KR20120004242U - 무선랜 수신이득 조정 장치 - Google Patents

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KR20120004242U KR2020100012582U KR20100012582U KR20120004242U KR 20120004242 U KR20120004242 U KR 20120004242U KR 2020100012582 U KR2020100012582 U KR 2020100012582U KR 20100012582 U KR20100012582 U KR 20100012582U KR 20120004242 U KR20120004242 U KR 20120004242U
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Abstract

무선랜(WiFi) AP 또는 단말(WiFi폰)에서 수신이득을 자동으로 조정할 수 있는 장치가 개시된다. 본 고안에 의하면, 하나의 안테나를 통해 송신 및 수신경로를 형성하는 무선랜 AP 또는 단말의 수신 이득 조정 장치로서, 안테나를 적어도 한 쌍(pair) 구비하고, 제2 송신경로 상에서 제2 안테나를 통해 전송된 신호를 제1 안테나를 통해 제1 수신경로에서 수신받아, 제1 수신신호의 세기를 측정하는 수신경로1 신호세기 측정기와, 제2 송신경로 상의 송신출력값을 검출하는 제1 송신출력 검출부와, 제2 송신경로의 송신출력값과 제1 수신경로의 수신신호 세기값을 바탕으로 제1 수신신호의 이득을 조정하는 제어부를 포함한다.

Description

무선랜 수신이득 조정 장치{RECEIVING GAIN ADJUSTMENT APPARATUS IN WIRELESS LAN}
본 고안은 무선랜 수신이득 조정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 WLAN 규격의 IEEE 802.11n을 사용하는 무선랜(WiFi) AP(Access Point) 또는 단말(WiFi폰)에서 수신이득을 자동으로 조정할 수 있는 것이다.
AP는 유선랜 상황의 라우터와 동일한 기능을 가지고 있으면서, 무선으로 주변에 무선 기능을 탑재한 전자제품(노트북, VoIP폰 등)을 연결하고 그 전자제품이 인터넷을 할 수 있게 도와주는 기기로서, 현재 가정이나 기업 등에서 많이 사용되고 있다. 무선 VoIP WiFi AP는 무선랜(WiFi) 주파수를 이용하여 일반 가정 및 기업의 초고속 인터넷 환경에서 VoIP 서비스와 초고속 인터넷 서비스를 동시에 사용 가능하게 한다.
무선랜(WLAN)은 유선 케이블을 사용하지 않고 무선을 이용하여 AP에서 각 단말까지 무선환경을 구축하는 서비스를 말하며, WLAN에서 주로 사용되는 규격은 IEEE 802.11b/g이다. 이 규격은 2.4GHz의 주파수 대역을 이용하여 전송속도가 1Mbps에서 최대 54Mbps까지 낼 수 있다. 또한 지금까지 WLAN은 노트북이나 PDA에서 주로 사용되어 왔지만, 최근들어 VoIP를 이용하는 WLAN 단말기가 개발되어 사용되고 있다. VoIP WLAN 단말기는 다른 AP로의 핸드오버나 다른 시스템으로의 로밍을 지원한다.
IEEE 802.11b/g 규격은 세가지 물리계층으로 무선링크를 표준화하였다. 첫 번째는 주파수 도약(FHSS) 확산 스펙트럼 무선 물리계층(PHY), 두 번째는 직접 시퀀스(DSSS) 확산 스펙트럼 무선 PHY, 세 번째는 적외선(IR) PHY이다. 이 세가지 물리계층 중 대부분 DSSS 무선 PHY를 채택하여 사용하고 있다.
미국 방식의 WLAN 주파수 대역을 보면 총 11개의 채널로 이루어져 있는데, 각 채널은 22MHz의 주파수 대역을 소유하고 있으며, 근접 채널과는 5MHz 차이로 사용하도록 규격이 정해져 있다.
일반적으로 무선랜 AP나 단말(WiFi폰)은 두 개의 안테나를 구비한다. 이때 각각의 안테나가 송신 기능과 수신 기능을 별도로 수행하는 형태를 심플렉스(Simplex) 안테나로 지칭하며, 하나의 안테나가 송수신 기능을 동시에 수행하고 다른 하나의 안테나가 수신 전용의 기능을 수행하는 형태를 듀플렉스(Duplex) 안테나라고 지칭한다.
그런데, 무선랜 AP 또는 단말(WiFi폰)에는 수신경로(Path) 열화 또는 RF 부품 편차에 따른 이득 변화를 조절 및 보상하는 기능이 없어서 셀 커버리지(cell coverage)를 일정하게 유지할 수 없었다.
본 고안의 목적은 무선랜(WiFi) AP 또는 단말(WiFi폰)에서 수신이득을 자동으로 조정할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 고안의 일 특징에 따르면, 무선랜(WiFi) AP 또는 단말(WiFi폰)에서 수신이득을 자동으로 조정할 수 있는 장치가 개시된다. 본 고안에 의하면, 하나의 안테나를 통해 송신 및 수신경로를 형성하는 무선랜 AP 또는 단말의 수신 이득 조정 장치로서, 안테나를 적어도 한 쌍(pair) 구비하고, 제2 송신경로 상에서 제2 안테나를 통해 전송된 신호를 제1 안테나를 통해 제1 수신경로에서 수신받아, 제1 수신신호의 세기를 측정하는 수신경로1 신호세기 측정기와, 제2 송신경로 상의 송신출력값을 검출하는 제1 송신출력 검출부와, 제2 송신경로의 송신출력값과 제1 수신경로의 수신신호 세기값을 바탕으로 제1 수신신호의 이득을 조정하는 제어부를 포함한다.
본 고안에 의하면, 무선랜(WiFi) AP 또는 단말(WiFi폰)에서 수신이득을 자동으로 조정하여 수신경로 별로 일정한 수신 감도를 유지하며 일정한 셀 커버리지를 유지할 수 있는 이점이 있다.
도1은 본 고안의 실시예에 따라 수신이득 조정 장치가 적용되는 무선랜 AP 또는 단말(WiFi폰) 시스템의 구성을 도시한 도면.
도2는 본 고안의 실시예에 따라 송신출력 조정을 위한 제어부의 구성을 도시한 도면.
도3은 본 고안의 실시예에 따라 수신이득 조정을 위한 제어부의 구성을 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따라 수신이득 조정 장치가 적용되는 무선랜 AP 또는 단말(WiFi폰) 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
제어부(CPU)(11)는 무선랜 AP 또는 단말(WiFi폰)의 전체적인 동작을 제어하며, 송신(TX) 및 수신(RX) 경로 선택을 위한 스위치 제어신호(송신경로1,2 온(TX ON) 제어신호, 수신경로1,2 온(RX ON) 제어신호)를 발생한다. 송신출력 조정을 위해, 제어부(11)는 측정된 송신출력과 기준 송신출력(타겟 송신출력)과의 비교를 통해 VGA(Variable Gain Amplifier) 이득 업(up)/다운(down) 신호를 발생하기 위한 송신이득 제어신호를 발생한다. 특히 수신이득 조정을 위해, 제어부(11)는 측정된 송신출력과 수신신호세기값(RSSI 값)과의 비교를 통해 PGA 이득 업/다운 신호를 발생하기 위한 수신이득 제어신호를 발생한다.
제어부(11)는 AP 디버깅 노트북의 본체 및 디스플레이부와 연결되거나 원격의 운용관리 시스템(OAM)에 연결되고, 또는 WiFi폰의 디스플레이부와 연결된다. 즉 도1의 시스템이 AP인 경우, 해당 시스템은 AP 디버깅 노트북의 본체 및 디스플레이부와 연결되거나, 원격의 운용관리 시스템(OAM)과 연결된다. 원격의 운용관리 시스템(OAM)은 각 무선랜 AP 또는 단말(WiFi)의 송신출력(PWR)을 중앙에서 측정 및 모니터링할 수 있다. 또는, 도1의 시스템이 무선랜 단말(WiFi폰)인 경우, 해당 시스템은 WiFi폰의 디스플레이부와 연결된다. 따라서, 무선랜 AP 또는 단말(WiFi) 시스템의 송신출력(PWR)을 자체적으로 측정 및 모니터링하거나 원격에서 감시할 수 있다.
송신출력(PWR) 측정 및 조정을 위해서는, 송신경로1,2 온 제어신호와 버퍼 인에이블(Buffer Enable) 제어신호를 동기화시키고, 수신경로1,2 온 제어신호와 버퍼 디스에이블(Buffer Disable) 제어신호를 동기화시킨다. 버퍼 인에이블 제어신호에 따라 송신경로1,2 상의 송신출력(PWR) 검출값이 버퍼에 저장된다. 버퍼 디스에이블 제어신호에 따라 송신경로1,2 상의 송신출력(PWR) 검출값은 버퍼에 저장되지 않는다. 또한, 버퍼 디스에이블 제어신호는 제어부(11)의 모니터링 제어신호에도 동기화된다.
특히 본 고안에서 수신신호세기값(RSSI) 측정 및 조정을 위해서는, 송신경로2 온 제어신호와 수신경로1 온 제어신호를 동기화시키고, 송신경로1 온 제어신호와 수신경로2 온 제어신호를 동기화시킨다. 자세한 설명은 후술하기로 한다.
무선랜 AP 또는 단말(WiFi폰)의 송신경로1,2 상에는 베이스밴드 모뎀(12), 디지털-아날로그 변환기(DAC: Digital to Analog Converter)(13,33), 혼합기(Mixer)(14,34), 위상동기루프(PLL: Phase Locked Loop) 회로(15,35), 가변이득 증폭기(VGA: Variable Gain Amplifier)(16,36), 전력증폭기(PA: Power Amplifier)(17,37), 대역통과필터(BPF: Band Pass Filter)(18,38), RF(Radio Frequency) 스위치(19,39), 안테나(Antenna)(20,40) 등이 관여한다. 송신경로1,2 상의 구성요소들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
베이스밴드 모뎀(12)은 송신 데이터(예컨대, 전송속도 1Mbps~54Mbps의 TX Data)를 변조(QPSK, BPSK, DQPSK, 64QAM 등)한 후 바커 코드(Barker Code; 확산 대역폭을 최소로 하는 11chip(10.4dB))로 확산(Spreading)하여 WiFi 신호를 만든다.
디지털-아날로그 변환기(DAC)(13,33)는 바커 코드로 확산된 WiFi 디지털 신호를 Zero-IF 아날로그 신호로 변환한다. Zero-IF란, 중간주파수(IF)가 0Hz인, 즉 IF를 사용하지 않는 직접 변환(Direct Conversion) 방식을 의미한다.
혼합기(Mixer)(14,34)는 Zero-IF 아날로그 신호를 PLL 회로(15,35)의 송신을 위한 로컬(Local) 신호와 혼합하여 RF 신호로 상향 변환한다.
가변이득증폭기(VGA)(16,36)는 상향 변환된 RF 신호에 대해 제어부(11)의 송신이득 제어신호에 따라 출력 이득을 조정하여 전력증폭기(17,37)로 전달한다. 송신이득 제어신호에 대한 자세한 설명은 도2에서 후술하기로 한다.
전력증폭기(PA)(17,37)는 출력 이득이 조정된 상향 변환된 RF 신호를 증폭한다.
대역통과필터(BPF)(18,38)는 증폭된 RF 신호에서 스퓨리어스(Spurious) 성분을 제거하여 RF 스위치(19,39)로 전달한다.
RF 스위치(19,39)는 제어부(11)의 송신경로1,2 온(TX ON) 제어신호에 따라 대역통과필터(18,38)로부터 전달된 RF 신호를 안테나1,2(20,40)를 통해 방사한다.
802.11b의 변조방식은 QPSK, BPSK, DQPSK, 64QAM 등의 변조방식을 통해 베이스밴드 모뎀(12)에서 변조된 신호를 발생하고, 전송속도가 1Mbps~54Mbps까지이다. 베이스밴드 모뎀(12)에 의해 변조된 신호는 DSSS 방식 또는 OFDM 방식으로 주파수 확산되는데, 이 신호는 Zero-IF 신호이며 혼합기(14,34)로 전송된다. Zero-IF 신호는 PLL 회로(15,35)에 의해서 2.4GHz WiFi RF 신호로 상향 변환된 후 전압이득 조정기(16,36)에 의해 송신출력 이득이 조정되어 전력증폭기(17,37)에 인가된다. 인가된 RF 신호는 전력증폭기(17,37)에 의해 증폭되고, 대역통과필터(18,38)에 의해 스퓨리어스(Spurious) 성분이 제거된 후, RF 스위치(19,39)에 의해 안테나1,2(20,40)를 통해 방사된다. RF 스위치(19,39)는 제어부(11)의 송신경로1,2 온 제어신호에 따라 송신경로1,2를 형성한다. 송신경로1,2 상에서 송신출력(PWR)을 검출하는 과정에 대해서는 도2에서 후술한다.
무선랜 AP 또는 단말(WiFi폰)의 수신경로1,2 상에는 안테나1,2(20,40), RF 스위치(19,39), 대역통과필터(BPF)(21,41), 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)(22,42), 혼합기(23,43), PLL 회로(15,35), 전력이득증폭기(PGA: Power Gain Amplifier)(24,44), 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog to Digital Converter)(25,45), 베이스밴드 모뎀(12) 등이 관여한다. 수신경로1,2 상의 구성요소들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
RF 스위치(19,39)는 제어부(11)의 수신경로1,2 온(TX ON) 제어신호에 따라 안테나1,2(20,40)를 통해 수신된 RF 신호를 저잡음증폭기(21,41)로 전달한다. 구체적으로 송신경로2 온 제어신호에 따라 안테나2(40)를 통해 방사된 RF 신호를 송신경로2 온 제어신호에 동기화된 수신경로1 온 제어신호에 따라 안테나1(20)을 통해 수신한다. 또한 송신경로1 온 제어신호에 따라 안테나1(20)을 통해 방사된 RF 신호를 송신경로1 온 제어신호에 동기화된 수신경로2 온 제어신호에 따라 안테나2(40)을 통해 수신한다.
대역통과필터(21,41)는 RF 신호를 필터링하여 저잡음 증폭기(22,42)로 전달한다. 대역통과 필터링의 일예로서, 스퓨리어스(spurious) 성분을 제거한다.
저잡음증폭기(22,42)는 스퓨리어스 성분이 제거된 수신 RF 신호에서 불필요한 잡음을 최소화하여 증폭한다.
혼합기(Mixer)(23,43)는 저잡음 증폭된 RF 신호를 PLL 회로(15,35)의 수신을 위한 로컬(Local) 신호와 혼합하여 Zero-IF 신호로 하향 변환한다.
전력이득 증폭기(PGA)(24,44)는 하향 변환된 Zero-IF 신호에 대해 제어부(11)의 수신이득 제어신호에 따라 수신 이득을 조정하여 수신 이득이 조정된 신호를 출력한다.
아날로그-디지털 변환기(ADC)(25,45)는 수신 이득이 조정된 Zero-IF 아날로그 신호를 WiFi 디지털 신호로 변환한다.
베이스밴드 모뎀(12)은 WiFi 디지털 신호를 복조한 후 바커 코드로 역확산(De-Spreading)하여 수신 데이터(예컨대, 전송속도 1Mbps~54Mbps의 RX Data)를 만든다.
수신경로1은 RF 스위치(19)가 제어부(11)의 수신경로1 온 제어신호에 따라 형성하는데, 수신경로1 온 제어신호는 송신경로2 온 제어신호에 동기화된다. 또한 수신경로2는 RF 스위치(39)가 제어부(11)의 수신경로2 온 제어신호에 따라 형성하는데, 수신경로2 온 제어신호는 송신경로1 온 제어신호에 동기화된다. 따라서 송신경로2가 형성되면 이에 따라 수신경로1이 형성되고, 송신경로2를 통해 송신된 신호는 수신경로1을 통해 수신된다. 또한 송신경로1이 형성되면 이에 따라 수신경로2가 형성되고, 송신경로1를 통해 송신된 신호는 수신경로2를 통해 수신된다.
구체적으로, 수신 이득을 조정하기 위해서는 안테나1,2(20,40)가 쌍(pair)로 형성된다. 안테나의 개수는 쌍으로 형성되는 한, 이에 구애되지 않음에 유의하여야 한다. 안테나2(40)를 통해 방사되어 안테나1(20)을 통해 입력된 WiFi RF 신호는, 수신경로1을 따라 대역통과필터(21)로 인가되어 대역통과 필터링되고 저잡음 증폭기(22)로 전달되어 증폭된 후 혼합기(23)로 전송되어, PLL 회로(15)에 의해서 Zero-IF 신호로 하향 변환된다. 하향 변환된 Zero-IF 아날로그 신호는 전력이득 증폭기(24)에 의해 이득 증폭된 후 아날로그-디지털 변환기(25)에서 WiFi 디지털 신호로 변환되고, 베이스밴드 모뎀(12)에서 연산 처리되어 제어부(11)로 전송된다. 이때 베이스밴드 모뎀(12)에는 수신경로1의 신호세기를 측정하는 측정기(121)가 구비된다. 또한 안테나1(20)을 통해 방사되어 안테나2(40)를 통해 입력된 WiFi RF 신호는, 수신경로2를 따라 대역통과필터(41)로 인가되어 대역통과 필터링되고 저잡음 증폭기(42)로 전달되어 증폭된 후 혼합기(43)로 전송되어, PLL 회로(35)에 의해서 Zero-IF 신호로 하향 변환된다. 하향 변환된 Zero-IF 아날로그 신호는 전력이득증폭기(44)에 의해 이득 증폭된 후 아날로그-디지털 변환기(45)에서 WiFi 디지털 신호로 변환되고, 베이스밴드 모뎀(12)에서 연산 처리되어 제어부(11)로 전송된다. 이때 베이스밴드 모뎀(12)에는 수신경로2의 신호세기를 측정하는 측정기(122)가 구비된다.
수신경로1,2의 신호세기를 측정하는 측정기(121,122)에 의해 측정된 수신경로1,2의 RSSI 측정값은 제어부(11)로 전달된다.
본 고안에 따른 수신이득 조정 장치는 무선랜 AP 또는 단말(WiFi폰)의 수신경로1,2 상에서 수신이득을 자동으로 조정할 수 있도록 하는 것이다. 아울러 본 고안이 적용될 수 있는 무선랜 AP 또는 단말(WiFi폰) 시스템에서는 송신출력 조정 기능을 더 구비할 수도 있다.
송신출력 조정 기능을 위해서, 열화가 심한 전력증폭기(17,37) 후단에 커플러(미도시됨)를 두거나 대역통과필터(18,38) 후단에 커플러를 둔다. 도면에서는 대역통과필터(18,38) 후단에 커플러를 두어 메인 신호는 스위치(19,39)에 연결하고, 커플링된 WiFi 신호(WiFi 송신출력 전력값)를 송신출력(PWR) 검출부(26,46)로 인가한다. 송신출력 검출부(26,46)는 인가된 송신출력(PWR) 값을 신호의 세기에 따라 디지털값으로 변경하여 제어부(11)로 인가한다. 여기서, 커플링된 WiFi 신호는 대역통과필터(18,38)에서 스위치1,2(19,39)로 전달되는 신호와 동일한 신호이다. 송신출력 검출부(26,46)는 인가된 아날로그 송신출력값을 검출하여 신호의 세기에 따라 디지털 값으로 변경하여 제어부(11)로 전달한다.
도2에 도시된 바와 같이, 송신경로1(또는 송신경로2)에서 제어부(11)는 버퍼 인에이블 제어신호에 따라 송신출력 검출부(26 or 46)에 의해 검출된 송신출력값을 버퍼(111)에 순차적으로 저장한다. 버퍼 인에이블 제어신호는 송신경로1 온 제어신호(또는 송신경로2 온 제어신호)에 동기화되어 있다. 즉, 송신경로1 온 제어신호(또는 송신경로2 온 제어신호)에 따라 RF 스위치(19 or 39)가 송신경로1(또는 송신경로2)를 형성하면, 제어부(11)는 송신경로1 온 제어신호(또는 송신경로2 온 제어신호)에 동기화된 버퍼 인에이블 제어신호에 따라 동작하여 버퍼(111)를 개방(Open)시킨다. 버퍼(111)가 개방되면, 송신출력 검출부(26 or 46)에서 검출된 송신출력 값이 버퍼(111)에 순차적으로 저장된다.
여기서, 버퍼 인에이블 제어신호와 송신경로1 온 제어신호(또는 송신경로2 온 제어신호)를 동기화시키는 방법은, 송신경로1(또는 송신경로2)를 형성하기 위해 제어부(11)가 RF 스위치(19 or 39)로 전송하는 송신경로1 온 제어신호(또는 송신경로2 온 제어신호)의 단자와 버퍼(111)의 개방을 위한 버퍼 인에이블 제어신호의 단자를 공통(Common)으로 사용한다. 따라서, 송신경로1 온 제어신호(또는 송신경로2 온 제어신호)에 따라 송신경로1(또는 송신경로2)가 형성되는 경우에만 버퍼(111)를 개방시켜, 버퍼(111)에 송신출력값을 저장할 수 있다.
다만 수신경로1,2 형성시, 버퍼(111)는 반드시 폐쇄(Close)시킨다. 왜냐하면, 송신출력값이 없으므로, 버퍼(111)에는 0값이 저장되기 때문이다. 따라서, 버퍼 디스에이블 제어신호는 수신경로1 온 제어신호 및 수신경로2 온 제어신호에 동기화되어 있다. 즉, 수신경로1,2 온 제어신호에 따라 RF 스위치(19,39)가 수신경로1,2를 형성하면, 제어부(11)는 수신경로1,2 온 제어신호에 동기화된 버퍼 디스에이블 제어신호에 따라 동작하여 버퍼(111)를 폐쇄(Close)시킨다. 버퍼(111)가 폐쇄되면, 평균값 산출부(112)는 송신경로1(또는 송신경로2) 형성시 버퍼(111)에 기 저장된 송신출력 값의 평균을 산출하여 비교기(113)로 전송한다. 즉, 수신경로1,2 형성시에, 송신경로1(또는 송신경로2)를 형성했을 때 저장해둔 송신출력값의 평균을 산출하여 비교기(113)로 전송함으로써, 비교기(113)에서는 송신출력 평균값을 타겟 송신출력값(목표 송신출력값)과 비교한다. 비교기(113)는 비교 결과에 따라 VGA 이득을 상향 또는 하향시키는 신호를 발생한다. 예컨대 송신출력 평균값이 목표 송신출력값 보다 작으면 그 차이만큼의 송신출력을 상승시킬 수 있는 VGA 이득을 조정하는 신호를 발생하고, 송신출력 평균값이 목표 송신출력값 보다 크면 그 차이만큼의 송신출력을 하강시킬 수 있는 VGA 이득을 조정하는 신호를 발생한다. 평균값 산출부(112)에서 검출된 평균 송신출력값(Vrf(t))은 하기의 수학식1과 같다.
여기서 타겟 송신출력값(목표 송신출력값)은 제어부(11)에서 송신출력 평균값을 모니터링한 후 제어할 수 있다. 이때 제어부(11)는 송신출력 평균값을 AP 디버깅 노트북이나 원격의 운용관리 시스템(OAM) 또는 WiFi폰의 화면에 출력하여, 운용자 또는 사용자가 쉽게 인지할 수 있도록 하고, 이에 따라 운용자가 설정한 타겟 송신출력값을 비교기(113)로 제공할 수 있다.
또한, 버퍼 디스에이블 제어신호는 모니터링 제어신호에도 동기화된다. 모니터링 제어신호는 송신경로1,2 형성중에도 모니터링 및 제어가 가능하도록 하기 위함이다. 모니터링 제어신호가 발생되면, 제어부(11)는 모니터링 제어신호에 동기화된 버퍼 디스에이블 제어신호에 따라 동작하여 버퍼(111)를 강제적으로 폐쇄(Close)시킨다. 즉, 모니터링 제어신호에 따라 버퍼 디스에이블 제어신호를 강제적으로 발생시켜, 버퍼(111)에 저장된 송신출력값의 판독(Reading)시에 입력 포트를 통해 송신출력값이 저장되는 못하도록 한다. 버퍼(111)가 폐쇄되면, 평균값 산출부(112)는 현재까지 버퍼(111)에 저장된 송신출력값의 평균을 산출하여 비교기(113)로 전송한다. 즉, 수신경로1,2 형성시에, 송신경로1,2를 형성했을 때 저장해둔 송신출력값의 평균을 산출하여 비교기(113)로 전송함으로써, 비교기(113)에서는 송신출력 평균값을 타겟 송신출력값(목표 송신출력값)과 비교한다. 비교기(113)는 비교 결과에 따라 VGA 이득을 상향 또는 하향시키는 신호를 발생한다. 제어부(11)의 평균값 산출부(112)에서 검출된 평균 송신출력값(Vrf(t))은 하기의 수학식1과 같다. 전술한 바와 같이, 타겟 송신출력값(목표 송신출력값)은 시스템에서 미리 설정되어 있을 수도 있지만, 제어부(11)에서 송신출력 평균값을 모니터링한 후 제어할 수 있다. 이때 제어부(11)는 송신출력 평균값을 AP 디버깅 노트북이나 원격의 운용관리 시스템(OAM) 또는 WiFi폰의 화면에 출력하여, 운용자 또는 사용자가 쉽게 인지할 수 있도록 하고, 이에 따라 운용자가 설정한 타겟 송신출력값을 비교기(113)로 전달한다.
한편 도면에는 도시되지 않았지만, 대역통과필터(18)의 전단에 커플러를 두어 메인 신호는 대역통과필터(18,38)에 연결하고 커플링된 WiFi 신호(WiFi 송신출력 전력값)를 송신출력 검출부(26,46)로 인가하는 구성 역시 가능하다.
Figure utm00001
여기서, Frf는 측정하고자 하는 RF 주파수이다.
도2에 도시된 바와 같이, 송신출력 검출부(26,46)는 커플링된 WiFi 신호(WiFi 송신출력 전력값)를 입력받아 아날로그-디지털 변환하여 신호 세기에 따른 디지털값을 제어부(11)의 버퍼(111)에 순차적으로 저장한다. 제어부(11)의 평균값 산출부(112)는 버퍼(111)에 저장된 송신경로별로 송신출력값들의 평균을 산출하여 비교기(113)로 전달한다. 비교기(113)는 타켓 송신출력과 평균 송신출력을 비교하고, 비교 결과에 따라 그 차이 만큼을 조정할 수 있는 송신 이득 제어신호를 발생한다.
다시 도1을 참조하면, 가변이득 증폭기(VGA)(16,36)는 비교기(113)의 송신 이득 제어신호에 따라 혼합기(14,34)에 의해 상향 변환된 RF 신호의 출력 이득을 조정하여 전력증폭기(17,37)로 전달한다. 이렇게 함으로써 송신출력을 자동으로 조정하여 안테나(20,40)의 방사 출력을 일정하게 유지 및 변화를 최소화할 수 있게 된다.
도3은 본 고안의 실시예에 따라 수신이득 조정을 위한 제어부의 구성을 도시한 도면이다.
수신경로1은 송신경로2 온 제어신호에 동기화되고, 수신경로2는 송신경로1 온 제어신호에 동기화되어 있다.
제어부(11)의 송신경로2 온 제어신호에 따라 RF 스위치(39)가 송신경로2를 형성하면, 수신경로1이 송신경로2 온 제어신호에 동기화된 수신경로1 온 제어신호에 따라 형성되어, 송신경로2의 안테나2(40)를 통해 출력된 RF 신호가 안테나1(20)로 인가되고, 인가된 신호는 스위치1(19)을 통해 수신경로1로 전달된다. 수신경로1의 신호세기를 측정하는 측정기(121)에 의해 측정된 수신경로1의 RSSI 측정값은 제어부(11)로 전달된다. 수신이득 조정을 위해, 제어부(11)의 비교기(113)는 송신경로2의 송신출력값(송신경로2에서 대역통과필터(38) 후단의 커플러에 의해 커플링되어 PWR 검출부(46)에 의해 검출된 송신출력값2)과 수신신호세기값(수신경로1을 통해 수신되어 수신경로1 신호세기 측정기(121)에 의해 측정된 RSSI 값)을 바탕으로 PGA(24) 이득 업/다운 신호를 발생하기 위한 수신이득 제어신호를 발생한다. 즉 비교기(113)는 송신출력값2에 대해서 이상적인 수신신호세기를 알고 있을 것이므로(비교기(113)는 송신출력에 대한 이상적인 신호세기값에 대한 테이블을 구비하고 있음), 현재 수신신호의 세기를 이 신호의 송신출력에 대한 이상적인 신호세기(기준 수신신호세기)와 비교하여 그 차이 만큼을 조정할 수 있는 수신 이득 제어신호를 발생할 수 있다.
또한 제어부(11)의 송신경로1 온 제어신호에 따라 RF 스위치(19)가 송신경로1을 형성하면, 수신경로2가 송신경로1 온 제어신호에 동기화된 수신경로2 온 제어신호에 따라 형성되어, 송신경로1의 안테나1(20)을 통해 출력된 RF 신호가 안테나2(40)로 인가되고, 인가된 신호는 스위치2(39)을 통해 수신경로2로 전달된다. 수신경로2의 신호세기를 측정하는 측정기(122)에 의해 측정된 수신경로2의 RSSI 측정값은 제어부(11)로 전달된다. 수신이득 조정을 위해, 제어부(11)의 비교기(113)는 송신경로1의 송신출력값(송신경로1에서 대역통과필터(18) 후단의 커플러에 의해 커플링되어 PWR 검출부(26)에 의해 검출된 송신출력값1)과 수신신호세기값(수신경로2를 통해 수신되어 수신경로2 신호세기 측정기(122)에 의해 측정된 RSSI 값)을 바탕으로 PGA(44) 이득 업/다운 신호를 발생하기 위한 수신이득 제어신호를 발생한다. 즉 비교기(113)는 송신출력값1에 대해서 이상적인 수신신호세기를 알고 있을 것이므로(비교기(113)는 송신출력에 대한 이상적인 신호세기값에 대한 테이블을 구비하고 있음), 현재 수신신호의 세기를 이 신호의 송신출력에 대한 이상적인 신호세기(기준 수신신호세기)와 비교하여 그 차이 만큼을 조정할 수 있는 수신 이득 제어신호를 발생할 수 있다.
다시 도1을 참조하면, 전력이득 증폭기(PGA)(24,44)는 비교기(113)의 수신 이득 제어신호에 따라 혼합기(23,43)에 의해 하향 변환된 Zero-IF 신호의 수신 이득을 조정하여 수신 이득이 조정된 신호를 출력한다. 이렇게 함으로써 수신 이득을 자동으로 조정하여 수신경로 별로 일정한 수신 감도를 유지하며 일정한 셀 커버리지를 유지할 수 있다.
본 명세서에서는 본 고안이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 실용신안등록청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
11: 제어부 12: 베이스밴드 모뎀
13,33: 디지털-아날로그 변환기(DAC) 14,23,34,43: 혼합기(Mixer)
15,35: 위상동기루프(PLL) 회로 16,36: 가변이득증폭기(VGA)
17,37: 전력증폭기(PA) 18,21,38,41: 대역통과필터(BPF)
19,39: RF 스위치 20,40: 안테나
22,42: 저잡음증폭기(LNA) 24,44: 전력이득증폭기(PGA)
25,45: 아날로그-디지털 변환기(ADC) 26,46: 송신출력 검출부
111: 버퍼 112: 평균값 산출부
113: 비교기

Claims (4)

  1. 하나의 안테나를 통해 송신 및 수신경로를 형성하는 무선랜 AP(Access Point) 또는 단말의 수신 이득 조정 장치로서,
    상기 안테나를 적어도 한 쌍(pair) 구비하고,
    제2 송신경로 상에서 제2 안테나를 통해 전송된 신호를 제1 안테나를 통해 제1 수신경로에서 수신받아, 제1 수신신호의 세기를 측정하는 수신경로1 신호세기 측정기;
    상기 제2 송신경로 상의 송신출력값을 검출하는 제1 송신출력 검출부; 및
    상기 제2 송신경로의 송신출력값과 상기 제1 수신경로의 수신신호 세기값을 바탕으로 상기 제1 수신신호의 이득을 조정하는 제어부를 포함하는 수신 이득 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 송신경로 상에서 제1 안테나를 통해 전송된 신호를 제2 안테나를 통해 제2 수신경로에서 수신받아, 제2 수신신호의 세기를 측정하는 수신경로2 신호세기 측정기;
    상기 제1 송신경로 상의 송신출력값을 검출하는 제2 송신출력 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 송신경로의 송신출력값과 상기 제2 수신경로의 수신신호 세기값을 바탕으로 상기 제2 수신신호의 이득을 조정하는, 수신 이득 조정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 수신경로는 송신경로2 온 제어신호에 동기화된 수신경로1 온 제어신호에 의해 제1 스위치가 스위칭하여 형성하며, 상기 제2 수신경로는 송신경로1 온 제어신호에 동기화된 수신경로2 온 제어신호에 의해 제2 스위치가 스위칭하여 형성하는, 수신 이득 조정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 송신경로 상의 송신출력을 조정하는, 수신 이득 조정 장치.
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