KR100613179B1 - 주파수도약 동기편차 제어방법 - Google Patents

Abstract

주파수도약 방식의 무선데이터 통신장비는 송신단과 수신단 간의 도약동기유지를 위하여 파일롯 톤을 이용한 위상록킹루프(PLL)가 보편적으로 사용되며, 시스템의 제어는 마이크로프로세서가 사용되고 있다. 그러나 도약동기유지에 파일롯 톤을 사용하는 경우 필터 및 PLL 구현이 복잡하게 된다. 본 발명은 주파수도약 방식의 무선 데이터 통신장비에서 도약동기를 유지하는 방식에 관한 것이다.

이러한 주파수도약 동기편차 제어방법은, 송신단은 송신 프레임의 동기영역에 동기코드정보를 설정하여 전송하고, 수신단은 수신 프레임의 상기 동기영역의 동기코드정보를 이용하여 동기송신시간과 수신시간 사이의 편차를 계산하고 수신 동기를 재조정한다. 이렇게 함으로써, PLL 회로를 사용하지 않고 데이터 프레임 구간의 끝부분에 삽입되는 동기코드와 동기편차를 제거하기 위한 내장된 타이머의 분주율 제어를 이용하여 페이딩 등에 의한 동기신호의 일시적 상실에도 주파수도약 동기를 양호하게 유지할 수 있다.

주파수도약, PLL, 동기편차제어, 프레임, 파일롯

Description

주파수도약 동기편차 제어방법 { Error Control Method for Frequency Hopping Synchronization }

도 1은 주파수도약 동기가 일치된 도약 프레임의 일 예시도,

도 2는 본 발명에서 사용하는 도약 프레임의 세부 구조도,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 주파수도약 동기편차 제어방법을 구현하기 위한 장치의 구성 블록도이다.

본 발명은 이동성 통신시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 마이크로프로세서 내부에 장착되는 타이머를 사용하여 주파수도약을 사용하는 무선 데이터 통신장치에 필요한 주파수도약 동기를 일치시키며 정확하게 유지하는 방식에 관한 것이다.

최근 이동성 통신단말의 증가 추세에 따라 무선통신시스템의 사용이 증가하고 있으며, 주파수 재사용을 위한 무선링크의 저출력화 및 무선 스펙트럼 효율을 증가시키기 위한 대역확산 통신방식의 채용도 증가하고 있다. 대표적으로 많이 사용되는 대역확산 통신방식에는 직접확산(Direct Spread)과 주파수도약(Frequency Hopping) 방식이 있다.

주파수도약 방식의 경우, 회로 구현이 용이하므로 규모가 작은 간단한 통신시스템에 많이 사용된다. 이 주파수도약 방식으로 데이터 전송시스템을 구현하기 위하여는 송신단과 수신단 사이의 주파수도약 동기수단이 반드시 필요하다. 데이터전송시스템의 주파수도약 동기수단으로 현재 많이 사용되고 있는 것 중의 하나가 PLL(위상 고정 루프 : Phase Locked Loop) 방식이다. 이 PLL 방식은 송신단에서 전송되는 디지털 데이터 신호로부터 동기신호를 추출하는 방식이다. 이러한 PLL 방식을 사용하기 위하여는 필터 및 전압제어발진기(VCO) 등을 사용하여야 하며, PLL 회로의 구현이 매우 복잡해지는 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 시스템 제어용 프로세서의 내장 타이머와 일반적인 크리스탈 발진기를 사용하여 동기 기능을 간단하고 저렴하게 구현하면서 편차 보상 알고리즘에 적용하여, 동기신호가 상실되는 열악한 통신 환경 하에서도 정확하며 신뢰성있는 동기방식을 구현할 수 있는 주파수도약 동기편차 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 주파수도약 동기편차 제어방법은, 타이머를 사용하여 주파수 도약을 사용하는 무선 데이터 통신 장비에서 송신단과 수신단 간의 도약 동기 유지를 위한 주파수 도약 동기 편차 제어 방법에 있어서, 송신단은 송신 프레임의 동기 영역에 사전 설정된 동기 시간에 따라 동기 코드 정보를 설정하여 전송하는 단계; 수신단은 동기 영역 진입시 동기 코드 수신을 대기하며, 상기 송신단의 동기 코드를 수신하면, 수신단 제어 프로세서의 메모리에 계속 누적시킨 후, 이를 프레임 수로 나누어 한 프레임 동안의 평균 편차를 구하는 단계; 및 수신단 타이머에 내장된 클럭 분주기의 분주율을 조정하여 상기 송신단 발진기 및 수신단 발진기 간의 발진 편차를 축소시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 동기 편차 제어 방법이 제공된다.
또한, 송신단은 송신 프레임의 동기 영역에 동기 코드 정보를 설정하여 전송하고, 수신단은 수신 프레임의 상기 동기 영역의 동기 코드 정보를 이용하여 동기송신 시간과 수신 시간 사이의 편차를 계산하고 수신 동기를 재조정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "주파수도약 동기편차 제어방법"을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

데이터 통신장치의 제어는 주로 마이크로프로세서를 사용하며, 대부분의 마이크로프로세서는 내부에 타이머를 장착하고 있다. 주파수도약 통신방식에 있어서 동기를 유지하는 절차에는 초기동기절차와 연속동기절차가 필요하다. 초기동기절차는 상호 동기상태가 아닌 통신시스템이 처음으로 동기상태에 진입토록 하는 절차이며 연속동기는 초기동기 설정 후 계속적으로 동기를 유지하는 것을 의미한다. 주파수도약 통신에 있어서 초기동기방식은 매우 다양하고, 연속동기에는 파일롯 톤 또는 클록 복구를 통한 PLL 방식을 많이 사용한다.

도 1은 주파수도약 무선 데이터 통신시스템에서 주파수도약 동기가 일치된 프레임 구조를 보여주는 예시도로서, 통신 양단 각각의 프레임들(100, 200)은 동기일치 수단을 통하여 주파수 도약 프레임의 위치가 시간적으로 일정 편차 이내에서 유지한다.

도 2는 본 발명에서 사용하는 주파수도약 프레임의 구조를 도시한 도면으로서, 도약 동기를 제공하는 송신단의 프레임(100)과 동기를 수신하는 수신단의 프레임(200)이 존재하며, 각각의 프레임 길이는 동일하고 하나의 프레임 내부에 일정한 시간 길이를 가지는 동기영역(120, 220)이 존재한다. 송신단 프레임(100)과 수신단 프레임(200)의 동기영역의 프레임 내 위치 및 길이는 동일하게 설정하며, 동기영역에서 송신단은 송신모드로 수신단은 수신모드로 세트된다. 송신단은 동기영역(120) 내의 사전 설정된 동기시간(130)에 동기코드를 전송하며 수신단은 동기영역(220) 진입시 동기코드 수신을 대기하며 에러가 없는 정확한 동기코드 수신시 사전 설정된 동기시각(230)과 수신시각을 비교하는데, 편차가 존재하면 도 3의 수신단 타이머(323)를 조정하여 사전 설정된 동기신호 수신시각(230)을 실제 동기코드 수신시각과 일치시킨다.

이때, 사전에 설정된 프레임의 수 동안 편차의 값은 이후에 언급되는 수신단 제어 프로세서(322)의 메모리에 계속 누적시킨 후 프레임 수로 나누어 한 프레임 동안의 평균 편차를 구하고, 도 3의 수신단 타이머(323)에 내장된 클럭 분주기(323a)의 분주율을 조정하여 송신단 발진기(314)와 수신단 발진기(324) 간의 발진편차를 축소시킨다.

도 3은 본 발명의 구현에 필요한 장치의 구성을 나타낸 구성 블록도이다. 도면에서, 부호 314, 324는 타이머 구동을 위한 발진기이고, 313, 323은 일정한 주기마다 프로세서에 시간 경과를 알려주는 타이머이다. 312, 322는 시스템의 제어를 담당하는 프로세서로 타이머로부터 신호를 받을 때마다 신호를 받는 회수를 내부의 레지스터에 기록하고, 이를 이용하여 시스템의 동작모드가 도 2에 도시된 통신모드(110, 210)인지 동기모드(120, 220)인 지를 판단하여 변복조기(311, 321)를 제어한다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 파이롯 신호를 축출하기 위한 필터 또는 데이터 전송 클럭으로부터 동기에 필요한 신호를 축출하기 위한 PLL 등 복잡한 하드웨어를 제거할 수 있어 주파수도약 동기에 필요한 회로 구조를 크게 단순화시킬 수 있으며, 망동기 제공시스템과 수신시스템이 동일한 동기 구조를 가지므로 전체 구조가 단순하고 관리가 용이하다. 또한, 축적된 동기오차를 이용하여 평균오차를 구하고 분주기를 소프트웨어적으로 조정할 수 있어 정밀도가 낮은 발진기를 사용하여도 고정밀도의 발진 효과를 얻을 수 있고, 페이딩 등에 의한 동기상실이 상당기간 계속되어도 동기를 정확히 유지할 수 있다. 망동기 제공기와 수신기를 역할의 변경을 프로그램 변경만으로도 수행할 수 있기 때문에 시스템 운용이 용이하다는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 타이머를 사용하여 주파수 도약을 사용하는 무선 데이터 통신 장비에서 송신단과 수신단 간의 도약 동기 유지를 위한 주파수 도약 동기 편차 제어 방법에 있어서,

   송신단은 송신 프레임의 동기 영역에 사전 설정된 동기 시간에 따라 동기 코드 정보를 설정하여 전송하고,

   수신단은 동기 영역 진입시 동기 코드 수신을 대기하며, 상기 송신단의 동기 코드를 수신하면, 상기 동기 영역의 동기 코드 정보를 이용하여 수신 프레임에서 동기 송신 시간과 수신 시간 사이의 편차를 계산하여, 수신 동기를 재조정하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 동기 편차 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 편차를 구하는 것은,

   상기 수신단이 사전에 설정된 프레임의 수만큼 입력되는 수신프레임에서 동기 송신시간과 수신시간 사이의 편차를 누적하고, 상기 누적된 편차를 상기 수신프레임의 수로 나누어 한 프레임 동안의 평균 편차를 구하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 동기 편차 제어 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 수신단에 내장된 타이머 클럭 분주기의 분주율을 조정하여, 상기 송신단 발진기와 상기 수신단 발진기의 발진편차를 축소시키는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 동기 편차 제어 방법.

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