KR100652566B1

KR100652566B1 - 자동 이득 제어 장치

Info

Publication number: KR100652566B1
Application number: KR1020000006671A
Authority: KR
Inventors: 최인환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-02-12
Filing date: 2000-02-12
Publication date: 2006-12-01
Also published as: KR20010081319A

Abstract

본 발명은 자동 이득 제어 장치에 관한 것으로, 종래에는 구상 진폭 변조(QAM) 또는 VSB(Vestigial Sideband)와 같이 신호의 레벨에 정보를 담아 변조하는 방식에서는 같은 평균전력을 가질 경우에(예를 들어, 64QAM과 256QAM의 평균전력이 같을 경우) 신호의 레벨수가 많아질수록 신호간 간격이 작아지기 때문에 수신 신호의 작은 진폭 변화에도 수신기의 마지막 단에서 많은 결정(decision) 오류를 만들어 내게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 신호의 진폭 변화에 민감한 구상 진폭 변조(QAM) 방식에서 기존의 자동 이득 제어부에서 보상하지 못했던 이득 지터 즉, 작으면서 빠른 신호의 진폭을 정밀하게 보상해 주어 수신기 최종단에서의 결정 오류를 감소시킬 수 있도록 하여 수신기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자동 이득 제어 장치{AUTO GAIN CONTROL APPARATUS}

도1은 종래 디지털 구상 진폭 변조(QAM) 수신기의 구성을 보인 블록도.

도2는 상기 도1에서 자동 이득 제어부의 상세 구성을 보인 블록도.

도3은 본 발명에 의한 자동 이득 제어기를 부가하여 구성한 QAM 수신기의 구성도.

도4는 상기 도3에서 결정 지향 자동 이득 제어기의 상세 구성을 보인 블록도.

도5는 상기 도4에서 이득 제어부의 상세 구성을 보인 블록도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

100 : 결정 지향 자동 이득 제어기 101 : 슬라이서부

102 : 이득 제어부 103 : 곱셈기

102a : 전력 계산부 102b : 기준 전력 계산부

102c : 전력 비교부 102d : 카운터부

102e : 리미터부

본 발명은 자동 이득 제어 장치에 관한 것으로, 특히 위상 또는 레벨에 실려 전송된 변조 신호를 수신하는 수신기에서 신호 결정 성능을 향상시키기 위한 자동 이득 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 케이블을 이용한 신호 전송채널은 앞으로 실시될 디지털 방송 및 인터넷 등 다양한 컨텐츠(contents)의 전송에 적합한 채널 중의 하나로, 이와 같은 케이블 채널을 이용해 디지털 신호를 전송하기 위한 변조 방식으로는 구상 진폭 변조(QAM : Quadrature Amplitude Modulation) 방식이 널리 사용되고 있으며, 이는 신호의 위상뿐만 아니라 신호의 레벨에도 정보를 실어 전송하는 변조 방식이다.

도1은 종래 디지털 구상 진폭 변조(QAM) 수신기의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 안테나(11)를 통해 수신되는 고주파 신호 중에서 선택된 채널의 신호만을 수신 및 복조하여 중간주파(IF : Intermediate Frequency) 대역의 신호로 바꾸어 출력하는 튜너부(12)와; 상기 중간주파 대역으로 낮추어진 신호를 필터링하고 신호의 크기를 증폭시키는 IF 증폭부(13)와; 상기 중간주파 대역의 신호를 기저대역으로 낮추고 심볼의 타이밍을 복구하는 심볼 타이밍 복구부(14)와; 케이블 전송 채널에서 임피던스 부정합 등으로 발생하는 고스트 및 각종 채널 왜곡을 보상해 주는 채널 등화부(15)와; 튜너의 위상 지터(jitter) 등으로 인한 위상 오류를 검출하여 이를 보정해 주는 위상 보정부(16)와; 수신 신호의 전력과 기준 전력의 오차를 계산하여 이를 상기 튜너부(12) 및 IF 증폭부(13)에 피드백시켜 주는 자동 이득 제어부(17)로 구성된다.

다음, 도2는 상기 도1에서 자동 이득 제어부의 상세 구성을 보인 블록도로서, 신호의 진폭 또는 전력을 검출하는 검파기(17a)와; 상기 검파기(17a)에서 출력된 진폭/전력에서 기준 진폭/전력을 감산하는 감산기(17b)와; 상기 감산기(17b)를 통해 출력된 진폭의 왜곡을 제어하는 루프 필터(17c)와; 상기 루프 필터(17c)에서 출력된 값에 따라 제어되어 입력신호를 증폭하는 증폭기(17d)로 구성된 것으로, 이하 상기와 같이 구성된 QAM 수신기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 심볼 타이밍 복구부(14)는 디지탈 데이터 통신기술에서 그 시스템의 성능을 좌우하는 중요한 역할을 하는 것으로, 특히 전송되는 데이터의 시간적 위치를 수신한 신호로 부터 찾아내는 역할을 한다.

다음, 자동 이득 제어부(17)는 다양한 원인에 의하여 많은 왜곡을 받아 입력되는 수신 신호의 진폭에 의해 수신기의 성능이 저하되는 것을 방지하기 위해 이득을 자동 제어하는 것으로 즉, 수신 신호의 진폭 왜곡을 가능한 경감하여 수신 신호를 일정한 진폭 레벨로 유지시키는 기능을 수행한다.

다시 말해, 입력신호는 증폭기(17d)의 특성 함수에 비례하여 증폭된 후 검파기(17a)를 통해 상기 증폭되어 출력되는 신호에서 진폭 또는 전력성분이 검출되어 감산기(17b)를 통해 기준 진폭 또는 전력과 비교되고 그 오차를 보상해 줄 수 있도록 이득을 조절하게 된다.

이때, 신호의 평균 전력과 심볼단위로 변화하는 신호의 전력에는 큰 차이가 있기 때 문에 자동 이득 제어부(17)는 출력단에서 일정한 평균 전력을 유지하기 위해서 많은 수의 심볼 전력을 평균하여 이득을 조절하게 된다.

따라서, 자동 이득 제어부(17)의 루프 필터(17c)는 심볼간에 변하는 신호의 진폭에 둔감하도록 하기 위해 시상수를 크게 설계한다.

그리고, 진폭 왜곡이 극심한 경우에는 RF 및 IF 단계에서 다단의 자동 이득 제어를 적용하게 된다.

그러나, 구상 진폭 변조(QAM) 또는 VSB(Vestigial Sideband)와 같이 신호의 레벨에 정보를 담아 변조하는 방식에서는 같은 평균전력을 가질 경우에(예를 들어, 64QAM과 256QAM의 평균전력이 같을 경우) 신호의 레벨수가 많아질수록 신호간 간격이 작아지기 때문에 수신 신호의 작은 진폭 변화에도 수신기의 마지막 단에서 많은 결정(decision) 오류를 만들어 내게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 신호의 진폭 변화에 민감한 구상 진폭 변조(QAM) 방식에서 기존의 자동 이득 제어부에서 보상하지 못했던 이득 지터 즉, 작으면서 빠른 신호의 진폭을 정밀하게 보상해 주어 수신기 최종단에서의 결정 오류를 감소시킬 수 있도록 하는 자동 이득 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 위상 또는 레벨에 실려 전송된 변조 신호를 수신하는 수신기에 있어서, 수신기의 신호 결정 성능을 향상시킬 수 있도록 수신기 최종단에서 결정되어 출력되는 신호(I/Q)를 입력받아 성상도상에서 유클리디안 거리가 가장 가까운 신호를 결정하여 출력하는 슬라이서부와; 상기 슬라이서부에서 결정된 신호와 상기 수신기 최종단에서 출력되는 신호의 전력을 비교하여 그 비교된 값에 의해 이득 제어 신호를 출력하는 이득 제어부와; 상기 이득 제어부에서 출력된 이득 제어 신호를 채널 등화부 출력 신호에 곱하여 출력시키는 곱셈기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

일단, 도3은 본 발명에 의한 QAM 수신기 최종단에서의 결정 오류를 보상해 줄 수 있도록 하는 자동 이득 제어 장치를 부가하여 구성한 QAM 수신기의 구성을 보인 블록도로서, 도1과 같이 구성된 종래 QAM 수신기에 있어서 그 최종단의 위상 보정부(16)에서의 결정 오류를 보상하기 위해 위상 보정부(16)의 출력과 그것의 결정 신호의 전력을 비교하여 앞단 채널 등화부(15)의 출력 이득을 조절하는 결정 지향 자동 이득 제어기(100)를 더 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 결정 지향 자동 이득 제어기(100)는 도4에 도시한 바와 같이 위상 보정부(16)에서 출력되는 신호(I/Q)를 입력받아 성상도(constellation)상에서 유클리디안(Euclidean) 거리가 가장 가까운 신호를 결정하여 출력하는 슬라이서부(101)와; 상기 슬라이서부(101)에서 결정된 신호와 상기 위상 보정부(16)에서 출력되는 신호의 전력을 비교하여 그 비교된 값에 의해 이득 제어 신호를 출력하는 이득 제어부(102)와; 상기 이득 제어부(102)에서 출력된 이득 제어 신호를 채널 등화부(15)에 서 출력된 신호에 곱하여 조절된 이득 신호를 출력시키는 곱셈기(103)를 포함하여 구성한다.

이때, 상기 이득 제어부(102)는 도5에 도시된 바와 같이 위상 보정부(16)에서 출력되는 신호(I/Q)의 전력(

)을 계산하는 전력 계산부(102a)와; 슬라이서부(101)를 통해 결정된 신호(

)의 전력(

)을 계산하는 기준전력 계산부(102b)와; 상기 전력 계산부(102a)와 기준전력 계산부(102b)에서 출력된 전력을 비교하여 카운터 제어신호를 출력하는 전력 비교부(102c)와; 상기 전력 비교부(102c)에서 출력된 카운터 제어신호에 의해 이득 제어값을 업/다운하는 카운터부(102d)와; 상기 카운터부(102d)에서 업/다운되어 출력되는 이득 제어값의 상한과 하한폭을 제한하여 과도한 이득 제어값의 출력을 방지하여 출력하는 리미터부(102e)로 구성한 것으로, 이하 상기와 같이 구성된 결정 지향 자동 이득 제어 장치(100)의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 이득 제어부(102)는 QAM 수신기 최종단의 위상 보정부(16)로부터 출력되는 신호(I/Q)의 전력을 전력 계산부(102a)에 의해 계산한다.

다음, 슬라이서부(101)에서 결정한 신호(

)의 전력을 기준전력 계산부(102b)를 통해 계산한 후 그 크기를 전력 비교부(102c)를 통해 비교한다.

이에 따라, 슬라이서부(101)에서 결정한 신호의 전력보다 위상 보정부(16)의 출력신호 전력이 작으면 이득을 높이기 위해 카운터부(102d)의 카운터 값을 업(UP)시키고, 슬라이서부(101)에서 결정한 신호의 전력보다 위상 보정부(16)의 출력 신호 전력이 크면 이득을 낮추기 위해 카운터부(102d)의 카운터 값을 다운(DOWN)시키게 된다.

물론, 두 신호의 전력값이 같을 경우에는 적정한 이득을 그대로 유지하기 위해 카운터값을 홀드(HOLD)시킨다.

여기서, 카운터부(102d)는 루프 필터에 해당하는 것으로 이에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 백색 가우시안 잡음 채널에서는 슬라이서부(101) 출력의 전력이 클 확률과 작을 확률은 서로 같게 되는데, 백색 가우시안 잡음에 대하여 이득 제어부(102)가 둔감하게 하기 위해서 카운터부(102d)의 최하위(LSB) M비트를 버리고, 나머지 최상위(MSB) N비트를 이득으로 사용한다.

다시 말해, 결정 지향 자동 이득 제어기(100)가 작동하는 초기에 카운터부(102d)는 이득 1에 해당하는 값을 카운터 초기값으로 설정하고, 이 이득 제어 루프가 추적할 수 있는 루프 대역폭은 카운터부(102d)의 비트수(M,N) 및 업/다운할 때의 크기로 조절하게 되는데, 이에 따라 같은 크기로 카운터를 업/다운하는 경우에 M의 값이 커서 이득 1에 해당하는 값이 클수록 이득의 변화는 작아지게 되고, 또한 N의 값이 클수록 실제 카운터부(102d)의 출력 이득에 영향을 주기까지 시간이 많이 소요되므로 루프의 대역폭은 줄어들게 된다.

이러한 방식은 신호의 평균 전력과 시간적으로 큰 폭으로 변하는 신호 전력을 비교하는 것이 아니고, 수신 신호의 전력과 결정된 신호의 전력을 비교하므로 심볼 단위로 볼 때에도 전력차이가 크지 않아 루프 필터의 시상수를 작게 할 수 있다.

이와 같은 결정 지향 자동 이득 제어기(100)가 효과적으로 동작하여 수신기의 성능 을 향상시키기 위해서는 먼저, 디지털 QAM 수신기가 어느 정도 결정 지향 오류가 적어야 한다.

따라서, 상기 결정 지향 자동 이득 제어기(100)를 작동 시키는 시점은 위상 보정부(16)에서 결정 지향 오류를 계산하여 즉, 잡음의 전력을 계산하여 임계치에 비교함으로써 결정할 수 있으며, 고스트가 있는 채널이라도 채널 등화기가 앞단에서 이를 보상해 주기 때문에 결정 지향 자동 이득 제어기(100)가 동작하는 데는 별 지장을 주지 않게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 자동 이득 제어 장치는 신호의 진폭 변화에 민감한 구상 진폭 변조(QAM) 방식에서 기존의 자동 이득 제어부에서 보상하지 못했던 이득 지터 즉, 작으면서 빠른 신호의 진폭을 정밀하게 보상해 주어 수신기 최종단에서의 결정 오류를 감소시킬 수 있도록 하여 수신기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

위상 또는 레벨에 실려 전송된 변조 신호를 수신하는 수신기에 있어서, 수신기의 신호 결정 성능을 향상시킬 수 있도록 수신기 최종단에서 결정되어 출력되는 신호(I/Q)를 입력받아 성상도상에서 유클리디안 거리가 가장 가까운 신호를 결정하여 출력하는 슬라이서부와; 상기 슬라이서부에서 결정된 신호와 상기 수신기 최종단에서 출력되는 신호의 전력을 비교하여 그 비교 결과 값에 의해 이득 제어 신호를 출력하는 이득 제어부와; 상기 이득 제어부에서 출력된 이득 제어 신호를 채널 등화 신호에 곱하여 조절된 이득 신호를 출력시키는 곱셈기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 이득 제어부는 수신기 최종단에서 출력되는 신호(I/Q)의 전력(
)을 계산하는 전력 계산부와; 상기 슬라이서부를 통해 결정된 신호(
)의 전력(
)을 계산하는 기준전력 계산부와; 상기 전력 계산부와 기준전력 계산부에서 출력된 전력을 비교하여 카운터 제어신호를 출력하는 전력 비교부와; 상기 전력 비교부에서 출력된 카운터 제어신호에 의해 이득 제어값을 업/다운하는 카운터부와; 상기 카운터부에서 업/다운되어 출력되는 이득 제어값의 상한과 하한폭을 제한하여 과도한 이득 제어값의 출력을 방지하는 리미터부로 구성한 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.