KR0162826B1 - 반송주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 송/수신장치 - Google Patents

Abstract

1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

대역확산통신시스템의 방송파의 오차를 보상하는 기술이다.

2.발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

방송파주파수의 오차를 보상하기 위한 대역확산통신스스템을 구현한다.

3.발명의 해결방법의 요지

대역확산통신 시스템에서 초기포착시에는 데이터를 칩단위로 차분을 검출하고, 데이터 송수신시에는 비트단위로 차분검출을 행하여 발진기의 반송파 발진주파수의 오차를 보상하여 고정밀도의 국부발진기를 사용하지 않고도 수신데이터를 효율적으로 복원한다.

4.발명의 중요한 용도

대역확산통신시스템의 반송파 주파수 오차보상을 위한 송수신장치에 적용한다.

Description

반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 송/수신장치

제1도는 본 발명에 따른 대역확산통신시스템의 송신장치에 대한 블럭구성도.

제2도는 본 발명에 따른 대역확산통신시스템의 수신장치에 대한 블럭구성도.

제3도는 제2도의 구성중 기저대역 복조기의 상세구성도.

본 발명은 대역확산통신시스템에 관한 것으로, 특히 반송파주파수의 오차를 보상하여 데이터를 송수신하기 위한 대역확산통신시스템의 송수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대역확산통신시스템에서 데이터를 송수신할 때 송신기에서는 데이터를 변조하고, 변조된 신호를 국부발진기에서 발진되는 반송파와 송신하여 원하는 대역의 고주파신호로 변환한 후 전송한다. 역으로, 수신기에서는 수신된 신호를 국부발진기에서 발진되는 반송파와 승산하여 복조하기에 적절한 대역의 신호로 변환한 후 이 변환된 신호를 복조기에 의해 복조한다.

이때 대역확산통신시스템에서 발진되는 반송파가 정확한 주파수 값을 갖지 않을 경우, 복조기에 인가되는 신호는 송신기의 반송파주파수와 수신기의 반송파주파수의 오차성분에 의한 △f만큼의 주파수편차(Frequency Offset)를 갖게 된다. 이러한 주파수편차는 전송된 데이터를 정확히 복원하고자 하는 수신기의 효율을 저하시키기 때문에 수신기에서 전송데이타를 정확히 복원하기 위해서는 이 주파수편차를 최대한 줄이는 방법이 강구되어질 필요가 있다.

이러한 필요에 따라 종래의 대역확산통신시스템에는 주파수편차를 측정한 후 자동적으로 수신되는 신호의 주파수가 제어되도록 하는 자동주파수 제어(Automatic Frequency Control)회로가 채택되어 이용되고 있다. 이때 대부분의 자동주파수 제어회로는 심볼당 위상편이가 M이내 범위의 주파수를 제어하도록 설계되어 있다. 여기서 M은 각 심볼을 나타내는 신호가 가질 수 있는 신호의 종류수를 의미한다. 그러나 자동주파수 제어회로를 이용할지라도 위상편이가 M에 근접하는 주파수편차가 발생하거나 이보다 더 큰 주파수편차가 발생하는 경우에는 수신신호의 주파수편차가 제거되지 못하여 수신효율이 떨어진다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 가격이 비싼 고정밀도의 국부발진기만을 사용하면 되나, 가격이 비싼 관계로 제한적으로 사용하였다. 그러므로 근본적으로 발생되는 주파수편차를 제거하기 위한 반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템이 본원출원인에 의해 출원된 1995년 특허출원 16472호에 개시되어 있다. 상기 1995년 특허출원 16472호에서는 데이터를 칩단위로 차분을 검출한 후 그 값을 합산하여 최종 데이터 검출에 사용하도록 되어 있다. 그런데 이와 같이 반송파주파수의 오차를 보상하는 방법은 값싼 저정밀도의 발진기를 사용할 수 있는 장점은 있으나 종래의 차분검출방법에 비해 정해진 바트오율에 필요한 전력이 3㏈정도 더 증가하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 국부발진기의 종류에 관계없이 반송파주파수의 오차를 보상하는 대역확산통신시스템의 송신장치 및 수신장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 초기포착시에 칩단위로 차분을 검출하고 포착이 이루어진 후 비트단위의 차분을 검출하여 송수신신호를 변복조하는 대역확산통신시스템의 송신장치 및 수신장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대역확산통신시스템의 송신장치는, 입력된 전송을 위한 데이터를 차분부포화하여 출력하는 제1차분부호화수단과, 상기 데이터 포착중일 시 차분부호화 되지 않은 전송을 위한 데이터를 스위칭 선택하고, 데이터 송수신중일 시 상기 제1차분부호화수단으로부터 차분부호화된 데이터를 스위칭 선택하는 제1스위칭수단과, 상기 제1스위칭수단의 선택에 의해 상기 전송을 위한 데이터나 제1차분부호화수단으로부터 차분부호화된 데이터를 의사잡음부호와 승산하여 대역확산하는 제1승산수단과, 상기 제1승산수단에 의해 승산된 신호를 차분부호화하여 출력하는 제2차분부호화수단과, 상기 포착증일 시 상기 제2차분부호화수단의 출력인 차분부호화된 데이터를 스위칭 선택하고, 데이터 송수신중일 시 상기 제1승산수단으로부터 승산되어 대역확산된 데이터를 스위칭 선택하는 제2스위칭수단과, 상기 제2스위칭수단의 선택에 의해 제2차분부호화수단으로부터 차분부호화된 데이터나 상기 제1승산수단으로부터 승산된 데이터를 변조하는 변조수단과, 상기 변조된 신호를 원하는 대역으로 변환하기 위한 반송파 주파수를 발생하는 반송파 발생수단과, 상기 변조수단으로부터 변조 출력되는 신호를 상기 반송파 주파수와 승산하여 대역확산된 고주파신호를 출력하는 제2승산수단과, 상기 제2승산수단으로부터 대역확산된 고주파신호를 대역통과 필터링한 후 안테나를 통해 공중으로 전파하는 대역통과필터수단으로 구성함을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대역확산통신시스템의 수신기장치는, 수신반송파를 발생하는 수신반송파 발생수단과, 공중으로부터 수신되는 대역확산된 고주파신호와 상기 수신반송파를 승산하여 제1저주파신호로서 출력하는 제1승산수단과, 상기 수신반송파가 소정위상만큼 변환된 수신반송파와 상기 고주파신호를 승산하여 제2저주파신호로서 출력하는 제2승산수단과, 초기포착시에 상기 제1저주파신호와 제2저주파신호에 대해 칩단위로 차분을 검출하고, 데이터 송수신시에 제1저주파신호와 제2저주파신호에 대해 비트위로 차분검출을 행하여 상기 수신반송파의 오차를 보상하여 수신신호를 복원하는 기저대역 복조수단으로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 대역확산통신시스템의 송신기에 대한 블럭구성을 나타내는 도면이다.

제1도를 참조하면, 데이터 입력부(101)는 전송을 위한 데이터를 입력하여 한다. 의사잡음 발생기(104)는 의사잡음부호를 발생한다. 제1차분부호화기(102)는 상기 데이터 입력부(101)를 통해 입력된 전송을 위한 데이터를 차분부호화하여 출력한다. 제1스위치(103)는 포착중일 시 상기 데이터 입력부(101)의 출력인 차분부호화 되지 않은 데이터를 스위칭 선택하고, 데이터 송수신중일 시 상기 제1차분부호화기(102)로부터 차분부호화된 데이터를 스위칭 선택한다. 제1승산기(105)는 상기 제1스위치(103)의 선택에 의해 데이터 입력부(101)로부터 인가되는 전송을 위한 데이터나 제1차분부호화기(102)로부터 차분부호화된 데이터를 의사잡음 발생기(104)로부터 발생되는 의사잡음부호를 승산한다. 이때 제1승산기(105)에 의해 승산된 신호는 대역확산된 신호이다. 이 대역확산된 신호는 제2차분부호화기(106)를 통해 차분부호화된다. 제2스위치(107)는 포착중일 시 상기 제2차분부호화기(106)의 출력인 차분부호화된 데이터를 스위칭 선택하고, 데이터 송수신중일 시 상기 제1승산기(105)로부터 승산되어 대역확산된 데이터를 스위칭 선택한다. 변조기(108)는 상기 제2스위치(107)의 선택에 의해 제2차분부호화기(101)로부터 차분부호화된 데이터 상기 제1승산기(105)로부터 스산된 데이터를 변조한다. 국부발진기(109)는 변조된 신호를 원하는 대역으로 변환하기 위한 반송파를 발생하며, 제2승산기(110)는 이 반송파와 변조기(108)로부터 출력되는 신호를 승산한다. 이렇게 승산된 신호는 대역통과필터(111)에 의해 대역통과 필터링된 후 대역확산된 고주파신호로서 안테나(112)를 통해 공중으로 전파된다. 상기 제1-제2차분부호화기(102,106)는 사용하는 변조방법과 사용한 의사잡음 시퀀스에 따라 생략이 가능하며, 제1차분 부호화기(102)가 생략되면 제1스위치(103)이, 제2차분부호화기(106)이 생략되면 제2스위치(107)가 생략된다. 변조기(108)의 변조방식으로는 차분검출이 가능한 MSK방식, PSK방식등의 변조방식이 가능하다.

상기 제1도와 같이 구성되는 대역확산통신시스템의 송신기로부터 전파된 신호는 제2도에 도시된 바와 같이 구성되는 대역확산통신시스템의 수신기에서 수신된다.

제2도를 참조하며, 안테나(201)로 수신되는 대역확산된 고주파신호는 대역통과필터(202)에 의해 원하지 않는 대역의 신호를 차단하고, 원하는 대역의 신호만을 통과시킨다. 대역통과필터(202)로부터 통과된 신호와 국부발진기(203)에서 발생된 반송파는 승산기(205)에 승산되어 저주파신호로 변환된다. 이 저주파신호는 원하지 않는 대역의 신호를 제거하기 위한 제1저역통과필터(207)를 거쳐 제1아날로그/디지탈(A/D) 변환기(209)에서 디지털의 I신호로 변환된다.

또한, 국부발진기(203)에서 발생된 반송파는 π/2만큼 위상이 변환된후 승산기(206)로 인가된다. 그러면 승산기(206)는 대역통과필터(202)로부터 출력되는 신호와 π/2 위상변환기(204)로부터 출력되는 신호를 승산한 후 저주파신호로서 출력한다. 이 저주파신호는 제2저역통과필터(208)에 의해 원하지 않는 대역이 제거된 후 제2 A/D변환기(210)에 인가되어 디지털의 Q신호로서 변환된다.

상기와 같이 변환된 기저대역의 디지털신호인 I신호 및 Q신호는 기저대역 복조기(211)로 인가되어 처리되는데, 제3도는 기저대여 복조기(211)의 상세구성을 나타내는 도면이다.

제3도를 참조하면, 차분검출기(221)는 제1 A/D변환기(209) 및 제2 A/D변환기(210)로부터 출력되는 현재의 I신호 및 Q신호와 한 칩(Chip) 구간이전의 I신호 및 Q신호의 위상을 서로 비교하고, 그 비교된 값을 출력한다. 스위치(222)는 포착중에는 차분검출기(221)로부터 출력된 위상비교차값을 스위칭 선택 출력하고, 데이터 송수신시에는 입력되는 I신호 및 Q신호를 스위칭 선택하여 출력한다. 이때 스위치(222)로부터 선택 출력된 신호는 정합필터(223)에 의해 의사잡음 발생기(224)로부터 발생되는 의사잡음부호와 정합필터링된다. 검출회로(225)는 정합필터(223)로부터 정합필터링된 신호를 입력하여 포착중에는 심볼시간동안의 값을 합산하여 차분검출을 하지 않은채 검출을 하고, 데이터 송수신시에는 심볼시간의 간격으로 차분을 검출하여 수신데이타로서 복원한다. 폭착 및 추적회로(226)는 정합필터(223)의 출력을 이용하여 제2도의 제1 A/D변환기(209) 및 제2 A/D변환기(210)의 디지털변환 시 요구되는 샘플링시간을 결정하는 제어신호(CONT)를 출력한다. 이때 제어신호(CONT)는 제1 A/D변환기(209) 및 제2 A/D변환기(210)의 샘플링시간뿐만 아니라 기저대역 복조기(211)의 전반적인 타이밍을 제어한다.

그리고, 주파수편차 측정기(227)는 차분검출기(221)로부터 출력된 신호를 이용하여 제2도의 안테나(201)를 통해 수신되는 신호와 국부발진기(203)에서 발생되는 반송파사이의 주파수편차를 측정한 후 측정된 주파수편차를 주파수편차신호(AFC)로 출력한다. 이때 주파수편차신호(AFC)는 국부발진기(203)로 인가되거나 그외의 위상제어회로에 인가되어 수신기에서 발새되는 반송파의 주파수가 송신기의 반송파 주파수와 같아지도록 한다.

또한 본 발명을 구현하기 위해서는 스위치들을 스위칭하는 시간이 맞아야 하는데, 송수신기간의 시간이 동기되기 위해서 사용가능한 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 첫 번째 방법은 송신기에서 정해진 신호를 보낸 다음 정해진 시간이 경과한 스위칭하거나, 두 번째 방법은 수신측에서 포착이 되었다는 신호를 송신측에 전송한 다음 정해진 시간이 경과한 후 스위칭한다. 그외에도 여러 가지 방법으로 스위칭 시간을 맞출 수 있다.

상술한 바와 같이 대역확산통신 시스템에서 초기포착시에는 데이터를 칩단위로 차분을 검출하고, 데이터 송수신시에는 비트단위로 차분검출을 행하여 발진기의 반송파 발진주파수의 오차를 보상하므로, 저가의 발진기를 사용하여 비용을 절감할 수 있고, 또한 고정밀도의 국부발진기를 사용하지 않고도 수신데이타를 효율적으로 복원할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 송신장치에 있어서, 입력된 전송을 위한 데이터를 차분부호화하여 출력하는 제1차분부호화수단과, 상기 데이터 포착중일 시 차분부호화 되지 않은 전송을 위한 데이터를 스위칭 선택하고, 데이터 송수신중일 시 상기 제1차분부호화수단으로부터 차분부호화된 데이터를 스위칭 선택하는 제1스위칭수단과, 상기 제1스위칭수단의 선택에 의해 전송을 위한 데이터나 제1차분부호화수단으로부터 차분부호화된 데이터를 의사잡음부호와 승산하여 대역확산하는 제1승산수단과, 상기 제1승산수단에 의해 승산된 신호를 차분부호화하여 출력하는 제2차분부호화수단과, 상기 포착중일 시 상기 제2차분부호화수단의 출력인 차분부호화된 데이터를 스위칭 선택하고, 데이터 송수신중일 시 상기 제1승산수단으로부터 승산되어 대역확산된 데이터를 스위칭 선택하는제2스위칭수단과, 상기 제2스위칭수단의 선택에 의해 제2차분부호화수단으로부터 차분부호화된 데이터나 상기 제1승산수단으로부터 승산된 데이터를 변조하는 변조수단과, 상기 변조된 신호를 원하는대역으로 변환하기 위한 반송파 주파수를 발생하는 반송파 발생수단과, 상기 변조수단으로부터 변조 출력되는신호를 상기 반송파 주파수와 승산하여 대역확산된 고주파신호를 출력하는 제2승산수단과, 상기 제2승산수단으로부터 대역확산된 고주파신호를 대역통과 필터링한 후 안테나를 통해 공중으로 전파하는 대역통과필터수단으로 구성함을 특징으로 하는 반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 송신장치.
2. 반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 수신장치에 있어서, 수신반송파를 발생하는 수신반송파 발생수단과, 공중으로부터 수신되는 대역확산된 고주파신호와 상기 수신반송파를 승산하여 제1저주파신호로서 출력하는 제1승산수단과, 상기 수산반송파가 소정 위상만큼 변환된 변환수신반송파와 상기 고주파신호를 승산하여 제2저주파신호로서 출력하는 제2승산수단과, 초기포착시에 상기 제1저주파신호와 제2저주파신호에 대해 칩단위로 차분을 검출하고, 데이터 송수신시에 제1저주파신호와 제2저주파신호에 대해 비트위로 차분검출을 행하여 상기 수신반송파의 오차를 보상하여 수신신호를 복원하는 기저대역 복조수단으로 구성함을 특징으로 하는 반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 수신장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 기저대역 복조수단은, 상기 제1저주파신호 및 제2저주파신호와 한 칩구간이전의 제1저주파신호 및 제2저주파신호의 위상을 서로 비교하고, 그 비교된 값을 출력하는 차분검출수단과, 상기 포착중에는 차분검출수단으로부터 출력된 위상비교차값을 스위칭 선택 출력하고, 데이터 송수신시에는 입력되는 제1 및 제2저주파신호를 스위칭 선택하여 출력하는 스위칭수단과, 상기 스위칭수단에 의해 선택된 신호와 의사잡음부호를 정합필터링하는 정합필터링수단과, 상기 정합필터링수단으로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 제1저주파신호 및 상기 제2저주파신호의 샘플링을 위한 상기 제어신호를 발생하는 포착 및 추적수단과, 상기 차분검출수단으로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 고주파 신호와 상기 수신반송파 사이의 주파수편차를 측정하고, 상기 측정된 주파수편차를 상기 주파수편차신호로서 출력하는 주파수편차 측정수단으로 구성함을 특징으로 하는 반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 수신장치.
4. 반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 수신장치에 있어서, 수신반송파를 발생하는 수신반송파 발생수단과, 공중으로부터 수신되는 대역확산된 고주파신호와 상기 수신반송파를 승산하여 제1저주파신호를 출력하는 제1승산수단과, 상기 수신반송파가 소정 위상만큼 변환된 변환수신반송파와 상기 고주파신호를 승산하여 제2저주파신호로서 출력하는 제2승산수단과, 상기 제1저주파신호 및 상기 제2저주파신호를 제어신호에 따라 결정되는 샘플링단위로 각각 제1디지털신호 및 제2디지털신호로서 변환하는 신호변환수단과, 상기 제1디지털신호 및 제2디지털신호와 한 칩구간이전의 제1디지털신호 및 제2디지털신호의 위상을 서로 비교하고, 그 비교된 값을 출력하는 차분검출수단과, 상기 포착중일 시 상기 차분검출수단으로부터 출력된 위상비교차값을 스위칭 선택 출력하고, 데이터 송수신시에는 입력되는 상기 제1 및 제2디지털신호를 스위칭 선택하여 출력하는 스위칭수단과, 상기 스위칭수단에 의해 선택된 신호와 의사잡음부호를 정합필터링하는 정합필터링수단과, 상기 정합필터링수단으로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 제1저주파신호 및 상기 제2저주파신호의 샘플링을 위한 상기 제어신호를 발생하는 포착 및 추적수단과, 상기 차분검출수단으로부터 출력되는 신호를 이용하여 상기 고주파신호와 사기 수신반송파 사이의 주파수편차를 측정하고, 상기 측정된 주파수편차를 상기 주파수편차신호로서 출력하는 주파수편차 측정수단으로 구성함을 특징으로 하는 반송파주파수의 오차보상을 위한 대역확산통신시스템의 수신장치.