KR19980030359A

KR19980030359A - 부호분할 다중 접속방식 단말기의 외부 간섭신호 제거장치

Info

Publication number: KR19980030359A
Application number: KR1019960049745A
Authority: KR
Inventors: 조선
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-07-25
Also published as: DE19782102T1; SE9901536L; WO1998019477A1; GB9907858D0; CN1242127A; IN192582B; JP3202248B2; GB2333667A; AU4401197A; BR9712583A; RU2197777C2; IL121395A; US6229797B1; IL121395A0; AU716099B2; SE521355C2; KR100251560B1; CN1105465C; DE19782102B4; GB2333667B

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

부호분할 다중 접속방식 단말기에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

AMPS 기지국으로부터 전파되는 외부 간섭신호를 제거하고 순수한 CDMA신호만 수신하도록 하여 AMPS기지국으로 사용자 전화기가 이동하더라도 호가 끊어지거나 통신상 에러가 발생하지 않도록 하는 장치를 제공함에 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지

무선 수신한 신호로부터 간섭신호를 검출하고 그 검출한 간섭 정도에 따라 상기 간섭신호를 제거하기 위해 감쇠량을 다양한 방법으로 자동 조정한다. 저잡음 증폭기 전단에 다단계 혹은 연속적 이득 가변형 감쇠기를 접속한다. 둘째, 저잡음 증폭기의 피드백 저항의 선택이 가능하게 하거나 공급전압의 조절이 가능하게 하여 다단계 혹은 연속적 이득 가변 감쇠가 별도의 감쇠기 추가없이 상기 저잡음 증폭기의 자체적 구성에서 이루어지도록 한다.

라. 발명의 중요한 용도

외부 간섭신호를 제거하여 통화의 질을 높이는데 있다.

Description

부호분할 다중 접속방식 단말기의 외부 간섭신호 제거장치

본 발명은 디지탈 통신시스템에 있어서 부호분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : 이하 CDMA라 함.)방식 이동체 시스템에 관한 것으로, 특히 외부 간섭(interference)신호의 제거가 가능한 수신기에 관한 것이다.

통상적으로 CDMA 변조 방식을 채택하여 설계한 것은 디지탈 시스템이라 하고, 주파수 변조 방식을 채택하여 설계한 것은 신형 이동전화 서비스(Advanced Mobile Phone Service: 이하 AMPS라 함.)시스템이라 한다. CDMA 셀룰러 시스템은 실제 사용할 때 아날로그 시스템과 듀얼(dual) 모드로 사용된다. 즉 CDMA 모드뿐만 아니라 AMPS 모드에서도 사용이 가능한 듀얼 모드 전화기로 설계하여 사용한다.

그러나 듀얼모드 형식의 전화기는 아날로그 밴드로부터 전파되는 외부 간섭(interference)신호로 인해 호(call)가 끊어지거나 통신은 하더라도 에러가 발생할 확률이 매우 높다. 이러한 신호를 불협화 왜곡(InterModulation Distortion: 이하 IMD라 함.)이라고 하는데, 이 신호는 CDMA 단말기가 AMPS 기지국 근처에 가까이 가 있을 때 CDMA 수신장치에 영향을 미치게 된다. 강한 외부 간섭신호는 CDMA 수신기의 저잡음 증폭기에 과부하를 일으키며, IMD 성분이 CDMA 대역에 나타나서 강한 간섭을 일으킨다. 그리고 결국에 가서는 통화상태가 끊어지게 된다.

이와 같은 간섭신호의 영향을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

간섭신호가 안테나를 통해 저잡음 증폭기를 거치면 이에 대한 2차 및 3차 하모닉(harmonic) Eo이 나온다. 상기 하모닉 Eo는 다음 수학식 1로 나타낸다.

만일 같은 크기이고 주파수가 다른 이중톤(two tone)이 발생했다고 가정하면, 상기 다른 이중톤 Ei는 다음 수학식 2로 나타낸다.

상기 수학식 3에 나타낸 바와 같이 각각 제1주파수 F1과 제2주파수 F2를 갖는 두 신호가 증폭될 때 증폭기에 의한 비선형요소는 2차와 3차 혼합 형태의 곱들(products)로 발생한다. 2차 혼합은 2F1, 2F2, F1+F2, F1-F2이다. 이 혼합 성분의 신호는 협대역의 대부분의 시스템에 대하여 바깥쪽에 위치하므로 무시해도 된다. 3차 혼합은 2F1+F2, 2F1-F2, 2F2-F1, 2F2+F1이고, 이 혼합성분의 신호가 IMD이며 대개 시스템의 통과대역에 위치하여 나쁜 영향을 미친다.

따라서 본 발명의 목적은 AMPS기지국으로 사용자 전화기가 이동하더라도 호가 끊어지거나 통신상 에러가 발생하지 않도록 AMPS 기지국으로부터 전파되는 외부 간섭신호를 제거하여 순수한 CDMA신호만 수신하게 하는 외부 간섭신호 제거장치를 제공함에 있다.

도 1은 불협화 왜곡 신호를 주파수별로 나타낸 그래프

도 2는 외부 간섭신호가 존재하는 경우 1차 및 3차 신호의 이득 특성을 나타낸 그래프

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 외부 간섭신호의 제거가 가능한 CDMA 수신기의 일부 구성을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 감쇠기 이득 감쇠량과 제어전압의 관계를 나타낸 그래프

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 외부 간섭신호의 제거가 가능한 CDMA 수신기의 일부 구성을 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 감쇠기 이득 감쇠량과 제어전압의 관계를 나타낸 그래프

도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 외부 간섭신호의 제거가 가능한 CDMA 수신기의 일부 구성을 나타낸 도면

도 8은 본 발명의 제3실시 예에 따른 저잡음 증폭기 이득 감쇠량과 제어전압의 관계를 나타낸 그래프

도 9는 본 발명의 제4실시 예에 따른 외부 간섭신호의 제거가 가능한 CDMA 수신기의 일부 구성을 나타낸 도면

도 10은 본 발명의 제4실시 예에 따른 저잡음 증폭기 이득 감쇠량과 제어전압의 관계를 나타낸 그래프

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예에서는 실질적인 IMD 신호의 검출을 위한 요소(factor)로 다음 두가지를 선택한다. 첫째가 수신전계강도(Received Signal Strength Indicator: 이하 RSSI라 함.)이다. 둘째는 순방향 통화 채널에서의 서비스 옵션 2에 의한 프레임 에러 비율(Frame Error Rate: 이하 FER이라 함.)을 선택한다. 서비스 옵션 2는 단말기의 루프 백 서비스 옵션을 위한 표준이다. 상기 FER은 %로 표시하며, '1-(수신된 좋은 프레임/전송한 전체 프레임)'으로 계산한다.

상기 RSSI를 선택하는 것은 전송기와 수신기 사이의 신호 전력에 대한 자연적인 손실(natural loss)을 고려한 것이다. 여기서 자연적인 손실이라 함은 경로(path) 손실 혹은 자유 공간 감쇠(free space attenuation), 흡수(absorption), 페이딩(fading) 자유 공간 감쇠, 대기의(atmospheric) 흡수를 고려한 것이다.

다음 수학식 4 ∼ 수학식 9는 전송기와 수신기 사이의 신호 전력에 대한 식들을 나타낸 것으로, AMPS 기지국으로부터 날아오는 외부 간섭신호를 제거하기 위한 요소들 즉 RSSI 및 FER를 상기 식들로부터 선택할 수 있음을 나타낸다.

먼저 수신 안테나에서의 전력 밀도는 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

상기 Pt는 전송기에서 발사하는 신호의 레벨을 나타낸다. 또한 상기 d는 전송기와 수신기 사이의 거리를 나타낸다. 수신 안테나에 의해 접속된 전력 PAr은 다음 수학식 5로 나타낼 수 있다.

여기서 상기 Aea는 유효영역(effective area)을 나타낸다. 상기 유효영역은 안테나 게인(gain)과에 비례한다. 상기 안테나 게인 G는 다음 수학식 6으로 나타낼 수 있다.

여기서는 이득(efficiency)을 나타낸다. 그러므로 수신 안테나에 의해 접속된 전력 PAr은 다음 수학식 7로 나타낼 수 있다.

여기서는이다. 그러므로 전송기와 수신기 사이의 이득은 다음 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다. 여기서 d는 킬로미터 단위이고, f 메가헤르쯔 단위로 사용한다.

공간(space) 손실은 데시벨(decibel)로 나타낼 때 다음 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.

도 1은 IMD신호를 주파수별로 나타낸 그래프이다. 2 톤(tone) 간섭에 대하여 3차의 IMD신호는 수신기 자체의 통과 대역폭내에 위치하게 된다. 상기 통과 대역폭내에 위치한 IMD신호는 원래 받아들여질 신호를 악화시킨다. 3차 IMD의 유용한 측정 방법으로는 입력쪽에서 IIP₃(Input third order Intercept Point)라고 하는 교차점을 찾는 방법이다. 이 방법은 저잡음 증폭기의 특성을 좌우하게 된다. 즉 상기 IIP₃는 2톤 신호에 대하여 1차 신호의 이득 특성과 3차 신호의 이득 특성에 대해서만 정의한 것이다. 1차 신호를 증가시키면 저잡음 증폭기 자체의 특성 때문에 입력 레벨이 증가하면 더 이상의 입력 레벨에 대하여 증가하지 않고 포화(saturation)된다.

도 2는 외부 간섭이 존재하는 경우 1차 및 3차 신호의 이득 특성을 나타낸 그래프이다. 상기 그래프에 도시한 바에 따르면, 외부 간섭에 따른 IMD는 1차 신호의 1dB 증가에 대하여 3dB 정도의 증가를 갖는다. 즉 1:3 기울기로 계속적으로 증가하게 된다. 이와 같이 외부 간섭이 증가하게 되면 IMD가 증가하여 원래 받아들일 신호가 깨어지기 때문에 디지털 셀룰러 시스템에서는 원하는 정보를 받아들일 수가 없게 된다. 그러므로 이러한 신호를 감쇠시키기 위해서는 외부 간섭을 줄여야만 한다. 또한 외부 간섭을 줄이기 위해서는 저잡음 증폭기에 입력되는 신호를 감쇠시켜야 한다.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 외부 간섭신호의 제거가 가능한 CDMA 수신기의 일부 구성을 나타낸 도면으로서, 전압제어가 다단계로 이루어지는 이득 가변형 감쇠회로를 포함한다. CDMA신호를 수신하는 안테나 11과, 듀플렉서 18과, 잡음의 발생을 적게 하면서 상기 수신된 신호를 일정한 레벨로 증폭하는 저잡음 증폭기 13와, 상기 저잡음 증폭기 13의 앞(입력)단에 접속되며, 하나 이상의 저항소자로 이루어지며 상기 수신된 신호의 크기를 일정 정도 감소시키는 다수의 감쇠기 121∼12n과, 한 단자가 상기 다수의 감쇠기 121∼12n과 일대일 접속되고 다른 단자는 상기 듀플렉스 18 사이에 접속되며 평상시에는 오프 상태를 유지하고 소정의 제어가 있을 때에만 온되는 스위치 211∼21n과, 상기 안테나 11로 입력되는 신호의 간섭 정도를 검출하는 간섭검출부 15와, 검출된 간섭 정도로부터 감쇠량을 결정하고 상기 다수의 스위치 211∼21n중 하나 이상을 선택하여 온 상태로 전환하게 하는 스위치구동부 14로 구성된다. 단, 상기 간섭검출부 15는 수신전계강도(Received Signal Strength Indicator)와, 파일럿 채널, 싱크 채널, 페이징 채널, 순방향 채널 및 전력제어부 채널에 대한 의사잡음(pseudo noise) 칩당 평균 전송 에너지의 비율(Ec/Io) 혹은 순방향 통화 채널에서의 서비스 옵션 2에 의한 프레임 에러 비율(Frame Error Rate) 등으로써 간섭 정도를 판단한다.

상기한 구성에 따르면, 상기 간섭검출부 15에서 외부 간섭 정도를 검출한 결과에 따라 스위치 211∼21n을 절환해줌으로써 상기 저잡음 증폭기 13의 앞단에서의 이득을 가변시킨다. 결국, 외부 간섭이 증가할 때에는 그 증가분 만큼 제어전압도 높아지도록 하여 그 만큼 감쇠량이 커져서 외부 간섭을 줄이도록 한다.

도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 감쇠기 이득 감쇠량과 제어전압의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기 그래프에 따르면, 전압의 증가에 대하여 감쇠기 이득 감쇠량은 계단형으로 증가한다.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 외부 간섭신호의 제거가 가능한 CDMA 수신기의 일부 구성을 나타낸 도면이다. 전술한 도 3의 경우와 같이 다수의 감쇠기 121∼12n과 스위치 211∼21n을 사용하면 이득이 단계별로 세팅(setting)되지만, 본 제2 실시 예의 구성에 따르면, 핀(pin) 다이오드를 사용하므로 연속적인 변화가 일어난다. 구체적으로, 감쇠기 25는 듀플렉서 18과 저잡음증폭기 입력단 사이에 접속된 코일() L, 상기 코일 L 양단에 각각 콘덴서 C1과 C2를 통해 접속되는 핀다이오드 D1과 D2, 상기 각 콘덴서와 핀다이오드의 접속점과 제어전압 발생부 23 사이에 접속된 저항 R1과 R2로 구성된다. 간섭검출부 15에서의 간섭 검출 결과에 따라 제어전압 발생부 23에서는 소정의 제어전압 Vt를 발생하여 상기 감쇠기 25의 핀다이오드 D1, D2와 상기 콘덴서 C1과 C2의 접속점에 인가한다. 이렇게 되면 다음 조건을 만족하는 한 상기 콘덴서 C1과 C2를 거쳐 듀플렉서 18로부터 저잡음증폭기 입력단으로 전달되는 신호에는 감쇠기가 이루어진다. 즉 무선신호의 처리에 있어 콘덴서는 그라운드에 접속되면 감쇠기의 역할을 하게 되는데, 도시한 바에 따르면, 상기 콘덴서 C1과 C2도 상기 핀다이오드 D1과 D2를 거쳐 그라운드에 접속되므로 감쇠기로서의 역할을 하게 된다. 상기 핀다이오드 D1과 D2에는 그 특성상 제어전압 Vt가 높아질수록 유입되는 전류량이 많아지고 그 결과 순저항치가 낮아지게 된다.

도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 감쇠기 이득 감쇠량과 제어전압의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기 그래프에 따르면, 전압의 증가에 대하여 감쇠기 이득 감쇠량은 연속적으로 증가한다.

도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 외부 간섭신호의 제거가 가능한 CDMA 수신기의 일부 구성을 나타낸 도면이다. 이 구성에 따르면, 트랜지스터를 사용하여 저잡음 증폭기를 구현할 때 그 피드백 저항을 스위칭하므로써 이득이 변하게 한다. 구체적으로, 저잡음 증폭기 52는 증폭용 트랜지스터 TR과 상기 트랜지스터 TR의 콜렉터에 일단이 접속된 다수의 스위치 311∼31n을 가지며, 상기 각 스위치 311∼31n의 타단과 상기 트랜지스터 TR의 베이스와의 사이에 저항 R3, …,R4를 접속하여 구성한다. 상기 스위치 311∼31n은 간섭검출부 15에서의 간섭 검출 결과에 따라 스위치구동부 35에서 출력되는 소정의 스위칭신호의 제어를 받아 온 혹은 오프된다. 이와 같이 피드백 저항을 다르게 함으로써 증폭도를 조정하여 감쇠의 효과를 얻는다. 본 실시예에서는 트랜지스터를 사용하고 있으나 연산증폭기를 사용해도 된다.

도 8은 본 발명의 제3실시 예에 따른 저잡음 증폭기 이득 감쇠량과 제어전압의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기 그래프에 따르면, 전압의 증가에 대하여 저잡음 증폭기 이득 감쇠량은 계단형으로 증가한다.

도 9는 본 발명의 제4실시 예에 따른 외부 간섭신호의 제거가 가능한 CDMA 수신기의 일부 구성을 나타낸 도면이다. 전술한 도 7의 경우는 이득이 단계별 세팅되지만, 본 제4 실시 예의 구성에 따르면 연속적인 변화가 일어난다. 구체적으로, 트랜지스터를 사용하여 저잡음 증폭기를 구현할 때 그 전원전압을 조절하므로써 이득이 변하게 한다. 구체적으로, 저잡음 증폭기 50을 이루는 트랜지스터 TR의 부하저항 R6을 통해 제어전압 Vt가 전원전압으로서 공급된다. 또한 상기 제어전압 발생부 24에서 발생되는 제어전압 Vt가 간섭검출부 15에서의 간섭 검출 결과에 종속되도록 한다. 전원전압이 낮아지면 이득도 낮아지는 트랜지스터의 특성상, 제어전압 Vt가 작아질 경우 저잡음 증폭기 50을 이루는 트랜지스터 TR의 부하저항 R6을 통해 공급되는 제어전압을 조절함으로써 이득을 높이거나 낮춘다.

도 10은 본 발명의 제4실시 예에 따른 저잡음 증폭기 이득 감쇠량과 제어전압의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기 그래프에 따르면, 전압의 증가에 대하여 저잡음 증폭기 이득 감쇠량은 연속적으로 증가한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 AMPS 기지국으로부터 전파되는 외부 간섭신호를 제거하여 순수한 CDMA신호만 수신하도록 하여 저잡음 증폭기의 부하를 줄임으로써 AMPS기지국으로 사용자 전화기가 이동하더라도 호가 끊어지거나 통신상 에러가 발생하지 않는 장점이 있다.

Claims

저잡음 증폭기 입력단에 접속되는 하나 이상의 감쇠기를 구비한 부호분할 다중 접속방식 단말기에서 외부 간섭신호를 제거하는 장치에 있어서, 상기 각 감쇠기에 일대일 대응하며, 수신단과 상기 각 감쇠기 입력단 사이에 접속되는 하나 이상의 스위치와, 무선 수신한 신호로부터 간섭신호를 검출하는 간섭검출부와, 상기 검출한 간섭신호에 따라 상기 감쇠기중 그 간섭 정도에 맞는 감쇠기를 선택하는 스위치를 구동하는 스위칭신호를 발생하는 스위치구동부로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
저잡음 증폭기를 구비한 부호분할 다중 접속방식 단말기에서 외부 간섭신호를 제거하는 장치에 있어서, 무선 수신한 신호로부터 간섭신호를 검출하는 간섭검출부와,

소정의 제어를 받아 제어전압을 발생하는 제어전압 발생부와, 수신단과 상기 저잡음 증폭기 사이에 접속되는 콘덴서, 상기 콘덴서와 접지단자 사이에 접속되는 핀다이오드를 가지며, 상기 제어전압의 증가에 따라 상기 핀다이오드의 순저항치가 낮아져 상기 콘덴서에 의한 감쇠가 이루어지는 감쇠기로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
부호분할 다중 접속방식 단말기에서 외부 간섭신호를 제거하는 장치에 있어서, 무선 수신한 신호로부터 간섭신호를 검출하는 간섭검출부와, 증폭수단, 다수의 피드백 저항소자, 일측이 상기 각 저항소자에 일대일 접속되고 타측이 상기 증폭수단에 접속되는 다수의 스위치를 가지고, 상기 수신한 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 검출한 간섭신호에 따라 상기 저항소자들중 그 검출된 간섭 정도에 맞는 저항소자를 선택하는 스위치를 구동하는 스위칭신호를 발생하는 스위치구동부로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
부호분할 다중 접속방식 단말기에서 외부 간섭신호를 제거하는 장치에 있어서, 무선 수신한 신호로부터 간섭신호를 검출하는 간섭검출부와, 소정의 제어를 받아 제어전압을 발생하는 제어전압 발생부와, 상기 수신한 신호를 소정 증폭하는 증폭수단과, 상기 제어전압을 상기 증폭수단으로 전달하는 저항소자를 가지며, 상기 증폭수단의 이득은 상기 제어전압에 의해 가변하는 저잡음 증폭기로 구성됨을 특징으로 하는 장치.