KR100556862B1

KR100556862B1 - 이동 통신단말기의 주파수 자동 조절 장치

Info

Publication number: KR100556862B1
Application number: KR20030041272A
Authority: KR
Inventors: 이재철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2006-03-10
Also published as: JP3895338B2; JP2005020741A; KR20050000765A; CN1574636A; US20040266377A1; US7308238B2; EP1492264B1; DE602004024353D1; EP1492264A1; ATE450947T1

Abstract

본 발명은 이동 통신단말기의 주파수 자동 조절 장치에 관한 것으로 특히, 3GPP TDD 또는 TD-SCDMA와 같이 기지국에서 특정 시간 구간 동안 방사하는 파일롯 신호를 이용하여 단말기의 주파수를 자동으로 조절하도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 복소 상관기(120)에서 검출된 파일롯 신호를 문턱치 레지스터(threshold register)(132)의 값과 비교하면서 피크(peak) 위치를 검출하는 피크 검출기(peak detector)(131)와, 현재 검출된 피크 위치 값에서 이전에 검출된 피크 위치 값과 주기 값을 감산하여 그 차이 값을 누산하면서 그 차이 값을 출력하는 피크 주기 차 검출기(peak period deviation detector)(133)와, 상기 차이 값을 입력으로 '0'이 아닌 값이 입력될 때까지의 '0'의 개수를 계수하는 카운터(zero RUN counter)(134)와, 상기 차이값과 '0'의 계수값을 이용하여 AFC 편차를 산출한 후 현재 AFC 전압(AFC(n-1))과 연산하여 최종 AFC 전압(AFC(n))을 출력하는 AFC 매퍼(mapper)(135)를 구비하여 구성한다.

Description

이동 통신단말기의 주파수 자동 조절 장치{AUTOMATION FREQUENCY CONTROL APPARATUS FOR MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}

도1은 본 발명의 실시예를 위한 주파수 자동 조절 장치의 블록도.

도2는 도1에서 복소 상관기의 출력 형태를 보인 파형도.

도3은 도1에서 자동주파수 조절부의 상세 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

110 : 복조기 120 : 복소 상관기

130 : 자동주파수 조절부 140 : 디지털/아날로그(D/A) 변환기

150 : 발진자

본 발명은 이동 통신단말기에 관한 것으로 특히, 주파수 자동 조절 장치에 관한 것이다.

무선 통신 시스템은 한쪽에서 상대방의 주파수를 가능한 정확하게 맞추어야 통신 품질이 유지될 수 있다.

특히, 셀룰러 시스템에서는 단말기가 기지국에 동기를 맞추어서 동작하도록 규격이 작성되어 있다.

즉, 단말기는 아날로그 전압으로 미세 조절이 가능한 수정 발진자를 구비하며 디지털 베이스밴드 모뎀이 상기 수정 발진자를 조절하여 통신 품질을 유지하게 된다.

종래의 주파수 자동 조절 장치는 주파수 변위 검출기를 구비한다.

상기 주파수 변위 검출기는 복조된 신호에서 여현파(sinusoid) 성분을 추출하여 위상(phase)의 기울기를 측정함으로써 송신측과 수신측의 주파수 차이를 계산한다.

이에 따라, 주파수의 차이에 따라 수정 발진자를 조절하는 전압을 올리거나 내림으로써 다음 수신되는 신호의 위상이 수평에 좀 더 가깝게 되도록 한다.

그러나, 종래에는 송신측의 미세한 변동이나 다양한 페이딩 환경 및 수신측의 이동 상황에 의하여 주파수 보정이 계속 필요하므로 계속적으로 동작하여야 하는데, 주파수 변위를 검출함에 있어서 잡음에 의해 영향을 받기 때문에 복잡한 제어가 추가로 필요하다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 3GPP TDD 또는 TD-SCDMA와 같이 기지국에서 특정 시간 구간 동안 방사하는 파일롯 신호를 이용하여 단말기의 주파수를 자동으로 조절하도록 창안한 이동 통신단말기의 주파수 자동 조절 장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 복조조기에 발진 주파수를 제공하는 발진자와, 미리 설정된 문턱값을 참조하여 복조된 베이스밴드 신호로부터 파일롯 신호를 검출하는 복소 상관기(complex correlator)와, 상기 파일롯 신호에서 피크 위치를 검출하는 피크 검출기(peak detector)와, 현재 검출된 피크 위치 값에서 이전에 검출된 피크 위치 값과 주기 값을 감산하여 그 차이 값을 누산하면서 그 차이 값을 출력하는 피크 주기 편차 검출기(peak period deviation detector)와, 상기 차이 값을 입력으로 '0'이 아닌 값이 입력될 때까지의 '0'의 개수를 계수하는 카운터(zero RUN counter)와, 상기 차이값과 '0'의 계수값을 입력으로 AFC 편차를 구하고 이를 AFC(n-1) 전압에 합산하여 최종 AFC(n) 전압을 출력하는 AFC 매퍼(Automation Frequency Control mapper)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 실시예를 위한 주파수 자동 조절 장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 발진자(150)의 발진 클럭을 기준으로 송신측에서 전송한 아날로그 신호를 디지털 신호로 복조하는 복조기(110)와, 상기 복조 신호에서 파일롯 신호를 검출하는 복소 상관기(120)와, 상기 파일롯 신호의 피크 값을 검출하여 이전 피크값과의 차이값을 연산하고 그 차이값을 반영하여 디지털 AFC 전압값을 출력하는 주파수 자동 조절부(130)와, 상기 디지털 AFC 전압값을 아날로그 값으로 변환하여 상기 발진자(150)의 발진 전압으로 제공하는 디지털/아날로그 변환기(140)를 구비하여 구성한다.

상기 주파수 자동 조절부(130)는 도3의 블록도에 도시한 바와 같이, 복소 상관기(120)에서 검출된 파일롯 신호를 문턱치 레지스터(threshold register)(132)의 값과 비교하면서 피크(peak) 위치를 검출하는 피크 검출기(peak detector)(131)와, 현재 검출된 피크 위치 값에서 이전에 검출된 피크 위치 값과 주기 값을 감산하여 그 차이 값을 누산하면서 그 차이 값을 출력하는 피크 주기 차 검출기(peak period deviation detector)(133)와, 상기 차이 값을 입력으로 '0'이 아닌 값이 입력될 때까지의 '0'의 개수를 계수하는 카운터(zero RUN counter)(134)와, 상기 차이값과 '0'의 계수값을 이용하여 AFC 편차를 산출한 후 AFC(n-1) 전압에 가산하여 최종 AFC(n) 전압을 출력하는 AFC 매퍼(mapper)(135)를 구비하여 구성한다.

상기 복소 상관기(120)와 주파수 자동 조절부(130)는 디지털 베이스밴드 모뎀(digital baseband modem)에 포함되는 구성요소이다.

이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

복조기(110)가 송신 측에서 전송한 아날로그 신호를 디지털 신호로 복조하여 베이스밴드 신호를 디지털 베이스밴드 모뎀으로 전달하게 된다.

이때, 복소 상관기(complex correlator)(120)는 복조기(110)에서의 베이스밴드 신호에서 파일롯 신호를 검출하여 자동 주파수 조절부(130)로 입력시키게 된다.

파일롯 신호는 TDD(Time Devision Duplexing : 시분할 이중화) 시스템의 기지국에서 항상 하향 방사하는 신호로서 우수한 자기 상관 특성을 갖기 때문에 통신 환경이 좋지 않더라도 검출이 가능하다. 이러한 특성의 파일롯 신호는 통신단말기가 위치해 있는 기지국을 식별하고 신호를 출력할 때에 시각적인 정렬을 맞추는 기준이 된다.

따라서, 복소 상관기(120)와 자동주파수 조절부(130)를 포함하는 디지털 베이스밴드 모뎀(digital baseband modem)은 파일롯 신호의 위치를 기준으로 서브프레임의 시작 위치를 파악하고 타임 슬롯을 구분할 수 있다.

삭제

복소 상관기(120)는 TDD 무선 환경에서 이상적으로 동작하는 경우 도2와 같은 형태의 파일롯 신호를 검출한다. 도2에서 알 수 있듯이 파일롯 신호는 다른 구간에 비해서 존재하는 위치의 신호 성분이 현저하게 구분된다.

3GPP TS 25.221 :"Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels(TDD)" 규격에서는 파일롯 신호의 피크와 피크 사이의 간격은 6400 chip이 되기 때문에 n 오버샘플 환경에서 6400 * n sample이 된다.

도2에서는 4오버샘플이므로 피크 간격이 25600 sample이 되는데 이는 수신측에서 환경에 따라 약간의 차이가 발생한다.

이때, 자동주파수 조절부(130)는 복소 상관기(120)의 출력신호를 입력으로 파일롯 신호의 피크 값을 검출하고 현재 검출된 파일롯 신호의 피크 값과 이전 검출된 파일롯 신호의 피크 값의 차이 값을 산출한 후 이전 AFC(n-1) 전압에 반영하여 최종 디지털 AFC(n) 전압을 출력한다.

이에 따라, 디지털/아날로그 변환기(140)가 디지털 AFC 전압을 아날로그 전압으로 변환하여 발진자(150)에 인가함으로써 상기 발진자(150)에서의 발진 주파수를 조절하여 자동주파수 조절부(130)에서 발생되는 디지털 AFC 전압을 최소화시키게 된다.

한편, 상기 자동주파수 조절부(130)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

피크 검출기(131)는 복소 상관기(120)에서 검출된 파일롯 신호에 대해 문턱값 레지스터(132)의 값보다 크고 일정 구간동안 최고치가 되는 피크 위치를 검출하여 검출신호(detecting signaling)와 검출 위치(detected position)를 피크 주기 차 검출기(133)로 전달한다. 여기서, 검출 신호(detection signaling)은 파일롯 신호의 피크를 찾았음을 알리는 신호이고, 검출 위치(detected position)은 파일롯 신호의 피크 위치값으로 chip 단위가 아닌 sample 단위이다.

이때, 피크 주기 차 검출기(133)는 현재 검출된 피크 위치 값과 이전에 검출된 피크 위치 값 및 주기값(period = n*6400)의 차(dev = position - previous position - period)를 누산기(accumulator)에 누적시킨다.

상기에서 차이 값이 양이면 발진 주파수가 더 빠른 것을 의미하고, 차이 값이 음이면 발진 주파수가 더 느린 것을 의미한다.

그리고, 누산기(accumulator)가 동작한 후 피크 주기 차 검출기(133)는 피크 검출기(131)가 다음 위치의 피크를 찾도록 ACK를 피크 검출기(131)로 출력한다.

일반적으로 주파수가 동작 범위에 들게 되면 피크 주기 차 검출기(133)의 출력 값(dev)의 형태는 아래와 같다.

1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,-1,0,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,2,0,0,1,

0,0,...

이때, 카운터(zero RUN countor)(134)는 피크 주기 차 검출기(133)의 출력값(dev)을 점검하여 '0'이 아닌 값이 나오기 전까지의 '0'의 개수(zero_RUN)를 계수한다.

예를 들어, 상기에 제시된 출력값(dev)에 대한 계수값(zero_RUN)의 형태는 (1,3),(1,3),(1,5),(-1,2),(-1,1),(-1,2),(2,5),(1,2),...와 같다.

이에 따라, AFC 매퍼(135)는 피크 주기 차 검출기(133)의 출력값(dev)과 카운터(134)의 출력값(zero_RUN)을 입력받아 상기 출력값(dev)을 특정한 값으로 매핑하고 이를 "zero_RUN - 1"값으로 나누어 AFC 편차를 산출하고 이를 AFC(n-1) 전압에 가산하여 최종적으로 디지털 AFC(n) 전압을 디지털/아날로그 변환기(140)로 출력한다.

상기 디지털 디지털 AFC 전압값을 수식을 표현하면 아래와 같다.

여기서,

는 파일롯신호의 주기오차를 반영한 AFC 편차이고, 최초의 AFC(0)는 변위의 중간값 또는 수신기 마다 캘리브레이션(calibration)을 통하여 초기값을 결정할 수 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 TDD(시분할 이중화) 시스템의 기지국에서 항상 방사하는 하향 파일롯 신호를 검출하여 발진 주파수를 제어함으로써 잡음이 있는 경우에도 정밀한 발진 주파수를 발생시킬 수 있어 통신 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

복조기에 발진 주파수를 제공하는 발진 수단과,

미리 설정된 문턱값을 참조하여 복조된 신호로부터 파일롯 신호를 검출하는 복소 상관 수단과,

상기 검출된 파일롯 신호에서 피크 값을 측정하는 피크 검출 수단과,

현재 검출된 피크 위치 값에서 이전에 검출된 피크 위치 값과 주기 값을 감산하여 그 차이 값(dev)을 출력하는 피크 주기 편차 검출 수단과,

상기 차이 값(dev)을 입력으로 '0'이 아닌 값이 입력될 때까지의 '0'의 개수를 계수하는 카운터 수단과,

상기 차이값(dev)과 '0'의 계수값(zero_RUN)을 입력으로 AFC(Automatic Frequency Control) 편차를 산출하고 이를 현재 AFC 전압값(AFC(n-1))과 연산하여 최종 AFC 전압(AFC(n))을 상기 발진 수단으로 출력하는 전압 출력 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 주파수 자동 조절 장치.
삭제
제1항에 있어서, AFC 전압은 아래의 수식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 이동 통신단말기의 주파수 자동 조절 장치.

여기서,
는 파일롯신호의 주기오차를 반영한 AFC 편차로서, 특정값으로 매핑된 파일롯 신호의 주기 오차값(dev)을 "zero_RUN - 1"값으로 나누어 산출함을 특징으로 한다.