KR100260056B1 - 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용한 위상 추정 장치및 그 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 분야

본 발명은 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용한 위상 추정 장치 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용하여 위상을 추정함으로써, 채널을 효율적으로 사용할 뿐만 아니라 위상 추정의 정확성을 높일 수 있는 위상 추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결 방법의 요지

본 발명은 수신 신호를 제1 소정시간만큼 지연시켜 출력하는 제1 지연 수단; 상기 수신 신호가 복호화된 신호를 입력받아 제2 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제2 지연 수단; 상기 제2 지연 수단으로부터 입력받은 신호에 따라 상기 제1 지연 수단의 출력으로부터 1심벌 구간의 부호를 판정하여 상기 위상추정값을 출력하기 위한 위상 추정 수단; 및 상기 위상추정값을 입력받아 소정 탭 수의 위상값에 따라 상기 위상추정값을 필터링하여 상기 데이터 복호 수단으로 출력하기 위한 루프 필터링 수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

Description

파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용한 위상 추정 장치 및 그 방법

본 발명은 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용한 위상 추정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래의 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 시스템에서 동기 변조(coherent modulation)를 이용할 경우, 위상을 추정(estimation)하기 위해서는 파일롯 채널 또는 파일롯 심벌을 이용하여 위상을 추정한 후, 이 위상을 이용하여 데이터를 복조할 때 위상을 보상한다.

파일롯 신호를 복조(demodulation)하는 복조부와 데이터 신호를 복조하는 복조부의 기본 구조는 동일하다. 즉, 저대역통과 필터(LPF: Low Pass Filter) 및 적분기(Integrate and Dump)를 구비한다. 파일롯 신호는 "1"이라는 특정값만이 전송되고 데이터 신호는 d[k]가 전송된다고 하자. 이때, 파일롯 신호를 복조하는 블록에서 I 채널 및 Q 채널의 k번째 출력을 각각 R_I,P[k], R_Q,P[k]라고 하면 (수학식 1)과 같이 표현된다.

데이터 신호를 복조하는 복조부에서 I 채널 및 Q 채널의 k번째 출력을 각각 R_I,D[k], R_Q,D[k]라고 하면 (수학식 2)과 같이 표현된다.

따라서, (수학식 1)의 위상 추정값을 이용하면 (수학식 3)과 같이 데이터 심벌을 복조할 수 있다.

도1은 종래 기술에 따른 위상 추정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

파일롯 심벌은 도1에 도시된 바와 같이 데이터 사이에 삽입되어 송신된다. 파일롯 심벌의 송신값은 일정("1")하므로 이 부분의 심벌은 파일롯 채널을 변조할때와 같은 방법으로 이용할 수 있다. 파일롯 심벌을 이용하는 가장 간단한 방법은 k번째 파일롯 심벌로부터 얻어진 위상값을 k+1번째 파일롯 심벌이 수신될때까지 데이터 변조에 이용하는 것이다. 그러나, k번째와 k+1번째 사이 구간에서 실제 위상값이 크게 변한다면 큰 오차가 발생하는 문제점이 있다.

따라서, k번째와 k+1번째 파일롯 심벌 사이의 데이터를 변조할 때, k-1, k, k+1, k+2번째 파일롯 심벌로부터 얻어진 위상값을 보간하여 사용한다. k번째 파일롯 심벌로부터 얻어진 위상값이 cosφ_k , sinφ_k 라면 도1의 k와 k+1번째 사이 구간에서 데이터 복조에 이용되는 위상추정값 cosφ_k , sinφ_k 은 (수학식 4)와 같이 나타낼 수 있다.

파일롯 채널을 이용하는 경우에는 별도의 채널을 할당하여야만 한다. 또한, 파일롯 심벌을 이용할 경우에는 (수학식 4)와 같이 데이터 심벌 사이에 전송된 몇개의 파일롯 심벌로부터 위상값을 보간(interpolation)하여 사용한다.

따라서, 파일롯 채널 또는 파일롯 심벌을 이용하여 위상 추정을 정확하게 수행하기 위해서는 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라, 데이터의 앞과 뒤에 전송되는 파일롯 심벌을 이용하여 데이터를 복조하기 위해서는 복조된 데이터를 저장할 버퍼가 추가적으로 요구된다는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, CDMA 통신 시스템에서 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용하여 위상을 추정함으로써, 채널을 효율적으로 사용할 뿐만 아니라 위상 추정의 정확성을 높일 수 있는 위상 추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래 기술에 따른 위상 추정 방법을 설명하기 위한 예시도.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 추정 방법을 설명하기 위한 일실시 예시도.

도3는 본 발명에 따른 위상 추정 장치의 일실시예 구성도.

도4는 본 발명에 따른 위상 추정 장치의 다른 실시예 구성도.

도5는 본 발명에 따른 위상 추정 방법에 대한 일실시예 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

31, 41: 데이터 복호부 32, 42: 루프 필터

33, 34, 43, 46, 47: 지연부 35, 44, 45: 위상 추정부

48: 스위치

상기 목적을 달성하기 위하여 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용한 위상 추정 장치는, 수신 신호를 제1 소정시간만큼 지연시켜 출력하는 제1 지연 수단; 상기 수신 신호가 복호화된 신호를 입력받아 제2 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제2 지연 수단; 상기 제2 지연 수단으로부터 입력받은 신호에 따라 상기 제1 지연 수단의 출력으로부터 1심벌 구간의 부호를 판정하여 위상추정값을 출력하기 위한 위상 추정 수단; 및 상기 위상추정값을 입력받아 소정 탭 수의 위상값에 따라 상기 위상추정값을 필터링하여 상기 데이터 복호 수단으로 출력하기 위한 루프 필터링 수단을 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용한 위상 추정 장치는, 외부로부터 입력되는 수신 신호의 데이터 값을 제1 소정값으로 가정하고 상기 수신 신호의 위상을 계산하여 제1 위상추정값을 출력하기 위한 제1 위상 추정 수단; 상기 수신 신호의 데이터 값을 제2 소정값으로 가정하고 상기 수신 신호의 위상을 계산하여 제2 위상추정값을 출력하기 위한 제2 위상 추정 수단; 상기 제1 위상추정값을 제1 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제1 지연 수단; 상기 제2 위상추정값을 상기 제1 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제2 지연 수단; 상기 수신 신호가 복호화된 신호를 입력받아 제2 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제3 지연수단; 상기 제1 지연 수단으로부터 출력된 신호와 상기 제1 지연 수단으로부터 출력된 신호중 하나를 상기 제3 지연수단으로부터 출력된 값에 따라 선택하여 출력하기 위한 스위칭 수단; 및 상기 스위칭 수단으로부터 출력된 신호를 입력받아 소정 탭 수의 필터계수에 따라 상기 위상추정값을 필터링하여 상기 데이터 복호 수단으로 출력하기 위한 루프 필터링 수단을 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 파일롯 심볼 및 복조된 데이터 심볼을 이용하는 위상 추정 방법은, 외부로부터 신호를 수신하여 상기 수신 신호가 파일롯 심볼인지 또는 데이터 심볼인지 판단하는 제1 단계; 상기 신호가 파일롯 심벌이면, 상기 파일롯 심벌을 이용하여 초기 위상값을 구하고 상기 초기 위상값을 이용하여 상기 수신 신호의 데이터 복조를 수행하는 제2 단계; 및 상기 신호가 데이터 심벌이면, 복조된 이전 데이터 심벌의 부호로부터 상기 수신 신호의 위상값을 계산하는 제3 단계를 포함한다.

이하 첨부된 도2 내지 도5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 추정 방법을 설명하기 위한 일실시 예시도이다.

처음에는 복조된 데이터가 존재하지 않으므로 우선 초기 위상값을 얻기 위하여 파일롯 심볼을 이용한다. 이 위상값을 이용하여 데이터 복조를 시작한다. 복조된 데이터 값은 위상을 추정하는 블록으로 입력되어, (수학식 2)에서와 같이 d[k]의 부호가 결정된다. 그리고 계산된 위상값을 이용하여 데이터 심벌 구간도 파일롯 심벌과 같이 위상을 추정하는데 이용한다.

외부로부터 입력된 수신 신호 s(t)는 데이터 심벌값을 얻기 위한 데이터 복조 블록으로 입력되며, 지연된 수신 신호 s(t-d)는 동기 복조(coherent demodulation) 방식에서 반드시 필요한 위상추정부로 입력된다.

파일롯 심벌 구간의 심벌들로부터 초기 위상값을 구하고 데이터 복조를 시작한다. 위상추정부에서 얻어진 위상값( , )은 데이터 복조 블록으로 보내져서() 데이터 복조 블록의 데이터(d[2])를 복조하는데 이용되고, 복조된 데이터 값 d[2]는 위상추정부로 보내져서() d[3]의 위상으로 사용될 , 의 계산에 이용된다(). k-1번째로 복조된 데이터 값은 위상추정부로 입력되고, k-1번째까지 얻어진 위상값을 이용하여 k번째 데이터 복조에 이용할 위상값을 추정한다.

도3은 본 발명에 따른 위상 추정 장치의 일실시예 구성도이다.

수신신호 s(t)는 데이터 심벌의 값을 결정하기 위한 데이터 복호 장치(31)로 입력된다. 데이터 복호 장치(31)로 입력된 신호는 동상(in-phase)성분(I) 신호와 직교(quadrature) 성분(Q) 신호로 분리되어 정합 필터 및 적분기(도시하지 않음)를 거치며 심벌 타이밍에 샘플링된다. 이때 k번째 샘플링된 신호는 (수학식 5)과 같이 표현된다.

S_I(kT_s)=d_kcosφ_k

S_Q(kT_s)=d_ksinφ_k

데이터 복호 장치(31)에 입력된 것과 동일한 수신신호 s(t)가 위상추정장치(30)로 입력된다. 수신신호 s(t)는 지연부(34)에 의해 심벌주기(T_s)만큼 지연되고, 지연된 신호(s(t-T_s))가 위상추정부(phase estimation)(35)로 입력된다. 위상추정부(35)로 입력된 신호는 정합 및 적분기를 거쳐 심볼 타이밍에서 샘플링된다. k번째 샘플링된 신호는 (수학식 6)와 같이 표현된다.

S_I((k-1)T_s)=d_k-1cosφ_k-1

S_Q((k-1)T_s)=d_k-1sinφ_k-1

데이터 복호 장치(31)에서 k번째 데이터를 처리할때 k-1번째까지의 데이터가 수신되어 복조된 상태이므로 d_k-1의 값은 1 또는 -1로 결정되어 있다. 데이터 복호 장치(31)에서 결정된 값으로부터 d_k-1cosφ_k-1 , d_k-1sinφ_k-1 의 부호를 결정할 수 있다. d_k-1의 값이 +1이면 그대로, -1이면 -1이 곱해져, 위상추정부(35)의 출력은 cosφ_k-1 , sinφ_k-1 이 되고, 이 값은 루프 필터(32)로 입력된다.

루프 필터(32)의 탭 수가 L이라면 cosφ_k-1 , cosφ_k-2 , … cosφ_k-1-L 및 sinφ_k-1 , sinφ_k-2 , … sinφ_k-1-L 을 이용하여 , 값을 얻게 된다. 이 값은 데이터 복호 장치(31)로 입력되고 데이터 복호 장치(31)의 샘플링된 I, Q 성분과 (수학식 3)과 같이 곱해져서 k번째 데이터 심벌의 값을 결정한다.

일정한 주기로 전송되는 파일롯 심벌은 데이터를 복조하기 위한 초기의 위상값을 얻기 위하여 사용되며, 위상값을 추정할때 에러가 커지는 것을 막기 위하여 적당한 간격으로 루프 필터(32)를 리셋하여 신뢰성을 향상시킨다.

도4는 본 발명에 따른 위상 추정 장치의 다른 실시예 구성도이다.

제1 위상추정부(44)는 입력되는 데이터가 무조건 1이라고 가정하여 위상값을 추정하고, 제2 위상추정부(45)는 입력되는 데이터가 무조건 -1이라고 가정하여 위상값을 추정한다. 그후에 두 값중 d_k-1의 값에 따라 하나의 값을 선택하여 사용된다.

지연부(46, 47)는 심벌 단위로 값을 저장하게 되어 도3a를 참조하여 설명한 복조장치에서 샘플단위의 지연 버퍼가 필요한 것에 비하여 지연 버퍼의 크기를 크게 줄일 수 있다.

상기한 바와 같은 차이점을 제외하고는 본 실시예에서의 복조 장치와 도3a를 참조하여 설명한 복조 장치는 동일하게 동작하므로 상세한 설명은 생략한다.

도5는 본 발명에 따른 위상 추정 방법의 일실시예 과정을 도시한 순서도이다.

신호를 심벌 단위로 수신하여(51), 입력된 심벌이 파일롯 심벌인지 또는 데이터 심벌인지 판단한다(52). 수신된 심벌이 파일롯 심벌이면 수신된 파일롯 심볼로부터 초기 위상값을 구한다(53). 초기 위상값을 이용하여 데이터 복조를 시작한다(54). 복조된 데이터 값이 1인지 또는 -1인지 판단한다(55). 복조된 데이터 값이 1이면 위상추정부 데이터의 부호를 변환하지 않고 그대로 이용하여 위상을 추정하고(56), 복조된 데이터 값이 -1이면 위상추정부의 부호를 반전시킨후 위상을 추정한다(57). 단계 56 및 57에서 추정된 위상값을 이용하여 데이터를 복조한다(58). 단계 52에서 판단 결과가 데이터 심벌이면 단계 53 및 54는 수행하지 않고 바로 단계 55를 수행한다. 즉, 다음 파일롯 심벌이 나타날 때까지 직전 데이터 심벌을 이용하여 위상값을 추정한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 별도의 채널을 이용하지 않으므로 채널 효율을 증가시킬 수 있으며, 파일롯 심볼만을 이용하는 것보다 더 많은 샘플을 이용하여 위상을 추정하므로써 위상 추정의 정확성을 높일 수 있으며, 이에 따라 통신 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 수신 신호를 제1 소정시간만큼 지연시켜 출력하는 제1 지연 수단;

   상기 수신 신호가 복호화된 신호를 입력받아 제2 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제2 지연 수단;

   상기 제2 지연 수단으로부터 입력받은 신호에 따라 상기 제1 지연 수단의 출력으로부터 1심벌 구간의 부호를 판정하여 위상추정값을 출력하기 위한 위상 추정 수단; 및

   상기 위상추정값을 입력받아 소정 탭 수의 위상값에 따라 상기 위상추정값을 필터링하여 상기 데이터 복호 수단으로 출력하기 위한 루프 필터링 수단

   을 포함하는 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용한 위상 추정 장치.
2. 외부로부터 입력되는 수신 신호의 데이터 값을 제1 소정값으로 가정하고 상기 수신 신호의 위상을 계산하여 제1 위상추정값을 출력하기 위한 제1 위상 추정 수단;

   상기 수신 신호의 데이터 값을 제2 소정값으로 가정하고 상기 수신 신호의 위상을 계산하여 제2 위상추정값을 출력하기 위한 제2 위상 추정 수단;

   상기 제1 위상추정값을 제1 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제1 지연 수단;

   상기 제2 위상추정값을 상기 제1 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제2 지연 수단;

   상기 수신 신호가 복호화된 신호를 입력받아 제2 소정시간만큼 지연시켜 출력하기 위한 제3 지연수단;

   상기 제1 지연 수단으로부터 출력된 신호와 상기 제1 지연 수단으로부터 출력된 신호중 하나를 상기 제3 지연수단으로부터 출력된 값에 따라 선택하여 출력하기 위한 스위칭 수단; 및

   상기 스위칭 수단으로부터 출력된 신호를 입력받아 소정 탭 수의 필터계수에 따라 상기 위상추정값을 필터링하여 상기 데이터 복호 수단으로 출력하기 위한 루프 필터링 수단

   을 포함하는 파일롯 심벌 및 복조된 데이터 심벌을 이용한 위상 추정 장치.
3. 위상 추정 장치에 적용되는 위상 추정 방법에 있어서,

   외부로부터 신호를 수신하여 상기 수신 신호가 파일롯 심볼인지 또는 데이터 심볼인지 판단하는 제1 단계;

   상기 신호가 파일롯 심벌이면, 상기 파일롯 심벌을 이용하여 초기 위상값을 구하고 상기 초기 위상값을 이용하여 상기 수신 신호의 데이터 복조를 수행하는 제2 단계; 및

   상기 신호가 데이터 심벌이면, 복조된 이전 데이터 심벌의 부호로부터 상기 수신 신호의 위상값을 계산하는 제3 단계

   를 포함하는 파일롯 심볼 및 복조된 데이터 심볼을 이용한 위상 추정 방법.