KR100548234B1

KR100548234B1 - 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치

Info

Publication number: KR100548234B1
Application number: KR1019980055137A
Authority: KR
Inventors: 김기현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2006-05-12
Also published as: KR20000039725A

Abstract

본 발명은 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치에 관한 것으로, 종래의 기술에 있어서 아날로그 신호처리에 의한 전치필터 구현은 그 위상특성의 제어가 어려워 전치필터 자체에 의한 지터의 발생을 초래할 우려가 있으며 따라서, 디지탈 신호처리로 구현하려는 시도가 있을 수 있는데 자승에 의해 신호의 스펙트럼이 두배로 넓게 퍼져 중간 주파수가 심볼 주파수인 신호를 4배 심볼 주파수로 샘플링 하는 보통의 경우에 자승기 이후 신호의 간섭이 발생하게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 심볼 주파수를 중간 주파수로 하는 통과대역의 수신신호를 심볼 주파수의 4배 주파수로 샘플링하는 아날로그 디지탈 변환부와; 상기 아날로그 디지탈 변환부의 출력 샘플들로부터 심볼 타이밍에 동기된 샘플을 만들어내는 재샘플링부와; 상기 아날로그 디지탈 변환부의 출력으로 부터 위상정보를 추정하여 재샘플링부로 출력시킴으로써 심볼 타이밍에 동기된 샘플을 만들어 내게 하는 심볼 타이밍 복원부로 구성하여 전치 필터 쌍을 사용하여 심볼 타이밍 복원 전에 심볼 타이밍 복원에 기여하지 않는 정보를 제거하여 신호의 간섭이나 데이터 패턴에 의한 지터를 발생하지 않게 하는 효과가 있다.

Description

디지탈 심볼 타이밍 복원 장치

본 발명은 구상 진폭 변조(QAM : Quadrature Amplifier Modulation) 신호를 통과 대역에서 샘플링하여 복조하는 수신기에 관한 것으로, 특히 전치필터 쌍을 사용하여 신호의 간섭이나 데이터 패턴에 의한 지터를 줄일 수 있는 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지탈 데이터 통신기술에서 그 성능을 좌우하는 중요한 기술의 하나가 동기 기술이다.

특히, 동기기술 중 전송되는 데이터의 시간적 위치를 수신한 신호로 부터 찾아내는 기술을 심볼 타이밍 복원기술이라 하며 전체 시스템의 성능을 좌우할 정도로 중요하여 다양하게 발전하여 오고 있다.

도1은 종래 자승기법에 의한 심볼 타이밍 복원 장치의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 대역 제한된 기저대역의 펄스 진폭 변조(PAM : Pulse Amplitude Modulation) 신호나 이것이 통과대역으로 변조되어진 신호에 자승기(1)에서 자승을 취하고, 대역 통과 필터(2)를 통과하면 그 신호의 심볼 타이밍 정보가 추출되어지고 이것을 위상 동기 루프부(3)에서 좀더 정확히 타이밍을 보정하여 출력하면 아날로그 디지탈 변환부(4)는 상기 심볼 타이밍에 동기하여 아날로그 신호를 처리하게 된다.

그러나, 데이터 전송효율의 증대가 요구되어지면서 대역제한 필터의 롤오프인자(Roll off factor)가 작아지고 펄스 진폭 변조(PAM) 레벨 수가 증가하게 되어 자승에 의해 추출되어지는 심볼 타이밍 정보의 세기는 점점 작아지게 되어 데이터 패턴에 의한 지터의 영향이 더욱 커지면서 심볼 타이밍 복원전에 심볼 타이밍 복원에 기여하지 않는 정보를 제거하는 전치필터(Pre-filter)를 사용하게 된다.

이와 같이, 상기 종래의 기술에 있어서 아날로그 신호처리에 의한 전치필터 구현은 그 위상특성의 제어가 어려워 전치필터 자체에 의한 지터의 발생을 초래할 우려가 있으며 따라서, 디지탈 신호처리로 구현하려는 시도가 있을 수 있는데 자승에 의해 신호의 스펙트럼이 두배로 넓게 퍼져 중간 주파수가 심볼 주파수인 신호를 4배 심볼 주파수로 샘플링 하는 보통의 경우에 자승기 이후 신호의 간섭이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 구상 진폭 변조(QAM) 신호를 통과 대역에서 샘플링하여 복조하는 수신기에 관한 것으로 전치 필터 쌍을 사용하여 심볼 타이밍 복원 전에 심볼 타이밍 복원에 기여하지 않는 정보를 제거하여, 신호의 간섭이나 데이터 패턴에 의한 지터를 줄일 수 있는 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치를 제공 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 디지털 심볼 타이밍 복원 장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 심볼 주파수를 중간 주파수로 하는 통과대역의 수신신호를 심볼 주파수의 4배 주파수로 샘플링하는 아날로그 디지탈 변환부(10)와; 상기 아날로그 디지탈 변환부(10)의 출력 샘플들로부터 심볼 타이밍에 동기된 샘플을 만들어내는 재샘플링부(20)와; 상기 아날로그 디지탈 변환부(10)의 출력으로 부터 위상정보를 추정하여 재샘플링부(20)로 출력시킴으로써 심볼 타이밍에 동기된 샘플을 만들어 내게 하는 심볼 타이밍 복원부(30)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용을 설명한다.

유선 또는 무선으로 구상 진폭 변조(QAM)된 신호가 수신되면 튜너(미도시)와 아날로그 전처리단(AFE, 미도시)을 거쳐 심볼 주파수를 중심 주파수로 하는 중간 주파수 신호가 수신신호(S(t))로 입력된다.

이때 아날로그 디지탈 변환부(10)에서 샘플링을 위해 사용하는 클럭은 수신신호(S(t))의 심볼 타이밍과 동기되어 있지 않기 때문에 이로부터 심볼 타이밍과 동기된 위상에서의 데이터 샘플을 만들어 내기 위해 재샘플링부(20)가 필요하게 된다.

재샘플링부(20)는 일종의 저대역 통과 필터로서 입력 샘플의 위상에 대하여 출력 하고자 하는 샘플의 위상 정보가 주어지면 입력 샘플들로 부터 필터 처리에 의해 이를 얻어낸다.

심볼 타이밍에 동기되어 있지 않은 샘플들로부터 이들을 기준으로한 심볼 타이밍 위상정보를 추정하여 재샘플링부(20)가 심볼 타이밍에 동기된 샘플들을 만들어 내도록 하는 기능을 수행하는 것이 심볼 타이밍 복원부(30)이다.

여기서, 상기 심볼 타이밍 복원부(30)는 아날로그 디지탈 변환부(10)에서 출력되는 샘플의 주파수 성분중 하 측대역 성분을 통과 시키는 제1전치필터부(31)와; 상기 아날로그 디지탈 변환부(10)에서 출력되는 샘플의 주파수 성분중 상 측대역 성분을 통과 시키는 제2전치필터부(32)와; 상기 제1,2 전치필터부(31,32)의 출력을 곱하는 곱셈기(33)와; 곱셈기(33)의 출력 샘플의 주파수 성분중 심볼 주파수 성분만을 통과 시키는 대역통과 필터부(34)와; 상기 대역통과 필터부(34)의 출력으로 부터 심볼 타이밍의 위상을 구하여 출력하는 위상 검출부(35)로 구성된 것으로, 상기 제1,2 전치필터부(31,32)를 측대역 전치필터 쌍이라 하며 이들은 신호의 데이터 패턴에 의한 지터를 감소시키는 역할을 한다.

측대역 전치필터 쌍의 출력을 곱셈기(33)에서 서로 곱하여 주면 주파수 스펙트럼에서 신호가 왜곡된 성분과 함께 심볼 주파수 위치에 톤(tone)이 형성된다.

이와 같이 측대역 전치필터 쌍을 이용하는 경우, 수신신호에 자승을 취하여 심볼 타이밍 정보를 얻는 경우에 비하여 신호 스펙트럼이 2배의 중간 주파수 이내로 제한되어 심볼 주파수를 중간 주파수로 하고 이의 4배 주파수를 샘플링 주파수로 하는 통상적으로 많이 사용되는 디지탈 복조기의 경우에도 신호의 간섭 문제가 발생하지 않게 된다.

도3은 위상 검출기에서 한 주기동안에 검출되는 심볼의 파형도로서, 주파수 영역에서 심볼 주파수 위치에 톤(tone)으로 나타나는 대역통과 필터(34) 출력은 시간 영역에서 보았을 때 수신신호(S(t))의 심볼 위상과 동기된 코사인 파형을 심볼 주파수와 동기되지 않은 클럭으로 한 주기당 4개씩 샘플링한 데이터로 나타난다.

따라서 위상 검출기(35)에서 4개의 연속되는 샘플 입력으로 부터 심볼 타이밍을 추정할 수 있게 된다.

즉, 대역통과 필터(34)의 출력의 샘플 열이 평균적으로 4개마다 한 번씩 음의 값에서 양의 값으로 변하게 되므로 이때 음의 값과 양의 값의 크기비를 기준으로 수신신호의 심볼 타이밍을 추정할 수 있게 된다.

도4는 본 발명에 의한 또 다른 실시예의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 심볼 주파수를 중간 주파수로 하는 통과대역의 수신신호를 심볼 주파수의 4배 주파수로 샘플링하는 아날로그 디지탈 변환부(10)와; 상기 아날로그 디지탈 변환부(10)의 출력 샘플들로부터 심볼 타이밍에 동기된 샘플을 만들어내는 재샘플링부(20)와; 상기 재샘플링부(20)의 출력으로 부터 위상정보를 추정하여 재샘플링부(20)로 출력시킴으로써 심볼 타이밍에 동기된 샘플을 만들어 내게 하는 심볼 타이밍 복원부(30)로 구성된 것으로 도2의 실시예와 다른 점은 심볼 타이밍 복원부(30)의 위상 추정 동작이 재샘플링부(20)의 출력으로 부터 얻어지는 것으로 위상 검출부(35)는 대역통과 필터(34)의 출력에서 얻어지는 잔여 위상오차를 누적함으로써 점차적으로 수신신호의 심볼 타이밍에 접근해 가게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치는 전치 필터 쌍을 사용하여 심볼 타이밍 복원 전에 심볼 타이밍 복원에 기여하지 않는 정보를 제거하여 신호의 간섭이나 데이터 패턴에 의한 지터를 발생하지 않게 하는 효과가 있다.

도1은 자승기법에 의한 심볼 타이밍 복원 장치의 구성도.

도2는 본 발명에 의한 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치의 실시예의 구성도.

도3은 위상 검출기에서 한 주기동안에 검출되는 심볼의 파형도.

도4는 본 발명에 의한 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치의 또 다른 실시예의 구성도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 아날로그 디지탈 변환부 20 : 재샘플링부

30 : 심볼 타이밍 복원부 31 : 제1 전치필터부

32 : 제2 전치필터부 33 : 곱셈기

34 : 대역통과 필터부 35 : 위상 검출부

Claims

심볼 주파수를 중간 주파수로 하는 통과대역의 수신신호를 심볼 주파수의 4배 주파수로 샘플링하는 아날로그 디지탈 변환부와; 상기 아날로그 디지탈 변환부의 출력 샘플들로부터 심볼 타이밍에 동기된 샘플을 만들어내는 재샘플링부를 포함하여 구성된 디지털 심볼 타이밍 복원 장치에 있어서,

상기 아날로그 디지탈 변환부에서 출력되는 샘플의 주파수 성분중 하 측대역 성분을 통과 시키는 제1전치필터부와; 상기 아날로그 디지탈 변환부에서 출력되는 샘플의 주파수 성분중 상 측대역 성분을 통과 시키는 제2전치필터부와; 상기 제1,2 전치필터부의 출력을 곱하는 곱셈기와; 곱셈기의 출력 샘플의 주파수 성분중 심볼 주파수 성분만을 통과 시키는 대역통과 필터부와; 상기 대역통과 필터부의 출력으로 부터 심볼 타이밍의 위상을 구하여 출력하는 위상 검출부로 구성하여, 추정된 위상 정보를 상기 재샘플링부로 출력함으로써 심볼 타이민에 동기된 샘플을 만들어 내게 하는 심볼 타이밍 복원부를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치.
제1항에 있어서, 상기 심볼 타이밍 복원부는 재샘플링부의 출력으로 부터 위상정보를 추정하여 다시 재샘플링부로 출력시키도록 구성하는 것을 특징으로 하는 디지탈 심볼 타이밍 복원 장치.