KR970000793B1 - 수신기 버스트 신호의 진폭제어 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
수신기 버스트 신호의 진폭 제어
[도면의 간단한 설명]
제1도는 버스트 신호, 더 상세히는 랜덤 억세스 버스(random access burst)신호를 수신하는 기지국을 개략적으로 도시한 도면.
제2도는 본 발명에 따른 랜덤 억세스 버스트 타임슬롯을 도시한 도면.
제3도는 본 발명에 따른 랜덤 억세스 버스트의 AGC를 실행하는 하드웨어의 개략도.
제4도는 본 발명에 따른 랜덤 억세스 버스트의 AGC를 실행하기 위한 수신기 모듈 또는 RCU의 실행 단계를 개략적으로 도시한 흐름도.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 일반적으로 시분할 다중 접속(TDMA) 무선 전화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 무선전화 수신기에서 선형 진폭 응답을 유지하도록 자동적인 이득 제어를 요하는 TDMA 무선 전화 시스템에관한 것이다.
[발명 의 배경]
채널 등화(channel equalization)를 요하는 시분할 다중 접속(Time Division Multiple-Access) 무선 전화 시스템은, 통상적으로 엄격한 동적 요구(dynamic requirment)에 적합한, 자동 이득 제어(automatic gain control : AGC)를 사용하는 선형 수신기를 필요로 한다. 종종, AGC 시스템의 부가적인 요구 조건은, 먼저 대부분의 타임슬롯(timeslot)에 대한 적절한 AGC상태를 얻고, 그 다음에 이를 유지하는 것이다. 이것은 수신기가 최적의 채널 등화에 필요한 선형 진폭 응답을 유지하도록 한다.
AGC 시스템에 대한 동적 요구 조건은, 트래픽 채널(traffic channel : TCH)즉, 음성채널(voice channel)과 랜덤 억세스 채널(Random Access Channel : RACH)의 두가지 경우로 나눌 수 있다. TCH상태에서, TDMA 프레임내의 주어진 타임슬롯(timeslot)은 연속적인 프레임에 대해 동일한 이동 사용자에 의해 점유된다. 장기간의 신호 변동의 효과를 무시할때, TCH에 대한 수신된 전력 레벨은 하나의 TDMA 프레임에서 다음 프레임까지 허용될 수 있는 작은 양이 변한다. 그러나, 프레임내 연속적인 타임슬롯은 다른 이동 사용자를 나타내고, 광범위하게 상이한 레벨로 수신될 수 있다. TCH타임슬롯에 대해, 수신기의 AGC 시스템은 적절한 AGC 상태를 미리 알 수 있는 잇점이 있다. 그러므로 타임슬롯 사이의 가드 구간(guars period)동안에 AGC 상태를 재구성하는 것이 필요하다.
TCH와는 달리, RACH는 일시적 사상(one time event)으로 고려될 수 있다. 그 결과, 기지국(base-station)수신기는 이동체외 수신 신호 레벨을 미리 아는 잇점을 갖지 못한다. 그러므로 실제 랜덤 억세스 버스트(burst)동안에 적절한 AGC상태를 구해 유지해야 한다. 게다가, 송신된 데이터의 적절한 수신 및 적절한 채널 등화가 가능하도록 빨리 상기 기능을 실행해야 한다.
또한, RACH 동작은 랜덤 억세스 타임슬롯의 시작에 관한 랜덤 억세스 버스트의 시작의 불화정성(uncertainty of the start)에 의해 복잡하게 된다. GSM으로 더 잘 알려진, 범-유럽 디지탈 셀룰러 시스템에 있어서, RACH는 랜덤 억세스 버스트로 불리는 짧아진 TDMA버스트를 이용한다. 이 짧아진 버스트는 이동체 송신과 기지국 수신 사이의 시간 지연을 보상하기 위해 필요하고, 대다수의 버스트를 통해 일정하게 유지되도록 수신기 이득에 대한 요구 조건과 결합될때, 상기 AGC 시스템에 대해 채널 상의 이동체의 존재를 우선 검출하고 다음에 획득 및 유지 처리를 시작하는 것이 필요하게 된다. 수신기가 상기 획득 및 유지 처리를 개시하기 때문에 사용하는 시간 주기를 최소로 하고, 그에 의한 무선 감도 또는 수신기 비트 오차율에 대한 영향을 무신할 수 있도록 할 필요가 있다.
따라서, TDMA 시스템에 있어서 적절한 AGC 값을 검출하고 RACH 채널에 적용하는, AGC 시스템을 도입한 수신기의 필요성이 존재한다.
[발명 의 요약]
시분할 다중 접속(TDMA)동신 시스템에 있어서 수신기 모듈은 수신 버스트 신호의 진폭을 제어하고, 상기 수신 버스트 신호는 하나의 TDMA 타임 슬롯의 시간 동안에 상기 수신기 모듈에 입력된다. 상기 수신기 모듈은 연속적인 신호 진폭에 관계된 진폭 제어값을 기억하고, 상기 TDMA 타임 슬롯 동안에 상기 수신 버스트 신호가 도달할 때를 검출하고, 해당 검출에 응답하여, 상기 TDMA 타임슬롯의 적어도 하나의 소정의 시간 주기에 상기 수신 버스트 신호의 진폭을 모니터링한다. 상기 수신기 모듈은, 상기 모니터링에 응답하여, 상기 수신 버스트 신호의 진폭에 대응하는 진폭 제어 값을 선택하고, 모니터링에 응답하여, 적어도 하나의 상기 소정 시간 주기 후에 상기 수신 버스트 신호의 진폭을 제어한다.
[발명의 상세한 설명]
제1도는 본 발명을 이용한 기지국(115)을 개략적으로 도시한다. 단일 타임슬롯에 있어서 가입자 장치에 의해 송신된 랜덤 억세스 버스트는 안테나(100)에 의해 수신되고, 해당 안테나(100)는 기지국(115)의 상부에 장착된 벌크헤드 콘넥터(bulkhead connector : 103)에 연결된다. 수신기 프런트 앤드(receiver front end : 105)는 상기 랜덤 억세스 버스트를 수신하고 해당 버스트를 수신기(110)에 분배한다. 상기 수신기에는 통신 초기화에 이용되는 랜덤 억세스 버스트와 상이한 다른 유형의 버스트에 대해 통신을 유지하거나 기지하기 의해 이용되는 일련의 트래픽 버스트(traffic burst)가 입력된다. 각 유형의 버스트는 그 특정 버스트 또는 송신에 대해 특별히 확보된 타임슬롯에서 발생한다. 상기 수신기(110)는 각 버스트를 동상 및 직교위상(I Q) 성분으로 검출 또는 복조하고, 그 동상 및 직교 위상 성분은 등화기(120)에 입력된다. 등화기에서과 같이 수신기는, 제어기(125)에 결합되고, 해당 제어기(125)는 RACH AGC 처리를 행하기에 필요한 모든 제어 하드웨어를 포함한다. 상기 제어기는 데이터를 부가적인 장치에 보내는 데이터-출력 포트, 및 부가적인 장치로부터 데이터를 수신하는 데이터-입력 포트를 갖는다. 본질적으로 제어기(125)가 사용자에 통신이 가능하도록 하는 제어기용 인터페이스도 역시 이용 가능하고, 양호한 실시예에서는, 통상적으로 PC에 접속된다. 상기 제어기용 인터페이스는 상기 제어기(125)를 통해 기지국(115)의 교정 계수(calibration factore)를 입력하기 위해 사용된 인터페이스이다. 상기 제어기 (125)는 ROM(135)과 RAM(130)에 결합된다. 상기 수신기(110), 등화기(120), 제어기(125), RAM(30) 및 ROM(135)은 일반적으로 수신기 모듈 또는 무선 채널 장치(radio channel unit, RCU : 140)를 구성한다. 수신기 프런트 엔드(105)는 입력신호를 상기 기지국(115)의 구성에따라, 적어도 하나의 RCU(140)에 분배하기 위해 사용된다.
제2도는 1988년 2월 18일 발행, 버젼 3.1.0의 그룹 스페셜 모빌(Groupe Special Mobile : GSM) 권고안 5.01에 규정된, 랜덤 억세스 버스트를 도시한다. 버스트는 29.5μs의 타임슬롯동안 발생하는 8개의 테일 비트(tail bits)와, 그에 이어, 대응 채널에 버스트를 동기시키기 위해 사용된 41 비트의 동기화 시퀀스로 구성된다. 상기 41비트 동기화 시퀀스 다음에는 36개의 암호화된 비트가 이어지고, 상기 암호화된 비트는 가입자 ID번호, 가입자 등록 번호 등과 같은 가입자에 관한 정보를 포함한다. 상기 암호화된 비트 다음에는 3개의 테일 비트(tail bit)가 이어지고, 상기 3개의 테일 비트(tail bit) 다음에는 68.25가드 비트(guard bit)가 이어진다. 상기 가드 비트는 버스트(200)가 기지국(115)에 도달하는데 접하는 시간 지연을 보상하도록 확보된다. 전체 타임슬롯길이는 577μs이다.
제3도는, 본 발명에 따라 랜덤 억세스 버스트(200)의 AGC를 실행하는 RCU(140)의 각 구성 요소를 개략적으로 도시한다. RCU(140)가 기지국(115)속에 인스톨되기 전에 RCU(140)수신기 선형 특성이 결정되어야 한다. 이러한 특성 결정 또는 교정 동안에, 공지된 RF 입력이 RCU(140)에 인가된다. 공지된 RF신호는 RF증폭기(300)에 의해 증폭되고 감쇄기(305)를 통과하거나 바이패스(bypass)한다. 그 다음에 상기 신호는, 국부 발진기(LO : 312)로부터의 입력을 또한 갖는, 혼합기(310)에 입력되고, 제1중간 주파수(IF)로 믹스다운(mix down)된다. 혼합 후 상기 신호 진폭은 신호 강도 표시기(Signal Strength Indicator, SSI : 325)에 입력되고, 해당 신호 강도 표시기(SSI : 325)는 상기 수신 신호 레벨의 대수(logarithm)에 비례하는 생(raw) DC전압을 생성한다. 그 다음에 상기 생 SSI 전압은 아날로그디지탈 컨버터(A/D : 335)에 입력되고 해당 아날로그 디지탈 컨버터 (33)는 상기 생 SSI 전압을 아직 선형화되지 않은 디지탈 워드로 변환시킨다. 상기 비선형 생 SSI 워드는 제어 프로세서(340)에 의해 모니터링되고, 해당 제어 프로세서(340)로는, 이 양호한 실시예에서는, 모토로라 68030마이크로 프로세서이다. 상기 생 SSI 워드의 여러샘플이 취해지고 평균값이 계산된다. 그 다음에 상기 값은 어드레스로서 SSIRAM(345)으로 보내지고 그 특정 RF입력 전력 레벨에 대한 선형화된 SSI워드는 데이터로서 그 어드레스에 기입된다. 이러한 과정은 전 RF 전력입력 범위동안 반복되고, 해당 RF 전력 입력 범위는 상기 양호한 실시예에서 -110dBm 내지 -10dBm이다. 상기 제어 프로세서(340)도 역시 모든 SSI 정보를 SSI ROM(343)에 기억하고, 따라서 상기 SSI RAM(345)은 RCU가 재초기화된 경우에 다시 로드(reloaded)될 수 있다.
상기 AGC 검사표(look-up table)도 역시 교정되어야 한다. AGC 교정 동안, 공지된 RF전력 레벨이RCU(140)에 인가된다. 수신기(110)로부터 출력된 상기 I 및 Q신호는 등화기(120)에 배치된 A/D 입력에 대해 적합한 레벨인지 여부를 판정하기 위해 모니터링된다. 만약 I 및 Q가 적합한 레벨에 있지 않다면, 감쇄기(AGC7: 305) 및 일련의 감쇄기 (AGC0-AGC6: 315)에 의해 표시된 감쇄도가 적합한 레벨에 도달할때까지 변경된다. 특정의 RF 성능 요구조건에 부응하려면, AGC7(305)는 액티브되거나 55dB보다 더 큰 감쇄상태에 대해 입력되고, 또 그 이외에는 비액티브(inactive)되거나 바이패스된다. 8개의 감쇄기의 상태는 기록되고 그 특정의 RF입력 레벨에 대한 AGC 워드(word)로 사용된다. 그 다음에 제어 프로세서(340)는 상기 선형 SSI워드를 어드레스로서 AGC RAM(350)에 보내고 해당 AGC워드를 이 어드레스에 대한 데이터로서 보낸다. 최상위 비트는 AGC7(305)를 나타낸다. 하위 7개 비트는 IF 감쇄기(AGC0-AGC6: 315)를 나타낸다. 동일한 절차가 모든 RF 입력 레벨에 대해 반복된다. SSI에 대한 경우와 마찬가지로, 상기 제어 프로세서 (340)는 RCU(140)재초기화를 위해 모든 AGC 정보를 AGC ROM(342)에 기억한다.
트래픽 채널(TCH)동안 AGC는 TCH신호 강도의 과거의 경력에 의조한다. 해당 TCH 타임슬롯에 선행하는 가드 구간 동안에, 등화기(120)에서 프로세서(도시안됨)는 수정된 SSI 워드를 AGC RAM(350)의 어드레스 라인에 기록한다. 수정된 SSI 워드는 이동체의 신호 강도의 추정된 평균값을 생성하는 평균 알고리즘의 결과이다. 그 다음에 적합한 AGC 상태의 모든 8개비트가 관련 감쇄기에 래치(latch)되고, 필요에 따라 상기 감쇄기를 삽입한다. 전체의 과정은 10μs이하가 요구되고 타임슬롯의 시작전에 완료된다. 이러한 과정은 각 타임슬롯마다 반복된다.
상기 RACH동안에 AGC 획득의 시작은 적절한 채널에 이동체가 존재하는가를 판정할 필요가 있다. 결정의 신속성을 요구하기 때문에, 오직 이동체의 수신 신호 강도만이 이 목적에 부합된다. 따라서, 상기 SSI 전압은, 특정 임계치 전압과 비교되고, 존재 검출의 기준으로서 사용된다. 상기 이동체가 검출하는 임계 전압은 소브트웨어에 따라 선택된다. 존재 검출 임계치 하드웨어(presence detect threshold hardware)로의 억세스는 3비트의 버스를 통해 실현되고, 해당 버스는 8개의 값중 하나가 소정의 범위로부터 선택되도록 한다.
상기 소정의 범위는 2개의 변수에 대해 보상이 되도록 한다. 즉, 1) 다른 셀 사이트(cell-site)특성은 다른 존재 검출 반송파 대 잡음비(Carrier to Noise ratios : C/N)를 필요하게 된다. 예를 들어, 작은 도시에 있어서 셀은 동일 채널 방해를 피하기 위해 보다 높은 검출 임계치를 요하는 반면, 광범위한 교외의 셀은 거리가 먼, 낮은 레벨의 이동체를 검출하기 위해 더 낮은 검출 임계치를 요한다. 2) 다른 수신기 프런트 엔드(105) 구성은 다른 수신기 잡음층을 만든다. 따라서, 측정의 C/N값에서의 이동체의 존재를 검출하기 위해서는, 상기 검출 임계치는 가변적이어야 한다.
랜덤 억세스 채널(RACH)동안에 AGC는 다음과 같이 실행된다. 랜덤 억세스 버스트(200)타임슬롯에 선행하는 가드 구간에서의 시작으로, 상기 SSI RAM(345)으로부터의 출력은 AGC RAM(350)의 어드레스 라인으로 직접 보내진다. 상기 AGC RAM의 출력은 8개의 감쇄기 (AGC7: 305) 및 감쇄기(AGC0-AGC6: 315)의 블럭을 제어한다. AGC RAM의 출력은 매 A/D 컨버터(335)의 샘플마다(약 1μs마다 한번) 갱신된다. 이 과정동안에 때때로, 이동체 존재 검출부(330)는 상기 랜덤 억세스 버스트(200)가 상기 타임슬롯에 도달한 것을 표시한다. 존재 검출부(330)는 제어 프로세서 (340)에 버스트의 존재를 통지하고, 또 그 싯점에서, AGC 시스템은 적절한 AGC 상태로 수렴하기 시작한다. 이 반복적인 처리는 이동체가 존재하는 것으로 결정된 후 거의 28μs가 경과하기까지 반복되고, 이 시점에서 AGC7이 삽입된다. 20μs가 더 지난 후에, AGC0내지 AGC6(315)가 삽입된다. 이 48μs의 총 획득 시간은, 이동체가 상기 랜덤 억세스 버스트의 시작 28μs 전에 검출 가능한 경우에, 충분한 SSI응답시간을 보증하기 때문에 선택된다. 이러한 시나리오는 이동체의 전력이 상기 랜덤 억세스 버스트(200)의 타임슬롯에 선행하는 가드 구간 동안에 변동하는 결과로서 발생할 수 있다. 모든 경우에서, 상기 AGC 시스템은 상기 랜덤 억세스 버스트(200)의 시작의 8개의 테일 비트(tail bit)의 끝앞에 적합한 AGC상태를 획득한다.
제4도는, RCU(140)가 랜덤 억세스 버스트(200)에 대한 AGC를 실행하는 단계를 도시한다. RCU(140)는, 단계(400)에서, 연속적인 신호 진폭에 연관된 제어값을 기억하고, 단계(405)에서, TDMA 타임슬롯 동안의 수신 버스트신호가 도달하는 때를 검출한다. 그 다음에, RCU(140)는, 단계(410)에서, 수신 버스트 신호를 적어도 하나의 TDMA 타임슬롯의 소정 주기동안 모니터링하고, 단계(415)에서, 상기 수신된 버스트 신호의 진폭에 대응하는 진폭 제어값을 선택한다. 그 다음에, RCU(140)는, 단계(420)에서, 적어도 상기 소정의 시간 주기후에 수신 버스트 신호의 진폭을 제어한다. 이러한 방법으로, RACH의 버스트 신호가 검출되고, RACH 타임 슬롯의 지속시간 동안에 AGC가 적용된다.

Claims (10)

  1. 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 제어하는 시분할 다중 접속(TDMA) 통신 시스템에서의 수신기 모듈로서, 상기 임의로 수신된 버스트 신호는 하나의 TDMA 타임 슬롯 동안 상기 수신기 모듈에 입력되고, 연속적 신호 진폭에 관련된 진폭 제어간을 기억하는 수단과 ; TDMA 타임슬롯 시간 동안, 상기 임의로 수신된 버스트 신호가 도달하는 때를 검출하는 수단과 ; 상기 검출수단에 응답하여, 상기 TDMA 타임슬롯의 적어도 하나의 소정시간 주기에 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 모니터링하는 수단과 ; 상기 모니터링 수단에 응답하여, 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭에 대응하는 진폭 제어값을 선택하는 수단, 및 ; 상기 선택된 진폭 제어값에 응답하여, 상기 적어도 하나의 소정 시간 주기후에 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출 수단은, 소정의 존재 임계치(presence threshold)를 제공하는 수단과, 상기 수신된 버스트 신호의 진폭이 상기 소정의 존재 임계치보다 더 클때를 결정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 감쇄시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 모듈.
  4. 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 제어하고, 입력으로서 하나의 TDMA 시간 동안 적어도 하나로 수신된 버스트 신호를 갖는 수신기 모듈을 사용하는 시분할 다중 접속(TDMA)기지국으로서, 하나의 TDMA타임슬롯의 시간 동안 상기 임의로 수신된 버스트 신호를 수신하는 적어도 하나의 안테나와 ; 연속적 신호 진폭에 관련된 진폭 제어 값을 기억하는 수단과 ; 상기 TDMA 타임슬롯 시간 동안 상기 임의로 수신된 버스트 신호가 도달하는 때를 검출하는 수단과 상기 검출 수단에 응답하여, 상기 TDMA 타임슬롯의 적어도 하나의 소정의 시간 주기에 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 모니터링하는 수단과 ; 상기 모니터링 수단에 응답하여, 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭에 대응하는 진폭 제어값을 선택하는 수단, 및 ; 상기 선택된 진폭 제어값에 응답하여, 적어도 상기 하나의 소정의 시간 주기 후에 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 TDMA 기지국.
  5. 제4항에 있어서, 상기 검출 수단은, 소정의 존재 임계치를 제공하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TDMA 기지국.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출수단은, 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭이 상기 소정의 존재 임계치보다 더 클때를 결정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TDMA기지국.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 감쇄시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 TDMA기지국.
  8. 시분할 다중 접속(TDMA) 통신 시스템에 사용된 수신기 모듈에서 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 제어하는 방법으로서, 상기 임의로 수신된 버스트 신호는 하나의 TDMA 타임슬롯의 시간 동안 상기 수신기 모듈에 입력되고, 연속 신호 진폭에 관련된 진폭 제어값을 기억하는 단계와 ; 상기 TDMA 타임슬롯 시간 동안 상기 임의로 수신된 버스트 신호가 도달하는 때를 검출하는 단계와 ; 상기 검출 단계에 응답하여 상기 TDMA타임 슬롯의 적어도 하나의 소정 시간 주기에 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 모니터링하는 단계와 ; 상기 모니터링 단계에 응답하여, 상기 임의로 수신된 버스트신호의 진폭에 대응하는 진폭 제어값을 선택하는 단계, 및 ; 상기 선택된 진폭 제어값에 응답하여, 적어도 하나의 상기 소정 시간 주기 후에 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 모듈에서 임의로 수신된 버스트신호의 진폭 제어방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검출단계는, 소정의 존재 임계치를 제공하는 단계와, 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭이 상기 소정의 존재 임계치보다 더 클때를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 모듈에서 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭 제어방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어 단계는, 상기 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭을 감쇄시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기 모듈에서 임의로 수신된 버스트 신호의 진폭 제어방법.
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