KR100459113B1 - Symbol Timing Restoration Unit for Kewpiesuke Demodulator - Google Patents

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Abstract

부피를 감소시킴과 동시에 설계가 용이하며 고주파특성을 향상시킬 수 있도록 한 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치에 관한 것으로, QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치에 있어서, 일제어신호에 따라 A/D샘플링신호를 2차보간하는 2차 보간 필터, 심볼클럭에 따라 상기 2차 보간필터의 출력에서 심볼간의 간섭에 의한 노이즈를 제거하는 정합필터, 정합필터의 출력에서 시볼의 타이밍 에러를 검출하는 타이밍에러 검출기, 타이밍에러 검출기의 출력에서 주파수편차를 보정하는 루프필터, 루프필터의 출력에서 위상오차를 보정하는 위상오차 보정기, 위상오차 보정기의 출력에 상응하는 주파수로 발진하는 NCO, NCO의 출력에 따라 상기 2차 보간필터 및 정합필터에 각각 제어신호 및 심볼클럭을 제공하는 보간필터 제어신호 및 심볼클럭 생성기를 포함하여 구성되므로 QPSK복조기의 성능을 향상시킴과 동시에 제품을 로코스트화할 수 있고 적용범위를 확대할 수 있다.The present invention relates to a symbol timing recovery device of a QPSK demodulator that reduces the volume and facilitates design and improves high frequency characteristics. The symbol timing recovery device of a QPSK demodulator includes an A / D sampling signal according to a control signal. Secondary interpolation filter for quadratic interpolation, Matching filter for removing noise due to inter-symbol interference at the output of the second interpolation filter according to the symbol clock, Timing error detector for detecting timing error of time at the output of the matching filter, Timing A loop filter for correcting the frequency deviation at the output of the error detector, a phase error corrector for correcting the phase error at the output of the loop filter, an NCO oscillating at a frequency corresponding to the output of the phase error corrector, and the second interpolation according to the output of the NCO Including the interpolation filter control signal and symbol clock generator to provide control signals and symbol clocks to the filter and matched filter, respectively This improves the performance of the QPSK demodulator, while allowing the product to be low cost and expand its coverage.

Description

큐피에스케이 복조기의 심볼 타이밍 복원장치Symbol Timing Restoration Unit for Kewpiesuke Demodulator

본 발명은 QPSK복조기에 관한 것으로서, 특히 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a QPSK demodulator, and more particularly, to an apparatus for recovering symbol timing of a QPSK demodulator.

최근 위성방송에 관한 관심이 고조되면서, 여러 통신업체들 간에 위성방송용 SET-TOP BOX 개발이 진행되고 있는 실정이다.Recently, as interest in satellite broadcasting increases, development of SET-TOP BOX for satellite broadcasting is under development among various communication companies.

이때 SET-TOP BOX에서 중요한 요소중의 하나가 위성으로 부터 수신된 신호의 기저밴드 신호를 복조하는 장치인데, QPSK복조기가 널리 사용되고 있다.At this time, one of the important elements in SET-TOP BOX is a device that demodulates the baseband signal of the signal received from the satellite. QPSK demodulator is widely used.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 기술에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a symbol timing recovery apparatus of a QPSK demodulator according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.

종래의 기술에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, NCO(4)의 출력에 따라 A/D 샘플링 신호의 타이밍 오차를 제거하는 보간필터(1), 심볼간의 간섭 및 노이즈를 제거하는 정합필터(2), 상기 정합필터(2)의 출력으로부터 타이밍오차를 검출하여 상기 NCO(4)에 입력하는 타이밍 에러검출기(3)를 포함하여 구성된다.The symbol timing recovery apparatus of the QPSK demodulator according to the related art is an interpolation filter (1) for removing timing error of an A / D sampling signal according to the output of the NCO (4) as shown in FIG. And a timing error detector (3) for detecting timing errors from the output of the matching filter (2) and inputting them to the NCO (4).

이때 타이밍 에러검출기(3)는 Gardner방식을 사용한다.At this time, the timing error detector 3 uses the Gardner method.

이와 같이 구성된 종래의 심볼 타이밍 복원장치는 입력된 A/D 샘플링신호의 심볼 타이밍 에러 및 심볼간의 간섭에 의하 노이즈를 제거하여 심볼 타이밍을 원상태로 복구시킨다.The conventional symbol timing recovery apparatus configured as described above restores the symbol timing to its original state by removing noise due to symbol timing error of the input A / D sampling signal and interference between symbols.

종래의 기술에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치는 보간필터 등의 구성이 복잡하고 부피가 크며 고주파에서의 동작특성이 좋지 않아 심볼타이밍 복원에러가 발생하고 이를 보정하기 어려운 문제점이 있다.The symbol timing recovery apparatus of the QPSK demodulator according to the related art has a problem in that a symbol timing recovery error occurs and it is difficult to correct it because the configuration of an interpolation filter is complicated, bulky, and has poor operating characteristics at high frequencies.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 부피를 감소시킴과 동시에 설계가 용이하며 고주파특성을 향상시킬 수 있도록 한 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a symbol timing recovery apparatus of a QPSK demodulator, which is designed to solve the above-mentioned problems and to reduce the volume and to improve the high frequency characteristics.

본 발명은 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치에 있어서, 일제어신호에 따라 A/D 샘플신호를 2차 보간하는 2차 보간필터, 심볼클럭에 따라 상기 2차 보간필터의 출력에서 심볼간의 간섭에 의한 노이즈를 제거하는 정합필터, 정합필터의 출력에서 심볼의 타이밍 에러를 검출하는 타이밍에러 검출기, 타이밍에러 검출기의 출력에서 주파수편차를 보정하는 루프필터, 루프필터의 출력에서 위상오차를 보정하는 위상오차 보정기, 위상오차 보정기의 출력에 상응하는 주파수로 발진하는 NCO, NCO의 출력에 따라 상기 2차 보간필터 및 정합필터에 각각 제어신호 및 심볼 클럭을 제공하는 보간필터 제어신호 및 심볼클럭 생성기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The present invention relates to a symbol timing recovery apparatus of a QPSK demodulator, comprising: a second interpolation filter for quadrature interpolating an A / D sample signal according to one control signal, and an interference between symbols at an output of the second interpolation filter according to a symbol clock Matching filter to remove noise, timing error detector to detect timing error of symbol at output of matching filter, loop filter to correct frequency deviation at output of timing error detector, phase error corrector to correct phase error at output of loop filter And an interpolation filter control signal and a symbol clock generator for providing a control signal and a symbol clock to the secondary interpolation filter and the matching filter according to the output of the NCO and the NCO oscillating at a frequency corresponding to the output of the phase error corrector. It is characterized by.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a symbol timing recovery apparatus of a QPSK demodulator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치를 나타낸 블록도, 도 3은 도 2의 2차 보간필터의 구성을 나타낸 블록도, 도 4는 도 2의 루프필터의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 5는 도 2의 보간필터 제어신호 및 심볼클럭 생성기의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing a symbol timing recovery apparatus of a QPSK demodulator according to the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the secondary interpolation filter of FIG. 2, and FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the loop filter of FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of an interpolation filter control signal and a symbol clock generator of FIG. 2.

본 발명에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치는 도 2에 도시된 바와 같이, A/D 변환기(11), 상기 A/D변환기(11)의 출력을 보간필터 제어신호에 따라 보간하는 고주파 동작특성을 향상시키기 위한 2차 보간필터(12), 상기 2차 보간필터(12)의 출력에서 심볼간의 간섭에 의한 노이즈를 제거하는 정합필터(13), 상기 정합필터(13)의 출력에서 심볼 타이밍에러를 검출하는 타이밍 에러검출기(14), 상기 타이밍 에러검출기(14)의 출력에서 200ppm범위내의 주파수편차를 보정하는 루프필터(15), 상기 루프필터(15)의 출력으로 부터 위상오차를 보정하기 위한 위상오차 보정기(16), NCO(17), 상기 NCO(17)의 출력에 따라 심볼 주파수의 2배에 해당하는 심볼클럭 및 상기 2차 보간피러(12)에 입력되는 보간필터 제어신호를 생성하는 보간필터 제어신호 및 심볼클럭 생성기(18)를 포함하여 구성된다.The symbol timing recovery apparatus of the QPSK demodulator according to the present invention has a high frequency operation characteristic of interpolating the outputs of the A / D converter 11 and the A / D converter 11 according to the interpolation filter control signal as shown in FIG. 2. Secondary interpolation filter 12 to improve the signal, matching filter 13 for removing noise due to interference between symbols at the output of the second interpolation filter 12, symbol timing error at the output of the matching filter 13 Is a timing error detector 14 for detecting a phase error, a loop filter 15 for correcting a frequency deviation within a range of 200 ppm from the output of the timing error detector 14, and a phase error correction from an output of the loop filter 15. According to the output of the phase error corrector 16, the NCO 17, the NCO 17 generates a symbol clock corresponding to twice the symbol frequency and the interpolation filter control signal input to the secondary interpolation fatiguer 12. Interpolation filter control signal and symbol clock generator 18 It is open configuration.

이때 2차 보간필터(12)는 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 보간식에 따라 2차 보간동작을 수행할 수 있도록 다수개의 지연소자(d)들과, 1/2연산부와, 곱셈기들로 구성되고 μ와 μ3를 곱하는 곱셈기에서 발생하는 캐리로 인한 시간지연을 방지하기 위하여 μ와 μ3를 상위비트(μM)와 하위비트(μL)로 나누어 곱하므로써 캐리로 인한 전파지연을 1/2로 줄일 수 있다.In this case, as shown in FIG. 3, the second interpolation filter 12 includes a plurality of delay elements d, a half calculation unit, and a multiplier to perform the second interpolation operation according to a predetermined interpolation equation. To avoid time delays caused by carry in multipliers multiplied by μ and μ 3 , multiply μ and μ 3 by the upper bits (μ M ) and lower bits (μ L ) to multiply the propagation delay due to carry by 1 Can be reduced to / 2.

따라서 현재 주파수의 2배 주파수에서도 동작이 가능하다.Thus, operation is possible even at twice the current frequency.

그리고 x0~x6까지 지연소자를 중복하여 사용함으로써 설계를 단순화할 수 있고 게이트의 수를 감소시킬 수 있다.By using redundant delay elements from x 0 to x 6 , the design can be simplified and the number of gates can be reduced.

또한 상기 2차 보간필터(12)에서 발생하는 약 200ppm정도의 주파수 편차를 보정하기 위한 루프필터(15)는 도 4에 도시된 바와 같이, 기존의 루프필터에서 곱셈부분에 β를 곱하는 대신에 동일한 제어비트로 2β 를 곱하므로서 폭넓은 주파수제어가 가능하다.In addition, the loop filter 15 for correcting the frequency deviation of about 200 ppm generated in the secondary interpolation filter 12 is the same as shown in FIG. 4, instead of multiplying the multiplication part β by the conventional loop filter. By multiplying 2 β by the control bit, wide frequency control is possible.

그리고 루프필터(15)의 출력비트(x+y) 상위비트(x)와 하위비트(y)로 나누고 하위비트(y)를 지연소자를 통해 누적시키므로서 주파수 편차에서 발생하는 타이밍 오차 즉, 200ppm정도의 주파수 틀어짐을 보정하도록 하였다.The timing error generated from the frequency deviation, that is, 200ppm by dividing the output bit (x + y) of the loop filter 15 into the upper bit (x) and the lower bit (y) and accumulating the lower bit (y) through the delay element. The frequency distortion of the degree was corrected.

따라서 상기와 같이, 상위비트와 하위비트로만 필터링동작을 수행하므로 루프필터(15) 출력의 모든 비트를 NCO(17)에 전달하지 않고도 동일한 동작수행효과를 얻을 수 있으므로 연산과정을 간소화할 수 있다.Therefore, as described above, since the filtering operation is performed only with the upper bit and the lower bit, the same operation performance effect can be obtained without transferring all the bits of the output of the loop filter 15 to the NCO 17, thereby simplifying the calculation process.

이때 A/D변환기(11)의 샘플링주파수(f0)와 2배의 심볼주파수(fS)가 일치하지 않는 경우에 두 주파수간의 비(2f0/fs)를 이용하여 즉, 루프출력에 주파수비(2f0/fs)를 곱한 다음 다시 주파수비(2f0/fs)를 더함으로써 주파수차를 보정하는데, 본 발명은 단순히 주파수비(2f0/fs)를 가산함으로써 주파수차를 보정한다.In this case, when the sampling frequency f 0 of the A / D converter 11 and the double symbol frequency f S do not coincide with each other, the ratio (2f 0 / f s ) between the two frequencies is used. by adding the frequency ratio (2f 0 / f s), and then the frequency ratio (2f 0 / f s) again multiplied to correct the frequency difference, the present invention is simply a frequency difference by adding the frequency ratio (2f 0 / f s) Correct it.

또한 보간필터 제어신호 및 심볼클럭 생성기(18)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 멀티플렉서(21)(24), 제1 및 제2 지연부(22)(23)와 엔드게이트(AND1) 드응로 구성되어 제1 멀티플렉서(21)에서 보간필터 제어신호 즉, μ가 출력되고 제2 멀티플렉서(24)에서 심볼클럭 즉, 심볼주파수의 2배가 되는 클럭(1/2fs)을 생성한다.In addition, the interpolation filter control signal and the symbol clock generator 18 may include the first and second multiplexers 21 and 24, the first and second delay units 22 and 23, and the end gate, as shown in FIG. 5. (AND1) generates an interpolation filter control signal, i.e., is output from the first multiplexer 21, and a clock (1 / 2f s ) that is twice the symbol clock, i.e., the symbol frequency, from the second multiplexer 24. do.

이때 상기 심볼클럭(1/2fs)은 A/D 샘플링 클럭의 2배가 되는 클럭으로 한 심볼을 2번 샘플링할 수 있는 클럭을 의미한다.In this case, the symbol clock (1 / 2f s ) is a clock that is twice the A / D sampling clock and means a clock that can sample one symbol twice.

이와 같이 구성된 본 발명은 심볼타이밍 복원장치는 A/D 변환기(11)의 샘플링 주파수의 변화없이 심볼의 주파수가 변하는 경우에 보간필터 제어신호 및 심볼클럭 생성기(18)에서 출력된 심볼 클럭 및 보간필터 제어신호에 따라 2차 보간필터(12)가 정확한 심볼 타이밍을 복원할 수 있고 동시에 2차 보간필터(12)를 사용함으로 인한 200ppm의 주파수 편차가 보정된다.According to the present invention configured as described above, the symbol timing recovery apparatus includes the symbol clock and the interpolation filter output from the interpolation filter control signal and the symbol clock generator 18 when the symbol frequency is changed without changing the sampling frequency of the A / D converter 11. According to the control signal, the secondary interpolation filter 12 can restore the correct symbol timing, and at the same time, the frequency deviation of 200 ppm due to the use of the secondary interpolation filter 12 is corrected.

본 발명에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치는 각 구성요소의 설계 및 구성을 간소화함과 동시에 고주파특성을 향상시키고 심볼 주파수의 2배에 해당하는 심볼 클럭에 따라 심볼 타이밍을 정확히 복원하므로 QPSK복조기의 성능을 향상시킴과 동시에 제품을 로코스트화할 수 있는 효과가 있다.The symbol timing recovery apparatus of the QPSK demodulator according to the present invention simplifies the design and configuration of each component and at the same time improves the high frequency characteristics and accurately restores the symbol timing according to the symbol clock corresponding to twice the symbol frequency. In addition to improving performance, the product has the effect of being low cost.

또한 본 발명은 무궁화위성 뿐만 아니라 미국의 A-SKYB 및 일본의 J-SKYB의 규격에도 적용이 가능하여 응용범위를 확장시킬 수 있는 또 다른 효과가 있다.In addition, the present invention can be applied to the standards of A-SKYB and J-SKYB of the United States as well as Mugunghwa satellite, there is another effect that can extend the application range.

도 1은 종래의 기술에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치를 나타낸 블록도1 is a block diagram showing a symbol timing recovery apparatus of a QPSK demodulator according to the related art.

도 2는 본 발명에 따른 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치를 나타낸 블록도2 is a block diagram showing a symbol timing recovery apparatus of a QPSK demodulator according to the present invention.

도 3은 도 2의 2차 보간필터의 구성을 나타낸 블럭도FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a second-order interpolation filter of FIG. 2.

도 4는 도 2의 루프필터의 구성을 나타낸 블록도4 is a block diagram illustrating a configuration of a loop filter of FIG. 2.

도 5는 도 2의 보간필터 제어신호 및 심볼클럭 생성기의 구성을 나타낸 블럭도FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an interpolation filter control signal and a symbol clock generator of FIG. 2. FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 보간필터2,13 : 정합필터1: Interpolation filter 2,13: Matching filter

3,14 : 타이밍에러 검출기4,17 : NCO3,14: timing error detector 4,17: NCO

11 : A/D 변환기12 : 2차 보간필터11: A / D Converter 12: Secondary Interpolation Filter

15 : 루프필터16 : 위상오차 보정기15 loop filter 16 phase error corrector

21 : 제1 멀티플렉서22 : 제1 지연부21: first multiplexer 22: first delay unit

23 : 제2 지연부24 : 제2 멀티플렉서23: second delay unit 24: second multiplexer

Claims (2)

QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치에 있어서,In the symbol timing recovery apparatus of the QPSK demodulator, 일제어신호에 따라 A/D 샘플링신호를 2차 보간하는 2차 보간필터;A second interpolation filter for performing second order interpolation on the A / D sampling signal according to the one control signal; 심볼클럭에 따라 상기 2차 보간필터의 출력에서 심볼간의 간섭에 의한 노이즈를 제거하는 정합필터;A matched filter for removing noise due to interference between symbols at an output of the second interpolation filter according to a symbol clock; 상기 정합필터의 출력에서 심볼의 타이밍 에러를 검출하는 타이밍에러 검출기;A timing error detector for detecting a timing error of a symbol at an output of the matched filter; 상기 타이밍에러 검출기의 출력에서 주파수편차를 보정하는 루프필터;A loop filter correcting a frequency deviation at the output of the timing error detector; 상기 루프필터의 출력에서 위상오차를 보정하는 위상오차 보정기;A phase error corrector correcting the phase error at the output of the loop filter; 상기 위상오차 보정기의 출력에 상응하는 주파수로 발진하는 NCO;An NCO oscillating at a frequency corresponding to the output of the phase error corrector; 상기 NCO의 출력에 따라 상기 2차 보간필터 및 정합필터에 각각 제어신호 및 심볼클럭을 제공하는 보간필터 제어신호 및 심볼클럭 생성기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치.And an interpolation filter control signal and a symbol clock generator for providing a control signal and a symbol clock to the secondary interpolation filter and the matching filter, respectively, according to the output of the NCO. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 심볼클럭은 A/D샘플링 클럭의 1/2주기를 갖는 클럭임을 특징으로 하는 QPSK복조기의 심볼 타이밍 복원장치.The symbol clock is a symbol timing recovery device of the QPSK demodulator, characterized in that the clock having a half cycle of the A / D sampling clock.
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