KR0141283B1 - 실시간 처리를 위한 qam 심볼 타이밍 동기방법과 그 제어방법 - Google Patents

실시간 처리를 위한 qam 심볼 타이밍 동기방법과 그 제어방법

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Abstract

본 발명은 실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기방법과 그 제어 방법에 관한 것으로서, 그 특징은 실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기방법에 있어서, 심벌 타이밍 동기에 걸리는 시간을 단축하기 위하여 소정개수의 샘플을 입력받는 제1과정과 상기 샘플들을 가지고 샘플들의 모든 기울기를 계산하는 제2과정과 상기 기울기들 중에서 소정개수의 선택된 기울기들의 합을 구하는 제3과정과 상기 기울기들의 합의 크기에 따라 양의 피크치 또는 음의 피크치를 구하는 제4과정 및 샘플 포인트를 소정의 구간만큼 앞당기거나 지연시키는 제5과정을 포함하는 데에 있으며, 그 효과는 수신 신호를 샘플 단위로 받아들임으로써 초기 심벌 타이밍 동기시간을 단축하며, 관측 구간을 정하여 주기적으로 심벌 타이밍 동기를 획득하도록 함으로써 국부 발진기의 드리프트에 의한 심벌 타이밍 동기의 어긋남을 없애는 데에 있다.

Description

실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기방법과 그 제어 방법(QAM symbol timing synchronization method for real time processing and control method for the same)
제1도는 본 발명에 따른 QAM 심벌 타이밍 동기방법을 나타내는 흐름도.
제2도는 실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기제어의 과정을 나타내는 흐름도.
본 발명은 실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기방법과 그 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 환형 버퍼(circular buffer)와 포인터(pointer)를 이용하여 실시간 처리를 위한 QAM TCM의 심벌 타이밍 클럭 동기방법과 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 무선통신 시스템에서는 복조(demodulation)와 복호(decoding)를 수행했을 때에, 실시간 처리에서 송신 클럭과 반송파(carrier) 그리고 수신 클럭과 반송파의 동기가 정확하게 맞아야만 수신단에서 올바르게 송신 신호를 재현할 수 있다.
반송파 복원은 코히어런트 복조(coherent demodulation)에서만 필요하지만 클럭복원은 모든 구조에서 필요하다.
정확한 클럭 복원이 믿을 만한 데이터 전송에 필수적이다.
클럭 복원은 기저대역 심벌율 송신단 클럭과 수신단 클럭 사이에 동기를 맞추는 것이고 반송파 복원은 전송된 반송파 주파수와 수신단 국부 발진기에 맞추려고 하는 것이다.
그러나, 실제로는 수신기 AD 컨버터의 샘플링 주파수의 드리프트(drift) 때문에 심벌 타이밍 동기를 지속적으로 맞추어 주어야 한다. 그래서 DSP(Digital Signal Processor) 보드(board)를 이용하여 실시간 처리를 할 때, 수신신호의 심벌 타이밍 동기를 계속적으로 맞추면서 입력심벌이 빠지거나 중복되어서는 안된다.
이것은 수신기 AD 컨버터의 샘플링 주파수의 드리프트 때문에 발생할 수 있는 문제이다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 수신기 AD 컨버터의 샘플링 주파수의 드리프트로 인한 심벌 중복 또는 심벌 빠짐을 방지하기 위하여 순환 버퍼를 사용하여 심벌 타이밍 동기의 회득 시간을 단축시키고 실시간 처리를 수행할 수 있도록 하는 QAM TCM의 심벌 타이밍 동기방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기방법에 있어서, 심벌 타이밍 동기에 걸리는 시간을 단축하기 위하여 소정개수의 샘플을 입력받는 제1과정과 상기 샘플들을 가지고 샘플들의 모든 기울기를 계산하는 제2과정과 상기 기울기들 중에서 소정개수의 선택된 기울기들의 합을 구하는 제3과정과 상기 기울기들의 합의 크기에 따라 양의 피크치 또는 음의 피크치를 구하는 제4과정 및 샘플 포인터를 소정의 구간만큼 앞당기거나 지연시키는 제5과정을 포함하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은 QAM 심벌 타이밍 동기제어방법에 있어서, 한 심벌 내에 존재하는 소정개수의 샘플단위로 입력받는 제1과정과, 심벌 타이밍 동기를 시도해야 할 상태인지를 판단하는 제2과정과, 상기 제2과정에서 심벌 타이밍 동기를 시도해야 할 상태라고 판단되면, 샘플 포인트를 소정의 구간만큼 앞당기거나 지연시키는 제3과정 및 상기 제2과정에서 심벌 타이밍 동기를 시도해야 할 상태가 아니라고 판단되거나 상기 제3과정 수행 후, 심벌을 출력하는 제4과정을 포함하는 데에 있다.
통상적으로, 16 QAM 변조방식의 신호의 레벨에는 3, 1, -1, -3등의 4 가지 레벨이 존재한다.
송신단의 파형 정형 필터는 동일 발명자가 발명한 필터를 사용하였는데, 그 주파수 응답은 식(1)과 같다.
식(1)과 같은 16QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 ISI 없는 파형 정형 방법은 입력 파형의 피크가 샘플 포인트가 되어 정확하게 동기화할 수 있으며, 식(2)와 같은 주파수 응답을 갖는 레이즈드코사인 필터보다 대역폭이 40% 더 넓다.
그리고, QAM 심벌 타이밍 동기를 수행하기 위해서는 샘플 포인트와 주변 샘플간의 기울기를 구해야 하는데, 그 계산은 다음과 같다.
G+2+ = Ri - Ri+2
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 QAM 심벌 타이밍 동기방법을 나타내는 흐름도이다.
제1도를 참조하여 본 발명에 따른 수신단의 심벌 타이밍 동기방법에 대하여 설명하는 다음과 같다.
S1에서는 한 심벌 주기 내에서 8배로 오버샘플링(oversampling)하여 만들어진 8개의 샘플들을 한 샘플 씩 입력받는다.
S2에서는 상기 8개의 샘플들을 가지고 샘플 포인트(Ri)와 주변 샘플들(Ri-3, Ri-2, Ri-1, Ri, Ri+1, Ri+2, Ri+3)과의 기울기 Gn 또는 Gm,n을 다음과 같이 계산한다.
이때, Ri+1과 Ri-1은 사용되지 않는다.
왜냐하면, Ri와 비슷한 값이 기울기의 값도 작고 잡음에 의해 잘못 판단될 수 있기 때문이다.
상기와 같이 구한 기울기로써 그 심벌이 양의 피크(positive peak)인지 음의 피크(negative peak)인지가 결정된다.
이때, 한 심벌의 중심을 4번째 샘플로 하였다(i=4).
결국, 양의 피크인지 음의 피크인지가 결정되면 현재의 샘플 포인트를 1/8 샘플씩 앞으로 또는 뒤로 움직여 주어야 한다.
심벌 단위로 입력을 받으면, 심벌의 기울기 판정에서 그 심벌이 양의 피크와 음의 피크 그 어떤 것에도 속하지 않을 수 있고 그렇게 되면 심벌 타이밍 동기에 많은 시간이 필요하고 최악의 경우 동기에 실패하는 경우가 발생할 수도 있으므로 심벌 타이밍 동기에 걸리는 시간을 단축하기 위하여 샘플 단위로 입력을 받는다.
S3에서는 상기 모든 기울기들이 모두 다 양수라고 판단되면 양의 피크임이 결정되며, 모든 기울기들이 모두 다 음수라고 판단되면 음의 피크임이 결정된다.
상기 S3에서 기울기들이 양수도 있고 음수도 있다고 판단되면, 상기 S1로 진행한다.
S4에서는 상기 모든 기울기들 중에서 4개의 선택된 기울기들의 합 P를 다음과 같이 구한다.
P = G+2+ G+3+ G-3+ G-4
그리고 N = -P가 된다.
S5에서는 P가 N보다 큰지 판단한다.
상기 S5에서 PN이라고 판단되면, S6에서는 양의 피크로 결정되고 S8로 진행한다.
상기 S5에서 PN이 아니라고 판단되면, S7에서는 음의 피크로 결정되고 S8로 진행한다.
S8에서는 샘플 포인트를 1/8 만큼 앞당기거나 지연시키고 상기 S1로 진행한다.
제2도는 실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기제어의 과정을 나타내는 흐름도이다.
제2도를 참조하여 실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기제어의 과정을 상세히 설명한다.
입력 버퍼와 출력 버퍼는 순환 버퍼(circular buffer)를 이용하고 동기의 성공여부를 나타내는 제어 플래그 sync_flag를 사용하며, 출력을 위하여 순환 버퍼를 지시하는 포인터(pointer)를 두개 사용한다.
출력 버퍼를 지시하는 헤드 포인터(head pointer)와 태일 포인터(tail pointer)를 두 개 만들어서 관측 주기마다 심벌 타이밍 획득을 도모하였고 출력버퍼를 이용하여 심벌이 빠짐 없이 나가도록 구현하였다.
C1에서는 I = 1로 설정한다.
C2에서는 한 심벌 내에 존재하는 8개의 샘플을 입력받는다.
C3에서는 Sync_Flag = 1인지 판단한다.
상기 C3에서 Sync_Flag = 1이 아니라고 판단되면, C4에서는 샘플 포인트를 1/8씩 앞당기거나 지연시킨다.
C5에서는 심벌을 출력한다.
C6에서는 i = 8인지 판단한다.
상기 C6에서 i = 8이라고 판단되면, C7에서는 Sync_Flag = 0으로 설정한다.
C8에서는 i를 1 증가시키고 상기 C2로 진행한다.
그러므로 상술한 바와 같은 본 발명의 효과는 수신 신호를 샘플 단위로 받아들임으로써 초기 심벌 타이밍 동기시간을 단축하며, 관측 구간을 정하여 주기적으로 심벌 타이밍 동기를 획득하도록 함으로써 수신기의 AD 컨버터의 샘플링 주파수의 드리프트에 의한 심벌 타이밍 동기의 어긋남을 없애는 데에 있다.
실험에 의하면 한 심벌을 8배로 오버샘플링하였을 때에 잡음이 없는 상황에서 2 내지는 3샘플 뒤에 샘플 타이밍 동기에 성공했다.

Claims (6)

  1. 실시간 처리를 위한 QAM 심벌 타이밍 동기방법에 있어서, 심벌 타이밍 동기에 걸리는 시간을 단축하기 위하여 소정개수의 샘플을 입력받는 제1과정과; 상기 샘플들을 가지고 샘플들의 모든 기울기를 계산하는 제2과정과 상기 기울기들 중에서 소정개수의 선택된 기울기들의 합을 구하는 제3과정과; 상기 기울기들의 합의 크기에 따라 양의 피크치 또는 음의 피크치를 구하는 제4과정; 및 샘플 포인트를 소정의 구간만큼 앞당기거나 지연시키는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 QAM 심벌 타이밍 동기 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1과정으로 진행하는 제6과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 QAM 심벌 타이밍 동기 방법
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3과정이, 상기 모든 기울기들이 모두 다 양수이거나 음수인지를 판단하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 상기 모든 기울기들이 모두 다 양수라고 판단되거나 모두 다 음수라고 판단되면, 상기 제1과정으로 진행하는 제2단계; 및 상기 제1단계에서 상기 기울기들이 양수도 있고 음수도 있다고 판단되면, 상기 기울기들 중에서 소정개수의 선택된 기울기들의 합을 구하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 QAM 심벌 타이밍 동기방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제4과정이, 상기 기울기의 합이 양수인지 판단하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 상기 기울기들의 합이 양수라고 판단되면, 양의 피크치로 결정되는 제2단계; 및 상기 제1단계에서 상기 기울기의 합이 음수라고 판단되면, 음의 피크치로 결정되는 제3단계로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 QAM 심벌 타이밍 동기방법.
  5. QAM 심벌 타이밍 동기제어방법에 있어서, 한 심벌 내에 존재하는 소정개수의 샘플 단위로 입력받는 제1과정과; 심벌 타이밍 동기를 시도해야 할 상태인지를 판단하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 심벌 타이밍 동기를 시도해야 할 상태라고 판단되면, 샘플 포인트를 소정의 구간만큼 앞당기거나 지연시키는 제3과정과; 상기 제2과정에서 심벌 타이밍 동기를 시도해야 할 상태가 아니라고 판단되거나 상기 제3과정 수행 후, 심벌을 출력하는 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 QAM 심벌 타이밍 동기제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제4과정 수행 후, 심벌 타이밍 동기를 시도해야 할 상태로 현 상태를 강제적으로 설정하고 상기 제1과정으로 진행하는 제6과정을 부가하여 포함하는 QAM 심벌 타이밍 동기제어방법.
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