KR100888504B1 - 다중 모드 무선랜을 위한 적응형 전압 참조값을 갖는 자동이득 조절 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 모드 무선랜을 위한 적응형 전압 참조값을 갖는 자동 이득 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.

다중 안테나를 이용하는 무선 통신 시스템에서 자동 이득 조절 장치로 입력된 수신 신호의 모드에 따라 최적의 전압 참조값 즉 목표 이득을 산출하고, 산출된 목표 이득과 수신 신호의 전력 크기를 토대로 수신 신호의 이득을 조절한다. 따라서 다중 모드별로 각 모드에 최적의 목표 이득 값을 사용하여 이득을 조절하기 때문에, 모든 모드에서 가장 좋은 성능을 유지하도록 이득을 조절할 수 있으며, 최적의 수신 성능을 보장할 수 있다.

자동 이득 조절, 적응형 전압 참조값, 다중 안테나, 무선 랜, 목표 이득 값

Description

다중 모드 무선랜을 위한 적응형 전압 참조값을 갖는 자동 이득 조절 장치 및 방법{Apparatus and method for adaptive voltage reference AGC in WLANs}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 조절 장치의 구조도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 주파수 수신부의 상세 구조도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 이득 증폭기의 구조도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모뎀부의 상세 블록도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호 포화 감지부의 구조도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 조절부의 구조도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 측정부의 구조도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이득 결정부의 구조도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LNA 상태 결정부의 구조도이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 VGA 이득 결정에 대한 예시도이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 LNA 이득 결정에 대한 예시도이다.

도 12는 일반적인 패킷 구조도이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 구조도이다.

도 14는 일반적인 데이터 속도 및 부호율에 따른 모드를 나타낸 예시도이다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 속도 및 부호율에 따른 모드를 나 타낸 예시도이다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 전압 참조값에 따른 각 모드의 패킷 에러율을 나타낸 예시도이다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 이득 조절을 위한 흐름도이다.

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 다중 모드 무선랜을 위한 자동 이득 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템에서는 수신 신호의 이득이 아날로그 디지털 변환기의 동작 범위를 벗어나면 디지털 영역에서 신호가 왜곡되고, 이득이 작게 설정되면 양자화 잡음이 커져서 복조 성능이 저하된다.

또한, 상용화되고 있는 일부 가변 이득 증폭기들은 디지털 영역에서 작동하여 디지털 신호를 스케일링하며, 상용 RF 칩은 VGA(Variable Gain Amplifier: 가변 이득 증폭기)와 LNA(Low Noise Amplifier: 저잡음 증폭기)에 의해 보다 넓은 범위를 갖고 수신단의 신호 이득을 조절할 수 있게 한다. 셀룰러 시스템에서는 송수신단 사이에 링크가 형성된 상태에서 파일럿을 이용한 추정 결과를 토대로 자동 이득 조절을 수행하지만, 무선 랜과 같은 패킷 기반의 무선 통신에서는 주어진 짧은 프리엠블 구간에서 이득 조절을 완료하여야 하기 때문에, 빠르고 정확하고 안정적인 이득 조절 방법이 요구된다.

종래 이득 조절 방식 중 하나인 자동 이득 조절 방식은 연속 모드 통신에서 사용된다. 자동 이득 조절 방식은 초기 수렴 시간은 길지만, 이득 조절 성능이 뛰어나고 안정적이다. 그러나 패킷 기반 무선 통신에서 사용하는 자동 이득 조절 방식은 수신 전력을 측정하고 원하는 신호 전력과의 차이를 조금씩 줄이는 방식을 사용하기 때문에, 초기 수렴 시간이 길어서는 고속의 패킷 통신 시스템에 적용할 수 없다.

이와 같은 기술들은 이득 제어 측면에서 LNA 이득 상태 제어를 위한 장치를 고려하지 않음으로써 상용 RF 칩에서 보편적으로 사용되는 VGA 이득 제어와 LNA 이득 제어를 동시에 효과적으로 수행할 수 없다. 또한, 종래의 기술들은 다중 안테나 시스템에 적용하기에 복잡도가 커서 효율적이지 못하다.

또한, 종래의 기술들은 단일 모드를 지원하는 시스템에서만 적용 가능하기 때문에, 다중 모드를 지원하는 무선랜 시스템에서 각 모드에 최적의 목표 이득값을 적용하여 수신단 패킷 에러 성능을 높일 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다중 모드를 지원하는 무선랜 시스템에서 적응적으로 이득을 조절하는 장치 및 방법을 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 자동 이득 제어 장치는 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 통해 입력되는 신호의 이득을 제어하는 장치에 있어서,

상기 다수의 안테나를 통해 입력되는 다수의 제1 신호들에 각각 대응되는 목표 이득 정보가 저장되어 있으며, 상기 제1 신호들에 각각 대응되어 있는 신호 모드를 토대로 상기 신호 모드에 대응되는 목표 이득 정보를 각각 출력하는 목표 이득 검출기; 상기 다수의 안테나를 통해 다수의 제1 신호들을 입력받고, 이득 결정 값 및 상기 입력된 다수의 제1 신호들에 대한 이득 조절을 상기 목표 이득 정보를 토대로 각각 수행하여 다수의 제2 신호들로 출력하는 무선 주파수 수신부; 상기 다수의 제2 신호들의 크기가 상기 시스템에서 미리 설정한 임계치보다 큰 신호의 개수가 소정 개수 이상인 경우, 포화 상태 지표 결정값을 출력하는 신호 포화 감지부; 및 상기 다수의 제2 신호들에 대한 전력을 비교하여 하나의 전력을 검출하고, 상기 검출된 전력과 상기 포화 상태 지표 결정값에 기초하여 결정되는 상기 이득 결정 값을 상기 목표 이득 검출기로 출력하는 이득 조절부를 포함한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 자동 이득 제어 방법은 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 통해 입력되는 신호의 이득을 자동으로 제어하는 방법에 있어서,

다수의 안테나로부터 수신된 하나 이상의 수신 신호들에 대한 전력을 측정하고, 상기 시스템에서 미리 설정한 설정 값과 상기 측정된 전력의 전력 크기를 비교하여 상기 수신된 신호의 동작 영역을 결정하여 증폭기 이득 값을 계산하는 단계; 상기 수신 신호들의 각각에 대한 수신 신호 모드를 확인하고, 상기 수신 신호 모드에 대응되는 목표 이득을 산출하는 단계; 및 상기 결정된 동작 영역에 따른 증폭기 이득 값과 상기 산출된 목표 이득을 토대로 상기 수신 신호들에 대한 이득을 각각 제어하는 단계를 포함한다.

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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 조절 장치의 구조도이다.

본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 조절 장치는 상용(Commercial) RF 칩의 LNA 이득 상태와 VGA 값을 가변적으로 조절할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 자동 이득 조절 장치는 무선 주파수 수신부를 이용한 자동 이득 조절 장치의 구조도는 무선 주파수 수신부(100), ADC(Analog Digital Converter, 아날로그 디지털 변환기)(200), 자동 이득 조절부(300), 신호 포화 감지부(400) 및 모뎀부(500)를 포함하며, 모뎀부(500)는 목표 이득 검출기(600)를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 목표 이득 검출기(600)가 모뎀부(500)에 포함된 형태로 구현된 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정 되는 것은 아니다.

무선 주파수 수신부(100)는 다수의 안테나를 통해 입력된 신호를 입력받아, 아날로그 디지털 변환기(200)의 동작 구간(dynamic range)을 최대한 활용할 수 있고, 입력 신호 레벨에 의존하지 않는 최적의 신호대 잡음비를 갖는 조정된 출력을 생성하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 무선 주파수 수신부(100)의 기능을 수행할 수 있는 상용 RF 칩을 그 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

무선 주파수 수신부(100)는 RF 수신기(또는 '무선 주파수 수신기'라고도 함)(110) 및 가변 이득 증폭기(120)를 포함한다. RF 수신기(110)는 다수의 수신 안테나로 수신된 신호를 입력 받아 기저대역으로 변환하는 라디오 주파수 신호 처리 과정을 수행한 후 가변 이득 증폭기(120)로 전송한다.

가변 이득 증폭기(120)는 LNA 증폭 모듈(또는 '저잡음 증폭 모듈'이라고도 함)(121) 및 VGA 증폭 모듈(또는 '가변 이득 증폭 모듈'이라고도 함)(122)을 포함한다. 가변 이득 증폭기(120)는 각각의 RF 수신기(110)에서 입력된 RF 신호에 이득을 가하여 동위상(I) 신호 및 직교위상(Q) 신호로 구성된 RF 신호를 증폭하는 기능을 수행한다. 이때 RF 신호에 가해지는 이득은 입력되는 RF 신호의 전력에 따라 변경된다.

가변 이득 증폭기(120)의 구성 요소인 LNA 증폭 모듈(121)는 제1 이득 조절 모드, 제2 이득 조절 모드 또는 제3 이득 조절 모드에 따라 신호의 이득을 대략적으로 조절할 수 있다. 여기서 제1 이득 조절 모드는 높은 이득 조절(High Gain Control) 모드, 제2 이득 조절 모드는 중간 이득 조절(Midium Gain Control) 모드, 제3 이득 조절 모드는 낮은 이득 조절(Low Gain Control)모드라고도 한다. 이들 조절 모드는 신호의 누적된 이득 에러의 크기에 따라 동작 영역이 각각 달라지기 때문에 동작 영역이라고도 지칭하며, 이를 토대로 VGA 증폭 모듈(122)보다 상대적으로 크게 VGA 신호의 이득 조절을 수행할 수 있다. 이때, LNA 증폭 모듈(121)의 동작 영역이 반드시 세 구간으로 한정되는 것은 아니다.

LNA 증폭 모듈(121)에서 어느 정도 대략적인 이득 조절이 수행되면, VGA 증폭 모듈(122)은 정밀한 이득 조절을 수행한다. 이와 같이 LNA 증폭 모듈(121)과 VGA 증폭 모듈(122)을 동시에 사용함으로써 시스템 요구 사항에 맞게 이득 조절 폭을 조절할 수 있으며, 빠르고 안정적인 이득 조절을 수행할 수 있다.

LNA 증폭 모듈(121) 및 VGA 증폭 모듈(122)을 포함하는 가변 이득 증폭기(120)에 대해서는 하기에서 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

아날로그 디지털 변환기(200)는 가변 이득 증폭기(120)로부터 증폭된 RF 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이러한 아날로그 디지털 변환기(200)는 무한 구간에서 동작하지 않고 일정한 동작 영역을 갖고 있기 때문에, 입력 신호가 동작 영역에 맞추어 입력되도록 이득이 조절된다. 이때의 동작 영역은 LNA 증폭 모듈(121)에서 결정된다.

신호 포화 감지부(400)는 아날로그 디지털 변환기(200)에서 변환된 수신 신호의 I/Q 성분 중 어느 한 성분이라도 포화 신호 크기(saturation threshold)를 넘는 신호의 개수가 기준 포화 신호의 개수(saturation count reference)보다 커지 면, 포화 신호의 개수를 카운팅하여 포화 상태 지표 결정값을 생성하고, 이를 자동 이득 조절부(300)로 출력한다. 여기서 기준 포화 신호의 개수는 시스템 설계시 미리 설정될 수 있다.

자동 이득 조절부(300)는 신호 포화 감지부(400)를 통해 출력된 신호, 아날로그 디지털 변환기(200)에서 변환된 수신 신호 및 하기에서 설명할 목표 이득 검출기(600)로부터 출력된 목표 이득 정보를 입력받아 수신 신호의 이득을 조절하며, 그에 대한 결과 값을 이득 조절 입력 신호로써 무선 주파수 수신부(100)로 인가한다. 즉, 입력 신호의 진폭 변동을 검출하여 출력 신호의 진폭이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 입력되는 신호의 이득을 자동으로 조절한 후 무선 주파수 수신부(100)로 출력한다.

상기에서 설명한 바와 같이 상용 RF 칩을 사용한 자동 이득 조절 장치의 구성 요소 중 자동 이득 조절부(300)와 신호 포화 감지부(400)에 대해서는 하기에서 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

모뎀부(500)에 포함되어 있는 목표 이득 검출기(600)는 수신 신호에 대한 패킷의 시그널 필드를 복호화한 뒤, 시그널 필드에 포함되어 있는 패킷의 전송 모드 정보에 따라 목표 이득 값을 자동 이득 조절부(300)로 피드백한다. 여기서 목표 이득 값은 수신 신호의 전송 모드 정보에 따라 달리 결정되므로 적응형 전압 참조값이라고도 지칭한다. 전송 모드는 표준화 규격에 따라 레거시(Legacy) 모드, HT(High Throughput) 1 stream 1 channel, HT 1 stream 2 channel, HT 2 stream 1 channel 및 HT 2 stream 2 channel의 총 5가지의 모드로 구분될 수 있다. 이러한 모드는 IEEE 802.11n에 개시된 것을 예로 두었으며, 본 발명의 실시예는 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

다음은 상기 자동 이득 조절 장치의 구성 요소 중 무선 주파수 수신부(100)의 상세한 구조에 대하여 도 2를 참조로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 주파수 수신부의 상세 구조도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 무선 주파수 수신부(100)는 크게 RF 수신기(110)와 가변 이득 증폭기(120)로 구성된다. 여기서 RF 수신기(110)는 스위칭 모듈(111), 신호 증폭 모듈(113), 대역 통과 필터(BPF: BandPath Filter) 모듈(112, 114) 및 발룬(Balun: Balanced to unbalanced) 모듈(115)을 포함한다.

스위칭 모듈(111)은 무선 주파수 수신부(100)의 송수신 모드를 결정하는 정보가 포함된 수신 신호를 모뎀부(500)로부터 수신하여 해당 모드에 맞게 자동 이득 조절부(300)를 스위칭한다. 즉, 목표 이득 검출기(600)에서 패킷의 시그널을 복호화하여 얻은 수신 신호에 대한 전송 모드 정보를 토대로 수신 신호에 대한 자동 이득을 조절하기 위하여 자동 이득 조절부(300)를 스위칭한다. 이때, 레거시 모드인 경우에는 수신 신호를 한 번 이득 조절하도록 하고, 레거시 모드 이외의 모드인 경우에는 수신 신호를 두 번 이득 조절하도록 자동 이득 조절부(300)를 스위칭한다.

신호 증폭 모듈(113)은 스위칭 모듈(111)로부터 스위칭된 수신 신호를 증폭하여 대역 통과 필터 모듈(112)로 'rfout'이라 명명된 포트를 통해 출력한다. 대역 통과 필터 모듈(112)은 신호 증폭 모듈(113)로부터 증폭되어 출력된 신호를 입력받아, 시스템에서 미리 설정한 일정 대역의 고주파 신호만을 남기고 나머지 대역을 걸러내고, 이를 스위칭 모듈(11)로 전송한다.

발룬 모듈(115)은 단일 위상 신호를 차동 신호(differential signal)로 변환시키고 이를 대역 통과 필터 모듈(114)로 출력시킨다. 즉, 포지티브(positive)(+)와 네가티브(negative)(-)의 두 가지 성분으로 구성된 수신 신호(두 성분으로 구성된 신호를 balanced mode라 함)를 가변 이득 증폭기(120)로부터 'difft1' 및 'difft2'로 명명된 포트로 입력받아, 포지티브(+)와 그라운드(GND)로 구성된 차동 신호로 바꾸어준다. 또한 발룬 모듈(115)을 통해 역으로 차동 신호를 단일 위상 신호로 바꾸어주기도 한다.

이와 같은 상용 RF 칩의 RF 수신기(110) 구조, 특히, 도 2에 도시된 핀 포트들을 통해 송수신되는 신호(또는 정보들)들은 이미 알려진 사항으로 본 발명의 상세한 설명에서는 생략하기로 한다. 다음은 상기 무선 주파수 수신부(100)의 상세 구조도 중 LNA 증폭 모듈(121)과 VGA 증폭 모듈(122)이 포함된 가변 이득 증폭기(120)에 대하여 도 3을 참조로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 이득 증폭기의 구조도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 이득 증폭기(120)는 LNA 증폭 모듈(121), VGA 증폭 모듈(122), 믹서부(123-1, 123-2), 필터부(124), 국부 발진기(LO: Local Oscillator)(125), 이상기(Phase shifter)(126) 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator)부(127)를 포함한다.

LNA 증폭 모듈(121)은 제1 이득 조절 모드, 제2 이득 조절 모드 및 제3 이득 조절 모드의 세 가지 이득 조절 모드를 갖을 수 있다. 이와 같이 LNA 증폭 모 듈(121)는 수신된 신호에 대하여 전체 이득 조절을 수행하기 위한 동작 영역을 세 구간으로 나누어, VGA 증폭 모듈(122)보다 상대적으로 큰 이득 조절을 수행할 수 있다.

믹서부(123-1, 123-2)는 LNA 증폭 모듈(121)에서 큰 이득이 조절되어 출력된 RF 신호를 기저대역으로 복조하여 출력한다. 필터부(124)는 믹서부(123-1, 123-2)에서 복조되어 출력된 기저대역 신호를 시스템에서 미리 설정한 만큼의 기저대역 신호만 남겨 잡음을 없애 출력한다.

VGA 증폭 모듈(122)는 LNA 증폭 모듈(121)에서 어느 정도 대략적으로 이득이 조절되고 믹서부(123-1, 123-2)에서 잡음이 제거되어 출력된 신호를 입력받아, 전압 이득을 조절하여 보다 섬세한 수신 신호 이득 조절을 수행한다.

RSSI부(127)는 수신 신호의 세기를 측정하여 모뎀부(500)로 전달하고, 링크 적응 알고리즘에 사용할 수 있는 신호 강도를 생성한다. 일반적으로, RSSI부(127)는 수신 신호가 VGA 증폭 모듈(122)로 유입되기 전에 수신 신호의 세기를 측정하여 신호의 강도를 표시한다. 통신 시스템에 따라 RSSI부(127)에서 수신 신호의 강도를 측정하여 자동 이득 조절부(300)를 통해 수신 신호에 맞게 신호의 강도를 가변 증폭함으로써 전력 효율을 높일 수 있다.

가변 이득 증폭기(120)에 대해 좀더 상세히 설명하면, 안테나를 통하여 수신된 RF 신호는 LNA 증폭 모듈(121)를 통과한 후 분리되어 두 개의 믹서부(123)에 인가된다. 믹서부(123-1)에서 RF 신호는 반송파 주파수와 동일한 주파수를 가지며 국부 발진기(125)로부터 발생된 국부발진신호와 혼합된다.

믹서부(123-2)에서 RF 신호는 믹서부(123-1)와 동일하지만 π/2 이상기(126)의 위상 변화를 가진 정현과 혼합된다. 믹서부(123-1, 123-2)는 기저대역 및 두 개의 반송주파수로 중심화된 희망 신호의 동위상 신호 및 직교위상 신호를 발생시킨다. 발생된 신호 중 고주파수 성분은 필터부(124)에 의해 제거되고, 기저대역의 동위상 신호 및 직교위상 신호는 최종적으로 VGA 증폭 모듈(122)에 의해 증폭되어 출력된다.

다음은 상기 도 1에 도시된 자동 이득 조절 장치 중 모뎀부에 대하여 도 4를 참조로 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모뎀부의 상세 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 수신 안테나를 통해 무선 주파수 수신부(100)로 수신된 아날로그 신호는 아날로그 디지털 변환기(200)를 통해 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호로 변환된 수신 신호는 모뎀부(500)로 입력된다.

여기서 모뎀부(500)는 DC 제거기(DC cancel)(510), I/Q 불균형 보상기(I/Q Compensation)(520), 노이즈 엠프(AMP noisematch)(560), 캐리어 주파수 오프셋(CFO: Carrier Frequency Offset) 보상기(530), FFT 연산기(540), 페이즈 에러 보상기(550), 검출기(570), 디맵퍼(580), 디스크램블러(590) 및 목표 이득 검출기(600) 등을 포함한다. 목표 이득 검출기(600)는 모뎀부(500)를 통해 처리된 수신 신호를 수신하고, 수신한 신호의 패킷의 모드를 판별하여 자동 이득 조절부(300)로 피드백하는 구조를 나타낸다.

모뎀부(500)에 대해 좀 더 상세히 살펴보면, DC 제거기(510)는 디지털로 변 환된 수신 신호를 입력받아 DC 성분을 제거하여 출력한다. I/Q 불균형 보상기(520)는 DC 성분이 제거된 디지털 신호를 입력받아 동위상 신호 및 직교위상 신호들의 진폭과 위상간의 불균형을 보상한다.

다음 I/Q 불균형이 보상된 신호는 채널 믹서기에서 +10MHz과 -10MHz의 주파수 시프팅을 위해 동위상 신호 및 직교위상 신호가 혼합된다. 입력 신호의 OFDM 심볼은 FFT 연산기(540) 입력 버퍼에서 버퍼링되고, 캐리어 주파수 오프셋 보상기(530)는 FFT 연산기(540)로 입력된 신호를 보상한다. 이때 캐리어 주파수 오프셋 보상기(530)는 서브 캐리어간에 직교성이 파괴되지 않도록 시간 도메인 영역으로 보상된다. 주파수와 페이즈 에러는 페이즈 에러 보상기(550)에서 파일럿 톤을 이용하여 보상된다.

상기에서 언급한 자동 이득 조절 장치의 대부분의 구성 요소에 대한 동작은 이미 알려진 사항으로 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. 다음은 상기 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 신호 포화 감지부에 대하여 도 5를 참조하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호 포화 감지부의 구조도이다.

본 발명의 실시예에 따른 신호 포화 감지부(400)는 아날로그 디지털 변환기(200)의 포화 상태를 결정할 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 절대치 취득부(410), 비교부(420, 440), 카운터(430) 및 논리 연산부(450)를 포함한다.

제1 절대치 취득부(410)는 각각 아날로그 디지털 변환기(200)에서 순차적으로 출력되는 수신 신호의 동위상 신호/직교위상 신호 성분의 절대치를 계산한다. 비교부(420, 440)는 각각 동위상 신호와 직교위상 신호에 대해 각각의 절대치와 포화 상태 경계값을 비교하여 절대치가 포화 상태 경계값보다 크면, 시스템 설정시 미리 결정한 특정 값을 출력한다. 본 발명의 실시예에서는 특정 값을 '1'로 출력하도록 하며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

카운터(430)는 각각 비교부(420)의 출력이 '1'이면 수를 하나 증가하여 총 계수된 값을 출력하고, 절대치가 포화 신호 크기보다 큰 신호의 개수를 출력한다. 비교부(440)는 각각 카운터(430)의 출력과 포화 상태 카운트 기준값을 비교하여 카운터(430)의 출력이 포화 상태 카운트 기준값보다 크면 '1'을 출력한다.

논리 연산부(450)는 비교부(440)의 출력들을 논리 곱 연산하고 그 결과를 출력한다. 따라서 상기 출력은 포화 상태 지표 결정값으로써 자동 이득 조절부(300)로 출력한다. 예를 들어, 비교부(440)의 출력 중 어느 하나라도 '1'이면 '1'이 포화 상태 지표 결정값이 된다. 본 발명의 실시예에서는 논리 연산부(450)를 OR 게이트를 이용하여 설명하고 있으며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

이러한 과정이 최종 이득이 결정될 때까지 일정 개수의 신호에 대하여 반복적으로 수행된다. 상기에서 설명한 신호 포화 감지부(400)는 수신단으로 들어오는 신호가 존재하는지를 검출하거나 아날로그 디지털 변환기(200)가 포화(saturation) 되는지 아닌지를 모니터링 하는 기능을 수행한다. 아날로그 디지털 변환기 포화 검출의 의존도를 향상시키기 위하여, 소정 수의 샘플링된 신호를 사용하며, 본 발명의 실시예에서는 40MHz로 샘플링된 16개의 연속된 신호가 사용한다.

예를 들어, 하나의 신호 성분, 즉 안테나 0의 실수 성분을 고려하여 아날로 그 디지털 변환기(200)에 포화 발생 판단 방법을 설명하면 다음과 같다. 아날로그 디지털 변환기(200) 출력에 절대값을 취한 값이 포화 신호 수의 문턱 값(cs_th_sat_rx)을 반으로 나눈 결과 값((cs_th_sat_rx)/2) 보다 큰 경우에 해당하는 아날로그 디지털 변환기(200)의 출력 신호 수가, 이미 프로그램되어 있는 레지스터 값(cs_th_cnt_sat_rx) 보다 큰 경우에 아날로그 디지털 변환기(200)에 포화가 발생하였다고 판단한다. 여기서 (cs_th_sat_rx)/2는 아날로그 디지털 변환기(200)가 포화 상태일 때의 문턱값을 의미하며, 이 값은 미리 정의된다. 6 개의 신호 성분 즉, 3개의 안테나로 입력된 실수와 허수 성분들 중 어떤 하나라도 아날로그 디지털 변환기(200) 포화를 감지할 수 있다.

다음은 상기 도 5에서 언급된 자동 이득 조절부(300)에 대해 도 6을 참조하여 자세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 조절부의 구조도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 조절부(300)는 전력 측정부(310), 이득 결정부(320) 및 LNA 상태 결정부(330)를 포함한다.

전력 측정부(310)는 다수개의 안테나로부터 수신한 수신 신호의 동위상 신호 성분과 직교위상 신호 성분을 입력받아 전력의 절대치를 비교하여 비교 결과 가장 큰 전력을 갖는 안테나의 전력을 검출하고 로그형태로 변환하여 이득 결정부(320)로 출력한다.

여기서 전력 측정부(310)에 대해서 도 7을 참조로 자세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 측정부의 구조도이다.

도 7에 도시된 바와 같은 전력 측정부(310)는 다중 안테나를 갖는 무선 통신 시스템에서 n개의 안테나 입력 신호 전력의 절대값을 비교하여 그 중 가장 큰 전력 값을 갖는 안테나의 수신 전력을 선택하고 로그 형태로 측정 전력을 추출한다. 이와 같은 전력 측정부(310)는 절대치를 사용함으로써 제곱 연산보다 적은 복잡도를 갖게 되며, 로그 형태의 결과값을 갖게됨으로써 비트 수를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

도 7을 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 측정부(310)는 제2 절대치 취득부(311), 지연부(312) 및 측정전력 추출부(313)를 포함한다.

제2 절대치 취득부(311)는 각각 아날로그 디지털 변환기(200)에서 순차적으로 출력되는 수신 신호의 동위상 신호/직교위상 신호의 절대치를 각각 계산한다. 제2 절대치 취득부(311)에서 절대치로 계산된 동위상 신호 및 직교위상 신호는 서로 논리 연산 과정(예를 들어, XOR 계산 과정 등)을 거쳐 지연부(312)로 입력된다.

측정 전력 추출부(313)는 다수의 멀티플랙서(313-4, 313-5, 313-6), 다수의 비교기(313-1, 313-2, 313-3), 지연기(313-7) 및 로그 계산부(313-8)를 포함한다. 비교기(313-1, 313-2, 313-3)는 제2 절대치 취득부(311)에서 절대치로 계산된 제1 안테나 동위상 신호 및 제1 안테나 직교위상 신호의 지연된 값과, 제2 안테나 동위상 신호 및 제2 안테나 직교위상 신호의 지연된 값을 입력받아 비교하여 큰 값을 출력한다.

여기서 출력된 값은 멀티플렉서(313-4, 313-5, 313-6)로 입력되어, 제1 안테나의 지연된 값 및 제2 안테나의 지연된 값과 MUX(Multiplex)하여 출력한다. 이와 같은 방법으로 n 개의 안테나에 대한 입력 신호에 대해 각각의 인접 신호와 비교하여 출력이 하나가 될 때까지 큰 값을 비교하고 MUX를 수행한다. 마지막으로 멀티플렉서(313-4, 313-5, 313-6)를 통해 출력된 하나의 값은 로그 계산부(313-8)로 입력되고, 해당 신호는 로그 형태의 전력 값으로 출력된다.

상기 도 7의 전력 측정부(310)에 이어 상기 도 6에 도시된 이득 결정부(320)는, 기준 전력과 수신 전력의 차이 값과 목표 이득 검출기(600)로부터 검출된 목표 이득값 및 포화 상태 지표 결정값으로부터 수신 신호의 이득을 결정한다. 이득 결정부(320)에 대해서는 도 8을 참조로 자세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이득 결정부의 구조도이다.

본 발명의 실시예에 따른 이득 결정부(320)는 포화 상태 지표 결정값에 따라 제1 이득 조절 모드를 통해 높은 이득의 조절을 수행하거나, 측정된 전력값과 목표 이득 검출기(600)로부터 검출된 목표 이득값을 비교하여 제3 이득 조절 모드를 통해 낮은 이득의 조절을 수행한다. 이득 결정부(320)에 대해 좀 더 상세히 설명하면 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이득 결정부(320)는 제1 멀티플렉서(321), 부호 결정부(324), 제2 멀티플렉서(322), 제3 멀티플렉서(323), 가산부(325), 제1 감산부(326), 지연부(327) 및 제2 감산부(328)를 포함한다.

제1 멀티플렉서(321)는 신호 포화 감지부(400)로부터 포화 상태 지표 결정값이 입력되면 특정 값을 출력하고, 포화 상태 지표 결정값이 입력되지 않으면 전력 측정부(310)로부터 입력되는 목표 이득 값과 로그 형태 전력 값의 차(목표 이득 값 - 로그 형태 전력 값)를 출력한다. 본 발명의 실시예에서는 포화 상태 지표 결정값 의 입력에 의해 출력되는 특정 값은 "0"을 예로 하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

부호 결정부(324)는 "목표 이득 값 - 로그 형태 전력 값"의 계산 결과 값에 따라 부호를 결정한다. 예를 들어, 부호가 "+"이면 "1"을 출력하고, 부호가 "-"이면 "0"을 출력한다.

제2 멀티플렉서(322)는 부호 결정부(324)에서 판단된 부호가 음이면 "0"을, 부호가 양이면 작은 이득(AGC_gain_small)을 출력한다. 제3 멀티플렉서(323)는 포화상태 결정 지표값이 입력되면 큰 이득 조절 값을 출력하고, 포화 상태 지표 결정값이 입력되지 않으면 제2 멀티플렉서(322)의 출력 신호를 출력한다.

가산부(325)는 제1 멀티플렉서(321)의 출력과 제3 멀티플렉서(323)의 출력을 가산하여 지연부(327)로 출력한다. 제1 감산부(326)는 지연부(327)에서 지연되어 입력되는 현재 결정 이득에서 제3 멀티플렉서(323)의 출력을 감산하여 가산부(325)로 출력한다. 제2 감산부(328)는 지연부(327)에서 출력되는 신호와 하기 도 8의 LNA 상태 결정부(330)에서 출력된 LNA 상태 결정 값을 감산하여 이득 결정 값으로 출력한다. 이때 출력된 이득 결정 값은 상기 도 6의 LNA 상태 결정부(330)로 입력된다.

여기서, 전력 측정부(310)에서 수신 신호의 전력을 측정하는 동안 포화 상태 지표 결정 값이 이득 결정부(320)에 입력되면, 제1 멀티플렉서(321)의 출력이 '0'이고 제3 멀티플렉서(323)에서 큰 이득이 선택되므로 결정 이득에서 큰 이득을 감산한 값이 현재 결정 이득으로 된다. 즉, 초기 이득에서 큰 이득만큼 이득이 감소 한다.

전력 측정부(310)에서 수신 신호의 전력을 측정하는 동안 포화 상태 지표 결정값이 이득 결정부(320)에 입력되지 않고 기준 전력과 수신 전력의 차가 음이면, 결정 이득에 기준 전력과 수신 전력의 차를 가산하고 작은 이득을 감산한 값이 새로운 결정 이득으로 된다. 즉, 수신 전력이 기준 전력보다 큰 경우에는 디지털 수신 신호가 아날로그 디지털 변환기의 동작 구간을 벗어나서 디지털 수신 신호의 전력이 실제 전력보다 작게 측정될 수 있으므로, 이득 결정부(320)는 수신 신호의 이득을 더 줄여준다.

그리고 이득 결정부(320)는 기준 전력과 수신 전력의 차가 양이면 결정 이득에 기준 전력과 수신 전력의 차를 가산한 값을 새로운 결정 이득으로 설정한다. 이와 같이 결정된 이득이 최종 이득으로 되어 해당 패킷이 끝날 때까지 유지된다.

이득 결정부(320)에서 결정된 이득은, 신호가 아날로그 신호에서 디지털 신호로 바뀌었을 때 결정된 이득인 반면, 실제 이득은 아날로그 신호를 처리하는 가변 이득 증폭부의 입력 전력에 따라 제어된다.

다음 상기 도 6에 도시된 자동 이득 조절부(300)의 또 다른 구성 요소인 LNA 상태 결정부(330)는 다음 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LNA 상태 결정부의 구조도이다.

본 발명의 실시예에 따른 LNA 상태 결정부(330)는 현재의 LNA 이득 조절 상태값과 현재의 이득을 바탕으로 LNA 상태 조절 지표를 계산하고 다음 LNA 상태 결정 값을 결정한다. 여기서 "현재"라 함은, 수신 신호에 대한 전력의 포화 상태 여 부를 판단하기 위하여, 시스템이 대기 상태를 유지하기 직전에 활성화 상태를 의미한다.

도 9를 살펴보면, LNA 상태 결정부(330)는 제1 비교기(331), 제2 비교기(332), 제4 MUX(333) 및 제5 MUX(334)를 포함한다.

제1 비교기(331)는 "현재 이득값 + 현재 LNA 상태값"과 높은 이득 LNA 상태 경계값을 입력받아 두 값을 비교하는 기능을 수행한다. 제2 비교기(332)는 "현재 이득값+ 현재 LNA 상태값"과 낮은 이득 LNA 상태 경계값을 입력받아 두 값을 비교하는 기능을 수행한다.

제1 비교기(331)에서 두 값을 비교한 후 그 부호가 "+"이면 제4 MUX(333)로 1이 입력되고, "-"이면 2가 입력된다. 또한, 제2 비교기(332)에서 두 값을 비교한 후, 그 부호가 "-"이면 제5 MUX(334)로 1이 입력되고, "+"이면 0이 입력된다. 결과적으로 LNA 상태 결정부(330)를 통해 0, 1 또는 2로 LNA 상태 결정 값이 결정되며, 0, 1, 2는 각각 낮은 이득 모드(low gain mode), 중간 이득 모드(medium gain mode), 높은 이득 모드(high gain mode)임을 나타낸다. 이와 같이 결정된 LNA 상태 결정값은 상기 도 8의 이득 결정부(320)로 입력된다.

다음은, 상기에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 조절 장치를 이용하여 VGA 이득 결정 및 LNA 이득 결정에 따른 동작 영역과 이득 곡선의 예에 대하여 도 10 및 도 11을 참고로 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 VGA 이득 결정에 대한 예시도이며, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 LNA 이득 결정에 대한 예시도이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 신호 세기에 따른 자동 이득 조절부(300)의 동작 영역과 이득 곡선의 상관 관계를 설명하기 위하여, 동작 영역은 수신 신호의 세기에 따라 제1 영역(high), 제2 영역(middle) 및 제3 영역(low)으로 구분한다.

도 10에 도시된 바와 같이, X축은 기저대역 이득 세팅(Gain Settings)이며, Y축은 수신 신호 전력 이득(Gain)을 나타낸 것이다. 수신 신호의 전력이 시스템에서 미리 설정한 값 보다 높은 강전계인 하이 영역에서는 LNA 증폭 모듈(121)의 이득을 최대로 줄이고, VGA 증폭 모듈(122)의 이득을 조절하여 증폭기나 믹서의 포화를 방지한다. 이때, LNA 신호의 이득 에러는 미리 정한 하이 영역의 상위 임계값과 하위 임계값을 벗어나지 않도록 제어한다. 미들 영역에서는 LNA 이득을 중간으로 설정하고, VGA 이득을 미들 영역의 상위 임계값과 하위 임계값을 벗어나지 않도록 제어한다.

도 11은 이득 조절 모드 경계점과 LNA 상태 추적 지표를 비교하여 LNA 상태를 결정하기 위한 LNA 이득 결정을 위한 실시예를 도시한 그래프이다. 다시 말해 도 11에 도시된 그래프는 각 LNA 모드의 EVM(Error Vector Magnitude) 성능을 나타내는 것으로써, 이득 조절 모드 경계점은 -45dBm(혹은 제1 설정 크기라고도 함)과 -24dBm(혹은 제2 설정 크기라고도 함)으로 결정될 수 있다. 즉, 현재의 LNA 상태가 높은 이득 조절 모드일 경우 LNA 상태 추적 지표가 -45dBm보다 크고 -24dBm보다 작은 값으로 계산된다면, 다음 설정될 LNA 상태 결정값은 중간 이득 조절 모드가 된다.

이 경우, LNA 상태 추적 지표가 -24dBm보다 큰 값으로 계산된다면, 낮은 이득 조절 모드가 된다. 이와 같은 방법으로 설정된 LNA 상태 추적 지표를 이용하여 다음 LNA 상태 결정 값을 효과적으로 추적할 수 있다.

다음은 일반적인 패킷 구조와 본 발명의 실시예에 따른 패킷 구조를 도 12 및 도 13을 참고로 비교하여 설명하기로 한다. 이때, 도 12의 일반적인 패킷 구조는 IEEE 802.11a의 패킷 구조를 실시예로 하여 설명하며, 도 13의 패킷 구조는 IEEE 802.11n의 패킷 구조를 실시예로 하여 설명하기로 한다.

도 12는 일반적인 패킷 구조도이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 구조도이다.

도 12의 일반적인 패킷 구조에서는 "SIGNAL"로 표기된 필드에 신호의 정보가 포함되며, 도 13의 본 발명의 실시예에 따른 패킷 구조에서는 "L-SIG", HT-SIG1" 및 "HT-SIG2"에 신호의 정보가 포함된다. 이때의 신호 정보는 도 16에 도시된 전압 참조값에 따른 각 모드의 패킷 에러율에 대한 정보가 포함된다.

도 16에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 전압 참조값에 따른 각 모드의 패킷 에러율을 나타낸 예시도를 참조로 하여 설명하면, 본 발명은 수신 신호의 5가지 모드에 따라 패킷 에러율을 미리 계산하여 신호를 송신한 시스템에 저장한다. 그리고 신호를 수신부로 송신할 때 도 13에 도시된 각 신호의 패킷 구조에 신호의 정보를 포함한다.

이때, 신호의 모드 정보는 먼저 레거시 모드인지 스트림 모드인지 구별하고, 스트림 모드일 경우에는 1 스트림인지 2 스트림인지를 구별한다. 또한, 각 스트림 모드 마다 1 채널인지 2 채널인지를 구별한다. 신호를 수신한 목표 이득 검출기(600)는 패킷 구조를 복호화하여 수신 신호의 모드 정보를 수집하고, 도 16에 도시된 모드 정보에 따른 패킷 에러율을 참조로 하여 목표 이득을 산출하여 자동 이득 조절부(300)로 피드백한다.

다음은 도 14 및 도 15를 참조로 하여 데이터 속도 및 부호율에 따라 구분된 모드에 대하여 설명하기로 한다.

도 14는 일반적인 데이터 속도 및 부호율에 따른 모드를 나타낸 예시도이며, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 속도 및 부호율에 따른 모드를 나타낸 예시도이다.

도 14는 IEEE 802.11a를 예로 하는 일반적인 데이터 속도 및 부호율에 따른 모드를 나타낸 것이며, 도 15는 본 발명의 실시예에 따라 IEEE 802.11n을 예로 하는 데이터 속도 및 부호율에 따른 모드를 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에서는 20MHz 밴드를 사용하는지 40MHz 밴드를 사용하는지 여부를 판별하여야 하기 때문에 20MHz 및 40MHz의 부호율을 구분하여 나타내었다. 이와 같은 부호율에 대한 구분 역시 상기 도 13에 도시된 패킷 구조에 포함되어 전송된다.

다음은 상기에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 구성 요소들을 이용하여 실질적으로 자동 이득을 조절하는 방법에 대하여 도 17을 참조로 상세히 설명하기로 한다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 이득 조절을 위한 흐름도이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 다수의 안테나를 통해 수신된 수신 신호에 대하 여 자동 이득 조절부(300)의 전력 측정부(310)에서는 수신 신호에 대한 전력을 측정(S100)한다. 측정된 수신 신호에 대한 전력 크기를 제1 설정 크기와 비교(S110)하여 만약 수신 신호의 전력 크기가 제1 설정 크기보다 작으면 수신 신호의 동작 영역을 제1 영역으로 설정(S120)한다. 그러나 전력 크기가 제1 설정 크기보다 크면 수신한 전력 크기가 제2 설정 크기보다 작은지 여부를 판단(S140)한다. 여기서 제1 설정 크기 및 제2 설정 크기는 시스템의 설계시 미리 설정되어 있는 값으로써, 본 발명의 실시예에서는 제1 설정 크기를 -45dBM으로 제2 설정 크기를 -25dBM으로 설정하였다.

만약 수신 신호의 전력 크기가 제2 설정 크기보다도 작으면 동작 영역을 제2 영역으로 설정(S150)하고, 전력 크기가 제2 설정 크기보다 클 경우 동작 영역을 제3 영역으로 설정(S170)한다. 수신 신호의 전력 크기에 따라 설정된 동작 영역을 토대로 증폭기 이득 결정부(320)는 이득 값을 계산(S130, S160, S180)한다. 이때, 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역은 "제1 영역 < 제2 영역 < 제3 영역"의 수신 신호 전력 크기를 나타낸다.

다음, 목표 이득 검출기(600)는 수신 신호의 패킷을 복호화하고 신호 필드에 포함되어 있는 수신 신호의 모드를 확인(S190)한다. 신호 필드는 상기 도 13에 도시된 바와 같이 L-SIG, HT-SIG1 및 HT-SIG2로 구분될 수 있다. 신호 필드에는 수신 신호가 레거시 모드의 신호인지 스트림 모드의 신호인지를 구별해주는 식별자 및 스트림 모드인 경우 1 스트림인지 2 스트림인지, 1 채널인지 2 채널인지를 구별해주는 식별자가 포함되어 있다.

수신 신호의 모드가 확인되면, 상기 도 16에 도시된 바와 같이 각각의 모드에 따른 최적의 목표 이득을 산출(S200)하여 자동 이득 조절부(300)로 모드 정보와 함께 피드백한다. 다음 자동 이득 조절부(300)는 목표 이득 검출기(600)로부터 수신한 모드 정보와 목표 이득 정보를 토대로 수신 신호에 대한 이득을 조절한다.

즉, 수신 신호의 모드가 레거시 모드인지 여부를 판단(S210)하고, 만약 레거시 모드인 경우에는 S130, S160 또는 S180 단계 중 어느 한 단계에서 계산된 증폭기 이득값을 토대로 이득을 조절(S220)한다. 그러나 레거시 모드가 아닌 경우, 다시 말해 1 스트림 1 채널, 1 스트림 2 채널, 2 스트림 1 채널 또는 2 스트림 2 채널 중 어느 하나의 모드인 경우 자동 이득 조절부(300)는 먼저 상기 S130, S160 또는 S180 단계 중 어느 한 단계에서 계산된 증폭기 이득 값으로 이득을 1차로 조절(S230)하고, HT-SIG에서 한번 더 이득을 조절할 때 상기 검출된 목표 이득 값으로 이득을 조절(S240)한다.

이때, 이득을 조절하는 방법은 다음과 같다.

1) 제1 영역: 증폭기 이득을 제1 이득 조절 모드에 대응되는 이득 값 만큼 줄임.

2) 제2 영역: 증폭기 이득 값 = 레지스트 값

3) 제3 영역: 증폭기 이득 값 = 레지스트 값 - 제3 이득 조절 모드에 대응되는 이득 값

제1 영역의 경우 이득을 조절하는 방법은 미리 프로그램되어 있는 다수의 레지스트 값 중 가장 크게 설정된 큰 이득 값 만큼 증폭기 이득을 줄인다. 제2 영역 의 경우에는 신호 전력이 이득 변환 기간 동안 신호에 적용된 후에 주어진 레지스트 값과 같게 조절한다.

제3 영역의 경우에는 이득 값을 신호 전력이 이득 변환 기간 동안 신호에 적용된 후에 주어진 레지스트 값과 같게 적응시킨 후, 추가적으로 주어진 레지스트 값으로 설정된 작은 이득 값 만큼 더 줄여준다.

여기서, 전술한 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체 역시 본 발명의 범주에 포함되는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전술한 실시예에 따르면, 다중 모드를 지원하는 다중 안테나를 갖는 무선 통신 시스템에서 효과적으로 이득을 조절할 수 있다.

또한, 다중 모드별로 각 모드에 최적의 목표 이득 값을 사용하여 이득을 조절하기 때문에, 모든 모드에서 가장 좋은 성능을 유지하도록 이득을 조절할 수 있으며, 최적의 수신 성능을 보장할 수 있다.

Claims (16)

1. 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 통해 입력되는 신호의 이득을 제어하는 장치에 있어서,

   상기 다수의 안테나를 통해 입력되는 다수의 제1 신호들에 각각 대응되는 목표 이득 정보가 저장되어 있으며, 상기 제1 신호들에 각각 대응되어 있는 신호 모드를 토대로 상기 신호 모드에 대응되는 목표 이득 정보를 각각 출력하는 목표 이득 검출기;

   상기 다수의 안테나를 통해 다수의 제1 신호들을 입력받고, 이득 결정 값 및 상기 입력된 다수의 제1 신호들에 대한 이득 조절을 상기 목표 이득 정보를 토대로 각각 수행하여 다수의 제2 신호들로 출력하는 무선 주파수 수신부;

   상기 다수의 제2 신호들의 크기가 상기 시스템에서 미리 설정한 임계치보다 큰 신호의 개수가 소정 개수 이상인 경우, 포화 상태 지표 결정값을 출력하는 신호 포화 감지부; 및

   상기 다수의 제2 신호들에 대한 전력을 비교하여 다수의 전력 중 가장 큰 값을 갖는 하나의 전력을 검출하고, 상기 검출된 전력과 상기 포화 상태 지표 결정값에 기초하여 결정되는 상기 이득 결정 값을 상기 목표 이득 검출기로 출력하는 이득 조절부

   를 포함하는 자동 이득 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이득 조절부는,

   상기 다수의 제1 신호들에 대한 다수의 전력 절대치를 비교하고, 비교된 전력 절대치 중 어느 하나의 전력 차를 검출하여 로그 형태의 전력 값으로 출력하는 전력 측정부;

   현재 LNA 이득 조절 상태값과 현재의 이득을 바탕으로 저잡음 증폭기 상태 조절 지표를 계산하고, 다음 저잡음 증폭기 LNA 상태 결정 값을 결정하여 저잡음 증폭기 LNA 상태 결정 값으로 출력하는 이득 결정부; 및

   상기 전력 측정부에서 출력된 로그 형태의 전력 값, 상기 신호 포화 감지부로부터 입력받은 포화 상태 지표 결정값, 상기 저잡음 증폭기 상태 결정 값, 미리 설정한 제1 이득 조절 값 및 제2 이득 조절 값을 토대로 최종 결정된 이득 결정 값을 출력하는 저잡음 증폭기 상태 결정부

   를 포함하는 자동 이득 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 이득 결정부는,

   상기 포화 상태 지표 결정값 및 상기 목표 이득 값이 입력되면 상기 이득 결저부에 포함되어 있는 제1 멀티플렉서는 제1 이득의 조절을 수행하고, 상기 포화 상태 지표 결정값 및 상기 목표 이득 값이 입력되지 않으면 상기 이득 결정부에 포함되어 있는 제2 멀티플렉서는 미리 결정된 목표 이득 값과 상기 로그 형태 전력 값의 차로부터 제2 이득의 조절을 수행하는 자동 이득 제어 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 무선 주파수 수신부는,

   상기 다수의 안테나로부터 입력받은 제1 신호를 기저대역으로 변환하는 무선 주파수 수신기;

   상기 기저 대역으로 변환된 제1 신호에 대하여 이득 조절 구간을 통해 제1 이득 조절을 수행하는 저잡음 증폭 모듈; 및

   상기 저잡음 증폭부에서 제1 이득 조절이 수행된 제1 신호에 대하여 제2 이득 조절을 수행하여 제2 신호로 출력하는 가변 이득 증폭 모듈

   를 포함하는 자동 이득 제어 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 기저대역으로 변환된 제1 신호에 이득을 가하여, 상기 제2 신호로 변환하여 출력하는 가변 이득 증폭기; 및

   상기 제2 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기

   를 더 포함하는 자동 이득 제어 장치.
6. 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 통해 입력되는 신호의 이득을 자동으로 제어하는 방법에 있어서,

   다수의 안테나로부터 수신된 하나 이상의 수신 신호들에 대한 전력을 측정하고, 상기 시스템에서 미리 설정한 설정 값과 상기 측정된 전력의 전력 크기를 비교 하여 상기 수신된 신호의 동작 영역을 결정하여 증폭기 이득 값을 계산하는 단계;

   상기 수신 신호들의 각각에 대한 수신 신호 모드를 확인하고, 상기 수신 신호 모드에 대응되는 목표 이득을 산출하는 단계; 및

   상기 결정된 동작 영역에 따른 증폭기 이득 값과 상기 산출된 목표 이득을 토대로 상기 수신 신호들에 대한 이득을 각각 제어하는 단계

   를 포함하는 자동 이득 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 동작 영역을 결정하여 증폭기 이득 값을 계산하는 단계는,

   상기 전력 크기가 제1 설정 값 보다 작은지 판단하고, 상기 전력 크기가 상기 제1 설정 값 보다 작으면 상기 수신 신호의 동작 영역을 제1 영역으로 결정하는 단계;

   상기 전력 크기가 상기 제1 설정 값 보다 크면, 상기 전력 크기가 제2 설정 값 보다 작은지 판단하는 단계;

   상기 전력 크기가 상기 제2 설정 값 보다 작으면 상기 수신 신호의 동작 영역을 제2 영역으로 결정하고, 상기 전력 크기가 상기 제2 설정 값 보다 크면 상기 수신 신호의 동작 영역을 제3 영역으로 결정하는 단계; 및

   상기 결정된 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역 중 어느 하나의 영역으로 상기 증폭기 이득 값을 계산하는 단계

   를 포함하는 자동 이득 제어 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제1 설정 값은 상기 제2 설정 값 보다 작은 자동 이득 제어 방법.
9. 제8항에 있어서,

   현재 이득 값, 현재 저잡음 증폭기 상태 값--여기서 현재 저잡음 증폭기 상태 값은 초기 이득 값에서 목표 이득 값을 감산하고, 감산한 값에 상기 현재 이득 값을 곱한 값으로 결정함--, 미리 설정되어 있는 제1 이득 저잡음 증폭기 상태 경계값 및 제2 이득 저잡음 증폭기 상태 경계값을 입력받아 상기 동작 영역의 저잡음 증폭기 상태 결정 값을 출력하는 자동 이득 제어 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 동작 영역의 저잡음 증폭기 상태 결정 값은,

    상기 현재 이득 값과 상기 저잡음 증폭기 상태 값을 더한 값이 상기 제2 이득 저잡음 증폭기 상태 경계값보다 작은 경우 제1 저잡음 증폭기 상태 결정 값;

    상기 제1 이득 저잡음 증폭기 상태 경계값을 비교하여 상기 비교한 값이 양수이거나, 상기 현재 이득 값과 상기 저잡음 증폭기 상태 값을 더한 값이 상기 제2 이득 저잡음 증폭기 상태 경계값보다 큰 경우 제2 저잡음 증폭기 상태 결정 값; 및

    상기 제1 이득 저잡음 증폭기 상태 경계 값을 비교하여 상기 비교한 값이 작은 경우 제3 저잡음 증폭기 상태 결정 값

    을 포함하는 자동 이득 제어 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제1 저잡음 증폭기 상태 결정 값은 상기 제2 저잡음 증폭기 상태 결정 값 보다 작고, 상기 제2 저잡음 증폭기 상태 결정 값은 상기 제3 저잡음 증폭기 상태 결정 값 보다 작으며, 상기 세 가지 저잡음 증폭기 상태 결정 값을 토대로 세 가지 이득 조절 구간이 결정되는 자동 이득 제어 방법.
12. 제9항에 있어서,

    상기 목표 이득을 산출하는 단계는,

    상기 수신 신호들에 각각 할당되어 있는 수신 신호 모드를 확인하는 단계; 및

    상기 확인된 수신 신호 모드를 토대로, 상기 수신 신호 모드에 대응되는 상기 시스템에서 미리 설정하여 저장된 목표 이득을 산출하는 단계

    를 포함하는 자동 이득 제어 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 수신 신호 모드는 레거시 모드, 1 스트림 1 채널, 1 스트림 2 채널, 2 스트림 1 채널 또는 2 스트림 2 채널 중 어느 하나의 모드인 자동 이득 제어 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 이득을 각각 제어하는 단계는,

    상기 수신 신호 모드가 레거시 모드이면, 상기 계산된 증폭기 이득 값으로 상기 수신 신호에 대한 이득을 조절하는 자동 이득 제어 방법.
15. 제9항에 있어서,

    상기 이득을 각각 제어하는 단계는,

    상기 수신 신호 모드가 레거시 모드가 아니면, 상기 계산된 증폭기 이득 값으로 상기 수신 신호에 대한 이득을 조절하는 단계; 및

    상기 산출된 목표 이득 값으로 상기 이득이 조절된 수신 신호에 대한 이득을 조절하는 단계

    를 포함하는 자동 이득 제어 방법.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,

    상기 수신 신호의 동작 영역이 제1 영역인 경우 상기 이득 조절은 상기 증폭기 이득 값에서 제1 이득 값 만큼 감하여 조절하고, 상기 수신 신호의 동작 영역이 제3 영역인 경우 상기 이득 조절은 상기 시스템에서 미리 설정된 레지스트 값에서 제2 이득 값 만큼 감하여 조절하는 자동 이득 제어 방법.

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