KR101087819B1

KR101087819B1 - 유사한 주파수에서의 서로 다른 통신 시스템의 멀티모드백그라운드 스캔

Info

Publication number: KR101087819B1
Application number: KR1020057015295A
Authority: KR
Inventors: 아더 씨. 레이; 조셉 3세 크래머; 크리스토퍼 커비; 브라이언 스톰
Original assignee: 모토로라 모빌리티, 인크.
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: US6993296B2; EP1595333A2; WO2004075423A2; KR20050104379A; CN1751464A; EP1595333A4; US20040176039A1; WO2004075423A3

Abstract

멀티모드 통신 디바이스에서 수신기 효율성을 증가시키기 위한 방법은 수신기 채널 상의 이웃 셀의 수신된 신호 강도를 모니터링하는 제1 단계(704)를 포함한다. 다음 단계(706)에서는 통신 디바이스의 송신기 전력 증폭기로부터 수신기 채널 상의 잡음을 판정한다. 다음 단계(708)에서는 간섭의 레벨을 신호 강도에 따라 사전설정된 임계치와 비교한다. 다음 단계(710)에서는, 통신 디바이스의 송신기 전력 증폭기가 온 상태이고 사전설정된 임계치가 초과되지 않아 과도한 자기 간섭을 나타낼 때 수신기를 블랭킹한다.

멀티모드 통신, 수신기 효율성, 신호 강도, 이웃 셀, 간섭 레벨

Description

유사한 주파수에서의 서로 다른 통신 시스템의 멀티모드 백그라운드 스캔{MULTIMODE BACKGROUND SCANS OF DIFFERENT COMMUNICATION SYSTEMS ON SIMILAR FREQUENCIES}

본 발명은 무선 통신 디바이스의 동작 모드의 제어에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 서로 다른 통신 시스템 상에서 멀티모드 무선 통신 디바이스를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다.

GSM(Global System for Mobile Communication) 및 디지털 셀룰라 시스템(Digial Cellular System; DCS)의 광대역 코드 분할 다중 액세스(Wideband Code Division Multiple Access; WCDMA) 확장과 같은 새로운 디지털 셀룰라 통신 시스템에서는 디지털 정보의 송신을 위해 서로 다른 동작 모드를 이용할 수 있다. 예를 들면, 디지털 정보는, 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 두 개의 서로 다른 듀플렉스 모드, 즉 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex; FDD) 및 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex; TDD)와, 서로 다른 동작 주파수 대역을 이용하여 송신될 수 있다. 서로 다른 FDD 및 TDD 모드에서의 동작을 허용함으로써 보다 효율적인 스펙트럼 사용이 가능해진다. 또한, 하나의 통신은 CDMA 및 TDMA(Time Division Multiple Access) 국면을 공유할 수 있다. GSM 시스템은 900, 1800MHz 대역에서 동작하며, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)는 1900/2100MHz 대역에서 동작하며, DCS 시스템도 또한 1800MHz 대역에서 동작한다.

멀티모드 통신 디바이스는, TDMA, CDMA, GSM 및 DCS를 포함하는 복수의 다중 액세스 기법으로부터 선택된 오퍼레이팅 시스템을 이용하여 디지털 통신을 송신 및 수신하도록 설계되며, 이들 몇몇 기법들을 조합하여 이들을 하나의 통신 디바이스로 구현할 것이다. 예를 들어 멀티모드 통신 디바이스의 수신기 부분은, 멀티모드가 아니고 전술한 임의의 시스템에 따른 신호의 조합을 수신하도록 채택된 것과 유사하다. 예를 들면, FDD 모드에서 동작하는 디바이스는 하나의 오퍼레이팅 시스템 상에서 업링크(UL)로 송신되고 다른 오퍼레이팅 시스템 상에서 다운링크(DL)로 수신될 수 있다. 또한, 이 디바이스는 새로운 기지국의 제어 채널을 찾기 위해 이들 시스템들의 여러 채널 주파수(FDD, TDD, GSM)를 때때로 모니터링할 필요가 있다.

불행하게도, 모니터링(수신) 주파수가 업링크 송신 주파수(즉, TDD 또는 GSM/DCS 1800/1900MHz 대역의 주파수)에 가까운 경우, 통신 디바이스는 실질적으로 자기 간섭될 수 있다. 예를 들면, DCS 모드(1800MHz)로 송신하는 디바이스의 송신 전력은, 이 디바이스의 수신기에 의해 선택되며 이 수신기를 간섭하여서, UMTS 대역(2100MHz)에서의 WCDMA 신호의 감도를 저하시킨다. 이 저하는, 송신 신호의 증폭의 부산물, 또는 대역 블로커(blocker)의 출력으로서 동작하는 송신 신호 자체로서 안테나에 존재하는 원하지 않는 공동 채널(co-channel) 잡음에 기인한 것이다. DCS 대역의 GSM 호출 시에, 통신 디바이스에서 적당히 낮게 수신된 신호 강도를 갖는, UMTS 대역에서의 이웃 셀에 대한 정확한 평가가 용이하게 달성될 수 없다.

이 문제에 대한 해결책중 하나는, 간단하게는, UMTS 대역에서 동작하는 WCDMA 이웃 셀이 통신 디바이스에 의해 평가되고 있을 때와 동시에 DCS 송신기가 온 상태로 되지는 않도록 하는 것이다. 이 해결책은 이 문제를 어느 정도 완화시키는 데 있어서 효과적이지만, 두 개의 통신 시스템(즉, 송신 시스템 및 수신 시스템)이 동기화되지 않기 때문에 달성하기 어렵다. WCDMA 시스템은 근처의 셀들을 검출하기 위해 파일롯 채널의 디코딩을 필요로 하기 때문에 동기화가 문제로 되는데, 그 이유는 단순히 측정 전력은 충분하지 않기 때문이다. 이는, DCS 송신기가 비활성 상태일 때 파일롯 채널, 1차적 동기화 채널(primary synchronization channel; P-SCH), 및 2차적 동기화 채널(secondary synchronization channel; S-SCH) 정보를 기지국으로부터 이용할 수 없을 수도 있기 때문에 문제가 된다. 또한, GSM 시스템은 잘못된 프레임을 허용하지 않는다. 따라서, 수신기는, WCDMA 파일롯 정보가 GSM 송신 슬롯들 사이에서 이용가능하게 될 때까지 다른 프레임을 기다려야 한다. 이를 올바르게 행하기 위해, 디바이스는 디코딩을 시도하기 전에 이웃 셀의 시스템 타이밍을 알고 있어야 하며 그 후에 조차도 두 개의 시스템이 충돌하지 않을 때의 특정 시간만이 존재한다. DCS 송신기가 온 상태일 때 WCDMA 이웃 셀 동작이 발생하지 않도록 함으로써 이웃 셀 모니터링 효과는 신호 모드 경우에 비해 저하된다.

자기 간섭을 방지하기 위한 다른 해결책은, DCS 송신 경로 내에 필터를 두어서 WCDMA 수신기 대역 내의 잡음을 제거하는 것이다. 그러나, 대역의 근접성으로 인해, 과도한 손실을 갖는 높은 차수의 필터를 사용해야 한다. 이로 인해 송신기 전력 증폭기로부터 요구되는 전력이 증가하게 된다. 이들 비효율성의 결과로서 배터리로부터 더 높은 전류가 요구되며 송신기 회로에 의해 과도한 열이 발생된다. 또한, 이 필터는 디바이스의 코스트를 증가시키고 이 필터의 배치를 위해 인쇄 회로 기판 영역의 증가가 요구된다. 또한, 이 필터는 모든 경우에서 효과적이지는 않을 것이며, 블로킹 문제를 다루지 않는다.

실제로, 통신 디바이스의 전형적인 수신기 회로는 두 가지 일반적인 부분, 즉 프론트 엔드 부분 및 백 엔드 부분을 포함한다. 프론트 엔드 부분은, 초기 필터링, 원하는 대역폭의 증폭, 및 수신기의 백 엔드 부분에 의한 후속 처리를 위한 중간 주파수로의 변환을 수행하도록 기능한다. 백 엔드 부분은 디지털 신호 처리에 대비하여 신호를 베이스밴드(baseband)로 변환한다. RF 신호는 안테나를 통해 프론트 엔드 부분으로 입력되어 프론트 엔드 부분으로부터 백 엔드 부분으로 송신된다. RF 수신기에 대해 입력되는 신호 전력을 제어하는 것은, 베이스밴드 회로의 동작 범위 내에서 신호 레벨을 유지하고 수신기의 적절한 동작을 제공하는 데에 있어서 필수이다. 대역외 신호 전력은, 신호 대 잡음비 및 수신기 선택도를 감소시켜서 수신기 성능을 저하시킨다. 이는, 예를 들어 디바이스가 근처의 주파수에서의 다운링크로 모니터링하면서 업링크로 송신하고 있을 때 간섭하는 인접 신호들이 원하는 온 채널 신호에 비해 매우 강할 때 발생할 수 있다. 이로 인해 원하는 온 채널 신호가 대역외 잡음에 기인하여 감도가 감소된다. 따라서, 베이스밴드 회로에 입력하기 전에 수신된 신호 전력을 제한하고 백 엔드 회로의 동작 범위 내에서 신호 레벨을 유지할 필요가 있다. 베이스밴드 회로의 필터 부분은, 원하는 온 채널 주파수만 통과되도록 함으로써 인접한 간섭 잡음 신호를 감소시킬 수 있다. 그러나, 베이스밴드 회로에 입력하기 전의 들어오는 총 전력 레벨에는, 모니터링된 원하는 신호와, 간섭하는 업링크 에너지가 포함되며, 이로 인해 필터링의 사용성이 제한된다.

따라서, 멀티모드 통신 디바이스에서 수신기 모니터링을 행하는 동안 감도 저하의 문제를 완화시킬 필요가 있다. 또한, 양쪽 시스템의 타이밍 정보를 동시에 필요로 하지 않고 이웃 셀 모니터링의 효율성을 증가시키는 것이 바람직할 것이다. 또한, 통신 디바이스에서 임의의 현저한 하드웨어 추가 또는 비용 추가를 발생시키지 않고 이들 개선책들을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티모드 통신 디바이스의 간략화된 블럭도.

도 2는 WCDMA 동기화 채널의 타이밍도.

도 3은 WCDMA 공통 파일롯 채널의 타이밍도.

도 4는 WCDMA 물리적 제어 채널의 타이밍도.

도 5는 도 2 내지 도 4를 결합한 도면.

도 6은 GSM 시스템에 대한 송신기 타이밍을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 멀티모드 백그라운드 스캔을 수행하는 방법을 예시하는 플로우차트.

본 발명에서는, 현재의 해결책에 고유한 비효율성을 갖지 않고 인접 셀 평가 의 효율성을 증가시키기 위해 수신기 블랭킹(blanking)(즉, 수신기를 오프하거나, 사실상 오프되도록 수신기 이득을 감소시키는 것)을 사용한다. 또한, 본 발명에서는, 양쪽 시스템의 타이밍을 동시에 알 필요가 없으며 또한 추가적인 필터를 필요로 하지 않는다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술들중 어느 것도 송신 경로 내에 필터를 삽입하는 데에 있어서 발생하는 고유한 비효율성을 야기하지 않는다. 또한, 송신 펄스 주위의 백그라운드 스캔을 스케줄링할 필요가 없다. 또한, 본 발명에서는 이웃 셀로부터 파일롯 정보를 언제 탐색할지를 정확하게 알 필요가 없으며 또한 이 정보가 송신 슬롯 사이에 언제 들어가는지를 판정할 필요가 없다. 이로 인해 백그라운드 스캐닝이, 더 빠른 스캐닝 속도 및 간단한 소프트웨어 및 제어 복잡도에 최적화된다. 또한, 이 개선책은, 통신 디바이스의 임의의 하드웨어 추가 또는 비용 추가없이 달성된다. 비용을 추가시키고 디바이스 크기를 증가시키게 하는 회로를 추가하는 대신에, 본 발명은 멀티모드 통신 디바이스에서 필요한 다중 대역폭으로부터 RF 신호를 처리하기 위한 소프트웨어 해결책과 결합하여 기존의 회로를 바람직하게 이용한다.

본 발명은, DCS 대역에서 동작하는 GSM 전력 증폭기 모듈에 의해 발생되는 간섭을 다루는 몇몇 신규한 기술들을 제공한다. 선택되는 기술은, 송신기에 의해 발생되는 잡음의 상대적 전력 레벨, 및 스캐닝되고 있는 이웃 셀들로부터의 수신 전력 레벨에 따라 달라진다. GSM 시스템은 잘못된 프레임을 허용하지 않기 때문에, 송신기는 설계된 시간에서 동작하여야 한다. 본 발명은 수신기 동작을 제어하기 위한 몇몇 동작 기술들을 제공함으로써 송신기로부터의 잡음 문제를 완화시킨 다.

그 첫번째 기술은, 수신기 채널 상의 이웃 셀의 수신된 신호 강도를 모니터링하고 전력 증폭기로부터 가해진 잡음을 측정하는 것을 포함한다. 수신된 신호 강도가 주어질 경우, 요구되는 전력 증폭기 이득 및 그 디바이스에 대한 공지된 이득/잡음 프로파일이 주어진 증폭기로부터 생성될 수 있는 잡음을 예측하거나 추정하는 것도 또한 가능하다. 신호 대 잡음비가 사전설정된 임계치를 초과하는 경우 수신기 블랭킹이 행해질 필요가 없다. 즉, 전력 증폭기 모듈로부터 가해진 잡음이 수신기의 적절한 동작을 방해하지 않을 정도의 충분한 전력을 이웃 셀이 가지고 있는 경우, 수신기 블랭킹이 필요하지 않고 이 디바이스는 간섭에도 불구하고 적절하게 동작할 것이다.

두 번째 기술은, 송신기가 온 상태일 때에는 언제나 수신기를 항상 블랭킹하고 AGC 루프를 유지 모드로 두는 것을 포함한다. 송신기에 의해 발생되는 잡음이 이웃 셀로부터 수신된 전력보다 매우 높을 경우, 수신기의 이득 설정은 영향을 받을 수 있다. 즉, 수신기 자동 이득 제어(Automatic Gain Control; AGC)는 신호보다는 잡음에 록(lock)될 수 있다(즉, AGC 오류). 수신기 블랭킹은, AGC 루프가 유지 모드 내에 있기 때문에 송신기 잡음으로 인한 임의의 AGC 오류를 없앤다. 이 기술에서, 수신기는, 송신기가 온되었을 때에 송신되는 데이터만을 손실한다. AGC 루프가 유지되기 때문에, 셀 검출 및 측정 동작의 수행을 위해 사용되는 상관기는 무슨 일이 발생했는지 모르고 동작하며 신호를 다시 얻기 위해 통상적으로 동작할 수 있다. 그러나, 상관기는 이에 따라 신호를 수신하는 데에 더 긴 시간이 걸릴 것이다. 이는, 상관기가 신호를 얻기 위한 세트된 타임아웃 기간을 가지고 있으며 그 후에 신호가 획득되지 않은 경우 상관기가 정지하여 신호가 존재하지 않는 것으로 해석되기 때문에 중요할 수 있다.

세번째 기술은, 송신기가 온되는 동안에는 항상 수신기를 블랭킹하고 AGC 루프를 유지 모드에 두는 것을 포함한다는 점에서 두번째 기술과 유사하다. 그러나, 이 기술에서는 상관을 위한 타임아웃을 증가시킨다. 이는, AGC 루프가 송신기가 온되는 시간 동안 오프되는 것을 보상하여 상관기가 신호를 얻기 위한 충분한 시간을 갖게 해준다. AGC 루프가 유지되는 동안 충분한 데이터가 손실되는 경우, 수신기는 양호한 상관이 존재하는지 여부를 판정하기 전에 상관시키기 위한 연장된 시간을 갖는다.

네번째 기술에는, 송신기가 온 상태인 동안 수신기를 블랭킹하고 전체 상관 시간 동안 상관 이득을 증가시키는 것이 포함된다. 이 증가된 상관 이득으로 인해 신호를 취득하기 위한 시간이 감소될 것이다. 이 이득은 전체 상관 기간 동안 한번 조절될 수 있거나 혹은 신호 및 잡음 레벨에 따라 동적으로 변경될 수 있다. 이득 변경은, 상관기 누산기 내에서 값을 왼쪽 또는 오른쪽으로 시프트시킴으로써 소프트웨어적으로 행해진다. 이와 달리 첫번째 기술에서 설명된 바와 같이 송신기가 온되는 동안 신호 레벨이 수신에 충분한 경우, 동적으로 상관 이득을 증가시키는 것은 수신기 블랭킹없이 행해져서 간섭 영향을 감소시킬 수도 있다.

개시된 기술들을 임의로 결합하거나 또는 모두 결합하여 이용할 수 있다.

송신기가 온되는 동안 수신기를 블랭킹하는 것은, 기존의 수신기 제어를 무 효로 할 수 있는, 회로에 대한 하드웨어 증폭기 제어를 시도하거나, 혹은 소프트웨어가 비교 및 블랭킹을 행하도록 함으로써 달성될 수 있다. 수신기 블랭킹을 제어하기 위한 그 밖의 많은 방법들이 있으며 본 발명은 본 명세서에 개시된 예들에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신 디바이스의 간략화된 블럭도가 도시되어 있다. 이 디바이스는 본 발명을 구현하는 셀룰라 무선 전화인 것이 바람직하다. 메인 제어 유닛, 디지털 신호 처리기 등과 같은 마이크로프로세서(103)는 호환성이 있는 셀룰라 시스템에서 동작하는데 필요한 통신 프로토콜을 발생시킨다. 마이크로프로세서(103)는, 하나의 패키지(111) 내에 통합되는 것이 바람직한 RAM(105), EEPROM(107), 및/또는 ROM(109)을 포함하는 메모리(104)를 사용하여 상기 프로토콜을 발생시키는 데에 필요한 단계들을 실행하고, 디스플레이(113)에 기입하거나 키패드(115)로부터 정보를 수신하거나, 본 발명에 따라 수신기 동작을 제어하는 것을 포함하여 제어 신호(126) 및 데이터(127)를 송수신기 제어기(125)와 주고 받는 등의, 무선 통신 디바이스에 대한 그 밖의 기능을 수행한다. 송수신기 제어기(125)는 또한 수신기 아날로그/디지털 변환기, 송신기 디지털/아날로그 변환기, 구동기 및 그 밖의 송수신기 회로(간략화를 위해 본 명세서에서는 개시하지 않음)를 포함한다. 송수신기 제어기(125) 및/또는 마이크로프로세서(103)는 복조기, 신서사이저, 디저털 신호 처리기(DSP), 및 베이스밴드 변환과, 원하는 통신 신호의 변조 및 복조에 필요한 적절한 활성 필터링을 수행하기 위한 본 기술 분야에 공지된 그 밖의 회로를 포함한다. 마이크로프로세서(103)는 또한 마이크로폰(117)으로 부터의 오디오를 오디오 회로(119)에 의해 변환 처리하여 스피커(121)에 출력한다.

도 1은 또한, 멀티모드 통신 디바이스(100)의 동작에 필요한 별개의 주파수 대역폭으로부터 RF 신호를 수신할 수 있는 프론트 엔드 수신기 회로(123)의 하나의 채널(151)을 도시한다. 선택적으로, 추가적인 수신 채널(도시하지 않음)이 통신 디바이스에 포함될 수 있고 본 발명에 따라 동작할 수 있다. 멀티모드 통신 디바이스(100)의 동작에 필요한 개별적인 주파수 대역폭으로 RF 신호를 송신하는 송신 경로(124)도 또한 도시되어 있다. 통신 디바이스(100)가 800, 900, 1800, 1900MHz GSM/DCS 및 WCDMA 대역에서 동작가능한 것이 의도된다. 예를 들면, 프론트 엔드 수신기는 WCDMA 통신 모드에서 동작할 수 있으며, 송신기는 GSM 통신 모드에서 동작할 수 있다.

송수신기 제어기(125)는, 예를 들어 본 기술 분야에 공지된 IF 전치 증폭기, IF 믹서, 액티브 베이스밴드 필터, 및 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있는 신서사이저(도시하지 않음)를 구비한다. IF 전치 증폭기는 자동 이득 제어(AGC)를 이용하여 베이스밴드 믹서 및 액티브 베이스밴드 필터에 입력되는 총 신호 이득을 제어하는데, 이는 둘 다 오버로드되기 쉽기 때문이다. AGC는 베이스밴드 회로 전력 레벨을 설계된 동작 범위 내에서 유지하도록 하여 수신기가 적절하게 기능할 수 있게 한다. 베이스밴드 IF 믹서는 IF 신호를 제2 IF 주파수로 변환하는데, 이는 그 후 다음 처리를 위해 원하는 통신 신호만을 통과할 수 있게 해주는 액티브 베이스밴드 필터에 의해 필터링된다. 필터링이 실행되어도, 원하는 통신 신호 주파수 상의 잡음 및 간섭은 또다른 처리로 전달된다. 필터링 후, 신호는 아날로그/디지 털 변환기에 의해 디지털 신호로 변환된다. 이 변환기는 모든 신호들(원하는 통신 신호 및 간섭)을 취하여 이들을 디지털 데이터 비트로 변환하며 그 후 이들에는 추가적인 소프트 필터링 및 복조를 포함하는 또다른 신호 처리가 행해진다.

송수신기 제어기(125)는 본 발명에 따른, 자기 간섭을 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 검출기는 수신기 채널을 통과한 자기 간섭의 전력을 추정하고 이 추정치를 마이크로프로세서(103)에 제공하는데, 이 마이크로프로세서(103)는 신호를 추정 또는 측정된 신호와 비교하여 자기 간섭이 존재하는지 여부 또는 수신되고 있는 신호가 진짜 수신된 신호인지 여부를 판정하기 위한 판정 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 마이크로프로세서(103) 또는 송수신기 제어기(125)는, 현재의 셀 상태에서 수신기 블랭킹, AGC 로킹 및/또는 상관기 이득 제어가 실질적으로 필요한지 여부를 판정하는 데에 이용될 수 있다. 즉, 수신기는 (예를 들면 DCS 다운링크와 간섭하는 WCDMA 업링크로부터의) 통신 디바이스의 자기 간섭의 추정기로서 이용되며 이러한 자기 간섭이 발견될 경우에만 제어 신호(129)에 의해 수신기 이득 스테이지(135)가 블랭크되어서 자기 간섭을 제거할 것이다. (GSM) 송신기(133)가 (제어 신호(131)에 의해) 펄싱(pulsing)되고 있는 것과 동시에 (WCDMA) 주파수의 표준 이하의 상관이 존재하는 경우(혹은 존재하는 것으로 추정되는 경우), 수신기 프론트 엔드 이득 제어(129)는 수신기 이득 스테이지(135)의 이득을 턴 오프하거나 실질적으로 감소시키도록 지시되어 송신기(133)의 펄싱 동안 수신기 경로를 블랭크시킨다. 그 후, 여전히 상관이 존재하지 않는 경우, 상관 시간 및/또는 상관 이득이 증가된다. 그 밖의 다른 어떤 시간에서도 통신 디바이스는 통상적으 로 동작하여 용량을 증가시킬 수 있다.

이득 제어, 상관 시간, 및 상관 이득의 사용은, 전술한 순서로 나타낸 바와 같이 연속적으로 선택되거나 혹은 셀의 공지의 정보가 주어지는 경우 가장 효율적인 수단을 이용하여 직접 선택될 수 있다. 예를 들면, 셀이 GSM 호출이 아닌 동안 최근에 측정된 경우, 상대적 전력이 알려지고 적절한 선택(즉, 수신기 이득 제어, 상관기 시간 제어, 또는 상관기 이득 제어)이 행해질 수 있다. 또한, 셀이 통화 중일 때 소정의 기술을 이용하여 성공적으로 측정된 경우, 이와 동일한 기술이 이전에 사용된 바와 같이 우선 선택될 수 있다.

실제로, 자기 간섭은 대역에 따라 달라진다. 예를 들면, WCDMA는 수신 경로 내의 자기 발생된 TDD 및 GSM 송신 잡음에 대한 제한된 선택도를 가지며, 본 발명은 이 상황에서 가장 효율적이다. 이 요건은 실질적으로 많은 파라미터들이 고려될 때 이에 따라 달라진다. 주로, 마이크로프로세서는, 수신기 블랭킹을 보장하기 위한 충분히 높은 레벨의 자기 간접이 존재하는지, 혹은 존재할 것인지를 판정하는 데에 있어서, 공지된 업링크 주파수, 공지된 다운링크 주파수, 및 통신 디바이스의 송신기 전력으로부터 측정되는 신호 강도를 이용한다. 필터 선택도, 실질적인 송신 잡음 및 결합 효과를 포함하는 그 밖의 2차적 파라미터도 또한 고려될 수 있다.

적용시에, 본 발명은 제한된 선택도로 인해 WCDMA 대역에서 가장 잘 이용된다. 그러나, 본 발명은, 수신 주파수가 동시적인 광대역 송신 주파수 근처에 있는 임의의 멀티모드 통신 시스템에 적용된다. 또한, 본 발명은, 수신된 GPS(Global Positioning System) 시스템 신호를 상관시키기 위한 시간이 긴 GPS에 적용된다. 자기 간섭 잡음이, 1785MHz 또는 그 근처에서의 DCS 업링크 및 2110MHz 또는 그 근처에서의 UMTS 다운링크와 같은 수신기 모니터링 채널에 가장 가까운 채널에서 풀(full) 전력에서의 TDD 송신기에 대한 경우일 때 잠재적으로 최악의 경우이다. 이들 조건 하에서의 수신기는 약 -35dB 감도 저하(desense)를 가질 수 있다(즉, 2110MHz 채널에서의 감도는 송신기 잡음으로 야기된 간섭으로 인해 약 35dB 감소될 수 있다). 이 경우, 수신된 원하는 신호 강도가 수신기 감도보다 35dB 이상 높거나 혹은 송신기가 풀 전력 이하로 송신될 때 수신이 적절하게 행해질 수 있다.

(WCDMA) 셀에 대한 셀 검색을 수행하기 위해, 세 가지 단계, 즉 a) 1차적 동기화 코드를 수신된 1차적 동기화 채널(P-SCH) 데이터와 상관시키는 처리를 통해 슬롯 동기화를 얻고, b) 모든 2차적 동기화 코드 시퀀스 시프트를 수신된 2차적 동기화 채널(S-SCH) 데이터와 상관시키는 처리를 통해 프레임 동기화 및 스크램블링 코드 그룹 식별을 얻고, c) 공통 파일롯 채널(CPICH)과의 상관에 의해 (15개의 서브코드를 갖는) 8개의 1차적 스크램블링 코드중 하나를 판정하여 1차적 공통 제어 물리적 채널의 디코딩이 셀 특정 정보를 포함하는 전파되는 채널 데이터를 가질 수 있게 하는 것이 요구된다. 이들 단계들은 이하 보다 상세히 설명될 것이다.

도 2는 본 발명의 동작 시에 다운링크(수신) WCDMA 동기화 채널(SCH)의 프레임 동기화 타이밍의 예를 나타낸다. 각 프레임은 10밀리초의 지속 시간을 가지며 15개의 슬롯(각각은 거의 555 마이크로초의 길이를 가짐)(2560 칩)으로 구성된다. 슬롯 및 프레임 동기화를 획득하도록 256개의 칩들이 제공된다. 1차적 동기화 채 널은 1차적 동기화 코드 ac_p를 방송한다. 2차적 동기화 채널은 15개의 서브 코드 ac_s ⁱ(여기서 i=0 내지 14)를 방송한다. 동기화 채널 정보(1차 및 2차 양쪽 모두)는 666μs(하나의 슬롯)마다 66.6μs로 제한된다. 또한, 1차적 SCH는 모든 프레임의 모든 슬롯에서 동일한 1차적 코드를 반복한다. 그러나, 2차적 SCH는 프레임마다 하나를 반복하는 특정 패턴의 서브코드를 갖는다. 패턴 자체는 슬롯 바운더리를 부여하지만 특정 슬롯 번호는 아니다. 따라서, 1차적 코드에 대해 이것이 발견될 때까지 각 슬롯을 상관시킬 필요가 있다. SCH의 전력은, 단일 슬롯을 통해 상관시킬 때 적당한 검출 확률을 얻을 수 없도록 충분히 낮을 수 있다. 전형적으로, 각 슬롯으로부터의 1차적 코드에 대한 상관 결과는 10개 이상의 슬롯에 대해 평균화되어서 적당한 수행을 할 수 있어야 한다. 2차적 코드에 대해, 그 밖의 모든 2차적 SCH 시퀀스 주기적 시프트의 상관 에너지에 비교할 때 누적된 상관 에너지를 통해 스크램블링 코드 그룹을 구분짓는데 필요한 (리드 솔로몬 기반의) 2차적 SCH 시퀀스의 적어도 최소 슬롯 수를 포착할 필요가 있다.

도 3은 본 발명의 동작 시의, 공통 파일롯 채널의 타이밍의 예를 나타낸다. 슬롯의 타이밍은 20 비트의 데이터(10개의 사전 정의된 심볼의 시퀀스)를 나타내는 2560 칩이다. 2560 칩은 파일롯 심볼 시퀀스를 정의한다.

이에 대응하여, 도 4는 본 발명의 동작 시에 1차적 공통 제어 물리적 채널(P-CCPCH) 슬롯의 타이밍의 예를 나타낸다. 슬롯의 타이밍 및 데이터의 포맷은 동기화 슬롯과 유사하다. 그러나, P-CCPCH로 수신된 20비트의 데이터(10 심볼)중 첫 번째 2비트는 송신이 없기 때문에 블랭크이며 후속하는 18비트 N_data1는 수신된 데이터를 포함한다.

도 5는 (도 4로부터의)1차적 공통 제어 물리적 채널과, 임의의 공통 파일롯 채널(CPICH)과 함께 (도 2 및 도 3으로부터의)1차적 및 2차적 SCH의 두 프레임의 타이밍을 나타낸다. SFN은 P-CCPCH에 대한 시스템 프레임 번호이다. 1차 및 2차적 동기화 단계는 동기화 단계의 대부분의 시간을 차지하며 계산적으로 강도가 높은 부분이며, WCDMA 시스템에 동기화되지 않고 턴 오프될 수 없는 GSM 송신의 타이밍을 고려할 때 더욱 어렵게 행해진다.

도 6은 GSM 송신의 타이밍도를 나타낸다. GSM 시스템에서 송신기는 회로 스위칭된 호출에 대한 프레임(4.615ms)당 하나의 슬롯(577μs)에서 활성 상태이다. 따라서, GSM 송신기가 온일 때, 블랭킹된 수신기가 하나의 정보 슬롯을 놓쳐버려 신호 대 잡음 비가 GSM 송신기로부터의 간섭보다 충분히 높지 않는 한 상관기 시간의 666μs의 확장 및 상관기 이득의 증가중 하나, 또는 양쪽 모두를 요구하도록 WCDMA 슬롯중 하나를 오버랩할 것이다. 사태를 더 복잡하게 하기 위해, 통신 디바이스의 실질적인 시간 슬롯의 할당은, GSM 핸드오버 동안 혹은 동일 셀 상에서 여전히 통화가 진행되는 동안에도 통신 시스템에 의해 재할당될 수 있다. 패킷 스위칭된 GSM 통신에 대해, GSM 표준은 임의의 주어진 프레임 내의 송신 시간의 8개의 슬롯까지 허용하기 때문에 상황이 더욱 악화된다.

실제로, 오늘날의 통신 디바이스는 프레임당 최대 두 개의 슬롯을 송신하지 만, 두 개의 슬롯은 동일할 필요는 없으며 또한 모든 프레임마다 발생될 필요도 없다. 상관을 얻기 위해 WCDMA 셀로부터 데이터를 수신하도록 연속한 충분한 시간이 제공되는 셀 검색을 하기 위해 시간을 스케줄링하는 것은 매우 어려울 수 있다. 타이밍 계산이 정확하지 않았거나 혹은 통신 시스템이 송신 펄스의 타이밍을 변경한 경우, 후속하는 상관은, 손상된 데이터로 인해 정확하지 않을 것이며, 이에 따라유효 셀을 놓칠 가능성이 있다.

본 발명은 WCDMA Rx를 디코딩하는 동안 송신 활동이 없는 것을 요구하지 않음으로써 이들 문제를 극복한다. 전술한 도면에서는 필요한 정보가 WCDMA 다운링크 상에서 이용가능할 때의 상대적인 타이밍과 DCS 업링크의 타이밍을 나타내어서 후자가 존재하지 않는 동안의 전자의 획득의 어려움을 예시한다.

수신기에 의해 이웃 셀 측정이 요구되면, 마이크로프로세서는, 본 발명에 따른 이하의 프로세스를 이용하여 도 7에 도시된 바와 같이 수신기 블랭킹이 요구되는지 여부를 판정할 수 있다. 시작 시에, 통신 디바이스는 단계 700의 통상의 통신 모드로 동작할 것이다. 다음 단계 702에서는, 수신기 모니터링의 동작 주파수를 이웃 셀 채널에 두고 이어서 단계 704에서 수신기 채널 상의 이웃 셀의 수신된 채널 신호 강도를 모니터링한다. 이 모니터링 단계에는 실질적인 신호 강도 또는 추정되는 신호 강도를 포함할 수 있는 신호 강도를 판정하는 것이 포함된다.

다음 단계 706에서는 통신 디바이스의 송신기 전력 증폭기로부터의 간섭을 판정한다. 다음 단계 708에서는 간섭 레벨을 신호 레벨에 따라 사전설정된 임계치와 비교한다. 이 임계치는, 수신기의 적절한 기능을 방해하는 과도한 자기 간섭이 존재하는 지를 나타내는 데에 이용된다. 이 단계에는, 신호대 잡음 비, 신호 대 간섭 비, 반송파 대 잡음 비, 비트당 에너지 측정치, 및 본 기술 분야에 공지된 그 밖의 여러 측정치를 비교하는 것이 포함된다. 바람직하게는, 이 단계 708에서는 전술한 바와 같이 통신 디바이스의 수신기의 감도 저하를 판정하여 임계치를 판정한다. 이 임계치는 감도 저하 레벨보다 더 위에 있는 것이 바람직하다. 실제로, 임계치는 WCDMA 반송파 대 간섭 비에 의해 정의되며, 여기서 수신기는 전형적으로 반송파가 잡음 레벨에 비해 약 9dB 이상일 경우 충분한 감도를 갖는다. 감도 저하는 때때로 채널 변경 상태 또는 전력 제어를 추적하도록 판정될 수 있으며 이 프로세스에서 서로 다른 시간에 발생할 수 있다.

다음 단계 710에서 통신 디바이스의 송신기가 온 상태이고 사전설정된 임계치가 초과되지 않아 과도한 자기 간섭을 나타내는 경우 수신기를 블랭킹한다. 예를 들면, 측정된 채널 신호 강도가 임계치(예를 들면, 9dB)보다 훨씬 큰 경우, 임의의 자기 간섭이 추정된 감도 저하와 동일한 크기이어야 하기 때문에 현저한 자기 간섭이 존재하지 않게 되는 경향이 있다. 충분한 신호 강도가 존재하는 것으로 판정되는 경우, 통신 디바이스는 통상 모드에서의 동작을 계속하고 그 외의 인접 채널들의 모니터링을 계속할 수 있다. 그러나, 측정된 신호 강도가 임계치보다 작거나 추정된 감도 저하에 가까운 경우, 송신기가 온 상태일 때 수신기 블랭킹(단계 710)을 제공하고, 상관기 이득을 증가시키고(단계 712), 또는 상관기 시간을 증가시킬(단계 714) 필요가 있을 것이다.

바람직하게는, 본 발명의 방법은, WCDMA 대역에서의 제한된 선택도로 인해 이 대역의 채널을 모니터링할 때 가장 잘 적용된다. 실제로, DCS 1800 모드에서의 높은 전력 송신은, DCS 전력 증폭기에 의해 WCDMA 수신(Rx) 대역에서 발생되는 높은 잡음으로 인해 WCDMA 2100MHz 셀을 모니터링하는 것을 어렵게 한다. 또한, DCS 1800 송신(Tx) 대역 및 WCDMA 2100MHz Rx 대역은 서로 매우 가깝다(300MHz). 또한, 트리-밴드(tri-band) 폰은 또한, PCS Tx가 1900MHz까지 되어 WCDMA 2100 대역에 보다 가깝게 되는 PCS 능력을 가져서, 효율적인 필터링이 설계되는 것을 어렵게 하는데, 즉 WCDMA Rx 대역으로부터 DCS Tx 대역을 분리하기 위한 필터링이 대형화되고 비용이 상승하며 높은 삽입 손실을 갖게 되며 이에 따라 전력 소비로 인해 배터리 수명의 감소가 발생된다.

본 발명은 수신기 블랭킹에 의해 이러한 필터를 사용하지 않기 위한 해결책을 제공한다. 수신기 블랭킹은, 높은 전력 레벨에서 DCS로 송신하고 WCDMA 대역에서 모니터링할 때 특정 사용을 알아 낸다. DCS 전력 증폭기에 의해 발생되는 WCDMA Rx 대역에서의 잡음은, 송신 출력 전력이 WCDMA 감도 명세를 만족시키도록 감소될 때 충분히 감소된다. 출력 전력 임계치는 또한 송신기 잡음 성능에 따라 달라진다. 또한, Rx 대역에서의 저잡음을 달성함으로써 통신 디바이스가 저레벨에 대한 DCS 전력 증폭기를 바이패스하게 된다. 이는 또한 효율성을 증가시킨다. 동작시에, 대부분의 시간 동안 전형적인 이동 통신 디바이스가 저전력 레벨(0dBm 미만)에서 송신될 것이다. 이에 따라 통상적인 WCDMA 모니터링이 대부분의 시간 동안 유효하게 될 것이다. 오직 가끔씩만 통신 디바이스는 수신기를 블랭킹할 필요가 있을 것이다.

본 발명은 최적의 데이터 용량을 유지하고 자기 간섭이 존재하는 경우에만 수신기 동작을 변경하는 데에 특별히 적용된다. 이 방법은 수신기 블랭킹이 바람직한지를 제어하기 위해 통신 디바이스에 대한 처리를 제공한다. 본 발명은 조정되지 않은 송신기 간섭이 이웃 셀 검색을 놓칠 가능성을 현저히 증가시키는 표준 방법에 비해 검색 시간을 감소시키고 이웃 셀 검색 가능성을 증가시키는 방법을 제공한다. 이는, 기존의 하드웨어를 이용하여 달성되므로 회로를 추가할 필요가 없으며 이에 따라 인쇄 회로 기판 및 집적 회로 내의 공간을 절약한다. 디지털 신호 처리기 기술의 계속 증가하는 능력으로 인해 심리스한(seamless) 제어를 제공하기 위해 통신 신호의 서로 다른 모드의 동시 측정 및 동작이 가능하게 된다.

본 발명에 대해 전술한 개시물 및 도면에 의해 설명하고 예시하였지만, 이 개시물은 단지 예이며 본 발명의 넓은 범주로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 여러가지 변경 및 수정이 행해질 수 있다. 본 발명은 휴대용 멀티모드 셀룰라 무선 전화에서의 특정 사용에 대해 밝혀 내었지만, 본 발명은, 페이저, 전자 정리기(electronic organizer), 및 컴퓨터를 포함하여 임의의 멀티모드 무선 통신 디바이스에 적용될 수 있다. 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims

멀티모드 통신 디바이스에서 수신기의 효율성을 증가시키기 위한 방법으로서,

수신기 채널 상에서 이웃 셀의 수신된 신호 강도를 모니터링하는 단계와,

상기 통신 디바이스의 송신기 전력 증폭기로부터의, 상기 수신기 채널 상에서의 간섭을 판정하는 단계와,

상기 간섭의 레벨을 상기 신호 강도에 따라 사전설정된 임계치와 비교하는 단계와,

상기 통신 디바이스의 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태이고 상기 간섭의 레벨이 상기 사전설정된 임계치를 초과하지 않아 자기 간섭의 레벨을 나타내는 경우, 상기 수신기를 블랭킹(blanking)하는 단계

를 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
제1항에 있어서,

상기 블랭킹 단계는, 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태일 때 상기 수신기의 AGC 루프를 유지 모드에 두는 단계를 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
제2항에 있어서,

상기 블랭킹 단계는 또한, 상기 송신기 전력 증폭기가 온되는 시간에 대응하는 수신기 상관기 타임아웃 기간을 연장하는 단계를 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
제1항에 있어서,

상기 블랭킹 단계는 또한 전체 상관 시간 동안 상관 이득을 증가시키는 단계를 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
제1항에 있어서,

상기 블랭킹 단계는 또한 상기 신호 및 간섭 레벨들에 따라 상관 이득을 동적으로 증가시키는 단계를 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
제1항에 있어서,

상기 통신 디바이스는 WCDMA 및 GSM/DCS 시스템에서 동작하는, 수신기 효율성 증가 방법.
통신 시스템 상에서 동작가능한 이웃 제어 채널들을 모니터링하기 위한 무선주파수 수신기 및 무선 주파수 송신기를 갖는 통신 디바이스에 대한 WCDMA 통신 시스템에서의 수신기 효율성을 증가시키는 방법으로서,

상기 모니터링하기 위한 수신기의 동작 주파수를 이웃 셀의 채널에 맞추는 단계와,

수신기 채널 상에서 이웃 셀의 수신된 신호 강도를 모니터링하는 단계와,

상기 통신 디바이스의 송신기 전력 증폭기로부터 상기 수신기 채널의 감도 저하(desense)를 판정하는 단계와,

상기 신호 강도를 상기 감도 저하에 따라 사전설정된 임계치와 비교하는 단계와,

상기 통신 디바이스의 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태이고 상기 신호 강도가 상기 사전설정된 임계치를 초과하지 않아 자기 간섭의 레벨을 나타내는 경우 상기 수신기를 블랭킹하는 단계

를 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
제7항에 있어서,

상기 블랭킹 단계는, 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태일때 상기 수신기의 AGC 루프를 유지 모드에 두는 단계를 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
제8항에 있어서,

상기 블랭킹 단계는 또한, 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태인 시간에 대응하는 수신기 상관기 타임아웃 기간을 연장하는 단계와 전체 상관 시간 동안 상관 이득을 증가시키는 단계로 구성된 그룹 중 하나 이상을 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
제7항에 있어서,

상기 블랭킹 단계는 또한, 상기 신호 및 간섭 레벨들에 따라 상관 이득을 동적으로 증가시키는 단계를 포함하는, 수신기 효율성 증가 방법.
통신 시스템 상에서 동작가능한 이웃 제어 채널들을 모니터링하기 위한 무선 주파수 수신기 및 무선 주파수 송신기를 구비한 멀티모드 통신 디바이스로서,

전력 증폭기를 갖는 송신기와,

이웃 채널로부터 통신 신호를 수신하기 위한 프론트 엔드 부분(front end portion)과,

상기 프론트 엔드 부분에 결합되며, 디지털 신호 처리를 위하여 상기 신호를 상관시키고 변환하기 위한 백 엔드 부분(back end portion)과,

상기 백 엔드 부분에 결합되며 신호 강도를 측정하는 검출기와,

상기 통신 디바이스의 상기 송신기 전력 증폭기로부터의 신호가 상기 수신되는 통신 신호와 간섭하고 있는지를 판정하기 위한 판정 수단

을 포함하며,

간섭의 레벨로 판정되는 경우 상기 판정 수단은 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태일 때 상기 통신 디바이스의 수신기를 블랭킹하는 멀티모드 통신 디바이스.
제11항에 있어서,

상기 판정 수단은, 상기 수신기의 상기 프론트 엔드 부분을 블랭킹하기 위한 간섭의 레벨이 존재하는지를 판정할 때 상기 검출기로부터의 측정된 신호 강도, 및 상기 통신 디바이스의 상기 송신기 전력 증폭기의 전력을 이용하는 멀티모드 통신 디바이스.
제11항에 있어서,

상기 판정 수단은 상기 수신기의 반송파 대 잡음 비를 추정하며 이를 사전설정된 임계치와 비교하며, 상기 반송파 대 잡음 비가 상기 임계치보다 작을 경우, 상기 판정 수단은, 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태일 때 상기 수신기의 상기 프론트 엔드 부분을 블랭킹할 것을 상기 통신 디바이스에 지시하는 멀티모드 통신 디바이스.
제11항에 있어서,

상기 검출기는 AGC 회로를 포함하며, 상기 판정 수단은, 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태일 때 상기 AGC 회로를 유지 모드에 두는 멀티모드 통신 디바이스.
제11항에 있어서,

상기 판정 수단은, 상기 송신기 전력 증폭기가 온 상태인 시간에 대응하는 상기 수신기 백 엔드 부분의 상관기 타임아웃 기간을 연장하는 멀티모드 통신 디바이스.
제11항에 있어서,

상기 판정 수단은, 상기 수신기 백 엔드 부분의 상관 이득을 제어하며 전체 상관 시간 동안 상기 상관 이득을 증가시키는 멀티모드 통신 디바이스.
제11항에 있어서,

상기 판정 수단은, 상기 수신기 백 엔드 부분의 상관 이득을 제어하며 상기 신호 및 간섭 레벨들에 따라 상기 상관 이득을 동적으로 증가시키는 멀티모드 통신 디바이스.
제11항에 있어서,

상기 통신 디바이스는 WCDMA 및 GSM/DCS 시스템에서 동작하는 멀티모드 통신 디바이스.