KR100683008B1

KR100683008B1 - 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치 및 그를 이용한잠금 시간 도출 방법

Info

Publication number: KR100683008B1
Application number: KR1020050118962A
Authority: KR
Inventors: 라상중; 권오형; 이수인
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2007-02-15
Also published as: US7504884B2; US20070139113A1

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치 및 그를 이용한 잠금 시간 도출 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 외부로부터 수신된 신호의 크기와 기준 신호의 크기 사이 오차 값의 분포를 통해 그 값이 잠김 임계값(lock threshold) 내에 존재하는 경우 잠금 신호(lock index)를 보내줌으로써, 전체 신호에 대한 보정을 행하지 않고 신호의 레벨을 제어하여 잠금 시간(lock time)을 얻도록 하기 위한, 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치 및 그를 이용한 잠금 시간 도출 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치를 이용한 잠금 시간 도출 방법에 있어서, 기준 신호 크기와 잠김 임계값을 설정하고, 루프필터 및 로우패스필터와 이득 제어 증폭기의 이득을 초기화하는 초기화 단계; 외부로부터 수신된 신호의 크기를 측정하여 상기 기준 신호 크기와의 오차를 계산하는 오차 계산단계; 상기 측정된 두 신호간의 오차를 일정 윈도우 구간 동안 누적하여 평균 오차를 구하는 평균 오차 계산 단계; 상기 누적된 평균 오차값을 잠김 임계값과 비교하는 비교단계; 및 상기 비교 결과에 따라, 상기 평균 오차값이 상기 잠김 임계값 안에 수 렴할 경우 그 때의 잠금 시간을 반환하는 잠금 시간 반환단계를 포함한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 케이블 모뎀 등에 이용됨.

케이블 모뎀, AGC, 잠금 시간, 오차, 심볼 카운트

Description

케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치 및 그를 이용한 잠금 시간 도출 방법{Apparatus for automatic Gain Control in Cable Modem, and lock-time Derivation Method of using it}

도 1 은 종래의 자동 이득 제어 방법에 대한 흐름도,

도 2 는 본 발명에 따른 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치의 일실시예 구성도,

도 3 은 본 발명에 따른 자동 이득 제어 장치를 이용한 잠금 시간 도출 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 이득제어증폭기 22 : 로우패스필터

23 : 루프필터 24 : 이득 제어부

241 : 파워검출기 242 : 파워누적기

243 : 파워평균기 244 : 신호크기검출기

245 : 오차검출기

본 발명은 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치 및 그를 이용한 잠금 시간 도출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동 이득 제어(AGC)에 의해서 신호 레벨이 일정하게 유지되기 시작하는 시점인 잠금 시간(lock time)을 얻도록 하기 위한, 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치 및 그를 이용한 잠금 시간 도출 방법에 관한 것이다.

종래에는 신호 레벨을 일정하게 유지하기 위하여 입력되는 신호마다 보정(Calibration)을 행하게 되어, 각 보정에 대한 정보를 저장하기 위하여 메모리를 많이 차지하게 되는데, 종래의 자동 이득 제어 방법은 후술되는 도 1에 도시된 순서대로 진행된다.

도 1 은 종래의 자동 이득 제어 방법에 대한 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 제1 이득 조정수단에서 수신 고주파 신호를 위한 기준 파워와 오차 범위의 설정 및 수치제어발진기의 이득과 고주파 신호의 감쇠량을 초기화한다(201).

그리고, 제1 및 제2 믹서, 제1 및 제2 로우패스필터를 통해서 수신된 신호(I, Q)의 파워를 측정하고(202), 기준 파워와 측정 파워와의 오차를 계산한다(203).

이어서, 연속된 신호의 일정 샘플을 취하여 상기 계산된 오차 값을 누적하 여 평균을 취하고(204), 상기 평균 오차 값이 오차 범위 안에 수렴하는지를 확인한다(205).

확인 결과(205), 평균 오차 값이 오차 범위 안에 수렴하는 경우에는 수치제어발진기의이득을 현 상태로 유지하고(206), 수신된 신호(I, Q)의 파워를 측정하는 과정(202)으로 진행한다.

그리고, 평균 오차 값이 오차 범위 안에 수렴하지 않을 경우에는 수신 신호의 파워가 낮은지를 확인한다(207).

확인결과(207), 수신 신호의 파워가 낮으면 수신 고주파 신호의 감쇠량을 감소시키고 수치제어발진기의 이득을 증가시킨 후(208), 수신된 신호(I, Q)의 파워를 측정하는 과정(202)으로 진행한다.

여기서, 수치제어발진기의 이득이 증가되면 로우패스필터의 출력 효율을 좋게 하며, 수신 파워가 일정 수준 이하라고 판단하는 기준은 오차 범위의 설정 값에 따르며, 사용자가 오차 범위를 설정해 놓으면 AGC와 관련된 제한 사항인 기준 파워, AGC 범위, 오차 범위를 벗어났을 때 수신 파워가 일정 수준 이하인 것으로 판단하게 된다.

한편, 측정된 수신 신호의 파워값에 대한 누적평균 오차 값을 근거로 수신신호의 파워가 낮지 않고 일정 기준치 이상일 경우에는 수치제어발진기(NCO)의 이득을 초기화하고, 감쇠율 표에 따라 고주파 신호의 감쇠량을 증가시킨 후(209), 수신된 신호(I, Q)의 파워를 측정하는 과정(202)으로 진행한다.

이와 같이, 수신 신호의 파워 레벨을 일정하게 유지하도록 수신 고주파 신 호의 수신 파워가 작을 경우 디지털 신호로 변환된 신호를 복조 시에 수신신호의 이득을 보상해 줌으로써, 로우패스필터의 출력 효율을 높일 수 있다.

또한, 아날로그 신호 이득 제어 시에는 연속적인 일정 수신 신호의 샘플을 기준파워 대비 수신 파워의 누적 평균 오차율을 이용하여 순간적인 잡음으로 인하여 증가되는 신호의 파워로 인하여 정상적인 신호에 많은 양의 감쇠를 주는 오류가 자동 이득 제어 시에 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 신호 레벨을 일정하게 유지하기 위하여 입력되는 신호마다 보정(Calibration)을 행하게 되어, 각 보정에 대한 정보를 저장하기 위해서는 메모리를 많이 차지하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부로부터 수신된 신호의 크기와 기준 신호의 크기 사이 오차 값의 분포를 통해 그 값이 잠김 임계값(lock threshold) 내에 존재하는 경우 잠금 신호(lock index)를 보내줌으로써, 전체 신호에 대한 보정을 행하지 않고 신호의 레벨을 제어하여 잠금 시간(lock time)을 얻도록 하기 위한, 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치 및 그를 이용한 잠금 시간 도출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치에 있어서, 외부로부터 전달되는 디지털 입력 신호의 파워를 측정하고, 이를 바탕으로 일정 구간 동안 누적하여 평균 신호의 크기를 구하여 기 설정된 신호의 크기와의 오차 값을 계산하기 위한 이득 제어수단; 상기 이득 제어수단에 의해 조정된 오차 값을 입력받아 신호의 진폭을 제어하기 위한 진폭제어수단; 상기 진폭제어수단을 통해 출력된 신호를 입력받아 로우패스필터링하기 위한 로우패스필터링수단; 및 상기 로우패스필터링수단을 통해 필터링된 신호를 입력받아 신호 크기를 제어하기 위한 신호 크기 제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방법은, 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치를 이용한 잠금 시간 도출 방법에 있어서, 기준 신호 크기와 잠김 임계값을 설정하고, 루프필터 및 로우패스필터와 이득 제어 증폭기의 이득을 초기화하는 초기화 단계; 외부로부터 수신된 신호의 크기를 측정하여 상기 기준 신호 크기와의 오차를 계산하는 오차 계산단계; 상기 측정된 두 신호간의 오차를 일정 윈도우 구간 동안 누적하여 평균 오차를 구하는 평균 오차 계산 단계; 상기 누적된 평균 오차값을 잠김 임계값과 비교하는 비교단계; 및 상기 비교 결과에 따라, 상기 평균 오차값이 상기 잠김 임계값 안에 수렴할 경우 그 때의 잠금 시간을 반환하는 잠금 시간 반환단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 비교 결과에 따라, 상기 평균 오차값이 잠김 임계값 안에 수렴하지 않을 경우 평균 오차 값을 발산 임계값과 비교하여 심볼 카운트가 전체 심볼 수 내에 존재하는지 확인하는 확인 단계; 및 상기 확인 결과에 따라, 심볼 카운트가 전체 심볼 수 내에 존재하는 경우 전체 신호의 리셋 후 처음부터 다시 실행하게 되고, 심볼 카운트가 전체 심볼 수를 벗어나는 경우 자동 이득 제어 실패 메시지를 전송하는 메시지 전송단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치의 일실시예 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치는, 외부로부터 전달되는 디지털 입력 신호의 파워를 측정하고, 이를 바탕으로 일정 구간 동안 누적하여 평균 신호의 크기를 구하여 기 설정된 신호의 크기와의 오차 값을 계산하기 위한 이득 제어부(24)와, 이득 제어부(24)에 의해 조정된 오차 값을 입력받아 신호의 진폭을 제어하기 위한 루프필터(23)와, 루프필터(23)를 통해 필터링된 출력 신호를 입력받아 로우패스필터링하기 위한 로우패스필터(22)와, 로우패스필터(22)룰 통해 필터링된 출력신호를 입력받아 신호 크기를 제어하기 위한 이득 제어 증폭기(21)를 포함한다.

여기서, 이득 제어부(24)는 수신 신호(디지털 입력 신호)의 파워를 측정하기 위한 파워검출기(241)와, 파워검출기(241)를 통해 검출된 파워의 평균을 구하기 위해 일정 구간 동안 누적하기 위한 파워누적기(242)와, 파워누적기(242)에서 누적된 값을 바탕으로 신호의 평균 파워를 구하는 파워평균기(243)와, 파워평균기(243)의 결과값을 바탕으로 신호의 크기를 구하기 위한 신호크기검출기(244)와, 입력된 평균 신호의 크기와 기 설정된 신호의 크기와의 오차 값을 계산하는 오차검출기(245)로 구성된다.

루프필터(23)는 신호의 루프 이득을 위한 증폭기와 진폭 제어를 위해 이전 신호와 비교를 위한 지연기와 이전 신호와 현재의 신호를 더하기 위한 덧셈기로 구성된다.

로우패스필터(22)는 로우패스필터링을 위하여 이득 증폭을 위한 두 개의 증폭기와 한 개의 지연기와 한 개의 덧셈기로 구성된다.

이득 제어 증폭기(21)는 신호 크기의 제어를 위한 하나의 증폭기로 구성된다.

상기와 같은 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 수신된 디지털 신호는 먼저 이득 제어부(24)에서 파워 측 정을 위한 파워 검출기(241)를 통과하게 된다. 파워검출기(241)를 통과한 신호는 파워누적기(242)에서 일정 구간 동안 누적하여 더하게 되고, 파워누적기(242)를 통과한 신호는 파워평균기(243)에서 평균 파워를 구하게 된다. 이렇게 구해진 평균 파워값을 바탕으로 신호크기검출기(244)에서 신호의 평균 크기를 구하여 출력하면, 오차검출기(245)에서 기 설정된 신호의 크기와의 오차 값을 계산하여 출력한다.

이에 따라, 루프필터(23)에서는 이득 제어부(24)에서 출력된 값을 입력받아 신호의 진폭을 제어하여 출력하고, 로우패스필터(24)에서는 루프필터(23)의 출력을 입력으로 하여 로우패스필터링을 수행하게 되고 그 결과를 출력한다.

이어서, 로우패스필터링한 결과를 입력으로 이득제어증폭기(201)에서는 신호의 크기를 제어하여 출력함으로써 신호의 크기가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.

상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치를 이용한 잠금 시간 도출 방법의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 자동 이득 제어 장치 동작 시에 기준 신호 크기와 잠김 임계값을 설정하고, 루프필터 및 로우패스필터와 이득 제어 증폭기의 이득을 초기화한다(301).

그리고, 이득제어수단을 통해 수신된 신호의 크기를 측정하고(302), 기 설정된 기준 신호 크기와의 오차를 계산한다(303).

이어서, 일정 윈도우 구간 동안 연속된 신호의 한정된 샘플을 취하여, 상기 측정된 오차 값을 누적하여 평균을 구하고(304), 평균 오차 값이 잠김 임계값 안에 안에 수렴하는지를 확인한다(305).

이때, 평균 오차 값이 잠김 임계값 안에 수렴하는 경우에는 잠김 신호를 0으로 설정하고, 현재의 심볼 수를 반환한다(306).

그리고, 평균 오차 값이 잠김 임계값 안에 수렴하지 않는 경우에는 평균 오차 값을 발산 임계값과 비교하여 심볼 카운트가 전체 심볼 수 내에 존재하는지 확인한다(307).

확인 결과(307), 심볼 카운트가 전체 심볼 수 내에 존재하는 경우에는 (301) 과정으로 진행하여 전체 신호의 리셋 후 처음부터 다시 실행하게 되고, 심볼 카운트가 전체 심볼 수를 벗어나는 경우에는 자동 이득 제어 추적이 실패한 것이 되어 추적 실패 메시지를 내보낸다(308).

이와 같이, 본 발명은 케이블 모뎀에서 수신 신호의 크기 레벨을 일정하게 유지하는 시점에서의 심볼 카운트를 반환함으로써, 신호를 보다 용이하게 복원할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 케이블 모뎀에서 자동 이득 제어 장치의 잠금 시간 도출을 위하여, 수신된 신호의 크기가 일정하게 유지될 때의 심볼 카운트 값을 반환하고, 수신된 신호의 크기가 오차 범위를 벗어났을 경우 빠르게 오차 범위에 수렴하도록 함으로써, 자동 이득 제어를 수신 신호 레벨에 연동하여 수행하도록 하는 효과가 있다.

Claims

케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치에 있어서,

외부로부터 전달되는 디지털 입력 신호의 파워를 측정하고, 이를 바탕으로 일정 구간 동안 누적하여 평균 신호의 크기를 구하여 기 설정된 신호의 크기와의 오차 값을 계산하기 위한 이득 제어수단;

상기 이득 제어수단에 의해 조정된 오차 값을 입력받아 신호의 진폭을 제어하기 위한 진폭제어수단;

상기 진폭제어수단을 통해 출력된 신호를 입력받아 로우패스필터링하기 위한 로우패스필터링수단; 및

상기 로우패스필터링수단을 통해 필터링된 신호를 입력받아 신호 크기를 제어하기 위한 신호 크기 제어수단

을 포함하는 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이득 제어수단은,

수신 신호의 파워를 측정하기 위한 파워검출부;

상기 파워검출부를 통해 검출된 파워의 평균을 구하기 위해 일정 구간 동안 누적하기 위한 파워누적부;

상기 파워누적부에서 누적된 값을 바탕으로 신호의 평균 파워를 구하기 위한 파워평균부;

상기 파워평균부의 결과값을 바탕으로 신호의 크기를 구하기 위한 신호크기검출부; 및

입력된 평균 신호의 크기와 기 설정된 신호의 크기와의 오차 값을 계산하기 위한 오차검출부

를 포함하는 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 진폭제어수단은,

신호의 루프 이득을 위한 증폭기와, 진폭 제어를 위해 이전 신호와 비교를 위한 지연기와, 이전 신호와 현재의 신호를 더하기 위한 덧셈기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 로우패스필터링수단은,

로우패스필터링을 위하여 이득 증폭을 위한 두 개의 증폭기와, 한 개의 지연기와, 한 개의 덧셈기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 신호 크기 제어수단은,

신호 크기의 제어를 위한 하나의 증폭기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블 모뎀에서의 자동 이득 제어 장치.
케이블 모뎀에서 자동 이득 제어 장치의 잠금 시간 도출 방법에 있어서,

기준 신호 크기와 잠김 임계값을 설정하고, 루프필터 및 로우패스필터와 이득 제어 증폭기의 이득을 초기화하는 초기화 단계;

외부로부터 수신된 신호의 크기를 측정하여 상기 기준 신호 크기와의 오차를 계산하는 오차 계산단계;

상기 측정된 두 신호간의 오차를 일정 윈도우 구간 동안 누적하여 평균 오차를 구하는 평균 오차 계산 단계;

상기 누적된 평균 오차값을 잠김 임계값과 비교하는 비교단계; 및

상기 비교 결과에 따라, 상기 평균 오차값이 상기 잠김 임계값 안에 수렴할 경우 그 때의 잠금 시간을 반환하는 잠금 시간 반환단계

를 포함하는 케이블 모뎀에서 자동 이득 제어 장치의 잠금 시간 도출 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 비교 결과에 따라, 상기 평균 오차값이 잠김 임계값 안에 수렴하지 않을 경우 평균 오차 값을 발산 임계값과 비교하여 심볼 카운트가 전체 심볼 수 내에 존재하는지 확인하는 확인 단계; 및

상기 확인 결과에 따라, 심볼 카운트가 전체 심볼 수 내에 존재하는 경우 전체 신호의 리셋 후 처음부터 다시 실행하게 되고, 심볼 카운트가 전체 심볼 수를 벗어나는 경우 자동 이득 제어 실패 메시지를 전송하는 메시지 전송단계

를 더 포함하는 케이블 모뎀에서 자동 이득 제어 장치의 잠금 시간 도출 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 잠금 시간 반환 단계는,

자동 이득 제어(AGC)에 의해서 신호 레벨이 일정하게 유지되기 시작하는 시점인 잠금 시간을 얻을 수 있도록, 잠금 시점에서의 심볼 카운트 값을 반환하는 것을 특징으로 하는 케이블 모뎀에서 자동 이득 제어 장치의 잠금 시간 도출 방법.