KR100764923B1

KR100764923B1 - 데이터망에서 다중 신호 포맷들에 대한 입력 이득을조정하는 장치와 방법

Info

Publication number: KR100764923B1
Application number: KR1020027012540A
Authority: KR
Inventors: 나일러콜린디.
Original assignee: 어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2007-10-09
Also published as: TW519806B; KR20020088087A; EP1266498A1; CN1451218A; JP4527345B2; JP2003528542A; US7120208B1; CN1276632C; WO2001071999A1

Abstract

망 수신기는 망 매체를 통해 또다른 망 송수신기로부터 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 구성되고, 여기서 상기 변조된 캐리어 신호는 펄스 위치 변조된(PPM) 캐리어 또는 직각 진폭 변조된(QAM) 캐리어 중 하나일 수 있다. 상기 망 수신기는 변조 캐리어가 PPM 인지 QAM 인지 여부에 따라 상기 입력 증폭기에 대한 최적의 이득 설정을 선택하도록 구성된다.

Description

데이터망에서 다중 신호 포맷들에 대한 입력 이득을 조정하는 장치와 방법{DEVICE AND METHOD FOR ADJUSTING INPUT GAIN FOR MULTIPLE SIGNAL FORMATS IN A DATA NETWORK}

본 발명은 일반적으로 망 인터페이싱에 관한 것으로, 특히, 망 매체에 연결된 망 국(station)들간의 데이터 전송을 제어하는 시스템과 데이터망에서 다중 신호 포맷들에 대한 입력 이득을 조정하는 장치와 방법에 관한 것이다.

컴퓨터간의 다양한 타입의 디지털 데이터 전송의 중요성이 계속해서 증가하고 있다. 이러한 디지털 데이터를 전송하는 주된 방법은 디지털 데이터를 저주파수 베이스 데이터 신호로 코딩하는 것과 베이스 데이터 신호를 고주파수 캐리어 신호로 변조하는 것을 포함한다. 이후, 고주파수 캐리어 신호는 무선 주파수(RF) 신호, 변조된 광조사(illumination), 또는 다른 망 매체를 통해 망 케이블 매체를 거쳐 원격 계산국(remote computing station)으로 전송된다.

원격 계산국에서, 고주파수 캐리어 신호가 수신되어, 원래의 베이스 데이터 신호를 복구하도록 복조되어야 한다. 망 매체를 통한 캐리어 신호에 어떤 왜곡도 존재하지 않아야만, 수신 캐리어는 위상, 진폭 및 주파수가 전송 캐리어와 동일해지며, 베이스 데이터 신호를 복구시키기 위해 공지된 혼합 기술들을 이용한 복조를 통해 원래의 데이터 신호를 복구할 수 있다. 이후, 이 베이스 데이터 신호는 공지된 샘플링 알고리즘들을 이용하여 디지털 데이터로 복구될 수 있다.

그러나, 망 토폴로지(topology)는 다수의 브랜치 연결들 및 이 브랜치들의 서로 다른 길이로 인해 고주파수 캐리어 신호를 왜곡시킴으로써 전송 캐리어의 수많은 반사(reflection)를 야기하는 경향이 있다. 상기 고주파수 캐리어는 또한 케이블 매체에 매우 근접하여 동작하는 전기적 장치들에 의해 발생되는 의사(spurious) 잡음에 의해서도 왜곡된다. 이러한 문제점들은 수많은 브랜치들 및 연결들이 전형적으로 .3 - 3.4 kHz 의 기존 전화 시스템(POTS) 신호들의 전송을 위해 설계되었을뿐, 7 MHz 에 속하는 고주파수 캐리어 신호들의 전송을 위해서는 설계되어 있지 않기 때문에, 망 케이블 매체로서 집 전화 배선 케이블을 이용하는 망에서 훨씬 더 분명하게 나타난다. 또한, 상기 고주파수 캐리어 신호는 망 케이블들을 이용하는 POTS 의 온-후크(on-hook) 및 오프-후크(off-hook) 잡음 펄스들로 인한 자극적인 과도전류에 의해서도 또한 왜곡된다.

고주파수 캐리어 신호의 주파수, 진폭 및 위상의 이러한 왜곡은 망 성능을 저하시키고, 더 높은 데이터율의 망들의 설계를 저해하는 경향이 있으며, 설계자로 하여금 데이터율을 향상시키기 위해 변조 기술들 및 데이터 복구 기술들을 계속하여 향상시킬 것을 요구하게된다. 예를 들어, 홈 PNA 1.0 표준하에서, 1 Mbit 의 데이터율은 캐리어의 펄스 위치 변조(PPM)를 이용하여 달성되고, 보다 최근의 2.0 표준은 주파수 다양화 직각 진폭 변조(QAM)를 이용하는 복합 변조 방식을 이용하여 10 Mbit 의 데이터율을 달성한다.

표준들을 진보시키고 데이터율을 증가시키는 것에 관한 문제점은, 홈 PNA 예시에서와 같이, 변조 기술들이 동일하지 않다는 것이다. 그렇기 때문에, 역 호환성 (backwards compatibility)은 더 새로운 시스템들의 설계에서 고유하지 않다. 예를 들어, 홈 PNA 시스템에서, 역 호환되도록, 더 새로운 2.0 수신기는 1.0 표준에서 PPM 변조된 캐리어와 2.0 표준에서 주파수 다양화 QAM 변조된 캐리어 둘다를 복조할 수 있어야 한다. 그렇기 때문에, 상기 수신기에서의 많은 기능들이 두개의 별개의 회로들(하나는 PPM 용이고, 또하나는 QAM 용임)로 구현되어야 함으로써, 수신기의 가격과 복잡성을 증가시키게 된다.

예를 들어, 수신기들은 전형적으로 변조된 캐리어 신호를 샘플링하고, 샘플링 주파수에서 발생한 일련의 샘플들을 발생시키는 A/D 변환기를 포함한다. 상기 일련의 샘플들은 전형적으로 디지털 신호 처리기(DSP)에서 구현되는 수신기 회로의 잔여부분(remainder)으로 입력된다.

증폭기는 증폭기의 이득 설정에 따라, 신호 파라미터들이 A/D 변환기의 동작 범위내에 있도록 A/D 변환기 이전의 신호를 조절한다. 상기 증폭기의 이득은 전형적으로 폐쇄 루프 피드백 시스템을 이용하여 설정된다. PPM 변조된 캐리어 신호와 QAM 변조된 캐리어 신호가 현저하게 서로 다른 전력 엔벨로프를 갖는다는 점에서 한 문제점이 존재한다. 특히, 상기 PPM 변조된 캐리어에서의 전력은 3㎲에 속하는 짧은 펄스들로 발생하고, QAM 변조된 캐리어에서의 전력은 전체 전송 프레임동안 연속된다. 펄스형 전력 환경에서 입력 이득을 설정하기에 유용한 피드백 회로는 연속적인 전력 환경에서 입력 이득을 설정하기에 유용한 피드백 회로와 근본적으로 서로 다르다. 그렇기 때문에, PPM 과 QAM 신호 모두에 대한 빠른 이득 조정을 제공하기 위해서는 복잡화된 피드백 회로가 요구되게 된다. 이러한 회로는 수신기의 크기와 비용을 상당히 증가시킬 수 있다.

따라서, 크기 및 비용 감소를 위한 인식되는 산업적 목표를 감안할 때, 복수의 변조 기술들을 이용하여 변조된 변조 캐리어 신호들을 수신할 수 있는 수신기에서의 증폭기에 대한 입력 이득을 조정하는 장치와 방법이 필요하다.

본 발명의 제 1 양상은 망 매체를 통해 다른 망 송수신기로부터 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 구성된 망 수신기를 제공하는 것이다. 상기 망 수신기는 a) 다수의 증폭기 이득 설정들 중 하나에 따라 수신된 변조 캐리어 신호를 증폭하고 증폭된 캐리어 신호를 출력하는 입력 증폭기와, b) 상기 증폭된 캐리어 신호에 응답하여 엔벨로프 신호를 출력하는 엔벨로프 검출기와, c) 상기 엔벨로프 신호에 응답하여 제 1 이득 설정을 선택하는 제 1 이득 제어 회로와, 여기서 상기 제 1 이득 설정은 펄스 위치 변조 캐리어 신호를 수신하기에 최적이고, d) 상기 엔벨로프 신호에 응답하여 제 2 이득 제어 설정을 선택하는 제 2 이득 제어 회로와, 여기서 상기 제 2 이득 설정은 직각 진폭 변조된 신호를 수신하기에 최적이고, 그리고 e) 상기 엔벨로프 신호가 펄스 위치 변조된 캐리어를 나타내는지 또는 진폭 변조된 캐리어를 나타내는지 여부와, 증폭기 이득 설정을 각각 상기 제 1 이득 설정에 대해 또는 제 2 이득 설정에 대해 설정하는지 여부를 결정하는 선택 회로를 포함한다.

상기 망 수신기는 상기 증폭된 캐리어 신호에 응답하여 디지털 캐리어 신호 를 발생시키는 아날로그 디지털 변환기와 상기 증폭된 캐리어 신호에 응답하여 디지털 I 채널 캐리어 신호와 디지털 Q 채널 캐리어 신호를 발생시키는 힐버트 변환기(Hilbert transformer)를 더 포함하고, 상기 I 채널 캐리어 신호와 상기 Q 채널 캐리어 신호에 응답하는 엔벨로프 검출기를 더 포함한다.

상기 선택 회로는 엔벨로프 신호에서 전력 펄스의 지속 시간을 검출하는 캐리어 감지 회로를 포함할 수 있고, 만약 상기 전력 펄스의 지속 시간이 펄스 위치 변조 전력 펄스의 지속 시간 정도(order)의 지속 시간보다 작은 경우, 상기 제 1 이득 설정을 선택할 수 있고, 만약 상기 전력 펄스의 지속 시간이 펄스 위치 변조 전력 펄스의 지속 시간 정도의 지속 시간보다 큰 경우, 상기 제 2 이득 설정을 선택할 수 있다.

상기 엔벨로프 신호는 상기 I 채널 캐리어 신호의 제곱과 상기 Q 채널 캐리어 신호의 제곱의 합에 대한 제곱근을 나타낸다. 상기 제 1 이득 제어 회로는 다수의 기준 신호들 중 하나와 상기 엔벨로프 신호를 비교하도록 각각 구성된 다수의 비교기들을 포함할 수 있고, 상기 제 1 이득 설정은 다수의 이득 설정들 각각을 반복하여 테스트할 때 적어도 하나의 비교기의 포화상태를 검출함으로써 결정된다. 상기 제 2 이득 제어 회로는 상기 엔벨로프 신호를 나타내는 로그 신호를 발생시키는 대수 룩업 테이블(logarithmic look up table)과, 차 신호를 발생시키기 위해 기준 신호와 상기 로그 신호를 비교하는 비교기와, 곱을 발생시키기 위해 상기 차 신호에 루프 이득 상수를 곱하는 곱셈기와, 그리고 상기 제 2 이득 설정을 발생시키기 위해 상기 곱을 적분하는 적분기를 포함할 수 있다. 상기 루프 이득 상수는 검출된 전력 펄스의 제 1 부분에 대해 큰 값, 검출된 전력 펄스의 제 2 부분에 대해 작은 값, 그리고 검출된 전력 펄스의 남아있는 지속 시간에 대해 0 이 되도록 선택될 수 있다.

본 발명의 제 2 양상은 망 매체로부터 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 구성된 수신기에서 증폭된 캐리어 신호를 발생시키는 입력 증폭기에 대한 이득 설정을 결정하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 a) 증폭된 캐리어 신호 전력을 나타내는 증폭된 캐리어 신호로부터 엔벨로프 신호를 발생시키는 단계와, b) 상기 엔벨로프 신호에 응답하여 제 1 이득 설정을 결정하는 단계와, 여기서 상기 제 1 이득 설정은 펄스 위치 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 선택되고, c) 상기 엔벨로프 신호에 응답하여 제 2 이득 설정을 결정하는 단계와, 여기서 상기 제 2 이득 설정은 직각 진폭 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 선택되고, d) 상기 변조된 캐리어 신호가 펄스 위치 변조된 캐리어인지 아니면 직각 진폭 변조된 캐리어인지 여부를 결정하는 단계와, 그리고 e) 만약 상기 변조된 캐리어 신호가 펄스 위치 변조된 캐리어인 것으로 결정된 경우, 상기 제 1 이득 설정에 대해 상기 입력 증폭기의 이득을 설정하고, 상기 변조된 캐리어 신호가 직각 진폭 변조된 캐리어인 것으로 결정되면, 상기 제 2 이득 설정에 대해 상기 입력 증폭기 이득을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은 증폭된 캐리어 신호를 디지털 캐리어 신호로 변환하는 단계와 상기 디지털 캐리어 신호로부터 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 엔벨로프 신호는 상기 I 채널 신호와 상기 Q 채널 신호 로부터 발생된다.

상기 입력 증폭기의 이득을 설정하는 단계는 엔벨로프 신호에서 전력 펄스의 지속 시간을 검출하는 단계와, 전력 펄스의 상기 지속 시간이 펄스 위치 변조 전력 펄스의 지속 시간 정도의 지속 시간보다 작은 경우 상기 입력 증폭기의 이득을 제 1 이득 설정으로 설정하는 단계와, 그리고 전력 펄스의 상기 지속 시간이 펄스 위치 변조 전력 펄스의 지속 시간 정도의 지속 시간보다 큰 경우 상기 입력 증폭기 이득을 제 2 이득 설정으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 엔벨로프 신호는 상기 I 채널 신호의 제곱과 상기 Q 채널 신호의 제곱의 합에 대한 제곱근을 나타낸다.

상기 제 1 이득 설정은 다수의 기준 레벨들과 상기 엔벨로프 신호를 비교하고, 상기 제 1 이득 설정을 결정하도록 적어도 하나의 기준 레벨을 발생하는 포화 상태에 대해 다수의 이득 설정들 각각을 반복하여 테스트함으로써 결정될 수 있다. 상기 제 2 이득 설정은 상기 엔벨로프 신호를 상기 엔벨로프 신호를 나타내는 로그 신호로 변환하고, 차를 결정하기 위해 기준 레벨과 상기 로그를 비교하고, 곱을 결정하기 위해 상기 차에 루프 이득 상수를 곱하고, 그리고 결정된 상기 제 2 이득 설정에 대해 상기 곱을 적분함으로써 결정될 수 있다. 상기 루프 이득 상수는 검출된 전력 펄스의 제 1 부분에 대해 큰 값, 검출된 전력 펄스의 제 2 부분에 대해 작은 값, 그리고 검출된 전력 펄스의 잔여 지속 시간에 대해 0 이 되도록 선택될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 망의 블럭도이고,

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 위치 변조된 캐리어의 도표이고,

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 직각 진폭 변조된 캐리어의 도표이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이득 제어 피드백 루프의 블럭도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이득 선택 회로의 블럭도이고,

도 5는 도 4의 상기 이득 선택 회로의 동작을 도시하는 상태 머신도이고,

도 6은 도 5의 상기 상태 머신의 대표적인 동작을 도시하는 도표이고,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 직각 진폭 변조된 캐리어에 대한 증폭기 이득 설정을 결정하는데에 유용한 이득 제어 회로의 블럭도이고,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 위치 변조된 캐리어에 대한 증폭기 이득 설정을 결정하는데에 유용한 이득 제어 회로의 블럭도이고,

도 9는 도 8의 회로에 유용한 마이크로컨트롤러의 동작을 도시하는 순서도이다.

본 발명은 이제 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 상기 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 전체적으로 동일한 요소들을 나타내는데 이용된다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 꼬임쌍 망 매체를 이용하는 가정 환경에서 구현된 근거리 망(10)의 도표이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 망(10)은 각각 RJ-11 전화잭들(14(a)-14(c))을 통해 전화선(꼬임쌍) 배선에 연결된 망 국들(12(a)-12(c))을 포함한다. 전화(16)는 RJ-11 전화잭(14(d))에 연결되고, 망 장치들(12(a)-12(c))은 망 데이터를 전달하는 동안 계속해서 전화를 할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 망 장치(12)는 개인용 컴퓨터, 프린터, 서버, 또는 다른 지능적인 소비자 장치가 될 수 있고, 각각은 각각 망 매체(18)를 통해 다른 망 장치들(12(a)-12(c))과 통신하는 송수신기(13(a)-13(c))를 포함한다.

각각의 망 장치들(12(a)-12(c))은 망 데이터와 변조된 캐리어 신호를 포함하는 아날로그 망 신호를 전송함으로써 통신한다. 망 장치들(12(a)-12(c)) 중 한부분은 펄스 위치 변조(PPM)를 이용할 수 있고, 여기서 망 데이터는 불연속 대역 제한 펄스를 이용하는 캐리어에서 변조된다. 망 장치들(12(a)-12(c)) 중 또다른 부분은 PPM 변조 또는 직각 진폭 변조(QAM)를 선택적으로 이용할 수 있고, 여기서 망 데이터는 복잡한 인코딩 구성에 따라 캐리어의 진폭과 위상을 변화시킴으로써 캐리어에서 변조된다. 바람직한 실시예에서, 상기 PPM 변조는 캘리포니아 서니베일의 어드밴스드 마이크로 디바이시즈사를 포함하는 망 설비 공급업체들의 컴소시엄에 의해 발표된 바와 같은 홈 PNA 1.0 표준을 고수하고, 1 Mbit 데이터율을 제공하며, 그리고 상기 QAM 변조는 상기 홈 PNA 2.0 표준을 고수하고, 10 Mbit 데이터율을 제공한다. 그렇기 때문에, PPM 변조 능력만 있는 망 장치(12)와 임의의 다른 장치 간의 데이터 통신은 PPM 변조된 캐리어를 이용할 것이라는 것을 알 수 있어야 한다. 그러나, PPM 과 QAM 변조 둘다의 능력이 있는 두개의 장치 간의 데이터 통신은 QAM 변조된 캐리어의 더 빠른 데이터율을 이용할 것이다. 따라서, 수신 망 장치에서, PPM 과 QAM 둘다의 능력이 있는 송수신기(13(a)-13(c))는 PPM 과 QAM 둘다 변조된 캐리어를 이용하는 데이터를 수신할 수 있어야 한다는 것을 알 수 있어야 한다.

또한, 홈 PNA 1.0 장치들과 홈 PNA 2.0 장치들 둘다를 포함하는 망(10)에서 장치들(12(a)-12(c)) 사이의 통신을 돕기 위해서, 호환 모드라 불리는 제 3 동작 모드가 존재한다. 호환 모드 프레임은 QAM 변조된 데이터 바로 다음에 오는 PPM 변조된 헤더를 이용한다. 송수신기(13(a)-13(b))는 PPM 프레임과 호환 모드 프레임 사이에서 구별할 수 있어야 하고, 적절하게 각각을 수신할 수 있어야 한다.

상기 설명된 바와 같이, PPM 을 이용하여 변조된 캐리어와 QAM 을 이용하여 변조된 캐리어의 전력 엔벨로프는 근본적으로 서로 다르다. 도 2a를 참조하면, PPM 변조된 캐리어(20)의 전력 엔벨로프는 각 프레임내의 전력 유지(24(a)-24(c))에 의해 분리된 다수의 별개의 전력 펄스들(22(a)-22(c))을 포함한다. 도 2b를 참조하면, QAM 변조된 캐리어(26)의 전력 엔벨로프는 프레임들 사이에 발생하는 전력 유지(30)와 프레임의 지속 시간(28) 동안의 연속 전력 캐리어를 포함한다.

또한, 이전에 설명한 바와 같이, 망 매체의 배선 토폴로지(도 1)는 신호의 길이가 현저하게 변화하도록 상당하게 왜곡을 야기할 수 있고, 다중 집중된 최대치와 최소치가 수신 캐리어 신호에서 일어날 수 있다. 각 송수신기(13(a)-13(c))에서의 각 수신기(15(a)-15(c))는 캐리어의 존재를 검출하고 QAM 변조된 캐리어와 PPM 변조된 캐리어 사이의 구별에 추가하여 망 데이터를 수신할 때 이러한 왜곡에 대해 조정해야만 한다. 디지털 환경에서 구현된 수신기(15(a)-15(c))에서, 수신된 아날로그 변조된 캐리어는 이러한 캐리어의 디지털 표시를 발생시키도록 A/D 변환기로 샘플링되고, 이러한 왜곡에 대한 조정은 A/D 변환기의 동작 범위를 적절하게 이용하도록 캐리어 신호를 증폭하기 위해 입력 증폭기를 이용하는 것을 포함한다.

도 3을 참조하면, A/D 변환기(38)의 완전 동작 범위를 이용하기 위해 입력 증폭기(34)의 이득을 설정하기에 유용한 회로(32)가 도시된다. 동작시에, 입력 증폭기(34)는 이득 설정(35)에 기초하여 수신 신호(36)를 증폭한다. 이후, 상기 증폭된 신호(37)는 상기 A/D 변환기(38)로 입력된다. 상기 A/D 변환기(38)는 상기 증폭된 신호(37)를 샘플링하고 변조된 캐리어를 나타내는 일련의 디지털 샘플링 값들을 발생시키는 기능을 한다. 이후, 상기 디지털 샘플링 값들은 상기 디지털 샘플링 값들로부터 I 채널 신호(42(I))와 Q 채널 신호(42(Q))를 분리시키기 위해 공지된 기술들을 이용하는 기능을 하는 힐버트 변환기(40)로 입력된다. 상기 I 채널 신호(42(I))와 상기 Q 채널 신호(42(Q))는 I² + Q² 의 합에 대한 제곱근을 계산하고 그것으로부터 대표하는 엔벨로프 신호(46)를 발생시키기 위해 공지된 기술들을 이용하는 엔벨로프 검출기(44)로 입력된다.

상기 I 채널 신호(42(I))와 상기 Q 채널 신호(42(Q))는 또한 선(41(I))과 선(41(Q))에서 QAM 변조된 데이터를 복구하는 수신기(미도시)와 연결되고, 상기 엔벨로프 신호(46)는 PPM 변조된 데이터를 복구하는 상기 수신기(미도시)와 연결된다.

상기 엔벨로프 신호(46)는 또한 각각의 QAM 자동 이득 제어(QAM AGC) 회로(48)와 PPM 자동 이득 제어(PPM AGC) 회로(50)에 연결된다. 상기 QAM AGC 회로(48)는 QAM 이득값(QAM RxGain)을 발생시키는 기능을 하고, 상기 PPM AGC 회로(50)는 PPM 이득값(PPM RxGain)을 발생시키는 기능을 한다. 다중화기(52)는 선(61)에서의 이득 선택 신호에 따라 수신 신호(36)를 증폭하는데 이용될 상기 QAM RxGain 과 PPM RxGain 중에서 선택하도록 동작한다. 다중화기(52)로부터 상기 선택된 이득 신호, QAM RxGain 또는 PPM RxGain 중 하나는 입력 증폭기(34)의 이득을 설정하는 아날로그 이득 신호(35)를 발생시키는 대수 D/A 변환기(54)로 입력된다.

상기 엔벨로프 신호(46)는 또한 필터링된 엔벨로프 신호를 발생시키는 저역 필터(low pass filter)(56)에 입력되고, 이러한 필터링된 엔벨로프 신호는 PPM 프레임, QAM 프레임, 그리고 호환 모드 프레임의 검출에 따라 QAM RxGain 또는 PPM RxGain 을 선택하는 이득 선택 회로(58)에 결합된다.

도 4를 참조하면, 상기 이득 선택 회로(58)는 전형적으로 선(57)에서 상기 필터링된 엔벨로프 신호를 수신하는 슬라이서(slicer)(92) 또는 다른 임계치 검출기를 포함할 것이다. 상기 슬라이서(92)는 임계치와 상기 필터링된 엔벨로프 신호를 비교하고 선(94)에서 상기 필터링된 엔벨로프 신호가 상기 임계치보다 크거나 같을 때 논리 하이(high)이고, 상기 필터링된 엔벨로프 신호가 상기 임계치보다 작을 때 논리 로우(low)인 슬라이서 출력 신호를 발생시킨다.

상기 슬라이서 출력 신호는 일련의 지연 소자들(96(a)-96(g))로 순차적으로 입력된다. 각 지연 소자(96(a)-96(g))는 0.5㎲ 만큼 상기 슬라이서 출력 신호를 지연시키는 기능을 한다. 상기 슬라이서(92)로부터의 그리고 각 지연 소자들(96(a)-96(g))로부터의 상기 슬라이서 출력 신호는 탭 선들(100(a)-100(h))을 통해 논리 회로(98)에 입력된다.

각 지연 소자(96(a)-96(g))가 상기 슬라이서 출력 신호에서 0.5㎲의 지연을 나타내기 때문에, 상기 슬라이서 출력 신호가 3㎲의 지속 시간 동안 논리 하이로 남아 있는 경우에, 탭 선들(100(a)-100(h))에 의한 논리 회로로의 입력으로서의 6개의 순차적인 지연 소자들의 출력은 논리 하이가 될 것이다.

선(94)에서의 상기 슬라이서 출력 신호는 또한 타임아웃 회로(102)에 연결된다. 상기 타임아웃 회로(102)는 선(63)에서 논리 하이에서 논리 로우로의 상기 슬라이서 출력 신호 천이(transition) 후 3.5㎲를 초과하는 주기 동안 어떤 캐리어도 검출되지 않았다는 것을 나타내는 타임아웃 신호를 제공한다.

상기 논리 회로(98)는 선(61)에서 도 5에 도시된 바와 같은 이득 선택 상태 머신(103)에 따라 PPM RxGain 과 QAM RxGain 을 나타내는 이득 선택 신호를 발생시키도록 동작한다.

도 5의 상태 머신도를 참조하면, (104)는 상태를 나타내고, 여기서 상기 이득 선택 신호는 QAM RxGain 을 나타내고, 그리고 상태(106)는 상태를 나타내고, 여기서 이득 선택 신호는 PPM RxGain 을 나타낸다.

상기 논리 회로(98)가 상태(104)에 있을 때, 그것은 검출된 펄스폭이 3㎲ 보다 작지 않거나(예를 들어, 3㎲ 동안 어떤 펄스도 검출되지 않거나 탭 선들(100(a)-100(h))에서 검출된 연속 펄스 중 하나) 또는 호환 모드가 선(60)에서 수신기에 의해 표시되는 한은 루프(112)를 통해 여전히 상태(104)로 있을 것이다. 따라서, 검출된 펄스폭이 3㎲ 보다 작고 호환 모드가 선(60)에서 표시되지 않은 것은 천이(114)를 통해 상태 머신(103)을 상태(106)로 천이할 것이다.

상태 머신(103)은 PPM 모드가 수신기로부터의 선(60)에서 표시되는 한은 루 프(108)를 통해 여전히 상태(106)로 있을 것이다. 따라서, 만약 PPM 모드가 수신기로부터의 선(60)에서 표시되지 않는 경우, 상태 머신은 천이(110)를 통해 상태(104)로 돌아갈 것이다.

도 6을 참조하면, CRS 상태 머신의 대표적인 동작을 보여주는 타이밍도가 도시된다. 캐리어 신호(116)는 PPM 프레임(118), QAM 프레임(120) 및 QAM 데이터에 후속하는 PPM 헤더로 구성되는 호환 모드 프레임(122)을 포함한다. 도 5를 참조하여 설명되는 바, 이득 선택 신호(124)는 3㎲ 보다 작은 펄스들이 검출되지 않고 호환 모드가 표시되지 않는 한은 여전히 QAM RxGain 상태에 있을 것이다. PPM 프레임(118)의 시작점 가까이의 천이(126)는 3㎲의 지속 시간보다 작은 펄스들의 검출시 PPM RxGain 으로의 천이를 표시한다. 유사하게, 호환 모드 프레임(122)의 시작점 가까이의 천이(130)는 3㎲의 지속 시간보다 작은 펄스들의 검출시 PPM RxGain 으로의 천이를 나타낸다. 그러나, 천이(132)는 호환 모드가 수신기에 의해 표시될 때 QAM 이득으로 즉시 돌아가는 것을 나타낸다. 수신기가 천이(130) 전에 호환 모드를 검출하고 표시할 수 있는 경우에, 천이(130)는 일어나지 않을 것이라는 것을 알 수 있어야 한다.

PPM 프레임(118)의 완성시, QAM RxGain 으로의 천이는 천이(110)(도 5)와 동시에 일어난다.

도 7을 참조하면, QAM AGC 회로(48)를 나타내는 블럭도가 도시된다. 엔벨로프 신호(46)는 상기 엔벨로프 신호(46)의 20Log 를 나타내는 로그 신호를 발생시키는 대수 룩업 테이블(62)로 입력된다. 이후, 상기 로그 신호는 비교기(68)에 의해서 미리 결정된 기준 레벨(64)과 비교되고, 상기 기준 레벨(64)과 상기 로그 신호 간의 차는 곱 신호를 발생시키도록 곱셈기(70)에서 루프 이득 상수(67)에 의해 곱해진다. 이후, 상기 곱 신호는 상기 QAM RxGain 신호를 차례로 발생시키는 적분기(72)로 입력된다. 상기 적분기(72)는 전형적으로 이 기술 분야의 당업자들에게 공지되어 있는 바와 같은 지연 소자(74), 피드백 회로(76) 및 덧셈기(78)를 포함한다.

상기 루프 이득 상수(67)는 하기의 상태 머신 규칙들에 따른 상태 머신과 같은 기능을 하는 루프 이득 상수 회로(66)에 의해 발생된 값이다:

프레임(선(60)에서 표시된 QAM 캐리어)의 최초 0.5㎲에 대해 K1 을 선택하시오

0.5㎲로부터 1.5㎲까지 K2 를 선택하시오

프레임(선(63)에서의 타임아웃 신호)이 끝날 때까지 1.5㎲ 후 0 (예를 들어, 로크(lock) 이득)을 선택하시오.

도 8을 참조하면, 상기 PPM AGC 회로(50)를 나타내는 블럭도가 도시된다. 엔벨로프 신호(46)는 엔벨로프 신호(46)를 4개의 기준 레벨들(RL(1)-(4)) 중 하나와 각각 비교하는 4개의 비교기들(82(a)-82(d)) 각각의 열로 입력된다.

마이크로컨트롤러(80)는 각각의 비교기(82(a)-82(c))로부터 값을 수신하고, 그것으로부터 각 기준 레벨 신호(RL(1)-RL(4))와 PPM RxGain 신호를 발생시킨다.

도 8과 관련하여 도 9를 참조하면, 마이크로컨트롤러(80)의 동작을 보여주는 순서도가 도시된다. 단계(84)에서, 마이크로컨트롤러(80)는 최대 이득에 PPM RxGain 을 설정하고, 미리 설정된 기준 레벨에 각 기준 레벨(RL(1)-RL(4))을 설정한다. 바람직한 실시예에서, RxGain 은 3 bit 신호이고, 그로써 2진수 111 에 의해 표시된 최대 설정을 갖는 8개의 가능한 불연속 이득 설정들을 나타낸다. 단계(86)에서, 상기 마이크로컨트롤러(80)는 그것이 포화상태인지, 또는 특히 상기 엔벨로프 신호(45)가 일관성 있게 4개의 기준 레벨들(RL(1)-RL(4)) 중 하나보다 큰지 여부를 결정한다. 만약 포화상태가 검출되면, 상기 이득은 단계(88)에서 조정된다. 이득 조정은 올바른 이득 설정으로 빨리 수렴하도록 최상위 비트로부터 최하위 비트까지 반복적인 과정으로 이루어진다. 일 반복은 마이크로컨트롤러(80)에 의해 캐리어에서 검출된 각각의 PPM 펄스에 일어난다. 따라서, 단계(88)에서, 상기 이득은 2진수 011 로 조정될 것이다. 상기 이득이 단계(88)에서 조정된 후에, 단계(90)에서, 카운터는 최적 이득을 선택하기 위해 요구될 수 있는 최대 반복수와 비교되고, 만약 최대 반복수보다 작다면, 상기 카운터는 단계(92)에서 증가될 수 있고 상기 마이크로컨트롤러는 이득 조정을 정지하고 이와 같이 이득을 로크한다. 만약 단계(86)에서 포화상태가 검출되지 않는다면, 상기 마이크로컨트롤러는 단계(86)로부터 단계(90)로 바로 처리한다.

상기 설명된 장치와 방법들은 입력 증폭기 이득 설정을 선택하는 간략화된 시스템을 제공한다는 것을 알 수 있어야 한다.

상기 수신기는 사이에서 구별해야 하고, 다중 변조 기술들을 이용하는 데이터를 수신해야 한다.

비록 본 발명이 어떤 바람직한 실시예들을 고려하여 도시되고 설명되지만은, 본 명세서를 읽고 이해했을 때 등가들과 수정들이 이 기술분야의 당업자들에게 명백해질 것이다. 예를 들어, 상기 대표적인 실시예는 PPM 및 QAM 변조에 관해 설명되지만, 주파수 변조, 위상 편이 방식 및 다른 변조 기술들이 쉽게 대체된다. 또한, 상기 대표적인 실시예는 변조 기술들 사이에서 구별하는 엔벨로프 검출기를 이용하고, 다른 구별 기술들은 선택된 변조 기술들을 이용하여 변조된 캐리어 신호의 구별 특성들에 기초하여 쉽게 이용된다. 본 발명은 모든 이러한 등가들과 수정들을 포함하고, 오직 하기의 청구항들의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims

망 매체를 통해 다른 망 송수신기로부터 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 구성된 망 수신기로서,

a) 다수의 증폭기 이득 설정들 중 하나에 따라, 수신한 변조된 캐리어 신호를 증폭하고, 증폭된 캐리어 신호를 출력하는 입력 증폭기와;

b) 제 1 변조 방법에 따라 변조된 캐리어 신호에 기초하여 제 1 증폭기 이득 설정을 제공하는 제 1 이득 제어 회로와;

c) 제 2 변조 방법에 따라 변조된 캐리어 신호에 기초하여 제 2 증폭기 이득 설정을 제공하는 제 2 이득 제어 회로와;

d) 상기 캐리어 신호가 상기 제 1 변조 방법 또는 상기 제 2 변조 방법에 따라 변조되는지 여부를 식별하고 그것에 따라 입력 증폭기에 이득 제어 신호를 제공하는 선택 회로를 포함하며,

여기서, 상기 선택 회로는 상기 캐리어 신호의 펄스폭에 기초하여 상기 캐리어 신호를 식별하는 것을 특징으로 하는 망 수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 증폭된 캐리어 신호에 응답하여 엔벨로프 신호를 출력하는 엔벨로프 검출기를 더 포함하고, 여기서 상기 선택 회로는 상기 엔벨로프 신호의 전력 펄스의 지속 시간을 검출하는 캐리어 감지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 망 수신기.
제 2 항에 있어서,

상기 선택 회로는 만약 전력 펄스의 지속 시간이 펄스 위치 변조 전력 펄스의 지속 시간 정도의 지속 시간보다 작다면 상기 입력 증폭기에 상기 제 1 증폭기 이득 설정을 결합하는 이득 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 망 수신기.
제 2 항에 있어서,

상기 선택 회로는 만약 전력 펄스의 지속 시간이 펄스 위치 변조 전력 펄스의 지속 시간 정도의 지속 시간보다 크다면 상기 입력 증폭기에 상기 제 2 증폭기 이득 설정을 결합하는 이득 제어 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 망 수신기.
제 2 항에 있어서,

상기 증폭된 캐리어 신호에 응답하여 디지털 캐리어 신호를 발생시키는 아날로그 디지털 변환기를 더 포함하고, 상기 엔벨로프 검출기는 상기 디지털 캐리어 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 망 수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 선택 회로는 엔벨로프 신호의 전력 펄스의 지속 시간을 검출하는 캐리어 감지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 망 수신기.
제 6 항에 있어서,

상기 선택 회로는, 만약 전력 펄스의 지속 시간이 펄스 위치 변조 전력 펄스의 지속 시간 정도의 지속 시간보다 작은 경우, 상기 제 1 이득 설정을 선택하고, 그리고/또는 만약 전력 펄스의 상기 지속 시간이 펄스 위치 변조 전력 펄스의 지속 시간 정도의 지속 시간보다 큰 경우, 상기 제 2 이득 설정을 선택하는 것을 특징으로 하는 망 수신기.
입력 증폭기에 적절한 이득 제어 신호를 제공함으로써, 망 매체를 통해 또 다른 망으로부터 변조된 신호를 수신하도록 제 1 항의 망 수신기를 이용하는 방법.
제 8 항에 있어서,

만약 상기 변조된 캐리어 신호가 펄스 위치 변조된 캐리어인 것으로 결정되는 경우, 상기 이득 제어 신호는 제 1 이득 설정으로 설정되고, 만약 상기 변조된 캐리어 신호가 직각 진폭 변조된 캐리어인 것으로 결정되는 경우, 상기 이득 제어 신호는 상기 입력 증폭기 이득의 제 2 이득 설정으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
망 매체로부터 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 구성된 수신기에서 증폭된 캐리어 신호를 발생시키는 입력 증폭기에 대한 이득 설정을 결정하는 방법으로서,

a) 상기 증폭된 캐리어 신호로부터, 상기 증폭된 캐리어 신호의 전력을 나타내는 엔벨로프 신호를 발생시키는 단계와;

b) 상기 엔벨로프 신호에 응답하여 제 1 이득 설정을 결정하는 단계와, 여기서 상기 제 1 이득 설정은 펄스 위치 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 선택되고;

c) 상기 엔벨로프 신호에 응답하여 제 2 이득 설정을 결정하는 단계와, 여기서 상기 제 2 이득 설정은 직각 진폭 변조된 캐리어 신호를 수신하도록 선택되고;

d) 상기 변조된 캐리어 신호가 펄스 위치 변조된 캐리어인지 직각 진폭 변조된 캐리어인지 여부를 결정하는 단계와, 여기서 상기 캐리어 신호의 결정은 상기 캐리어 신호의 펄스폭에 기초하여 이루어지며; 그리고

e) 만약 상기 변조된 캐리어 신호가 펄스 위치 변조된 캐리어인 것으로 결정된 경우, 상기 입력 증폭기의 이득을 상기 제 1 이득 설정으로 설정하고, 만약 상기 변조된 캐리어 신호가 직각 진폭 변조된 캐리어인 것으로 결정된 경우, 상기 입력 증폭기의 이득을 상기 제 2 이득 설정으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 증폭기에 대한 이득 설정을 결정하는 방법.