KR101769137B1 - 수신 신호 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수신 신호가 없을 때에 목표 이득을 생성 및 저장하며 이 목표 이득을 기초로 수신 신호를 처리하는 수신 신호 처리 시스템 및 방법을 제안한다. 본 발명에 따른 시스템은 제1 신호를 수신하는 신호 수신부; 및 제1 신호를 수신하지 않을 때에 생성 저장된 목표 이득을 기초로 제1 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함한다.

Description

수신 신호 처리 시스템 및 방법 {System and method for processing received signal}

본 발명은 신호를 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 수신된 신호를 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

통신 시스템의 자동 이득 조절 장치는 수신 신호를 복원하기 위해 수신 RF 신호를 목표로 하는 신호 레벨로 증폭하는 것으로서, 수신 레벨에 따라 이득 조정값이 변하게 된다. 패킷 통신 시스템에서 패킷을 구성하는 프리앰블을 이용하여 자동 이득 조절 기능을 수신부에서 구현하며, 자동 이득 조절의 성능은 수신 감도에 영향을 준다.

자동 이득 조절의 방해 요소로서 수신 장치의 온도 변화와 전압 변화가 있으며, 이것들이 결국 수신 감도에 영향을 주게 되므로 온도 변화 요인과 전압 변화 요인을 제거한 자동 이득 조절 기능이 필요하다.

또한 자동 이득 조절을 수행하는 데에 걸리는 시간이 길어질수록 패킷을 구성하는 프리앰블 구간이 길어지게 되어 통신 전송 속도가 느려지게 되므로, 고속 통신을 위해서는 자동 이득 조절을 위한 프리앰블 구간을 줄이는 것이 요구되며 결국 자동 이득 조절 시간을 줄이는 것이 요구된다.

(선행문헌 1) 한국공개특허 제2011-0040502호 (공개일 : 2011.04.20.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수신 신호가 없을 때에 목표 이득을 생성 및 저장하며 이 목표 이득을 기초로 수신 신호를 처리하는 수신 신호 처리 시스템 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 제1 신호를 수신하는 신호 수신부; 및 상기 제1 신호를 수신하지 않을 때에 생성 저장된 목표 이득을 기초로 상기 제1 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 처리 시스템을 제안한다.

바람직하게는, 상기 신호 처리부는 상기 목표 이득을 기초로 상기 제1 신호의 레벨을 제어하여 상기 제1 신호를 처리한다.

바람직하게는, 상기 수신 신호 처리 시스템은 상기 제1 신호를 수신하지 않을 때에 제2 신호를 기초로 상기 목표 이득을 생성하는 목표 이득 생성부를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 목표 이득 생성부는, 상기 제2 신호를 생성하는 신호 생성부; 상기 제2 신호를 감쇄시킨 제3 신호와 상기 제2 신호를 기초로 상기 목표 이득에 따른 감쇄기 값을 산출하는 목표 이득 산출부; 및 상기 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 저장하는 목표 이득 저장부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 목표 이득 산출부는, 상기 제2 신호의 크기와 상기 제3 신호의 크기를 비교하는 신호 크기 비교부; 및 상기 제2 신호의 크기와 상기 제3 신호의 크기를 비교하여 얻은 결과를 기초로 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 상기 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 산출하는 감쇄기 감쇄량 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 감쇄기 감쇄량 제어부는 상기 제2 신호의 크기와 상기 제3 신호의 크기를 비교하여 얻은 결과를 기초로 감쇄기의 감쇄량을 조절하여 이득을 제어한다.

바람직하게는, 상기 감쇄기 감쇄량 제어부는 상기 제3 신호의 크기가 상기 제2 신호의 크기 이상인 것으로 판단되면 상기 감쇄량을 증가시키고 상기 제3 신호의 크기가 상기 제2 신호의 크기 미만인 것으로 판단되면 상기 감쇄량을 감소시킨다.

바람직하게는, 상기 신호 크기 비교부는 위상 고정 루프를 통한 상기 제2 신호의 수신 전계 강도와 상기 위상 고정 루프를 통한 상기 제3 신호의 수신 전계 강도를 상기 제2 신호의 크기와 상기 제3 신호의 크기로 이용한다.

바람직하게는, 상기 목표 이득 저장부는 룩업 테이블(LUT; Look-Up Table)을 이용하여 상기 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 저장한다.

바람직하게는, 상기 목표 이득 생성부는, 상기 제1 신호가 수신되는지 여부를 판단하는 신호 수신 판단부를 더 포함하며, 상기 신호 생성부는 상기 제1 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면 상기 제2 신호를 생성한다.

바람직하게는, 상기 목표 이득 생성부는, 상기 제1 신호가 입력되는 것을 차단하는 신호 차단부를 더 포함하며, 상기 신호 생성부는 상기 제1 신호의 입력이 차단되면 상기 제2 신호를 생성한다.

또한 본 발명은 제1 신호를 수신하는 단계; 및 상기 제1 신호를 수신하지 않을 때에 생성 저장된 목표 이득을 기초로 상기 제1 신호를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 처리 방법을 제안한다.

바람직하게는, 상기 처리하는 단계는 상기 목표 이득을 기초로 상기 제1 신호의 레벨을 제어하여 상기 제1 신호를 처리한다.

바람직하게는, 상기 수신하는 단계 이전에, 상기 제1 신호를 수신하지 않을 때에 제2 신호를 기초로 상기 목표 이득을 생성하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 목표 이득을 생성하는 단계는, 상기 제2 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 신호를 감쇄시킨 제3 신호와 상기 제2 신호를 기초로 상기 목표 이득에 따른 감쇄기 값을 산출하는 단계; 및 상기 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 저장하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 산출하는 단계는 상기 제2 신호의 크기와 상기 제3 신호의 크기를 비교하며, 상기 제2 신호의 크기와 상기 제3 신호의 크기를 비교하여 얻은 결과를 기초로 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 상기 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 산출한다.

바람직하게는, 상기 산출하는 단계는 상기 제2 신호의 크기와 상기 제3 신호의 크기를 비교하여 얻은 결과를 기초로 감쇄기의 감쇄량을 조절하여 이득을 제어한다.

바람직하게는, 상기 산출하는 단계는 상기 제3 신호의 크기가 상기 제2 신호의 크기 이상인 것으로 판단되면 상기 감쇄량을 증가시키고 상기 제3 신호의 크기가 상기 제2 신호의 크기 미만인 것으로 판단되면 상기 감쇄량을 감소시킨다.

바람직하게는, 상기 산출하는 단계는 위상 고정 루프를 통한 상기 제2 신호의 수신 전계 강도와 상기 위상 고정 루프를 통한 상기 제3 신호의 수신 전계 강도를 상기 제2 신호의 크기와 상기 제3 신호의 크기로 이용한다.

바람직하게는, 상기 저장하는 단계는 룩업 테이블(LUT; Look-Up Table)을 이용하여 상기 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 저장한다.

바람직하게는, 상기 목표 이득을 생성하는 단계는, 상기 제2 신호를 생성하는 단계 이전에, 상기 제1 신호가 수신되는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 신호를 생성하는 단계는 상기 제1 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면 상기 제2 신호를 생성한다.

바람직하게는, 상기 목표 이득을 생성하는 단계는, 상기 제2 신호를 생성하는 단계 이전에, 상기 제1 신호가 입력되는 것을 차단하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 신호를 생성하는 단계는 상기 제1 신호의 입력이 차단되면 상기 제2 신호를 생성한다.

또한 본 발명은 수신 신호 처리 방법을 실행시키는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제안한다.

본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 통신 시스템에서 온도 변화나 전압 변화에 관계없이 자동 이득 조절이 가능하다.

둘째, 목표 이득을 룩업 테이블에 저장하여 이용함으로써 신호 이득을 자동으로 조절하는 데에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있으며, 이에 따라 고속 통신 시스템에서도 효과적으로 자동 이득 조절을 수행하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 이득 계산 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 신호 이득 계산 장치를 구성하는 룩업 테이블 기반 조정기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 도 2의 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기의 기능을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패킷 통신 시스템의 RF 수신기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 5는 도 4의 RF 수신기에서 이득 제어부의 제어 기능을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 RF 수신기의 작동 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 이득 계산 장치의 작동 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신 신호 처리 시스템의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 9는 도 8의 수신 신호 처리 시스템을 구성하는 목표 이득 생성부의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 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. 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 자동 이득 조절이 가능한 장치 및 방법에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 이득 계산 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 1에 따르면, 신호 이득 계산 장치(100)는 스위치(110), 제1 결합기(120), 제1 감쇄기(130), 증폭기(140), 제2 결합기(150), 신호 발생기(160) 및 룩업 테이블 기반 조정기(170)를 포함한다.

신호 이득 계산 장치(100)는 수신 감도에 영향을 주는 온도 변화 요인과 전압 변화 요인을 제거하고 자동 이득 조절 기능의 수행 시간을 줄이기 위하여 신호 발생기(160)를 추가한 것이다. 이러한 신호 이득 계산 장치(100)는 패킷 데이터의 수신 신호가 없는 구간에서 목표 이득을 계산하여 룩업 테이블(LUT; Look-Up Table)을 구성할 수 있게 하고, 실제 패킷 데이터가 수신되어 자동 이득 조절이 수행될 경우에는 사전에 구성된 룩업 테이블의 감쇄기 값을 사용하여 빠른 이득 조정을 가능하게 한다.

스위치(110)는 입력 신호를 통과시키거나(switch on) 차단시키는(switch off) 기능을 수행한다. 스위치(110)는 패킷 데이터의 수신 신호가 없을 때에 룩업 테이블 기반 조정기(170)를 통해 목표 이득 계산이 가능해지도록 입력 신호를 차단시키는 기능을 수행할 수 있다.

제1 결합기(120)는 입력측 결합기로서, 안테나(미도시)를 통해 RF 신호가 수신된 뒤 이 RF 신호가 스위치(110)를 거쳐 입력되면 이 RF 신호를 제1 감쇄기(130)로 출력하는 기능을 수행한다. 또한 제1 결합기(120)는 스위치(110)를 거쳐 입력되는 RF 신호가 없을 때 신호 발생기(160)에 의해 생성된 신호(RF 1)가 입력되면 이 신호를 제1 감쇄기(130)로 출력하는 기능을 수행한다.

제1 감쇄기(130)는 제1 결합기(120)로부터 입력된 신호를 감쇄시키는 기능을 수행한다. 제1 감쇄기(130)는 미리 정해진 감쇄기 값을 기초로 감쇄량을 제어하며, 이 감쇄량을 기초로 입력 신호를 감쇄시킬 수 있다.

증폭기(140)는 제1 감쇄기(130)에 의해 감쇄된 신호를 증폭시키는 기능을 수행한다.

제2 결합기(150)는 출력측 결합기로서, 증폭기(140)에 의해 증폭된 신호를 외부로 출력시키는 기능을 수행한다. 제2 결합기(150)는 신호 발생기(160)에 의해 생성된 신호가 제1 감쇄기(130)와 증폭기(140)를 차례대로 거쳐 감쇄 및 증폭되면 이 신호를 룩업 테이블 기반 조정기(170)로 입력시킬 수 있다. 이 경우 제2 결합기(150)는 피드백 루프에 따라 작동될 수 있다.

신호 발생기(160)는 미리 정해진 신호를 생성하여 제1 결합기(120)와 룩업 테이블 기반 조정기(170)로 출력하는 기능을 수행한다. 신호 발생기(160)는 스위치(110)에 의해 외부로부터 입력되는 신호가 없으면 상기한 기능을 수행할 수 있다.

룩업 테이블 기반 조정기(170)는 RF 1 신호와 RF 2 신호가 입력되면 RF 1 신호와 RF 2 신호를 비교하여 온도 변화와 전압 변화가 고려된 감쇄기 값(감쇄기(130)의 감쇄량)을 산출하는 기능을 수행한다. 상기에서 RF 1 신호는 신호 발생기(160)로부터 룩업 테이블 기반 조정기(170)로 직접 입력되는 신호를 의미하며, RF 2 신호는 신호 발생기(160)에 의해 생성된 뒤 제1 결합기(120), 제1 감쇄기(130), 증폭기(140) 및 제2 결합기(150)를 차례대로 거쳐 입력되는 신호를 의미한다.

룩업 테이블 기반 조정기(170)는 감쇄기 값이 산출되면 이 감쇄기 값을 룩업 테이블에 저장하는 기능도 수행한다.

패킷 통신 시스템의 수신기는 이상 도 1을 참조하여 설명한 신호 이득 계산 장치(100)를 통해 수신 신호가 입력되어 자동 이득 조절이 요구되는 순간에 룩업 테이블의 저장값을 참조하여 제1 감쇄기(130)의 감쇄량을 즉시 조정함으로써 피드백 루프에서 소요되는 시간을 제거하여 빠른 이득 조정이 가능하도록 할 수 있다.

도 2는 도 1의 신호 이득 계산 장치를 구성하는 룩업 테이블 기반 조정기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 2에 따르면, 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 D/A 컨버터(171), 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172) 및 검출 회로(173)를 포함한다.

D/A 컨버터(171)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 D/A 컨버터(171)는 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)에 의해 생성된 제어값을 변환시켜 제1 감쇄기(130)로 전송하는 기능을 수행한다. 제1 감쇄기(130)는 D/A 컨버터(171)로부터 수신된 제어값을 기초로 감쇄량을 증가 또는 감소시켜 이득을 제어하는 기능을 수행한다.

검출 회로(173)는 RF 1 신호과 RF 2 신호가 입력되면 이 두 신호들(RF 1 신호과 RF 2 신호)을 검출하는 기능을 수행한다. 신호 발생기(160)에서 생성된 신호는 제1 결합기(120)에 인가됨과 동시에 검출 회로(173)로 RF 1 신호로 입력된다. 또한 출력 신호의 크기를 판단하기 위하여 제2 결합기(150)에서 추출된 신호는 검출 회로(173)로 RF 2 신호로 입력된다.

룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 RF 2 신호의 크기가 RF 1 신호의 크기 이상인 것으로 판단되면(즉 출력이 큰 것으로 판단되면), 제1 감쇄기(130)의 감쇄량이 증가되도록 제어값을 생성하며, 이 제어값을 D/A 컨버터(171)로 출력하는 기능을 수행한다.

또한 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 RF 2 신호의 크기가 RF 1 신호의 크기 미만인 것으로 판단되면(즉 출력이 작은 것으로 판단되면), 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 제1 감쇄기(130)의 감쇄량이 감소되도록 제어값을 생성하며, 이 제어값을 D/A 컨버터(171)로 출력하는 기능을 수행한다.

룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 프로그램으로 동작이 가능한 것으로서, 검출 회로(173)에 의해 검출된 RF 1 신호의 크기(입력값의 크기)와 RF 2 신호의 크기(출력값의 크기)를 비교하여 RF 2 신호의 크기가 RF 1 신호의 크기 이상인지 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 다음 순서에 따라 상기한 기능을 수행할 수 있다.

먼저 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 자동 이득 조절 기능을 수행하기 위한 목표 이득값을 설정한다. 이후 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 PLL 주파수를 선택한 후 RF 1를 선택한다. 이후 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 RF 1의 RSSI 값을 읽고 이 값을 입력값으로 룩업 테이블에 저장한다.

이후 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 RF 1과 동일한 방식으로 RF 2를 선택하고, RF 2의 RSSI 값을 읽어 이 값을 출력값으로 룩업 테이블에 저장한다.

이후 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 입력값과 출력값을 비교하여 그 비교 결과에 따라 제1 감쇄기(130)의 값을 조절하는 방법을 제공하여 목표 이득값에 대응되는 감쇄기 값이 구해지면 이 감쇄기 값을 룩업 테이블에 저장한다.

룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 도 3에 도시된 바와 같이 감쇄기 값 저장시에 룩업 테이블의 주소를 목표 이득값에 대응되도록 하고, 이 주소에 감쇄기 값을 저장한다. 도 3은 도 2의 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기의 기능을 설명하기 위한 참고도이다.

도 3을 참조하면, 룩업 테이블의 주소(210)는 목표 이득값(220)으로부터 직접 계산 가능하며, 룩업 테이블 기반 마이크로 제어기(172)는 이 주소(210)에 감쇄기 값(230)을 저장한다.

한편 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 제2 감쇄기(174)를 더 포함할 수 있다.

제2 감쇄기(174)는 RF 2 신호를 감쇄시키는 기능을 수행한다. RF 2 신호와 검출 회로(173)의 입력 범위를 비교하여 RF 2 신호의 크기가 검출 회로(173)의 입력 범위를 벗어나는 것으로 판단되면, 제2 감쇄기(174)는 RF 2 신호가 검출 회로(173)의 입력 범위를 벗어나지 않도록 RF 2 신호를 감쇄시키는 기능을 수행한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패킷 통신 시스템의 RF 수신기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 4를 참조하면, RF 수신기(300)는 수신 안테나(305), 저잡음 증폭기(310), 제1 필터(315), 믹서(320), 제2 필터(325), 가변 이득 증폭기(330), 제1 전력 검파기(335), 제1 컨버터(340), 이득 제어부(345), 제2 컨버터(350), 제2 전력 검파기(355) 및 제3 컨버터(360)를 포함한다.

수신 안테나(305)는 외부로부터 RF 신호를 수신하는 기능을 수행한다.

저잡음 증폭기(LNA; Low Noise Amplifier)(310)는 수신 안테나(305)에 의해 수신된 RF 신호를 저잡음으로 증폭시키는 기능을 수행한다.

제1 필터(315)는 저잡음 증폭기(310)에 의해 증폭된 신호에서 미리 정해진 대역의 신호만을 통과시키는 기능을 수행한다. 제1 필터(315)는 BPF(Band Pass Filter)로 구현될 수 있다.

믹서(320)는 제1 필터(315)에 의해 필터링된 신호와 미리 정해진 주파수 신호(ex. f_c)를 혼합하여 혼합 신호를 생성하는 기능을 수행한다.

제2 필터(325)는 믹서(320)에 의해 생성된 혼합 신호에서 미리 정해진 대역의 신호만을 통과시키는 기능을 수행한다. 제2 필터(325)도 제1 필터(315)와 마찬가지로 BPF로 구현될 수 있다.

가변 이득 증폭기(VGA; Variable Gain Amplifier)(330)는 목표 이득값을 기초로 제2 필터(325)에 의해 필터링된 신호를 증폭시키는 기능을 수행한다. 본 발명에서 제안하는 도 1의 신호 이득 계산 장치(100)는 이러한 가변 이득 증폭기(330) 내에 구비되거나 가변 이득 증폭기(330)의 전후에 구비될 수 있다.

제1 전력 검파기(Power Detector; 335)는 가변 이득 증폭기(330)에 의해 증폭된 신호로부터 이 신호의 레벨값을 나타내는 신호를 검출하는 기능을 수행한다.

제1 컨버터(340)는 제1 전력 검파기(335)에 의해 검출된 신호를 디지털 신호로 변환시키는 기능을 수행한다. 제1 컨버터(340)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 ADC(Analog Digital Converter)로 구현될 수 있다.

제2 컨버터(350)는 가변 이득 증폭기(330)에 의해 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환시켜 수신기 모뎀(Rx modem)으로 전송하는 기능을 수행한다. 제2 컨버터(350)는 제1 컨버터(340)와 마찬가지로 ADC로 구현될 수 있다.

제2 전력 검파기(Power Detector; 355)는 저잡음 증폭기(310)에 의해 증폭된 신호로부터 이 신호의 레벨값을 나타내는 신호를 검출하는 기능을 수행한다.

제3 컨버터(360)는 제2 전력 검파기(355)에 의해 검출된 신호를 디지털 신호로 변환시키는 기능을 수행한다. 제3 컨버터(360)는 제1 컨버터(340), 제2 컨버터(350) 등과 마찬가지로 ADC로 구현될 수 있다.

이득 제어부(345)는 AGC(Automatic Gain Control) 기능을 수행하는 것으로서, 제3 컨버터(360)에 의해 변환된 신호와 제1 컨버터(340)에 의해 변환된 신호를 기초로 수신 신호의 이득을 제어하는 기능을 수행한다. 이득 제어부(345)는 가변 이득 증폭기(330)를 제어함으로써 수신 신호의 이득을 제어할 수 있다.

RF 수신기(300)에서 이득 제어부(345)는 저잡음 증폭기(310)와 가변 이득 증폭기(330)의 제어를 통해 프리앰블 0 구간 내에서 제2 컨버터(350)의 입력 범위 내의 수신 레벨(ex. -25dBm)에 신호 세기를 맞춘다. 그런데 가변 이득 증폭기(330)가 온도 변화와 전압 변화에 민감하면, 이득 제어부(345)가 정상적으로 동작하는 데에 어려움이 따른다. 본 발명에서는 RF 수신기(300)가 가변 이득 증폭기(330) 부근에 신호 이득 계산 장치(100)를 구비함으로써 온도 변화와 전압 변화에도 안정적인 AGC 제어를 수행할 수 있다.

또한 신호 이득 계산 장치(100)는 룩업 테이블 기반 조정기(170)를 구비함으로써 AGC 제어가 지시하는 목표 이득값에 해당되는 제1 감쇄기(130)의 값을 지연 시간 없이 설정함으로써 종래의 이득 조절 장치에 비하여 프리앰블 0의 구간을 줄일 수 있다.

도 5는 도 4의 RF 수신기에서 이득 제어부의 제어 기능을 설명하기 위한 참고도이다. 도 5의 (a)는 이득 제어부(345)가 저잡음 증폭기(310)를 제어하는 방법을 설명하기 위한 참고도이고, 도 5의 (b)는 이득 제어부(345)가 가변 이득 증폭기(330)를 제어하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

도 5의 (a)에서 A, B, C 및 D는 각각 다음 순서에 따라 수행된다.

- A

① 수신 전력 측정 시작

- B

① 수신 전력 측정 마무리

② 필요시 LNA 이득 변경

③ 수신 전력 측정 시작

- C

① 수신 전력 측정 마무리

② 이전 LNA 이득으로 유지

③ 수신 전력 측정 시작

- D

① 수신 전력 측정 마무리

② 필요시 LNA 이득 변경

③ 수신 전력 측정 시작

한편 도 5의 (b)에서 E, F, G 및 H는 각각 다음 순서에 따라 수행된다.

- E

① 수신 전력 측정 시작

- F

① 수신 전력 측정 마무리

② -20dBm과 측정된 전력 비교

③ 차이에 따른 VGA 이득 조정

④ 수신 전력 측정 시작

- G

① 수신 전력 측정 마무리

② 이전 VGA 이득으로 유지

③ 수신 전력 측정 시작

- H

① 수신 전력 측정 마무리

② -20dBm과 측정된 전력 비교

③ 차이에 따른 VGA 이득 조정

④ 수신 전력 측정 시작

한편 패킷 통신에서 프리앰블은 프리앰블 0, 프리앰블 1, 프리앰블 2, 프리앰블 3 등의 순서로 구성된다. 프리앰블 0은 RF 수신기(300)의 AGC 동작을 위한 것이다. 프리앰블 0은 AGC 동작에 의한 수렴이 충분히 되는 길이의 +1과 -1의 심볼로 구성된다.

프리앰블 1은 수신 프레임의 시작점 동기를 위한 것이다. 프리앰블 1은 프레임 동기를 위한 무작위 +1 및 -1 심볼로 구성된다.

프리앰블 2는 반송파 주파수 동기 및 무선 채널 추정을 위한 것이다. 프리앰블 2는 프레임 동기의 재확인, 정밀한 주파수 오차 보정 및 채널 추정의 용도로 사용된다.

프리앰블 3은 물리 계층의 제어 정보 전송용이다. 프리앰블 3은 데이터의 채널 코딩, 변조 종류, 패킷 길이 등의 정보를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 RF 수신기의 작동 방법을 설명하는 흐름도이다.

RF 수신기(300)의 주제어부(미도시)는 수신 안테나(305)를 통해 미리 정해진 시간마다 패킷 신호가 수신되는지 여부를 판단한다(S410). S410 단계는 RF 수신기(300)의 이득 제어부(345)에 의해 수행되는 것도 가능하다.

패킷 신호가 수신된 것으로 판단되면, 이득 제어부(345)는 룩업 테이블에 저장된 목표 이득값을 기초로 수신 신호의 이득을 제어하여 수신 신호를 처리한다(S430).

반면 패킷 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면, 신호 이득 계산 장치(100)는 목표 이득값을 생성하여 룩업 테이블에 저장하는 알고리즘을 수행한다(S420). 신호 이득 계산 장치(100)에 의해 수행되는 이러한 알고리즘은 도 7을 참조하여 자세하게 후술한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 이득 계산 장치의 작동 방법을 설명하는 흐름도이다.

룩업 테이블 기반 조정기(170)가 초기화 이후 임의로 초기 이득값을 설정한다(S505). 룩업 테이블 기반 조정기(170)에 의해 설정된 초기 이득값은 감쇄기 값으로 이용된다.

초기화가 수행되면, 스위치(110)가 외부로부터 RF 신호가 입력되지 못하도록 스위칭 오프(switching off)시킨다. 이후 신호 발생기(160)가 미리 정해진 신호를 생성하여 제1 결합기(120)와 룩업 테이블 기반 조정기(170)로 출력한다.

제1 결합기(120)로 출력된 신호가 제1 감쇄기(130), 증폭기(140), 제2 결합기(150) 등을 차례대로 거쳐 RF 2 신호로써 룩업 테이블 기반 조정기(170)로 입력되고, 신호 발생기(160)에 의해 출력된 신호가 RF 1 신호로써 룩업 테이블 기반 조정기(170)로 직접 입력되면, 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 RF 1 신호와 RF 2 신호를 기초로 목표 이득에 따른 감쇄기 값을 산출한다.

먼저 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 PLL 주파수를 선택하고(S510) 이 PLL 주파수를 기초로 RF 1 신호를 선택한다(S515). 이후 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 RF 1 신호의 RSSI 값을 읽어(S520) 이를 룩업 테이블에 저장한다(S525).

또한 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 RF 2 신호를 선택하며(S530), RF 1 신호의 경우와 마찬가지로 RF 2 신호의 RSSI 값을 읽어(S535) 이를 룩업 테이블에 저장한다(S540).

이후 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 룩업 테이블에 저장된 정보를 바탕으로 RF 1 신호의 RSSI 값과 RF 2 신호의 RSSI 값을 비교하여 입력값과 출력값이 동일한지 여부를 판단한다(S545). 여기서 입력값은 RF 1 신호의 RSSI 값을 의미하며, 출력값은 RF 2 신호의 RSSI 값을 의미한다.

입력값과 출력값이 동일한 것으로 판단되면, 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 이때의 감쇄기 값을 목표 이득값에 대응되는 주소의 룩업 테이블에 저장한다(S550).

반면 입력값과 출력값이 동일하지 않은 것으로 판단되면, 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 출력값이 입력값보다 큰 지 여부를 판단한다(S555).

출력값이 입력값보다 큰 것으로 판단되면, 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 감쇄기 값을 증가시킨다(S560).

이후 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 RF 1 신호의 RSSI 값을 다시 읽어(S565) 입력값과 출력값이 동일한지 여부를 다시 판단한다(S580).

입력값과 출력값이 여전히 동일하지 않은 것으로 판단되면, 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 입력값과 출력값이 동일해질 때까지 S555 단계 내지 S580 단계를 반복적으로 수행한다.

반면 입력값과 출력값이 동일한 것으로 판단되면, 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 이때의 감쇄기 값을 목표 이득값에 대응되는 주소의 룩업 테이블에 저장한다(S585). 패킷 데이터 통신에서는 패킷이 수신되지 않는 구간에서 본 발명에서 제안한 이 과정을 수행하여 룩업 테이블을 구성한다. 구성된 룩업 테이블은 패킷 데이터의 수신시 프리앰블을 이용한 AGC 제어에 이용되어 목표 이득값에 해당되는 감쇄기 값을 제공한다.

한편 S555 단계에서 출력값이 입력값보다 작은 것으로 판단되면, 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 감쇄기 값을 감소시킨다(S570).

이후 룩업 테이블 기반 조정기(170)는 RF 1 신호의 RSSI 값을 다시 읽어(S575) 입력값과 출력값이 동일한지 여부를 다시 판단한다(S580).

이상 설명한 본 발명은 온도 변화와 전압 변화에 관계없이 목표한 이득값으로 이득이 유지되도록 하면서 빠른 자동 이득 조정이 가능하게 한 것이다. 패킷 통신 시스템에서 패킷 데이터의 앞부분은 프리앰블로 구성되어 수신 신호의 레벨을 일정한 수준으로 증폭하는 AGC(Automatic Gain Control)에 이용된다.

통신 시스템의 수신부는 운용 중 온도 변화와 전압 변화가 발생하여 자동 이득 조절 기능에 영향을 미치게 되는데, 이러한 영향을 제거하지 않으면 목표 이득값대로 수신 신호가 증폭되지 않으므로 AGC 성능에 영향을 주고 결국 수신 감도가 저하된다.

피드백 루프를 이용하여 이러한 영향을 제거할 경우 자동 이득 조절시 지연 시간이 생길 수밖에 없으나, 본 발명에서는 수신 신호가 없는 상태에서 피드백 루프를 이용하여 목표 이득값에 대한 감쇄기 값을 구하여 룩업 테이블에 저장한 후, 패킷 데이터 수신시 룩업 테이블을 이용하여 자동 이득 조절을 수행함으로써, 이득 설정에 따른 지연 시간을 줄일 수 있으며, 이로부터 자동 이득 제어를 위한 프리앰블의 구간도 줄이는 것이 가능해져, 줄어든 프리앰블 구간만큼 데이터 전송 구간을 늘일 수 있도록 하여 통신 속도를 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 통신 시스템의 자동 이득 조절 장치에 적용할 수 있다.

이상 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신 신호 처리 시스템의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 8에 따르면, 수신 신호 처리 시스템(600)은 신호 수신부(610), 신호 처리부(620), 목표 이득 생성부(630), 전원부(640) 및 주제어부(650)를 포함한다.

전원부(640)는 수신 신호 처리 시스템(600)을 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.

주제어부(650)는 수신 신호 처리 시스템(600)을 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.

신호 수신부(610)는 제1 신호를 수신하는 기능을 수행한다. 신호 수신부(610)는 RF 수신기(300)의 수신 안테나(305)에 대응하는 개념이다.

신호 처리부(620)는 제1 신호를 수신하지 않을 때에 생성 저장된 목표 이득을 기초로 제1 신호를 처리하는 기능을 수행한다. 신호 처리부(620)는 RF 수신기(300)에 대응하는 개념이다.

신호 처리부(620)는 목표 이득을 기초로 제1 신호의 레벨을 제어하여 제1 신호를 처리할 수 있다.

목표 이득 생성부(630)는 제1 신호를 수신하지 않을 때에 제2 신호를 기초로 목표 이득을 생성하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 목표 이득 생성부(630)는 신호 이득 계산 장치(100)에 대응하는 개념이다.

도 9는 도 8의 수신 신호 처리 시스템을 구성하는 목표 이득 생성부의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 9에 따르면, 목표 이득 생성부(630)는 신호 생성부(632), 목표 이득 산출부(634) 및 목표 이득 저장부(637)를 포함할 수 있다.

신호 생성부(632)는 제2 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 신호 생성부(632)는 신호 발생기(160)에 대응하는 개념이다.

목표 이득 산출부(634)는 제2 신호를 감쇄시켜 얻은 제3 신호와 제2 신호를 기초로 목표 이득에 따른 감쇄기 값을 산출하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 목표 이득 산출부(634)는 룩업 테이블 기반 조정기(170)에 대응하는 개념이다.

목표 이득 산출부(634)는 신호 크기 비교부(635) 및 감쇄기 감쇄량 제어부(636)를 포함할 수 있다.

신호 크기 비교부(635)는 제2 신호의 크기와 제3 신호의 크기를 비교하는 기능을 수행한다.

신호 크기 비교부(635)는 위상 고정 루프(PLL; Phase Locked Loop)를 통한 제2 신호의 수신 전계 강도(RSSI; Received Signal Strength Indication)와 위상 고정 루프를 통한 제3 신호의 수신 전계 강도를 제2 신호의 크기와 제3 신호의 크기로 이용할 수 있다.

감쇄기 감쇄량 제어부(636)는 제2 신호의 크기와 제3 신호의 크기를 비교하여 얻은 결과를 기초로 감쇄기의 감쇄량을 제어하여 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 산출하는 기능을 수행한다.

감쇄기 감쇄량 제어부(636)는 제2 신호의 크기와 제3 신호의 크기를 비교하여 얻은 결과를 기초로 감쇄기의 감쇄량을 조절하여 이득을 제어할 수 있다.

감쇄기 감쇄량 제어부(636)는 제3 신호의 크기가 제2 신호의 크기 이상인 것으로 판단되면 감쇄량을 증가시키고, 제3 신호의 크기가 제2 신호의 크기 미만인 것으로 판단되면 감쇄량을 감소시킬 수 있다.

목표 이득 저장부(637)는 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 저장하는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 목표 이득 저장부(637)도 룩업 테이블 기반 조정기(170)에 대응하는 개념이다.

목표 이득 저장부(637)는 룩업 테이블(LUT; Look-Up Table)을 이용하여 목표 이득에 대응되는 감쇄기 값을 저장할 수 있다.

목표 이득 생성부(630)는 신호 수신 판단부(631)를 더 포함할 수 있다.

신호 수신 판단부(631)는 제1 신호가 수신되는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 이 경우 신호 생성부(632)는 제1 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면 제2 신호를 생성할 수 있다.

목표 이득 생성부(630)는 신호 차단부(633)를 더 포함하는 것도 가능하다.

신호 차단부(633)는 제1 신호가 입력되는 것을 차단하는 기능을 수행한다. 이 경우 신호 생성부(632)는 제1 신호의 입력이 차단되면 제2 신호를 생성할 수 있다. 신호 차단부(633)는 스위치(110)에 대응하는 개념이다.

다음으로 수신 신호 처리 시스템(600)의 작동 방법에 대하여 설명한다.

먼저 신호 수신부(610)가 제1 신호를 수신한다.

이후 신호 처리부(620)가 제1 신호를 수신하지 않을 때에 생성 저장된 목표 이득을 기초로 제1 신호를 처리한다.

한편 신호 처리부(620)가 상기한 기능을 수행하기 전에 신호 수신 판단부(631)가 제1 신호가 수신되는지 여부를 판단할 수 있다.

제1 신호가 수신된 것으로 판단되면, 신호 처리부(620)가 상기한 기능을 수행할 수 있다. 반면 제1 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면, 목표 이득 생성부(630)가 제1 신호를 수신하지 않을 때에 제2 신호를 기초로 목표 이득을 생성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

1. 제1 신호를 수신하는 신호 수신부;
   상기 제1 신호가 수신되지 않을 때에 생성 저장된 제1 이득을 기초로 상기 제1 신호의 제2 이득을 조절하여 상기 제1 신호를 처리하는 신호 처리부; 및
   외부로부터 상기 제1 신호가 수신되지 않을 때 내부에 있는 신호 발생기를 이용하여 생성한 제2 신호를 기초로 상기 제1 이득을 생성하되, 감쇄기를 통과하지 않은 상기 제2 신호가 RF 1 신호로 입력되고 상기 감쇄기를 통과한 상기 제2 신호가 RF 2 신호로 입력되면 상기 RF 1 신호의 크기와 상기 RF 2 신호의 크기를 비교하며, 상기 RF 2 신호의 크기가 상기 RF 1 신호의 크기 이상인 것으로 판단되면 상기 감쇄기의 값을 증가시키고 상기 RF 2 신호의 크기가 상기 RF 1 신호의 크기 미만인 것으로 판단되면 상기 감쇄기의 값을 감소시키며, 증가되거나 감소된 상기 감쇄기의 값에 대응하는 값을 상기 제1 이득으로 생성하는 목표 이득 생성부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 처리 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 목표 이득 생성부는 룩업 테이블(LUT; Look-Up Table)을 이용하여 상기 제1 이득에 대응되는 감쇄기 값을 저장하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 처리 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표 이득 생성부는 상기 제1 신호가 수신되는지 여부를 판단하고, 상기 제1 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면 상기 제2 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 처리 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표 이득 생성부는 상기 제1 신호가 입력되는 것을 차단하고, 상기 제1 신호의 입력이 차단되면 상기 제2 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 처리 시스템.
12. 수신 신호 처리 시스템의 작동 방법에 있어서,
    상기 수신 신호 처리 시스템에 구비되는 목표 이득 생성부가 외부로부터 제1 신호가 수신되지 않을 때 내부에 있는 신호 발생기를 이용하여 생성한 제2 신호를 기초로 제1 이득을 생성하되, 감쇄기를 통과하지 않은 상기 제2 신호가 RF 1 신호로 입력되고 상기 감쇄기를 통과한 상기 제2 신호가 RF 2 신호로 입력되면 상기 RF 1 신호의 크기와 상기 RF 2 신호의 크기를 비교하며, 상기 RF 2 신호의 크기가 상기 RF 1 신호의 크기 이상인 것으로 판단되면 상기 감쇄기의 값을 증가시키고 상기 RF 2 신호의 크기가 상기 RF 1 신호의 크기 미만인 것으로 판단되면 상기 감쇄기의 값을 감소시키며, 증가되거나 감소된 상기 감쇄기의 값에 대응하는 값을 상기 제1 이득으로 생성하는 단계;
    상기 수신 신호 처리 시스템에 구비되는 신호 수신부가 외부로부터 상기 제1 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신 신호 처리 시스템에 구비되는 신호 처리부가 상기 제1 신호가 수신되지 않을 때에 생성 저장된 상기 제1 이득을 기초로 상기 제1 신호의 제2 이득을 조절하여 상기 제1 신호를 처리하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 처리 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는 상기 제1 신호가 수신되는지 여부를 판단하고, 상기 제1 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면 상기 제2 신호를 생성하거나,
    상기 생성하는 단계는 상기 제1 신호가 입력되는 것을 차단하고, 상기 제1 신호의 입력이 차단되면 상기 제2 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 처리 방법.
16. 제 12 항 및 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 수신 신호 처리 방법을 실행시키는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.

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