KR100946079B1

KR100946079B1 - 타이밍 오프셋 회복 기능을 갖는 무선 수신 장치 및 이를이용한 타이밍 오프셋 회복 방법

Info

Publication number: KR100946079B1
Application number: KR1020070140715A
Authority: KR
Inventors: 이우상; 이재형; 이상호; 이광묵
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2010-03-10
Also published as: US8184742B2; US20090168937A1; KR20090072562A

Abstract

본 발명은 신호 샘플링시 발생하는 타이밍 오프셋에 따라 판정 슬롯의 위치를 이동하여 타이밍 오프셋을 회복하는 무선 수신 장치에 관한 것으로, 아날로그 수신 신호를 샘플링하여 디지털화하는 전처리부와, 상기 전처리부로부터의 디지털화된 수신 신호를 사전에 설정된 시간 동안 지연시켜 미분하는 미분 연산부와, 상기 미분 연산부로부터의 미분된 수신 신호를 사전에 설정된 복수의 PN 코드 시퀀스와 각각 상관하여 상관값을 순차적으로 출력하는 상관부와, 상기 상관부로부터의 상관값을 순차적으로 저장하고, 저장된 상관값 중 최대값을 검출하여 검출된 최대값의 위치와 사전에 설정된 기준 위치간의 오차만큼 판정 슬롯을 쉬프트하는 설정부와, 상기 쉬프트된 판정 슬롯으로부터의 최대값에 대응되는 PN 코드 시퀀스의 심볼을 상기 수신 신호의 복조값으로 추정하는 복조값 추정부를 포함한다.

복조(Demodulation), 상관(Correlation), 타이밍 오프셋(Timming Offset)

Description

타이밍 오프셋 회복 기능을 갖는 무선 수신 장치 및 이를 이용한 타이밍 오프셋 회복 방법{RF RECEIVER HAVING TIMMING OFFSET RECOVERY FUCTION AND TIMMING OFFSET RECOVERY METHOD USING THEREOF}

본 발명은 무선 수신 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 신호 샘플링시 발생하는 타이밍 오프셋에 따라 판정 슬롯의 위치를 이동하여 타이밍 오프셋을 회복하는 무선 수신 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 시간과 장소에 구애받지 않고 언제나 네트워크에 접속할 수 있는 통신 환경을 나타내는 유비쿼터스(Ubiquitous)가 대두되기 시작하면서, 셀룰러(Cellular) 망과 대형 통신망이 아닌 소규모의 무선 통신 시스템들, 무선 사설망(WPAN:Wireless Personal Area Networks), 유비쿼터스 센서 네트워크(USN:Ubiquiitous Sensor Network), RFID(Radio Frequency Identification) 등에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

특히, 무선 사설망 및 유비쿼터스 센서 네트워크 분야는 통신 성능뿐만 아니라 초소형, 저가격 및 저전력 소비가 주 요구사항이 되고 있다. 따라서, 이러한 무선 통신 시스템에서는 기존의 통신 성능이 중요시되는 셀룰러 통신 시스템이나 무 선 사설망 시스템에서 사용되는 고성능, 고가의 부품을 그대로 적용하는데 어려움이 있다.

또한, 이와 반대로 가격을 낮추기 위해서 저가의 부품을 사용하는 경우에는 큰 주파수 오차 또는 위상 오차가 발생할 수 있으므로, 이에 대한 대책이 필요하다.

이하, 도면을 참조하여 종래의 무선 사설망에 사용되는 무선 수신 장치에 관하여 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 무선 사설망에 사용되는 무선 수신 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 무선 수신 장치(10)는 아날로그 수신 신호를 샘플링하여 디지털화하는 전처리부(11), 디지털화된 수신 신호를 지연시켜 미분 연산하는 미분 연산부(12), 미분된 신호를 16개의 PN 코드 시퀀스와 각각 상관하여 상관값을 순차적으로 출력하는 상관부(13) 및 상관값의 최대값을 검출하여 검출된 최대값에 해당하는 PN 코드 시퀀스를 수신 신호의 심볼로 판정하는 복조값 추정부(14)를 포함한다.

상술한 종래의 무선 수신 장치(10)는 아날로그 수신 신호를 샘플링하면서 발생되는 타이밍 옵셋(Timming Offset)이 상관값의 출력 시간에 반영되어, 상관값이 순차적으로 출력되는 경우 지속적으로 타이밍 옵셋이 상관값에 반영되며, 이에 따라 최대값에 해당하는 PN 코드 시퀀스가 아닌 다른 PN 코드 시퀀스로 수신 신호의 심볼을 판정하여 수신 에러가 발생하는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 신호 샘플링시 발생하는 샘플 신호의 오프셋에 따라 판정 슬롯의 위치를 이동하여 타이밍 오프셋을 회복하는 무선 수신 장치 및 이를 이용한 타이밍 오프셋 회복 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 아날로그 수신 신호를 샘플링하여 디지털화하는 전처리부와, 상기 전처리부로부터의 디지털화된 수신 신호를 사전에 설정된 시간 동안 지연시켜 미분하는 미분 연산부와, 상기 미분 연산부로부터의 미분된 수신 신호를 사전에 설정된 복수의 PN 코드 시퀀스와 각각 상관하여 상관값을 순차적으로 출력하는 상관부와, 상기 상관부로부터의 상관값을 순차적으로 저장하고, 저장된 상관값 중 최대값을 검출하여 검출된 최대값의 위치와 사전에 설정된 기준 위치간의 오차만큼 판정 슬롯을 쉬프트하는 설정부와, 상기 쉬프트된 판정 슬롯으로부터의 최대값에 대응되는 PN 코드 시퀀스의 심볼을 상기 수신 신호의 복조값으로 추정하는 복조값 추정부를 포함하는 타이밍 오프셋 회복 기능을 갖는 무선 수신 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 판정부는 복수의 저장 위치를 가지며, 상기 저장 위치에 상기 상관부로부터의 상관값을 쉬프트하여 순차적으로 저장하는 쉬프트 레지스터와, 상기 복수의 저장 위치 중 일부의 저장 위치를 각 각 담당하는 복수의 상기 판정 슬롯을 가지며 상기 복수의 판정 슬롯으로부터 상기 상관값 중 최대값의 저장 위치를 검출하는 검출기와, 상기 검출기로부터의 최대값 저장 위치를 사전에 설정된 기준 위치와 비교하여 그 오차 만큼 상기 판정 슬롯을 쉬프트하는 슬롯 설정기를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 쉬프트 레지스터의 저장 위치의 개수는 상기 전처리부의 샘플링 주파수에 따라 설정될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은 아날로그 수신 신호를 샘플링하여 디지털화하는 단계와, 디지털화된 수신 신호를 사전에 설정된 시간 동안 지연시켜 미분하는 단계와, 미분된 수신 신호를 사전에 설정된 복수의 PN 코드 시퀀스와 각각 상관하여 상관값을 순차적으로 출력하는 단계와, 상기 상관값을 순차적으로 저장하고, 저장된 상관값 중 최대값을 검출하여 검출된 최대값의 위치와 사전에 설정된 기준 위치간의 오차만큼 판정 슬롯을 쉬프트하는 단계와, 상기 최대값에 대응되는 PN 코드 시퀀스를 수신 신호의 심볼로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 장치를 이용한 타이밍 오프셋 회복 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 판정 슬롯을 쉬프트하는 단계는 복수의 저장 위치를 갖는 쉬프트 레지스터에 상기 상관부로부터의 상관 값을 쉬프트하여 순차적으로 저장하는 단계와, 상기 복수의 저장 위치 중 일부의 저장 위치를 각각 담당하는 복수의 상기 판정 슬롯으로부터 상기 상관값 중 최대값의 저장 위치를 검출하는 단계와, 상기 최대값 저장 위치를 사전에 설정된 기준 위치와 비교하여 그 오차 만큼 상기 판정 슬롯을 쉬프트하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 쉬프트 레지스터의 저장 위치의 개수는 상기 아날로그 수신 신호의 샘플링 주파수에 따라 설정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 신호 샘플링시 발생하는 샘플 신호의 오프셋에 따라 판정 슬롯의 위치를 이동하여 타이밍 오프셋을 회복함으로써 복잡한 부가적인 회로가 필요 없이 정확한 수신 신호의 심볼을 판정하여 정확하게 수신 신호를 복조할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 무선 수신 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 무선 수신 장치(100)는 전처리부(110), 미분 연산부(120), 상관부(130), 설정부(140) 및 복조값 추정부(150)를 포함할 수 있다.

전처리부(110)는 안테나로부터의 RF 신호를 수신받아 사전에 설정된 주파수에 따라 상기 RF 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이때, 상기 디지털 신호는 상기 RF 신호를 IF 신호로 변환한 후 상기 주파수에 따라 샘플링된 베이스 밴드(Base-Band) 신호일 수 있다.

미분 연산부(120)는 전처리부(110)로부터의 디지털 신호를 사전에 설정된 시간 동안 지연 시킨후 지연된 디지털 신호를 현재 수신된 디지털 신호와 곱하여 미분된 수신 신호를 획득한다.

상관부(130)는 미분 연산부(120)로부터의 미분된 수신 신호를 복수의 PN 코드 시퀀스와 각각 상관하여 그 상관값을 순차적으로 출력한다. 이에 따라, 상관부(130)는 미분 연산부(120)로부터의 미분된 수신 신호 중 최소 지연으로 미분된 수신 신호를 이용하여 심볼 동기 및 패킷 동기를 계산하여 상관 시점을 설정한다.

설정부(140)는 상관부(130)로부터의 상관값을 순차적으로 저장하고, 저장된 상관값 중 최대값을 검출하며, 검출된 최대값의 저장 위치와 사전에 설정된 기준 위치를 비교하여 그 차이만큼 판정 슬롯을 쉬프트하여 샘플링 시에 발생된 타이밍 오프셋을 회복한다.

복조값 추정부(150)는 설정부(140)로부터의 최대값으로 검출된 상관값에 해 당하는 PN 코드 시퀀스를 수신 신호의 심볼로 추정한다.

이하, 도 3을 참조하여 설정부(140)에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 무선 수신 장치(100)에 채용된 설정부(140)의 상세 구성도이다.

도 3을 참조하면, 설정부(140)는 쉬프트 레지스터(141), 검출기(142) 및 슬롯 설정기(143)을 포함한다.

쉬프트 레지스터(141)는 사전에 설정된 복수의 저장 위치를 가지며, 상관부(130)로부터의 상관값을 순차적으로 쉬프트 라이트(Shift Right)하여 상기 저장 위치에 저장한다.

검출기(142)는 상기 쉬프트 레지스터(141)의 복수의 저장 위치 중 일부의 저장 위치를 담당하는 복수의 판정 슬롯을 가지며, 상기 상관값 중 최대값에 해당하는 상관값의 저장 위치를 검출한다.

예를 들어, 쉬프트 레지스터(141)의 저장 위치가 전처리부(110)의 샘플링 주파수에 따라 1번 부터 64번까지 총 64개가 설정되는 경우 판정 슬롯은 각각 8개의 저장 위치를 담당하며 이에 따라 판정 슬롯은 8개가 설정될 수 있다.

슬롯 설정기(143)는 검출기(142)로부터의 검출된 최대값 저장 위치와 사전에 설정된 기준 위치를 비교하여 그 차이 만큼 상기 판정 슬롯을 쉬프트한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 동작 및 작용에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 타이밍 오프셋 회복 방법을 나타내는 플로우 챠트이다.

도 2 및 도 3과 함께 도 4를 참조하면, 아날로그 수신 신호는 전처리부(110)를 통해 사전에 설정된 주파수에 따라 샘플링되어 디지털화 된다(S10).

이후, 디지털화된 수신 신호는 미분 연산부(120)에 전달되고, 미분 연산부(120)는 디지털화된 수신 신호를 사전에 설정된 시간 동안 지연시켜, 지연시킨 수신 신호와 현재 전처리부(110)로부터 전달된 수신 신호를 곱하여 수신 신호를 미분 연산 한다(S20).

다음으로, 미분된 수신 신호는 상관부(130)에 전달되고, 상관부(130)는 미분된 수신 신호의 각 샘플을 순차적으로 저장하고, 저장된 각 샘플과 복수의 PN 코드 시퀀스를 서로 상관하여 상관값을 순차적으로 출력한다(S30). 지그비(Zigbee)에 본 발명의 무선 수신 장치를 적용하는 경우 복수의 PN 코드 시퀀스는 16개의 PN 코드 시퀀스일 수 있다.

순차적으로 출력되는 상관값은 설정부(140)에 전달된다. 설정부(140)는 복수의 저장 위치를 갖는 쉬프트 레지스터(141)에 순차적으로 출력되는 상관값을 쉬프 트 라이트하여 순차적으로 저장한다. 쉬프트 레지스터(141)의 저장 위치의 개수는 전처리부의 샘플링 주파수에 따라 설정되며, 지그비(Zigbee)에 본 발명의 무선 수신 장치를 적용하는 경우 쉬프트 레지스터(141)는 64개의 저장 위치를 가질 수 있다.

검출기(142)는 쉬프트 레지스터(141)의 복수의 저장 위치 중 일부의 저장 위치를 각각 담당하는 복수의 판정 슬롯을 가지며 본 발명의 무선 수신 장치에서는 8개의 판정 슬롯을 설정할 수 있다. 이에 따라 판정 슬롯은 각각 8개의 저장 위치를 담당할 수 있다. 즉, 1번 부터 8번까지의 저장 위치는 제1 판정 슬롯이 담당할 수 있으며, 9번 부터 16번 까지의 저장 위치는 제2 판정 슬롯이 담당할 수 있으며 이와 같은 방법으로 제8 판정 슬롯까지 담당하는 저장 위치를 설정할 수 있다.

이후, 검출기(142)는 쉬프트 레지스터(141)의 저장 위치에 저장된 상관값 중 최대값을 검출한다.

다음으로, 설정기(143)는 검출기(142)로부터의 검출된 최대값의 저장 위치와 사전에 설정된 저장 위치가 동일한 위치 인지를 판단하여(S40), 그 오차 만큼 판정 슬롯을 쉬프트한다(S50).

즉, 제1 판정 슬롯에서 최대값이 검출된 경우 최대값의 저장 위치는 타이밍 오프셋이 없을 경우 4번 또는 5번 저장 위치에 존재하는 것이 당연하나, 타이밍 오프셋이 발생하는 경우 4번 또는 5번 저장 위치가 아닌 2번 또는 7번 등 다양한 저장 위치에 존재할 수 있다. 이에 따라, 슬롯 설정기(143)는 4번 또는 5번 저장 위치를 기준 위치로 설정하고, 검출된 최대값의 저장 위치가 기준 위치를 벗어나는 경우 그 오차만큼 판정 슬롯을 쉬프트한다. 예를 들어, 제1 판정 슬롯에서 3번 저장 위치에서 상관값의 최대값이 검출된 경우 제1 판정 슬롯이 담당하는 저장 위치를 1번 부터 8번까지에서 64번 부터 7번까지로 쉬프트할 수 있다. 이에 따라 최대값의 저장 위치는 기준 위치에 해당되도록 쉬프트되며, 이에 따라 타이밍 오프셋이 발생하여도 판정 슬롯을 쉬프트하여 타이밍 오프셋을 회복함으로써 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

복조값 추정부(150)는 검출된 최대값에 대응되는 PN 코드 시퀀스의 심볼을 수신 신호의 복조값으로 추정한다. 즉, PN 코드 시퀀스는 16개로 구성되며, 최대값이 검출되는 판정슬롯에 각각 1번 부터 8번까지 그리고, 9번 부터 16번까지의 심볼을 적용하며, 최대값의 부호에 따라 해당하는 심볼을 복조값으로 추정할 수 있다.

예를 들어, 제1 판정 슬롯에서 최대값이 검출된 경우 해당하는 심볼은 1번 및 9번이 적용된다. 이때 최대값의 부호가 양(+)인 경우 1번 심볼을 부호가 음(-)인 경우 9번 심볼을 수신 신호의 복조값으로 추정할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

도 1은 종래의 무선 수신 장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 무선 수신 장치의 구성도.

도 3은 본 발명의 무선 수신 장치에 채용된 설정부의 상세 구성도.

도 4는 본 발명의 타이밍 오프셋 회복 방법을 나타내는 플로우 챠트.

<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>

100...무선 수신 장치 110...전처리부

120...미분 연산부 130...상관부

140...설정부 141...쉬프트 레지스터

142...검출기 143...슬롯 설정기

150...복조값 추정부

Claims

아날로그 수신 신호를 샘플링하여 디지털화하는 전처리부;

상기 전처리부로부터의 디지털화된 수신 신호를 사전에 설정된 시간 동안 지연시켜 미분하는 미분 연산부;

상기 미분 연산부로부터의 미분된 수신 신호를 사전에 설정된 복수의 PN 코드 시퀀스와 각각 상관하여 상관값을 순차적으로 출력하는 상관부;

상기 상관부로부터의 상관값을 순차적으로 저장하고, 저장된 상관값 중 최대값을 검출하여 검출된 최대값의 위치와 사전에 설정된 기준 위치간의 오차만큼 판정 슬롯을 쉬프트하는 설정부; 및

상기 쉬프트된 판정 슬롯으로부터의 최대값에 대응되는 PN 코드 시퀀스의 심볼을 상기 수신 신호의 복조값으로 추정하는 복조값 추정부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이밍 오프셋 회복 기능을 갖는 무선 수신 장치.
제1항에 있어서, 상기 설정부는

복수의 저장 위치를 가지며, 상기 저장 위치에 상기 상관부로부터의 상관값을 쉬프트하여 순차적으로 저장하는 쉬프트 레지스터;

상기 복수의 저장 위치 중 일부의 저장 위치를 각각 담당하는 복수의 상기 판정 슬롯을 가지며 상기 복수의 판정 슬롯으로부터 상기 상관값 중 최대값의 저장 위치를 검출하는 검출기; 및

상기 검출기로부터의 최대값 저장 위치를 사전에 설정된 기준 위치와 비교하여 그 오차 만큼 상기 판정 슬롯을 쉬프트하는 슬롯 설정기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이밍 오프셋 회복 기능을 갖는 무선 수신 장치.
제2항에 있어서,

상기 쉬프트 레지스터의 저장 위치의 개수는 상기 전처리부의 샘플링 주파수에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 타이밍 오프셋 회복 기능을 갖는 무선 수신 장치.
아날로그 수신 신호를 샘플링하여 디지털화하는 단계;

디지털화된 수신 신호를 사전에 설정된 시간 동안 지연시켜 미분하는 단계;

미분된 수신 신호를 사전에 설정된 복수의 PN 코드 시퀀스와 각각 상관하여 상관값을 순차적으로 출력하는 단계;

상기 상관값을 순차적으로 저장하고, 저장된 상관값 중 최대값을 검출하여 검출된 최대값의 위치와 사전에 설정된 기준 위치간의 오차만큼 판정 슬롯을 쉬프트하는 단계; 및

상기 쉬프트된 판정 슬롯으로부터의 최대값에 대응되는 PN 코드 시퀀스를 수신 신호의 심볼을 수신 신호의 복조값으로 추정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 장치를 이용한 타이밍 오프셋 회복 방법.
제4항에 있어서, 상기 판정 슬롯을 쉬프트하는 단계는

복수의 저장 위치를 갖는 쉬프트 레지스터에 순차적으로 출력된 상기 상관값을 쉬프트하여 순차적으로 저장하는 단계;

상기 복수의 저장 위치 중 일부의 저장 위치를 각각 담당하는 복수의 상기 판정 슬롯으로부터 상기 상관값 중 최대값의 저장 위치를 검출하는 단계; 및

상기 최대값 저장 위치를 사전에 설정된 기준 위치와 비교하여 그 오차 만큼 상기 판정 슬롯을 쉬프트하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 장치를 이용한 타이밍 오프셋 회복 방법.
제5항에 있어서, 상기 쉬프트 레지스터의 저장 위치의 개수는 상기 아날로그 수신 신호의 샘플링 주파수에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 수신 장치를 이용한 타이밍 오프셋 회복 방법.