KR20070052020A - 불연속 전송 시스템의 수신기를 위한 자동 이득 제어장치및 방법 - Google Patents

불연속 전송 시스템의 수신기를 위한 자동 이득 제어장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불연속 전송 시스템의 수신기를 위한 자동 이득 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자동 이득 제어장치는 일반적인 자동 이득 제어장치에 정보 전송 구간을 검출하는 정보 전송 구간 판단부가 추가로 구성되며, 이러한 구성에 의해 불연속 전송 구조 내의 정보 전송 구간에 대하여 적절하게 이득을 조정할 수 있다.
자동 이득 제어기, 에너지 평균기, 에너지 비교기

Description

불연속 전송 시스템의 수신기를 위한 자동 이득 제어장치 및 방법{Automatic Gain Controller in Receiver for Communication System with Discontinuous Transmission and Method thereof}
도 1은 일반적인 자동 이득 제어장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 일반적인 수신기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 불연속 송신 구조를 위한 자동 이득 제어장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 불연속 송신 구조에서 정보 구간을 판단하는 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명은 자동 이득 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 불연속 전송 시스템의 수신기를 위한 자동 이득 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템의 수신기는 수신 신호의 이득을 조절하는 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier)를 포함하는데, 이와 같이 가변 이득 증폭기 의 신호 이득을 자동으로 변경하는 것을 자동 이득 제어(Automatic Gain Control)라 한다. 이러한 자동 이득 제어 기능을 하는 자동 이득 제어장치는 신호를 소자의 동작 범위 내로 유지시킴으로써 미리 정의된 레벨의 신호를 신호 검출기에 공급하는 역할을 한다.
도 1은 일반적인 자동 이득 제어장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 자동 이득 제어장치는 이득 제어 증폭기(Gain control amplifier; 이하 "GCA"라고 함)(101), 검출기(102), 필터(103) 및 덧셈기(104)를 포함한다.
GCA(101)는 입력되는 신호 z(t)를 설정된 이득만큼 증폭한다. 검출기(102)는 GCA(101)에서 출력되는 신호 y(t)의 에너지를 검출한다. 덧셈기(104)는 검출기(102)에서 출력되는 신호 VD(t)에 기준신호 -VR를 더한 값을 필터(103)로 출력한다. 필터(103)는 덧셈기(104)의 출력신호를 입력하여 필터링하고, 필터링된 신호 VC(t)를 GCA(101)로 출력한다. 신호 VC(t)는 GCA(101)의 이득을 조절하기 위한 조절신호로서, 이 조절신호에 의해 GCA(101)의 출력 신호 y(t)의 에너지 VD(t)가 기준신호 -VR과 일치하도록 제어된다.
이와 같이 조절신호 VC(t)를 제어하기 위하여, 필터(103)의 이득 상수(gain constant)는 실험적으로나 통신 시스템의 요구사항에 따라 설정되는데, 이때 설정된 시상수가 너무 작으면 응답이 느려지고 너무 크면 이득 조절된 신호의 레벨이 진동하는 문제가 발생하여 결과적으로 수신 시스템의 성능 저하를 초래할 수 있다.
한편, 정보 전송 구간과 정보 비전송 구간으로 구분하여 신호를 전송하는 불연속 전송 시스템의 경우에는 비전송 구간(잡음 구간)과 전송 구간 사이의 수신신호 레벨이 급격하게 변화할 수 있다. 따라서 앞서 설명한 종래의 자동 이득 제어장치를 불연속 전송 시스템에 정보 비전송 구간에 대한 고려 없이 그대로 적용한다면, 자동 이득 제어장치의 전송 구간의 신호에 대한 이득 조절이 적절하게 이루어지지 않을 수 있다.
그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 불연속 전송 시스템에서 정보 전송 구간 신호에 대하여 적절한 이득 조정을 하여 복조기에 일정한 특성의 수신 신호를 제공하도록 동작하는 자동 이득 제어장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 불연속 전송 시스템에서 전송 구간을 검출하고, 전송 구간 및 비 전송 구간에 대한 자동 이득 제어장치의 이득을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 자동 이득 제어 장치는 정보 전송 구간과 정보 비전송 구간으로 구분하여 신호를 전송하는 불연속 전송 시스템에서 가변 이득 제어 증폭기를 포함하는 수신기의 자동 이득 제어 장치로서,
수신되는 신호의 에너지 값을 검출하는 검출기와, 상기 검출기에서 검출된 에너지 값을 토대로 상기 수신된 신호가 정보 전송구간 신호인지 정보 비전송 구간 신호인지를 판단하는 전송 구간 판단부와, 상기 전송 구간 판단부의 판단 결과에 따라 상기 정보 전송 구간에서 신호의 이득을 제어하기 위한 조절 신호를 생성하여 상기 가변 이득 제어 증폭기로 제공하는 필터를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 자동 이득 제어 방법은,
수신되는 신호의 에너지 값을 검출하는 과정과, 상기 검출된 에너지 값을 토대로 상기 수신된 신호가 정보 전송구간 신호인지 정보 비전송 구간 신호인지를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 따라 상기 정보 전송 구간에서 신호의 이득을 제어하기 위한 조절 신호를 생성하여 상기 가변 이득 제어 증폭기로 제공하는 과정을 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요 소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 일반적인 수신기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용되는 일반적인 수신기는 수신 안테나(201), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; 이하 "LNA"라고 함)(202), 대역통과 필터(band pass filter; 이하 "BPF"라고 함)(203), 주파수 변환기(204), BPF(205), 중간 주파수(Intermediate Frequency; 이하 "IF"라고 함) 증폭기(206), 주파수 변환기(207), 저역 통과 필터(Low Pass Filter; 이하 "LPF"라고 함)(208) 및 복조기(209)를 포함한다.
LNA(202)는 수신 안테나(201)를 통해 수신된 고주파(Radio Frequency; 이하 "RF"라고 함) 신호 중 잡음은 최대한 증폭시키지 않으면서 신호만을 증폭시킨다. BPF(203)는 LNA(202)에서 증폭된 신호로부터 잡음을 제거한다. 주파수 변환기(204)는 RF 신호를 IF 주파수 신호로 변환한다. BPF(205)는 IF 주파수로 변환된 신호를 기저대역으로 변환한다. LPF(208)는 입력되는 신호 중 저주파 신호만을 통과시킨다. 복조기(209)는 수신기가 적용된 통신 시스템의 특징에 따라 신호를 복조하며, 후술될 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 제어 장치를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 제어 장치를 포함하는 복조기(209)의 구성을 나타낸 것이다. 여기에서는 설명의 편의를 위하여 복조기의 전체 구성 중 자동 이득 제어 장치 및 이와 관련된 구성만을 도시하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 제어 장치는 에너지 검출기(301), 덧셈기(302), 필터(303) 및 전송구간 판단부(304)를 포함한 다.
에너지 검출기(301)는 IF증폭기(206)와 주파수 변환기(207) 및 LPF(208)를 통과하여 복조기(209)로 입력되는 신호의 에너지를 검출한다. 덧셈기(302)는 에너지 검출기(301)에서 출력된 신호 VD(t)에 기준신호 -VR를 더한 값을 필터(303)로 출력한다. 전송구간 판단부(304)는 에너지 검출기(301)의 출력신호 VD(t)를 입력받고 이 신호가 전송 구간 신호인지 비전송 구간 신호인지를 판단하여 그 결과를 필터(303)로 출력한다. 필터(303)는 덧셈기(302)와 전송구간 판단부(304)의 출력신호를 받아서 전송구간 신호에 대해서만 조절신호 VC(t)를 생성하여 IF증폭기(206)로 출력한다.
전송구간 판단부(304)는 에너지 평균기(304b)와 비교기(304a)를 포함한다. 에너지 평균기(304b)는 에너지 검출기(301)의 출력신호 VD(t)을 저장하는 N개의 쉬프트 버퍼를 포함하며, 에너지 검출기(301)의 동작 시점 이전의 수신 신호에 대한 에너지 검출기(301)의 출력신호 VD(t)들을 쉬프트 버퍼에 저장하였다가, 비교기(304a)의 출력 신호에 따라 쉬프트 버퍼에 저장된 값들 중에서 전송 구간 신호의 평균값 VD_AVE(t)을 계산하여 비교기(304a)로 출력한다. 비교기(304a)는 에너지 검출기(301)의 출력신호 VD(t)와 에너지 평균기(304b)로부터 전송된 평균값 VD_AVE(t)을 비교하여 현재 수신된 신호가 전송 구간 신호인지, 비전송 구간(잡음 구간) 신호 인지를 판단하고 그 판단 결과를 필터(303)와 에너지 평균기(304b)로 전송한다. 앞 서 설명한 바와 같이, 비교기(304a)에서 에너지 평균기(304b)로 전송되는 전송 구간 판단 정보는 에너지 평균기(304b)가 쉬프트 버퍼에 저장된 값들 중 전송 구간 신호의 에너지 평균값을 구할 때 이용되며, 필터(303)로 전송되는 전송 구간 판단 정보는 필터(303)의 업데이트 여부를 결정하는 정보로 사용된다.
도 4는 도 3에 도시된 비교기(304a)의 동작 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 비교기(304a)는 먼저 에너지 평균기(304b)에서 출력되는 신호 VD_AVE(t)와 에너지 검출기(301)에서 출력되는 신호 VD(t)를 입력받으며(S401), 신호 VD_AVE(t)에 미리 설정된 팩터(Factor)를 곱한 값과 신호 VD(t)의 크기를 비교한다(S402). 비교 결과, 신호 VD(t)가 신호 VD_AVE(t)에 팩터를 곱한 값보다 크면, 비교기(304a)는 수신 신호 VD(t)가 전송 구간 신호라고 판단하고 이에 대한 정보를 에너지 평균기(304b)와 필터(303)로 전송한다(S403). 그러면, 에너지 평균기(304b)는 현재 수신신호 VD(t)를 포함시켜서 VD_AVE(t)를 계산하며, 필터(303)는 신호 VD(t)와 기준신호(-VR)의 연산으로 덧셈기(302)에서 출력되는 신호에 따라 조절신호 VC(t)를 업데이트 한다.
반면에, 신호 VD(t)가 신호 VD_AVE(t)에 팩터를 곱한 값보다 작거나 같으면, 비교기(304a)는 수신신호 VD(t)가 비전송 구간(잡음 구간) 신호라고 판단하고, 이에 대한 판단 결과를 에너지 평균기(304b)와 필터(303)로 전송한다(S404). 그러면 에 너지 평균기(304b)는 VD_AVE(t) 계산에 현재 수신 신호 VD(t)를 포함시키지 않으며, 필터(303)는 조절신호 VC(t)를 업데이트하지 않고 이전 상태값으로 유지한다.
도 4에서 팩터값은 전송 시스템의 구조, 비전송 구간의 잡음 신호의 크기 및 전송 구간의 신호 크기의 변화를 이용하여 설정한 값이다.
이와 같이 필터(303)는 전송 구간에서만 조절신호 VC(t)를 업데이트 하기 때문에 IF증폭기(206)의 이득은 전송 구간의 신호에 따라 자동으로 제어될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 수신 신호의 에너지를 검출하고 평균값을 구해서 수신신호가 전송 구간 신호인지 비전송 구간(잡음 구간) 신호인지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 자동 이득 제어 동작을 조절한다. 이와 같이 전송 구간/비전송 구간(잡음 구간)에서의 자동 이득 제어 동작을 구분하여 조절되도록 정의함으로써 전송 구간과 비전송 구간 사이의 신호 레벨 차이에 따른 자동 이득 제어기의 전체 시상수 결정에 있어서 설계 여유를 가져올 수 있다.

Claims (8)

  1. 정보 전송 구간과 정보 비전송 구간으로 구분하여 신호를 전송하는 불연속 전송 시스템에서 가변 이득 제어 증폭기를 포함하는 수신기의 자동 이득 제어 장치에 있어서,
    수신되는 신호의 에너지 값을 검출하는 검출기와,
    상기 검출기에서 검출된 에너지 값을 토대로 상기 수신된 신호가 정보 전송구간 신호인지 정보 비전송 구간 신호인지를 판단하는 전송 구간 판단부와,
    상기 전송 구간 판단부의 판단 결과에 따라 상기 정보 전송 구간에서 신호의 이득을 제어하기 위한 조절 신호를 생성하여 상기 가변 이득 제어 증폭기로 제공하는 필터를 포함하는 자동이득 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송 구간 판단부는,
    상기 검출기에서 검출된 에너지 값 중 상기 정보 전송 구간의 에너지 값의 평균값을 계산하는 에너지 평균기와,
    상기 검출기에서 검출된 에너지값과 상기 에너지 평균기에서 계산된 평균값을 비교하여 현재 수신된 신호가 상기 정보 전송 구간의 신호인지 상기 비전송 구간의 신호인지를 판단하는 비교기를 포함하는 자동이득 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비교기는,
    상기 에너지 검출기에서 출력된 에너지 값이 상기 에너지 평균기에서 출력된 평균값에 미리 설정된 팩터를 곱한 값보다 크면 상기 현재 수신된 신호가 상기 정보 전송 구간의 신호라고 판단하여 상기 필터를 업데이트 시키기 위한 조절신호를 출력하며,
    상기 에너지 검출기에서 출력된 에너지 값이 상기 에너지 평균기에서 출력된 평균값에 상기 미리 설정된 팩터를 곱한 값이 보다 작거나 같으면 상기 현재 수신된 신호가 상기 정보 비전송 구간의 신호라고 판단하여 상기 필터를 현 상태로 유지시키기 위한 조절신호를 출력하는 자동이득 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에너지 평균기는,
    상기 비교기에서 출력된 상기 정보 전송 구간 판단 신호를 토대로 상기 현재 수신된 신호가 상기 정보 전송 구간의 신호라고 판단된 경우에 상기 현재 수신된 신호를 포함시켜서 상기 에너지 평균값을 계산하는 자동이득 제어 장치.
  5. 정보 전송 구간과 정보 비전송 구간으로 구분하여 신호를 전송하는 불연속 전송 시스템에서 가변 이득 제어 증폭기를 포함하는 수신기의 자동 이득 제어 방법에 있어서,
    수신되는 신호의 에너지 값을 검출하는 과정과,
    상기 검출된 에너지 값을 토대로 상기 수신된 신호가 정보 전송구간 신호인지 정보 비전송 구간 신호인지를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과에 따라 상기 정보 전송 구간에서 신호의 이득을 제어하기 위한 조절 신호를 생성하여 상기 가변 이득 제어 증폭기로 제공하는 과정을 포함하는 자동이득 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    정보 전송구간 신호를 판단하는 과정은,
    상기 검출된 에너지 값 중 상기 정보 전송 구간의 에너지 값의 평균값을 계산하는 과정과,
    상기 검출된 에너지값과 상기 계산된 평균값을 비교하여 현재 수신된 신호가 상기 정보 전송 구간의 신호인지 상기 비전송 구간의 신호인지를 판단하는 과정을 포함하는 자동이득 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정보 전송 구간 신호를 판단하는 과정은,
    상기 검출된 에너지 값이 상기 계산된 평균값에 미리 설정된 팩터를 곱한 값보다 크면 상기 현재 수신된 신호가 상기 정보 전송 구간의 신호라고 판단하며, 상기 검출된 에너지 값이 상기 계산된 평균값에 상기 미리 설정된 팩터를 곱한 값이 보다 작거나 같으면 상기 현재 수신된 신호가 상기 정보 전송 구간의 신호라고 판단하고 상기 판단 결과에 따른 신호를 출력하는 자동이득 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 에너지 평균값을 계산하는 과정은,
    상기 정보 전송 구간 판단 결과에 따른 신호를 토대로 상기 현재 수신된 신호가 상기 정보 전송 구간의 신호라고 판단된 경우에 상기 현재 수신된 신호를 포함시켜서 상기 에너지 평균값을 계산하는 자동이득 제어 방법.
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