KR0124399B1 - 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치 - Google Patents

기저대역에서의 타이밍정보 생성장치

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KR0124399B1
KR0124399B1 KR1019940017993A KR19940017993A KR0124399B1 KR 0124399 B1 KR0124399 B1 KR 0124399B1 KR 1019940017993 A KR1019940017993 A KR 1019940017993A KR 19940017993 A KR19940017993 A KR 19940017993A KR 0124399 B1 KR0124399 B1 KR 0124399B1
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Abstract

본 발명은 기저대역에서 타이밍복구를 행할때 생기는 대역통과필터의 중심주파수의 대칭성질을 이용하여 하드웨어의 복잡도를 크게 줄일 수 있도록 한 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 통과대역에서의 타이밍정보 생성장치를 기저대역신호에 적용할 경우 대역통과필터의 중심주파수가 크기는 같고 부호만 다른 점을 이용하여 필터특성식에 사인, 코사인의 대칭성질을 적용하면 된다. 따라서, 입력신호와 제 1FIR필터의 출력신호를 더하는 가산기와, 가산기의 출력신호를 입력받는 제 1내지 제 3 FIR필터와, 제 2 및 제 3 FIR 필터의 출력신호를 곱하는 곱셈기만으로도 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치를 구현할 수 있다.

Description

기저대역에서의 티이밍정보 생성장치
제 1도는 종래의 타이밍복구회로의 블럭구성도.
제 2도는 종래의 타이밍정보 생성장치를 IIR 필터를 사용하여 구성한 예를 보인 블럭도.
제 3도는 종래의 타이밍정보 생성장치를 FIR 필터를 사용하여 구성한 예를 보인 블럭도.
제 4도는 본 발명에서 제안한 기저대역에서의 타이밍정보 생성부의 구성예를 보인 블럭도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1,8 : 위상분리기 2,3,9-16 : 대역통과 필터
4,21,22,32,33,39 : 곱셈기 5 : 허수검출부
6 : 스위칭부 7 : 타이밍제어부
17-20,23-25,34,35 : 가산기 26-31,36-38 : FIR필터.
본 발명은 셈플링클럭 발생을 위한 타이밍복구회로에 관한 것으로, 특히 기저대역(baseband)에서 타이밍복구를 행할때 성능의 손실이 없으면서도 하드웨어의 복잡도를 크게 줄일 수 있도록 한 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치에 관한 것이다.
일반적으로 디지탈 HD-TV나 고속데이타모뎀등과 같은 디지탈 통신기기는 송신측에서 데이타비트열을 적절한 변조기법을 사용하여 아날로그신호로 변조한 후 전송하고, 수신측에서는 전송된 신호를 복조하여 원래의 데이타비트열로 복원한다. 이때 복조된 신호는 아날로그신호이므로 이 신호를 원래의 데이타로 변환하는 과정이 필요하고, 이과정을 아날로그/디지탈 변환 또는 샘플링이라고 한다. 통상 수신신호는 전송과정에서 채널의 비이상적인 특성, 다중경로, 잡음등에 의하여 상당히 왜곡된 모양을 갖게 된다. 이와 같이 왜곡된 신호는 수신측에서 적응반송파복구 및 적응등화등의 신호처리과정을 거치면 어느정도 해결이 가능하다. 그러나 수신신호의 복원은 송신측에서 심볼을 송신할때와 동일한 간격 및 위상으로 수신신호를 샘플링해야 가능하다. 그러므로 수신측에서 복조된 신호로부터 정확한 심볼값을 복원하는데 있어서, 가장 중요한 요지는 샘플링위치를 정확히 정해주는 것이다.
그러나 수신측에서는 전송된 싱호에 대해 정확한 샘플링위치를 알 수 없으므로 외부에서 정확한 샘플링위치를 정해주어야 하는데, 이러한 작용을 타이밍복구라고 한다. 타이밍복구에는 여러가지 방법이 있으나, 수신기에 입력되는 아날로그신호로부터 직접 최적의 샘플링위치를 찾는 것이 일반적이다. 이를 위해 타이밍복구회로를 구성하는 타이밍정보 생성장치에서는 최적의 샘플링위치에 대한 현재의 샘플링위치의 타이밍상태에 따라 진폭이 가변되는 신호를 출력하고, 타이밍복구회로는 이 신호를 이용하여 최적의 샘플링을 위한 클럭신호를 발생시킨다. 특히, 데이타전송속도가 고속이고 타이밍복구를 위한 별도의 신호를 전송하지 않는 경우에는 수신신호만을 이용하여 정확한 심볼타이밍을 찾는 것이 상당히 어렵고, 이를 구현하기 위한 회로의 구성도 복잡해진다. 그러므로 간단한 회로구성을 가지면서 고속으로 전송되는 데이타의 타이밍을 복원할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.
제 1도는 종래의 타이밍복구회로의 전체구성을 나타낸 블럭도이다. 도시된 바와 같이종래회로는 단상신호[X(t)]를 입력받아 서로 반대위상을 갖는 2상신호 [Y(t)]를 출력하는 위상분리기(1)를 구비한다, 위상분리기(1)의 출력단에는 중심주파수가 f0-(1/2T), f0＋(1/2T)인 2개의 대역통과필터(2)(3)가 각각 연결되어, 복소형태로 입력되는 신호들을 실수부와 허수부로 분리하여 각각 필터링한다. 여기서, T는 심볼타이밍 주기이다. 대역통과필터(2)(3)의 출력신호[Y1(t),Yr(t)]들은 곱셈기(4)로 인가되어 서로 곱해지고, 곰셈기(4)의 출력단에 연결된 허수검출부(5)는 입력신호로부터 허수부를 취하여 타이밍정보[p(n)]로서 출력한다. 이 타이밍정보[p(n)]는 스위칭부(6)로 인가되어 타이밍제어부(7)의 출력신호에 따라 샘플링되고, 샘플링된 타이밍정보는 타이밍제어부(7)로 인가되어 소정위 계산식, 즉 τ(n＋1)=τ(n)-μp(n)의 식에 따라 샘플링타이밍(τ)을 갱신하게 된다.
이상의 종래기술을 구현한 상세회로도가 D.N.Godard, Passband Timing Recovery in an All-DigitalModemReceiver,IEEETransactiononCommunicons,VOL.COM-26, NO.5, pp.517-523, MAY 1978.에 개시되어 있다. 제 1도에서 대역통과필터(2)(3)는 실수부와 허수부로 분리된 복소형태의 입력신호를 받아들이는 복소필터로서, 이를 실수필터와 허수필터로 분리하여 구성한 예가 제 2도에 주어져 있다.
제 2도는 종래의 타이밍정보 생성장치의 상세구성예를 보인 블럭도로서, IIR(Infinite Impulse Response)필터를 이용한 경우이다. 도시된 바와 같이, 타이밍전보 생성장치는 ±1/2T의 중심주파수를 갖는 8개의 대역통과필터(9-16)와, 이들의 출력신호를 가산하는 4개의 가산기(17-20)와, 상기 가산신호를 곱하여 가산하는 2개의 곱셈기(21)(22) 및 가산기 (23)로 구성된다. 이 타이밍정보 생성장치로 입력된 샘플링데이타는 위상분리기(8)에서 실수부(R)와 허수부(I)로 각각 분리되고, 분리된 신호(R,I)는 8개의 대역통과필터(9-16)로 각각 공급된다. 8개의 대역통과필터(9-16)는 4가지 종류의 필터(F1r,F11,F2r,F21)로 이루어져 있는데, 실수신호(R)는 서로 다른 종류의 4개의 필터(9,11,13,15)로 공급되고, 허수신호(1)는 나머지 4개의 필터(10,12,14,16)로 각각 공급된다. 상기 서로 다른 필터들의 필터링 특성은 다음과 같다.
여기서, f1=(-1)1(1/2T)＋fo이고, T'=T/2 이다. 8개의 대역통과필터(9-16)에서 출력된 신호는 4개의 가산기(17-20)로 인가되어 각각 두 신호씩 가산되고, 상기 가산기(17-20)의 출력신호들은 2개의 곱셈기(21)(22)로 인가되어 각각 두 신호씩 곱해진다. 상기 곱셈기(21)(22)의 출력신호들은 다시 가산기(23)로 인가되어 가산됨으로써 타이밍정보 생성부의 출력신호[p(n)]가 얻어진다.
이와 같은 종래기술은 통과대역(passband)에서의 타이밍, 복구를 위한 것이지만, 이 기술을 기저대역신호(fo=0)에 적용하더라도 별다른 손실없이 타이밍복구를 행할 수 있다. 이때 대역통과필터의 중심주파수는 f1=(1/2T), f2=2/2T이 되어 크기는 같고 부호만 다른 형태가 된다. 그러나 종래의 회로를 그대로 사용하면 하드웨어적으로 구조가 복집해진다는 문제점이 있었다. 그러므로 상기 필터특성식[(1)식,(2)식]에 사인(sine), 코사인(cosine)의 대칭성질을 적용하여 더욱 간단한 형태의 타이밍정보 생성장치를 구현하는 것이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기저대역에서의 타이밍복구를 행할때 하드웨어적으로 간단한 구성을 가지면서도 고속으로 전송된 수신신호의 심볼타이밍을 성능의 손실없이 효과적으로 복구하도록 한 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치를 제공하는데 있다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기저대역에서의 타이밍 정보 생성장치는 입력된 신호와 제 1FIR필터의 출력신호를 더하여 출력하는 가산기와, 가산기의 출려신호를 각각 입력받아 입력신호와 그 이전 신호들이 선형결합된 신호를 출력하는 제 1내지 제3 FIR 필터와, 제2 FIR 필터 및 제3 FIR 필터의 출력신호를 서로 곱하여 타이밍정보를 출력하는 곱셈기로 이루어진다.
이하, 첨부된 제 3도 및 제 4도를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 3도는 종래의 타이밍정보 생성장치의 상세구성을 나타낸 블럭도로서, 본 발명을 설명하기 위하여 제 2도의 회로를 구현이 용이한 FIR(Finite Impuls-e Response)필터를 사용하여 구현한 예를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 종래의 타이밍정보 생성장치는 각 필터들의 계수(coefficient)가 아래의 표1과 같은 6개의 FIR 필터(26-31)를 구비한다. FIR필터(26-31)의 입력단에는 2개의 가산기(24)(25)가 연결되고, 이가산기(24)(25)는 타이밍정보 생성장치로 입력된 데이타와 FIR 필터(26)(29)에서 출력된 신호를 가산하여 각 FIR필터(26-31)로 공급한다.
[표 1]
4개의 FIR필터 (27)(28)(30)(31)에서 출력된 신호는 2개의 곱셈기 (32)(33)로 인가되어 각각 두 신호씩 곱해지고, 곱셈기(32)(33)의 출력신호[OUT(1), OUT(2)]들은 가산기(34)로 인가되어 가산됨으로써 타이밍정보 생성부의 출력신호[p(n)]라 얻어진다.
상기 타이밍정보[p(n)]를 이용하여 타이밍복구가 기저대역에서 행해지는 경우 제 2도의 대역통과필터의 중심주파수는 다음과 같다.
f1=to-(1/2T)=-(1/2/T), f2=to+(1/2T)=1/2T
여기서, f1과 f2는 크기는 같고 부호만 다른 값이다. 이 값을 제 3도 및 표1에 도시된 FIR 필터에 적용시키면, 사인 및 코사인 성질, 즉 sin(-x)=-sin(x), cos(-x)=cos(x)에 의하여 제 3도의 FIR(1)의 출력은 FIR(4)의 출력과 같아지고, FIR(2)의 출력은 FIR(5)의 출력과 같아진다. 그리고 FIR(3)의 출력은 FIR(6)의 출력과 크기는 같고 부호는 반대인 값을 갖는다. 이 관계에 의해서 FIR(2)와 FIR(6)의 출력의 곱을 구해지는 OUT(1)값과 FIR(3)와 FIR(5)의 출력의 곱으로 구해지는 OUT(2)값은 OUT(1)=-OUT(2)의 관계를 갖는다. 타이밍정보 p(n)=OUT(1)-OUT(2)이므로 상기의 관계식을 이용하면 p(n)=2OUT(1)이 된다. 이 관계식에 의하면, 타이밍정보 p(n)은 기저대역에서 타이밍복구를 행할 경우 OUT(1)데이타만 얻으면 되므로 통과대역에 비하여 훨씬 간단한 구성성분을 가지고 얻어질 수 있다.
제 4도는 본 발명에서 제안한 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치의 구성예를 보인 블럭도이고, 표2는 본 발명의 실시예에서 사용한 FIR 필터들의 계수를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 타이밍정보 생성장치는 각 필터들의 계수가 아래의 표2와 같은 3개의 FIR 필터(36-38)를 구비한다. 여기서, 본 발명의 FIR 필터(36-38)는 제 3도에서 FIR(1), FIR(2), FIR(6)에 해당하는 필터이고, 상기 필터들의 계수도 제 3도의 경우와 동일하다.
[표 2]
FIR필터(36-38)의 입력단에는 가산기(35)가 연결되는데, 타이밍정보 생성장치로 입력된 신호는 상기 가산기(35)를 통해 FIR필터(36)로 인가되고, FIR필터(36)의 출력신호는 다시 가산기(35)로 인가되어 타이밍정보 생성장치의 입력신호와 더해진다. 가산기(35)의 출력신호는 다시 FIR필터(36)로 인가됨과 동시에 다른 FIR필터(37)(38)에도 입력된다. 이 FIR필터(36-38)들은 입력된 신호와 그 이전신호들이 선형결합된 신호를 출력하고, 2개의 FIR필터(37)(38)에서 출력된 신호들은 곱셈기(39)로 인가되어 서로 곱해짐으로써 타이밍정보 생성부의 출력신호[p(n)]가 얻어진다.
이상에서와 같이 본 발명은 가저대역에서 타이밍복구를 행할때 생기는 대역통과필터의 중심주파수의 대칭 성질을 이용하여 타이밍정보 생성장치의 하드웨어 구성을 단순화하므로 수신신호의 심볼타이밍을 손실없이 효과적으로 복구하면서도 하드웨어 복잡도를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 수신신호로부터 타이밍정보를 생성하고 이 정보를 이용해 클력신호를 발생시켜 심볼송신시와 동일하게 수신신호를 샘플링하는 타이밍복구회로에 있어서, 수신되어 입력된 신호와 제 1FIR 필터의 출력신호를 더하여 출력하는 가산기와; 가산기의 출력신호를 각각 입력받아 입력신호와 그 이전신호들이 선형결합된 신호를 출력하는 제 1 내지 제 3 FIR 필터와; 제 2 FIR필터 및 제 3 FIR필터의 출력신호를 서로 곱하여 타이밍정보를 출력하는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1FIR필터가 2탭필터인 경우 각 계수값은 C(0)=0, C(1)=-2νcos(2πf1T/M), C(2)=ν2이고, 여기서 f1=-(1/2T), T는 심볼타이밍주기인 것을 특징으로 하는 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2FIR필터가 2탭필터인 경우 각 계수값은 C(0)=1, C(1)=-νcos(2πf1T/M), C(2)=0이고, 여기서 f1=-(1/2T), T는 심볼타이밍주기인 것을 특징으로 하는 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 3FIR 필터가 2탭필터인 경우 각 계수값은 C(0)=0, C(1)=νsin(2πf2T/M), C(2)=0이고, 여기서 f2=1/2T, T는 심볼타이밍주기인 것을 특징으로 하는 기저대역에서의 타이밍정보 생성장치.
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