KR100191205B1 - 통신장치에서 디지털신호처리(dsp)를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

통신장치에서 주로 사용되는 R2MFC신호 수신기를 제한된 비트수의 DSP를 이용하여 설계할 시 수신가능범위를 확장하는 기술이다.

나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

R2MFC신호 수신기는 설정된 범위의 신호를 수신가능하도록 규정되어 있으며, 실제의 시스템에서 설계는 그 이상의 범위에서도 수신가능하도록 하고 있기 때문에 규정된 수신범위를 제한된 비트수를 초과하는 DSP를 사용하여야 하므로 가격이 상승되는 문제를 해결한다.

다. 발명의 해결방법의 요지

디지털 통신시스템의 신호수신기에서 수신되는 PCM데이타를 순차적으로 디스크리트 푸리에변환하여 중간값을 검출하여 상기 검출한 중간값들이 오버플로우가 발생될 시 오버플로우 중간값과 오버플로우 변수를 조정한 후 디스크리트 푸리에변환 중간값을 최종적으로 연산한 주파수크기를 서로 비교하여 디코딩 출력함에 의해 채널이 휴지상태로 변화되도록 한다.

라. 발명의 중요한 용도

디지털 통신장치의 수신기에 적용한다.

Description

통신장치에서 디지털 신호처리(DSP)를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법

본 발명은 통신장치에서 DSP를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법에 관한 것으로, 특히 통신장치에서 주로 사용되는 R2MFC신호 수신기를 제한된 비트수의 DSP를 이용하여 설계할 시 수신가능범위를 확장하는 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 고집적화 및 디지털 신호 처리기술의 발달로 많은 분야에서 디지털신호처리 기술을 이용하고 있는데, 디지털 교환시스템에서는 교환시스템 내부에 스위칭 되는 신호가 PCM형태이므로 디지털 신호처리(DSP)를 사용한 처리가 유리하다. 그리고 신호를 수신하여 인식하는 신호수신기의 종류에는 여러 가지가 있을수 있으나 통신장치에서 많이 사용하고 있는 DTMF, TONE(BUSY TONE, DIAL TONE, RINGBACK TONE등) 또는 R2MFC등의 신호는 송신측에서 송출한 신호를 수신하여 분석한 결과 디지트로 출력하거나 또는 프로세서등이 읽어들일 수 있는 형태로 디코딩한다. 따라서 대부분의 디지털 통신시스템 또는 디지털 교환시스템에서는 DSP를 이용하고 있다. 그런데 이러한 DSP를 이용한 신호 수신기에서 요구하고 있는 수신가능 범위는 어떠한 신호를 수신하는가에 따라 틀리고 제품의 종료에 따라 각 국가별로 차이가 있다. 예를들어 대한민국의 경우 DTMF신호 수신기는 -3dBm 내지 -28dBm사이의 신호를 인식하도록 규격에 정해져 있으며, 제품 설계시 일반적으로 -35dBm까지 수신가능 하도록 하고 있다. R2MFC신호 수신기는 -5dBm 내지 -35dBm사이의 신호를 수신가능 하도록 규정되어 있다. 실제의 시스템에서 설계는 그 이상의 범위에서도 수신가능 하도록 하고 있기 때문에 규정된 수신범위를 제한된 비트수를 초과하는 DSP를 사용하여야 하므로 가격이 상승된다. 즉, 실시간 디지털 신호 처리를 위해 DSP칩을 사용하는데 DSP칩이 연산할 수 있는 범위는 16비트보다 32비트가 크다는 것은 분명하나 연산범위를 확장하기 위해 32비트의 DSP칩을 사용한다면 가격이 상승되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 통신장치의 수신기에서 제한된 비트수를 가지고 있는 DSP를 이용하여 규정된 범위이상의 수신가능범위로 확장할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 디지털 통신시스템의 신호수신기에서 수신되는 PCM데이타를 순차적으로 디스크리트 푸리에변환하여 중간값을 검출하여 상기 검출한 중간값들이 오버플로우가 발생될 시 오버플로우 중간값과 오버플로우 변수를 조정한 후 디스크리트 푸리에변환 중간값을 최종적으로 연산한 주파수크기를 서로 비교하여 디코딩 출력함에 의해 채널이 휴지상태로 변화되도록함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교환시스템의 블록구성도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호수신기의 수신가능 범위를 확장하기 위한 제어흐름도

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 통신장치에서 주로 사용되는 R2MFC신호 수신기를 DSP칩으로 설계할 때 수신범위를 확장하는데 일 예를들어 설명할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교환시스템의 블록구성도이다.

100은 디지털 국선(DIGITAL TRUNK)으로 E1(2.048Mbps/30CH)혹은 T1(1.544Mbps/24CH)에 해당된다. 101은 일반전화국선(Analog Loop Start C.O Line)이며, 102는 디지털 교환기의 디지털 트렁크에 해당된다. 103은 아나로그 트렁크이다. 104는 디지탈 교환기의 PCM데이터를 스위칭하는 타임스위치이다. 105-108은 디지털 교환기 내부의 하이웨이로써, 디지탈교환기의 각 모듈(TRUNK, DLI, SLI, 기타)의 PCM데이터를 32CH로 멀티플렉싱하여 타임스위치 104와 연결되며, 상기 타임스위치 104에서 스위칭되고 서로 다른 부분으로 전달된다. 하이웨이 HW1-HWn은 교환기의 용량에 따라 갯수가 결정된다. 109는 DLI 모듈로 디지털 전화기(KEY TELEPHONE)을 여러대 인터페이스 시켜주는 부분이다. 110-111은 디지털 전화기로 DLI모듈 109를 통하여 사설교환기의 주장치와 연결되며, 데이터 교신에 의해 동작된다. 114는 교환기의 전반적인 동작을 제어처리한다. 112는 호 및 각종 기능들을 수행하기 위한 상기 프로그램 초기서비스 데이타를 내장하는 롬이다. 113은 프로그램 수행중에 발생되는 데이타를 일시적으로 저장하는 램이다. 118은 신호수신기로 사용하는 DSP 칩이다. 117은 상기 CPU 114와 DSP118 사이에 IPC를 위한 인터페이스와 하이웨이의 PCM데이터를 DSP 118로 읽어갈 수 있도록 인터페이스하는 인터페이스회로이다. 119는 본 발명의 수신가능범위를 확장하기 위한 프로그램을 저장하는 롬이다. 120은 본 발명에 따른 프로그램 수행중에 발생하는 데이터를 일시적으로 저장하는 램이다. 201은 사설교환기의 여러 하이웨이중의 하나를 표시한 것이며, 202는 사설교환기에 일반전화기를 사용할 때 일반전화기와 교환기의 CPU 104간의 인터페이스를 하여주는 SLI 모듈이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호수신기의 수신가능 범위를 확장하기 위한 제어흐름도이다.

상술한 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명한다.

디지털국선 100을 통해 R2MFC신호가 입력되면 디지털 트렁크 102는 디지털 국선채널에 실려있는 PCM데이타를 하이웨이 HW1(105) 하나의 채널에 실리게된다. 또한 아날로그 국선 103으로 아날로그 R2MFC신호가 입력되었다면 아나로그 트렁크 103에서 디지털 신호인 PCM으로 바뀌게 되어 하이웨이 HW4(106)의 하나의 채널에 실리게 된다. 이렇게 외부에서 입력된 R2MFC신호는 PCM 형태로 타임스위치 104로 전달된다. 이때 타임스위치 104에서 하이웨이 HWn(108)으로 스위칭 되어 하이웨이 HWn(108)의 하나의 채널에 실리게 된다. 이러한 과정은 사설교환기 내부의 CPU 114에서 일반적인 교환프로그램의 일부에 의해 제어된다. 하이웨이 HWn(108)의 하나의 채널에 실려진 R2MFC PCM데이터는 인퍼페이스회로 117을 통해 DSP 118로 인가된다. 이때 DSP 118은 CPU 114와 IPC를 통하여 HWn중에서 해당되는 채널의 PCM데이타를 읽어들여 R2MFC 디코딩 연산을 한다. 상기 R2MFC 디코딩 연산은 수신가능범위를 확장할 수 있도록 하여야 하는데, R2MFC 주파수는 전방향으로 6개의 주파수 1380Hz, 1500Hz, 1620Hz, 1740Hz, 1960Hz로 구성되어 15개의 레지스터 디지트를 구성하고 있으며, 후방향으로 6개의 주파수 540Hz, 660Hz, 780Hz, 900Hz, 1020Hz로 구성되어 15디지트로 구성하고 있다. 그리고 국선으로 입력된 통화용 PCM데이타는 타임스위치 104를 통과하여 하이웨이 HW5(107)를 통해서 DLI모듈 109로 전달되고, 다시 키폰전화기 110 또는 111로 전송되어 국선과 내선이 통화를 하게 된다.

또한 내선에 일반전화기를 사용하는 장소에서는 타임스위치 104에서 하이웨이 HWn-1(201)을 통하여 SLI 모듈 202에서는 아날로그 음성신호 변환되어 일반전화기 203 또는 204로 전달되어 통화를 하게된다.

상기 DSP 118에서 R2MFC디코딩 연산을 하는 동작을 도 2를 참조하여 설명하면, 300단계에서 DSP 118은 각각의 신호검출 채널에 해당하는 변수를 초기화하고 301단계로 진행한다. 상기 302단계에서 DSP 118은 초기화된 채널에 해당하는 PCM데이타를 하이웨이 HWn(108)으로부터 연결된 인터페이스회로 117을 통하여 읽어들인다. 그런후 302단계에서 DSP 118은 읽어들인 PCM값을 조정하는 절차로 오버플로우 변수를 사용하여 입력된 PCM데이타에 하기 수학식 1과 같이 곱한다.

[수학식 1]

여기서 P: 오버프로우 변수이고 초기값은 1이다.

그런후 303단계에서 DSP 118은 R2MFC 주파수 상수값으로 입력된 PCM값과 DFT(Discrete Fourier Transform)연산을 하여 중간결과값을 램 120에 저장하고 304단계로 진행한다. 상기 304단계에서 DSP 118은 DFT연산된 중간값을 임계상수(THRESHOLD상수)와 비교하여 오버플로우가 발생할 가능성이 있는지 검사한다. 상기 임계상수값의 결정은 다음과 같이할 수 있다. 연산중에 곱셈값 또는 나눈값의 결과값이 연산기비트보다 큰값으로 되면 오버플로우가 발생하게 되어 연산기에는 실제 원하는 값이 아닌 에러값이 들어가게 되며, 원하는 계산을 할 수 없게된다. 따라서 DFT연산 중간값이 다음 DFT연산이 이루어질 때 주파수 상수 최대값과 연산하여 연산기가 나타낼 수 있는 최대 비트값이 되지 않는 값을 결정하여 임계상수값으로 결정한다. 임계상수값은 정확하지 않아도 되며, DFT연산시에 결과 값이 연산기의 최대값을 넘지 않는 범위에서 결정할 수 있다. 임계상수값은 DFT 알고리즘에 따라서 차이가 발생할 수 있다. 이렇게 임계상수가 결정되면 305단계에서 상기 결정된 임계상수와 중간값을 비교하여 다음 DFT연산에서 오버플로우가 발생할 가능성이 있는지 검사한다. 여기서 임계상수보다 중간값이 크면 다음 DFT 연산에서 오버플로우가 발생할 가능성이 있고, 임계상수보다 중간값이 작으면 오버플로우가 발생할 가능성이 없게 된다. 이때 오버플로우가 발생할 가능성이 없으면 307단계로 진행하고, 플로우가 발생할 가능성이 있으면 306단계로 진행한다. 상기 306단계에서 DSP 118은 DFT연산 중간값과 오버플로우 변수값을 조정한다. 이때 DFT중간값의 조정은 하기 수학식 2와 같이 구하고자하는 R2MFC의 주파수 값에 해당하는 모든 DFT중간값을 각각 1/2(0.5)로 곱하여 다시 저장한다. 오버플로우 변수값의 조정은 하기 수학식 2와 같이 오버플로우 변수값을 1/2(0.5)로 곱하여(오버플로우 변수 ←오버플로우변수*1/2) 오버플로우 변수로 저장한다. 이렇게 오버플로우 변수값을 조정하면 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64 …………와 같이 변환된다.

[수학식 2]

,,…………………

Qf1, Qf2, Qf3 ………Qfn : R2MFC 주파수 f1, f2, f3 ………fn에 해당하는 중간값

그리고 307단계에서 DSP 118은 필요한 갯수만큼 DFT의 연산이 종료되었는지 검사하여 DFT연산이 종료되지 않았으면 상기 301단계로 되돌아가고, DFT연산이 종료되었으면 308단계로 진행한다. DSP 118은 DFT의 최종값 연산을 하고 309단계로 진행한다. 상기 309단계에서 DSP 118은 DFT결과값으로 최종 연산된 각 R2MFC주파수의 크기를 서로 비교하여 어떠한 주파수가 입력되었는지 판정한다. 그런후 310단계에서 DSP 118은 상기 판정한 R2MFC주파수에 해당하는 디지트로 디코딩하고 311단계로 진행한다. 상기 311단계에서 DSP 118은 인터페이스회로 117을 통해 CPU 114로 상기 디코딩한 R2MFC값을 출력한다. 그리고 312단계에서 DSP 118은 채널이 휴지상태로 변화했는지 검사하여 채널이 휴지상태로 변화하지 않았으면 300단계로 되돌아가 처음부터 다시 동작하고, 채널이 휴지상태로 변화하였으면 313단계로 진행한다. 상기 313단계에서 채널을 휴지상태로 처리하고 해당채널의 신호 검출을 종료한다.

이와 같은 방법으로 R2MFC 또는 DTMF신호등을 수신하게 되면 예를들어 5dBm 내지 -50dBm까지도 수신범위를 확장할 수 있다.

상술한 바와같이 본 발명은, 디지털 통신시스템의 신호수신기에서 수신되는 PCM데이타를 순차적으로 디스크리트 푸리에변환하여 중간값을 검출하여 상기 검출한 중간값들이 오버플로우가 발생될 시 오버플로우 중간값과 오버플로우 변수를 조정한 후 디스크리트 푸리에변환 중간값을 최종적으로 연산한 주파수크기를 서로 비교하여 디코딩 출력함에 의해 채널이 휴지상태로 변화되도록 하므로, 오버플로우가 발생하지 않도록 함, 수신가능한 범위를 확장할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 통신장치에서 디지털 신호처리(DSP)를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법에 있어서,

   수신되는 PCM데이타를 순차적으로 오버플로우 변수를 사용하여 조정하고, 상기 조정한 PCM데이타들을 디스크리트 푸리에변환하여 중간값을 검출하며, 상기 검출한 중간값들에 대한 R2MFC주파수의 크기를 판정하고, 상기 판정한 R2MFC주파수를 디코딩 출력하여 채널을 휴지상태로 변화시킴을 특징으로 하는 통신장치에서 디지털 신호처리를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법.
2. 통신장치에서 디지털 신호처리(DSP)를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법에 있어서,

   수신되는 PCM데이타를 순차적으로 오버플로우 변수를 사용하여 조정하는 과정과,

   상기 조정한 PCM데이타를 디스크리트 푸리에변환하여 중간값을 검출하는 과정과,

   상기 검출한 중간값과 임계값과 비교하여 오버플로우 발생 가능성 여부를 검출하는 과정과,

   상기 오버플로우 발생가능성이 있을시 디스크리트 푸리에변환 중간값과 오버플로우 변수를 조정하는 과정과,

   상기 디스크리트 푸리에변환 중간값과 오버플로우 변수를 조정한 후 디스크리트 푸리에변환 최종연산을 하여 R2MFC주파수의 크기를 판정하는 과정과,

   상기 판정한 R2MFC주파수를 디코딩 출력하여 채널을 휴지상태로 변화시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 통신장치에서 디지털 신호처리를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 디스크리트 푸리에변환 중간조정은 구하고자하는 모든 R2MFC의 주파수값에 해당하는 모든 디스크리트 푸리에변환값에 각각 0.5를 곱하도록함을 특징으로 하는 통신장치에서 디지털 신호처리를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 오버플로우 변수 조정은, 오버플로우 변수에 0.5를 곱하도록함을 특징으로 함을 통신장치에서 디지털 신호처리를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법.
5. 제4에 있어서,

   상기 오버플로우 발생 가능성여부 검출은, 중간값이 임계값보다 클시 오버플로우가 발생할 가능성이 있는 것으로 검출함을 특징으로 하는 통신장치에서 디지털 신호처리를 이용한 수신기의 수신가능범위 확장방법.