KR100431196B1 - An Automatic Gain Control Circuit of Multi-band Modem - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 밴드를 지원하는 모뎀의 송수신부의 이득 제어장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 하나 이상의 독립된 밴드(물리계층 전송장치)를 이용하여 데이터를 전송하는 모뎀의 송신부 각각의 밴드의 최종 출력단에서 디지털 이득 제어부를 설치하고, 수신부에서는 하나의 아날로그 또는 디지털 자동 이득제어부와 함께 각각의 밴드의 최초 입력단에 디지털 이득 제어부를 설치함으로써 최적으로 이득 제어가 가능하도록 하는 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 송수신부를 갖고 주파수 분할 방식을 사용하는 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치에 있어서, 송신부의 각 밴드의 최종 출력의 이득을 각각 디지털 방식으로 제어하고 수신부의 각 밴드의 최초 입력의 이득을 각각 디지털 방식으로 제어하는 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치를 제공한다.The present invention relates to a gain control device for a transceiver of a modem that supports multiple bands. More specifically, the present invention relates to a gain control device of a modem for transmitting data using one or more independent bands (physical layer transmitters). It relates to a gain control device of a multi-band modem that provides a digital gain control unit, and the receiver unit provides an optimum gain control by installing a digital gain control unit at the initial input of each band together with one analog or digital automatic gain control unit. . To this end, the present invention is a gain control apparatus of a multi-band modem having a transceiver and using a frequency division scheme, wherein the gain of the final output of each band of the transmitter is digitally controlled and the gain of the first input of each band of the receiver is controlled. It provides a gain control device of a multi-band modem, each digitally controlled.
Description
본 발명은 다중 밴드를 지원하는 모뎀의 송수신부의 이득 제어장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 하나 이상의 독립된 밴드(물리계층 전송장치)를 이용하여 데이터를 전송하는 모뎀의 송신부 각각의 밴드의 최종 출력단에서 디지털 이득 제어부를 설치하고, 수신부에서는 하나의 아날로그 또는 디지털 자동 이득제어부와 함께 각각의 밴드의 최초 입력단에 디지털 이득 제어부를 설치함으로써 최적으로이득 제어가 가능하도록 하는 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gain control device for a transceiver of a modem that supports multiple bands. More specifically, the present invention relates to a gain control device of a modem for transmitting data using one or more independent bands (physical layer transmitters). It relates to a gain control device of a multi-band modem that provides a digital gain control unit, and the receiver unit provides a digital gain control unit at an initial input terminal of each band together with one analog or digital automatic gain control unit. .
일반적으로, 모뎀(modem)은 컴퓨터에서 나가는 디지털 신호를 전화회선을 통해 보낼 수 있도록 아날로그 신호로 바꾸고(변조), 들어오는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어주는(복조) 장치를 말한다. 통상 사용되는 전화회선이나 전용회선은 음성급으로 구성되어서 디지털 신호가 통과하면 많은 감쇠가 일어나므로, 일정 거리 이상 떨어져 있는 장비 사이에 데이터를 전송하려면 모뎀이 필요하게 된다.In general, a modem is a device that converts (modulates) an analog signal to a digital signal and demodulates an incoming analog signal into a digital signal so that a digital signal from a computer can be sent over a telephone line. A telephone line or a dedicated line, which is usually used, is composed of a voice level, and attenuates a lot when a digital signal passes. Therefore, a modem is required to transmit data between devices over a certain distance.
이러한 모뎀은 주어진 전송 선로에 신호를 출력함에 있어 전송 선로에서 발생하는 신호 누화에 따른 인접 장치로의 영향을 최소화 하기 위해 출력 파워를 제한 받는다. 따라서, 보통 모뎀의 송신부 최종 출력단에는 이득 제어 회로가 존재한다. 또한, 모뎀의 수신부에서는 전송선로를 통해 신호 레벨이 현격히 감쇄되어 수신된 신호를 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 동작 레벨에 맞추기 위해 자동 이득 제어기를 사용한다.Such a modem is limited in output power in order to minimize the influence on neighboring devices due to signal crosstalk occurring in a transmission line in outputting a signal in a given transmission line. Thus, there is usually a gain control circuit at the output end of the transmitter of the modem. In addition, the receiver of the modem uses the automatic gain controller to adjust the received signal to the operating level of the analog-to-digital converter (ADC) because the signal level is significantly attenuated through the transmission line.
현재 모뎀에서 사용되는 이득 제어장치로는, 송신부에 디지털 방식 이득 제어장치 또는 아날로그 방식 이득 제어장치가 사용되고 수신부에서는 모뎀 사용자의 별도 개입이 필요 없는 자동 이득 제어장치가 있으며 아날로그 또는 디지털 회로로 구성되어 사용되고 있다.Current gain control devices used in modems include digital gain control devices or analog gain control devices in the transmitter section, and automatic gain control devices in the receiver section that do not require the intervention of modem users. have.
종래에 일반적으로 사용되고 있는 수신부의 자동 이득 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 입력된 신호(x)의 절대값을 구하여 미리 주어진 기준값(Vref)과 비교한 후 루프 필터(13)를 거쳐 AGC 제어신호를 발생한다. 상기 발생된 AGC 제어신호는 적분기(14)를 통해 적분되고 이후 시그마-델타 모듈레이터(15)를 거친 후 아날로그 복원 필터(16)를 통해 아날로그 신호로 변환되어 아날로그 AGC 제어신호로 사용된다. 미설명 부호 11에서 상술한 바와 같이 입력신호(x)의 절대값을 구하는 기능을 수행한다.As shown in FIG. 1, an automatic gain control apparatus of a receiver generally used in the art obtains an absolute value of the input signal x, compares it with a predetermined reference value Vref, and then passes the AGC through the loop filter 13. Generate a control signal. The generated AGC control signal is integrated through the integrator 14, then passed through the sigma-delta modulator 15, and then converted into an analog signal through the analog reconstruction filter 16 to be used as an analog AGC control signal. As described above with reference to reference numeral 11, a function of obtaining an absolute value of the input signal x is performed.
이러한 종래의 자동 이득 제어장치는 일반적인 모뎀에서는 매우 유용하게 사용되며, 또한 많은 모뎀들이 이러한 이득 제어장치를 채택하고 있다. 그러나, 상기와 같은 종래의 이득 제어장치에서는 다중 밴드를 사용하는 모뎀의 경우 수신부에 자동 이득 제어장치 하나만을 사용하는 경우에 각각의 밴드에 최적화된 이득을 보장할 수 없었다. 그 이유는 다중 밴드를 사용하는 모뎀의 경우 다수개의 밴드가 주파수 분할 방식으로 서로 상이한 주파수 대역에 신호를 전송하므로 각각의 신호 대역에 따라 전송되는 신호의 감쇄 및 왜곡의 정도가 매우 다르기 때문이다.Such a conventional automatic gain control device is very useful in a general modem, and many modems adopt this gain control device. However, in the conventional gain control apparatus as described above, in the case of a modem using multiple bands, a gain optimized for each band cannot be guaranteed when only one automatic gain control unit is used in the receiver. This is because a modem using multiple bands transmits signals in different frequency bands by frequency division, so the attenuation and distortion of the transmitted signal are very different according to each signal band.
따라서, 하나의 자동 이득 제어장치를 사용해서 이들 모두의 신호 감쇄를 적절히 보상하는 것은 불가능하였다.Thus, it was not possible to adequately compensate for all of these signal attenuations using one automatic gain control device.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다수개의 주파수 분할 방식 밴드를 사용하는 모뎀에서 송신부 각각의 밴드 출력 최종단에 간단한 디지털이득 제어장치를 두고, 수신부에는 일반적인 자동 이득 제어장치와 함께 역시 각각 밴드의 최초 입력단에 디지털 이득 제어장치를 두어 최적화된 이득 제어를 가능한 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, in a modem using a plurality of frequency division bands, a simple digital gain control device is provided at the end of each band output of the transmitter, and the receiver is also provided with a general automatic gain control device. It is an object of the present invention to provide a gain control device of a multi-band modem capable of optimized gain control by placing a digital gain control device at the first input of the band.
도 1은 종래의 이득 제어 장치의 구성블럭도이다.1 is a block diagram of a conventional gain control apparatus.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 밴드 이득 제어장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a multi-band gain control apparatus according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
21,36 : 모뎀제어부 31 : 자동이득제어기(AGC)21,36: modem controller 31: automatic gain controller (AGC)
32 : AGC 제어부 33 : 아날로그-디지털변환기(ADC)32: AGC control unit 33: analog-to-digital converter (ADC)
35 : 밴드 이득 제어부35: band gain control unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송수신부를 갖고 주파수 분할 방식을 사용하는 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치에 있어서,In the present invention for achieving the above object, in the gain control device of a multi-band modem having a transceiver and using a frequency division method,
송신부의 각 밴드의 최종 출력단에 설치되어 상기 송신부의 각 밴드별 이득을 제어하는 디지털 방식의 송신부 이득제어부;A digital transmitter gain control unit installed at a final output end of each band of the transmitter to control gain of each band of the transmitter;
상기 수신부로 입력되는 수신 신호의 이득을 제어하는 자동이득제어부(AGC);An automatic gain control unit (AGC) for controlling the gain of the received signal input to the receiving unit;
상기 수신신호의 주파수 대역에 따라 상기 자동이득제어부(AGC)의 이득을 제어하는 AGC 제어부;An AGC control unit controlling a gain of the automatic gain control unit (AGC) according to the frequency band of the received signal;
상기 수신부의 각 밴드의 최초 입력단에 설치되어 상기 수신부의 각 밴드별 이득을 제어하는 디지털 방식의 수신부 이득제어부; 및A digital receiver gain control unit installed at an initial input terminal of each band of the receiver to control gain of each band of the receiver; And
모뎀의 전반적인 제어 및 상기 송,수신부 이득제어부를 각각 제어하는 송,수신부 모뎀제어부를 포함한다.It includes a modem control unit for the overall control of the modem and the transmitter, receiver and gain control unit, respectively.
본 발명은 다중 밴드 모뎀에서 송수신부에 각 밴드별로 디지털 이득 제어장치를 설치하여 각각의 밴드별로 정밀한 이득 제어를 수행하도록 하는 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치를 제공한다.The present invention provides a gain control device for a multi-band modem for providing precise gain control for each band by installing a digital gain control device for each band in the transceiver.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough that a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out the technical idea of the present invention. The gain control device of the multi-band modem according to the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 밴드 이득 제어장치의 구성도로서, 송신부 및 수신부를 구분하여 도시한 것이다. 여기서, 주의해야 할 것은 도 2에서는 송신부 및 수신부에 두 개의 밴드를 구비한 것으로 도시하고 있으나 이는 본 발명의 일실시예에 불과한 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 많은 개수의 밴드에서도 동일하게 적용될 것이다.2 is a block diagram of a multi-band gain control apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows a transmitter and a receiver separately. Here, it should be noted that in FIG. 2 is shown as having two bands for the transmitter and the receiver, but this is only one embodiment of the present invention, the present invention is not limited to this and within the scope not departing from the spirit of the present invention. The same applies to a large number of bands.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 모뎀의 이득 제어장치는, 송신부에는 각각의 밴드의 이득 제어값을 설정하는 모뎀 제어부(21)를 설치하고 수신부에는 자동이득제어기(31;AGC)의 이득 제어값을 설정하는 AGC 제어부(32) 및 각각의 밴드별로 이득 제어값을 디지털 방식으로 제어하는 밴드이득 제어부(35) 및 모뎀제어부(36)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the gain control apparatus of the multiple modem according to the present invention includes a modem controller 21 for setting a gain control value of each band in a transmitter and an automatic gain controller 31 in the receiver. AGC control unit 32 for setting the gain control value of the band gain control unit 35 and the modem control unit 36 for digitally controlling the gain control value for each band.
상술한 바와 같이, 송신부는 전송선로에 신호를 출력함에 있어 출력 신호의 파워를 제한 받으며, 경우에 따라서는 주파수 대역에 따라 서로 다른 출력 파워를요구 받기도 한다. 이 경우 아날로그 방식으로 각 밴드별 출력 파워를 조절하는 것은 매우 어렵기 때문에, 본 발명의 따른 모뎀의 송신부에서의 각 밴드의 최종 출력단에 모뎀 제어부(21)를 설치함으로써 상기 각 밴드별 출력신호에 대해 각각의 이득 제어값을 디지털 방식으로 조절할 수 있도록 한다. 이로써, 다중 밴드를 사용하는 모뎀의 경우 다수개의 밴드가 주파수 분할 방식으로 서로 상이한 주파수 대역에 신호를 전송하더라도 각각의 신호 대역에 따른 밴드별로 이득을 제어하도록 한다.As described above, the transmitter is limited in the output signal power in outputting the signal to the transmission line, and in some cases different output power is required depending on the frequency band. In this case, since it is very difficult to adjust the output power for each band by the analog method, the modem control unit 21 is provided in the final output terminal of each band in the transmitter of the modem according to the present invention. Each gain control value can be adjusted digitally. Accordingly, in the case of a modem using multiple bands, even if a plurality of bands transmit signals in different frequency bands in a frequency division scheme, gains are controlled for each band according to each signal band.
특히, 송신부 출력 파워를 제한하는 다수의 제한 조건에 따라 상기 모뎀 제어부(21)에서 각 밴드의 이득 제어값을 다르게 발생하게 함으로써 외부 환경에 능동적으로 대처하도록 한다.In particular, the modem controller 21 generates a gain control value for each band differently according to a plurality of constraints for limiting the output power of the transmitter to actively cope with the external environment.
한편, 수신부는 전송선로를 통해 수신된 신호가 자동이득제어기(31;AGC)를 거쳐 증폭되는데, 이때 상기 자동이득제어기(31)의 이득 제어값은 AGC 제어부(32)에서 설정된다. 상기 자동이득제어기(31)를 통해 증폭된 신호는 후단의 아날로그-디지털 변환기(ADC;Analog-to-Digital Converter)(33)에서 디지털 신호로 변환되어 상기 AGC 제어부(32) 및 각각 다중 밴드로 입력으로 인가된다.On the other hand, the receiving unit amplifies the signal received through the transmission line via the automatic gain controller (AGC) 31, wherein the gain control value of the automatic gain controller 31 is set in the AGC control unit (32). The signal amplified by the automatic gain controller 31 is converted into a digital signal by a subsequent analog-to-digital converter (ADC) 33 and input to the AGC controller 32 and each of multiple bands. Is applied.
상기 AGC 제어부(32)는 상기 ADC(33)의 출력신호를 인가받아 주어진 기준값과 비교하고 그 비교 결과로서 상기 AGC 제어 신호를 발생한다. 이때, 상기 AGC 제어신호를 발생하기 위해 주어진 기준값은 각각 다중 밴드의 이득 조절을 위해 최적화된 값은 아니며, 모든 밴드의 이득을 비교적 잘 조절할 수 있도록 선택된 값이다. 다시 말하면, 전송선로를 통해 상기 자동이득제어기(31)로 입력되는 신호는 각밴드별로 각각의 주파수 대역을 가지고 있다. 즉, 각 밴드별로 고주파 또는 저주파 대역을 가지고 있다. 따라서, 상기 각 밴드별로 다른 주파수 대역이 다르므로 상기 AGC 제어부(32)는 밴드별로 이득을 각각 제어할 수 없고, 모든 밴드의 이득이 비교적 잘 조절되도록 각 주파수의 중간 대역의 이득 제어값을 설정하는 것이다.The AGC control unit 32 receives the output signal of the ADC 33 and compares it with a given reference value and generates the AGC control signal as a result of the comparison. In this case, the reference values given for generating the AGC control signal are not optimal values for gain control of multiple bands, respectively, but are values selected to relatively well control the gain of all bands. In other words, the signal input to the automatic gain controller 31 through the transmission line has a frequency band for each band. That is, each band has a high frequency or low frequency band. Therefore, since different frequency bands are different for each band, the AGC control unit 32 cannot control gains for each band, and sets gain control values for intermediate bands of each frequency so that gains of all bands are relatively well controlled. will be.
이와 같이, 상기 자동이득제어기(31)에서 각각의 밴드별로 최적의 이득을 제어하지 못하고 대략적으로 이득을 제어하게 됨으로써 이에 대한 부담을 수신부의 등화기가 부담해야 한다. 도면에 미도시된 수신부의 등화기는 따라서 주파수에 따른 채널 영향의 보정과 함께 이득 조절을 수행해야 하며, 이때 발생하는 이득 값이 한정된 비트로 구성된 등화기의 탭계수에 오버플로우(overflow)를 발생시킬 위험이 있다.As such, since the automatic gain controller 31 does not control the optimum gain for each band but controls the gain approximately, the equalizer of the receiver should bear the burden. The equalizer of the receiver, not shown in the drawing, should therefore perform gain adjustment along with the correction of channel influences according to frequency, and the risk of overflow in the tap coefficient of the equalizer consisting of bits with limited gain values. There is this.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 수신부에 각각의 밴드별로 최적의 이득 제어값을 설정하기 위한 밴드 이득 제어부(35) 및 모뎀의 전반적인 관리 및 이득 제어부에 필요한 전체적인 제어관리를 수행하는 모뎀제어부(36)를 구비하며, 상기 밴드 이득 제어부(35)에서는 상기 AGC 제어부(32)에서 대략적으로 제어된 이득을 각 밴드별로 최적으로 미세제어함으로써 수신부의 등화기에 부담을 주지 않고 정확하게 이득을 조절하게 된다. 상기 밴드 이득 제어부(35)는 각 밴드별로 파워에 대한 설정된 레벨값을 가지고 있다.Accordingly, as shown in FIG. 2, the band gain control unit 35 for setting an optimum gain control value for each band in the receiver unit, and the modem control unit 36 which performs overall control management required for the overall management of the modem and the gain control unit. And the band gain control unit 35 finely controls the gain approximately controlled by the AGC control unit 32 for each band to accurately adjust the gain without burdening the equalizer of the receiver. The band gain control unit 35 has a set level value for power for each band.
이때, 상기 모뎀제어부(36)에서는 상기 아날로그-디지털변환기(33)를 통해 입력되는 수신신호를 이용하여 상기 수신신호에 대한 각 밴드별 파워 레벨에 따라 상기 밴드 이득 제어부(35)의 이득을 조절하며, 이에 따라 상기 밴드 이득제어부(35)는 상기 수신된 밴드별 파워 레벨과 상기 각 밴드별로 설정된 파워 레벨을 비교하여 그 차이만큼 ±로 조절함으로써 각 밴드별로 이득을 미세하게 조절하도록 한다. 즉, 상기 모뎀 제어부(36)는 각 밴드별 수신된 신호를 이용하여 밴드 이득 제어부(35)를 조절하는 것이다.At this time, the modem controller 36 adjusts the gain of the band gain controller 35 according to the power level for each band of the received signal using the received signal input through the analog-digital converter 33. Accordingly, the band gain control unit 35 compares the received power level for each band with the power level set for each band and finely adjusts the gain for each band by adjusting the difference by ±. That is, the modem control unit 36 adjusts the band gain control unit 35 using the received signals for each band.
본 발명의 상세한 설명 및 도면에는 한정된 모뎀 밴드의 개수에 대하여 이득을 제어하는 장치가 개시되어 있지만, 본 발명의 이득 제어장치는 다양한 개수의 밴드에 대해서도 적용될 수 있다. 상기와 같은 한정된 개수는 단지 본 발명의 설명하기 위한 바람직한 일례로서 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.In the description and drawings of the present invention, an apparatus for controlling gain for a limited number of modem bands is disclosed, but the gain control apparatus of the present invention can be applied to various numbers of bands. The above limited number is merely a preferred example for describing the present invention and does not limit the scope of the present invention.
또한, 상기한 상세한 설명 및 도면에서의 모뎀제어부는 송신부 또는 수신부에 각각 구성될 수도 있고 동일한 회로로 함께 구성될 수도 있다. 이러한 특정 모뎀 제어부는 본 발명의 개념을 이용하면 용이하게 적용할 수 있을 것이다.In addition, the modem control unit in the above description and drawings may be configured in the transmitter or the receiver, respectively, or may be configured together in the same circuit. Such a specific modem controller may be easily applied using the concept of the present invention.
따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상기한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the appended claims rather than by the foregoing description.
이상에서 설명한 본 발명에 의한 다중 밴드 모뎀의 이득 제어장치에 따르면, 송신부의 각 밴드별 이득을 조절함으로써 주파수 별 출력 파워를 미세하게 조절할 수 있으며, 수신부 각 밴드별 이득을 조절함으로써 각 밴드의 등화기의 이득 조절 부담을 제거함으로써 보다 고성능의 안정적인 모뎀 운용을 보장할 수 있다.According to the gain control apparatus of a multi-band modem according to the present invention described above, the output power for each frequency can be finely adjusted by adjusting the gain for each band of the transmitter, and the equalizer for each band by adjusting the gain for each band of the receiver. By eliminating the gain control burden of the system, high performance and stable modem operation can be guaranteed.
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