KR20010004695A - Control Device for input voltage of Analog to Digital Convertor in mobile communication system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동 통신 시스템에서 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Convertor, 이하 ADC로 약칭함)에 관한 것으로, 특히 ADC 회로에서 가변 저항을 사용하지 않고 오프셋 전압과 기준 전압을 일정한 크기의 차이를 갖는 고정된 값으로 발생하여 ADC로 입력하는데 적당하도록 한 ADC의 입력 전압 조정회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog-to-digital converter (abbreviated as ADC) in a mobile communication system. In particular, in an ADC circuit, an offset voltage and a reference voltage have a fixed magnitude difference without using a variable resistor. It relates to an input voltage adjustment circuit of an ADC that is generated at a set value and is suitable for input to an ADC.
일반적으로 이동 통신 시스템에서 기지국의 수신단에서는 수신한 RF 신호를 복조한 후 이를 디지털 신호로 복조하기 위해서 ADC를 구비하고 있다.In general, a receiver of a base station in a mobile communication system includes an ADC for demodulating a received RF signal and demodulating it into a digital signal.
이하, 기지국에 구비되는 ADC에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the ADC provided in the base station will be described in detail.
도 1은 종래의 기술에 따른 이동 통신 시스템에서 기지국 수신단의 일부를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a part of a base station receiving end in a mobile communication system according to the related art.
도 1을 참조하면, RF 신호를 주파수 하향 변환하기 위하여 RF 국부 신호를 곱하는 제 1 곱셈기(100)와, IF 국부 신호를 곱하는 제 2 곱셈기(101)와, I 신호와 Q 신호를 생성하는 QPSK 복조기(102)와, 증폭기(103, 104)와, QPSK 복조기(102)로부터 출력되는 I 신호 및 Q 신호를 디지털 신호로 각각 변환하기 위한 ADC(105, 106)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a first multiplier 100 for multiplying an RF local signal, a second multiplier 101 for multiplying an IF local signal, and a QPSK demodulator for generating I and Q signals for frequency downconverting an RF signal. 102, amplifiers 103 and 104, and ADCs 105 and 106 for converting the I and Q signals output from the QPSK demodulator 102 into digital signals, respectively.
이와 같이 구성되는 기지국 수신단의 동작은 다음과 같다.The operation of the base station receiver configured as described above is as follows.
우선, 기지국은 이동 단말기로부터 송신되는 RF 신호를 안테나를 통해 수신한다. 그러면, 수신단에서는 1.8㎒ 대의 RF 국부 신호를 제 1 곱셈기(100)에서 곱하고, IF 국부 신호를 제 2 곱셈기(101)에서 곱하여 600㎑ 대의 주파수로 주파수 하향 변환한다. 이어, 주파수 하향 변환된 신호는 QPSK 복조기(102)에서 I 신호와 Q 신호로 생성되고, 생성된 I 신호와 Q 신호는 각각 증폭기(103, 104)를 거쳐 ADC(105, 106)로 입력된다.First, the base station receives the RF signal transmitted from the mobile terminal through the antenna. Then, the receiving end multiplies the 1.8 MHz RF local signal by the first multiplier 100, multiplies the IF local signal by the second multiplier 101, and frequency-converts the frequency to 600 Hz band. Subsequently, the frequency down-converted signal is generated as an I signal and a Q signal by the QPSK demodulator 102, and the generated I and Q signals are input to the ADCs 105 and 106 through the amplifiers 103 and 104, respectively.
그러면, ADC(103, 104)에서는 입력된 아날로그의 I 신호와 Q 신호를 디지털 신호로 각각 변환하여 4비트 출력으로 내보낸다.The ADCs 103 and 104 then convert the input analog I and Q signals into digital signals and output them as 4-bit outputs.
도 2는 도 1에 보인 아날로그/디지털 변환기의 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit of the analog / digital converter shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 입력 신호인 Vin전압을 증폭하는 연산 증폭기(200)와, 저항값을 가변하여 Vcc전압을 분배하는 가변 저항(201, 202)과, 전압 분배 저항(203, 204)과, 입력 신호인 Vin전압을 디지털 신호로 변환하는 ADC(205)로 구성된다.Referring to FIG. 2, an operational amplifier 200 for amplifying a V in voltage as an input signal, variable resistors 201 and 202 for dividing a V cc voltage by varying a resistance value, and voltage divider resistors 203 and 204. And an ADC 205 for converting a V in voltage as an input signal into a digital signal.
이와 같이 구성되는 아날로그/디지털 변환 회로는 가변 저항(201, 202)의 저항값을 이용하여 ADC(205)로 입력되는 기준 전압과 오프셋 전압을 조정한다.The analog / digital conversion circuit configured as described above adjusts the reference voltage and the offset voltage input to the ADC 205 using the resistance values of the variable resistors 201 and 202.
그러면, 기준 전압과 오프셋 전압을 인가 받은 ADC(205)는 QPSK에서 복조된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 디지털 모뎀(미도시)으로 출력하게 된다.Then, the ADC 205 receiving the reference voltage and the offset voltage converts the demodulated analog signal into a digital signal in QPSK, and outputs the converted digital signal to a digital modem (not shown).
이때, QPSK 복조기에서 출력된 아날로그의 I 신호 및 Q 신호가 1V 라고 가정하면, 아날로그/디지털 변환 회로에서 출력되는 디지털 값은 다음 표 1과 같다.At this time, assuming that the analog I and Q signals output from the QPSK demodulator are 1 V, the digital values output from the analog / digital conversion circuit are shown in Table 1 below.
그러나, 이와 같은 종래의 아날로그/디지털 변환 회로는 ADC가 동작할 수 있도록 기준 전압과 오프셋 전압을 조정해야 한다.However, such a conventional analog-to-digital conversion circuit must adjust the reference voltage and offset voltage for the ADC to operate.
즉, ADC는 동작의 가변 폭을 유지하기 위하여 기준 전압이 오프셋 전압에 비하여 2 배의 크기로 유지되어야 하므로 종래의 아날로그/디지털 변환 회로에서는 가변 저항을 구비하여 가변 저항의 저항값에 따른 전압 분배로서 오프셋 량을 조절한다. 기준 전압은 오프셋 전압의 2배가 되도록 가변 저항의 저항값에 따라 조정되는 것이다.That is, in order to maintain the variable width of the operation, the reference voltage has to be maintained twice as large as the offset voltage. Adjust the offset amount. The reference voltage is adjusted according to the resistance value of the variable resistor so as to be twice the offset voltage.
따라서, 종래의 아날로그/디지털 변환 회로에서는 가변 저항을 사용함으로써 저항값에 따라 원하는 정확한 기준 전압과 오프셋 전압을 ADC로 인가할 수 없어 안정적인 ADC의 출력을 얻을 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 추가적인 가변 저항을 구비함으로써 기지국의 대량 양산을 할 수 없다는 문제점이 있다.Therefore, in the conventional analog-to-digital conversion circuit, a variable resistor is used, and thus, the correct reference voltage and offset voltage cannot be applied to the ADC according to the resistance value, and thus a stable ADC output cannot be obtained. In addition, there is a problem that the mass production of the base station is not possible by providing an additional variable resistor.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 가변 저항을 사용하지 않고도 일정한 크기를 갖는 기준 전압과 오프셋 전압을 발생하여 유지할 수 있는 이동 통신 시스템에서 ADC의 입력 전압 조정 장치를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and input of an ADC in a mobile communication system capable of generating and maintaining a reference voltage and an offset voltage having a constant magnitude without using a variable resistor. It is to provide a voltage regulating device.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 이동 통신 시스템에서 ADC의 입력 전압 조정 장치는 입력되는 QPSK 또는 QAM 신호를 디지털 신호로 복조하는 아날로그/디지털 변환기가 구비된 이동 통신 시스템에 있어서, 소정 전압을 발생하기 위한 디지털 값을 제공하는 전압 발생기와, 상기 제공된 디지털 값을 상기 아날로그/디지털 변환기의 동작 전압으로 변환하여 상기 아날로그/디지털 변환기로 출력하는 디지털/아날로그 변환기로 구성된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the input voltage adjusting device of the ADC in a mobile communication system is provided with a mobile communication system equipped with an analog / digital converter for demodulating the input QPSK or QAM signal into a digital signal And a voltage generator for providing a digital value for generating a predetermined voltage, and a digital / analog converter for converting the provided digital value into an operating voltage of the analog / digital converter and outputting the converted voltage to the analog / digital converter.
바람직하게, 상기 디지털/아날로그 변환기에는 상기 디지털/아날로그 변환기로부터 출력되는 전압을 이용하여 상기 아날로그/디지털 변환기로 입력되는 오프셋 전압을 발생하는 오프셋 전압 발생부와, 상기 발생된 오프셋 전압을 이용하여 상기 오프셋 전압보다 소정 배수로 큰 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생부가 추가로 연결된다.Preferably, the digital-to-analog converter includes an offset voltage generator for generating an offset voltage input to the analog-to-digital converter by using a voltage output from the digital-to-analog converter, and the offset by using the generated offset voltage. A reference voltage generator for generating a reference voltage larger than the voltage by a predetermined multiple is further connected.
도 1은 종래의 기술에 따른 이동 통신 시스템에서 기지국 수신단의 일부를 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a part of a base station receiving end in a mobile communication system according to the related art.
도 2는 도 1에 보인 아날로그/디지털 변환기의 회로를 나타낸 도면.2 is a circuit diagram of the analog-to-digital converter shown in FIG.
도 3은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 아날로그/디지털 변환기의 입력 전압 조정 장치를 나타낸 회로도.3 is a circuit diagram illustrating an input voltage adjusting device of an analog / digital converter in a mobile communication system according to the present invention.
도 4는 도 3에 보인 아날로그/디지털 변환기로 인가되는 입력 전압의 파형을 보인 도면.4 is a view showing a waveform of an input voltage applied to the analog-digital converter shown in FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
300 : 전압 발생기(Voltage generator) 301 : 디지털/아날로그 변환기(DAC)300: voltage generator 301: digital-to-analog converter (DAC)
302 : 오프셋 전압 발생부 303 : 기준 전압 발생부302: offset voltage generator 303: reference voltage generator
304 : 아날로그/디지털 변환기(ADC)304: analog to digital converter (ADC)
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration and an operation according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 ADC의 입력 전압 조정 장치는 가변 저항을 구비하지 않는다.The input voltage adjusting device of the ADC in the mobile communication system according to the present invention does not have a variable resistor.
대신에 일정한 크기의 기준 전압 및 오프셋 전압을 발생하고 유지하기 위하여 전압 발생기(Voltage generator)와 디지털/아날로그 변환기(Digital to Analog Convertor, 이하 DAC로 약칭함)를 구비한다.Instead, a voltage generator and a digital to analog converter (hereinafter, abbreviated to DAC) are provided to generate and maintain a reference voltage and offset voltage of a constant magnitude.
또한, 기준 전압이 오프셋 전압보다 2배의 크기를 유지할 수 있도록 기준 전압 OP Amp 및 오프셋 전압 OP Amp를 추가로 구비한다.In addition, the reference voltage OP Amp and the offset voltage OP Amp are further provided so that the reference voltage can maintain the magnitude of twice the offset voltage.
도 3은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 아날로그/디지털 변환기의 입력 전압 조정 장치를 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating an input voltage adjusting device of an analog / digital converter in a mobile communication system according to the present invention.
도 3을 참조하면, Ve전압을 발생할 수 있는 디지털 값을 제공하는 전압 발생기(300)와, 전압 발생기(300)에서 출력되는 디지털 값을 아날로그 값으로 변환하여 Ve전압을 출력하는 DAC(301)와, DAC(301)에서 출력되는 Ve전압을 이용하여 ADC(304)로 입력되는 오프셋 전압을 발생하는 오프셋 전압부(302)와, DAC(301)에서 출력되는 Ve전압을 이용하여 ADC(304)로 입력되는 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생부(303)로 구성된다.Referring to Figure 3, V, and voltage generator 300 that e provide a digital value that may cause a voltage, a digital value output from the voltage generator 300, DAC (301 for outputting the V e voltage is converted to an analog value ), An offset voltage unit 302 generating an offset voltage input to the ADC 304 using the V e voltage output from the DAC 301, and an ADC using the V e voltage output from the DAC 301. And a reference voltage generator 303 for generating a reference voltage input to 304.
여기서 전압 발생기(300)와 DAC(301)는 8비트 또는 12 비트 출력을 사용하며, 오프셋 전압 발생부(302)와 기준 전압 발생부(303)는 연산 증폭기(OP Amp)를 사용한다.Here, the voltage generator 300 and the DAC 301 use an 8-bit or 12-bit output, and the offset voltage generator 302 and the reference voltage generator 303 use an operational amplifier OP Amp.
이와 같이 구성되는 아날로그/디지털 변환기의 동작은 다음과 같다.The operation of the analog-to-digital converter configured as described above is as follows.
우선, 전압 발생기(300)는 기준 전압 발생부(302)로 입력되는 Ve전압을 발생시키기 위하여 상기 Ve전압에 해당하는 디지털 값을 출력한다. 이때, 전압 발생기(300)는 DAC(301)와 같은 비트수(예를 들면, 8 비트 또는 12 비트)를 갖는 디지털 값을 출력한다.First, the voltage generator 300 outputs a digital value corresponding to the V e voltage to generate a V e voltage input to the reference voltage generator 302. At this time, the voltage generator 300 outputs a digital value having the same number of bits as the DAC 301 (for example, 8 bits or 12 bits).
그러면, DAC(301)는 전압 발생기(300)에서 출력된 디지털 값을 Ve전압에 해당하는 아날로그 값으로 변환하여 출력한다. 이러한 과정으로 발생되는 Ve 전압은 ADC(304)를 구동하기 위한 전압이다.Then, the DAC 301 converts the digital value output from the voltage generator 300 into an analog value corresponding to the V e voltage and outputs the analog value. The Ve voltage generated by this process is a voltage for driving the ADC 304.
따라서, DAC(301)가 12 비트를 갖고 Vp-p가 1V라고 가정하면, 전압 발생기(300)에서 제공하는 디지털 값과 DAC(301)에서 출력되는 Ve전압과의 관계는 다음 표 2와 같다.Therefore, assuming that the DAC 301 has 12 bits and V pp is 1 V, the relationship between the digital value provided by the voltage generator 300 and the V e voltage output from the DAC 301 is shown in Table 2 below.
또한, 높은 비트수를 갖는 DAC(301)를 사용하면 출력되는 Ve전압의 정확도를 높일 수 있다. 즉, 12 비트의 DAC를 사용한다면 Vp-p가 1 V일 경우 1.2 mV가 되는 것이다.In addition, using the DAC 301 having a high number of bits can increase the accuracy of the output V e voltage. In other words, if a 12-bit DAC is used, it is 1.2 mV when Vp-p is 1V.
오프셋 전압 발생부(302)는 DAC(301)에서 출력되는 Ve전압을 이용하여 ADC(204)로 입력되는 오프셋 전압을 유지한다.The offset voltage generator 302 maintains the offset voltage input to the ADC 204 using the V e voltage output from the DAC 301.
즉, 오프셋 전압 발생부(302)의 연산증폭기(OP Amp)는 + 단자로 DAC(301)로부터 출력되는 Ve전압이 인가되므로 Ve전압에를 곱하여 오프셋 전압을 출력하며, 이러한 오프셋 전압은 저항비로서 조정될 수 있다.That is, the voltage V e V e, so the voltage is outputted from the operational amplifier (OP Amp), the DAC (301) to the + terminal of the offset voltage generation section 302 Multiply by to output an offset voltage, which is the resistance ratio Can be adjusted as
따라서, ADC(304)로 입력되는 오프셋 전압은 다음 식 1과 같다.Therefore, the offset voltage input to the ADC 304 is as shown in Equation 1 below.
기준 전압 발생부(303)는 오프셋 전압 발생부(302)에서 출력되는 오프셋 전압(즉, Vbias)을 이용하여 기준 전압을 출력한다. 이때, 기준 전압 발생부(303)의 연산 증폭기(OP Amp)는 오프셋 전압 발생부(302)의 OP Amp와 동일하게 동작한다.The reference voltage generator 303 outputs a reference voltage by using an offset voltage (ie, V bias ) output from the offset voltage generator 302. In this case, the operational amplifier OP Amp of the reference voltage generator 303 operates in the same manner as the OP Amp of the offset voltage generator 302.
즉, 기준 전압의 크기는 오프셋 전압 Vbias에를 곱한 값이며, 저항비로서 조정될 수 있다.That is, the magnitude of the reference voltage depends on the offset voltage V bias . Multiplied by the ratio Can be adjusted as
따라서, ADC(304)로 입력되는 기준 전압은 다음 식 2와 같다.Therefore, the reference voltage input to the ADC 304 is as shown in Equation 2 below.
이와 같이 가변 저항을 사용하지 않고 전압 발생기(300)와 DAC(301)에서 발생하는 전압 Ve를 이용하여 기준 전압이 오프셋 전압 보다 2 배의 크기로 유지되는 정확한 DC 전압을 ADC(304)로 인가할 수 있다.Thus, using the voltage V e generated by the voltage generator 300 and the DAC 301 without using a variable resistor, an accurate DC voltage at which the reference voltage is maintained at twice the offset voltage is applied to the ADC 304. can do.
도 4는 도 3에 보인 아날로그/디지털 변환기로 인가되는 입력 전압의 파형을 보인 도면이다.FIG. 4 is a view illustrating waveforms of input voltages applied to the analog / digital converter shown in FIG. 3.
도 4를 참조하면, 기준 전압 발생부(303)의 OP Amp 출력인 기준 전압(Vref)을 오프셋 전압 발생부(302)의 OP Amp 출력인 (Vbias)의 2 배로 조정하면 디지털 신호로 변환하고자 ADC(304)로 입력되는 QPSK 또는 QAM 신호와 같은 입력 신호(Vin)는 0 V에서 기준 전압(Vref)의 크기까지 오프셋 전압(Vbias)을 중심으로 진동하게 된다.Referring to FIG. 4, when the reference voltage V ref of the OP Amp output of the reference voltage generator 303 is adjusted to twice the OP bias of V offset of the offset voltage generator 302, it is converted into a digital signal. The input signal V in , such as a QPSK or QAM signal input to the ADC 304, vibrates around the offset voltage V bias from 0 V to the magnitude of the reference voltage V ref .
즉, 입력 신호는 식 1에서 나타낸 Vbias를 기준으로 Vp-p로서 Vref의 최대 스윙(Full Swing) 폭으로 동작하는 것이다.That is, the input signal operates at the maximum swing width of V ref as V pp based on the V bias shown in Equation 1.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 하므로 가변 저항을 사용하지 않아도 원하는 일정한 크기의 차이를 갖는 고정된 기준 전압과 오프셋 전압을 발생하여 유지할 수 있으므로 정확하고 안정적인 ADC 출력을 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can generate and maintain a fixed reference voltage and offset voltage having a predetermined constant difference without using a variable resistor, so that an accurate and stable ADC output can be achieved.
또한, 가변 저항을 사용하지 않음으로써 ADC를 구비하는 기지국의 양산이 늘어나는 효과가 있다.In addition, since the variable resistor is not used, mass production of a base station having an ADC increases.
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