KR20000005382A - 무선 송수신기의 송신 전력 레벨을 제어하는하이브리드아날로그/디지털 방법 및 장치 - Google Patents

무선 송수신기의 송신 전력 레벨을 제어하는하이브리드아날로그/디지털 방법 및 장치 Download PDF

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로버트 콘라드 말케메스
로버트 안쏘니 지글러
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엔, 마이클 그로브
텔코디아 테크놀로지스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 무선 개인 통신 시스템에서 송신기의 송신 전력 레벨을 제어하는 기술에 관한 것이다. 이 기술은 송수신기 사이의 간섭이 송신의 품질을 저하시키는 것을 방지하는데 기여한다. 송신 전력 레벨은 디지털 및 아날로그 일렉트로닉스를 포함하는 하이브리드 회로를 통해 제어된다. 송신 전력 레벨은 데이터 스트림이 압축되는 양과 아날로그 송신 전력 증폭기의 이득을 제어함으로써 설정된다. 이 방법은 송신 전력 레벨에 대해 적당한 제어를 허용한다; 이것은 디지털 송신 신호에 대한 과도하게 넓은 데이터 경로를 사용하거나 값비싸고 미세조절이 어려운 아날로그 일렉트로닉스를 사용할 필요성을 피한다.

Description

무선 송수신기의 송신 전력 레벨을 제어하는 하이브리드 아날로그/디지털 방법 및 장치
급속하게 대두되는 무선 이동 통신 분야에서는 호출과 데이터를 그 시스템의 가입자들에게 송신하기 위한 다수의 디지털 무선 방식에 근거한 시스템들이 개발되어 왔다. 셀룰러 무선 통신 개념에 근거한 '하이 타이어'(high-tier) 무선 시스템은 전형적으로 수 마일 반경에 걸친 가입자들에 의해 사용되는 개개의 무선 송수신기들과 통신하기 위해 비교적 고가의 기지국 타워를 사용한다.
최근에는, 대체로 하이 타이어 기술에서보다 상당히 높은 통신 밀도를 제공할 수 있는 '로우 타이어'(low-tier) 무선 규격이 개발되었다. 로우 타이어 시스템은 각각 상대적으로 작은 지역을 서비스하는 작고 저가인 기지국을 사용한다. 로우 타이어 시스템의 장점 중의 하나는 작고 저가인 기지국이 예를 들어 빌딩 또는 유틸리티 폴(utility poles)에 널리 용이하게 배치될 수 있어서 고용량 무선 액세스 서비스를 가능하게 한다는 것이다.
무선 이동 통신 시스템의 인기가 계속적으로 상승함에 따라, 가입자의 밀도도 계속적으로 증가하고 있다. 가입자의 밀도가 증가함에 따라, 가입자들에 의해 사용되는 송수신기들 사이의 혼신 문제가, 혼신이 억제되지 않는 한, 무선 이동 통신의 확대를 제한할 것이다.
송수신기 사이의 혼신을 억제하는 주요한 수단은 개개의 송수신기의 송신 전력 레벨을 조절하는 것이다. 몇몇 최근의 무선 시스템들에 대해 수립된 규격은 송수신기에 주어진 범위에서 송신 전력 레벨을 조절할 수 있는 기능을 부여하는 요구조건을 포함하고 있다.
예를 들어, 이동 접속 통신 시스템(PACS)은 최근의 로우 타이어 무선 시스템 규격의 하나이다. PACS는 현재 부적절한 통신 시스템으로 서비스되는 개발도상국가에서 특히 중요한 시스템이 될 수 있다. PACS는 비용 효율적인 무선 기술이기 때문에, 개인용 및 업무용 통신 수요에 크게 의존할 수 있다.
PACS의 운영 규격에 따르면, 송수신기는 시스템이 보내는 전력 제어 신호에 응답하여 그 송신 전력 레벨을 조정할 수 있어야 한다. 송수신기는 그 송신 전력 레벨을 30dB의 범위 내에서 ±0.5dB 미만의 오차로 1dB씩 조정할 수 있어야 한다. American National Standards Institute J-STD-014, Personal Access Communication System Air Interface Standard, 4.3.4(1995)를 참조하기 바라며, 그 개시 내용은 본 명세서에 인용되어 있다. 다른 시스템들도 유사한 송수신기 성능을 요구하고 있다.
송수신기들 사이의 혼신을 감소시키는 것 외에도, 송신 전력 레벨을 제어하는 것은 전력 소모를 감소시키고 송수신기 배터리 팩의 수명을 증가시킨다. 그러나, 그런 넓은 범위에서 그런 정확도를 가지고 송신 전력 레벨을 제어하는데 필요한 기술을 갖춘 작고 저가인 송수신기를 생산하는 것은 어렵다.
상기한 바와 같이, 송신 전력을 충분한 품질의 무선 연결을 유지하는데 필요한 최소 레벨로 감소시키는 것은 시스템상의 이익(즉, 통신 용량의 증가)과 개개의 휴대용 송수신기의 이익(즉, 배터리 팩의 전력 소모 감소)을 제공한다. 송수신기 안테나로 기지국에 송신하기 위한 무선 주파수 전력을 생산하기 위해서 모든 송수신기는 아날로그 방식을 이용해야 한다. 그러나, 송신 전력 레벨을 제어하는데 사용되는 방식은 순수한 아날로그, 순수한 디지털, 또는 양자의 결합일 수 있다.
최종 송신 증폭기의 전력 이득의 조정과 같은 순수한 아날로그 방법은 부가적인 배터리 소모 감소 효과를 제공할 수 있지만, 순수한 아날로그적 접근 방식은 구현하기가 어렵다. 특히 일정 온도 범위에 걸쳐, 송신 전력 레벨 정확도의 요구를 만족시키기 위해서는 상당한 복잡함이 요구될 수 있다. 게다가, 순수한 아날로그 방식이 사용되면, 그 송신 전력 제어의 정확성을 검증하기 위해 제조된 송수신기를 하나하나 교정하는데 상당한 비용이 들게 된다.
이와는 대조적으로, 순수한 디지털 방식은 여러 환경 조건(예를 들어, 온도)에 걸쳐 더 견고할 수 있다. 게다가, 순수한 디지털 방식은 순수한 아날로그 방식과 달리 비싼 교정 비용을 요하지도 않는다. 따라서, 송신 전력을 제어하기 위해 순수한 디지털 방식을 사용하는 송수신기는 안정성, 고용량, 낮은 제조 비용 면에서 상당한 장점이 있다.
순수한 디지털 방식의 일 예는 송신 회로에서 디지털-아날로그 변환 바로 앞에서 송신 신호 범위를 디지털 조정하는 것(예를 들어, 디지털 압축 또는 증폭 방법)을 수반한다. 그런 방식에서는, 절대적 디지털-아날로그 변환 변수(분해 단계의 수, 최대 피크 투 피크 아날로그 신호 스윙)와 이어지는 아날로그 전력 발생 단계의 이득이 고정된다.
도 1은 송신 전력 제어용 직접적 디지털 압축 방식을 도시하고 있다. 아래의 (고정된) 아날로그 단계들의 선형성을 가정한다면, 송신 전력 레벨은 디지털-아날로그 변환기(2)에 의해 생산된 아날로그 파형 x(t)의 진폭의 제곱에 비례한다.
M dBs 까지의 최종 전력 압축을 얻기 위해서는, 압축률 g(k)의 최소값이
gmin= 10(-M/20)
에 의해 결정된다.
순수한 디지털 방식에는 물론 단점도 있다. 먼저, 송신된 신호의 스펙트럼형에 있어서의 적당한 신뢰도의 필요성은 디지털-아날로그 변환에 앞서는 디지털 신호 경로에서 최소 분해도(즉, 최소 개수의 양자화 단계)를 의미한다. 그러나, 디지털 압축 방법의 사용은 최소 개수의 양자화 단계들을 생산하는데 필요한 송신 데이터 경로 폭을 증가시킨다.
도 1에서, 디지털 송신 파형의 변동을 나타내기 위해 q비트가 사용된다면, 최대 디지털 압축에 대응하는 최소 송신 전력 레벨에서는, 디지털 파형 s(k)가 단지
0 ≤ s(k) < gmin× 2q
의 범위에서만 변동하게 된다.
유효 분해도는
qeff= log2(gmin× 2q) = q - M × (log210) / 20
x q - M / 6
으로 제한되며, 여기서 M은 dB의 단위를 가진다.
M = 30 dB의 최대 압축의 경우, 유효 분해도는 단지 약 q-5비트로 되어, 스펙트럼 품질은 허용할 수 없을 정도로 떨어지게 된다. 반대로, 최대 압축에서 적어도 q비트의 분해도를 원한다면, 데이터 경로 폭이 적어도 q+5 비트는 되어야 한다. 데이터 변환 해법의 비용은 이 데이터 경로 폭 요구조건의 증가 크기에 따라 급속하게 증가한다.
순수한 디지털 방식의 다른 문제는 PACS 같은 무선 시스템 규격용의 송신 전력 제어 방법에 필요한 광범위한 입력 신호에 걸쳐 아날로그 증폭기와 무선 주파수 전력 발생 단계들이 효과적으로 동작한다는 보장이 없다는 것이다. 더욱이, 만약 그런 광범위한 입력 신호에 걸쳐 적당하게 동작한다 하더라도, 전력 증폭기 이득 제어와 같은 아날로그 방식에서 가능한 모든 배터리 소모 문제의 개선을 제공하지는 않는다.
이러한 이유로, 무선 통신 시스템에서 특정 범위에 걸쳐 송수신기의 송신 전력 레벨을 제어하기 위해 디지털과 아날로그 요소 모두를 사용하는 효과적이고 적당한 하이브리드 회로가 필요하게 된다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 상기한 필요성 및 다른 요구조건을 만족시키기 위함이다. 더 상세히 말하면, 본 발명의 일 목적은 무선 이동 통신 시스템과 함께 사용되는 송수신기에서 소정의 범위에 걸쳐 송신 전력 레벨을 조절하는데 사용될 수 있는 적당한 하이브리드 아날로그/디지털 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적, 장점, 및 새로운 특징들은 아래의 상세한 설명에 제시될 것이며, 본 발명의 조사 및 실시로 인해 당업자에게 더욱 명백해질 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특히 첨부된 청구범위에 적시된 수단과 그들의 결합에 의해 실현되고 얻어질 수 있다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적들을 얻기 위해, 본 발명의 일 실시예는,
(a) 디지털 신호를 제 1 소정 값과 곱함에 의해 송신되는 상기 디지털 신호를 압축하는 단계;
(b) 상기 압축된 디지털 신호에 근거하여 반송자 신호를 변조하는 단계;
(c) 상기 변조된 반송자 신호를 송신 전력 증폭기에 입력하는 단계;
(d) 제 2 소정 값에 근거하여 증폭기의 이득을 조정하는 단계; 그리고
(e) 상기 증폭되고 변조된 반송자 신호를 송신하는 단계를 포함한다.
제 1 및 제 2 소정값은 디지털 송신 전력 레벨 제어 워드(word)로부터 유도될 수 있다. 디지털 송신 전력 레벨 제어 워드는 n 비트로 구성된다. k < n 일 때, 제 1 소정 값은 n비트 중의 k비트로부터 유도되고, 제 2 소정 값은 n비트 중 나머지 n-k 비트로부터 유도된다.
제 1 소정 값은 송신 전력 레벨 제어 워드의 수정부를 룩업 테이블에 인가함에 의해 유도된다.
디지털 신호는 비트 스트림을 변조 정보 심볼 매퍼(mapper)에 인가함에 의해 발생된다. 심볼 매퍼는 비트들을 이진 변조 심볼들로 변환할 수 있으며, 또는 PACS와 같은 최신 디지털 시스템의 경우에는 직각(quadrature) 심볼 매퍼가 동상(in-phase) 및 직각 베이스밴드 디지털 신호를 출력할 수 있다.
직각 심볼 매퍼가 사용된다면, 동상 및 직각 신호의 양자가 압축되고, 아날로그 신호로 변환되고, 무선 주파수로 직각 변조되어, 송신된다. 직각 심볼 매퍼는 또한 단일 변조 중간 주파수 신호를 생산할 수도 있으며, 이는 이어서 압축되고, 원하는 보다 높은 무선 주파수로 변환되어, 송신된다.
더욱이, 동상 및 직각 신호 쌍은 압축 및 아날로그로의 변환 전에 다중화될 수도 있다. 신호가 직각 변조기에 인가되기 전에 역다중화가 수행된다.
본 발명은 무선 이동 통신 장치 분야와 그런 장치가 다른 장치와 혼신을 일으킬 때 발생하는 문제들에 관한 것이다. 오늘날의 여러 무선 통신 시스템들이 시스템 내부 혼신에 의해 제한되기 때문에, 그러한 혼신을 억제하는 메커니즘이 시스템 통신 용량을 향상시키거나 스펙트럼 요구조건들을 감소시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 무선 신호를 발하는 다른 장치들과의 혼신을 막기 위해 무선 이동 통신 장치의 송신 전력 레벨을 제어하는 분야에 관한 것이다.
도 1은 선행 기술에 따라, 송신 전력을 조정하기 위해 디지털 방식을 사용하는 회로의 블록도.
도 2는 본 발명에 따라, 비트 스트림의 베이스밴드 직각 변조를 사용하는 회로의 블록도.
도 3은 본 발명에서 사용되는 룩업 테이블의 블록도.
도 4는 PACS 송수신기의 송신 전력 레벨에 적용된 본 발명의 그래픽도.
도 5는 본 발명에 따라, 비트 스트림의 베이스밴드 직각 변조를 사용하는 다중화된 범위 압축 및 디지털/아날로그 변환 회로의 블록도.
다른 무선 송수신기 및 다른 무선 소스로부터의 간섭이 영역내에 주어질 경우 무선 송수신기가 전송되어야 하는 송신 전력레벨을 설정하기 위한 방법이 공지되어 있다. 이러한 한가지 방법은 미국 특허 제 5,333,175호에 개시되어 있다.
미국 특허 제 5,333,175호에는 고정된 무선 액세스 포트로 휴대용 유니트의 송신기에 의해 송신된 업링크 전력이 포트에 의해 수신된 각각의 업링크 버스트에서 3개의 측정치를 모니터링함으로써 다이나믹하게 제어되는 TDM/TDMA 휴대용 무선 통신 시스템이 개시되어 있다. 이들 측정치는 수신된 신호 세기 지표(RSSI), 복조회로로부터 유도된 수신된 신호 품질의 측정치("품질 측정치"), 및 코드워드 에러 지표이다.
워드 에러 측정치는 RSSI 임계치를 상하로 조정하는 데 이용된다. 품질 측정은 소정 임계치 아래이고, 또는 RSSI는 조정가능한 RSSI 임계치의 현재값 아래이며, 이때 RSSI가 소정의 최대값보다 크지 않은 경우 추가적 업링크 전력이 필요하다. 추가적 전력이 필요한 경우, 휴대기로 송신되는 각 다운링크 버스트 내에 포함된 전력 제어 비트는 ONE으로 세트되고, 그에 응답하여 휴대기는 제어량에 의해 출력 송신기 전력을 증가시킨다.
품질 측정이 소정의 품질 측정 임계치보다 크고 RSSI가 RSSI 임계치보다 큰 경우, 전력 제어 비트는 제로로 세트되고 휴대기 전력 송신기 전력은 제어량에 의해 감소된다. 또한, RSSI가 소정 최대치보다 큰 경우, 전력 제어 비트는 제로로 세트되고 휴대기 전력 송신기 전력은 감소된다.
미국 특허 번호 5,333,175의 방법이나 휴대용 송수신기에 대해 적절한 전력 레벨을 결정하는 다른 방법을 이용한 후에는, 그 전력 레벨에서 송수신기가 전파하도록 하는 전자장비가 구비 되어야 한다. 이는 본 발명에 의해 제기된 문제이다. 도면을 이용하여, 본 발명의 바람직한 실시례들을 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 송신을 위해 비트스트림이 준비된다. 비트스트림은 송수신기로 말해지는 가입자의 디지털화된 음성에 상응하는 디지털 코드워드 시퀀스일 수 있다. 비트스트림은 먼저 직각 심볼 사상기(110)로 처리된다. 직각 심볼 사상기(110)는 디지털 비트스트림을 특정 스펙트럼 특성을 실현하기 위하여 디지털적으로 필터링되는 한 쌍의 베이스밴드 디지털 파형을("I"또는 동위상, 그리고 "Q" 또는 직각 신호)로 변환한다.
송신 동안 양질의 스펙트럼 충실도를 보장하기 위하여, 이들 신호는 정보 심볼 생성 속도에 비해 비교적 고속으로 샘플된다. 일반적으로, 베이스밴드 I 및 Q 신호는 정보 심볼이 송신되는 속도의 적어도 8배의 속도로 샘플되어야 한다.
I 및 Q 신호는 각각 범위 압축 디바이스(120, 121)로 동일하게 압축된다. 제로보다 크고 1보다 작거나 같은 어떤 수로 I 및 Q 신호를 곱함으로써, 압축된다. 이는 I 및 Q 신호의 진폭을 균일하게 감소시키며, 그리고 수반하는 아날로그 중간 및 무선 주파수 회로의 모노토닉(즉, 포화되지 않은) 작용을 가정할 경우, 이는 궁극적으로 송신되는 무선 주파수 신호의 전력 레벨을 감소시킨다.
송신 전력 레벨 제어 워드(170)는 전력의 최적 레벨로 결정되며, 그 지역에서의 전파조건 및 간섭이 주어진 경우, 이 레벨로 송수신기는 송신하여야 한다. 최적 레벨을 결정하는 수단은 본 발명의 요지는 아니다(예를 들어, 미국 특허 5,333,175 참조). 그러나, 일단 결정되면, 송신 전력 레벨 제어 워드(170)는 본 발명의 전자장비에 의해 이용되어, 송신을 위한 적당한 송신 전력 레벨을 얻는다.
도 2의 예에서, 송신 전력 레벨 제어 워드(170)의 n비트 중 일부 즉, k비트(171)는 범위 압축 디바이스(120, 121)가 압축을 위해 I 및 Q 신호를 곱하는 수를 인덱스하는 데 사용된다. 이 예에서, I 및 Q 신호를 동일하게 압축하기 위하여 그러한 동일한 수가 압축 디바이스(120, 121)에 의해 사용된다. 이러한 k비트는 범위 압축 제어 워드(171)를 구성한다.
압축된 디지털 I 및 Q 신호는 디지털 대 아날로그 변환기(130, 131)로 인가된다. 압축된 아날로그 I 및 Q 신호는 표준 직각 변조기(140)를 이용하여 중간 주파수로 변조된다. 중간 주파수는 회로(150)에 의해 무선 주파수 신호로 업변환기되고 필터링된다.
무선 주파수 신호는 송신 전력 증폭기(160)로 인가된다. 증폭기(160)용 이득 제어(180)는 송신 전력 레벨 제어 워드(170) 내의 나머지 비트(n-k)비트로 결정된다. 이러한 (n-k)비트는 증폭기 이득 제어 워드(172)를 구성한다. 증폭기의 선형성을 유지하기 위하여, 게이트 바이어스 제어와 같은 증폭기 동작의 다른 측면을 조정할 필요가 있을 수 있다. 압축 및 적절한 증폭기 이득 제어 후에, 현재 적절한 송신 전력 레벨로 되어 있는 무선 주파수 신호는 안테나(190)로 송신된다.
대안적으로, 중간 주파수 처리는 생략될 수 있다. 직각 변조기(140)는 중간 주파수 신호 대신에 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성된다. 이러한 접근법이 이용된다면, 결과적인 무선 주파수 신호는 송신 전력 증폭기(160)로 직접 인가된다.
본 발명은 또한 직각 변조 대신에 바이너리의 이용에 적용되고, 베이스밴드 디지털 심볼 사상기 출력 대신에 중간 주파수를 이용하는 데 적용된다는 것은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 양 경우, 범위 압축 및 디지털 대 아날로그 변환을 포함하여 단지 하나의 디지털 신호만이 필요하다.
따라서, 본 발명의 원리에 따르면, 송신 전력 레벨은 I 및 Q 디지털 신호의 범위 압축을 조정함으로써, 그리고 송신 이전에 아날로그 증폭기(160)의 이득 제어를 얻음으로써 제어된다. 범위 압축을 통해 얻어진 디지털 제어는 적당한 범위에 걸쳐 적은 전력 제어 스텝들을 제공한다. 송신 전력 증폭기(160)의 이득을 제어하여 얻어진 아날로그 제어는 범위 제어의 상당히 더 큰 스텝들을 제공하며, 송수신기 전력 소모의 보다 나은 제어를 제공한다.
증폭기 이득 제어 워드에서의 각 증분 변화는 하나의 압축만을 제어함으로써 얻어질 수 있는 송신 전력 레벨의 전체 범위와 비슷한 송신 전력 레벨에서 하나의 커다란 증분 변화를 생성한다. 이와 같이, 증폭기 이득 제어 워드에서의 변화는 송신 전력 레벨에서 커다란 점프를 생성하며, 한편 범위 압축 제어 워드에서의 변화는 그러한 큰 점프 내에서 보다 적은 점프를 생성한다. 공동으로, 큰 그리고 적은 점프는 송신 전력 레벨의 필요한 수를 제공한다. 따라서, 범위 압축 제어 워드(171) 및 아날로그 이득 제어 워드(172)는 각각 "미세(fine)" 및 "개략(coarse)" 제어 역할을 하여, 적당한 송신 전력 레벨을 얻는다. 송신 전력 레벨은 범위 값을 통해 n-비트 제어 워드를 스위핑(sweeping)함으로써 가용한 전력 레벨의 전 범위에 걸쳐 원활하게 조정될 수 있다.
안테나(160)를 통해 송신을 가능하게 하는 증폭기(160)는 송수신기에 전력을 공급하는 배터리에 최상위 요구를 제시한다. 따라서, 전력 송신 레벨을 증폭기 이득 레벨의 범위에 걸쳐 균일하게 분포시키기보다는 낮은 증폭기 이득 레벨에 많은 송신 전력 레벨을 밀집시키는 것이 바람직하다. 이를 실현하기 위하여, 증폭기 이득을 제어하여 얻어진 송신 전력 레벨의 큰 범위 점프는 서로 겹칠 수 있다. 이는 특정 송신 전력 제어 명령에 응답하여 적절한 스텝을 만들어 내기 위하여 송신 전력 레벨 제어 워드(170)를 생성하는 로직에 복잡성의 가중을 요구할 수 있다.
도 3을 참조하여, 범위 압축 제어 워드(171)를 이용하는 프로세스를 상세히 설명한다. 송신 전력 레벨 제어 워드(171)의 k비트는 수값(m)을 의미한다. 압축에 사용되는 승산기를 결정하기 위하여, 송신 전력 레벨 제어 워드(171)는 룩업 테이블(210)에 적용된다. 룩업 테이블(210)은 소정치(g(m)≤1)을 생성하며, 이는 수값(m)에 기초한다. 이 룩업 값은 범위 압축 디바이스(120, 121)에 의해 적용되어, I 및 Q 신호를 압축한다. g(m) 팩터로 I 및 Q 신호의 범위를 압축함으로써, 신호의 전력은 g(m)2이나 20log10(g(m)) dB의 팩터로 압축된다.
요약하면, 본 발명의 원리에 따른 송신 전력 레벨의 제어는 신호 압축 및 송신 전력 증폭기(160)의 이득을 제어함으로써 가장 잘 얻어질 수 있다. 이러한 두 부분의 제어가 없다면, 송신 전력 제어 세팅의 요구 범위에 걸쳐 디지털 파형을 충분히 표현하는(예를 들어, 충분한 해상도를 갖는) 데는 훨씬 큰 데이터 경로폭이 필요하다. 게다가, 전력 소모도 줄어들지 않는다.
송신 전력 레벨 제어 워드(170)는 적절한 송신 전력 레벨을 얻는 데 필요한 모든 데이터를 포함한다. n비트의 전력 레벨 제어 워드는 2n의 다른 송신 전력 레벨을 제공할 수 있다. 상기한 바와 같이, PACS는 1dB 증분을 갖는 30 dB의 송신 전력 레벨 제어범위를 필요로한다. 이것은 30개의 이용가능한 송신 전력 레벨에 대한 명령으로 번역된다. 따라서, PACS 예에서, n≥5(25=32)이다.
인지된 바와 같이, 송신 전력 제어워드(170)의 하위 k 비트는 범위 압축 제어워드(171)를 형성한다. 이것은 범위 압축만으로 영향을 받을 수 있는 2k송신 전력 범위를 제공한다. 이와 유사하게, 하위 n-k 비트는 이득 제어워드(172)를 형성하며, 범위 압축을 통해 영향을 미치는 전력 래밸과 조합하여 사용되어 2n송신 전력 레벨까지 제공하는 2n-k송신 전력 레벨을 제공한다.
PACS 예에서, k=4를 선택하면 I 및 Q 신호의 압축을 통해 영향을 미칠 수 있는 16(24=16) 송신 전력 레벨이 된다. 이 경우 n=5, n-k=5-4=1이다. 그러므로 증폭기(160)의 이득을 조정하여 영향을 미칠 수 있는 2(21=2) 송신 전력 범위이다.
이득 제어를 통해 이용가능한 두 레벨의 각각에 대하여 압축을 통해 이용가능한 송신 전력 레벨이 16개가 있기 때문에, 전체는 달성될 수 있는 송신 전력 레벨이 32개 정도된다. 이것은 적어도 30 dB의 범위에 걸쳐 적어도 30개의 이용가능한 송신 전력 레벨에 대한 PACS 표준 요건을 만족한다. 이 관계는 도 2에서 그래프로 도시되어 있다.
이 예에서, 룩업 테이블(210)은 다음과 같다:
직각 변조기(140)와 중간 주파수(150) 및 무선 주파수(160) 처리 스테이지를 통하는 신호 경로가 비선형일 경우(즉, 범위 압축에서의 y dB의 변화는 출력 송신 전력에서의 y dB의 변화로 되지 않는다), 룩업 테이블(210)은 비선형을 고려하여 조절될 수 있다.
도 3에서, g(m)은 r 비트의 데이터 폭을 갖는 것으로 지시되고 I 및 Q 신호는 q 비트의 데이터 폭을 갖는 것으로 지시된다. r 및 q의 값들은 특정 적용에 의해 결정된다. 특히, q는 스펙트럼 충실도(fidelity) 요건에 의해 결정된다. q에서 비트가 더 작으면, 범위 압축 디바이스(120)(121) 및 디지털 대 아날로그 변환기(130)(131)는 덜 비싸지지만, 송신 스펙트럼의 품질은 저하된다.
PACS에서, 예를 들어, 8 비트의 유효 분해능 폭은 양호한 스펙트럼 품질을 가져온다. 가장 낮은 유효 분해능은 15 dB 전력 압축인 최대 디지털 압축에서 발생한다. PACS 예의 룩업 테이블로부터, 이것은 0.1778의 피승수를 초래한다. 그러므로, I 및 Q 신호의 유효 분해능은 log2(0.1778)이나 약 2.5 비트의 팩터만큼 감소된다. 이것은 유효 분해능의 최소 8비트를 유지하기 위하여 q가 10 비트보다 더 커야(디지털 대 아날로그 변환이 어떻게 이루어지느냐에 따라서 11 또는 12)한다는 것을 제안한다.
본 발명의 제 2 실시예는 도 5에 도시되어 있다. 이 실시예에서, I 및 Q 신호는 멀티플렉서(140)에 인가된다. 멀티플렉싱된 신호는 범위 압축 디바이스(420) 및 디지털 대 아날로그 변환기(430)에 인가된다. 멀티플렉싱된 아날로그 I 및 Q 신호는 직작 직접 변조기(140)에 인가되기 전에 아날로그 스위치(440) 및 샘플 앤드 홀드 회로(450)에 의해 디멀티플렉싱된다.
단일 범위 압축 디바이스(420) 및 단일 디지털 대 아날로그 변환기(430)만이 사용되어 도 2에 도시된 회로의 복잡성을 감소시킨다. 단일 범위 압축 디바이스 및 단일 디지털 대 아날로그 변환기만으로 기능하기 위하여, I 및 Q 신호는 2 대 1 q비트 멀티플렉서(410)에 의해 범위 압축 디바이스(420)로 멀티플렉싱된다. 이 실시예는 I 및 Q 신호가 직각 심볼 매퍼(110)에 의해 생성될 때 충분히 빠른 클록의 반대 위상으로 출력된다는 것을 필요로한다.
이 실시예가 하나의 범위 압축 디바이스 및 하나의 디지털 대 아날로그 변환기를 제거할 지라도, 남아있는 범위 압축 다비아스(420) 및 디지털 대 아날로그 변환기(430)는 도 2에 도시된 범위 압축 디바이스(120)(121) 및 디지털 대 아날로그 변환기(130)(131)의 속도에 거의 두배로 동작할 수 있어야 한다. 이 실시예는 직각 직접 변조기(140)에 인가하기 전에 I 및 Q 신호를 디멀티플렉싱하기 위한 샘플 앤드 홀드 회로(450)로 멀티플렉서(410) 및 아날로그 스위치(440)의 부가를 필요로한다. 두 위상 멀티플렉서/스위치 제어는 멀티플렉서(410) 및 아날로그 스위치(440)의 동작을 조정하기 위해 부가되어야 한다.
상시 설명은 본 발명을 설명하고 기술하기 위한 것이다. 어떤 정밀한 형태에 한정하는 것은 아니며 수많은 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.
예를 들면, 두 개의 별도의 I 및 Q 베이스밴드 신호 대신에 단일의 낮은 중간 주파수 대역신호를 출력하기 위하여 직각 심볼 매퍼(110)를 구성할 수 있다. 이러한 배열은 단일 범위 압축 디바이스 및 단일 디지털 대 아날로그 변환기의 사용을 허용하며 직각 직접 변조기(140)의 생략을 가능하게 한다.
이러한 방법이 갖는 문제는 스펙트럼 충실도를 유지하기 위하여 더 높은 속도로 중간 주파수 대역신호가 샘플링되는 것을 요구한다는 것이다. 예를 들면, 도 2에 도시된 실시예에 개시된 바와 같이, I 및 Q 신호는 형성 심볼 발생의 속도에 8배로 샘플링된다. I 및 Q 신호가 단일 중간 주파수 대역신호로 대체되면, 선택된 중간 주파수의 값에 따라서, 샘플링은 스펙트럼 충실도를 유지하기 위하여 심볼 발생율에 16,32, 심지어 64배까지도 발생해야 할 것이다.
바람직한 실시예는 당업자가 본 발명을 여러 가지 실시예로 다양하게 사용할 수 있도록 본 발명의 원리와 그 실질적인 적용을 가장 잘 설명하기 위하여 선택되고 기술되었다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 한정될 것이다.

Claims (26)

  1. 변조된 반송파 신호의 송신 전력 레벨을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    송신될 디지털 신호에 제 1 소정치를 곱함으로써 상기 디지털 신호를 압축하는 단계;
    상기 압축된 신호를 기초로하여 반송파 신호를 변조하는 단계;
    상기 변조된 반송파 신호를 송신 전력 증폭기에 입력시키는 단계;
    제 2 소정치를 기초로하여 상기 송신 전력 증폭기의 이득을 제어하는 단계; 및
    상기 증폭 변조된 반송파 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 소정치는 디지털 송신 전력 레벨 제어 워드로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 디지털 송신 전력 레벨 제어워드는 n비트를 포함하고 상기 n은 정수이며, 상기 제 1 소정치는 상기 n비트중 k비트로부터 유도되고 상기 k는 n보다 작은 정수이며, 상기 제 2 소정치는 상기 n비트중 나머지 n-k 비트로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 송신 전력 레벨 제어워드로부터 유도된 제 1 소정치에 의해 디지털 신호를 압축하는 단계는,
    상기 송신 전력 레벨 제어워드의 일부를 룩업 테이블에 인가하는 단계;
    상기 송신 전력 레벨 제어워드의 일부를 기초로하여 상기 룩업 테이블로 피승수를 발생시키는 단계; 및
    상기 디지털 신호를 상기 피승수에 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 신호를 생성하기 위하여 형성 심볼 매퍼에 비트 스트림을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 형성 심볼 매퍼는 베이스밴드 직각 심볼 매퍼이며, 상기 베이스밴드 직각 심볼 매퍼에 의해 생성된 디지털 신호는 동상 디지털 신호 및 직각 디지털 신호를 포함하며, 상기 디지털 신호를 제 1 소정치에 곱함으로써 상기 디지털 신호를 압축하는 단계는 상기 동상 신호 및 직각신호를 둘 다 상기 제 1 소정치에 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    아날로그 동상 신호 및 아날로그 직각신호를 직각 직접 변조기에 인가하는 단계;
    상기 직각 직접 변조기로 단일 중간 주파수 신호를 생성하는 단계;
    무선 주파수 신호를 생성하기 위하여 상기 중간 주파수 신호를 업컨버팅하고 필터링하는 단계; 및
    상기 무선 주파수 신호를 상기 송신 전력 증폭기에 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    아날로그 동상 신호 및 아날로그 직각신호를 직각 직접 변조기에 인가하는 단계;
    상기 직각 직접 변조기로 단일 중간 주파수 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 무선 주파수 신호를 상기 송신 전력 증폭기에 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 동상 신호 및 직각신호의 범위를 압축하기 전에 상기 동상 및 직각신호를 멀티플렉싱하는 단계; 및
    상기 압축 및 디지털/아날로그 변환후에 상기 동상 신호 및 직각신호를 디멀티플렉싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 형성 심볼 매퍼에 의해 생성된 디지털 신호는 낮은 중간 주파수 대역신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 비트 스트림은 무선 송수신기로 말하는 사람에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 신호를 반송파로 변조시키는 단계는 직각 위상 편이 변조를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 직각 위상 편이 변조는 π/4-편이된 직각 위상 편이 변조인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 변조된 반송파 신호 송신기의 송신 전력 레벨을 제어하기 위한 시스템에 있어서,
    송신될 디지털 신호를 제 1 소정치에 곱함으로써 상기 디지털 신호를 압축하는 수단;
    상기 압축된 디지털 신호를 기초로하여 반송파 신호를 변조하는 수단;
    상기 변조된 반송파 신호를 송신 전력 증폭기에 입력시키는 수단;
    제 2 소정치를 기초로하여 상기 송신 전력 증폭기의 이득을 조절하는 수단; 및
    상기 증폭 변조된 반송파 신호를 송신하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 소정치는 디지털 송신 전력 레벨 제어워드로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 디지털 송신 전력 레벨 제어워드는 상기 디지털 송신 전력 레벨 제어워드는 n비트를 포함하고 상기 n은 정수이며, 상기 제 1 소정치는 상기 n비트중 k비트로부터 유도되고 상기 k는 n보다 작은 정수이며, 상기 제 2 소정치는 상기 n비트중 나머지 n-k 비트로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 송신 전력 레벨 제어워드로부터 유도된 제 1 소정치에 의해 디지털 신호를 압축하는 수단은,
    상기 송신 전력 레벨 제어워드의 일부를 룩업 테이블에 인가하는 수단;
    상기 송신 전력 레벨 제어워드의 일부를 기초로하여 상기 룩업 테이블로 피승수를 발생시키는 수단; 및
    상기 디지털 신호를 상기 피승수에 곱하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 디지털 신호를 생성하기 위하여 형성 심볼 매퍼에 비트 스트림을 인가하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 형성 심볼 매퍼는 베이스밴드 직각 심볼 매퍼이며, 상기 베이스밴드 직각 심볼 매퍼에 의해 생성된 디지털 신호는 동상 디지털 신호 및 직각 디지털 신호를 포함하며, 상기 디지털 신호를 제 1 소정치에 곱함으로써 상기 디지털 신호를 압축하는 수단은 상기 동상 신호 및 직각신호를 둘 다 상기 제 1 소정치에 곱하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    단일 중간 주파수 신호를 생성하기 위하여 아날로그 동상 신호 및 아날로그 직각신호를 직각 직접 변조기에 인가하는 수단;
    무선 주파수 신호를 생성하기 위하여 상기 중간 주파수 신호를 업컨버팅하고 필터링하는 수단; 및
    상기 무선 주파수 신호를 상기 송신 전력 증폭기에 인가하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 19항에 있어서,
    단일 중간 주파수 신호를 생성하기 위하여 아날로그 동상 신호 및 아날로그 직각신호를 직각 직접 변조기에 인가하는 수단; 및
    상기 무선 주파수 신호를 상기 송신 전력 증폭기에 인가하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 동상 신호 및 직각신호의 범위를 압축하기 전에 상기 동상 및 직각신호를 멀티플렉싱하는 수단; 및
    상기 압축 및 디지털/아날로그 변환후에 상기 동상 신호 및 직각신호를 디멀티플렉싱하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 18항에 있어서, 상기 형성 심볼 매퍼에 의해 생성된 디지털 신호는 낮은 중간 주파수 대역신호인 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 18항에 있어서, 상기 비트 스트림은 무선 송수신기로 말하는 사람에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제 14항에 있어서, 상기 디지털 신호를 반송파로 변조시키는 수단은 직각 위상 편이 변조를 이용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 직각 위상 편이 변조는 π/4-편이된 직각 위상 편이 변조인 것을 특징으로 하는 시스템.
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