KR100665100B1 - 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및그 방법과 그를 이용한 수신 시스템 - Google Patents

디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및그 방법과 그를 이용한 수신 시스템 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및 그 방법과, 그를 이용한 수신 시스템에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 주파수 대역이 초협대역 특성을 가지면서, 파일럿 채널과 같은 기준 주파수 정보 없이, 데이터 정보만을 이용하여 심볼 타이밍 및 주파수 정보를 얻은 후 주파수 옵셋을 추정하여 이의 에러를 디지털적으로 자동 보상하기 위한 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및 그 방법과, 그를 이용한 수신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치에 있어서, 입력 데이터와 지연 데이터의 위상 차이를 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수만큼 추출하여 누적한 후, 누적된 위상 차이의 평균을 이용하여 주파수 옵셋 정보를 추출하고, 추출된 주파수 옵셋 정보를 이용해 심볼 전송속도와 유사하게 주파수 옵셋을 1차 보정하기 위한 1차 주파수 옵셋 보정 수단; 원하는 데이터만을 필터링한 후 타이밍 에러를 보상하여 매 심볼주기마다 정확한 타이밍의 데이터를 추출하기 위한 수단; 및 1차 주파수 옵셋이 보정된 데이터를 차동검파한 후, 각 심볼마다 위상 에러 정보를 추출하여 보정하고, 위상 에러 정보를 누적하여 다음 데이터의 주파수 옵셋을 2차 보정하기 위한 2차 주파수 옵셋 보정 수단을 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 디지털 초협대역 단말기에 이용됨.
디지털 초협대역 단말기, 주파수 옵셋 보상, AFC, CQPSK, 주파수 오차

Description

디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수신 시스템{Automatic frequency correction apparatus and method for digital ultra-narrowband terminal, and receiving system using its}
도 1 은 종래의 주파수 옵셋 보상 장치에 따른 발진기 미세 조정을 이용한 수신기의 구성 예시도,
도 2 는 본 발명에 따른 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 4 는 본 발명에 따라 1차 주파수 옵셋 보상시 정규화된 주파수 옵셋 추정 오차의 분산을 나타낸 일실시예 설명도,
도 5 는 본 발명에 따라 1차 주파수 옵셋 보상시 정규화된 주파수 옵셋 추정 오차의 히스토그램을 나타낸 일실시예 설명도,
도 6 은 본 발명의 주파수 옵셋 자동 보상 장치에 따른 발진기 미세 조정이 필요치 않은 수신 시스템의 구성 예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 주파수 옵셋 보정부 22 : 1차 주파수 옵셋 정보 추출부
23 : 수신필터 24 : 타이밍 동기부
25 : 표본화부 26 : 차동 검파기
27 : 2차 주파수 옵셋 정보 추출부
본 발명은 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주파수 대역이 초협대역 특성을 가지면서, 기준 주파수 정보 없이, 데이터 정보만을 이용하여 주파수 오차를 계산하여 AFC(Automatic Frequency Correction) 기능을 구현함으로써, 발진 주파수 미세 조정이 필요없는, 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및 그 방법과, 그를 이용한 수신 시스템에 관한 것이다.
기지국 송신신호 및 단말기 수신신호 사이의 주파수 차이에 의한 주파수 옵셋 성분은 단말기내의 기준 클럭으로 사용되는 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)의 주파수 안정도 및 단말기 이동 속도에 따른 도플러 주파수에 의해 주로 발생된다.
특히, 이러한 성분들은 디지털 변조 방식의 경우에 동상(I : In-phase) 및 직교(Q : Quadrature) 신호의 성상도를 회전시키는 효과를 가져와 신호의 정확한 복조를 어렵게 함으로써, 시스템의 비트에러율(BER) 성능 열화를 발생한다. 또한, 주파수 옵셋 성분의 발생 정도는 변조 신호의 대역폭에 따라, 즉 신호의 대역폭이 상대적으로 넓은 IMT-2000 등과 같은 경우에는 약간의 주파수 옵셋이 발생하여도 대역폭과 비교하여 주파수상에서 스펙트럼의 이동 정도가 미미하여 성능에 큰 영향을 주지 않지만, 이에 반해 신호의 대역폭이 좁은 초협대역의 경우에는 약간의 주파수 옵셋이 발생하여도 신호 스펙트럼의 이동이 상대적으로 크게 영향을 미치게 되어 상당한 시스템 성능저하를 가져오게 된다.
따라서, 이러한 성능 저하를 최소화하기 위하여, CDMA(Code Division Multiple Access) 이동통신 및 8-VSB(Vestigial SideBand) 디지털 방송과 같은 대부분의 상용 시스템들은 파일럿(pilot) 채널과 같은 기준 신호를 이용하여 AFC(Automatic Frequency Correction) 기능을 통해 주파수 오차를 정정한다.
하지만, 간이무선국용 디지털 초협대역 방식으로 적합한 APCO(Association of Public safety Communications Officials) P25 CQPSK(Complex Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식은 주파수대역이 초협대역(6.25kHz) 특성을 가지면서 파일럿과 같은 기준 주파수 정보가 없어 단지 데이터 정보를 이용하여 주파수 오차를 계산하여 이를 보상해 주어야만 한다. 또한, CQPSK 변조 방식의 경우, 한 심볼 주기동안 심볼간의 위상 차이(+3π/4, +π/4, -π/4, -3π/4) 특성으로 인하여 송신신호의 한 심볼 주기 동안 심볼간의 위상 차이가 ±π/4 이상으로 수신되면, 즉 주파수 옵셋 크기가 심볼 전송속도의 12.5% 이상이 되는 경우에는 시스템 BER 특성이 급격하게 증가하게 된다.
참고적으로, 종래의 주파수 옵셋 보상 장치에 따른 발진기 미세 조정을 이용한 수신기의 구성을 살펴보면 도 1과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 주파수 옵셋 보상 장치에 따른 발진기 미세 조정을 이용한 수신기에서는, 송신되는 기준 파일럿 채널을 이용하여 주파수 옵셋 성분 정보를 얻은 다음, 이의 주파수 에러를 추정하여 VCTCXO(12)의 전압을 미세 조정함에 의하여 발진기(11)의 주파수 특성을 변화시켜 발생되는 주파수 오차를 자동적으로 보상하여 준다.
이때, 기준 파일럿 채널을 이용하여 국부 발진기(11)의 locking 범위까지 주파수 에러를 자동적으로 보상해 줄 수 있으나, VCTCXO(12)의 전압에 따른 주파수 특성이 부품마다 일정하지 않을 경우 단말기마다 매번 초기치 전압을 설정해야 하고 이의 주파수 에러 정확도를 높이기 위해서는 제어 신호의 간격을 좁혀 주어야 한다. 또한, 추가적으로 이러한 VCTCXO 제어를 위한 PDM(Pulse Density Modulation) 신호나 PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 생성이 요구되고, 인터페이스가 하드웨어적으로 구현되어야 한다.
따라서, 디지털 초협대역 단말기에서는 기준 주파수 정보가 없이 데이터 정보만을 이용하여 주파수 오차를 계산하여 디지털적으로 AFC 기능을 수행할 수 있는 방안이 절실히 요구된다. 이렇게 함으로써 구현이 용이하고, 발진 주파수 미세 조정이 필요치 않아 이의 제어를 위한 조정 신호가 요구되지 않는다.
본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 주파수 대역이 초협대역 특성을 가지면서, 파일럿 채널과 같은 기준 주파수 정보 없이, 데이터 정보만을 이용하여 심볼 타이밍 및 주파수 정보를 얻은 후 주파수 옵셋을 추정하여 이의 에러를 디지털적으로 자동 보상하기 위한, 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및 그 방법과 그를 이용한 수신 시스템을 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 발명은, 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치에 있어서, 입력 데이터와 지연 데이터의 위상 차이를 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수만큼 추출하여 누적한 후, 누적된 위상 차이의 평균을 이용하여 주파수 옵셋 정보를 추출하고, 추출된 주파수 옵셋 정보를 이용해 심볼 전송속도와 유사하게 주파수 옵셋을 1차 보정하기 위한 1차 주파수 옵셋 보정 수단; 원하는 데이터만을 필터링한 후 타이밍 에러를 보상하여 매 심볼주기마다 정확한 타이밍의 데이터를 추출하기 위한 수단; 및 1차 주파수 옵셋이 보정된 데이터를 차동검파한 후, 각 심볼마다 위상 에러 정보를 추출하여 보정하고, 위상 에러 정보를 누적하여 다음 데이터의 주파수 옵셋을 2차 보정하기 위한 2차 주파수 옵셋 보정 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치에 적용되는 주파수 옵셋 보정 방법에 있어서, 입력 데이터와 지연 데이터의 위상 차이를 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수만큼 추출하여 누적하는 단계; 상기 누적된 위상 차이의 평균을 이용하여 주파수 옵셋 정보를 추출하고, 추출된 주파수 옵셋 정보를 이용해 심볼 전송속도와 유사하게 주파수 옵셋을 1차 보정하는 주파수 옵셋 보정 단계; 주파수 옵셋이 보정된 데이터를 차동검파한 후, 샘플링된 각 심볼마다 위상 에러 정보를 추출하여 보정하는 단계; 및 상기 위상 에러 정보를 누적하여, 다음 데이터의 주파수 옵셋 2차 보정에 이용하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 상기 주파수 옵셋 자동 보상 장치 및 방법에 의해 보정된 주파수 옵셋을 이용하는 수신 시스템에 있어서, 디지털 신호 처리(DSP) 수단 자체에서, 기준 주파수 정보가 없이 데이터 정보만을 이용하여 심볼 타이밍 및 주파수 정보를 얻은 후 주파수 옵셋을 추정하여 이의 에러를 자동적으로 보상함으로써, 국부 발진기 주파수 보정을 위한 제어 전압이 필요치 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 주파수 대역이 초협대역 특성을 가지면서, 파일럿과 같은 기준 주파수 정보 없이, 단지 데이터 정보를 이용하여 심볼 타이밍 및 주파수 정보를 통하여 주파수 오차를 ±π/4 이하로 줄임과 동시에, APCO P25 규격에 정의되어 있는 주파수 안정도 특성(VHF & UHF 대역: ±2.5ppm, 800MHz 대역: ±2ppm)을 만족시킬 수 있는, 디지털 초협대역 단말기에 적용하고자 한다.
따라서, 본 발명에서는 주파수 대역이 초협대역 특성을 가지면서, 파일럿 채널과 같은 기준 주파수 정보 없이, 데이터 정보만을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하여 이의 에러를 디지털적으로 보상함으로써, 발진 주파수의 미세 조정 과정이 필요치 않아 VCTCXO의 전압에 따른 주파수 특성이 부품마다 일정치 않더라도 주파수 에러를 자동적으로 보상해 줄 수 있고, VCTCXO 제어용 인터페이스 신호가 요구되지 않아 디지털적으로 AFC 기능 구현이 가능하여 단말기 제작이 간편하고 성능 개선이 용이하다. 또한, 본 발명은 디지털 초협대역 단말기의 VHF대역 뿐만 아니라, 800MHz대역까지도 적용이 가능하고, 아울러 디지털 TRS용 초협대역 단말기 AFC 기능 구현에 활용할 수 있다.
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 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치는, 입력 데이터와 지연 데이터의 위상 차이를 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수만큼 추출하여 누적한 후, 누적된 위상 차이의 평균을 이용하여 주파수 옵셋 정보를 추출하고, 추출된 주파수 옵셋 정보를 이용해 심볼 전송속도와 유사하게 주파수 옵셋을 보정하기 위한 1차 주파수 옵셋 보정부(주파수 옵셋 보정부(21), 1차 주파수 옵셋 정보 추출부(22))와, 원하는 데이터만을 필터링한 후 타이밍 에러를 보상하여 매 심볼주기마다 정확한 타이밍의 데이터를 추출하기 위한 수단(수신필터(23), 타이밍 동기부(24), 표본화부(25))과, 1차 주파수 옵셋이 보정된 데이터를 차동검파한 후, 각 심볼마다 위상 에러 정보를 추출하여 보정하고, 위상 에러 정보를 누적하여 다음 데이터의 주파수 옵셋을 보정하기 위한 2차 주파수 옵셋 보정부(차동검파기(26), 2차 주파수 옵셋 정보 추출부(27))를 포함한다.
여기서, 원하는 데이터만을 필터링한 후 타이밍 에러를 보상하여 매 심볼주기마다 샘플링하기 위한 수신필터(23), 타이밍 동기부(24), 표본화부(25)는 주파수 에러를 보상하는 장치에 있어서 일반적인 구성에 지나지 않으므로 본 발명에서는 논외로 한다.
디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치(수신기)는 주파수 오차의 크기에 따라 두 단계의 주파수 옵셋 보정(1차 주파수 옵셋 보정, 2차 주파수 옵셋 보정)을 통하여 디지털 초협대역 단말기 규격에 명시된 주파수 안정도 특성(<2.5ppm)을 만족한다.
먼저, 앞 단의 1차 주파수 옵셋 보정부(21,22)는 심볼 전송 속도와 비슷한 정도의 대략적인 주파수 옵셋을 보정해 주는 장치로, 최대 심볼 전송 속도의 두배까지 가능하며, 입력된 심볼 데이터로부터 주파수 옵셋 정보를 추출하는 1차 주파수 옵셋 정보 추출부(22)와 주파수 옵셋 정보를 이용하여 주파수 옵셋을 보정하는 주파수 옵셋 보정부(21)로 구성된다.
1차 주파수 옵셋 보정부(21,22)에 랜덤 데이터 입력시 주파수 옵셋이 없을 경우 입력된 신호와 일정 시간 동안 지연된 신호의 위상 차이의 평균값은 0도가 되지만, 그렇지 않을 경우 주파수 옵셋의 방향과 크기에 따라 입력 신호와 지연된 입력 신호의 위상 차이의 평균값이 달라지는데, 이때 위상 차이의 평균값이 주파수 옵셋량이다.
1차 주파수 옵셋 보정부(21,22)를 통해 심볼 전송 속도와 비슷한 정도로 주파수 옵셋이 보상된 데이터는 수신필터(23)를 통하여 저역필터링된 후 타이밍 동기부(24) 및 표본화부(25)를 통하여 2차 주파수 옵셋 보정부(26,27)로 인가된다. 이때, 2차 주파수 옵셋 보정부(26,27)는 심볼 판정 데이터를 사용하여 발생된 주파수 에러를 ±/4 이내로 디지털적으로 보상해 준다.
2차 주파수 옵셋 보정부(26,27)에서 입력된 신호의 주파수 옵셋 성분은 차동검파기(26)를 통과한 후에는 위상 에러 성분으로 변환된다.
도 3을 참조하여 주파수 옵셋 보정 과정(1차 주파수 옵셋 보정 과정(301~306), 2차 주파수 옵셋 보정 과정(307~311))을 살펴보면, 1차 주파수 옵셋 보정부(21,22)에서는 입력된 데이터와 지연된 데이터의 위상차 L개를 추출한 다음(305) L개 만큼의 위상 차이 정보의 평균을 구하게 된다(306). 그리고, 이렇게 해 서 얻어진 주파수 정보를 이용하여 1차로 측정된 주파수 옵셋의 반대 크기를 갖는 주파수를 곱해주어서 1차 주파수 옵셋 보정을 하게 된다(306).
1차 주파수 옵셋 과정을 통하여 대략적으로 주파수 보정된 데이터는 다시 2차 주파수 옵셋 보정부(26,27)를 거치게 된다.
2차 주파수 옵셋 보정부(26,27)는 1차 주파수 옵셋 보정부(21,22)에서 L개의 데이터 정보를 누적하여 이용한 것과는 다르게, 차동검파후 각 데이터마다 위상 정보를 추출하여 이를 바로 위상 옵셋 보정에 이용하게 된다(307~309). 그리고, 에러 정보만 누적하여(310) 다음 데이터 위상 옵셋 보정에 이용한다(307~309).
여기서, 2차 주파수 옵셋 보정부(26,27)는 심볼 주파수의 1/8(π/4) 이상의 주파수 옵셋은 보정할 수 없기 때문에, 1차 주파수 옵셋 보정부(21,22)는 최소한 1/8(π/4) 이하의 주파수 옵셋을 갖는 신호를 2차 주파수 옵셋 보정부(26,27)로 전달해 주어야 한다. 따라서, 정규화된 주파수 오차의 범위가 1/8(π/4) 이하인 경우에는 차동검파를 거친후 주파수 옵셋이 위상 에러로 나타나므로, 2차 주파수 옵셋 보정부(26,27)에서는 이를 이용하여 입력 신호의 주파수 옵셋을 보정한다.
만약, 주파수 오차의 범위가 1/8(π/4) 이상의 심볼 주파수에 상응하는 크기의 주파수 옵셋은 하기의 [수학식 1]과 같이 일정 시간 지연된 값을 본래 신호와 곱한 평균한 값을 이용하여 주파수 옵셋의 크기를 구한다.
본 발명에서는, 지연시간을 1/4T로 설정하였는데, 이는 수신 샘플링을 1:4 오버샘플링을 이용하였기 때문에 별다른 처리없이 샘플링한 데이터를 그대로 사용할 수 있다는 것이 첫 번째 이유이고 주파수 추정 범위를 최대화할 수 있다는 것이 두 번째 이유이다. 이와 같이 지연시간을 1/4T로 설정하면 심볼 주파수의 두 배 크기의 주파수 옵셋을 보정하는 것이 가능하다.
Figure 112004053746069-pat00001
여기서,
Figure 112004053746069-pat00002
는 추정하고자 하는 주파수 옵셋을, T는 심볼 주기를, x는 심볼 주기의 4배 오버샘플링한 입력 신호를 나타내고, L0는 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수를 나타낸다.
1차 주파수 옵셋 보정부(21,22)의 정규화된 주파수 옵셋 추정 오차의 분산을 컴퓨터 모의실험을 통하여 나타내면 도 4와 같다.
여기서, 지연된 데이터의 위상차 L 값이 크면(L = 100 → L = 200) 정확한 주파수 옵셋 보상이 가능하나, 수렴 시간이 길어 메모리가 많이 요구되어 DSP 칩의 처리 속도가 빨라야 하므로 실제 제작시에는 가격 대비 성능의 적절한 trade-off가 요구된다.
1차 주파수 옵셋 보정부(21,22)에 대한 정규화된 주파수 추정 오차의 히스토그램을 컴퓨터 모의실험을 통하여 나타내면 도 5와 같다.
도 5는 L0가 100이고, Eb/No가 10dB인 경우 주파수 옵셋 추정 오차에 대한 히스토그램이다. 여기서, 주파수 옵셋이 심볼 주파수의 1/8(π/4)보다 클 확률은 1.58×10-5로 10-3의 BER을 허용하는 음성 신호 전송의 경우에 적용할 수 있다. 즉, 1차 주파수 옵셋 보정을 거친 후 추정된 주파수 옵셋이 심볼 주파수의 1/8(π/4) 이상이 될 확률은 매우 작게 나타나, 실제 초협대역 단말기에 적용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 하드웨어 구성시, 상기 도 1의 종래의 주파수 옵셋 보상 장치에 따른 발진기 미세 조정을 이용한 수신기에 비춰 볼 때, DSP 모듈에 의한 발진 주파수 미세 조정이 필요치 않아 VCTCXO 제어 신호가 필요치 않다. 이를 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 6 은 본 발명의 주파수 옵셋 자동 보상 장치에 따른 발진기 미세 조정이 필요치 않은 수신 시스템의 구성 예시도로서, 본 발명에 의하여 단순화된 수신기의 구조를 나타내는 것이다.
본 발명의 수신 시스템은 상기 도 1의 발진기 미세 조정이 필요한 수신기와의 비교를 통하여 보다 극명하게 나타날 수 있다.
종래의 주파수 옵셋 보상 장치 구조를 갖고 있는 도 1에서는 저역통과필터를 거친 후 믹서를 거쳐 기저대역 신호로 변환된 신호를 이용하여 국부 발진기 주파수를 보정한다. 이때, 국부 발진기(11)의 주파수를 보정해줘야 하는데, 이를 위해서는 별도의 제어 전압을 발생시켜야 하기 때문에 구조가 다소 복잡해진다.
하지만, 본 발명의 주파수 옵셋 보정은 DSP 알고리즘에 의해서 자체적으로 처리되므로 RF 트랜시버 모듈과의 인터페이스 신호가 요구되지 않는다. 즉, 본 발명을 이용할 시에는 도 6과 같이 별도의 제어 전압이 필요하지 않으므로 단순한 구 조로 수신 시스템을 구현하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
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, 주파수 대역이 초협대역 특성을 가지면서, 파일럿 채널과 같은 기준 주파수 정보 없이, 단지 데이터 정보만을 이용하여 심볼 타이밍 및 주파수 정보를 얻은 후 주파수 옵셋을 추정하여 이의 에러를 자동적으로 보상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 심볼 데이터의 두 배 정도[APCO P25의 경우 동작 범위는 (-9.6kHz, +9.6kHz)]의 범위에 대하여 주파수 에러 보상이 가능하고, 발진기 주파수에 대한 미세 조정이 요구되지 않아 인터페이스 신호가 없이 모두 디지털적으로 구현이 가능하여 디지털 초협대역 단말기 구현이 간단하고 성능 개선이 용이한 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치에 있어서,
    입력 데이터와 지연 데이터의 위상 차이를 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수만큼 추출하여 누적한 후, 누적된 위상 차이의 평균을 이용하여 주파수 옵셋 정보를 추출하고, 추출된 주파수 옵셋 정보를 이용해 심볼 전송속도와 유사하게 주파수 옵셋을 1차 보정하기 위한 1차 주파수 옵셋 보정 수단;
    원하는 데이터만을 필터링한 후 타이밍 에러를 보상하여 매 심볼주기마다 정확한 타이밍의 데이터를 추출하기 위한 수단; 및
    1차 주파수 옵셋이 보정된 데이터를 차동검파한 후, 각 심볼마다 위상 에러 정보를 추출하여 보정하고, 위상 에러 정보를 누적하여 다음 데이터의 주파수 옵셋을 2차 보정하기 위한 2차 주파수 옵셋 보정 수단
    을 포함하는 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 주파수 옵셋 보정 수단은,
    주파수 오차의 범위가 1/8(π/4) 이하의 주파수 옵셋을 갖는 신호를 상기 2차 주파수 옵셋 보정 수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 주파수 옵셋 보정 수단은,
    지연시간을 1/4T로 설정하면, 심볼 주파수의 두 배 크기의 주파수 옵셋을 보정할 수 있는 것을 특징으로 하는 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차 주파수 옵셋 보정 수단은,
    상기 주파수 옵셋 정보를 이용하여 1차로 측정된 주파수 옵셋의 반대 크기를 갖는 주파수를 곱해 1차 주파수 옵셋을 보정하는 것을 특징으로 하는 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 1차 주파수 옵셋 보정 수단에서,
    하기의 수학식에 의거하여 주파수 옵셋을 측정하는 것을 특징으로 하는 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치.
    Figure 112004053746069-pat00003
    (여기서,
    Figure 112004053746069-pat00004
    는 추정하고자 하는 주파수 옵셋을, T는 심볼 주기를, x는 심볼 주기의 4배 오버샘플링한 입력 신호를 나타내고, L0는 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수를 의미함)
  6. 디지털 초협대역 단말기용 주파수 옵셋 자동 보상 장치에 적용되는 주파수 옵셋 보정 방법에 있어서,
    입력 데이터와 지연 데이터의 위상 차이를 주파수 옵셋 추정에 사용되는 심볼 수만큼 추출하여 누적하는 단계;
    상기 누적된 위상 차이의 평균을 이용하여 주파수 옵셋 정보를 추출하고, 추출된 주파수 옵셋 정보를 이용해 심볼 전송속도와 유사하게 주파수 옵셋을 1차 보정하는 주파수 옵셋 보정 단계;
    주파수 옵셋이 보정된 데이터를 차동검파한 후, 샘플링된 각 심볼마다 위상 에러 정보를 추출하여 보정하는 단계; 및
    상기 위상 에러 정보를 누적하여, 다음 데이터의 주파수 옵셋 2차 보정에 이용하는 단계
    를 포함하는 주파수 옵셋 자동 보상 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주파수 옵셋 보정 단계에서,
    심볼 주파수의 두 배 크기의 주파수 옵셋 보정이 가능하고, 기준 주파수 정보없이 데이터 정보만을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하여 주파수 오차의 범위가 1/8(π/4) 이하로 보상할 수 있는 것을 특징으로 하는 주파수 옵셋 자동 보상 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항, 혹은 제 6 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 의해 보정된 주파수 옵셋을 이용하는 수신 시스템에 있어서,
    디지털 신호 처리(DSP) 수단 자체에서, 기준 주파수 정보가 없이 데이터 정보만을 이용하여 심볼 타이밍 및 주파수 정보를 얻은 후 주파수 옵셋을 추정하여 이의 에러를 자동적으로 보상함으로써, 국부 발진기 주파수 보정을 위한 제어 전압이 필요치 않는 것을 특징으로 하는 수신 시스템.
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