KR100346155B1 - Apparatus for multiplication in a digital automatic gain controller - Google Patents
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Abstract
본 발명은 곱셈기가 구조적으로 가지고 있는 비선형 특성을 보상함으로써 디지털 자동 이득 제어기의 성능이 향상됨과 아울러 하드웨어 구현에 있어 유연성을 보장할 수 있고 설계를 용이하게 할 수 있도록 한 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 루프필터의 출력신호를 인가받는 제1레지스터와, AGC의 입력신호를 인가받는 레2레지스터와 상기 제1, 2레지스터로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제1, 2곱셈부로 이루어지는 제1곱셈기와, 상기 제1레지스터로부터 출력되는 신호를 인가받는 제3레지스터와, 상기 제1곱셈기의 제1, 2곱셈부로부터 출력되는 신호를 인가받는 제4레지스터와 상기 제3, 4레지스터로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제3, 4곱셈부로 이루어지는 제2곱셈기와, 제N레지스터부터 출력되는 신호를 인가받는 제N+2레지스터와, 제N-1곱셈기의 제N-1, N-2곱셈부로부터 출력되는 신호를 인가받는 제2N레지스터와 상기 제N+2, 2N레지스터로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하여 각각 AGC_OUT_I/Q 신호를 출력하는 제N+3, N+4곱셈부로 이루어지는 제N곱셈기로 이루어진다.The present invention improves the performance of the digital automatic gain controller by compensating the nonlinear characteristics of the multiplier structurally, and also allows the design of the multiplier in the digital automatic gain controller to ensure flexibility in hardware implementation and to facilitate design. The present invention relates to a first register to which an output signal of a loop filter is applied, a second register to which an AGC input signal is applied, and a first output to be multiplied by a signal output from the first and second registers. A first multiplier comprising a double multiplier, a third register receiving a signal output from the first register, a fourth register receiving the signal output from the first and second multipliers of the first multiplier and the third register; A second multiplier consisting of third and fourth multipliers for receiving and multiplying signals output from the four registers, and outputting from the Nth register; The N + 2 register receiving the signal to be applied, the 2N register receiving the signal output from the N-1 and N-2 multipliers of the N-1 multiplier, and the N + 2 and 2N registers output from the N + 2 and 2N registers. The N + 3 multiplier consists of N + 3 and N + 4 multipliers for receiving and multiplying the signals to output AGC_OUT_I / Q signals.
Description
본 발명은 디지털(Digital) 자동이득제어기(Automatic Gain Control : AGC)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 곱셈기가 구조적으로 가지고 있는 비선형 특성을 보상함으로써 디지털 자동 이득 제어기의 성능이 향상됨과 아울러 하드웨어 구현에 있어 유연성을 보장할 수 있고 설계를 용이하게 할 수 있도록 한 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치에 관한 것이다.The present invention relates to a digital automatic gain control (AGC), and more particularly, to improve the performance of the digital automatic gain controller by compensating the nonlinear characteristics of the multiplier structurally and to implement the hardware. The present invention relates to a multiplication device in a digital automatic gain controller that can guarantee flexibility and facilitate design.
일반적으로, 고속의 데이터를 처리할 수 있는 ADC(Analog to Digital Converter) 및 DAC(Digital to Analog Converter)가 개발됨에 따라 기존에 Analog단에서 처리하던 변복조 및 필터링을 디지털 영역에서 처리할 수 있게 되었다. 이를 디지털 라디오(Radio) 또는 소프트웨어 디파인드 라디오(Software Defined Radio : SDR)라 하며, 디지털 라디오를 적용한 수신단을 디지털 리시버(Receiver)라 한다. 또한 ADC의 다이나믹 랭지(Dynamic Renge)가 증가함에 따라 디지털 리시버에서 AGC를 수행할 수 있게 되었다.In general, with the development of an analog to digital converter (ADC) and a digital to analog converter (DAC) capable of processing high-speed data, it is possible to process the modulation and demodulation and filtering in the digital domain. This is called a digital radio or a software defined radio (SDR), and a receiver to which the digital radio is applied is called a digital receiver. In addition, as the ADC's dynamic range increases, AGC can be performed on digital receivers.
한편, 아날로그 AGC는 크게 검파기(detector), 루프필터(loop filter) 및 VCA(Voltage Controlled Amplifier)로 이루어져 있다.On the other hand, analog AGC is largely composed of a detector (detector), a loop filter (loop filter) and VCA (Voltage Controlled Amplifier).
상기 검파기를 이용하여 출력신호의 전력을 측정하며, 이를 원하는 전력레벨과 비교한다. 이때 원하는 전력레벨을 AGC의 임계값(threshold)이라 한다.The detector measures the power of the output signal and compares it to the desired power level. At this time, the desired power level is called a threshold of the AGC.
상기 루프필터는 저역통과필터(low pass filter)로서, 임계값과 신호의 전력차를 적분한다.The loop filter is a low pass filter and integrates a power difference between a threshold value and a signal.
상기 VCA는 입력 전압에 따라 이득(gain)을 조절하는 증폭기(amplifier)로서, 저역통과필터의 출력값이 VCA의 입력신호로 사용된다. 이중 검파기는 선형 특성을 가지는 VCA와 지수 특성을 가지는 VCA로 나눌 수 있다.The VCA is an amplifier that adjusts a gain according to an input voltage, and an output value of a low pass filter is used as an input signal of the VCA. The double detector can be divided into a VCA having a linear characteristic and a VCA having an exponential characteristic.
또한, 패이딩 딥스(Fading Depth)가 크지 않은 경우, 즉 입력신호의 전력레벨의 변화량이 크지 않으면 선형 특성을 VCA와 지수 특성을 가지는 VCA의 성능은 유사하다. 반면에 패이딩 딥스가 크면 지수 특성을 가지는 VCA가 선형 특성을 가지는 VCA에 비해 성능이 우수하다.In addition, when the fading depth is not large, that is, when the amount of change in the power level of the input signal is not large, the performance of the VCA having a linear characteristic and an exponential characteristic is similar. On the other hand, when the fading depth is large, the exponential VCA performs better than the linear VCA.
도 1은 일반적인 디지털 AGC의 구성도이다.1 is a block diagram of a general digital AGC.
도 1에 도시된 바와 같이, 디지털 AGC의 경우 검파기(10)와 루프필터(20)는 아날로그 AGC와 동일한 구조를 가지는 반면에 VCA에 해당하는 부분은 일반적으로 곱셈기(30)로 구현한다.As shown in FIG. 1, in the case of digital AGC, the detector 10 and the loop filter 20 have the same structure as that of the analog AGC, while the part corresponding to the VCA is generally implemented by the multiplier 30.
그리고, 디지털 AGC의 출력신호가 AGC의 입력 신호와 루프필터(20)의 출력신호의 곱으로 이루어지므로 곱셈기(30)는 선형 특성을 가지는 VCA로 해석할 수 있다.In addition, since the output signal of the digital AGC is the product of the AGC input signal and the output signal of the loop filter 20, the multiplier 30 may be interpreted as a VCA having a linear characteristic.
상기 디지털 AGC에서 지수 특성을 가지는 VCA에 대응하는 곱셈기(30)를 구현하기 위해서는 루프필터(20)의 출력신호에 대해 10의 멱승을 취해야한다.In order to implement the multiplier 30 corresponding to the VCA having the exponential characteristic in the digital AGC, the power of 10 must be taken with respect to the output signal of the loop filter 20.
그러나, 이로 인해 디지털 리시버의 복잡도가 크게 증가한다.However, this greatly increases the complexity of the digital receiver.
따라서, 기존 디지털 AGC의 경우 VCA에 해당하는 부분을 단순한 곱셈기로 구현하고 있으며, 이로 인해 성능이 저하되는 문제점이 있었다.Therefore, in the case of the existing digital AGC, the portion corresponding to the VCA is implemented by a simple multiplier, which causes a problem of degrading performance.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 본 발명의 목적은, 곱셈기가 구조적으로 가지고 있는 비선형 특성을 보상함으로써 디지털 자동 이득 제어기의 성능이 향상됨과 아울러 하드웨어 구현에 있어 유연성을 보장할 수 있고 설계를 용이하게 할 수 있도록 한 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems according to the prior art, and an object of the present invention is to improve the performance of the digital automatic gain controller by compensating the nonlinear characteristics of the multiplier structurally and to implement the hardware. The present invention provides a multiplication device in a digital automatic gain controller that can guarantee flexibility and facilitate design.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 특징은, 루프필터의 출력신호를 인가받는 제1레지스터와, AGC의 입력신호를 인가받는 레2레지스터와 상기 제1, 2레지스터로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제1, 2곱셈부로 이루어지는 제1곱셈기와, 상기 제1레지스터로부터 출력되는 신호를 인가받는 제3레지스터와, 상기 제1곱셈기의 제1, 2곱셈부로부터 출력되는 신호를 인가받는 제4레지스터와 상기 제3, 4레지스터로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제3, 4곱셈부로 이루어지는 제2곱셈기와, 제N레지스터부터 출력되는 신호를 인가받는 제N+2레지스터와, 제N-1곱셈기의 제N-1, N-2곱셈부로부터 출력되는 신호를 인가받는 제2N레지스터와 상기 제N+2, 2N레지스터로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하여 각각 AGC_OUT_I/Q 신호를 출력하는 제N+3, N+4곱셈부로 이루어지는 제N곱셈기로 이루어진다.The multiplication apparatus of the digital automatic gain controller according to the present invention for achieving the above object is characterized in that the first register is applied to the output signal of the loop filter, the register and the second register is applied to the input signal of the AGC and the first A first multiplier comprising first and second multipliers for receiving and multiplying a signal output from the two registers, a third register receiving a signal output from the first register, and a first and second multiplication of the first multiplier A second multiplier comprising a fourth register to receive a signal output from a negative portion, a third and fourth multiplier to receive and multiply the signals output from the third and fourth registers, and a second to receive a signal output from the Nth register. N + 2 register, the second N register receiving the signal output from the N-1, N-2 multiplier of the N-1 multiplier and the signal output from the N + 2, 2N register is received and multiplied N-th multiplier consisting of N + 3 and N + 4 multipliers that output AGC_OUT_I / Q signals, respectively.
도 1은 일반적인 디지털 AGC의 구성도,1 is a block diagram of a general digital AGC,
도 2는 본 발명에 따른 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 제1 실시예의 구성도,2 is a configuration diagram of a first embodiment of a multiplication apparatus in a digital automatic gain controller according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 시뮬레이션도,3 is a simulation diagram of a multiplication apparatus in a digital automatic gain controller according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 제2 실시예의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a second embodiment of the multiplication apparatus in the digital automatic gain controller according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100, 110 : 레지스터,100, 110: register,
120, 130 : 곱셈부,120, 130: multiplication unit,
140 : 곱셈기.140: The multiplier.
이하, 본 발명에 따른 곱셈기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the multiplier according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 제1 실시예의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a first embodiment of a multiplication apparatus in a digital automatic gain controller according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 루프필터의 출력신호(LOOP_OUT)를 인가받는 제1레지스터(100)와, AGC의 입력신호(AGC_IN_I/Q)를 인가받는 레2레지스터(110)와 상기 제1, 2레지스터(100)(110)로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제1, 2곱셈부(120)(130)로 이루어지는 제1곱셈기(140)와, 상기 제1레지스터(100)로부터 출력되는 신호를 인가받는 제3레지스터(150)와, 상기 제1곱셈기(140)의 제1, 2곱셈부(120)(130)로부터 출력되는 신호를 인가받는 제4레지스터(160)와 상기 제3, 4레지스터(150)(160)로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제3, 4곱셈부(170)(180)로 이루어지는 제2곱셈기(190)와, 제N레지스터(미도시)로부터 출력되는 신호를 인가받는 제N+2레지스터(200)와, 제N-1곱셈기(미도시)의 제N-1, N-2곱셈부(미도시)(미도시)로부터 출력되는 신호를 인가받는 제2N레지스터(210)와 상기 제N+2, 2N레지스터(200)(210)로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하여 각각 AGC_OUT_I/Q 신호를 출력하는 제N+3, N+4곱셈부(220)(230)로 이루어지는 제N곱셈기(240)로 이루어진다.As illustrated in FIG. 2, the first register 100 to which the output signal LOOP_OUT of the loop filter is applied, the register 2 to which the AGC input signal AGC_IN_I / Q is applied, and the first and second registers 110 are applied. A first multiplier 140 comprising first and second multipliers 120 and 130 for receiving and multiplying a signal output from the second registers 100 and 110 and a signal output from the first register 100. Is applied to the third register 150 and the first and second multipliers 120 and 130 of the first multiplier 140 is applied to the fourth register 160 and the third and fourth, respectively. The second multiplier 190 including the third and fourth multipliers 170 and 180 for receiving and multiplying the signals output from the registers 150 and 160 and a signal output from the Nth register (not shown). A second N register that receives a signal output from the N-th + 2 register 200, and the N-1 and N-2 multipliers (not shown) of the N-1 multiplier (not shown). 210 and the N + 2th The N-multiplier 240 includes N + 3 and N + 4 multipliers 220 and 230 for multiplying the signals output from the 2N registers 200 and 210 to output the AGC_OUT_I / Q signals. Is made of.
이와 같이 구성된 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the multiplication apparatus in the digital automatic gain controller configured as described above is as follows.
먼저, 루프필터의 출력신호(loop_out)는 제1레지스터(100)로 저장되고, AGC의 입력신호(AGC_IN_I/Q)는 제1곱셈기(140)의 제2레지스터(110)에 저장된다.First, the output signal loop_out of the loop filter is stored in the first register 100, and the input signal AGC_IN_I / Q of the AGC is stored in the second register 110 of the first multiplier 140.
이어서, 상기 제1레지스터(100)로부터 출력되는 신호와 상기제2레지스터(110)로부터 출력되는 신호는 제1, 2곱셈부(120)(130)에서 서로 곱해지고 제4레지스터(160)로 출력되어 저장된다. 이때, 상기 제4레지스터(180)로 출력되는 AGC의 출력신호(AGC_OUT_I/Q)로 사용하면 선형 특성을 갖는 VCA와 동일한 특성를 가지게 된다.Subsequently, the signal output from the first register 100 and the signal output from the second register 110 are multiplied by each other in the first and second multipliers 120 and 130 and output to the fourth register 160. And stored. At this time, when used as the output signal (AGC_OUT_I / Q) of the AGC output to the fourth register 180 has the same characteristics as the VCA having a linear characteristic.
그리고, 상기 제1레지스터(100)로부터 출력되는 신호는 제3레지스터(150)로 출력되어 저장된다.The signal output from the first register 100 is output to the third register 150 and stored.
또한, 상기 제3레지스터(150)로부터 출력되는 신호와 상기 제4레지스터(160)로부터 출력되는 신호는 제3, 4곱셈부(170)(180)에서 서로 곱해지고 다음에 올 제2N레지스터(210)로 출력되어 저장된다.In addition, the signal output from the third register 150 and the signal output from the fourth register 160 are multiplied by each other in the third and fourth multipliers 170 and 180, and the next 2N register 210 is next. ) Is printed and saved.
그리고, 상기 제3레지스터(150)로부터 출력되는 신호는 다음에 올 제N-2레지스터(200)로 출력되어 저장된다.The signal output from the third register 150 is then output to the next N-2 register 200 and stored.
마지막으로, 상기 제N+2레지스터(150)로부터 출력되는 신호와 상기 제2N레지스터(210)로부터 출력되는 신호는 제N+3, N+4곱셈부(220)(230)에서 서로 곱해진 다음 각각 AGC_OUT_I/Q 신호를 출력한다.Finally, the signal output from the N + 2 register 150 and the signal output from the second N register 210 are multiplied by each other in the N + 3, N + 4 multipliers 220 and 230. Each outputs an AGC_OUT_I / Q signal.
따라서, 상기 AGC의 출력신호는 AGC 입력신호에 루프필터의 출력신호를 N승한 값을 곱한 것이 된다.Therefore, the AGC output signal is obtained by multiplying the AGC input signal by the N power of the loop filter output signal.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 시뮬레이션도이다.3 is a simulation diagram of a multiplication apparatus in a digital automatic gain controller according to the present invention.
도 3에 도싱된 바와 같이, 선형 특성을 가지는 VCA에 해당하는 곱셈기, 지수 특성을 가지는 VCA에 해당하는 곱셈기, N=2, 3 그리고 N+10인 경우를 나타낸 것이다.As shown in FIG. 3, a multiplier corresponding to a VCA having a linear characteristic, a multiplier corresponding to a VCA having an exponential characteristic, and N = 2, 3 and N + 10 are illustrated.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 제2 실시예의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a second embodiment of the multiplication apparatus in the digital automatic gain controller according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 루프필터의 출력신호(LOOP_OUT)를 인가받는 제1레지스터(300)와 상기 제1레지스터(300)로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제1곱셈부(310)로 이루어지는 제곱기(320)와, 상기 제곱기(320)의 제1곱셈부(310)로부터 출력되는 신호를 각각 인가받는 제3, 4레지스터(330)(340)와 상기 제3, 4레지스터(150)(160)로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제2곱셈부(350)로 이루어지는 삼승기(360)와, 제N-1승기(미도시)의 제N-1곱셈부(미도시)로부터 출력되는 신호를 각각 인가받는 제N, N+1레지스터(370)(380)와 상기 제N, N+1레지스터(370)(380)로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하는 제N곱셈부(390)로 이루어지는 제N승기(400)와, 상기 제N승기(400)의 제N곱셈부(390)로부터 출력되는 신호를 인가받는 제N+2레지스터(410)와, AGC의 입력신호(AGC_IN_I/Q)를 인가받는 레N+3레지스터(420)와, 상기 제N+2, N+3레지스터(410)(420)로부터 출력되는 신호를 인가받아 곱셈하여 각각 AGC_OUT_I/Q 신호를 출력하는 제N+1, N+2곱셈부(430)(440)로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the first register 300 receiving the output signal LOOP_OUT of the loop filter and the signal output from the first register 300 are received and multiplied by the first multiplier 310. The third and fourth registers 330 and 340 and the third and fourth registers 150 that receive the signals output from the squarer 320 and the first multiplier 310 of the squarer 320. A multiplier 360 consisting of a second multiplier 350 for receiving and multiplying the signal output from the 160 and from the N-1 multiplier (not shown) of the N-1th power (not shown) N-th multiplier 390 for receiving and multiplying the signals output from the N-th, N + 1 registers 370 and 380 and the N-th, N + 1 registers 370 and 380 respectively. Nth multiplier 400, N + 2 registers 410 receiving the signal output from the Nth multiplier 390 of the Nth multiplier 400, and AGC input signal AGC_IN_I / Q) authorized N + 1 and N + output the AGC_OUT_I / Q signals by multiplying and receiving the signals output from the N + 3 register 420 and the N + 2 and N + 3 registers 410 and 420, respectively. It consists of two multipliers 430 and 440.
이와 같이 구성된 디지털 자동이득제어기에서의 곱셈장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the multiplication apparatus in the digital automatic gain controller configured as described above is as follows.
먼저, 루프필터의 출력신호(loop_out)는 제곱기(320)의 제1레지스터(300)로 저장되고 제1곱셈부(310)에서 곱셈된다.First, the output signal loop_out of the loop filter is stored in the first register 300 of the squarer 320 and multiplied by the first multiplier 310.
이어서, 제곱기(320)의 제1곱셈부(310)로부터 출력되는 신호는 삼승기(360)의 제2, 3레지스터(330)(340)에 저장되고 제2곱셈부(350)에서 곱셈된다.Subsequently, the signal output from the first multiplier 310 of the squarer 320 is stored in the second and third registers 330 and 340 of the multiplier 360 and multiplied by the second multiplier 350. .
그리고, 제N-1승기(미도시)의 제N-1곱셈부(미도시)로부터 출력되는 신호는 제N승기(400)의 제N, N+1레지스터(370)(380)에 저장되고 제N곱셈부(390)에서 곱셈된다.The signal output from the N-1 multiplier (not shown) of the N-1th multiplier (not shown) is stored in the N, N + 1 registers 370 and 380 of the Nth multiplier 400. Multiplied by the N-th multiplier 390.
또한, 상기 제N곱셈부(390)로부터 출력되는 신호는 제N+2레지스터(410)에 저장된다.In addition, the signal output from the Nth multiplier 390 is stored in the N + 2th register 410.
한편, AGC의 입력신호(AGC_IN_I/Q)는 제N+3레지스터(420)에 저장된다.Meanwhile, the AGC input signal AGC_IN_I / Q is stored in the N + 3 register 420.
이어서, 상기 제N+2레지스터(410)로부터 출력되는 신호와 상기 제N+3레지스터(420)로부터 출력되는 신호는 제N+1, N+2곱셈부(430)(440)에서 서로 곱해진 다음 각각 AGC_OUT_I/Q 신호를 출력한다.Subsequently, the signal output from the N + 2 register 410 and the signal output from the N + 3 register 420 are multiplied by each other in the N + 1 and N + 2 multipliers 430 and 440. Next, AGC_OUT_I / Q signals are output.
이상에서 상기한 바와 같이 본 발명은 곱셈기가 구조적으로 가지고 있는 비선형 특성을 보상함으로써 디지털 자동 이득 제어기의 성능이 향상됨과 아울러 하드웨어 구현에 있어 유연성을 보장할 수 있고 설계를 용이하게 할 수 있다.As described above, the present invention can improve the performance of the digital automatic gain controller by compensating the nonlinear characteristics of the multiplier structurally, and also can ensure the flexibility in hardware implementation and facilitate the design.
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KR20020034056A (en) | 2002-05-08 |
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