KR20070090101A - 방사성 ｒｆ 수신기 감도를 판정하기 위한 시스템 및 관련방법들 - Google Patents

방사성 ｒｆ 수신기 감도를 판정하기 위한 시스템 및 관련방법들 Download PDF

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Abstract

방사성(radiated) RF 수신기 감도를 판정하기 위한 테스트 방법은 초기 채널을 위한 BER(bit error rate) 대 TCH(traffic channel) 전력 레벨 함수를 판정하는 단계, BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 소정 BER에 기초해, 후속 채널을 위한 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 단계, 및 TCH 추정 전력 레벨에 기초해, 후속 채널의 BER을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 측정된 BER을 소정 BER과 비교하고, 그들 사이의 차이를 BER 대 TCH 전력 레벨 함수와 함께 사용해, 다음의 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 단계 및 차이가 임계치보다 크면, 측정하고 비교하는 단계를 반복함으로써, 소정 BER에 대응하는, 후속 채널에서의 TCH 전력 레벨을 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방사성 RF 수신기 감도, 도전성 RF 수신기 감도, BER 대 TCH 전력 레벨 함수

Description

방사성 ＲＦ 수신기 감도를 판정하기 위한 시스템 및 관련 방법들{SYSTEM FOR DETERMINING RADIATED RADIO FREQUENCY(RF) RECEIVER SENSITIVITY AND RELATED METHODS}
도 1은, 본 발명에 따른, 도전성(conducted) RF(radio frequency) 수신기 감도를 측정하기 위한 예시적인 테스트 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는, 본 발명에 따른, 방사성(radiated) RF 수신기 감도를 측정하기 위한 예시적인 테스트 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3 내지 도 5는, 본 발명에 따른, RF 수신기 감도 측정을 위한 예시적 방법들의 흐름도들이다.
도 6은, 본 발명에 따른, RF 경로 손실을 판정하기 위한 예시적 방법의 흐름도이다.
도 7 및 도 8은, 본 발명에 따른, 히스테리시스에 의한 RF 소스와 RF 수신기 사이의 RF 경로 손실을 판정하기 위한 예시적 방법들의 흐름도들이다.
도 9 내지 도 13은, 본 발명에 따른, RF 경로 손실을 판정하기 위한 추가적인 예시적 방법들의 흐름도들이다.
도 14 및 도 15는, 본 발명에 따른, 상이한 데이터 세트들에 대한 BER 대 TCH 전력 레벨 변화 뿐만 아니라 그에 따른 대응하는 BER 대 TCH 전력 레벨 함수들 의 그래프들이다.
도 16은 스플라인 피팅(spline fitting)을 사용해 근사된 사인파들을 예시하는 그래프이다.
도 17은 핸드헬드 장치의 히스테리시스 스위칭을 예시하는 그래프이다.
도 18은 BER 대 정규화된 TCH 레벨 함수의 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30' : (방사성 수신기 감도를 측정하기 위한) 테스트 시스템
31' : RF 소스(기지국 에뮬레이터)
32' : 핸드헬드 장치 수신기
33' : 무선 통신 링크
34' : 테스트 컨트롤러
35', 36' : 안테나
37' : 무반향 챔버
발명의 분야
본 발명은 통신 시스템들의 분야에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는, 셀룰러 통신 시스템들과 같은, 이동 무선 통신 시스템들에서의 성능 테스팅 및 관련 방 법들에 관한 것이다.
발명의 배경
셀룰러 통신 장치들에서, 라디오 감도(radio sensitivity)는 라디오 수신기 성능을 특징짓는 기본적인 수치(fundamental figure)이다. 도전성 (conducted;즉, RF 케이블을 통한) 및 방사성 (radiated;즉, 무선 통신 링크를 통한) 라디오 감도 측정들은 라디오 설계, 보증, 및 검증 동안 빈번하게 수행된다. 이 측정들은, RBER(receiver residual bit error ratio)이 소정 레벨, 구체적으로 2.44%에 도달할 때까지 기지국 전력 송신 레벨을 감소시키는 것에 의해 수행된다.
예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication) 이동 장치들의 경우, 각각이 적어도 100개 채널들에서 거의 400개 채널들에 이르는 수개의 통신 대역들이 존재한다. 전통적인 반-직관적 방법들(semi-intuitive methods)을 사용해 GSM 이동 전화의 모든 채널을 스캔하는 것은 상당한 시간을 요한다. 수동 추정을 반복하는 자동화된 방법들은 무작위적인 경향이 있거나 이진-트리 검색(binary-tree search) 방법을 따르는 경향이 있다.
US2004/14850은, 송신기와 수신기가 동일한 발진기를 공유하는 집적된 RF 송신기에서 사용하기 위한 온칩(on-chip) 수신기 감도 테스트 메커니즘에 관한 것이다. 본 메커니즘은, 변조 기능이 내장되어 있는 값비싼 RF 신호 발생기 테스트 장비를 사용해야 할 필요성을 방지하는 대신, 아주 값싼 외장 RF 테스트 장비를 사용할 수 있게 한다. US2004/14850은 송수신기에 이미 존재하고 있는 회로, 즉, 변조 회로 및 국부 발진기를 이용해 감도 테스팅을 수행한다. 온칩 LO가 사용되어, 그렇 지 않다면, 변조 기능을 갖춘 값비싼 외장 RF 테스트 장비에 의해 제공되어야 할 변조 테스트 신호를 발생시킨다. 변조된 LO 신호는 외부적으로 발생된 비변조 CW RF 신호와 혼합되어 수신기 체인의 나머지에 의해 후속적으로 프로세싱되는 IF에서의 변조 신호를 발생시킨다. 복구된 데이터 비트들은 온칩 BER 미터 또는 카운터를 사용해 비교되고, BER 판독이 발생된다. BER 판독은 외부적으로 또는 온칩 프로세서나 컨트롤러에 의해 칩을 위한 통과/실패(pass/fail) 지시를 확립한다.
일반적으로, 여기에서는, 무선 통신 링크에 의해 RF 수신기에 커플링된 RF 소스를 사용해, 하나 이상의 주파수 대역에 걸쳐 연장하는 복수개 채널들에 대해, 소정 BER(bit error rate)에서의 TCH(traffic channel) 전력 레벨에 기초해 정의되는 방사성 RF 수신기 감도를 판정하기 위한 테스트 방법이 개시된다.
바람직한 실시예들의 상세한 설명
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시되어 있는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명이 좀더 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 상이한 다수 형태들로 구현될 수도 있으므로, 여기에서 기술된 실시예들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이 실시예들이 제공됨으로써 본 명세서는 완전해지고 완성될 것이며, 당업자들에게 본 발명의 범위를 완전하게 전달할 것이다. 유사한 번호들은 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 의미하고, 프라임 표기법을 사용하여 다른 실시예들의 유사한 요소들을 지시한다.
무선 RF 통신 링크에 의해 RF 수신기에 커플링된 RF 소스를 사용해, 하나 이상의 주파수 대역에 걸쳐 연장하는 복수개 채널들에 대해, 소정 BER(bit error rate)에서의 TCH(traffic channel) 전력 레벨에 기초해 정의되는 방사성 RF 수신기 감도를 판정하기 위한 테스트 방법을 먼저 개략적으로 설명한다. 본 방법은 초기 채널(initial channel)을 위한 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계, BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 소정 BER에 기초해, 후속 채널을 위한 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 단계, 및 TCH 추정 전력 레벨에 기초해, 후속 채널의 BER을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 측정된 BER을 소정 BER과 비교하고, 그들 사이의 차이를 BER 대 TCH 전력 레벨 함수와 함께 사용해, 다음의 TCH 추정 전력 레벨(next estimated TCH power level)을 판정하는 비교 단계, 및 차이가 임계치보다 크면 측정하고 비교하는 단계를 반복함으로써, 소정 BER에 대응하는, 후속 채널에서의 TCH 전력 레벨을 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 방법은 후속 채널과 연관된 경로 손실을 판정하는 단계를 포함할 수 있고, 비교 단계는 측정된 BER을 소정 BER과 비교하고 그들 사이의 차이를 BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 판정된 경로 손실과 함께 사용해 다음의 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 더 나아가, 경로 손실을 판정하는 단계는 복수개 채널들 중 적어도 일부에 기초해 경로 손실 함수를 판정하는 단계, 및 경로 손실 함수에 기초해 후속 채널의 경로 손실을 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 일례로써, 경로 손실 함수는 최소 제곱 알고리즘 및/또는 복수개 스플 라인들에 기초해 판정될 수 있다. 또한, 경로 손실은 후속 채널의 경로 손실을 측정하는 것에 의해서도 판정될 수 있다.
초기 채널을 위한 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계는 타겟 BER 범위내의 복수개 BER들에 대해 개개 TCH 전력 레벨들을 측정하는 단계 및, 타겟 BER 범위의 측정된 BER들에 기초해, BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 일례로써, 타겟 BER 범위는 약 1%에서 3%일 수 있다. 본 방법은, 측정된 BER과 소정 BER 사이의 차이가 임계치 이하이면, 선형 근사(linear approximation)를 사용해, 소정 BER에 대응하는, 후속 채널에서의 TCH 전력 레벨을 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
BER 대 TCH 전력 레벨 함수는 지수 함수일 수도 있다. 더 나아가, BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계는 최소 제곱 알고리즘(least squares algorithm)에 기초해 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계를 포함할 수도 있다. 또한, 후속 채널의 BER은 무반향(anechoic) RF 챔버에서 측정될 수도 있다.
일례로써, RF 수신기는 GSM(Global System for Mobile communications) 수신기, GPRS(General Packet Radio Service) 수신기, 및/또는 EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) 수신기일 수 있다. 또한, RF 소스는 기지국 에뮬레이터(emulator)일 수 있다.
하나 이상의 주파수 대역에 걸쳐 연장하는 복수개 채널들에 대해, 소정 BER에서의 TCH 전력 레벨에 기초해 정의되는 방사성 RF 수신기 감도를 판정하기 위한 테스트 시스템은 일반적으로 RF 소스, RF 수신기, 상기 RF 소스를 상기 RF 수신기 에 커플링하는 무선 RF 통신 링크, 및 RF 수신기에 커플링된 테스트 컨트롤러를 포함할 수 있다. 좀더 구체적으로, 테스트 컨트롤러는 초기 채널을 위한 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하고, BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 소정 BER에 기초해, 후속 채널을 위한 TCH 추정 전력 레벨을 판정하며, TCH 추정 전력 레벨에 기초해, 후속 채널의 BER을 측정하기 위한 것일 수 있다. 부가적으로, 테스트 컨트롤러는 측정된 BER을 소정 BER과 비교하고, 그들 사이의 차이를 BER 대 TCH 전력 레벨 함수와 함께 사용해, 다음의 TCH 추정 전력 레벨을 판정하며, 차이가 임계치보다 크면, 측정하고 비교하는 것을 반복함으로써, 소정 BER에 대응하는, 후속 채널에서의 TCH 전력 레벨을 판정할 수도 있다.
일반적으로, 여기에서는, 채널 정보-기반의 검색 접근 방법을 사용해 GSM 또는 다른 이동 장치들을 위한 고속 감도 검색을 생성하는, 도전성 및 방사성 수신기 감도를 판정하기 위한 방법들 및 테스트 시스템들이 제공된다. RBER 대 정규화된 TCH 송신 레벨은 주로 변조 방법 및 DSP(digital signal processor) 코드에 의해 판정된다. 이 데이터의 범위 측정은, 타겟 RBER 부근에서의 수신기 특징들을 나타내는 커브 또는 함수를 생성한다. 일 채널에 대해 컴파일된 데이터는 동일 대역내의 모든 채널들에 적용된다. 이 커브에 의해 그것의 경계들내에서 송신 레벨 변화를 추정이 아니라 예측할 수 있다.
감도 측정은, 이동국이 2.44% 이하의 Class II RBER을 보고하는 송신(TX) 전력으로 정의된다. 흔히, 조정된(calibrated) 기지국 송신 전력은, 소정 RBER이 실현될 때까지 감소된다. 도전성 모드에서의 장치 감도를 정확하게 측정하기 위해서 는, 문제의 채널들을 걸친 정확한 케이블 경로 손실이 판정되어야 한다. 소정 대역들내에서, 무작위 채널이 대표로 선택될 수 있다. RBER 스캔 범위의 하한 및 상한이 선택된다. 하한은 아주 낮은 RBER에서 높은 가우시안 및 다른 무작위 잡음 오차 민감도(error susceptibility)를 최소화하도록 선택된다. 하한은 전반적으로 큰 스캔 범위를 유지하기에 충분할 정도로 낮은 것이 바람직하다. 상한은, 전반적으로 큰 스캔 범위를 유지하면서, 종료된 이동 호들에 대하여 보호하도록 선택된다. 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 다양한 검색 방법들을 통해 좀더 낮은 RBER 하한이 발견될 수 있다.
앞서 언급한 제한들내에서의 비트 오류 측정들은 최고 송신 레벨 분해도(highest transmit level resolution)를 사용한다. 분해도를 감소시키는 것은 비-선형 시스템에 대한 예측 정확도를 감소시킨다. 정규화된 TCH 송신 레벨을 가진 값들이 컴파일된다. 무작위 잡음 및 비트 오류율(BER)은 정확한 데이터 커브를 변경한다. 일 접근 방법은 최소 제곱 피팅(least-square fitting)을 적용하여 적합한 고속 검색 커브를 생성하는 것이다. 변조의 특징 때문에, 정규화된 커브는 상한과 하한 사이에서 y= Ce bx 의 형태를 가질 것이고, 여기에서, y는 BER이고, x는 정규화된 TCH 송신 레벨이며, C 및 b는, 다음에서 부연되는 바와 같이, 커브 피팅(curve fitting)으로부터 유도되는 값들이다.
RBER 대 정규화된 TCH 레벨 커브의 일례가 도 18에 도시되어 있다. 점들은 측정 데이터이고, 선은 커브 피팅의 결과이다. 여타 모든 채널들의 경우, 정규화된 커브상의 점들은 "립프로그 방법(leapfrog method)"을 사용해 판정된다. 립프로그 양은 하한으로부터 상한까지의 범위내에 있다. 연속적인 채널 감도들은 대부분 아주 약간씩 상이하다.
커브 범위내에서는, 최소 제곱 커브의 정보에 기초해, 송신 레벨에서의 변화가 계산된다. 그 다음, 새로운 송신 레벨이 기지국 에뮬레이터에 적용되고, 실현된 RBER 타겟(2.44%)이 측정을 통해 확인된다. 모든 편이(deviation)는 정규화된 커브 및 잇따르는 확인 측정의 재적용을 통해 정정된다. 실제 편이에 대한 더욱더 작은 타겟이 선형성을 통한 정확도를 증가시키고, 예상 값들로부터의 편이는 최소이다.
먼저 도 1을 참조하여, 도전성 수신기 감도를 측정하기 위한 테스트 시스템(30)을 먼저 설명한다. 시스템(30)은 예시적으로, RF 케이블(33)을 통해, 테스트될 핸드헬드 장치 수신기(32)에 커플링된 RF 테스트 소스(31)를 포함한다. 일례로써, 핸드헬드 장치 수신기(32)는, 예를 들어, GSM 수신기, GPRS(General Packet Radio Service) 수신기, 및/또는 EDGE 수신기일 수 있다. 물론, 적합한 다른 무선 수신기들이 사용될 수도 있다.
또한, RF 소스(31)는, 예를 들어, CMU 200(Rohde and Schwartz사의 유니버셜 라디오 통신 테스터) 또는 Agilent 8960 기지국 에뮬레이터 중 하나일 수 있지만, 적합한 다른 에뮬레이터들 및/또는 RF 테스트 소스들도 사용될 수 있다. 테스트 컨트롤러(34)는, 다음에서 부연될 다양한 테스트 동작들 및 측정들을 수행하기 위해 핸드헬드 장치 수신기(32)에 접속된다. RF 소스(31) 및 테스트 컨트롤러(34)가 도 1에는 별도 컴포넌트들로서 예시되어 있지만, RF 소스(31) 및 테스트 컨트롤러(34) 의 기능들은 사실상, 예를 들어, 동일한 기지국 에뮬레이터에 의해 수행될 수도 있다는 것에 주의해야 한다. 한편, 테스트 컨트롤러(34)는, 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, RF 소스(31)와는 별도의 컴퓨터 또는 컴퓨팅 장치일 수 있다.
당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 도전성 라디오 감도 측정의 정확도에 있어서 경로 손실은 중요한 역할을 한다. 그러나, 테스트 구성에서 경로 손실 측정을 수행하는 한가지 어려움은, 앞서 언급된 바와 같이, 수신기(32)의 내부 증폭기가 훨씬 더 큰 정확도, 예를 들어, 약 ±0.1 dB의 정확도를 가질 수 있다고 하더라도, 통상적인 기지국 에뮬레이터들은 ±1 dB의 수신기 정확도 레벨만을 보고한다는 것이다. 다음에서 부연되는 바와 같이, 수신기 전력 레벨에서의 부호 변경 정보를 획득하는 것에 의해, 경로 손실 정확도는 그에 따라 ±0.1 dB로 향상될 수 있다.
도전성 수신기 감도 테스트의 경우, 수신기(32)와 기지국 에뮬레이터(31)를 접속하는 케이블(33)의 경로 손실은 양호하게 조정될 수 있다. 비교적 간단하고 정확한 일 경로 손실 측정은, 소정 RSSI 에지 포인트(edge point)가 획득될 때까지, 수신기(32)의 내부 증폭을 0.1 dB 증분들만큼 변경하는 단계를 수반한다. 그러나, 시작점이 에지 포인트로부터의 .9 dB라면, 에지 포인트를 찾아내는데 많은 단계들이 필요할 것이고 그에 따라 증가된 측정 시간이 필요할 것이다. 따라서, 좀더 복잡한 테스트 방식들이 사용되어, 에지 포인트를 찾아내는데 평균적으로 요구될 단계들의 수 및 그에 따른 테스트 시간을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 약간 복잡한 일 접근 방법이 도 9에 예시되어 있다. 블록 110에서 시작해, 블록 111에서는, 먼저, RF 소스(31)에 대해 소정 TCH 전력 레벨이 설정 된다. 블록 112에서는, 수신기(32)의 내부 증폭 레벨이 먼저, 수신기의 보고된 RSSI와 TCH 전력 레벨 사이의 차이 또는 다른 정수값과 같은, 조악 증분(coarse increment)만큼 변경된다. 그 다음, 블록들 113-114에서는, 에지 전이(edge transition)가 관측되어 경로 손실을 제공할 때까지 미세 증분(fine increment;예를 들어, 0.1 dB)을 사용해 수신기의 내부 증폭 레벨을 변경하는 것에 의해 에지가 발견되는데, 이때가, 수신기(32)의 내부 증폭값이 설정 및/또는 기록(블록 115)됨으로써, 예시된 방법을 종결할 수 있는(블록 116) 시점이다.
다시 말해, "조악" 검색은 TCH 레벨과 보고된 RSSI 사이의 차이만큼 내부 증폭을 변경한다. 본 일례에서, 보고된 RSSI는 정수값이므로, 이것은 ±1 dB의 정확도를 제공한다. 그 다음, "미세" 검색은 연속적인 2개 RSSI 판독들 사이에서 에지를 판정한다.
조악-미세 에지 포인트 검출 접근 방법의 다른 변경들도 사용될 수 있다. 일반적으로, 이 검색들의 조악 부분들은 거의 유사하므로, 여기에서는, 소정 구현을 위해 적절하게 사용될 수 있는 미세 검색에서의 변화들에 특별한 주의를 기울일 것이다. 미세 검색은 일반적으로 3가지 단계들을 포함한다. 첫번째, 내부 증폭 및 기지국 에뮬레이터의 TCH 레벨을 조정하는 것에 의해 RSSI가 소정 레벨로 설정된다. 다음으로, 내부 증폭은 에지를 찾아내기 위해 일련의 연속적인 감소 증분들로(in a series of successively decreasing increments) 변경된다. 이 증분들은, 정확도 또한 0.1 dB라는 것을 보장하기 위해, 0.1 dB(또는 소정 내부 증폭기의 정확도) 정도로 좁아야 한다. 마지막으로, 측정들이 소정 RSSI로부터의 0.1 dB에서 중단될 수 도 있으므로, 에지 포인트로 "물러나야" 할 수도 있다.
이제는, 도 10을 참조하여 미세 검색의 다른 일례가 설명된다. 블록 120에서 시작해, 블록 121에서는, RSSI가 소정 레벨로 설정되고, 블록들 122-123에서는, 소정 RSSI가 더 이상 보고되지 않을 때까지, 내부 증폭이 0.2 dB 증분들로 변경된다. 다시 말해, (통상적으로 1개에서 5개 사이의) 다수 단계들 후에는, 내부 증폭이 에지를 0.1 또는 0.2 dB만큼 넘어설 것이므로, 리턴되는 RSSI가 소정 레벨과 매칭되지 않을 것이다. 그에 따라, 블록들 124-125에서는, 내부 증폭 레벨을 0.1 dB 증분들로 감소시키거나 "물리는 것(stepping back)"을 통해, (에지가 0.1 또는 0.2 dB만큼 초과되었는지에 따라) 1개 또는 2개 단계들 중 하나에서, 에지 포인트를 발견하게 될 것이고, 그에 따라, 예시된 방법을 종결하게 될 것이다(블록 126).
이제는, 도 11을 참조하여, 다른 미세 검색 프로세스가 설명된다. 블록 130에서 시작해, 블록들 131-133에서는, RSSI가, 앞서 논의된 바와 같이, 소정 레벨로 설정된 다음, RSSI가 더 이상 소정 값이 아닐 때까지, 내부 증폭이 0.3 dB 증분들만큼 증가된다. 일단 RSSI가 변경되면, 블록들 136-138에서는, 2개의 연속적인 0.1 dB 스캔들이 RSSI의 변화를 발생시켜, 에지를 찾아낼 것이고, 내부 증폭은 0.1 dB만큼 감소됨으로써(블록 139), 예시된 방법을 종결짓는다. 예를 들어, 합해진 총 변화가 0.1 dB(예를 들어, +0.2 다음의 -0.1 dB는 총 +0.1 dB)이고 이것이 RSSI에서 변화를 발생시킨다면, 에지가 발견된 것이다. 다른 방법으로, 블록 134에서, RSSI가 소정 값으로부터 변경되지 않는 상태에서, 내부 증폭이 3회(즉, 0.9 dB) 변경되면, 이번에도 에지가 발견된 것인데, RSSI들은 정수들로 보고되므로, 1.0 dB 변화는 RSSI를 변경할 것이기 때문이다.
이제는, 도 12를 참조하여 또 다른 예시적 접근 방법이 설명된다. 블록 140에서 시작하면, 실제 RSSI 시작 값은 -80.47 dB이고, 보고된 RSSI는 -80 dB이다(블록 141). 그 다음, 내부 증폭은, 블록 142에서, 0.6 dB만큼 변경되어, 실제 RSSI 값을 -79.87 dB로 변경하고 보고된 RSSI를 -79 dB로 변경하여(블록 143), 에지가 통과된 것을 지시한다. 다음 단계는 블록 144에서의 0.3 dB 감소인데, 이것은, 실제 RSSI 값을 -80.17 dB로 변경하고 보고된 RSSI를 다시 -80 dB로 변경하여(블록 145), 에지가 역 통과된 것을 지시한다. 이와 같이, 블록 146에서는, 내부 증폭이 0.1 dB만큼 증가되어, 실제 RSSI 값은 -80.07 dB로 변경되고 보고된 RSSI는 -80 dB로 유지되어(블록 147), 에지가 통과되지 않았음을 의미한다. 따라서, 실제 RSSI 값을 -79.97 dB로 변경하고 보고된 RSSI 또한 -79 dB로 변경하는 또 한번의 0.1 dB 증가가 수행되어(블록 149), 블록 150에서, 예시적 방법을 종결짓는다.
당업자들이라면, 다수의 상이한 에지 위치 추정 방식들이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 처음의 그리고 각각의 후속 점프는 통상적으로 0.1 내지 0.9 dB 사이의 임의 수치이다. 점프 값들은 각각의 단계에 대해 변경되거나 일정하게 유지될 수 있다. 소정 애플리케이션에 적합한 방법을 선택하기 위해, 데이터 및 평균 성능의 변화가 중요한 고려 사항들이다. 예를 들어, 비교적 "평탄한(flat)" 데이터의 경우, 도 9에 예시된 접근 방법이 도 10에 예시된 접근 방법보다는 좀더 빠르게, 어쩌면 최고 3개 단계들만큼 빠르게, 에지를 찾아낼 수 있겠지만, "경사진(sloped)" 데이터의 경우에는 그 반대일 수 있다.
이제는, 도 13을 참조하여 5-단계 경로 손실 방식이라는 또 다른 접근 방법이 설명된다. 블록 151에서 시작해, 블록 152에서는, 소정 TCH 레벨을 위한 보고된 RSSI가 획득된다. 제 1 단계는, 블록 153에서, 보고된 RSSI가 TCH 레벨과 동일한지를 판정하는 단계를 포함한다. 그렇다면, 방법은 단계 2로 진행한다. 그렇지 않다면, 블록 154에서, 내부 증폭은 (보고된 RSSI - 소정 TCH 레벨)의 차이만큼 증가(또는 특정 구현에 따라 감소)된다. 그 다음, 보고된 새로운 RSSI가 획득되고(블록 152), 단계들 2 내지 4 동안, 내부 증폭은, 블록 156에서, 0.5 dB, 0.2 dB, 및 0.1 dB의 연속적인 감소 증분들로 변경된다.
보고된 RSSI가 이러한 변경들 각각 이후에 마지막으로 보고된 RSSI와 동일하지 않으면, 반대 방향(즉, 다시 에지를 향하는 방향)으로 진행하기 위해, 후속 단계 이전에 부호가 변경된다(블록 158). 일단 처음의 4개 단계들이 완료되고 나면, 제 5 단계는, 블록 160에서, 보고된 RSSI가 마지막으로 보고된 RSSI와 동일한지를 한번 더 판정하는 단계를 수반하고, 그렇다면, 블록들 161, 162에서는, (에지일) 내부 증폭을 0.1 dB만큼 변경하고 보고된 RSSI를 획득하여, 예시된 방법을 종결짓는다(블록 159). 이 접근 방법은 5개 단계들내에 에지 포인트에 수렴할 것이라는 이점이 있고, 이것은 상이한 커브 유형들에 대해 전반적으로 양호한 결과들을 제공한다.
이제는 도 3 및 도 4를 참조하여, 하나 이상의 주파수 대역들에 걸쳐 연장하는 복수개 채널들에 대해 도전성 RF 수신기 감도를 판정하기 위한 방법에서의 경로 손실 검색 사용을 설명할 것이다. 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 수신기 감도는 소정 BER에서의 TCH 전력 레벨에 기초해 정의되는다. BER은, 사이에 전자 장치들, 안테나들 및 신호 경로를 포함하여, "입력 비트들(bits in)"에서 "출력 비트들(bits out)"에 이르는 전체 라디오 시스템의 신뢰도를 정량화하는 "단대단(end-to-end)" 성능 측정이다.
수신기 테스트 장비의 비교적 불량한 보고 정확도와는 별도로, 수신기 감도를 판정함에 있어서의 다른 어려움은, 그것이 아주 시간 소모적인 프로세스일 수 있다는 것이다. 다시 말해, 앞서 언급된 바와 같이, 셀룰러 대역내에는 통상적으로 다수 채널들이 존재하고, 셀룰러 장치는 다수 대역들에 걸쳐 동작할 수 있다. 그에 따라, 장치에 의해 사용되는 채널들 모두를 커버하는 감도 측정은 완결되는데 많은 시간, 심지어 며칠이 걸릴 수도 있다.
수신기 감도 측정 시간을 감소시키기 위해, 비교적 빠른 감도 검색 알고리즘이 사용되는 것이 바람직하다. 블록 40에서 시작해, RF 케이블(33)의 경로 손실이 아직 공지되어 있지 않다면, 상술된 경로 손실 검색들(또는 다른 것들) 중 하나를 사용해, 블록 48'에서, 경로 손실 함수가 판정되는 것이 바람직할 수 있다. 좀더 구체적으로, RF 케이블(33)과 연관된 경로 손실은 상이한 채널들(즉, 주파수들)에 대해 상이하겠지만, 이러한 경로 손실 값들 사이에는 일반적인 선형 관계가 존재할 것이다. 따라서, 2개의 별도 채널들(예를 들어, 대역의 제 1 및 마지막 채널들)의 경로 손실을 판정하는 것에 의해, RF 케이블(33)을 위한 선형 경로 손실 함수가 빠르게 발생될 수 있다. 이것은 채널들 모두에 대한 경로 손실들의 빠르고 정확한 근사를 제공하지만, 원한다면, 일부 실시예들에서는, 채널 각각을 위한 경로 손실이 별도로 측정될 수 있다.
더 나아가, 블록 41에서는, BER 대 TCH 전력 레벨 함수가 초기 채널에 대해 판정된다. 초기 채널은 대역의 임의 채널일 수 있지만, 설명을 위해, 대역의 제 1 채널인 것으로 가정될 것이다. 충분한 샘플링 프레임들이 주어지면, 주파수 대역의 소정 채널을 위한 TCH 전력 레벨 대 BER 함수의 일반적인 형태는 대역의 나머지 채널들 모두에 대해 사실상 동일할 것이라는 것이 밝혀져 있다. 이것은, 함수가 핸드헬드 장치의 변조 방식 및 DSP 알고리즘에 의해 판정된다는 사실 때문이다. 일례로써, GPRS는 GMSK 변조 방식을 가진다. BER 대 비트 당 에너지를 위한 관계는 지수 형태를 가지므로, BER 대 TCH 레벨 함수 또한 지수 형태를 취한다. 그에 따라, 이 함수의 형태가 일 채널에 대해 밝혀지고 나면, 이 함수는, 다음에서 부연되는 바와 같이, 후속 채널들 각각에 대해 TCH 레벨/타겟 BER 포인트를 빠르게 배치하는데 사용될 수 있다.
특히, BER 대 TCH 전력 레벨 함수는, 블록 41'에서, 타겟 BER 범위내의 복수개 BER들에 대해 개개 TCH 전력 레벨들을 측정하고 타겟 BER 범위의 측정된 BER들에 기초해 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 것(즉, 측정 값들에 기초한 커브 피팅)에 의해 판정된다. 통상적으로, 특정 타겟 범위내의 BER 값들에만 관심을 가질 것인데, 이 범위를 벗어난 값들은 누락된 접속들 등을 초래할 것이기 때문이다. 일례로써, 타겟 범위는 약 1% 내지 3%일 수 있지만, 상이한 애플리케이션들을 위해서는 다른 타겟 범위들이 적절할 수도 있다. BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 발생시키기 위한, 최소 제곱 접근 방법과 같은, 커브 피팅 접근 방법들이 다음에서 부연 될 것이다.
BER 타겟 범위의 에지들을 찾아내기 위해, 측정된 BER이 0.5 미만인 경우에는 TCH 전력 레벨을 비교적 조악한 음의(negative) 증분들(예를 들어, -1.5 dB)로 그리고 측정된 BER이 3.0을 초과하면 비교적 조악한 양의(positive) 증분들(예를 들어, +2.0 dB)로 TCH 전력 레벨을 단계화하는 단계를 수반하는 조악 검색이 사용될 수 있다. 이것은 타겟 범위 에지 포인트들의 비교적 정확한 근사를 제공한 다음, 비교적 미세한 TCH 전력 레벨 증분들(예를 들어, 0.1 dB 증분들)에서 타겟 범위내의 연속적인 측정들이 이루어져 커브 피팅을 위한 데이터 포인트들을 제공할 수 있다.
BER 데이터에는 대부분 잡음이 수반되기 때문에, 커브 피팅이 적합하다. 모든 제어 파라미터들(독립 변수들)이 일정하게 유지되는 경우라 하더라도, 결과적인 출력들(종속 변수들)은 변화한다. 따라서, 커브 피팅으로도 공지되어 있는, 출력들의 경향을 정량적으로 추정하는 프로세스가 유용하다. 커브 피팅 프로세스는, 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 미가공 필드 데이터(raw field data)에, 커브들을 근사하는 방정식들을 피팅한다.
앞서 언급된 바와 같이, BER 대 TCH 레벨 함수를 위한 데이터는 일반적으로 지수이다. 지수 커브를 피팅하는데 사용될 수 있는 2개의 예시적 커브-피팅 접근 방법들은 최소 제곱 다항 근사(least square polynomial approximation) 및 비선형(즉, 지수적) 최소 제곱 근사이다. 최고 제곱 다항 근사의 이론 및 구현이 먼저 설명된다. 다항식들은 쉽게 조작될 수 있으므로, 선형적으로 플로팅되지 않는 데이 터에 그러한 함수들을 피팅하는 것은 흔한 일이다. 다음 일례에서, n은 다항식의 차수이고, N은 데이터 쌍들의 수이다. N = n+1이면, 다항식은 각각의 포인트를 정확하게 통과한다. 따라서, N > n+1의 관계가 항상 만족되어야 한다.
다음의 수학식 1과 같은 함수 관계를 가정하면,
Figure 112007017262504-PAT00001
오차들은 다음의 수학식 2로써 정의되는데,
Figure 112007017262504-PAT00002
여기에서, Y i 는 x i 에 대응하는 관측 또는 실험값을 표현하고, x i 가 무오차(free of error)라면, 오차들의 제곱들의 합은 다음의 수학식 3과 같을 것이다.
Figure 112007017262504-PAT00003
최소값에서, 편미분들(
Figure 112007017262504-PAT00004
)은 0이다. 이 항목들을 위한 방정식들을 기입하면, 다음의 수학식 4와 같은, n+1개의 방정식이 제공된다.
Figure 112007017262504-PAT00005
각각의 방정식을 -2로 나누고 재정렬하면, 다음의 수학식 5와 같은, 동시에 풀어야 하는 n+1개의 정규 방정식들(normal equations)이 제공된다.
Figure 112007017262504-PAT00006
이 방정식들을, 다음의 수학식 6과 같은, 행렬 형태로 배치하면, 계수 행렬에 주목할 만한 패턴이 나타난다.
Figure 112007017262504-PAT00007
이 행렬 방정식을 최소-제곱 문제를 위한 정규 행렬이라고 한다. 이 방정식에서,
Figure 112007017262504-PAT00008
은 미지 계수들인 한편, x i 및 Y i 는 주어진다. 따라서, 미지 계수 들(
Figure 112007017262504-PAT00009
)은 상기 행렬 방정식들을 풀어내는 것에 의해 획득될 수 있다.
커브 Y i 를 피팅하기 위해서는, 데이터를 최선으로 피팅하기 위해 몇차 다항식이 사용되어야 하는지를 알아야 한다. 다항식의 차수가 증가함에 따라, 커브로부터의 포인트 편이들은, 다항식의 차수(n)가 N-1이 될 때까지, 감소한다. 이 시점에서, 정확한 매칭이 이루어진다. 통계학의 관점에서, 다음의 수학식 7로써 계산되는 분산(σ2)에서 통계적으로 중요한 감소가 존재하는 한, 다항식의 근사 정도는 상승한다.
Figure 112007017262504-PAT00010
앞서 예시된 접근 방법은 C++을 사용해 2가지 예시적 구현들로 프로그램되었고, 정규 행렬은, 당업자들이라면 알 수 있을 2가지 상이한 방법들, 즉, 가우스-조단 접근 방법 및 LU 분해를 사용해 해결되었다. 이 방법들 모두가 필적할 만한 결과들을 발생시켰지만, LU 분해가 바람직한 성능 결과들을 제공했기 때문에, 최소 제곱 다항 근사 프로그램을 위해서는 LU 분해 방법이 좀더 바람직한 것으로 밝혀졌다.
앞서 언급된 C++ 프로그램은, 그것이 가변 차수의 근사된 커브 피팅 방정식의 계수를 계산할 수 있도록 구현되었다. 2, 3, 4 및 5의 차수들을 가진 다항식들이 사용되어 BER 데이터 값들에 대한 커브를 피팅하는데 사용되었고, 3차 다항식이 가장 바람직한 결과들을 발생시킨다는 것이 밝혀졌다. 좀더 구체적으로, 3보다 높은 차수들은 피팅된 커브에서 주목할 만한 어떤 향상도 나타내지 않았다. 따라서, 3차 다항식이 BER 데이터 값들에 대해서 커브를 피팅하는데 사용되었다.
이제는 최소 제곱 접근 방법을 사용해 비선형 커브들을 피팅하는 이론 및 구현이 설명될 것이다. 많은 경우들에서, 실험적 테스트들로부터 획득된 데이터는 비선형이다. 그에 따라, 이 데이터에 1차 다항식이 아닌 소정의 다른 함수를 피팅할 필요가 있다. 사용될 수 있는 보편적인 일부 형태들이 y=ax b 또는 y=ae bx 유형의 지수 형태들이다.
이 형태들을 위한 정규 방정식들은 편미분들을 0으로 설정하는 것에 의해 다시 전개될 수 있지만, 그러한 비선형적 동시 방정식들을 풀어내기는 선형 방정식들보다 훨씬 더 어렵다. 이 때문에, 이 형태들은, 파라미터들을 판정하기 전에 대수들(logarithms), 예를 들어, lny = lna + blnx 또는 lny = lna + bx을 취하는 것에 의해, 대부분 선형화된다. 그 다음, 새로운 변수, 즉, z = lny가 lnx 또는 x의 선형 함수로서 도입된다. 이 경우에는, 커브로부터의 Y의 편이들의 제곱들에 대한 합을 최소화하는 대신, lnY의 편이들이 최소화된다. 어떤 커브 형태가 BER 데이터를 최선으로 피팅하는지를 알아보기 위해, MathCAD라는 수학 소프트웨어가 사용되었다. BER 커브는 MathCAD를 사용해 피팅되었고, BER 데이터에 대해 커브의 상이한 형태들이 피팅되었다. 상이한 구현들에서는 다른 함수들이 바람직한 결과들을 제공할 수도 있지만, y= ce ax 에 의해 정의된 지수 커브가 BER 데이터를 위한 바람직한 피 팅을 제공한다는 것이 밝혀졌다.
데이터 선형화가 사용되어 y= ce ax 유형의 커브를 (x 1 , y 1 )(x 2 , y 2 ),…( x N , y N )으로서 주어지는 데이터 포인트들에 피팅하는데, 여기에서, x는 독립 변수이고, y는 종속 변수이며, N은 x,y 쌍들의 수이다. 데이터를 선형화하기 위해, 양쪽의 대수, 즉, lny = lnc + ax가 취해진다. 그 다음, Y = aX + ln(c) 방정식을 발생시키는 변수 변경, 즉, X = x 및 Y = ln(y)가 도입된다. 이 방정식은 변수들(X 및 Y)의 선형 방정식이고, Y = AX + B 형태의 "최소 제곱 직선(least square line)"으로써 근사될 수 있다. 그러나, 이 경우에는, y 대신에 ln(y)가 최소 제곱 근사를 수행하는데 사용될 것이다. 마지막 2개 방정식들을 비교하면, A = a 및 B = ln(c)라는 것을 알 수 있다. 이와 같이, a = A 및 c = e b 가 사용되어 계수들을 구성한 다음, 이 계수들이 커브 y=ce ax 를 피팅하는데 사용된다.
이 접근 방법은 C++로 다시 프로그램되었다. 이 방법으로 해결되어야 할 정규 행렬은 단지 2×2였고, 이것은 비교적 높은 정확도로 해결되었다. 이 접근 방법을 사용해, 2개의 상이한 데이터 세트들에 대해 플로팅된 커브들이 도 14 및 도 15에서 예시된다.
상술된 비선형적 지수형 최소 제곱 및 최소 제곱 다항 접근 방법들 모두가 비교적 높은 정확도로써 원래 데이터를 근사하였다. 일반적으로, 이 접근 방법들을 사용해 발생된 커브들의 오차 마진은 감도 측정에서 0.1 dB 미만의 오차 마진을 초 래할 것이다. 또한, 이 방법들에 의해 제공되는 결과들 또한 서로 아주 근접하다. 다음은 2개 데이터 세트들, 즉, 데이터 세트 1 및 데이터 세트 2에 대해 지수 및 최소 제곱 다항 근사를 수행하는 것에 의해 획득된 결과들이다. 여기에서 'S'는 표준 오차를 표현하고, 'R'은 상관 계수(Correlation Coefficient)를 표현한다.
데이터 세트 1을 위한 결과들:
3차 다항식 피팅: y=a+bx+cx2+dx3...
계수 데이터:
a = 1.075334 S = 1.720
b = 0.653063 R = .99168
c = 0.097339
d = 0.048979
지수 피팅: y=aebx
계수 데이터:
a = 1.092514 표준 오차(S) = 1.690
b = 0.533035 상관 계수(R) = .99158
데이터 세트 2를 위한 결과들:
3차 다항식 피팅: y=a+bx+cx2+dx3...
계수 데이터:
a = 1.192487 S = 1.101
b = 0.565984 R = .99592
c = 0.164962
d = 0.031628
지수 피팅: y=aebx
계수 데이터:
a = 1.1846416 S = 1.131
b = 0.5021062 R = .99588
결과들의 2개 세트들에 대해, 다항식 피팅은 지수 피팅보다 약간 더 높은 상관 계수를 가졌다. 그러나, 데이터 세트 2의 다항식 피팅에 대한 표준 오차는 지수 피팅에 대한 것보다 작았지만, 데이터 세트 1에서는, 지수 피팅을 위한 표준 오차가 다항식 피팅보다 작았다.
이 결과들에 기초해, 지수 피팅 모델이 좀더 바람직한 것으로 판단되었는데, 그것은 3차 함수만큼 많은 항들의 포함을 요구하지 않았기 때문이다. 이것은, 지수 모델(y=aebx)이 다항식 방법의 정확도와 거의 (즉, 약 소수 셋째 자리에까지 이르는) 동일한 정확도를 제공하기 때문이고, 그것 또한 그것의 모든 항들에 대한 물리적 해석을 갖기 때문이다. 물론, 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 다항식 방법 또는 다른 접근 방법들이 다양한 애플리케이션들에 적절하게 사용될 수 있다.
일반적으로, 커브 피팅에 사용될 데이터가 직선으로 근사되지 않는 것처럼 보이면, 대개는 데이터를 아주 양호하게 피팅하도록 사용될 수 있는 방정식들이 존 재한다. 데이터를 피팅할 커브의 유형을 고려할 때 제일 먼저 떠오르는 것이 다항식이다. 다항식들은 많은 사전 고려없이 적용될 수 있기 때문이고 다항식들은 도시된 데이터의 형태를 매칭하는데 통상 성공적이기 때문이다. 그러나, 좀더 높은 차수의 다항식이 데이터를 피팅하도록 선택되면, 다항 방정식의 계수들을 위한 이론적 토대를 판정하기가 어려울 수도 있다. 특정 모델이 선택된 이유 및 그 모델이 그것의 파라미터들 각각에 대해 소정 유형의 물리적 해석을 가져야 하는 이유에 대한 그러한 토대를 갖는 것이 바람직하다.
선형화 가능한 방정식들을 사용해 데이터를 피팅하는 이점들에 주목할 만하다. 통상적으로, 이 유형의 커브들은 다항식들보다 이해 또는 예측이 다소 용이하다. 다시 말해, 데이터를 피팅하기 위한 커브의 적당한 선택이 데이터를 발생시키는 기저 메커니즘들에 관한 통찰력을 제공할 수 있다. 두번째, 미분, 적분, 내삽 및 외삽과 같은, 이 커브들의 조작들이 다항식들에 의한 것들보다 좀더 자신있게 수행될 수 있다. 세번째, 선형화 가능한 커브들은 대부분, 값들의 추정을 위해 다항식들이 요구하는 것보다 좀더 적은 수의 파라미터들을 요구한다. 결과적으로, 정규 행렬은 작을 수 있고 비교적 높은 정확도로 해결될 수 있다. 그에 따라, 이것은, 대체로 불량-조건 설정의 바람직하지 못한 특성을 가진 선형 방정식들의 거대 세트들을 풀어야 할 필요성을 감소시킨다. 이와 같이, BER 데이터의 경우, 출원인들은, 더 높은 차수의 다항식에 의지하기 전에, 대수들, 반전들(inversions), 및 지수들과 같은, 비선형 형태들을 사용해, 데이터의 형태를 매칭하기 위한 선형화 가능한 커브를 찾는 것이 바람직하다고 판단하였다.
타겟 범위내의 측정된 BER 값들에 기초해 초기 채널을 위한 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 발생시킨 다음, 이 함수는 바람직하게도 소정 주파수 대역의 후속 채널들 각각에서의 소정 BER 및 대응하는 TCH 전력 레벨 값을 위해 고속 검색을 수행하는데 사용될 수 있다. 먼저, 블록 42에서, BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 소정 BER에 기초해, 후속 채널을 위한 TCH 추정 또는 시작 전력 레벨이 선택된다. 다시 말해, 후속 채널의 소정 BER에 대응할 TCH 전력 레벨의 추정치가 판정되어 소정 BER을 위해 실제 TCH 전력 레벨을 연마하기 위한 시작점으로서 사용된다. 본 논의의 목적들을 위해, 2.44%의 소정 BER이 가정되겠지만, 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 충족되어야 할 소정 표준 또는 캐리어 요구 사항에 기초해, 다른 소정 BER들이 적합할 수도 있다.
앞서 언급된 경로 손실 함수에 기초해 TCH 추정 전력 레벨이 선택될 수도 있다는 것에 주의해야 한다. 다시 말해, 후속 채널을 위한 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 일 접근 방법은, 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 소정 BER(즉, 2.44%)에 대응하는 초기 채널을 위한 TCH 전력 레벨을 사용하고, 경로 손실 함수에 대한 초기 채널 경로 손실 값과 후속 채널 경로 손실 값(경로 손실 함수가 사용되지 않는다면, 실제 측정 값들) 사이의 차이만큼 이 값을 차감 계산하는 것이다(블록 42').
일단 TCH 추정 전력 레벨이 판정되고 나면, 블록 43에서는, 그것에 기초해, 후속 채널의 BER이 측정된다. 측정된 BER이 타겟 BER 범위(예를 들어, 1.0 내지 3.0%)를 벗어난다면, 상술된 조악 단계 검색이 사용되어 범위내에 해당되는 TCH 전 력 레벨을 판정할 수 있다. 측정된 BER이 타겟 범위내라면, 블록 44에서, 그것은 소정 BER 값과 비교되고, 그들 사이의 차이(즉, 델타)가 BER 대 TCH 전력 레벨 함수와 함께 사용되어 다음의 TCH 추정 전력 레벨을 판정한다. TCH 전력 레벨 함수의 상기 논의로부터, 당업자들이라면, △BER 및 계수 b가 공지되어 있으므로, 관계 △BER=bce bx △TCHlevel에 따라 다음의 TCH 추정 전력 레벨이 추정될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
블록 45에서, 측정된 BER이 소정 BER의 임계 범위(예를 들어, ±0.15%)를 벗어난다면, 단계 46에서는, 소정 BER에 대응하는(즉, 임계 범위내의) TCH 전력 레벨이 발견될 때까지, 블록들 43 및 44를 참조하여 상술된 단계들이 반복됨으로써, 도 3에 예시된 방법을 종결한다. 더 나아가, 훨씬 높은 정확도를 원한다면, 블록 46'에서, 선형 근사가 사용될 수도 있다. 좀더 구체적으로, 비교적 작은 0.3% BER 범위(즉, ±0.15% BER 임계 범위)내에서, BER 대 TCH 전력 레벨 커브의 형태는 대략적으로 선형일 것이다. 따라서, 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 이러한 선형 관계가 사용되어 훨씬 높은 정확도를 제공할 수 있다.
이제 도 2 및 도 5를 참조하면, RF 수신기의 방사성 감도를 판정하기 위한 테스트 시스템(30') 및 방법이 설명된다. 테스트 시스템(30')은 RF 소스(31';예를 들어, 기지국 에뮬레이터), RF 제어형 밀폐 환경, 및 무선 핸드헬드 장치 수신기(32')를 포함한다. 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, RF 제어형 밀폐 환경은, (완전 또는 반-무반향 챔버일 수 있는) 예시된 EM 무방향 챔버(37'), 차폐 룸 또는 RF 격납 장치(enclosure)와 같은, EM(electromagnetic)파 차폐 환경이다. RF 소스(31')에 접속된 안테나(35')는 무반향 챔버(37')내에 배치되고 동축 케이블에 의해 RF 소스(31')에 접속되어 기지국을 시뮬레이션한다. 무선 핸드헬드 장치를 위한 안테나(36')도 무반향 챔버(37')내에 배치되어 핸드헬드 수신기(32')에 접속된다. 통상적인 테스트들에서, 핸드헬드 수신기(32') 및 안테나(36')는 장치 하우징에 의해 운반되겠지만, 원한다면, 이 컴포넌트들은 장치 하우징없이 테스트될 수도 있다는 것에 주의해야 한다.
일반적으로, 경로 손실 판정 프로세스를 제외하면, 방사성 수신기 감도 검색은 도전성 수신기 감도 검색을 위해 상술된 것과 동일하다. 좀더 구체적으로, 주파수 대역의 복수개 무선 채널들을 위한 경로 손실 값들 사이의 관계는, RF 케이블(33)의 경우에서와 같이, 통상 선형 함수가 아닐 것이다. 이것은, 경로 손실이 안테나 이득, 안테나 지향성 및 측정 환경과 같은 팩터들에 의해 영향을 받을 수 있기 때문이다. 통상적으로, 경로 손실은 상이한 무선 채널들에 대해 상이할 것이다.
그렇다 하더라도, 경로 손실 함수는 여전히, 블록 48"에서, BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하기 위해 상술된 것들(예를 들어, 최소 제곱 근사 등)과 유사한 접근 방법들을 사용해, 주파수 대역에 대해 판정될 수 있다. 일례로써, 도 13을 참조하여 상술된 5-단계 경로 손실 검색이, 매 10번째 채널과 같은, 대역내 채널들의 서브세트에 대해 수행될 수도 있다. 바람직하게도, 이 접근 방법은, 각 채널의 경로 손실을 개별적으로 측정하는 시간을 필요로 하지 않으면서도, 전체 대역에 대한 정확한 경로 손실 함수가 판정될 수 있게 하여 모든 채널에 대한 경로 손실 추정치들을 제공한다. 그 다음, 경로 손실 함수는, 블록 42"에서, 앞서 부연된 바와 같이, 후속 채널을 위한 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는데 사용된다.
이제는, 도 6을 참조하여 경로 손실 판정 프로세스를 좀더 상세하게 설명할 것이다. 블록 60에서 시작해, 블록 61에서는, RF 주파수 대역내의 RF 채널들 중 적어도 일부에 대해 RF 경로 손실들이 측정된다. 앞서 언급된 일례를 사용하면, 경로 손실이 매 M번째 채널들마다 측정된다. 일례로써, M은 10일 수 있지만, 다른 구간들도 사용될 수 있다. 블록 62에서는, 적어도 일부의 RF 채널들에 대해 측정된 RF 경로 손실들에 기초해 RF 경로 손실 함수가 판정되고, 블록 63에서는, RF 경로 손실 함수에 기초해, 소정 RF 주파수 대역내의 하나 이상의 다른 채널을 위한 RF 경로 손실이 판정됨으로써, 예시된 방법을 종결짓는다(블록 64).
M의 선택은 일반적으로 시스템의 선형성에 의존한다. 다시 말해, 선형 시스템은, 채널들의 수 또는 주파수 대역에 상관없이, 단지 2개 포인트들이 측정될 것을 요구할 것이다. 시스템의 비선형성 또는 차수가 증가함에 따라, 적당한 피팅을 획득하기 위해서는, 단일 커브 피팅 방정식의 차수도 그에 따라 증가해야 한다. 최소 제곱 방법 또는 다른 비선형 피팅 방법들이 사용될 수도 있다. 많은 방법들이, 사이즈가 방정식의 차수에 비례하는 행렬 반전을 사용한다. 반전은, 그것의 차원들이 증가함에 따라, 점점 복잡해지고 오류가 발생하기 쉽다. 최소 제곱 방법은 행렬 반전을 요한다. 큰 주파수 범위들에 걸친 라디오 시스템들의 특징으로 인해, 좀더 높은 차수의 경로 손실 응답들이 존재할 수 있다.
또한, 경로 손실 커브 피팅이 복수개 스플라인(spline)들을 사용해 수행될 수도 있다. 다시 말해, 다수의 부분 방정식들이 하나의 완전한 방정식을 대체한다. 연속 포인트들(예를 들어, 4개의 연속 포인트들)의 세트들이 순환 방식으로 그룹화된다. 예를 들어, 처음의 4개 포인트들은 제 1 스플라인 시리즈를 발생시키는데 사용되고, 제 2 내지 제 5 포인트들은 제 2 스플라인 시리즈를 발생시키는데 사용되는 식이다. 첫번째와 마지막 스플라인 시리즈를 제외한 나머지는 중간 포인트들(예를 들어, 2에서 3을 포인팅하는 방정식)만을 유효한 피팅 방정식으로 사용한다. 방정식들을 위해 중간 포인트들을 사용하는 것은, 개개 방정식들이 없는 첫번째와 마지막 2개 포인트들을 버린다. 상이한 스플라인 방법들이 첫번째와 마지막 스플라인 구성을 변경한다. 일 방법, 외삽된 3차(extrapolated cubic) 스플라인은 (예를 들어, 1에서 2를 포인팅하는) 제 1 시리즈 중 처음의 2개 스플라인들 및 (예를 들어, 3에서 4를 포인팅하는) 마지막 시리즈 중 마지막 2개 스플라인들을 사용한다. 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 적당한 다른 스플라인 피팅 방법들도 사용될 수 있다.
도 16을 참조하면, 스플라인들의 개개 시리즈로부터 발생된 2개의 사인파 커브들이 도시되어 있다. 각각의 커브는 사인파의 스플라인 피팅이다. 각각의 직선은 스플라인 피팅내의 일 스플라인 시리즈이다. 시리즈는 매 스플라인 시리즈마다 -0.5 dB만큼 오프셋되어 중첩하는 스플라인 시리즈를 나타낸다. 오프셋(offset)이 없다면, 연속 스플라인 시리즈는 중첩할 것이다. 데이터는 매 10번째 포인트로부터 취해졌다. 위쪽 그림은 4 포인트 스플라인들로 구성된다. 아래쪽 그림은, 앞서 언 급된 바와 같이, 단지 사용된 데이터가 전치된 위쪽 스플라인을 나타낸다. 개개 사인 커브들은 명료화를 위해 4 dB만큼 오프셋된다. 굵은 점선들은 위쪽 그림의 아래쪽 그림으로의 ILT(intermediate line transposition)를 나타낸다.
앞서 지적된 바와 같이, 경로 손실 커브 피팅은 비측정 채널들의 측정 시간을 감소시킨다. 시간은 내삽 오차를 초과하는 연속적인 채널 경로 손실 차이로써 시스템들에서 향상된다. 선형 내삽은 바람직하게도 ±0.1 dB 미만의 통상적인 정확도를 초래할 것이다. 도 6을 참조하여 상술된 경로 손실 방법은, 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 방사성 및 도전성 경로 손실 측정들에 사용될 수 있다.
소정 경로 손실/수신기 감도 테스트 측정들에서 고려되어야 할 수 있는 다른 팩터는, 테스트되고 있는 특정 핸드헬드 장치의 히스테리시스이다. 좀더 구체적으로, 수신기 경로 손실은 핸드헬드 장치에 의해 수신되어 RSSI로서 에뮬레이터로 중계되는 신호에 대해 기지국 에뮬레이터의 TCH 레벨 출력을 비교하는 것에 의해 측정된다. 에뮬레이터의 증폭에 대한 연속적인 0.1 dB 조정들은, 증폭에서의 변화가 RSSI에서의 변화를 산출하는 영역을 검출할 것이다. 이러한 "에지" 포인트에서, 라디오는 증폭 변화가 없는 2개의 RSSI 판독들 사이에서 발진할 수 있다. 이 에지 포인트는, 예를 들어, 위치를 변경하거나 신호 강도를 변경하는 시스템 오류에 의해 발생될 수 있다. RSSI 판독들이 발진함에 따라, 핸드헬드 장치는, 그것의 송신기 출력을 유사한 발진 패턴으로 변경하여 핸드헬드 전력 관리에 영향을 미치는 것으로써 응답할 수 있다. 그에 따라, 다수의 핸드헬드 장치 제조자들은 각각의 이동 핸드헬드 장치내에 에지를 변경하기 위한 소프트웨어를 구현하여 이 문제를 해결한 다.
좀더 구체적으로, 문제의 소지가 있는 단일 RSSI 에지 포인트가 2개의 상이한 값들로 분리된다. 이러한 2개 포인트들은, 핸드헬드내에 설정된, 통상적으로 0.5 dB 미만의 양만큼 실제 에지 포인트를 스트래들(straddle)한다. 수신되는 TCH 레벨이 변경됨에 따라, RSSI 에지 포인트는, 도 17에 도시된 바와 같이, 조기에 보고될 것이다. 히스테리시스로서 공지되어 있는 이러한 이중-에지 시스템은 RSSI 및 TX 전력 제어내에서의 모든 발진 가능성을 감소시킨다. 장치 RSSI가 감소함에 따라, 기지국 에뮬레이터로 보고되는 RSSI는, 장치 RSSI가 단지 소량만큼 증가한다면, 어떤 발진들도 제거하는 방식으로 변경될 것이다.
히스테리시스가 발진들을 방지하기는 하지만, 실제 RSSI 에지로부터의 오프셋도 생성한다. 공지의 히스테리시스를 갖춘 공지 장치의 경우, 그 값이 각 채널에 대한 오프셋으로서 적용될 수 있다. 미공지 장치의 경우, 단계화 알고리즘(stepping algorithm)을 사용해 히스테리시스가 판정된 다음 각각의 경로 손실 채널에 대해 공통 분할(factoring)되어야 할 수 있다. 히스테리시스는 제거되어 실제 에지 포인트가 획득된다. 히스테리시스는 통상적으로 소정 대역내의 모든 채널들에 동일하게 적용된다.
이제는, 도 7을 참조하여 히스테리시스 검색을 포함하는 경로 손실을 판정하기 위한 예시적 일 방법이 설명된다. 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 이 접근 방법은 도전성 경로 손실이나 방사성 경로 손실 중 하나에 사용될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 블록 70에서 시작해, 블록 71에서는, RF 소스로부터 송신된 RF 전력 값들을 증가 및 감소 방향들로 스위핑하는 것에 의해, RF 수신기에서의 소정 RSSI 값 전이 부근에서 한 쌍의 히스테리시스 에지들이 판정된다. 블록 72에서는, 히스테리시스 전이 에지들을 사용해, 비교적 미세한 세분성(relatively fine granularity)의 RF 전력 값들과 비교적 조악한 세분성(relatively coarse granularity)의 RSSI 값들 사이의 관계가 판정된다. 좀더 구체적으로, 수신기(32 또는 32')를 위한 RSSI 전이 포인트는 히스테리시스 전이 에지들 사이의 중간에 위치하므로, 일단 히스테리시스 전이 에지들에 대응하는 TCH 전력 레벨들이 공지되고 나면, TCH 전력 레벨에 관한 실제 RSSI 전이의 위치 추정이 판정될 수 있다. 그 다음, 블록 73에서는, 소정 RF 전력 값에서의 소정 RSSI 및 비교적 미세한 세분성의 RF 전력 값들과 비교적 조악한 세분성의 RSSI 값들 사이의 판정된 관계에 기초해, 소정 채널을 위한 RF 경로 손실이 판정될 수 있고, 그에 따라, 예시된 방법을 종결짓는다(블록 74).
스캔은, TCH 레벨이 증가 및 감소됨에 따라, 에지 포인트를 발견한다. 일례로써, 조악한 세분성의 RSSI 값들은 1.0 dB 증분들(즉, 핸드헬드 수신기의 보고된 정확도)일 수 있는 한편, 비교적 미세한 세분성의 증분들은 0.1 dB(즉, 내부 수신기 증폭기(들)의 정확도)일 수 있다. 제 1 에지를 찾아내기 위해, 수신기의 내부 증폭은, 에지가 발견될 때까지, +0.1 dB 증분들로 증가될 수 있다. 다음으로는, 제 2 에지가 발견될 때까지, 일련의 -0.1 dB 단계들이 수반되는 +1.0 dB 단계가 취해질 수 있다. 실제 RSSI 값은 2개 에지들 사이의 중간에 위치할 것이다. 둘 중 어느 하나의 에지가 먼저 발견될 수 있으므로, 제 1 측정 방향은 결과들과 상관이 없다 는 것에 주의해야 한다. 다시 말해, 당업자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 제 1 히스테리시스 에지는 -1.0 dB 단계가 수반되는 -0.1 dB 단계들로서 발견되고, +0.1 dB 단계들이 제 2 히스테리시스 에지를 발견할 수도 있다.
이제는 도 8을 참조하여 테스트 방법의 추가 태양들이 설명된다. 앞서 지적된 바와 같이, RF 소스(31 또는 31')는 비교적 미세한 세분성에서 RF 전력 값들을 송신하고, RF 수신기(32 또는 32')는 비교적 조악한 세분성에서 RSSI 값들을 발생시키며 인접한 RSSI 값들 사이의 각각의 전이 부근에서 미지의 히스테리시스를 가진다. 블록 80'에서는, 신호가 초기 RF 전력 레벨에서 RF 소스(31 또는 31')로부터 송신되고, RF 수신기(32 또는 32')의 대응하는 초기 RSSI 값들이 측정된다. 블록 75'에서는, 초기 RF 전력 레벨과 대응하는 초기 RSSI 값 사이의 차이에 기초해, RF 소스(31 또는 31')의 초기 내부 증폭이 설정됨으로써, RF 소스로써 RF 수신기(32 또는 32')를 조정한다.
또한, 본 방법은, 블록들 76' 및 77'에서, 복수개 RF 경로 손실들을 판정하기 위해, 소정 RF 주파수 대역의 하나 이상의 다른 소정 RF 채널에 대해 3가지 판정 단계들을 반복하는 단계 및, 앞서 부연된 바와 같이, 최소 제곱 알고리즘, 복수개 스플라인들 등을 사용해, 블록 78'에서, 복수개 RF 경로 손실들에 기초해, RF 경로 손실 함수를 판정하는 단계도 포함할 수 있다. 그 다음, 소정 RF 주파수 대역내의 하나 이상의 다른 채널을 위한 RF 경로 손실은, 블록 79'에서, RF 경로 손실 함수에 기초해 판정될 수 있다.
상기 설명들 및 연관된 도면들에서 제시된 지침들의 이점을 취한 당업자라 면, 본 발명의 다수 변경들 및 다른 실시예들을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명이 개시된 특정 실시예들로 제한되지 않는다는 것과 변경들 및 실시예들은 첨부된 청구항들의 범위내에 포함되어야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 무선 통신 링크에 의해 RF 수신기에 커플링된 RF 소스를 사용해, 하나 이상의 주파수 대역에 걸쳐 연장하는 복수개 채널들에 대해, 소정 BER(bit error rate)에서의 TCH(traffic channel) 전력 레벨에 기초해 정의되는 방사성 RF 수신기 감도를 판정하기 위한 테스트 방법이 제공된다.

Claims (20)

  1. 무선 RF 통신 링크(33')에 의해 RF 수신기(32')에 커플링된 RF 소스(31')를 사용해, 하나 이상의 주파수 대역에 걸쳐 연장하는 복수개 채널들에 대해, 소정 BER(bit error rate)에서의 TCH(traffic channel) 전력 레벨에 기초해 정의되는 방사성 RF(radio frequency) 수신기 감도를 판정하기 위한 테스트 방법으로서,
    초기 채널을 위한 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계;
    상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 상기 소정 BER에 기초해, 후속 채널을 위한 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 단계;
    상기 TCH 추정 전력 레벨에 기초해, 상기 후속 채널의 BER을 측정하는 측정 단계;
    상기 측정된 BER을 상기 소정 BER과 비교하고, 그들 사이의 차이를 상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수와 함께 사용해, 다음의 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 비교 단계; 및
    상기 차이가 임계치보다 크면, 상기 측정 및 비교 단계를 반복함으로써, 상기 소정 BER에 대응하는, 상기 후속 채널에서의 TCH 전력 레벨을 판정하는 단계
    를 포함하는 테스트 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 채널과 연관된 경로 손실을 판정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 비교 단계는 상기 측정된 BER을 상기 소정 BER과 비교하고, 그들 사이의 차이를 상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 상기 판정된 경로 손실과 함께 사용해, 상기 다음의 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 단계를 포함하는 것인 테스트 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경로 손실을 판정하는 단계는 상기 복수개 채널들 중 적어도 일부에 기초해 경로 손실 함수를 판정하는 단계, 및 상기 경로 손실 함수에 기초해 상기 후속 채널의 상기 경로 손실을 판정하는 단계를 포함하는 것인 테스트 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경로 손실 함수를 판정하는 단계는 최소 제곱 알고리즘에 기초해 상기 경로 손실 함수를 판정하는 단계를 포함하는 것인 테스트 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 경로 손실 함수를 판정하는 단계는 복수개 스플라인들을 사용해 상기 경로 손실 함수를 판정하는 단계를 포함하는 것인 테스트 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 후속 채널과 연관된 상기 경로 손실을 판정하는 단계는 상기 후속 채널 과 연관된 상기 경로 손실을 측정하는 단계를 포함하는 것인 테스트 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 채널을 위한 상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계는,
    타겟 BER 범위내의 복수개 BER들에 대해 개개 TCH 전력 레벨들을 측정하는 단계; 및
    상기 타겟 BER 범위의 상기 측정된 BER들에 기초해, 상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계를 포함하는 것인 테스트 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 타겟 BER 범위는 약 1%에서 3%인 것인 테스트 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정된 BER과 상기 소정 BER 사이의 차이가 상기 임계치 이하이면, 선형 근사를 사용해, 상기 소정 BER에 대응하는, 상기 후속 채널에서의 상기 TCH 전력 레벨을 판정하는 단계를 더 포함하는 것인 테스트 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수는 지수 함수를 포함하는 것인 테스트 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계는, 최소 제곱 알고리즘에 기초해, 상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하는 단계를 포함하는 것인 테스트 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는 무반향(anechoic) RF 챔버에서 상기 후속 채널의 상기 BER을 측정하는 단계를 포함하는 것인 테스트 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 수신기(32')는 GSM(Global System for Mobile Communications) 수신기를 포함하는 것인 테스트 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 수신기(32')는 GPRS(General Packet Radio Service) 수신기를 포함하는 것인 테스트 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 수신기(32')는 EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) 수신기를 포함하는 것인 테스트 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 소스(31')는 기지국 에뮬레이터를 포함하는 것인 테스트 방법.
  17. 하나 이상의 주파수 대역에 걸쳐 연장하는 복수개 채널들에 대해, 소정 BER(bit error rate)에서의 TCH(traffic channel) 전력 레벨에 기초해 정의되는 방사성 RF(radio frequency) 수신기 감도를 판정하기 위한 테스트 시스템으로서,
    RF 소스(31');
    RF 수신기(32');
    상기 RF 소스를 상기 RF 수신기에 커플링하는 무선 RF 통신 링크; 및
    상기 RF 수신기에 커플링된 테스트 컨트롤러(34')
    를 포함하고, 상기 테스트 컨트롤러는,
    초기 채널을 위한 BER 대 TCH 전력 레벨 함수를 판정하고,
    상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 상기 소정 BER에 기초해, 후속 채널을 위한 TCH 추정 전력 레벨을 판정하며,
    상기 TCH 추정 전력 레벨에 기초해, 상기 후속 채널의 BER을 측정하고,
    상기 측정된 BER을 상기 소정 BER과 비교하고, 그들 사이의 차이를 상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수와 함께 사용해, 다음의 TCH 추정 전력 레벨을 판정하며,
    상기 차이가 임계치보다 크면, 상기 측정하고 비교하는 것을 반복함으로써, 상기 소정 BER에 대응하는, 상기 후속 채널에서의 TCH 전력 레벨을 판정하기 위한 것인 테스트 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 테스트 컨트롤러(34')는 상기 후속 채널과 연관된 경로 손실을 더 판정하고,
    상기 테스트 컨트롤러(34')는 상기 측정된 BER을 상기 소정 BER과 비교하고, 그들 사이의 차이를 상기 BER 대 TCH 전력 레벨 함수 및 상기 판정된 경로 손실과 함께 사용해, 상기 다음의 TCH 추정 전력 레벨을 판정하는 것인 테스트 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 테스트 컨트롤러는, 상기 복수개 채널들 중 적어도 일부에 기초해 경로 손실 함수를 판정하는 것에 의해, 상기 경로 손실을 판정하고, 상기 경로 손실 함수에 기초해, 상기 후속 채널의 상기 경로 손실을 판정하는 것인 테스트 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 테스트 컨트롤러(34')는 최소 제곱 알고리즘에 기초해 상기 경로 손실 함수를 판정하는 것인 테스트 시스템.
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