KR950010928B1 - Differential biphase-shift keying demodulator and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 대역확산 통신시스템에서 DBPSK변조를 수행하는 일반적인 송신기의 블럭 구성도.1 is a block diagram of a typical transmitter for performing DBPSK modulation in a spread spectrum communication system.
제 2 도는 대역확산 통신시스템에서 DBPSK복조를 수행하는 일반적인 DMF를 이용한 비동기수신기의 블럭 구성도.2 is a block diagram of an asynchronous receiver using a general DMF performing DBPSK demodulation in a spread spectrum communication system.
제 3 도는 일반적인 디지탈 정합필터의 블럭 구성도.3 is a block diagram of a general digital matching filter.
제 4 도는 종래 DBPSK복조기의 블럭 구성도.4 is a block diagram of a conventional DBPSK demodulator.
제 5 도는 본 발명에 따른 DBPSK복조기의 블럭 구성도.5 is a block diagram of a DBPSK demodulator according to the present invention.
제 6 도는 I(K) 및 Q(K)에 대응하는 위상 ø(K)의 상태도.6 is a state diagram of phase? (K) corresponding to I (K) and Q (K).
제 7 도는 제 5 도의 구성중 위상검출기(503)의 상세 구성도.7 is a detailed configuration diagram of the phase detector 503 in the configuration of FIG.
본 발명은 디지탈 통신 시스템의 차분 2위상 쉬프트 키잉(Differential Bi Phase-shift keying; 이하 "DBPSK"라 함) 방식의 수신기에 관한 것으로서, 특히 DBPSK복조기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a receiver of differential bi phase-shift keying (hereinafter referred to as "DBPSK") in a digital communication system, and more particularly, to a DBPSK demodulator.
일반적으로 디지탈신호를 변조에 의해 주어진 주파수대역폭의 신호로 변환시켜 전송하는 것을 반송대역디지탈전송이라 한다. 상기 반송대역 디지탈 전송의 대표적인 것은 반송파의 진폭을 디지탈신호에 의해 변환시키는 ASK(Amplitude-Shift Keying), 반송파의 주파수를 디지탈신호에 의해 변환시키는 Fsk(Frequency-Shift Keyking), 반송파의 위상을 디지탈신호에 의해 변화시키는 PSK(Phase-Shift Keying)의 방식 등이 있다. 보편적으로 상기 세방식중 PSK방식을 많이 사용하여 본 발명은 특히 차분 2위상 쉬프트 키잉(DBPSK)방식에 관계된다.In general, a carrier band digital transmission is used to convert a digital signal into a signal having a given frequency band by modulation. Representative examples of the carrier-band digital transmission include ASK (Amplitude-Shift Keying) for converting the amplitude of the carrier to a digital signal, Fsk (Frequency-Shift Keying) for converting the frequency of the carrier to a digital signal, and digital phase to the carrier phase. PSK (Phase-Shift Keying) method to change by. In general, the present invention relates to a differential two-phase shift keying (DBPSK) method using many PSK methods among the three methods.
제 1 도는 대역확산 통신시스템에서 DBPSK변조를 수행하는 일반적인 송신기의 블럭 구성도이다.1 is a block diagram of a general transmitter for performing DBPSK modulation in a spread spectrum communication system.
직렬/병렬 변환기(102)는 데이타소스(101)에서 발생되는 데이타를 입력받아 병렬데이타로 변환하여 출력한다. DBPSK엔코더(103)는 상기 병렬변환된 데이타를 차동엔코딩항 각각 I채널 및 Q채널의 입력으로 출력한다. 대역확산기(107,108)는 상기 차동엔코딩된 데이타를 입력받아 PN발생기(106)로부터 발생되는 PN코드에 의해 대역확산시켜 각각 출력한다.The serial / parallel converter 102 receives data generated from the data source 101 and converts the data into parallel data. The DBPSK encoder 103 outputs the parallel-converted data to the inputs of the I and Q channels, respectively, of the differential encoding terms. The spreaders 107 and 108 receive the differentially encoded data and spread the spectrum by PN codes generated from the PN generator 106 to output the spread signals.
상기 대역확산된 데이타들은 각각 제 1,2 LPE(109,110)을 통해 필터링하며, 제 1 혼합기(112)는 I채널 혼합기로서, 제 1LPE(109)로부터 필터링된 대역확산 데이타를 입력받으며, 캐리어 발생기(111)로부터 발생되는 인패이즈(In-Phase) 성분이 캐리어와 혼합하여 QPSK변조출력한다. 또한 제 2 혼합기(113)는 Q채널 혼합기로서, 제 2 LPE(110)로부터 필터링된 대역확산 데이타를 입력받으며, 캐리어 발생기(111)로부터 발생되는 90도 위상천이된 성분의 캐리어와 혼합하여 QPSK변조출력한다.The spread spectrum data is filtered through the first and second LPEs 109 and 110, respectively, and the first mixer 112 is an I-channel mixer, and receives the spread spectrum data from the first LPE 109 and a carrier generator. In-Phase component generated from 111 is mixed with the carrier to output QPSK modulation. In addition, the second mixer 113 is a Q-channel mixer, which receives filtered spread data from the second LPE 110 and mixes with the carrier of the 90 degree phase shifted component generated from the carrier generator 111 to modulate the QPSK. Output
결합기(115)는 상기 제 1 및 제 2 혼합기(112,113)로부터 I,Q 채널 QPSK변조출력을 각각 입력받아 결합하여 출력한다. BPF(120)는 상기 결합기(115)로부터 입력되는 DBPSK변조된 신호를 대역필터링하여 출력하며, 증폭기(130)는 상기 대역 필터링된 신호를 증폭하여 안테나(140)을 통해 출력한다.The combiner 115 receives the I, Q channel QPSK modulated outputs from the first and second mixers 112 and 113, respectively, and combines and outputs them. The BPF 120 performs band filtering on the DBPSK modulated signal input from the combiner 115, and the amplifier 130 amplifies the band filtered signal and outputs it through the antenna 140.
제 2 도는 대역확산 통신시스템에서 DBPSK복조를 수행하는 일반적인 DMF를 이용한 비동기 수신기의 블럭 구성도이다.2 is a block diagram of an asynchronous receiver using a general DMF performing DBPSK demodulation in a spread spectrum communication system.
먼저 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier : 202, 이하 LNA라 함)는 수신안테나(201)를 통해서 입력되는 신호를 증폭하여 출력한다. 이후 BPF(203)은 상기 저잡음 증폭된 신호를 필터링하여 출력한다. 제 1 혼합기(205)는 RF주파수 발생기(204)로부터 출력되는 RF신호를 입력받으며, 상기 필터링된 신호와 혼합하여 출력한다. 이후 제 2 BPF(206)는 상기 혼합된 신호를 필터링하여 중간주파수로 출력한다.First, a low noise amplifier 202 (hereinafter referred to as LNA) amplifies and outputs a signal input through the reception antenna 201. The BPF 203 then filters and outputs the low noise amplified signal. The first mixer 205 receives an RF signal output from the RF frequency generator 204 and mixes the filtered signal and outputs the mixed signal. Thereafter, the second BPF 206 filters the mixed signal and outputs the mixed signal at an intermediate frequency.
제 2 도는 대역확산 통신시스템에서 DBPSK복조를 수행하는 일반적인 DMF를 이용한 비동기 수신기의 블럭 구성도이다.2 is a block diagram of an asynchronous receiver using a general DMF performing DBPSK demodulation in a spread spectrum communication system.
먼저 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier : 202, 이하 LIA라 함)는 수신안테나(201)를 통해서 입력되는 신호를 증폭하여 출력한다. 이후 BPF(203)은 상기 저잡음 증폭된 신호를 필터링하여 출력한다. 제 1 혼합기(205)는 RF주파수 발생기(204)로부터 출력되는 RF신호를 입력받으며, 상기 필터링된 신호와 혼합하여 출력한다. 이후 제 2BPF(206)는 상기 혼합된 신호를 필터링하여 중간주파수로 출력한다.First, a low noise amplifier 202 (hereinafter referred to as LIA) amplifies and outputs a signal input through the reception antenna 201. The BPF 203 then filters and outputs the low noise amplified signal. The first mixer 205 receives an RF signal output from the RF frequency generator 204 and mixes the filtered signal and outputs the mixed signal. Thereafter, the second BPF 206 filters the mixed signal and outputs the mixed signal at an intermediate frequency.
여기서 캐리어주파수를 fc, RF주파수를 fRF, 중간주파수를 fIF라하면, 상기 캐리어 주파수는 일반적으로 fc=fRF+fIF의 관계를 구성한다.Here, if the carrier frequency is fc, the RF frequency is f RF , and the intermediate frequency is f IF , the carrier frequency generally constitutes a relationship of fc = f RF + f IF .
제 2 혼합기(209) 및 제 3 혼합기(210)는 각각 상기 제 2BPF(206)의 출력신호를 입력받으며, 중간주파수발생기(211)로부터 각각 중간주파수와 90도 천이된 중간주파수를 입력받아 상기 출력신호와 혼합하여 중간주파수를 제거한 대역확산된 신호로서 출력한다. 이때 I채널 혼합기인 제 2 혼합기(209)는 상기 중간주파수 발생기(211)로부터 인패이즈성분을 혼합하며, Q채널 혼합기인 제 3 혼합기(210)는 상기 중간주파수를 90도 천이시킨 직교성분을 혼합한다.Each of the second mixer 209 and the third mixer 210 receives the output signal of the second BPF 206 and receives the intermediate frequency shifted from the intermediate frequency generator 211 by 90 degrees from the intermediate frequency generator 211, respectively. It is mixed with the signal and output as a band-spread signal with the intermediate frequency removed. In this case, the second mixer 209, which is an I-channel mixer, mixes in-phase components from the intermediate frequency generator 211, and the third mixer 210, which is a Q-channel mixer, mixes orthogonal components that have shifted the intermediate frequency by 90 degrees. do.
상기 제 2 및 제 3 혼합기(209,210)의 출력신호는 각각 제 1 및 제 2LPE(213,214)로 입력되어 필터링되며, 제 1 및 제 2A/D변환기(Analog/Digital Converter : 215,216)는 상기 필터링된 신호를 입력받아 디지탈 데이타로 변환하여 출력한다. 이때 디지탈 변환시의 샘플링주파수는 일반적으로 확산 신호 대역의 2배 이상이다.The output signals of the second and third mixers 209 and 210 are input to the first and second LPEs 213 and 214, respectively, and filtered. The first and second A / D converters 215 and 216 are respectively filtered. Receives and converts it into digital data and outputs it. At this time, the sampling frequency at the time of digital conversion is generally more than twice the spread signal band.
제 1 및 제 2 디지탈 정합필터(217,218)는 상기 디지탈 변환된 신호를 입력받으며, PN코드발생기(PN Generater : 219)로부터 발생되는 PN코드를 입력받아 상기 디지탈 변환된 신호와 상관관계를 취하여 역확산 출력한다. 이때 상기 역확산 출력은 상기 디지탈 변환된 신호가 상기 PN코드와 일치하면 매우 큰 상관값이 관측되며, 일치하지 않으면 매우 작은 상관값이 관측된다.The first and second digital matching filters 217 and 218 receive the digitally converted signal, receive the PN code generated from the PN code generator 219 and correlate with the digitally converted signal to despread it. Output In this case, the despreading output has a very large correlation value observed when the digitally converted signal coincides with the PN code, and a very small correlation value is observed when it does not match.
제 3 도는 일반적인 디지탈 정합필터의 블럭 구성도로서, 상기 제 3 도를 참조하여 디지탈 정합필터(217,218)의 동작을 상세히 살펴보면, 먼저 수신된 입력신호는 쉬프트 레지스터 어레이(Shift Register Array: 302)를 통하여 매 클럭마다 쉬프트된다. 또한, PN코드 발생기(219)로부터 입력되는 PN코드는 기준 PN코드 레지스터(304)에 저장된다. 따라서 상기 쉬프트 레지스터 어레이(302)의 출력과 기준 PN코드 레지스터(304)의 출력은 매 클럭마다 각각 제 1-제n승산기(305,306,…,307)에서 동시에 곱하여지고, 그 결과는 각각 가산기(308)에 입력되어 가산된 출력이 제 1 및 제 2 디지탈 정합 필터(217,218)의 출력으로 출력된다.3 is a block diagram of a general digital matching filter. Referring to FIG. 3, the operation of the digital matching filters 217 and 218 will be described in detail. First, the received input signal is transmitted through a shift register array 302. Referring to FIG. It is shifted every clock. In addition, the PN code input from the PN code generator 219 is stored in the reference PN code register 304. Thus, the output of the shift register array 302 and the output of the reference PN code register 304 are simultaneously multiplied by the first-n-th multipliers 305, 306, ..., 307 for each clock, and the result is an adder 308, respectively. ) And the added output is output to the outputs of the first and second digital match filters 217 and 218.
제 1 및 제 2 자승기(220,221)는 상기 제 1 및 제 2 디지탈 정합 필터(217,218)의 출력신호를 각각 입력받아 자승 연산한다. 이후 가산기(222)는 상기 제 1 및 제 2 자승기(220,221)의 자승 연산된 출력을 동시에 입력받아 가산하여 출력하며, 제곱근 회로(223)는 상기 가산기(222)의 출력을 입력받아 제곱근 연산한 후 타이밍 제어부(224)로 출력한다. 이때 상기 제어부(224)는 상기 제곱근 연산된 입력에 대응하여 주로 피크값 검출 및 데이타 클럭을 복원하는 것이다. 즉, 기저대역 심벌 듀래이션(Simbol Duration) 동안 제곱근회로(223)의 출력중 최고의 피크값을 검출하고 DBPSK복조기(229)로 출력하여 한다. 따라서 상기 DBPSK복조기(229)는 상기 타이밍 제어부(224)의 출력신호를 입력받아 상기 제 1 및 제 2 디지탈 정합 필터(217,218)의 출력중 최고의 값을 감지하고 기억하게 된다. 또한 상기 타이밍 제어부(224)는 심벌 듀래이션이 끝나면 기저대역 데이타에 대한 클럭을 재생하여 출력하며, 상기 DBPSK복조기(229)의 기저대역 데이타 복조동작을 제어한다.The first and second squarers 220 and 221 receive squares of output signals of the first and second digital matched filters 217 and 218, respectively. Thereafter, the adder 222 receives the squared outputs of the first and second squarers 220 and 221 at the same time, adds them, and outputs them. A square root circuit 223 receives the output of the adder 222 to calculate the square root. The output is then sent to the timing controller 224. At this time, the control unit 224 is mainly to detect the peak value and restore the data clock corresponding to the square root operation input. That is, the highest peak value of the output of the square root circuit 223 is detected during the baseband symbol duration and output to the DBPSK demodulator 229. Therefore, the DBPSK demodulator 229 receives the output signal of the timing controller 224 to sense and store the highest value among the outputs of the first and second digital match filters 217 and 218. In addition, the timing controller 224 reproduces and outputs a clock for the baseband data after symbol duration is completed, and controls the baseband data demodulation operation of the DBPSK demodulator 229.
상기 DBPSK복조기(29)에서 K번째 기저대역 데이타를 위해 선택된 I채널의 DMF(217)의 출력신호를 I(K), Q채널의 DMF(218)의 출력신호를 Q(K)라 할 때, 상기 I(K), Q(K)는 각각 K번째의 심벌 duration 동안 제어부(224)에서 최고의 피크값이 검출될 때의 제 1,2 DMF(217,218)의 출력이 된다.When the output signal of the DMF 217 of the I channel selected for the Kth baseband data in the DBPSK demodulator 29 is I (K), and the output signal of the DMF 218 of the Q channel is Q (K), The I (K) and Q (K) are outputs of the first and second DMFs 217 and 218 when the highest peak value is detected by the controller 224 during the Kth symbol duration, respectively.
또한 상기 DBPSK복조기(229)로의 입력이 sin(K)라 하면, 상기 I(K), Q(K) 및 sin(K)는 하기식들로 표현된다.In addition, if the input to the DBPSK demodulator 229 is sin (K), I (K), Q (K) and sin (K) is represented by the following equation.
I(K)=A(K)cos(ø(K))................................................(1)I (K) = A (K) cos (ø (K)) ... ..............(One)
Q(K)=A(K)sin(øK))................................................(2)Q (K) = A (K) sin (øK)) ... ............(2)
sin(K)=I(K)+jQ(K)...................................................(3)sin (K) = I (K) + jQ (K) ..................... ............... (3)
=A(K)eiø:Kj............................................................(4)= A (K) e iø: Kj ... ...................(4)
ø(K)ømod(K) + øoffset(K) + θ................................(6)ø (K) ø mod (K) + ø offset (K) + θ ... 6)
=arctan(Q(K)/I(K))..................................................(7)= arctan (Q (K) / I (K)) ..................... ............. (7)
상기식에서In the above formula
Qmod(K) : DBPSK 모듈레이션에 의한 위상성분Q mod (K): Phase component by DBPSK modulation
Qoffset(K) : 수신신호와 로컬 발생기의 주파수 offset에 의한 위상성분Q offset (K): Phase component by frequency offset of received signal and local generator
θ : 수신신호와 수긴기의 로컬 발생기의 초기 위상차이에 의한 성분θ: Component due to initial phase difference between local signal generator and receiver
따라서 DBPSK복조기(229) 출력 Sout(K)는 하기 식과 같이 연속적인 인접 샘플간의 위상차이로 표현된다.Therefore, the DBPSK demodulator 229 output Sout (K) is expressed as a phase difference between successive adjacent samples as shown in the following equation.
Sout(K)=sin(K)*sin(K-1).........................................(8)Sout (K) = sin (K) * sin (K-1) ........................ .......(8)
X(K)+jY(K).............................................................(9)X (K) + jY (K) ..................... .......... (9)
X(K)=reall[Sout(K)]...............................................(10)X (K) = reall [Sout (K)] ... ......... (10)
Y(K)=Image[Sout(K)].............................................(11)Y (K) = Image [Sout (K)] ..................... ....... (11)
또한 상기 8, 10, 11은 하기 식과 같이 표현된다.In addition, said 8, 10, 11 are represented as a following formula.
Sout(K)=A(K)A(K-1)ejøiKje-jø(K-1).............................(12)Sout (K) = A (K) A (K-1) e jøiKj e -jø (K-1) ......................... .... (12)
X(K)=A(K-1)cos(△ømod(K)-△øoffset(K)).................(13)X (K) = A (K-1) cos (△ ø mod (K)-△ ø offset (K)) ................. (13)
Y(K)=A(K-1)sin(△ømod(K)-△øoffset(K))..................(14)Y (K) = A (K-1) sin (△ ø mod (K)-△ ø offset (K)) ..... (14)
△ømod(K)=ømod(K)-ømod(K-1)...............................(15)△ ø mod (K) = ø mod (K) -ø mod (K-1) ......................... (15)
△øoffset(K)=øoffset(K)-øoffset(K-1)...........................(16)Øø offset (K) = ø offset (K) -ø offset (K-1) ........................ (16)
DBPSK변조의 경우 변조에 의한 위상 쉬프트 △ømod(K)는 0°, 혹은 180°이고, △øoffset(K)는 거의 무시할 수 있는 인수이므로 상기 13식은 하기 식과 같이 다시 나타낼 수 있다.In the case of DBPSK modulation, phase shift Δø mod (K) due to modulation is 0 ° or 180 °, and Δø offset (K) is a nearly negligible factor, and the above equation (13) can be represented as follows.
X(K)=±A(K)A(K-1)................................................(17)X (K) = ± A (K) A (K-1) ... .............. (17)
따라서 DBPSK복조기(229)의 최종 출력은 상기 17식의 부호에 대응하여 데이타 복조된다.Therefore, the final output of the DBPSK demodulator 229 is data demodulated in correspondence with the code of equation 17 above.
즉, X(K)0이면 DBPSK복조기(229)는 데이타 "0"를 복조한다.That is, X (K) If 0, DBPSK demodulator 229 demodulates data " 0 ".
또한, X(K)<0이면 DBPSK복조기(229)는 데이타 "1"을 복조한다.Further, if X (K) <0, the DBPSK demodulator 229 demodulates data "1".
이하 상술한 디지탈 통신시스템의 DBPSK방식 송수신기의 구성 및 동작을 참조하여 종래 DBPSK복조기(229)를 상세히 설명한다.Hereinafter, the DBPSK demodulator 229 will be described in detail with reference to the configuration and operation of the DBPSK transceiver of the digital communication system.
제 4 도는 종래 DBPSK복조기의 블럭 구성도로서, I채널의 입력 I(K)를 입력받아1샘플링주기동안 지연하여 I(K-1)을 출력하는 제 1 지연기(Delay : 403)와, 상기 I채널의 입력I(K)과 상기 제 1 지연기(403)의 출력 I(K-1)을 입력받아 곱셈 연산 출력하는 제 1 승산기(405)와, Q채널의 입력Q(K)를 입력받아 1샘플링주기동안 지연하여 Q(K-1)을 출력하는 제 2 지연기(Delay : 404)와 상기 Q채널의 입력 Q(K)과 상기 제 2 지연기(404)의 출력 Q(K-1)을 입력받아 곱셈 연산 출력하는 제 2 승산기(406)와, 상기 제1 및 제 2 승간기(405,406)의 출력을 입력받아 덧셈연산 출력하는 가산기(409)와, 상기 가산기(409)의 가산출력을 입력받아 복조데이타를 결정하는 데이타결정기(410)로 구성된다.4 is a block diagram of a conventional DBPSK demodulator, comprising: a first delayer (Delay: 403) for receiving an input I (K) of an I channel and outputting I (K-1) by delaying one sampling period; A first multiplier 405 that receives input I (K) of the I channel and an output I (K-1) of the first delayer 403 and multiplies and outputs the input, and inputs Q (K) of the Q channel. A second delay (Delay 404) for receiving Q (K-1) and delaying for one sampling period, and the input Q (K) of the Q channel and the output Q (K−) of the second delayer 404 A second multiplier 406 that receives 1) and multiplies and outputs the multiplier, an adder 409 that receives and outputs the outputs of the first and second multipliers 405 and 406, and the adder 409 And a data determiner 410 that receives the output and determines demodulation data.
이하 상술한 제 4 도의 구성에 근거하여 종래 DBPSK복조기의 동작을 설명한다.The operation of the conventional DBPSK demodulator will be described below based on the configuration of FIG. 4 described above.
먼저 제 1 및 제 2 지연기(403,404)는 I채널의 입력 I(K) 및 Q채널의 입력 Q(K)는 각각 입력받아 1샘플링주기만큼 지연된 이전 샘플링주기의 입력인 I(K-1) 및 Q(K-1)로 출력한다.First, the first and second delayers 403 and 404 receive the input I (K) of the I channel and the input Q (K) of the Q channel, respectively, I (K-1) which is the input of the previous sampling period delayed by one sampling period. And Q (K-1).
제 1 승산기(405)는 상기 제 1 지연기(403)의 지연출력 I(K-1)과 현재 샘플링주기의 입력 I(K)를 입력받으며, 상기 두 입력신호를 곱셈연산하여 출력한다.The first multiplier 405 receives the delay output I (K-1) of the first delayer 403 and the input I (K) of the current sampling period, and multiplies and outputs the two input signals.
제 2 승산기(406)는 상기 제 2 지연기(404)의 지연출력 Q(K-1)과 현재 샘플링주기의 입력 Q(K)를 입력받으며, 상기 두 입력신호를 곱셈연산하여 출력한다.The second multiplier 406 receives the delay output Q (K-1) of the second delayer 404 and the input Q (K) of the current sampling period, and multiplies and outputs the two input signals.
가산기(409)는 상기 제 1 및 제 2 승산기(405,406)의 출력을 입력받으며, 입력된 두신호를 가산하여 출력한다. 이후 데이타 결정기(410)는 상기 가산기(409)의 가산 출력을 입력받으며, 상기 가산출력의 부호가 양이면 데이타 "0"을 결정하여 복조 출력하고, 상기 가산출력의 부호가 음이면 데이타 "1"을 결정하여 복조 출력한다.The adder 409 receives the outputs of the first and second multipliers 405 and 406 and adds and outputs the two input signals. Thereafter, the data determiner 410 receives the addition output of the adder 409. If the sign of the add output is positive, the data determiner 410 determines and demodulates the data " 0 ", and if the sign of the add output is negative, the data " 1 " Determine and output the demodulation.
그러나 상술한 종래 DBPSK 복조기는 내부에 2개의 승산기(405,406)와 2개의 지연기(403,404)가 필요하게 되어 구성이 복잡하게 되며, 특히 승산기는 많은 양의 로직게이트로 구성도는 만큼 그 구현이 복잡하고, 고속연산의 수행시 필요한 고속연산 승산기가 필요하게 되어 비용상승이라는 문제점이 있었다. 또한 일반적으로 I채널의 입력 I(K) 및 Q채널의 입력 Q(K)는 각각 8비트 이상으로 표현되는 신호이므로 상기 신호들을 승산기 및 지연기로서 처리하기가 어려우며, 소비전력이 크다는 단점이 있었다.However, the above-described conventional DBPSK demodulator requires two multipliers 405 and 406 and two delayers 403 and 404 inside, which makes the configuration complicated. In particular, the multiplier is complicated by a large amount of logic gates. In addition, there is a problem in that the cost increases because the high speed multiplier required for performing the fast operation is required. In addition, since the input I (K) of the I channel and the input Q (K) of the Q channel are each represented by 8 bits or more, it is difficult to process the signals as a multiplier and a delay, and has a disadvantage in that power consumption is large. .
따라서, 본 발명의 목적은 승산기의 로직구현을 제거하여 간단하고 구현이 용이한 DBPSK복조기를 제공함에 있었다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a simple and easy to implement DBPSK demodulator by eliminating the logic implementation of the multiplier.
본 발명의 다른 목적은 로직구현이 간단한 DBPSK복조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a DBPSK demodulation method with a simple logic implementation.
상술한 본 발명이 다른 목적에 따라 본 발명은 I채널을 입력 I(K) 및 Q채널의 입력 Q(K)를 입력받아 DBPSK 변조된 신호의 위상을 검출하는 위상검출단계와, 상기 검출된 위상과 1샘플링 이전의 검출위상으로부터 연속적인 두 샘플링주기간의 위상차이를 계산하는 위상차 계산단계와, 상기 위상 차이의 절대값은 구하는 절대치화 단계와, 상기 절대값으로부터 소정 기준값에 대응하여 데이타를 복조하는 데이타 결정 단계로 이루어진다.According to another object of the present invention described above, the present invention provides a phase detection step of detecting a phase of a DBPSK modulated signal by receiving an input I (K) and an input Q (K) of a Q channel, and the detected phase. And a phase difference calculation step of calculating a phase difference between two consecutive sampling periods from a detection phase before one sampling, an absolute value step of obtaining an absolute value of the phase difference, and demodulating data corresponding to a predetermined reference value from the absolute value. It consists of a data determination step.
제 5 도는 본 발명에 따른 DBPSK복조기의 블럭 구성도로서, I채널의 입력 I(K) 및 Q채널의 입력 Q(K)를 입력받아 DBPSK변조된 신호의 위상을 검출하는위상검출기(503)과, 상기 위상검출기(503)로부터 검출된 위상을 입력받아 1샘플링 지연후 출력하는 지연기(504)와, 상기 위상검출기(503)로부터 현재 샘플링주기의 검출위상과 상기 지연기(504)로부터 이전 샘플링주기에서의 검출위상을 입력받으며, 상기 입력된 두 검출위상을 감산하여 연속적인 두 샘플링주기간의 위상차이를 출력하는 감산기(Substractor : 507)와, 상기 감산기(507)로부터 상기 위상 차이값을 입력받아 절대치화하여 출력하는 절대치회로(Absolutor : 508)와, 상기 절대치회로(508)의 출력을 입력받으며, 입력신호에 대응하여 데이타를 결정하여 복조출력하는 데이타 결정기(509)로 구성된다.5 is a block diagram of a DBPSK demodulator according to an embodiment of the present invention, comprising: a phase detector 503 for detecting a phase of a DBPSK modulated signal by receiving an input I (K) of an I channel and an input Q (K) of a Q channel; A delayer 504 that receives the detected phase from the phase detector 503 and outputs it after one sampling delay; and a phase of detection of the current sampling period from the phase detector 503 and previous sampling from the delayer 504 A subtractor (507) for receiving a phase detected between two sampling phases by subtracting the two detected phases and outputting a phase difference between two consecutive sampling periods, and receiving the phase difference value from the subtractor 507 An absolute value circuit (Absolutor) 508 for outputting the absolute value is output, and a data determiner 509 for receiving the output of the absolute value circuit 508, and determines and demodulates and outputs data in response to the input signal.
제 6 도는 I(K) 및 Q(K)에 대응하는 위상 (K)의 상태도이다.6 is a state diagram of phase K corresponding to I (K) and Q (K).
제 7 도는 제 5 도의 구성중 위상검출기(503)의 상세 구성도로서, I채널의 입력 I(K)를 입력받아 절대치화하여 출력하는 제 2 절대치회로(703)와, Q채널의 입력 Q(K)를 입력받아 절대치화하여 출력하는 제 1 절대치회로(704)와, 상기 제 1 및 제 2 절대치회로(703,704)의 출력을 입력받으며, 두 입력신호를 비교하여 그 비교결과를 출력하는 비교기(705)와, I채널의 입력 I(K)를 입력받아 부호를 검출하여 출력하는 제 1 부호검출기(708)와, Q채널의 입력 Q(K)를 입력받아 부호를 검출하여 출력하는 제 2 부호검출기(709)와, 상기 비교기(705)의 비교출력과, 상기 제 1 및 제 2 부호검출기(708,709)의 부호검출출력을 입력받으며, 상기 입력신호들에 대응하여 대표위상밴드를 나타내는 2진데이타를 출력하는 2진코드발생기(707)로 구성된다.FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the phase detector 503 in FIG. 5, which includes a second absolute value circuit 703 which receives an input I (K) of an I channel, and outputs the absolute value by outputting the absolute value. A comparator that receives the first absolute value circuit 704 that receives K) and outputs the absolute value, and outputs the first and second absolute value circuits 703 and 704, and compares the two input signals to output the comparison result. 705, a first code detector 708 that receives an input I (K) of an I channel, detects and outputs a code, and a second code that receives a Q Q input of a Q channel, and outputs a detected code. Binary data receiving a detector 709, a comparison output of the comparator 705, and code detection outputs of the first and second code detectors 708 and 709, and representing a representative phase band corresponding to the input signals. It consists of a binary code generator 707 that outputs.
이하 상술한 제 5 도 및 7 도의 구성에 근거하여 제 6 도의 상태를 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the state of FIG. 6 based on the above-described configuration of FIGS. 5 and 7.
먼저 위상검출기(503)는 I채널의 입력 I(K) 및 Q채널의 입력 Q(K)를 입력받으며, 상기 두신호로부터 DBPSK변조된 위상(0°-360°)을 검출하여 출력한다.First, the phase detector 503 receives an input I (K) of an I channel and an input Q (K) of a Q channel, and detects and outputs a DBPSK modulated phase (0 ° -360 °) from the two signals.
즉, 제 7 도를 참조하면 제 1 및 제 2 절대치회로(703,704)는 I채널의 입력 I(K) 및 Q채널의 입력 Q(K)를 각각 입력받아 절대치화하여 출력한다. 또한 제 1 및 제 2 부호검출기(708,709)는 I채널의 입력 I(K) 및 Q채널의 입력 Q(K)를 각각 입력받으며, 상기 입력신호의 부호를 검출하여 출력한다.That is, referring to FIG. 7, the first and second absolute value circuits 703 and 704 receive the input I (K) of the I channel and the input Q (K) of the Q channel, respectively, and output an absolute value. In addition, the first and second code detectors 708 and 709 receive the input I (K) of the I channel and the input Q (K) of the Q channel, respectively, and detect and output the sign of the input signal.
2진코드발생기(707)는 상기 비교기(705)의 비교출력과, 상기 제 1 및 제 2 부호검출기(708,709)의 부호검출출력을 입력받으며, 상기 입력신호들에 대응하여 대표위상밴드를 나타내는 2진 데이타를 출력한다.The binary code generator 707 receives the comparison output of the comparator 705 and the code detection outputs of the first and second code detectors 708 and 709, and represents a representative phase band corresponding to the input signals. Print binary data.
즉, 제 6 도에서 X축은 위상 ø(K)를 나타내며, Y축은 I(K) 및 Q(K)의 크기를 나타낸다. 따라서 I(K) 및 Q(K)를 알 수 있으므로, 상기 I(K) 및 Q(K)의 샘플링갑스로부터 위상 ø(K)를 구할 수 있다.That is, in FIG. 6, the X axis represents the phase? (K), and the Y axis represents the magnitudes of I (K) and Q (K). Therefore, since I (K) and Q (K) can be known, phase? (K) can be obtained from the sampling paths of I (K) and Q (K).
또한, 상기 I(K) 및 Q(K)의 샘플링값으로부터 위상 ø(K)를 표현하기 위해서 결정 비트를 증가시키면 그 만큼 더 정확한 위상 ø(K)을 구할 수 있으나, 실제로 DBPSK변복조의 경우 상술한 바와 같이 많은 결정비트를 사용하지 않더라도 좋은 성능을 얻을 수 있다.Further, if the decision bit is increased to represent the phase? (K) from the sampling values of I (K) and Q (K), a more accurate phase? (K) can be obtained. As you can see, good performance can be achieved without using many decision bits.
본 발명에 따른 일실시예에서는 일례로 제 6 도에 도시된 바와 같이 3비트의 결정비트로서 위상 ø(K)를 나타내고 있다. 따라서 0°-360°는 8개의 대표위상 밴드(605-612)로 나타나며, 각 대표위상밴드(605-612)는 45°씩 위상을 점유하고 있다. 즉, K번째의 샘플링 주기의 입력 I(K) 및 Q(K)로부터 위상 ø(K)이 결정되면, ø(K)는 P(605)에서 7(612)까지의 대표위상밴드로 표현된다.In one embodiment according to the present invention, for example, as shown in FIG. 6, the phase? (K) is represented as a 3-bit decision bit. Thus, 0 ° -360 ° is represented by eight representative phase bands 605-612, and each representative phase band 605-612 occupies a phase by 45 °. That is, when the phase? (K) is determined from inputs I (K) and Q (K) of the K-th sampling period,? (K) is represented by a representative phase band from P (605) to 7 (612). .
이후, 제 5 도에서 지연기(504)는 상기 위상검출기(503)로부터 검출된 위상을 입력받아 1샘플링 지연후 출력한다. 감산기(Substrator : 507)는 상기 위상검출기(503)로부터 현재 샘플링주기의 검출위상과 상기 지연기(504)로부터 이전 샘플링주기에서의 검출위상을 입력받으며, 상기 입력된 두 검출위상을 감산하여 연속적인 두 샘플링주기간의 위상차이를 출력한다. 즉 상기 감산기(507)는 현재 K번째 샘플링주기에서의 현재 위상 ø(K)로부터 K-1번째 샘플링주기에서의 위상 ø(K-1)을 감산하여 출력하는 것이다.Thereafter, in FIG. 5, the delay unit 504 receives the detected phase from the phase detector 503 and outputs the signal after one sampling delay. A subtractor 507 receives the detection phase of the current sampling period from the phase detector 503 and the detection phase of the previous sampling period from the delayer 504, and subtracts the two detection phases consecutively. Outputs the phase difference between two sampling periods. That is, the subtractor 507 subtracts and outputs the phase? (K-1) in the K-1 th sampling period from the current phase? (K) in the current K th sampling period.
이때 상기 위상 차이를 △ø(K)라 하며 상기 △ø(K)는 상기 15식 및 16식의 합에 의한 하기 18과 같이 주어지며, △øoffset(K)는 한 심벌듀레이션동안에는 하기 19식과 같이 나타난다.In this case, the phase difference is referred to as Δø (K), and Δø (K) is given by Equation 18 by the sum of Equation 15 and Equation 16, and Δø offset (K) is given by Equation 19 Appears together.
△ø(K)=△ømod(K)+△øoffset(K)................................(18)△ ø (K) = △ ø mod (K) + △ ø offset (K) ......................... (18)
△ø(K)△mod(K).....................................................(19)△ ø (K) △ mod (K) ............ ........ (19)
상기 18식 및 19식에서 △ømod(K)는 0°혹은 180°이다. 따라서 상기 감산기(507)의 출력은 절대치 회로(Absolutor : 508)를 통과한 후 데이타 결정기(509)에 입력되어 상기 18식에 따라 위상차이 △ø(K)가 0°에 가까운가 혹은 180°에 가까운가에 결정하고, 0°에 가까우면 데이타 "0"로 복조되며, 180°에 가까우면 데이타 "1"로 복조된다.In the equations 18 and 19, Δø mod (K) is 0 ° or 180 °. Therefore, the output of the subtractor 507 passes through an absolute value circuit (Absolutor) 508 and is then input to the data determiner 509 so that the phase difference? (K) is close to 0 ° or close to 180 ° according to Equation 18. And close to 0 ° demodulate to data " 0 ", and close to 180 ° demodulate to data " 1 ".
즉 상술한 데이타 결정기의 데이타결정 및 복조출력동작은 하기 식과 같이 나타낼 수 있다.That is, the data determination and demodulation output operation of the above-described data determiner can be expressed as follows.
-90°<△ø(K)≤90°: 데이타 "0"복조...................(20)-90 ° <△ ø (K) ≤90 °: Demodulation of data "0" ... (20)
90°<△ø(K)≤-90°: 데이타 "1"복조...................(20)90 ° <Δø (K) ≤-90 °: Data "1" Demodulation ..... (20)
따라서, 상술한 바와 같이 본 발명은 승산기의 구성이 필요없으며, 지연기의 구성이 줄어들어 회로의 구성이 간단해진다. 또한 회로의 구성이 간단해지므로 동작 속도가 증가되며 소비전력의 감소를 얻을 수 있는 장점을 가진다.Therefore, as described above, the present invention does not require the configuration of the multiplier, and the configuration of the delay is reduced, thereby simplifying the configuration of the circuit. In addition, since the circuit configuration is simplified, the operation speed is increased and power consumption is reduced.
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