KR100608540B1 - 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정장치 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치에 관한 것이다. 이 자동 이득 장치의 가변 이득 신호 증폭부는 입력되는 상향 링크 신호를 증폭하여 출력하되, 증폭의 이득을 가변할 수 있다. 프레임 구간 해석부는 가변 이득 신호 증폭부에서 출력되는 상향 링크 신호를 그대로 출력하는 동시에, 신호가 속하는 통신 채널 구간을 나타내는 구간 해석 결과를 출력한다. 통화 및 제어 채널 이득 제어부는 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 전력을 측정하여 통화 및 제어 채널 구간의 이득을 제어하기 위한 이득값을 출력한다. 랜덤 액세스 채널 이득 제어부는 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 전력을 측정하여 랜덤 액세스 채널 구간의 이득을 제어하기 위한 이득값을 출력한다. 멀티플렉서는 프레임 구간 해석부에서 출력되는 구간 해석 결과에 기초하여 통화 및 제어 채널 이득 제어부에서 출력되는 이득값과 랜덤 액세스 채널 이득 제어부에서 출력되는 이득값 중에서 하나의 이득값을 선택하여 가변 이득 신호 증폭부로 출력한다. 본 발명에 따르면, 두 구간 사이의 다른 사용자수가 액세스시에도 안정적인 자동 이득 결과를 얻을 수 있다.
OFDM, 랜덤 액세스 채널, 통화 및 제어 채널, 자동 이득 조정

Description

직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치 {APPARATUS FOR AUTOMATICALLY ADJUSTING GAIN IN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING SYSTEM}
도 1은 종래 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치의 블록도이다.
도 2는 일반적인 OFDM 시스템에서의 상향 링크 통신 채널의 프레임 구조를 나타낸다.
도 3은 일반적인 OFDM 시스템 운용시 발생하는 상향 링크 채널의 신호 영역이 존재하는 구간과 존재시 신호 레벨을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치의 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 통화 및 제어 채널 이득 제어부의 상세 블록도이다.
도 6은 도 4에 도시된 랜덤 액세스 채널 이득 제어부의 상세 블록도이다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM:Orthoghonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서의 기지국 수신에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 OFDM 시스템에서 수신되는 상향 링크 신호의 이득을 자동으로 조정하는 장치에 관한 것이다.
OFDM 방식은 하나의 정보를 여러개의 반송파(carrier)로 분할하고, 분할된 반송파간의 간격을 최소로 하기 위해 직교성을 부가하여 다중시켜 전송하는 방법으로, 다중경로 감쇄(Multipath Fading), 한 채널 안에서의 간섭, 충격성 잡음과 같은 무선 채널의 단점을 보완하는데 효과적이다. OFDM 방식을 사용하는 시스템은 최근에는 고해상도 텔레비전 지상 방송을 포함하는 여러 고정, 이동 디지털 전송에 쓰이고 있다.
이러한 OFDM 시스템에서 기지국이 단말로부터 신호를 수신하기 위한 상향 링크는 크게 두 종류의 통신 채널을 포함한다. 첫 번째로는 통화 연결이 되지 않은 경우, 단말이 기지국에 랜덤 액세스(Random Access)시 송신하는 통신 채널이 있고, 두 번째로는 통화 연결이 된 상태에서의 통화 및 제어 채널이 있다. 여기서 두 번째의 제어 채널은 통화중에 통화의 품질 유지 및 성능 향상을 위해 통화 채널과 함께 함께 존재하게 된다.
일반적으로 OFDM 시스템에서는 기지국 또는 단말에서 수신되는 신호의 이득을 조정하여 아날로그/디지털 변환기(ADC:Analog to Digital Converter)의 입력단에 가장 적합한 신호 레벨로 유지하고 있다. 이와 같은 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치에 대한 기술로는 한국특허공개공보 2002-90562호가 있으며, 이하 이에 대해 설명한다.
도 1은 종래 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치에서 입력되는 OFDM 신호는 가변 이득 신호 증폭부(11)를 통해 가변 이득으로 증폭되고, 이렇게 증폭된 신호는 A/D 변환기(12)를 통해 디지털 신호로 변환된 후, 스위치(13)에 의해 검출 및 조정 모드 동안에 신호전력측정 및 신호제어부(15)로 출력된다. 신호전력측정 및 신호제어부(15)와 신호전력비교부(14)는 신호 검출 임계 전력을 기준으로 하여 스위치(13)에서 출력되는 신호가 프리엠블 신호인지의 여부를 판단하여, 프리엠블 신호 구간동안에만 측정한 신호 레벨을 이득 조정부(16)로 출력하고, 이득 조정부(16)는 신호전력측정 및 신호제어부(15)에서 출력되는 신호와 기준 신호 전력을 비교하여 가변 이득 신호 증폭부(11)의 가변 이득을 조정할 신호를 출력하며, 이 신호는 D/A 변환기(17)에 의해 아날로그 신호로 변환되어 가변 이득 신호 증폭부(11)의 가변 이득으로 제공되어, 가변 이득 신호 증폭부(11)에서의 신호 레벨 조정이 가능하도록 한다.
이와 같이, 종래의 OFDM 시스템에서는 수신 신호 중에서 동기 획득을 위해 사용되는 프리엠블(Preamble) 구간동안 평균 신호 레벨을 측정하고, 이 때 측정된 평균 신호 레벨과 미리 설정되어 있는 기준값을 비교하여 그 크기에 따라 수신 신호의 이득을 조정한다.
따라서, 하향 링크와 같이 일정한 프리엠블이 지속적으로 수신되는 상황에는 효과적일 수 있으나, 랜덤 액세스 채널과 통화 및 제어 채널이 함께 존재할 수 있는 상향 링크에서는 적합하지 않다. 즉, 불특정 다수의 랜덤 액세스 채널에 존재하는 프리엠블로 인하여 조정될 이득 값이 크게 불안정해지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, OFDM 시스템에서 기지국이 상향 링크를 통해 신호 수신시 랜덤 액세스 채널 구간과 통화 및 제어 채널 구간을 구분하여 신호에 대한 자동 이득 조정을 수행하는 OFDMA 시스템에서의 자동 이득 조정 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치는,
OFDM 시스템에서 상향 링크 신호를 자동으로 이득 조정하는 장치로서,
상기 입력되는 상향 링크 신호를 증폭하여 출력하되, 상기 증폭의 이득을 가변할 수 있는 가변 이득 신호 증폭부; 상기 가변 이득 신호 증폭부에서 출력되는 상향 링크 신호를 그대로 출력하는 동시에, 상기 신호를 해석하여 상기 신호가 속하는 통신 채널 구간을 나타내는 구간 해석 결과를 출력하는 프레임 구간 해석부; 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 구간 해석 결과에 따라 동작하며, 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 전력을 측정하여 통화 및 제어 채널 구간의 이득을 제어하기 위한 이득값을 출력하는 통화 및 제어 채널 이득 제어부; 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 구간 해석 결과에 따라 동작하며, 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 전력을 측정하여 랜덤 액세스 채널 구간의 이득을 제어하기 위한 이득값을 출력하는 랜덤 액세스 채널 이득 제어부; 및 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 구간 해석 결과에 기초하여 상 기 통화 및 제어 채널 이득 제어부에서 출력되는 이득값과 상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부에서 출력되는 이득값 중에서 하나의 이득값을 선택하여 상기 가변 이득 신호 증폭부로 출력하는 멀티플렉서를 포함한다.
여기서, 상기 통화 및 제어 채널 이득 제어부 및 상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부가 이득 제어를 위해 상기 상향 링크 신호의 전력을 측정하는 동안에는 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 신호의 경로를 상기 통화 및 제어 채널 이득 제어부 및 상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부로 설정하는 스위칭부를 더 포함한다.
또한, 상기 통화 및 제어 채널 이득 제어부와 상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부는 상기 프레임 구간 해석부의 해석 결과에 따라 상기 스위칭부의 신호 경로를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임 구간 해석부는 상기 가변 이득 증폭부에서 출력되는 상향 링크 신호를 해석하여 상기 OFDM 시스템의 프레임에 맞게 랜덤 액세스 채널 구간과 통화 및 제어 채널 구간을 구분하고, 상기 구분된 각 구간의 실제 프리엠블이 존재하는 영역을 나타내는 정보를 상기 구간 해석 결과에 포함시켜 출력하는 것을 특징으로 한다.
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. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하 기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서의 자동 이득 조정 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 일반적인 OFDM 시스템에서의 상향 링크 통신 채널의 프레임 구조를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 OFDM 시스템에서의 상향 링크 통신 채널의 프레임은 하향 링크에서와는 다르게 랜덤 액세스 채널에서의 프리엠블(21)이 있고, 통화 및 제어 채널에서의 프리엠블(22) 및 통화 채널(23)이 있다. 이 때, 통화 및 제어 채널에서의 프리엠블(22)과 통화 채널(23)은 하향 링크에서와 같이 일정하게 지속적으로 존재하지만, 랜덤 액세스 채널에서의 프리엠블(21)은 통화가 연결되지 않은 경우에 발생하며 일시적이고 불규칙적으로 존재한다. 이러한 특성에 대해서는 도 3에 그 예가 도시되어 있다.
도 3은 일반적인 OFDM 시스템 운용시 발생하는 상향 링크 채널의 신호 영역이 존재하는 구간과 존재시 신호 레벨을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, (a)는 통화중인 사용자가 없는데, 여러 사용자가 동시에 랜덤 액세스 프리엠블을 송신한 경우이고, (b)는 여러 사용자는 통화중이고, 랜덤 액세스 프리엠블은 없는 경우이며, (c)는 시각에 따라 통화중인 사용자의 수가 변화하고, 랜덤 액세스 프리엠블은 없는 경우를 나타낸다.
도 1을 참조하여 설명한 종래의 자동 이득 조정 장치는 (c)와 같은 상황에서 통화 및 제어 채널의 프리엠블(22)을 이용하여 (b)와 같이 일정한 신호 레벨로 자동으로 이득을 조정한다.
그러나, (a)와 같이 랜덤 액세스 프리엠블이 존재하거나 또는 랜덤 액세스를 시도하는 사용자의 수와 통화를 하는 사용자의 수가 다르면, 종래의 자동 이득 조정 장치로는 이를 제어하지 못하여 결국 신호의 레벨이 불안정해 진다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 OFDM 시스템에서의 상향 링크 채널에 존재하는 랜덤 액세스 구간과 일반 통화 및 제어 채널 구간을 나누어 자동 이득 조정을 다르게 수행한다. 즉, 기지국에서 수신되는 OFDM 신호로부터 랜덤 액세스 구간과 통화 및 제어 채널 구간을 구분하고, 구분된 구간에 따라 다른 방식으로 자동 이득을 조정하게 된다. 이 때의 각 구간에 따라 사용되는 방식으로는 여러 가지가 있으나, 본 발명의 실시예에서는 랜덤 액세스 채널의 시간 구간과 통화 및 제어 채널의 시간 구간의 차이를 이용하여 이득 조정되는 시정수를 다르게 설정함으로써 랜덤 액세스 구간과 통화 및 제어 채널의 구간이 각각 다른 방식에 의해 자동 이득 조정되도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치는 가변 이득 신호 증폭부(110), A/D 변환기(120), 프레임 구간 해석부(130), 스위칭부(140), 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150), 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160), 멀티플렉서(170) 및 D/A 변환기(180)를 포함한다.
가변 이득 신호 증폭부(110)는 단말로부터 입력되는 OFDM 신호를 증폭하여 출력하고, A/D 변환기(120)는 가변 이득 신호 증폭부(110)에서 증폭되어 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 여기서, 가변 이득 신호 증폭부(110)는 D/A 변환기(180)에서 출력되는 이득 조정을 위한 아날로그 신호에 기초하여 OFDM 입력 신호의 이득을 가변하여 증폭한다.
프레임 구간 해석부(130)는 A/D 변환기(120)에서 출력되는 디지털 신호를 그대로 출력하는 동시에, 이 디지털 신호가 속하는 구간이 랜덤 액세스 프리엠블 구간인지 또는 통화 및 제어 채널의 프리엠블 구간인지의 여부를 해석하여 각 결과를 출력한다. 즉, 프레임 구간 해석부(130)는 OFDM 시스템의 프레임에 맞게 랜덤 액세스 채널 구간과 통화 및 제어 채널 구간을 구분하고, 각 구간의 실제 프리엠블이 존재하는 영역을 나타내는 신호를 출력한다. 여기서 OFDM 시스템의 기지국이 언제부터 언제까지가 통화 채널 구간이고, 언제부터 언제까지가 제어 채널 구간까지라는 등의 정보를 미리 알고 있고 이들 채널 구간의 각 길이까지도 알고 있으므로 단말로부터 입력되는 신호를 받아서 해당 구간을 해석하는 것은 본 기술분야의 당업자에게 잘 알려져 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
스위칭부(140)는 프레임 구간 해석부(130)에서 출력되는 신호의 경로를 제어한다. 즉, 스위칭부(140)는 전력 측정 모드 및 이득 조정 모드 동안에는 구간별 이득 제어를 수행하기 위해 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150) 및 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)로 신호의 경로를 제어하고, 그렇지 않은 경우에는 OFDM 신호의 복조를 위한 OFDM 신호로 신호의 경로를 제어한다.
통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)는 프레임 구간 해석부(130)의 구간 해석 결과에 따라서 신호의 이득을 제어하기 위한 동작을 수행하며, 전력 측정 모드 동안에는 스위칭부(140)에서 출력되는 신호의 전력을 측정하여 통화 및 제어 채널의 프리엠블과 관련되어 미리 설정되어 있는 신호 검출 임계 전력과의 비교에 의해 이득 조정의 수행 여부를 판단하고, 이득 조정을 수행하는 이득 조정 모드 동안에는 스위칭부(140)에서 출력되는 신호의 평균 전력을 측정하여 통화 및 제어 채널의 프리엠블과 관련되어 미리 설정되어 있는 기준 신호 전력과의 비교에 의해 조정되어야 할 이득값을 출력한다. 또한, 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)는 전력 측정 모드 및 이득 조정 모드 동안에는 스위칭부(140)의 신호 경로가 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)로 향하도록 제어하고, 이득 조정이 완료되는 경우에는 스위칭부(140)의 신호 경로가 OFDM 신호로 출력되도록 제어한다.
랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)는 프레임 구간 해석부(130)의 구간 해석 결과에 따라서 신호의 이득을 제어하기 위한 동작을 수행하며, 전력 측정 모드 동안에는 스위칭부(140)에서 출력되는 신호의 전력을 측정하여 랜덤 액세스 채널의 프리엠블과 관련되어 미리 설정되어 있는 신호 검출 임계 전력과의 비교에 의해 이득 조정의 수행 여부를 판단하고, 이득 조정을 수행하는 이득 조정 모드 동안에는 스위칭부(140)에서 출력되는 신호의 평균 전력을 측정하여 랜덤 액세스 채널의 프리엠블과 관련되어 미리 설정되어 있는 기준 신호 전력과의 비교에 의해 조정되어야 할 이득값을 출력한다. 또한, 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)는 전력 측정 모드 및 이득 조정 모드 동안에는 스위칭부(140)의 신호 경로가 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)로 향하도록 제어하고, 이득 조정이 완료되는 경우에는 스위칭부(140)의 신호 경로가 OFDM 신호로 출력되도록 제어한다.
도 5는 도 4에 도시된 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)의 상세 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)는 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152), 통화 및 제어 채널 전력 비교부(154) 및 통화 및 제어 채널 이득 조정부(156)를 포함한다.
통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)는 프레임 구간 해석부(130)의 구간 해석 결과에 따라서 스위칭부(140)에서 출력되는 신호의 전력을 측정하여 전력 측정 모드 동안에는 통화 및 제어 채널 신호 전력 비교부(154)로 보내고, 이득 조정 모드 동안에는 통화 및 제어 채널 이득 조정부(156)로 출력한다. 또한, 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)는 전력 측정 모드 및 이득 조정 모드 동안에는 스위칭부(140)의 신호 경로가 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)로 향하도록 제어하고, 통화 및 제어 채널의 프리엠블에 대한 이득 조정이 완료되는 경우에는 스위칭부(140)의 신호 경로가 OFDM 신호로 출력되도록 제어한다.
통화 및 제어 채널 전력 비교부(154)는 전력 측정 모드 동안에 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)에서 측정된 신호 전력이 통화 및 제어 채널의 프리엠블과 관련하여 미리 설정된 신호 검출 임계 전력보다 높아지면 이득 조정 모드로의 전환을 나타내는 모드 전환 신호를 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)로 출력한다.
통화 및 제어 채널 이득 조정부(156)는 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152) 에서 출력되는 신호 전력과 통화 및 제어 채널의 프리엠블과 관련하여 미리 설정된 기준 신호 전력을 비교하여 가변 이득 신호 증폭부(110)에서 출력되는 신호의 이득을 조정할 이득 값을 멀티플렉서(170)로 출력한다. 여기서 기준 신호 전력은 통화 및 제어 채널의 프리엠블 구간에서 A/D 변환기(120)로 입력되는 신호가 최적이 되도록 하는 전력을 나타낸다.
도 6은 도 4에 도시된 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)의 상세 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)는 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162), 랜덤 액세스 채널 전력 비교부(164) 및 랜덤 액세스 채널 이득 조정부(166)를 포함한다.
랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)는 프레임 구간 해석부(130)의 구간 해석 결과에 따라서 스위칭부(140)에서 출력되는 신호의 전력을 측정하여 전력 측정 모드 동안에는 랜덤 액세스 채널 신호 전력 비교부(164)로 보내고, 이득 조정 모드 동안에는 랜덤 액세스 채널 이득 조정부(166)로 출력한다. 또한, 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)는 전력 측정 모드 및 이득 조정 모드 동안에는 스위칭부(140)의 신호 경로가 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)로 향하도록 제어하고, 랜덤 액세스 채널의 프리엠블에 대한 이득 조정이 완료되는 경우에는 스위칭부(140)의 신호 경로가 OFDM 신호로 출력되도록 제어한다.
랜덤 액세스 채널 전력 비교부(164)는 전력 측정 모드 동안에 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)에서 측정된 신호 전력이 랜덤 액세스 채널의 프리엠블과 관 련하여 미리 설정된 신호 검출 임계 전력보다 높아지면 이득 조정 모드로의 전환을 나타내는 모드 전환 신호를 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)로 출력한다.
랜덤 액세스 채널 이득 조정부(166)는 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)에서 출력되는 신호 전력과 랜덤 액세스 채널의 프리엠블과 관련하여 미리 설정된 기준 신호 전력을 비교하여 가변 이득 신호 증폭부(110)에서 출력되는 신호의 이득을 조정할 이득 값을 멀티플렉서(170)로 출력한다. 여기서 기준 신호 전력은 랜덤 액세스 채널의 프리엠블 구간에서 A/D 변환기(120)로 입력되는 신호가 최적이 되도록 하는 전력을 나타낸다.
멀티플렉서(170)는 프레임 구간 해석부(130)의 구간 해석 결과를 사용하여 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)에서 출력되는 이득 조정값과 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)에서 출력되는 이득 조정값 중에서 하나를 선택하여 출력하고, D/A 변환기(180)는 멀티플렉서(170)에서 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변환하여 가변 이득 신호 증폭부(110)로 출력한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템에서의 자동 이득 조정 장치의 동작에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 스위칭부(140)의 신호 경로는 신호의 전력 측정 및 이득 조정을 위해 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150) 및 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160) 측으로 설정되어 있고, 가변 이득 신호 증폭부(110)는 초기 설정되었거나 또는 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150) 또는 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)에 의해 이전에 설정된 이득값에 기초하여 OFDM 입력 신호의 이득을 제어하면서 신호 증폭하여 출력하고, 이 신호는 A/D 변환기(120)에 의해 디지털 신호로 변환되어 프레임 구간 해석부(130)로 출력된다.
다음, 기존에 설정된 이득에 따라 증폭되어 출력되는 신호의 이득이 적당한지를 확인하고 그렇지 않은 경우에는 이득을 조정하기 위해서 프레임 구간 해석부(130)는 A/D 변환기(120)에서 출력되는 신호가 속하는 프레임의 구간을 해석한다. 즉, A/D 변환기(120)에서 출력되는 신호가 랜덤 액세스 채널의 프리엠블 구간에 속하는지 아니면 통화 및 제어 채널의 프리엠블 구간에 속하는지를 해석하여 그 결과를 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)와 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160) 그리고 멀티플렉서(170)로 각각 출력한다. 동시에 프레임 구간 해석부(130)는 A/D 변환기(120)에서 출력되는 신호를 그대로 스위칭부(140)로 출력한다.
이미 앞에서 설명하였듯이, 기지국은 랜덤 액세스 채널 구간 및 통화 및 제어 채널 구간과 관련된 정보를 미리 알고 있기 때문에 프레임 구간 해석부(130)가 A/D 변환기(120)에서 출력되는 신호가 속하는 구간을 해석하는 것은 상세하게 설명하지 않더라도 당업자에게는 쉽게 이해될 것이다.
다음, 프레임 구간 해석부(130)에서 출력되어 스위칭부(140)를 통해 전달되는 신호는 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150) 또는 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)에서 그 전력이 측정되고 이득 제어가 수행된다. 즉, 프레임 구간 해석부(130)에서 해석된 신호의 구간이 통화 및 제어 채널의 프리엠블 구간이면 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)가 동작하여 이득 제어를 수행하기 위한 이득값을 출력하지만, 신호의 구간이 랜덤 액세스 채널의 프리엠블에 속하는 구간이면 랜덤 액세 스 채널 이득 제어부(160)가 동작하여 이득 제어를 수행하기 위한 이득값을 출력한다.
예를 들어, 신호가 속하는 구간이 통화 및 제어 채널의 프리엠블 구간이라고 가정하여 설명하면, 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)의 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)는 내부에 신호를 측정하는 측정 모드를 설정하고, 스위칭부(140)에서 출력되는 신호를 통하여 윈도우를 이동하며 샘플 단위로 신호의 전력 레벨을 측정하여 통화 및 제어 채널 전력 비교부(154)로 전달한다.
다음, 통화 및 제어 채널 전력 비교부(154)에서는 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)에서 전달되는 신호 전력과 통화 및 제어 채널의 프리엠블과 관련하여 미리 설정되어 있는 신호 검출 임계 전력을 비교하여 모니터링하면서, 신호 전력이 신호 검출 임계 전력보다 높아지면 이득 조정 모드로의 전환을 위한 모드 전환 신호를 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)로 출력한다.
이와 같이, 신호 전력이 미리 설정된 신호 검출 임계 전력보다 높아지면 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)는 통화 및 제어 채널 전력 비교부(154)에서 출력되는 모드 전환 신호에 따라 내부에 이득 조정을 수행하는 이득 조정 모드를 설정하고, 이 때부터 다시 스위칭부(140)로부터 출력되는 신호의 프리엠블 심볼 단위의 평균 전력을 측정하여 통화 및 제어 채널 이득 조정부(156)로 출력한다.
다음, 통화 및 제어 채널 이득 조정부(156)는 통화 및 제어 채널 전력 측정부(152)에서 출력되는 평균 전력을 통화 및 제어 채널의 프리엠블과 관련하여 미리 설정된 기준 신호 전력과 비교하여, 측정된 평균 전력이 기준 신호 전력보다 낮으 면 입력 신호의 전력을 상승시키도록 이득을 조정하기 위한 이득값을 멀티플렉서(170)로 출력하고, 만약 측정된 평균 전력이 기준 신호 전력보다 크면 입력 신호의 전력을 하강시키도록 이득을 조정하기 위한 이득값을 멀티플렉서(170)로 출력한다.
한편, 신호가 속하는 구간이 랜덤 액세스 채널의 프리엠블 구간인 경우에도 상기와 마찬가지로 동작하며, 상세한 내용은 다음과 같다.
랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)의 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)는 내부에 신호를 측정하는 측정 모드를 설정하고, 스위칭부(140)에서 출력되는 신호를 통하여 윈도우를 이동하며 샘플 단위로 신호의 전력 레벨을 측정하여 랜덤 액세스 채널 전력 비교부(164)로 전달하고, 랜덤 액세스 채널 전력 비교부(164)에서는 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)에서 전달되는 신호 전력과 랜덤 액세스 채널의 프리엠블과 관련하여 미리 설정되어 있는 신호 검출 임계 전력을 비교하여 모니터링하면서, 신호 전력이 신호 검출 임계 전력보다 높아지면 이득 조정 모드로의 전환을 위한 모드 전환 신호를 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)로 출력한다.
이와 같이, 신호 전력이 미리 설정된 신호 검출 임계 전력보다 높아지면 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)는 랜덤 액세스 채널 전력 비교부(164)에서 출력되는 모드 전환 신호에 따라 내부에 이득 조정을 수행하는 이득 조정 모드를 설정하고, 이 때부터 다시 스위칭부(140)로부터 출력되는 신호의 프리엠블 심볼 단위의 평균 전력을 측정하여 랜덤 액세스 채널 이득 조정부(166)로 출력하고, 랜덤 액세스 채널 이득 조정부(166)는 랜덤 액세스 채널 전력 측정부(162)에서 출력되는 평균 전력을 랜덤 액세스 채널의 프리엠블과 관련하여 미리 설정된 기준 신호 전력과 비교하여, 측정된 평균 전력이 기준 신호 전력보다 낮으면 입력 신호의 전력을 상승시키도록 이득을 조정하기 위한 이득값을 멀티플렉서(170)로 출력하고, 만약 측정된 평균 전력이 기준 신호 전력보다 크면 입력 신호의 전력을 하강시키도록 이득을 조정하기 위한 이득값을 멀티플렉서(170)로 출력한다.
다음, 멀티플렉서(170)는 통화 및 제어 채널 이득 조정부(156)에서 출력되는 이득 조정값과 랜덤 액세스 채널 이득 조정부(166)에서 출력되는 이득 조정값 중에서 프레임 구간 해석부(130)의 구간 해석 결과에 기초하여 하나의 이득값을 선택하여 D/A 변환기(180)를 통해 가변 이득 신호 증폭부(110)로 전달한다. 즉, 프레임 구간 해석부(130)의 구간 해석 결과, 신호가 속하는 구간이 통화 및 제어 채널의 프리엠블 구간인 경우 멀티플렉서(170)는 통화 및 제어 채널 이득 조정부(156)에서 출력되는 이득값을 선택하여 D/A 변환기(180)를 통해 가변 이득 신호 증폭부(110)로 전달하고, 만약에 신호가 속하는 구간이 랜덤 액세스 채널의 프리엠블 구간인 경우 멀티플렉서(170)는 랜덤 액세스 채널 이득 조정부(166)에서 출력되는 이득값을 선택하여 D/A 변환기(180)를 통해 가변 이득 신호 증폭부(110)로 전달한다. 이 때, D/A 변환기(180)는 멀티플렉서(170)에서 선택되어 출력되는 디지털 이득값을 아날로그 값으로 변환하여 가변 이득 신호 증폭부(110)로 전달한다.
따라서, 가변 이득 신호 증폭부(110)는 입력되는 OFDM 신호가 속하는 구간에 따라서 이득을 조정하여 A/D 변환기(120)로 전달하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.
예를 들어, 상기에서는 멀티플렉서(170)를 두어, 프레임 구간 해석부(130)의 신호 구간 해석 결과에 기초하여 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)에서 출력되는 이득값과 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)에서 출력되는 이득값 중에서 신호가 속하는 구간에 해당하는 이득값을 선택하여 이득 제어가 되도록 하고 있으나, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고, 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)와 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)가 이미 프레임 구간 해석부(130)에서 신호 구간의 해석 결과를 받아서 신호가 속하는 구간이 어디인지를 알 수가 있기 때문에 신호가 속하는 구간에 해당하는 블록, 예를 들어 신호가 속하는 구간이 통화 및 제어 채널의 프리엠블인 경우에는 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)만 동작하고, 신호가 속하지 않는 구간에 해당하는 블록, 상기 예에서는 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)는 동작하지 않도록 하여 결과적으로는 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)와 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)는 동시에 이득값을 출력하는 경우는 없게 되므로 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)에서 출력되는 이득값과 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)에서 출력되는 이득값 중에서 하나의 이득값을 선택하는 멀티플렉서(170)를 제거하고, 통화 및 제어 채널 이득 제어부(150)에서 출력되는 이득값과 랜덤 액세스 채널 이득 제어부(160)에서 출력되는 이득값을 하나의 경로를 통해 직접 D/A 변환기(180)로 출력하도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, OFDM 통신 시스템에서 기지국의 상향 링크 자동 이득을 랜덤 액세스 구간과 통화 및 제어 채널 구간을 구분하여 수행함으로써 두 구간 사 이의 다른 사용자수가 액세스시에도 안정적인 자동 이득 결과를 얻을 수 있다.

Claims (16)

  1. 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서 상향 링크 신호를 자동으로 이득 조정하는 장치에 있어서,
    상기 입력되는 상향 링크 신호를 증폭하여 출력하되, 상기 증폭의 이득을 가변할 수 있는 가변 이득 신호 증폭부;
    상기 가변 이득 신호 증폭부에서 출력되는 상향 링크 신호를 그대로 출력하는 동시에, 상기 신호를 해석하여 상기 신호가 속하는 통신 채널 구간을 나타내는 구간 해석 결과를 출력하는 프레임 구간 해석부;
    상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 구간 해석 결과에 따라 동작하며, 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 전력을 측정하여 통화 및 제어 채널 구간의 이득을 제어하기 위한 이득값을 출력하는 통화 및 제어 채널 이득 제어부;
    상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 구간 해석 결과에 따라 동작하며, 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 전력을 측정하여 랜덤 액세스 채널 구간의 이득을 제어하기 위한 이득값을 출력하는 랜덤 액세스 채널 이득 제어부; 및
    상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 구간 해석 결과에 기초하여 상기 통화 및 제어 채널 이득 제어부에서 출력되는 이득값과 상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부에서 출력되는 이득값 중에서 하나의 이득값을 선택하여 상기 가변 이득 신 호 증폭부로 출력하는 멀티플렉서
    를 포함하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통화 및 제어 채널 이득 제어부 및 상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부가 이득 제어를 위해 상기 상향 링크 신호의 전력을 측정하는 동안에는 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 신호의 경로를 상기 통화 및 제어 채널 이득 제어부 및 상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부로 설정하는 스위칭부를 더 포함하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통화 및 제어 채널 이득 제어부와 상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부는 상기 프레임 구간 해석부의 해석 결과에 따라 상기 스위칭부의 신호 경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임 구간 해석부는 상기 가변 이득 증폭부에서 출력되는 상향 링크 신호를 해석하여 상기 직교 주파수 분할 다중화 시스템의 프레임에 맞게 랜덤 액세스 채널 구간과 통화 및 제어 채널 구간을 구분하고, 상기 구분된 각 구간의 실제 프리엠블이 존재하는 영역을 나타내는 정보를 상기 구간 해석 결과에 포함시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통화 및 제어 채널 이득 제어부는,
    상기 프레임 구간 해석부의 구간 해석 결과에 따라서 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 전력을 측정하는 통화 및 제어 채널 전력 측정부;
    상기 통화 및 제어 채널 전력 측정부에서 측정된 신호 전력과 상기 통화 및 제어 채널의 프리엠블과 관련하여 특정된 제1 신호 검출 임계 전력을 비교하여 이득 조정을 수행하는 모드로의 전환 여부를 판단하여 상기 통화 및 제어 채널 전력 측정부로 알리는 통화 및 제어 채널 전력 비교부; 및
    상기 통화 및 제어 채널 전력 측정부에서 측정된 신호 전력과 상기 통화 및 제어 채널의 프리엠블과 관련하여 특정된 제1 기준 신호 전력을 비교하여 상기 상향 링크 신호의 이득을 조정할 이득값을 상기 멀티플렉서로 출력하는 통화 및 제어 채널 이득 조정부
    를 포함하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 통화 및 제어 채널 전력 비교부는 상기 통화 및 제어 채널 전력 측정부에서 측정된 신호 전력이 상기 제1 신호 검출 임계 전력보다 높은 경우에 상기 통화 및 제어 채널 전력 측정부로 이득 조정을 수행하는 이득 조정 모드로의 전환을 알리는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통화 및 제어 채널 전력 측정부는 상기 통화 및 제어 채널 전력 비교부로부터 이득 조정 모드로의 전환을 알리는 신호가 수신되면 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 평균 전력을 측정하여 상기 통화 및 제어 채널 이득 조정부로 출력하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 통화 및 제어 채널 이득 조정부는 상기 통화 및 제어 채널 전력 측정부에서 측정된 출력되는 신호 전력이 상기 제1 기준 신호 전력보다 낮은 경우에는 상기 상향 링크 신호의 전력을 상승시키도록 하는 이득값을 상기 멀티플렉서로 출력하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 통화 및 제어 채널 이득 조정부는 상기 통화 및 제어 채널 전력 측정부에서 측정된 출력되는 신호 전력이 상기 제1 기준 신호 전력보다 높은 경우에는 상기 상향 링크 신호의 전력을 하강시키도록 하는 이득값을 상기 멀티플렉서로 출력하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭부와 상기 프레임 구간 해석부 사이에 상기 가변 이득 증폭부에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 프레임 구간 해석부로 출력하는 A/D 변환기를 더 포함하며,
    상기 제1 기준 신호 전력은 상기 통화 및 제어 채널의 프리엠블 구간에서 상기 A/D 변환기로 입력되는 신호가 최적이 되도록 하는 전력을 나타내는
    것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 채널 이득 제어부는,
    상기 프레임 구간 해석부의 구간 해석 결과에 따라서 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 전력을 측정하는 랜덤 액세스 채널 전력 측정 부;
    상기 랜덤 액세스 채널 전력 측정부에서 측정된 신호 전력과 상기 랜덤 액세스 채널의 프리엠블과 관련하여 특정된 제2 신호 검출 임계 전력을 비교하여 이득 조정을 수행하는 모드로의 전환 여부를 판단하여 상기 랜덤 액세스 채널 전력 측정부로 알리는 랜덤 액세스 채널 전력 비교부; 및
    상기 랜덤 액세스 채널 전력 측정부에서 측정된 신호 전력과 상기 랜덤 액세스 채널의 프리엠블과 관련하여 특정된 제2 기준 신호 전력을 비교하여 상기 상향 링크 신호의 이득을 조정할 이득값을 상기 멀티플렉서로 출력하는 랜덤 액세스 채널 이득 조정부
    를 포함하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 채널 전력 비교부는 상기 랜덤 액세스 채널 전력 측정부에서 측정된 신호 전력이 상기 제2 신호 검출 임계 전력보다 높은 경우에 상기 랜덤 액세스 채널 전력 측정부로 이득 조정을 수행하는 이득 조정 모드로의 전환을 알리는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 채널 전력 측정부는 상기 랜덤 액세스 채널 전력 비교부로 부터 이득 조정 모드로의 전환을 알리는 신호가 수신되면 상기 프레임 구간 해석부에서 출력되는 상향 링크 신호의 평균 전력을 측정하여 상기 랜덤 액세스 채널 이득 조정부로 출력하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 채널 이득 조정부는 상기 랜덤 액세스 채널 전력 측정부에서 측정된 출력되는 신호 전력이 상기 제2 기준 신호 전력보다 낮은 경우에는 상기 상향 링크 신호의 전력을 상승시키도록 하는 이득값을 상기 멀티플렉서로 출력하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 채널 이득 조정부는 상기 랜덤 액세스 채널 전력 측정부에서 측정된 출력되는 신호 전력이 상기 제2 기준 신호 전력보다 높은 경우에는 상기 상향 링크 신호의 전력을 하강시키도록 하는 이득값을 상기 멀티플렉서로 출력하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭부와 상기 프레임 구간 해석부 사이에 상기 가변 이득 증폭부에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 프레임 구간 해석부로 출력하는 A/D 변환기를 더 포함하며,
    상기 제2 기준 신호 전력은 상기 랜덤 액세스 채널의 프리엠블 구간에서 상기 A/D 변환기로 입력되는 신호가 최적이 되도록 하는 전력을 나타내는
    것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 자동 이득 조정 장치.
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