KR100326263B1 - Quadrature Amplitude Modulation Demodulator for symbol timing recovery with low noise and high speed - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저잡음 및 고속의 심볼 타이밍 복원 동작을 수행할 수 있는 QAM 복조기를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 저잡음 및 고속의 QAM 복조기에 있어서, 송신측으로부터 변조되어 입력되는 변조된 아날로그 신호를 일정한 주파수의 디지털 데이터로 샘플링하기 위한 아날로그-디지털 변환수단; 샘플링 타이밍에 응답하여 상기 아날로그-디지털 변환수단으로부터 출력되는 샘플링된 디지털 데이터에 대한 보간동작과 샘플링된 디지털 데이터의 펄스를 원하는 특정 쉐이프로 필터링하기 위한 보간 및 필터링 수단; 상기 보간 및 필터링 수단으로부터 출력되는 데이터를 입력받아 데이터 간의 간섭에 의해 발생되는 에러유발요인을 제거하기 위한 이퀄라이징 수단; 상기 이퀄라이징 수단으로부터 출력되는 데이터를 입력받아 페이즈 옵셋 및 주파수 옵셋에 의한 에러유발요인을 제거한 후 복원된 최종 심볼로 출력하기 위한 캐리어 복원 수단; 상기 캐리어 복원 수단으로부터 출력되는 신호에 응답하여 락 동작을 수행하기 위한 락 디텍팅 수단; 및 상기 락 디텍팅 수단으로부터 출력되는 락 신호에 응답하여 상기 보간 및 필터링 수단으로부터 출력되는 데이터 또는 상기 캐리어 복원 수단으로부터 출력되는 복원된 최종 심볼 데이터를 선택적으로 입력받아 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하되, 초기 동작 시에는 상기 보간 및 필터링 수단으로부터 출력되는 데이터에 대한 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하고, 상기 락 디텍팅 수단에서 락이 디텍팅된 이후에는 상기 캐리어 복원 수단으로부터 출력되는 최종 심볼 데이터에 대한 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하기 위한 심볼 타이밍 복원 수단을 포함한다.The present invention provides a QAM demodulator capable of performing a low noise and high speed symbol timing recovery operation. To this end, the present invention provides a modulated analog signal that is modulated and input from a transmitting side in a low noise and high speed QAM demodulator. Analog-to-digital conversion means for sampling the digital data at a constant frequency; Interpolation and filtering means for filtering an interpolation operation on sampled digital data output from said analog-to-digital conversion means and filtering pulses of the sampled digital data to a desired specific shape in response to a sampling timing; Equalizing means for receiving data output from the interpolation and filtering means and eliminating error-causing factors caused by interference between data; Carrier recovery means for receiving the data output from the equalizing means and removing the error inducing factors caused by the phase offset and the frequency offset and outputting the recovered final symbols; Lock detecting means for performing a lock operation in response to a signal output from the carrier recovery means; And selectively receiving data output from the interpolation and filtering means or recovered final symbol data output from the carrier recovery means in response to a lock signal output from the lock detecting means, and performing a symbol timing recovery operation. In operation, a symbol timing recovery operation is performed on the data output from the interpolation and filtering means, and after a lock is detected by the lock detecting means, a symbol timing recovery operation is performed on the final symbol data output from the carrier recovery means. Symbol timing recovery means for performing the operation.
Description
본 발명은 데이터 통신 관련 기술로서, 특히 저잡음 및 고속의 심볼 타이밍 복원(symbol timing recovery)을 위한 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 복조기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to data communication technology, and more particularly, to a quadrature amplitude modulation (QAM) demodulator for low noise and high speed symbol timing recovery.
최근 인터넷 사용의 증가와 화상 통신 및 멀티미디어 콘텐츠의 대중화로 인해 전송 데이터의 양이 급증하고 있고, 이러한 추세로 인해 기존의 통신망 및 전화선을 이용한 통신의 대역폭으로는 데이터 전송을 원활히 지원할 수 없는 형편이다. 따라서, 이러한 한계를 극복하기 위하여 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)이나 케이블 모뎀(cable modem) 등의 고속 통신망에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있고, 현재 설치 및 운용되고 있는 상태이다.Recently, due to the increase in the use of the Internet and the popularization of video communication and multimedia contents, the amount of transmission data is rapidly increasing, and due to this trend, data transmission cannot be smoothly supported by the bandwidth of communication using existing communication networks and telephone lines. Therefore, in order to overcome these limitations, researches on high-speed communication networks such as an Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) or a cable modem have been actively conducted and are currently being installed and operated.
또한, 데이터의 원활한 전송을 위해 전송 채널의 상태에 따라 동일 시간에 더 많은 데이터를 주고 받을 수 있는 멀티 레벨(multi level) 데이터 전송 방식을 도입하게 되는데, 이러한 멀티 레벨 데이터 전송은 일반적으로 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변/복조 방식을 이용한다.In addition, in order to smoothly transmit data, a multi-level data transmission method that can transmit and receive more data at the same time according to the state of a transmission channel is introduced. Such multi-level data transmission is generally a QAM (Quadrature). Amplitude Modulation) A modulation / demodulation method is used.
한편, QAM 복조기는 내부에 변조된 심볼을 처음으로 받아들여 심볼 타이밍 의 에러를 판별하고 이를 복원하기 위한 심볼 타이밍 복원부를 구비하며, 상기 심볼 타이밍 복원부는 고속 동작 및 저잡음 특성을 가질수록 복조기의 다음 단에서의 원활한 동작을 보장할 수 있다.On the other hand, the QAM demodulator includes a symbol timing recovery unit for determining an error of symbol timing by first receiving an internally modulated symbol and restoring the error, and the symbol timing recovery unit has a high speed operation and a low noise characteristic, and thus, a next stage of the demodulator. Smooth operation at can be guaranteed.
잘 알려진 바와 같이, 심볼 타이밍 복원부에서 심볼 타이밍 에러를 판별하고 복원하기 위한 알고리듬으로는 BPSK(Binary Phase Shift Key), QPSK(Quadrature Phase Shift Key) 등의 이진 변조 방식에 주로 사용되는 Stochastic gradient timing recovery 방식과 이와 유사한 Minimum Mean Square Error 방식(참고 문헌 : 'Digital Communication', Edward Lee, David G. Messertschmitt, 1998, KluwerAcademic Publishers), Mueller 방식(IEEE TRANSACTION ON COMMUNICATIONS, VOL. COM-24, NO.5, MAY 1976, P516) 및 Early-Late 방식 등이 있다. 상기의 이러한 알고리듬들은 각각 나름대로의 특성을 가지고 있으므로, 타이밍 복원에 적절한 복원 알고리듬을 선정하여 구현하여야 한다.As is well known, an algorithm for determining and recovering a symbol timing error in a symbol timing recovery unit is Stochastic gradient timing recovery, which is mainly used for binary modulation schemes such as binary phase shift key (BPSK) and quadrature phase shift key (QPSK). Method and similar Minimum Mean Square Error method (Ref .: 'Digital Communication', Edward Lee, David G. Messertschmitt, 1998, KluwerAcademic Publishers), Mueller method (IEEE TRANSACTION ON COMMUNICATIONS, VOL.COM-24, NO.5, MAY 1976, P516) and Early-Late mode. Since these algorithms have their own characteristics, it is necessary to select and implement a recovery algorithm suitable for timing recovery.
먼저, Stochastic gradient timing recovery 방식, Minimum Mean Square Error 방식 및 Mueller 방식은 직접 결정(Decision-directed) 방식으로서, 최초에 판별한 값이 오차를 갖게 되면 수렴을 하지 않거나, 수렴을 하더라도 수렴할 때까지 소요되는 시간이 긴 단점을 가진다. 그리고, Stochastic gradient timing recovery 방식 및 Minimum Mean Square Error 방식은 심볼 당 여러 개의 샘플을 취하는 반면에, Mueller 방식은 심볼 당 1개의 샘플만을 취하므로 샘플러(sampler)의 성능이 떨어지더라도 구현이 가능하다는 장점 때문에 선호되었으나 최근에는 샘플러의 성능이 심볼 당 여러 개의 샘플을 취하는 데 충분하여 많이 사용되고 있지 않다. 하지만, 샘플러가 심볼 당 여러 개의 샘플을 취한다고 하더라도 이를 처리하기 위한 하드웨어 리소스(hardware resource)는 심볼 당 1개의 샘플을 취하는 데 필요한 하드웨어 리소스보다는 크므로, 칩 설계 및 양산 시 약점으로 부각될 수 있다.First, Stochastic gradient timing recovery method, Minimum Mean Square Error method, and Mueller method are Decision-directed methods. If the value determined initially has an error, it does not converge or takes time to converge even if it converges. It has a long disadvantage. The Stochastic gradient timing recovery method and the Minimum Mean Square Error method take several samples per symbol, whereas the Mueller method takes only one sample per symbol, so that it can be implemented even if the performance of the sampler decreases. Although preferred, in recent years the performance of samplers has not been used much because it is sufficient to take multiple samples per symbol. However, even if the sampler takes several samples per symbol, the hardware resource for processing it is larger than the hardware resource required to take one sample per symbol, which may be a weak point in chip design and production. .
또한, Stochastic gradient timing recovery 방식, Minimum Mean Square Error 방식 및 Mueller 방식은 모두 일단 수렴하게 되면 작은 타이밍 지터(timing jitter)를 가지는 장점을 가진다. 그러나, 성좌의 갯수가 256개 이상이 되면, 각 레벨 사이의 간격이 아주 작아져 상대적으로 작은 타이밍 지터값이라 할지라도 원활한 심볼 타이밍 에러의 복원 동작에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.In addition, the Stochastic gradient timing recovery method, the Minimum Mean Square Error method, and the Mueller method all have the advantage of having small timing jitter once converged. However, when the number of constellations is more than 256, the spacing between levels is so small that even a relatively small timing jitter value may adversely affect the smooth operation of symbol timing error recovery.
반면, Early-Late 방식은 입력 신호의 극성 변화를 관찰하여 심볼 타이밍 에러를 판별함으로써 대칭적인(symmetric) 데이터 전송 및 이진 변조에 좋은 특성을 가지고, 수렴 속도면에서도 직접 결정 방식에 비해 우수한 특성을 가진다. 그리고, 이퀄라이저(equalizer)와의 연동이 필요하지 않으므로 독립적으로 동작이 가능하고, 주변 제어 로직이 줄어든다는 또다른 장점을 가진다. 그러나, 멀티 레벨 데이터 전송인 경우에는 일정 간격의 제로-크로싱(zero-crossing)을 기대할 수 없으므로 타이밍 지터가 매우 큰 단점이 있다. 이 때문에 QAM 변조기에서는 잘 사용되지 않는다.On the other hand, Early-Late method has good characteristics for symmetric data transmission and binary modulation by observing change of polarity of input signal and discriminating symbol timing error. . In addition, since there is no need for interworking with an equalizer, it is possible to operate independently and has another advantage of reducing peripheral control logic. However, in the case of multi-level data transmission, since zero-crossing at a predetermined interval cannot be expected, timing jitter is very disadvantageous. Because of this, it is rarely used in QAM modulators.
상술한 바와 같은 다양한 복원 알고리듬은, 백색 잡음(white noise)에 대한 이뮤니티(immunity), 페이즈 옵셋(phase offset)에 의해 발생하는 에러에 대한 이뮤니티, 주파수 옵셋(frequency offset)에 의해 발생하는 에러에 대한 이뮤니티 및 심볼간 간섭(ISI)에 의해 발생하는 에러에 대한 이뮤니티가 있어야 양질의 성능을 제공할 수 있다. 대부분의 QAM 복조기에서 SRRC(Square Root Raised Cosine) 필터 및 심볼 타이밍 복원부는 변조된 아날로그 신호를 일정한 주파수의 디지털 데이터로 샘플링하는 아날로그-디지털 변환기(이하, ADC라 함)의 출력단 이후에 위치하여, 상기 에러 유발 요인을 포함한 심볼에 대해 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하게 된다. 따라서, 심볼 타이밍 복원부는 각종 에러 유발 요인에 대한 이뮤니티 또는 이와 무관하게 적정한 샘플링 포인트를 추출해내어야 하며, 이를 최초의 복원 알고리듬 선정 단계에서부터 고려하고, 여러 차례의 실험을 거쳐야 한다. 그러나, 이러한 부분을 충분히 만족시키는 알고리듬의 구현은 많은 하드웨어 리소스를 필요로하여 생산원가를 증가시키고, 칩 면적의 증가로 인한 발열 등의 이차적인 문제를 일으키게 된다.Various reconstruction algorithms as described above include the immunity to white noise, the immunity to errors caused by phase offsets, and the errors caused by frequency offsets. Immunity to errors caused by immunity and inter-symbol interference (ISI) for the C-PN may provide good performance. In most QAM demodulators, the Square Root Raised Cosine (SRRC) filter and symbol timing recovery unit are located after an output stage of an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as an ADC) that samples a modulated analog signal into digital data of a constant frequency. A symbol timing recovery operation is performed on a symbol including an error causing factor. Therefore, the symbol timing recovery unit should extract an appropriate sampling point irrespective of the immunity for various error-causing factors, and consider this from the initial reconstruction algorithm selection stage and undergo several experiments. However, the implementation of an algorithm that satisfies this part requires a lot of hardware resources, which increases production costs and causes secondary problems such as heat generation due to an increase in chip area.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 저잡음 및 고속의 심볼 타이밍 복원 동작을 수행할 수 있는 QAM 복조기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a QAM demodulator capable of performing a low noise and fast symbol timing recovery operation.
도 1은 일반적인 QAM 변조기에 대한 블록도.1 is a block diagram of a typical QAM modulator.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 QAM 복조기에 대한 블록도.2 is a block diagram of a QAM demodulator in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawing
100 : ADC 110 : 보간 및 SRRC 필터부100: ADC 110: interpolation and SRRC filter unit
120 : 심볼 타이밍 복원부 130 : 이퀄라이저120: symbol timing recovery unit 130: equalizer
140 : 캐리어 복원부 160 : 락 디텍터140: carrier restorer 160: lock detector
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 저잡음 및 고속의 QAM 복조기에 있어서, 송신측으로부터 변조되어 입력되는 변조된 아날로그 신호를 일정한 주파수의 디지털 데이터로 샘플링하기 위한 아날로그-디지털 변환수단; 샘플링 타이밍에 응답하여 상기 아날로그-디지털 변환수단으로부터 출력되는 샘플링된 디지털 데이터에 대한 보간동작과 샘플링된 디지털 데이터의 펄스를 원하는 특정 쉐이프로 필터링하기 위한 보간 및 필터링 수단; 상기 보간 및 필터링 수단으로부터 출력되는 데이터를 입력받아 데이터 간의 간섭에 의해 발생되는 에러유발요인을 제거하기 위한 이퀄라이징 수단; 상기 이퀄라이징 수단으로부터 출력되는 데이터를 입력받아 페이즈 옵셋 및 주파수 옵셋에 의한 에러유발요인을 제거한 후 복원된 최종 심볼로 출력하기 위한 캐리어 복원 수단; 상기 캐리어 복원 수단으로부터 출력되는 신호에 응답하여 락 동작을 수행하기 위한 락 디텍팅 수단; 및 상기 락 디텍팅 수단으로부터 출력되는 락 신호에 응답하여 상기 보간 및 필터링 수단으로부터 출력되는 데이터 또는 상기 캐리어 복원 수단으로부터 출력되는 복원된 최종 심볼 데이터를 선택적으로 입력받아 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하되, 초기 동작 시에는 상기 보간 및 필터링 수단으로부터 출력되는 데이터에 대한 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하고, 상기 락 디텍팅 수단에서 락이 디텍팅된 이후에는 상기 캐리어 복원 수단으로부터 출력되는 최종 심볼 데이터에 대한 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하기 위한 심볼 타이밍 복원 수단을 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a low noise and high speed QAM demodulator comprising: analog-to-digital conversion means for sampling a modulated analog signal input by being modulated from a transmitting side into digital data having a constant frequency; Interpolation and filtering means for filtering an interpolation operation on sampled digital data output from said analog-to-digital conversion means and filtering pulses of the sampled digital data to a desired specific shape in response to a sampling timing; Equalizing means for receiving data output from the interpolation and filtering means and eliminating error-causing factors caused by interference between data; Carrier recovery means for receiving the data output from the equalizing means and removing the error inducing factors caused by the phase offset and the frequency offset and outputting the recovered final symbols; Lock detecting means for performing a lock operation in response to a signal output from the carrier recovery means; And selectively receiving data output from the interpolation and filtering means or recovered final symbol data output from the carrier recovery means in response to a lock signal output from the lock detecting means, and performing a symbol timing recovery operation. In operation, a symbol timing recovery operation is performed on the data output from the interpolation and filtering means, and after a lock is detected by the lock detecting means, a symbol timing recovery operation is performed on the final symbol data output from the carrier recovery means. Symbol timing recovery means for performing the operation.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
본 발명을 간략히 요약하면, 본 발명의 QAM 복조기는 캐리어 복원부로부터 출력되는 신호에 응답하여 락(lock) 동작을 수행하는 락 디텍터(lock detector)를 더 구비하고, 락 디텍터로부터 출력되는 신호에 응답하여 SRRC 필터부로부터 출력되는 에러유발요인이 포함된 신호 또는 이퀄라이저 및 캐리어 복원부를 통해 에러유발요인이 제거된 신호를 선택적으로 심볼 타이밍 복원부의 판별부로 출력하도록 구성함으로써 작은 타이밍 지터값을 가지는 심볼 타이밍 복원 동작을 가능하게 한다.Briefly summarized, the QAM demodulator of the present invention further includes a lock detector for performing a lock operation in response to a signal output from the carrier restoring unit, and responding to a signal output from the lock detector. Symbol timing recovery having a small timing jitter value by selectively outputting a signal including an error causing factor output from an SRRC filter unit or a signal from which an error causing factor is removed through an equalizer and a carrier recovery unit to a determination unit of a symbol timing recovery unit. Enable operation.
도 1은 일반적인 QAM 변조기에 대한 블록도로서, 송신측으로부터 변조되어 입력되는 변조된 아날로그 신호를 일정한 주파수의 디지털 데이터로 샘플링하기 위한 ADC(100)와, 샘플링 타이밍에 응답하여 ADC(100)로부터 출력되는 샘플링된 디지털 데이터에 대한 보간동작과 샘플링된 디지털 데이터의 펄스를 원하는 특정 쉐이프(shape)로 필터링하기 위한 보간 및 SRRC 필터부(110)와, 상기 보간 및 SRRC 필터부(110)로부터의 보간된 샘플 데이터를 입력받아 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하기 위한 심볼 타이밍 복원부(120)와, 상기 심볼 타이밍 복원부(120)로부터 출력되는 복원된 데이터 간의 간섭(ISI)에 의해 발생되는 에러유발요인을 제거하기 위한 이퀄라이저(130)와, 상기 이퀄라이저(130)로부터 출력되는 데이터에 대하여 페이즈 옵셋 및 주파수 옵셋에 의한 에러유발요인을 제거한 후 복원된 심볼로 최종 출력하는 캐리어 복원부(140)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram of a general QAM modulator. The ADC 100 is configured to sample a modulated analog signal, which is modulated and input from a transmitter, into digital data of a constant frequency, and is output from the ADC 100 in response to a sampling timing. Interpolation and SRRC filter unit 110, and interpolation from the SRRC filter unit 110 to interpolate the sampled digital data, and to filter the pulses of the sampled digital data into a desired shape. Eliminates error-causing factors caused by interference (ISI) between the symbol timing recovery unit 120 and the recovered data output from the symbol timing recovery unit 120 for receiving the sample data and performing the symbol timing recovery operation. Error caused by a phase offset and a frequency offset with respect to the equalizer 130 and the data output from the equalizer 130. After removal of the carrier consists of a recovery unit 140 for a final output to the recovered symbol.
도 1을 참조하면, 먼저 ADC(100)로 변조된 아날로그 신호가 입력되고, 이를 입력받은 ADC(100)는 디지털로 변환된 샘플 신호를 보간 및 SRRC 필터부(110)로 출력한다. 이어서, 심볼 타이밍 복원부(120) 내부에 구비된 판별부(도면에 도시되지 않음)에서 상기 보간 및 SRRC 필터부(110)로부터의 보간된 샘플 데이터에 응답하여 적당한 판별값을 내부의 루프 필터(도면에 도시되지 않음)로 출력하고, 루프 필터를 통해 필터링된 신호는 내부의 NCO(Numerically Controlled Oscillator) 또는 DDS(Direct Digital Synthesizer)로 보내진다. 그리고, NCO 또는 DDS의 출력값이 보간 및 SRRC 필터부(110)로 입력되어 적절한 샘플링 포인트를 가르키도록한 후 SRRC 필터를 거쳐 심볼 단위의 신호가 출력된다. 그러나, 상기와 같이 이루어지는 심볼 타이밍 복원부의 복원 동작은 페이즈 옵셋, 주파수 옵셋 및 심볼간 간섭(ISI)에 의한 에러유발요인이 포함되어 있는 보간 및 SRRC 필터부(110)로부터의 데이터에 응답하여 이루어지므로, 심볼 타이밍 복원부(120)의 복원 동작 시 오동작을 유발할 수 있다.Referring to FIG. 1, first, an analog signal modulated by the ADC 100 is input, and the ADC 100 receiving the input signal outputs the digitally converted sample signal to the interpolation and SRRC filter unit 110. Subsequently, a determination unit (not shown) provided inside the symbol timing recovery unit 120 receives an appropriate determination value in response to the interpolated and interpolated sample data from the SRRC filter unit 110. The signal, which is not shown in the figure, and filtered through the loop filter, is sent to an internally controlled oscillator (NCO) or a direct digital synthesizer (DDS). Then, the output value of the NCO or DDS is input to the interpolation and SRRC filter unit 110 to indicate an appropriate sampling point, and then a signal in a symbol unit is output through the SRRC filter. However, the reconstruction operation of the symbol timing recovery unit is performed in response to data from the interpolation and SRRC filter unit 110 including error inducing factors due to phase offset, frequency offset, and intersymbol interference (ISI). In the restoration operation of the symbol timing restoration unit 120, a malfunction may be caused.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 QAM 복조기에 대한 블록도이다.2 is a block diagram of a QAM demodulator according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 QAM 복조기는 송신측으로부터 변조되어 입력되는 변조된 아날로그 신호를 일정한 주파수의 디지털 데이터로 샘플링하기 위한 ADC(100)와, 샘플링 타이밍에 응답하여 ADC(100)로부터 출력되는 샘플링된 디지털 데이터에 대한 보간동작과 샘플링된 디지털 데이터의 펄스를 원하는 특정 쉐이프(shape)로 필터링하기 위한 보간 및 SRRC 필터부(110)와, 상기 보간 및 SRRC 필터부(110)로부터 출력되는 보간된 샘플 데이터를 입력받아 데이터 간의 간섭(ISI)에 의해 발생되는 에러유발요인을 제거하기 위한 이퀄라이저(130)와, 상기 이퀄라이저(130)로부터 출력되는 데이터에 대하여 페이즈 옵셋 및 주파수 옵셋에 의한 에러유발요인을 제거한 후 복원된 최종 심볼로 출력하는 캐리어 복원부(140)와, 캐리어 복원부(140)로부터 출력되는 신호에 응답하여 락(lock) 동작을 수행하는 락 디텍터(160)와, 락 디텍터(160)로부터 출력되는 신호에 응답하여 상기 보간 및 SRRC 필터부(110)로부터의 보간된 샘플 데이터 또는 상기 캐리어 복원부(140)로부터 출력되는 심볼 데이터를 선택적으로 입력받아 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하기 위한 심볼 타이밍 복원부(120)로 이루어지되, 상기 심볼 타이밍 복원부(120)는 상기 락 디텍터(160)로부터 출력되는 신호에 응답하여 상기 보간 및 SRRC 필터부(110)로부터의 샘플 데이터 또는 상기 캐리어 복원부(140)로부터 출력되는 복원된 심볼 데이터 중 어느 하나를 선택하기 위한 멀티플렉서(MUX, 122), 상기 멀티플렉서(122)로부터 출력되는 신호를 입력받아 심볼 타이밍의 에러를 판별하기 위한 판별부(124), 상기 판별부(124)로부터 출력되는 에러 신호를 필터링하여 상기 보간 및 SRRC 필터부(110)의 샘플링 타이밍을 보정하기 위한 업데이트신호를 출력하기 위한 루프 필터(126) 및 상기 루프 필터(126)로부터의 업데이트신호에 응답하여 상기 보간 및 SRRC 필터부(110)에서의 보간 동작 시 필요한 임의의 샘플링 포인트(계수)를 지정하는 값을 출력하기 위한 NCO 또는 DDS부(128)로 이루어지고, 상기 캐리어 복원부(140)는 복원된 최종 심볼의 페이즈를 디텍트하는 페이즈 디텍터(142), 상기 페이즈 디텍터(142)로부터 출력되는 디텍트된 신호를 필터링하기 위한 루프 필터(144), 상기 루프 필터(144)로부터 출력되는 신호에 응답하여 상기 복원된 최종 심볼의 출력 시 필요한 임의의 샘플링 포인트를 지정하기 위한 값을 출력하는 NCO 또는 DDS부(146) 및 상기 이퀄라이저(130)로부터 출력되는 신호와 상기 NCO 또는 DDS부(146)로부터 출력되는 값을 곱셈 연산하여 복원된 심볼로 최종 출력하는 곱셈기(148)로 이루어진다.2, the QAM demodulator of the present invention outputs from the ADC 100 in response to the sampling timing and the ADC 100 for sampling the modulated analog signal, which is modulated and input from the transmitting side, into digital data of a constant frequency. Interpolation and SRRC filter unit 110 for filtering an interpolation operation on the sampled digital data and a pulse of the sampled digital data into a desired shape, and interpolation output from the interpolation and SRRC filter unit 110. The equalizer 130 for removing the error-caused factors caused by the interference (ISI) between the received sample data and the error-induced factors due to the phase offset and the frequency offset with respect to the data output from the equalizer 130. After removing the signal, the carrier recovery unit 140 outputs the recovered final symbol and the signal output from the carrier recovery unit 140. The lock detector 160 performing a lock operation and the interpolated sample data from the SRRC filter unit 110 or the carrier reconstructor 140 in response to a signal output from the lock detector 160. The symbol timing recovery unit 120 is configured to selectively receive the symbol data output from the symbol timing recovery operation, and the symbol timing recovery unit 120 responds to the signal output from the lock detector 160. A multiplexer (MUX) 122 for selecting one of the sample data from the interpolation and SRRC filter unit 110 or the recovered symbol data output from the carrier recovery unit 140 to output from the multiplexer 122 A determination unit 124 for determining an error of symbol timing by receiving a signal to be input, and filtering an error signal output from the determination unit 124 to perform the interpolation and SRRC filter unit ( Any necessary for the interpolation and the interpolation operation in the SRRC filter unit 110 in response to the loop filter 126 for outputting the update signal for correcting the sampling timing of the 110 and the update signal from the loop filter 126. NCO or DDS unit 128 for outputting a value specifying a sampling point (coefficient) of the, the carrier recovery unit 140 is a phase detector 142 for detecting the phase of the recovered last symbol, the A loop filter 144 for filtering the detected signal output from the phase detector 142, and an arbitrary sampling point required for the output of the restored last symbol in response to the signal output from the loop filter 144 The NCO or DDS unit 146 for outputting a value to be multiplied by the signal output from the equalizer 130 and the value output from the NCO or DDS unit 146 is restored A multiplier 148 outputs the final result as a symbol.
상기한 바와 같이 구성되는 QAM 변조기의 동작을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.The operation of the QAM modulator configured as described above will be described in detail with reference to FIG.
먼저 ADC(100)로 변조된 아날로그 신호가 입력되고, 이를 입력받은 ADC(100)는 디지털로 변환된 샘플 신호를 보간 및 SRRC 필터부(110)로 출력한다. 이때, 초기에 락 디텍터(160)로부터 출력되는 값은 락이 되어있지 않으므로 심볼 타이밍 복원부(120)의 멀티플렉서(122)는 보간 및 SRRC 필터부(110)의 출력값을 선택하여 판별부(124)로 출력한다. 이어서, 심볼 타이밍 복원부(120) 내부에 구비된 판별부(124)는 멀티플렉서(122)로부터 출력되는 보간 및 SRRC 필터부(110)의 출력값에 따라 적당한 판별값을 루프 필터(126)로 출력하고, 루프 필터(126)의 출력은 NCO 또는 DDS부(128)로 입력된다. 그리고, NCO 또는 DDS부(128)의 출력값은 보간 및 SRRC 필터부(110)로 입력되어 적절한 샘플링 포인트를 가르키도록 하여 SRRC 필터부(110)를 통해 심볼 단위의 신호가 출력된다. 그러나, 이때 출력되는 심볼 신호에는 페이즈 옵셋, 주파수 옵셋 및 심볼간 간섭(ISI)에 의한 에러유발요인이 포함되어 있고, 이 심볼 신호가 판별부(124)의 입력으로 들어가게 되어 타이밍 지터로 인해 심볼 타이밍 복원부(120)의 락이 유지되지 않고 락-언락 상태를 반복하여 최적의 샘플링 포인트가 흔들리게 된다.First, an analog signal modulated by the ADC 100 is input, and the ADC 100 receiving the input signal outputs the digitally converted sample signal to the interpolation and SRRC filter unit 110. At this time, since the value initially output from the lock detector 160 is not locked, the multiplexer 122 of the symbol timing recovery unit 120 selects the output value of the interpolation and SRRC filter unit 110 to the determination unit 124. Output Next, the determination unit 124 provided in the symbol timing recovery unit 120 outputs an appropriate determination value to the loop filter 126 according to the interpolation output from the multiplexer 122 and the output value of the SRRC filter unit 110. The output of the loop filter 126 is input to the NCO or the DDS unit 128. The output value of the NCO or DDS unit 128 is input to the interpolation and SRRC filter unit 110 to indicate an appropriate sampling point so that a signal in a symbol unit is output through the SRRC filter unit 110. However, the symbol signal output at this time includes error inducing factors due to phase offset, frequency offset, and inter-symbol interference (ISI), and the symbol signal enters the input of the discriminating unit 124, thereby causing symbol timing due to timing jitter. The lock of the recovery unit 120 is not maintained and the optimal sampling point is shaken by repeating the lock-unlock state.
한편, 보간 및 SRRC 필터부(110)로부터 출력되는 심볼 신호는 이퀄라이저(130)를 통과하면서 심볼간 간섭(ISI)에 의한 에러유발요인이 제거되고, 캐리어 복원부(140)를 거치면서 페이즈 옵셋 및 주파수 옵셋에 의한 에러유발요인이 제거된다. 결국, 이퀄라이저(130)를 통한 이퀄라이제이션 동작과 캐리어 복원부(140)를 통한 캐리어 복원 동작을 수행한 후에 적절한 최종 심볼 신호를 얻을 수 있다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이 심볼 타이밍 복원부(120)에서 최적의 샘플링 포인트가 흔들려 심볼을 정확히 추출해내지 못하면, 이퀄라이저(130)와 캐리어 복원부(140)로 잘못된 심볼이 입력되어 정확한 복조 기능을 수행하지 못하게 된다.On the other hand, the symbol signal output from the interpolation and SRRC filter unit 110 passes through the equalizer 130, thereby eliminating error-caused factors caused by inter-symbol interference (ISI), and through the carrier recovery unit 140, phase offset and Error-causing factors due to frequency offset are eliminated. As a result, after performing the equalization operation through the equalizer 130 and the carrier recovery operation through the carrier recovery unit 140, an appropriate final symbol signal may be obtained. However, as described above, if the optimal sampling point is shaken in the symbol timing recovery unit 120 to accurately extract the symbol, an incorrect symbol is input to the equalizer 130 and the carrier recovery unit 140 to perform an accurate demodulation function. You won't be able to.
심볼 타이밍 복원부(120)에서 최적의 샘플링 포인트가 흔들리는 것은 루프 필터(126)의 출력이 발산하는 것이 아니라 지터값을 가지고 일정값을 기준으로 불규칙적으로 스윙(swing)하기 때문이며, 이러한 시점에서 심볼 타이밍 복원부(120)의 판별부(124)가 멀티플렉서(122)를 통해 캐리어 복원부(140)의 최종 심볼 신호를 피드백으로 입력받게 되면 심볼 타이밍 복원부(120)의 판별부(124)로 입력되는 신호는 여러가지의 에러유발요인들이 제거된 신호이므로 정확한 샘플링 포인트를 출력할 수 있다. 이때, 멀티플렉서(122)는 캐리어 복원부(140)의 NCO 또는 DDS부(146)의 출력을 모니터링하여 락 여부를 디텍팅하는 락 디텍터(160)로부터 출력되는 신호에 응답하여 캐리어 복원부(140)의 최종 심볼 신호를 선택하게 된다. 여기서, 락 디텍터(160)는 NCO 또는 DDS부(146)의 출력을 관찰하여 일정 임계값을 어느 정도 유지하는 지를 관찰하여서 일정 시간 동안 그 값을 유지할 경우에 락이 된 것으로 디텍팅하여 디텍팅한 신호를 멀티플렉서(122)로 출력한다.The optimal sampling point in the symbol timing recovery unit 120 is shaken because the output of the loop filter 126 does not diverge but swings irregularly based on a certain value with jitter. When the determination unit 124 of the recovery unit 120 receives the final symbol signal of the carrier recovery unit 140 through the multiplexer 122 as a feedback, the determination unit 124 of the recovery unit 120 is input to the determination unit 124 of the symbol timing recovery unit 120. Since the signal is a signal in which various error sources are eliminated, an accurate sampling point can be output. At this time, the multiplexer 122 monitors the output of the NCO or the DDS unit 146 of the carrier recovery unit 140 in response to the signal output from the lock detector 160 for detecting whether the lock is detected or not. The final symbol signal of is selected. Here, the lock detector 160 observes the output of the NCO or the DDS unit 146 to observe how much a certain threshold value is maintained, and detects that a lock has been detected when the value is maintained for a predetermined time and then detected. Is output to the multiplexer 122.
락 디텍터(160)는 간단한 카운터 회로로 구성 가능하며, 상세한 내부 구성에 대한 설명은 여기서 생략한다.The lock detector 160 may be configured by a simple counter circuit, and a detailed description of the internal configuration is omitted here.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 캐리어 복원부로부터 출력되는 신호에 응답하여 락 동작을 수행하는 락 디텍터를 구비하여, 상기 락 디텍터로부터 출력되는 신호에 응답하여 초기 동작 시에는 심볼 타이밍 복원부의 판별부에서 보간 및SRRC 필터부로부터 출력되는 에러유발요인을 포함한 신호에 대해 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하고, 락이 된 이후에는 캐리어 복원부로부터 출력되는 에러유발요인을 제거한 신호에 대해 심볼 타이밍 복원 동작을 수행하도록 구성함으로써 종래에 비해 저잡음 및 고속으로 심볼 타이밍 복원 동작을 수행할 수 있는 효과를 구현한다.According to the present invention, a lock detector for performing a lock operation in response to a signal output from a carrier restoring unit includes a lock detector for performing an initial operation in response to a signal output from the lock detector. The symbol timing recovery operation is performed on a signal including an error inducing factor output from the interpolation and SRRC filter unit, and after the lock is performed, the symbol timing recovery operation is performed on a signal from which the error inducing factor output from the carrier recovery unit is removed. As a result, a symbol timing recovery operation may be performed at a lower noise and a higher speed than in the related art.
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