KR0141284B1 - 16qam에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 isi없는 파형 정형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 상호심벌간섭(Inter-Symbol Interference, 이하 ISI라고 약칭함)없는 파형 정형방법에 관한 것으로서. 그 특징은 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위하여 정현파의 상승 패턴과 하강 패턴을 이용하여 상호 심벌간섭이 없도록 하는 파형 정형방법에 있어서, 한 심벌 구간 동안의 상기 정현파의 상기 상승 패턴과 상기 하강 패턴의 값들을 구하여 저장하는 제1과정과, 입력 심벌을 입력받는 제2과정과, 다음 입력심벌을 입력받는 제3과정과, 심벌간의 불연속을 없애기 위하여 상기 제3과정에서 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨과 바로 전에 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨의 차이와 평균을 구하는 제4과정 및 상기 제1과정에서 저장한 상기 정현파의 상기 상승 패턴과 상기 하강 패턴과 상기 제4과정에서 구한 상기 신호 레벨의 차이와 평균을 이용하여 입력 신호의 파형을 정형하는 제5과정을 포함하는 데에 있다.

그러므로, 그 효과는 완전히 상호심벌간섭이 없는 파형을 생성하고, 이 생성된 파형으로 심벌 타이밍 동기화를 수행했을 때에 잡음이 없는 이상적인 상황에서는 정확한 샘플 포인트를 찾을 수 있고, 16 QAM 변조방식에서 심벌 타이밍 동기를 찾기 위한 적절한 필터를 구현할 수 있다는 데에 있다.

Description

16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 ISI 없는 파형 정형방법(ISI-free waveform shaping method for symbol timing synchronization in 16 QAM)

제1도는 본 발명에 따른 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 ISI 없는 파형 정형방법을 나타내는 흐름도.

제2도는 종래의 레이즈드 코사인 필터(Raised Cosine Filter)로 파형을 정형한 펄스 파형도.

제3도는 본 발명에 따른 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 ISI 없는 파형 정형방법으로 파형을 정형한 펄스 파형도.

본 발명은 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 상호심벌간섭(Inter-Symbol Interference, 이하 ISI라고 약칭함)없는 파형 정형방법에 관한 것으로서, 특히 실시간 처리를 위한 16 QAM TCM(Trellis Coded Modulation)의 심벌 타이밍 동기를 위한 ISI 없는 파형 정형 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털 무선통신 시스템에서는 복조(demodulation)와 복호(decoding)를 수행했을 때에, 실시간 처리를 위하여 송신 클럭과 반송파(camier) 그리고 수신 클럭과 반송파의 동기가 정확하게 맞아야만 수신단에서 올바르게 송신 신호를 재현할 수 있다. 이때에 반송파 복원은 코히어런트 복조(coherent demodulation)에서만 필요하지만 클럭 복원은 모든 구조에서 필요하다.

정확한 클럭복원이 믿을만한 데이터 전송에 필수적이다.

클럭복원은 기저대역 심벌율 송신단 클럭과 수신단 클럭 사이에 동기를 맞추는 것이고 반송파 복원은 전송된 반송파 주파수와 수신단 국부 발진기에 맞출려고 하는 것이다.

물론 BPSK(Binary Phase Shift Keying)와 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 등과 같은 변조방식에서는 송신단에서 파형 정형을 위하여 레이즈드 코사인 필터(raised cosine filter)를 사용하여도 심벌 타이밍 동기를 잘 맞출 수 있었다.

여기서, 레이즈드 코사인 필터의 주파수 응답은 식(1)과 같고, 임펄스 응답은 식(2)와 같다.

즉, 입력 파형의 피크(peak)가 정확한 샘플 포인트(point)가 되고, 피크에 대해서 대칭이 된다.

그러나, QAM(Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 멀티레벨

(multilevel) 변조방식에서는 레이즈드 코사인 필터로 파형을 정형하면, ISI 때문에 입력 파형의 피크가 정확하게 샘플 포인트가 되지 않으므로 정확한 동기를 찾기 어렵다는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 해당 입력 심벌의 피크가 정확한 샘플 포인트가 되게 하기 위하여 심벌 사이의 ISI를 완전히 제거하여 ISI없이 필터링하는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위하여 정현파의 상승 패턴과 하강 패턴을 이용하여 상호심벌간섭이 없도록 하는 파형 정형방법에 있어서, 한 심벌 구간동안의 상기 정현파의 상기 상승 패턴과 상기 하강 패턴의 값들을 구하여 저장하는 제1과정과, 입력 심벌을 입력받는 제2과정과, 다음 입력 심벌을 입력받는 제3과정과, 심벌간의 불연속을 없애기 위하여 상기 제3과정에서 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨과 바로 전에 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨의 차이와 평균을 구하는 제4과정 및 상기 제1과정에서 저장한 상기 정현파의 상기 상승 패턴과 상기 하강 패턴과 상기 제4과정에서 구한 상기 신호 레벨의 차이와 평균을 이용하여 입력 신호의 파형을 정형하는 제5과정을 포함하는 데에 있다.

통상적으로, 16 QAM 변조방식의 신호의 레벨에는 3, 1, -1, -3등의 4 가지 레벨이 존재한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 ISI 없는 파형 정형방법의 주파수 응답은 식(3)과 같다.

식(3)과 같은 본 발명에 따른 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 ISI 없는 파형 정형방법은 입력 파형의 피크가 샘플 포인트가 되어 정확하게 동기화할 수 있으며, 레이즈드 코사인 필터보다 대역폭이 40% 더 넓다.

본 발명에 따른 필터링 방법은 정현파(sine wave)의 상승(rising) 패턴과 하강(falling) 패턴을 잘 이용하여 심벌간의 불연속이 생기지 않도록 하여 필터링을 위한 계수 패턴을 형성한다.

상승 패턴과 하강 패턴을 열벡터로 나타내면 다음과 같다.

상승 패턴 :

하강 패턴 :

그리고 열벡터 u를 하나 더 정의하면 다음과 같다.

u = [1 1 1 1 1 1 1 1 ]

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 16QAM TCM의 심벌 타이밍 동기에서 본 발명에 따른 파형 정형 흐름도이다.

제1도를 참조하여 본 발명에 따른 파형 정형을 설명하면 다음과 같다.

P1에서는 한 심벌 구간 동안의 상기 정현파의 상기 상승 패턴과 상기 하강 패턴의 값들을 구하여 저장한다.

P2에서는 입력 심벌(Si-1)을 입력받는다.

P3에서는 다음 입력 심벌(Si)을 입력받는다.

P4에서는 심벌간의 불연속을 없애기 위하여 다음을 구한다.

한편, 출력 벡터 Y를 정의하면 다음과 같다.

Y = [ y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 y8 ]

P5에서는 상기 P3에서 입력받은 입력 심벌(Si)의 신호 레벨과 바로 전에 입력받은 입력 심벌(Si-1)의 신호 레벨을 비교한다.

P6에서는 상기 P3에서 입력받은 입력 심벌(Si)의 신호 레벨이 바로 전에 입력받은 입력 심벌(Si-1)의 신호 레벨보다 크다고 상기 P5에서 판단되면, 출력 벡터 Y를 다음과 같이 구한다.

Y = Rd + ua

P7에서는 상기 P3에서 입력받은 입력 심벌(Si)의 신호 레벨이 바로 전에 입력받은 입력 심벌(Si-1)의 신호 레벨보다 작다고 상기 P5에서 판단되면, 출력 벡터 Y를 다음과 같이 구한다.

Y = Fd + ua

P8에서는 상기 P3에서 입력받은 입력 심벌(Si)의 신호 레벨이 바로 전에 입력받은 입력 심벌(Si-1)의 신호 레벨과 같다고 상기 P5에서 판단되면, 출력 벡터 Y를 다음과 같이 구한다.

Y = uSi

P9에서는 Y를 출력하되, y1부터 y8까지 차례대로 출력한다.

P10에서는 i를 1만큼 증가시키고 상기 P3으로 진행한다.

여기서, 한 심벌을 8 배로 오버샘플링(oversampling)하였다.

제2도는 종래의 레이즈드 코사인 필터(Raised Cosine Filter)로 파형을 정형한 펄스 파형도이며, 제3도는 본 발명에 따른 16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위한 ISI 없는 파형 정형방법으로 파형을 정형한 펄스 파형도이다.

서로 비교해보면, 본 발명에 따른 파형 정형방법에 의한 출력이 더 안정적임을 알 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 파형 정형방법의 효과는 완전히 상호심벌간섭이 없는 파형을 생성하고, 이 생성된 파형으로 심벌 타이밍 동기화를 수행했을 때에 잡음이 없는 이상적인 상황에서는 정확한 샘플 포인트를 찾을 수 있고, 16 QAM 변조방식에서 심벌 타이밍 동기를 찾기 위한 적절한 필터를 구현할 수 있다는 데에 있다.

Claims (3)

16 QAM에서의 심벌 타이밍 동기를 위하여 정현파의 상승 패턴과 하강 패턴을 이용하여 상호심벌간섭이 없도록 하는 파형 정형방법에 있어서, 한 심벌 구간 동안의 상기 정현파의 상기 상승 패턴과 상기 하강 패턴의 값들을 구하여 저장하는 제1과정과; 입력 심벌을 입력받는 제2과정과; 다음 입력 심벌을 입력받는 제3과정과; 심벌간의 불연속을 없애기 위하여 상기 제3과정에서 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨과 바로 전에 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨의 차이와 평균을 구하는 제4과정; 및 상기 제1과정에서 저장한 상기 정현파의 상기 상승 패턴과 상기 하강 패턴과 상기 제4과정에서 구한 상기 신호 레벨의 차이와 평균을 이용하여 입력 신호의 파형을 정형하는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 파형 정형방법.

제1항에 있어서, 상기 제5과정 수행 후 상기 제3과정으로 진행하는 제6과정을 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 파형 정형방법.

제1항에 있어서, 상기 제4과정이, 상기 제3과정에서 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨이 바로 전에 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨보다 크다고 상기 제1단계에서 판단되면, 상기 신호 레벨의 차이의 절대값과 상기 정현파의 상기 상승 패턴과 0.5를 곱하고 상기 신호 레벨의 평균을 더한 결과를 출력하는 제2단계와; 상기 제3과정에서 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨이 바로 전에 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨보다 작다고 상기 제1단계에서 판단되면, 상기 신호 레벨의 차이의 절대값과 상기 정현파의 상기 하강 패턴과 0.5를 곱한 결과를 상기 신호 레벨의 평균에서 뺀 결과를 출력하는 제3단계; 및 상기 제3과정에서 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨이 바로 전에 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨과 같다고 상기 제1단계에서 판단되면, 상기 제3과정에서 입력받은 입력 심벌의 신호 레벨 값을 출력하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파형 정형방법.