KR100662403B1 - Having Parallel Structure CDM receiver - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동형 방송 수신기에 관한 것으로, 다중 경로(Multi-path)를 통해 수신되는 신호를 복조하기 위해, 상기 입력되는 신호에서 송신 신호의 위치에 해당하는 데이터를 추출해내는 디지털 리샘플러(Digital Resampler)의 출력 신호를 수신하여 신호의 동기를 포착(acquisition) 하는 서쳐부와; 상기 서쳐에 의해 활성화된 각 핑거(Finger)에서 상기 디지털 리샘플러의 출력 신호를 수신하여 신호의 동기를 추적(tracking)하는 트래커부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 구조를 가지는 CDM 수신기를 제공한다. 따라서 병렬 구조에서는 약 10 ns 내외의 근접한 다중 경로 수신 신호를 분해해 낼 수 있기 때문에 출력 신호의 SNR을 증가시켜 수신율을 높일 수 있게 된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mobile broadcast receiver. In order to demodulate a signal received through a multi-path, a digital resampler extracts data corresponding to a position of a transmission signal from the input signal. A searcher for receiving the output signal of the signal and acquiring synchronization of the signal; It provides a CDM receiver having a parallel structure characterized in that it comprises a tracker for receiving the output signal of the digital resampler at each finger activated by the searcher to track the synchronization of the signal (finger). . Therefore, the parallel structure can decompose adjacent multipath received signals around 10 ns, thereby increasing the SNR of the output signal to increase the reception rate.
CDM 수신기, 서쳐(Searcher), 트래커(Tracker) CDM Receiver, Searcher, Tracker
Description
도 1은 본 발명을 포함하고 있는 CDM 수신기의 개념적인 구성 블록도1 is a conceptual block diagram of a CDM receiver incorporating the present invention.
도 2는 본 발명에 따라 서쳐와 트래커의 병렬 구조를 이용한 새로운 CDM 수신기의 구조를 나타낸 블록도2 is a block diagram showing the structure of a new CDM receiver using a parallel structure of a searcher and a tracker according to the present invention.
도 3은 본 발명에 적용되는 디지털 리샘플러를 설명하기 위한 도면3 is a view for explaining a digital resampler applied to the present invention.
도 4는 본 발명에 적용되는 디지털 리샘플러의 내부 구성 블록도4 is a block diagram illustrating an internal configuration of a digital resampler applied to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 서쳐 NCO의 내부 구성 블록도5 is a block diagram illustrating the internal configuration of a searcher NCO according to the present invention.
도 6은 본 발명에 적용되는 DLL의 내부 구성 블록도6 is a block diagram illustrating the internal configuration of a DLL to which the present invention is applied.
도 7은 본 발명에 따른 핑거 NCO의 내부 구성 블록도7 is a block diagram illustrating an internal configuration of a finger NCO according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
4 : 서쳐 5-1~5-n : 트래커4: searcher 5-1 ~ 5-n: tracker
25 : 정합 필터 26 : 패로우 필터25: matching filter 26: Farrow filter
27 : 프랙셔널 딜레이 연산부 28 : DLL27: fractional delay calculation unit 28: DLL
29 : 핑거 비례 필터 30 : 타이밍 에러 합산기29: finger proportional filter 30: timing error adder
31 : 공통 적분 필터 32 : 핑거 NCO31: common integral filter 32: finger NCO
33 : 서쳐 NCO 34 : 서쳐부33: searcher NCO 34: searcher
본 발명은 이동형 방송 수신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서쳐(Searcher)와 트래커(Tracker)를 병렬 구조화하여 상기 서쳐와 트래커 간에 미스매치(mismatch)를 줄여 수신기의 효율을 높이는 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile broadcast receiver, and more particularly, to a structure in which a searcher and a tracker are structured in parallel to reduce mismatch between the searcher and the tracker, thereby increasing the efficiency of the receiver.
DMB(Digital Multimedia Broadcasting : 디지털 멀티미디어 방송)는 크게 지상파 DMB와 위성 DMB로 나눌 수 있다. DMB (Digital Multimedia Broadcasting) can be divided into terrestrial DMB and satellite DMB.
상기 지상파 DMB는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 직교 주파수 분할 다중화 방식)을 기반으로 하여 이동 중에 오디오 및 비디오 서비스를 제공하며, 위성 DMB는 CDM(Code Division Multiplexing : 부호 분할 다중화 방식)을 기반으로 하여 위성체와 상기 위성체로부터 신호를 수신하지 못하는 음영지역을 해소하기 위해 이를 보완하는 지상의 갭 필러를 이용하여 이동 중에도 오디오 및 비디오 서비스를 가능하게 하는 것이다.The terrestrial DMB provides audio and video services while moving based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), and the satellite DMB is a satellite based on Code Division Multiplexing (CDM). In order to solve the shadow area that does not receive a signal from the satellite and to complement the ground gap filler to enable audio and video services on the move.
상기 위성 DMB 수신기의 안테나로 입력된 수신 신호는 튜너를 거쳐 기저 대역(Baseband)으로 변환되며, 자동 이득 제어기(AGC)는 상기 수신된 신호의 전력(power)을 측정하여 계산된 이득 값을 곱해주어 신호의 크기를 일정하게 유지하여 A/C로 출력하고, 상기 A/D는 상기 AGC에 의해 크기가 비교적 일정해진 신호를 표본화(Sampling)하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜준다.The received signal input to the antenna of the satellite DMB receiver is converted into baseband through a tuner, and the automatic gain controller (AGC) multiplies the gain value calculated by measuring the power of the received signal. The amplitude of the signal is kept constant and output to A / C, and the A / D converts an analog signal into a digital signal by sampling a signal having a relatively constant magnitude by the AGC.
상기 CDM 전송 방식에서 신호를 복조하기 위해서는 신호의 확산에 사용된 의 사잡음 시퀀스(Pseudo-Noise Sequence)의 포착이 우선되어야 하는데, 이 과정은 신호의 포착(Acquisition)과 추적(Tracking)의 두 단계로 이루어진다.In order to demodulate the signal in the CDM transmission scheme, the acquisition of a pseudo-noise sequence used for spreading the signal should be prioritized. This process involves two steps: acquisition and tracking of the signal. Is done.
상기 의사잡음(PN) 시퀀스의 구분 단위를 칩(chip)이라 하는데, 상기에서 포착은 수신기에서 신호 동기를 ±1/2 칩 이내로 확보하는 과정으로 서쳐(Searcher)에서 수행된다. The division unit of the pseudo noise (PN) sequence is called a chip, and the acquisition is performed by a searcher in a process of securing signal synchronization within ± 1/2 chips at a receiver.
그리고 신호 추적은 상기 포착한 신호의 동기를 미세하게 맞추는 것으로 트래커(Tracker)에서 수행된다. 이렇게 해서 동기를 맞춘 신호는 수신기에서 생성한 의사잡음 시퀀스를 곱함으로써 역확산시키고, CDM 채널을 구분하는데 사용된 WALSH 코드를 곱함으로써 원하는 CDM 채널의 심볼을 추출한다.Signal tracking is performed in a tracker by finely synchronizing the captured signals. In this way, the synchronized signal is despread by multiplying the pseudonoise sequence generated by the receiver, and the symbol of the desired CDM channel is extracted by multiplying the WALSH code used to distinguish the CDM channels.
상기 포착, 추적 과정은 서쳐(Searcher)가 찾아준 모든 다중 경로(Multi-Path)에서 수행되며, 각각 핑거(Finger)라 부른다. The capturing and tracking processes are performed in all multi-paths searched by the searcher, and each is called a finger.
그러나 종래 CDM 수신기의 구조는 상기 서쳐가 정합 필터의 바로 후단에 위치하고 트래커는 정합 필터와 리샘플러를 거치고 나서 트래킹을 수행함으로써 상기 서쳐와 트래커 간에 구조적으로 미스매치가 발생하는 문제점이 있었다.However, in the structure of the conventional CDM receiver, the searcher is located immediately after the matched filter, and the tracker performs a tracking after passing through the matched filter and the resampler.
또한, 실제 상기 서쳐에서 신호를 포착하여 위치 정보를 전달하더라도 트래커가 서쳐로부터 상세 위치 정보인 프랙셔널 딜레이(Fractional Delay)를 입력받지 않기 때문에 서쳐가 포착한 정확한 위치에서 약간의 오차가 있는 위치에서부터 트래커가 트래킹을 시작하므로 10 ns 내외의 근접한 다중 경로 채널에 대해선 잘못된 방향으로 수렴되는 결과가 발생할 수 있는 등 트래커의 효율이 떨어질 수 있는 문제점이 있었다.In addition, even if the searcher delivers the location information by capturing the signal, the tracker does not receive the fractional delay, which is the detailed location information, from the searcher, so the tracker starts from a position where there is a slight error at the exact location captured by the searcher. Since tracking starts, there is a problem that the efficiency of the tracker may be reduced, such that convergence in the wrong direction may occur for the adjacent multipath channel of about 10 ns.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 상기 서쳐와 트래커의 구조에서 오는 미스매치를 줄이고자 병렬 구조를 가지는 새로운 CDM 수신기를 제공하고자 하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a new CDM receiver having a parallel structure in order to reduce the mismatch coming from the structure of the conventional searcher and tracker.
본 발명의 다른 목적은 서쳐와 트래커 간에 송수신 단의 시스템 클록 주파수 차이에 의해 발생하는 미세한 위치 오차 정보를 주고 받도록 하여 트래커의 효율을 높일 수 있는 장치를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus capable of increasing the efficiency of a tracker by exchanging and receiving minute position error information generated by a difference between the clock frequency of a transmitter and a receiver between the searcher and the tracker.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다중 경로(Multi-path)를 통해 수신되는 신호를 복조하기 위해, 상기 입력되는 신호에서 송신 신호의 위치에 해당하는 데이터를 추출하는 디지털 리샘플러(Digital Resampler)의 출력 신호를 수신하여 신호의 동기를 포착(acquisition)하는 서쳐부(34)와; 상기 서쳐부에 의해 활성화된 각 핑거(Finger)에서 상기 디지털 리샘플러의 출력 신호를 수신하여 신호의 동기를 추적(tracking)하는 트래커부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 병렬 구조를 가지는 CDM 수신기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a digital resampler for extracting data corresponding to the position of a transmission signal from the input signal to demodulate a signal received through a multi-path. A
이때 상기 서쳐부(34)와 트래커부는 상기 디지털 리샘플러의 패로우 필터(26)를 공유하는 것이 바람직하다.At this time, the
그리고 상기 서쳐부(34)는 서쳐(4)와 상기 디지털 리샘플러의 프랙셔널 딜레이 연산부(27)를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.In addition, the
본 발명의 다른 목적은 트래커로부터 발생하여 루프 필터링(Loop Filtering) 된 타이밍 에러를 프랙셔널 딜레이(Practional delay) 값으로 변환하는 서쳐 NCO(33)와; 상기 서쳐 NCO로부터 현재 서쳐에서 포착한 신호의 프랙셔널 딜레이를 입력받아 트래킹에 이용하는 핑거 NCO(32)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 구조를 가지는 CDM 수신기를 제공한다.Another object of the present invention is a
이때 상기 서쳐 NCO(33)는 상기 루프 필터 중 공통 적분 필터(Common Integrate Filter)의 출력을 입력으로 하는 것이 바람직하다.At this time, the searcher NCO 33 preferably takes an output of a common integrator filter among the loop filters as an input.
또한, 상기 서쳐 NCO(33)는 상기 서쳐부에서 디지털 리샘플러의 프랙셔널 딜레이 연산부(27)로도 출력하는 것이 바람직하다.In addition, the searcher NCO 33 preferably outputs from the searcher to the
그리고 상기 핑거 NCO(32)는 상기 서쳐 NCO의 출력과 루프 필터의 출력을 입력으로 하여 트래커의 프랙셔널 딜레이 연산부(27)로 출력하는 것이 바람직하다.The
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 됨을 밝혀 두고자 한다.In addition, the terms used in the present invention was selected as a general term widely used as possible now, but in certain cases, the term is arbitrarily selected by the applicant, in which case the meaning is described in detail in the corresponding description of the invention, It is to be clear that the present invention is to be understood as the meaning of terms rather than names.
이하 상기의 목적으로 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can be specifically realized for the above purpose.
갭 필러(Gap Filler)나 중계기를 이용하여 셀 플래닝(Cell Planning)이 수행 되는 이동 통신망에서는 송신 신호가 다양한 경로를 거쳐 수신기로 신호가 수신된다. 이 경우에 각 경로 신호 간에 페이즈(위상)가 달라진다.In a mobile communication network in which cell planning is performed using a gap filler or a repeater, signals are transmitted to a receiver through various paths. In this case, the phase (phase) is different between each path signal.
그러나 프리퀀시(frequency)의 경우에는 그렇게 큰 차이가 나지 않는데 이는 상기 프리퀀시의 차이는 단말기와 갭 필러(중계기)의 시스템을 구동하는 오실레이터(oscillator)에 의해 발생하게 된다. 수신기에 사용되는 오실레이터는 비용 및 설계구조의 단순화 때문에 그 오차가 큰 반면, 갭 필러에는 정밀도가 매우 높은 오실레이터를 사용하기 때문에 두 개 이상의 갭 필러로부터 송신되어 CDM 수신기에 수신된 다중 경로 수신 신호 간의 프리퀀시 차이는 매우 작게 된다.However, in the case of frequency, there is no big difference, which is caused by an oscillator driving a system of a terminal and a gap filler. The oscillator used in the receiver has a large error due to the cost and the simplification of the design structure, while the gap filler uses a very precise oscillator, so the frequency between the multipath received signals transmitted from two or more gap fillers and received by the CDM receiver is high. The difference is very small.
도 1은 본 발명을 포함하고 있는 CDM 수신기의 개념적인 구성 블록 도이다.1 is a conceptual block diagram of a CDM receiver incorporating the present invention.
상기 수신 과정을 보면, 다중 경로(multi-path)로 전송되어 안테나를 통해 입력되는 수신 신호는 튜너(1)에서 기저 대역(Base band)으로 변환되고, 상기 변환된 신호는 A/D(3)로 신호의 크기를 일정하게 유지하여 입력되어야 하는바 이를 위해 수신된 신호의 전력을 측정하여 계산된 이득 값을 곱하는 자동 이득 조절부(2)를 거쳐 A/D(3)에서 디지털 신호로 변환된다.In the reception process, a received signal transmitted through a multi-path and input through an antenna is converted from a
이때, 상기 CDM 전송 방식에서 신호를 복조하기 위해서는 신호의 확산에 사용된 의사잡음 시퀀스(pseudo-noise sequence)의 포착이 우선되어야 하는데 이 과정은 신호의 포착(acquisition)과 추적(tracking)이라는 두 단계로 이루어지는데, 상기 포착은 서쳐(searcher)(4)에서 수행되고, 추적은 트래커(tracker)(5-1~5-n)에서 수행된다.At this time, in order to demodulate a signal in the CDM transmission scheme, the acquisition of a pseudo-noise sequence used for signal spreading should be prioritized. This process is performed in two steps, signal acquisition and tracking. The acquisition is performed in the
이렇게 해서 동기를 맞춘 신호는 역확산부(6-1~6-n)를 통해 수신장치에서 생 성한 의사잡음 시퀀스를 곱함으로써 역확산시키고, CDM 채널을 구분하는데 사용된 WALSH 코드를 곱함으로써 원하는 CDM 채널의 심볼을 추출한다.In this way, the synchronized signal is despread by multiplying the pseudonoise sequences generated at the receiving apparatus through the despreaders 6-1 to 6-n, and the desired CDM by multiplying the WALSH codes used to distinguish the CDM channels. Extract the symbols of the channel.
상기 과정은 서쳐(searcher)(4)가 찾아준 모든 다중 경로에서 수행되며, 각각 핑거(Finger)라 부른다. This process is performed in all the multiple paths found by the
이때, 주파수 옵셋 추정기(7)는 각 핑거 별로 주파수 옵셋을 추정하여 이를 합성한 뒤에, 튜너(1)로 피드백(feedback)하여 주파수 옵셋을 보정하는 역할을 한다.In this case, the
상기 추출한 심볼(symbol)은 레이크 합성기(8)에서 합성되는데, 이때 복조를 원하는 모든 CDM 채널에 대해 레이크 합성하며, 상기 합성된 신호는 순방향 오류정정 부호화 부(9)를 거쳐 AV 복호 단에서 복호 되어 디스플레이된다.The extracted symbol is synthesized by the
이제 본 발명과 관련하여 병렬 구조를 가지는 새로운 CDM 수신기의 바람직한 일 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Now, a preferred embodiment of a new CDM receiver having a parallel structure according to the present invention will be described.
본 발명은 상기 신호를 포착하고 추적하는 과정에서 서쳐(4)와 트래커(5-1~5-n)의 구조에 관한 것으로, 상술한 바와 같이 A/D(3)를 거쳐 디지털 신호로 변환된 신호는 정합 필터(25)로 입력되는데, 상기 정합 필터(Matched Filter)(25)는 백색 가우시안 채널(White Gaussian Channel) 환경에서 가장 효율적인 수신을 가능하게 해주는 필터로써, 송신 단의 펄스 쉐이핑 필터(Pulse Shaping Filter)와 동일한 필터를 사용하며 송신 데이터가 존재하지 않는 범위의 잡음을 제거해 주는 기능을 한다.The present invention relates to the structure of the searcher (4) and the trackers (5-1 to 5-n) in the process of capturing and tracking the signal, which is converted into a digital signal via the A / D (3) as described above. The signal is input to a matched
상기 정합 필터(25)를 거쳐 잡음이 제거된 신호는 이제 서쳐부(34)에서 신호 의 동기를 포착하고 트래커부(5-1~5-n)에서 상기 포착된 신호를 추적하게 되는데, 종래 상기 서쳐부(4)는 정합 필터(25)와 디지털 리샘플러(Digital Resampler)(26, 27)의 사이에 위치하고 트래커는 디지털 리샘플러의 후단에 위치하여 상기 서쳐부(34)와 트래커부(5-1~5-n) 사이에 포착하고 추적하는 과정에서 미스 매치(Miss-Match)가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.The signal from which the noise is removed through the matching
그리하여 상기 미스매치의 가능성을 배제하고자 본 발명에서는 상기 서쳐부(34)와 트래커부(5-1~5-n)에 병렬 구조를 채택하는바 이를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면, 도 2는 본 발명에 따라 서쳐부(34)와 트래커(5-1~5-n)의 병렬 구조를 이용한 새로운 CDM 수신기의 구조를 나타낸 블록 도이다.Thus, in order to exclude the possibility of the mismatch, the present invention adopts a parallel structure to the
도 2에서 상기 수신기의 구조를 보면 크게 서쳐부(34)와 트래커부(5-1~5-n)로 나누어지는데, 먼저 상기 서쳐부(34)는 서쳐(4)와 디지털 리샘플러(Digital Resampler)(26, 27), 서쳐 NCO(33)로 구성되고, 상기 트래커부(5-1~5-n)는 핑거 NCO(32), 디지털 리샘플러(26, 27), DLL(Delayed Locked Loop, 이하 'DLL' 이라 한다)(28), 역확산부(6), 타이밍 에러 합산부(Timing Error Combiner)(30), 루프 필터(Loop filter)(29, 31)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the receiver is divided into a
먼저, 상기 서쳐부(34)는 종래 정합 필터(25)와 디지털 리샘플러(26, 27)의 사이에 위치하여 상기 디지털 리샘플러 후단에 위치한 트래커부(5-1~5-n)와의 미스매치(mismatch)의 문제를 해결하기 위해 상기 트래커부(5-1~5-n)와 같이 디지털 리샘플러(26, 27)의 후단에 위치시켜 병렬 구조를 이루도록 하여 상기 문제점을 해결하고자 한다.First, the
이하 상기 본 발명과 관련하여 서쳐부(34)와 트래커부(5-1~5-n)를 나누어서 설명한다. 수신 과정 순으로 설명을 하되, 상기 서쳐부(34)와 트래커부(5-1~5-n)에 공통적인 디지털 리샘플러(26, 27)에 대해 먼저 살펴보면, 도 3은 본 발명에 따라 디지털 리샘플러(26, 27)를 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, the
상기 디지털 리샘플러(Digital Resampler)(26, 27)는 도 3에 나타난 것과 같이 일정한 주파수로 샘플링(Sampling)된 입력 신호에서 송신 신호의 위치에 해당하는 데이터를 추출해 내는 일종의 필터(Filter)이다. As shown in FIG. 3, the digital resamplers 26 and 27 are a type of filter that extracts data corresponding to a position of a transmission signal from an input signal sampled at a constant frequency.
도 3의 상단 그림을 보면 x(1), x(2),..., x(n)이 수신 샘플링 주파수에 의해 샘플링된 디지털 데이터이다. 그러나 송신 샘플링 주파수와 수신 샘플링 주파수 사이의 오프셋(Offset)과 위상 차이 때문에 정확한 송신 데이터를 추출해 내기 위해선 x(1),x(2),...,x(n)사이의 데이터들로부터 원하는 데이터인 y(1), y(2),..., y(n)을 얻어내야 한다. 3, x (1), x (2), ..., x (n) are digital data sampled by the reception sampling frequency. However, in order to extract the correct transmission data due to the offset and phase difference between the transmission sampling frequency and the reception sampling frequency, the desired data from the data between x (1), x (2), ..., x (n) We need to get y (1), y (2), ..., y (n).
상기 원하는 데이터를 구하는 일실시 예를 들어보면 수신된 데이터로 x(3)이 입력으로 들어왔지만 이 타이밍(Timing)에서 송신된 데이터는 y(3)일 경우, 상기 x(3)으로부터 바람직하게 3/4 딜레이된 데이터를 얻어야 한다. 이때 3/4을 프랙스널 딜레이(fractional delay)라고 하면서 u(3)라 표기한다. As an example of obtaining the desired data, if x (3) is input as the received data, but the data transmitted at this timing is y (3), preferably 3 We need to get the / 4 delayed data. In this case, 3/4 is called a fractional delay and is denoted u (3).
그러므로 디지털 리샘플러(26, 27))는 이전에 입력된 x(m),x(m-1),x(m-2)...과 u(m)과의 디지털 신호처리에 의해 실제 송신 값과 가장 근사한 값인 y(m)을 출력하는 필터(filter)이다. 이때 y(1),y(2),...,y(n)을 구하는 데는 다양한 방법이 있지만 본 발명에서는 바람직하게 패로우 필터 구조(farrow filter structure)를 적용한 폴리노미얼 FIR 인터폴레이터(polynomial FIR interpolator)를 사용하였다.Therefore, the digital resamplers 26 and 27 actually transmit by digital signal processing of previously inputted x (m), x (m-1), x (m-2) ... and u (m). A filter that outputs y (m), which is the closest value. At this time, there are various methods for obtaining y (1), y (2), ..., y (n), but in the present invention, a polynomial FIR is preferably applied with a narrow filter structure. interpolator).
상기 패로우 필터 구조(Farrow filter structure)는 설계자가 구성한 디지털 리샘플러의 폴리노미얼(Polynomial)의 차수와 필터의 탭수에 따라 구성이 조금씩 달라지는데 공통적인 구성은 폴리노미얼 필터(Polynomial Filter)부와 프랙셔널 딜레이 오프레이션(Fractional delay operation)부로 나뉘게 된다.The Farrow filter structure varies slightly depending on the order of the polynomial of the digital resampler configured by the designer and the number of taps of the filter. A common configuration is the polynomial filter unit and the frag. It is divided into a national delay operation unit.
그러나 레이크(Rake) 수신기에 이와 같은 디지털 리샘플러를 적용하려면 각 핑거(Finger)마다 상기 디지털 리샘플러가 들어가야 하므로 크기의 문제가 생길 수밖에 없게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 디지털 리샘플러를 상기 폴리노미얼 필터부는 모든 핑거가 공유하고 상기 프랙셔널 딜레이 연산(Fractional Delay Operation)부만 핑거마다 각각 가지고 있는 구조를 제안한다. However, in order to apply such a digital resampler to a rake receiver, the digital resampler must be included in each finger, which causes a problem of size. Accordingly, the present invention proposes a structure in which all the fingers share the digital resampler, and that only the fractional delay operation unit has a finger for each finger.
따라서 상기와 같이 구성될 경우 실제 각 핑거의 경우, 입력 샘플 데이터(Sample data) (x(1), x(2), x(3),...,x(n))는 공통이지만 프랙셔널 딜레이(Fractional Delay) (u(1), u(2), u(3),...,u(n))만 달라지는 것이므로 폴리노미얼 필터부 출력은 공통으로 사용하고 프랙셔널 딜레이 연산부만 핑거마다 각각 다르게 사용하기 때문에 디지털 시스템의 크기를 줄이고 전력 소모를 줄이는데 큰 기여를 하게 된다.Therefore, when configured as described above, for each finger, the input sample data (x (1), x (2), x (3), ..., x (n)) is common but fractional. Only the Fractional Delay (u (1), u (2), u (3), ..., u (n)) is different, so the polynomial filter output is used in common and only the fractional delay calculator Each uses differently, which contributes to the reduction of digital system size and power consumption.
도 4는 본 발명에 적용되는 디지털 리샘플러의 내부 구성 블록 도이다.4 is a block diagram illustrating an internal configuration of a digital resampler applied to the present invention.
상기 본 발명에 따른 디지털 리샘플러는 디지털 리샘플러 파트 A(Digital Resampler Part A)(400)와 디지털 리샘플러 파트 B(Digital Resampler Part B)(410)로 구성된다.The digital resampler according to the present invention includes a digital resampler part A (400) and a digital resampler part B (410).
그리고 상기 디지털 리샘플러 파트 B(410)의 폴리노미얼 필터 출력 선택기(420)는 입력된 프랙셔널 딜레이의 양수, 음수 여부에 따라 x(1)을 사용할 것인지 x(0)를 사용할 것인지 판단하는 부이고, 네거티브 프랙셔널 딜레이 변환부(Negative Fractional Delay Conversion)(430)는 프랙셔널 딜레이 u(1)이 양수인지 음수인지를 판단하여 양수이면 u(1)을 내보내고 음수이면 u'(1)인 1+u(1)을 출력하는 부이다.In addition, the polynomial
상기 디지털 리샘플러 파트 A(400)는 레이크 수신기(Rake Receiver)에서 하나만 있으면 되는 폴리노미얼 필터부이고 디지털 리샘플러 파트 B(410)는 각 핑거마다 각각 들어가야 하는 부이다. 여기서 디지털 리샘플러 크기의 대부분을 차지하는 폴리노미얼 필터부를 모든 핑거가 공유하므로 전체적인 시스템의 부피가 상당히 줄어들게 된다. The digital
관련하여, 입력된 프랙셔널 딜레이가 음수일 경우, 음의 프랙셔널 딜레이 변환부(430)에서 양의 프랙셔널 딜레이로 바꾼 후 폴리노미얼 필터 출력 선택기(420)에서 현재 폴리노미얼 필터의 출력이 아닌 한 샘플 과거의 출력에 u'(n)을 적용하여 최종적으로 음의 프랙셔널 딜레이를 구현하는 것이다.In this regard, when the input fractional delay is negative, the negative
상기 서쳐부(Searcher)(34)는 상술한 디지털 리샘플러의 프랙셔널 딜레이 연산부(27), 서쳐 NCO(33), 서쳐(4)로 구성된다.The
상기에서 서쳐 NCO(33)는 후술할 루프 필터링(Loop Filtering)된 타이밍 에러 신호(Time Error Signal)를 상기 디지털 리샘플러의 입력 중에 하나인 프랙셔널 딜레이로 변환해주는 역할을 한다. The
상기 NCO(33)의 내부 구조를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면, 도 5는 본 발명에 따른 서쳐 NCO의 내부 구성 블록 도이다.Referring to the internal structure of the
상기 도 5를 보면 루프 필터링 된 타이밍 에러 데이터는 송신 단 시스템 데이터 클록과 수신단 시스템 데이터 클록 사이의 비를 값으로 하는 W와 더해진다. 예를 들어, 송신 단 시스템 데이터 클록이 32.768 MHz이고 수신 단의 시스템 데이터 클록이 35 MHz 라면 상기 W 값은 35/32.768=1.068 이 된다.Referring to FIG. 5, the loop filtered timing error data is added to W, which is a value between a transmitter end system data clock and a receiver end system data clock. For example, if the transmit system data clock is 32.768 MHz and the receive system data clock is 35 MHz, the W value is 35 / 32.768 = 1.068.
이는 수신 단의 데이터 클록이 송신 단의 데이터 클록보다 빠르다는 것을 의미한다.This means that the data clock of the receiving end is faster than the data clock of the transmitting end.
상기 도 5를 보면, 디지털 리샘플러(26, 27), 트래커, 타이밍에러 합산부(30), 루프필터(29, 31), 서쳐 NCO(33)로 이루어진 루프(Loop)가 수렴한 뒤에는 타이밍 에러가 제로(zero)인 상태에서도 NCO 출력의 프랙셔널 딜레이는 제로가 되지 않는다.Referring to FIG. 5, a timing error after a loop composed of the digital resamplers 26 and 27, the tracker, the timing
상기 클리퍼(Clipper)(520)는 상기 W와 더해진 루프 필터링 된 타이밍 에러 신호는 상기 클리퍼를 통과하게 되는데, 상기 클리퍼는 타이밍 에러를 발생시키는 DLL의 순간적인 오동작 또는 트래커 루프 자체의 순간적인 불안정함 등으로 인하여 정상 예측치보다 비정상적으로 큰 타이밍 에러가 입력되었을 경우, 순시적인 오동작으로 루프 자체가 수렴하지 못하고 발산하는 것을 방지하기 위해 일정 범위보다 큰 입력 값을 안정화(SATURATION)시키는 역할을 한다.The
상기 모듈로 연산부(540)는 모듈로(modular) 1 연산을 수행하는 블록으로써, 예를 들면, 1.5 -> 0.5, 3.25 -> 0.25 등과 같이 모듈로 1 연산을 수행하는 블록이 고 이를 통과한 1 보다 작은 출력 값이 바로 프랙셔널 딜레이 값이 된다.The
상기 정수 추출부(560)는 입력 데이터의 정수 부분만 추출하는 블록으로써, 예를 들면, 2.4 -> 2, 4.78 -> 4 와 같은 식으로 연산을 수행하게 된다.The
상기 매스킹 칩오프 발생기(570)는 상기 정수 추출부(560)로부터의 입력이 1인 경우 정상적인 동작이라 파악하여 아무런 출력 신호를 생성하지 않고 2인 경우에 비로소 매스킹 플래그를 발생시키고 만약 0(zero)이면 칩오프 플래그를 발생시키는 동작을 수행하게 된다.The masking
상기 서쳐 NCO(33)로부터 현재 서쳐의 프랙셔널 딜레이를 서쳐부의 프랙셔널 딜레이 연산부(27)에서 수신하여 상기 패로우 필터(26)의 출력과 연산하여 서쳐(4)로 출력을 하게 된다.The searcher's
상기 서쳐(4)는 상기 프랙셔널 딜레이 연산부(27)의 출력을 받아 신호의 동기를 포착하기 시작하여 각 핑거마다 상기 포착된 결과를 출력한다. 이렇게 하여 상기 서쳐부(34)에서의 동작은 종료된다.The
상기 트래커부(tracker)는 상기 디지털 리샘플러(26, 27), DLL(28), 역확산부(6), 타이밍 에러 합산부(30), 루프 필터(Loop filter)(29, 31), 핑거 NCO(32)로 구성된다.The tracker includes the
상기 트래커에서의 디지털 리샘플러(26, 27)는 상술한 서쳐부(34)에서의 디지털 리샘플러와 기능과 구조가 동일하고 역시 패로우 필터(26)와 프랙셔널 딜레이 연산부(27)로 구성된다. 그러나 상기 트래커에서의 프랙셔널 딜레이 연산부는 상기 서쳐에서와는 달리 각 핑거마다 존재하여 핑거의 개수만큼 존재하게 되고, 상기 패 로우 필터(26)는 상기 서쳐부(34)와 트래커가 서로 공유하는 구조를 가지게 된다.The
상기 도 2를 보면 상기 디지털 리샘플러의 프랙셔널 딜레이 연산부(27)에서 출력된 신호는 DLL(28)에 입력되는데 상기 DLL(28)은 상기 디지털 리샘플러에서 보상된 디지털 신호로부터 PN 상관 특성을 이용하여 타이밍 에러 신호를 추정(estimation)한다. Referring to FIG. 2, the signal output from the fractional
이를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면, 도 6은 본 발명에 적용되는 DLL의 내부 구성 블록 도이다.Referring to the accompanying drawings, Figure 6 is a block diagram illustrating the internal configuration of a DLL applied to the present invention.
상기 DLL(28)은 데이터 정렬기(Data Aligner)(600), PN 역확산기(PN despreader)(610,610-1,610-2), Integration & Dump부(620), 곱셈기(Square)(630), 뺄셈기(Adder)(640)를 포함하여 구성된다.The
상기 DLL(28) 입력 신호는 디지털 리샘플러를 통과하여 칩 오프(Chip Off)나 매스킹(Masking) 상황이 발생한 2x 칩 레이트(chip rate) (32.768Mhz)의 칩 데이터(Chip Data)이다. The
상기 데이터 정렬기(Data Aligner)(600)는 상기 2x 칩 레이트(32.768Mhz)의 칩 데이터(chip data)를 1x 칩 레이트(16.384Mhz)로 다운 샘플링(Down Sampling) 하는 과정에서 Main Path와 Early, Late Path간의 정렬이 깨지게 되는데 이를 보정하여 재정렬 시키는 역할을 하게 된다. The data aligner 600 may include Main Path, Early, and Early Sampling during down sampling of 2x chip rate (32.768Mhz) to 1x chip rate (16.384Mhz). The alignment between the late paths is broken, and it plays a role of correcting and rearranging them.
이렇게 1x 칩 레이트로 Main Path, Early, Late Path가 재정렬된 데이터는 1x 칩 레이트에 맞게 바뀐 칩 오프 신호나 매스킹 신호에 따라 위상이 조정된 PN 코드에 의해 역확산(Despread)된다. The data in which the main path, early and late paths are rearranged at the 1x chip rate is despread by the PN code whose phase is adjusted according to the chip off signal or the masking signal changed to the 1x chip rate.
이때 SRG(660)는 데이터 정렬기(600)로부터 1x 칩 레이트의 칩 오프 신호와 매스킹 신호를 받아들여 발생시키는 PN 코드의 위상을 바꾸는 역할을 한다.At this time, the
또한, PN 역확산기(PN Despreader)(610,610-1,610-2)는 상기 SRG(660)로부터 발생한 PN 코드와 상기 데이터 정렬기(600)의 출력 칩 데이터를 XOR 연산을 통해 역확산하게 된다.In addition, the PN despreaders 610, 610-1, and 610-2 despread the PN code generated from the
그리고 상기 Integration & Dump부(620)는 PN 코드가 벗겨진 칩 데이터를 코딩 게인(Coding Gain)(위성 DMB의 경우 64)에 해당하는 칩을 적분한 뒤 덤프시켜 심볼 데이터(Symbol Data)로 바꾸어 준다. 따라서 상기의 경우에는 타이밍 에러(Timing Error)를 발생시키기 위한 Early Symbol과 Late Symbol이 출력되게 된다.In addition, the integration &
상기 곱셈기(Square)(630)는 상기 Integration & Dump부(620)에서 출력되어 입력된 Inphase Early Symbol Data와 Quadrature Early Symbol Data를 I^2+Q^2 = Power 공식을 이용해 Early Symbol의 파워(Power)를 구하게 된다. Late Symbol의 파워(Power)도 똑같은 방법으로 구하게 된다.The multiplier (Square) 630 is the power of the Early Symbol by using the formula I ^ 2 + Q ^ 2 = Power on the Inphase Early Symbol Data and Quadrature Early Symbol Data output from the Integration &
이렇게 구해진 Early Path Power와 Late Path Power의 차를 이용하여 타이밍 에러가 구해지게 된다. The timing error is obtained by using the difference between the Early Path Power and Late Path Power.
도 2를 참조하여 상기 디지털 리샘플러에서 출력된 신호는 상기 DLL(28)에 입력되는데 상기 DLL(28)은 상기 디지털 리샘플러에서 보상된 디지털 신호로부터 PN 상관 특성을 이용하여 타이밍 에러 신호를 추정한다. The signal output from the digital resampler is input to the
상기 DLL(28)은 PN 코드 발생기인 SRG(660)에서 PN 코드를 입력받고 상기 디지털 리샘플러에서 출력된 신호를 입력받아 상기 SRG(660)와 역확산기(610), 루프 필터로 신호를 출력한다.The
따라서 상기 DLL(28)에서 출력된 타이밍 에러 신호는 루프 필터에 입력되어 누적 보정을 하게 되는데 상기 루프 필터로 PI 루프 필터를 사용한다.Accordingly, the timing error signal output from the
그러나 본 발명이 종래 CDM 수신기의 트래커 구조와 가지는 차이점은 PI 루프 필터(PI Loop Filter)를 두 부분으로 나누어서 설계한다는 것이다.However, the difference between the present invention and the tracker structure of the conventional CDM receiver is that the PI loop filter is divided into two parts.
상기 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 DLL(28)에서 출력된 타이밍 에러 신호는 두 부분으로 입력되는데 핑거 비례 필터부(29)와 공통 적분 필터부(31)로 입력된다.Referring to FIG. 2, the timing error signal output from the
먼저, 상기 핑거 비례 필터부(29)는 상기 DLL(28)에서 출력된 타이밍 에러 신호를 비례 필터링하는 핑거 비례 필터(29)와 상기 핑거 비례 필터부(29)에서 출력된 타이밍 에러 신호와 상기 공통 적분 필터부(31)에서 필터링되어 출력된 타이밍 에러 신호를 가산하는 가산기를 포함하여 구성된다. 이때 상기 핑거 비례 필터부(29)는 각 핑거마다 구성된다.First, the finger
그리고 상기 공통 적부 필터부(31) 상기 DLL(28)에서 출력된 타이밍 에러 신호를 입력받는데 타이밍 에러 합성기(30)와 공통 적분 필터(31)로 구성된다.The common
상기 타이밍 에러 합성기(30)는 각 핑거의 상기 DLL(28)에서 출력된 타이밍 에러 신호를 합성하여 합성된 신호를 상기 공통 적분 필터(31)로 출력한다. 공통 적분 필터(31)를 통과한 타이밍 에러 신호는 각 핑거마다 있는 비례 필터를 통과한 타이밍 에러 신호와 더해서 핑거 NCO로 입력된다.The
상기 핑거 NCO(32)의 구조를 살펴보면, 도 7은 본 발명에 따른 핑거 NCO의 내부 구성 블록 도이다.Looking at the structure of the
상기 도 7에 있는 핑거 NCO(32)는 서쳐부(34)와 트래커부와의 미스매치를 최소화하기 위해 서쳐 NCO(33)의 프랙셔널 딜레이 정보를 입력 받아서 그 정보를 초기 위치 정보로 활용한다. 그 외에 핑거 NCO의 기능적인 부분은 상술한 서쳐 NCO(33)와 동일하다. In order to minimize mismatch between the
그리고 핑거 NCO(32)는 루프 필터링된 타이밍 에러 신호를 그에 해당하는 프랙셔널 딜레이 값으로 전환하여 각 핑거의 프랙셔널 딜레이 연산부(310)로 입력하여 타이밍이 보정된 신호를 출력한다.The
그러므로 핑거 NCO(32)는 상기 서쳐 NCO(33)로부터 현재 서쳐부에서 포착한 프랙셔널 딜레이 정보와 각 핑거별로 있는 핑거 비례 필터(29)의 출력과 공통 적분 필터(31)의 출력을 합산하여 트래커부의 프랙셔널 딜레이 연산부(27)로 출력하여 상술한 바와 같이 트래킹을 하게 된다.Therefore, the
이 신호는 DLL로 입력되어 트래커 루프가 형성되게 된다.This signal is input into the DLL to form a tracker loop.
이렇게 하여 상기 본 발명에서의 병렬 구조를 가지는 새로운 CDM 수신기의 구조에 대해 설명하였는데, 상술한 바와 같이 본 발명은 병렬 구조를 채택한 두 가지 이유는 첫째 상기 서쳐부와 트래커부를 병렬로 취함으로써 미스 매치를 최소화할 수 있다. 왜냐하면, 종래 서쳐는 종합 필터의 바로 후단에 있고 트래커는 정합 필터를 거치고 패로우 필터와 프랙셔널 딜레이 기능 부를 거침으로 인해 상기 서쳐와 트래커간에 미스 매치가 발생할 가능성이 크기 때문이다.In this way, the structure of the new CDM receiver having the parallel structure in the present invention has been described. As described above, the present invention adopts the parallel structure for the first reason. First, the match part and the tracker part are taken in parallel to achieve a mismatch. It can be minimized. This is because the conventional searcher is immediately after the synthesis filter, and the tracker passes through the matching filter and passes through the Farrow filter and the fractional delay function, so that the mismatch between the searcher and the tracker is likely to occur.
두 번째는 상기 도 2에서와 같이 병렬 구조를 취하면서 상기 서쳐부에 서쳐 NCO를 별도로 추가하여 현재 상기 서쳐부에서 포착한 프랙셔널 딜레이를 핑거 NCO로 전송하여 상기 서쳐부와 트래커부를 서로 커뮤니케이션 시킴으로써 포착된 신호에 대한 추적을 함에 있어서 상기 트래커가 입력된 신호의 위치가 아닌 서쳐가 포착된 지점부터 추적하도록 하여 상기 트래커의 효율을 높일 수 있다.Second, the parallel structure as shown in FIG. 2 is added to the searcher section to separately add the NCO to transmit the fractional delay currently captured by the searcher to the finger NCO to be captured by communicating the searcher section and the tracker section. In the tracking of the received signal, the tracker may increase the efficiency of the tracker by tracking from the point where the searcher is captured, not the position of the input signal.
이때 상기 서쳐 NCO(33)는 모든 핑거에서 미세한 차이를 보이는 타이밍 프리퀀시 성분의 평균치 만을 입력으로 받기 위해서 루프 필터 중 공통 적분 필터(31)의 출력만을 받게 된다.At this time, the
상술한 구성 블록과 과정을 거쳐 추적된 신호는 레이크 합성기(8)로 들어가 순방향 오류정정 부호화 부(9)를 거쳐 복호 되어 디스플레이되고, 또한 상기 트래커의 출력은 주파수 옵셋 추정기(7)로 입력되어 튜너(1)로 피드백되어 주파수 옵셋을 보상하는데 이용된다.The signal tracked through the above-described configuration block and process is entered into the
상기에서 설명한 본 발명에 따른 병렬 구조를 가지는 CDM 수신기의 효과를 설명하면 다음과 같다. Referring to the effect of the CDM receiver having a parallel structure according to the present invention described above are as follows.
첫째, 본 발명에 따라 서쳐부를 디지털 리샘플러 후단에 배치하여 병렬 구조를 가짐으로써 상기 트래커와의 관계에서 미스매치를 줄일 수 있는 효과가 있다.First, according to the present invention, since the searcher portion is disposed at the rear end of the digital resampler to have a parallel structure, the mismatch in the relationship with the tracker can be reduced.
둘째, 본 발명에 따르면 서쳐부에서 포착한 정보를 서쳐 NCO를 통해 핑거 NCO로 전달하여 상기 서쳐와 트래커간에 상호 커뮤니케이션이 이루어지도록 하여 트래커의 효율을 높이는 효과가 있다.Second, according to the present invention, the information captured by the searcher is searched and transmitted to the finger NCO through the NCO, so that the communication between the searcher and the tracker is performed, thereby increasing the efficiency of the tracker.
셋째, 본 발명에 따르면 트래커의 모든 부분이 완전 디지털로 구현되어 있기 때문에 대량 생산시 수신기마다 성능 차이가 미세하여 균일한 품질을 보증할 수 있는 효과가 있다.Third, according to the present invention, since all parts of the tracker are fully digitally implemented, there is an effect of guaranteeing uniform quality because the performance difference is small for each receiver during mass production.
넷째, 본 발명에 따르면 A/D 샘플링율(Sampling Rate)을 송신 단의 동작 주파수의 두 배인 32.768 MHz로 동작할 수 있기 때문에 수신 칩의 전력 소모의 대부분을 차지하는 A/D 동작 속도를 떨어뜨림으로써 소비전력 절감할 수 있는 효과가 있다.Fourth, according to the present invention, since the A / D sampling rate can be operated at 32.768 MHz, which is twice the operating frequency of the transmitting end, the A / D operation rate, which occupies most of the power consumption of the receiving chip, is reduced. It is effective to reduce power consumption.
다섯째, 본 발명에 따르면 약 1.5 칩(100ns)의 매우 근접한 다중 경로 신호를 분해할 수 있어 수신성능을 향상할 수 있는 효과가 있다.Fifth, the present invention can decompose a very close multipath signal of about 1.5 chips (100 ns), thereby improving reception performance.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
Claims (7)
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2005
- 2005-03-22 KR KR1020050023577A patent/KR100662403B1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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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 |