KR100731348B1 - 반송파 위상 동기방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반송파 위상 동기방법 및 장치에 관한 것으로, 그 장치는 수신단의 정합필터를 통해 수신된 출력신호의 크기를 연판정하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형부; 비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산부; 및 가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 회전량계산부;를 포함한다.

본 발명에 의하면, 누승과정의 본래 기능인 영점근처의 불확실한 위상 성분을 효과적으로 억압할 수 있다.

반송파 위상동기, Viterbi & Viterbi

Description

반송파 위상 동기방법 및 장치{Apparatus and method for synchronizing phase of carrier wave}

도 1은 종래의 Viterbi & Viterbi 위상추정 알고리즘의 블록도이다.

도 2는 일반적인 위상추정 및 보상기의 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 위상추정 알고리즘의 블록도이다.

도 4는 양자화레벨이 2인 경우의 신호의 PDF(Probability Density Function)를 나타내는 도면이다.

도 5는 양자화레벨이 2인 경우의 신호의 PDF(Probability Density Function)를 나타내는 도면이다.

본 발명은 비선형화를 이용하는 반송파 위상동기 기술인 비터비 앤드 비터비(Viterbi & Viterbi)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위상추정기 입력신호의 비선형화과정중 입력신호크기의 비선형과정을 연판정기에 의해 수행하는 연판정 비선형화기를 이용한 반송파 위상 동기방법 및 장치에 관한 것이다.

비선형화과정을 이용한 위상추정기술과 관련있는 종래기술은 Andrew J. Viterbi와 Audrey M Viterbi에 의해 발표된 논문(IEEE, 1983년 7월 P544)에 서술되어 있다.

도 1은 종래의 Viterbi & Viterbi 위상추정 알고리즘의 블록도이다.

종래의 위상추정기는 수신단의 정합필터(10), 정합필터(10)에서 출력된 신호의 크기를 누승하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형화부(20), 비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산부(30), 가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 회전량 계산부(40)를 구비하여 반송파의 위상동기를 행한다.

종래의 위상추정기에 있어서, 기저대역으로 하향 변환된 수신신호가 정합필터(10)에 의해 파형이 복원된 다음, 최적의 샘플지점만이 비선형화부(20)에 입력된다.

그리고, 비선형화부(20)에 입력된 신호의 크기와 위상이 비선형화 과정을 거친다.

비선형화부(20)는 누승부(22)와 승산부(24)를 포함하고 있어서, 누승부(22)를 통해 신호의 크기성분은 임의의 정수(L)에 의해 누승되어 신호크기가 비선형증폭된다.

또한, 승산부(24)를 통해 위상성분은 임의의 정수(M)에 의해 승산된다. 임의의 정수(M)은 변조방식의 알파벳 크기이며, 이 과정을 통해 비선형화기 입력신호의 변조성분이 제거된다.

비선형화부(20)의 출력신호는 가산부(30)에 입력되고, 다시 I, Q성분으로 나뉘어져 각 성분별로 추정구간(P)동안 가산된다. 여기서, P는 추정구간을 나타낸다.

추정구간동안 가산된 각 I, Q성분의 위상이 추정되고, 마지막으로 위상 비선형과정에서 곱한 정수(M)으로 나뉘어 위상의 회전량을 추정한다.

이와 같이, 종래의 위상추정기에서는 비선형화기에 입력된 입력신호의 크기를 누승하기 위해서 다량의 곱셈기가 사용된다. 따라서, 종래의 위상추정기를 하드웨어로 구현하는데 있어서 매우 복잡해지고, 크기가 매우 커지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 비교기와 가중치 할당부를 이용한 연판정기를 사용하여 영점부근 성분의 불확실한 위상 성분을 억압하여 입력신호의 비선형과정을 수행하도록 하여 반송파의 위상동기를 수행하도록 하는 반송파 위상 동기방법 및 장치를 제공하는 것이다.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위해, 수신단의 정합필터를 통해 수신된 출력신호의 크기를 연판정하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형화부; 비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산부; 및 가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 회전량계산부;를 포함하는 장치가 제공된다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해, 반송파 위상동기방법에 있어서, 수신단의 정합필터를 통해 수신된 출력신호의 크기를 연판정하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형화단계; 비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산단계; 및 가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기방법이 제공된다.

다음은 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 일반적인 위상추정 및 보상기의 블록도이다.

도 2에서, 입력되는 신호는 샘플러(52)에 의해 디지털 신호로 변환되며 이 신호는 정합필터(54)를 통과하여 파형이 복원된다.

STR(56)(Symbol Timing Recovery : 심볼타이밍복구)에 의해 송신기와 수신기 사이의 시간지연에 의해 생기는 왜곡을 보상하며 위상측정기(58)는 이 신호로부터 위상을 측정하여 계산한 후 포스트 프로세서(62)가 계산된 값을 가지고 위상을 보상하도록 구동시킨다((64).

이때, 계산하기 위한 시간이 필요하므로 버퍼(60)를 이용하여 시간을 지연시켜 보상하려는 위상값과 샘플사이의 시간차를 일치시킨다.

도 3은 본 발명에 따른 위상추정 알고리즘의 블록도이다.

본 발명에 따른 위상추정기에서, 기저대역으로 하향변환된 수신신호가 정합필터(102)에 의해 파형을 복원한 후 각종 동기를 거쳐 최적의 샘플지점만이 비선형화부(104)에 입력된다.

비선형화부(104)에 입력된 신호는 신호의 크기와 위상이 비선형화 과정을 거친다.

여기서, 신호크기의 비선형화는 연판정기(11)에 의해 연판정된다.

따라서, 본 발명에 따른 위상추정 알고리즘은 도 1에 나타낸 종래의 위상 추정 알고리즘 구조와는 달리 연판정구조를 사용함으로써 하드웨어적인 복잡도를 감소시켰고, 누승계수인 임의의 정수(L)값이 증가하는 경우에 비해 성능개선이 일어 난다.

도 4는 양자화레벨이 2인 경우의 신호의 PDF(Probability Density Function)를 나타내는 도면이다.

여기에서, 채널의 신호대잡음비(Eb/No)가 10dB인 경우 수신 신호의 PDF(Probability Density Function)가 약 0.8부터 존재한다. 임계값은 신호의 PDF(Probability Density Function)가 존재하기 시작하는 값이다.

임계값을 이용하여 임계구간을 결정한다. 즉, 비선형화기 입력신호의 크기가 0 ∼ 0.8인 경우 가중치를 0으로 하고, 0.8이상인 경우 1로 할당한다.

도 5는 양자화레벨이 2인 경우의 신호의 PDF(Probability Density Function)를 나타내는 도면이다.

여기에서, 채널의 신호대잡음비(Eb/No)가 20dB인 경우 수신 신호의 PDF(Probability Density Function)가 약 1.2부터 존재한다. 임계값은 신호의 PDF(Probability Density Function)가 존재하기 시작하는 값이다.

임계값을 이용하여 임계구간을 결정한다. 즉, 비선형화기 입력신호의 크기가 0 ∼ 0.8인 경우 가중치를 0으로 하고, 0.8 ∼ 1.2 인 경우 +0.5로 할당한다. 그리고, 1.2이상인 경우 +1로 할당한다.

한편, 신호 위상의 비선형화과정은 승산과정을 거친다.

승산부(112)를 통해 위상성분은 임의의 정수(M)에 의해 승산된다. 임의의 정수(M)은 변조방식의 알파벳 크기이며, 이 과정을 통해 비선형화기 입력신호의 변조성분이 제거된다.

비선형화부(104)의 출력신호는 가산부(106)에 입력되고, 다시 I, Q성분으로 나뉘어져 각 성분별로 추정구간(P)동안 가산된다. 여기서, P는 추정구간을 나타낸다.

추정구간동안 가산된 각 I, Q성분의 위상이 추정되고, 마지막으로 위상 비선형과정에서 곱한 M으로 나뉘어 위상의 회전량을 추정한다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위내로 정해지는 것이 아니라 후술하는 청구범위로 한정될 것이다.

본 발명에 의하면, 종래의 누승과정 대신 연판정 구조를 사용함으로써 다량의 곱셈기에 의한 하드웨어적인 부담을 줄일수 있는 장점이 있으며 종래 누승과정의 본래 기능인 영점근처의 불확실한 위상 성분을 효과적으로 억압할 수 있다.

결과적인 성능은 종래의 구조에 비해 동일하거나 누승값(L)이 커질 경우 오히려 개선된 성능을 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 반송파 위상동기장치에 있어서,

   수신단의 정합필터를 통해 수신된 출력신호의 크기를 연판정하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형화부;

   비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산부; 및

   가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 회전량계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 비선형화부는 입력신호의 크기를 임계값과 비교하고, 상기 임계값에 따라서 가중치를 부여하는 연판정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 연판정기는 QPSK 변조방식을 가정하여 채널의 신호대 잡음상태에 따라 임계값 및 양자화레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 임계값은 채널의 신호대잡음비가 10dB 및 20dB인 경우를 기준으로 하여 신호의 PDF가 존재하기 시작하는 값인 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기장치.
5. 반송파 위상동기방법에 있어서,

   수신단의 정합필터를 통해 수신된 출력신호의 크기를 연판정하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형화단계;

   비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산단계; 및

   가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 비선형화단계는 입력신호의 크기를 임계값과 비교하고, 상기 임계값에 따라서 가중치를 부여하는 연판정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 연판정기는 QPSK 변조방식을 가정하여 채널의 신호대 잡음상태에 따라 임계값 및 양자화레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 임계값은 채널의 신호대잡음비가 10dB 및 20dB인 경우를 기준으로 하여 신호의 PDF가 존재하기 시작하는 값인 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기방법.

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