KR100653181B1 - 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌­코히런트 동기직접변환 수신 장치 - Google Patents

주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌­코히런트 동기직접변환 수신 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100653181B1
KR100653181B1 KR1020050118964A KR20050118964A KR100653181B1 KR 100653181 B1 KR100653181 B1 KR 100653181B1 KR 1020050118964 A KR1020050118964 A KR 1020050118964A KR 20050118964 A KR20050118964 A KR 20050118964A KR 100653181 B1 KR100653181 B1 KR 100653181B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency offset
signal
frequency
digital
filtering
Prior art date
Application number
KR1020050118964A
Other languages
English (en)
Inventor
정영준
강민수
유성진
정태진
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020050118964A priority Critical patent/KR100653181B1/ko
Priority to US11/521,739 priority patent/US7664210B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100653181B1 publication Critical patent/KR100653181B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/30—Circuits for homodyne or synchrodyne receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/02—Amplitude-modulated carrier systems, e.g. using on-off keying; Single sideband or vestigial sideband modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H04L2027/0024—Carrier regulation at the receiver end
    • H04L2027/0026—Correction of carrier offset
    • H04L2027/003—Correction of carrier offset at baseband only
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H04L2027/0044—Control loops for carrier regulation
    • H04L2027/0053—Closed loops
    • H04L2027/0055—Closed loops single phase
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H04L2027/0044—Control loops for carrier regulation
    • H04L2027/0063—Elements of loops
    • H04L2027/0067—Phase error detectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 기준 주파수 정보 없이 데이터 정보만을 이용하여 주파수 옵셋을 디지털적으로 추정한 후 이의 에러 값을 계산하여 RF 모듈과의 인터페이스 신호를 통하여 기준 주파수를 1차 및 2차에 걸쳐 조절함으로써, 주파수 옵셋의 크기에 무관하게 주파수 에러를 보상하고, 채널 환경에 따른 수신 필터 대역폭 가변을 통하여 AFC(Automatic Frequency offset Correction)가 안정적으로 동작할 수 있게 하기 위한, 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치에 있어서, 안테나를 통해 수신한 신호를 필터링 및 저잡음 증폭하고, 기준 클럭에 따라 직접변환 방식을 통해 기저대역의 I/Q 신호로 복조한 후 저역으로 필터링하기 위한 RF 수신 수단; 상기 RF 수신 수단으로부터 전달받은 I/Q 신호를 디지털로 변환하기 위한 I/Q 아날로그/디지털 변환 수단; 및 상기 I/Q 아날로그/디지털 변환 수단으로부터 입력받은 디지털 신호를 검파한 후 검파 결과에 따라 가변 수신필터링 수단의 대역폭을 조절 하고, 상기 디지털 신호에서 주파수 옵셋 정보를 추출하여 심볼 전송 속도에 맞게 주파수 옵셋을 보정하며, 상기 검파 결과를 이용하여 주파수 에러를 보정한 후, 각 보정값의 합에 상응하는 전압을 상기 RF 수신 수단에 인가하여 주파수 옵셋을 보상하기 위한 디지털 신호처리 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 주파수 옵셋 보정 등에 이용됨.
1차 주파수 옵셋 보정, 2차 주파수 옵셋 보정, 기준 클럭 발생기 제어, 가변 수신필터의 대역폭 제어

Description

주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌­코히런트 동기 직접변환 수신 장치{Non-coherent synchronous direct conversion receive transmit system for estimating frequency offset}
도 1 은 종래의 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 1차 주파수 옵셋 보정기의 추정 오차를 나타내는 일예시도,
도 4 는 본 발명에 이용되는 필터의 대역폭 변화가 BER 성능에 미치는 영향을 나타내는 일예시도,
도 5 는 본 발명에 이용되는 주파수 옵셋이 수신 필터의 대역폭에 미치는 영향을 나타내는 일예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : RF 수신 모듈 201 : 필터
202 : 저잡음 증폭기 203 : 기준 클럭 발생기
204 : I/Q 복조기 205 : I 저역통과필터
206 : Q 저역통과필터 207 : I 아날로그/디지털 변환기
208 : Q 아날로그/디지털 변환기 210 : 디지털 신호처리 모듈
211 : 1차 주파수 옵셋 보정기 212 : 가변 수신필터
213 : 타이밍 동기부 214 : 스위치
215 : 차동 검차기 216 : 채널 분석기
217 : 2차 주파수 옵셋 보정기 218 : 덧셈기
본 발명은 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기준 주파수 정보 없이 단지 데이터 정보를 이용하여 심볼 타이밍 및 위상 정보를 통하여 정확한 주파수 옵셋 보정을 통하여 APCO(Association of Public safety Communications Officials) Project 25(P25) 규격에 정의되어 있는 주파수 안정도 특성을 만족하고, 주파수 옵셋에 따른 상호심볼간섭(ISI) 및 잡음 성분들에 의한 채널 환경 변화 시 수신기 성능 열화를 최소화하기 위한, 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치에 관한 것이다.
APCO P25 CQPSK(Coherent Quardrature Phase Shift Keying) 변조 방식에 대 한 표준화 규격(Phase II)에는, 하나의 수신 장치로 C4FM(Compatible 4-level Frequency Modulation) 신호(채널 대역폭 12.5kHz)와 CQPSK 신호(채널 대역폭 6.25kHz)를 모두 수신할 수 있도록 하기 위하여, 송신 측에서 펄스 성형을 전담하는 비정합필터 방식을 사용한다.
이로 인하여, 송/수신 필터가 동일한 정합방식을 사용하는 일반적인 ∏/4 DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying ) 변조 방식에 비하여 상당한 시스템 성능 저하를 유발한다.
이러한 비정합필터를 사용하는 CQPSK 변조 방식은 수신 필터의 주파수 응답 특성이 시스템 BER(Bit Error Rate) 성능에 큰 영향을 미치기 때문에, 상호심볼간섭(ISI), 잡음성분 및 주파수 옵셋과 같은 채널환경 변화 인자들에 의한 시스템 성능 저하를 방지할 수 있는 수신필터의 채널 대역폭에 대한 최적화가 반드시 요구된다.
또한, CQPSK 변조 방식의 경우 주파수대역이 초협대역(6.25kHz) 특성을 가지면서 파일럿 신호와 같은 기준 주파수 정보가 없는 "non-coherent synchronous" 방식을 이용하므로, 수신되는 데이터 정보만을 이용하여 주파수 옵셋 오차를 추정하여 이를 자동적으로 보상할 수 있어야 한다.
주파수 옵셋 성분은 단말기 내에서 기준 클럭 발진기로 사용되는 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)의 주파수 안정도 특성 및 단말기 이동 속도에 따른 도플러 주파수에 의해 주로 발생한다. 이러한 성분들은 디지털 변조 방식의 경우에 I(In phase) 및 Q(Quadrature phase) 신호의 성상도를 회전시키기 때문에 전송 신호의 정확한 복조를 어렵게 함으로서 시스템의 BER 성능 열화를 발생시킨다.
또한, 주파수 옵셋 성분의 발생 정도는 변조 신호의 대역폭이 좁은 초협대역인 경우 약간의 주파수 옵셋이 발생하여도 신호 스펙트럼의 이동에 상대적으로 크게 영향을 미치게 되어 상당한 시스템 성능 저하를 가져오게 되므로, 정확한 주파수 자동 옵셋 보상(AFC, Automatic Frequency offset Correction) 기법이 요구되며, 이의 구현시 CQPSK 변조 방식의 속성상 한 심볼 주기 동안 심볼 간의 위상 차이(+3∏/4, +∏/4, -∏/4, -3∏/4) 특성으로 인하여 송신 신호의 한 심볼 주기 동안 심볼 간의 위상 차이가 ±∏/4 이상으로 수신되는 경우, 즉 주파수 옵셋 크기가 심볼 전송속도의 12.5% 이상이 되는 경우에는 시스템 BER 특성이 급격하게 증가하게 되므로 초기 주파수 옵셋 추정치가 반드시 12.5% 이내여야 한다.
주파수 옵셋이 없는 이상적인 채널 환경에서 수신 필터의 대역폭이 신호의 대역폭보다 작은 경우 신호 성분의 일부가 제거되어 상호심볼간섭이 발생하며, 시스템의 BER 성능이 크게 악화될 수 있다. 수신 필터의 대역폭이 충분한 경우라도 진폭 및 위상 왜곡으로 인하여 상호심볼간섭이 발생할 수도 있다.
반면, 수신 필터의 대역폭이 증가하게 되면 상호심볼간섭 발생 가능성은 줄어들지만 잡음 전력이 증가하여 BER 성능이 저하되므로, 수신 필터 설계시 상호심볼간섭이 시스템 성능에 영향을 미치지 않는 범위에서 수신 필터의 대역폭을 감소시켜 시스템 성능이 최대가 되는 조건을 구해야 한다.
하지만, 주파수 옵셋이 존재하는 실제 채널환경에서 수신 필터의 채널 대역 폭이 고정되어 있을 경우 주파수 옵셋의 양에 따라 수신되는 잡음 전력의 크기가 변하여 수신기의 성능 저하가 발생하게 되므로, 주파수 옵셋에 따른 수신 필터의 채널 대역폭 또한 최적화되어야 수신 성능을 유지할 수 있다.
이를 요약하면, 디지털 변조 방식에 있어서, 주파수 옵셋 성분들은 I/Q 신호의 성상도를 회전시키기 때문에 신호의 정확한 복조를 어렵게 함으로서 수신 BER 특성을 열화시킨다.
또한, 주파수 옵셋 성분의 발생 정도는, 변조 신호의 대역폭이 좁은 초협대역인 경우 약간의 주파수 옵셋이 발생하여도 신호 스펙트럼의 이동에 상대적으로 크게 영향을 미치게 되어 상당한 시스템 성능 저하를 가져오게 되므로, 이러한 영향을 최소화하기 위하여 AFC 기법을 이용하여 주파수 오차를 정정한다.
이러한 주파수 옵셋이 존재하는 실제 채널환경에서 수신 필터의 채널 대역폭이 고정되어 있을 경우 주파수 옵셋의 양에 따라 수신되는 잡음 전력의 크기가 변하여 수신기의 성능 저하가 추가적으로 발생할 수 있다.
한편, 종래의 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 기준 주파수 정보 없이 데이터 정보만을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하여, 에러를 디지털적으로 보상함으로서 RF(Radio Frequency) 모듈과의 인터페이스 신호(VCTCXO 제어용)가 요구되지 않아 그 구성이 간단한 장점이 있다.
하지만, RF 수신 모듈(100) 내의 I/Q 저역통과여파기(102, 103) 및 디지털 신호처리(DSP) 모듈(110) 내의 수신 필터(111)들이, 고정된 주파수 특성을 가지면서 인접채널억압 특성을 만족하도록 설계되어, AFC가 동작하기 이전에 이미 수신되 는 신호 및 RF 수신 모듈(100)의 주파수 옵셋에 의하여 신호 정보의 많은 부분이 이러한 필터들의 필터링에 의하여 유실되거나 잡음성분이 증가하여 AFC가 동작하더라도 주파수 옵셋 양에 따라 심각한 수신 성능 저하가 발생하며, 더욱이 주파수 옵셋이 클 경우 AFC 동작이 정상적이지 못하여 수신 기능 자체가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기준 주파수 정보 없이 데이터 정보만을 이용하여 주파수 옵셋을 디지털적으로 추정한 후 이의 에러 값을 계산하여 RF 모듈과의 인터페이스 신호를 통하여 기준 주파수를 1차 및 2차에 걸쳐 조절함으로써, 주파수 옵셋의 크기에 무관하게 주파수 에러를 보상하고, 채널 환경에 따른 수신 필터 대역폭 가변을 통하여 AFC가 안정적으로 동작할 수 있게 하기 위한, 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치에 있어서, 안테나를 통해 수신한 신호를 필터링 및 저잡음 증폭하고, 기준 클럭에 따라 직접변환 방식을 통해 기저대역의 I/Q 신호로 복조한 후 저역으로 필터링하기 위한 RF 수신 수단; 상기 RF 수신 수단으로부터 전달받은 I/Q 신호를 디지털로 변환하기 위한 I/Q 아날로그/디지털 변환 수단; 및 상기 I/Q 아날로그/디지털 변환 수단으로부터 입력받은 디지털 신호를 검파한 후 검파 결과에 따라 가변 수신필터링 수단의 대역폭을 조절하고, 상기 디지털 신호에서 주파수 옵셋 정보를 추출하여 심볼 전송 속도에 맞게 주파수 옵셋을 보정하며, 상기 검파 결과를 이용하여 주파수 에러를 보정한 후, 각 보정값의 합에 상응하는 전압을 상기 RF 수신 수단에 인가하여 주파수 옵셋을 보상하기 위한 디지털 신호처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치는, 안테나를 통해 수신한 신호를 필터링 및 저잡음 증폭하고, 기준 클럭에 따라 직접변환 방식을 통해 기저대역의 I/Q 신호로 복조한 후 저역으로 필터링하기 위한 RF 수신 모듈(200), 상기 RF 수신 모듈(200)로부터 전달받은 I/Q 신호를 디지털로 변환하기 위한 I/Q 아날로그/디지털 변환기(ADC)(207, 208), 및 상기 I/Q 아날로그/디지털 변환기(ADC)(207, 208)로부터 입력받은 디지털 신호를 검파한 후 검파 결과에 따라 가변 수신필터(212)의 대역폭을 조절하고, 상기 디지털 신호에서 주파수 옵셋 정보를 추출하여 심볼 전송 속도에 맞게 주파수 옵셋을 보정하며, 상기 검파 결과를 이용하여 주파수 에러를 ±∏/4 이내로 보상한 후, 각 보정값의 합에 상응하는 전압을 상기 RF 수신 모듈(200)의 기준 클럭 발생기(203)에 인가하여 주파수 옵셋을 자동으로 보상하기 위한 디지털 신호처리 모듈(210)을 포함한다.
여기서, 상기 RF 수신 모듈(200)은, 안테나를 통해 수신한 신호를 필터링하기 위한 필터(201), 상기 필터(201)에서 필터링한 신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(LNA)(202), 상기 디지털 신호처리 모듈(210)의 제어에 따라 기준 클럭을 생성하기 위한 기준 클럭 발생기(VCTCXO : Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)(203), 상기 기준 클럭 발생기에서 생성한 기준 클럭에 따라 상기 저잡음 증폭기(202)에서 증폭한 신호를 직접변환 방식을 통해 기저대역의 I/Q 신호로 복조하기 위한 I/Q 복조기(204), 및 상기 I/Q 복조기(204)에서 복조한 기저대역의 I/Q 신호를 저역으로 필터링하기 위한 I/Q 저역통과여파기 (205, 206)를 포함한다.
또한, 상기 디지털 신호처리 모듈(210)은, I/Q 아날로그/디지털 변환기(ADC)(207, 208)로부터 입력받은 디지털 신호(심볼 데이터)에서 주파수 옵셋 정보를 추출하여 심볼 전송 속도에 맞게 주파수 옵셋을 보정하기 위한 1차 주파수 옵셋 보정기(211), I/Q 아날로그/디지털 변환기(ADC)(207, 208)로부터 입력받은 디지털 신호를 필터링하기 위한 가변 수신필터(212), 상기 가변 수신필터(212)에서 필터링한 신호의 타이밍을 동기화시키기 위한 타이밍 동기화부(213), 상기 타이밍 동기화부(213)에서 동기화된 신호를 차동 검파기(215)로 전달하기 위한 스위치(214), 상기 스위치(214)를 통해 전달받은 동기화된 신호의 주파수 옵셋 성분을 위상 에러 성분으로 변환하여 검파하기 위한 차동 검파기(215), 상기 차동 검파기(215)로부터의 검파 결과에 따라 현재 채널상태를 확인하여 상기 가변 수신필터(212)의 대역폭을 조절하기 위한 채널 분석기(216), 상기 차동 검파기(215)로부터의 검파 결과(심볼 판정 데이터)를 이용하여 주파수 에러를 ±∏/4 이내로 보정하기 위한 2차 주파수 옵셋 보정기(217), 및 상기 1차 주파수 옵셋 보정기(211)에서의 보정값과 2차 주파수 옵셋 보정기(217)에서의 보정값을 더한 후 그에 상응하는 전압을 기준 클럭 발생기(203)에 인가하여 주파수 옵셋을 자동으로 보상하기 위한 덧셈기(218)를 포함한다.
이때, 상기 1차 주파수 옵셋 보정기(211)는 최대 심볼 전송 속도의 두 배까지 주파수 옵셋을 보정하는데, 초기 단말기 신호의 프레임(frame) 동기 신호가 검출(detection)되지 않았을 경우에 동작한다.
또한, 상기 차동 검파기(215)는 상기 스위치(214)를 통해 전달받은 동기화된 신호의 주파수 옵셋 성분을 위상 에러 성분으로 변환한다.
또한, 1차 주파수 옵셋 보정기(211)는 입력된 데이터와 지연된 데이터의 위상차(L 개)를 추출한 다음 L 개만큼의 위상 차이 정보의 평균을 통하여 주파수 옵셋 정보를 추정한다. 이때, 추정 오차는 도 3에 도시된 바와 같다.
또한, 2차 주파수 옵셋 보정기(217)는 1차 주파수 옵셋 보정 과정에서 L 개의 데이터 정보를 누적하여 이용한 것과는 다르게 차동 검파 후 각 데이터 마다 위상 정보를 추출하여 이를 바로 위상 옵셋 보정에 이용한다. 그리고 에러 정보만 누적하여 다음 데이터 위상 옵셋 보정에 이용한다. 이때, 2차 주파수 옵셋 보정기(217)는 심볼 주파수의 1/8 이상의 주파수 옵셋은 보정할 수 없기 때문에 1차 주파수 옵셋 보정기(211)는 최소한 1/8 이하의 주파수 옵셋을 갖는 신호를 다음 2차 주파수 옵셋 보정 장치에 전달해 주어야 한다.
한편, 1차 주파수 옵셋 보정기(211)는 하기의 [수학식 1]을 이용하여 주파수 옵셋을 추정한다.
Figure 112005071546552-pat00001
여기서,
Figure 112005071546552-pat00002
는 추정하고자 하는 주파수 옵셋을, T는 심볼 주기를, x는 심볼 주기의 4배 오버샘플링한 입력 신호를 나타내고,
Figure 112005071546552-pat00003
는 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수를 나타낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 1차 주파수 옵셋 보정기의 추정 오차를 나타내는 일예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 정규화된 주파수 추정 오차의 히스토그램을 컴퓨터 모의 실험을 통하여 분석한 결과로서 1차 주파수 옵셋 보상을 거친 후 추정된 주파수 옵셋이 심볼 주파수의 1/8(∏/4) 이상이 될 확률은 매우 작게 나타나 실제 APCO P25용 단말기에 적용이 가능함을 알 수 있다.
한편, 상기 채널 분석기(216)에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
상기 채널 분석기(216)는 프레임 동기 신호의 에러에 대한 평균값을 구함으로써 현재의 채널 상태를 판단한다. 즉, 프레임 동기 신호의 평균 에러가 많으면 많을수록 채널 상태가 좋지 않아 대역폭이 비교적 좁은 필터를 사용해야 하고, 프레임 동기 신호의 평균 에러가 적으면 채널 상태가 좋은 경우로 대역폭이 비교적 넓은 필터를 사용한다.
그리고, 채널 분석기(216)는 우선 임의의 신호가 들어오면 프레임 동기 신호 비교기를 통하여 이미 알고 있는 동기 신호와 비교하여 신호의 일치를 판단한다. 이때, 정의된 임계값을 통하여 이 신호가 동기 신호인지 아닌지를 판단한다. 두 신호의 비교에 의한 에러 수가 임계값을 넘게 되면 동기 신호로 판단하지 않으며, 임계값 이하일 경우에만 동기 신호로 판단한다. 프레임 동기 신호로 판단될 때 에러 개수의 평균치를 구하여 현재의 채널 상태를 판단한다. 에러 개수의 평균치가 임계값이 되면 현재의 채널 환경이 나쁜 경우로 판단하여 신호의 대역폭보다 넓은 대역폭을 갖는 필터 계수를 선택하고, 에러 수가 0일 경우 채널 환경이 양호한 경우로 판단하여 신호의 대역폭보다 좁은 대역폭을 갖는 필터 계수를 선택한다.
도 4 는 본 발명에 이용되는 필터의 대역폭 변화가 BER 성능에 미치는 영향을 나타내는 일예시도이다.
도 5 는 본 발명에 이용되는 주파수 옵셋이 수신 필터의 대역폭에 미치는 영향을 나타내는 일예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 주파수 옵셋이 존재할 경우에는 수신 필터의 대역폭은 최적화된 대역폭보다 조금 넓은 대역폭(
Figure 112005071546552-pat00004
= 0.6)이 요구된다.
본 발명에서 1차 주파수 옵셋 보정기(211)에 랜덤 데이터 입력시 주파수 옵셋이 없는 경우 입력된 신호와 일정 시간동안 지연된 신호의 위상 차이의 평균값은 0도가 되지만, 주파수 옵셋이 있는 경우 주파수 옵셋의 방향과 크기에 따라 입력 신호와 지연된 입력 신호의 위상 차이의 평균값이 달라지는데 이때 위상 차이의 평균값이 주파수 옵셋량이다.
본 발명은 주파수 옵셋 보정 및 채널 분석을 통한 수신 필터 대역폭 선택을 통하여 디지털 초협대역 단말기 규격에 명시된 주파수 안정도 특성(<2.5ppm) 및 수신 감도 등의 특성을 만족시킨다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 기준 주파수 정보 없이 데이터 정보만을 이용하여 주파수 옵셋을 디지털적으로 추정한 후 이의 에러 값을 계산하여 RF 모듈과의 인터페이스 신호를 통하여 기준 주파수를 1차 및 2차에 걸쳐 조절함으로써, 주파수 옵셋의 크기에 무관하게 주파수 에러를 자동으로 보상할 수 있고, 채널 환경에 따른 수신 필터 대역폭 가변을 통하여 AFC가 안정적으로 동작할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치에 있어서,
    안테나를 통해 수신한 신호를 필터링 및 저잡음 증폭하고, 기준 클럭에 따라 직접변환 방식을 통해 기저대역의 I/Q 신호로 복조한 후 저역으로 필터링하기 위한 RF 수신 수단;
    상기 RF 수신 수단으로부터 전달받은 I/Q 신호를 디지털로 변환하기 위한 I/Q 아날로그/디지털 변환 수단; 및
    상기 I/Q 아날로그/디지털 변환 수단으로부터 입력받은 디지털 신호를 검파한 후 검파 결과에 따라 가변 수신필터링 수단의 대역폭을 조절하고, 상기 디지털 신호에서 주파수 옵셋 정보를 추출하여 심볼 전송 속도에 맞게 주파수 옵셋을 보정하며, 상기 검파 결과를 이용하여 주파수 에러를 보정한 후, 각 보정값의 합에 상응하는 전압을 상기 RF 수신 수단에 인가하여 주파수 옵셋을 보상하기 위한 디지털 신호처리 수단
    을 포함하는 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 수신 수단은,
    상기 안테나를 통해 수신한 신호를 필터링하기 위한 필터링 수단;
    상기 필터링 수단에서 필터링한 신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭 수단;
    상기 디지털 신호처리 수단의 제어에 따라 기준 클럭을 생성하기 위한 기준 클럭 생성 수단;
    상기 기준 클럭 생성 수단에서 생성한 기준 클럭에 따라 상기 저잡음 증폭 수단에서 증폭한 신호를 직접변환 방식을 통해 기저대역의 I/Q 신호로 복조하기 위한 I/Q 복조 수단; 및
    상기 I/Q 복조 수단에서 복조한 기저대역의 I/Q 신호를 저역으로 필터링하기 위한 I/Q 필터링 수단
    을 포함하는 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털 신호처리 수단은,
    상기 I/Q 아날로그/디지털 변환 수단으로부터 입력받은 디지털 신호에서 주파수 옵셋 정보를 추출하여 심볼 전송 속도에 맞게 주파수 옵셋을 보정하기 위한 1차 주파수 옵셋 보정 수단;
    상기 I/Q 아날로그/디지털 변환 수단으로부터 입력받은 디지털 신호를 필터 링하기 위한 상기 가변 수신필터링 수단;
    상기 가변 수신필터링 수단에서 필터링한 신호의 타이밍을 동기화시키기 위한 타이밍 동기화 수단;
    상기 타이밍 동기화 수단에서 동기화된 신호를 차동 검파 수단으로 전달하기 위한 스위칭 수단;
    상기 스위칭 수단을 통해 전달받은 동기화된 신호의 주파수 옵셋 성분을 위상 에러 성분으로 변환하여 검파하기 위한 차동 검파 수단;
    상기 차동 검파 수단으로부터의 검파 결과에 따라 현재 채널상태를 확인하여 상기 가변 수신필터링 수단의 대역폭을 조절하기 위한 채널 분석 수단;
    상기 차동 검파 수단으로부터의 검파 결과를 이용하여 주파수 에러를 보정하기 위한 2차 주파수 옵셋 보정 수단; 및
    상기 1차 주파수 옵셋 보정 수단에서의 보정값과 상기 2차 주파수 옵셋 보정 수단에서의 보정값을 더한 후 그에 상응하는 전압을 상기 기준 클럭 생성 수단에 인가하여 주파수 옵셋을 보상하기 위한 덧셈 수단
    을 포함하는 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2차 주파수 옵셋 보정 수단은,
    상기 차동 검파 수단으로부터의 검파 결과(심볼 판정 데이터)를 이용하여 주파수 에러를 ±∏/4 이내로 보정하는 것을 특징으로 하는 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌-코히런트 동기 직접변환 수신 장치.
KR1020050118964A 2005-12-07 2005-12-07 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌­코히런트 동기직접변환 수신 장치 KR100653181B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050118964A KR100653181B1 (ko) 2005-12-07 2005-12-07 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌­코히런트 동기직접변환 수신 장치
US11/521,739 US7664210B2 (en) 2005-12-07 2006-09-15 Non-coherent synchronous direct-conversion receiving apparatus for compensating frequency offset

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050118964A KR100653181B1 (ko) 2005-12-07 2005-12-07 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌­코히런트 동기직접변환 수신 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100653181B1 true KR100653181B1 (ko) 2006-12-05

Family

ID=37731860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050118964A KR100653181B1 (ko) 2005-12-07 2005-12-07 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌­코히런트 동기직접변환 수신 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7664210B2 (ko)
KR (1) KR100653181B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101092850B1 (ko) * 2010-07-09 2011-12-14 (주)에프씨아이 기지국과 단말기 통신 시스템의 클럭 주파수 옵셋 보상방법 및 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110080517A1 (en) * 2009-10-01 2011-04-07 The Directv Group, Inc. Phase noise and frequency error resilient demodulation scheme for moca
EP2592759B1 (en) * 2011-11-08 2016-09-14 ST-Ericsson SA Method for tuning an oscillator frequency and device implementing the method
CN103297218B (zh) * 2013-05-28 2016-07-06 中国电子科技集团公司第十研究所 非相干测量体制下的测距数据处理方法
CN104682978B (zh) * 2013-12-02 2017-08-29 上海东软载波微电子有限公司 载波频偏处理方法和装置及接收机
CN104981980B (zh) * 2013-12-31 2017-04-19 华为技术有限公司 一种零中频校正的方法、装置及设备
EP2905905B1 (en) * 2014-02-06 2020-05-20 Stichting IMEC Nederland System for direct conversion receivers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010032165A (ko) * 1997-11-17 2001-04-16 텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘) 주파수 옵셋 추정 장치 및 방법
KR20020067601A (ko) * 2000-01-05 2002-08-22 어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드 스프레드 스펙트럼 통신 시스템에서의 옵셋 보정
EP1289163A2 (en) 2001-08-27 2003-03-05 Broadcom Corporation Frequency offset correction circuit for WCDMA
KR20030092655A (ko) * 2002-05-30 2003-12-06 삼성전자주식회사 2개의 파일럿을 이용하여 안정되게 반송파를 복원할 수있는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치
KR20060055225A (ko) * 2004-11-18 2006-05-23 한국전자통신연구원 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및그 방법과 그를 이용한 수신 시스템

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5937341A (en) * 1996-09-13 1999-08-10 University Of Washington Simplified high frequency tuner and tuning method
GB2347286B (en) * 1999-02-26 2001-04-18 Motorola Ltd Frequency tracking loop and method of frequency tracking
GB0026213D0 (en) * 2000-10-25 2000-12-13 Mitel Semiconductor Ltd Modem tuner
KR100406530B1 (ko) 2001-11-30 2003-11-21 한국전자통신연구원 주파수 옵셋 측정부를 사용한 자동 주파수 제어 장치 및그 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010032165A (ko) * 1997-11-17 2001-04-16 텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘) 주파수 옵셋 추정 장치 및 방법
KR20020067601A (ko) * 2000-01-05 2002-08-22 어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드 스프레드 스펙트럼 통신 시스템에서의 옵셋 보정
EP1289163A2 (en) 2001-08-27 2003-03-05 Broadcom Corporation Frequency offset correction circuit for WCDMA
KR20030092655A (ko) * 2002-05-30 2003-12-06 삼성전자주식회사 2개의 파일럿을 이용하여 안정되게 반송파를 복원할 수있는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치
KR20060055225A (ko) * 2004-11-18 2006-05-23 한국전자통신연구원 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및그 방법과 그를 이용한 수신 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101092850B1 (ko) * 2010-07-09 2011-12-14 (주)에프씨아이 기지국과 단말기 통신 시스템의 클럭 주파수 옵셋 보상방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20070127611A1 (en) 2007-06-07
US7664210B2 (en) 2010-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2363927C (en) Synchronization signal detector and method
KR100653181B1 (ko) 주파수 옵셋 보상 기능을 가지는 넌­코히런트 동기직접변환 수신 장치
US20040146122A1 (en) Method and apparatus for frequency offset compensation
US8175193B2 (en) Apparatus for recovering carrier wave in digital broadcasting receiver and method therefor
US9160588B2 (en) Radio receiver and frequency correcting method therefor
US8295404B1 (en) Timing tracker for DPSK receiver
WO2002082757A1 (en) Amplification control scheme for a receiver
US20080310566A1 (en) Frequency synchronizing circuit, method, and receiving apparatus using the circuit and the method
KR0163729B1 (ko) 디지탈 잔류 측파대 변조 통신 시스템의 위상 검출 방법 및 위상 트랙킹 루프 회로
EP2482465A2 (en) Communication receiver enhancements using multi-signal capture
CN111492533B (zh) 相位同步装置
US8989316B1 (en) Method for estimating and correcting a carrier frequency offset over dispersive but spectrally flat channels
US8199864B1 (en) Quadrature phase shift keying demodulator of digital broadcast reception system and demodulation method thereof
EP2127077B1 (en) Hybrid zero-if receiver
KR100535774B1 (ko) 직류 오차/이득 불일치/위상 불일치 보상 장치 및 그를이용한 보상 시스템
US20070189420A1 (en) Limiter based analog demodulator
JP3698996B2 (ja) 通信システムにおける受信機
KR20040106847A (ko) 다중 반송파 수신 시스템 및 그의 신호 처리 방법
KR100245330B1 (ko) 디지털 통신 시스템의 위상 및 주파수 검출 장치
KR100665100B1 (ko) 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및그 방법과 그를 이용한 수신 시스템
KR100387234B1 (ko) Ｉ/ｑ 부정합 오차를 고려한 채널추정 장치 및 이를구비한 디지털 신호 수신기
KR100819054B1 (ko) Ｍｐｓｋ 시스템의 기저대역 수신기에서의 반송파 복원장치 및 방법
US20050117635A1 (en) Phase-compensation decision feedback channel equalizer and digital broadcasting receiver using the same
JP7558631B1 (ja) 無線受信装置およびバースト検出方法
JP7558630B1 (ja) 無線受信装置およびバースト検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee