
그런데, 상기 TTG를 활용한 수신신호의 신호 이득값 전달은 광중계국(140)과 단말국 간의 거리 및 광 기지국(120)과 광 중계국 간의 거리에 따른 라운드 트립 타임(round trip time)의 크기에 따라 영향을 받을 수 있는 문제점이 발생하고, 상위 기지국(100)의 TDD 모뎀부(104)에서 신호 세기를 판단하여 광 중계국(140)까지 전달해 주어야 하는 제약이 발생한다. 또한, 종래에는 수신된 상향 신호의 초기값이 광 송수신기 모듈의 열 잡음보다 작을 경우 상향신호의 세기를 판단할 수 없다는 문제점이 발생한다.The transmission of the signal gain value of the received signal using the TTG depends on the distance between the
본 발명의 목적은 시분할 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 중계국이 이동 단말로 수신하는 상향 신호를 품질의 저하 없이 기지국으로 전달하기 위하여 신호 세기를 일정하게 유지하기 위한 것으로, 상기 중계국에서 수신한 상향신호 세기에 대한 판단을 상위 기지국에 전달하기 전에 중계국에서 판단하여 상기 판단 결과에 따라 상향 신호의 세기를 제어하기 위한 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 자동 이득 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.An object of the present invention is to maintain a constant signal strength in order to transmit an uplink signal received by a relay station to a mobile station in a wireless communication system using a time division scheme to a base station without degrading quality, The present invention relates to an apparatus and method for automatic gain control in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system for determining a signal strength of an upstream signal before it is transmitted to an upstream base station and controlling the strength of an upstream signal according to the determination result.
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 견지에 따르면, 신호 송신 시간과 신호 수신 시간이 존재하는 시분할 방식을 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선통신 시스템에서의 상향신호의 자동 이득 제어 장치에 있어서, 상기 신호 수신 시간 동안 수신된 상향 신호의 감쇄를 제어하는 제1 감쇄부 및 제2 감쇄부들과, 상기 제1 및 제2 감쇄부들로부터 출력된 신호를 RF(Radio Frequency) 신호 분리부로부터 입력받아 미리 설정된 횟수로 상향 신호의 세기 값을 반복 측정하고, 상기 반복 측정된 상향 신호의 세기 값을 디지털 값으로 변환하는 검출부와, 상기 제 1 및 제2 감쇄부들의 감쇄값들을 최대화하여 설정하고, 상기 신호 수신 시간 동안 미리 설정된 횟수로 수신된 상향 신호의 세기 값을 반복 측정함으로써 상기 수신된 상향 신호에 대한 세기 값들을 생성하고, 상기 수신된 상향 신호에 대한 세기 값들 중에서 최대값과 최소값을 제거한 적어도 하나의 나머지 값을 이용하여 평균값을 산출하고, 상기 산출된 평균값과 상기 제1 및 제2 감쇄부들에서 미리 설정된 목표값 간의 비교 결과를 기반으로 상기 감쇄값들의 설정을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 산출된 평균값이 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 상기 목표값 -A dBm에서 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 최대 설정 가능 범위 G dBm 를 뺀 값보다 작은 경우, 상기 감쇄값들 각각을 0으로 설정하며, 상기 산출된 평균값이 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 상기 목표값 -A dBm에서 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 최대 설정 가능 범위 G dBm 를 뺀 값 이상인 경우, 상기 산출된 평균값과 상기 목표값 -A dBm 간의 차이를 -2G/3와 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 차이가 상기 -2G/3보다 작은 경우, 상기 제1 감쇄부의 감쇄값을 -2G/3과 상기 차이를 더한 값으로 설정하고, 상기 제2 감쇄부의 감쇄값을 -G/3으로 설정함을 특징으로 한다. According to one aspect of the present invention, there is provided an automatic gain control apparatus for an upstream signal in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system using a time division scheme in which a signal transmission time and a signal reception time exist A first attenuator and second attenuators for controlling the attenuation of the upstream signal received during the signal reception time; and a second attenuator and second attenuator for inputting signals output from the first and second attenuators from an RF (Radio Frequency) A detector for repeatedly measuring the intensity value of the up signal at a predetermined number of times and converting the intensity value of the repeated upward signal into a digital value; and a controller for setting the attenuation values of the first and second attenuators to be maximized, And a controller for repeatedly measuring the intensity value of the uplink signal received at a predetermined number of times during the signal reception time, And calculating a mean value using at least one remaining value obtained by removing a maximum value and a minimum value among intensity values of the received uplink signal and outputting the calculated average value and the average value to the first and second attenuators in advance And a control unit for controlling the setting of the attenuation values based on the comparison result between the set target values, wherein the control unit calculates the average value of the first and second attenuation units, And the second settling range G dBm of the first and second attenuation units, and the second settable range G dBm of the second attenuation units, the calculated average value is set to the target value -A dBm Compares a difference between the calculated average value and the target value -A dBm with -2G / 3, when the difference is equal to or larger than a value obtained by subtracting a maximum settable range G dBm of the first and second attenuators from the calculated average value, If the difference is smaller than -2G / 3, the attenuation value of the first attenuation portion is set to -2G / 3 plus the difference, and the attenuation value of the second attenuation portion is set to -G / 3 .
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 다른 견지에 따르면, 신호 송신 시간과 신호 수신 시간이 존재하는 시분할 방식을 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선통신 시스템에서의 상향신호의 자동 이득 제어 방법에 있어서, 제 1 및 제2 감쇄부들의 감쇄값들을 최대화하여 설정하는 과정과, 상기 신호 수신 시간 동안 미리 설정된 횟수로 수신된 상향 신호의 세기 값을 반복 측정함으로써 상기 수신된 상향 신호에 대한 세기 값들을 생성하는 과정과, 상기 수신된 상향 신호에 대한 세기 값들 중에서 최대값과 최소값을 제거한 적어도 하나의 나머지 값을 이용하여 평균값을 산출하는 과정과, 상기 산출된 평균값과 상기 제1 및 제2 감쇄부들에서 미리 설정된 목표값 간의 비교 결과를 기반으로 상기 감쇄값들의 설정을 제어하는 과정을 포함하며, 상기 감쇄값들의 설정을 제어하는 과정은, 상기 산출된 평균값이 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 상기 목표값 -A dBm에서 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 최대 설정 가능 범위 G dBm 를 뺀 값보다 작은 경우, 상기 감쇄값들 각각을 0으로 설정하는 과정을 포함하며, 상기 산출된 평균값이 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 상기 목표값 -A dBm에서 상기 제1 및 제2 감쇄부들의 최대 설정 가능 범위 G dBm 를 뺀 값 이상인 경우, 상기 산출된 평균값과 상기 목표값 -A dBm 간의 차이를 -2G/3와 비교하는 과정과, 상기 비교 결과, 상기 차이가 상기 -2G/3보다 작은 경우, 상기 제1 감쇄부의 감쇄값을 -2G/3과 상기 차이를 더한 값으로 설정하고, 상기 제2 감쇄부의 감쇄값을 -G/3으로 설정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling automatic gain control of an uplink signal in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system using a time division scheme in which signal transmission time and signal reception time exist Setting the attenuation values of the first and second attenuators to be maximized and repeatedly measuring intensity values of the uplink signal received at a predetermined number of times during the signal reception time, Calculating a mean value using at least one remainder value obtained by removing a maximum value and a minimum value among intensity values of the received uplink signal; And controlling the setting of the attenuation values based on a comparison result between preset target values Wherein the step of controlling the setting of the attenuation values comprises the step of calculating the maximum settable range G dBm of the first and second attenuation units at the target value -A dBm of the first and second attenuation units, And setting each of the attenuation values to 0 if the first attenuation value is less than the first attenuation value and the second attenuation value is less than the second attenuation value, Comparing the difference between the calculated average value and the target value -A dBm to -2G / 3 when the difference is greater than or equal to a value obtained by subtracting the maximum settable range G dBm of -2G / 3; And setting the attenuation value of the first attenuation unit to -2G / 3 plus the difference, and setting the attenuation value of the second attenuation unit to -G / 3.
상술한 바와 같이, 본 발명은 전송 프레임의 보호 시간 구간을 침해하지 않고 상향 신호와 하향신호 구간만을 사용하여 신호 세기를 조정할 수 있을 뿐만 아니라, TTG 혹은 RTG 프레임의 몇 배에 이르는 상향 링크 및 하향 링크 프레임을 이용하여 동작의 안정성을 증대시키고, 수신된 상향 신호의 초기 값이 광 송수신 모듈의 열 잡음보다 작을 경우에도 상향 신호의 세기를 자체적으로 판단하여 AGC를 구현함으로 광 송수신 모듈에 적합한 RF 전송신호가 입력되어 광 전송을 통한 신호 품질의 열화를 사전에 방지하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, not only can the signal strength be adjusted using only the uplink signal and the downlink signal interval without infringing the protection time interval of the transmission frame, and also the uplink and downlink Frame, and when the initial value of the received upstream signal is smaller than the thermal noise of the optical T / R module, the AGC is implemented by determining the strength of the upstream signal itself. Thus, the RF transmission signal suitable for the optical T / There is an effect of preventing deterioration of signal quality through optical transmission in advance.
또한, 전송신호의 세기에 따라 조절 구간을 구분하여 신호이득을 조절할 수 있는 알고리즘을 제안하여 다양한 세기의 입력 신호에 구현이 용이한 효과가 있다. In addition, the present invention proposes an algorithm that can adjust the signal gain by dividing the control period according to the intensity of the transmission signal, so that it is easy to implement the input signal of various strengths.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be appreciated that those skilled in the art will readily observe that certain changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. To those of ordinary skill in the art.
먼저, 본 발명은 TDD(Time Division Duplexing)방식의 무선 통신 시스템으로, 기지국(Base Station)과 상기 기지국과 광 섬유 링크로 연결되어 다수의 이동 단말과 송수신하는 중계국(Remote Station)을 포함하고, 신호 전송 시 TDD 프레임은 하향 링크(Down Link)와 TTG(Transmit Time Gap), 상향링크(Up Link)와, RTG(Receive Time Gap)로 구성됨을 전제로 한다.The present invention relates to a TDD (Time Division Duplexing) wireless communication system, which includes a base station and a remote station connected to the base station through an optical fiber link to transmit / receive signals to and from a plurality of mobile terminals, The TDD frame at the time of transmission is assumed to be composed of a down link, a transmission time gap (TTG), an uplink, and a receive time gap (RTG).
이하, 본 발명에서는 RoF(Radio over Fiber)중계시스템에서 중계국의 수신단의 자동 이득 제어를 위해 수신 신호 세기의 측정을 통해 기존 상위 기지국의 모뎀부에서의 수신신호 세기의 판단 과정 없이 상기 중계국 자체적으로 자동 이득 제어를 수행함을 밝혀 두는 바이다. In the present invention, in order to control automatic gain control of a receiving end of a relay station in a RoF (Radio over Fiber) relay system, the relay station itself Thereby performing gain control.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 자동 이득 제어(Automatic Gain Control, 이하 'AGC'라고 칭함)를 수행하는 중계국의 수신단의 장치 블록도이다. 도 3을 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 중계국 수신단은 상향신호를 수신하는 안테나와, 상기 수신된 상향신호를 하향신호와 구분하는 써큐레이터(circulator, 328) 및 이를 스위칭하여 출력하는 스위치(SW, 326)와, 상기 수신된 상향신호를 기지국으로 전달하기 위한 전송선을 구비하는 상기 수신된 상향신호를 저잡음(noise) 증폭하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 324, 330, 316) 및 상기 저잡음(noise) 증폭된 상향신호를 입력 받아 신호의 감쇄를 제어하는 제1 및 제2 감쇄부(Attenuatior, 318, 322)와, 상기 제1 및 제2 감쇄부(318, 322)와 저잡음 증폭기(324, 330, 316)로부터 감쇄 및 잡음이 필터링된 상향신호를 광 모듈(Electrical to Optical Converter, E/O, 310)로 출력함과 동시에 하기의 검출부(Detector, 이하 'DET'라고 칭함, 312)로 출력하는 RF 신호분리부(315)와, 상기 RF 신호분리부(315)로부터 입력된 상향신호의 세기 값을 측정하는 피크 검출부(Peak Detector, 도 6참조, 610)와, 상기 측정된 전압값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부(Converter, 도6참조, 612)를 포함하는 검출부(312)와, 상기 검출부(312)에서 출력된 디지털 값으로 변환된 상향신호 값을 기준으로 제 1 및 제2 감쇄부(318, 322)의 제어를 수행하는 FGPA(Field-Programmalble Gate Array, 314)를 포함한다. 3 is a block diagram of a receiving end of a relay station that performs Automatic Gain Control (AGC) in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 3, a relay station according to the present invention includes an antenna for receiving an uplink signal, a
상술한 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 AGC 기능을 수행하는 AGC의 상세 블록도를 좀 더 자세히 살펴보면 도 6과 같다. The detailed block diagram of the AGC for performing the AGC function in the orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템의 중계국에서 자동 이득 제어를 AGC의 상세 블록도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 AGC는, 피크 검출부(610), A/D 변환부(612), FPGA(614) 및 제1 및 제2 감쇄부를 포함한다. 여기서 상기 본 발명의 일 실시예에 따라 자동 이득 제어를 수행하기 위해 상기 중계국의 수신단에 실장되는 AGC의 상세 블록도는 도 6에 도시된 바와 같고, 도 6에서는 본 발명을 실시하기 위해 중계국의 수신단에 실장되는 AGC의 기능을 실시하기 위한 실제 부품을 일례로 도시하였고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템의 중계국에서 자동 이득 제어를 AGC의 집적회로(Integrated circuit)의 저항과 트랜지스터를 이용하여 RTL(Resistor-Transistor-Logic)을 설계한 것으로, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함을 전제로 한다. 6 is a detailed block diagram of AGC for automatic gain control in a relay station of an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the AGC of the present invention includes a
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 신호 전송 시 상향 및 하향 신호 전송 프레임의 시간 구조를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서는 보호시간구간(guard time interval)을 침해하지 않고, 기지국으로부터 수신한 하향 신호 전송 시 즉, 송신 시간 구간(410, 414)동안은 하향 신호를 송신하고, 이동단말로부터 수신한 상향 신호 전송 시 즉, 수신 시간(412, 416) 동안 상향 신호를 수신하여 신호 세기의 조절을 수행한다. 이러한 TDD 방식의 특성을 이용해 본 발명에서는 TTG(Transmit Transition Gap)나 RTG(Receive Transmission Gap)프레임의 몇 배에 이르는 상향 링크 및 다운 링크 프레임을 이용하여 TDD_CTRL_UL=1인 상향 링크 프레임 동안 수신된 신호 세기를 측정하고(420), TDD_CTRL_DL=1인 다운 링크 프레임 동안 제1 및 제2 감쇄부의 각 Att1 및 2의 값을 설정하여 수신신호에 대한 이득을 제어한다(418).4 is a diagram illustrating a time structure of upstream and downstream signal transmission frames in a signal transmission in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, in a wireless communication system using the TDD scheme of the present invention, during a downlink signal transmission received from a base station, that is, during
이하, 전술한 본 발명의 중계국 수신단의 구성요소 및 도5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스 템에서 자동 이득 제어 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, an automatic gain control method in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 of the components of the relay station of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 자동 이득 제어에 관한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating automatic gain control in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
먼저, 510과정에서 제 1 및 제2 감쇄부의 감쇄값(이하 'Att'라고 칭함) 을 설정하는 경우 즉, Reg_Att를 최대로 설정한다. 이는, 안테나로부터 수신된 상향신호의 세기가 큰 경우를 대비하여 증폭부를 보호하기 위함이다. First, in
그리고, 512 과정에서는, 본 발명에 적용된 TDD(Time Division Duplexing, 이하 'TDD'라고 칭함)방식에 따라 신호 송신 시간 구간과 신호 수신 시간 구간이 존재하므로, 미리 설정된 TDD_CTRL_UL=1의 조건을 만족할 경우, 514과정에서 현재 신호를 수신상태로 판단하고, 상기 검출부(312,도3참조)에서 측정된 상향 링크 프레임동안의 상향신호 값을 미리 설정된 횟수 즉, 8회 반복하여 독출한다. 이는, 상기 신호 수신 시간 구간에서 수신된 상향신호의 세기의 검출 정확도를 높이기 위하여 상향 링크 프레임 동안 여러 번 신호세기를 검출하여 검출된 신호세기의 평균값을 신호세기 값으로 정하기 위함이다. Since the signal transmission time interval and the signal reception time interval exist according to the TDD scheme applied to the present invention, if the condition of TDD_CTRL_UL = 1 is satisfied, In
상기 514 과정에서 8회 반복하여 독출된 각 상향신호 값 중에서 최대와 최소값을 제거하고(516과정), 나머지 6개의 값을 유효한 값으로 채택하여, 상기 6개의 값들의 평균값을 산출한다(518과정).In
상기 518 과정에서 산출된 평균값을 제어 영역 즉, 제 1및 제2 감쇄부(318, 322)의 조건들과 비교하여 목표값 -A dBm에 수렴하도록 제어하고, 상기 제어의 용이성을 위하여 상기 목표값 -A dBm보다 -2 dBm 이내의 값 즉, 상기 산출된 평균값 이 -A-2 dBm 보다 클 경우 록-인(Lock-in)구간으로 설정한다(522과정). 이는, 상기 -A dBm보다 -2 dBm 이내의 값들은 보정하지 않음으로 상기 록-인 상태를 간섭하지 않기 위함이다.The average value calculated in
한편, 중계국 수신단의 증폭부 및 감쇄부에서 제어 가능한 최대 범위를 G로 설정하는 경우 이는, 상기 증폭부의 이득(gain)을 G-Att1-Att2에 적용하여 산출 가능하다. 이에, 상기 520과정에서 평균값과 비교하여 상기 평균값이 -A-G dBm 보다 작을 경우(532과정), 전송선로 즉, 증폭부 및 감쇄부에서의 이득을 최대로 조절하여도 목표값인 -A dBm에 신호세기가 도달할 수 없으므로 신호품질의 열화가 발생할 수 있으므로, 상기 제1 및 제2 감쇄부의 각 Reg_Att 1 과 Reg_Att 2의 값을 0으로 설정한다(534과정) 이는, 제1 및 제2 감쇄부의 손실을 최소화하여 전송 신호의 크기가 최대화 되도록 하기 위함이다. 상기 532과정에서 평균값이 -A-G dBm 보다 작지 않을 경우, 상기 목표값인 -A dBm 과의 차이를 -2G/3와 비교하여(536과정), 작을 경우 538과정에서 상기 제1 감쇄부의 Att 값은 -2G/3에 -A dBm과의 차이를 더한 값으로 설정하고, 상기 제2 감쇄부의 Att값은 -G/3으로 설정한다(538과정).상기 536과정에서 상기 목표값인 -A dBm 과의 차이를 -2G/3와 비교하여, 클 경우 540과정에서 제1 감쇄부의 Att 값을 0으로 설정하고, 제2 감쇄부의 Att값을 차이값에서 -2G/3을 뺀 값을 더하여 설정한다(540과정).Meanwhile, when the maximum range that can be controlled by the amplifying unit and the attenuating unit of the relay station receiving end is set to G, it can be calculated by applying the gain of the amplifying unit to G-Att1-Att2. If the average value is less than -AG dBm (step 532), it is determined that the gain of the transmission line, that is, the amplification part and the attenuation part, Since the strength can not be attained, deterioration of the signal quality may occur. Therefore, the values of
한편, 512 과정에서 미리 설정된 TDD_CTRL_UL=1의 조건을 만족하지 않을 경우, 524 과정에서 현재 신호를 송신상태로 판단하고, 524 과정에서 상기 제1 및 제2 감쇄부의 각 Att 값을 독출하고, 상기 독출된 각 Att 값을 상기 510 과정에서 설 정된 각 Reg_Att 설정값으로 인가하고(528과정), 530과정에서 상기 각 Reg_Att 값을 초기화하여 다음 상향신호의 세기 측정에 대비한다.If the condition of TDD_CTRL_UL = 1 is not satisfied in
한편, 도 8 a는 전술한 도 6에서와 같이, 본 발명의 AGC의 기능을 수행하는 칩이 설계된 구조에서 칩 셀렉트(Chip Select, CS)신호가 활성화된 경우, 상기 검출부에서 측정된 상향 링크 프레임동안 상향 신호 값을 8회 반복하여 독출하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 8A, when a chip select (CS) signal is activated in a structure in which a chip for performing the AGC function of the present invention is activated as shown in FIG. 6, the uplink frame FIG. 2 is a diagram schematically showing a process of reading an upward signal value by repeating 8 times.
도 8b는 전술한 상기 검출부에서 측정된 상향 링크 프레임동안 상향 신호 값을 8회 반복하여 독출하여 산출된 상기 상향 신호의 평균값과 설정된 측정 값 범위와의 비교 과정을 통해 제1 및 제2 감쇄부의 Att의 값이 설정되는 과정(522, 534, 538및 540과정, 도5참조)을 개략적으로 도시하였다. FIG. 8B is a diagram illustrating an example in which the upper part of the first and second attenuation parts is read through the process of comparing the average value of the upward signal calculated by reading the upward signal value eight times repeatedly during the uplink frame measured by the detection part, (
한편, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 AGC 에서의 입/출력 측정 결과의 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 이득 제어 방식을 적용할 때 다양한 신호세기를 갖는 입/출력 전송 신호의 품질 열화 없이 수신신호의 세기의 제어가 수행됨을 보여주고 있다. 9 is a graph of input / output measurement results in an AGC in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, when the automatic gain control scheme according to the present invention is applied, it is shown that the intensity of a received signal is controlled without deteriorating the quality of input / output transmission signals having various signal intensities.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 유선 중계국을 활용한 셀룰러 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여 져야 할 것이다.As described above, the operation of the scheduling method and apparatus in the cellular system using the wireline RS according to the embodiment of the present invention can be performed. While the present invention has been described with respect to the specific embodiments, And can be practiced without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by equivalents of the claims and the claims.
도 1은 종래 시분할 방식을 사용하는 RoF 시스템에서의 자동 이득 제어를 수행하는 장치를 개략적으로 도시한 블록도1 is a block diagram schematically showing an apparatus for performing automatic gain control in a RoF system using a conventional time division scheme
도 2는 종래 시분할 방식을 사용하는 RoF 시스템에서의 송수신되는 전송 프레임의 구조2 is a diagram illustrating a structure of a transmission frame transmitted / received in a RoF system using a conventional time division scheme
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 자동 이득 제어를 수행하는 중계국의 수신단의 장치 블록도3 is a block diagram of a receiving end of a relay station that performs automatic gain control in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 신호 전송 시 상향 및 하향 신호 전송 프레임의 시간 구조FIG. 4 is a diagram illustrating a time structure of uplink and downlink signal transmission frames in signal transmission in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 자동 이득 제어에 관한 흐름도5 is a flowchart illustrating automatic gain control in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템의 중계국에서 자동 이득 제어를 AGC의 상세 블록도6 is a detailed block diagram of an AGC in an automatic gain control in a relay station of an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템의 중계국에서 자동 이득 제어를 AGC의 집적회로(Integrated circuit)의 저항과 트랜지스터를 이용하여 RTL(Resistor-Transistor-Logic)을 설계한 도면FIG. 7 is a block diagram illustrating an automatic gain control in a relay station of an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the AGC integrated circuit includes a resistance and a transistor, )
도 8 a는 본 발명의 AGC의 기능을 수행하는 칩이 설계된 구조에서 칩 셀렉트(Chip Select, CS)신호가 활성화 된 경우, 상기 검출부에서 측정된 상향 링크 프레임동안 상향 신호 값을 8회 반복하여 독출하는 과정을 개략적으로 도시한 도면FIG. 8A is a diagram illustrating a structure in which a chip for performing the AGC function of the present invention is designed. When a chip select (CS) signal is activated, the uplink signal value is repeated eight times during the uplink frame measured by the detector, Drawings outlining the process of shipment
도 8b는 본 발명은 상향 신호의 평균값과 설정된 측정 값 범위와의 비교 과 정을 통해 제1 및 제2 감쇄부의 Att의 값이 설정되는 과정을 개략적으로 도시한 도면8B is a view schematically showing a process of setting values of Att of the first and second attenuation units by comparing and setting the average value of the upstream signals and the set range of the measured values,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 AGC 에서의 입/출력 측정 결과의 그래프9 is a graph showing input / output measurement results in an AGC in an orthogonal frequency division multiple access (OFDM) wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
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