KR200425557Y1 - 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치 - Google Patents

디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치 Download PDF

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KR200425557Y1 KR2020060016684U KR20060016684U KR200425557Y1 KR 200425557 Y1 KR200425557 Y1 KR 200425557Y1 KR 2020060016684 U KR2020060016684 U KR 2020060016684U KR 20060016684 U KR20060016684 U KR 20060016684U KR 200425557 Y1 KR200425557 Y1 KR 200425557Y1
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Abstract

본 고안은 자동 이득 제어부로부터 출력되는 이득 조절 입력 전압에 따라 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기의 이득을 예측하고, 증폭된 수신 신호의 전력으로부터 상기 예측된 이득을 차감하여, 수신 신호의 전력 레벨을 추정함으로써 디지털 수신기에서 가변이득증폭기를 사용한 경우에도 수신 신호전력 레벨을 비교적 정확히 추정해 낼 수 있는 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치에 관한 것이다. 본 고안에 따른 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기에 의해 증폭된 수신 신호를 입력받아 증폭된 수신 신호의 전력 레벨을 측정하는 수신 신호 전력 측정부; 상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기에 의해 증폭된 수신 신호를 입력받아 상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기의 이득을 조절하는 이득 조절 입력 전압을 출력하고 상기 이득 조절 입력 전압을 상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기로 입력하는 자동 이득 제어부; 및 상기 증폭된 수신 신호의 전력 레벨로부터 상기 이득 조절 입력 전압에 의해 결정되는 상기 가변 이득 증폭기의 이득 및 상기 저잡음 증폭기의 이득을 차감하여 얻어진 상기 수신 신호의 추정된 전력 레벨을 출력하는 수신 신호 전력 레벨 추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치{APPARATUS FOR ESTIMATING RECEIVED SIGNAL POWER LEVEL OF DIGITAL COMMUNICATION SYSTEMS }
도 1은 본 고안에 따른 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치를 도시한 블록도.
도 2는 증폭기 이득 곡선의 방정식의 일례를 도시한 그래프.
본 고안은 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치에 관한 것으로, 특히 자동 이득 제어부로부터 출력되는 이득 조절 입력 전압에 따라 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기의 이득을 예측하고, 증폭된 수신 신호의 전력으로부터 상기 예측된 이득을 차감하여, 수신 신호의 전력 레벨을 추정함으로써 디지털 수신기에서 가변이득증폭기를 사용한 경우에도 수신 신호전력 레벨을 비교적 정확히 추정해 낼 수 있는 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치에 관한 것이다.
디지털 통신 시스템에서 수신 신호의 전력 레벨을 추정하는 일은 매우 중요 하다. 수신 신호의 전력 레벨을 추정할 수 있다면 채널의 상태를 알 수 있기 때문에 송신기의 변조방식을 열악한 채널 환경에 강한 방식으로 변경하거나 데이터율을 낮춤으로서 가변 데이터 율을 제공하는 통신시스템을 구현할 수 있게 된다.
그러나 일반적으로 디지털 통신 시스템에서는 가변적인 전력을 갖는 수신신호의 특성을 보상하기 위한 자동 이득 제어부가 필요하다. 이 경우 자동 이득 제어부는 수신신호의 전력에 따라 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기의 이득을 조절하게 되므로 수신신호의 전력이 변화하여 상기 수신 신호의 전력 레벨을 정확히 추정하기가 어렵다는 문제가 있다.)
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 자동 이득 제어부로부터 출력되는 이득 조절 입력 전압에 따라 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기의 이득을 예측하고, 증폭된 수신 신호의 전력으로부터 상기 예측된 이득을 차감하여, 수신 신호의 전력 레벨을 추정함으로써 디지털 수신기에서 가변이득증폭기를 사용한 경우에도 수신 신호전력 레벨을 비교적 정확히 추정해 낼 수 있는 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기에 의해 증폭된 수신 신호를 입력받아 증폭된 수신 신호의 전력 레벨을 측정하는 수신 신호 전력 측정부; 상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기에 의해 증폭된 수신 신호를 입력받아 상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기의 이득을 조절하는 이득 조절 입력 전압을 출력하고 상기 이득 조절 입력 전압을 상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기로 입력하는 자동 이득 제어부; 및 상기 증폭된 수신 신호의 전력 레벨로부터 상기 이득 조절 입력 전압에 의해 결정되는 상기 가변 이득 증폭기의 이득 및 상기 저잡음 증폭기의 이득을 차감하여 얻어진 상기 수신 신호의 추정된 전력 레벨을 출력하는 수신 신호 전력 레벨 추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 상기 이득 조절 입력 전압을 아날로그 신호로 변환하여 상기 가변 이득 증폭기로 입력하는 DAC; 및 상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기를 통과한 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 자동 이득 제어부 및 수신 신호 전력 측정부로 입력하는 ADC를 더 포함할 수 있다.
상기 저잡음 증폭기의 이득은 상기 이득 조절 입력 전압에 따라 0 dB 또는 소정의 값 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 고안에 따른 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 상기 이득 조절 입력 전압을 dB 단위로 변환하여 상기 수신 신호 전력 레벨 추정부로 입력하는 dB 단위 변환부를 더 포함할 수 있다.
본 고안에 따른 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 수신 신호를 증폭하여 출력하는 저잡음 증폭기; 상기 저잡음 증폭기의 출력으로부터 기저 대역의 신호를 복조하는 복조부; 상기 복조된 수신 신호를 가변적으로 증폭하여 출력하는 가변 이득 증폭기; 상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호에 따라 상기 가변 이득 증폭기의 이득 을 조절하는 이득 조절 입력 전압을 출력하여 상기 가변 이득 증폭기 및 상기 저잡음 증폭기로 입력하는 자동 이득 제어부; 상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호의 전력 레벨을 측정하여 출력하는 수신 신호 전력 측정부; 및 상기 전력 레벨로부터 상기 이득 조절 입력 전압에 의해 결정되는 상기 가변 이득 증폭기의 이득 및 상기 저잡음 증폭기의 이득을 차감하여 얻어진 상기 수신 신호의 추정된 전력 레벨을 출력하는 수신 신호 전력 레벨 추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따른 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 상기 이득 조절 입력 전압을 아날로그 신호로 변환하여 상기 가변 이득 증폭기로 입력하는 DAC; 및 상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 자동 이득 제어부 및 수신 신호 전력 측정부로 입력하는 ADC를 더 포함할 수 있다.
상기 저잡음 증폭기의 이득은 상기 이득 조절 입력 전압에 따라 0 dB 또는 소정의 값 중 어느 하나일 수 있다.
본 고안에 따른 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 상기 이득 조절 입력 전압을 dB 단위로 변환하여 상기 수신 신호 전력 레벨 추정부로 입력하는 dB 단위 변환부를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 저잡음 증폭기(210), 복조부(220), 가변 이득 증폭기(230), 자동 이득 제어부(250), 수신 신호 전력 측정부(260) 및 수신 신호 전력 레벨 추정부(290 *(을 => )를) 포함한다. 또한, ADC(240), DAC(270) 및 dB 단위 변환부(280)를 더 포함할 수 있다.
저잡음 증폭기(210)는 수신 신호를 증폭하여 복조부(220)로 출력한다.
복조부(220)는 저잡음 증폭기(210)의 출력으로부터 기저 대역의 신호를 복조한다.
가변 이득 증폭기(230)는 복조된 수신 신호를 가변 이득에 따라 증폭하여 출력한다.
자동 이득 제어부(250)는 가변 이득 증폭기(230)의 출력 신호에 따라 가변 이득 증폭기(230)의 이득을 조절하는 이득 조절 입력 전압을 출력하고, 출력된 디지털 신호인 이득 조절 입력 전압은 아날로그 신호로 변환되어 가변 이득 증폭기(230)로 입력되며, 디지털 신호인 이득 조절 입력 전압은 저잡음 증폭기(210) 및 dB 단위 변환부(280)로 입력된다.
수신 신호 전력 측정부(260)는 가변 이득 증폭기(230)의 출력 신호, 즉 저잡음 증폭기(210) 및 가변 이득 증폭기(230)에 의해 증폭된 수신 신호의 전력 레벨을 측정하여 수신 신호 전력 레벨 추정부(290)로 출력한다.
수신 신호 전력 레벨 추정부(290)는 저잡음 증폭기(210) 및 가변 이득 증폭기(230)에 의해 증폭된 수신 신호의 전력 레벨로부터 이득 조절 입력 전압에 의해 결정되는 가변 이득 증폭기(230) 및 저잡음 증폭기(210)의 이득을 차감하여 얻어진 수신 신호의 추정된 전력 레벨을 출력한다.
ADC(240)는 저잡음 증폭기(210) 및 가변 이득 증폭기(230)에 의해 증폭된 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 자동 이득 제어부(250) 및 수신 신호 전력 측정부(260)에 입력한다.
DAC(270)는 이득 조절 입력 전압을 아날로그 신호로 변환하여 가변 이득 증폭기(230)로 입력한다.
dB 단위 변환부(280)는 이득 조절 입력 전압을 dB 단위로 변환하여 수신 신호 전력 레벨 추정부(290)로 입력한다.
이하에서는, 본 고안에 따른 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치 및 동작 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
디지털 통신 시스템에서 소정의 변조과정을 거친 송신 신호는 안테나(100)를 통하여 송신된다. 송신 신호의 전력 레벨을 XTM[dBm]이라고 가정한다. 송신 신호가 무선 혹은 유선채널을 거치면서 송신 신호에는 ATTCH[dB]만큼 채널의 감쇄가 발생한다. 즉, 수신 신호의 전력 레벨 XRX[dBm]은 (XTM - ATTCH)의 전력 레벨을 갖게 된다. 그러나, 수신기에서는 채널의 감쇄(ATTCH[dB])가 어느 정도 발생될지 알 수 없기 때문에 수신 신호의 전력 레벨 XRX[dBm]을 정확히 알아낼 수가 없다. 따라서 수신기에서 수신 신호의 전력 레벨 XRX[dBm]을 자체적으로 추정해 내야 한다.
수신 신호는 안테나(200)를 통과한 후 저잡음 증폭기(210)에서 일정한 이득으로 증폭되어 출력된다. 저잡음 증폭기(210)의 이득은 일정한 값(Y[dB] 혹은 0[dB])으로 설정되는데 수신 신호는 자동 이득 제어부(250)의 출력에 따라 일정한 이득(Y[dB])으로 증폭되거나 혹은 증폭되지 않은 상태(0[dB])로 출력된다. 이후 저잡음 증폭기(210)의 출력 신호는 복조부(220)에 의해 기저대역의 신호로 복조되고 가변 이득 증폭기(230)로 입력된다.
가변 이득 증폭기(230)의 출력은 ADC(Analog-to-Digital Converter)(240)를 거쳐 디지털 신호로 변환된다. 상기 디지털 신호는 자동 이득 제어부(250) 및 수신 신호 전력 측정부(260)로 입력된다. 먼저, 자동 이득 제어부(250)로 입력되는 경우에는, 자동 이득 제어부(250)는 저잡음 증폭기(210) 및 가변 이득 증폭기(230) 등의 두 가지 증폭기의 이득을 조절한다. 즉, 첫 번째로 저잡음 증폭기(210)의 이득을 Y[dB]로 할 것인가 아니면 0[dB]로 할 것인가를 조절하고 두 번째로 가변 이득 증폭기(230)의 이득 Z[dB]를 어느 값으로 설정할 것인가를 조절한다. 자동 이득 제어부(250)의 디지털 출력값(예를 들면, 0000 내지 FFFF)에 따라 가변 이득 증폭기(230)의 이득 조절 입력 전압이 조절된다.
가변 이득 증폭기(230)의 이득(Z[dB])은 자동 이득 제어부(250)의 상기 디지털 출력값(예를 들면 0000 내지 FFFF)에 따라 결정된다. 가변 이득 증폭기(230)의 이득조절 입력 전압 대비 이득 곡선의 일례가 도 2에 도시되어 있다. 먼저, 디지털 영역에서 설계되어 있는 자동 이득 제어부(250)에서는 가변 이득 증폭기(230)의 이득 조절 입력 전압을 디지털 신호(예를 들면, 0000 내지 FFFF)로 출력한다. DAC(Digital-to-Analog Converter)(270)는 상기 디지털 신호를 수신하여 아날로그 의 이득 조절 입력 전압(예를 들면, 0V 내지 2V)로 변환한다. 아날로그 신호로 변 환된 이득 조절 입력 전압의 범위는 가변 이득 증폭기(230)의 규격에 따라 정해지는데, 설명의 편의를 위하여 디지털 비트 0000에 대응되는 0[V]부터 디지털 비트 FFFF에 대응되는 A[V]까지 라고 가정한다. 가변 이득 증폭기(230)의 이득조절 입력 전압 대비 이득 곡선에 의하면, 가변 이득 증폭기(230)의 이득은 입력 전압이 가장 낮을 때인 0[V]일 때 가장 낮은 이득인 0[dB] 값을 갖게 되고 입력 전압이 가장 높을 때인 A[V]일때 가장 높은 이득인 B[dB] 값을 갖게 된다. 이 경우 가변 이득 증폭기(230)의 입력전압(k) 대비 이득의 함수는 Z=(B/A)*k[dB]가 된다.
한편, dB단위 변환부(280)에서는 가변 이득 증폭기(230)의 입력 전압 대비 이득 함수가 Z=(B/A)*k[dB]임을 이미 알고 있기 때문에 자동 이득 제어부(250)의 디지털 출력값, 즉, 가변 이득 증폭기(230) 입력의 디지털 입력값으로부터 바로 그 이득을 유추할 수 있다.
또한, ADC(240)의 출력은 수신 신호 전력 측정부(260)로도 입력이 되는데, 수신 신호 전력 측정부(260)는 일반적으로 알려진 전력 계산식에 따라 수신 신호의 전력
Figure 112006043680641-utm00001
[dBm]를 추정한다.
따라서, 수신기의 입력단인 안테나(200)에서 수신된 수신 신호의 전력 레벨 XRX[dBm]은 수학식 1을 만족하게 된다.
Figure 112006043680641-utm00002
XRX[dBm]+Y[dB]+Z[dB]=[dBm]
∴ XRX[dBm]=
Figure 112006043680641-utm00003
[dBm] -Y[dB]-Z[dB]
즉, 전력 레벨
Figure 112006043680641-utm00004
[dBm]로부터 이득 조절 입력 전압에 의해 결정되는 가변 이득 증폭기(230)의 이득 및 저잡음 증폭기(210)의 이득이 수신 신호 전력 레벨 추정부(290)에서 차감되어 추정된 전력 레벨
Figure 112006043680641-utm00005
[dBm]이 출력된다. 따라서 본 고안에서 제안된 장치는 디지털 수신기에서 가변 이득 증폭기(230)를 사용한 경우에도 수신 신호전력 레벨 XRX[dBm]을 정확히 추정해 낼 수 있다.
본 고안에 따른 디지털 통신 시스템의 수신 신호 전력 레벨 추정 장치는 자동 이득 제어부로부터 출력되는 이득 조절 입력 전압에 따라 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기의 이득을 예측하고, 증폭된 수신 신호의 전력으로부터 상기 예측된 이득을 차감하여, 수신 신호의 전력 레벨을 추정함으로써 디지털 수신기에서 가변이득증폭기를 사용한 경우에도 수신 신호전력 레벨을 비교적 정확히 추정해 낼 수 있는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기에 의해 증폭된 수신 신호를 입력받아 증폭된 수신 신호의 전력 레벨을 측정하는 수신 신호 전력 측정부;
    상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기에 의해 증폭된 수신 신호를 입력받아 상기 저잡음 증폭기 및 상기 가변 이득 증폭기의 이득을 조절하는 이득 조절 입력 전압을 출력하고 상기 이득 조절 입력 전압을 상기 저잡음 증폭기 및 상기 가변 이득 증폭기로 입력하는 자동 이득 제어부; 및
    상기 증폭된 수신 신호의 전력 레벨로부터 상기 이득 조절 입력 전압에 의해 결정되는 상기 가변 이득 증폭기의 이득 및 상기 저잡음 증폭기의 이득을 차감하여 얻어진 상기 수신 신호의 추정된 전력 레벨을 출력하는 수신 신호 전력 레벨 추정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 전력 레벨 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이득 조절 입력 전압을 아날로그 신호로 변환하여 상기 가변 이득 증폭기로 입력하는 DAC; 및
    상기 저잡음 증폭기 및 가변 이득 증폭기를 통과한 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 자동 이득 제어부 및 수신 신호 전력 측정부로 입력하는 ADC
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 전력 레벨 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저잡음 증폭기의 이득은 상기 이득 조절 입력 전압에 따라 0 dB 또는 소정의 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수신 신호 전력 레벨 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이득 조절 입력 전압을 dB 단위로 변환하여 상기 수신 신호 전력 레벨 추정부로 입력하는 dB 단위 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 전력 레벨 추정 장치.
  5. 수신 신호를 증폭하여 출력하는 저잡음 증폭기;
    상기 저잡음 증폭기의 출력으로부터 기저 대역의 신호를 복조하는 복조부;
    상기 복조된 수신 신호를 가변적으로 증폭하여 출력하는 가변 이득 증폭기;
    상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호에 따라 상기 가변 이득 증폭기의 이득을 조절하는 이득 조절 입력 전압을 출력하여 상기 가변 이득 증폭기 및 상기 저잡음 증폭기로 입력하는 자동 이득 제어부;
    상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호의 전력 레벨을 측정하여 출력하는 수신 신호 전력 측정부; 및
    상기 전력 레벨로부터 상기 이득 조절 입력 전압에 의해 결정되는 상기 가변 이득 증폭기의 이득 및 상기 저잡음 증폭기의 이득을 차감하여 얻어진 상기 수신 신호의 추정된 전력 레벨을 출력하는 수신 신호 전력 레벨 추정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 전력 레벨 추정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이득 조절 입력 전압을 아날로그 신호로 변환하여 상기 가변 이득 증폭기로 입력하는 DAC; 및
    상기 가변 이득 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 자동 이득 제어부 및 수신 신호 전력 측정부로 입력하는 ADC
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 전력 레벨 추정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 저잡음 증폭기의 이득은 상기 이득 조절 입력 전압에 따라 0 dB 또는 소정의 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수신 신호 전력 레벨 추정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 이득 조절 입력 전압을 dB 단위로 변환하여 상기 수신 신호 전력 레벨 추정부로 입력하는 dB 단위 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호 전력 레벨 추정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102064978B1 (ko) * 2019-05-22 2020-01-10 엘아이지넥스원 주식회사 Rf 수신기의 자동화 보상 장치 및 보상 방법

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