KR101600908B1

KR101600908B1 - 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR101600908B1
Application number: KR1020090077456A
Authority: KR
Inventors: 박흥수; 강신우; 전기환; 김주광; 한성철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2016-03-09
Also published as: KR20110019860A; US20110044189A1; US8375769B2

Abstract

본 발명은 신호대잡음비 측정 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치에 있어서, 잔류이득제어기로부터의 출력된 신호의 세기를 측정하여, 측정한 신호의 세기에 따라 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도의 범위의 이득을 조절하기 위한 이득 제어 신호와, 상기 설정된 이득 해상도 미만의 잔류 이득을 조절하기 위한 잔류 이득 값을 출력하는 이득제어기; 상기 이득 제어 신호에 따라 입력되는 신호를 이득 조절하는 상기 무선주파수집적회로; 및 상기 이득 조절한 신호에 상기 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 상기 잔류이득제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치 및 방법을 제공한다.

AGC, RFIC

Description

고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법 및 이를 위한 장치{A method for SINR measurement with controlling residue gain in a HSPA/HSDPA system and an apparatus}

본 발명은 고속 패킷 억세스 시스템에서 신호대잡음비 측정 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득을 조절하여 정확한 신호대잡음비를 측정하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위해 고속, 고품질의 무선 패킷데이터 통신시스템으로 발전하고 있다. 최근 3GPP의 HSPA (High Speed Packet Access) 또는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)의 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 전송 서비스를 지원하기 위해 개발되었다.

일반적인 상용 UMTS/HSDPA/HSPA용 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)는 수신되는 신호의 이득을 조절하며, RFIC의 이득은 AGC(Automatic Gain Control)를 통해 제어한다. 일반적으로, 수신 패스(RX Path)의 이득이 1dB gain 간격으로 제어가 가능하도록 되어 있다. 실제 이러한 1dB Gain 해상도가 AGC 및 기타 동작에 문제가 되지 않는 것으로 보인다.

하지만 변동된 1dB 이득 양에 따라 AGC를 통하여 이득 제어가 계속 되었을 때, SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio) 측정이 이상이 있는 것으로 나타났다. 높은 SINR이 측정되어야 하는 환경에서 이득 변경이 발생하면 SINR 측정에 문제가 있는 것으로 보였고, 원인 분석을 위해서 이득 제어를 하지 않는 상황과 좀 더 느리게 바뀌어 본 결과로 이득제어가 없거나 느리게 이루어 졌을 때 SINR이 좋게 측정 되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 수신기에서 신호대잡음비 측정 결과를 도시한 도면이다.

도 1에서, 가로축은 안테나 단에서 측정한 SINR을 나타내며, RFIC에 의해 이득이 조절된 신호가 모뎀에 입력되기 전에 측정한 SINR을 나타낸다. 또한, 이러한 신호대잡음비 측정 결과를 이상적인 경우의 신호대잡음비(Ideal Target SINR)(101), 1/12dB 간격으로 이득을 제어하는 경우에 측정한 신호대잡음비(RFIC 1/12dB Gain control)(103), 및 1dB 간격으로 이득을 제어하는 경우(105)에 측정한 신호대잡음비(RFIC 1dB Gain control) 별로 나타내었다.

도 1을 살펴보면, 이상적인 경우(101)에 대비하여, 여러 가지 구현상의 이유를 감안하여, RFIC를 1/12 dB 간격으로 제어 하는 경우(103)를 살펴보면, 대체로 정확한 SINR이 측정 되는 것을 볼 수 있다. 반면, RFIC를 1dB 제어 하는 경우(105) 측정값이 높은 SINR에서 이상적인 경우(101)에 비해 측정되는 SINR이 많이 떨어지게 측정되는 것을 확인 할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같은 측정 결과에 따르면, 일반적인 RFIC의 설계가 1dB 간격이 아닌 높은 해상도(예컨대, 1/12dB) 간격의 제어로 해결 될 수도 있겠지만, 일반적인 여러 시스템 상에서는 0.5dB 간격이거나 1dB간격이 일반적이다. 또한 현재 상용의 RFIC 호환 문제 및 비용 면에서 높은 해상도의 정밀한 RFIC 개발이 큰 부담이 될 수 있다.

또 다른 방법으로 DVGA(Digital Variable Gain Amplifier)를 이용하는 방법은 수신단의 컨버터(RX-ADC)의 유효 비트 수(ENOB, Effective Number of Bit)가 늘어나야 해결 할 수 있는 방법이다. 이는 수신단의 컨버터의 비트(bit) 수 증가로 신규로 아날로그 IP(Analog IP)를 개발하거나, 요구 사항이 늘어나는 등의 부담이 존재한다.

따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 감안한 본 발명의 목적은, RFIC의 추가적인 높은 해상도의 이득 조절 또는 컨버터의 유효 비트의 증가 없이, 잔류 이득 보상을 통해 보다 정확한 신호대잡음비를 측정할 수 있는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법 및 이를 위한 장치를 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치는, 잔류이득제어기로부터의 출력된 신호의 세기를 측정하여, 측정한 신호의 세기에 따라 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도의 범위의 이득을 조절하기 위한 이득 제어 신호와, 상기 설정된 이득 해상도 미만의 잔류 이득을 조절하기 위한 잔류 이득 값을 출력하는 이득제어기; 상기 이득 제어 신호에 따라 입력되는 신호를 이득 조절하는 상기 무선주파수집적회로; 및 상기 이득 조절한 신호에 상기 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 상기 잔류이득제어기를 포함한다.

상기 잔류 이득이 보상된 신호의 신호대잡음비(SINR)를 측정하는 신호대잡음비 측정기;를 더 포함한다.

상기 이득제어기는 상기 측정된 신호의 세기에 따라 실제 제어하고자 하는 해상도의 이득에서 상기 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도로 제어되는 이 득을 차감하여 잔류 이득 값을 얻는 것을 특징으로 한다.

상기 잔류이득제어기는, 상기 잔류 이득 값을 로그 도메인으로 입력받아 선형 도메인으로 변환하는 도메인변환기; 상기 이득 조절한 신호의 비트를 확장하여 해상도를 높이는 비트 확장기; 상기 비트 확장된 신호와 상기 선형도 메인으로 변환한 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 잔류이득보상기; 및 상기 잔류 이득을 보상한 신호를 유효 비트에 맞추어서 출력하는 세츄레이션 및 라운딩 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 잔류 이득 값의 상기 잔여이득제어기에 대한 입력을 상기 증폭된 신호가 상기 잔여이득제어기에 입력되는 시점까지 시간 지연하는 시간지연기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법은, 이득제어기가 무선주파수집적회로를 거쳐 잔류이득제어기에서 출력된 신호의 세기를 측정하는 과정과, 상기 이득제어기가 상기 신호의 세기에 따라 상기 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도 범위의 이득을 조절하기 위한 이득 제어 신호 및 상기 이득 해상도 미만의 잔류 이득 값을 출력하는 과정과, 상기 무선주파수집적회로가 상기 이득 제어 신호에 따라 수신되는 신호의 이득을 조절하는 과정과, 상기 잔류이득제어기가 상기 이득 조절한 신호에 상기 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 과정을 포함한다.

신호대잡음측정기가 상기 잔류 이득이 보상된 신호의 신호대잡음비(SINR)를 측정하는 과정을 더 포함한다.

상기 잔류 이득 값은 상기 측정한 신호의 세기에 따라 실제 제어하고자 하는 해상도의 이득에서 상기 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도로 제어되는 이득을 차감하여 얻는 것을 특징으로 한다.

상기 잔류 이득을 보상하는 과정은, 상기 잔류 이득 값을 로그 도메인으로 입력받아 선형 도메인으로 변환하는 과정과, 상기 이득 조절한 신호의 비트를 확장하여 해상도를 높이는 과정과, 상기 비트 확장된 신호와 상기 선형도 메인으로 변환한 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 과정과, 상기 잔류 이득을 보상한 신호를 유효 비트에 맞추어서 출력하는 과정을 포함한다.

상기 잔류 이득 값은 상기 이득 조절한 신호가 상기 잔류이득제어기에 입력되는 시점까지 시간 지연되어 상기 잔류이득제어기에 입력되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, RFIC의 해상도 및 수신단의 컨버터(RX-ADC)의 유효 비트 수를 늘리지 않고, 잔류 이득을 산출하여, 수신되는 신호에 잔류 이득을 보상하고, 잔류 이득을 보상한 신호의 SINR을 측정함으로써, SINR 측정의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하겠다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타 내고 있음을 유의해야 한다. 하기에서 구체적인 특정사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

기본적으로, 기저대역(Baseband)의 신호는 송신기에서 반송파 주파수(Carrier Frequency)로 주파수 상향 변환되어 안테나를 통해 라디오 주파수(RF, Radio Frequency) 신호로 송신되며, 수신기에서 안테나를 통해 수신된 RF 신호는 기저대역 신호로 주파수 하향 변환된다. 이때, 기저 대역으로 하강 변환하기 위한 수신기의 구성은 아날로그 모듈인, RFIC와 디지털 모듈인 digital IC를 포함한다.

본 발명이 적용되는 상술한 수신기 구성의 일 예에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 패킷 억세스 시스템에서 수신기의 일부를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수신기는 안테나(ANT), 듀플렉서(201), 외부 저잡음증폭기(external LNA)(203), 무선주파수집적회로(이하, "RFIC"로 축약함)(100), 컨버터(A/D convertor)(205), 잔류이득제어기(Residual Gain Controller)(300), 직류옵셋보상기(DC offset compensator)(207), 이득제어기(400), 지연제어기(401), 제어인터페이스[SPI(Serial Peripheral Interface)](403), 채널 필터(SRRC Filter, Square Root Raised Cosine Filter)(209), 보간기(Interpolator)(211), 등화기(Equalizer)(213), 보상기(compensator)(215) 및 신호대잡음비 측정기(SINR measurement)(500)를 포함한 다. 일반적으로, 도면 부호 207 내지 215, 300, 400, 401, 403 및 500은 디지털 IC라고 부를 수 있다.

안테나(ANT)를 통해 수신된 신호는 듀플렉서(201), 외부 저잡음증폭기(203), RFIC(100), 컨버터(205), 잔류이득제어기(300), 직류옵셋보상기(207), 채널 필터(209), 보간기(211) 및 보상기(215)를 거쳐 모뎀에 입력되며, 신호대잡음비 측정기(500)는 모뎀(600)에 입력되기 전 데이터에서 SINR을 측정한다.

한편, 이득제어기(400)는 직류옵셋보상기(207)의 출력 신호의 신호 세기를 측정하여, 이득 제어 신호 및 잔류 이득 값을 각각 RFIC(100) 및 잔류이득제어기(300)에 피드백한다. 이때, 이득 제어 신호는 제어인터페이스(403)를 통해 RFIC(100)에 입력되며, 잔류 이득 값은 지연제어기(401)를 통해 잔류이득제어기(300)에 입력된다.

이득 제어 신호 및 잔류 이득 값에 따라, RFIC(100)는 수신되는 신호의 이득을 조절하며, 잔류이득제어기(300)는 RFIC(100)에서 이득 조절된 신호의 잔류 이득을 보상한다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수신기는 수신 신호를 이득에 따라 조절하기 위한 괘환(feedback) 구조를 가진다.

또한, 수신기의 구조에서, 수신 주파수에 따라 신호를 걸러내여 수신단으로 입력하는 듀플렉서(201), 수신되는 신호를 저잡음 증폭(Low Noise Amplify)하기 위한 외부 저잡음증폭기(203), 왜곡된 직류 성분을 보상하기 위한 직류옵셋보상기(207), 수신 주파수 대역에서 목적되는 채널의 신호를 필터링하는 채널 필 터(209), 신호의 샘플링 간격 사이에 신호를 보간(Interpolation)하는 보간기(Interpolator)(211), 추정된 채널에 따라 채널을 보상하는 등화기(213) 및 보상기(215) 등은 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 그 상세한 설명을 생략한다.

그러면, 발명의 요지를 명확히 하기 위해 상술한 바와 같은 수신기의 구조에서 잔류 이득 조절을 통한 신호대잡음비 측정에 필요한 구성만을 도시하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에는 상술한 도 2에 따른 수신기의 구조에서 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 장치를 설명하기 위해 필요한 구성만 도시되었다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 장치는, RFIC(100)의 출력이 잔류이득제어기(300)의 입력이 된다. 이때, 컨버터(A/D convertor)(205)는 RFIC(100)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하여 잔류이득제어기(300)에 입력한다.

또한, 이득제어기(400)는 잔류이득제어기(300) 출력 신호의 세기를 측정한다. 또한, 이득제어기(400)는 측정한 신호의 세기에 따라 이득 제어 신호를 RFIC(100)로 출력하고, 잔류 이득 값을 잔류이득제어기(300)로 출력한다. 이와 같이, 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 장치는 괘환(feedback) 구조를 가진다.

한편, 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 장치는 이득 제어 신호를 RFIC(100)에 전달하는 제어인터페이스(403)와 잔류 이득 값을 시간 지연하여 잔류이득제어기(300)에 입력하는 지연제어기(401)를 더 포함한다.

게다가, 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 장치는 잔류이득제어기(300)의 출력으로부터 신호대잡음비를 측정하는 신호대잡음비 측정기(SINR measurement)(500)를 더 포함한다.

그러면, 상술한 구성의 각각에 대해서 설명하기로 한다.

RFIC(100)는 안테나(ANT)로부터 입력되는 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음증폭기(LNA)(110)와 저잡음 증폭된 신호와 소정의 신호를 믹싱하는 믹서(Mixer)(130), 그리고 중간 주파수로 변환하기 위한 중간주파수 증폭기(IF Amp.)(150)를 포함한다.

RFIC(100)는 이득제어기(400)에서 출력된 이득 제어 신호에 따라 수신되는 신호의 이득을 조절한다. 즉, 이득 제어 신호는 저잡음증폭기(LNA)(110), 믹서(Mixer)(130), 중간주파수 증폭기(IF Amp.)(150)의 이득을 제어하며, 이러한 이득에 따라 RFIC(100)는 수신되는 신호(데이터)의 이득을 조절한다. 이러한 이득 조절은 신호(데이터)의 업 컨버팅 및 다운 컨버팅(Up converting & Down Converting)을 포함한다.

이때, 이득 제어 신호는 RFIC(100)의 이득 해상도에 따른 레벨을 가진다. 예컨대, 이득제어기(400)는 1/12dB 간격으로 이득을 제어할 수 있어도, RFIC(100)의 이득 해상도가 1dB 간격이라면, 이득 제어 신호는 1dB 간격으로 이득을 조절하는 레벨 값이다.

잔류이득제어기(300)는 RFIC(100)에서 반영하지 못한 잔류 이득에 따라 입력되는 신호를 보상한다. 이러한 보상을 위해 잔류이득제어기(300)는 RFIC(100)에 의해 이득 조절된 신호에 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상한다. 여기서 잔류 이득 값은 RFIC(100)의 이득 해상도 미만의 값을 말한다. 예컨대, 조절하고자 하는 이득이 5.083 dB라고 하면, 앞서 RFIC(100)에서 1dB 해상도 간격으로 5dB만큼을 조절하고, 잔류이득제어기(300)에서 잔류 이득인 0.083dB 만큼을 보상한다. 이러한 잔류 이득 값은 이득제어기(400)로부터 출력되어, 지연제어기(401)를 거쳐 잔류이득제어기(300)에 입력된다.

이득제어기(400)는 기본적으로 수신되는 신호의 세기를 측정하여, 측정한 신호의 세기가 일정 레벨을 유지하도록 제어 신호를 피드백하는 역할을 수행한다. 본 발명의 실시 예에서 이득제어기(400)가 수신하는 신호는 잔류이득제어기(300)의 출력 신호가 된다. 이때, 이득제어기(400)는 수신되는 신호는 잔류이득제어기(300)에서 이득 조절 및 잔류 이득의 보상이 이루어졌는지 여부에 상관없이 수신한 신호(이득 조절된 데이터)의 세기를 측정한다.

먼저, 신호의 세기가 일정 레벨을 유지하도록, 이득제어기(400)는 RFIC(100)의 이득을 제어하는 이득 제어 신호를 피드백한다.

여기서, 이득 제어 신호는 수신 신호의 세기를 측정하여 일정 신호 세기보다 크거나 작을 때 일정 크기의 신호가 되게 이득을 제어하기 위한 신호이다. 여기서, 일정 신호 세기는 잔류이득제어기(300)의 출력 신호를 지속적으로 측정하여, 그 측정값을 누적하고, 누적한 값의 평균이 될 수 있다.

따라서 이득제어기(400)는 측정한 신호의 세기가 큰 경우, RFIC(100)의 이득을 낮추도록 이득 제어 신호를 출력하고, 측정한 신호의 세기가 작은 경우, RFIC(100)의 이득을 높이도록 이득 제어 신호를 출력한다.

따라서 이득 제어 신호는 RFIC(100)의 이득을 제어하기 위한 레벨 값이 될 수 있다. 이때, 이득 제어 신호의 이득 조절 범위는 RFIC(100)의 이득 해상도에 종속된다. RFIC(100)의 이득 해상도가 1dB 간격인 경우, 비록 이득제어기(400)가 1/12dB 간격으로 이득을 조절할 수 있더라도 이득 제어 신호는 1dB 간격으로 이득을 제어하는 제어 신호가 된다.

RFIC(100)는 자신의 이득 해상도에 따라 이득을 조절하므로, 이득제어기(400)는 RFIC(100)의 이득 해상도 미만의 이득(잔류 이득)을 보상하도록 잔류이득제어기(300)에 잔류 이득 값을 제공한다. 여기서, 실제 제어하고자 하는 높은 해상도의 이득(예, 5.083)에서, RFIC(100)가 지원하는 이득의 해상도(예, 1dB)로 제어되는 이득(5dB)을 차감하여 제어하지 못한 잔류 이득(0.083)을 얻을 수 있다.

제어인터페이스(403)는 이득제어기(400)가 출력한 이득 제어 신호를 RFIC(100)에 전달하기 위한 인터페이스이다. 이러한 이득 제어 신호를 전달하기 위한 인터페이스(403)는 I2C(Inter-Integrated Circuit), SBI(Serial Bus Interface), SPI(Serial Peripheral Interface) 등의 다양한 직렬 인터페이스가 될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 SPI를 예시하였다. 본 발명의 실시 예에서는 상술한 직렬 인터페이스를 예로 들어 설명하나 이에 한정하는 것은 아니며, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하여 RFIC(100)의 이득을 제어하는 신호를 전달하는 어떠한 방법도 가능하다.

지연제어기(401)는, 기본적으로, 이득제어기(400)로부터 출력된 잔류 이득 값을 잔류이득제어기(300)에 입력하는 역할을 수행한다. 또한, 지연제어기(401)는 RFIC(100)에서 이득 조절된 신호가 잔류이득제어기(300)에 입력되는 시점까지 잔류 이득 값의 입력을 시간 지연한다. 이에 따라, 잔류 이득 보상 시 불연속적인 제어가 되는 것을 방지한다.

신호대잡음비 측정기(500)는 상술한 RFIC(100)에서 이득 조절된 신호에 잔여 이득이 보상된 신호를 통해 SINR을 측정한다. 여기서, 신호대잡음비 측정기(500)는 HSPA(HSDPA)의 파일럿 채널(CPICH, Common Pilot Channel)를 이용하여 신호(signal)의 전력(power)인 RSCP(Received Signal Code Power)와 노이즈(noise)의 전력(power)인 ISCP(Interference Signal Code Power)를 각각 계산하여, SINR(RSCP/ISCP = Ior/Ioc)을 산출한다.

이어서, 본 발명의 실시 예에 따른 잔류이득제어기(300)의 세부 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 다른 잔류이득제어기를 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 잔류이득제어기(300)는, 도메인변환 모듈(301), 비트확장(Bit extension) 모듈(303), 잔류이득보상 모듈(305) 및 세츄레이션 및 라운딩(Saturation & Rounding) 모듈(307)을 포함한다.

잔류이득제어기(300)는, 지연제어기(401)로부터 시간 지연된 로그 도메인(dB scale)의 잔류 이득 값(A)을 입력 받는다. 그러면, 도메인변환 모듈(301)은 로그 도메인의 잔류 이득 값(A)을 리니어 도메인의 잔류 이득 값(B)으로 변환한다. 이러한 변환 방법은 다음의 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.

A = 20 log B

<수학식 1>에서, A는 이득제어기(400)에서 측정된 dB 영역의 잔류 이득 값이며, B는 선형 영역(linear domain)의 잔류 이득 값이다.

또한, 잔류이득제어기(300)는 RFIC(100)에 의해 이득 조절된 입력 신호(X)를 수신하며, 이때, 입력 신호(X)는 컨버터(ADC)(205)를 통해 디지털로 변환된 신호이다. 이러한 입력 신호의 샘플링 크기를 n bit라고 가정한다. 여기서, n bit는 DVGA를 이용하는 방법일 때 보다 작은 시스템이 요구하는 유효 비트(ENOB, Effective number of bit of ADC)에 해당된다.

비트확장 모듈(303)은 입력 신호의 비트를 확장하여 해상도를 높인다.

그러면, 잔류이득보상 모듈(305)은 비트 확장된 신호에 선형 영역(linear domain)의 잔류 이득 값(B)을 곱해 주어 잔류 이득을 보상한다. 이와 같이 잔류 이득을 보상하는 방법은 다음의 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.

Y = X B

<수학식 2>에서, X는 입력 신호로, 잔류 이득 보상 이전의 신호이며, 비트 확장되어 해상도가 높아진 신호이다. 또한, B는 이득제어기(400)에서 측정된 dB 영역의 잔류 이득 값을 선형 영역(linear domain)으로 변환한 신호이다.

이와 같이, 잔류이득보상 모듈(305)은 입력 신호(X)에 잔류 이득 값(B)을 곱하여 잔류 이득을 보상한다. 즉, Y는 잔류 이득이 보상된 신호이다.

세츄레이션 및 라운딩 모듈(307)은 잔류 이득이 보상된 신호(Y)를 유효 비트(n bit)에 맞추어서 세츄레이션(Saturation) 및 라운딩(Rounding) 처리하여 출력한다. 즉, 잔류이득제어기(300)의 입력되는 비트 수(n bit)에 상응하도록 출력되는 신호의 유효 비트를 조절한다. 따라서 입력 및 출력시의 데이터의 비트 크기(n bit)에 변동이 없다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법을 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 수신 신호의 전력 측정을 통해 RSSI(Receive Signal Strength Indicator)를 토대로 RFIC(100)의 이득 해상도가 시스템이 요구하는 이득 해상도를 만족하는지 여부를 판단한다. 즉, 이득제어기(400)는 S501 단계에서 조절하고자 하는 이득이 RFIC(100)의 이득 해상도 미만의 이득(잔류 이득)이 있는지 판단한다. 이때, 잔류이득이 없는 경우, 잔류 이득의 보상이 없이 RFIC(100)에 의한 이득을 조절만 수행하면 된다. 한편, 잔류 이득이 있는 경우, 이하에서 설명되는 방법에 따라 이득 조절 및 잔류 이득을 보상하는 과정을 수행한다. 즉, 도 5는 RFIC(100)의 이득 해상도가 시스템이 요구하는 이득 해상도를 만족하지 못하는 경우를 상정한 것이다. 예컨대, 조절하고자 하는 이득이 5.08dB인 경우, RFIC(100)의 이득 해상도가 1dB인 경우를 상정한다.

따라서 이득제어기(400)는 S503 단계에서 측정된 신호에서 이득 해상도 미만의 값을 도출한다.

그런 다음, 이득제어기(400)는 S505 단계에서 이득 제어 신호를 제어인터페이스(403)로 출력한다. 그러면, 제어인터페이스(403)는 S507 단계에서 이러한 이득 제어 신호를 RFIC(100)에 입력한다.

RFIC(100)는 입력 받은 이득 제어 신호에 따라 S509 단계에서 수신되는 신호의 이득을 조절한다. 그런 다음, RFIC(100)는 이득 조절된 신호를 S511 단계에서 잔류이득제어기(300)에 입력한다. 이때, RFIC(100)의 출력 신호인 아날로그 신호는 컨버터(205)에 의해 디지털 신호로 변환되어 잔류이득제어기(300)에 입력된다. 이러한 변환 과정은 도시하지 않았다.

한편, 이득제어기(400)는 S513 단계에서 잔류 이득 값을 지연제어기(401)로 출력한다. 잔류 이득 값의 출력은 상술한 S505 단계와 동시에 이루어질 수 있다. 이득제어기(400)는 이득 제어 신호 및 잔류 이득 값을 동시에 출력할 수 있다.

잔류 이득 값을 수신한 지연제어기(401)는 S515 단계에서 잔류 이득 값의 잔류이득제어기(300)로의 입력 시간을 지연한다. 이때, 지연제어기(401)는 RFIC(100)에서 출력되는 신호가 잔류이득제어기(300)에 입력되는 시점(S511)과 동기 되도록 시간을 지연한다.

지연제어기(401)는 시간 지연된 잔류 이득 값을 S517 단계에서 잔류이득제어기(300)에 입력한다. 잔류 이득 값을 입력 받은 잔류이득제어기(300)는 S519 단계에서 RFIC(100)에 의해 이득 조절된 신호(데이터)에 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상한다.

그런 다음, 잔류이득제어기(300)는 S521 단계에서 잔류 이득을 보상한 신호를 출력한다.

이에 따라, S523 단계에서 신호대잡음비측정기(500)는 이득 조절되고, 잔류 이득이 보상된 신호를 통해 신호대잡음비(SINR)을 측정한다. 신호대잡음비(SINR)는 파일럿 채널(CPICH, Common Pilot Channel)에서, RSCP(Received Signal Code Power)와 ISCP(Interference Signal Code Power)를 각각 산출하고, SINR(RSCP/ISCP = Ior/Ioc)을 구한다.

이와 같이, 잔류 이득을 보상한 데이터의 파일럿 채널(CPICH, Common Pilot CHannel)에서 신호대잡음비를 측정하는 경우에 이점에 대해서 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법의 이점을 설명하기 위한 그래프이다.

도 6에서, 가로축은 안테나로 입력되는 신호에서 측정한 SINR을 나타내며, 세로축은 신호대잡음비 측정기(SINR measurement)(500)에서 측정한 SINR을 나타낸다.

또한, 이러한 신호대잡음비 측정 결과를 이상적인 경우의 신호대잡음비(Ideal Target SINR)(601), 1/12dB 간격으로 이득을 제어하는 경우에 측정한 신호대잡음비(RFIC 1/12dB Gain control)(603), 1dB 간격으로 이득을 제어하는 경우(607)에 측정한 신호대잡음비(RFIC 1dB Gain control)(607) 및 본 발명의 실시 예에 따른 방법(RFIC 1dB Gain control + Residue Gain Control)(605) 별로 나타내 었다.

도 6을 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 방법(605)은 이상적인 경우(601)에 비해서는 떨어지지만, RFIC를 1/12 dB 간격으로 제어 하는 경우(603)와 거의 유사한 측정 결과를 보인다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법은, RFIC의 이득 해상도를 높이거나, 수신단의 컨버터(Rx ADC)의 유효 비트를 증가시키지도 않고, 보다 정확한 측정 결과를 가져온다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시 예에서는 HSPA(HSDPA) 시스템에서 정확한 SINR을 측정하기 위한 잔류 이득을 조절하는 방법에 대해서 설명하였으나, 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되지 않으며, 신호를 측정하여, 이득을 제어하는 피드백 구조를 가진 모든 응용 분야에 적용될 수 있음은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 수신기에서 신호대잡음비 측정 결과를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고속 패킷 억세스 시스템에서 수신기의 일부를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 장치를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 다른 잔류이득제어기를 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법의 이점을 설명하기 위한 그래프.

Claims

고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치에 있어서,

잔류이득제어기로부터의 출력된 신호의 세기를 측정하여, 측정한 신호의 세기에 따라 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도의 범위의 이득을 조절하기 위한 이득 제어 신호와, 상기 설정된 이득 해상도 미만의 잔류 이득을 조절하기 위한 잔류 이득 값을 출력하는 이득제어기;

상기 이득 제어 신호에 따라 입력되는 신호를 이득 조절하는 상기 무선주파수집적회로; 및

상기 이득 조절한 신호에 상기 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 상기 잔류이득제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 잔류 이득이 보상된 신호의 신호대잡음비(SINR)를 측정하는 신호대잡음비 측정기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 이득제어기는 상기 측정된 신호의 세기에 따라 실제 제어하고자 하는 해상도의 이득에서 상기 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도로 제어되는 이득을 차감하여 잔류 이득 값을 얻는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 잔류이득제어기는,

상기 잔류 이득 값을 로그 도메인으로 입력받아 선형 도메인으로 변환하는 도메인변환기;

상기 이득 조절한 신호의 비트를 확장하여 해상도를 높이는 비트 확장기;

상기 비트 확장된 신호와 상기 선형도 메인으로 변환한 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 잔류이득보상기; 및

상기 잔류 이득을 보상한 신호를 유효 비트에 맞추어서 출력하는 세츄레이션 및 라운딩 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치.
제1항에 있어서,

상기 잔류 이득 값의 상기 잔류이득제어기에 대한 입력을 상기 이득 조절한 신호가 상기 잔류이득제어기에 입력되는 시점까지 시간 지연하는 지연제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정을 위한 장치.
고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법에 있어서,

이득제어기가 무선주파수집적회로를 거쳐 잔류이득제어기에서 출력된 신호의 세기를 측정하는 과정과,

상기 이득제어기가 상기 신호의 세기에 따라 상기 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도 범위의 이득을 조절하기 위한 이득 제어 신호 및 상기 이득 해상도 미만의 잔류 이득 값을 출력하는 과정과,

상기 무선주파수집적회로가 상기 이득 제어 신호에 따라 수신되는 신호의 이득을 조절하는 과정과,

상기 잔류이득제어기가 상기 이득 조절한 신호에 상기 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법.
제6항에 있어서,

신호대잡음측정기가 상기 잔류 이득이 보상된 신호의 신호대잡음비(SINR)를 측정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법.
제6항에 있어서,

상기 잔류 이득 값은 상기 측정한 신호의 세기에 따라 실제 제어하고자 하는 해상도의 이득에서 상기 무선주파수집적회로의 설정된 이득 해상도로 제어되는 이득을 차감하여 얻는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법.
제6항에 있어서,

상기 잔류 이득을 보상하는 과정은,

상기 잔류 이득 값을 로그 도메인으로 입력받아 선형 도메인으로 변환하는 과정과,

상기 이득 조절한 신호의 비트를 확장하여 해상도를 높이는 과정과,

상기 비트 확장된 신호와 상기 선형도 메인으로 변환한 잔류 이득 값을 곱하여 잔류 이득을 보상하는 과정과,

상기 잔류 이득을 보상한 신호를 유효 비트에 맞추어서 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법.
제6항에 있어서,

상기 잔류 이득 값은 상기 이득 조절한 신호가 상기 잔류이득제어기에 입력되는 시점까지 시간 지연되어 상기 잔류이득제어기에 입력되는 것을 특징으로 하는 고속 패킷 억세스 시스템에서 잔류 이득 제어를 통한 신호대잡음비 측정 방법.
입력 신호에 대한 신호대잡음비 계산 방법에 있어서,

상기 입력 신호와 미리 설정된 해상도에 기초하여 이득 제어 신호를 생성하는 단계;

상기 미리 설정된 해상도 미만의 잔류 이득을 생성하는 단계;

상기 이득 제어 신호와 상기 잔류 이득에 기초하여 상기 입력 신호의 이득을 조절하는 단계; 및

상기 이득 조절된 입력 신호의 신호대잡음비를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비 계산 방법.
제11항에 있어서, 상기 입력 신호의 이득을 조절하는 단계는,

상기 이득 제어 신호에 기초하여 상기 입력 신호의 이득을 조절하는 단계; 및

상기 이득 조절된 입력에 상기 잔류 이득을 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비 계산 방법.
제11항에 있어서, 상기 이득 제어 신호를 생성하는 단계는,

상기 입력 신호의 세기를 측정하는 단계; 및

상기 측정된 세기와 상기 미리 설정된 해상도에 기초하여 상기 이득 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비 계산 방법.
제11항에 있어서, 상기 잔류 이득을 생성하는 단계는,

실제 제어하고자 하는 이득에서 상기 이득 제어 신호에 상응하는 이득을 차감하는 단계;

상기 차감의 결과를 선형 도메인으로부터 대수 도메인으로 변환하는 단계; 및

상기 변환의 결과를 상기 잔류 이득으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비 계산 방법.