KR20010062968A - 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 송신기와 수신기사이를 유선으로 연결하여 무선환경에서 존재하는 다양한 잡음원을 차단하고 수신기에서의 열잡음에 의한 신호 대 잡음 비를 이용하여 잡음지수를 측정함으로써, 정확한 잡음지수를 간단하게 측정할 수 있도록 하는 CDMA 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하기 위하여, CDMA 신호를 생성하여 전송하기 위한 송신 수단; 상기 송신 수단으로부터 입력되는 신호의 감쇄량을 제어신호에 따라 신호 대 잡음 비가 소정의 임계치에 도달하도록 하기 위한 상기 가변 감쇄 수단; 상기 가변 감쇄 수단에 의하여 감쇄된 송신 신호를 수신하기 위한 수신 수단; 및 상기 수신 수단으로부터의 수신신호에 대한 신호 대 잡음 비를 추정하여, 그 값이 소정의 임계치에 도달하도록 상기 가변 감쇄 수단을 제어하고, 수신전력을 측정하여 잡음지수를 구하기 위한 제어 및 모니터링 수단을 포함하며, 통신시스템에서 수신기의 잡음지수 측정에 이용된다.

Description

코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 장치 및 그 방법{Method for measuring noise figure of receivers in CDMA system}
본 발명은 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 장치및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 송신기와 수신기를 유선으로 연결하여 무선환경에서 존재하는 다양한 잡음원을 차단하고 수신기에서의 열잡음에 의한 신호 대 잡음 비를 이용하여 잡음지수를 측정하는 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
종래에는 CDMA 시스템의 기지국 및 단말기에 대한 정확한 잡음지수의 측정이 이루어지지 못하고 가정치에 의존해 왔으며, 이로 인한 부정확한 링크 버짓(Link budget)으로 비효율적인 셀 구획(Cell planning)과 전력의 낭비가 심하다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 송신기와 수신기 한쌍을 유선으로 연결하여 무선환경에서 존재하는 다양한 잡음원을 차단하고 수신기에서의 열잡음에 의한 신호 대 잡음비를 이용하여 잡음지수를 측정함으로써, 송/수신기 및 가변 감쇄기를 이용한 간단한 장치구성과 별도의 기능 구현없이 수신기 내에 이미 구현되어 있는 수신기(receiver)의 핑거(Finger) 에너지를 통하여 수신기에서의 신호대 잡음비를 모니터링하는 것만으로 잡음지수를 정확히 측정할 수 있도록 하는 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 장치의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
11: 송신기 12: 가변 감쇄기
13: 수신기 14: 제어기 및 모니터
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 코드분할다중접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 통신시스템에서 잡음지수 측정 장치에 있어서, CDMA신호를 생성하여 전송하기 위한 송신 수단; 상기 송신 수단으로부터 입력되는 신호의 감쇄량을 제어신호에 따라 신호 대 잡음 비가 소정의 임계치에 도달하도록 하기 위한 상기 가변 감쇄 수단; 상기 가변 감쇄 수단에 의하여 감쇄된 송신 신호를 수신하기 위한 수신 수단; 및 상기 수신 수단으로부터의 수신신호에 대한 신호 대 잡음 비를 추정하여, 그 값이 소정의 임계치에 도달하도록 상기 가변 감쇄 수단을 제어하고, 수신전력을 측정하여 잡음지수를 구하기 위한 제어 및 모니터링 수단을 포함한다.
그리고, 본 발명은, 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수를 측정하는 장치에 적용되는 잡음지수 측정 방법에 있어서, 송신기로부터 전송되는 송신 CDMA신호를 수신하여 상기 수신신호에 대한 핑거 에너지를 통하여 신호 대 잡음비를 추정하는 제 1 단계;상기 추정된 신호 대 잡음비가 소정의 임계값 (Threshold value)에 도달하였는지를 확인하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계의 확인 결과, 상기 신호 대 잡음비가 소정의 기준값에 도달하였으면, 수신 신호의 전력을 측정한 후, 상기 수신신호 전력과 상기 신호 대 잡음 비를 이용하여 잡음지수 (Noise Figure)를 구하는 제 3 단계; 및 상기 제 2 단계의 확인 결과, 상기 신호 대 잡음비가 소정의 기준값에 도달하지 않았으면, 상기 수신신호의 감쇄량을 조정한 후, 상기 제 1 단계로 돌아가는 제 4 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 코드분할다중접속 통신시스템에서 수신부의 잡음지수를 측정하기 위하여, 프로세서를 구비한 잡음지수 측정 장치에, 송신기로부터 전송되는 송신 CDMA신호를 수신하여 상기 수신신호에 대한 핑거 에너지를 통하여 신호 대 잡음비를 추정하는 제 1 기능; 상기 추정된 신호 대 잡음비가 소정의 임계값 (Threshold value)에 도달하였는지를 확인하는 제 2 기능; 상기 제 2 기능의 확인 결과, 상기 신호 대 잡음비가 소정의 기준값에 도달하였으면, 수신 신호의 전력을 측정한 후, 상기 수신신호 전력과 상기 신호 대 잡음 비를 이용하여 잡음지수 (Noise Figure)를 구하는 제 3 기능; 및 상기 제 2 기능의 확인 결과, 상기 신호 대 잡음비가 소정의 기준값에 도달하지 않았으면, 상기 수신신호의 감쇄량을 조정한 후, 상기 제 1 기능으로 돌아가는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 CDMA 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 장치의 일실시예 구성도이다.
이하, 무선통신시스템 중 CDMA 이동통신 시스템에서 기지국 및 이동단말의 수신부의 잡음지수를 측정하는 경우를 예로 설명하기로 한다.
CDMA 이동통신 시스템은 주파수분할다중접속(FDMA: Frequency Division Multiple Access)방식이나 시분할다중접속(TDMA: Time Division Multiple Access)방식과는 달리, 주파수나 시간이 아닌 간섭량에 의해 시스템의 용량이 결정된다.
즉, 통화를 위해서는 일정 수준 이상의 신호 대 간섭잡음비가 요구되는데, 이때 간섭잡음량은 자신을 제외한 다른 사용자 수에 비례하는 간섭량에 의해 결정된다.
신호 대 간섭잡음 비를 나타내는 비트에너지 대 간섭잡음밀도 비(이하, 간단히 Eb/Io라 함)은 다음 (수학식 1)과 같다.
= * G
여기서, P는 전력제어에 의한 수신 전력, W는 확산된 CDMA신호의 대역폭, G는 확산에 의한 Processing Gain으로 W/R (R: 확산되기 이전의 전송율)이다.
또 No는 가산백색가우시안잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)의 전력밀도, k는 사용자수, ν는 평균 voice activity를 각각 나타낸다.
상기 (수학식 1)을 정리하면, 수신신호의 Eb/Io는 자신의 신호 대 자신을 제외한 나머지 수신 신호의 전력비와 처리 이득(Processing Gain)의 곱으로 해석된다.
이와 같은 CDMA 시스템의 특성을 이용하면, 간단한 장치구성으로 기지국 및 단말기의 잡음지수를 측정할 수 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 송신기(11)로부터 전송된 신호를 가변 감쇄기(12)를 이용해 감쇄시킴으로써, 수신기(13)로의 입력신호 전력을 조절하고,제어기 및 모니터(14)에서는 수신기(13)에서 측정되는 핑거 에너지를 토대로 Eb/Io를 추정하며 모니터링하고 가변감쇄기(12)를 제어한다. 그리고, 송신기(11), 가변 감쇄기(12), 및 수신기(13)을 유선으로 연결하여 무선환경에서 존재하는 다양한 잡음원을 차단한다.
여기서, 기지국으로부터 이동단말이 신호를 받을 때는, 기지국이 송신기(11)가 되고 이동단말이 수신기(13)가 되어, 이동단말 수신부의 잡음지수를 구하게 된다. 그 반대의 경우로, 이동단말으로부터 기지국이 신호를 받을 때는, 이동단말이 송신기(11)가 되고 기지국이 수신기(13)가 되어, 기지국 수신부의 잡음지수를 구하게 된다.
도면과 같은 환경에서, 수신기(13)에서의 Eb/Io는 (수학식 1)에서 k=1 이므로, 다른 사용자에 의한 간섭 영향을 제외하고, 수신기(13)에서의 열잡음 전력밀도를 Nt라 하면, (수학식 2)와 같다.
= = * G
가변 감쇄기(12)를 이용해, 수신기(13)에서의 Eb/No이 기준(Threshold)값이 되는 시점까지 감쇄량을 조절하고, 이때의 수신전력 P를 측정하면 (수학식 2)로부터 (수학식 3)과 같은 열잡음 NtW 을 구할 수 있다.
* G
기지국 및 단말기의 송신전력은 각 수신부의 수신성능을 나타내는 잡음지수(Noise Figure)에 의해 결정되는데, 이 잡음지수는 열잡음 NtW 와의 관계(열잡음 = 잡음지수*K *T*W)에 의해 다음 (수학식 4)와 같이 구할 수 있다. 여기서, K는 볼쯔만상수로서 1.3710-23J/oK 이며, T 는 절대온도(상온에서는 300oK) 이며, W 는 CDMA 신호의 대역폭이다.
도 2 는 본 발명에 따른 CDMA 통신시스템에서 수신부의 잡음지수 측정 방법에 대한 흐름도이다.
잡음지수 측정이 시작되면, 송신기(11)는 CDMA 신호를 송신한다(201).
모니터(14)에서는 수신기(13)에서 검출되는 수신신호에 대한 핑거 에너지를 통하여 신호 대 잡음 비(이하, 간단히, Eb/No라 함)를 추정하고(202), 이 임의의 기준값(Threshold value)수준까지 도달했는지를 확인한다(203).
확인 결과, Eb/No가 기준값에 도달하지 않으면, 감쇄량을 일정한 량(Δ)만큼조절하고(205), 다시 "202"로 돌아가 Eb/No를 추정한다.
상기 같은 과정을 반복하다가, Eb/No가 기준값에 도달하면, 그때의 수신파워 P를 측정하고, 이 값을 (수학식 3)에 대입하여, 열잡음을 구하고 (수학식 4)로부터 잡음지수를 구한다(204).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 기지국 및 단말기 수신기의 잡음지수를 용이하게 측정할 수 있기 때문에, 잡음 성능이 우수한 수신기의 선택 및 개선이 용이하고, 또한 불필요한 전력손실을 방지하여 전체적인 시스템의 용량을 증대시키고 배터리의 사용시간을 연장할 수 있는 효과가 있다.
그리고, CDMA 시스템에서 셀 구획화(Cell Planning)를 위해서는 순방향(기지국→단말기)과 역방향(단말기→기지국)의 커버리지를 일치시키는 링크 밸런싱(Link Balancing)이 필요한데, 필요 이상의 송신전력을 사용하면 링크 밸런싱(Link Balancing)을 위해 이에 대응한 반대방향의 송신전력도 필요 이상으로 커져야 하는데, 본 발명은 기지국과 단말기의 잡음지수를 측정하여 정확한 링크 버짓(Linkbudget)을 분석하고, 이를 토대로 링크 밸런싱(Link Balancing)을 수행하기 때문에, 불필요한 전력의 낭비를 막아 경제적이고 효율적인 망 운용을 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실험실에서 간단한 장치구성과 CDMA 수신기가 가지고 있는 고유의 기능만으로 잡음지수를 정확히 측정할 수 있기 때문에, 잡음지수 측정을 위한 비용을 절감할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 코드분할다중접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 통신시스템에서 잡음지수 측정 장치에 있어서,
    CDMA신호를 생성하여 전송하기 위한 송신 수단;
    상기 송신 수단으로부터 입력되는 신호의 감쇄량을 제어신호에 따라 신호 대 잡음 비가 소정의 임계치에 도달하도록 하기 위한 상기 가변 감쇄 수단;
    상기 가변 감쇄 수단에 의하여 감쇄된 송신 신호를 수신하기 위한 수신 수단; 및
    상기 수신 수단으로부터의 수신신호에 대한 신호 대 잡음 비를 추정하여, 그 값이 소정의 임계치에 도달하도록 상기 가변 감쇄 수단을 제어하고, 수신전력을 측정하여 잡음지수를 구하기 위한 제어 및 모니터링 수단
    을 포함하는 수신부의 잡음지수 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 수단, 상기 가변 감쇄 수단, 상기 수신 수단, 및 상기 제어 및 모니터링 수단들 간의 연결은,
    유선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수신부의 잡음지수 측정 장치.
  3. 코드분할다중접속(CDMA) 통신시스템에서 수신부의 잡음지수를 측정하는 장치에 적용되는 잡음지수 측정 방법에 있어서,
    송신기로부터 전송되는 송신 CDMA신호를 수신하여 상기 수신신호에 대한 핑거 에너지를 통하여 신호 대 잡음비를 추정하는 제 1 단계;
    상기 추정된 신호 대 잡음비가 소정의 임계값(Threshold value)에 도달하였는지를 확인하는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계의 확인 결과, 상기 신호 대 잡음비가 소정의 기준값에 도달하였으면, 수신 신호의 전력을 측정한 후, 상기 수신신호 전력과 상기 신호 대 잡음 비를 이용하여 잡음지수(Noise Figure)를 구하는 제 3 단계; 및
    상기 제 2 단계의 확인 결과, 상기 신호 대 잡음비가 소정의 기준값에 도달하지 않았으면, 상기 수신신호의 감쇄량을 조정한 후, 상기 제 1 단계로 돌아가는 제 4 단계
    를 포함하는 수신부의 잡음지수 측정 방법.
  4. 코드분할다중접속(CDMA) 통신시스템에서 수신부의 잡음지수를 측정하기 위하여, 프로세서를 구비한 잡음지수 측정 장치에,
    송신기로부터 전송되는 송신 CDMA신호를 수신하여 상기 수신신호에 대한 핑거 에너지를 통하여 신호 대 잡음비를 추정하는 제 1 기능;
    상기 추정된 신호 대 잡음비가 소정의 임계값(Threshold value)에 도달하였는지를 확인하는 제 2 기능;
    상기 제 2 기능의 확인 결과, 상기 신호 대 잡음비가 소정의 기준값에 도달하였으면, 수신 신호의 전력을 측정한 후, 상기 수신신호 전력과 상기 신호 대 잡음 비를 이용하여 잡음지수(Noise Figure)를 구하는 제 3 기능; 및
    상기 제 2 기능의 확인 결과, 상기 신호 대 잡음비가 소정의 기준값에 도달하지 않았으면, 상기 수신신호의 감쇄량을 조정한 후, 상기 제 1 기능으로 돌아가는 제 4 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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