KR101419343B1

KR101419343B1 - 자동이득제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101419343B1
Application number: KR1020130008396A
Authority: KR
Inventors: 문병무; 반재준; 김범진
Original assignee: (주)에프씨아이
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-07-15

Abstract

자동이득제어장치(Automatic Gain Controller: AGC) 및 그 제어방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 자동이득제어장치의 증폭 이득을 제어하는 방법에 있어서, 상기 자동이득제어장치의 출력신호로부터 상기 입력신호의 크기 변화를 감지하는 제1과정 및 상기 입력신호의 크기 변화 정도에 기초하여, 상기 자동이득제어장치의 응답속도를 적응적으로 변경하는 제2과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치의 증폭 이득 제어 방법을 제공한다.

Description

자동이득제어장치 및 그 제어방법{Automatic Gain Controller and Method for Controlling the Same}

본 실시예는 자동이득제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 자동이득제어장치(Automatic Gain Controller: AGC)의 출력신호로부터 입력신호의 변화 속도를 감지하여 자동이득제어장치의 응답속도를 적응적으로 조절할 수 있는 자동이득제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

자동이득제어장치는 무선 수신기나 증폭기 입력신호의 크기 변동을 검출하여 출력 신호의 크기가 항상 일정하게 유지되도록 이득을 자동적으로 조절하는 장치를 말한다. 즉, 일정 기준을 초과하는 강한 레벨의 신호가 입력되는 경우에는 이득을 억제하여 신호 포화를 방지하고, 약한 레벨의 신호가 입력되는 경우에는 기준 레벨까지 올려서 일정 레벨을 유지하는 역할을 수행한다.

통상적으로 무선 송수신 시스템은 무선 대역으로 소정의 데이터를 신호화하여 주고받는 장치로 구성된다. 이러한 무선 송수신 시스템에서는 송신기와 수신기 간의 거리 및 채널 환경에 따라 신호의 증폭 이득을 달리하여 송신하도록 구성하고 있다. 송신기와 수신기 간의 거리 및 채널 환경에 따라 적절한 증폭 이득을 이용하지 않는다면 수신기가 적절한 신호를 수신하지 못하거나 다른 수신기에 간섭을 유발할 수 있다. 따라서 송신기는 무선 신호를 적절한 전력으로 증폭하여 송신하고, 수신기 또한 수신된 신호를 적절히 증폭 또는 조정하여 이용하게 된다.

한편, 무선 신호를 송신할 때 소정의 부호화 및 변조 방식을 사용하여 데이터를 송수신하게 된다. 부호화 및 변조 방식을 이용하는 경우 대체로 특정 소자화되어 있는 모뎀 칩을 이용하여 변조 및 부호화를 수행하며, 수신 장치에서도 모뎀 칩을 이용하여 복조 및 복호를 수행한다.

위와 같은 무선 송수신 시스템에서 종래의 자동이득제어장치는 시간 축 상에서 샘플링되는 신호의 순시 전력을 누적하여, 일정 시간에서의 평균 전력을 구한 후, 기준 전력 값과 비교하여 자동이득제어장치 입력단의 이득 증폭기의 이득을 조절하였다.

실제 통신환경에서 통신채널은 장애물, 간섭신호 등에 의한 입력신호의 빠른 변동과 수신기의 이동 등에 따른 느린 변동이 동시에 존재하는 페이딩 채널(Fading Channel)로 볼 수 있는데, 종래의 자동전력제어장치는 입력신호의 빠른 변동에 대응하기 위해 필요한 빠른 응답속도와 입력신호의 느린 변동에서 성능 저하가 최소화될 수 있는 느린 응답속도 사이에서 적절히 절충한 특정 응답속도로 고정시켜 동작하였다.

이에 따라 종래의 수신기에서는 페이딩 채널에서는 일정 정도 성능 저하가 발생할 수밖에 없었으며, 고정된 전체 입력 수준에서 데이터 복조를 위한 기준 입력 범위와 통신 채널 변동을 극복할 페이딩 여유(Fading Margin)가 고정되어 자동이득제어장치의 입력신호의 최대 신호 대 잡음비(Signal to Noise Rate: SNR)가 기준 입력 유효 비트에 고정되는 문제가 있었다.

본 실시예는, 무선통신 시스템에서 수신된 신호의 크기변화를 보상하는 자동이득제어장치에 관한 것으로, 자동이득제어장치의 출력신호로부터 입력신호의 변화 속도를 감지하여 자동이득제어장치의 응답속도를 적응적으로 조절할 수 있는 자동이득제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 자동이득제어장치의 증폭 이득을 제어하는 방법에 있어서, 상기 자동이득제어장치의 출력신호로부터 상기 입력신호의 크기 변화를 감지하는 제1과정 및 상기 입력신호의 크기 변화 정도에 기초하여, 상기 자동이득제어장치의 응답속도를 적응적으로 변경하는 제2과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치의 증폭 이득 제어 방법을 제공한다.

상기 제1과정은 상기 자동이득제어장치의 출력신호의 크기를 서로 다른 주기로 평균하여 복수의 평균값을 산출하는 과정 및 산출된 상기 복수의 평균값 간의 차이에 근거하여 입력신호의 크기 변화를 감지하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2과정은 상기 입력신호의 크기 변화 정도에 기초하여, 상기 복수의 평균값 중에서 소정의 산출주기를 갖는 평균값을 선택하는 과정 및 선택된 평균값을 상기 소정의 산출주기로 입력받아 상기 자동이득제어장치 내에 구비된 가변 이득 증폭기에 되먹임할 이득 제어값을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 상기 이득 제어값은 선택된 상기 평균값을 기준 레벨과 비교하여 이득 오차값을 산출하고, 산출된 상기 이득 오차값을 필터링하여 생성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수의 크기 평균값은 제1주기로 상기 출력신호의 크기를 평균하여 산출한 제1평균값 및 상기 제1주기보다 짧은 제2주기로 상기 출력신호의 크기를 평균하여 산출한 제2평균값인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2과정은 상기 제1평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 상태에서, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 간의 차이가 일정값 이상인 경우가 일정 횟수 이상이면 상기 제2주기마다 산출되는 상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제1평균값을 이용하는 경우보다 상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것이 상기 자동이득제어장치의 응답속도가 빠르다.

더불어, 상기 제2과정은 상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 상태에서, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 간의 차이가 일정값 이하로 감소하는 경우 또는 상기 이득 제어값의 변화량이 일정값 이하로 감소하는 경우에는, 상기 제1평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것일 수 있다.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 이득 제어값에 따라 적응적으로 입력신호를 증폭하기 위한 이득증폭수단, 상기 이득증폭수단의 출력신호의 크기를 서로 다른 주기로 평균하여 복수의 평균값을 산출하는 평균값계산부, 산출된 상기 복수의 평균값 간의 차이에 근거하여 입력신호의 크기 변화를 감지하고, 감지된 입력신호의 크기 변화에 근거하여 상기 복수의 평균값 중 소정의 산출주기를 갖는 어느 하나의 평균값을 선택하고 선택된 평균값을 이용하여 상기 소정의 산출주기마다 이득 오차값을 산출하는 오차신호생성부 및 상기 이득 오차값을 기초로 상기 이득 제어값을 산출하고, 산출된 상기 이득 제어값을 상기 이득증폭수단에 되먹임하는 필터부를 포함하는 자동이득제어장치를 제공한다.

상기 이득 오차값은 선택된 상기 평균값을 기준 레벨과 비교하여 산출되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오차신호생성부는 상기 이득 오차값을 산출함에 있어서, 상기 자동이득제어장치가 상기 입력신호의 크기 변화 속도를 추종할 수 있는 응답속도를 갖도록, 상기 입력신호의 크기 변화 속도에 근거하여 상기 복수의 크기 평균값 중에서 어느 하나의 평균값을 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오차신호생성부는 상기 제1평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 상태에서, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 간의 차이가 일정값 이상인 경우가 일정 횟수 이상이면 상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오차신호생성부는 상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 상태에서, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 간의 차이가 일정값 이하로 감소하는 경우 또는 상기 이득 제어값의 변화량이 일정값 이하로 감소하는 경우에는, 상기 제1평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 오차신호생성부는 상기 복수의 평균값 중 어느 하나를 입력받아 기설정된 기준 레벨과 비교하여 이득 오차값을 생성하는 비교수단, 상기 복수의 평균값 중 어느 하나를 상기 비교수단에 선택적으로 입력하는 스위칭수단 및 상기 복수의 평균값을 비교하여 비교값을 산출하고, 상기 비교값이 기설정된 스위칭조건을 만족하는지 여부에 따라 상기 스위칭 수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 이득증폭수단의 출력은 상기 평균값계산부에 입력되기에 앞서서 디지털 포맷으로 변환될 수 있다.

본 실시예의 또다른 측면에 의하면, 수신신호의 레벨을 제어하는 무선신호수신기에 있어서, 상기 수신신호로부터 기저대역신호를 추출하는 기저대역신호추출부, 이득 제어값에 따라 적응적으로 상기 기저대역신호를 증폭하기 위한 이득증폭수단, 상기 이득증폭수단의 출력을 서로 다른 주기로 복수의 크기 평균값을 산출하기 위한 평균값계산부, 산출된 상기 복수의 크기 평균값 간의 차이에 근거하여 입력신호의 크기 변화를 감지하고, 감지된 입력신호의 크기 변화에 대응하여 상기 복수의 크기 평균값 중 어느 하나의 평균값을 선택하여 이득 오차값을 산출하기 위한 오차신호생성부 및 상기 이득 오차값을 기초로 상기 이득 제어값을 산출하고, 산출된 상기 이득 제어값을 상기 이득증폭수단에 되먹임하기 위한 필터부를 포함하는 무선신호수신기를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 입력신호의 변화 속도를 감지하여 자동이득제어장치의 응답속도를 적응적으로 조절할 수 있다.

또한, 자동이득제어장치를 평소에는 느린 응답속도로 운용하면서, 입력신호의 급격한 변화가 감지되면 응답속도를 빠르게 운용함으로써 페이딩 채널에서 성능 저하 없이도 입력신호의 빠른 변화에 대응할 수 있다.

특히, 페이딩 채널 하에서, 수신기의 이동 등에 따른 입력신호의 느린 변동에 최적화된 응답속도로 동작하면서, 통신경로 상의 장애물, 간섭신호 등에 의한 일시적인 입력신호의 빠른 변동에 적응적으로 대응하여 응답속도를 높임으로써, 일정한 응답속도로 동작하는 종래 기술과는 달리, 페이딩 채널에서의 성능 저하를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동이득제어장치의 개략적인 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동이득제어장치의 개략적인 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동이득제어장치의 증폭이득 제어 방법을 예시한 흐름도이다.
도 4는 자동이득제어장치에 입력되는 입력신호의 변동 속도의 변화에 따른 자동이득제어장치의 동작을 예시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 자동이득제어장치(Automatic Gain Controller: AGC)는 집적회로 기술을 사용하여 제조하기에 적합하다. 여기에 사용되는 집적회로라는 용어는 상호 결합된 능동 및 수동회로소자들로 구성된 등가회로인 단일 반도체소자나 칩을 말한다.

이하에서 개시되는 자동 이득 제어 장치 및 그 제어방법은 셀룰러통신 시스템, 방송 시스템, 무선 근거리 통신망(WLAN) 시스템 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 이용될 수 있다. 셀룰러통신 시스템은 코드분할 다중접속(CDMA) 시스템, 시분할 다중접속(TDMA) 시스템, 주파수분할 다중접속(FDMA) 시스템, 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 시스템, 단일-반송파 FDMA(SC-FDMA) 시스템 등일 수 있다. 방송 시스템은 미디어플로(MediaFLO) 시스템, 휴대 디지털 비디오 방송(DVB-H) 시스템, 지상파 텔레비전 방송용 종합 정보 디지털 방송(Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial Television Broadcasting, ISDB-T) 시스템 등일 수 있다. WLAN 시스템은 IEEE 802.11 시스템, Wi-Fi 시스템 등일 수 있다. 이러한 다양한 시스템은 공지되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동이득제어장치의 개략적인 블록구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동이득제어장치(100)는 가변 증폭기(110), 아날로그/디지털 변환기(A/D Conveter; 120), 평균값계산부(130), 오차 생성부(140) 및 필터부(150)를 포함한다.

자동이득제어장치(100)는, 예컨대 RF 수신신호로부터 변환된 기저대역(Baseband) 신호를 입력으로 하여, 입력신호의 크기 변동을 검출하여 출력 신호의 크기가 일정범위 내로 유지되도록 증폭 이득을 자동 조정하는 자동이득조정(Automatic Gain Control: AGC) 기능의 신호처리를 수행한다. 여기서, RF 수신신호는 컨텐츠 면에서 오디오, 비디오 또는 데이터를 포함할 수 있고, 시스템 면에서는 지상파 방식, 케이블 방식, 위성 방식, 인터넷, 이동통신 시스템 등에 포함된 송신기로부터 제공될 수 있다.

가변 증폭기(110)는 필터부(150)로부터 제공되는 이득 제어값에 응답하여 입력신호를 증폭하여 이득제어된 신호를 출력한다.

아날로그/디지털 변환기(120)는 신호를 아날로그 포맷으로부터 디지털 포맷으로 변환하도록 동작한다. 본 실시예에서 아날로그/디지털 변환기(120)는 가변 증폭기(110)로부터 제공된 아날로그 포맷의 이득제어된 신호를 디지털 포맷의 신호로 변환한다. 아날로그/디지털 변환기(120)의 출력은 후행하는 복조기(Demodulator; 미도시)에 입력되어 복조될 수 있다.

평균값계산부(130)는 아날로그/디지털 변환기(120)의 출력신호에 대해 서로 다른 복수의 주기로 평균값을 산출한다. 예컨대, 평균값계산부(130)는 아날로그/디지털 변환기(120)의 출력신호를 각기 다른 제1주기 및 제2주기로 평균하여, 제1주기에 대응하는 제1평균값 및 제2주기에 대응하는 제2평균값을 산출할 수 있다. 여기서, 평균값은 출력신호의 크기 정보를 포함할 수 있는 한 주기(T) 동안의 진폭, 실효치, 전력, 절대값 등의 평균값으로 산출될 수 있으며, 볼트(V), 와트(W) 또는 데시벨(dB) 등의 단위를 가질 수 있다. 예컨대, 아날로그/디지털 변환기(120)의 출력신호에 포함된 동상(In-phase) 및 직교(Quadrature) 신호에 대해 수학식 2과 같은 방식으로 매주기마다 출력신호의 평균전력(P[k])을 산출할 수 있다.

여기서, P[k]는 출력신호의 평균전력, N은 한 주기 동안의 샘플링 개수, I[i]는 동상(In-phase) 신호, Q[i]는 직교(Quadrature) 신호를 의미한다.

오차 생성부(140)는 평균값계산부(130)가 서로 다른 주기로 산출한 복수의 평균값으로부터 자동이득제어장치(110)에 입력되는 입력신호의 크기 변동의 속도를 추정하고, 추정된 입력신호의 크기 변동 속도에 대응하여 이득 오차값을 생성한다.

예컨대, 오차 생성부(140)는 제1평균값 및 제2평균값 중 어느 하나를 비교수단(142)에 선택적으로 입력하기 위한 스위칭 수단(141)과, 제1평균값과 제2평균값을 비교하여 비교값을 산출하고 비교값이 기설정된 스위칭조건을 만족하는 지 여부에 따라 스위칭 수단(141)을 제어하기 위한 제어수단(142)과, 스위칭 수단(141)에 의해 입력된 평균값을 기설정된 기준 레벨과 비교하여 이득 오차값을 생성하기 위한 비교수단(143)을 포함하여 구성될 수 있다.

제어수단(142)은 평균값산출부(130)에서 산출된 복수의 평균값들을 비교하여 비교값을 산출하고, 산출된 비교값에 근거하여 자동이득제어장치(100)에 입력되는 입력신호의 크기 변동 속도를 추정한다. 예컨대, 제1주기에 대응하는 제1평균값과 제2주기에 대응하는 제2평균값이 서로 동일하거나 일정범위 이내의 차이를 보이는 경우에는, 입력신호의 크기 변동 속도가 크지 않다고 판단한다. 만일 제1주기에 대응하는 제1평균값과 제2주기에 대응하는 제2평균값 간의 차이가 일정값보다 큰 경우에는, 자동이득제어장치(100)에 입력되는 입력신호의 크기가 일정 수준 이상으로 빠르게 변동하고 있다고 판단한다.

또한, 제어수단(142)은 추정된 입력신호의 크기 변동 속도에 대응하여, 이득 오차값을 산출함에 있어서 복수의 평균값들 중에서 어느 주기로 산출한 평균값을 사용할 것인 지 선택하고, 선택된 평균값을 비교수단(143)에 택일적으로 입력하도록 스위칭 수단(141)을 제어하는 제어신호를 생성한다.

비교수단(143)은 스위칭 수단(141)에 의해 입력된 평균값을 기준 레벨(Reference Level)과 비교하여 얻은 차이값, 즉 이득 오차값을 출력한다. 여기서 기준 레벨은 자동이득제어장치(100)의 제어목표인 출력신호가 추종하여야 할 크기 레벨을 의미한다.

필터부(150)는 이득 오차값을 기초로 가변 증폭기(110)의 증폭 이득을 제어하기 위한 제어신호인 이득 제어값을 생성하여, 가변 증폭기(110)에 되먹임한다. 필터부(150)는 P(Proportional), PI(Proportional-Integral), PD(Proportional-Differential), PID(Proportional-Integral-Differential) 제어 필터 등 잘 알려진 제어 필터로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 않는다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동이득제어장치의 개략적인 블록구성도이다.

도 1과 달리, 본 실시예에서 자동이득제어장치(200)는 아날로그/디지털 변환기(220) 전단의 출력, 즉 아날로그 포맷의 신호로부터 평균값을 산출하도록 구성되어 있다. 따라서 이후의 각 구성요소(230~270)는 아날로그 포맷으로 신호처리를 수행하여 아날로그 포맷의 이득 오차신호 및 이득 제어신호를 생성한다. 아날로그 포맷으로 신호처리를 수행하는 것 외에는 도 2의 각 구성요소(210~270)는 도 1의 대응되는 구성요소(110~170)와 동일 내지 유사한 기능을 수행한다.

예컨대, 평균값산출부(230)는 가변 증폭기(210)의 출력신호에 대해 수학식 2과 같은 방식으로 매주기마다 출력신호의 평균전력(P_n)을 산출할 수 있다.

여기서, P_n는 출력신호의 평균전력, T는 평균값의 산출 주기, I(t)는 동상(In-phase) 신호, Q(t)는 직교(Quadrature) 신호를 의미한다.

이제 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동이득제어장치의 증폭이득 제어 방법을 설명하기로 한다. 도 3의 과정들은 도 1의 자동이득제어장치(100)를 함께 참조하여 설명한다.

먼저, 자동이득제어장치(100)의 출력신호로부터 서로 상이한 주기로 복수의 평균값을 산출한다(S310). 예컨대, 아날로그/디지털 변환기(120)의 출력신호를 각기 다른 제1주기 및 제2주기로 평균하여, 제1주기에 대응하는 제1평균값 및 제2주기에 대응하는 제2평균값을 산출할 수 있다.

다음으로, 서로 다른 주기로 산출된 복수의 평균값을 서로 비교하여 비교값을 산출하고, 산출된 비교값에 근거하여 자동이득제어장치에 입력되는 입력신호의 크기 변화 속도를 추정한다(S320). 예컨대, 제1주기에 대응하는 제1평균값과 제2주기에 대응하는 제2평균값이 서로 동일하거나 일정값 이내의 차이를 보이는 경우에는, 입력신호의 크기 변동 속도를 자동이득제어장치가 잘 추종하고 있다고 판단할 수 있다. 만일 제1주기에 대응하는 제1평균값과 제2주기에 대응하는 제2평균값 간의 차이가 일정값보다 큰 경우에는, 자동이득제어장치(100)의 응답속도보다 빠른 속도로 입력신호의 크기가 변동하고 있다고 판단할 수 있다.

다음으로, 입력신호의 추정된 크기 변화 속도에 대응하여, 서로 상이한 주기로 산출된 복수의 평균값 중 어느 하나를 선택한다(S330). 예컨대, 제1주기에 대응하는 제1평균값과 제2주기에 대응하는 제2평균값 간의 차이가 일정한 값 이상으로 일정 횟수 이상 반복되는 경우에는, 자동이득제어장치(100)가 입력신호의 변동 속도를 추종하지 못하는 것으로 판단하여, 제1주기 및 제2주기 중 짧은 주기로 산출된 평균값을 선택한다. 그 이외의 경우에는 보다 긴 주기로 산출된 평균값을 선택한다.

다음으로, 선택된 평균값을 기준레벨과 비교하여 이득 오차값을 산출한다(S340). 기준레벨은 자동이득제어장치(100)의 제어목표인 출력신호가 추종하여야 할 크기 레벨로서, 비교 대상인 평균값의 단위와 동일한 단위일 수도 있고 아닐 수도 있다.

다음으로, 산출된 이득 오차값을 필터링하여 이득 제어값을 산출하고, 산출된 이득 제어값으로 자동이득제어장치(100) 내에 구비된 가변 증폭기(110)의 증폭 이득을 제어한다(S350~S360). 예컨대, 이득 오차값을 기초로 P(Proportional), PI(Proportional-Integral), PD(Proportional-Differential), PID(Proportional-Integral-Differential) 제어 필터 등 잘 알려진 제어 필터를 이용하여 이득 제어값을 산출할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3에서는 과정 S310 내지 과정 S360을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명에 속하는 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서, 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S310 내지 과정 S360 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다. 후술할 도 4 역시 이와 동일하게 이해하여야 한다.

도 4는 자동이득제어장치에 입력되는 입력신호의 변동 속도의 변화에 따른 자동이득제어장치의 동작을 예시한 흐름도이다. 이하에서, 도 4의 과정들은 도 1의 자동이득제어장치(100)를 함께 참조하여 설명한다.

예컨대, 서로 다른 2개의 주기 중 긴 주기로 산출된 평균값을 기초로 가변 증폭기를 제어하는 상황(실시예에 따라, 긴 주기로 산출된 평균값을 이용하도록 초기설정(Default)되어 있을 수 있다)에서, 자동이득제어장치(100)는 긴 주기 및 짧은 주기로 각각 평균값을 산출한다(S410~S420).

다음으로, 긴 주기로 산출된 평균값과 짧은 주기로 산출된 평균값 간의 차이가 기 설정된 조건을 만족하는지 여부, 예컨대 일정 수준 이상으로 일정 횟수 이상 반복되는지 여부를 판단한다(S430).

자동이득제어장치(100)에 급변하는 입력신호가 입력되면, 입력신호의 급격한 변화로 인해 일시적으로 출력신호와 기준레벨 사이에 큰 오차가 발생하게 된다. 이때 이득 오차값을 생성하는 데 사용되는 값이 출력신호의 순시값이 아닌 출력신호의 평균값이므로, 산출 주기가 긴 평균값은 짧은 평균값에 비해 출력신호의 크기 변화량을 신속히 반영하지 못하게 된다. 따라서, 입력신호의 크기가 급변하는 경우, 긴 주기로 산출된 평균값과 짧은 주기로 산출된 평균값 간에 차이가 커지게 된다.

따라서, 제어수단(142)은 긴 주기로 산출된 평균값과 짧은 주기로 산출된 평균값 간의 차이가 예컨대 일정 수준 이상으로 일정 횟수 이상 반복되는 경우(S430의 '예'), 긴 주기에 대응하는 평균값을 기초로 동작하고 있는 자동이득제어장치(100)가 입력신호의 변동 속도를 적절한 응답속도로 추종하지 못하는 것으로 판단하고, 짧은 주기에 대응하는 평균값을 기초로 이득 오차값을 생성하도록 스위칭 수단을 제어한다(S440). 짧은 주기로 산출된 평균값은 긴 주기로 산출된 평균값에 비해 출력신호의 크기 변화량을 보다 신속히 반영할 수 있으므로, 이를 기초로 이득 오차값을 산출하도록 동작하는 상태에서 자동이득제어장치(100)는 입력신호의 급격한 변화에 보다 빠른 응답속도로 대응할 수 있다.

반면, 자동이득제어장치(100)가 입력신호의 변동 속도를 적절한 응답속도로 추종하고 있다고 판단되는 경우(S430의 '아니오')에는, 긴 주기에 대응하는 평균값을 기초로 이득제어를 수행하면서 입력신호의 변동 속도의 급변 여부를 지속적으로 판단한다.

한편, 입력신호의 급격한 변화에 대응하여 짧은 주기로 산출된 평균값을 기초로 이득제어를 수행하면서(S440), 자동이득제어장치(100)는 자동이득제어가 안정화되었는지 여부를 주기적 또는 비주기적으로 판단하게 된다(S450).

판단 결과 안정상태로 접어든 것으로 판단되는 경우(S460의 '예')에는, 페이딩 채널에 적합한 느린 응답속도로 입력신호의 변동에 대응하기 위해 다시 긴 주기로 산출된 평균값을 기초로 이득을 제어하게 된다(S460). 다시 말해, 자동이득제어가 안정화되었다고 판단된 경우, 제어수단(142)은 다시 긴 주기에 대응하는 평균값을 기초로 이득 오차값을 생성하도록 스위칭 수단(141)을 제어하는 디폴트 상태로 복귀한다. 반면, 자동이득제어가 아직 불안정한 경우(즉, 입력신호가 여전히 급변하고 있다고 판단되는 경우; S460의 '아니오')에는, 짧은 주기로 산출된 평균값을 기초로 이득제어를 수행하면서 주기적 또는 비주기적으로 자동이득제어의 안정화 여부를 지속적으로 판단한다.

자동이득제어가 안정화되었는지 여부는 예컨대, 필터부(150)의 출력인 이득 제어값의 변화량이 기설정된 값 이하로 감소하거나, 긴 주기로 산출된 평균값과 짧은 주기로 산출된 평균값 간의 차이가 일정 수준 이하로 감소하였는지 여부로 판단할 수 있다.

상술한 실시예에서는 각기 다른 주기로 산출된 2개의 평균값을 기초로 하여, 입력신호의 크기 변동 속도에 따라 적응적으로 응답속도를 변경할 수 있는 자동이득제어장치 및 그 제어방법을 예시하였다.

그러나 이러한 실시예에 한정되지 않고, 3개 이상의 주기로 산출된 평균값을 이용하는 실시 형태로 확장 가능함은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다고 할 것이다. 즉, 본 발명의 다른 실시 형태에서는, 각기 다른 주기로 복수의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값들 중 자동이득제어장치가 입력신호의 변동 속도에 대응하여 적절한 수준의 응답속도를 가질 수 있는 평균값을 결정하고, 결정된 평균값을 이용하여 이득 오차값을 산출하는 방식으로 구현될 수 있다.

현재 입력신호의 변동 속도에 가장 적절한 응답속도를 가질 수 있는 평균값을 결정하는 방식은, 예컨대, 인접한 긴 주기의 평균값과는 큰 차이를 보이면서도 인접한 짧은 주기의 평균값과는 거의 동일한 값을 보이는 평균값을 찾는 방식일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 자동이득제어장치 110: 가변 증폭기
120: 아날로그/디지털 변환기 130: 평균값계산부
140: 오차 생성부 141: 스위칭수단
142: 제어수단 143: 비교수단
150: 필터부

Claims

자동이득제어장치의 증폭 이득을 제어하는 방법에 있어서,
상기 자동이득제어장치의 출력신호의 크기를 서로 다른 주기로 평균하여 복수의 평균값을 산출하고, 산출된 상기 복수의 평균값 간의 차이에 근거하여 입력신호의 크기 변화를 감지하는 제1과정; 및
상기 입력신호의 크기 변화 정도에 기초하여, 상기 자동이득제어장치의 응답속도를 적응적으로 변경하는 제2과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치의 증폭 이득 제어 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2과정은,
상기 입력신호의 크기 변화 정도에 기초하여, 상기 복수의 평균값 중에서 소정의 산출주기를 갖는 평균값을 선택하는 과정; 및
선택된 평균값을 상기 소정의 산출주기로 입력받아 상기 자동이득제어장치 내에 구비된 가변 이득 증폭기에 되먹임할 이득 제어값을 산출하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치의 증폭 이득 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 이득 제어값은,
선택된 상기 평균값을 기준 레벨과 비교하여 이득 오차값을 산출하고, 산출된 상기 이득 오차값을 필터링하여 생성되는 것임을 특징으로 하는 자동이득제어장치의 증폭 이득 제어 방법.
제4항에 있어서,
상기 복수의 크기 평균값은,
제1주기로 상기 출력신호의 크기를 평균하여 산출한 제1평균값 및 상기 제1주기보다 짧은 제2주기로 상기 출력신호의 크기를 평균하여 산출한 제2평균값인 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치의 증폭 이득 제어 방법.
제5항에 있어서,
상기 제2과정은,
상기 제1평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 상태에서, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 간의 차이가 일정값 이상인 경우가 일정 횟수 이상이면 상기 제2주기마다 산출되는 상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하되, 상기 제1평균값을 이용하는 경우보다 상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것이 상기 자동이득제어장치의 응답속도가 빠른 것임을 특징으로 하는 자동이득제어장치의 증폭 이득 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 제2과정은,
상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 상태에서, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 간의 차이가 일정값 이하로 감소하는 경우 또는 상기 이득 제어값의 변화량이 일정값 이하로 감소하는 경우에는, 상기 제1평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것임을 특징으로 하는 자동이득제어장치의 증폭 이득 제어 방법.
이득 제어값에 따라 적응적으로 입력신호를 증폭하기 위한 이득증폭수단;
상기 이득증폭수단의 출력신호의 크기를 서로 다른 주기로 평균하여 복수의 평균값을 산출하는 평균값계산부;
산출된 상기 복수의 평균값 간의 차이에 근거하여 입력신호의 크기 변화를 감지하고, 감지된 입력신호의 크기 변화에 근거하여 상기 복수의 평균값 중 소정의 산출주기를 갖는 어느 하나의 평균값을 선택하고 선택된 평균값을 이용하여 상기 소정의 산출주기마다 이득 오차값을 산출하는 오차신호생성부; 및
상기 이득 오차값을 기초로 상기 이득 제어값을 산출하고, 산출된 상기 이득 제어값을 상기 이득증폭수단에 되먹임하는 필터부
를 포함하는 자동이득제어장치.
제8항에 있어서,
상기 이득 오차값은,
선택된 상기 평균값을 기준 레벨과 비교하여 산출되는 것임을 특징으로 하는 자동이득제어장치.
제8항에 있어서,
상기 오차신호생성부는,
상기 이득 오차값을 산출함에 있어서, 상기 자동이득제어장치가 상기 입력신호의 크기 변화 속도를 추종할 수 있는 응답속도를 갖도록, 상기 입력신호의 크기 변화 속도에 근거하여 상기 복수의 크기 평균값 중에서 어느 하나의 평균값을 선택하는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치.
제8항에 있어서,
상기 복수의 크기 평균값은,
제1주기로 상기 출력신호의 크기를 평균하여 산출한 제1평균값 및 상기 제1주기보다 짧은 제2주기로 상기 출력신호의 크기를 평균하여 산출한 제2평균값인 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치.
제11항에 있어서,
상기 오차신호생성부는,
상기 제1평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 상태에서, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 간의 차이가 일정값 이상인 경우가 일정 횟수 이상이면 상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치.
제12항에 있어서,
상기 오차신호생성부는,
상기 제2평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 상태에서, 상기 제1평균값과 상기 제2평균값 간의 차이가 일정값 이하로 감소하는 경우 또는 상기 이득 제어값의 변화량이 일정값 이하로 감소하는 경우에는, 상기 제1평균값을 이용하여 상기 이득 오차값을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치.
제8항에 있어서,
상기 오차신호생성부는,
상기 복수의 평균값 중 어느 하나를 입력받아 기설정된 기준 레벨과 비교하여 이득 오차값을 생성하는 비교수단;
상기 복수의 평균값 중 어느 하나를 상기 비교수단에 선택적으로 입력하는 스위칭수단; 및
상기 복수의 평균값을 비교하여 비교값을 산출하고, 상기 비교값이 기설정된 스위칭조건을 만족하는지 여부에 따라 상기 스위칭 수단을 제어하는 제어수단
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치.
제8항에 있어서,
상기 이득증폭수단의 출력은 상기 평균값계산부에 입력되기에 앞서서 디지털 포맷으로 변환되는 것을 특징으로 하는 자동이득제어장치.
수신신호의 레벨을 제어하는 무선신호수신기에 있어서,
상기 수신신호로부터 기저대역신호를 추출하는 기저대역신호추출부;
이득 제어값에 따라 적응적으로 상기 기저대역신호를 증폭하기 위한 이득증폭수단;
상기 이득증폭수단의 출력을 서로 다른 주기로 복수의 크기 평균값을 산출하기 위한 평균값계산부;
산출된 상기 복수의 크기 평균값 간의 차이에 근거하여 입력신호의 크기 변화를 감지하고, 감지된 입력신호의 크기 변화에 대응하여 상기 복수의 크기 평균값 중 어느 하나의 평균값을 선택하여 이득 오차값을 산출하기 위한 오차신호생성부; 및
상기 이득 오차값을 기초로 상기 이득 제어값을 산출하고, 산출된 상기 이득 제어값을 상기 이득증폭수단에 되먹임하기 위한 필터부
를 포함하는 무선신호수신기.