KR20030028060A

KR20030028060A - 이동통신 시스템의 수신감도 개선 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20030028060A
Application number: KR1020010059974A
Authority: KR
Inventors: 문동현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-08

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 수신감도 개선을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 수신신호세기 검출기는 수신신호의 세기를 검출한다. 제어부는 상기 검출된 신호의 세기와 미리 설정되어 있는 기준 신호세기를 비교하고 그 비교결과에 따른 제어신호를 출력한다. 제2저잡음 증폭기는 수신신호를 저잡음으로 증폭한다. 스위칭부는 상기 출력된 제어신호에 따라 수신신호를 상기 무선주파수필터에 입력되도록 연결되거나 상기 제2저잡음 증폭기를 통해 상기 무선주파수필터로 출력되도록 연결된다. 따라서 본 발명은 수신단 설계의 큰 변경 없이 약전계에서의 수신감도를 개선할 수 있다. 또한 일반전계와 강전계에서는 저잡음 증폭기 없이 정상적으로 동작할 수 있어 전원손실이 적고, 부품선정에 있어 고비용이 들지 않는 이점이 있다.

Description

이동통신 시스템의 수신감도 개선 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMPROVEMENT OF RECEPTION SENSITIVITY IN MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템의 수신감도 개선을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로 이동통신 단말기(예: 휴대폰)와 같은 이동통신 시스템의 수신단 설계는 고주파신호 수신시 고정된 수신감도를 가지도록 만드는 것이다. 이동통신 단말기를 예를 들면, 수신감도가 좋은 지역에서는 통화에 큰 무리가 없으나, 수신감도가 떨어지는 지역 즉, 음영지역에서는 설계된 수신감도의 한계가 있기 때문에원활한 수신이 어려워진다. 따라서 이를 해결하기 위해 수신감도가 좋도록 증폭기를 많이 확보하거나, 약한 수신전계를 커버할 수 있는 안테나를 사용하기도 했다.

도 1은 통상적인 이동통신 단말기의 수신단 블록구성도이다.

도 1을 참조하면, 듀플렉서(Duplexer)(100)는 안테나를 통해 송, 수신되는 신호를 분리한다. 즉, 상기 듀플렉서(100)는 단말기내의 무선주파수(Radio Frequency: RF)송신기(도시하지 않았음)로부터 입력되는 RF신호를 안테나로 인가하고, 안테나를 통해 수신되는 고주파신호를 수신전단(105)을 통해 RF필터(110)로 출력한다. 그러면 RF필터(110)는 입력된 고주파신호를 규정된 RF대역에서 필터링한다. 예를 들어 J-STD-018규격에 따른 PCS(Personal Communication Service)이동통신 단말기에서 송신대역과 수신대역은 각각 60MHz의 대역폭을 가지는데 송신대역의 주파수는 1850MHz∼1910MHz이고 수신대역의 주파수는 1930MHz∼1990MHz이다. GSM 단말기의 송신대역과 수신대역은 각각 200KHz의 대역폭을 가지며 송신대역의 주파수는 GSM (880MHz~915MHz(TX), 925MHz~960MHz(RX) ), DCS (1710MHz~1785MHz(TX), 1805MHz~1880MHz(RX) )이다.

상기 RF필터(110)는 필터링된 RF신호를 제1저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier : LNA)(120)로 출력한다. 상기 제1LNA(120)는 입력된 RF신호를 저잡음 증폭한 후 믹서(130)로 출력한다. 믹서(130)는 입력된 RF신호를 현재 선택된 수신 채널의 국부발진 주파수신호와 혼합함으로써 중간주파수신호, 즉 IF(Intermediate Frequency)신호로 변환하여 복조부(140)로 출력한다. 이때 믹서(130)로부터 출력되는 신호는 여러 개의 구성요소들(도시하지 않음)을 거쳐 복조부(140)로 제공되는데, 이러한 구성요소들은 종래의 기술과 동일하므로 그 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한 다른방식의 기술을 사용하는 단말기에 있어서도 동일하게 적용될 수 잇다. 복조부(140)는 입력된 IF신호를 원 신호로 복원하고, 베이스밴드처리부(150)로 출력한다. 그러면 베이스밴드처리부(150)는 복조부(140)로부터 복원된 신호를 샘플링 하여 출력한다.

그런데 상기와 같은 베이스밴드처리부(150)로 입력된 신호의 세기가 단말기의 수신성능(최대 수신감도)보다 낮은 세기의 전계에서는 이동통신 단말기 사용자는 입력된 신호를 수신할 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 이동통신 단말기 설계자가 약전계에서도 신호를 수신할 수 있도록 단말기 수신성능을 높이기 위한 부품을 사용하게 되면, 그만큼 가격이 비싸지므로 부품선정에 어려움이 따르고 제조단가가 높아진다. 또한 이동통신 단말기 설계자가 저잡음 증폭기를 여러 단 쓸 경우 일반적인 전계 또는 강전계에서 불필요한 전류손실이 생기게 되어 전원손실이 커질 수 있는 문제점도 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 단말기에서 약전계일 때에도 수신감도를 좋게 유지할 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수신전단과 고주파신호를 필터링하는 무선주파수필터와 제1저잡음 증폭기를 구비한 이동통신 시스템의 수신감도 개선 장치에 있어서, 수신신호세기 검출기는 수신신호의 세기를 검출한다.제어부는 상기 검출된 신호의 세기와 미리 설정되어 있는 기준 신호세기를 비교하고 그 비교결과에 따른 제어신호를 출력한다. 제2저잡음 증폭기는 수신신호를 저잡음으로 증폭한다. 스위칭부는 상기 출력된 제어신호에 따라 수신신호를 상기 무선주파수필터에 입력되도록 연결되거나 상기 제2저잡음 증폭기를 통해 상기 무선주파수필터로 출력되도록 연결된다.

도 1은 통상적인 이동통신 단말기의 수신단 블록 구성도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기의 수신단 블록 구성도

도 3은 도 2에 도시된 수신단의 일부분에 대한 구체적 실시예의 회로도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신단의 흐름도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 하기에서 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기의 수신단 블록구성도이다.

도 2를 참조하면, 듀플렉서(Duplexer)(200)는 안테나(ANT)를 통해 수신되는 고주파신호를 출력한다. 베이스밴드처리부(150)는 제어부(190)와 수신신호세기 검출기(200) 등을 포함한다. 수신신호세기 검출기(200)는 복조부(140)에서 출력된 신호의 세기를 검출한다. 제어부(190)는 상기 검출된 신호의 세기와 미리 설정되어 있는 기준 신호세기를 비교하고 그 비교결과에 따른 제어신호를 출력한다. 예를 들어 제어부(190)는 미리 설정되어 있는 신호의 세기가 상기 검출된 신호의 세기보다 작으면 다시말해 일반전계 및 강전계에서는 제1상태의 제어신호 로우(Low)를 출력한다. 스위치(210)는 제1단자(a)와, 제2단자(b)와, 제3단자(c)로 구성된다. 스위치(210)는 상기 제1상태의 제어신호 로우에 따라 제1단자(a)와 제2단자(b)를 연결되도록 하여 안테나(ANT)를 통해 입력된 고주파신호를 RF필터(110)로 출력되도록 연결해 준다. 이후 그 외의 다른 장치들의 동작은 상기 도 1의 설명과 동일하므로 생략한다.

한편 미리 설정되어 있는 신호의 세기가 상기 검출된 신호의 세기보다 같거나 크면 다시말해 수신전계가 미약한 약전계일경우, 상기 제어부(190)는 제2상태의 제어신호 하이(High)를 출력한다. 그러면 상기 스위치(210)는 상기 제2상태의 제어신호 하이에 따라 제1단자(a)와 제3단자(c)를 연결되도록 하여 안테나(ANT)를 통해 입력된 고주파신호를 제2LNA(220)로 출력되도록 연결해 준다. 상기 제2LNA(220)는 입력된 고주파신호를 저잡음으로 증폭한 후 RF필터(110)로 출력한다. 이후 그 외의 다른 장치들의 동작은 상기 도 1의 설명과 동일하므로 생략한다. 이와 같이 이동통신 단말기의 수신부는 약전계일 때에도 스위칭부(210)와 제2저잡음 증폭기(220)를 이용하여 수신감도를 개선할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 수신단의 일부분에 대한 구체적 실시예의 회로도이다.

도 3을 참조하면, 스위칭부(210)는 다이오드(Diode)들 및 커패시터(Capacitor)들로 구성하였다. 제1커패시터 C1은 수신전단(105)과 무선주파수필터(110) 사이에 접속되어 있다. 제1다이오드 D1은 수신전단(105)에 접속되는 캐소드단자와, 애노드단자를 구비한다. 제2커패시터 C2는 일측이 상기 제1다이오드 D1의 애노드단자에 접속되며, 다른 일측은 접지된다. 제2다이오드 D2는수신전단(105)에 접속되는 애노드단자와, 캐소드단자를 구비한다. 제3커패시터 C3은 일측이 제2다이오드 D2의 캐소드단자에 접속되며, 다른 일측은 상기 제2저잡음 증폭기(220)의 입력부에 접속된다. 상기 제어부(190)로부터 출력되는 제어신호의 출력단자가 상기 제1다이오드 D1의 애노드단자와 상기 제2커패시터 C2의 접점에 접속된다. 바이어스(330)의 입력부는 상기 제2다이오드 D2의 애노드단자와 상기 제2커패시터 C2의 접점에 접속되고, 바이어스(330)의 출력부는 제2저잡음 증폭기(220)의 바이어스입력부와 접속된다. 제2저잡음 증폭기(220)의 출력부는 무선주파수필터(110)와 제1커패시터 C1의 접점에 접속된다.

상기한 구성에 따른 동작을 설명한다. 먼저 직류해석을 설명한다. 제어부(190)의 제어신호는 제2다이오드 D2와 제1다이오드 D1을 턴온(Turn ON) 또는 턴오프(Turn OFF)상태로 만든다. 제1 및 제2 및 제3커패시터 C1, C2, C3은 상기 제어신호에 따른 직류전류를 차단한다. 그리고 상기 제어신호에 실려있는 교류성분은 제2커패시터 C2를 통해 접지된다. 따라서 상기 제어신호는 바이어스(330)로 인가되거나 혹은 인가되지 않는다. 만약 상기 제어신호가 바이어스(330)로 인가되면 상기 바이어스(330)에서 출력되는 바이어스전압은 제2저잡음 증폭기(220)의 바이어스입력부로 인가되어 상기 제2저잡음 증폭기(220)를 동작할 수 있는 상태로 만든다.

예를 들어, 제어부(190)에서 출력되는 제어신호가 "0V" 및 "3V"라고 가정한다. 이 경우 미리 설정된 기준신호의 세기가 수신신호세기 검출기(200)에서 검출된 신호의 세기보다 작으면(예를 들어 미리 설정된 기준신호의 세기가 -105dBm이고 원 신호의 세기가 -100dBm일 때), 상기 제어부(190)는 제어신호 "0V"를 제2다이오드D2의 애노드단자와 제2커패시터 C2의 접점에 인가한다. 그러면 제1다이오드 D1과 제2다이오드 D2가 턴오프되므로 수신전단(105)을 통해 나온 신호는 제1커패시터 C1을 통해 손실(Loss)없이 RF필터(110)로 전달된다.

그러나 미리 설정된 기준신호의 세기가 수신신호세기 검출기(200)에서 검출된 신호의 세기보다 같거나 크면(예를 들어 미리 설정된 기준신호의 세기가 -105dBm이고 원 신호의 세기가 -110dBm일 때), 상기 제어신호 "3V"를 제2다이오드 D2의 애노드단자와 제2커패시터 C2의 접점에 인가한다. 그러면 제1다이오드 D1과 제2다이오드 D2가 턴온이 되며 제1다이오드 D1 및 제2다이오드 D2로 패스가 형성이 된다. 이때 세커패시터들 C1, C2, C3에 의해 제어신호의 전압이 바이어스(330)로 인가된다. 그러면 바이어스(330)는 상기 전압을 제2LNA(220)에 인가하여 동작하게 한다. 상기 제2LNA(220)가 동작하면, 수신전단(105)에서 출력되는 고주파신호는 제1다이오드 D1을 지나 커패시터 C3을 통해 제2LNA(220)로 입력된다. 그러면 상기 제2LNA(220)는 입력된 고주파신호를 저 잡음으로 증폭한 후 RF필터(310)로 출력한다. 이후 그 외의 신호의 흐름에 대한 다른 장치들의 동작은 상기 도 2의 설명과 동일하므로 생략한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신단의 흐름도이다.

400단계에서 제어부(190)는 수신신호세기 검출기(200)로부터 검출된 수신신호세기를 입력받는다. 410단계에서 제어부(190)는 미리 설정된 기준신호의 세기와 상기 입력받은 신호의 세기를 비교하고, 상기 비교결과 미리 설정된 기준신호의 세기가 상기 입력받은 신호의 세기보다 크거나 같으면 420단계를 수행하고, 작으면430단계를 수행한다. 420단계에서 제어부(190)는 제2상태의 제어신호 하이(High)를 스위칭부(210)로 출력한다. 그런데 430단계에서 제어부(190)는 제1상태의 제어신호 로우(Low)를 스위칭부(210)로 출력한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에서는 스위칭회로를 구성하는데 다이오드와 커패시터를 사용하는 경우에만 국한하여 설명하였지만 이러한 다이오드 이외에 트랜지스터를 사용한다고 하더라도 본 발명은 동일하게 실시될 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

전술한 바와 같이 본 발명은 수신단 설계의 큰 변경 없이 약전계에서의 수신감도를 개선할 수 있다. 또한 일반전계와 강전계에서는 저잡음 증폭기 없이 정상적으로 동작할 수 있어 전원손실이 적고, 부품선정에 있어 고비용이 들지 않는 이점이 있다.

Claims

수신전단과 고주파신호를 필터링하는 무선주파수필터와 제1저잡음 증폭기를 구비한 이동통신 시스템의 수신감도 개선 장치에 있어서,

수신신호의 세기를 검출하는 수신신호세기 검출기와,

상기 검출된 신호의 세기와 미리 설정되어 있는 기준 신호세기를 비교하고 그 비교결과에 따른 제어신호를 출력하는 제어부와,

제2저잡음 증폭기와,

상기 출력된 제어신호에 따라 수신신호를 상기 무선주파수필터에 입력되도록 연결되거나 상기 제2저잡음 증폭기를 통해 상기 무선주파수필터로 출력되도록 연결되는 스위칭부로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,

상기 수신전단과 상기 무선주파수필터 사이에 접속되어 있는 제1커패시터와,

캐소드단자가 상기 수신전단에 접속되는 제1다이오드와,

일측이 상기 제1다이오드의 애노드단자에 접속되며, 다른 일측은 접지되는 제2커패시터와,

애노드단자가 상기 수신전단에 접속되는 제2다이오드와,

일측이 상기 제2다이오드의 캐소드단자에 접속되며, 다른 일측은 상기 제2저잡음 증폭기의 입력부에 접속되는 제3커패시터와,

상기 제어부로부터 출력되는 제어신호의 출력단자가 상기 제1다이오드의 애노드단자와 상기 제2커패시터의 접점에 접속됨을 특징으로 하는 장치.
제1단자, 제2단자, 제3단자로 구성되며, 제1상태의 제어신호에 따라 제1단자와 제2단자가 연결되고, 제2상태의 제어신호에 따라 제1단자와 제3단자가 연결되는 스위칭부를 구비하는 이동통신 시스템에서 수신감도 개선 방법에 있어서,

수신신호세기 검출기에서 검출된 수신신호세기를 입력받는 제1과정과,

상기 입력받은 수신신호세기와 미리 설정된 기준 수신신호세기를 비교하는 제2과정과,

상기 비교결과 입력받은 수신신호세기가 미리 설정된 기준 수신신호세기보다 작으면 상기 제2상태의 제어신호를 출력하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 방법.