KR100396777B1 - 송신전력 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송신전력 제어회로에 관한 것으로, 주파수 상향 변환기에서 소정 이득으로 출력된 신호를 고전력 증폭기에 의해 증폭하고, 그 증폭된 신호에서 한 주파수대의 신호만을 필터링하는 필터부와, 안테나를 통해 최종 출력되는 신호의 레벨에 따라 상기 주파수 상향 변환기의 송신이득값을 제어하는 제어회로부를 포함하는 주파수 상향 변환기 제어 회로에 있어서, 상기 주파수 상향 변환기는 안테나를 통해 최종 출력되는 신호를 검출하기 위한 주파수 검출 기능 및 그 검출된 출력신호를 상기 제어회로부에 출력하여 송신 이득값을 생성할 수 있도록 하고, 또한 상기 제어회로부에서 출력되는 송신 이득값 및 주파수 상향 변환기 내부의 송신이득 제어기에서 출력되는 이득 제어전압을 선택적으로 감쇠기(ATT)에 입력되도록 하여 송신전력을 제어하도록 구성함으로써, 기지국에서의 원하는 송신출력을 일정하게 유지하고, 또한 원하는 출력을 조절함에 있어서 최소한의 부품으로 동일한 기능을 수행할 수 있도록 하며, 기지국의 FA 증설시에 기지국 시스템을 탄력적으로 운용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

송신전력 제어회로{OUTPUT POWER CONTROLLING CIRCUIT}

본 발명은 주파수 상향 변환기에 관한 것으로, 특히 기지국에서의 원하는 송신출력을 일정하게 유지하고 또한 원하는 출력을 조절함에 있어서 최소한의 구성으로 동일한 기능을 수행할 수 있도록 하며, 기지국의 FA 증설시에 기지국 시스템을 탄력적으로 운용할 수 있도록 하는 송신전력 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로 주파수 상향 변환기는, 기저대역 신호를 혼잡(Traffic)수 및 신호의 이득(Gain) 등에 따른 전력(Power)의 변화를 보상하여 입력에 대한 출력이 일정한 이득을 갖도록 하고, 또한 출력을 일정하게 유지하도록 하는 역할을 한다.

도1은 종래의 송신전력 제어회로의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 중간주파 신호를 입력받아 이득 조정(AGC)하여 출력하는 주파수 상향 변환기(1)와; 상기 주파수 상향 변환기(1)에서 출력된 신호를 안테나를 통해 출력할 수 있도록 전력 증폭하는 고전력 증폭기(HPA : High Power Amplifier)(2)와; 상기 고전력 증폭된 신호에서 한 주파수대의 신호만을 필터링하여 출력하는 F.E.F(Front End Filter)(3)와; 기지국의 최종 출력신호를 검출하는 출력신호 검출부(4)와; 상기 출력신호 검출부(4)에서 출력된 신호에 의해 로컬 주파수 조정을 위한 제어신호 및 송신 이득값(TX_RF_GAIN)을 출력하는 제어회로부(5)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 주파수 상향 변환기(1)에서는 입력되는 중간주파 신호의 일부가 신호 분배되어 입력신호 검출기(1l)에 입력되고, 이에 따라 입력신호 검출기(1l)는 그 신호를 소정 레벨 증폭하여 송신이득 제어기(TX AGC CIRCUIT)(1m)에 인가하고,출력신호 검출기(1n)는 커플러(1h)를 통해 주파수 상향 변환기(1)의 최종 출력신호를 검출하여 송신이득 제어부(TX AGC CIRCUIT)(1m)에 인가한다.

이에 따라, 송신이득 제어기(1m)는 상기 제어회로부(5)에서 출력하는 송신이득값(TX_RF_GAIN)과 입력신호 검출기(1l) 및 출력신호 검출기(1n)에서 출력된 전압을 입력받아 감쇠기(ATT)(1e,1f)를 제어하여 적절한 이득이 얻어질 수 있도록 이득 제어전압(TX_AGC VOLTAGE)을 출력한다.

여기서, 설명이 생략된 PAD(1a)는 고정 감쇠기(Pixed Attenuator)를 의미하고, 아이솔레이터(1i)는 고전력 증폭기(HPA)에서 높은 레벨의 전압이 주파수 상향 변환기(1)에 역으로 입력되는 것을 방지하고 한 방향으로만 출력시키는 역할을 한다.

또한, 믹싱부(MIX1)에서는 주파수 상향 변환기(1)로 입력되는 중간주파 신호(TX_IF)에 대역 필터(1k)를 통해 필터링된 로컬 주파수(LOCAL1)를 믹싱하여 고주파(TX_RF)로 변환하게 된다.

다음, 상기 제어회로부(5)는 상기 출력신호 검출부(4)에서 출력된 신호를 에이디 변환하는 에이디 변환부(5a)와; 상기 에이디 변환된 신호를 모니터링하여 그에 따른 로컬 주파수를 제어하기 위한 제어신호(LO FREQ 제어신호) 및 송신 이득값(TX_RF_GAIN)을 출력하는 제어회로(5b)와; 상기 송신 이득값(TX_RF_GAIN)을 디에이 변환하는 디에이 변환부(5c)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 장치의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

일단, 주파수 상향 변환기(1)로 입력된 중간주파 신호(TX_IF)는 임의의 레벨과 이득을 갖는 고주파 신호(TX_RF)로 변환되어 출력되고, 이 고주파 신호(TX_RF)는 고전력 증폭기(HPA)(2)를 거쳐 전력 증폭된다.

다음, 상기 고전력 증폭된 신호 중 원하지 않는 주파수 성분은 F.E.F(3)에 의해 제거되며, 일정 주파수대의 신호만 필터링되어 송신 안테나(ANT)를 통해 복사된다.

이 과정에서 출력신호 검출부(4)는 송신 출력을 모니터링하여 원하는 레벨로 제어하기 위해서, F.E.F(3)의 커플링 단자를 통해 송신 안테나(ANT)로 출력되는 신호를 검출한다.

다음, 상기 검출된 출력 신호의 처리를 용이하게 하기 위하여 로컬 주파수(LOCAL2)를 믹싱하여 중간 주파수로 변환하고, 로컬 주파수(LOCAL2)가 믹싱된 신호는 필터부(SAW Filter)(4c)를 통해 원하지 않는 주파수 성분을 필터링한 후, 출력 검출기(4e)를 통해 신호의 레벨을 검출하여 출력한다.

상기 출력 검출기(4e)에서 검출된 신호 레벨은 제어회로부(5)에 입력되어 디지털 신호로 변환되고, 제어회로(5b)에서 상기 디지털로 변환된 신호 레벨과 롬(5d)에 저장되어 있는 파워 테이블의 전압 레벨을 비교하여, 원하는 출력 레벨인지를 판단하고 원하는 출력 레벨이 될 수 있도록 송신 이득값(TX_RF_GAIN)을 조정하게 된다.

다음, 상기 송신 이득값(TX_RF_GAIN)은 디에이 변환기(5c)에 의해 디에이 변환되어 주파수 상향 변환기(1)의 송신이득 제어기(1m)에 입력된다.

이에 따라, 상기 송신 이득값(TX_RF_GAIN)을 입력받은 주파수 상향변환기(1)는 전압제어 감쇠기(ATT)의 제어 전압을 변환시켜 송신 안테나에서의 출력이 원하는 값이 되도록 조정하는 것이다.

또한, 상기 제어회로(5b)는 주파수 상향 변환기(1) 및 출력신호 검출부(4)의 로컬 주파수 발진기(1j, 4f)의 발진 주파수를 제어하는 역할도 한다.

다시 말해, 출력신호 검출부(4) 내부에 존재하는 로컬 주파수(LOCAL2)를 원하는 주파수(FA : Frequency Allocation)로 변환하여 알파(A), 베타(B) 그리고 감마(G) 경로(Path)의 송신출력을 모니터링하여 제어회로부(5)의 롬(ROM)(5d)에 저장되어 있는 파워 테이블과 비교하여 원하는 출력이 아닌 경우, 제어회로부(5)에서 송신 이득값(TX_RF-GAIN) 신호를 변화 시켜가면서 롬(5d)에 저장되어 있는 원하는 출력과 같을 때까지 송신 이득값(TX_RF-GAIN)의 변화를 반복한다.

그러나, 상기 종래의 기술에 있어서는 성능 구현을 위해서 아주 많은 부품을 사용하고 있으며, 특히 출력신호 검출부(5)는 주파수 상향 변환기(1)에서 이득 조정(AGC)을 위해 사용되는 유사한 기능부분이 중복 구성되어 있다.

이와 같이, 사용하는 부품이 많기 때문에 각 부품의 특성차이에 의한 오차가 클 수 있으며, 출력신호 검출부(4)는 별도의 유니트로 구현되어 있기 때문에 모니터링 기능을 수행하는 용량이 2FA/3섹터로 정해져 있어 FA(Frequency Allocation) 증설에 따른 탄력적인 운용에 어려움이 있다.

또한, 출력신호 검출부(4)의 구성이 3개의 경로(A,B,G)로 구현되어 있어, 특정 주파수 할당(FA)을 모니터링하기 위해서는 그 FA에 맞게 로컬 주파수(LOCAL2)를 제어해 주는 별도의 위상동기루프(PLL) 블록이 구현되어야할 뿐만 아니라, 1FA 파워 모니터링만 가능할 뿐, 2FA/3섹터의 송신 파워를 동시에 모니터링할 수가 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 기지국에서의 원하는 송신출력을 일정하게 유지하고 또한 원하는 출력을 조절함에 있어서 최소한의 구성으로 동일한 기능을 수행할 수 있도록 하며, 기지국의 FA 증설시에 기지국 시스템을 탄력적으로 운용할 수 있도록 하는 송신전력 제어회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 송신전력 제어회로의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 송신전력 제어회로의 구성을 보인 블록도.

도 3은 종래와 본 발명의 동작을 비교하여 설명하기 위한 종래의 다중 송신전력 제어회로의 구성을 보인 블록도.

도 4는 종래와 본 발명의 동작을 비교하여 설명하기 위한 본 발명에 의한 다중 송신전력 제어회로의 구성을 보인 블록도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 주파수 상향 변환기 20 : 고전력 증폭기

30 : F.E.F 40 : 제어회로부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주파수 상향 변환기(10)에서 소정 이득으로 출력된 신호를 고전력 증폭기(20)에 의해 증폭하고, 그 증폭된 신호에서 한 주파수대의 신호만을 필터링하는 필터부(30)와, 안테나(ANT)를 통해 최종 출력되는 신호의 레벨에 따라 상기 주파수 상향 변환기(10)의 송신이득값을 제어하는 제어회로부(40)를 포함하는 주파수 상향 변환기 제어 회로에 있어서, 상기 주파수 상향 변환기(10)는 안테나(ANT)를 통해 최종 출력되는 신호를 검출하기 위한 주파수 검출 기능 및 그 검출된 출력신호를 상기 제어회로부(40)에 출력하여 송신 이득값을 생성할 수 있도록 하고, 또한 상기 제어회로부(40)에서 출력되는 송신 이득값 및 주파수 상향 변환기(10) 내부의 송신이득 제어기(10n)에서 출력되는 이득 제어전압을 선택적으로 감쇠기(ATT)에 입력되도록 하여 송신전력을 제어하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 의한 송신전력 제어회로의 구성을 보인 블록도로서, 종래 송신전력 제어회로와의 차이점을 살펴보기로 한다.

일단, 본 발명에서는 종래 주파수 상향 변환기 내부에 존재하던 방향성 커플러를 제거하고, F.E.F(30)의 커플링 포트를 이용하여 이득제어(AGC) 루프를 크게 하였다.

다음, 종래 주파수 상향 변환기 내부에 구현된 출력신호 검출기와 별도로 존재하던 출력신호 검출부를, 주파수 믹싱기(MIX2)와 필터(SAW)를 주파수 상향 변환기 내부에 더 포함시켜, 주파수 상향 변환기에 있는 하나의 로컬 주파수 발진기(LOCAL1)를 공동으로 사용할 수 있도록 하여 외부의 출력신호 검출부(4)를 제거하였다.

즉, 주파수 상향 변환기 내부에서 사용하는 로컬 주파수 신호(LOCAL1)를 방향성 분배기(2 WAY)(10k)로 분기하여, 일부는 종래와 마찬가지로 주파수 상향 변환기 내부의 중간 주파 신호를 고주파 신호로 변환하기 위한 주파수 믹싱기(MIX1)에 인가하고, 다른 일부는 본 발명에 의해 새로 부가된 주파수 믹싱기(MIX2)에 입력시키는 것이다.

다시 말해, 외부에 따로 존재하던 출력신호 검출부(10q)를 주파수 상향 변환기 내부에 포함시키는 것이다.

또한, 이득 제어 전압(AGC CONTROL VOLTAGE)과 송신 이득값(TX_RF_GAIN)을선택적으로 전압제어 감쇠기(10e,10f)에 입력시키기 위한 스위칭부(SW1)를 더 구비하였다.

이와 같이, 본 발명에 의한 주파수 상향 변환기는 내부의 송신경로(TX_IF∼ANT 출력)에서. 이득제어(AGC) 기능과 원하는 특정 주파수 대역(FA) 및 특정 섹터의 전력을 동시에 모니터링할 수 있으며, 또한 원하는 전력의 조정이 가능한 효과가 있다.

그럼, 도1에 도시된 종래의 회로와 도2에 도시된 본 발명에 의한 회로에서 다중 FA(2FA/3섹터)로 증설할 경우의 동작을 비교해 보기로 한다.

일단, 도1에 도시된 종래의 제어회로에서는 로컬 주파수 제어신호(LO FREQ 제어신호1)에 의해 만들어진 로컬 주파수(LOCAL1)를 중간주파 입력신호(TX IF)에 믹싱하여 고주파 신호(TX RF)(FA1)로 상향 변환된다.

다음, 상기 상향 변환된 고주파 신호(TX RF)를 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 2FA/3섹터에 적용할 경우, 각각의 주파수 상향 변환기에서 FA1-A, FA1-B, FA1-G 그리고 FA2-A, FA2-B, FA2-G의 6개의 경로로 출력된다.

그러면, 결합기(Combiner)에서는 같은 섹터의 신호를 결합하여, (FA1-A, FA2-A), (FA-1B, FA2-B), (FA1-G, FA2-G)와 같이 3개의 경로를 구성한 후, 각 경로의 증폭기(LPA-A,B,C)를 통해 증폭시킨 후, 각 필터(F.E.F-A, F.E.F-B, F.E.F-G)를 통해 원하지 않는 주파수 성분을 제거한 후 각 안테나(ANT-A, ANT-B, ANT-G)를 통해 복사한다.

이때, 상기 각 필터(F.E.F-A, F.E.F-B, F.E.F-G)를 통과하여 커플링되는 신호는 FA1과 FA2가 함께 포함되어 있는 신호로서, 예를 들어 커플링후 2-방향으로 분배된 커플링 신호(A 또는 B,C)는 다시 UPC F1-A(또는 B,C)와 UPC F2-A(또는 B,C)에 피드백(feedback) 되어지는 것이다.

이에 따라, 상기 피드백되는 신호를 주파수 상향 변환기의 주파수 믹싱기(MIX2)에서 로컬 주파수 신호(LOCAL1)와 믹싱하면, UPC FA1-A에 피드백되는 신호의 경우, FA1-(UPC FA1-A LOCAL1), FA2-(UPC FA1-A LOCAL1) 신호로 하향 변환(Down Conversion)되며, 필터(SAW2)(10p)를 통과하면 원하지 않는 FA 성분이 제거되는 것이다.

예를 들어,

TX IF=160MHz,

(UPC FA1-A LOCAL1)=1700MHz,

(UPC FA2-A LOCAL1)=1750MHz,

FA1=160+1700=1860MHz,

FA2=160+1705=1865MHz,

FA1-(UPC FA1-A LOCAL)=1860-1700=160MHz,

FA2-(UPC FA1-A LOCAL1)=1865-1700=165MHz,

FA2-(UPC FA2-A LOCAL)=1865-1705=160MHz,

FA1-(UPC FA2-A LOCAL1)=1860-1705=155MHz,

상기와 같이 주파수 상향 변환기(10)의 중간주파 입력신호(TX IF)에서 사용하는 필터(SAW1)(10c)를 사용하면, 각 FA와 섹터에서 원하지 않는 주파수 성분이제거되고, 원하는 FA와 섹터의 전력을 출력신호 검출기(10o)에서 검출한다.

이에 따라, 상기 검출된 신호(아날로그 신호)의 일부는 송신이득 제어기(10n)로 출력하고, 다른 일부의 신호는 제어회로부(40)에 입력되어 디지털 신호로 변환되고, 종래와 마찬가지로 롬(40d)에 저장되어 있는 기지국의 송신출력 테이블과 비교 한다.

즉, 상기 제어회로부(40)에서는 에이디 변환된 송신전력이 얼마인지를 확인하여 임의의 소정값보다 작으면, LPA 혹은 HPA의 과부하에 의한 오동작을 방지하기 위해 스위칭부(SW1)(10l)를 제어하여, 송신 이득값(TX_RF_GAIN)을 감쇠기(10e, 10f)의 감쇄전압으로 입력한다.

참고로, 이득제어 오프 모드(AGC OFF MODE)에서는 송신 전력의 이상 상태임을 나타내는 알람(Alarm) 신호를 출력하고, 이득제어 온 모드(AGC ON MODE)에서는 피드백되어지는 신호가 아주 작거나, 출력신호 검출기(10o)가 오동작하여 낮은 전압을 송신이득 제어기(10n)에 출력할 경우, 기지국의 송신전력으로 인식하여 이득제어 전압을 변화하여 업 컨버터의 최대 전력이 출력되므로 HPA 혹은 LPA에 과부하가 걸리게 된다.

만약, 상기 제어회로부(40)에서 에이디 변환된 송신전력값이 임의의 소정값보다 크면, 제어회로(40b)는 전압제어 감쇠기(10e,10f)에 송신이득 제어기(10n)에서 출력하는 이득제어 전압(AGC CONTROL VOlTAGE)이 입력되도록 스위칭부(10l)를 제어한다.

즉, 송신전력값이 제어회로에서 요구하는 송신 전력인지를 제어회로부(40)의롬(40d)에 저장된 값과 비교하여 같은 값이 될 때까지 송신 이득값(TX_RF_GAIN)을 조정한다.

한편, 송신이득 제어부(10n)는 송신 이득값(TX_RF_GAIN)의 변화에 관계없이 송신 경로(TX_IF∼F.E.F) 사이의 이득을 일정하게 유지하도록 이득 제어전압(AGC CONTROL VOLTAGE)을 변화시킨다.

이상과 같이 다중 FA구조에서도 해당 FA, 해당 섹터의 주파수 상향 변환기(10) 자체에서 해당 FA, 해당 섹터의 파워 테이블을 저장하고, 각각의 주파수 상향 변환기에서 현재의 송신전력을 모니터링하여 상위 제어부에 실시간으로 보고함으로써, 송신전력 제어를 위한 별도의 동작 수행이 가능하므로 FA 증설시의 출력신호 검출부의 새로운 적용을 위한 수고를 방지할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 송신전력 제어회로는, 기지국에서의 원하는 송신출력을 일정하게 유지하고, 또한 원하는 출력을 조절함에 있어서 최소한의 부품으로 동일한 기능을 수행할 수 있도록 하며, 기지국의 FA 증설시에 기지국 시스템을 탄력적으로 운용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 별도로 구비되어 있던 출력신호 검출부를 제거하고, 주파수 상향 변환기 내부의 출력신호 검출부를 이용해 동일한 출력 특성을 얻을 수 있도록 함으로써, 원가절감 및 기지국의 크기를 축소시킬 수 있도록 하며 기지국을 다중 FA가 지원되도록 증설할 경우, 출력신호 검출부를 셋업하기 위한 수고를 감소시킬 수 있으며 탄력적인 운용이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 주파수 상향 변환기의 중간주파 처리단에서 필터부(F.E.F) 까지의 고전력 증폭기(HPA)의 이득 변화나 케이블에 의한 손실을 보상하여 송신 이득값(Tx_RF_GAIN)의 변화없이 일정한 기지국의 송신출력을 얻을 수 있도록 하며, 주파수 상향 변환기의 비정상적인 과전력으로 인한 LPA 혹은 HPA의 오동작을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 종래와 다르게 별도의 출력신호 검출부를 구비하지 않기 때문에, 다중 FA의 파워 모니터링시 원하는 FA를 얻기 위하여 별도의 로컬 주파수(LOCAL2)를 인가할 필요가 없이, 실시간으로 모든 FA와 섹터의 제어가 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 주파수 상향 변환기에서 소정 이득으로 출력된 신호를 고전력 증폭기에 의해 증폭하고, 그 증폭된 신호에서 한 주파수대의 신호만을 필터링하는 필터부와, 안테나를 통해 최종 출력되는 신호의 레벨에 따라 상기 주파수 상향 변환기의 송신이득값을 제어하는 제어회로부를 포함하는 송신전력 제어회로에 있어서,

   안테나를 통해 송신되는 출력신호를 입력받아, 주파수 상향 변환기 내부에서 발생하는 로컬 주파수(LOCAL1)를 송신전력 검출을 위해 중간주파 신호로 변환하는 제2믹싱기(MIX2)와; 주파수 상향 변환기로 입력되는 중간주파 신호를 고주파 신호로 변환하기 위한 제1믹싱기(MIX1)와; 상기 제1, 제2 믹싱기에 로컬 주파수를 공동으로 인가하기 위한 방향성 분배기와; 상기 제어회로부의 제어에 의해 제어회로부에서 출력되는 송신 이득값, 또는 상향변환기 내부의 송신이득 제어기에서 출력되는 이득 제어 전압을 선택적으로 감쇠기에 인가하는 스위칭부와; 상기 제2믹싱기의 출력을 입력받아 필터링하는 SAW 필터와; 상기 필터의 출력신호에 의해 송신전력을 검출하여 상기 송신이득 제어기 또는 제어회로부로 출력하는 출력신호 검출기를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 송신전력 제어회로.
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