KR102494784B1 - 수신기 및 그 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
자동 이득 제어를 수행하는 수신기는 제1 가변 이득에 대응하여 제1 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제1 가변 이득 증폭기, 증폭된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 제2 주파수 대역의 신호를 제2 가변 이득에 대응하여 증폭하는 제2 가변 이득 증폭기, 및 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하여, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 간의 이득 비율을 타겟 범위 내로 유지하면서 총 이득을 제어하는 자동 이득 제어 회로를 포함한다.
Description
무선 통신 신호를 수신하는 수신기 및 그 동작 방법에 연관되며, 보다 구체적으로는 수신기의 자동 이득 제어 동작에 연관된다.
수신기의 출력 신호는 수신기의 입력 신호의 강도에 관계 없이 일정한 값의 진폭을 갖는 것이 필요할 수 있다. 또한 요구되는 신호 대 잡음 비(Signal-to-Noise Ratio; SNR) 성능을 갖추어야 한다. 이를 위해, 수신된 입력 신호의 강도에 따라 신호의 강도를 증폭시키는 비율인 수신기 내의 증폭기 이득(gain)이 가변적으로 제어될 수 있다.
이 때, 수신기의 이득을 자동으로 제어하는 자동 이득 제어 장치(Automatic Gain Control, AGC)는 수신된 입력 신호의 강도에 따라 수신기 내의 증폭기의 이득을 조정한다
일측에 따르면, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기는 제1 가변 이득에 대응하여 제1 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제1 가변 이득 증폭기, 증폭된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 제2 주파수 대역의 신호를 제2 가변 이득에 대응하여 증폭하는 제2 가변 이득 증폭기, 및 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하여, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 간의 이득 비율(gain ratio)을 타겟 범위(target range) 내로 유지하면서 총 이득을 제어하는 자동 이득 제어 회로를 포함한다.
일실시예에서, 상기 제1 주파수 대역은 무선 주파수 대역 및 중간 주파수 대역 중 적어도 하나에 대응하고, 상기 제2 주파수 대역은 기저대역에 대응한다. 일실시예에서, 상기 자동 이득 제어 회로는 상기 총 이득을 단위 스텝(unit step)만큼 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지한다.
일실시예에서, 상기 자동 이득 제어 회로는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득을 번갈아 가며(alternately) 증가시킨다. 일실시예에서, 상기 제1 가변 이득 증폭기의 단위 스텝과 상기 제2 가변 이득 증폭기의 단위 스텝은 상기 총 이득의 변화량이 일정한 단위 스텝 만큼 증가되도록 하는 값으로 제어될 수 있다.
일실시예에서, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기는 상기 타겟 범위를 제어하는 이득 비율 제어기를 더 포함한다. 자동 이득 제어를 수행하는 수신기는 상기 제2 주파수 대역의 신호로부터 임계값보다 더 큰 간섭을 검출하는 간섭 검출기(interference detector)를 더 포함하고, 상기 이득 비율 제어기는 상기 간섭 검출기의 간섭 검출 결과에 기초하여 상기 타겟 범위를 제어한다. 상기 간섭 검출기는 필터 및 수신 신호 강도 판별기(received signal strength indicator)를 포함할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기는 제1 가변 이득에 대응하여 무선 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제1 가변 이득 증폭기, 증폭된 상기 무선 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 중간 주파수 대역의 신호를 제2 가변 이득에 대응하여 증폭하는 제2 가변 이득 증폭기, 증폭된 상기 중간 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 기저대역의 신호를 제3 가변 이득에 대응하여 증폭하는 제3 가변 이득 증폭기, 및 상기 제1 가변 이득, 상기 제2 가변 이득 및 상기 제3 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하여, 상기 제1 가변 이득과 상기 제2 가변 이득의 합 및 상기 제3 가변 이득 간의 이득 비율을 타겟 범위 내로 유지하면서 총 이득을 제어하는 자동 이득 제어 회로를 포함한다.
일실시예에서, 상기 자동 이득 제어 회로는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득과 상기 제2 가변 이득의 합 및 상기 제3 가변 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지한다. 일실시예에서, 상기 자동 이득 제어 회로는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득과 상기 제2 가변 이득의 합 및 상기 제3 가변 이득을 번갈아 가며 증가시킨다. 일실시예에서, 상기 제1 가변 이득 증폭기의 단위 스텝, 상기 제2 가변 이득 증폭기의 단위 스텝 및 상기 제3 가변 이득 증폭기의 단위 스텝 중 적어도 하나는, 상기 총 이득의 변화량이 일정한 단위 스텝 만큼 증가되도록 하는 값으로 제어될 수 있다.
일실시예에서, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기는 상기 타겟 범위를 제어하는 이득 비율 제어기를 더 포함한다. 자동 이득 제어를 수행하는 수신기는 상기 기저대역의 신호로부터 임계값보다 더 큰 간섭을 검출하는 간섭 검출기를 더 포함하고, 상기 이득 비율 제어기는 상기 간섭 검출기의 간섭 검출 결과에 기초하여 상기 타겟 범위를 제어한다.
또 다른 일측에 따르면, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기의 동작 방법은, 수신된 제1 주파수 대역의 신호의 강도에 기초하여 총 이득을 설정하는 단계, 및 상기 총 이득에 따라, 상기 제1 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제1 가변 이득 증폭기의 이득인 제1 가변 이득 및 증폭된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 제2 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제2 가변 이득 증폭기의 이득인 제2 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 간의 이득 비율은 타겟 범위 내로 유지된다. 일실시예에서, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기의 동작 방법은 수신된 상기 제1 주파수 대역의 신호의 강도에 기초하여 상기 타겟 범위를 설정하는 단계를 더 포함한다.
일실시예에서, 상기 제어하는 단계는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지한다. 일실시예에서, 상기 제어하는 단계는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득을 번갈아 가며 증가시킨다.
도 1은 일실시예에 따른 수신기의 부분 블락도이다.
도 2는 일실시예에 따른 수신기의 이득 제어를 설명하고 이해를 돕기 위한 그래프이다.
도 3a 내지 3d는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성 및 잡음 지수를 나타낸 그래프이다.
도 4a 내지 4d는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성 및 잡음 지수를 나타낸 그래프이다.
도 5a 내지 5c는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 일실시예에 따른 수신기의 부분 블락도이다.
도 7은 일실시예에 따른 수신기의 부분 블락도이다.
도 8은 일실시예에 따른 수신기 동작 방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따른 수신기의 이득 제어를 설명하고 이해를 돕기 위한 그래프이다.
도 3a 내지 3d는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성 및 잡음 지수를 나타낸 그래프이다.
도 4a 내지 4d는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성 및 잡음 지수를 나타낸 그래프이다.
도 5a 내지 5c는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 일실시예에 따른 수신기의 부분 블락도이다.
도 7은 일실시예에 따른 수신기의 부분 블락도이다.
도 8은 일실시예에 따른 수신기 동작 방법에 대한 흐름도이다.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 수신기의 부분 블락도이다. 일실시예에 따른 수신기는 상이한 주파수 대역의 가변 이득 증폭기를 제어하는 AGC를 포함한다. 수신기의 블락도는 설명을 위하여 간략하게 도시되며, 일부 구성요소는 생략된다. 수신기는 안테나에서 수신된 입력 신호를 복수의 주파수 대역에서 증폭시켜 출력 신호가 요구되는 진폭을 가지도록 한다. 이를 위하여 AGC는 복수의 주파수 대역에서 신호를 증폭시키는 복수의 가변 이득 증폭기를 제어할 수 있다.
구체적으로, 수신기는 안테나에서 수신된 제1 주파수 대역의 신호를 제1 가변 이득 증폭기(110)를 이용하여 제1 주파수 대역에서 제1 가변 이득만큼 증폭시킬 수 있다. 또한, 수신기는 제1 가변 이득 증폭기(110)에 의해 증폭된 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 제2 주파수 대역의 신호를 생성할 수 있다. 또한, 수신기는 제2 주파수 대역의 신호를 제2 가변 이득 증폭기(120)를 이용하여 제2 주파수 대역에서 제2 가변 이득만큼 증폭시킬 수 있다. 또한, 수신기는 제2 가변 이득 증폭기(120)에 의해 증폭된 제2 주파수 대역의 신호를 디지털화하여 출력 신호를 생성할 수 있다. AGC(130)는 출력 신호가 요구되는 진폭을 가지도록 하기 위하여 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득을 제어할 수 있다. 일실시예에서, 제1 주파수 대역은 무선 주파수 대역 및 중간 주파수 대역 중 적어도 하나에 대응하고, 제2 주파수 대역은 기저대역에 대응한다.
도 2는 일실시예에 따른 수신기의 이득 제어를 설명하고 이해를 돕기 위한 그래프이다. 도 2는 출력 신호의 최종단 진폭을 일정하게 유지하기 위하여 수신 신호 강도에 따라 요구되는 수신기 총 이득을 보여준다. 수신 신호 강도가 높은 경우 수신기 총 이득은 상대적으로 낮게 설정되고, 수신 신호 강도가 낮은 경우 수신기 총 이득은 상대적으로 높게 설정될 수 있다. 일반적으로, 수신기 총 이득을 높이는 경우 수신기의 전력 소모가 증가될 수 있다.
수신기의 총 이득에 기여하는 가변 이득은, 예를 들어 무선 주파수 대역의 가변 이득, 중간 주파수 대역의 가변 이득 및 기저대역의 가변 이득을 포함할 수 있다. 이 경우, 수신기의 총 이득 
은 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
여기서, 
는 가변 이득 성분을 제외한 이득 성분을 나타내고, 
, 
및 
는 각각 무선 주파수 대역의 가변 이득, 중간 주파수 대역의 가변 이득 및 기저대역의 가변 이득을 나타낸다. 또한, I, J, K 는 각각의 대역에서의 증폭기의 스테이지의 수를 나타낸다.
멀티스테이지 시스템의 수신기에서, 총 잡음 지수 F 는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
여기서, Fn 은 n번째 블록에서의 잡음 지수를 나타내고, Gn 은 n번째 블록에서의 이득을 나타낸다. 수학식 2에서 보여지는 바와 같이, 수신기의 총 잡음 지수는 각 블록의 잡음 지수 및 이득의 조합으로 이루어진다. 따라서, 수신기의 각 블록 간의 이득 비율이 달라짐에 따라 총 이득이 동일하더라도 수신기의 총 잡음 지수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 무선 주파수 대역의 가변 이득과 기저대역의 가변 이득을 가지는 수신기에서 이득 비율 GR[n] 은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
수신기의 총 잡음 지수의 비선형성은 수신기의 수신 감도 및 소모 전력을 최적화할 때 불리하게 작용할 수 있다. 따라서, 수신기의 총 이득은 요구되는 값으로 유지하면서 수신기의 총 잡음 지수의 선형성을 향상시킨다면, 수신기의 수신 감도 및 소모 전력의 최적화를 통한 성능 개선을 기대할 수 있다.
도 3a 내지 3d는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성 및 잡음 지수를 나타낸 그래프이다. 일실시예에 따른 수신기는 상대적으로 큰 단위 스텝을 가진다. 단위 스텝은 AGC가 제어 가능한 가변 이득의 최소 단위를 지칭한다. 도시된 실시예에서, 무선 주파수 대역의 이득은 도 3a에 보여지는 바와 같이 상대적으로 큰 단위 스텝을 가지고, 기저대역의 이득은 도 3b에 보여지는 바와 같이 상대적으로 세밀한(fine) 단위 스텝을 가진다. 이러한 이득 구성을 통하여, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같은 수신기 총 이득을 구현할 수 있다.
다만, 수신기 총 이득의 증가에 따른 무선 주파수 대역의 이득 및 기저대역의 이득 간의 이득 비율은 도 3c에 보여지는 바와 같이 비선형성을 가진다. 즉, 상대적으로 큰 단위 스텝의 무선 주파수 대역의 이득이 증가 또는 감소할 때 이득 비율이 크게 변동되는 구간이 발생한다. 따라서, 수신기 총 이득의 증가에 따른 총 잡음 지수는 도 3d와 같이 나타날 것으로 예상되며, 이와 같은 잡음 지수 특성은 수신기의 소모 전력을 최적화할 때 불리하게 작용할 수 있다. 구체적으로, 도 3d에서 잡음 지수가 높은 지점을 기준으로 수신기 총 이득이 설정되는 경우, 잡음 지수가 선형적인 경우에 비하여 ΔP 만큼의 성능 손실이 발생할 수 있다.
도 4a 내지 4d는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성 및 잡음 지수를 나타낸 그래프이다. 일실시예에 따른 수신기는 상대적으로 세밀한 무선 주파수 대역 이득을 가진다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 무선 주파수 대역 이득 및 기저대역 이득은 둘 다 세밀한 단위 스텝을 가지도록 구성된다. 일실시예에서, 무선 주파수 대역 이득의 단위 스텝과 기저대역 이득의 단위 스텝은 수신기 총 이득의 변화량이 일정한 단위 스텝 만큼 증가되도록 하는 값으로 각각 선택될 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게, 무선 주파수 대역 이득의 단위 스텝과 기저대역 이득의 단위 스텝은 동일하도록 구성될 수도 있다.
한편, 수신기 총 이득의 증가에 따른 무선 주파수 대역의 이득 및 기저대역의 이득 간의 이득 비율은 도 4c에 보여지는 바와 같이 크게 변동되는 구간이 없이 일정한 값을 가지도록 제어된다. 도 4c에는 이상적으로 달성하고자 하는 이득 비율이 도시되었으며, 실제 구현에서는 이득 비율이 미리 정의된 타겟 범위를 벗어나지 않도록 제어될 수 있다. 타겟 범위는 이상적으로 달성하고자 하는 이득 비율을 중간 값으로 하고 원하는 성능에 따라 허용 가능한 값을 상한 및 하한으로 하는 범위를 지칭한다.
이득 비율이 크게 변동되는 구간이 없기 때문에, 수신기 총 이득의 증가에 따른 총 잡음 지수는 도 4d에 도시된 바와 같이 선형적 특성을 가진다. 이와 같은 잡음 지수 특성은 수신기의 소모 전력을 최적화할 때 유리하게 작용할 수 있다. 구체적으로, 예를 들어 도 3d에 도시된 잡음 지수를 가지는 수신기에 비하여 ΔP 만큼의 성능 개선을 기대할 수 있다.
도 5a 내지 5c는 일실시예에 따른 수신기의 이득 구성을 나타낸 그래프이다. 일실시예에 따른 수신기는 무선 주파수 대역 이득 및 기저대역 이득의 단위 스텝이 동일하도록 구성된다. 다만, 수신기 총 이득의 증가량이 일정하게 스텝 증분을 갖도록 하기 위해 무선 주파수 대역 이득의 단위 스텝과 기저대역 이득의 단위 스텝은 완전히 동일하지는 않게 조정될 수도 있다. 수신기의 무선 주파수 대역 이득 및 기저대역 이득은 각각 세밀한 단위 스텝을 가지도록 구성되며, 세밀한 단위 스텝의 크기는 설명을 위하여 확대 또는 과장되어 도시된다.
도 5a 및 도 5b에는 수신기 총 이득의 증가에 따른 무선 주파수 대역의 이득 및 기저대역의 이득이 각각 도시된다. 무선 주파수 대역의 이득 및 기저대역의 이득은 각각 세밀한 단위 스텝 ΔG(n)을 가지도록 구성된다. 이하에서는 요구되는 수신기 총 이득을 달성하면서도 무선 주파수 대역 이득 및 기저대역 이득 간의 이득 비율을 타겟 범위 내로 유지하는 자동 이득 제어 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
일실시예에서, AGC는 수신기 총 이득을 단위 스텝만큼 증가시킬 때, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 무선 주파수 대역의 이득 및 기저대역의 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지한다. 즉, AGC는 수신기 총 이득을 단위 스텝만큼 변동시킬 때, 무선 주파수 대역의 이득 또는 기저대역의 이득 중 어느 하나만이 단위 스텝만큼 변동되도록 제어한다.
상대적으로 큰 단위 스텝의 무선 주파수 대역 이득을 가지는 수신기의 경우, 수신기 총 이득을 단위 스텝만큼 증가시킬 때, 무선 주파수 대역의 이득이 큰 폭으로 증가하는 동시에 기저대역의 이득이 큰 폭으로 감소하는 구간이 발생한다(예를 들어, 도 3a 및 도 3b 참조). 따라서, 이러한 구간에서는 총 이득 중에서 무선 주파수 대역 이득이 차지하는 비중이 크게 증가하게 된다. 이로 인하여, 달성하고자 하는 수신기 총 이득은 얻을 수 있지만 수신기 총 잡음 지수의 선형성은 확보할 수 없다.
이에 비하여, 세밀한 단위 스텝의 무선 주파수 대역 이득을 가지는 수신기의 경우, AGC가 수신기 총 이득을 단위 스텝만큼 변동시킬 때, 무선 주파수 대역의 이득 또는 기저대역의 이득 중 어느 하나만이 세밀한 단위 스텝만큼 변동되도록 제어함으로써, 이득 비율이 크게 변동되는 구간이 발생하지 않도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, AGC는 요구되는 수신기 총 이득을 달성하면서도 무선 주파수 대역 이득 및 기저대역 이득 간의 이득 비율이 타겟 범위 내로 유지되도록 제어할 수 있다.
일실시예에서, AGC는 수신기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 무선 주파수 대역의 이득 및 기저대역의 이득을 번갈아 가며(alternately) 증가시킨다. 즉, AGC는 수신기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 변동시킬 때, 무선 주파수 대역의 이득 또는 기저대역의 이득 중 어느 하나가 연속적으로 증가하거나 연속적으로 감소하는 구간이 없도록 제어한다.
상대적으로 큰 단위 스텝의 무선 주파수 대역 이득을 가지는 수신기의 경우, 수신기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 무선 주파수 대역 이득이 고정된 상태로 기저대역의 이득만이 연속적으로 증가하는 구간이 발생한다(예를 들어, 도 3a 및 도 3b 참조). 따라서, 이러한 구간에서는 총 이득 중에서 기저대역의 이득이 차지하는 비중이 지속적으로 증가하게 된다. 이로 인하여, 달성하고자 하는 수신기 총 이득은 얻을 수 있지만 수신기 총 잡음 지수의 선형성은 확보할 수 없다.
이에 비하여, 세밀한 단위 스텝의 무선 주파수 대역 이득을 가지는 수신기의 경우, AGC가 수신기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 변동시킬 때, 무선 주파수 대역의 이득 또는 기저대역의 이득 중 어느 하나가 연속적으로 증가하거나 연속적으로 감소하는 구간이 없도록 제어함으로써, 이득 비율이 크게 변동되는 구간이 발생하지 않도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, AGC는 요구되는 수신기 총 이득을 달성하면서도 무선 주파수 대역 이득 및 기저대역 이득 간의 이득 비율이 타겟 범위 내로 유지되도록 제어할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 수신기의 부분 블락도이다. 일실시예에 따른 수신기는 상이한 주파수 대역의 가변 이득 증폭기를 제어하는 AGC를 포함한다. 수신기의 블락도는 설명을 위하여 간략하게 도시되며, 일부 구성요소는 생략된다. 수신기는 안테나에서 수신된 입력 신호를 복수의 주파수 대역에서 증폭시켜 출력 신호가 요구되는 진폭을 가지도록 한다. 이를 위하여 AGC는 복수의 주파수 대역에서 신호를 증폭시키는 복수의 가변 이득 증폭기를 제어할 수 있다.
구체적으로, 수신기는 안테나에서 수신된 제1 주파수 대역의 신호를 제1 가변 이득 증폭기(610)를 이용하여 제1 주파수 대역에서 제1 가변 이득만큼 증폭시킬 수 있다. 또한, 수신기는 제1 가변 이득 증폭기(610)에 의해 증폭된 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 제2 주파수 대역의 신호를 생성할 수 있다. 또한, 수신기는 제2 주파수 대역의 신호를 제2 가변 이득 증폭기(620)를 이용하여 제2 주파수 대역에서 제2 가변 이득만큼 증폭시킬 수 있다. 또한, 수신기는 제2 가변 이득 증폭기(620)에 의해 증폭된 제2 주파수 대역의 신호를 디지털화하여 출력 신호를 생성할 수 있다. AGC(630)는 출력 신호가 요구되는 진폭을 가지도록 하기 위하여 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득을 제어할 수 있다. 일실시예에서, 제1 주파수 대역은 무선 주파수 대역 및 중간 주파수 대역 중 적어도 하나에 대응하고, 제2 주파수 대역은 기저대역에 대응한다.
또한, 수신기는 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 간의 이득 비율의 타겟 범위를 설정하는 이득 비율 제어기(Gain Ratio Controller; GRC)(640)를 더 포함한다. 일실시예에서, GRC(640)는 써모미터 코드를 이용하여 달성하고자 하는 이득 비율에 따라 타겟 범위를 설정할 수 있다. 일반적으로 수신기 성능 최적화에 있어서, 총 이득 중 무선 주파수 대역 이득이 차지하는 비율이 낮아지면 수신기의 고선형성 특성을 얻는 데 유리하고, 총 이득 중 무선 주파수 대역 이득이 차지하는 비율이 높아지면 수신기의 저잡음 특성을 얻는 데 유리하다. GRC(640)는 원하는 성능에 따라 고선형성 특성 또는 저잡음 특성을 얻을 수 있도록 타겟 범위를 설정할 수 있다.
또한, 수신기는 미리 결정된 임계값보다 더 큰 간섭을 검출하는 간섭 검출기(interference detector)를 포함한다. 예를 들어, 간섭 검출기는 필터 및 수신 신호 강도 판별기(received signal strength indicator; RSSI)(650)를 포함할 수 있다.
GRC(640)는 간섭 검출기에 의해 임계값보다 더 큰 간섭이 검출되는지 여부에 기초하여 타겟 범위를 설정할 수 있다. 예를 들어, 간섭 검출기에 의해 임계값보다 더 큰 간섭이 검출된 경우, GRC(640)는 총 이득 중 무선 주파수 대역 이득이 차지하는 비율을 낮추어 고선형성 특성을 얻도록 타겟 범위를 설정할 수 있다. 반대로, 간섭 검출기에 의해 임계값보다 더 큰 간섭이 검출되지 않은 경우, GRC(640)는 총 이득 중 무선 주파수 대역 이득이 차지하는 비율을 높여 저잡음 특성을 얻도록 타겟 범위를 설정할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 수신기의 부분 블락도이다. 일실시예에 따른 수신기는 상이한 주파수 대역의 가변 이득 증폭기를 제어하는 AGC를 포함한다. 수신기의 블락도는 설명을 위하여 간략하게 도시되며, 일부 구성요소는 생략된다. 수신기는 안테나에서 수신된 입력 신호를 복수의 주파수 대역에서 증폭시켜 출력 신호가 요구되는 진폭을 가지도록 한다. 이를 위하여 AGC는 복수의 주파수 대역에서 신호를 증폭시키는 복수의 가변 이득 증폭기를 제어할 수 있다.
구체적으로, 수신기는 안테나에서 수신된 제1 주파수 대역의 신호를 제1 가변 이득 증폭기(710)를 이용하여 제1 주파수 대역에서 제1 가변 이득만큼 증폭시킬 수 있다. 또한, 수신기는 제1 가변 이득 증폭기(710)에 의해 증폭된 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 제2 주파수 대역의 신호를 생성할 수 있다. 또한, 수신기는 제2 주파수 대역의 신호를 제2 가변 이득 증폭기(720)를 이용하여 제2 주파수 대역에서 제2 가변 이득만큼 증폭시킬 수 있다. 또한, 수신기는 제2 가변 이득 증폭기(720)에 의해 증폭된 제2 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 제3 주파수 대역의 신호를 생성할 수 있다. 또한, 수신기는 제3 주파수 대역의 신호를 제3 가변 이득 증폭기(730, 740)를 이용하여 제3 주파수 대역에서 제3 가변 이득만큼 증폭시킬 수 있다. 또한, 수신기는 제3 가변 이득 증폭기(730, 740)에 의해 증폭된 제3 주파수 대역의 신호를 디지털화하여 출력 신호를 생성할 수 있다. AGC(750)는 출력 신호가 요구되는 진폭을 가지도록 하기 위하여 제1 가변 이득, 제2 가변 이득 및 제3 가변 이득을 제어할 수 있다. 일실시예에서, 제1 주파수 대역은 무선 주파수 대역에 대응하고, 제2 주파수 대역은 중간 주파수 대역에 대응하고, 제2 주파수 대역은 기저대역에 대응한다.
AGC(750)는 총 잡음 지수의 선형성을 높이기 위하여 제1 가변 이득, 제2 가변 이득 및 제3 가변 이득을 제어할 수 있다. 일실시예에서, 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득의 합과, 제3 가변 이득 간의 이득 비율이 타겟 범위 내로 유지하면서 총 이득을 제어할 수 있다. 일실시예에서, AGC(750)는 총 이득을 단위 스텝만큼 증가시킬 때, 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득의 합과, 제3 가변 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지할 수 있다. 일실시예에서, AGC(750)는 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득의 합과, 상기 제3 가변 이득을 번갈아 가며 증가시킬 수 있다. 일실시예에서, 수신기 총 이득이 증가하는 경우, 변화량이 일정한 스텝 만큼 변화되도록 된다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게, 제1 가변 이득 증폭기 및 제2 가변 이득 증폭기 중 적어도 하나의 단위 스텝과 제3 가변 이득 증폭기의 단위 스텝은 동일하도록 구성될 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 수신기 동작 방법에 대한 흐름도이다. 일실시예에 따른 수신기 동작 방법은 상이한 주파수 대역의 가변 이득 증폭기를 제어한다. 수신기 동작 방법은 예를 들어 도 1의 수신기 또는 도 6의 수신기에 관하여 수행될 수 있다.
단계 810에서, 수신기 동작 방법은 제1 주파수 대역의 신호를 수신한다. 예를 들어, 수신기의 안테나를 이용하여 제1 주파수 대역의 신호를 수신할 수 있다.
단계 820에서, 수신기 동작 방법은 제1 주파수 대역의 신호의 강도를 검출한다. 일반적으로 수신기의 출력 신호는 입력 신호의 강도에 관계 없이 일정한 값의 진폭을 가질 필요가 있다. 수신기의 출력 신호가 일정한 값의 진폭을 가지도록 하기 위한 자동 이득 제어를 수행하기 위해서는 수신된 입력 신호의 강도가 검출되어야 한다.
단계 830에서, 수신기 동작 방법은 검출된 제1 주파수 대역의 신호의 강도에 기초하여 수신기 총 이득을 설정한다. 수신기 총 이득은 검출된 신호의 강도에 반비례하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 검출된 신호의 강도가 상대적으로 낮은 값을 갖는 경우, 총 이득은 상대적으로 높은 값을 갖도록 설정될 수 있다. 도 2는 수신기의 출력 신호의 최종단 진폭을 일정하게 유지하기 위하여 요구되는 수신기 총 이득을 보여준다.
단계 840에서, 수신기 동작 방법은 수신기 총 이득에 따라, 제1 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제1 가변 이득 증폭기의 이득인 제1 가변 이득 및 증폭된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 제2 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제2 가변 이득 증폭기의 이득인 제2 가변 이득 중 적어도 하나를 제어한다. 일실시예에서, 수신기 동작 방법은 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득 간의 이득 비율을 타겟 범위 내로 유지할 수 있다. 즉, 수신기 동작 방법은 수신기의 총 이득을 요구되는 값으로 유지하면서 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득 간의 이득 비율이 원하는 타겟 범위에서 벗어나지 않도록 제어할 수 있다. 일실시예에서, 제1 주파수 대역은 무선 주파수 대역 및 중간 주파수 대역 중 적어도 하나에 대응하고, 제2 주파수 대역은 기저대역에 대응한다.
일실시예에서, 수신기 동작 방법은 제1 주파수 대역의 신호의 강도에 기초하여 달성하고자 하는 이득 비율에 따라 타겟 범위를 설정할 수 있다. 일반적으로, 채널 상태가 양호한(good) 경우 또는 근거리 통신 환경의 경우, 수신되는 신호의 강도는 상대적으로 높다. 이 경우, 수신기의 고선형성 특성에 대한 요구도는 비교적 낮다고 할 수 있으므로, 예를 들어 총 이득 중 무선 주파수 대역 이득의 비율을 높임으로써 성능을 최적화할 수 있다. 반대로, 채널 상태가 불량한(bad) 경우 또는 원거리 통신 환경의 경우 수신되는 신호의 강도는 상대적으로 낮다. 이 경우, 수신기의 고선형성 특성에 대한 요구도가 비교적 높다고 할 수 있으므로, 예를 들어 총 이득 중 무선 주파수 대역 이득의 비율을 낮춤으로써 성능을 최적화할 수 있다. 이러한 방식으로, 수신기 동작 방법은 채널 상태 또는 통신 환경에 기초하여 달성하고자 하는 이득 비율에 따라 타겟 범위를 설정할 수 있다.
일실시예에서, 수신기 동작 방법은 이득 비율을 타겟 범위 내로 유지하기 위하여 총 이득을 단위 스텝만큼 증가시킬 때, 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지할 수 있다. 또한, 수신기 동작 방법은 이득 비율을 타겟 범위 내로 유지하기 위하여 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득을 번갈아 가며(alternately) 증가시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 수신기 동작 방법은 제1 가변 이득 및 제2 가변 이득 간의 이득 비율이 타겟 범위에서 벗어나지 않도록 제어함으로써 총 잡음 지수의 선형성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 잡음 지수 특성은 수신기의 소모 전력을 최적화할 때 유리하게 작용할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (19)
- 제1 가변 이득에 대응하여 제1 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제1 가변 이득 증폭기;
증폭된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 제2 주파수 대역의 신호를 제2 가변 이득에 대응하여 증폭하는 제2 가변 이득 증폭기; 및
상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하여 총 이득을 제어하고, 상기 총 이득을 제어하는 동안에 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 간의 이득 비율(gain ratio)을 타겟 범위(target range) 내로 유지하는 자동 이득 제어 회로
를 포함하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 주파수 대역은 무선 주파수 대역 및 중간 주파수 대역 중 적어도 하나에 대응하고, 상기 제2 주파수 대역은 기저대역에 대응하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제1항에 있어서,
상기 자동 이득 제어 회로는 상기 총 이득을 단위 스텝(unit step)만큼 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제1항에 있어서,
상기 자동 이득 제어 회로는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득을 번갈아 가며(alternately) 증가시키는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 가변 이득 증폭기의 단위 스텝과 상기 제2 가변 이득 증폭기의 단위 스텝은 상기 총 이득의 변화량이 일정한 단위 스텝 만큼 증가되도록 하는 값으로 제어되는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제1항에 있어서,
상기 타겟 범위를 제어하는 이득 비율 제어기를 더 포함하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제6항에 있어서,
상기 제2 주파수 대역의 신호로부터 임계값보다 더 큰 간섭을 검출하는 간섭 검출기(interference detector)를 더 포함하고,
상기 이득 비율 제어기는 상기 간섭 검출기의 간섭 검출 결과에 기초하여 상기 타겟 범위를 제어하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제7항에 있어서,
상기 간섭 검출기는 필터 및 수신 신호 강도 판별기(received signal strength indicator)를 포함하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제1 가변 이득에 대응하여 무선 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제1 가변 이득 증폭기;
증폭된 상기 무선 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 중간 주파수 대역의 신호를 제2 가변 이득에 대응하여 증폭하는 제2 가변 이득 증폭기;
증폭된 상기 중간 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 기저대역의 신호를 제3 가변 이득에 대응하여 증폭하는 제3 가변 이득 증폭기; 및
상기 제1 가변 이득, 상기 제2 가변 이득 및 상기 제3 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하여 총 이득을 제어하고, 상기 총 이득을 제어하는 동안에 상기 제1 가변 이득과 상기 제2 가변 이득의 합 및 상기 제3 가변 이득 간의 이득 비율을 타겟 범위 내로 유지하는 자동 이득 제어 회로
를 포함하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제9항에 있어서,
상기 자동 이득 제어 회로는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득과 상기 제2 가변 이득의 합 및 상기 제3 가변 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제9항에 있어서,
상기 자동 이득 제어 회로는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득과 상기 제2 가변 이득의 합 및 상기 제3 가변 이득을 번갈아 가며 증가시키는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제9항에 있어서,
상기 제2 가변 이득 증폭기의 단위 스텝과 상기 제3 가변 이득 증폭기의 단위 스텝은 상기 총 이득의 변화량이 일정한 단위 스텝 만큼 증가되도록 하는 값으로 제어되는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제9항에 있어서,
상기 타겟 범위를 제어하는 이득 비율 제어기를 더 포함하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 제13항에 있어서,
상기 기저대역의 신호로부터 임계값보다 더 큰 간섭을 검출하는 간섭 검출기를 더 포함하고,
상기 이득 비율 제어기는 상기 간섭 검출기의 간섭 검출 결과에 기초하여 상기 타겟 범위를 제어하는, 자동 이득 제어를 수행하는 수신기. - 자동 이득 제어를 수행하는 수신기의 동작 방법에 있어서,
수신된 제1 주파수 대역의 신호의 강도에 기초하여 총 이득을 설정하는 단계; 및
상기 총 이득에 따라, 상기 제1 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제1 가변 이득 증폭기의 이득인 제1 가변 이득 및 증폭된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 주파수 변환하여 생성된 제2 주파수 대역의 신호를 증폭하는 제2 가변 이득 증폭기의 이득인 제2 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하는 단계는,
상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 적어도 하나를 제어하는 동안에 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 간의 이득 비율(gain ratio)을 타겟 범위(target range) 내로 유지하는
수신기 동작 방법. - 삭제
- 제15항에 있어서,
수신된 상기 제1 주파수 대역의 신호의 강도에 기초하여 상기 타겟 범위를 설정하는 단계를 더 포함하는 수신기 동작 방법. - 제15항에 있어서,
상기 제어하는 단계는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득 중 어느 하나는 증가시키고 다른 하나는 유지하는, 수신기 동작 방법. - 제15항에 있어서,
상기 제어하는 단계는 상기 총 이득을 단위 스텝만큼씩 복수 회 증가시킬 때, 상기 제1 가변 이득 및 상기 제2 가변 이득을 번갈아 가며(alternately) 증가시키는, 수신기 동작 방법.
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