KR20240044766A - 이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 장치 및 그를 위한 방법 - Google Patents

이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 장치 및 그를 위한 방법 Download PDF

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KR20240044766A
KR20240044766A KR1020220124189A KR20220124189A KR20240044766A KR 20240044766 A KR20240044766 A KR 20240044766A KR 1020220124189 A KR1020220124189 A KR 1020220124189A KR 20220124189 A KR20220124189 A KR 20220124189A KR 20240044766 A KR20240044766 A KR 20240044766A
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이종혁
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단암시스템즈 주식회사
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    • H04B1/16—Circuits

Abstract

이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 장치 및 그를 위한 방법을 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 제어 장치는, 안테나를 통해 획득된 수신 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행하는 가변 이득 증폭부; 및 상기 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인을 수행하고, 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 이득 제어부를 포함할 수 있다.

Description

이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 장치 및 그를 위한 방법{Method and Apparatus for Controlling Automatic Gain with Selectable Gain Control Mode}
본 발명은 아날로그 이득 제어 모드, 디지털 이득 제어 모드 등 이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 장치 및 그를 위한 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
디지털 통신기기는 수신된 아날로그 신호를 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter)를 이용하여 디지털 신호로 변환한다. 그러나, 수신된 아날로그 신호는 경로 손실(Path loss) 및 슬로우 페이딩(Slow fading) 등에 의해 진폭이 변화하게 되며, 이때 상기 진폭의 크기가 ADC의 입력 범위보다 매우 작으면 ADC의 양자화(Quantization) 과정에서 신호의 손실이 발생할 수 있으며, ADC의 입력 범위보다 큰 입력 신호를 수신한 경우에는 신호가 클리핑(Clipping)되어 신호의 손실이 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 수신기에 곱해지는 이득(Gain)을 조절함으로써 입력된 신호의 크기를 원하는 범위로 조절하는 자동 이득 제어장치(AGC: Automatic Gain Controller)를 이용하여 신호의 크기를 ADC 입력 범위에 맞게 조절한다.
일반적으로 자동 이득 제어는 크게 AGC 루프(Loop) 내의 ADC 위치에 따라 아날로그 AGC, 디지털 AGC 등으로 분류된다. 일반적으로 수신기에서는 디지털 AGC 및 아날로그 AGC 중 하나의 방식으로 자동 이득 제어를 수행한다. 아날로그 단에서만 수행되는 아날로그 AGC는 정확한 신호 크기 측정이 어려워 정확한 이득의 조절이 어렵다는 문제점이 있고, 디지털 단에서만 이뤄지는 디지털 AGC는 모든 신호를 수용할 수 있는 ADC가 요구되므로 구현 상에 문제점이 있다.
본 발명은 수신된 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행하고, 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인 결과를 기반으로 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어를 수행하는 이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 장치 및 그를 위한 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 수신 신호에 대한 자동 이득 제어를 수행하는 장치에 있어서, 자동 이득 제어 장치는, 안테나를 통해 획득된 수신 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행하는 가변 이득 증폭부; 및 상기 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인을 수행하고, 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 이득 제어부를 포함할 수 있다.
상기 가변 이득 증폭부는, 초기에 기 설정된 초기 제어 전압을 기반으로 증폭을 수행하여 상기 초기 이득 제어를 수행할 수 있다.
상기 가변 이득 증폭부는, 선택된 상기 이득 제어 모드에 근거하여 조정된 제어 전압을 입력 받고, 상기 조정된 제어 전압을 기반으로 상기 추가 이득 제어를 수행하되, 상기 조정된 제어 전압은, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 이득 제어 모드를 통해 생성된 전압일 수 있다.
상기 이득 제어부는, 상기 가변 이득 증폭부로부터 상기 초기 이득 제어가 수행된 신호를 획득하고, 상기 신호를 기 설정된 차단 주파수 이하의 주파수 성분만 포함하는 신호로 출력하는 신호 필터부; 상기 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환부; 상기 디지털 신호로 변환된 신호를 입력 받고, 상기 신호에 대한 신호 크기를 확인한 상기 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 상기 이득 제어 모드를 선택하여 상기 가변 이득 증폭부에서 상기 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 이득 제어부는, 상기 신호 필터부 및 상기 아날로그 디지털 변환부 사이에 연결되며, 상기 아날로그 디지털 변환부로 입력되는 신호를 커플링하여 출력하는 커플러; 상기 커플러로부터 커플링된 신호 크기를 검출하는 디텍터; 상기 디텍터에서 검출된 신호 크기를 기반으로 아날로그 자동 이득 조절을 수행하여, 상기 가변 이득 증폭부의 이득 조절을 위한 제1 조정 제어 전압을 출력하는 아날로그 AGC 회로부; 상기 제어부로부터 디지털 자동 이득 제어 모드에 대한 선택 신호를 획득하고, 상기 가변 이득 증폭부의 이득 조절을 위한 제2 조정 제어 전압을 출력하는 디지털 AGC 회로부; 상기 제어부로부터 선택된 자동 이득 제어 모드에 대한 모드 제어 신호를 획득하고, 상기 모드 제어 신호에 근거하여 스위칭 제어를 통해 상기 제1 조정 제어 전압 및 상기 제2 조정 제어 전압 중 하나의 제어 전압을 선택하여 상기 가변 이득 증폭부로 전달하는 멀티 플랙서를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 아날로그 디지털 변환부로부터 신호를 획득하는 신호 획득부; 상기 획득된 신호에 대한 신호 크기를 확인하고, 상기 신호 크기가 일정하게 유지되는지 여부를 판단하는 신호 크기 판단부; 상기 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되는 것으로 판단된 경우, 신호를 모뎀으로 출력하는 모뎀 출력부; 및 상기 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되지 않는 것으로 판단된 경우, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 상기 이득 제어 모드를 선택하여 상기 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 모드 선택부를 포함할 수 있다.
상기 모드 선택부는, 상기 아날로그 자동 이득 제어 및 상기 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 선택된 상기 이득 제어 모드에 대한 모드 제어 신호를 상기 멀티 플랙서로 전달하여 이득 제어 모드에 대응하는 스위칭 제어가 수행되도록 하여 자동 이득 제어 방식이 변경되도록 할 수 있다.
상기 모드 선택부는, 현재 동작하고 있는 이득 제어 모드, 신호 크기 판단부에서 측정된 신호 크기의 차이값 중 적어도 하나에 대한 모드 선정 조건을 이용하여 상기 이득 제어 모드를 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 자동 이득 제어 장치에서, 수신 신호에 대한 자동 이득 제어를 수행하는 방법에 있어서, 자동 이득 제어 방법은, 안테나를 통해 획득된 수신 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행하는 가변 이득 증폭 단계; 및 상기 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인을 수행하고, 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 이득 제어 단계를 포함할 수 있다.
상기 이득 제어 단계는, 상기 가변 이득 증폭 단계로부터 상기 초기 이득 제어가 수행된 신호를 획득하고, 상기 신호를 기 설정된 차단 주파수 이하의 주파수 성분만 포함하는 신호로 출력하는 신호 필터 단계; 상기 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환 단계; 상기 디지털 신호로 변환된 신호를 입력 받고, 상기 신호에 대한 신호 크기를 확인한 상기 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 상기 이득 제어 모드를 선택하여 상기 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 제어 단계를 포함할 수 있다.
상기 이득 제어 단계는, 상기 아날로그 디지털 변환 단계에 입력되는 신호를 커플링하여 출력하는 커플러 단계; 상기 커플러 단계로부터 커플링된 신호 크기를 검출하는 디텍터 단계; 상기 디텍터 단계에서 검출된 신호 크기를 기반으로 아날로그 자동 이득 조절을 수행하여, 상기 추가 이득 조절을 위한 제1 조정 제어 전압을 출력하는 제1 조정 제어 전압 출력 단계; 상기 제어 단계로부터 디지털 자동 이득 제어 모드에 대한 선택 신호를 획득하고, 상기 추가 이득 조절을 위한 제2 조정 제어 전압을 출력하는 제2 조정 제어 전압 출력 단계; 상기 제어 단계로부터 선택된 자동 이득 제어 모드에 대한 모드 제어 신호를 획득하고, 상기 모드 제어 신호에 근거하여 스위칭 제어를 통해 상기 제1 조정 제어 전압 및 상기 제2 조정 제어 전압 중 하나의 제어 전압을 선택하여 가변 이득 증폭 단계로 전달하는 멀티 플랙서 처리 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제어 단계는, 상기 아날로그 디지털 변환 단계로부터 신호를 획득하는 신호 획득 단계; 상기 획득된 신호에 대한 신호 크기를 확인하고, 상기 신호 크기가 일정하게 유지되는지 여부를 판단하는 신호 크기 판단 단계; 상기 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되는 것으로 판단된 경우, 신호를 모뎀으로 출력하는 모뎀 출력 단계; 및 상기 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되지 않는 것으로 판단된 경우, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 상기 이득 제어 모드를 선택하여 상기 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 모드 선택 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 수신 신호에 대한 이득 제어 방식을 적응적으로 변경하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 신호 수신 장치에 포함된 하나의 이득 제어 회로에 문제가 발생하더라도, 신호 수신 동작을 정상적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 제어 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이득 제어 기반의 신호 수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 장치 및 자동 이득 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 장치 및 그를 위한 방법에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 신호 수신 장치(10)는 안테나부(100), 수신 신호 처리부(200), 자동 이득 제어 처리부(300) 및 모뎀(400)을 포함한다. 도 1의 신호 수신 장치(10)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 신호 수신 장치(10)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
신호 수신 장치(10)는 안테나를 통해 외부로부터 무선 신호를 수신하고, 수신된 신호의 이득 제어를 수행하여 모뎀으로 수신 신호를 전달하는 장치이다.
안테나부(100)는 외부 장치 또는 외부 대상으로부터 신호를 수신하는 동작을 수행한다. 여기서, 안테나부(100)는 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, RF(Radio Frequency) 신호를 획득하여 수신 신호 처리부(200)로 전달한다.
수신 신호 처리부(200)는 안테나를 통해 수신된 신호에 대한 신호 처리를 수행한다.
수신 신호 처리부(200)는 밴드 패스 필터(BPF: Band Pass Filter), 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier), 혼합기(Mixer) 등을 포함할 수 있다.
안테나로 수신된 고주파 신호인 RF 신호는 감쇄 및 잡음의 영향으로 매우 낮은 전력 레벨을 갖고 있으며, 저잡음 증폭기는 이러한 고주파 신호의 잡음을 제거하고 증폭시킨다. 혼합기는 저잡음 증폭기에서 증폭된 고주파 신호를 중간 주파수인 IF 신호로 변환하고, 밴드 패스 필터에서는 IF 신호 중 필요한 부분만을 선별하여 자동 이득 제어 및 모뎀으로 전송이 되도록 한다.
자동 이득 제어 처리부(300)는 수신된 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행하고, 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 모뎀(400)으로 출력하거나, 두 개의 이득 제어 방식 중 하나의 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어를 수행한다.
모뎀(400)은 자동 이득 제어된 신호를 수신한다. 모뎀(400)은 획득된 신호를 기저대역신호로 변환하거나, 신호 분석, 수신 신호 활용 등의 처리를 위해 별도의 단말로 획득된 신호를 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 이득 제어 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 자동 이득 제어 장치(300)는 가변 이득 증폭부(310) 및 이득 제어부(311)를 포함한다. 도 2의 자동 이득 제어 장치(300)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 자동 이득 제어 장치(300)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 수신된 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행하고, 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 모뎀(400)으로 출력하거나, 두 개의 이득 제어 방식 중 하나의 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어를 수행한다.
도 3의 자동 이득 제어 장치(300)는 도 2의 자동 이득 제어 처리부와 대응되는 장치를 의미한다. 이하, 자동 이득 제어 장치(300)에 포함된 구성 요소 각각을 통해 자동 이득 제어 동작을 설명하도록 한다.
가변 이득 증폭부(310)는 안테나를 통해 획득된 수신 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행한다.
가변 이득 증폭부(310)는 초기에 기 설정된 초기 제어 전압으로 증폭을 수행하여 수신 신호 처리부(200)로부터 획득된 신호의 초기 이득 제어를 수행한다. 여기서, 초기 제어 전압은 자동 이득 제어 장치(300)의 설치 또는 초기 운용 시 기 설정된 전압일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수신 신호 처리부(200)로부터 신호가 획득되면 초기 1 회에 인가되도록 설정된 전압일 수 있다.
가변 이득 증폭부(310)는 이득 제어부(311)에서 이득 제어 모드가 선택된 경우, 선택된 이득 제어 모드에 근거하여 조정된 조정 제어 전압을 입력 받는다. 이후, 가변 이득 증폭부(310)는 조정 제어 전압을 기반으로 추가 이득 제어를 수행한다.
가변 이득 증폭부(310)에 입력되는 조정 제어 전압은, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 이득 제어 모드를 통해 생성된 전압일 수 있다.
이득 제어부(311)는 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인을 수행하고, 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 동작을 수행한다.
본 실시예에 따른 이득 제어부(311)는 신호 필터부(312), 아날로그 디지털 변환부(330) 및 제어부(340)를 포함하고, 커플러(320), 디텍터(321), 아날로그 AGC 회로부(322), 디지털 AGC 회로부(350) 및 멀티 플랙서(360)를 추가로 포함한다. 이득 제어부(311)에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 이득 제어부(311)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
신호 필터부(312)는 가변 이득 증폭부(310)로부터 초기 이득 제어가 수행된 신호를 획득하고, 획득된 신호를 기 설정된 차단 주파수 이하의 주파수 성분만 포함하는 신호로 필터링하여 출력한다.
신호 필터부(312)는 저주파수만을 통과시키기 위한 LPF(Low Pass Filter)로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
아날로그 디지털 변환부(330)는 신호 필터부(312)로부터 신호를 획득하고, 획득된 신호를 디지털 신호로 변환한다.
아날로그 디지털 변환부(330)는 제어부(330) 및 모뎀(400)에서 신호 처리를 위하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 수 있다.
아날로그 디지털 변환부(330)는 ADC(Analog to Digital Converter)로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(340)는 디지털 신호로 변환된 신호를 입력 받고, 입력 받은 신호에 대한 신호 크기를 확인한 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 이득 제어 모드를 선택하여 가변 이득 증폭부(310)에서 추가 이득 제어가 수행되도록 한다.
본 실시예에 따른 제어부(340)는 신호 획득부(342), 신호 크기 판단부(344), 모뎀 출력부(345) 및 모드 선택부(346)를 포함한다.
신호 획득부(342)는 아날로그 디지털 변환부(330)로부터 신호를 획득한다.
신호 크기 판단부(344)는 획득된 신호에 대한 신호 크기를 확인하고, 신호 크기가 일정하게 유지되는지 여부를 판단한다.
신호 크기 판단부(344)는 획득된 신호의 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 이내로 변화하는 경우, 해당 신호가 정상인 것으로 판단한다. 다시 말해, 신호 크기 판단부(344)는 획득된 신호의 신호 크기가 기 설정된 차이값 이하로 변화하거나 측정되는 경우 해당 신호가 정상인 것으로 판단한다.
한편, 신호 크기 판단부(344)는 획득된 신호의 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주를 벗어나 변화하는 경우, 해당 신호에 오류가 발생(비정상)인 것으로 판단한다. 다시 말해, 신호 크기 판단부(344)는 획득된 신호의 신호 크기가 기 설정된 차이값을 초과하여 변화하거나 측정되는 경우 해당 신호가 비정상인 것으로 판단한다.
모뎀 출력부(345)는 신호 크기 판단부(344)의 판단 결과, 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되는 것으로 판단된 경우, 신호를 모뎀(400)으로 출력한다.
모드 선택부(346)는 신호 크기 판단부(344)의 판단 결과, 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되지 않는 것으로 판단된 경우, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어가 수행되도록 한다.
모드 선택부(346)는 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 선택된 이득 제어 모드에 대한 모드 제어 신호를 멀티 플랙서(360)로 전달한다.
모드 선택부(346)는 멀티 플랙서(360)로 모드 제어 신호를 전달함으로써, 이득 제어 모드에 대응하는 스위칭 제어가 수행되도록 하여 자동 이득 제어 방식이 변경되도록 한다.
모드 선택부(346)는 현재 동작하고 있는 이득 제어 모드, 신호 크기 판단부(344)에서 측정된 신호 크기의 차이값 중 적어도 하나에 대한 모드 선정 조건을 이용하여 이득 제어 모드를 선택할 수 있다.
모드 선택부(346)는 현재 동작하고 있는 이득 제어 모드와 상이한 모드로 선택하는 선정 조건, 신호 크기 판단부(344)의 판단 결과에서 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되지 않는 것으로 판단되었지만, 신호 크기가 차이값 범주를 초과하는 차이 산출값이 기 설정된 기준치 미만인 경우, 현재 모드를 유지(현재 이득 제어 모드로 한번 더 시도)하는 선정 조건 등을 모드 선정 조건으로 이용하여 이득 제어 모드를 선택할 수 있다.
또한, 모드 선택부(346)는 신호 크기 판단부(344)의 판단 결과에서 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되지 않는 것으로 판단되었지만, 신호 크기가 차이값 범주를 초과하는 차이 산출값이 기 설정된 기준치 이상인 경우, 바로 현재 동작하고 있는 이득 제어 모드와 상이한 모드로 선택하는 선정 조건, 현재 모드 유지를 기 설정된 횟수(예: 3회)로 유지하여 진행한 후 현재 동작하고 있는 이득 제어 모드와 상이한 모드로 선택하는 선정 조건 등을 모드 선정 조건으로 이용하여 이득 제어 모드를 선택할 수 있다.
커플러(320)는 신호 필터부(312) 및 아날로그 디지털 변환부(330) 사이에 연결되며, 아날로그 디지털 변환부(330)로 입력되는 신호를 커플링하여 출력한다.
디텍터(321)는 커플러(320)로부터 커플링된 신호 크기를 검출한다. 디텍터(321)는 커플링된 신호의 전력 크기 별 전압으로 신호 크기를 검출할 수 있다.
아날로그 AGC 회로부(322)는 디텍터(321)에서 검출된 신호 크기를 기반으로 아날로그 자동 이득 조절을 수행하여, 가변 이득 증폭부(310)의 이득 조절을 위한 제1 조정 제어 전압을 출력한다.
디지털 AGC 회로부(350)는 제어부(340)로부터 디지털 자동 이득 제어 모드에 대한 선택 신호를 획득하고, 가변 이득 증폭부(310)의 이득 조절을 위한 제2 조정 제어 전압을 출력한다.
멀티 플랙서(360)는 제어부(340)로부터 선택된 자동 이득 제어 모드에 대한 모드 제어 신호를 획득하고, 모드 제어 신호에 근거하여 스위칭 제어를 통해 제1 조정 제어 전압 및 제2 조정 제어 전압 중 하나의 제어 전압을 선택하여 가변 이득 증폭부(310)로 전달한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이득 제어 기반의 신호 수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
신호 수신 장치(10)는 안테나를 통해 외부로부터 무선 신호(RF 신호)를 수신한다(S310).
신호 수신 장치(10)는 수신된 신호에 대한 필터링, 증폭, 믹싱 등의 수신 신호 처리를 수행한다(S320).
신호 수신 장치(10)는 수신 신호 처리된 신호에 대한 자동 이득 제어를 수행한다(S330).
신호 수신 장치(10)는 이득 제어 결과에 대한 신호를 확인하여 신호가 정상인지 여부를 판단한다(S340).
단계 S340에서, 신호 수신 장치(10)는 확인된 신호가 정상이 아닌 것으로 판단된 경우, 이득 제어 모드를 선택 또는 변경하여 자동 이득 제어를 재수행한다(S330).
한편, 단계 S340에서, 신호 수신 장치(10)는 확인된 신호가 정상인 것으로 판단된 경우, 자동 이득 제어된 수신 신호를 모뎀으로 전송한다.
도 3에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 3에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 3에 기재된 본 실시예에 따른 신호 수신 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 신호 수신 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이득 제어 모드의 선택이 가능한 자동 이득 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
자동 이득 제어 장치(300)는 초기에 기 설정된 초기 제어 전압으로 증폭을 수행하여 수신 신호 처리부(200)로부터 획득된 신호의 초기 이득 제어를 수행한다(S410). 여기서, 초기 제어 전압은 자동 이득 제어 장치(300)의 설치 또는 초기 운용 시 기 설정된 전압일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
자동 이득 제어 장치(300)는 초기 이득 제어에 의해 이득 조절된 신호를 필터링 및 디지털 신호 변환을 수행하여 제어부(340)로 전달한다(S420).
자동 이득 제어 장치(300)는 제어부(340)에서 입력 받은 신호에 대한 신호 크기를 확인하고(S430), 신호 확인 결과를 기반으로 신호의 정상 여부를 판단한다(S440).
단계 S440에서, 자동 이득 제어 장치(300)는 제어부(340)에서 신호 확인 결과, 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되어 정상 신호인 것으로 판단된 경우, 신호를 모뎀(400)으로 출력한다.
한편, 단계 S440에서, 자동 이득 제어 장치(300)는 제어부(340)에서 신호 확인 결과, 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되지 않아 비정상 신호인 것으로 판단된 경우, 제어부(340)에서 이득 제어 모드를 선택 또는 변경하고(S442), 변경된 이득 제어 모드에 대응하는 자동 이득 제어 방식으로 조정 제어 전압을 기반으로 추가 이득 제어를 수행한다(S444).
도 4에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 4에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 4에 기재된 본 실시예에 따른 자동 이득 제어 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 자동 이득 제어 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 장치 및 자동 이득 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
자동 이득 제어 장치(300)는 제어 전압을 사용하여 이득 조절이 가능한 증폭기인 VGA(Variable Gain Amplifier)를 포함한다. VGA는 가변 이득 증폭부(310)와 대응될 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 ADC의 입력 신호를 커플링하여 디텍터로 전달하는 Coupler를 포함한다. 여기서, Coupler는 커플러(320)과 대응될 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 Detector 및 AGC Circuit를 포함한다.
Detector는 전력크기 별 전압으로 출력하는 방식으로 커플링된 신호 크기 검출한다. AGC Circult은 비교기, 적분기 등 자동 이득 조절을 위한 회로 일체를 의미한다. 여기서, Detector는 디텍터(321)에 대응되고, AGC Circuit는 아날로그 AGC 회로부(322)에 대응될 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다. FPGA는 아날로그 AGC 동작 시 ADC를 통해 전달된 신호 크기가 일정한지 여부를 확인하고, 디지털 AGC 변경 여부를 판단한다. 여기서, FPGA는 제어부(340)에 대응될 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 DAC를 포함할 수 있다. DAC는 디지털 AGC 동작 시 VGA 입력되는 이득 조절 전압을 생성한다. 여기서, DAC는 디지털 AGC 회로부(350)와 대응될 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 MUX를 포함할 수 있다. MUX는 아날로그 AGC 및 디지털 AGC 중 하나의 모드를 선택하는 동작을 수행한다. 여기서, MUX는 멀티 플랙서(360)와 대응될 수 있다.
MUX에서 아날로그 AGC에 대한 모드가 선택된 경우, Detector 및 비교기, 적분기 등 아날로그 회로를 사용한 AGC 동작이 수행된다.
한편, MUX에서 디지털 AGC에 대한 모드가 선택된 경우, ADC를 통해 읽혀진 신호 크기를 확인한 후 DAC를 통해 VGA를 제어하여 AGC 동작이 수행된다.
자동 이득 제어 장치(300)의 초기 동작은 아날로그 AGC로 동작할 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 신호 크기 판독 및 이상 유무 시 디지털 AGC로 변경하여 AGC를 동작시킬 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 디지털 AGC 변경 시 신호 크기가 정상 범위 내로 확인될 경우 모뎀으로 신호를 전달한다.
한편, 자동 이득 제어 장치(300)의 초기 동작은 디지털 AGC로 동작할 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 신호 크기 판독 및 이상 유무 시 아날로그 AGC로 변경하여 AGC를 동작시킬 수 있다.
자동 이득 제어 장치(300)는 아날로그 AGC 변경 시 신호 크기가 정상 범위 내로 확인될 경우 모뎀으로 신호를 전달한다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 신호 수신 장치
100: 안테나부 200: 수신 신호 처리부
300: 자동 이득 제어 처리부 400: 모뎀
310: 가변 이득 증폭부 311: 이득 제어부

Claims (12)

  1. 수신 신호에 대한 자동 이득 제어를 수행하는 장치에 있어서,
    안테나를 통해 획득된 수신 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행하는 가변 이득 증폭부; 및
    상기 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인을 수행하고, 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 이득 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭부는,
    초기에 기 설정된 초기 제어 전압을 기반으로 증폭을 수행하여 상기 초기 이득 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가변 이득 증폭부는,
    선택된 상기 이득 제어 모드에 근거하여 조정된 제어 전압을 입력 받고, 상기 조정된 제어 전압을 기반으로 상기 추가 이득 제어를 수행하되,
    상기 조정된 제어 전압은, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 이득 제어 모드를 통해 생성된 전압인 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이득 제어부는,
    상기 가변 이득 증폭부로부터 상기 초기 이득 제어가 수행된 신호를 획득하고, 상기 신호를 기 설정된 차단 주파수 이하의 주파수 성분만 포함하는 신호로 출력하는 신호 필터부;
    상기 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환부; 및
    상기 디지털 신호로 변환된 신호를 입력 받고, 상기 신호에 대한 신호 크기를 확인한 상기 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 상기 이득 제어 모드를 선택하여 상기 가변 이득 증폭부에서 상기 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이득 제어부는,
    상기 신호 필터부 및 상기 아날로그 디지털 변환부 사이에 연결되며, 상기 아날로그 디지털 변환부로 입력되는 신호를 커플링하여 출력하는 커플러;
    상기 커플러로부터 커플링된 신호 크기를 검출하는 디텍터;
    상기 디텍터에서 검출된 신호 크기를 기반으로 아날로그 자동 이득 조절을 수행하여, 상기 가변 이득 증폭부의 이득 조절을 위한 제1 조정 제어 전압을 출력하는 아날로그 AGC 회로부;
    상기 제어부로부터 디지털 자동 이득 제어 모드에 대한 선택 신호를 획득하고, 상기 가변 이득 증폭부의 이득 조절을 위한 제2 조정 제어 전압을 출력하는 디지털 AGC 회로부; 및
    상기 제어부로부터 선택된 자동 이득 제어 모드에 대한 모드 제어 신호를 획득하고, 상기 모드 제어 신호에 근거하여 스위칭 제어를 통해 상기 제1 조정 제어 전압 및 상기 제2 조정 제어 전압 중 하나의 제어 전압을 선택하여 상기 가변 이득 증폭부로 전달하는 멀티 플랙서
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 아날로그 디지털 변환부로부터 신호를 획득하는 신호 획득부;
    상기 획득된 신호에 대한 신호 크기를 확인하고, 상기 신호 크기가 일정하게 유지되는지 여부를 판단하는 신호 크기 판단부;
    상기 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되는 것으로 판단된 경우, 신호를 모뎀으로 출력하는 모뎀 출력부; 및
    상기 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되지 않는 것으로 판단된 경우, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 상기 이득 제어 모드를 선택하여 상기 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 모드 선택부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모드 선택부는,
    상기 아날로그 자동 이득 제어 및 상기 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 선택된 상기 이득 제어 모드에 대한 모드 제어 신호를 상기 멀티 플랙서로 전달하여 이득 제어 모드에 대응하는 스위칭 제어가 수행되도록 하여 자동 이득 제어 방식이 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모드 선택부는,
    현재 동작하고 있는 이득 제어 모드, 신호 크기 판단부에서 측정된 신호 크기의 차이값 중 적어도 하나에 대한 모드 선정 조건을 이용하여 상기 이득 제어 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 장치.
  9. 자동 이득 제어 장치에서, 수신 신호에 대한 자동 이득 제어를 수행하는 방법에 있어서,
    안테나를 통해 획득된 수신 신호에 대한 초기 이득 제어를 수행하는 가변 이득 증폭 단계; 및
    상기 초기 이득 제어의 수행 결과에 대한 신호 확인을 수행하고, 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 이득 제어 모드를 선택하여 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 이득 제어 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이득 제어 단계는,
    상기 가변 이득 증폭 단계로부터 상기 초기 이득 제어가 수행된 신호를 획득하고, 상기 신호를 기 설정된 차단 주파수 이하의 주파수 성분만 포함하는 신호로 출력하는 신호 필터 단계;
    상기 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환 단계; 및
    상기 디지털 신호로 변환된 신호를 입력 받고, 상기 신호에 대한 신호 크기를 확인한 상기 신호 확인 결과를 기반으로 수신 신호를 출력하거나, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 상기 이득 제어 모드를 선택하여 상기 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 제어 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이득 제어 단계는,
    상기 아날로그 디지털 변환 단계에 입력되는 신호를 커플링하여 출력하는 커플러 단계;
    상기 커플러 단계로부터 커플링된 신호 크기를 검출하는 디텍터 단계;
    상기 디텍터 단계에서 검출된 신호 크기를 기반으로 아날로그 자동 이득 조절을 수행하여, 상기 추가 이득 조절을 위한 제1 조정 제어 전압을 출력하는 제1 조정 제어 전압 출력 단계;
    상기 제어 단계로부터 디지털 자동 이득 제어 모드에 대한 선택 신호를 획득하고, 상기 추가 이득 조절을 위한 제2 조정 제어 전압을 출력하는 제2 조정 제어 전압 출력 단계; 및
    상기 제어 단계로부터 선택된 자동 이득 제어 모드에 대한 모드 제어 신호를 획득하고, 상기 모드 제어 신호에 근거하여 스위칭 제어를 통해 상기 제1 조정 제어 전압 및 상기 제2 조정 제어 전압 중 하나의 제어 전압을 선택하여 가변 이득 증폭 단계로 전달하는 멀티 플랙서 처리 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 아날로그 디지털 변환 단계로부터 신호를 획득하는 신호 획득 단계;
    상기 획득된 신호에 대한 신호 크기를 확인하고, 상기 신호 크기가 일정하게 유지되는지 여부를 판단하는 신호 크기 판단 단계;
    상기 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되는 것으로 판단된 경우, 신호를 모뎀으로 출력하는 모뎀 출력 단계; 및
    상기 신호 크기가 기 설정된 차이값 범주 내로 일정하게 유지되지 않는 것으로 판단된 경우, 아날로그 자동 이득 제어 및 디지털 자동 이득 제어 중 하나의 상기 이득 제어 모드를 선택하여 상기 추가 이득 제어가 수행되도록 하는 모드 선택 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 이득 제어 방법.
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