KR19990063072A - 이동체무선수신기 - Google Patents

Abstract

중간주파수신호는 가변이득회로(108), 능동필터회로(109), 그리고 리미터회로(111)를 통하여 복조신호처리회로(120)에 공급된다. 수신된 신호레벨에 응답하여 RSSI(Receiving Signal Strength Indicator)출력신호는 리미터회로(111)의 각 단의 출력을 검출회로(112)에서 검출하고, 검출회로(112)의 출력을 가산기(113)에서 가산함으로써 저역통과필터(114)를 통하여 얻어진다. 수신된 신호레벨에 응답하여 RSSI출력신호의 선형성은 계수승산기(115)를 통하여 능동필터회로(109)에 입력된 신호를 제한하는 가변이득회로(108)의 제어신호를 검출하는 레벨검출회로(112)의 제어신호를 가산기(113)에 공급함으로써 향상된다.

Description

이동체무선수신기{Mobile radio receiver}

본 발명은 원하는 주파수대역에서 신호를 수신하기 위한 이동체무선수신기로서 특히 수신전파의 강도를 나타내는 RSSI 신호를 정확하게 추출하는 회로를 갖는 수신기와 관련되어 있다.

자동차무선장치와 휴대전화기와 같은 이동체통신의 단말로써 휴대형 송수신기에서, 무선시스템에 할당되어 있는 고주파(GHz)의 반송주파수는 다수의 주파수분할된 서브반송파로 변조되고, 각 서브반송파 주파수는 타임슬롯에서 분할된 수십채널의 특정주파수대역내에의 채널에 음성데이터, 영상데이터, 그리고 제어데이터로 변조되어 송수신을 행하도록 구성되어 있다.

그러한 이동체무선시스템에서는, 단말에 수신된 입력수신신호레벨은 사용환경에 따라서 크게 변동하고, 단말기와 기지국사이의 거리와 페이딩에 의한 레벨변동 때문에 80dB이상으로도 변화한다고 가정해야만 한다.

또한, 목적된 채널에 신호레벨이 로우(low)이고, 인접하는 채널에 강한 방해파가 존재하는 열악한 환경도 고려된다.

그러한 이동체무선 송수신시스템에서는, 고감도수신장치의 수신시스템의 고주파회로가 사용된다. 원하는 주파수를 정확하게 추출하기 위한 필터회로에서는, 벌크(bulk)소자(SAW(surface acoustic wave)필터 또는 압전소자와 같은)를 사용하는 필터가 사용되어 고첨예도와 와이드 다이나믹 레인지(wide dynamic range)의 필요조건을 만족시킨다.

휴대단말기로서 송수신시스템은 가능한한 디자인에서 소형이고, 경량이어야 하기 때문에 중간주파수의 단사이에 IC회로로 구성된 능동필터회로의 사용이 고려되고 있다.

도 1은 단말기의 고주파 수신회로의 일예를 나타낸다. 기지국에 의해 송신된 전파를 안테나(100)에 의해 수신한다. 수신된 신호는 GaAs FET 소자와 같은 저노이즈 소자로 구성된 고주파 증폭기(101)에 의해 증폭되고, 제 1혼합회로(102)로 공급된 국부발진기(103)의 신호를 혼합함으로써 수신된 신호는 제 1중간주파수로 변환된다. SAW 필터(104)등에 의해 제 1변환된 중간주파수로부터 소정의 주파수 대역이 추출되고, 증간주파수 증폭기(105)에 의해 증폭되고, 이후에 제 2혼합회로(106)로 공급된다.

제 2혼합회로(106)에는 소망의 채널주파수를 선택하는 제 2국부발진기(107)로부터 신호가 공급되고, 원하는 채널의 주파수대역에서 신호를 제 2중간주파수로서 가변이득회로(108)에 공급한다.

제 2중간주파수대역에서 신호를 선택하기 위해 능동필터회로(109)가 설치된다.

능동필터회로(109)에 의해 추출된 원하는 주파수대역내의 신호는 다단접속된 리미터회로(111)에 의해 일정한 진폭을 가지도록 파형정형화되고, 데이터추출을 위하여 복조신호처리회로(120)에 입력된다.

다단접속된 리미터회로(111)는 1단(stage)마다 20∼30dB정도의 이득을 가지고, 예를 들어 4단의 경우에는 100dB정도의 이득을 가진다.

결과적으로, 정상적인 수신상태에서 다단접속된 리미터회로(111)는 수신된 신호레벨에서 변동에 관계없이 사실상 포화된 상태에서도 신호를 출력하도록 동작하고, 이 출력신호는 일정한 신호레벨에서 구형파로 클립(clip)되고, 복조신호처리회로(120)에 공급된다.

그러한 수신기에서, 리미터회로(111)의 각 이득단(111a, 111b, 111c, 111d)은 신호레벨이 증가할 때 후단의 리미터회로로부터 포화되기 시작한다. 4 개의 각 이득단(111a, 111b, 111c, 111d)의 출력레벨은 각각 검출회로(112a, 112b, 112c, 112d)에 의해 검출된다. 이들 검출회로의 출력을 가산기(113)에 의해 가산하고, 이후에 가산된 신호는 저역통과필터(114) 등에 의해 평활처리된다. 따라서, 수신한 신호의 강도를 표시(RSSI: Receiving Signal Strength Indicator)하는 출력신호가 얻어진다.

본 발명의 발명자에 의해 이미 제안된 발명에서와 같이, 원하는 주파수대역내의 채널을 선택하기 위한 필터로서 능동형 필터회로(109)의 사용은 통상의 고체형 필터소자와 비교하여 네로우 다이나믹 레인지(narrow dynamic range)를 초래한다. 이런 이유로, 능동필터회로(109)전단에 가변이득회로(108)를 전치하여 레벨검출회로(110)의 출력이 가변이득회로(108)를 제어하여 도 2a에 나타내어진 바와 같이 이득제어특성을 제공한다.

능동필터회로(109)의 다이나믹 레인지에 의해서 적절하게 설정된 신호를 입력하기 위하여 필터에 입력레벨을 제어함으로써, 필터는 광수신범위를 넘어 포화되지 않도록 이득제어되고, 따라서 정확한 채널주파수의 추출동작이 이루어진다.

이득제어가 능동회로필터(109)의 포화방지를 행할 경우 필터의 후단에 공급된 신호레벨은 본래 의도된 신호레벨과 다르게 된다. 정상적인 동작에서, 리미터회로(111)는 어떤 수신신호레벨에서도 포화되도록 동작해야만 하지만, 신호레벨이 도 2a에서 나타낸 바와 같이 가변이득회로(108)에 의해 제어될 경우, 리미터회로(111)에 공급된 신호레벨은 가변이득회로(108)가 제어동작을 시작하는 신호레벨포인트(P)에서 제한된다. 신호레벨을 나타내는 RSSI출력이 선형적으로 증가하는 경향은 도 2b에서 점선(R)에 나타낸 바와 같이 직선성이 저해되고, 소망의 수신시스템의 요건 예를 들면 디버서티(diversity)의 정확한 절환동작과 빈(idle) 채널의 정확한 검출동작을 행하는 요건이 만족스럽게 되지 않는 문제가 발생한다.

도 1은 이동체무선수신기의 수신회로를 나타내는 설명도이다.

도 2a∼2b는 능동필터회로의 출력특성과 RSSI 출력신호사이의 관계를 나타내는 설명도이다.

도 3은 본 발명의 이동체무선수신기의 주요부분을 나타내는 블록다이어그램이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 블록다이어그램이다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 블록다이어그램이다.

도 6은 2개의 이득제어라인을 갖는 능동필터회로를 나타내는 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

108.가변이득회로 109.능동필터회로

110.레벨검출회로 111.리미터회로

113.가산기 114.저역통과필터

115.계수승산기

상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 이동체무선수신기는 적어도 수신된 신호를 주파수 변환하고, 상기 수신된 신호에 대응하는 중간주파수신호의 레벨을 제어하는 가변이득회로(108)와 상기 가변이득회로(108)에 의해 출력된 신호를 입력하고, 상기 중간주파수신호를 추출하기 위한 능동필터회로(109)와 상기 능동필터회로(109)의 출력신호의 파형정형을 행하기 위한 다단접속리미터회로(111)와, 상기 가변이득회로(108)의 이득을 제어하기 위한 상기 능동필터회로(109)의 출력레벨을 검출하는 레벨검출회로(110)와 상기 다단접속리미터회로(111)의 각단에 신호레벨성분을 각각 검출하는 복수의 검출회로(112)와 상기 레벨검출회로(110)의 출력신호에 소정의 계수를 승산하는 계수승산기(115)와 상기 복수의 검출회로(112)의 출력신호와 상기 계수승산기(115)의 출력신호를 가산하기 위한 가산기(113)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

능동필터회로(109)에 입력레벨을 제한하기 위하여 가변이득회로(108)의 제어신호는 수신신호레벨에 대한 정보를 포함하기 때문에 리미터회로(111)의 검출된 출력에서 검출되지 않은 신호레벨정보는 제어신호에 대하여 적절한 계수를 승산함으로써 보상되고, 수신신호레벨과 RSSI출력신호는 도 2b의 라인(Q)에 의해 나타내는 바와 같이 선형적으로 비례하도록 형성되어 있다.

도 3은 본 발명의 이동체무선수신기의 블록다이어그램의 주요부를 나타내며, 고주파신호회로는 생략하고, 도 1을 참조하여 동일한 성분은 같은 도면부호로 나타낸다.

도시된 바와 같이, IC회로로 구성된 능동필터회로(109)는 일반적으로 채널선택도를 확보하기 위하여 극히 높은 첨예도(Q)를 갖는 전달함수를 제공하도록 구성되어 있다. 수신기가 디지털 변조를 행하는 디지털 무선장치일 경우 코사인 롤오프(rolloff)특성을 갖는 필터가 사용된다.

이들 요건을 만족하는 능동필터회로(109)의 경우에 80dB이상의 모든 수신신호레벨에 걸쳐 와이드 다이나믹 레인지(wide dynamic range)상에서 동작하기는 곤란하다. 소형이고 절전형 디자인이 휴대용 기기의 단말기에 적용되면 필터의 다이나믹 레인지는 실질적인 한계에 다다른다.

능동필터회로(109)의 출력단자의 레벨을 조정하는 레벨검출회로(110)를 배치하고, 검출된 신호는 중간주파수 증폭기인 가변이득회로(108)의 이득을 조정하기 위하여 사용된다. 예를 들면 도 2a에 나타낸 바와 같이 능동필터회로(109)에 입력신호는 일정한 레벨값 이하로 범위가 제한되어 세츄레이션(saturation)이 능동필터회로(109)의 정상적인 필터동작을 방해하는 것을 방지하도록 레벨제어를 행한다.

결과적으로 도 2a에 나타낸 바와 같이 능동필터회로(109)의 출력에서 신호레벨이 제어되고, 능동필터회로(109)로부터 출력된 신호성분은 어느 일점 이상의 입력에 응답하여 일정하게 남겨지고, 따라서 원하는 채널주파수가 능동필터회로(109)에 의해 선택된다.

한편, 레벨검출회로(110)에 의해 출력된 제어신호는 계수승산기(115)에 공급되어 거기에 적정한 계수가 나누어 공급되고, 상기 가산회로(113)는 리미터회로(111)의 출력을 검출회로(112)에 의해 검출하여 제공된 출력신호와 그 결과의 신호를 가산함으로써 RSSI출력신호를 형성한다.

능동필터회로(109)에 입력되기 전에 제한되는 신호레벨성분은 계수승산기(115)에 의해 추출되어 가산기(113)에 공급됨으로써 수신신호레벨을 보상하여 정확한 RSSI출력신호를 얻을 수 있다.

계수승산기(115)는 상기 도 2b에 나타낸 바와 같이 그것의 적절한 계수값을 사용하여 레벨제어개시포인트(P)에 보정된 RSSI 출력신호(Q)의 기울기를 조정한다. 일반적으로 RSSI 출력신호는 수신전력의 대수값으로써 dBm 값에 비례하여 출력을 얻는 것이 요구되므로, 검출회로(112)는 출력으로서 대수크기에 비례하는 값을 제공하도록 구성하는 것이 바람직하다.

레벨검출회로(110)의 제어신호가 수신전력에 비례할 경우에, 계수승산기(115)에는 그것의 출력이 입력신호의 대수값으로 계수가 공급되어야만 한다. 특히, 계수승산기(115)는 대수값 변환기로 구성되는 것이 바람직하다.

원래 제어신호가 수신전력에 대수적으로 비례할 경우에 계수승산기(115)는 일정한 계수값으로 고정되는 것이 가능하다.

도 4∼도 5에서는, RSSI출력신호에 의해 이동체무선장치를 제어하는 바람직한 실시의 예를 나타낸다.

상술된 RSSI출력신호는 수신전력의 강도를 나타내고, 디버서티 안테나 전환신호로서 사용된다.

도 4에 있어서, 가산기(113)에 의해 여과, 출력되는 RSSI출력신호는 일방의 안테나가 선택될 경우에 샘플 및 홀드회로(sample and hold circuit)(121)에 유지되고, 다음에 비교기(comparator)(122)는 RSSI출력신호를 선택된 타방 안테나로부터 유지되는 전 또는 후의 신호와 비교한다.

비교기(122)로부터 비교출력는 시스템제어기(123)에 입력되어 자동적인 안테나 선택모드에서 대소가 판단되고, 시스템제어기(123)는 2개의 안테나 A와 B중의 감도가 높은 쪽으로 전환하기 위하여 전환신호를 안테나 전환스위치(124)에 출력하도록 하고 있다.

시스템제어기(123)는 A/D변환기(125)를 통하여 RSSI출력신호의 레벨을 항상 감시하고, 수신전에는 안테나(A)와 안테나(B)사이 전후로 스위치하여 두 안테나의 수신신호레벨을 측정하도록 하고 있다.

측정된 결과에 따라서, 시스템제어기(123)는 고주파수신신호레벨을 공급하는 안테나를 선택하기 위하여 전환신호를 안테나 전환스위치(124)에 출력한다.

수신하는 동안, 시스템제어기(123)는 현제 사용하는 안테나의 수신신호레벨을 샘플 및 홀드회로(121)에 유지하고, 감시 모드로 전환하여 유지된 신호와 현제 수신되고 있는 RSSI출력신호의 레벨을 비교한다.

감시 모드에서, 시스템제어기(123)는 비교기(122)의 출력이 소정의 기간동안 어느 값이하로 떨어질 경우 자동적으로 안테나를 전환하도록 제어한다.

도 5를 참조하면, RSSI출력신호는 수신신호레벨의 강도를 표시하기 위해 사용된다.

이 실시예에 있어서, 가산기(113)의 RSSI출력신호는 A/D변환기(125)를 통하여 디지털 신호로 변환되어 수신기의 마이크로컴퓨터(126)로 공급된다. 마이크로컴퓨터(126)는 RSSI출력신호의 값을 수신된 전계강도신호로 변환하고, 그것을 표시부(127)상에 나타낸다.

이 경우에, 수신된 전계강도가 표시부(127)상에 표시되기 때문에, 그것은 이동체무선시스템에 대한 통신망을 구축하기 위한 기준데이터로서 사용할 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 발명자가 이미 제안했던 능동필터회로(12)를 사용하는 경우의 실시예를 나타낸다. 상기 실시예의 능동필터회로(12)에 있어서, 표시된 부호(10) 즉 필터에 입력레벨을 제어하는 레벨검출회로(15a, 15b)는 두 개의 제어신호를 사용하도록 하고 있다. 이하 설명에서와 같이, 원하는 주파수대역내의 신호레벨과 방해신호로서 작용하는 주파수대역내의 신호레벨을 나타내는 검출된 신호가 가변이득회로(11)에 입력되고, 그것의 출력은 능동필터회로(12)에 입력된다.

그리고, 능동필터회로(12)의 출력신호는 단자(13)를 통하여 상술된 리미터회로(111)로 공급되고나서 복조신호처리회로(120)에 공급된다.

능동필터회로(12)의 출력신호는 제 1계수회로(14a) 및 제 1레벨 검출회로(15a)에 의해 검출되고, 능동필터회로(12)에 입력된 신호가 제 2계수회로(14b) 및 제 2레벨 검출회로(15b)에 의해 검출된다. 제 1검출회로(15a) 및 제 2검출회로(15b)의 검출레벨의 큰쪽의 신호가 스위칭회로(16)에 의해 선택되고, 비교기(17)는 그것을 기준레벨발생기(18)의 전압과 비교하고, 클리퍼회로(clipper circuit)(19)를 통하여 가변이득회로(11)의 이득을 제어한다.

필터회로는 초기에 방해신호를 포함하는 입력신호의 레벨에서 이득제어가 행해지고, 필터에 의해 출력된 소망의 신호에 기초하여 입력신호상에서 이득제어가 행해진다. 원하는 신호근처에 강한 방해신호가 존제하는 경우일지라도 원하는 전파주파수상에서 적정한 이득제어가 이루어진다. 이런 방법으로 설치된 무선수신기에서는, 비교기(17)에 의해 출력된 검출신호성분을 계수승산기(115)를 통하여 상술된 가산기(113)로 공급함으로써 선형성이 우수하고, 실제로 수신된 신호레벨에 대응하는 RSSI 출력신호가 출력된다.

또한, RSSI출력신호는 MCA방식의 무선시스템에서 빈(idle)채널을 검출하는 신호로서 사용될 수 있고, RSSI출력신호는 무선장치가 유효시청범위내에 존재하는지의 여부를 나타내는 정보를 사용자에게 제공하고, 어떤 경우에도 RSSI출력신호가 수신신호레벨에 대하여 선형적 특성을 가지는 것이 중요하다.

본 발명에 있어서, 능동필터회로의 사용에서는 무선장치의 소형화 및 경량의 디자인을 충족시키는 경우에서도 가변이득제어신호는 RSSI출력신호의 형성에 작용하고, 도 2a∼2b에서 나타낸 바와 같이 수신된 신호레벨과 RSSI 출력신호는 매우 정확하게 선형적 특성을 나타내고, 그것은 무선장치의 수신요건을 완전하게 충족시키는 이점이 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동체무선통신분야에서 사용되는 무선수신기에 있어서, 특히 중간주파수로 변환된 채널주파수를 선택하는 회로로서 능동필터회로를 사용한 경우에도, 이 능동필터회로를 정확하게 동작시키도록 하기 위한 이득제어신호에 대해서 소정의 계수를 승산하도록 함으로써 정확한 RSSI출력신호가 얻어지도록 하기 때문에 광수신범위에 적용되는 소형,경량화한 무선수신기를 제공하는 것이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 이동체무선수신기에 있어서,

   수신된 신호를 주파수 전환하고, 수신된 신호에 대응하는 중간주파수신호의 레벨을 제어하는 가변이득회로와

   상기 가변이득회로에 의해 출력된 신호를 입력하고, 상기 중간주파수신호를 추출하는 능동필터회로와

   상기 능동필터회로의 출력신호를 파형정형화하는 다단접속리미터회로와

   상기 능동필터회로의 출력레벨을 검출하여 상기 가변이득회로의 이득을 제어하는 레벨검출회로와

   상기 다단접속리미터회로의 각단에 신호레벨성분을 각각 검출하는 복수의 검출회로와

   상기 레벨검출회로의 출력신호에 소정의 계수식을 승산하는 계수승산기와

   상기 복수의 검출회로의 출력신호와 상기 계수승산기의 출력신호를 가산하는 가산기를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 이동체무선수신기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 계수승산기는 상기 레벨검출회로의 출력신호를 대수값으로 변환하는 계수에 의해 상기 레벨검출회로의 출력신호를 승산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동체무선수신기.
3. 제 1항에 있어서,

   적어도 2개의 안테나를 포함하여 구성되고, 적어도 상기 2개 안테나 중의 하나는 상기 가산기의 출력신호의 레벨에 따라서 선택되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동체무선수신기.
4. 제 1항에 있어서,

   수신된 전계강도는 상기 가산기의 상기 출력신호의 레벨에 따라서 표시되는 것을 특징으로 하는 이동체무선수신기.