KR101386551B1 - M-psk modulator and demodulator using multiple spin oscillators - Google Patents

M-psk modulator and demodulator using multiple spin oscillators Download PDF

Info

Publication number
KR101386551B1
KR101386551B1 KR1020130012975A KR20130012975A KR101386551B1 KR 101386551 B1 KR101386551 B1 KR 101386551B1 KR 1020130012975 A KR1020130012975 A KR 1020130012975A KR 20130012975 A KR20130012975 A KR 20130012975A KR 101386551 B1 KR101386551 B1 KR 101386551B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase
signal
spin
signals
psk
Prior art date
Application number
KR1020130012975A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박현철
박휘성
허은혜
박승영
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
한국과학기술원
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 한국기초과학지원연구원, 한국과학기술원 filed Critical 한국기초과학지원연구원
Priority to KR1020130012975A priority Critical patent/KR101386551B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101386551B1 publication Critical patent/KR101386551B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/02Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/20Modulator circuits; Transmitter circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22Demodulator circuits; Receiver circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0041Functional aspects of demodulators
    • H03D2200/009Reduction of local oscillator or RF leakage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

The present invention relates to an M-PSK demodulator using a plurality of spin demodulators which comprises: a spin demodulator device including a plurality of spin demodulators that outputs oscillation signals in which a phase is discrete distributed; a phase selector for outputting the phase information of the oscillation signals of the phase closest to a modulated signal by comparing the phase of the oscillation signals with received modulated signals; and a determination part for determining restoration data from the phase information on the basis of at least one determination line of being controlled by operating environment. [Reference numerals] (10) Spin oscillator device; (5) Low pass filter; (6) Selector; (7) Determination part; (8) Phase selector

Description

복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기 및 복조기{M-PSK modulator and demodulator using multiple spin oscillators} M-PSK modulator and demodulator using multiple spin oscillators}

본 발명은 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기와 복조기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 스핀 발진기를 사용하여 위상이 다양한 복수의 발진 신호들을 생성하고 발진 신호들 중 입력 데이터에 1 : 1 대응하는 위상의 발진 신호를 위상 변조 신호로 전송하고, 수신한 변조 신호의 위상을 검파하기 위해 상기 위상이 다양한 발진 신호들을 생성한 후 변조 신호와 비교하여 가장 위상차가 적은 발진 신호를 추출하고 해당 위상 정보를 적어도 하나의 판정선을 통해 복원 데이터를 판정하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기와 복조기에 관한 것이다.The present invention relates to an M-PSK modulator and a demodulator using a plurality of spin oscillators. More particularly, the present invention relates to generating a plurality of oscillation signals having various phases by using a plurality of spin oscillators. Transmit the oscillation signal of the corresponding phase as a phase modulated signal, generate oscillation signals with various phases to detect the phase of the received modulated signal, extract the oscillation signal with the smallest phase difference compared with the modulated signal, and extract the corresponding phase An M-PSK modulator and a demodulator using a plurality of spin oscillators for determining restoration data through at least one decision line.

위상 편이 변조(phase shift keying: 이하 'PSK'라 함)는 높은 주파수의 반송파(carrier)에 데이터를 실어 보내는 방식 중 하나로서 그 중 이진 위상 편이 변조(binary phase shift keying: 이하 'BPSK'라 함)는 전송하려는 두 값(0 또는 1)의 디지털 신호를 반송파의 0 위상과 π 위상에 대응시켜 전송하는 방식이다.Phase shift keying (hereinafter referred to as 'PSK') is a method of carrying data on a high frequency carrier, of which binary phase shift keying (hereinafter, referred to as 'BPSK'). ) Is a method of transmitting a digital signal of two values (0 or 1) to be transmitted corresponding to the zero phase and the π phase of the carrier.

도 1은 종래 기술에 따른 8-PSK 변조기의 블록도로서, I 채널 레벨 컨버터(32), 인버터(33), Q 채널 레벨 컨버터(34), 기준 발진기(38), 제1 믹서(36), 제2 믹서(39), 위상 편이기(35), 제1 대역 통과 필터(37), 제2 대역 통과 필터(41), 제3 믹서(40) 및 제3 대역 통과 필터(42)를 포함한다.1 is a block diagram of an 8-PSK modulator according to the prior art, which includes an I channel level converter 32, an inverter 33, a Q channel level converter 34, a reference oscillator 38, a first mixer 36, A second mixer 39, a phase shifter 35, a first band pass filter 37, a second band pass filter 41, a third mixer 40, and a third band pass filter 42. .

입력 데이터 3비트 중 I값과 C값이 I 채널 레벨 컨버터(32)로 인가되고, Q값과

Figure 112013010841248-pat00001
값이 Q 채널 레벨 컨버터(34)로 인가된다. I 채널 레벨 컨버터(32)의 출력은 표 1과 같다.The I value and C value among the 3 bits of the input data are supplied to the I channel level converter 32, and the Q value and
Figure 112013010841248-pat00001
The value is applied to the Q channel level converter 34. The output of the I channel level converter 32 is shown in Table 1.

II CC PAM1PAM1 00 00 -0.541V-0.541V 00 1One -1.307V-1.307V 1One 00 +0.541V+ 0.541V 1One 1One +1.307V+ 1.307V

Q 채널 레벨 컨버터(34)의 출력은 표 2와 같다.The output of the Q channel level converter 34 is shown in Table 2.

QQ

Figure 112013010841248-pat00002
Figure 112013010841248-pat00002
Figure 112013010841248-pat00002
PAM2PAM2 00 00 -1.307V-1.307V 00 1One -0.541V-0.541V 1One 00 +1.307V+ 1.307V 1One 1One +0.541V+ 0.541V

상기 I 채널 레벨 컨버터(32)의 출력(PAM1)에 기준 발진기(38)로부터의 정현파(sin(2πfct))를 곱한 후 제1 대역 통과 필터(37)를 통과한 신호와 상기 Q 채널 레벨 컨버터(34)의 출력(PAM2)에 상기 기준 발진기로(38)부터의 정현파(cos(2πfct))를 곱한 후 상기 제2 대역 통과 필터(41)를 통과한 신호를 곱한 후 제3 대역 통과 필터(42)를 통과시켜 8-PSK 변조 신호(8-PSK Output)를 발생시킨다. 도 3은 도 2에 도시된 변조기로부터 출력되는 변조 신호의 성상 포인트(constellation point)이다. The Q channel level and the signal passing through the first band pass filter 37 after multiplying the output PAM1 of the I channel level converter 32 by the sinusoidal wave sin (2πf c t) from the reference oscillator 38 The output PAM2 of the converter 34 is multiplied by the sine wave (cos (2πf c t)) from the reference oscillator 38, and then multiplied by the signal passing through the second band pass filter 41, and then the third band. Pass pass filter 42 to generate an 8-PSK modulated signal (8-PSK Output). FIG. 3 is a constellation point of a modulated signal output from the modulator shown in FIG. 2.

종래 기술에 따른 PSK 변조기는 기준 발진기의 출력되는 정현파의 주파수와 위상이 정확하게 고정되어야 하므로 고 성능의 Q값을 갖는 발진기를 사용하거나 위상동기 루프(PLL)를 사용하고 있으나 이로 인해 변조기의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.The PSK modulator according to the prior art uses an oscillator having a high Q value or a phase locked loop (PLL) because the frequency and phase of the sine wave output from the reference oscillator must be accurately fixed. There is a problem.

한편 BPSK 방식을 통해 변조된 신호를 복조하기 위해서는 전송파와 동일 주파수를 가지는 정현파를 복조기에서 생성하여 전송된 신호에 곱하는 방법을 이용할 수 있다. 하지만 일반적으로 전송받은 전송파와 내부적으로 생성한 정현파는 위상이 동조화 되어 있지 않기 때문에 복조 과정에서 오류가 발생할 수 있다.Meanwhile, in order to demodulate a signal modulated by the BPSK scheme, a method of generating a sinusoidal wave having the same frequency as the transmission wave and multiplying the transmitted signal may be used. In general, however, an error may occur in the demodulation process because the sine wave generated internally and the sine wave generated internally are not synchronized with each other.

이를 보완하기 위해 코스타스 루프(costas loop)라고 불리는 아날로그 복조기를 보편적으로 이용하고 있다. 이는 동조화 과정에서 전송된 신호와 복조기의 내부에서 생성된 정현파의 위상 차이로 인한 복조 신호의 오류를 복원하기 위해 부궤환(negative feedback)을 이용한 방식이다.To compensate for this, analog demodulators are commonly used, called the Costas loop. This method uses negative feedback to recover an error of the demodulated signal due to the phase difference between the signal transmitted during synchronization and the sine wave generated inside the demodulator.

도 2는 종래 기술에 따른 코스타스 루프를 도시한 것으로서, 제1 믹서(110) 내지 제3 믹서(130), 제1 저역 통과 필터(Low Pass Filter : LPF)(120), 제2 저역 통과 필터(170), 루프 필터(loop filter)(140) 및 전압 제어 오실레이터(Voltage Controlled Oscillator: 이하 'VCO'라 함)(150)로 이루어진다. 상기 제1 믹서(110)는 안테나를 통해 외부로부터 수신된 변조 신호(m(t)cos(ωt))와 상기 VCO(150)로부터 출력되는 제1 정현파 신호(cos(ωt+θ))를 곱하여 상기 제1 저역 통과 필터(120)로 출력한다. 제2 믹서(160)는 상기 변조 신호(m(t)cos(ωt))와 상기 VCO(150)에서 출력되는 발진 신호인 제2 정현파 신호(sin(ωt+θ))를 곱하여 상기 제2 저역 통과 필터(170)로 출력한다. 상기 VCO(150)의 출력신호가 송신단의 반송파에 대해 θ만큼의 위상차를 갖고 있다면 상기 제1 믹서(110) 및 상기 제2 믹서(160)의 출력신호는 각각 수학식 1 및 수학식 2와 같다.  FIG. 2 illustrates a Costas loop according to the prior art, and includes a first mixer 110 to a third mixer 130, a first low pass filter (LPF) 120, and a second low pass filter ( 170, a loop filter 140, and a voltage controlled oscillator 150 (hereinafter, referred to as a 'VCO'). The first mixer 110 multiplies the modulation signal m (t) cos (ωt) received from the outside through an antenna and the first sinusoidal signal cos (ωt + θ) output from the VCO 150. Output to the first low pass filter 120. The second mixer 160 multiplies the modulated signal m (t) cos (ωt) by a second sinusoidal wave signal sin (ωt + θ), which is an oscillation signal output from the VCO 150, to thereby obtain the second low pass. Output to the pass filter 170. If the output signal of the VCO 150 has a phase difference of θ with respect to the carrier of the transmitter, the output signals of the first mixer 110 and the second mixer 160 are represented by Equations 1 and 2, respectively. .

Figure 112013010841248-pat00003
Figure 112013010841248-pat00003

Figure 112013010841248-pat00004
Figure 112013010841248-pat00004

상기 제1 저역 통과 필터(120) 및 상기 제2 저역 통과 필터(170)는 각각 상기 제1 믹서(110) 및 제2 믹서(160)의 출력 신호에서 고주파 대역의 잡음 신호를 필터링하고 저주파 대역의 신호만을 통과시키며, 입력된 신호를 두 배 증폭시킨다. 따라서 제1 저역 통과 필터(120) 및 제2 저역 통과 필터(170)에서 출력되는 신호는 각각 m(t)cosθ, m(t)sinθ이다. 제3 믹서(130)는 제1 저역 통과 필터(120) 및 제2 저역 통과 필터(170)의 출력 신호를 곱하여 루프 필터(140)로 인가한다. 제3 믹서(130)의 출력은 상기 루프 필터(140)에서 소정 전압으로 변환된 후 VCO(150)로 인가된다. VCO(150)는 루프 필터(140)의 출력으로부터 θ를 구하고 θ 각도로 발진하는 발진 신호를 생성한다. 상기 발진 신호와 상기 발진 신호와 90°의 위상차가 있는 상기 제2 정현파 신호를 각각 제1 믹서(110) 및 제2 믹서(160)로 인가된다.The first low pass filter 120 and the second low pass filter 170 filter noise signals of a high frequency band from output signals of the first mixer 110 and the second mixer 160, respectively, Passes only the signal and amplifies the input signal twice. Accordingly, the signals output from the first low pass filter 120 and the second low pass filter 170 are m (t) cosθ and m (t) sinθ, respectively. The third mixer 130 multiplies the output signals of the first low pass filter 120 and the second low pass filter 170 and applies them to the loop filter 140. The output of the third mixer 130 is converted into a predetermined voltage in the loop filter 140 and then applied to the VCO 150. VCO 150 obtains θ from the output of loop filter 140 and generates an oscillation signal that oscillates at θ angle. The oscillation signal and the second sinusoidal wave signal having a phase difference of 90 ° from the oscillation signal are applied to the first mixer 110 and the second mixer 160, respectively.

이러한 종래 기술에 따른 복조기는 높은 정확도를 가지나 VCO를 포함하여 복잡하고 많은 아날로그 회로들을 사용하기 때문에 제품의 크기가 크고, 전력 소모가 많은 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 나노 스케일 단위의 단일 소자만으로 발진기를 대체할 수 있는 스핀 전달 토크형 소자를 적용하는 방법이 있다. 스핀 전달 토크형 소자는 전압 또는 전류를 인가하면 특정 주파수 성분을 갖는 발진 신호를 발생시키고, 인가되는 전류 또는 전압을 조절하면 다양한 주파수 대역의 발진 신호를 출력할 수 있으며, 소형화 및 집적화가 가능하고 무선 통신에 고용량 데이터의 고속 전송이 가능하다. 그러나 스핀 전달 토크형 소자는 현재 기술로는 선폭(line width), 즉 Q값이 좋지 못하여 위상 잡음 특성이 나쁘며 인가되는 전압 또는 전류에 선형적으로 비례하는 발진 신호를 출력하지 못하는 문제점이 존재한다. 단일의 스핀 토크형 소자는 일정한 주파수로 발진하지 않아서 복조기로 사용하기에는 현재 기술로는 무리가 있다.The demodulator according to the prior art has a high accuracy, but there are problems in that the size of the product is large and the power consumption is high because it uses complicated and many analog circuits including a VCO. In order to solve this problem, there is a method of applying a spin-transfer torque type device that can replace an oscillator with a single device in a nanoscale unit. The spin transfer torque type device generates an oscillation signal having a specific frequency component when a voltage or current is applied, and outputs an oscillation signal of various frequency bands by adjusting the applied current or voltage. High speed transmission of high capacity data is possible for communication. However, the spin-transfer torque type device has a problem in that the line width, that is, the Q value, is poor in current technology, so that the phase noise characteristic is poor and the oscillation signal which is linearly proportional to the applied voltage or current cannot be output. A single spin torque device does not oscillate at a constant frequency, which makes it unreasonable for current technology to use it as a demodulator.

특허문헌 1은 복잡도와 전력 소모의 감소를 위하여 수신 신호 처리부, 절대값 비교부 및 복조부를 포함하는 BPSK 복조 장치를 개시한 것으로서, 수신 신호 처리부는 입력 신호를 수신하여 제1 저역 신호 및 제2 저역 신호로 제공하고, 절대값 비교부는 제1 저역 신호 및 제2 저역 신호의 절대값의 크기에 기초한 논리 레벨을 가지는 비교 신호를 제공하며, 복조부는 제1 및 제2 저역 신호를 각각 디지털 변환하고 비교 신호의 논리 레벨에 따라 디지털 변환된 제1 변환 신호 및 제2 변환 신호 중 어느 하나를 제1 복조 신호로 출력하는 기술이다.Patent Document 1 discloses a BPSK demodulation apparatus including a reception signal processing unit, an absolute value comparison unit, and a demodulation unit for reducing complexity and power consumption. The reception signal processing unit receives an input signal and outputs a first low- And the absolute value comparison section provides a comparison signal having a logic level based on the magnitude of the absolute values of the first and second low-band signals, wherein the demodulation section digitally converts the first and second low-band signals, respectively, And outputs either one of the first converted signal and the second converted signal digitally converted to the first demodulated signal according to the logical level of the signal.

한국등록특허 제1022419호(2011년03월08일 등록)Korean Registered Patent No. 1022419 (registered on March 08, 2011)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 스핀 발진기 장치를 통해 위상이 다양한 발진 신호들을 생성함으로써 고성능의 기준 발진기를 사용한 종래의 변복조기에 비해 회로 복잡도를 감소시킬 수 있으면서도 안정되고 고정된 주파수를 갖는 발진 신호들을 생성하고, 발진 신호들 중 데이터에 대응한 위상을 갖는 발진 신호를 스핀 발진기 장치로부터 선택적으로 위상 변조 신호로 출력하고 복조시 변조 신호의 위상과 가장 일치하는 위상을 갖는 발진 신호를 스핀 발진기 장치에 의해 생성한 위상이 다양한 발진 신호들로부터 추출한 후 변동 판정선을 통해 위상 오프셋과 주파수 오프셋을 보상한 데이터를 복조하여 부피가 작고 복잡도를 낮추며 전력 소모가 적은 복수의 스핀 발진기를 이용한 변복조기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, an oscillation signal having a stable and fixed frequency can be generated while generating various phase oscillation signals through a spin oscillator device, while reducing circuit complexity compared to a conventional demodulator using a high performance reference oscillator. Generate an oscillation signal having a phase corresponding to the data among the oscillation signals, selectively outputting the oscillation signal from the spin oscillator device as a phase modulation signal, and outputting the oscillation signal having a phase that most closely matches the phase of the modulation signal during demodulation to the spin oscillator device. Phase demodulated by various oscillation signals, and then demodulating data that compensates for phase offset and frequency offset through a variation determination line to provide a demodulator using a plurality of spin oscillators with small volume, low complexity, and low power consumption. The purpose.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기는 위상이 이산 분포된 발진 신호들을 출력하는 복수의 스핀 발진기를 포함하는 스핀 발진기 장치 및 입력 데이터에 따라 상기 스핀 발진기 장치로부터 입력 데이터에 1 : 1 대응하는 위상을 갖는 발진 신호를 선택하여 위상 변조 신호로 출력하는 발진기 선택기를 포함하는 것을 특징으로 한다.M-PSK modulator using a plurality of spin oscillator according to the present invention for solving the above problems includes a spin oscillator device and a plurality of spin oscillator for outputting the oscillation signals of the phase distribution discretely and the spin oscillator according to the input data And an oscillator selector for selecting an oscillation signal having a phase corresponding to 1: 1 to the input data from the device and outputting the oscillation signal as a phase modulated signal.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 스핀 발진기 장치는, RF 신호를 출력하는 RF 전원, 상기 RF 신호의 위상을 다양하게 지연시킨 신호를 출력하는 복수의 지연 블록 및 각 지연 블록으로부터 출력되는 상기 RF 신호보다 위상이 지연된 신호들을 각각의 입력 신호로 받아 구동하여 위상이 이산 분포된 발진 신호들을 출력하는 복수의 스핀 발진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one preferred embodiment of the present invention, the spin oscillator device, RF power for outputting an RF signal, a plurality of delay blocks for outputting a signal of various delayed phase of the RF signal and the RF output from each delay block And a plurality of spin oscillators for receiving signals that are delayed in phase than the signals as respective input signals and driving the signals.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 발진기 선택기는 이진 데이터를 제어 신호로 받아 상기 복수의 스핀 발진기로부터 출력되는 발진 신호들 중 하나의 발진 신호를 선택하는 디코더, 먹스(MUX) 또는 스위칭 회로인 것을 특징으로 한다.In one preferred embodiment of the present invention, the oscillator selector is a decoder, a mux or a switching circuit for receiving one of the oscillation signals output from the plurality of spin oscillator receives the binary data as a control signal It features.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 복수의 스핀 발진기는 상기 복수의 지연 블록으로부터의 출력 신호가 주입 고정 방식에 의해 주입되어 위상이 동조된 발진 신호들을 출력하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of spin oscillators are characterized in that the output signals from the plurality of delay blocks are injected by an injection fixed method to output the phase-tuned oscillation signals.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 RF 신호와 동주파수 또는 1/2 주파수의 발진 신호들을 출력하도록 정전류를 상기 복수의 스핀 발진기들에 공급하는 정전류 공급 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one preferred embodiment of the present invention, the apparatus may further include a constant current supply circuit for supplying a constant current to the plurality of spin oscillators to output oscillation signals having the same frequency or 1/2 frequency as the RF signal.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 복수의 지연 블록은 커패시터 어레이인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of delay blocks are capacitor arrays.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조기는 위상이 이산 분포된 발진 신호들을 출력하는 복수의 스핀 발진기를 포함하는 스핀 발진기 장치, 수신한 변조 신호와 상기 복수의 발진 신호들의 위상을 비교하여 상기 변조 신호와 가장 근접한 위상의 발진 신호의 위상 정보를 출력하는 위상 선택기 및 동작 환경에 따라 가변 조정되는 적어도 하나의 판정선을 기준으로 상기 위상 정보로부터 복원 데이터를 판정하는 판정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In still another embodiment of the present invention, a M-PSK demodulator using a plurality of spin oscillators according to the present invention includes a spin oscillator device including a plurality of spin oscillators for outputting phase-distributed oscillation signals, and a received modulation signal. A phase selector for comparing phases of the plurality of oscillation signals and outputting phase information of an oscillation signal having a phase closest to the modulation signal, and reconstructed data from the phase information on the basis of at least one decision line that is variably adjusted according to an operating environment And a judging section for judging.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 판정부는 위상 오프셋이 존재함에 따라 판정선의 기준 위상(θp(tk)보다 tk시간의 위상 값이 시계 방향에 있으면, tk +1의 대한 판정선을 시계 방향으로 이동하고, 판정선의 기준 위상(θp(tk)보다 tk시간의 위상 값이 반시계 방향에 있으면 반시계 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the determination unit is a determination line for t k +1 if the phase value of t k time is clockwise than the reference phase θ p (t k ) of the determination line as the phase offset exists. Is moved clockwise, and if the phase value of t k time is counterclockwise than the reference phase θ p (t k ) of the determination line, the counterclockwise movement is performed.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 판정부는 주파수 오프셋이 존재함에 따라 상기 위상 선택기로부터 실시간 인가되는 위상 정보를 상기 판정선에 업데이트하고, 실시간 변동된 판정선을 기준으로 복원 데이터를 판정하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the determination unit updates phase information applied in real time from the phase selector to the determination line as a frequency offset exists, and determines reconstruction data based on the determination line that is changed in real time. It is done.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 위상 선택기는, 상기 변조 신호와 상기 복수의 발진 신호들을 개별적으로 곱하여 복수의 신호를 출력하는 믹서 블록, 상기 믹서 블록의 출력들을 저역 통과 필터링하여 복수의 코사인(cosine) 신호들을 출력하는 저역 통과 필터 및 상기 복수의 코사인 신호들 중 최대값에 해당하는 코사인 신호의 위상을 출력하는 선택기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the phase selector may include a mixer block for outputting a plurality of signals by multiplying the modulation signal and the plurality of oscillation signals individually, and a plurality of cosines by low pass filtering the outputs of the mixer block. and a selector for outputting a phase of a cosine signal corresponding to a maximum value of the plurality of cosine signals.

본 발명의 또 다른 실시예로서 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조 방법은 위상이 이산 분포된 발진 신호들을 생성하여 수신한 변조 신호와 상기 발진 신호들을 개별적으로 곱셈하는 단계, 상기 곱셈 신호들을 저역 통과 필터링하고 상기 저역 통과 필터링한 신호들 중 최대값으로 선택된 신호의 위상 정보를 판정부에 인가하는 단계 및 판정선을 기준으로 상기 위상 정보로부터 복원 데이터를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the M-PSK demodulation method using a plurality of spin oscillators according to the present invention comprises generating multi-phase discrete oscillation signals to separately multiply the received modulation signal with the oscillation signals, wherein And performing low pass filtering of multiplication signals and applying phase information of a signal selected as a maximum value of the low pass filtered signals to a determination unit, and determining reconstruction data from the phase information based on a determination line. It features.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 위상 정보를 판정부에 인가하는 단계는, 위상 오프셋이 존재하면 위상 오프셋 각도만큼 시계 방향으로 판정선을 회전이동하여 위상 오프셋을 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the applying of the phase information to the determining unit further includes the step of compensating for the phase offset by rotating the determination line clockwise by the phase offset angle if the phase offset exists. It features.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 위상 정보를 판정부에 인가하는 단계는, 주파수 오프셋이 존재하면 기준 위상과 인가된 위상 정보에 따라 실시간 판정선을 변동하여 주파수 오프셋을 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the step of applying the phase information to the determination unit further comprises the step of compensating for the frequency offset by changing the real-time determination line in accordance with the reference phase and the applied phase information, if there is a frequency offset Characterized in that.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 위상 오프셋을 보상하는 단계는, 판정선의 기준 위상(θp(tk)보다 tk시간의 위상 값이 시계 방향에 있으면, tk +1의 대한 판정선을 시계 방향으로 이동하고, 판정선의 기준 위상(θp(tk)보다 tk시간의 위상 값이 반시계 방향에 있으면 반시계 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the step of compensating the phase offset may include determining a determination line for t k +1 if a phase value of t k time is in a clockwise direction than the reference phase θ p (t k ) of the determination line. Is moved clockwise, and if the phase value of t k time is counterclockwise than the reference phase θ p (t k ) of the determination line, the counterclockwise movement is performed.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 위상 정보로부터 복원 데이터를 판정하는 단계는, 상기 위상 정보로부터 판정선과 비교하여 기준 위상과의 차를 코사인 연산한 신호를 복조 신호로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the step of determining the reconstruction data from the phase information, further comprising the step of outputting a signal obtained by cosine the difference between the reference phase and the comparison phase from the phase information as a demodulation signal; It is characterized by.

본 발명은 스핀 발진기 개수를 증가시킴으로써 위상을 더욱 세분화시킬 수 있으므로 BPSK 이상의 M-PSK 변복조기를 복잡한 회로를 사용하지 않고도 구현할 수 있으므로 고용량 데이터 변조시 종래 기술에 비해 월등한 고성능의 변복조기를 구현할 수 있다. 또한 본 발명은 복수의 스핀 발진기로 구현한 스핀 발진기 장치에 의해 발진 신호들의 주파수 변동을 방지하여 Q값이 크게 향상된 발진 신호를 얻을 수 있다.Since the present invention can further refine the phase by increasing the number of spin oscillators, M-PSK modulators of BPSK or more can be implemented without using complicated circuits, and thus a high performance demodulator can be implemented that is superior to the prior art in high capacity data modulation. In addition, the present invention can obtain the oscillation signal having a significantly improved Q value by preventing the frequency variation of the oscillation signals by the spin oscillator device implemented by a plurality of spin oscillators.

본 발명은 스핀 발진기에 인가되는 전압 또는 전류에 선형적으로 비례하는 발진 신호를 출력하지 않고도, 다수의 스핀 발진기를 통해 생성된 위상이 다양한 발진 신호를 사용하여 데이터를 변조할 수 있다.The present invention can modulate data using various phase oscillation signals generated by a plurality of spin oscillators without outputting an oscillation signal linearly proportional to the voltage or current applied to the spin oscillator.

본 발명은 스핀 발진기에 의해 DC 전원의 인가만으로 주파수 가변이 가능하므로 주파수 구간을 넓게 사용할 수 있고 종래의 복조기보다 더 적은 복잡도를 갖기 때문에 신호 왜곡이 적게 발생한다.In the present invention, since the frequency can be varied only by applying the DC power supply by the spin oscillator, the frequency range can be used widely and less signal distortion occurs because it has less complexity than the conventional demodulator.

종래 기술의 복조기는 위상동기 루프를 포함하기 때문에 페이징에 의해 위상이 동기가 된 상태로부터 벗어나면, 위상이 고정되는 데 걸리는 시간 동안 복조가 금지되므로 복조 특성이 나빠지는 반면, 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 복조기는 페이징이 발생하는 시간에도 복조를 수행할 수 있다.Since the demodulator of the prior art includes a phase-locked loop, if the phase is out of the synchronized state by paging, demodulation is inhibited for the time it takes for the phase to be fixed, and thus the demodulation characteristic is deteriorated. The demodulator using the spin oscillator can perform demodulation even at the time when paging occurs.

본 발명은 블루투스 및 근거리 통신방식에 적용이 가능하다. 스핀 토크형 소자를 사용하기 때문에 소형화가 가능하고 전력 소모가 적기 때문에 기존의 블루투스 방식 및 근거리 통신이 전력 소모가 심하여 크기가 크고 배터리에 의한 무게 때문에 휴대성이 감소하는 문제점을 해결할 수 있다. The present invention can be applied to Bluetooth and near field communication. Due to the use of spin torque devices, miniaturization and low power consumption can solve the problem of the existing Bluetooth-based and short-range communication, which consumes a lot of power and is large in size and reduced in portability due to the weight of the battery.

도 1은 종래 기술의 8-PSK 변조기의 블록도
도 2는 종래의 코스타스 루프(costas loop) 복조기의 구성도
도 3은 도 1에 도시된 변조기에 의한 8-PSK 변조 신호의 성상도 포인트(constellation point)
도 4는 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기
도 5는 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조기
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 스핀 발진기 장치의 상세 구성도
도 7은 본 발명에 따른 변조 신호의 일 예시의 성상도 포인트(constellation point)
도 8은 도 5에 도시된 판정부의 판정선을 통한 판정 방법을 설명하기 위한 도면
도 9는 도 5에 도시된 판정부의 판정선을 통한 판정 방법을 설명하기 위한 도면
도 10은 본 발명에 적용 가능한 스핀 토크형 소자의 일 실시예를 도시한 도면
도 11은 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 복조 방법을 도시한 순서도이다.
1 is a block diagram of a prior art 8-PSK modulator
2 is a block diagram of a conventional Costas loop demodulator
3 is a constellation point of an 8-PSK modulated signal by the modulator shown in FIG.
4 is an M-PSK modulator using a plurality of spin oscillators according to the present invention.
5 is an M-PSK demodulator using a plurality of spin oscillators according to the present invention.
FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the spin oscillator device shown in FIGS. 4 and 5.
7 is a constellation point of one example of a modulated signal in accordance with the present invention.
8 is a view for explaining a determination method through a determination line of the determination unit illustrated in FIG. 5.
9 is a view for explaining a determination method through a determination line of the determination unit illustrated in FIG. 5.
10 is a view showing an embodiment of a spin torque type device applicable to the present invention
11 is a flowchart illustrating a demodulation method using a plurality of spin oscillators according to the present invention.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings illustrate only the essential features of the invention in order to facilitate clarity of the invention and are not to be construed in a limiting sense since they are not shown in the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기의 블록도로서, 발진기 선택기(1) 및 스핀 발진기 장치(10)를 포함한다. 4 is a block diagram of an M-PSK modulator using a plurality of spin oscillators according to the present invention, which includes an oscillator selector 1 and a spin oscillator device 10.

상기 발진기 선택기(1)는 인가되는 데이터에 1 : 1 대응하는 위상을 갖는 발진 신호를 상기 스핀 발진기 장치(10)로부터 선택하여 M-PSK 위상 변조 신호로 출력한다. 예를 들면, 도 7을 참조하면, 8-PSK 변조 시 상기 발진기 선택기(1)에 입력되는 데이터는 3비트로서, 000부터 111이다. 데이터가 000이면, 위상이 0 rad인 발진 신호(O1(t))를 출력하는 스핀 발진기(12)를 상기 스핀 발진기 장치(10)로부터 선택하여 변조 신호로 출력하고, 데이터가 001이면 위상이 7π/4 rad인 발진 신호(O8(t))를 출력하는 스핀 발진기(14)를 상기 스핀 발진기 장치(10)로부터 선택하여 위상 변조 신호(M-PSK)로 출력한다. 예를 들면 M-PSK 변조 시 M개의 스핀 발진기를 구비한다.The oscillator selector 1 selects an oscillation signal having a phase corresponding to 1: 1 to the data to be applied from the spin oscillator device 10 and outputs it as an M-PSK phase modulated signal. For example, referring to FIG. 7, data input to the oscillator selector 1 during 8-PSK modulation is 3 bits, 000 to 111. If the data is 000, the spin oscillator 12 that outputs the oscillation signal O 1 (t) having a phase of 0 rad is selected from the spin oscillator device 10 and output as a modulated signal. A spin oscillator 14 that outputs an oscillation signal O 8 (t) of 7π / 4 rad is selected from the spin oscillator device 10 and output as a phase modulation signal M-PSK. For example, M-PSK modulation includes M spin oscillators.

상기 발진기 선택기(1)는 도 4는 상기 스핀 발진기 장치(10)의 전단에 위치하지만 경우에 따라 후단에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 발진기 선택기(1)는 이진 데이터를 제어 신호로 받아 상기 스핀 발진기 장치(10)로부터 출력되는 발진 신호들(O1(t), O2(t), ... , OM(t)) 중 하나의 발진 신호를 선택하는 디코더(decoder), 먹스(MUX) 또는 스위칭 회로로 구현할 수 있다. 디코더로 구현할 때 예를 들면, 입력 데이터가 111이면 8번째에 해당하는 스핀 발진기의 발진 신호를 디코더에서 선택하여 위상 변조 신호로 출력한다.The oscillator selector 1 is located at the front end of the spin oscillator device 10 in FIG. 4 but may be located at the rear end in some cases. For example, the oscillator selector 1 receives binary data as a control signal and outputs oscillation signals O 1 (t), O 2 (t), ..., which are output from the spin oscillator device 10. O M (t)) may be implemented as a decoder, a mux, or a switching circuit for selecting one of the oscillation signals. When implemented as a decoder, for example, if the input data is 111, the oscillation signal of the eighth spin oscillator is selected by the decoder and output as a phase modulated signal.

상기 스핀 발진기 장치(10)는 위상이 서로 다른 발진 신호들(O1(t), O2(t), ... , OM(t))을 출력하는 복수의 스핀 발진기(12,13,14)를 포함한다. 상기 스핀 발진기 장치(10)는 주파수는 동일하고 위상이 이산 분포된 발진 신호들(O1(t), O2(t), ... ,OM(t))을 출력한다. The spin oscillator device 10 includes oscillation signals O 1 (t), O 2 (t), ..., having different phases. A plurality of spin oscillators 12, 13, 14 for outputting O M (t)). The spin oscillator device 10 outputs oscillation signals O 1 (t), O 2 (t),..., O M (t) having the same frequency and discrete phase distribution.

상기 스핀 발진기 장치(10)는 도 6에 도시된 바와 같이, RF 전원(11), 복수의 스핀 발진기(12,13,14) 및 복수의 지연 블록(15,16)을 포함한다. As shown in FIG. 6, the spin oscillator device 10 includes an RF power source 11, a plurality of spin oscillators 12, 13, and 14, and a plurality of delay blocks 15 and 16.

상기 RF 전원(11)은 주파수가 fM인 RF 신호를 출력한다. 상기 RF 전원(11)은 각각의 스핀 발진기로부터 출력되는 발진 신호의 주파수와 동 주파수이거나 2배의 주파수를 갖는 신호를 출력한다.The RF power supply 11 outputs an RF signal having a frequency of f M. The RF power supply 11 outputs a signal having a frequency equal to or twice the frequency of the oscillation signal output from each spin oscillator.

상기 복수의 지연 블록(15,16)은 복수의 커패시터로 구현할 수 있으며, 위상 편이기나 위상 지연기로도 구현할 수 있다. 상기 복수의 지연 블록(15,16)은 상기 RF 전원(11)와 각각의 스핀 발진기 사이에 연결된다. 상기 스핀 발진기들(12,13,14)로부터 출력되는 발진 신호들(O1(t), O2(t) ,.., OM(t))이 균등하게 분포된 위상을 갖도록 상기 복수의 지연 블록들(15,16)을 동일한 지연 소자로 구현할 수 있다.The plurality of delay blocks 15 and 16 may be implemented by a plurality of capacitors, and may also be implemented by a phase shifter or a phase delay device. The plurality of delay blocks 15 and 16 are connected between the RF power source 11 and each spin oscillator. The plurality of oscillation signals O 1 (t), O 2 (t), .., and O M (t) output from the spin oscillators 12, 13, and 14 may have an evenly distributed phase. The delay blocks 15 and 16 may be implemented with the same delay element.

제1 스핀 발진기(12)는 지연 블록 없이 상기 RF 신호를 입력 신호로 받아 제1 발진 신호(O1(t))를 출력한다. 제2 스핀 발진기(13)는 제1 지연 블록(15)에 의해 위상이 2π/M rad 지연된 신호를 입력 신호로 받아 제2 발진 신호(O2(t))를 출력한다. The first spin oscillator 12 receives the RF signal as an input signal without a delay block and outputs a first oscillation signal O 1 (t). The second spin oscillator 13 receives a signal having a phase of 2π / M rad delayed by the first delay block 15 as an input signal and outputs a second oscillation signal O 2 (t).

각각의 스핀 발진기는 DC 전류 또는 DC 전압을 공급하는 정전류 공급 회로(미도시)로부터 DC 전류 또는 DC 전압을 인가받아 fc 주파수를 갖는 발진 신호를 출력한다. Each spin oscillator receives a DC current or a DC voltage from a constant current supply circuit (not shown) that supplies a DC current or a DC voltage, and outputs an oscillation signal having an fc frequency.

상기 RF 전원(11)으로부터의 기본파(fc) 또는 2fc 주파수의 신호를 각각의 스핀 발진기에 주입(injection)하면, 각각의 스핀 발진기는 주입된 RF 신호와 위상이 동조되어 Q값이 향상된 발진 신호를 출력한다. RF 신호의 주파수와 스핀 발진기의 세차 운동 주파수가 일치하면 공명 현상으로 인해 Q 값이 높아지는 원리를 활용한 것이다. When a signal of fundamental wave fc or 2fc frequency from the RF power source 11 is injected into each spin oscillator, each spin oscillator is in phase with the injected RF signal and the oscillation signal with improved Q value. Outputs If the frequency of the RF signal coincides with the precession frequency of the spin oscillator, it uses the principle that the Q value increases due to resonance.

상기 복수의 스핀 발진기들(12,13,14)은 상기 RF 전원(11)으로부터의 RF 신호가 주입 고정(injection locking)되어 RF 신호와 주파수는 동일하고(또는 주파수가 RF 신호의 1/2) 이산 분포된 일정한 위상차들을 갖는 발진 신호들(O1(t), O2(t) ,.., OM(t))을 출력한다. 상기 스핀 발진기 장치(10)는 주파수는 동일하지만, 위상이 이산 분포된 발진 신호들(O1(t), O2(t), .., OM(t))을 출력한다. The plurality of spin oscillators 12, 13, and 14 are injection-locked with the RF signal from the RF power supply 11 so that the RF signal and the frequency are the same (or the frequency is 1/2 of the RF signal). Output oscillation signals O 1 (t), O 2 (t), .., O M (t) having constant phase differences distributed discretely. The spin oscillator device 10 outputs oscillation signals O 1 (t), O 2 (t),..., O M (t) having the same frequency but having discrete phase distribution.

예를 들면, 상기 스핀 발진기들을 8개로 구성하면, 각 신호의 위상차가 π/4씩 발생하는 8개의 발진 신호(위상이 각각 0, π/4, π/2, 3π/4, π, 5π/4, 3π/2, 7π/4 rad이고, 주파수는 fc인 신호)를 출력한다. For example, if the spin oscillators are configured in eight, eight oscillation signals (phases of 0, π / 4, π / 2, 3π / 4, π, 5π /, respectively) in which the phase difference of each signal is π / 4. 4, 3π / 2, 7π / 4 rad, and the frequency is fc).

상기 위상이 다양한 발진 신호들(O1(t), O2(t), .., OM(t))은 fc 주파수를 갖고, 위상이 서로 다르다. M-PSK 변조시, 제1 발진 신호(O1(t)), 제2 발진 신호(O2(t)) 및 제M 발진 신호(OM(t))는 수학식 3 내지 수학식 5와 같다. The oscillating signals O 1 (t), O 2 (t),..., O M (t) having various phases have an fc frequency and are different from each other. In M-PSK modulation, the first oscillation signal O 1 (t), the second oscillation signal O 2 (t), and the Mth oscillation signal O M (t) are represented by Equations 3 to 5 and same.

Figure 112013010841248-pat00005
Figure 112013010841248-pat00005

Figure 112013010841248-pat00006
Figure 112013010841248-pat00006

Figure 112013010841248-pat00007
Figure 112013010841248-pat00007

본 발명에 따른 스핀 발진기 장치를 사용하여 변조기를 구현 시 주파수와 위상이 안정된 발진 신호들(O1(t), O2(t), .., OM(t))을 발생시키고, 하나의 스핀 발진기보다 복수의 스핀 발진기를 사용하여 주입 고정(injection locking) 방식에 의해 RF 신호를 주입하고, 각 스핀 발진기간의 발진 신호들(O1(t), O2(t), .., OM(t))은 균등 간격의 위상차를 갖도록 지연 블록과 연결함으로써 위상과 주파수가 흔들리지 않고 안정된 발진 신호들(O1(t), O2(t), .., OM(t))을 출력할 수 있고, 주파수의 변화가 적으므로(또는 주파수 고정) Q값이 향상된다. 하나의 스핀 발진기는 주파수 변동이 발생할 수 있으나, 복수의 스핀 발진기에 의해 주파수 변동이 크게 감소하고 Q값이 개선된다. When the modulator is implemented using the spin oscillator device according to the present invention, oscillation signals (O 1 (t), O 2 (t), .., O M (t)) having a stable frequency and phase are generated. RF signals are injected by injection locking using a plurality of spin oscillators rather than spin oscillators, and oscillation signals O 1 (t), O 2 (t), .., O M in each spin oscillation period (t)) outputs stable oscillation signals (O 1 (t), O 2 (t), .., O M (t)) with phase and frequency unstable by connecting with a delay block to have an evenly spaced phase difference. Since the change in frequency is small (or fixed frequency), the Q value is improved. Frequency variation may occur in one spin oscillator, but the frequency variation is greatly reduced and the Q value is improved by the plurality of spin oscillators.

종래 기술에 의한 변조기는 고정된 주파수와 위상을 갖는 발진 신호를 발생시키기 위해 구성이 복잡해지고 부피가 컸으나, 본 발명은 스핀 발진기 장치에 의해 이산 분포된 위상들을 갖는 발진 신호들(O1(t), O2(t), .., OM(t))을 생성하고, 이 중 데이터에 1:1 대응하는 발진 신호를 선택하여 위상 변조 신호로 출력하므로 부피가 크게 감소되며 전력 소모가 감소될 수 있다.The prior art modulators are complex and bulky to generate an oscillation signal having a fixed frequency and phase, but the present invention provides oscillation signals O 1 (t) having discretely distributed phases by a spin oscillator device. , O 2 (t), .., O M (t)), and select one of the oscillation signals corresponding to the data and output it as a phase-modulated signal, greatly reducing volume and reducing power consumption. Can be.

예를 들면, 본 발명에 의해 8-PSK 변조기를 구현하면, 상기 스핀 발진기 장치를 구성하는 발진기 개수는 8개이다. 상기 스핀 발진기 장치의 출력인 제1 발진 신호(O1(t)), 제2 발진 신호(O2(t)) 및 제8 발진 신호(O8(t))는 수학식 6 내지 8과 같다.For example, when the 8-PSK modulator is implemented according to the present invention, the number of oscillators constituting the spin oscillator device is eight. The first oscillation signal O 1 (t), the second oscillation signal O 2 (t), and the eighth oscillation signal O 8 (t), which are outputs of the spin oscillator device, are represented by Equations 6 to 8. .

Figure 112013010841248-pat00008
Figure 112013010841248-pat00008

Figure 112013010841248-pat00009
Figure 112013010841248-pat00009

Figure 112013010841248-pat00010
Figure 112013010841248-pat00010

상기 발진기 선택기(1)에 입력되는 데이터는 000부터 111이다. 데이터가 000이면, 위상이 0인 제1 발진 신호(O1(t)(수학식 6)를 상기 스핀 발진기 장치(10)로부터 선택하여 변조 신호(M-PSK)로 출력하고, 데이터가 001이면 위상이 7π/4 rad인 제8 발진 신호(O8(t))(수학식 8)를 상기 스핀 발진기 장치(10)로부터 선택하여 변조 신호(M-PSK)로 출력한다. 또한, 데이터가 010이면 위상이 π/4 rad인 제2 발진 신호(O2(t))(수학식 7)를 상기 스핀 발진기 장치(10)로부터 선택하여 변조 신호(M-PSK)로 출력한다. 이와 같이, 본 발명은 데이터의 비트수(log2M)가 증가되더라도 스핀 발진기 개수를 M개로 증가시키고, 데이터에 따라 발진 신호를 선택하여 출력함으로써 종래의 복잡한 위상 변조기에 비해 정확하게 위상 변조된 신호(M-PSK)를 출력하면서도 변조기의 부피를 감소시킬 수 있다.Data input to the oscillator selector 1 is 000 to 111. If the data is 000, the first oscillation signal O 1 (t) (Equation 6) having a phase of 0 is selected from the spin oscillator device 10 and output as a modulation signal M-PSK, and if the data is 001, The eighth oscillation signal O8 (t) (Equation 8) having a phase of 7π / 4 rad is selected from the spin oscillator device 10 and output as a modulation signal M-PSK. The second oscillation signal O 2 (t) (Equation 7) having a phase of π / 4 rad is selected from the spin oscillator device 10 and output as a modulation signal M-PSK. Even if the number of bits (log 2 M) of the data is increased, the number of spin oscillators is increased to M, and the oscillation signal is selected and outputted according to the data to accurately output the phase-modulated signal (M-PSK) compared to the conventional complex phase modulator. While reducing the volume of the modulator.

상기 스핀 발진기는 도 10에 도시된 바와 같은 스핀 나노 필라(nano pillar) 구조로 구현할 수 있으며, 제1 도체(21A)와 제2 도체(21E) 사이에 자유 자성층(21B), 비자성층(21C) 및 고정 자성층(21D)의 스택 구조로 형성된다. 자유 자성층(21B)은 외부에서 인가되는 자기장에 의해 전자의 스핀 방향이 쉽게 영향을 받는 연자성체(soft magnetic material)로 만들어지며, 비자성층(21C)은 비자성 금속 또는 절연 물질로 만들어지며, 고정 자성층(21D)은 주변의 자기장으로부터 쉽게 영향을 받지 않는 고정된 자성을 갖고, 전자의 스핀 방향도 거의 영향을 받지 않는다. 상기 스핀 발진기는 비자성층(21C)이 절연층으로 구현되는 경우 TMR(tunneling magnetoresistance) 구조가 되고, 비자성층(21C)이 도전층일 경우 GMR(giant manetoresistance) 구조가 된다. 자유 자성층(21B)은 자구벽(magnetic domain wall) 또는 자기 소용돌이(magnetic vortex)를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용되는 스핀 발진기는 도 10에 한정되지 않고 전류 또는 전압에 따라 주파수가 변동되는 발진 신호를 출력하는 스핀 발진기들에 의해 구현할 수 있다.The spin oscillator may be implemented with a spin nano pillar structure as illustrated in FIG. 10, and may include a free magnetic layer 21B and a nonmagnetic layer 21C between the first conductor 21A and the second conductor 21E. And a stack structure of the pinned magnetic layer 21D. The free magnetic layer 21B is made of a soft magnetic material in which the spin direction of electrons is easily affected by a magnetic field applied from the outside and the nonmagnetic layer 21C is made of a nonmagnetic metal or an insulating material, The magnetic layer 21D has a fixed magnetism which is not easily influenced by the surrounding magnetic field, and the spin direction of the electrons is hardly affected. The spin oscillator has a tunneling magnetoresistance (TMR) structure when the nonmagnetic layer 21C is formed of an insulating layer, and a GMT (giant manetoresistance) structure when the nonmagnetic layer 21C is a conductive layer. The free magnetic layer 21B may include a magnetic domain wall or a magnetic vortex. The spin oscillator used in the present invention is not limited to FIG. 10 and may be implemented by spin oscillators for outputting an oscillation signal whose frequency varies depending on a current or a voltage.

도 7에 도시된 성상도 포인트(constellation point)는 8-PSK 변조 방식의 일례로서, 데이터에 대응하는 변조 신호의 위상을 도시한 것이다. 데이터 000은 위상이 0 rad인 점에 대응하며, 데이터 001은 위상이 7π/4 rad인 점에 대응하며, 데이터 010은 π/4 rad인 점에 대응한다. The constellation point shown in FIG. 7 is an example of an 8-PSK modulation scheme and illustrates a phase of a modulation signal corresponding to data. Data 000 corresponds to a point where the phase is 0 rad, data 001 corresponds to a point where the phase is 7π / 4 rad, and data 010 corresponds to a point that is π / 4 rad.

도 5는 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조기로서, 스핀 발진기 장치(10), 위상 선택기(8) 및 판정부(7)를 포함한다. 5 is an M-PSK demodulator using a plurality of spin oscillators according to the present invention, which includes a spin oscillator device 10, a phase selector 8, and a determination unit 7. FIG.

상기 스핀 발진기 장치(10)는 위상이 서로 다른 발진 신호들을 출력하는 복수의 스핀 발진기를 포함한다. 상기 스핀 발진기 장치(10)의 상세 구성은 도 6에 도시된 바와 같으며, 변조기에 사용되는 스핀 발진기 장치(10)와 동일 기능과 구성을 가지므로 설명을 생략한다.The spin oscillator device 10 includes a plurality of spin oscillators for outputting oscillation signals having different phases. The detailed configuration of the spin oscillator device 10 is as shown in FIG. 6, and has the same function and configuration as the spin oscillator device 10 used in the modulator.

상기 위상 선택기(8)는 변조 신호(x(t))와 상기 복수의 발진 신호들(O1(t), O2(t), .., OM(t))의 위상을 비교하여 상기 변조 신호(x(t))와 가장 근접한 위상을 갖는 발진 신호의 위상 값을 출력한다. 상기 위상 선택기(8)는 믹서 블록(9), 저역 통과 필터(5) 및 선택기(6)를 포함한다. The phase selector 8 compares a phase of a modulated signal x (t) and the plurality of oscillation signals O 1 (t), O 2 (t),..., O M (t) The phase value of the oscillation signal having a phase closest to the modulation signal x (t) is output. The phase selector 8 comprises a mixer block 9, a low pass filter 5 and a selector 6.

상기 믹서 블록(9)은 상기 변조 신호(x(t))와 상기 복수의 발진 신호들(O1(t), O2(t), .., OM(t))을 개별적으로 곱하여 복수의 믹싱 신호(x1(t), x2(t), ... , xM(t))를 출력한다. 상기 믹서 블록(9)은 제1 믹서(2) 내지 제M 믹서(4)를 포함한다. 상기 제1 믹서(2)는 안테나로부터 수신한 변조 신호(x(t))와 제1 발진 신호(O1(t))를 곱하여 제1 믹싱 신호(x1(t))를 출력한다. 상기 제2 믹서(3)는 안테나로부터 수신한 변조 신호(x(t))와 제2 발진 신호(O2(t))를 곱하여 제2 믹싱 신호(x2(t))를 출력한다. 상기 제M 믹서(4)는 안테나로부터 수신한 변조 신호(x(t))와 제M 발진 신호(OM(t))를 곱하여 제M 믹싱 신호(xM(t))를 출력한다. The mixer block 9 separately multiplies the modulated signal x (t) and the plurality of oscillation signals O 1 (t), O 2 (t), .., O M (t). The mixed signals x 1 (t), x 2 (t), ..., x M (t) are outputted. The mixer block 9 comprises a first mixer 2 to an Mth mixer 4. The first mixer 2 outputs a first mixed signal x 1 (t) by multiplying the modulated signal x (t) received from the antenna by the first oscillation signal O 1 (t). The second mixer 3 outputs a second mixed signal x 2 (t) by multiplying the modulated signal x (t) received from the antenna by the second oscillation signal O 2 (t). The M-th mixer 4 multiplies the modulated signal x (t) received from the antenna by the M-th oscillation signal O M (t) to output the M-th mixing signal x M (t).

제i 믹서(1≤i≤M)의 출력(xi(t))은 수학식 9 내지 수학식 12와 같다.The output (x i (t)) of the i-th mixer 1 ≦ i ≦ M is expressed by Equations 9 through 12.

Figure 112013010841248-pat00011
Figure 112013010841248-pat00011

Figure 112013010841248-pat00012
Figure 112013010841248-pat00012

Figure 112013010841248-pat00013
Figure 112013010841248-pat00013

Figure 112013010841248-pat00014
Figure 112013010841248-pat00014

상기 저역 통과 필터(5)는 상기 믹서 블록(2, 3, 4)의 출력인 상기 복수의 믹싱 신호(x1(t), x2(t), ... , xM(t))를 저역 통과 필터링하여 복수의 코사인(cosine) 신호들(x1L(t), x2L(t), ... , xML(t))을 출력한다. 상기 저역 통과 필터(5)의 이득이 2 일 때 i번째 코사인 신호(xiL(t))는 수학식 13과 같다.The low pass filter 5 filters the plurality of mixing signals x 1 (t), x 2 (t),..., X M (t) which are outputs of the mixer blocks 2, 3, 4. The low pass filtering outputs a plurality of cosine signals x 1L (t), x 2L (t), ..., x ML (t). When the gain of the low pass filter 5 is 2, the i-th cosine signal x iL (t) is expressed by Equation 13.

Figure 112013010841248-pat00015
Figure 112013010841248-pat00015

상기 선택기(6)는 상기 복수의 코사인 신호들 중 최대값을 출력한다. 상기 선택기(6)는 코사인 신호(xiL(t)) 중 가장 큰 값을 갖는 i번째 코사인 신호를 선택하고 코사인 신호의 위상 정보(θc(tk))를 출력한다. 즉, 상기 변조 신호(x(t))에 포함된 위상과 가장 비슷한 위상을 갖는 코사인 신호가 선택되며 선택된 위상으로부터 tk 시간에 θc(tk)를 출력한다.The selector 6 outputs a maximum value of the plurality of cosine signals. The selector 6 selects the i th cosine signal having the largest value among the cosine signals x iL (t) and outputs phase information θ c (t k ) of the cosine signal. That is, a cosine signal having a phase most similar to a phase included in the modulated signal x (t) is selected and outputs θ c (t k ) at a time t k from the selected phase.

상기 판정부(7)는 동작 환경에 따라 가변 조정되는 판정선(decision line)을 통해 상기 위상값(θc(tk))으로부터 데이터를 복조한다. 도 8을 참조하면, 판정선에 수직으로 만나는 두 점 중 1에 해당하는 위상이 기준 위상(θp(tk))이라 하면, 도 8에서는 기준 위상(θp(tk))은 0도이다. 상기 판정부(7)는 위상 오프셋(phase offset)과 주파수 오프셋(frequency offset)이 없을 때는 판정선을 고정시키며, cos(θc(tk) - θp(tk))값을 생성하고 cos(θc(tk) - θp(tk))값으로부터 복조한 값인 0 또는 1을 출력한다. 상기 판정부는 판정선을 통해 상기 위상값으로부터 cos(θc(tk) - θp(tk))값을 출력하고 후단에 복조부를 구성하여 복조부로부터 데이터를 복원하는 방법도 가능하다. 기준 위상(θp(tk))이 0°이고 위상값(θc(tk))이 180°라면 상기 판정부(7)는 -1을 출력한다. 상기 판정부(7)는 위상 오프셋이나 주파수 오프셋이 존재하면 상기 기준 위상(θp(tk))을 변동시킨다. 상기 판정부(7)는 위상 오프셋이 있는 경우, 상기 판정선을 위상 오프셋만큼 시계 방향으로 회전 이동시켜 위상 오프셋을 보상해준다. 예를 들면, 30°위상 오프셋이 발생하는 경우, 상기 판정부(7)는 판정선을 시계 방향으로 30°이동시킨다. 위상 오프셋이 0°인 경우 판정선은 90°와 -90°를 이은 선이었다면, 위상 오프셋이 30°인 경우 판정선은 120°와 -60°를 이은 선으로 회전 이동한다. 판정선을 위상 오프셋에 해당하는 각도만큼 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 이동시킴으로써 위상 오프셋을 보상한 복조 신호를 얻을 수 있다.The determination unit 7 demodulates data from the phase value θ c (t k ) through a decision line which is variably adjusted according to the operating environment. Referring to FIG. 8, when a phase corresponding to 1 of two points perpendicular to the determination line is the reference phase θ p (t k ), the reference phase θ p (t k ) is 0 degrees in FIG. 8. to be. The determination unit 7 fixes the determination line when there is no phase offset and frequency offset, generates a cos (θ c (t k )-θ p (t k )) value and cos 0 or 1, which is a value demodulated from (θ c (t k ) −θ p (t k )), is output. The determination unit may output a cos (θ c (t k )-θ p (t k )) value from the phase value through a determination line and configure a demodulation unit at a later stage to restore data from the demodulation unit. If the reference phase θ p (t k ) is 0 ° and the phase value θ c (t k ) is 180 °, the determination unit 7 outputs −1. The determination unit 7 changes the reference phase θ p (t k ) if a phase offset or a frequency offset exists. If there is a phase offset, the determination unit 7 compensates for the phase offset by rotating the determination line clockwise by the phase offset. For example, when a 30 degree phase offset occurs, the said determination part 7 moves a decision line 30 degrees clockwise. If the phase offset is 0 °, the decision line is a line that is 90 ° and -90 °. If the phase offset is 30 °, the decision line is rotated and moved to a line that is 120 ° and -60 °. The demodulation signal compensating for the phase offset can be obtained by rotating the judgment line clockwise or counterclockwise by an angle corresponding to the phase offset.

주파수 오프셋이 존재하면, 고정된 판정선으로는 주파수 오프셋을 보상할 수 없으며, 상기 판정부(7)는 인가되는 위상값에 따라 실시간 판정선을 변동시킴으로써 주파수 오프셋을 보상해준다. 예를 들면, 인가된 위상값(θc(tk))에 의해 도 9와 같이 판정선이 도 8에서 회전 이동한다. sin(θc(tk) - θp(tk)) 값이 0보다 크면 상기 판정부(7)는 기준 위상(θp(tk))을 기준으로 시계 방향으로 판정선을 회전 이동시킨다. sin(θc(tk) - θp(tk)) 값이 0보다 작으면 상기 판정부(7)는 기준 위상(θp(tk))을 기준으로 반시계 방향으로 판정선을 회전 이동시킨다. 위상의 변화가 주파수이므로 주파수 오프셋을 보상하기 위해, 위상의 실시간 변화를 보상해준 것이다. 주파수 오프셋이 발생하여 tk+1 시간에서의 기준 위상(θp(tk+1))이 시계 방향으로 소정 각도 이동하면, 판정선도 상기 소정 각도만큼 시계 방향으로 이동한다. 그리고 tk+1 시간에 인가된 위상(θc(tk+1))을 변동된 판정선(tk+1)(도 9에 도시)에 의해 데이터를 복조한다. 판정선은 tk +1 시간에 입력된 위상값에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 변동한다. 판정선이 1개일 경우 상기 판정부(7)의 출력은 -1 에서 1의 값을 갖고, 이를 데이터로 복원하면 각각 1과 0이 된다.If there is a frequency offset, the fixed determination line cannot compensate for the frequency offset, and the determination unit 7 compensates the frequency offset by changing the real-time determination line according to the applied phase value. For example, the decision line rotates in FIG. 8 by the applied phase value θ c (t k ) as shown in FIG. 9. If the value of sin (θ c (t k )-θ p (t k )) is greater than 0, the determination unit 7 rotates the determination line clockwise with respect to the reference phase θ p (t k ). . If the sin (θ c (t k )-θ p (t k )) value is less than 0, the determination unit 7 rotates the determination line counterclockwise with respect to the reference phase (θ p (t k )). Move it. Since the phase change is frequency, to compensate for the frequency offset, the phase change is compensated for in real time. If a frequency offset occurs and the reference phase θ p (t k + 1 ) at t k + 1 time moves a predetermined angle clockwise, the decision line also moves clockwise by the predetermined angle. And demodulates the data corresponding to a t k + a is the phase in one hour (θ c (t k + 1)), the variation determination line (t k + 1) (shown in FIG. 9). The judgment line fluctuates clockwise or counterclockwise according to the phase value input at t k +1 time. When there is one decision line, the output of the decision unit 7 has a value of -1 to 1, and when it is restored to data, it is 1 and 0, respectively.

상기 판정부(7)의 다른 실시예는 BPSK일 때 인가되는 위상이 상기 판정선을 기준으로 상기 기준 위상이 위치한 코사인값 cos(θc(tk) - θp(tk))을 출력한다. 제1 반구의 위상에 해당되면 양수 값이 출력되고, 제2 반구의 위상에 해당하면 음수 값이 출력된다. 또는 상기 판정부(7)의 다른 실시예는 BPSK일 때 인가되는 위상이 상기 판정선을 기준으로 상기 기준 위상이 위치한 제1 반구의 위상에 해당되면 1을 출력하고, 제2 반구의 위상에 해당하면 0을 출력한다. 위상 오프셋 보상 방식은 판정부(7)의 일 실시예와 같다. 30°위상 오프셋이 발생하는 경우, 상기 판정부(7)는 판정선을 점차적으로 30°이동시켜 데이터를 복조한다. 위상 오프셋이 0°인 경우 판정선은 90°와 -90°를 이은 선이었다면, 위상 오프셋이 30°인 경우 판정선은 120°와 -60°를 이은 선으로 이동한다. 그리고 상기 판정부(7)에 인가되는 위상값이 예를 들어 91°이면 cos(91°- 30°)인 양수 값을 출력한다. 위상 오프셋이 0°인 경우는 cos(91°- 0°)인 음수 값을 출력한다. 판정선을 위상 오프셋에 해당하는 각도만큼 이동시킴으로써 위상 오프셋을 보상할 수 있으므로 보다 정확한 복조 신호를 얻을 수 있다.Another embodiment of the determination unit 7 outputs a cosine value cos (θ c (t k )-θ p (t k )) in which the reference phase is located with respect to the determination line when the phase applied when the BPSK is used. . If it corresponds to the phase of the first hemisphere, a positive value is output, and if it corresponds to the phase of the second hemisphere, a negative value is output. Alternatively, another embodiment of the determination unit 7 outputs 1 when the phase applied when the BPSK corresponds to the phase of the first hemisphere in which the reference phase is located with respect to the determination line, and corresponds to the phase of the second hemisphere. Output 0. The phase offset compensation scheme is the same as that of the embodiment of the determination unit 7. When a 30 ° phase offset occurs, the determination unit 7 demodulates the data by gradually moving the determination line by 30 °. If the phase offset is 0 °, the decision line is a line that is 90 ° and -90 °. If the phase offset is 30 °, the decision line is moved to a line that is 120 ° and -60 °. When the phase value applied to the determination unit 7 is 91 °, for example, a positive value of cos (91 ° -30 °) is output. If the phase offset is 0 °, a negative value of cos (91 ° -0 °) is output. Since the phase offset can be compensated by moving the determination line by an angle corresponding to the phase offset, a more accurate demodulation signal can be obtained.

도 11을 참조하여 본 발명에 따른 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조 방법을 설명하면 다음과 같다. An M-PSK demodulation method using a plurality of spin oscillators according to the present invention will be described with reference to FIG. 11.

도 5 및 도 6에 도시된 스핀 발진기 장치(10)로부터 위상이 이산 분포된 발진 신호들을 생성한다. 상기 믹서 블록(9)은 수신한 변조 신호와 상기 발진 신호들을 개별적으로 곱셈한다.Phase-discrete oscillation signals are generated from the spin oscillator device 10 shown in FIGS. 5 and 6. The mixer block 9 separately multiplies the received modulation signal with the oscillation signals.

상기 저역 통과 필터(5)는 상기 곱셈 신호들을 저역 통과 필터링하고 상기 선택기는 상기 저역 통과 필터링한 신호들 중 최대값으로 선택된 신호의 위상 정보를 판정부(7)에 인가한다.The low pass filter 5 low pass filters the multiply signals and the selector applies phase information of the signal selected as the maximum value among the low pass filtered signals to the determination unit 7.

위상 오프셋이 존재하면 위상 오프셋 각도만큼 시계 방향으로 판정선을 회전이동하여 변동된 판정선을 통해 위상 오프셋을 보상할 수 있다. 판정선의 기준 위상(θp(tk))보다 tk 시간의 위상 값이 시계 방향에 있으면, tk +1 시간에 대한 판정선을 시계 방향으로 이동하고, 판정선의 기준 위상(θp(tk))보다 tk 시간의 위상 값이 반시계 방향에 있으면, tk +1 시간에 대한 판정선을 반시계 방향으로 이동한다.If the phase offset exists, the phase offset may be compensated through the changed determination line by rotating the determination line clockwise by the phase offset angle. Determining than t k of the line phase reference (θ p (t k)) T k than the phase value of the time is in the clockwise direction, moving the line is determined for the time t k +1 in the clockwise direction, and the line is determined based on the phase (θ p (t k)) If the phase value of time is in the counterclockwise direction, the judgment line for t k +1 time is shifted in the counterclockwise direction.

위상 오프셋만 존재하고 주파수 오프셋이 존재하지 않으면 판정선은 위상 오프셋에 해당하는 각도만큼 이동한 후 고정될 수 있다.If only a phase offset exists and there is no frequency offset, the decision line may be fixed after moving by an angle corresponding to the phase offset.

위상 오프셋이 존재하지 않으면 위상 오프셋에 의한 판정선 변동을 실시하지 않고 주파수 오프셋이 존재하는지 판단하는 단계를 수행한다.If there is no phase offset, a step of determining whether a frequency offset exists without performing determination line variation due to the phase offset is performed.

주파수 오프셋이 존재하면 기준 위상과 인가된 위상 정보에 따라 실시간 판정선을 변동하여 주파수 오프셋을 보상할 수 있다.If the frequency offset exists, the frequency offset may be compensated by changing the real-time determination line according to the reference phase and the applied phase information.

상기 판정부(7)는 판정선을 기준으로 상기 위상 정보로부터 복원 데이터를 판정한다. 상기 위상 정보로부터 판정선과 비교하여 기준 위상과의 차를 코사인 연산한 신호를 생성하고 0 또는 1의 복조 신호로 출력할 수 있다.The determination unit 7 determines restoration data from the phase information on the basis of the determination line. From the phase information, a signal obtained by cosine calculating a difference between the reference phase and the reference line can be generated and output as a demodulation signal of 0 or 1.

상기 판정부(7)는 결정 알고리즘으로 구현할 수 있다. 예를 들면, 상기 판정부(7)는 칼만 필터 알고리즘이나 실시간 데이터 값을 판별해주는 알고리즘인 기계 학습(machine learning)의 실시간 분류(on-line classification) 알고리즘으로 구현할 수 있다.The determination unit 7 may be implemented by a decision algorithm. For example, the determination unit 7 may be implemented as an on-line classification algorithm of machine learning, which is a Kalman filter algorithm or an algorithm for determining real-time data values.

도 8 및 도 9는 BPSK인 경우 1개의 판정선을 통해 데이터를 복조하며, 판정선의 개수를 증가시키면 M-PSK(M≥2)까지 복조할 수 있다. 4-PSK인 경우는 입력 데이터가 4개이므로 판정선을 2개 구비하며, 8-PSK는 입력 데이터가 8개이므로 판정선을 4개 구비한다. 즉, M-PSK는 M/2개의 판정선을 구비하고, 복수의 판정선을 기준으로 인가된 위상으로부터 데이터를 복조할 수 있다. 8 and 9 demodulate data through one decision line in the case of BPSK, and up to M-PSK (M ≧ 2) when demodulating the number of decision lines. In the case of 4-PSK, since there are four input data, two decision lines are provided. Since the eight-PSK has eight input data, four determination lines are provided. That is, the M-PSK is provided with M / 2 decision lines, and can demodulate data from a phase applied based on a plurality of decision lines.

종래에는 고정된 주파수와 위상을 갖는 신호를 발생시키기 위해 Q값이 우수한 발진기를 사용하거나 위상동기 루프를 추가하여 변조기의 복잡도가 증가했으나 본 발명은 별도의 회로를 사용하지 않고도 동등 성능의 M-PSK 변조기와 복조기를 구현할 수 있다.Conventionally, the complexity of the modulator is increased by using an oscillator having a good Q value or by adding a phase-locked loop to generate a signal having a fixed frequency and phase, but the present invention provides an M-PSK of equivalent performance without using a separate circuit. Modulators and demodulators can be implemented.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. You will understand.

1 : 발진기 선택기 2 : 제1 믹서
3 : 제2 믹서 4 : 제M 믹서
5 : 저역 통과 필터 6 : 선택기
7 : 판정부 8 : 위상 선택기
10 : 스핀 발진기 장치 11 : RF 전원
12 : 제1 스핀 발진기 13 : 제2 스핀 발진기
14 : 제M 스핀 발진기 15 : 제1 지연 블록
16 : 제2 지연 블록 32 : I 채널 레벨 컨버터
33 : 인버터 34 : Q 채널 레벨 컨버터
35 : 위상 편이기 36 : 제1 믹서
37 : 제1 대역 통과 필터 38 : 기준 발진기
39 : 제2 믹서 40 : 제3 믹서
41 : 제2 대역 통과 필터 42 : 제3 대역 통과 필터
110 : 제1 믹서 120 : 제1 저역 통과 필터
130 : 제2 믹서 140 : 루프 필터
150 : VCO 160 : 제3 믹서
170 : 제2 저역 통과 필터
1: oscillator selector 2: first mixer
3: mixer 2 4: mixer M
5: low pass filter 6: selector
7: judgment unit 8: phase selector
10: spin oscillator device 11: RF power
12: first spin oscillator 13: second spin oscillator
14: M-th spin oscillator 15: first delay block
16: second delay block 32: I channel level converter
33: Inverter 34: Q channel level converter
35: phase shifter 36: first mixer
37: first band pass filter 38: reference oscillator
39: second mixer 40: third mixer
41: second band pass filter 42: third band pass filter
110: first mixer 120: first low pass filter
130: second mixer 140: loop filter
150: VCO 160: third mixer
170: second low pass filter

Claims (17)

위상이 이산 분포된 발진 신호들을 출력하는 복수의 스핀 발진기를 포함하는 스핀 발진기 장치;
수신한 변조 신호와 상기 복수의 발진 신호들의 위상을 비교하여 상기 변조 신호와 가장 근접한 위상의 발진 신호의 위상 정보를 출력하는 위상 선택기; 및
동작 환경에 따라 가변 조정되는 적어도 하나의 판정선을 기준으로 상기 위상 정보로부터 복원 데이터를 판정하는 판정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조기.
A spin oscillator device comprising a plurality of spin oscillators for outputting oscillating signals having a phase distribution;
A phase selector for comparing phases of the plurality of oscillation signals with a received modulation signal to output phase information of an oscillation signal having a phase closest to the modulation signal; And
And a determination unit for determining reconstruction data from the phase information on the basis of at least one determination line which is variably adjusted according to an operating environment.
제1항에 있어서,
상기 판정부는 위상 오프셋이 존재함에 따라 판정선의 기준 위상(θp(tk))보다 tk시간의 위상 값이 시계 방향에 있으면 tk+1시간에 대한 판정선을 시계 방향으로 이동하고, 상기 판정선의 기준 위상(θp(tk))보다 상기 tk시간의 위상 값이 반시계 방향에 있으면 상기 tk+1시간에 대한 판정선을 반시계 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조기.
The method of claim 1,
The determining unit moves the determination line for t k + 1 time in a clockwise direction when the phase value of t k time is in a clockwise direction than the reference phase θ p (t k ) of the determination line as the phase offset exists. The plurality of spins, characterized in that for moving the determination line for the t k + 1 time counterclockwise if the phase value of the t k time is counterclockwise than the reference phase (θ p (t k )) of the determination line M-PSK demodulator using an oscillator.
제1항에 있어서,
상기 판정부는 주파수 오프셋이 존재함에 따라 상기 위상 선택기로부터 실시간 인가되는 위상 정보를 상기 판정선에 업데이트하고, 실시간 변동된 판정선을 기준으로 복원 데이터를 판정하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조기.
The method of claim 1,
The determination unit updates the phase information applied from the phase selector in real time to the determination line as the frequency offset exists, and determines the reconstruction data based on the determination line changed in real time. -PSK demodulator.
제1항에 있어서,
상기 위상 선택기는,
상기 변조 신호와 상기 복수의 발진 신호들을 개별적으로 곱하여 복수의 신호를 출력하는 믹서 블록;
상기 믹서 블록의 출력들을 저역 통과 필터링하여 복수의 코사인(cosine) 신호들을 출력하는 저역 통과 필터; 및
상기 복수의 코사인 신호들 중 최대값에 해당하는 코사인 신호의 위상을 출력하는 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조기.
The method of claim 1,
The phase selector,
A mixer block for separately multiplying the modulated signal and the plurality of oscillation signals and outputting a plurality of signals;
A low pass filter for low pass filtering the outputs of the mixer block to output a plurality of cosine signals; And
M-PSK demodulator using a plurality of spin oscillator, characterized in that it comprises a selector for outputting a phase of the cosine signal corresponding to the maximum value of the plurality of cosine signals.
제1항에 있어서,
상기 스핀 발진기 장치는,
RF 신호를 출력하는 RF 전원;
상기 RF 신호의 위상을 다양하게 지연시킨 신호를 출력하는 복수의 지연 블록; 및
상기 복수의 지연 블록에 연결된 복수의 스핀 발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조기.
The method of claim 1,
The spin oscillator device includes:
An RF power source for outputting an RF signal;
A plurality of delay blocks outputting a signal in which the phase of the RF signal is variously delayed; And
M-PSK demodulator using a plurality of spin oscillators, characterized in that it comprises a plurality of spin oscillators connected to the plurality of delay blocks.
PSK 복조 방법에 있어서,
위상이 이산 분포된 발진 신호들을 생성하여 수신한 변조 신호와 상기 발진 신호들을 개별적으로 곱셈하는 단계;
상기 곱셈 신호들을 저역 통과 필터링하고 상기 저역 통과 필터링한 신호들 중 최대값으로 선택된 신호의 위상 정보를 판정부에 인가하는 단계; 및
판정선을 기준으로 상기 위상 정보로부터 복원 데이터를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조 방법.
In the PSK demodulation method,
Generating oscillation signals having a discrete phase distribution and multiplying the received modulation signal and the oscillation signals separately;
Low pass filtering the multiply signals and applying phase information of a signal selected as a maximum value among the low pass filtered signals to a determination unit; And
And determining restoring data from the phase information on the basis of a decision line.
제6항에 있어서,
상기 위상 정보를 판정부에 인가하는 단계는,
위상 오프셋이 존재하면 위상 오프셋 각도만큼 시계 방향으로 판정선을 회전이동하여 위상 오프셋을 보상하는 단계를 더 포함하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조 방법.
The method according to claim 6,
The step of applying the phase information to the determination unit,
And rotating the decision line clockwise by a phase offset angle to compensate for the phase offset, if there is a phase offset.
제6항에 있어서,
상기 위상 정보를 판정부에 인가하는 단계는,
주파수 오프셋이 존재하면 기준 위상과 인가된 위상 정보에 따라 실시간 판정선을 변동하여 주파수 오프셋을 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조 방법.
The method according to claim 6,
The step of applying the phase information to the determination unit,
M-PSK demodulation method using a plurality of spin oscillator, characterized in that the step of compensating the frequency offset by changing the real-time determination line according to the reference phase and the applied phase information, if there is a frequency offset.
제7항에 있어서,
상기 위상 오프셋을 보상하는 단계는,
판정선의 기준 위상(θp(tk))보다 tk시간의 위상 값이 시계 방향에 있으면 tk+1시간에 대한 판정선을 시계 방향으로 이동하고, 상기 판정선의 기준 위상(θp(tk))보다 상기 tk시간의 위상 값이 반시계 방향에 있으면 상기 tk+1시간에 대한 판정선을 반시계 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 복조 방법.
8. The method of claim 7,
Compensating the phase offset,
If the phase value of time t k is in the clockwise direction than the reference phase θ p (t k ) of the determination line, the determination line for t k + 1 time is shifted clockwise, and the reference phase of the determination line θ p (t and k )), wherein if the phase value of time t k is in a counterclockwise direction, the determination line for time t k + 1 is moved counterclockwise.
제6항에 있어서,
상기 위상 정보로부터 복원 데이터를 판정하는 단계는,
상기 위상 정보로부터 판정선과 비교하여 기준 위상과의 차를 코사인 연산한 신호를 복조 신호로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 M-PSK 복조 방법.
The method according to claim 6,
Determining restoration data from the phase information,
And outputting a signal obtained by cosine calculating a difference from a reference phase from the phase information as a demodulation signal as a demodulation signal.
위상이 이산 분포된 발진 신호들을 출력하는 복수의 스핀 발진기를 포함하는 스핀 발진기 장치(10) 및
입력 데이터에 따라 상기 스핀 발진기 장치(10)로부터 입력 데이터에 1 : 1 대응하는 위상을 갖는 발진 신호를 선택하여 위상 변조 신호로 출력하는 발진기 선택기(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK(M≥2) 변조기.
A spin oscillator device 10 including a plurality of spin oscillators for outputting oscillation signals having a phase-dispersed distribution;
A plurality of spin oscillators, characterized in that the oscillator selector 1 selects an oscillation signal having a phase corresponding to 1: 1 to the input data from the spin oscillator device 10 and outputs it as a phase modulated signal. M-PSK (M≥2) modulator.
제11항에 있어서,
상기 스핀 발진기 장치는,
RF 신호를 출력하는 RF 전원;
상기 RF 신호의 위상을 다양하게 지연시킨 신호를 출력하는 복수의 지연 블록; 및
각 지연 블록으로부터 출력되는 상기 RF 신호보다 위상이 지연된 신호들을 각각의 입력 신호로 받아 구동하여 위상이 이산 분포된 발진 신호들을 출력하는 복수의 스핀 발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기.
12. The method of claim 11,
The spin oscillator device includes:
An RF power source for outputting an RF signal;
A plurality of delay blocks outputting a signal in which the phase of the RF signal is variously delayed; And
Using a plurality of spin oscillator, characterized in that it comprises a plurality of spin oscillator for receiving the signals delayed in phase than the RF signal output from each delay block as each input signal to output the discrete signals of the phase distribution M-PSK Modulator.
제11항에 있어서,
상기 발진기 선택기는,
이진 데이터를 제어 신호로 받아 상기 복수의 스핀 발진기로부터 출력되는 발진 신호들 중 하나의 발진 신호를 선택하는 디코더, 먹스(MUX) 또는 스위칭 회로인 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기.
12. The method of claim 11,
The oscillator selector,
M-PSK modulator using a plurality of spin oscillators, characterized in that the decoder, MUX or switching circuit for receiving the binary data as a control signal to select one of the oscillation signals output from the plurality of spin oscillators .
제12항에 있어서,
상기 복수의 스핀 발진기는 상기 복수의 지연 블록으로부터의 출력 신호가 주입 고정(injection locking) 방식에 의해 주입되어 위상이 동조된 발진 신호들을 출력하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기.
The method of claim 12,
The plurality of spin oscillators are M-PSK modulator using a plurality of spin oscillators, characterized in that the output signals from the plurality of delay blocks are injected by an injection locking method to output the phase-tuned oscillation signals .
제14항에 있어서,
상기 RF 신호와 동주파수 또는 1/2 주파수의 발진 신호들을 출력하도록 정전류를 상기 복수의 스핀 발진기들에 공급하는 정전류 공급 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기.
15. The method of claim 14,
And a constant current supply circuit for supplying a constant current to the plurality of spin oscillators to output oscillation signals of the same frequency or 1/2 frequency with the RF signal.
제12항에 있어서,
상기 복수의 지연 블록은 커패시터 어레이인 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변조기.
The method of claim 12,
M-PSK modulator using a plurality of spin oscillator, characterized in that the plurality of delay blocks are capacitor array.
제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 M-PSK 변조기 및
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 M-PSK 복조기를 포함하여 데이터를 위상 변복조하여 상기 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 복수의 스핀 발진기를 이용한 M-PSK 변복조기.
17. The M-PSK modulator of any one of claims 11-16 and
The M-PSK modulator using a plurality of spin oscillators, characterized in that the phase-modulated demodulation of the data including the M-PSK demodulator according to any one of claims 1 to 5 for transmitting and receiving the data.
KR1020130012975A 2013-02-05 2013-02-05 M-psk modulator and demodulator using multiple spin oscillators KR101386551B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130012975A KR101386551B1 (en) 2013-02-05 2013-02-05 M-psk modulator and demodulator using multiple spin oscillators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130012975A KR101386551B1 (en) 2013-02-05 2013-02-05 M-psk modulator and demodulator using multiple spin oscillators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101386551B1 true KR101386551B1 (en) 2014-04-17

Family

ID=50658016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130012975A KR101386551B1 (en) 2013-02-05 2013-02-05 M-psk modulator and demodulator using multiple spin oscillators

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101386551B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000001673A (en) * 1998-06-12 2000-01-15 윤종용 Clock synchronization circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000001673A (en) * 1998-06-12 2000-01-15 윤종용 Clock synchronization circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10720931B2 (en) Wideband polar receiver architecture and signal processing methods
CN107852163B (en) Two-point injection type broadband direct modulation of digital phase-locked loop
US9485076B2 (en) Dynamic polarization modulation and control
EP1977577B1 (en) Signal phase control in an integrated radio circuit
CN103181137B (en) Pll circuit
US20110084777A1 (en) Jumpless Phase Modulation In A Polar Modulation Environment
US20100120389A1 (en) Replica DLL for Phase Resetting
JP2015156641A (en) direct conversion receiver
WO2014013289A1 (en) Calibration arrangement for frequency synthesizers
EP0859459A1 (en) Phase-shift modulation of a direct antenna-driving VCO
CN103731391A (en) Method and circuit for calibrating quadrature mismatch of transmitter of RF transceiver
US11038667B2 (en) Phase synchronization device
JP5154542B2 (en) Signal modulation method
KR101386551B1 (en) M-psk modulator and demodulator using multiple spin oscillators
JP2015177549A (en) Synchronous demodulation electronic circuit for phase modulation signal
JP2002281098A (en) Radio communication equipment
EP2341677A2 (en) Apparatus and method for multi-stage analog demodulation
CN111801920B (en) Method and device for signal demodulation
JP2009188757A (en) Polar modulation transmitter and modulation method
KR101391292B1 (en) Discrete phase spin oscillator set and demodulator using the same
US7817750B2 (en) Radio receiver including a delay-locked loop (DLL) for phase adjustment
KR100961429B1 (en) Fast fsk demodulator
JP2910695B2 (en) Costas loop carrier recovery circuit
BR112016019962B1 (en) APPARATUS AND METHOD INCLUDING AN ARRANGEMENT OF ANTENNAS
JP3558811B2 (en) Modulator and modulation method, demodulator and demodulation method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170327

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee