KR20050061202A - 이동통신 기지국용 고주파 수신기 및 이를 이용한 고주파수신방법 - Google Patents

Abstract

안테나 정합장치로부터 입력된 고주파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와; 저잡음 증폭기를 통해 제공된 신호를 국부신호 발생기에서 출력되는 신호와 혼합하여 하향 조정된 중간 주파수를 출력하는 주파수 혼합기와; 내장된 데이터에 따라 수신성능 최적화를 위한 제어신호를 출력하는 중앙 연산 처리기와; 중앙 연산 처리기로부터 제공되는 제어신호에 따라 상기 주파수 혼합기에서 출력된 중간 주파수 신호를 증폭시켜 수신감도를 조절하는 중간주파수 신호 증폭부와; 중앙 연산 처리기로부터 제공되는 연산증폭기의 증폭률 조절을 위한 디지털 제어신호에 의해 중간주파수 신호 증폭부로부터 제공되는 신호를 증폭시킨 후 디지털 신호로 전환하여 간섭 신호의 둔감도를 조절하는 디지털 신호 전환부와; 디지털 신호 전환부로부터 전달된 디지털 신호를 전송하는 디지털 신호 전송부를 포함하여 구성되는 이동통신 기지국용 고주파 수신기 및 고주파 수신방법.

Description

이동통신 기지국용 고주파 수신기 및 이를 이용한 고주파 수신방법{A high frequency signal receiver for a BTS and a method thereof}

본 발명은 이동통신국용 고주파 수신기 및 수신방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지역이나 시간 및 통신환경에 다라 기지국 수신 성능을 변화시켜 통신을 최적화할 수 있는 고주파 수신기 및 수신방법에 관한 것이다.

이동통신 기지국에서의 수신과정은 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 수신 장치에 의해 구현된다. 이동통신 단말기에서 출력된 고주파 신호는 안테나(ANT)와 안테나 정합장치(1)를 통해 수신기(2)로 입력된다. 수신기에 입력된 고주파 신호는 수신기(2)에서 주파수 하향 조정되어 디지털 신호 처리를 거쳐 데이터 전송 및 제어장치(3)로 전송된 후, 데이터 복조기(4)에서 단말기 신호가 복원된다.

도 2는 종래 기술에 의한 수신기의 구성을 나타낸 블럭도이다. 이동통신 기지국의 수신성능은 수신기의 구성에 의해 좌우된다. 도 2와 같은 구성을 갖는 종래 기술에 의한 수신기의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 안테나 정합장치(110)로부터 입력된 고주파 신호는 저잡음 증폭기(120)를 통하여 증폭된다. 이 신호는 디지털 신호처리를 위하여 주파수 혼합기(130)에서 주파수 하향 조정된다. 주파수 혼합기(130)의 출력인 중간주파수는 고주파 신호 주파수와 국부신호 발생기 주파수와 같이 결정된다. 주파수 혼합기(130)에서 출력된 중간 주파수 신호는 중간 주파수 신호 증폭부(140)에서 증폭된다. 증폭된 중간 주파수 신호는 디지털 신호 전환부(150)에서 디지털 신호로 전환되어 디지털 신호 전송부(160)로 전송된다. 디지털 신호 전송부로 전송된 신호는 도 1의 데이터 전송 및 제어 장치(3)로 전달된다.

이동통신 기지국 수신장치의 수신 성능을 판단하는 중요한 요소는 수신감도와 간섭 신호 둔감도이다. 수신감도는 정상적 데이터 복원이 가능한 기지국 입력 최소 신호의 세기를 나타내는 수치이다. 간섭 신호 둔감도는 전송하고자 하는 신호외의 다른 신호에 영향을 받지 않고 정상적 데이터 복원이 가능한 수신 성능을 나타내는 지표이다. 상기 수신감도와 간섭 신호 둔감도는 서로 반작용을 한다. 따라서 서로 상반되는 수신 성능을 최적화하기 위해서는 이러한 특성이 결정되는 수신기에서 특성 조절이 가능하여야 한다.

그러나, 종래 기술에 의한 중간 주파수 신호 증폭부의 구성은 도 3에서 보는 바와 같이 고정 증폭률을 갖는 다수의 증폭기(AMP1, AMP2, AMP3)들로 구성되어 증폭률을 조절할 수 없다.

종래 기술에 의한 디지털 신호 전환부는 도 4에서 보는 바와 같이 연산증폭기(OP4)의 증폭률은 연산증폭기(OP4)의 비반전단자(+)에 연결된 제1저항(R1)과, 비반전단자(+)와 연산증폭기(OP4) 출력단의 사이에 구성된 제2저항(R2)의 저항값의 비(R2/R1)를 가진다. 고정된 저항을 사용하므로써 고정된 증폭값을 갖는다.

따라서, 고정된 증폭률을 가진 중간주파수 신호 증폭부와 디지털 신호 전환부를 사용하는 종래 기술에 따른 수신기로는 서로 상반되는 수신 성능을 최적화하기 위한 수신감도와 간섭 신호 둔감도를 조절할 수 없다.

본 발명은 통신환경을 고려하여 이동통신 기지국의 수신 성능을 최적화할 수 있는 수신기 및 수신방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 수신감도와 간섭 신호 둔감도를 조절할 수 있는 수신기 및 수신방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 중간 주파수 신호의 증폭률과 디지털 신호 전환부의 연산증폭기의 증폭률을 조절할 수 있는 수신기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신 기지국용 수신기는 제어전압에 따라 증폭률이 변하는 증폭기로 중간 주파수 신호 증폭부를 구성하고, 디지털 신호 전환부는 디지털 제어 가변 저항을 이용하여 연산증폭기의 증폭률을 조절할 수 있도록 이루어진 것을 구성의 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 의한 이동통신 기지국용 수신기 및 수신장치를 설명하기로 한다.

수신감도와 간섭 신호 둔감도를 조절할 수 있는 수신기의 회로는 중간 주파수 신호 증폭부와 디지털 신호 전환부이다. 중간 주파수 신호의 증폭기와 디지털 신호 전환부의 연산 증폭기의 증폭률을 조절하므로써 수신감도와 간섭 신호 둔감도를 통신 환경을 고려하여 최적화할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 이동통신용 기지국의 수신기의 구성을 나타낸 예시도이다.

종래의 수신기 구성과 달리 수신성능 최적화를 위한 데이터 정보에 따라 제어신호를 출력하는 중앙 연산 처리기(270)와; 중앙연산처리기(270)에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기(Digital Analog Converter)(280)가 부가되어 구성된다.

종래 수신기에서의 중간주파수 증폭부가 증폭률을 조절할 수 없는 고정 증폭률을 갖는 증폭기들로 구성된 것과 달리, 본 발명에 따른 수신기의 중간주파수 증폭부(240)는 제어 전압에 따라 증폭률이 변하는 전압제어 증폭기 (Voltage Gain Amplifier: VGA)(VGA1, VGA2, VGA3)들로 구성된다.

수신 감도는 정상적인 데이터 복원이 가능한 기지국 최소 입력 신호 세기를 나타내며 중간 주파수 신호 증폭부(240)의 증폭률을 조절함으로써 조절이 가능하다. 중간 주파수 신호 증폭부(240)는 다수의 VGA(전압제어 증폭기)들로 구성되어 제어전압에 따라서 증폭률이 가변한다. 이 제어전압은 중앙 연산 처리기(270)에서 발생한다. 이 제어신호 자체는 디지털 신호이므로 디지털/아날로그 신호 변환기(280)에 의하여 제어전압으로 변환되어 전압제어증폭기(VGA1, VGA2, VGA3)의 증폭률을 변화시켜 수신감도를 조절한다. 증폭률을 높이면 낮은 세기의 신호를 크게 증폭시킴으로 수신감도가 증가하게 된다.

종래 수신기의 디지털 신호 전환부의 연산증폭기가 고정 증폭률을 갖는 반면, 본 발명에 따른 수신기의 디지털 신호 전환부(250)는 디지털 제어 가변 저항기(252)를 사용하여 증폭률을 조절할 수 있다. 이 연산증폭기(OP4)의 증폭률이 낮을 수록 간섭 신호 둔감도 특성이 우수해 진다.

디지털 신호 전환부(250)는 간섭 신호 둔감도를 조절할 수 있는 회로이다. 연산 증폭기(OP4)의 증폭률을 가변함으로써 증폭률을 변화시킨다. 연산 증폭기 (OP4)의 증폭률이 높으면 아날로그/디지털 신호 변환기(251)의 간섭 신호 특성을 열화시켜서 간섭 신호 둔감도 특성이 떨어지게 된다. 반대로 증폭률을 낮추면 간섭 신호 둔감도 특성이 우수해진다.

연산증폭기의 증폭률을 변화시키기 위한 동작은 다음과 같다. 디지털 제어 가변 저항(252)을 사용하여 연산증폭기(OP4)의 증폭률을 가변한다. 중앙연산 처리기(270)로부터 제공되는 제어신호는 디지털 제어 가변 저항기(252)의 5번 단자로 입력된다. 이 제어신호에 의해 단자1과 단자2 사이의 저항값과, 단자3과 단자4 사이의 저항값이 변화된다. 각각 단자 사이의 저항값은 종래 수신기에서 동일한 역할을 수행한다. 이 단자1,2의 저항값과 단자3,4의 저항값의 비로써 연산 증폭기의 증폭률이 변하게 되어 간섭 신호 둔감도를 조절할 수 있다.

중앙연산처리기(270)에는 [표 1]에서 보는 바와 같이, 수신감도와 간섭 신호 둔감도에 해당하는 전압제어증폭기(VGA)의 제어신호와 디지털 제어가변 저항기의 제어신호 값이 저장되어 있다.

수신감도	간섭신호 둔감도	VGA 제어신호값	디지털 제어 가변저항기 신호값
A	a	V1	P1
B	b	V2	P2
ː	ː	ː	ː
N	n	Vn	Pn

도 6은 본 발명에 따른 수신기를 적용한 이동통신 기지국 수신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다. 기지국은 지역, 시간대 통신 환경별로 수신성능이 다르므로 수신성능의 조절이 필요하다. 데이터 복조기(4)에서 데이터 복원을 통하여 통계적으로 조절하기 원하는 수신감도(B), 간섭신호 둔감도(b) 신호를 수신기(200)로 보낸다. 이 신호를 인지한 중앙연산처리기(270)는 내장된 제어값 정보에 따라 중간주파수 신호증폭부(240)내의 전압제어 증폭기(VGA1, VGA2, VGA3)를 제어하기 위한 제어신호값(V2)과, 디지털 제어 가변저항기 제어신호값(P2)을 발생시킨다. 두 제어신호(V2, P2)에 의해 중간주파수 신호 증폭부(240)의 증폭률과 디지털 전환 신호처리부(250)의 연산증폭기의 증폭률을 조절한다. 이 증폭률에 의하여 데이터 복조기에서 원하는 수신성능으로 조절되어 최적화된다. 수신 성능 최적화를 제어값 정보(Table)에 없는 수신감도, 간섭 신호 둔감도에 대해서는 중앙연산처리기(270)에서 내장된 정보값(Table)을 근거로 하여 내삽법 (interpolation)과 외삽법(extrapolation)을 통하여 각각의 제어 신호를 발생하여 수신성능을 조절할 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 이동통신 기지국에서의 고주파 수신방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5에 도시된 수신기의 구성도를 바탕으로 도 7의 흐름도를 이용하여 본 발명에 따른 고주파 수신방법을 설명한다.

안테나 정합장치를 통해 입력된 고주파 신호를 저잡음 증폭기(210)를 이용하여 증폭한다(S1).

주파수 혼합기(230)는 S1과정을 통해 증폭된 신호를 국부신호 발생기(220)로부터 출력되는 신호와 혼합하여 하향 조정된 중간 주파수를 출력한다(S2).

중앙연산 처리기(270)에서 수신감도 조절을 위한 제어신호를 출력한다. 제어신호는 디지털/아날로그 변환기(280)에 의해 아날로그 신호로 변환된다. 아날로그 신호로 변환된 전압제어 값에 따라, 전압제어 증폭기들(VGA1, VGA2, VGA3)로 구성된 중간 주파수 신호 증폭부(240)에서의 중간 주파수 신호 증폭률을 조절하여 수신감도를 조절한다(S3).

수신감도 조절된 중간주파수 신호는 연산증폭기(OP4)의 비반전입력단자(+)를 통해 입력된다. 중앙연산 처리기(270)에서 간섭신호 둔감도 조절을 위한 제어신호를 출력한다. 디지털 제어 가변 저항기(252)에 전달된 제어값에 의해 단자1,2사이의 저항값과 단자3,4 사이의 저항값이 가변된다. 가변된 저항값에 의해 연산증폭기(OP4)의 증폭 출력값이 조절된다. 연산 증폭된 값을 디지털 신호로 전환한다(S4).

디지털 변환된 신호를 디지털 신호 전송부를 통해 데이터 전송 및 제어장치로 전송한다(S5).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 수신기 및 수신방법은 수신감도와 간섭신호 둔감도를 제어하여 지역, 시간 및 통신환경에 따라 기지국 수신 성능을 최적화할 수 있는 효과를 가지며, 단말기 전력 사용의 효율을 높이는 부수적 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 이동통신 기지국의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 수신기의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 3은 도 2의 중간주파수 신호 증폭부의 구성을 나타낸 예시도이다.

도 4는 도 2의 디지털 신호 전환부의 구성을 나타낸 회로도이다.

도 5는 본 발명에 따른 수신기의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 6은 본 발명에 따른 수신기를 적용한 이동통신 기지국의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 7은 본 발명에 따른 이동통신 기지국에서의 수신방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다.

Claims (3)

1. 안테나 정합장치로부터 입력된 고주파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와;

   상기 저잡음 증폭기를 통해 제공된 신호를 국부신호 발생기에서 출력하는 신호와 혼합하여 하향 조정된 중간 주파수를 출력하는 주파수 혼합기와;

   내장된 데이터에 따라 수신성능 최적화를 위한 제어신호를 출력하는 중앙 연산 처리기와;

   상기 중앙 연산 처리기로부터 제공되는 제어신호에 따라 상기 주파수 혼합기에서 출력된 중간 주파수 신호를 증폭시켜 수신감도를 조절하는 중간주파수 신호 증폭부와;

   상기 중간주파수 신호 증폭부로부터 제공되는 신호를 상기 중앙 연산 처리기로부터 제공되는 연산증폭기의 증폭률 조절을 위한 디지털 제어신호에 따라 증폭시켜 간섭 신호의 둔감도를 조절하는 디지털 신호 전환부와;

   상기 디지털 신호 전환부로부터 전달된 디지털 신호를 전송하는 디지털 신호 전송부를 포함하여 구성되는 이동통신 기지국용 고주파 수신기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중간주파수 신호 증폭부는,

   상기 중앙연산 처리기로부터 제공되는 전압제어신호에 따라 증폭률을 조절하는 다수의 전압제어 증폭기로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국용 고주파 수신기.
3. 안테나 정합장치를 통해 입력된 고주파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭과정과;

   저잡음 증폭된 신호를 국부신호 발생기로부터 출력된 신호와 혼합하여 하향 조정된 중간 주파수를 출력하는 주파수 혼합과정과;

   수신 감도 조절을 위한 제어신호에 따라 상기 주파수 혼합기에서 출력된 중간 주파수 신호의 증폭률을 조절하여 수신감도를 조절하는 중간주파수 신호 증폭과정과;

   증폭률 조절 제어신호에 따라 수신감도 조절된 중간주파수 신호를 연산 증폭시킨 후 디지털 신호로 전환하여 간섭 신호의 둔감도를 조절하는 디지털 신호 전환과정과;

   디지털 신호 전환된 신호를 전송하는 디지털 신호 전송과정을 포함하여 이루어지는 이동통신 기지국에서의 고주파 수신방법.