KR20040061801A

KR20040061801A - 전력 검파기를 이용한 송신전력 제어장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20040061801A
Application number: KR1020020088101A
Authority: KR
Inventors: 이현묵
Original assignee: 주식회사 팬택앤큐리텔
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2004-07-07

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

본 발명은, 전력 검파기를 이용한 송신전력 제어장치 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 전력 검파기를 이용하여 온도 변화에 상관없이 정확하게 전력 증폭기의 이득을 조정해주는 송신전력 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결 방법의 요지

본 발명은, 증폭된 송신출력을 커플링하여 현재 출력레벨 신호를 출력하기 위한 전력 검파 수단; 송신 신호를 처리하여 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호로 출력하고 상기 전력 검파 수단으로부터 현재 출력레벨 신호를 입력받아 경계점(Threshold Point) 값과 비교하여 송신 이득 제어신호를 생성하여 출력하기 위한 단말 제어 수단; 상기 단말 제어 수단에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 단말 제어 수단에서 출력된 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호의 이득을 조정하여 출력하기 위한 자동이득제어 수단; 상기 자동이득제어 수단으로부터 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호를 입력받아 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 상향 변환시켜 출력하기 위한 상향주파수변환수단; 상기 단말 제어 수단에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 상향주파수변환수단으로부터 출력된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 증폭시켜 상기 전력 검파 수단으로 전달하기 위한 전력 증폭 수단; 및 상기 전력 증폭 수단으로부터 출력된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 입력받아 안테나를 통해 송신하기 위한 송신수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 무선통신단말기 등에 이용됨.

Description

전력 검파기를 이용한 송신전력 제어장치 및 그 방법{Apparatus and Method of Transmitting Power Control Using Power Ditector}

본 발명은, 전력 검파기를 이용한 송신전력 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 검파기를 이용하여 온도 변화에 상관없이 정확하게 전력 증폭기의 이득을 조정해주는 송신전력 제어장치에 관한 것이다.

우선, 무선통신시스템에 있어서 전력제어를 간단히 살펴보면, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템은모든 이동단말기로부터 전송되는 신호가 같은 주파수를 공유하기 때문에 간섭에 의해 성능과 용량이 결정된다. 즉 CDMA 시스템 내에서 발생한 내부 간섭(internal interference)이 용량(system capacity)과 음성 품질(voice quality)을 결정하는 중요한 역할을 한다. 그러므로, 각 이동단말기로부터 전송되는 전력은 간섭양을 제한하기 위하여 조정되어야 하는데, 이 때, 전력 레벨은 만족할 만한 음성 품질을 위하여 적절한 수준으로 유지되어야 한다.

또한, 이동단말기가 이동함에 따라, RF 환경이 저속 및 고속 페이딩(slow and fast fading), 세도잉(shadowing), 외부 간섭(external interference) 그리고 다른 것들에 의하여 계속 변화한다. 전력 제어의 목적은 순방향과 역방향 링크에서 링크 품질을 정해진 수준 이상으로 유지하면서 전송 전력을 제한하는 데에 있다. 기지국에서의 비동기식 검파(noncoherent detection) 때문에 역방향 링크의 간섭이 순방향보다는 보다 결정적으로(critical) 작용한다. 그러므로, 역방향 전력 제어는 CDMA 시스템에서는 필수적이며, IS-95 표준에서는 그 성능이 더욱 강화되었다.

또한, 무선통신시스템에 있어서 전력제어는 CDMA 시스템의 원근단 간섭 문제(near-far problem)를 해결하기 위해서도 꼭 필요하다. 원근단 간섭 문제를 최소화하기 위하여, CDMA 시스템에서는 기지국에서 모든 이동단말기들의 수신 신호의 전력 레벨을 동일하게 만든다. 이 때, 수신 신호 전력 레벨의 목표값은 사용자에의하여 정의된 성능 평가값(예를 들면, 비트오류율(BER), 프레임오류율(FER), 호실패율(dropped-call rate), 및 통신가능구역(coverage))을 만족시킬 수 있는 최소값이다. 이를 위하여, 기지국에 근접해 있는 이동단말기는 기지국에 멀리 떨어진 이동단말기에 비하여 그 송신 전력을 낮게 유지해야 한다.

이와 같은 CDMA 시스템의 전력제어는 이동단말기가 기지국의 신호를 받아 그 세기에 따라 이미 조정된 출력레벨로 전력을 전송하는 개방 루프 전력 제어(Open Loop Power Control)와 기지국이 이동단말기가 전송한 신호세기를 판단하여 적절한 출력레벨로 전력을 유지하도록 제어하는 폐쇄 루프 전력 제어(Closed Loop Power Control)로 구분된다. CDMA 시스템의 경우에는 일반적으로 최대출력레벨이 24dBm으로 설계 및 제어되며, AMPS(Advanced Mobile Phone Service system)의 경우에는 8 단계(0~7)의 출력레벨을 가지고 있으며, 이동단말기는 기지국의 명령에 맞는 출력레벨로 전송하게 된다.

한편, 이동단말기에 있어서의 전력 제어는 일반적으로 이득 단계(gain step)을 갖는 전력 증폭기(스마트 전력 증폭기)를 사용하여 구현하는데, 이러한 전력 증폭기는 출력레벨에 따라 이득 단계(gain step)을 조정함으로써 전력 소모를 줄일 수 있다. 이 때, 전력 증폭기가 출력레벨에 따라 이득 단계(gain step)을 조정하기 위하여는 송신 자동 이득 제어값(tx agc)을 이용한다. 송신 자동 이득 제어값(tx agc)이란, 이동단말기의 최소출력과 최대출력을 0에서 1024 사이의 값으로 대응시킨 값으로서 값이 커질수록 출력레벨은 올라간다.

예를 들어, 전력증폭기가 고(high), 중(middle), 저(low)의 이득 단계(gainstep)을 가질 때, 고(high) 이득 단계와 중(middle) 이득 단계의 경계점(Threshold point)을 18dBm, 중(middle) 이득 단계와 저(low) 이득 단계의 경계점(Threshold point)을 12dBm로 설정했다면, 각각의 출력레벨에 해당하는 송신 자동 이득 제어값(tx agc)을 측정하여 그 값에 따라 전력 증폭기의 이득 단계를 제어하게 된다. 즉, 18dBm에서 800, 8dBm에서 600이었다면 송신 자동 이득 제어값(tx agc)이 800을 초과할 경우에는 전력 증폭기를 고(high) 이득 단계로 제어하고, 600~800 사이이면 전력 증폭기를 중(middle) 이득 단계로 제어하며, 600 이하이면 전력 증폭기를 저(low) 이득 단계로 제어한다.

실제로 출력레벨에 따라 전력 증폭기의 이득 단계(gain step)을 적용할 때에는 경계점(Threshold point)을 특정한 레벨로 설정하지 않고 보통 4dBm의 히스테리시스를 갖도록 제어한다. 그 이유는, 수신전계강도에 따라 출력레벨이 변하는 이동통신 환경에서 경계점(threshold point) 부근에서 전력 증폭기의 이득 단계를 안정적으로 변화시키기 위해서이다. 즉, 경계점이 18dBm이라면 중(middle) 이득 단계에서 고(high) 이득 단계로는 20dBm에서 전환되고, 반대로 고(high) 이득 단계에서 중(middle) 이득 단계로는 16dBm에서 전환된다.

그런데, 전력 증폭기의 이득 단계(gain step)을 조정하기 위하여 송신 자동 이득 제어값(tx agc)을 이용하는 방법은 온도 변화가 심할 경우에 영향을 크게 받는 문제점이 있다. 즉, 이동단말기의 송신전력 제어장치의 모든 구성 요소들은 온도 변화에 영향을 받기 때문에 온도 변화가 심할 경우에는 이득 단계의 경계점(threshold point)이 변하게 되어 송신 자동 이득 제어값(tx agc) 또한 영향을 받게 된다. 예를 들어, 상온에서 18dBm의 출력레벨을 전송하기 위한 송신 자동 이득 제어값(tx agc)이 800일때, 저온에서는 같은 송신 자동 이득 제어값(tx agc)인 800으로 이득을 조정하면 18dBm보다 높은 출력레벨로 전송되고, 고온에서는 같은 송신 자동 이득 제어값(tx agc)인 800으로 이득을 조정하면 18dBm보다 낮은 출력레벨로 전송되게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 온도 변화와 송신 자동 이득 제어값(tx agc)과의 상관관계를 구하여 보상할 수 있지만, 이와 같은 방법은 많은 노력과 시간이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전력 검파기를 이용하여 온도 변화에 상관없이 정확하게 전력 증폭기의 이득을 조정해주는 전력 검파기를 이용한 송신전력 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전력 검파기를 이용한 송신전력 제어장치의 일실시예 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송신전력 제어장치에서 온도 변화에 따른 영향에 대한 설명도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

11 : 듀플렉서 12 : 전력 증폭기

13 : 상향주파수변환기 14 : 자동이득제어기

15 : MSM(Mobile Station Manager) 16 : 전력 검파기

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신전력 제어장치에 있어서, 증폭된 송신출력을 커플링하여 현재 출력레벨 신호를 출력하기 위한 전력 검파 수단; 송신 신호를 처리하여 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호로 출력하고 상기 전력 검파 수단으로부터 현재 출력레벨 신호를 입력받아 경계점(ThresholdPoint) 값과 비교하여 송신 이득 제어신호를 생성하여 출력하기 위한 단말 제어 수단; 상기 단말 제어 수단에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 단말 제어 수단에서 출력된 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호의 이득을 조정하여 출력하기 위한 자동이득제어 수단; 상기 자동이득제어 수단으로부터 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호를 입력받아 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 상향 변환시켜 출력하기 위한 상향주파수변환수단; 상기 단말 제어 수단에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 상향주파수변환수단으로부터 출력된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 증폭시켜 상기 전력 검파 수단으로 전달하기 위한 전력 증폭 수단; 및 상기 전력 증폭 수단으로부터 출력된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 입력받아 안테나를 통해 송신하기 위한 송신수단을 포함한다.

또한, 본 발명은, 전력 검파기를 이용한 송신전력 제어방법에 있어서, 상기 전력 검파기가 전력 증폭기의 출력을 커플링하여 이를 아날로그 전압(Analog Voltage) 형태로 변환시켜 MSM(Mobile Station Manager)으로 출력하는 제 1 단계; 상기 MSM(Mobile Station Manager)이 송신 신호를 처리하여 중간주파수(IF) 신호로 출력하고, 상기 전력 검파기로부터 현재 출력레벨 신호를 입력받아 경계점 값과 비교하여 송신 이득 제어신호를 생성하여 출력하는 제 2 단계; 자동이득제어기가 상기 MSM(Mobile Station Manager)에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 MSM에서 출력된 중간주파수(IF) 신호의 이득을 조정하여 출력하는 제 3 단계; 상향주파수변환기가 상기 자동이득제어기로부터 중간주파수(IF) 신호를 입력받아 무선주파수(RF) 신호로 상향 변환시켜 출력하는 제 4 단계; 상기 전력 증폭기가 상기 MSM(Mobile Station Manager)에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 상향주파수변환기로부터 출력된 무선주파수(RF) 신호를 증폭시켜 상기 전력 검파기로 전달하는 제 5 단계; 및 듀플렉서가 상기 전력 증폭기로부터 출력된 무선주파수(RF) 신호를 입력받아 안테나를 통해 송신하는 제 6 단계를 포함한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전력 검파기를 이용한 송신전력 제어장치의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 송신전력 제어장치는, 전력 증폭기(12)의 출력을 커플링하여 현재 출력레벨을 아날로그 전압 형태로 변환시켜 MSM(15)으로 출력하기 위한 전력 검파기(16), 무선주파수(RF : Radio Frequency) 수신단으로부터 수신 신호를 입력받아 처리하고, 송신 신호를 처리하여 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호로 출력하며, 상기 전력 검파기(16)로부터 신호를 입력받아 경계점(Threshold Point) 값과 비교하여 송신 이득 제어신호를 생성하여 출력하기 위한 MSM(Mobile Station Manager)(15), 상기 MSM(Mobile Station Manager)(15)에서 출력된 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호 및 송신 이득 제어신호를 입력받아 상기 송신 이득 제어신호에 따라 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호의 이득을 조정하여 출력하기 위한자동이득제어기(14), 상기 자동이득제어기(14)로부터 출력된 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호를 입력받아 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 상향 변환시켜 출력하기 위한 상향주파수변환기(13), 상기 상향주파수변환기(13)로부터 출력된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호 및 상기 MSM(Mobile Station Manager)(15)에서 출력된 송신 이득 제어신호를 입력받아 상기 송신 이득 제어신호에 따라 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 증폭시켜 이득을 조정하여 출력하기 위한 전력 증폭기(12), 및 상기 전력 증폭기(12)로부터 출력된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 입력받아 안테나를 통해 기지국으로 송신하기 위한 듀플렉서(11)를 포함한다.

상기 전력 검파기(16)는 전력 증폭기(12)에 내장(또는 외장)되어 상기 전력 증폭기(12)의 출력을 커플링시킨 후 이를 아날로그 전압(Analog Voltage) 형태로 변환시키는 소자이다. 상기 MSM(Mobile Station Manager)(15) 내부의 아날로그 디지털 변환기(ADC :Analog Digital Converter)가 상기 전력 검파기(16)의 출력을 입력받아 0~255 사이의 값으로 변환시켜 송신 이득 제어신호를 생성한 후 상기 전력 증폭기(12)와 자동이득제어기(14)에 출력하여 송신전력의 이득을 조정하게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송신전력 제어장치에서 온도 변화에 따른 영향에 대한 설명도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 송신전력 제어장치에 포함된 구성요소들의 출력값에 상관없이 전력 증폭기(12)의 출력을 커플링시키는 전력 검파기(16)의 특성상 저온이나 고온이 되더라도 온도에 상관없이 항상 일정한 값을 갖게 된다.

예를 들어, 전력 검파기(16)의 출력이 18dBm이 되어야만 아날로그 디지털 변환기(ADC :Analog Digital Converter)에서 160이라는 값이 출력되므로 온도 변화에 상관없이 정확한 경계점(Threshold point)으로 제어될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같이 본 발명은, 전력 검파기를 이용하여 송신 이득을 제어함으로써, 온도 변화에 상관없이 송신전력의 이득을 정확하게 조정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 종래의 송신 자동 이득 제어값(tx agc)을 이용하여 송신 이득을 제어하는 방법보다 노력과 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

송신전력 제어장치에 있어서,

증폭된 송신출력을 커플링하여 현재 출력레벨 신호를 출력하기 위한 전력 검파 수단;

송신 신호를 처리하여 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호로 출력하고 상기 전력 검파 수단으로부터 현재 출력레벨 신호를 입력받아 경계점(Threshold Point) 값과 비교하여 송신 이득 제어신호를 생성하여 출력하기 위한 단말 제어 수단;

상기 단말 제어 수단에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 단말 제어 수단에서 출력된 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호의 이득을 조정하여 출력하기 위한 자동이득제어 수단;

상기 자동이득제어 수단으로부터 중간주파수(IF : intermediate Frequency) 신호를 입력받아 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 상향 변환시켜 출력하기 위한 상향주파수변환수단;

상기 단말 제어 수단에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 상향주파수변환수단으로부터 출력된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 증폭시켜 상기 전력 검파 수단으로 전달하기 위한 전력 증폭 수단; 및

상기 전력 증폭 수단으로부터 출력된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 입력받아 안테나를 통해 송신하기 위한 송신수단

을 포함하는 송신전력 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전력 검파 수단은,

상기 전력 증폭 수단의 송신 출력을 커플링하여 아날로그 전압(Analog Voltage) 형태로 변환시킨 후 상기 단말 제어 수단에 포함된 아날로그 디지털 변환기로 출력하는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어장치.
전력 검파기를 이용한 송신전력 제어방법에 있어서,

상기 전력 검파기가 전력 증폭기의 출력을 커플링하여 이를 아날로그 전압(Analog Voltage) 형태로 변환시켜 MSM(Mobile Station Manager)으로 출력하는 제 1 단계;

상기 MSM(Mobile Station Manager)이 송신 신호를 처리하여 중간주파수(IF) 신호로 출력하고, 상기 전력 검파기로부터 현재 출력레벨 신호를 입력받아 경계점 값과 비교하여 송신 이득 제어신호를 생성하여 출력하는 제 2 단계;

자동이득제어기가 상기 MSM(Mobile Station Manager)에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 MSM에서 출력된 중간주파수(IF) 신호의 이득을 조정하여 출력하는 제 3 단계;

상향주파수변환기가 상기 자동이득제어기로부터 중간주파수(IF) 신호를 입력받아 무선주파수(RF) 신호로 상향 변환시켜 출력하는 제 4 단계;

상기 전력 증폭기가 상기 MSM(Mobile Station Manager)에서 출력된 송신 이득 제어신호에 따라 상기 상향주파수변환기로부터 출력된 무선주파수(RF) 신호를 증폭시켜 상기 전력 검파기로 전달하는 제 5 단계; 및

듀플렉서가 상기 전력 증폭기로부터 출력된 무선주파수(RF) 신호를 입력받아 안테나를 통해 송신하는 제 6 단계

를 포함하는 전력 검파기를 이용한 송신전력 제어방법.