KR101495113B1 - 디지털 게인 자동컨트롤 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LTE 데이터통신 환경의 이동통신시스템에서 중계기의 출력 게인을 자동으로 컨트롤하도록 한 디지털 게인 자동컨트롤방법에 관한 것으로, 상기 ADC는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키고, 상기 FPGA는 상기 ADC로 변환된 디지털신호를 입력받아서 입력신호의 PAPR(peak to average power ratio)을 측정하여 입력신호의 형태를 판독하고; 입력 신호에서 PAPR이 변동되면 무선통신신호인 리소스 블록(Resource Block)이 변동된 것으로 판정하고, 입력 평균 파워(Input Average Power)가 변동되면 채널(Channel)의 변동으로 판정하며; 위와 같은 판정을 토대로 출력 게인을 변화시키며, 상기 DAC는 상기 FPGA로 부터 전달된 디지털신호를 아날로그신호로 변환시키는 것을 특징으로 한다.

Description

디지털 게인 자동컨트롤 방법{digital gain automatic control method}

본 발명은 디지털 게인 자동컨트롤방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 LTE 데이터통신 환경의 이동통신시스템에서 중계기의 출력 게인을 자동으로 컨트롤하도록 한 디지털 게인 자동컨트롤방법에 관한 것이다.

특허공개번호 10-2009-0020717(유선선로 ＡＧＣ 와 무선선로 ＡＧＣ 기능을 갖는 중계시스템 및 그 방법)호에 따르면, "중계기(DRFU)에서 마이크로웨이브유닛(DMWU)으로의 송수신 신호 링크를 지원하는 모듈로서, 외부 제어에 의해 온/오프 구동되고 온 구동시 일정한 순방향 파일롯 출력레벨을 발생시키는 도너 모뎀 장치와;이득 조정명령에 따라 내부 감쇠기의 감쇠값을 제어하는 모뎀이 내장된 도너 RF 모듈과;중계기(RRFU)에서 마이크로 웨이브유닛(RMWU)으로의 송수신 신호 링크를 지원하는 모듈로서,외부 제어에 의해 온/오프 구동되고 온 구동시 일정한 역방향 파일롯 출력레벨을 발생시키는 리모트 모뎀 장치와;이득 조정 명령에 따라 내부 감쇠기의 감쇠값을 제어하는 모뎀이 내장된 리모트 RF 모듈과;상기 도너 모뎀 장치의 순방향 파일롯 신호를 마이크로웨이브 유닛(DMWU)과 마이크로웨이브유닛(RMWU)을 통해 전달 받은 신호를 측정하여 RF 감시 장치에 전달해주는 리모트 RF 모듈; 상기 리모트 모뎀 장치의 역방향 파일롯 신호를 마이크로 유닛(RMWU)과 마이크로 유닛(DMWU)을 통해 전달 받은 신호를 측정하여 RF 감시 장치에 전달해주는 도너 RF 모듈로 구성된다. 상기 도너 모뎀 장치의 파일롯 신호를 1차적으로 마이크로웨이브유닛(DMWU)이 입력받아 그 출력값을 기준 캐리어 출력 값과 비교하여 케이블 손실을 보상하고, 2차적으로 마이크로웨이브유닛(RMWU)을 통해 리모트 모뎀 장치가 입력 받아 그 출력값을 기준 출력값과 비교하여 공간 패스 손실를 감쇠기 제어값에 의해서 자동 보상;상기 리모트 모뎀 장치의 파일롯 신호를 1차적으로 마이크로웨이브유닛(RMWU)이 입력받아 그 출력값을 기준 캐리어 출력값과 비교하여 케이블 손실을 보상하고, 2차적으로 마이크로웨이브유닛(DMWU)을 통해 리모트 모뎀 장치가 입력받아 그 출력값을 기준 출력값과 비교하여 공간 패스 손실를 감쇠기 제어값에 의해서 자동 보상하는 시스템을 구현함으로써 케이블 손실에 의한 시스템 설치를 용이하게 할 수 있고,마이크로웨이브유닛과 마이크로웨이브유닛 사이의 공간 패스 로스를 감시하여 장비 설치 후 패스 로스에 영향을 줄 수 있는 이상 상황에 서비스 감시 기능을 가질 수 있으며 , 환경 변화에 따른 링크 구간 이득 변화에 능동적으로 대처할 수 있게 하고 중계기의 통화 품질을 지속적으로 유치할 수 있게 한다."라고 개시된 바가 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 현재 상용화된 무선중계기의 출력은 대한민국의 경우에는 20dBm으로 고정되어야 하고, 무선중계기로 들어오는 입력은 무선환경에 따라서 매우 다양하기 때문에 무선중계기(10)는 게인(gain)을 컨트롤하여야 한다.

특허공개번호 10-2009-0020717(유선선로 ＡＧＣ 와 무선선로 ＡＧＣ 기능을 갖는 중계시스템 및 그 방법)

그러나, WCDMA 또는 CDMA 계열 신호(Signal) 처리에서 사용되는 자동이득제어장치(AGC)로 구현할 경우에는 높은 PAPR로 인해서 타사 서비스에 좋지 않은 영향을 줄 수 있는 단점이 있고, 무선(Air) 환경에 따른 입력 평균 파워(Input Average Power)만으로 자동이득제어장치에 반영하여 보상하여야 할 필요가 있다.

또한, 무선통신신호로 이루어진 리소스(Resource Block)의 변동에 따라서 평균 파워(Average Power)를 변동시키도록 자동이득제어장치(AGC)에 반영될 경우에는 커버리지(Coverage)이 가 변동될 우려가 있어서 치명적인 단점이라고 하지 않을 수 없다.

왜냐하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, WCDMA/CDMA 신호는 (A)와 같이 균일한 웨이브 형태를 띠는데 비해서, LTE 신호는 (B)와 같이 종단 부분만으로 된 형태를 띠게 되어 리소스블록의 변동에 의존해서 평균파워를 변동시키면 상당한 문제를 일으키게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 입력 신호에서 PAPR이 변동되면 무선통신신호인 리소스 블록(Resource Block)이 변동된 것으로 판정하고, 입력 평균 파워(Input Average Power)가 변동되면 채널(Channel)의 변동으로 판정하도록 조합함으로써 스마트 게인 컨트롤을 구현한 디지털자동게인컨트롤방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기지국의 음영지역에 설치되어 기지국과 단말기 사이의 무선통신을 가능하도록 하기 위한 무선중계기에는 ADC, FPGA, DAC를 구비하고, 상기 무선중계기의 출력 게인을 자동으로 컨트롤하는 방법으로 제안된다.

이 컨트롤방법은 상기 ADC는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키고, 상기 FPGA는 상기 ADC로 변환된 디지털신호를 입력받아서 입력신호의 PAPR(peak to average power ratio)을 측정하여 입력신호의 형태를 판독하고; 입력 신호에서 PAPR이 변동되면 무선통신신호인 리소스 블록(Resource Block)이 변동된 것으로 판정하고, 입력 평균 파워(Input Average Power)가 변동되면 채널(Channel)의 변동으로 판정하며; 위와 같은 판정을 토대로 출력 게인을 변화시키며, 상기 DAC는 상기 FPGA로 부터 전달된 디지털신호를 아날로그신호로 변환시키는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 FPGA 내부에는 SQA(Signal Quality Analyzer)를 더 포함하는 것이다.

본 발명의 바람직한 효과에 따르면, 1)메모리(Memory)에 저장만 하면 스펙트럼 도메인(Spectrum Domain), 타임도메인(Time Domain), 첨두전력 대 평균전력비(PAPR)를 측정하는 것이 가능하므로 현장 점검 시 별도의 장비가 불필요한 장점이 있고, 2)첨두 전력 대 평균전력비(PAPR)과 평균전력(Average Power)의 조합으로 AGC 구현하여 리소스블록(RB)의 파악 없이도 정상적인 동작이 가능한 장점이 있다.

도 1은 무선중계기에서 게인을 조절하는 종래의 방법을 설명하기 위한 블록도.
도 2는 무선중계기에서 게인을 조절하는 종래의 방법을 실시할 경우, 발생되는 문제점을 설명하기 위한 그래프.
도 3은 본 발명에 따라서 무선중계기의 게인을 자동으로 컨트롤하는 방법을 설명하기 위한 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따라서 무선중계기의 게인을 자동으로 컨트롤하는 방법을 설명하기 위한 블록도로서, 무선중계기(20)에는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 ADC(21), 입력신호에 따라서 게인(gain)을 자동으로 조절하는 AGC와, 피크전력(Peak Power), 평균전력(Average Power)를 지속적으로 축적(Accumulation)시키는 SQA(Signal Quality Analyzer)를 가진 FPGA(22)가 구비된다. 또한, 디지털신호를 아날로그신호로 변환시키는 DAC(23)을 포함하여 구성된다.

참고로, 상기 PAPR은 첨두 전력 대 평균전력비를 의미하는 것으로, Peak to Average Power Ratio의 약자로서, 기저 대역 전송 신호가 송신기에 미치는 영향을 표시하는 기준으로 평균 전력에 대한 첨두 전력의 비율. 일반적으로 송신기의 전력은 평균 전력을 의미한다. 그러나 실제로 송신되는 전력에는 피크 전력이 존재하고 이는 적절하게 설계되지 않을 경우 상호 변조를 일으켜 방송 품질 저하의 원인이 된다.

본 발명은 무선중계기에 적용되는데, 이러한 무선중계기는 기지국의 음영지역에 설치되어 기지국과 단말기 사이의 무선통신을 가능하도록 하기 위한 것이다.

이러한 무선중계기에서 출력 게인을 자동으로 컨트롤하는 방법을 살펴본다.

상기 ADC는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키고, 상기 FPGA는 상기 ADC로 변환된 디지털신호를 입력받아서 입력신호의 PAPR(peak to average power ratio)을 측정하여 입력신호의 형태를 판독하는 과정을 거친다.

입력 신호에서 PAPR이 변동되면 무선통신신호인 리소스 블록(Resource Block)이 변동된 것으로 판정하고, 입력 평균 파워(Input Average Power)가 변동되면 채널(Channel)의 변동으로 판정한다. 이때, 채널의 변동은 채널환경요인에 의한 신호변동을 의미한다.

위와같은 판정을 토대로 무선중계기의 FPGA는 게인(gain)을 변경한다.

요컨대, 입력 전력의 변동도는 채널환경의 변동량과 LTE 신호의 리소스블록(RB)의 변동에 따른 전력변동량을 함께 고려하여 게인을 자동으로 컨트롤하고, 이를 위해서 무선중계기의 특정블록을 디지털화하여 구성된다.

한편, 상기 FPGA 내부에는 SQA(Signal Quality Analyzer)를 포함하는데, 이는 Peak Power, Average Power를 지속적으로 Accumulation하고, LTE 10 ms의 1 Frame을 주기로 Update하게 된다.

10 ; 무선중계기 20 ; 무선중계기
21 ; ADC 22 ; FPGA
23 ; DAC

Claims (2)

1. 기지국의 음영지역에 설치되어 기지국과 단말기 사이의 무선통신을 가능하도록 하기 위한 무선중계기에는 ADC, FPGA, DAC를 구비하고, 상기 무선중계기의 출력 게인을 자동으로 컨트롤하는 방법에 있어서,
   상기 ADC는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키고, 상기 FPGA는 상기 ADC로 변환된 디지털신호를 입력받아서 입력신호의 PAPR(peak to average power ratio)을 측정하여 입력신호의 형태를 판독하고;
   입력 신호에서 PAPR이 변동되면 무선통신신호인 리소스 블록(Resource Block)이 변동된 것으로 판정하고, 입력 평균 파워(Input Average Power)가 변동되면 채널(Channel)의 변동으로 판정하며;
   위와같은 판정을 토대로 출력 게인(gain)을 변화시키며, 상기 DAC는 상기 FPGA로 부터 전달된 디지털신호를 아날로그신호로 변환시키며;
   상기 FPGA 내부에는 SQA(Signal Quality Analyzer)를 포함하는 디지털자동게인컨트롤방법.
   
2. 삭제

Images