KR20020039406A - 안테나 다이버시티에서의 자동이득제어 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 A/D 변환기의 입력신호의 크기를 조절하여 안테나 다이버시티의 성능을 향상시키도록 한 자동이득제어 회로에 관한 것으로, 안테나에서 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 상기 변환된 디지털 신호의 성능을 양호하게 하기 위해 필터링하는 FIR 필터부와, I,Q 채널 수신신호를 제곱하여 더한 파워값을 계산하는 파워 계산부와, 상기 파워값을 원하는 임계값과 비교하여 작으면 +1 값을 출력하고 크면 -1값을 출력하는 비교부와, 상기 비교부의 출력값을 누적시키는 누적부와, 수신감도가 양호한 안테나로부터의 신호에 의해 생성된 누적값을 선택하는 선택부와, 상기 선택된 누적값을 ∑△로 변조하는 변조부와, 상기 변조부의 변조값을 전압으로 변환시키는 RC 회로부와, 상기 변환된 전압만큼 상기 안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 차동증폭기로 구성함으로써, 안테나 다이버시티를 사용하는 경우 수신단 최종부에서 각기 다른 안테나로부터 복조된 신호들을 더할때 수신감도가 좋은 안테나로부터의 수신신호가 더 큰 비중을 가지고 더해지도록 수신 AGC를 적용시킴으로써 전체적인 성능이 향상된다.

Description

안테나 다이버시티에서의 자동이득제어 회로{auto gain control circuit in antenna diversity}

본 발명은 무선통신에서 사용되는 안테나 다이버시티에 관한 것으로, 특히 A/D 변환기의 입력신호의 크기를 조절하여 안테나 다이버시티의 성능을 향상시키도록 한 자동이득제어 회로에 관한 것이다.

이동통신 채널상에서 수신되는 신호의 크기는 송신신호의 크기가 일정하더라도 그 변화폭이 큰데, 이는 빌딩이나 이동하는 차량 등으로 인하여 전파가 겪는 통신채널의 변화가 크기 때문이다.

이러한 현상을 막기 위하여 수신신호 레벨을 일정하게 유지시켜주는 AGC(Automatic Gain Control)가 사용된다.

안테나 다이버시티(diversity)는 두개 이상의 안테나로부터 송신신호를 수신하여 한쪽 수신이 나쁘더라도 다른쪽에서 이득을 얻자는 의도로 사용되는 것이며, 안테나 두개를 사용하여 신호를 수신한다 가정할때 이 두신호는 서로같은 크기로 수신될 수도 있지만 대부분 서로다른 크기로 수신되는데, 그 차이는 채널환경 변화가 심할수록 크다.

도 1 에는 AGC의 동작부가 도시되어 있는데, 안테나에서 수신된 신호는 A/D(Analog/Digital) 변환기(20a)를 거쳐 디지털 신호로 변환되고, 디지털로 변환된 신호는 성능향상을 위하여 수신 FIR(Finite Impulse Response) 필터(30)를 거치며, 송신신호가 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조된 경우 I(In-phase), Q(Quadrature-phase) 채널 수신신호를 제곱하여 더한 I²+Q²은 수신신호의 파워값이다.

상기 수신된 파워값을 원하는 임계(threshold)값과 비교하여 작으면 +1 값을 출력하고, 크면 -1 값을 비교기에서 출력하며, 이와같이 수신된 값을 누적기(60)에 누적시킨다.

상기 누적기(60)에 누적된 값은 ∑△ 로 변조된 후 RC(Resistance Condenser) 회로(80)를 거쳐 전압으로 변화하여 아날로그 차동증폭기(10)가 입력신호를 얼마나 증폭시킬지를 결정하는데, 만일 A/D변환기(20)에 수신된 신호의 파워가 비교기(50)의 임계값보다 작다면 누적기(60)에 +1 값이 계속 누적된다.

수신 파워가 작을수록 더많은 +1 값이 누적되고, 이와같이 누적된 값은 ∑△ 로 변조되어 차동증폭기(10)에 큰 전압값으로 입력되어 안테나로부터 수신된 신호를 더 큰 크기로 증폭시킨다.

이와같이 A/D 입력신호의 크기가 커져 결국은 비교기(50)의 임계값과 같도록 수신신호 크기가 조정된다.

또한, 반대로 A/D변환기(20)에 수신된 신호의 파워가 비교기(50)의 임계값보다 크다면 누적기(60)에 -1 값이 계속 누적된다.

수신 파워가 클수록 더많은 -1 값이 누적되고, 이와같이 누적된 값은 ∑△ 로 변조되어 차동증폭기(10)에 작은 전압값으로 입력되어 안테나로부터 수신된 신호를 작은 크기로 증폭시킨다.

이와같이 A/D 입력신호의 크기가 작아져 결국은 비교기(50)의 임계값과 같도록 수신신호 크기가 조정된다.

하나의 송신기에서 송신된 신호가 두개의 안테나로부터 수신될때 그 각각을복조한 결과는 이상적인 경우 같아야 하지만 안테나1,2의 수신감도를 비교해 보면 수신감도가 좋은쪽이 있고 나쁜쪽이 존재한다.

이중에서 수신감도가 좋은쪽에는 가중치를 더 두고 나쁜쪽에는 가중치를 적게두어 원래의 송신된 신호를 복조하는 것이 합리적이다.

그러나, 도 2 의 종래 기술에서는 두개의 안테나에서 나온 신호를 어느쪽이 더좋은가 비교하는 과정없이 각각 독립적으로 복조하므로 이와같은 원리가 적용되지 않는다.

도 2 에 도시된 바와같이 종래 기술은 안테나1,2 로부터 수신되는 신호는 각각 똑같은 AGC 회로로 제어되는데, 단지 똑같은 수신(RX) AGC 회로가 서로간에 주고받는것 없이 독립적으로 사용된다.

도 2 의 안테나1로부터 수신되는 신호가 안테나2로부터 수신되는 신호보다 2배정도 더 세게 수신된다고 가정하고, 안테나1에서 수신되는 신호는 비교기에서 사용되는 임계값과 비교할때 그 크기가 1/2 이라 가정하면, 즉 임계 크기를 1 이라 할때 안테나1의 수신신호는 1/2 이고 안테나2의 수신신호는 1/4의 크기를 가진다고 가정할때 이의 동작을 설명하면 다음과 같다.

안테나1의 차동증폭기의 증폭 정도는 2배가 되어 수신신호 크기를 임계 크기 1에 맞추고(1/2*2=1), 안테나2의 차동증폭기의 증폭 정도는 4배가 되어 안테나1의 수신신호 크기를 임계 크기1에 맞춘다(1/4*4=1).

상기 안테나1,2로부터의 수신신호 크기를 임계 크기에 맞추는데, 수신감도가 양호한 안테나1의 수신신호는 2배가 되고 수신감도가 나쁜 안테나2의 수신신호는 4배로 증폭시킴으로써 나쁜쪽의 신호를 더 증폭시키게 된다.

이와같이, 종래에는 신감도가 양호한 안테나에 낮은 가중치를 주고, 수신감도가 나쁜 안테나에 높은 가중치를 주므로써 안테나 다이버시티의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, A/D 변환기의 입력신호의 크기를 조절하여 안테나 다이버시티의 성능의 이득을 최대로 하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 수신단의 자동이득제어 회로의 블럭도.

도 2 는 종래의 수신단의 자동이득제어 회로의 블럭도.

도 3 은 본 발명에 적용되는 수신단의 자동이득제어 회로의 블럭도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 10a, 10b, 100a, 100b : 차동증폭기

20, 20a, 20b, 200a, 200b : A/D 변환부

30, 30a, 30b, 300a, 300b : FIR 필터부

40, 40a, 40b, 400a, 400b : 파워 계산부

50, 50a, 50b, 500a, 500b : 비교부

60, 60a, 60b, 600a, 600b : 누적부

70, 70a, 70b, 800a, 800b : ∑△ 변조부

80, 80a, 80b, 900a, 900b : RC 회로부

700 : 선택부

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명 자동이득제어 회로의 실시예는,

안테나에서 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와,

상기 변환된 디지털 신호의 성능을 양호하게 하기 위해 필터링하는 FIR 필터부와,

I,Q 채널 수신신호를 제곱하여 더한 파워값을 계산하는 파워 계산부와,

상기 파워값을 원하는 임계값과 비교하여 작으면 +1 값을 출력하고 크면 -1값을 출력하는 비교부와,

상기 비교부의 출력값을 누적시키는 누적부와,

수신감도가 양호한 안테나로부터의 신호에 의해 생성된 누적값을 선택하는선택부와,

상기 선택된 누적값을 ∑△로 변조하는 변조부와,

상기 변조부의 변조값을 전압으로 변환시키는 RC 회로부와,

상기 변환된 전압만큼 상기 안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 차동증폭기로 구성함이 바람직하다.

상기 안테나로부터의 수신감도가 양호할수록 상기 누적부에 누적된 값은 작아지고 수신감도가 불량할수록 누적부에 누적된 값이 커짐이 바람직하다.

상기 수신감도가 양호한 신호는 임계값의 크기로 조정되고 수신감도가 불량한 신호는 임계값보다 작은값으로 조정됨이 바람직하다.

상기 안테나 중에서 수신감도가 양호한 안테나의 누적값만으로 안테나들의 차동증폭기를 제어함이 바람직하다.

도 3 은 본 발명에 적용되는 수신단의 자동이득제어 회로의 블럭도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

각각의 안테나 수신신호로부터 누적값을 구하고, 안테나1,2의 누적값을 서로 비교한후 하나의 누적값만 선택하여 ∑△ 변조부의 입력으로 놓으며, 상기 누적값이 작은쪽이 수신감도가 더 좋으므로 두 누적값을 비교하여 작은값을 선택한다.

따라서, 안테나 두개에서 수신된 신호중 수신감도가 좋은쪽의 신호로부터 나온 누적기 값만으로 두 차동증폭기의 증폭정도를 결정한다.

도 3 에 도시된 바와같이 누적값이 작은 즉, 수신감도가 좋은 안테나 수신신호로부터 계산된 누적값만을 선택하여 ∑△ 변조부(800a)(800b)의 입력값으로 사용한다.

비교기의 임계 크기를 1, 안테나1의 수신신호 크기를 1/2, 안테나2의 수신신호 크기를 1/4 이라 가정할때, 안테나1의 신호가 안테나2보다 수신감도가 좋으므로 안테나1로부터 발생된 누적값만으로 안테나1,2의 차동증폭기(100a)(100b)를 제어하며, 상기 안테나1로부터 발생된 누적값에 근거하여 안테나1의 수신크기를 임계 크기로 맞추기 위해 안테나1의 차동증폭기(100a)의 증폭정도는 2배가 된다.

2배의 증폭정도는 안테나1,2의 두개의 차동증폭기(100a)(100b)에 동일하게 적용되므로 두 안테나로부터 수신되는 신호는 차동증폭기(100a)(100b)를 지난후 일정 크기를 가지는데, 이는 임계의 1/2 크기로 수신되던 안테나1 신호가 차동증폭기(100a)를 지난후 크기 1(1/2*2=1)이 되고 임계의 1/4 크기로 수신되던 안테나2 신호가 차동증폭기(100b)를 지난후 크기 1/2(1/4*2=1/2)이 된다.

이 경우 수신감도가 좋은쪽의 신호만 임계 크기로 조정되고, 나쁜쪽은 임계값보다 작은값으로 A/D(200a)(200b)에서 디지털로 변환되며, 즉 수신감도가 좋은쪽은 목표치만큼 키우고 나쁜쪽은 조금만 키움으로써 가중치가 적용된 AGC가 적용되어 성능이 향상된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 안테나 다이버시티를 사용하는 경우 수신단 최종부에서 각기 다른 안테나로부터 복조된 신호들을 더할때 수신감도가 좋은 안테나로부터의 수신신호가 더 큰 비중을 가지고 더해지도록 수신 AGC를 적용시킴으로써 전체적인 성능이 향상된다.

Claims (4)

1. 안테나에서 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와,

   상기 변환된 디지털 신호의 성능을 양호하게 하기 위해 필터링하는 FIR 필터부와,

   I,Q 채널 수신신호를 제곱하여 더한 파워값을 계산하는 파워 계산부와,

   상기 파워값을 원하는 임계값과 비교하여 작으면 +1 값을 출력하고 크면 -1값을 출력하는 비교부와,

   상기 비교부의 출력값을 누적시키는 누적부와,

   수신감도가 양호한 안테나로부터의 신호에 의해 생성된 누적값을 선택하는 선택부와,

   상기 선택된 누적값을 ∑△로 변조하는 변조부와,

   상기 변조부의 변조값을 전압으로 변환시키는 RC 회로부와,

   상기 변환된 전압만큼 상기 안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 차동증폭기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동이득제어 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나로부터의 수신감도가 양호할수록 상기 누적부에 누적된 값은 작아지고 수신감도가 불량할수록 누적부에 누적된 값이 커짐을 특징으로 하는 자동이득제어 회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 수신감도가 양호한 신호는 임계값의 크기로 조정되고 수신감도가 불량한 신호는 임계값보다 작은값으로 조정됨을 특징으로 하는 자동이득제어 회로.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 중에서 수신감도가 양호한 안테나의 누적값만으로 안테나들의 차동증폭기를 제어함을 특징으로 하는 자동이득제어 회로.