KR20080047219A - 이동통신 시스템에서 다수의 방송 서비스 채널들을 동시수신하는 방송 방법 및 방송 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신함에 있어서, 수신 성능 열화를 최소화하는 수신 방법 및 장치를 제안한다.

이러한 본 발명은 설정된 타이머동안 동시에 수신된 신호 각각에 대한 신호 강도와 수신 성능을 획득하고, 상기 획득한 각각의 신호에 대한 수신 성능과, 미리 설정된 기준 수신 성능을 비교하여 상기 설정된 기준 수신 성능을 만족하는지 확인하고, 상기 획득한 각각의 신호 강도와 미리 설정된 상한 임계값과 하한 임계값을 비교하여 기준 전력 신호의 레벨을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성한 후, 혼합 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 신호 각각에 대응하는 가변이득제어기의 이득을 제어함을 포함한다.

RF IC부, 베이스밴드 처리부(BB 처리부), 가변이득제어기, 이득 제어부, 기준 전력(reference power), 수신 신호 강도(RSSI), 수신 성능(BER), PD (Power Detector).

Description

이동통신 시스템에서 다수의 방송 서비스 채널들을 동시 수신하는 방송 방법 및 방송 장치{METHOD AND APPARATUS SIMULTANEOUS MULTI-CHANNEL RECEPTION IN BROADCASTING SERVICE SYSTEM}

도 1은 본 발명이 적용되는 다수의 방송 서비스 채널들이 존재하는 DMB 수신 환경을 도시한 도면.

도 2는 종래 기술에 따라 다수의 방송 서비스 채널들을 수신하는 수신 장치를 도시한 블록도.

도 3a 내지 도 3c은 방송 서비스 채널에 대응하여 하나의 무선 수신단을 사용하는 경우에 발생 가능한 문제점을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따라 다수의 방송 서비스 채널들을 수신하는 수신 장치의 구조를 도시한 블록도.

도 5는 본 발명에 따른 자동 이득 제어부의 구조를 도시한 블록도.

도 6은 본 발명에 따라 저잡음 증폭기를 제어하는 자동 이득 제어부의 구조를 도시한 블록도.

도 7은 본 발명에 따른 다수의 방송 서비스 채널들을 수신하는 수신 장치의 제어 신호 흐름도.

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신함에 있어서, 수신 성능 열화를 최소화하는 수신 방법 및 장치를 제공한다.

디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting, DMB)은 음성 및 영상 등 다양한 멀티미디어 신호를 디지털 방식으로 변조, 고정 또는 휴대용 또는 차량용 수신기에 제공하는 방송 서비스이다.

요즘 DMB은, '손 안의 TV'라 불리우며, 다양한 방송 채널 및 정보를 제공하여 사용자들의 서비스 요구를 지원하고자 한다. 이러한 DMB는 디지털 라디오용 기술인 DAB(Digital Audio Broadcasting)에 바탕을 두고, 상기 멀티미디어 방송 개념이 추가되어 동영상과 날씨, 뉴스, 위치 등 데이터 정보를 추가로 보낸다.

따라서, 이동 중에도 개인 휴대 단말기나 차량용 단말기를 통해 CD/ DVD급의 고음질/ 고화질 방송을 즐길 수 있어 차세대 방송으로 주목 받고 있다.

도 1은 다수의 방송 서비스 채널이 존재하는 DMB 수신 환경을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 하나의 방송 채널은 정해진 주파수 영역의 무선 자원들을 통해 전송된다. 예로, 채널 7에 대응하는 KBS2의 방송 트래픽은 주파수 174 MHz에서 180 MHz영역의 무선 자원을 사용하여 서비스된다. 이때, 동영상 (picture) 데이 터는 175.25 MHz영역에서 전송되며, 사운드 정보(sound)는 179.75 MHz영역에서 동영상 정보보다 6 dB 작은 크기로 전송된다.

채널 8은 DMB 서비스를 위한 전용 주파수 영역으로, 중심 주파수 181.280 MHz, 183.008 MHz, 184.736 MHz를 기준으로 1.536 MHZ 크기의 3개의 방송 서비스(8A, 8B, 8C)들이 제공되는 환경이다. 이는 채널 12(DMB)에서도 동일하게 보여지고 있다. 즉, 중심 주파수 205.280 MHz, 207.008 MHz, 208.736 MHz를 중심으로 1.536 MHZ의 크기로 상이한 방송 서비스(일 예로, MBC, KBS, SBS)가 제공되고 있다.

이와 관련하여 종래 기술에서는 비록 3개의 DMB 방송 서비스가 제공되더라도 수신 장치는 오직 하나의 방송 서비스 채널에 대해서만 수신이 가능하였다. 즉, 종래에는 다수의 방송 서비스 채널들을 수신하는 방식에 대하여 논의된 적이 없다. 그 이유는 기존의 방송 서비스 소비자들의 욕구는 하나의 방송 채널을 원활히 시청하면서 다른 채널로의 전환을 빠르게 시도하는 데에 초점이 맞추어져 있으며 동시에 여러 방송을 시청하고자 하는 데에까지는 이르지 못하였기 때문이다.

그러나, 최근 통신 상황이 바뀌며 다수의 방송 서비스 채널들을 동시 수신하여 다시 말해서, 다수의 방송 서비스 제공자들로부터 송출하는 영상들을 하나의 디스플레이로 보고자 하는 소비자의 욕구가 증가하는 추세이다. 따라서, 여러 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 방송 수신 장치의 필요성이 대두되고 있다.

이에 따라 다수의 채널 방송을 동시에 수신하기 위해서는 새로운 방식의 접근이 요구되는 실정이다.

이에 따른 도 1과 같이 하나의 DMB 주파수 영역에서 서로 다른 중심 주파수를 가지고 서비스되는 방송을 동시 수신하기 위해, 수신 장치는 수신하고자 하는 방송 서비스들의 수만큼의 수신 단들을 구현하고 있어야 한다.

도 2는 종래 기술에 따른 수신 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 일반적인 방송 수신 장치는 하나의 수신 회로부(이하 'RF IC'라 칭함)와 하나의 베이스밴드 처리부(Base-band, 120)으로 구성된다.

상기 RF IC는 안테나(10)와 저잡음 증폭기(Low noise amplifier, 이하 'LNA'라 칭함, 101), 믹서(103), 로우 패스 필터(Low-pass filter, 이하 'LPF'라 칭함) 또는 정해진 주파수 영역만의 신호를 통과시키는 대역통과필터(Band-pass filter, 이하 'BPF'라 칭함, 104) 그리고 가변 이득 증폭기 (Variable gain amplifier, 이하 'VGA'로 칭함)로 구성된다.

안테나(10)로부터 수신된 고주파 신호는 LNA(101)를 통해 저잡음 증폭된 후 믹서(103)를 통해 기저대역(base-band)또는 중간 주파수 대역(IF: intermediate frequency) 신호로 다운 컨버팅된다. 즉, 안테나(10)을 통해 수신된 신호가 일으킨 기전력은 상기 LNA(101)에 의해 증폭되며, 상기 증폭된 신호는 믹서(103)에 의해 다운 컨버팅된다. 이 때 일반적으로 LNA(101)은 제어 신호에 따라, 혹은 자체적으로 이득이 제어되도록 되어 있으며, 제어 신호의 생성은 대부분의 경우 베이스밴드 처리부에서 처리한다.

이렇게 이득 제어된 신호는 제로중간 주파수(zero-IF)인 경우는 LPF를 이용하고, 제로-중간 주파수가 아닌 경우에는 BPF(104)를 통과한 후, VGA(105)를 통해 상기 LNA(101)에 의해 대략적으로 조절된 이득을, 보다 정밀하게 조절하여 정확하게 맞춰주는 역할을 수행한다.

상기 전술한 바와 같이, RF 회로부에서 이득을 조절하는 아날로그 소자는 LNA(101)/VGA(105)의 2가지인 경우가 많다.

이렇게 여러 개의 증폭소자들을 사용하여 이득을 조절하는 근본적인 이유는 하나의 증폭기를 사용하여 선형적으로 증폭할 수 있는 동적 범위에는 제한이 있으며, 수신 감도의 향상을 위해 안테나단에 가까운 쪽에서 증폭을 해줄 필요가 있기 때문이다.

증폭 소자들의 이득 제어 방식에는 여러 가지가 있을 수 있다. 그 근본적인 동작 원리는 수신 신호의 전력이 작을수록 제어 신호를 크게 하여 증폭을 크게 하며, 수신 신호의 전력이 클수록 반대로 제어신호를 작게 해주는 것이다. 상기 제어 신호를 만들어 주는 장치를 자동 이득 조절기(AGC: Automatic gain control, 109)라고 칭하며, AGC의 동작은 ADC로 인한 양자화 잡음과 포화로 인한 성능 열화를 최소화시키는 것이 그 목적이다.

상기 수신 신호를 기저 대역까지 최대한 적은 손실로 하향 컨버팅하는 것이 RF 회로부(110)의 역할이라면 베이스밴드 처리부(120)의 역할은 수신 신호를 ADC(106)을 통해 디지털 양자화한 후, 그 신호를 채널 필터링(108)하고 그 결과를 다시 복조, 복호하여 해당 채널의 신호를 통해 전송된 정보를 추출한다. 이때, 수신 채널과 믹서(103)의 주파수 편이로 인한 동기 오차를 디지털 믹서(NCO: Numerically controlled oscillator,107)를 통하여 보상하는 역할도 수행한다.

따라서, 상기 도 1의 3개의 방송 서비스를 동시 수신하는 가장 일반적인 방안은 3 개의 DMB RF IC와 3개의 BB 모뎀을 병렬로 평행하게 배치하는 방안일 것이다. 그러나 이 방안은 본질적으로 많은 문제를 가지고 있다.

즉, 3개의 RF IC부를 사용해야 한다는 점, 그리고 Low-IF 구조라면 3개의 ADC들을 사용해야 하며, 또한, Zero-IF 구조라면 6개의 ADC들을 사용해야 하는 문제점이 존재한다.

실제로, 저전력화 구조를 요구하는 수신 장치에서 상기 ADC에 의한 전력소모는 전체 소비전력의 1/3이상을 차지하고 있으며, 이러한 ADC의 수신하고자 하는 방송 서비스에 대응하는 병렬 구조는 수신 장치의 구현에 있어서 매우 치명적일 수 있다.

또한, ADC의 수가 증가한다는 것은 RF IC부와 베이스밴드 처리부사이의 인터페이스 핀의 증가를 의미한다. 또한, RF IC부에서도 3개의 RF IC를 SoC 또는 SIP의 형태로 통합하더라도 3개의 VCO와 믹서가 필요하게 되어 RF 칩 사이즈가 커지는 문제가 발생한다. 이러한 칩 사이즈는 수신 장치의 외형을 결정하는 외형 구성(Form factor)로 소형화 및 실제 수신 장치 구현에 따른 경제적인 측면에서 아주 비효율적이다.

도 3a 내지 도 3c는 종래 기술에 따라 수신 장치가 다수의 채널들을 수신함에 따른 수신시의 문제점을 설명한 도면이다.

도 3a를 참조하면, 하나의 RF IC를 사용할 경우, 수신 장치는 지리적 위치에 따라 수신 성능이 감소하게 된다. 즉, 수신 장치(300)가 방송 서비스를 제공하는 송신 장치(303)의 영역에 지리적으로 아주 근접하게 위치한 경우, 오히려 송신 장치(303)로부터 전송되는 방송 서비스의 수신이 열화되는 성능을 보이고, 지리적으로 거리를 가지는 송신 장치(301) 또는 송신 장치(302)로부터 전송되는 방송 서비스의 수신 성능은 상대적으로 우수한 성향을 보인다.

즉, 기존과 같은 통상적인 이득 제어 구조를 가진 RF IC를 사용할 경우, 특정 송신 장치나 중계 장치 근처에서 수신 성능이 크게 열화되거나 거의 통신이 불가능할 수도 있다. 따라서 하나의 RF IC와 하나의 ADC를 사용하더라도 기존의 것과는 다른 새로운 구조와 해당 구조에 적절한 이득 제어 방식이 제시되어야 한다.

도 3b를 참조하면, 임의의 송신 장치(일 예로 C)의 제어하에 있는 셀에 위치한 수신 장치가 3개의 방송 서비스를 동시 수신하는 경우의 수신 성능을 보여주고 있따. 이때, 방송 서비스 A는 80dB의 수신 성능을, 방송 서비스 B는 60dB의 수신 성능을, 방송 서비스 C는 -10dB의 수신 성능을 보이고 있다.

이때, 특정 방송 서비스, 일 예로 방송 서비스 C를 위해 수신 동작을 수행하면, 방송 서비스 A와 방송 서비스 B의 신호가 과다하게 감쇄하게 되어 결국 수신 불능으로 연결된다.

또한, 도 3c를 참조하면, 임의의 방송 서비스 일 예로, 방송 서비스 B를 수신하고자 방송 서비스 B에 대응하여 수신을 제어하면, 방송 서비스 C와 같이 과다하게 비션형을 유발하여 전 채널의 수신이 불가능하게 된다.

따라서, 다수의 채널을 동시에 수신 하는 것은 물론이거와, 다른 채널에 의해 원하는 서비스 채널의 잡음도 증가하게 되어 전체적인 수신 성능의 저하를 초래 하게 되는 문제점을 가진다.

이에 따라 이동통신 시스템은 방송 서비스의 활성화 및 방송 서비스 지원에 따른 수신 성능을 보장하고, 소비자의 욕구를 만족시키기 위한 수신 방안이 필요한 실정이다.

따라서, 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 창안된 본 발명은 이동통신 시스템에서 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 수신 방법 및 수신 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 방송 통신 시스템에서 동시에 수신되는 방송 서비스 신호들의 이득을 개별적으로 제어하는 수신 방법 및 수신 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 방송 통신 시스템에서 동시에 수신되는 신호들을 하나의 ADC를 이용하여 처리하는 수신 방법 및 장치를 제공한다.

이러한 본 발명은, 이동통신 시스템에서 수신 성능 열화를 최소화하는 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 안테나를 통해 동시에 수신되는 혼합된 입력 고주파신호를 저잡음증폭하여 수신 고주파신호를 출력하는 저잡음증폭기와, 상기 저잡음증폭된 상기 고주파 신호의 전력을 검출하는 검출기와, 상기 고주파 신호를 상이한 중심 주파수를 기준으로 통과시키는 상기 방송 서비스 채널의 수에 대응하는 수의 필터들과, 상기 필터 각각을 통과한 출력 신호에 상호간에 상이한 이득 값을 적용하여 증폭하는 상기 채널의 수에 대응하는 가변이득증폭기들을 포함하는 수신 회로부와, 수신 회로부의 출력 신호를 디지털 변환하는 하나의 아날로그 디지털 컨버터와, 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 데이터에 대하여 동기 오차를 보상하는 상기 채널의 수에 대응하는 수의 믹서들과, 상기 믹서 각각을 통해 출력된 신호에 대응하여 수신 강도를 측정하는 저대역 통과 필터들과, 상기 믹서 각각을 통해 출력된 신호에 대응하여 수신성능을 측정하는 하나의 에러 추정부와, 상기 채널 각각의 수신 강도와 상기 수신 성능을 이용하여 상기 수신 회로부를 제어하는 이득 제어부를 구비하는 베이스밴드처리부를 포함함을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 이동통신 시스템에서 수신 성능 열화를 최소화하는 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 방법에 있어서, 설정된 타이머동안 동시에 수신된 신호 각각에 대한 신호 강도와 수신 성능을 획득하는 과정과, 상기 획득한 각각의 신호에 대한 수신 성능과, 미리 설정된 기준 수신 성능을 비교하여 상기 설정된 기준 수신 성능을 만족하는지 확인하고, 상기 획득한 각각의 신호 강도와 미리 설정된 상한 임계값과 하한 임계값을 비교하여 기준 전력 신호의 레벨을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 이동통신 시스템에서 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하여 상기 채널별로 이득을 제어하는 방법에 있어서, 적어도 하나 이상의 안테나를 통해 동시에 수신되는 혼합된 입력 고주파신호를 저잡음증폭하여 수신 고주파신호를 출력하고, 상기 고주파 신호의 전력을 검출하는 과정과, 상기 고주파 신호를 상이한 중심 주파수를 기준으로 통과시켜 상이한 방송 채널들로 구별하여 상기 구별된 신호들 각각에 상이한 이득 값을 적용하여 증폭하는 과정과, 상기 증폭된 신호들을 혼합하여 출력 신호를 하나의 디지털 컨버터를 통해 디지털 변환하는 과정과, 디지털 변환된 신호를 중심 주파수를 기준으로 필터링 한 후, 각각의 필터링 된 신호에 대하여 동기 오차를 보상하는 과정과, 상기 보상된 각각의 신호에 대하여 수신 강도 및 수신 성능 에러를 검출하는 과정과, 상기 수신 강도와 수신 성능을 미리 정해진 기준 전력과 비교하여 상기 저잡증증폭을 위한 전력 이득 제어 신호를 생성하고, 상기 구별된 신호 각각에 대응하는 이득 값을 생성하여 적용하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

후술되는 본 발명에서는 디지털 멀티미디어 방송 서비스를 지원하는 이동통신 시스템에서 소비자의 욕구에 충족하고자 동시에 다수의 방송 서비스 채널들을 수신하는 방안을 제안하고자 한다. 이러한 본 발명은 음성, 동영상 데이터를 포함 하는 대용량의 패킷 데이터의 송신 및 수신 지원하는 디지털 멀티미디어 방송 서비스 통신 시스템을 기반으로 설명한다. 즉, DMB 시스템을 예를 들어 설명하나, 다수의 채널들을 수신하는 통신 시스템에서 별도의 가감없이 적용 가능하다.

특히, 본 발명은 상이한 음성 및 동영상 데이터를 포함하여 전송하는 상이한 방송 서비스 채널들을 동시에 수신함에 따른 수신 성능 열화를 최소화하는 장치 및 방법을 제안한다.

이는 최근의 통신 시스템에서는 넓은 범위의 동적 영역(dynamic range)를 커버할 수 있는 RF 기술 및 모뎀에서의 RF 소자 제어 기술이 요구되는 실정이며, 이에 따라 본 발명은 RF 성능을 최대한 보장하기 위해서, 하나의 ADC를 구비하여 동시에 다수의 채널들을 수신하는 방안을 제안한다.

도 4는 본 발명에 따라 상이한 방송 데이터들이 전송되는 다수의 방송 서비스 채널들을 수신하는 수신 장치의 구조를 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 수신 장치는 하나의 RF IC부(410, 또는 수신 회로부라 칭함)과 하나의 베이스밴드 처리부(440, 또는 BB 처리부라 칭함)으로 구성된다.

또한, 상기 수신 장치는 하나의 안테나 또는 하나 이상의 안테나들을 통해 수신되는 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하고, 상기 방송 서비스 채널들을 구별하여 이득을 제어한다. 즉, 본 발명에서는 하나의 RF IC부를 사용하고, ADC 처리함에 따라, 상기 수신 채널들간의 수신 성능 열화를 최소화 하기 위하여 각각의 수신 방송 서비스 채널에 대한 이득은 개별적으로 제어한다.

안테나(10)를 통해 동시 또는 상이한 시간 차이를 가지고 수신되는 적어도 3 개 이상의 방송 서비스 채널들은 고주파 신호(RF)들이다. 저잡음 증폭기(LNA, 401)는 입력된 상기 고주파 신호들에 대하여 저잡음 증폭하여 잡음 지수를 최소화한 증폭된 신호들을 출력한다. 여기서, 상기 LNA(401)에 입력된 신호는 상기 3개의 방송 서비스 채널들이 합쳐져서 입력된 혼합 신호이다. 따라서, 상기 각각의 방송 서비스 채널에 대한 전력 이득 제어는 불가능하다. 이에 따라 RF IC부(400)상기 다수의 방송 채널들 각각의 전력을 측정하고, 상기 측정된 전력들을 고려하여 상기 LNA(401)에 대한 전력 이득을 제어하여야 한다.

상기 RF IC부(410)는 LNA(401) 후단에 입력된 채널들의 전력을 검출하기 위한 전력 검출기(430, Power Detector, 이하 'PD'라 칭함)을 더 구비한다. 즉, 상기 PD(430)를 통해 입력된 혼합 신호의 전력 검출값을 이용하여 AGC(420)에 전달하고, 상기 AGC(420)로부터 상기 LNA(401)에 대한 제어 신호를 생성하도록 한다.

믹서(402)는 상기 LNA(401)에 의해 증폭된 신호들을 하향 주파수 변환하여 출력한다. 이때, 상기 신호는 상기 3 개의 방송 채널들이 혼합되어 있는 신호이다. 이때, 각각의 방송 서비스 채널들을 구별하여 이득을 제어하기 위하여 RF IC(400)은 수신하고자 하는 방송 서비스 채널들의 수에 대응하여 대역 통과 필터(403, 413, 423, 이하 BPF라 칭함)을 구비한다. 본 발명은 3 개의 방송 채널들을 수신하는 것을 예를 들어 설명함에 따라 3 개의 BPF들을 구현한다. 상기 BPF의 수는 동시에 수신하고자 하는 방송 서비스 채널의 수에 따라 추가적으로 구비 가능하다.

상기 BPF(403)은 상기 혼합되어 있는 입력된 신호로부터 제1 방송 서비스에 대응하는 중심 주파수를 기준으로 정해진 채널 크기로 통과시킨 후, 상기 제1 방송 신호에 대응하는 신호만을 출력한다. 상기 BPF(413)은 상기 혼합 입력 신호로부터 제2방송 서비스에 대응하는 중심 주파수를 기준으로 정해진 채널 크기로 통과시켜 제2 방송 신호에 대응하는 신호만을 출력한다. 상기 BPF(423)은 상기 혼합 입력 신호로부터 제3 방송 서비스에 대응하는 중심 주파수를 기준으로 정해진 채널 크기로 통과 시켜 제3 방송 신호에 대응하는 신호만을 출력한다.

상기 BPF(403, 413, 423)에 의해 분리된 각각의 방송 서비스 신호는 가변 이득 증폭기(404, 414, 424, 이하 VGA라 칭함)로 입력된다. VGA1(404)는 입력된 제1방송 신호를 이득 제어부(420)로부터 인가되는 제어 신호1에 대응하는 신호로 증폭하여 출력한다. VGA2(414)는 입력된 제2방송 신호를 상기 이득 제어부(420)로부터 인가되는 제어 신호2에 따라 증폭된 신호를 출력한다. VGA3(424)는 입력된 제3방송 신호를 상기 이득 제어부(420)로부터 인가되는 제어 신호3에 따라 증폭하여 출력한다.

가산기(405)는 상기 각각의 방송 서비스에 대응하여 상이한 중심 주파수를 가지고 상이한 이득 값으로 증폭된 제1방송 신호, 제2방송 신호 및 제3방송 신호을 가산하여 BB 처리부(440)으로 출력한다. 이때, 상기 BB 처리부(440)는 상기 RF IC부(400)와 연동하여 동작한다. 이는 상기 RF IC부(400)가 하나의 LNA(401)와 믹서(402)를 이용하여 다수의 방송 채널들을 정해진 주파수 영역으로 통과시킨 후, VGA(404, 414, 424)을 통해 개별적으로 이득이 제어 되었기 때문이다.

가산기(405)를 통해 출력된 하나의 출력 신호, 서로 간에 상이한 이득 값으로 증폭된 후, 하나의 혼합된 신호는 하나의 ADC(406)로 입력된다. 상기 ADC(406) 은 입력된 아날로그 신호를 다지털 신호로 변환하여 출력한다. 즉, 상기 RF IC부(400)는 수신 신호들에 대응하여 상이한 이득 값 제어를 위한 VGA1~3을 구비하나, 하나의 ADC(406)를 구비하여 디지털화를 수행한다.

디지털화된 신호들은 각각 믹서(407, 417, 427)로 출력되고, 상기 믹서(407, 417, 427)는 각각의 디지털 방송 서비스 채널에 대하여 주파수 편이로 인한 동기 오차를 보상하여 출력한다.

저역통과필터(408, 이하 LPF라 칭함)는 상기 동기 오차가 보상된 제1방송 신호를 저역통과필터링한다. LPF(418)은 동기 오차가 보상된 제2방송 신호를 저역통과필터링한다. LPF(428)은 동기 오차가 보상된 제3방송 신호를 저역통과필터링한다. 상기 필터링 된 제1방송 신호 내지 제3 방송 신호는 자동 이득 제어부(420)을 입력된다.

변조기1(409)은 상기 제1방송 신호에 대해서 변조를 수행하고, 변조기2(419)은 상기 제2방송 신호에 대해서 변조를 수행하고, 변조기3(429)은 상기 제3방송 신호에 대해서 변조를 수행한 후, 변조된 제1방송 신호 내지 제3방송 신호를 BER 추정부(BER: Bit Error Rate 410)으로 출력한다.

BER 추정부(410)는 입력된 제1방송 신호 내지 제3 방송 신호 각각에 대하여 BER를 측정하여 상기 자동 이득 제어부(420)으로 출력한다.

자동 이득 제어부(420)은 상기 BER를 참조하여 RF IC부(400)에 위치한 각각의 방송 서비스 신호에 대응하는 VGA에 상이한 이득 제어 신호 1~3을 인가한다. 따라서, 동시에 수신되는 각각의 방송 서비스 신호에 대한 수신 성능을 제어한다. 또 한, 안테나를 통해 수신된 혼합된 방송 신호의 기 전력을 확인하고, 잡음 대비한 수신 성능을 위하여 LNA(401)을 제어한다. 여기서, 동시에 수신하고자 하는 상이한 방송 서비스 채널들을 구별하여 이득 제어를 하고, 각각의 방송 채널에 수신 전력을 계산하기 위하여 상이한 주파수 대역을 통과시키는 적어도 3개의 LPF(408, 418, 428))를 사용한다. 또한, 방송 서비스에 대응하는 중심 주파수를 중심으로 해당하는 주파수 영역의 신호에 대하여 전력 계산을 수행한다.

이때, 상기 RF IC부(400)에 구비된 하나의 LNA(401)에 의해 즉, LNA(401)의 제어 방향에 따라 상기 적어도 3개 이상의 방송 서비스 채널들의 수신 성능에 미치는 영향이 각각 다를 수 있다. 따라서, 상기 수신 성능을 고려함에 있어서, LNA(401)의 수신 성능을 고려하고자 한다. 이는 AGC(420)가 제어 신호를 생성함에 있어서, 상기 각각의 방송 서비스 채널의 측정된 BER을 이용한다.

따라서, 본 발명은 수신되는 채널들에 대응하여 RF LNA들을 분리하는 대신 하나의 LNA를 사용하여 상기 기준 전력 레벨(Reference power level)을 적응적으로 조절함으로써 전력을 이득을 제어한다.

또한, 수신 장치의 전체 전력 소모에 영향을 미치는 ADC(406)의 사용을 최소화하며, 수신 장치의 구현시 경제적이다. 즉, 여러 채널들이 각각이 넓은 동적 범위(dynamic range)를 가짐을 고려하여 하나의 방송 서비스 채널을 수신하는 기존의 수신 장치와 동일한 수의 ADC(406)를 이용하면서도, 각각의 채널에 대하여 BB VGA의 제어를 분리하는 구조를 제안한다. 또한, 수신 장치의 외형을 결정하는 폼 요소를 작게 설계가능하여, 소비자의 욕구를 충족하는 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 세 개의 방송 채널들의 이득을 조절하는 자동 이득 제어부의 구조를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 자동 이득 제어부(500)는 상이한 중심 주파수를 가지고 정해진 크기로 방송 서비스되는 적어도 세 개의 채널 각각의 이득을 제어한다.

우선, 제1자동 이득 제어기(510)은 제1 LPF(408)를 통과하여 출력된 I1 채널과 Q1 채널 신호에 대응하여 수신 전력을 측정한다. 상기 측정된 I1 채널과 Q1 채널 신호의 수신 전력은 정해진 전력 레벨 기준인 기준 전력(reference power)과 비교된다. 상기 비교 결과는 기 저장되어 있는 매핑 테이블의 로그 값(log scale), 즉, 디지털 정보로 획득된다. 상기 로그 값은 정해진 시간 동안 누적되며, 누적된 로그 값을 통해 평균 값이 결정된다. 결정된 평균 값은 결과적으로 선형적 특성을 가지는 출력 값이다. 상기 로그 값에 따른 출력 신호의 값은 DAC 변환을 통해 아날로그 전압으로 변환되고, 상기 아날로그 전압은 RF IC부의 상기 제1 방송 채널에 대응하는 제1가변 이득 증폭기의 이득을 제어하기 위한 제어 신호1로 인가된다.

제2자동 이득 제어기(520)은 제2 LPF(418)를 통과하여 출력된 I2 채널과 Q2 채널 신호에 대응하여 수신 전력을 측정한다. 상기 측정된 I2 채널과 Q2 채널 신호의 수신 전력은 정해진 전력 레벨 기준인 기준 전력(reference power)과 비교된다. 상기 비교 결과는 기 저장되어 있는 매핑 테이블의 로그 값(log scale), 즉, 디지털 정보를 획득하게 되고, 상기 로그 값은 누적 평균되어 최종적으로 선형적 특성을 가지는 출력 값으로 변환된다. 상기 로그 값에 따른 출력 신호의 값은 DAC 변환을 통해 아날로그 전압으로 변환되고, RF IC의 상기 제2 방송 채널에 대응하는 제2 가변 이득 증폭기의 이득을 제어하기 위한 제어 신호2로 인가된다.

제3자동 이득 제어기(530)은 제3 LPF(428)를 통과하여 출력된 I3 채널과 Q3 채널 신호에 대응하여 수신 전력을 측정한다. 상기 측정된 I3 채널과 Q3 채널 신호의 수신 전력은 정해진 전력 레벨 기준인 기준 전력(reference power)과 비교된다. 상기 비교 결과는 기 저장되어 있는 매핑 테이블의 로그 값(log scale), 즉, 디지털 정보를 획득하게 되고, 상기 로그 값은 누적 평균되어 최종적으로 선형적 특성을 가지는 출력 값으로 변환된다. 상기 로그 값에 따른 출력 신호의 값은 DAC 변환을 통해 아날로그 전압으로 변환되고, RF IC의 상기 제3 방송 채널에 대응하는 제3가변 이득 증폭기의 이득을 제어하기 위한 제어 신호3로 인가된다.

상기 전술한 바와 같이, 자동 이득 제어부는 각각의 동기 오차가 보상된 방송 신호에 대한 개별적인 이득 제어신호를 생성하여 제공한다.

또한, RF 이득 제어부(540)는 누적된 각각의 방송 신호에 대응하는 수신 신호의 출력을 실질적으로 해당 채널의 전계 강도, 즉 수신 신호 강도(Received Signal Strength Indicator, 이하 'RSSI'라 칭함)로 이용된다. 따라서, 상기 RF 이득 제어부(540)는 상기 각각의 방송 채널에 대응하여 획득한 RSSI 1~3의 정보를 이용하여 혼합된 입력신호를 잡음 증폭하는 LNA의 제어 신호를 생성한다. 이때, 상기 LNA 제어 신호는 전력 검출(PD)값을 바팅으로 입력된 혼합 신호의 전체 크기 전력와 비교하여 제어된다.

본 발명에 따라 자동 이득 제어부는 RF IC부에 구비된 각각의 방송 채널에 대응하는 이득 제어 신호와, 상기 방송 채널들이 혼합된 전체 수신 입력 신호의 전 력을 제어하기 위한 LNA 제어 신호를 생성하여 출력한다.

따라서, 동시에 수신되는 상이한 방송 서비스 채널의 전체 수신 성능을 이득을 획득하고, 각각의 방송 서비스 채널의 이득을 개별적으로 가변 제어하여 각각의 수신 성능의 이득을 보장한다.

도 6은 본 발명에 따라 저잡음 증폭기의 전력을 제어하는 이득 제어기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 기준 신호 제어기(610)은 각각의 방송 채널에 대응하여 획득한 RSSI 1~3와 BER1~3를 수신하여 정해진 기준 신호와의 비교를 수행한다. 이때, 안테나를 통해 입력된 혼합된 수신 신호의 검출된 PD 출력값(603)에 대하여 저속도 디지털 변환된 신호와 상기 비교 결과에 따른 결과 값을 가산하여 전력 이득 값을 출력한다. 상기 출력된 전력 이득 값은 기 저장되어 있는 매핑 테이블의 로그 값(log scale), 즉, 임의의 설정된 정보로 출력되고, 상기 로그 값은 누적 평균되어 최종적으로 선형적 특성을 가지는 출력 값으로 변환된다. 상기 로그 값에 따른 출력 신호의 값은 DAC 변환을 통해 아날로그 전압으로 변환되고, LNA를 제어하기 위한 제어 전압을 출력한다.

안테나를 통해 입력된 혼합된 수신 신호에 대하여, 상기 기준 전력 신호를 하나로 결정하면, 각각의 방송 서비스 채널은 수신 성능 열화를 초래하게 된다. 따라서, 이러한 문제를 해결하고자 각 채널의 수신 성능과 상기 RSSI을 고려하여 적응적으로 기준 전력 레벨을 조절 해야 한다. 상기 수신 성능과 상기 RSSI을 고려하여 LNA를 제어함에 따라 전체 수신 성능을 보장한다.

이때, 상기 LNA의 이득 제어는 기준 신호 레벨(Reference Level)에 의해 영향을 받게 되는데 상기 Reference Level이 낮을수록 이득이 작음을 의미한다. 한편, 상기 Reference Level이 클수록 이득이 큼을 의미한다. 이때, Reference Level에 의한 이득 제어는 이득 증가(Level up)/ 이득 감소(Level down)으로 제어 가능하며, 이때 단계적으로 1단계 증가 또는 감소와 같은 형태로 제어된다.

도 7은 본 발명에 따라 다수의 채널들을 수신하는 수신 장치의 제어 신호 흐름도를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 705 단계에서 수신 장치는 타이머를 설정한다. 이때, 타이머는 초기 값인 0으로 설정되어 있다. 705 단계에서 타이머의 카운트 값을 1씩 증가시킨 후, 정해진 타이머 동안 안테나를 통해 적어도 3개 이상의 방송 채널들을 수신한다. 710 단계에서 상기 설정된 타이머가 만료되면, 상기 수신 신호에 대응하여 측정된 RSSI(1), RSSI(2), RSSI(3)의 값을 읽어온다. 상기 측정된 RSSI(1), RSSI(2), RSSI(3)는 상기 설정된 타이머동안 수신된 각각의 방송 서비스 채널에 대한 수신 강도이다. 상기 RSSI(1), RSSI(2), RSSI(3)는 누적된 수신 신호의 세기로 측정된 값은 메모리에 저장 가능하다. 720 단계에서 각각의 방송 서비스 채널에 대한 BER(1), BER(2), BER(3)을 읽어온다.

725 단계에서 이득 제어부는 상기 측정된 RSSI(1), RSSI(2), RSSI(3)과 BER(1), BER(2), BER(3)를 이용하여 어떤 방송 서비스 채널의 수신 성능이 떨어지는를 확인한다. 상기 수신 신호가 너무 작아서 감도가 떨어지는 경우는 다음과 같은 경우가 있을 수 있다.

1. 신호의 전력이 너무 커서 비선형성으로 인한 성능 열화가 있는 경우

2, 수신 신호의 페이딩(fading) 채널 환경이 열악하여 통신이 되지 않는 경우

도 6에서 설명한 바와 같이, Reference level을 변화시킴으로써, 상기 수신 신호 각각의 크기는 조절될 수 있다. 따라서, 만약 수신된 방송 서비스 채널들 중 임의의 서비스 채널의 성능이 열화되면서 그때의 수신 신호의 세기, 즉 RSSI 값을 알 수 있다면 Reference level 변화에 따른 성능향상이 가능하다. 이때, 상기 Reference level의 증가(up)/감소(down)은 다음 조건에 따라 움직인다.

-Level Up/Down 조건

(1) 하나의 N번째 채널에 대해 BER(N)<BER_Q(N)면서, RSSI(N) < RSSI_MIN_TH 이면 level up

(2) 하나의 N번째 채널에 대해 BER(N)<BER_Q(N)면서 RSSI(N) > RSSI_MAX_TH이면 level down

(3) 서로 다른 M번째 채널, N번째 채널에 대해 BER(N)<BER_Q(N)이고, BER(M)<BER_Q(M)면서, 동시에 RSSI(N)<RSSI_MIN_TH이고, RSSI(M)>RSSI_MAX_TH이면 level down

여기서, BER(N): N번째 채널의 측정된 BER 값이고, BER_Q(N): N번째 채널에 요구되는 BER 성능이다. 그리고, RSSI(N): N번째 채널의 측정된 RSSI 값이고, RSSI_MIN_TH: 수신 신호가 지나치게 작다고 여길 수 있는 정해진 RSSI의 하한 임계값이고, RSSI_MAX_TH: 수신 신호가 지나치게 크다고 여길 수 있는 정해진 RSSI 상 한 임계값이다. 상기 정의된 파라미터는 수신 환경에 따라 해당 값이 가변되어 설정가능하다. 또한, 실제 수신 환경에서의 실험을 통한 구체적으로 결정될 수 있는 값들이다.

또한, 상기 (3)은, 비선형성으로 인해 전체 수신된 채널들이 손실되는 것보다는 일부 채널만 감쇄로 손실되는 것이 피해를 최소화할 수 있기 때문에 Reference level을 감소시킨다.

730 단계에서, 이득 제어부는 N번째 하나의 방송 서비스 채널에 대해 BER(N)< BER_Q(N) 면서, RSSI(N) < RSSI_MIN_TH 이면 735 단계로 진행하여 기준 신호를 증가시킨다. 반면에, 상기 730 단계를 만족하지 못하면, 740 단계에서 상기 N채널에 대해 BER(N)<BER_Q(N) 이면서 RSSI(N) > RSSI_MAX_TH의 조건을 갖는지 확인한다. 상기 740 단계의 조건을 만족하면, 745 단계로 진행하여 기준 신호를 감소시킨다. 750 단계에서 상기 N번째 채널에 대하여 즉, 동시 수신된 신호에 대하여 상기 조건들을 확인하였으면, 755 단계로 진행한다. 755 단계에서 기준 신호를 증가 시키거나, 또는 현재의 상태를 유지한다.

760 단계에서 N+1 번째 채널에 대하여 상기 과정을 동일하게 수행한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어 지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하여 소비자로 하여금 방송 서비스 욕구를 충족하는 장점을 제공한다. 또한, 소비자로 하여금 수신 장치 구매시 중요한 요소 중에 결정적 요인가 되는 외형 요소(Factor)를 결정함에 있어서, 최소한의 RF IC칩 사이즈를 제공하는 장점을 가진다. 또한, 수신 장치의 전체 전력 소모에 큰 부분을 차지하는 ADC의 사용을 최소화하는 장점을 가진다.

다시 말해서, 다 채널 방송 수신 장치를 최소한의 비용으로 구현할 수 있는 장점을 가진다. 이러한 본 발명은 지상파 및 유렵항 방송 수신 칩의 구현에 있어서 적용 가능하다. 즉, 최소한의 칩 사이즈와, 전력을 최소화하는 DMB 방송 수신 시스템을 구현할 수 있다.

Claims (7)

1. 이동통신 시스템에서 수신 성능 열화를 최소화하는 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 장치에 있어서,

   적어도 하나 이상의 안테나를 통해 동시에 수신되는 혼합된 입력 고주파신호를 저잡음증폭하여 수신 고주파신호로 출력하는 저잡음증폭기와, 상기 저잡음증폭된 상기 고주파 신호의 전력을 검출하는 검출기와, 상기 고주파 신호를 상이한 중심 주파수를 기준으로 통과시키는 상기 방송 서비스 채널의 수에 대응하는 수의 필터들과, 상기 필터 각각을 통과한 출력 신호에 상호간에 상이한 이득 값을 적용하여 증폭하는 상기 채널의 수에 대응하는 가변이득증폭기들을 포함하는 수신 회로부와,

   수신 회로부의 출력 신호를 디지털 변환하는 하나의 아날로그 디지털 컨버터와, 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 데이터에 대하여 동기 오차를 보상하는 상기 채널의 수에 대응하는 수의 믹서들과, 상기 믹서 각각을 통해 출력된 신호에 대응하여 수신 강도를 측정하는 저대역 통과 필터들과, 상기 믹서 각각을 통해 출력된 신호에 대응하여 수신성능을 측정하는 하나의 에러 추정부와, 상기 채널 각각의 수신 강도와 상기 수신 성능을 이용하여 상기 수신 회로부를 제어하는 이득 제어부를 구비하는 베이스밴드 처리부를 포함함을 특징으로 하는 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 수신 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이득 제어부는 상기 채널들의 수신 강도를 기준 신호 레벨과 비교하여 상기 채널별로 상이한 이득을 생성하여, 상기 가변이득증폭기 각각에 인가함을 특징으로 하는 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 수신 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 이득 제어부는 상기 채널들의 수신 강도와, 상기 채널들의 수신 성능을 이용하여 기준 신호 레벨과 비교한 후, 상기 비교 결과에 대응하여 상기 저잡음증폭기에 전력 이득 제어 신호를 인가함을 특징으로 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 수신 장치.
4. 이동통신 시스템에서 수신 성능 열화를 최소화하는 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 방법에 있어서,

   설정된 타이머동안 동시에 수신된 신호 각각에 대한 신호 강도와 수신 성능을 획득하는 과정과,

   상기 획득한 각각의 신호에 대한 수신 성능과, 미리 설정된 기준 수신 성능을 비교하여 상기 설정된 기준 수신 성능을 만족하는지 확인하고, 상기 획득한 각 각의 신호 강도와 미리 설정된 상한 임계값과 하한 임계값을 비교하여 기준 전력 신호의 레벨을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 획득한 각각의 신호에 대한 수신 성능과, 미리 설정된 기준 수신 성능을 비교하여 상기 설정된 기준 수신 성능을 만족하고, 상기 획득한 각각의 신호 강도가 미리 설정된 상한 임계값보다 큰 값을 가지면, 상기 기준 신호의 레벨을 1단계 증가시키는 과정을 포함함을 특징으로 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 획득한 각각의 신호에 대한 수신 성능과, 미리 설정된 기준 수신 성능을 비교하여 상기 설정된 기준 수신 성능을 만족하고, 상기 획득한 각각의 신호 강도가 미리 설정된 하한 임계값보다 작은 값을 가지면, 상기 기준 신호의 레벨을 1단계 감소시키는 과정을 포함함을 특징으로 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하는 방법.
7. 이동통신 시스템에서 다수의 방송 서비스 채널들을 동시에 수신하여 상기 채널별로 이득을제어하는 방법에 있어서,

   적어도 하나 이상의 안테나를 통해 동시에 수신되는 혼합된 입력 고주파신호를 저잡음증폭한 후, 상기 고주파 신호의 전력을 검출하는 과정과,

   상기 신호를 상기 방송 서비스에 대응하여 상이한 중심 주파수를 기준으로 통과시켜 상이한 방송 채널들로 구별하는 과정과,

   상기 구별된 신호들 각각에 상이한 이득 값을 적용하여 증폭하는 과정과,

   상기 증폭된 신호들을 혼합한 하나의 출력 신호를 하나의 디지털 컨버터를 통해 디지털 변환하는 과정과,

   디지털 변환된 신호를 상기 방송 서비스에 대응하는 중심 주파수를 기준으로 필터링 한 후, 각각의 필터링 된 신호에 대하여 동기 오차를 보상하는 과정과,

   상기 보상된 각각의 신호에 대하여 수신 강도 및 수신 성능 에러를 검출하는 과정과,

   상기 수신 강도와 수신 성능을 미리 정해진 기준 전력과 비교하여 상기 저잡증증폭을 위한 전력 이득 제어 신호를 생성하고, 상기 구별된 신호 각각에 대응하는 이득 값을 생성하는 과정과,

   상기 생성된 전력 이득 제어 신호과, 상기 이득 값을 적용하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 다 채널 수신 방법.

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