KR100713395B1 - 자동 이득제어 시스템의 비선형 왜곡 제거 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 이득제어(AGC)기능을 가지는 이동 통신시스템에서 전력이 큰 고주파(RF) 신호가 수신되거나 전력이 큰 신호가 송신될 필요가 있는 경우에 발생될 수 있는 비선형적 왜곡을 제거하기 위해 송수신 국부 발진기의 출력 레벨을 적응적으로 제어하는 장치를 제안한다. 수신단 초단에 입력되는 고주파신호가 클 경우에는 국부발진기의 출력 레벨을 낮추어 하향 주파수 변환기로 제공하여, 수신단 AGC 루프로 입력되는 신호가 왜곡되는 것을 방지한다. 송신단 출력 신호가 클 경우에는 송신 AGC증폭기의 출력을 어느 정도 줄이는 대신 IF단에 위치해 있는 상향 주파수 변환기로 입력되는 국부발진기의 출력레벨을 높임으로써 같은 출력 레벨을 얻으면서도 신호에 대한 비선형 왜곡이 더 적은 신호를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 본 발명은 전체 송수신 AGC루프의 선형 동작 범위를 넓힌 것과 같으므로 비선형 왜곡에 의한 AGC루프의 선형영역 동작 범위의 제한에 따른 시스템 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.

자동 이득제어(AGC), 비선형 왜곡, 전력 비교, 기준주파수 제어, 주파수변환

Description

자동 이득제어 시스템의 비선형 왜곡 제거 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING NONLINEAR DISTORTION IN AN AUTOMATIC GAIN CONTROL SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 따른 자동 이득제어 시스템의 비선형 왜곡 제거 장치의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 자동 이득제어 시스템의 비선형 왜곡 제거 장치의 구성을 보여주는 도면.

본 발명은 이동 통신시스템에 관한 것으로, 특히 자동 이득제어 기능을 가지는 시스템에서 비선형 왜곡을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로 이동 통신시스템의 내부에서는 수신 신호의 세기를 이용하여 송수신단의 이득을 자동으로 제어하는 자동 이득제어(AGC: Automatic Gain Control) 기능이 수행된다. 이러한 AGC 기능을 가지는 이동 통신시스템(이하 "AGC시스템"이라 칭함)에 따르면, 송신시에는 다른 이동국 사용자들과의 상호 간섭에 의한 시스 템의 성능 저하를 방지하기 위해 기지국으로부터 각 이동국마다 서로 다르게 송신된 송신전력 조정 명령에 의해 적절한 송신 전력으로 송신을 하기 위해 송신 전력증폭기의 이득을 적절히 조절한다. 이와 달리, 수신시에는 기지국과의 거리 변화 및 차량이나 보행자의 이동에 다른 수신 전력의 시간적인 변화인 페이딩(fading) 현상을 보상하기 위해 수신 증폭기의 이득을 적절히 조절한다.

도 1은 종래 기술에 따른 AGC시스템의 구성을 보여주는 도면이다. 이러한 장치는 미합중국 특허번호 제5,257,283호, 제목 "SPREAD SPECTRUM TRANSMITTER POWER CONTROL METHOD AND SYSTEM"하의 Fig. 5에 도시된 구성을 기준으로 하여 도시된 것이다.

상기 도 1을 참조하면, 안테나로부터 수신된 신호는 하향 주파수 변환기(DOWN CONVERTER) 90과, 대역통과필터(BPF: Band Pass Filter) 92를 거쳐 중간주파 증폭기(IF AMP: Intermediate Frequency Amplifier) 94로 입력된다. 상기 중간주파 증폭기 94의 출력은 A/D 변환기 106을 거쳐서 기저대역 프로세서(BASEBAND PROCESSOR) 108로 입력되며, 또한 AGC검출기(DETECTOR) 96으로도 입력된다. 상기 AGC검출기 96은 두 가지 용도로 이용된다.

첫째는, 수신시 상기 IF 증폭기 94의 이득을 조정하는 제어 전압을 발생시켜서 수신 신호의 레벨을 일정하게 유지시키는 것이다.

둘째는, 송신시 기지국으로부터 송신된 이동국 전력조정 명령에 의해 설정된 값으로 송신 전력을 조정하기 위해 상기 AGC검출기 96의 출력은 제어 프로세서(CONTROL PROCESSOR) 110이 발생한 기준 전력 레벨 값과 비교하게 된다. 상기 기준 전력 레벨 값은 D/A변환기 112를 거친 후 비교기 98로 입력된다. 이때 비교기 98의 출력은 비선형 필터(NON-LINEAR FILTER) 100으로 입력되며 이 필터는 상기 비교기 98의 출력 변화율에 따라 비선형적으로 출력이 변화하는 특성을 가지고 있다. 상기 비선형 필터 100의 특성은 송신 전력의 급격한 증가에 의한 시스템의 성능 저하를 방지하기 위해 송신 전력 제어 전압의 증가율을 감소율보다 낮게 설정해주는 역할을 한다. 또한, 이동국의 송신시 IF증폭기 104는 송신 변조기(TRANSMIT MODULATOR)(도시하지 않음)로부터 입력된 신호를 상기 제어 프로세서 110으로부터 발생되는 제어신호로 조정하는데, 이때 상기 IF증폭기 104의 이득을 제어하기 위한 제어 전압 발생을 위해 D/A변환기 114가 필요하게 된다. 상기 IF증폭기 104의 출력 신호는 IF 증폭기 102로 입력되며, 상기 비선형 필터 100에 의한 출력이 또한 상기 IF증폭기 102를 제어하게 되어 송신시 자동 이득제어가 가능해지는 것이다.

상기 도 1에 도시된 바와 같은 AGC시스템은 수신단 초단에 큰 전력 레벨의 입력 신호가 들어올 경우 고주파(RF: Radio Frequency)단에 위치해 있는 여러 소자들이 포화되어 수신 신호가 비선형적으로 왜곡되는 현상이 발생한다. 결국 이러한 왜곡 신호는 AGC 루프(loop)로 입력되며, 모뎀에서 기저대역 신호를 복조시에는 AGC 루프에 의한 클리핑(clipping) 왜곡까지 더해져서 신호 복조의 성능이 저하된다. 송신시에도 마찬가지의 문제가 발생한다. 즉 송신 전력을 크게 증가시킬 필요가 있을 경우에 송신 AGC 증폭기만을 이용하여 송신 전력을 제어하게 되면, 송신단 AGC 증폭기의 큰 출력으로 인해 다음 단에 있는 RF 소자들이 쉽게 포화될 우려가 있다. 그러므로 이처럼 수신 전력이 크거나 송신 전력이 클 경우 AGC 루프로 입력되거나 출력되는 신호의 비선형 왜곡을 방지하지 않으면 AGC 루프로 입력되는 신호나 출력되는 신호가 비선형적으로 왜곡된 채로 다음단으로 전송되므로 전체적인 시스템의 성능이 저하되게 된다.

물론 상기 도 1에 도시된 바와 같이 송신단에 비선형 필터 100을 구비시킴으로써 출력 레벨이 큰 신호를 송신할 필요가 있을 경우, 송신단 AGC 증폭기가 포화되는 것을 방지할 수도 있다. 그러나 이러한 비선형 필터 100을 특성에 적합하게 구현하기는 결코 용이하지 않다. 게다가, IF 증폭기 102의 이득을 제어하기 위해서는 IF 증폭기 102의 이득 가변 제어전압 범위로 상기 비선형 필터 100의 출력 레벨을 변화시켜줄 수 있는 부가적인 회로가 필요한데, 이러한 레벨 변환을 위한 회로 역시 상기 비선형 필터 100의 비선형적인 특성으로 인해 구성하기가 용이하지 않다.

따라서 본 발명의 목적은 AGC시스템에서 송수신 신호가 비선형적으로 왜곡되는 현상을 제거하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 AGC시스템에서 수신단 초단의 입력 신호가 클 경우에 수신단 AGC 루프로 입력되는 신호가 RF단에 의해 왜곡됨을 방지하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 AGC시스템에서 송신단 출력신호가 클 경우에 IF단 에 위치해 있는 AGC 루프에서 출력되는 신호가 왜곡됨을 방지하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 AGC시스템에서 송수신 신호의 전력이 클 경우 RF 소자들이 포화됨을 방지하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 AGC시스템에서 송수신 신호의 전력이 클 경우 시스템의 성능이 저하됨을 방지하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 AGC시스템에서 전력이 큰 고주파(RF) 신호가 수신되거나 전력이 큰 신호가 송신될 필요가 있는 경우에 발생될 수 있는 비선형적 왜곡을 제거하기 위해 송수신 국부 발진기의 출력 레벨을 적응적으로 제어하는 장치를 제안한다. 수신단 초단에 입력되는 고주파신호가 클 경우에는 국부발진기의 출력 레벨을 낮추어 하향 주파수 변환기로 제공하여, 수신단 AGC 루프로 입력되는 신호가 왜곡되는 것을 방지한다. 송신단 출력 신호가 클 경우에는 송신 AGC증폭기의 출력을 어느 정도 줄이는 대신 IF단에 위치해 있는 상향 주파수 변환기로 입력되는 국부발진기의 출력레벨을 높임으로써 같은 출력 레벨을 얻으면서도 신호에 대한 비선형 왜곡이 더 적은 신호를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 본 발명은 전체 송수신 AGC루프의 선형 동작 범위를 넓힌 것과 같으므로 비선형 왜곡에 의한 AGC루프의 선형영역 동작 범위의 제한에 따른 시스템 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 제1견지(aspect)에 따르면, 자동 이득제어 기능을 가지는 이동 통신시스템의 수신단에서의 비선형 왜곡을 제거하기 위한 장치는, 수신 고주파신호의 전력을 검출하는 전력 검출기와, 상기 검출된 수신 고주파신호의 전력과 수신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 비교 제어전압을 발생하는 비교기와, 상기 발생된 비교 제어전압에 따라 기준주파수 신호를 증폭하여 출력하는 전압제어증폭기와, 상기 수신 고주파신호와 상기 전압제어증폭기의 출력을 주파수 혼합하여 중간주파수 신호로 변환하는 하향 주파수 변환기와, 상기 중간주파수 신호의 전력이 일정하도록 인가되는 자동 이득 제어전압에 따라 증폭하여 이 증폭된 신호를 복조 동작을 위해 출력하는 자동 이득제어 증폭기를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 제2견지에 따르면, 자동 이득제어 기능을 가지는 이동 통신시스템의 송신단에서의 비선형 왜곡을 제거하기 위한 장치는, 변조된 송신신호의 전력이 자동 이득제어 일정하게 유지되도록 송신신호 전력레벨 제어전압에 따라 증폭하는 자동 이득제어 증폭기와, 상기 송신신호 전력레벨 제어전압과 송신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 비교 제어전압을 발생하는 비교기와, 상기 발생된 비교 제어전압에 따라 기준주파수 신호를 증폭하여 출력하는 전압제어증폭기와, 상기 자동 이득제어 증폭기의 출력신호와 상기 전압제어증폭기의 출력을 주파수 혼합하여 고주파 신호로 변환하는 상향 주파수 변환기와, 상기 고주파 신호를 전력 증폭하여 이 증폭된 신호를 송신 동작을 위해 출력하는 전력증폭기를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 제3견지에 따르면, 자동 이득제어 기능을 가지는 이동 통신시스템의 비선형 왜곡 제거 장치는, 기준주파수 신호를 발진하는 발진기와, 수신 고주파신호의 전력을 검출하는 전력 검출기와, 상기 검출된 수신 고주파신호의 전력과 수 신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 수신 비교 제어전압을 발생하는 제1비교기와, 상기 수신 비교 제어전압에 따라 상기 기준주파수 신호를 증폭하여 출력하는 제1전압제어증폭기와, 상기 수신 고주파신호와 상기 제1전압제어증폭기의 출력을 주파수 혼합하여 중간주파수 신호로 변환하는 하향 주파수 변환기와, 상기 중간주파수 신호의 전력이 일정하도록 인가되는 자동 이득 제어전압에 따라 증폭하여 이 증폭된 신호를 복조 동작을 위해 출력하는 수신 자동 이득제어 증폭기와, 상기 수신전력 기준값과, 송신전력 기준값 및 송신신호 전력레벨 제어전압을 결정하여 제공하는 제어부와, 변조된 송신신호의 전력이 자동 이득제어 일정하게 유지되도록 상기 송신신호 전력레벨 제어전압에 따라 증폭하는 송신 자동 이득제어 증폭기와, 상기 송신신호 전력레벨 제어전압과 상기 송신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 송신 비교 제어전압을 발생하는 제2비교기와, 상기 송신 비교 제어전압에 따라 상기 기준주파수 신호를 증폭하여 출력하는 제2전압제어증폭기와, 상기 송신 자동 이득제어 증폭기의 출력신호와 상기 제2전압제어증폭기의 출력을 주파수 혼합하여 송신 고주파 신호로 변환하는 상향 주파수 변환기와, 상기 송신 고주파 신호를 전력 증폭하여 이 증폭된 신호를 송신 동작을 위해 출력하는 전력증폭기를 포함하여 이루어진다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 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.

우선 본 발명은 AGC 루프 자체에서는 신호에 포함된 비선형성을 제거할 수 없으므로, 수신신호의 전력이 클 경우에는 미리 RF단의 비선형성을 제어함으로써 AGC 루프로 입력되는 신호의 비선형성을 줄이도록 한다. 또한 본 발명은 송신 신호의 전력이 클 경우에 송신 AGC 증폭기의 이득이 너무 커지면 송신 AGC 증폭기의 출력에서도 상당한 양의 비선형 왜곡이 발생할 수 있으므로, 송신 AGC 증폭기의 비선형 왜곡을 방지하기 위해 송신 AGC 증폭기의 출력을 어느 정도 줄이는 대신에 IF단에 위치해 있는 국부발진기의 출력 레벨을 상대적으로 높임으로써 같은 송신 전력이 뒷단에 전달될 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명에 따라 AGC시스템에서 발생될 수 있는 비선형 왜곡을 제거하는 장치의 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 안테나 200을 통해 수신된 고주파(RF) 신호는 송수신 주파수를 분리하는 듀플렉서(Duplexer) 202에 의해 분리된 후 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier) 204로 인가된다. 상기 저잡음 증폭기 204는 상기 듀플렉서 202에 의해 분리된 수신 신호를 저잡음 증폭한 후 저잡음 증폭된 신호를 하향 주파수 변환기 214 및 전력검출기 206으로 인가한다. 상기 전력검출기 206은 상기 저잡음 증폭된 신호를 입력하여 수신 신호의 전력을 검출(측정)한다. 이 전력검출기 206에 의해 검출된 수신 신호의 전력에 비례하는 일정 값은 비교기 208로 인가된다. 상기 비교기 208로는 제어부(모뎀) 226으로부터 제공되는 수신전력 기준값 RX_THD가 또한 인가된다. 상기 비교기 208은 상기 인가되는 두 값을 비교하고, 그 비교결과를 전압제어증폭기(VCA: Voltage Controlled Amplifier) 212의 제어전압 입력단자로 인가한다. 이때 비교기 208로부터 출력되는 값은 수신 신호의 전력과 상기 수신전력 기준값의 차이에 역비례하는 비교 제어 전압 값이다. 상기 전압제어증폭기 212는 국부발진기(OSC: Oscillator) 210에 의해 발진된 기준주파수 신호를 입력하여 상기 비교기 208로부터 출력된 비교 제어 전압에 대응하는 신호로 증폭하여 출력한다. 상기 비교기 208은 상기 수신 신호의 전력이 상기 수신전력 기준값보다 같거나 더 클 경우에 상기 비교 제어전압을 발생하고, 전압제어증폭기 212는 발진기 210에 의해 발진된 기준주파수 신호의 레벨을 상기 비교 제어전압에 따라 낮추어 출력한다.

하향 주파수 변환기 214는 상기 저잡음 증폭기 204의 출력과 상기 전압제어증폭기 212의 출력을 입력하여 주파수 혼합한 후 출력한다. 이때 상기 하향 주파수 변환기 214로부터 출력되는 신호는 고주파 신호가 중간주파수 신호로 변환된 신호이다. 수신 AGC증폭기 216은 상기 하향 주파수 변환기 214의 출력을 입력하고 AGC회로 224로부터 인가되는 자동 이득 제어전압에 따라 제어하여 수신 신호의 전력이 일정하게 유지되도록 한다. 상기 수신 AGC증폭기 216의 출력은 복조기 218로 인가된 후 I채널 및 Q채널의 기저대역 신호로 복조된다. 저역통과필터(LPF: Low Pass Filter) 220은 상기 복조된 I채널 및 Q채널 기저대역 신호를 저역통과필터링한다. 저역통과필터링된 I채널 및 Q채널 기저대역 신호는 A/D변환기 222를 거쳐서 실제 AGC 알고리즘을 수행하는 AGC회로 224로 인가된다. 상기 AGC회로 224에 의해 자동 이득제어된 I채널 및 Q채널 데이터 RX_DATA는 제어부(모뎀) 226으로 인가된다. 상기 AGC회로 224는 상기 AGC 증폭기 216이 수신 신호의 전력이 일정하게 유지할 수 있도록 제어하는 자동 이득 제어전압을 발생한다.

상기 제어부 226은 AGC회로 224로부터의 수신데이터 RX_DATA를 제공받으며, 송신을 위한 데이터 TX_DATA를 D/A변환기 228로 출력한다. 또한 상기 제어부 226은 수신전력 기준값 RX_THD와, 송신전력 기준값 TX_THD와, 송신신호 전력레벨 제어전압값 TX_LEVEL을 결정하여 상기 비교기 208과, 비교기 236과, 송신 AGC 증폭기 234로 각각 출력한다.

상기 수신전력 기준값 RX_THD는 비트에러율(BER: Bit Error Rate)의 성능이 저하되는 전력 값이다. 안테나 200을 통해 수신된 고주파신호는 최종적으로 A/D변환기 222를 거쳐 출력되는데, 이때 A/D변환기 222의 출력 신호중에서 왜곡이 발생하는 신호에 대응하는 고주파신호보다 큰 전력을 가지는 고주파신호는 BER의 성능을 저하시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명에서는 왜곡을 발생시킬 수 있는 고주파신호들의 기준값을 상기 수신전력 기준값 RX_THD으로 미리 설정하고, 이 설정값보다 큰 전력의 고주파신호가 수신되는 경우에는 수신 기준주파수의 레벨을 낮추어 하향 주파수 변환기 214로 인가함으로써 AGC단으로는 비선형성 왜곡이 제거된 신호가 인가되도록 한다.

상기 송신신호 전력레벨 제어전압값 TX_LEVEL은 송신신호의 전력이 자동 이득제어되어 일정하게 유지된 전력을 가지는 신호가 송신되도록 하기 위해 제어부 226이 AGC증폭기 234로 제공하는 값으로, 수신 신호로부터 결정되는 값이다. 상기 송신전력 기준값 TX_THD는 상기 AGC증폭기 234로부터 출력되는 송신신호중에서 어느 전력값 이상의 송신신호는 RF단을 거쳐 송신될 시 왜곡이 발생할 수 있으므로 이렇게 발생되는 왜곡을 제거하기 위한 것이다. 그러므로, 본 발명에서는 송신신호 전력레벨을 결정하는 상기 송신신호 전력레벨 제어전압값 TX_LEVEL과 왜곡이 발생할 수 있는 송신신호의 기준이 되는 송신전력 기준값 TX_THD를 비교하여 상기 기준값 TX_THD보다 상기 제어값 TX_LEVEL이 같거나 큰 경우에 AGC증폭기 234의 출력을 줄이는 대신에 송신 기준주파수의 레벨을 높여 상향 주파수 변환기 214로 인가함으로써 AGC단으로부터 출력되는 신호중 비선형성 왜곡이 포함된 신호가 제거되도록 한다.

송신 동작시 제어부 226은 송신을 위한 I채널 및 Q채널 데이터 TX_DATA를 D/A변환기 228로 출력한다. 상기 D/A변환기 228은 상기 송신 데이터 TX_DATA를 아날로그 송신신호로 변환한다. LPF 230은 상기 아날로그 송신신호를 저역통과필터링한다. 변조기 232는 상기 LPF 230에 의해 저역통과필터링된 송신신호를 변조하여 AGC 증폭기 234로 출력한다. 상기 AGC 증폭기 234는 상기 변조기 232의 출력을 상기 제어부 226으로부터 제공되는 송신신호 전력레벨 제어전압값 TX_LEVEL에 따라 증폭하여 출력한다. 상기 AGC증폭기 234로부터 출력되는 신호는 일정한 전력값을 가지는 신호로, 상향 주파수 변환기 240으로 인가된다.

비교기 236은 제어부 226으로부터 송신전력 기준값 TX_THD와 송신신호 전력레벨 제어전압값 TX_LEVEL을 입력하여 비교하고, 그 차이에 역비례하는 비교 제어전압을 전압제어증폭기(VCA) 238로 인가한다. 상기 전압제어증폭기 238은 국부발진 기 210에 의해 발진된 기준주파수를 입력하고, 이 입력된 기준주파수를 상기 비교기 236으로부터 제공되는 비교결과값에 따라 증폭하여 상향 주파수 변환기 240으로 출력한다. 상기 비교기 236은 송신신호의 전력을 결정하는 상기 송신신호 전력레벨 제어전압값 TX_LEVEL이 상기 송신전력 기준값 TX_THD보다 같거나 더 클 경우에 상기 비교 제어전압을 발생하고, 전압제어증폭기 238은 발진기 210에 의해 발진된 기준주파수 신호의 레벨을 상기 비교 제어전압에 따라 높여 출력한다.

상향 주파수 변환기 240은 상기 AGC증폭기 234의 출력과 상기 전압제어증폭기 238의 출력을 주파수 혼합하여 출력한다. 이때 상향 주파수 변환기 240으로부터 출력되는 신호는 중간주파수 신호가 고주파신호로 변환된 신호이다. 전력증폭기 242는 상기 상향 주파수 변환기 240으로부터 출력되는 고주파신호를 전력증폭하여 출력한다. 상기 전력증폭기 242에 의해 전력증폭된 고주파신호는 듀플렉서 202를 거쳐서 안테나 200을 통해 공기중으로 방사된다.

상기 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 비선형 왜곡 제거장치에 의해 수행되는 동작을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

지금, 안테나 200을 통한 수신 신호가 듀플렉서 202를 거쳐 저잡음증폭기 204로 입력되었다고 가정한다. 상기 저잡음증폭기 204는 상기 수신 신호를 저잡음증폭하여 출력한다. 상기 저잡음증폭기 204의 출력은 전력검출기 206으로 인가되어 수신 고주파신호의 전력이 측정되고, 이 측정된 전력값이 비교기 208로 인가된다. 이때 수신 고주파신호의 전력이 큰 경우는 상기 저잡음증폭기 204의 출력이 포화되어 수신 신호에 비선형 왜곡이 발생할 수 있다. 이 경우 상기 저잡음증폭기 204의 출력이 하향 주파수 변환기 214로 입력되면 역시 여기에서도 비선형 왜곡이 발생되어 점점 더 신호에 왜곡이 많이 생기게 된다. 이러한 경우에 상기 AGC증폭기 216으로 인가되는 신호는 왜곡되며, 이 왜곡된 신호가 큰 입력신호에 대해서 클리핑 역할을 하는 AGC증폭기 216을 거치면 더 많은 왜곡이 발생하게 된다. 그러므로 이 경우에는 AGC증폭기 216으로 입력되는 신호가 왜곡이 되지 않은 상태로 되게 할 필요가 있다. 즉, 상기 저잡음증폭기 204의 출력 신호의 전력이 큰 경우 상기 전력검출기 206에서 출력되는 값이 커지게 되는데, 상기 비교기 208은 이 전력검출기 206으로부터 출력되는 값과 상기 제어부 226에서 제공되는 수신전력 기준값 RX_THD을 비교하고, 그 비교 결과를 비교 제어 전압으로서 상기 전압제어증폭기 212로 인가한다. 그러면, 상기 전압제어증폭기 212는 상기 하향 주파수 변환기 214로 인가되는 발진기 210의 출력 레벨을 적응적으로 조정하여 상기 하향 주파수 변환기 214로 출력한다.

상기 비교기 208로 제공되는 수신전력 기준값 RX_THD를 설정하는 방법은 다음과 같다. 수신단 초단으로 큰 입력신호가 입력될 경우 최종적으로 상기 A/D변환기 222를 거친 신호가 심하게 왜곡되게 되고, 이 경우에 상기 제어부 226에서의 BER 성능 저하와 비례하게 된다. 그러므로 BER 성능 저하에 해당하는 전력검출기 206의 출력값, 즉 수신 고주파신호를 미리 수신전력 기준값으로 설정해놓고 현재 수신되고 있는 데이터의 BER을 측정하여 해당하는 기준값을 상기 수신전력 기준값 RX_THD로 비교기 208로 입력되도록 한다. 그러면 상기 비교기 208은 상기 제어부 226로부터의 상기 수신전력 기준값 RX_THD와 전력검출기 206의 출력값을 비교한다. 이때 전력검출기 206의 출력값이 같거나 더 클 경우에만 해당하는 상기 전압제어증폭기 212을 제어하기 위한 전압이 발생되도록 한다. 이렇게 하는 이유는 전력검출기 206의 출력이 상기 수신전력 기준값 RX_THD과 같거나 더 클 경우는 수신 고주파 신호가 매우 크므로, 상기 발진기 210의 출력 레벨을 낮추어 상기 하향 주파수 변환기 214의 출력 레벨을 조정할 수 있게 되어 결과적으로 AGC증폭기 216으로 입력되는 상기 하향 주파수 변환기 214의 출력 레벨을 조정할 수 있기 때문이다. 참고적으로, 하향 주파수 변환기 214의 이득은 발진기 210의 출력 레벨에 따라 달라지게 된다.

송신신호가 큰 경우에 발생하는 송신 AGC증폭기 234의 제어 과정도 마찬가지로 설명될 수 있다.

상기 제어부 226의 출력중에서 송신 AGC증폭기 234를 제어하기 위한 송신신호 전력레벨 제어전압값 TX_LEVEL은 상기 AGC증폭기 234의 제어전압 단자로 입력된다. 상기 AGC증폭기 234로부터 출력되는 중간주파수 신호는 상향 주파수 변환기 240에서 고주파신호로 변환된다. 이때 상기 상향 주파수 변환기 240의 또 다른 입력은 상기 발진기 210의 출력을 증폭한 전압제어증폭기 238의 출력이 된다. 상기 전압제어증폭기 238로부터 출력되는 제어전압은 상기 제어부 226에서 발생되는 송신전력 기준값 TX_THD와, 수신 신호로부터 결정된 송신 AGC증폭기 234의 제어전압 TX_LEVEL의 비교결과에 따른 값이다. 여기서 제어부 226으로부터 발생되는 송신전력 기준값 TX_THD의 설정은 다음과 같이 이루어진다.

송신신호를 매우 크게 키워야 할 경우에 송신 AGC증폭기 234의 이득이 매우 커지면 출력 신호에 어느 정도의 왜곡이 발생하게 된다. 이 경우에 상기 AGC증폭기 234의 이득을 원래의 값으로부터 줄이는 대신 상기 발진기 210의 출력 레벨을 높여 상기 상향 주파수 변환기 240으로 인가하여 상기 상향 주파수 변환기 240의 출력 레벨이 조정되도록 하면, 상기 AGC증폭기 234가 큰 이득을 가질 경우에도 상기 상향 주파수 변환기 240의 출력 레벨은 같아지게 되며, 이와 동시에 상기 AGC증폭기 234에서 발생하는 비선형 왜곡도 줄일 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동 통신시스템에서 RF단에 위치해 있는 국부발진기의 출력 레벨을 적응적으로 제어함으로써 수신단 초단의 입력신호가 클 경우에 수신단 AGC 루프로 입력되는 신호가 왜곡되는 것을 방지하는 이점이 있다. 또한 본 발명은 송신단 출력 신호가 클 경우에도 송신 AGC증폭기의 출력을 어느 정도 줄이는 대신 IF단에 위치해 있는 상향 주파수 변환기로 입력되는 국부발진기의 출력레벨을 높임으로써 같은 출력 레벨을 얻으면서도 신호에 대한 비선형 왜곡이 더 적은 신호를 얻을 수 있는 이점이 있다. 결과적으로 본 발명은 전체 송수신 AGC루프의 선형 동작 범위를 넓힌 것과 같으므로 비선형 왜곡에 의한 AGC루프의 선형영역 동작 범위의 제한에 따른 시스템 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (23)

1. 안테나를 통해 수신되는 입력 고주파신호를 저잡음증폭하여 수신 고주파신호를 출력하는 저잡음증폭기와, 상기 수신 고주파신호와 기준주파수 신호를 혼합하여 중간주파수 신호로 하향 변환하는 하향 주파수 변환기와, 상기 중간주파수 신호의 전력이 일정하도록 인가되는 자동 이득 제어전압에 따라 상기 중간주파수 신호를 증폭하고 이 증폭된 신호를 복조 동작을 위해 출력하는 자동 이득제어 증폭기를 구비하는 이동 통신시스템의 수신단에서 상기 수신 고주파신호의 레벨에 따라 상기 하향 주파수 변환기에서 발생하는 신호의 비선형 왜곡을 제거하기 위한 장치에 있어서,

   상기 수신 고주파신호의 전력을 검출하는 전력 검출기와,

   상기 검출된 수신 고주파신호의 전력과 미리 설정된 수신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 비교 제어전압을 발생하는 비교기와,

   상기 발생된 비교 제어전압에 따라 상기 기준주파수 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 기준주파수 신호를 상기 하향 주파수 변환기로 출력하는 전압제어증폭기를 포함함을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 비교기는, 상기 수신 고주파신호의 전력이 상기 수신전력 기준값보다 같거나 클 경우에 상기 기준주파수 신호의 레벨을 낮추기 위한 상기 비교 제어전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 수신전력 기준값은 최종적으로 복조하여 출력되는 수신데이터의 비트에러율(BER)의 성능이 저하되는 경우에 대응하는 수신 고주파신호의 전력 값으로 설정됨을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
5. 변조된 송신신호의 전력이 자동 이득제어 일정하게 유지되도록 송신신호 전력레벨 제어전압에 따라 송신을 위한 중간주파수 신호를 증폭하는 자동이득제어 증폭기와, 상기 자동 이득제어 증폭기의 출력 신호와 기준주파수 신호를 혼합하고 고주파 신호로 상향 변환하는 상향 주파수 변환기와, 상기 고주파 신호를 전력 증폭하여 이 증폭된 신호를 송신 동작을 위해 출력하는 전력증폭기를 구비하는 이동 통신시스템의 송신단에서 송신신호의 전력레벨이 클 경우에 상기 자동이득제어 증폭기의 이득이 커짐에 따라 상기 자동이득제어 증폭기에서 발생할 수 있는 신호의 비선형 왜곡을 제거하기 위한 장치에 있어서,

   상기 송신신호 전력레벨 제어전압과 미리 설정된 송신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 비교 제어전압을 발생하는 비교기와,

   상기 발생된 비교 제어전압에 따라 상기 기준주파수 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 기준주파수 신호를 상기 상향 주파수 변환기로 출력하는 전압제어증폭기를 포함함을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 비교기는, 상기 송신신호 전력레벨 제어전압이 상기 송신전력 기준값보다 같거나 클 경우에 상기 기준주파수 신호의 레벨을 높이기 위한 상기 비교 제어전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
7. 삭제
8. 제5항에 있어서, 상기 송신전력 기준값은 상기 자동 이득제어 증폭기의 출력이 송신될 시 신호 출력중에서 왜곡을 발생시키는 경우에 대응하는 송신 신호의 전력값으로 설정됨을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
9. 자동 이득제어 기능을 가지는 이동 통신시스템에서 송수신 신호의 비선형 왜곡을 제거하기 위한 장치에 있어서,

   기준주파수 신호를 발진하는 발진기와,

   안테나를 통해 수신되는 입력 고주파신호를 저잡음증폭하여 수신 고주파 신호를 출력하는 저잡음증폭기와,

   상기 수신 고주파신호의 전력을 검출하는 전력 검출기와,

   상기 검출된 수신 고주파신호의 전력과 미리 결정된 수신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 수신 비교 제어전압을 발생하는 제1비교기와,

   상기 수신 비교 제어전압에 따라 상기 기준주파수 신호를 증폭하여 출력하는 제1전압제어증폭기와,

   상기 수신 고주파신호와 상기 제1전압제어증폭기의 출력을 주파수 혼합하여 중간주파수 신호로 변환하는 하향 주파수 변환기와,

   상기 중간주파수 신호의 전력이 일정하도록 인가되는 자동 이득 제어전압에 따라 증폭하여 이 증폭된 신호를 복조 동작을 위해 출력하는 수신 자동 이득제어 증폭기와,

   상기 수신전력 기준값과, 송신전력 기준값 및 송신신호 전력레벨 제어전압을 결정하여 제공하는 제어부와,

   변조된 송신신호의 전력이 자동 이득제어 일정하게 유지되도록 상기 송신신호 전력레벨 제어전압에 따라 증폭하는 송신 자동 이득제어 증폭기와,

   상기 송신신호 전력레벨 제어전압과 상기 송신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 송신 비교 제어전압을 발생하는 제2비교기와,

   상기 송신 비교 제어전압에 따라 상기 기준주파수 신호를 증폭하여 출력하는 제2전압제어증폭기와,

   상기 송신 자동 이득제어 증폭기의 출력신호와 상기 제2전압제어증폭기의 출력을 주파수 혼합하여 송신 고주파 신호로 변환하는 상향 주파수 변환기와,

   상기 송신 고주파 신호를 전력 증폭하여 이 증폭된 신호를 상기 안테나를 통한 송신을 위해 출력하는 전력증폭기를 포함함을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1비교기는, 상기 수신 고주파신호의 전력이 상기 수신전력 기준값보다 같거나 클 경우에 상기 기준주파수 신호의 레벨을 낮추기 위한 상기 수신 비교 제어전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
11. 삭제
12. 제9항에 있어서, 상기 수신전력 기준값은 최종적으로 복조하여 출력되는 수신데이터의 비트에러율(BER)의 성능이 저하되는 경우에 대응하는 수신 고주파신호의 전력 값으로 설정됨을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
13. 제9항에 있어서, 상기 제2비교기는, 상기 송신신호 전력레벨 제어전압이 상기 송신전력 기준값보다 같거나 클 경우에 상기 기준주파수 신호의 레벨을 높이기 위한 상기 송신 비교 제어전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
14. 삭제
15. 제9항에 있어서, 상기 송신전력 기준값은 상기 송신 자동 이득제어 증폭기의 출력이 송신될 시 신호 출력중에서 왜곡을 발생시키는 경우에 대응하는 송신 신호의 전력값으로 설정됨을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 장치.
16. 안테나를 통해 수신되는 입력 고주파신호를 저잡음증폭하여 수신 고주파신호를 출력하는 저잡음증폭기와, 상기 수신 고주파신호와 기준주파수 신호를 혼합하여 중간주파수 신호로 하향 변환하는 하향 주파수 변환기와, 상기 중간주파수 신호의 전력이 일정하도록 인가되는 자동 이득 제어전압에 따라 상기 중간주파수 신호를 증폭하고 이 증폭된 신호를 복조 동작을 위해 출력하는 자동 이득제어 증폭기를 구비하는 이동 통신시스템의 수신단에서 상기 수신 고주파신호의 레벨에 따라 상기 하향 주파수 변환기에서 발생하는 신호의 비선형 왜곡을 제거하기 위한 방법에 있어서,

    상기 수신 고주파신호의 전력을 검출하는 과정과,

    상기 검출된 수신 고주파신호의 전력과 미리 설정된 수신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 비교 제어전압을 발생하는 과정과,

    상기 발생된 비교 제어전압에 따라 기준주파수 신호를 전압제어증폭하고, 상기 증폭된 기준주파수 신호를 상기 하향 주파수 변환기로 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 수신 고주파신호의 전력이 상기 수신전력 기준값보다 같거나 클 경우에 상기 기준주파수 신호의 레벨을 낮추기 위한 상기 비교 제어전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 방법.
18. 삭제
19. 제16항에 있어서, 상기 수신전력 기준값은 최종적으로 복조하여 출력되는 데이터의 비트에러율(BER)의 성능이 저하되는 경우에 대응하는 수신 고주파신호의 전력 값으로 설정됨을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 방법.
20. 변조된 송신신호의 전력이 자동 이득제어 일정하게 유지되도록 송신신호 전력레벨 제어전압에 따라 송신을 위한 중간주파수 신호를 증폭하는 자동이득제어 증폭기와, 상기 자동 이득제어 증폭기의 출력 신호와 기준주파수 신호를 혼합하고 고주파 신호로 상향 변환하는 상향 주파수 변환기와, 상기 고주파 신호를 전력 증폭하여 이 증폭된 신호를 송신 동작을 위해 출력하는 전력증폭기를 구비하는 이동 통신시스템의 송신단에서 송신신호의 전력레벨이 클 경우에 상기 자동이득제어 증폭기의 이득이 커짐에 따라 상기 자동이득제어 증폭기에서 발생할 수 있는 신호의 비선형 왜곡을 제거하기 위한 방법에 있어서,

    상기 송신신호 전력레벨 제어전압과 미리 설정된 송신전력 기준값을 비교하고 그 차이에 역비례하는 비교 제어전압을 발생하는 과정과,

    상기 발생된 비교 제어전압에 따라 상기 기준주파수 신호를 증폭하고, 상기 전압제어증폭된 기준주파수 신호를 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 송신신호 전력레벨 제어전압이 상기 송신전력 기준값보다 같거나 클 경우에 상기 비교 제어전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 방법.
22. 삭제
23. 제20항에 있어서, 상기 송신전력 기준값은 상기 자동 이득제어 증폭기의 출력이 송신될 시 신호 출력중에서 왜곡을 발생시키는 경우에 대응하는 신호의 전력값으로 설정됨을 특징으로 하는 비선형 왜곡 제거 방법.

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