KR20130055247A - 자동 이득 제어 장치，그 장치를 이용한 고차 직교 진폭 변조 기법을 사용하는 직교 주파수 분할 다중화 수신기，및 그 장치의 제조 방법 - Google Patents

자동 이득 제어 장치，그 장치를 이용한 고차 직교 진폭 변조 기법을 사용하는 직교 주파수 분할 다중화 수신기，및 그 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기법으로 통신하는 케이블 망에서, OFDM 수신기에 의해 수신된 신호의 파워를 계산하는 파워 계산부 및 상기 파워를 기초로 신호의 이득을 제어하는 이득 제어부를 포함하는 자동 이득 제어 장치는 OFDM 수신기의 성능 저하를 방지하는 기술을 제공한다.

Description

자동 이득 제어 장치，그 장치를 이용한 고차 직교 진폭 변조 기법을 사용하는 직교 주파수 분할 다중화 수신기，및 그 장치의 제조 방법{AUTOMATIC GAIN CONTROLLER DEVICE，RECEIVER DEVICE FOR OFDM WITH HIGH-ORDER QAM USING THE DEVICE，AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
아래의 실시예들은 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기의 성능 저하를 방지하는 자동 이득 제어 장치, 그 장치를 이용한 고차 직교 진폭 변조를 사용하는 직교 주파수 분할 다중화 수신기, 및 그 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM) 기법은 고속의 송신 신호를 복수의 직교(orthogonal)하는 협대역 서브 캐리어(Subcarrier)들로 다중화시키는 변조 기법이다.
즉, OFDM 기법은 고속의 전송률을 갖는 데이터 열을 낮은 전송률을 갖는 복수의 데이터 열들로 나누고, 이들을 복수의 부반송파들을 사용하여 동시에 전송하는 기법이다. 따라서, OFDM 기법은 1개 채널의 고속의 원천 데이터 열을 다중의 채널들로 동시에 전송한다는 측면에서는 다중화 기술이고, 다중의 반송파에 분할하여 전송한다는 측면에서는 일종의 변조 기술이다.
이 때, 각 부반송파의 파형은 시간 축 상으로 서로 간섭을 일으키지 않도록 직교(Orthogonal)하나, 주파수축 상에서는 오버랩(Overlap) 된다.
직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 기법은 독립된 2개의 반송파인 동상(in-phase) 반송파와 직각 위상(quadrature) 반송파의 진폭과 위상을 변환 및 조정하여 데이터를 전송하는 변조 방식이다.
QAM 기법은 ASK와 PSK를 혼합시킨 변조 방식이며, 상기 2개의 반송파(보통은 사인 곡선)는 90도 만큼씩 서로 직각 위상(in quadrature)이 된다. 제한된 전송 대역 내에서 데이터 전송을 고속으로 하는 데 유리하다.
케이블 망을 이용하여 대용량 방송 서비스를 하기 위해서 주파수 효율이 좋은 OFDM 방식이 사용된다. 이 때, OFDM의 각 부 채널은 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 데이터를 변조할 수 있다. 이렇게 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법 및 OFDM 기법을 사용하는 경우, OFDM 수신기는 수신 신호의 이득(gain)에 민감할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 고차의 직교 진폭 변조(QAM) 기법에 의해 변조된 송신 심볼(symbol)을 변조하기에 앞서 자동 이득 제어를 수행함으로써, OFDM 수신기의 성능이 저하되는 것을 방지하는 기술을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치는 상기 OFDM 수신기에 의해 수신된 신호의 파워(power)를 계산하는 파워 계산부; 및 상기 파워를 기초로 상기 신호의 이득(gain)을 제어하는 이득 제어부를 포함하고, 상기 신호는 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조된 신호를 포함한다.
상기 이득 제어부는 상기 파워의 제곱근의 역수 값을 이용하여 상기 신호의 이득을 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 방식으로 통신하는 케이블 네트워크에서 이용되는 수신기는 상기 케이블 네트워크에 포함된 케이블 채널로부터 OFDM 캐리어 신호(carrier signal)를 수신하고, 상기 수신된 신호를 기초로 복수의 성상도(constellation) 맵핑 신호들을 생성하는 수신부; 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 파워(power)를 계산하고, 상기 파워를 기초로 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 이득(gain)을 제어하는 이득 제어부; 및 상기 이득이 제어된 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각에 대응하는 심볼(symbol)을 판단하는 심볼 판단부를 포함하고, 상기 OFDM 캐리어 신호는 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조되는 적어도 하나의 OFDM 서브 캐리어 신호를 포함한다.
상기 이득 제어부는 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 파워를 계산하는 파워 계산부; 및 상기 파워의 제곱근의 역수 값을 이용하여 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 이득을 조절하는 이득 조절부를 포함할 수 있다.
상기 심볼 판단부는 상기 이득이 제어된 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각에 대응하는 심볼을 판단하기 위하여, 상기 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법과 관련된 미리 정해진 복수의 심볼들 중 상기 이득이 제어된 성상도 맵핑 신호와 가장 유사한 어느 하나의 심볼을 선택할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치의 제조 방법은 OFDM 수신 회로의 출력 신호를 수용하기 적합하도록 파워 계산 회로를 배치하는 단계; 상기 파워 계산 회로의 출력 신호를 수용하기 적합하도록 이득 계산 회로를 배치하는 단계; 및 상기 OFDM 수신 회로의 출력 신호 및 상기 이득 계산 회로의 출력 신호를 수용하기 적합하고, 심볼(symbol) 판단 회로의 입력단과 연결하기 적합하도록 이득 조절 회로를 배치하는 단계를 포함한다.
상기 파워 계산 회로는 상기 OFDM 수신 회로의 출력 신호를 기초로 수신 신호의 파워(power)를 계산하고, 상기 이득 계산 회로는 상기 파워 계산 회로의 출력 신호를 기초로 상기 파워의 제곱근의 역수 값을 계산하며, 상기 이득 조절 회로는 상기 OFDM 수신 회로의 출력 신호 및 상기 이득 계산 회로의 출력 신호를 기초로 상기 수신 신호의 이득을 조절할 수 있다.
상기 OFDM 수신 회로의 출력 신호는 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조된 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 고차의 직교 진폭 변조(QAM) 기법에 의해 변조된 송신 심볼(symbol)을 변조하기에 앞서 자동 이득 제어를 수행함으로써, OFDM 수신기의 성능이 저하되는 것을 방지하는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기법을 사용하는 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기법에 따른 프레임 구조를 설명하는 도면이다.
도 3은 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널 환경에서 4-QAM 기법을 사용하는 경우, OFDM 수신기 출력의 PDF(Probability Density Function)를 나타낸 그래프이다.
도 4는 AWGN 채널 환경에서 4096-QAM 기법을 사용하는 경우, OFDM 수신기 출력의 PDF를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 방식으로 통신하는 케이블 네트워크에서 이용되는 수신기를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 AWGN 채널 환경에서 4096-QAM 기법을 사용하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 수신기 출력의 PDF를 나타낸 그래프이다.
도 9는 AWGN 채널 환경에서 4096-QAM 기법을 사용하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 이득 제어 기법에 의한 OFDM 수신기의 BER(Bit Error Rate) 향상을 설명하는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기법을 사용하는 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 송신기(110)는 고차 직교 진폭 변조기(111) 및 OFDM 송신기(112)를 포함하고, 수신기(130)는 OFDM 수신기(131) 및 심볼 판단부(132)를 포함한다.
여기서, 송신기(110)는 주파수의 효율을 높이기 위하여 복수의 OFDM 서브 채널들을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 송신기(110)는 복수의 OFDM 서브 채널들을 이용하여, 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조한 복수의 송신 심볼(symbol)들을 전송할 수 있다.
즉, 송신기(110)에 포함된 고차 직교 진폭 변조기(111)는 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법에 따라, 송신하고자 하는 데이터를 성상도 맵핑(constellation mapping) 함으로써, 송신 심볼을 생성할 수 있다. 그리고 송신기(110)에 포함된 OFDM 송신기(112)는 생성된 송신 심볼에 인버스 FFT(Fast Fourier Transform) 기법 및 DAC(Digital to Analog Conversion) 기법 등을 적용함으로써, 채널(120)을 통해 송신될 OFDM 반송파를 생성할 수 있다. 이 때, 상기 채널(120)은 케이블 채널을 포함할 수 있다.
한편, 수신기(130)는 채널(120)을 추정하고 보상한 뒤, 수신기(130)에 포함된 심볼 판단부(132)를 이용하여 수신된 심볼을 판단할 수 있다. 상기 심볼 판단부(132)는 상기 수신된 심볼을 판단하기 위하여, 상기 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법과 관련된 미리 정해진 복수의 심볼들 중 상기 수신된 심볼과 가장 유사한 어느 하나의 심볼을 선택할 수 있다.
도 2는 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기법에 따른 프레임 구조를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기법에 따른 프레임 구조는 프리앰블(210) 및 페이로드(220)를 포함한다.
여기서, 프리앰블(210)은 수신기의 채널 등화를 위하여 사용되고, 페이로드(220)는 실제 보내고자 하는 데이터를 복수의 OFDM 서브 채널들 각각에 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법에 따라 변조하여 전송하는 데 사용된다.
즉, OFDM 수신기는 프리앰블(210)을 이용하여 케이블 채널에 대한 채널 추정 및 등화를 수행할 수 있다. 하지만, 추정된 채널 및 실제 채널 사이에는 오차가 발생할 수 있다. 이 경우, 페이로드(220)에 포함되어 수신된 심볼의 평균값이 변경될 수 있다.
이렇게 수신된 심볼의 평균값이 변경되면 OFDM 수신기는 수신된 심볼을 잘못 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이, OFDM 수신기에 포함된 심볼 판단부는 상기 수신된 심볼을 판단하기 위하여, 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법과 관련된 미리 정해진 복수의 심볼들 중 상기 수신된 심볼과 가장 유사한 어느 하나의 심볼을 선택할 수 있다. 이 때, 변경된 수신 심볼의 평균값을 기초로 수신된 심볼을 판단하는 경우, OFDM 수신기는 송신기에 의해 송신된 심볼과 다른 심볼을 수신한 것으로 오판할 수 있다. 이 경우, OFDM 수신기의 BER(bit error rate)은 증가하고, BER이 증가하는 만큼 OFDM 수신기의 성능은 저하된다.
이 경우, 직교 진폭 변조(QAM)의 차수가 작을 수록 상기 수신 심볼의 평균값의 변경이 수신기의 BER에 미치는 영향은 적은 반면, 직교 진폭 변조(QAM)의 차수가 클 수록 상기 수신 심볼의 평균값의 변경이 수신기의 BER에 미치는 영향도 크다.
상기 직교 진폭 변조(QAM)의 차수에 따라 상기 변경된 수신 심볼의 평균값이 수신기의 BER에 미치는 영향에 대하여는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.
도 3은 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널 환경에서 4-QAM 기법을 사용하는 경우, OFDM 수신기 출력의 PDF(Probability Density Function)를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 4-QAM 기법을 사용하는 경우, OFDM 수신기 출력의 PDF는 -1과 1 사이를 4 개로 등 간격 분할하는 형태로 나타난다. 도 3은 그 중 양의 값을 갖는 2개의 심볼만 표시한 그래프이다.
이 때, AWGN 채널 환경에서 OFDM 수신기에 의해 수신된 심볼(310)의 평균값은 OFDM 송신기에 의해 송신된 심볼(320)의 값과 같아야 하고, 상기 수신된 심볼(310)의 값의 분포는 Gaussian 분포를 따라야 한다.
도 3을 보면, 상기 수신된 심볼(310)의 값은 Gaussian 분포를 이루고 있으나, 상기 수신된 심볼(310)의 평균값은 상기 송신된 심볼(320)의 값에서 벗어나 있다. 이 경우, OFDM 수신기의 심볼 판단부는 상기 편향된 평균값을 갖는 심볼을 인접한 심볼로 잘못 판단할 수 있다.
다만, 4-QAM과 같이 직교 진폭 변조(QAM)의 차수가 작은 경우에는 상기 직교 진폭 변조(QAM) 기법과 관련된 미리 정해진 복수의 심볼들 사이의 간격이 충분히 넓으므로, 상기 OFDM 수신기의 심볼 판단부가 오판할 가능성은 고차 직교 진폭 변조(QAM)를 사용할 때에 비하여 상대적으로 낮다.
도 4는 AWGN 채널 환경에서 4096-QAM 기법을 사용하는 경우, OFDM 수신기 출력의 PDF를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 4096-QAM 기법을 사용하는 경우, OFDM 수신기 출력의 PDF는 -1과 1 사이를 64 개로 등 간격 분할하는 형태로 나타난다. 도 4은 그 중 양의 값을 갖는 최 우측 2개의 심볼만 표시한 그래프이다.
도 3과 마찬가지로, AWGN 채널 환경에서 OFDM 수신기에 의해 수신된 심볼(410)의 평균값은 OFDM 송신기에 의해 송신된 심볼(420)의 값과 같아야 하고, 상기 수신된 심볼(410)의 값의 분포는 Gaussian 분포를 따라야 한다.
도 4를 보면, 상기 수신된 심볼(410)의 값은 Gaussian 분포를 이루고 있으나, 상기 수신된 심볼(410)의 평균값은 상기 송신된 심볼(420)의 값에서 벗어나 있다. 이 경우, OFDM 수신기의 심볼 판단부는 상기 편향된 평균값을 갖는 심볼을 인접한 심볼로 잘못 판단할 수 있다.
4-QAM과 달리, 4096-QAM과 같이 직교 진폭 변조(QAM)의 차수가 큰 경우에는 상기 직교 진폭 변조(QAM) 기법과 관련된 미리 정해진 복수의 심볼들 사이의 간격이 좁으므로, 상기 OFDM 수신기의 심볼 판단부가 오판할 가능성이 상대적으로 높다. 따라서, 4-QAM을 사용하는 경우에 비하여 4096-QAM을 사용하는 경우에 OFDM 수신기의 BER이 더 증가한다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 이득 제어 기술은 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 수신기에 적용될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 자동 이득 제어 기술은 상기 수신된 심볼의 평균값이 가지는 오차를 줄임으로써, 상기 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 수신기의 BER 증가로 인한 성능의 저하를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치(500)는 파워 계산부(510) 및 이득 제어부(520)를 포함한다.
여기서, 상기 파워 계산부(510)는 상기 OFDM 수신기에 의해 수신된 신호의 파워(power)를 계산하고, 상기 이득 제어부(520)는 상기 계산된 파워를 기초로 상기 수신된 신호의 이득(gain)을 제어할 수 있다.
이 때, 상기 수신된 신호는 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조된 신호를 포함할 수 있다. 상기 파워 계산부(510)는 상기 고차 QAM 기법을 이용하여 변조된 신호에 대한 성상도(constellation) 상의 I, Q 좌표에 관한 데이터를 각각 입력 받아 상기 수신된 신호의 파워를 계산할 수 있다.
더 나아가, 상기 이득 제어부(520)는 상기 계산된 파워의 제곱근의 역수 값을 이용하여 상기 수신된 신호의 이득을 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 이득 제어부(520)는 상기 수신 신호와 상기 계산된 파워의 제곱근의 역수를 곱하여 상기 수신 신호의 이득을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 수신기는 HFC와 같은 케이블 망에서 이용될 수 있다. 이 경우, 상기 OFDM 수신기에 의해 수신된 신호는 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조된 신호를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 신호는 4096-QAM 기법을 이용하여 변조된 신호일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 방식으로 통신하는 케이블 네트워크에서 이용되는 수신기를 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 방식으로 통신하는 케이블 네트워크에서 이용되는 수신기(600)는 수신부(610), 이득 제어부(620), 및 심볼 판단부(630)를 포함한다.
여기서, 상기 수신부(610)는 상기 케이블 네트워크에 포함된 케이블 채널로부터 OFDM 캐리어 신호(carrier signal)를 수신하고, 상기 수신된 신호를 기초로 복수의 성상도(constellation) 맵핑 신호들을 생성할 수 있다. 이 때, 상기 OFDM 캐리어 신호는 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조되는 적어도 하나의 OFDM 서브 캐리어 신호를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 OFDM 캐리어 신호는 복수의 OFDM 서브 캐리어 신호들을 포함할 수 있다. 상기 수신부(610)는 상기 복수의 OFDM 서브 캐리어 신호들 각각으로부터 송신 심볼에 관한 정보를 추출할 수 있고, 상기 추출된 송신 심볼에 관한 정보를 기초로 복수의 성상도 맵핑 신호들을 생성할 수 있다. 즉, 상기 수신부(610)에 의해 생성된 복수의 성상도 맵핑 신호들은 상기 복수의 OFDM 서브 캐리어 신호들을 이용하여 전송된 상기 송신 심볼에 관한 정보에 의존한다.
또한, 상기 이득 제어부(620)는 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 파워(power)를 계산하고, 상기 파워를 기초로 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 이득(gain)을 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 이득 제어부(620)는 파워 계산부 및 이득 조절부를 포함할 수 있다.
상기 파워 계산부는 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 파워를 계산할 수 있다. 이 때, 상기 파워 계산부는 상기 고차 QAM 기법을 이용하여 변조된 신호에 대한 성상도(constellation) 상의 I, Q 좌표에 관한 데이터를 각각 입력 받아 상기 수신된 신호의 파워를 계산할 수 있다.
상기 이득 조절부는 상기 파워의 제곱근의 역수 값을 이용하여 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 이득을 조절하는 이득 조절부를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 이득 제어부(520)는 상기 수신 신호와 상기 계산된 파워의 제곱근의 역수를 곱하여 상기 수신 신호의 이득을 조절할 수 있다.
또한, 상기 심볼 판단부(630)는 상기 이득이 제어된 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각에 대응하는 심볼(symbol)을 판단할 수 있다.
이 때, 상기 심볼 판단부(630)는 상기 이득이 제어된 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각에 대응하는 심볼을 판단하기 위하여, 상기 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법과 관련된 미리 정해진 복수의 심볼들 중 상기 이득이 제어된 성상도 맵핑 신호와 가장 유사한 어느 하나의 심볼을 선택할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 OFDM 수신기(600)는 상기 이득 제어부(620)를 이용하여 수신 신호의 파워의 제곱근의 역수만큼 상기 수신 신호의 이득(gain)을 조절함으로써, 상기 심볼 판단부(630)에서 어느 하나의 심볼을 선택할 때 오차가 발생할 확률을 감소시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 일실시예에 따른 자동 이득 제어 기법의 효과에 대한 보다 구체적인 사항들은 도 8 및 도 9를 참조하여 후술한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 수신기(600)는 패러럴 신호를 시리얼 신호로 변환하는 변환부(640)를 더 포함할 수 있다. OFDM 기법을 이용하는 경우, 송신기에서 시리얼 신호를 복수의 패러럴 신호들로 나누어 전송하므로, 본 발명의 일실시예에 따른 변환부(640)는 상기 수신된 복수의 패러럴 신호들을 하나의 시리얼 신호로 합칠 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치의 제조 방법(700)은 파워 계산 회로(720)를 배치하는 단계, 이득 계산 회로(730)를 배치하는 단계, 및 이득 조절 회로(740)를 배치하는 단계를 포함한다.
여기서, 파워 계산 회로(720)를 배치하는 단계는 OFDM 수신 회로(710)의 출력 신호를 수용하기 적합하도록 파워 계산 회로(720)를 배치한다. 이 때, 상기 파워 계산 회로(720)는 상기 OFDM 수신 회로(710)의 출력 신호를 기초로 수신 신호의 파워(power)를 계산할 수 있고, 상기 OFDM 수신 회로(710)의 출력 신호는 고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조된 신호를 포함할 수 있다.
또한, 이득 계산 회로(730)를 배치하는 단계는 파워 계산 회로(720)의 출력 신호를 수용하기 적합하도록 이득 계산 회로(730)를 배치한다. 이 때, 상기 이득 계산 회로(730)는 상기 파워 계산 회로(720)의 출력 신호를 기초로 상기 파워의 제곱근의 역수 값을 계산할 수 있다.
또한, 이득 조절 회로(740)를 배치하는 단계는 OFDM 수신 회로(710)의 출력 신호 및 이득 계산 회로(730)의 출력 신호를 수용하기 적합하고, 심볼(symbol) 판단 회로(750)의 입력단과 연결하기 적합하도록 이득 조절 회로(740)를 배치한다. 이 때, 상기 이득 조절 회로(740)는 상기 OFDM 수신 회로(710)의 출력 신호 및 상기 이득 계산 회로(730)의 출력 신호를 기초로 상기 수신 신호의 이득을 조절할 수 있다.
도 7에 도시된 모듈들 각각에는 도 1 내지 도 6을 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 8은 AWGN 채널 환경에서 4096-QAM 기법을 사용하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 수신기 출력의 PDF를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 4096-QAM 기법을 사용하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 수신기 출력의 PDF는 -1과 1 사이를 64 개로 등 간격 분할하는 형태로 나타난다. 도 8은 그 중 양의 값을 갖는 최 우측 2개의 심볼만 표시한 그래프이다.
도 3 및 도 4와 마찬가지로, AWGN 채널 환경에서 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 수신기에 의해 수신된 심볼(810)의 평균값은 OFDM 송신기에 의해 송신된 심볼(820)의 값과 같아야 하고, 상기 수신된 심볼(810)의 값의 분포는 Gaussian 분포를 따라야 한다.
도 8을 보면, 상기 수신된 심볼(810)의 값은 Gaussian 분포를 이루고 있고, 상기 수신된 심볼(810)의 평균값은 상기 송신된 심볼(820)의 값과 유사하다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 이득 제어 기술은 상기 수신된 심볼(810)의 평균값이 가지는 오차를 줄임으로써, 상기 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 사용하는 OFDM 수신기의 BER 증가로 인한 성능의 저하를 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 수신기는 수신된 신호의 파워의 제곱근의 역수만큼 상기 수신 신호의 이득(gain)을 조절함으로써, 상기 수신된 심볼(810)의 평균값이 가지는 오차를 줄일 수 있다.
도 9는 AWGN 채널 환경에서 4096-QAM 기법을 사용하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 이득 제어 기법에 의한 OFDM 수신기의 BER(Bit Error Rate) 향상을 설명하는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 이득 제어 기술을 적용한 경우의 OFDM 수신기의 BER(910) 및 그렇지 아니한 경우의 OFDM 수신기의 BER(920)을 비교할 수 있다.
도 9를 보면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 이득 제어 기술을 적용한 경우(910), 그렇지 아니한 경우(920)에 비하여 OFDM 수신기의 BER 특성이 대략 2.2dB 향상될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
700: OFDM 수신기
710: OFDM 수신 회로
720: 파워 계산 회로
730: 이득 계산 회로
740: 이득 조절 회로
750: 심볼 판단 회로

Claims (8)

  1. 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치에 있어서,
    상기 OFDM 수신기에 의해 수신된 신호의 파워(power)를 계산하는 파워 계산부; 및
    상기 파워를 기초로 상기 신호의 이득(gain)을 제어하는 이득 제어부
    를 포함하고,
    상기 신호는
    고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조된 신호를 포함하는 자동 이득 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이득 제어부는
    상기 파워의 제곱근의 역수 값을 이용하여 상기 신호의 이득을 조절하는 자동 이득 제어 장치.
  3. 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 방식으로 통신하는 케이블 네트워크에서 이용되는 수신기에 있어서,
    상기 케이블 네트워크에 포함된 케이블 채널로부터 OFDM 캐리어 신호(carrier signal)를 수신하고, 상기 수신된 신호를 기초로 복수의 성상도(constellation) 맵핑 신호들을 생성하는 수신부;
    상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 파워(power)를 계산하고, 상기 파워를 기초로 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 이득(gain)을 제어하는 이득 제어부; 및
    상기 이득이 제어된 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각에 대응하는 심볼(symbol)을 판단하는 심볼 판단부
    를 포함하고,
    상기 OFDM 캐리어 신호는
    고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조되는 적어도 하나의 OFDM 서브 캐리어 신호를 포함하는 수신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이득 제어부는
    상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 파워를 계산하는 파워 계산부; 및
    상기 파워의 제곱근의 역수 값을 이용하여 상기 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각의 이득을 조절하는 이득 조절부
    를 포함하는 수신기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 심볼 판단부는
    상기 이득이 제어된 복수의 성상도 맵핑 신호들 각각에 대응하는 심볼을 판단하기 위하여, 상기 고차 직교 진폭 변조(QAM) 기법과 관련된 미리 정해진 복수의 심볼들 중 상기 이득이 제어된 성상도 맵핑 신호와 가장 유사한 어느 하나의 심볼을 선택하는 수신기.
  6. 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기에서 이용되는 자동 이득 제어 장치의 제조 방법에 있어서,
    OFDM 수신 회로의 출력 신호를 수용하기 적합하도록 파워 계산 회로를 배치하는 단계;
    상기 파워 계산 회로의 출력 신호를 수용하기 적합하도록 이득 계산 회로를 배치하는 단계; 및
    상기 OFDM 수신 회로의 출력 신호 및 상기 이득 계산 회로의 출력 신호를 수용하기 적합하고, 심볼(symbol) 판단 회로의 입력단과 연결하기 적합하도록 이득 조절 회로를 배치하는 단계
    를 포함하는 자동 이득 제어 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파워 계산 회로는
    상기 OFDM 수신 회로의 출력 신호를 기초로 수신 신호의 파워(power)를 계산하고,
    상기 이득 계산 회로는
    상기 파워 계산 회로의 출력 신호를 기초로 상기 파워의 제곱근의 역수 값을 계산하며,
    상기 이득 조절 회로는
    상기 OFDM 수신 회로의 출력 신호 및 상기 이득 계산 회로의 출력 신호를 기초로 상기 수신 신호의 이득을 조절하는 자동 이득 제어 장치의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 OFDM 수신 회로의 출력 신호는
    고차(high-order) 직교 진폭 변조(QAM) 기법을 이용하여 변조된 신호를 포함하는 자동 이득 제어 장치의 제조 방법.

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