KR20040036964A - 선형화된 자동 이득 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 단말기에 관한 것으로, 특히 자동 이득 제어(AGC)에 의해서 입출력 신호의 알에프(RF) 성능을 향상시킬 수 있는 선형화된 자동 이득 제어 방법에 관한 것이다. 종래에는 RF 성능을 최적화 하기 위하여 메모리에 송신과 수신 각각 16개의 파워에 대한 AGC 값과 기울기가 저장된 룩업 테이블을 이용하여 RF 성능을 최적화하기 때문에 보정(Calibration)되지 않는 구간에서는 근사치에 의한 RF 성능을 내게 되는 문제점과 송신과 수신 파워에 대한 각각 8비트 값을 갖는 16개의 AGC 값과 기울기 값을 갖는 룩업테이블을 이용하기 때문에 메모리를 많이 차지하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 수신된 RF 신호의 수신감도를 측정하는 단계와, 상기 측정된 수신감도 값과 메모리에 저장된 고차원의 커브 피팅된 계수 값을 이용하여 AGC 값을 출력하는 단계와, 상기 AGC 값을 이용하여 송신과 수신 신호의 출력 파워 이득을 제어하는 단계로 이루어짐으로써, 적은 양의 메모리 사용으로 출력 파워 이득을 제어할 수 있고, 또한 RF 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

선형화된 자동 이득 제어 방법{AUTOMATIC GAIN CONTROL(AGC) METHOD FOR LINEARIZATION}

본 발명은 이동 통신 단말기에 관한 것으로, 특히 자동 이득 제어(AGC)에 의해서 입출력 신호의 알에프(RF) 성능을 향상시킬 수 있는 선형화된 자동 이득 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, RF 시스템에는 증폭기(Amp), 혼합기(Mixer),발진기(Oscillator)와 같은 비선형회로가 꼭 있어야 하기 때문에 필연적으로 비선형적일 수밖에 없다. 또한, 비선형적인 시스템은 어쩔 수 없이 내부 신호간섭이 발생하게 된다.

비선형성으로 인해 원래 신호가 아닌 여러 가지 신호들(예를 들어, 하모닉(Harmonic) 신호와 혼변조(Intermodulation) 신호)이 발생한다.

현대의 거의 모든 통신은 한정된 주파수 자원을 나누어 사용한다. 그러다 보니 동시다발적으로 주파수자원을 쪼개서 사용하기 때문에, 서로 한정된 자기 주파수 내에서만 동작하면서 다른 주파수 신호를 방해해서는 안되며, 물론 방해받아도 안 된다. 즉 이렇게 여러 주파수성분들이 공존하는 비선형 RF 시스템에서, 시스템을 선형적으로 만든다는 것은 통화품질과 통신성능에 아주 지대한 영향을 미치게 된다.

일반적인 아날로그 통신에서는 주파수자원을 나누어 사용하고, 서로 간섭에 대한 영향이 적다. 즉, 선형성이 그렇게 중요한 요소가 아니라 선형성보다는 효율이 중요시되는 시스템이다.

하지만, CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 디지털 이동통신에서 선형성은 굉장히 중요한 요소가 된다. 아날로그 통신처럼 그냥 각 신호들이 주파수영역을 구분해서 사용하는 식이 아니라, 넓은 주파수대역을 가진 신호들이 동시에 코드(Code)로 암호화되어 같은 주파수대역에 공존하기 때문이다. 그래서 CDMA에서는 남의 신호가 존재하는 것 자체가 잡음처럼 작용하고, 일정한 수준의 잡음이하라면(즉, 일정이하의 사용자가 동시에 사용한다면) 통신이 이루어지는 방식이다. 이와 같은 이유로 CDMA에서는 전력조절이 엄청나게 중요하다.

따라서, 여러 신호가 한정된 주파수자원을 나누어 써야 하는 RF 시스템에서, 비선형성 때문에 발생하는 간섭효과들을 최소한으로 억제하여 최대한의 통신성능을 이끌어내는 과정을 선형성이라고 한다.

도 1은 종래에 사용하던 RF시스템에서 선형화를 위한 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 안테나(30)와, 듀플렉서(40)와, 송신 자동 이득 제어기(10)와, 수신 자동 이득 제어기(50)와, 수신 감도 측정부(RSSI, 70)와, 이동 통신 모뎀부(Mobile Station Modem, 60)와 메모리부(20)로 구성된다.

상기 듀플렉서(40)는 송신 신호와 안테나(30)에서 수신한 수신 신호를 구분하여 출력한다.

상기 메모리부(20)는 수신과 송신 출력 파워에 대한 각각 보정(Calibration)된 8비트(bit) 값을 갖는 16개의 수신과 송신출력 파워에 대한 자동 이득 제어(AGC : Automatic Gain Control) 값과 기울기(Slope) 값을 룩업(Look-Up) 테이블 형태로 저장하고 있다. 그리고, 상기 16개 이외의 송신과 수신 출력 파워에 대한 자동 이득 제어(AGC) 값은 상기 16개의 값과 기울기를 이용하여 얻어진다. 즉, 첫번째 파워 값과 두번째 파워 값이 갖는 AGC 값들과 그 값들 사이의 기울기가 메모리에 저장되어 있고, 그 두 값 사이의 파워 값에 대한 AGC 값은 일차원(직선) 그래프를 이용하여 얻을 수 있다. 예컨대, 첫번째 파워가 10, AGC 값이 10이고 두번째 파워가 20, AGC 값이 20이라고 한다면, 파워 15에 대한 AGC 값은 15가 된다.

상기 수신 감도 측정부(70)는 수신된 신호의 수신 파워와 기 설정된 기준 파워(Pref)를 비교하여 그 차이에 해당하는 값을 10비트의 값(0 ~ 1023)으로 변환하여 출력한다.

상기 이동 통신 모뎀부(60)는 상기 수신 감도 측정부(70)에서 출력한 값을 받아 상기 메모리부(20)에 저장된 송신, 수신 파워에 대한 AGC 값과 기울기를 이용하여 펄스밀도변조(PDM : Pulse Density Modulation) 방식에 의해 PDM 값을 출력한다.

상기 송신과 수신 자동 이득 제어기(10, 50)는 상기 이동 통신 모뎀부(60)에서 출력한 PDM 값을 받아 적절한 이득을 갖는 수신 또는 송신 신호를 출력한다.

이와 같은 구성을 갖는 장치의 자동 이득 제어 방법의 동작을 송신과 수신으로 나누어 설명하면 다음과 같다.

먼저, 안테나(30)로 수신된 RF 신호가 듀플렉서(40)로 입력되고, 저잡음 증폭기(LNA, 미도시)와 소우(SAW) 필터(미도시)를 거쳐서 수신 자동 이득 제어기(50)로 입력된다. 수신 자동 이득 제어기(50)에서 기 설정된 초기의 PDM 값에 의해서 BBA(BaseBand Analog) 신호를 출력한다.

그러면, 수신 감도 측정부(70)에서 상기 BBA 신호의 파워와 기 설정된 파워(Pref)를 비교하여 그 차이에 해당하는 값을 10비트(0 ~ 1023) 값으로 출력하고, 이동 통신 모뎀부(60)에서 그 값을 받아 메모리부(20)에 저장된 AGC 값과 기울기 값을 이용하여 보정 값을 PDM 방식으로 출력한다.

수신 자동 이득 제어기(50)에서 상기 이동 통신 모뎀부(60)에서 출력한 PDM 값을 받아 입력되는 수신 신호의 출력 이득을 조절하여 출력한다. 이와 같은 일련의 과정을 계속 해서 반복하여 일정한 이득을 갖는, 즉 일정한 전력 레벨을 갖는 출력 신호를 생성한다.

반대로, 사용자가 입력한 신호(음성신호)가 혼합기(Mixer, 미도시)를 거쳐서 변환된 RF 신호를 송신 자동 이득 제어기(10)에서 받아 상기 RF 신호를 송신할 출력을 이동 통신 모뎀부(60)에서 메모리부(20)에 저장된 송신 파워에 대한 AGC 값과 기울기를 이용하여 PDM 값을 출력한다.

그러면, 송신 자동 이득 제어기(10)에서 상기 PDM 값을 받아 적절한 출력 파워 이득을 갖는 RF 신호를 출력하고, 그 RF 신호는 소우 필터(미도시)와 파워 앰프(PA, 미도시)를 통해서 듀플렉서(40)로 입력되고 안테나(30)를 통해서 송신된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 자동 이득 제어 방법은 RF 성능을 최적화 하기 위하여 메모리에 송신과 수신 각각 16개의 파워에 대한 AGC 값과 기울기가 저장된 룩업 테이블을 이용하여 RF 성능을 최적화하기 때문에 보정(Calibration)되지 않는 구간에서는 근사치에 의한 RF 성능을 내게 되는 문제점이 있었다.

또한, 송신과 수신 파워에 대한 각각 8비트 값을 갖는 16개의 AGC 값과 기울기 값을 갖는 룩업테이블을 이용하기 때문에 메모리를 많이 차지하는 문제점이 있었다.

따라서, 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 고차원(3차원이상) 방정식의 커브 피팅(Curve Fitting)에 의한 계수 값에 의해 이득을 제어함으로써, 적은 양의메모리를 사용하고, RF 성능을 향상시킬 수 있는 선형화된 자동 이득 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 자동 이득 제어 방법을 위한 장치의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 선형화된 자동 이득 제어 방법을 위한 장치의 구성을 보인 블록도.

도 3은 본 발명의 선형화된 자동 이득 제어 방법의 흐름을 도시한 순서도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 송신 자동 이득 제어기 20, 80 : 메모리부

40 : 듀플렉서 50 : 수신 자동 이득 제어기

60 : 이동 통신 모뎀부(MSM) 70 : 수신 감도 측정부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선형화된 자동 이득 제어 방법은 수신된 RF 신호의 수신감도를 측정하는 단계와, 상기 측정된 수신감도 값과 메모리에 저장된 고차원의 커브 피팅된 계수 값을 이용하여 AGC 값을 출력하는 단계와, 상기 AGC 값을 이용하여 송신과 수신 신호의 출력 파워 이득을 제어하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 선형화된 자동 이득 제어 방법 대해 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 선형화된 자동 이득 제어 방법을 위한 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 안테나(30)와, 듀플렉서(40)와, 송신 자동 이득 제어기(10)와, 수신 자동 이득 제어기(50)와, 수신 감도 측정부(70)와, 이동 통신 모뎀부(60)와 메모리부(80)로 구성한다.

상기 듀플렉서(40)는 송신 신호와 안테나(30)에서 수신한 수신 신호를 구분하여 출력한다.

상기 메모리부(80)는 수신과 송신 출력 파워에 대한 보정 값을 테이블이 아닌 측정에 의해 보정(예를 들어, 시뮬레이션)된 3차원 함수에 대한 계수 값들이 저장되어 있다. 예컨대, 수신 출력 파워에 대한 AGC 값은 'AGC = a + bx + cx²+ dx³'에 의해 얻어 질 수 있다. 여기서, a, b, c, d 는 메모리부에 저장된 8비트의 계수값들이고, x는 파워를 의미한다. 또한, 송신 출력 파워에 대한 AGC 값도 수신과 다른 4개의 계수 값이 메모리부에 저장되어 있다.

또한, 송신 출력 파워에 대한 AGC 값도 네개의 계수 값에 의해서 얻어질 수 있다. 즉, 메모리부(80)에는 송신과 수신 파워에 대한 보정(Calibration)에 필요한 계수 값들이 각각 4개씩 저장되어 있다.

상기 수신 감도 측정부(70)는 수신된 신호의 수신 파워와 기 설정된 기준 파워(Pref)를 비교하여 그 차이에 해당하는 값을 10비트의 값(0 ~ 1023)으로 변환하여 출력한다.

상기 이동 통신 모뎀부(60)는 상기 수신 감도 측정부(70)에서 출력한 값을 받아 상기 메모리부(80)에 저장된 송신, 수신 파워에 계수 값을 이용하여 AGC 값을 계산하고, 그 값을 펄스밀도변조(PDM) 방식에 의해 PDM 값으로 변환하여 출력한다.

상기 송신과 수신 자동 이득 제어기(10, 50)는 상기 이동 통신 모뎀부(60)에서 출력한 PDM 값을 받아 적절한 이득을 갖는 수신 또는 송신 신호를 출력한다.

이와 같은 구성을 갖는 장치를 이용한 본 발명의 선형화된 자동 이득 제어 방법을 도 3과 함께 설명하면 다음과 같다.

먼저, 안테나(30)로 수신된 RF 신호가 듀플렉서(40)로 입력되고, 저잡음 증폭기(LNA, 미도시)와 소우(SAW) 필터(미도시)를 거쳐서 수신 자동 이득제어기(50)로 입력된다. 수신 자동 이득 제어기(50)에서 기 설정된 초기의 PDM 값에 의해서 BBA 신호를 출력한다.

그러면, 수신 감도 측정부(70)에서 상기 BBA 신호의 파워와 기 설정된파워(Pref)를 비교하여 그 차이에 해당하는 10비트(0 ~ 1023) 값으로 변환하여 출력하고(S10), 이동 통신 모뎀부(60)에서 그 값과 메모리부(80)에 저장된 커브 피팅된 계수 값(a, b, c, d)을 이용하여 적절한 AGC 값을 계산하고(S20) 펄스밀도변조(PWM) 방식에 의해 변조된 PWM 값을 출력한다(S30).

수신 자동 이득 제어기(50)에서 상기 이동 통신 모뎀부(60)에서 출력한 PDM 값을 받아 입력되는 수신 신호의 출력 이득을 조절하여 출력한다(S40). 이와 같은 일련의 과정을 계속 해서 반복하여 일정한 이득을 갖는, 즉 일정한 전력 레벨을 갖는 출력 신호를 생성한다.

반대로, 사용자가 입력한 신호(음성신호)가 혼합기(Mixer, 미도시)를 거쳐서 변환된 RF 신호를 송신 자동 이득 제어기(10)에서 받아 상기 RF 신호를 송신할 출력을 이동 통신 모뎀부(60)에서 메모리부(80)에 저장된 커브 피팅된 계수 값(e, f, g, h)을 이용하여 적절한 AGC 값을 계산하고(S20), 그 AGC 값을 펄스밀도변조(PWM) 방식에 의해 변조된 PWM 값을 출력한다(S30).

그러면, 송신 자동 이득 제어기(10)에서 상기 PDM 값을 받아 적절한 출력 파워 이득을 갖는 RF 신호를 출력하고, 그 RF 신호는 소우 필터(미도시)와 파워 앰프(PA, 미도시)를 통해서 듀플렉서(40)로 입력되고 안테나(30)를 통해서 송신된다(S40).

이와 같이 본 발명은 커브 피팅된 고차원(3차원 이상) 방정식의 계수 값을 이용하여 자동 이득 제어를 하기 때문에 종래에 문제가 생겼던 보정(Calibration)되지 않은 구간에서도 AGC 값을 계산하여 RF 성능을 개선할 수 있다.

또한, 종래에는 8비트 값을 갖는 16개의 송신과 수신 파워에 대한 AGC 값과 기울기 값의 룩업테이블에 의해서 차지하는 메모리의 양, 예컨대, 8(bit)X16X4 = 64 byte 의 메모리 용량을 차지하는데 반해, 본 발명에서 3차원의 커브피팅된 8비트 값을 갖는 계수를 사용할 경우, 8(bit)X8 = 8 byte 의 메모리 용량을 차지하는 것을 알 수 있다. 즉, 작은 양의 메모리 사용으로 자동 이득 제어를 할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 고차원(3차원이상) 방정식의 커브 피팅(Curve Fitting)에 의한 계수 값에 의해 출력 파워 이득을 제어함으로써, 적은 양의 메모리 사용으로 출력 파워 이득을 제어할 수 있고, 또한 RF 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 수신된 알에프(RF) 신호의 수신감도를 측정하는 단계와;

   상기 측정된 수신감도 값과 메모리에 저장된 고차원의 커브 피팅된 계수 값을 이용하여 자동 이득 제어(AGC) 값을 출력하는 단계와;

   상기 AGC 값을 이용하여 송신과 수신 신호의 출력 파워 이득을 제어하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형화된 자동 이득 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 고차원은 3차원 이상인 것을 특징으로 하는 선형화된 자동 이득 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 계수 값은 측정에 의해서 계산되어진 것을 특징으로 하는 선형화된 자동 이득 제어 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 계수 값은 시뮬레이션에 의해서 계산되어진 것을 특징으로 하는 선형화된 자동 이득 제어 방법.