KR100544245B1 - 주파수 편이 변조된 심볼의 수신 및 복구 장치 - Google Patents

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Abstract

수신기 구조물은, 선택적으로 원하는 채널을 통과시키고, 원하지 않는 채널을 제거하기 위한, 선택성 필터(206)를 포함한다. 상기 선택성 필터는 송신기 필터의 BT의 1/2 정도의 필터 BT를 갖는다. 판별기(208)는 상기 선택성 필터에 연결되어, 수신된 심볼을 주파수 영역에서 시간 영역 심볼로 변환한다. 심볼 복구 프로세서(210)는 상기 판별기에 연결되어, 2-상태 최대 우도 계열 추정 기술을 통하여 상기 심볼을 복구하고, 상기 심볼 복구 프로세서에서 템플릿은 송신기 필터의 BT보다 실질적으로 작은 BT로 최적화된다.
주파수 편이 변조(FSK), 템플릿, 선택성 필터, 판별기, 심볼 복구

Description

주파수 편이 변조된 심볼의 수신 및 복구 장치{APPARATUS FOR RECEIVING AND RECOVERING FREQUENCY SHIFT KEYED SYMBOLS}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 주파수 편이 변조된 심볼의 수신 및 복구 장치에 관한 것이다.
디지털 무선 통신 시스템은 데이터 송신을 위하여 많은 종류의 변조 방식을 이용한다. 널리 알려진 변조 중의 하나가 가우시안 주파수 편이 변조[Gaussian frequency shift keyed(GFSK) modulation]이다. 예컨대, 널리 알려진 블루투스 무선 통신 시스템은 2-레벨 GFSK 변조를 이용한다.
GFSK 변조기는 송신 대역폭을 제한하기 위하여 송신할 데이터 심볼에 대하여 필터링을 수행한다. 이 송신기 필터는 상당한 양의 심볼간 간섭[inter-symbol interference(ISI)]을 야기하며, 따라서 수신기에서 심볼을 검파하기 어렵게 된다. ISI를 악화시키지 않기 위하여, 종래의 GFSK 수신기 기술은 일반적으로 비교적 넓은 대역의 선택성 필터를 이용하였으며, 따라서 인접 채널 제거가 감소되었다. 검파후 필터[post-detection filter(PDF)]와 2-레벨 GFSK 채널에서 4개 또는 6개의 상태를 갖는 최대 우도 계열 추정[maximum likelihood sequence estimation(MLSE)] 요소와 같은 부가적인 요소가 ISI를 보상하기 위하여 사용되었다. MLSE의 템플릿 은 일반적으로 송신기 필터의 템플릿과 일치하는 대역폭을 사용한다. 그러한 부가적인 요소는 수신기의 비용을 높이고, 전체 전력 소비를 증가시킨다.
따라서, FSK 디지털 무선 채널에서 송신되는 신호를 수신하고 복구하기 위한 장치가 필요하다. 그 장치는 바람직하게는 PDF나 4 또는 6 상태 MLSE 요소 없이, 인접 채널을 제거하고 높은 감도로 수행하는 것이 좋다.
도 1은 종래기술에 의한 송신기의 전기 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 수신기의 전기 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 송수신기의 전기 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 무선 헤드셋을 포함하는 무선 통신 시스템의 전기 블록도.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 송신기(100)의 전기 블록도는 송신기(101)와 수신기(103)를 포함한다. 송신기(101)는 바람직하게는 반(半) 대역폭 대 심볼 레이트 1/T의 비율(BT)이 0.5인 가우시안 송신기 필터(102)를 포함하는 것이 좋다. 송신기 필터(102)는 GFSK 무선 신호를 생성하기 위한 FM 변조기(104)에 연결되어 있다. 안테나(106)는 신호를 송신하기 위하여 FM 변조기로 연결된다.
수신기(103)는 송신기(101)로부터 GFSK 신호를 잡아내기 위한 안테나(108)를 포함한다. 안테나(108)는 수신 신호를 다운 컨버팅하기 위한 다운 컨버터(110)에 연결된다. 다운 컨버터(110)는 원하는 채널을 선택적으로 튜닝하고, 인접 채널 간 섭을 제거하며, AWGN 대역폭을 줄이기 위하여 선택성 필터(112)에 연결된다. 심볼간 간섭(ISI)이 심각해지지 않기 위해서, 선택성 필터의 대역폭은 송신된 GFSK 신호의 대역폭보다 작아서는 안 된다는 것은 일반적으로 인정된다. 수신 신호의 주파수 영역 심볼을 시간 영역 심볼로 변환하기 위하여 판별기(114)는 선택성 필터(112)에 연결된다. 검파후 필터[post detection filter(PDF), 116]는 판별기에서 비선형적으로 증폭된 잡음을 줄이기 위하여 판별기(114)에 연결된다. 분할 요소(118)는 심볼 복구를 위하여 PDF에 연결된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기(200)의 전기 블록도는 송신기(101)로부터 GFSK 신호를 잡아내기 위한 종래의 안테나(202)를 포함한다. 안테나(202)는 수신 신호를 다운 컨버팅하기 위하여 종래의 다운 컨버터(204)로 연결된다. 다운 컨버터(204)는 바람직하게는 원하는 채널을 선택적으로 튜닝하기 위하여 4차의 선택성 필터(206)에 연결되는 것이 좋다. 선택성 및 인접 채널 제거를 개선하기 위하여, 선택성 필터(206)의 BT는 바람직하게는 송신기 필터 BT의 1/2 정도인 것이 좋다(즉, 선택성 필터 BT=0.25). 이처럼 선택성 필터의 대역폭이 지나치게 좁으면, 심각한 ISI를 야기하며, 나중에 심볼 복구로 보상되어야 한다. 종래의 판별기(208)가 수신 신호의 주파수 영역 심볼을 시간 영역 심볼로 변환하기 위하여 선택성 필터(206)에 연결되어 있다.
심볼 복구 프로세서(210)는 바람직하게는 2-상태 최대 우도 계열 추정(MLSE) 기술을 통하여 심볼을 복구하기 위하여 판별기(208)에 연결되는 것이 좋다. 지나치게 좁은 선택성 필터에 의하여 발생한 심각한 ISI를 보상하기 위하여, MLSE에 사 용되는 템플릿은 송신기 필터의 대역폭보다 실질적으로 작은 밴드폭으로 최적화된다. 더 명확하게 말하자면, 송신기(101)의 가우시안 필터(102)와 선택성 필터(206)에 의하여 야기되는 ISI를 보상하기 위하여, 템플릿은 바람직하게는 송신기 필터 BT를 대략 3의 제곱근으로 나눈 값과 같은 BT로 최적화되는 것이 좋다. 선택성 필터의 지나치게 좁은 대역폭만으로도 충분한 인접 채널 제거와 AWGN 잡음 대역폭 감소가 유발되기 때문에, 검출후 필터는 이 수신기 구조에서는 요구되지 않는다. 선택성 필터의 대역폭과 템플릿은 설계에 따라서 바람직한 값으로 조정될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 수신기(200)의 전부 또는 일부분은 하나 이상의 집적회로로 제작될 수 있다는 것을 알 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수신기(200)는 블루투스 통신 시스템에서 동작하도록 설계되었다. 이 실시예는 1Mbps의 데이터 레이트와 0.5의 송신기 필터 BT를 갖는 2-레벨 가우시안 주파수 편이 변조(2-GFSK)로 송신된 심볼을 수신하고 복구하도록 제작되고 프로그램되기 위하여, 선택성 필터(206), 판별기(208) 및 심볼 복구 프로세서(210)를 필요로 한다. 대안으로서, 수신기(200)는 다른 형태의 변조나 다른 전송 대역폭을 갖는 다른 데이터 레이트의 심볼에서도 동작할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 송수신기(300)의 전기 블록도이다. 송수신기(300)는 수신기(200))와 수신기(101)를 포함하며, 양자는 수신기(200)와 송신기(101)를 제어하기 위한 통신 프로세서(302)에 연결되어 있다. 일 실시예에 있어서, 송수신기(300)는 블루투스 통신 시스템에서 동작한다.
도 4는 본 발명에 따른 무선 헤드셋(401)을 포함하는 무선 통신 시스템(400)의 전기 블록도이다. 무선 통신 시스템(400)은 바람직하게는 송수신기(300)와 유사한, (도시하지 않은) 무선 헤드셋 인터페이스를 갖춘 셀폰(406)을 포함하는 것이 좋다. 무선 헤드셋(401)은 제1 무선 링크(410)를 통하여 셀폰(406)과 통신하기 위한 통신 프로세서(302)에 연결된 수신기(200) 및 송신기(101)를 포함한다. 또한 사용자로부터의 입력 음성을 수신하기 위한 제1 변환기 또는 마이크로폰(402)과, 제1 무선 링크(410)를 통해 수신된 메시지를 사용자에게 전달하기 위한 제2 변환기 또는 이어 스피커(ear speaker)가 통신 프로세서(302)에 연결되어 있다. 또한 셀폰(406)은 제2 무선 링크(412)를 통하여 셀룰러 기반 구조(cellular infrastructure, 408)와 종래와 같이 통신한다. 무선 통신 시스템(400)은 사용자로 하여금 셀폰(406)과 무선 헤드셋(401)간의 코드를 요구하지 않고, 헤드셋 모드에서 셀폰(406)을 편리하게 동작할 수 있게 한다.

Claims (24)

  1. 주파수 편이 변조(FSK)된 채널을 통하여 송신된 심볼들을 수신 및 복구하기 위한 수신기 구조물(receiver architecture) - 상기 심볼들은 송신 대역폭 대 심볼 레이트의 비율(ratio of transmission bandwidth to symbol rate) BT를 갖는 송신기 필터를 사용하여 송신되며, 여기서 B는 필터의 반 대역폭(filter half-bandwidth)이고 T는 심볼 기간(symbol time)임 - 에 있어서,
    선택적으로, 원하는 채널을 통과시키고 원하지 않는 채널을 제거하며(rejecting), 상기 송신기 필터의 BT의 1/2 정도의 필터 BT를 갖는 선택성 필터;
    상기 선택성 필터에 연결되어, 상기 심볼들을 주파수 영역 심볼들에서 시간 영역 심볼들로 변환하는 판별기(discriminator); 및
    상기 판별기에 연결되어, 2-상태(two-state) 최대 우도 계열 추정(maximum likelihood sequence estimation)(MLSE) 기술을 통하여 상기 심볼들을 복구하는 심볼 복구 프로세서 - 상기 심볼 복구 프로세서에서 템플릿들은 상기 송신기 필터의 BT보다 실질적으로 작은 BT로 최적화됨 -
    를 포함하는 수신기 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택성 필터, 상기 판별기 및 상기 심볼 복구 프로세서는, 상기 수신기 구조물에 검출후 필터(post-detection filter)가 필요하지 않도록 제작되고 프로그램된 수신기 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 심볼 복구 프로세서는, 상기 템플릿들이 상기 송신기 필터의 BT를 대략 3의 제곱근으로 나눈 값과 일치하는 BT로 최적화되도록 프로그램된 수신기 구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선택성 필터, 상기 판별기 및 상기 심볼 복구 프로세서는, 1Mbps의 데이터 레이트와 0.5의 송신기 필터 BT를 갖는 2-레벨 가우시안 주파수 편이 변조된(two-level Gaussian frequency shift keyed; 2-GFSK)된 채널로 송신된 심볼을 수신 및 복구하기 위하여 제작되고 프로그램된 수신기 구조물.
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  13. 주파수 편이 변조(FSK)된 채널을 통하여 송신된 심볼들을 수신 및 복구하기 위한 수신기 - 상기 심볼들은 송신 대역폭 대 심볼 레이트의 비율 BT를 갖는 송신기 필터를 사용하여 송신되며, 여기서 B는 필터의 반 대역폭이고 T는 심볼 기간임 - 에 있어서,
    무선 신호를 다운 컨버팅하기 위한 다운 컨버터;
    상기 다운 컨버터에 연결되어, 선택적으로, 원하는 채널을 통과시키고 원하지 않는 채널을 제거하며, 상기 송신기 필터의 BT의 1/2 정도의 필터 BT를 갖는 선택성 필터;
    상기 선택성 필터에 연결되어, 상기 심볼들을 주파수 영역 심볼들에서 시간 영역 심볼들로 변환하는 판별기; 및
    상기 판별기에 연결되어, 2-상태 최대 우도 계열 추정(MLSE) 기술을 통하여 상기 심볼들을 복구하는 심볼 복구 프로세서 - 상기 심볼 복구 프로세서에서 템플릿들은 상기 송신기 필터의 BT보다 실질적으로 작은 BT로 최적화됨 -
    를 포함하는 수신기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 선택성 필터, 상기 판별기 및 상기 심볼 복구 프로세서는, 상기 수신기에 검출후 필터가 필요하지 않도록 제작되고 프로그램된 수신기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 심볼 복구 프로세서는, 상기 템플릿들이 상기 송신기 필터의 BT를 대략 3의 제곱근으로 나눈 값과 일치하는 BT로 최적화되도록 프로그램된 수신기.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 선택성 필터, 상기 판별기 및 상기 심볼 복구 프로세서는, 1Mbps의 데이터 레이트와 0.5의 송신기 필터 BT를 갖는 2-레벨 가우시안 주파수 편이 변조된(2-GFSK) 채널로 송신된 심볼들을 수신 및 복구하기 위하여 제작되고 프로그램된 수신기.
  17. 주파수 편이 변조(FSK)된 채널을 통하여 송신된 심볼들을 수신 및 복구하기 위한 송수신기 - 상기 심볼들은 송신 대역폭 대 심볼 레이트의 비율 BT를 갖는 송신기 필터를 사용하여 송신되며, 여기서 B는 필터의 반 대역폭이고 T는 심볼 기간임 - 에 있어서,
    통신 신호를 송신하기 위한 송신기;
    상기 송신기에 연결되어, 상기 송신기를 제어하는 통신 프로세서; 및
    상기 통신 프로세서에 연결되어, 무선 신호를 수신하는 수신기
    를 포함하며,
    상기 수신기는,
    무선 신호를 다운 컨버팅하기 위한 다운 컨버터;
    상기 다운 컨버터에 연결되어, 선택적으로, 원하는 채널을 통과시키고 원하지 않는 채널을 제거하며, 상기 송신기 필터의 BT의 1/2 정도의 필터 BT를 갖는 선택성 필터;
    상기 선택성 필터에 연결되어, 상기 심볼들을 주파수 영역 심볼들에서 시간 영역 심볼들로 변환하는 판별기; 및
    상기 판별기에 연결되어, 2-상태 최대 우도 계열 추정(MLSE) 기술을 통하여 상기 심볼들을 복구하는 심볼 복구 프로세서 - 상기 심볼 복구 프로세서에서 템플릿들은 상기 송신기 필터의 BT보다 실질적으로 작은 BT로 최적화됨 -
    를 포함하는 송수신기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 선택성 필터, 상기 판별기 및 상기 심볼 복구 프로세서는, 상기 송수신기에 검출후 필터가 필요하지 않도록 제작되고 프로그램된 송수신기.
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