KR100285159B1 - 위성통신시스템용 전송데이터의 복조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에러추정을 통해 입력데이터의 에러를 보상하는 정합필터링 과정에서 발생되는 복조에러를 보상할 수 있도록 된 위성통신시스템용 채널모뎀의 복조방법에 관한 것으로서, 중간주파수수신장치로부터 입력되는 신호를 표본화 및 양자화하고 이를 복조함과 더불어 복조된 데이터에 대해 에러성분을 추정함으로써 복조된 데이터의 에러를 보상하는 복조장치를 포함하여 구성된 채널모뎀을 구비한 위성통신시스템에 있어서, 상기 복조처리된 데이터 및 에러추정기로부터 에러추정치가 입력되는 데이터입력단계와, 상기 데이터입력단계에서 입력된 에러추정치가 정합필터의 룩업테이블에 저장되어 있는 필터계수의 범위사이인지를 판단하는 에러추정범위판단단계, 상기 에러추정범위판단결과, 입력된 에러추정치가 에러추정범위 사이의 필터계수값을 갖는 경우에는 입력된 에러추정치를 근거로 룩업테이블에 저장된 해당 필터계수치를 어드레싱하여 입력되는 데이터에 대해 필터링을 수행하는 데이터필터링단계, 상기 에러추정범위판단결과, 입력된 에러추정치가 에러추정범위 밖의 필터계수값을 갖는 경우에는 입력된 에러추정치가 룩업테이블에 저장된 필터계수값의 범위 내에 존재하도록 필터계수값을 변환하는 에러추정치변환단계, 상기 에러추정치변환단계에서 변환된 에러추정치에 대응되도록 상기 데이터입력단계에서 입력된 데이터를 시프트시키는 데이터시프트단계 및, 상기 에러추정치변환단계와 데이터시프트단계에서 변환된 에러추정치와 데이터를 근거로 필터계수치를 어드레싱하여 데이터를 필터링하는 변환데이터필터링단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

위성통신시스템용 전송데이터의 복조방법

본 발명은 위성통신시스템용 채널모뎀에 관한 것으로서, 특히 복조부의 음성데이터전송모드에서, 에러추정을 통해 입력데이터의 에러를 보상하는 정합필터링과정에서 발생되는 복조에러를 보상할 수 있도록 된 위성통신시스템용 채널모뎀의 복조방법에 관한 것이다.

최근 통신기술이 급속도로 발전되면서 종래의 유선망이 아닌 공중파전송망을 통해 음성신호나 데이터를 송수신하도록 된 무선통신이 보급되어 활성화되고 있는 바, 원격지에 위치하는 가입자가 인공위성을 통하여 상호 통신을 실행할 수 있도록 해주는 위성통신이 점차 일반화되고 있다.

상기한 위성통신에 있어서는 지상에서 수천∼수만KHz 떨어져 위치하는 인공위성을 통해서 통신을 실행하기 때문에 통상 디지탈통신을 통해 신호송수신을 실행하게 되고, 또한 그 송수신주파수로서 예컨대 상향링크의 경우에는 14.0∼14.5GHz, 하향링크의 경우에는 12.25∼12.75GHz의 고주파수를 사용한다.

현재, 상용화되어 있는 일부 위성통신 시스템에 있어서는 예컨대 PSTN(Public Switched Telephone Network)을 통해서 입력되는 PCM(Pulse Code Modulation)데이터를 BPSK(Binary Phase Shift Keying)변조방식이나 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)변조방식을 통해 변조를 실행하여 512KHz의 변조신호를 생성하고, 이를 주파수상향변환하여 70MHz의 중간주파수신호를 생성하도록 되어 있다. 그리고, 상기 70MHz의 중간주파수신호를 다시 주파수상향변환하여 14.0∼14.5GHz의 송신주파수를 생성하게 된다.

그리고, 상기와 같이 송신된 주파수신호를 수신하는 수신측에 있어서는 12.25∼12.75GHz의 하향링크신호를 70MHz의 중간주파수로 주파수 하향변환한 후, 이를 다시 384KHz의 주파수신호로 하향변환하여 복조부에서 데이터복조동작을 실행하게 된다.

한편, 종래의 위성통신시스템에 있어서는 인공위성을 거침으로써 발생되는 시간지연에 따른 타이밍에러 및 진폭 등의 에러성분이 포함되어 복조부로 전송되게 되는 바, 상기 복조부에는 입력데이터에 대한 에러추정동작을 수행하게 된다.

또한, 음성데이터전송모드에서 상기 복조부는 무한으로 메모리를 사용할 수 없기 때문에, 룩업테이블내에 +π∼-π까지의 시프트(shift)된 정합필터의 계수값만을 저장하여 두고, 모든 +π∼-π밖의 필터의 계수값은 +π∼-π내의 계수값으로 변환하여 해당되는 계수값을 어드레싱함으로써 그 계수값에 대응되는 신호의 데이터에 대해 필터링을 수행하게 된다.

예컨대, 도1에 도시된 바와 같이 입력되는 신호가 (A)이고, 이 신호에 대응되도록 복조장치의 정합필터로 입력되는 데이터가 (B)일 때, (A)에 도시된 도면과 같이 타이밍에러값이 3/2π일 경우, 이를 룩업테이블에 저장되어 있는 필터계수치로 설정하기 위해 π만큼 시프트시켜 1/2π에 대응되는 필터계수치를 설정하여 필터링을 수행함으로써 복조동작을 실행하게 된다.

그러나, 상기 복조방법에 따른 필터링 수행시 3/2π만큼의 타이밍에러가 발생하는 경우, 상기 3/2π만큼의 시프트된 계수값을 +π∼-π내의 계수값으로 변환하기 위해 3/2+π- π의 계산과정을 수행하여 1/2π와 동일한 계수값을 어드레싱하게 되는 바, 1/2π만큼 시프트된 신호의 데이터 즉, 10번 데이터를 필터링하게 된다.

즉, 입력되는 신호가 π이상 시프트되는 경우에는, 필터링되어 복조된 데이터를 두 번 복조하게 됨에 따라 데이터의 처리속도가 늦어지게 되는 문제가 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 음성데이터전송모드에서 입력되는 신호의 타이밍에러가 π이상일 경우에는, 입력되는 데이터도 타이밍에러의 변환에 대응되도록 시프트시켜 필터링하도록 함으로써, 복조된 데이터를 다시 복조하는데 따른 데이터전송시간의 지연을 방지할 수 있도록 된 위성통신시스템용 전송데이터의 복조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 위성통신시스템용 전송데이터의 복조장치에서 데이터필터링을 나타내기 위한 도면.

도2는 본 발명에 따른 위성통신시스템용 전송데이터의 복조장치를 나타낸 블록구성도.

도3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 도2에 도시된 정합필터(7)의 데이터필터링과정을 나타낸 동작플로우챠트.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 다운컨버터, 2 : 표본화기,

3 : 양자화기, 4 : 복조부,

5 : 저역통과필터, 6 : 합성부,

7 : 정합필터, 8 : 데시메이터,

9 : 에러추정기, 10 : 음성데이터검출부.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위성통신시스템용 전송데이터의 복조방법은 중간주파수수신장치로부터 입력되는 신호를 표본화 및 양자화하고 이를 복조함과 더불어 복조된 데이터에 대해 에러성분을 추정함으로써 복조된 데이터의 에러를 보상하는 복조장치를 포함하여 구성된 채널모뎀을 구비한 위성통신시스템에 있어서, 상기 복조처리된 데이터 및 에러추정기로부터 에러추정치가 입력되는 데이터입력단계와, 상기 데이터입력단계에서 입력된 에러추정치가 정합필터의 룩업테이블에 저장되어 있는 필터계수의 범위사이인지를 판단하는 에러추정범위판단단계, 상기 에러추정범위판단결과, 입력된 에러추정치가 에러추정범위 사이의 필터계수값을 갖는 경우에는 입력된 에러추정치를 근거로 룩업테이블에 저장된 해당 필터계수치를 어드레싱하여 입력되는 데이터에 대해 필터링을 수행하는 데이터필터링단계, 상기 에러추정범위판단결과, 입력된 에러추정치가 에러추정범위 밖의 필터계수값을 갖는 경우에는 입력된 에러추정치가 룩업테이블에 저장된 필터계수값의 범위 내에 존재하도록 필터계수값을 변환하는 에러추정치변환단계, 상기 에러추정치변환단계에서 변환된 에러추정치에 대응되도록 상기 데이터입력단계에서 입력된 데이터를 시프트시키는 데이터시프트단계 및, 상기 에러추정치변환단계와 데이터시프트단계에서 변환된 에러추정치와 데이터를 근거로 필터계수치를 어드레싱하여 데이터를 필터링하는 변환데이터필터링단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

즉, 상기한 바에 의하면 룩업테이블에 저장된 필터계수치의 한계로 인하여 변환되는 필터계수치에 의해 데이터가 반복되어 복조되는 것을 방지함과 더불어, 이에 따른 데이터처리속도의 지연을 방지할 수 있게 된다.

이어, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 위성통신시스템용 전송데이터의 복조장치를 나타낸 블록구성도이다.

도면에서, 참조번호 1은 중간주파수(IF)단으로부터 전송되는 ±70MHz대의 중간주파수신호를 RX동기기(도시되지 않음)로부터 인가되는 동기신호를 근거로 384KHz의 대역으로 하향변환하여 출력하는 다운컨버터이고, 2는 이 다운컨버터(1)로부터 인가되는 384KHz신호를 512KHz의 샘플링주파수를 근거로 샘플링하는 표본화기, 3은 이 표본화기(2)로부터 인가되는 128KHz대의 샘플링된 신호를 양자화하는 양자화기이다.

또한, 참조번호 4는 상기 양자화기(3)로부터 전송되는 128KHz대의 신호를 128KHz발진기로부터 인가되는 발진주파수를 근거로 동기검파함과 더불어 신호대역을 "0"Hz대로 변환하는 복조부이고, 5는 이 복조된 신호를 기준주파수(0Hz)를 중심으로 베이스밴드 필터링을 수행하는 저역통과필터(LPF)로서, 이 저역통과필터(5)를 거친 신호는 양측파대가 제거되어 변조되기 전의 원래 신호만 출력되게 된다.

또한, 참조번호 6은 합성기로서, 상기 저역통과필터(5)로부터 인가되는 신호와, 이후에 설명할 에러추정기(9)를 통해 인가되는 신호를 합성하여 출력하게 된다.

한편, 참조번호 7은 상기 합성기(6)로부터 인가되는 신호의 샘플링 순간값을 검출하기 위해 소정의 필터계수값을 갖는 대역으로 필터링 처리하는 정합필터로서, 이는 소정의 제어신호를 근거로 입력되는 에러추정값에 대해 필터계수값을 설정함과 더불어 입력되는 데이터를 변환된 에러추정값에 대응되도록 시프트시켜 복조처리하게 된다.

또한, 참조번호 8은 상기 정합필터(7)로부터 인가되는 데이터를 소정의 간격을 두어 검출하는 데시메시터(Dacimator)로서, 이는 송신측의 변조부(도시되지 않음)에서 정보데이터 사이에 일정크기의 더미데이터를 삽입하여 변조처리하는데 따른 수신측의 대응적인 처리과정으로써, 만일 더미데이터의 크기가 한 비트일 경우, 복조부의 데시메이터(8)는 그 검출간격이 "2"로 규정되게 된다.

또한, 참조번호 9는 상기 데이메이터(8)로부터 인가되는 데이터의 에러성분을 검출하여 이 검출된 신호를 상기 합성기(6)로 인가함과 더불어, 위성을 통과하는데 따른 타이밍에러성분데이터를 상기 정합필터(7)로 인가하는 에러추정기이고, 10은 상기 저역통과필터(5)로부터 인가되는 데이터에서 음성데이터를 검출하는 음성데이터검출부로서, 이는 입력되는 데이터프레임에서 음성데이터의 시작을 의미하는 SOF(Start Of Frame)신호를 검출하게 된다.

즉, 송신단에서 보낸 신호를 QPSK변조하고 이 변조된 신호는 IF단과 RF단을 거쳐 위성을 통해서 다른 단말국에 전송되게 되고, 이 전송된 신호는 수신단의 RF단과 IF단을 거쳐 시스템의 동기를 맞추어 원래 송신단에서 보낸 신호로 복조하기 위해서 복조장치를 거치게 되는 바, 이는 위성을 통과하면서 발생되는 위성상의 주파수 에러와 샘플링에서 발생되는 시간상의 에러 그리고 신호 크기의 에러부분을 보상해서 수신된 신호를 복조하는 과정을 거치게 된다.

이어, 상기한 구성으로 된 복조장치에서 정합필터링 동작을 도3에 도시한 플로우챠트를 참조하여 설명한다.

먼저, IF단에서 수신된 70±20MHz는 다운 컨버터(1)를 통해 384KHz로 하향변환되고, 이 384KHz신호는 표본화기(2)로 인가되게 되는데, 여기서 512KHz샘플링클럭에 따라 샘플링되게 된다.

이후, 샘플링된 신호는 상기 양자화기(3)에서 양자화처리되고, 복조부(4)에서 동기검파처리를 실행함과 더불어, 복조부(4)에서 검파된 신호를 베이스밴드처리하여 저역통과필터(5)를 거치게 되는 바, 이 저역통과필터(5)에 의해 베이스밴드처리된 신호만을 추출할 수 있게 된다.

또한, 상기 저역통과필터(5)로부터 출력된 신호성분으로 위성상에서 발생되는 에러성분을 추정하고, 이 추정된 에러성분이 상기 저역통과필터(5)를 거친 데이터에 영향을 미침으로써 에러성분이 보상된 송신 데이터를 복조하게 되는 바, 합성기(6)로부터 정합필터(7)로 데이터가 입력되고(ST1), 에러추정기(9)로부터 에러추정치가 입력되게 되면(ST2), 정합필터(7)에서는 에러추정기(9)로부터 입력된 에러추정치가 정합필터의 룩업테이블에 저장되어 있는 필터계수의 범위 즉, +π∼-π사이인지를 판단하게 된다(ST3).

상기 ST3에서 에러추정치의 판단결과, 입력된 에러추정치가 +π∼-π범위 상이의 필터계수값을 갖는다고 판단되면, 입력된 에러추정치를 근거로 룩업테이블에 저장된 해당 필터계수치를 어드레싱하여 입력되는 데이터에 대해 필터링을 수행함으로써 복조동작을 실행하게 된다(ST4).

한편, 상기 ST3단계에서 에러추정기(9)로부터 입력된 에러추정치가 룩업테이블에 저장된 필터계수값의 범위 즉, +π∼-π를 벗어난다고 판단되면, 입력되는 에러추정치가 룩업테이블에 저장된 필터계수값의 범위 내에 존재하도록 소정의 수학식을 이용하여 필터계수값을 변환하게 된다(ST5).

이후, 상기 ST5단계에서 변환된 에러추정치에 대응되도록 소정의 수학식을 이용하여 입력데이터를 시프트시킴과 더불어(ST6), 상기 ST5단계에서 변환된 에러추정치를 근거로 필터계수치를 어드레싱하여 입력되는 데이터에 대해 필터링을 수행함으로써, 복조동작을 수행하게 된다(ST7).

예컨대, 에러추정기(9)로부터 입력되는 에러추정치가 3/2π일 경우, 이 에러추정치는 룩업테이블에 저장되어 있는 필터계수치 범위내에 존재하지 않으므로 아래와 같은 수학식 1과 같은 수식을 이용하여 1/2π의 필터계수치로 변환하게 된다.

X = I(x) ± nπ

(X= 변환되는 필터계수치, I(x)= 에러추정기로부터 입력되는 에러추정치,

n= 1,2,3,…)

또한, 상기 필터계수치의 변환과 더불어, 합성기(6)로부터 입력되는 데이터를 시프트시키게 된다.

즉, 도1을 참조하여 볼 때 데이터 열의 시프트치는 1/2π마다 하나의 데이터가 대응되도록 전송되게 되는 바, 상기 에러추정치가 π만큼 변환되었으므로, 데이터열은 2만큼 시프트되어 12번째의 데이터가 필터링되어 복조처리되게 된다.

따라서, 룩업테이블에 저장된 필터계수치의 한계로 인하여 변환되는 필터계수치에 의해 데이터가 반복되어 복조되는 것을 방지함과 더불어, 이에 따른 데이터처리속도의 지연을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형 실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 룩업테이블에 저장된 필터계수치의 한계로 인하여 변환되는 필터계수치에 의해 데이터가 반복되어 복조되는 것을 방지함과 더불어, 이에 따른 데이터처리속도의 지연을 방지할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 중간주파수수신장치로부터 입력되는 신호를 표본화 및 양자화하고 이를 복조함과 더불어 복조된 데이터에 대해 에러성분을 추정함으로써 복조된 데이터의 에러를 보상하는 복조장치를 포함하여 구성된 채널모뎀을 구비한 위성통신시스템에 있어서,

   상기 복조처리된 데이터 및 에러추정기로부터 에러추정치가 입력되는 데이터입력단계와,

   상기 데이터입력단계에서 입력된 에러추정치가 정합필터의 룩업테이블에 저장되어 있는 필터계수의 범위사이인지를 판단하는 에러추정범위판단단계,

   상기 에러추정범위판단결과, 입력된 에러추정치가 에러추정범위 사이의 필터계수값을 갖는 경우에는 입력된 에러추정치를 근거로 룩업테이블에 저장된 해당 필터계수치를 어드레싱하여 입력되는 데이터에 대해 필터링을 수행하는 데이터필터링단계,

   상기 에러추정범위판단결과, 입력된 에러추정치가 에러추정범위 밖의 필터계수값을 갖는 경우에는 입력된 에러추정치가 룩업테이블에 저장된 필터계수값의 범위 내에 존재하도록 필터계수값을 변환하는 에러추정치변환단계,

   상기 에러추정치변환단계에서 변환된 에러추정치에 대응되도록 상기 데이터입력단계에서 입력된 데이터를 시프트시키는 데이터시프트단계 및,

   상기 에러추정치변환단계와 데이터시프트단계에서 변환된 에러추정치와 데이터를 근거로 필터계수치를 어드레싱하여 데이터를 필터링하는 변환데이터필터링단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신시스템용 전송데이터의 복조방법.