개요: 다음에 소개될 응용 노트는 확산 스펙트럼 애플리케이션에서의 감도가 어떻게 정의되는지, 그리고 디지털 통신 수신기에서 희망하는 감도를 어떻게 계산할 수 있는지 등에 대한 이해를 돕기 위한 내용을 싣고 있다. 이 기술 논문은 수신기 감도 공식을 도출하기 위한 단계별 내용과 실제 수치를 사용한 예를 사용한 결론을 제공함으로써 수학적 정의 내용을 검증하고 있다. 확산 스펙트럼 통신용 수신기에서, 희망 수신 감도를 얻기 위한 링크 메트릭 Eb/No(비트 에너지 대 잡음 출력 스펙트럼 밀도 비)와 RF 출력 간의 관계는 표준 잡음인자, F로부터 유도된다. RF 설계자는 수신 감도 공식으로부터 얻어지는 이 관계를 사용하여 CDMA, WCDMA 휴대폰 수신기 및 기타 확산 스펙트럼 시스템의 설계에 응용하게 된다. 이 관계를 명확히 파악하면 설계자는 주어진 입력 신호 레벨에 대해 확산 스펙트럼 링크의허용 한계 내에서 수신기 파라미터의 절충을 보다 적절히 할 수 있다. 잡음지수 F로부터의 Eb/No 관계 유도 정의에 의해, F는 소자(단일 단, 복수 단 또는 전체 수신기)의 입력에서의 신호 대 잡음 비와 동일 소자의 출력에서의 신호대 잡음 비 사이의 비율이다(그림 1). 잡음은 시간에 따라, 또 위치에 따라 예측할 수 없는 형태로 변동하므로, 신호의 제곱평균값과잡음의 제곱평균값 사이의 비를 구하면 신호 대 잡음 비(SNR)가 된다. 그림 1. 다음은 그림 1 및 감도 공식에 사용되는 각 파라미터의 정의이다. Sin = 가용 입력 신호 전력(W) Nin = 가용 입력 열 잡음 전력 (W) = KTBRF 여기서, K = 볼츠만 상수 = 1.381 × 10-23 W/Hz/K,     T = 290K (상온)     BRF = RF 반송파 대역폭(Hz) = 확산 스펙트럼 시스템에서의 칩 속도 Sout = 가용 출력 신호 전력 (W) Nout = 가용 출력 잡음 전력 (W) G = 소자 이득(수치 데이터) F = 소자 잡음 인자 (수치 데이터) F는 다음과 같이 정의된다. F = (Sin / Nin) / (Sout / Nout) = (Sin / Nin) × (Nout / Sout) 입력 잡음 Nin에 관하여 Nout을 계산하면 Nout = (F × Nin × Sout) / Sin where Sout = G × Sin 따라서 Nout = F × Nin × G 평균 변조 신호 출력은 공식 S = Eb / T 에 의해 정의된다. 여기서 Eb 는W-s단위의 비트 간격의 에너지, T는 초 단위의 비트 시간 간격이다. 사용자의 데이터 전송률에 대한 평균 변조 신호 출력의 관계는 다음과 같이 계산된다. 1 / T = 사용자 비트 전송률, Rbit (단위:Hz), 여기서 Sin = Eb × Rbit 앞의 수식들에 의해, 소자의 출력에서의 신호 대 잡음 비는 다음과 같이 Eb/No의식으로 표현된다. Sout / Nout = (Sin × G) / (Nin ×G × F) = Sin / (Nin × F) = (Eb × Rbit) / (KTBRF × F) = (Eb/ KTF) × (Rbit / BRF), 여기서 KTF는 1비트 간격에서의 잡음 전력(No)을 나타낸다. 따라서, Sout / Nout = Eb/No × Rbit / BRF 이 RF 대역폭에 대해, BRF가 확산 스펙트럼 시스템에서의 칩 속도 W와 같을 때 처리 이득 (PG = W/Rbit)은다음과 같이 정의할 수 있다. PG = BRF / Rbit 따라서, Rbit / BRF = 1/PG이며, 이로써 다음과 같이 출력 신호대 잡음 비를 구할 수 있다. Sout / Nout = Eb/No × 1 / PG. 참고: 대역폭에서 확산이 없는 시스템 (that is W = Rbit)에서는Eb/No의 값이 SNR과 수치적으로 동일하다. 수신기 감도 공식 주어진 입력 신호 레벨에 대해 SNR을 구하기 위해서는 잡음지수 공식을 Sin에대해 풀어야 한다. F = (Sin / Nin) / (Sout / Nout) or F = (Sin / Nin) ×(Nout / Sout) Sin = F × Nin × (Sout / Nout) 또한Sin은 다음과 같이 나타낼 수 있다. Sin = F × KTBRF × Eb/No × 1/PG 보다 유용한 로그 형식으로 만들기 위해 각 항에 10 × log를 취하고 dB 또는 dBm 단위를 사용하도록 하자. 잡음 인자가 NF (dB) = 10 × log (F) 형식으로 나타내어지므로, 다음과 같은 수신기 감도 공식을 얻을 수 있다. Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No (dB) - PG (dB) 수치 대입 예 다음은 확산 스펙트럼 WCDMA 휴대폰 기지국 수신기에서의 예이다. 수신기 감도 공식은 모든 입력 신호 레벨에 대해 유효하지만,이 예는 주어진 Eb/No에 대한 % 단위의 비트 에러율(%BER)에서 최소의특정 감도에서 최대의 특정 입력 신호를 사용하고 있다. 다음은 이 수치 대입 예에 사용된 조건들이다. 특정 최대 입력 신호 레벨은 -121dBm의 12.2kbps 디지털 음성 데이터 전송률에 대한 특정 최소 시스템 감도를 만족해야 한다. 정해진 BER(0.1%)은 QPSK 변조 신호에 대해 5dB의 Eb/No 값에 대해 달성 가능하다. The RF bandwidth is equal to the chip rate, which is 3.84MHz. KTBRF(log) = 10 × log(1.381 × 10-23 W/Hz/K × 290K × 3.84MHz × 1000mW/W) = -108.13dBm. 12.2kbps의 값을 갖는 사용자 데이터 전송률 Rbit 에 대해 PG = Rchip / Rbit = 314.75numeric 또는 25dBlog이다. 이 값들을 대입하고 Sout / Nout = Eb/No × Rbit / BRF 관계식을 이용하여 풀면 출력 신호 대 잡음 비가 5dB - 25dB = -20dB로 계산된다. 이로써 확신 스펙트럼 시스템은 실질적으로 확산 대역폭에 대한 음수값의 SNR로 동작함을 알 수 있다. 특정 최소 감도를 만족하는 최대 가용 수신기 잡음지수를 찾기 위해서는 수신기 감도 공식을 간단히 NFmax에대해 풀면 된다. Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No(dB) - PG (dB) 다음의 각 단계에 따르고 그림 2를 참조하면NFmax를 보다 쉽게 찾을 수 있다. 1단계: WCDMA에서 희망 감도에서의 특정 최대 RF 입력 신호는 -121dBm이다. 2단계: Eb/No 값 5dB를 빼면, 사용자 대역폭(12.2kHz)에서의 최대 가용 잡음 레벨인 -126dBm이 나온다. 3단계: 처리 이득 25dB를 더함으로써 RF 반송파 대역에서의 최대 잡음 레벨을 구하면 -101dBm의 최대 가용 잡음레벨이 얻어진다. 4단계: 소자 입력 잡음 레벨로부터 최대 허용 잡음 레벨을 빼면 NFmax = 7.1dB이다. 그림 2. 참고: Eb/No 값이 5dB가 아니라 3dB인 보다 효율적인 검출기를 수신기설계에 사용하는 경우, 동일한 7.1dB의 수신기 NFmax 값에 의해 수신기감도는 -123dBm이 된다. 반면에, NFmax 값은 9.1dB가 되어도 허용 가능하며, 줄어든 Eb/No 값에 대한 감도에서 특정 최대 입력 신호 레벨인 -121dBm을 만족할 수 있다. 결론 잡음 인자 정의로부터 얻어진 수신기 감도 공식 Sin (dBm) = NF (dB) + KTBRF (dBm) + Eb/No (dB) - PG (dB) 를 사용하면, 설계자는 주어진 입력 신호 레벨에 대해 확산 스펙트럼 링크의 허용 한계 내에서 수신기 파라미터의 절충을 보다적절히 할 수 있고, 이는 시스템 감도를 결정하는 데 특히 유용하다. 참고 문헌 CDMA Systems Engineering Handbook, Jhong Sam Lee & Leonard E. Miller, Artech House Publishers, 1998. CDMA RF System Engineering, Samuel C. Yang, Artech House Publishers, 1998. 의견을 보내주세요! 위 내용이 도움이 되셨나요? 여러분의 의견을 기다립니다 — Maxim은 보내주신 정정이나 제안사항을 반영하고 있습니다. 이 페이지를 평가하고 의견을 보내주십시오. 자동 업데이트 관심있는 분야의 애플리케이션 노트가 나올 때 자동으로 업데이트 받고 싶으세요? 그렇다면 EE-Mail™을 신청하십시오.   다운로드, PDF 형식 (49kB)  AN1140, AN 1140, APP1140, Appnote1140, Appnote 1140