KR100348241B1 - 위성방송수신시스템의위상복원검출제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지탈 위성방송 수신시스템에 관한 것으로, 특히 QPSX 변조된 디지탈 신호를 복원하는 QPSK 복조부에서의 위상복원가 정확하게 이루어졌는가를 보다 효율적으로 검출해내는 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어 장치에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어 장치는 타이밍 복원부 및 캐리어 복원부를 구비하여 입력신호를 QPSK 복조하는 QPSK 복조부와, 입력반송 주파수와 QPSK 복조부 출력신호의 함수값을 저장하고 상기 QPSK 복조부의 동위상 성분(I)과 직교위상 성분(Q)의 n비트 샘플링된 데이타를 어드레스로 하여 QPSK 벡터신호의 위상값을 출력하는 위상복원 벡터출력부와, 상기 위상복원 벡터출력부의 벡터위상값을 4배 하여 출력하는 곱셈기와, 상기 곱셈기의 벡터위상값에 의해 QPSK 복조부의 위상복원 상태를 나타내는 벡터위상값을 출력하는 코사인 벡터출력부와, 상기 코사인 벡터출력부의 벡터위상값을 일정시간 누적시켜 일정한계값(Qth)과 비교하여 위상복원 검출신호를 출력하는 누적값 비교부를 포함하여 이루어진다.

Description

위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어장치

본 발명은 디지탈 위성방송 수신시스템에 관한 것으로, 특히 QPSK 변조된 디지탈 신호를 복원하는 QPSK 복조부 위상복원가 정확하게 이루어졌는가를 보다 효율적으로 검출해내는 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어 장치에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어 장치에 관하여 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 종래의 위상복원 검출제어 장치의 구성블럭도이다.

입력단자를 통해 들어온 QPSX 신호 (r(t)) 와 NCO(3)에서 출력된 발진신호 (Xc(t)) 를 믹싱하는 곱셈기(1a)와, 상기 곱셈기(1a)의 믹싱되어진 출력신호를 필터링하여 동위상 성분의 신호 (rc) 를 출력하는 적분필터(Integrate-and-dump Filter)(2a)와, QPSK 입력신호 (r(t)) 와, 상기 NCO(3)의 출력신호 (Xc(t)) 와 90˚ 위상차가 있는 NCO(3)의 출력신호 (Xs(t)) 를 믹싱하여 출력하는 곱셈기(1b)와, 상기 곱셈기(1b)의 출력신호를 필터링하여 직교위상 성분의 신호(rs)를 출력하는 적분필터(Integrate-and-dump filter)(2b)와, 상기 두개의 기저대역 신호(rc)(rs)로 부터 입력반송파와 위상이 같은 Xc(t)와 Xs(t)의 신호를 출력할 수 있도록 NCO(3)를 제어하고 위상을 복원출력하는 캐리어 복원부(4)와, 상기 캐리어 복원부(4)에서 위상이 정확하게 복원되었는지를 검출하는 QPSK LOCK 검출부를 포함하여 구성된다.

여기서

이다.

상기와 같이 복원된 신호의 위상이 정확하게 천이되었는지를 판단하기 위하여 다음과 같은 연산을 거치게 된다.

즉, 두개의 기저대역신호 rc, rs가 곱셈기(5)에서 곱해진후 증폭기(6)에서2배로 된후 제곱기(7)를 거처 다음과 같은 신호가 된다.

그리고 동위상 성분신호 rc는 제곱기(9b)에 입력되고, 직교위상 성분신호 rs는 제곱기(9c)에 입력되고 덧셈기(11)는 제곱기(9b)의 출력값에서 제곱기(9c)의 출력값을 감산하게 된다.

그리고 이 값은 다시 제곱기(9b)를 거쳐 다음과 같은 신호가 된다.

덧셈기(8)에서 식④의 값으로 부터 식③의 값을 감산하면 A⁴Cos4 (δ(t) + d(t)) 의 값이 된다.

즉,이므로 -A⁴Cos4δ(t)가 되어 결국 입력반송파와 NCO(3) 출력신호의 위상차에 대한 함수로 나타난다.

이 값을 누적기(10)에서 일정시간 누적시키면 캐리어 복원부의 위상복원 상태를 검출하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

입력반송파와 복구된 반송파의 위상차 값으로 부터 위상복원 상태를 검출하기 위해 상기와 같은 복잡한 연산을 거쳐야 하며, 이 연산은 결과적으로 코사인이라는 함수로 표현된다.

그러므로 시스템에 따라 캐리어 복원부의 대역폭이 넓거나 잡음으로 인해 위상오차량이 큰 경우, 코사인이라는 함수의 결과를 누적하여 위상복원 상태를 검출하기 까지 시간이 많이 소비된다.

따라서, 높은 전송속도를 요구하는 시스템에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어 장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 두개의 기저대역 신호의 벡터위상으로 부터 캐리어 복원을 수행함과 동시에 코사인 롬 테이블을 이용하여 위상복원 상태를 검출하는 방법으로 높은 전송속도에서도 보다 효율적으로 이용할수 있도록 한 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어장치는 타이밍 복원부 및 캐리어 복원부를 구비하여 입력신호를 QPSK복조하는 QPSK 복조부와, 입력반송 주파수와 QPSK 복조부 출력신호의 함수값을 저장하고 상기 QPSK 복조부의 동위상 성분(I)과 직교위상 성분(Q)의 n비트 샘플링된 데이타를 어드레스로 하여 QPSX 벡터신호의 위상값을 출력하는 위상복원 벡터출력부와, 상기 위상복원 벡터출력부의 벡터위상값을 4배 하여 출력하는 곱셈기와, 상기 곱셈기의 벡터위상값에 의해 QPSK 복조부의 위상복원 상태를 나타내는 벡터위상값을 출력하는 코사인 벡터출력부와, 상기 코사인 벡터출력부의 벡터위상값을 일정시간 누적시켜 일정한계값(Qth)과 비교하여 위상복원 검출신호를 출력하는 누적값 비교부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어장치에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 본 발명의 위상복원 검출제어 장치의 구성블럭도이고, 제 3 도는 본 발명의 위상복원 롬 테이블의 구성도이다.

입력단자를 통해 들어온 QPSK 신호(동위상성분)와 VCO(21)의 출력신호를 믹싱하여 합과 차의 주파수 성분으로 변환 출력하는 혼합기(20a), 상기 혼합기(20a)의 출력신호를 저역통과 필터링하여 고조파 성분을 제거하여 상기 VCO(21)와 동위상 성분의 기저대역 신호를 출력하는 LPF(23a)와, QPSK 신호(직교위상성분)와 위상복원기(22)에 의해 90˚ 천이된 VCO(21)의 출력신호를 믹싱하여 합과 차의 주파수 성분으로 변환 출력하는 혼합기(20b), 상기 혼합기(20b)의 출력신호를 저역통과 필터링하여 고조파 성분을 제거하여 상기 VCO(21)와 직교위상 성분의 기저대역 신호를 출력하는 LPF(23b), 상기 LPF(23a)(23b)의 동위상 성분과 직교위상 성분의 기저대역 신호를 변환하여 n비트의 디지탈값을 각각 출력하는 A/D 변환기(24a)(24b)를 포함하여 이루어진 QPSK 복조부와, 입력반송 주파수와 QPSK 복조부 출력신호의 함수값을 저장하고 상기 QPSK 복조부의 동위상 성분(I)과 직교위상 성분(Q)의 n비트로 샘플링된 데이타를 어드레스로 하여 QPSK 벡터신호의 위상값을 출력하는 위상복원 벡터출력부(26)와, 상기 위상복원 벡터출력부(26)의 출력값에 의해 클럭타이밍을 복원하여 상기 QPSK 복조부의 A/D 변환기(24a)(24b)로 출력하는 타이밍복원부(25)와, 상기 위상복원 벡터출력부(26)의 벡터위상값에 의해 캐리어 복원을 수행하여 상기 VCO(21)를 제어하는 캐리어 복원부(30)와, 상기 위상복원 벡터출력부(26)의 벡터위상값을 4배하여 출력하는 곱셈기(27)와, 상기 곱셈기(27)의 벡터위상값을 어드레스로 하여 QPSK 복조부의 위상복원 상태를 나타내는 벡터위상값을 출력하는 코사인 벡터출력부(28)와, 상기 코사인 벡터출력부(28)의 벡터위상값을 일정시간 누적시켜 일정한계값(Qth)과 비교하여 위상복원 검출신호를 출력하는 누적값 비교부(29)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 위상복원 벡터출력부(26)의 입력반송 주파수와 QPSK 복조부 출력신호의 함수값은 다음식으로 결정되게 된다.

그리고 상기 신호점의 벡터위상으로 부터 위상을 복구할 수 있게 하기 위해 캐리어 복원부(30)는 본 발명의 신호벡터 위상과 캐리어 복원부의 출력전압 특성도인 제 4 도 (a)에서와 같은 특성을 가져야 한다.

그리고 코사인 벡터출력부(28)의 코사인 롬 테이블의 어드레스 값으로 취하기 위하여 상기 곱셈기(27)에서 벡터위상값을 4배 하여 출력하면 네 신호점의 위상에서 본 발명의 신호벡터 위상과 코사인 롬 테이블의 출력특성도인 제 4 도 (b)에서와 같이, A의 값의 특성을 갖게 된다.

그리고 상기 QPSX 복조부에서 위상복원가 정확하게 이루어지지 않았을 경우에는 샘플링 타이밍의 데이타의 벡터위상값은 랜덤한 값이 되어 일정시간 누적값비교부(29)에서의 값이 일정한계값(Qth) 보다 작게 되어 위상복원 검출제어 장치에서는 위상복원가 정확하게 이루어지지 않았음을 출력하게 된다.

그리고 상기 QPSK 복조부에서 위상복원가 정확하게 이루어졌을 경우에는 샘플링 타이밍의 데이타의 벡터위상값은가 되어 일정시간 누적값 비교부(29)에서의 값이 일정한계값(Qth) 보다 크게 되어 위상복원 검출제어 장치에서는 위상복원가 정확하게 이루어졌음을 출력하게 된다.

그리고 응용시스템에 따라 캐리어 복원부의 밴드폭이 넓은 경우나, 잡음이 많은 환경에서 동작하는 경우 신호점의 분포는 QPSK 신호의 성상도인 제 4 도 (c)에서의 점선부분과 같이 넓게 퍼지게 된다.

이런 경우에는 데이타의 벡터위상값이에서 ±θ 만큼의 분포를 가지며 누적값 비교부에서 한계값이 도달하는 시간이 더 걸리게 된다.

그러므로 높은 전송속도에서 적용하기 위해서는 본 발명의 신호벡터 위상과 변형된 코사인 롬 테이블의 출력특성도인 제 4 도 (d)에서와 같이, 저장테이블의 함수값을 변화시키게 된다.

상기와 같은 본 발명의 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어 장치는 위상복원 상태의 검출을 복잡한 연산과정을 거치지 않고 가변할 수 있는 함수값을 저장하고 있는 롬 테이블을 이용하여 효과적으로 위성천이 상태의 검출신호를 얻을 수 있으므로 전송속도가 빠른 시스템에서도 효율적으로 적용할 수 있게 된다.

제 1 도는 종래의 위상복원 검출제어 장치의 구성블럭도

제 2 도는 본 발명의 위상복원 검출제어 장치의 구성블럭도

제 3 도는 본 발명의 위상복원 롬 테이블의 구성도

제 4 도 (a)는 본 발명의 신호벡터 위상과 캐리어 복원부의 출력전압 특성도

(b)는 본 발명의 신호벡터 위상과 코사인 롬 테이블의 출력특성도

(c)는 QPSK 신호의 성상도

(d)는 본 발명의 신호벡터 위상과 변형된 코사인 롬 테이블의 출력특성도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20a, 20b : 혼합기 21 : VCO

22 : 위상복원기 23a, 23b : LPF

24a, 24b : A/D 변환기 25 : 타이밍 복원부

26 : 위상복원 벡터출력부 27 : 곱셈기

28 : 코사인 벡터출력부 29 : 누적값 비교부

30 : 캐리어 복원부

Claims (2)

1. 위성방송 수신시스템에 있어서,

   타이밍 복원부 및 캐리어 복원부를 구비하여 입력신호를 QPSK 복조하는 QPSK 복조부와,

   입력반송 주파수와 QPSK 복조부 출력신호의 함수값을 저장하고 상기 QPSK 복조부의 동위상 성분(I)과 직교위상 성분(Q)의 n비트 샘플링된 데이타를 어드레스로 하여 QPSX 벡터신호의 위상값을 출력하는 위상복원 벡터출력부와,

   상기 위상복원 벡터출력부의 벡터위상값을 4배 하여 출력하는 곱셈기와,

   상기 곱셈기의 벡터위상값에 의해 QPSK 복조부의 위상복원 상태를 나타내는 벡터위상값을 출력하는 코사인 벡터출력부와,

   상기 코사인 벡터출력부의 벡터위상값을 일정시간 누적시켜 일정한계값(Qth)과 비교하여 위상복원 검출신호를 출력하는 누적값 비교부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   코사인 벡터출력부는 캐리어 복원부의 밴드폭 또는 노이즈 등에 따라 저장테이블의 함수값을 변화시킬수 있는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신시스템의 위상복원 검출제어장치.