KR101496323B1 - 확장 맨체스터 코드, 이를 이용한 부호화 장치 및 이를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치 - Google Patents

확장 맨체스터 코드, 이를 이용한 부호화 장치 및 이를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

PAM-n(n은 3 이상의 정수) 방식의 부호화에 확장된 맨체스터 코드와 이 확장 맨체스터 코드를 이용한 부호화 장치 및 확장 맨체스터 코드에 의해 부호화된 신호를 수신하여 수신된 신호로부터 클럭 및 데이터를 신속하고 정확하게 복구할 수 있는 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치가 개시된다. 상기 클럭 및 데이터 복구 방법은, 펄스 진폭에 따라 복수의 심볼값을 표시하는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호를 수신한 수신 신호로부터 클럭 및 데이터를 복구하는 방법으로서, 상기 수신 신호의 심볼 주기 내에서, 사전 설정된 샘플링 클럭을 이용하여 상기 수신 신호를 샘플링하여 순차적으로 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 획득하는 샘플링 단계; 및 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값의 차에 따라 샘플링된 심볼의 심볼값을 결정하는 심볼값 결정 단계를 포함하며, 상기 제1 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 선행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되고, 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 후행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득된다.

Description

확장 맨체스터 코드, 이를 이용한 부호화 장치 및 이를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치{EXTENDED MANCHESTER CODE, ENCODING APPARATUS USING THE SAME, AND CLOCK AND DATA RECOVERY METHOD AND APPATUS FOR SIGNAL CODED BY THE SAME}
본 발명은 이를 이용한 부호화 장치 및 이를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PAM-n(n은 3 이상의 정수)에서 적용될 수 있는 확장 맨체스터 코드와, 이 확장 맨체스터 코드를 이용한 부호화 장치 및 확장 맨체스터 코드에 의해 부호화된 신호에 대한 정확하고 신속한 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 펄스 진폭 변조(PAM: Pulse Amplitude Modulation) 부호화 기법은 통신 시스템에서 널리 이용되고 있다. PAM-2는 일종의 2진 코드이고, PAM-3는 AMI (Alternate Mark Inversion)와 100BASE-TX에 사용된다. PAM-4와 PAM-5는 ISDN 인터페이스의 2B1Q (2 Binary 1 Quaternary)와 1000BASE-T에 각각 응용되고 있다. 또한, 최근 10GBASE-T에는 PAM-16이 사용된다.
펄스 진폭 변조 부호화에 사용되는 코드 중 하나인 맨체스터 코드는 10 Mbps 이더넷에 사용되었고 클럭 동기가 용이하고, 잡음에 강인하며, 에러 검출이 뛰어난 장점을 보유하고 있다. 특히, 신호에 직류(DC) 성분을 포함하고 있지 않기 때문에 기준선 표류(baseline wandering)를 제거하는 회로가 필요하지 않다.
이러한 맨체스터 코드는 여러 가지 코드 중에서도 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고, 지금까지 이진 코드에만 적용되었다. 따라서, 맨체스터 코드를 확장하여 3진 이상의 PAM-n(즉, n이 3 이상의 정수)에 적용할 수 있다면, 현대 통신에서 널리 사용되는 PAM-n을 적용한 통신 시스템에 맨체스터 코드의 장점을 결합하여 단순한 구조의 송수신기를 제작할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 현대 통신 시스템에 널리 사용되는 PAM-n(n은 3 이상의 정수) 방식의 부호화에 확장된 맨체스터 코드와 이 확장 맨체스터 코드를 이용한 부호화 장치 및 확장 맨체스터 코드에 의해 부호화된 신호를 수신하여 수신된 신호로부터 클럭 및 데이터를 신속하고 정확하게 복구할 수 있는 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
n개의 심볼값을 갖는 펄스 진폭 변조(PAM-n)의 부호화에 사용되는 코드로서,
Figure 112013051661478-pat00001
인 경우, [
Figure 112013051661478-pat00002
]의 등간격으로 설정된
Figure 112013051661478-pat00003
개의 전압레벨에서, 심볼값
Figure 112013051661478-pat00004
(= 0, 1, …, k)는 시간 T/2 지점에서 전압레벨
Figure 112013051661478-pat00005
에서
Figure 112013051661478-pat00006
로의 천이 또는 시간 T/2 지점에서 전압레벨
Figure 112013051661478-pat00007
에서
Figure 112013051661478-pat00008
로의 천이를 가지며,
Figure 112013051661478-pat00009
인 경우, [
Figure 112013051661478-pat00010
]의 등간격으로 설정된
Figure 112013051661478-pat00011
개의 전압레벨 중 0 전압레벨을 제외한 2k개의 전압레벨에서, 심볼값
Figure 112013051661478-pat00012
(= 1, …, k)는 시간 T/2 지점에서 전압레벨
Figure 112013051661478-pat00013
에서
Figure 112013051661478-pat00014
로의 천이 또는 시간 T/2 지점에서 전압레벨
Figure 112013051661478-pat00015
에서
Figure 112013051661478-pat00016
로의 천이를 갖는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드를 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
사전 설정된 주기를 갖는 클럭을
Figure 112013051661478-pat00017
배 만큼 분주하여 출력하는 제1 분주기;
상기 제1 분주기에서 출력된 분주된 클럭을 2 배 분주하여 출력하는 제2 분주기;
직렬 입력 데이터를 상기 제1 분주기에서 출력된 클럭으로 부호화하여 병렬로 출력하는 제1 부호화기;
상기 제1 부호화기에서 출력되는 신호를 상기 제2 분주기에서 출력된 클럭으로 부호화하여 병렬로 출력하는 제2 부호화기; 및
상기 제2 부호화기에서 출력된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털/아날로그 변환기
를 포함하는 확장 맨체스터 코드를 이용한 부호화 장치를 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은,
펄스 진폭에 따라 복수의 심볼값을 표시하는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호를 수신한 수신 신호로부터 클럭 및 데이터를 복구하는 방법에 있어서,
상기 수신 신호의 심볼 주기 내에서, 사전 설정된 샘플링 클럭을 이용하여 상기 수신 신호를 샘플링하여 순차적으로 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 획득하는 샘플링 단계; 및
상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값의 차에 따라 샘플링된 심볼의 심볼값을 결정하는 심볼값 결정 단계를 포함하며,
상기 제1 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 선행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되고, 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 후행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 심볼값 결정 단계는, 하기 식에 의해 심볼값을 결정하는 단계일 수 있다.
[식]
Figure 112013051661478-pat00018
(Dl: 결정된 심볼, [
Figure 112013051661478-pat00019
],
Figure 112013051661478-pat00020
, y3l+1: 상기 제2 샘플링 값, y3l+2: 상기 제3 샘플링 값, Vp: 상기 수신 신호의 최대 진폭)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 샘플링 클럭을 이용하여, 상기 수신 신호의 최대 진폭 및 상기 샘플링 단계에서 이루어지는 샘플링 위치를 결정하는 초기화 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 초기화 단계는, 최대 심볼값을 나타내는 수신 신호를 지속적으로 입력 받는 단계; 상기 최대 심볼값을 나타내는 수신 신호를 상기 샘플링 클럭을 이용하여 샘플링한 샘플링 값의 피크에 따라 상기 수신 신호의 최대 진폭을 결정하는 단계; 상기 최대 진폭의 수신 신호를 샘플링하여 하나의 심볼 주기에서 순차적으로 생성된 제4 샘플링 값, 제5 샘플링 값 및 제6 샘플링 값을 생성하고, 식 [
Figure 112013051661478-pat00021
](Xl: 타이밍 에러, Dl: 상기 제5 샘플링 값 및 제6 샘플링 값에 의해 결정되는 상기 최대 진폭의 수신 신호의 심볼값, y3l+1: 상기 제5 샘플링 값, y3l+2: 상기 제6 샘플링 값)에 의해 결정되는 타이밍 에러의 이동평균을 산출하는 단계; 상기 제5 샘플링 값과 제6 샘플링 값의 차를 산출하는 단계; 및 상기 타이밍 에러의 이동평균이 사전 설정된 임계치 이내이고, 상기 제5 샘플링 값과 제6 샘플링 값의 차가 양의 값인 경우, 해당 샘플링 위치를 상기 샘플링 단계에서 이루어지는 샘플링 위치로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 심볼값 결정 단계는, 상기 제1 샘플링 값이 사전 설정된 범위 이내인지 판단하는 단계; 및 상기 판단하는 단계의 판단 결과, 상기 제1 샘플링 값이 상기 사전 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 샘플링 클럭을 다른 위상을 갖는 클럭으로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은,
펄스 진폭에 따라 n 개의 심볼값을 표시하는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호를 수신한 수신 신호로부터 클럭 및 데이터를 복구하는 장치에 있어서,
샘플링 클럭을 생성하는 샘플링 클럭 생성부;
상기 수신 신호의 심볼 주기 내에서, 상기 샘플링 클럭을 이용하여 상기 수신 신호를 샘플링 하여 순차적으로 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 생성하는 신호 샘플링부;
하기 슬라이서에서 결정된 심볼값과 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값에 의해 결정되는 타이밍 에러의 이동 평균을 산출하는 이동평균 산출부;
상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차를 산출하는 샘플링값 연산부;
상기 이동평균 산출부에서 산출된 상기 타이밍 에러의 이동평균 및 상기 샘플링값 연산부에서 산출된 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차가 사전 설정된 조건을 만족하는지 판단하는 정위상 검출기; 및
상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차에 따라 사전 설정된 심볼값을 결정하는 슬라이서를 포함하며,
상기 제1 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 선행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되고, 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 후행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 슬라이서는, 하기 식에 따라 상기 심볼값을 결정할 수 있다.
[식]
Figure 112013051661478-pat00022
(Dl: 결정된 심볼, [
Figure 112013051661478-pat00023
],
Figure 112013051661478-pat00024
, y3l+1: 상기 제2 샘플링 값, y3l+2: 상기 제3 샘플링 값, Vp: 상기 수신 신호의 최대 진폭)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 샘플링 클럭 생성부는 서로 다른 위상을 갖는 복수의 샘플링 클럭을 출력하며, 상기 제1 샘플링 값이 사전 설정된 범위를 벗어나는 지 판단하고, 상기 제1 샘플링 값이 상기 사전 설정된 범위를 벗어나는 경우 샘플링 클럭의 변경하기 위한 클럭 변경 신호를 출력하는 위상 이동기; 및 상기 위상 이동기의 클럭 변경 신호에 따라 상기 복수의 샘플링 클럭 중 하나를 선택하여 상기 신호 샘플링부로 제공하는 클럭 선택부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 클럭 및 데이터 복구 장치는, 상기 슬라이서에 의해 심볼값이 결정되기 이전에 상기 신호 샘플링부에서 이루어지는 샘플링 위치를 결정하는 초기화를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 초기화는, 상기 신호 샘플링부가 연속적으로 입력되는 최대 심볼값을 나타내는 수신 신호를 샘플링하여 하나의 심볼 주기에서 상기 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 출력하고, 상기 이동평균 산출부가 식 [
Figure 112013051661478-pat00025
](Xl: 타이밍 에러, Dl: 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값에 의해 결정되는 상기 최대 진폭의 수신 신호의 심볼값, y3l+1: 상기 제2 샘플링 값, y3l+2: 상기 제3 샘플링 값)에 의해 결정되는 타이밍 에러의 이동평균을 산출하고, 상기 샘플링 값 연산부가 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차를 산출하고, 상기 정위상 검출기가 상기 타이밍 에러의 이동평균이 사전 설정된 임계치 이내이고, 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차가 양의 값인 경우, 해당 샘플링 위치를 상기 슬라이서에 의해 심볼값이 결정되는 샘플링 위치로 결정함에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 현대 다양한 통신 분야에 적용되는 변조 코딩 기법인 PAM-n(n은 3이상의 정수)에 클럭 동기가 용이하고 잡음에 강인하며 에러검출이 우수한 맨체스터 코드를 적용할 수 있다. 특히, 맨체스터 코드에 의한 신호는 직류 성분을 포함하지 않으므로 기준선 표류(baseline wandering)를 제거하기 위한 회로가 필요하지 않은 맨체스터 코드의 장점으로 인해 다양한 무선 송수신기의 구조를 단순화할 수 있다.
도 1의 (a)는 송신측에서 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 송신 신호의 파형을 도시하며, (b)는 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 송신 신호를 수신측에서 수신한 파형 및 정위상에 있는 샘플의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 생성하는 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치를 도시한 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법의 초기화 단계를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법의 심볼값 결정 단계를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치에서, 하나의 심볼 주기에서 3 개의 샘플을 수집하고 두 개의 반전된 샘플링 클럭을 사용하며, 송신기와 수신기의 클럭 속도 편차(Δ)가 62,500 [ppm]일 때의 예를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
확장 맨체스터 코드(Extended Manchester Code)
먼저, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드에 대해 먼저 상세하게 설명한다.
도 1의 (a)는 송신측에서 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 송신 신호의 파형을 도시하며, (b)는 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 송신 신호를 수신측에서 수신한 파형 및 정위상에 있는 샘플의 예를 도시한다. 특히, 도 1의 (a) 및 (b)에는, PAM-5(즉, 5 개의 심볼값을 갖는 펄스 진폭 변조)에 적용된 확장 맨체스터 코드의 송신측 및 수신측 파형을 일례로서 도시한다. 그러나, 본 발명은 PAM-5에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 변형된 실시형태는 확장 맨체스터 코드가 갖는 심볼값의 개수에 상관 없이 적용될 수 있다.
n 개의 심볼값을 이용하는 펄스 진폭 변조인 PAM-n은 PAM-odd와 PAM-even으로 분류될 수 있다.
PAM-odd는 PAM-n에서
Figure 112013051661478-pat00026
로 정의될 수 있다. 이것은
Figure 112013051661478-pat00027
와 같이 등 간격으로
Figure 112013051661478-pat00028
개의 전압레벨을 가질 수 있으며 이 전압 레벨에 따라 심볼값이 결정될 수 있다. PAM-odd를 적용하는 송신기는 도 1의 (a)에 도시된 것과 같이,
Figure 112013051661478-pat00029
와 같이
Figure 112013051661478-pat00030
개의 심볼을 보낼 수 있다.
이 경우 확장 맨체스터 코드를 이용한 부호화 법칙은 다음과 같다. 한 심볼의 심볼 주기를 T라고 할 때, 심볼
Figure 112013051661478-pat00031
는 시간 T/2 지점에서 전압레벨
Figure 112013051661478-pat00032
에서
Figure 112013051661478-pat00033
로의 천이를 가진다. 그와 반대로, 심볼
Figure 112013051661478-pat00034
는 시간 T/2 지점에서 전압레벨
Figure 112013051661478-pat00035
에서
Figure 112013051661478-pat00036
로의 천이를 가질 수도 있다. 심볼 0에서는 천이가 없이 0 전압레벨을 유지한다. 그러므로 PAM-odd는 연속적인 0을 피하기 위하여 혼화기를 사용할 수도 있다.
PAM-even을 위한 확장 맨체스터 코드는
Figure 112013051661478-pat00037
와 같이 동일한 간격을 가지는
Figure 112013051661478-pat00038
개의 전압레벨과 심볼
Figure 112013051661478-pat00039
를 가지고 있다. 그 외의 부호화 규칙은 PAM-odd와 동일하나 PAM-even은 0 전압레벨을 가지고 있지 않기 때문에 혼화기를 필요로 하지 않는다.
확장 맨체스터 코드를 이용한 부호화 장치
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용한 부호화 장치의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용한 부호화 장치는, 사전 설정된 주기를 갖는 클럭을
Figure 112013051661478-pat00040
배 만큼 분주하여 출력하는 제1 분주기(11)와, 상기 제1 분주기(11)에서 출력된 분주된 클럭을 2 배 분주하여 출력하는 제2 분주기(12)와, 직렬 입력 데이터를 상기 제1 분주기(11)에서 출력된 클럭으로 부호화하여 병렬로 출력하는 제1 부호화기(13)와, 상기 제1 부호화기(13)에서 출력되는 신호를 상기 제2 분주기(12)에서 출력된 클럭으로 부호화하여 병렬로 출력하는 제2 부호화기(14) 및 상기 제2 부호화기(14)에서 출력된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털/아날로그 변환기(15)를 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 확장 맨체스터 코드의 부호화 법칙에 따라 도 2에 도시된 확장 맨체스터 코드 신호를 생성하는 동작에 대해 설명한다.
먼저, 직렬 입력 데이터와 제1 분주기(11)에 의해 사전 설정된 주기를 갖는 클럭을
Figure 112013051661478-pat00041
배 만큼 분주된 클럭이 제1 부호화기(13)의 입력으로 사용된다. 만약, 해당 심벌의 값이
Figure 112013051661478-pat00042
라면, 제1 부호화기(13)에서는 그에 해당하는 값이
Figure 112013051661478-pat00043
개의 비트로 부호화되어 병렬로 출력된다. 다음으로, 제1 부호화기(13)의 출력과, 제1 분주기(11)의 출력 클럭을 2 배 분주한 제2 분주기(12)의 출력 클럭이 제2 부호화기(14)의 입력이 된다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드 생성 장치는 2 단계로 이루어지는 부호화 과정을 포함한다. 왜냐하면, 확장 맨체스터 코드에서는 심벌이 유지되는 주기 T의 중앙(T/2 시점)에서 반드시 전압의 변화가 발생하기 때문이다. 이를 위하여 제1 부호화기(13)에 적용되었던 것보다 2배 빠른 클럭이 제2 부호화기(14)에 사용되어야 한다. 즉,
Figure 112013051661478-pat00044
라면, T/2가 경과하는 시점에서 i에 해당하는 값이
Figure 112013051661478-pat00045
개의 비트로 부호화되고, 이후 T/2 동안 -i값이
Figure 112013051661478-pat00046
개의 비트로 부호화되게 하여야 한다. 제2 부호화기(14)의 출력이 디지털/아날로그 변환기(15)의 입력으로 제공되고, 디지털/아날로그 변환기(15)에서 아날로그 값으로 변환된 출력은 최종적으로 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호가 된다. 전송채널에서 필연적으로 발생하는 고주파 감쇠를 고려할 때 디지털/아날로그 변환기(15)의 출력단에 적절한 대역폭을 갖는 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)를 미리 추가하여 수신된 신호의 선형적인 증감을 유지시키는 것이 바람직하다.
확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 방법은, 전술한 것과 같이 펄스 진폭에 따라 n 개(n은 3 이상의 정수)의 심볼값을 표시하는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호를 수신한 수신 신호로부터 클럭 및 데이터를 복구하는 방법으로서, 상기 수신 신호의 심볼 주기 T 내에서, 사전 설정된 샘플링 클럭을 이용하여 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 획득하는 단계(S11) 및 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값의 차에 따라 샘플링된 심볼의 심볼값을 결정하는 단계(S12)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 선행하는 절반의 심볼 주기에서 획득되고, 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 후행하는 절반의 심볼 주기에서 획득될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치를 도시한 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치는, 샘플링 클럭을 생성하는 샘플링 클럭 생성부(21)와, 상기 수신 신호의 심볼 주기 내에서, 상기 샘플링 클럭을 이용하여 상기 수신 신호를 샘플링 하여 순차적으로 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 생성하는 신호 샘플링부(22)와, 상기 제1 샘플링 값의 이동평균을 산출하는 이동평균 산출부(23)와, 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차를 산출하는 샘플링값 연산부(24)와, 상기 이동평균 산출부(23)에서 산출된 이동평균 및 상기 샘플링값 연산부(24)에서 산출된 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차가 사전 설정된 조건을 만족하는지 판단하는 정위상 검출기(25) 및 상기 정위상 검출기(25)에서 상기 사전 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단된 경우, 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차에 따라 사전 설정된 심볼값을 출력하는 슬라이서(26)을 포함하여 구성될 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치는, 상기 제1 샘플링 값이 사전 설정된 범위를 벗어나는지 판단하고, 상기 제1 샘플링 값이 상기 사전 설정된 범위를 벗어나는 경우 샘플링 클럭의 변경하기 위한 클럭 변경 신호를 출력하는 위상 이동기(27) 및 상기 위상 이동기(27)의 클럭 변경 신호에 따라 샘플링 클럭 생성부(21)에서 출력되는 복수의 샘플링 클럭 중 하나를 선택하여 상기 신호 샘플링부로 제공하는 클럭 선택부(28)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
전술한 도 1의 (a) 및 (b)는 확장 맨체스터 코드를 이용한 송신측과 수신측 에서 PAM-5(
Figure 112013051661478-pat00047
파형의 예를 도시한다.
송신기는 도 1의 (a)와 같이 직류성분이 없는 구형파를 송신할 수 있다. 이에 반해, 수신기는 채널의 제한된 대역, ISI(Inter-Symbol Interference), 그리고 증폭기의 회전율(slew rate)에 의해, 도 1의 (b)와 같이 왜곡된 파형을 수신하게 된다. Vp는 수신 신호의 최대 진폭을 의미한다.
확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 데이터를 수신한 신호로부터 데이터와 클럭을 복구하기 위해서는, 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 획득하는 단계(S11)에서 하나의 심볼주기 T에서 최소 3 개의 샘플링 값(제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값)을 샘플링 한다.
도 1에서 도시된 것과 같이, 수신 측에서 m 번째 심벌 (xm)의 j 번째 샘플을 y3m+j(m은 정수, j = 0, 1, 또는 2)이라고 표기하기로 한다. 타이밍 에러는 정위상에서 얼마나 벗어났는지를 알려주는 중요한 파라미터이다. 확장 맨체스터 코드에서 다중 위상 클럭이나 전압제어발진기(VCO: Voltage Controlled Oscillator)를 사용하지 않고, 하나의 클럭으로 클럭 및 데이터 복구를 수행하기 위해서는 한 심벌 주기 동안 3 개의 샘플이 필요하다. 정위상이란 심벌 주기 T의 선행하는 반주기(T/2)에 하나의 샘플(y3m)이 있고, 후행하는 반주기(T/2)에 두 개의 샘플(y3m+1 및 y3m+2)이 있으며, 오른쪽 두 샘플의 전압 값의 합이 0일 때를 말한다. 이러한 점을 고려하여 타이밍 에러를 다음의 식 1과 같이 정의한다.
[식 1]
Figure 112013051661478-pat00048

도 1의 (b)는 Xl=0으로 정위상에서 샘플이 취득된 상태를 도시한 것이다.
만약, 상기 식 1에서 Xl이 양이면 수신 클럭의 위상이 송신 클럭에 비해 선행함을 나타내고, Xl이 음이면 수신 클럭의 위상이 송신 클럭에 비해 지연되고 있음을 알 수 있다. 또한, Xl이 시간이 지나감에 따라 증가(감소) 상태에 있으면 수신 클락의 주파수가 송신 측의 것보다 빠름(느림)을 나타낸다. 정위상을 결정하는 기법에 대해서는 후술하기로 한다.
정위상이 획득된 후 샘플링된 값들을 이용하여 심볼값을 결정하는 단계(S12)가 시작된다. 심볼값을 결정하는 단계(S12)에서, 심볼값의 결정은 심볼 주기 T의 후행하는 반 주기에 위치한 두 샘플링 값에 의해 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게, 심볼값을 결정하는 단계(S12)에서 심볼값을 결정하는 기준은 하기 식 2에 의해 결정될 수 있다.
[식 2]
Figure 112013051661478-pat00049
수신측에서 관측된 신호의 진폭의 최대값(첨두 전압)이 Vp라고 하고 왜곡이 없을 때, 도 1의 (b)를 참고하여 PAM-n으로 확장해 본다. 수신된 심벌 값이
Figure 112013051661478-pat00050
일 때 샘플링된 값 y3l+1과 y3l+2 및
Figure 112013051661478-pat00051
를 수식으로 표현한 것이 하기 표 1에 주어져 있다.
y3l+1 y3l+2
Figure 112013051661478-pat00052
Figure 112013051661478-pat00053
Figure 112013051661478-pat00054
Figure 112013051661478-pat00055

일반적인 경우, 채널의 잡음과 제한된 대역, ISI (Inter-Symbol Interference), 그리고 증폭기의 회전율 (slew rate)에 의해 신호가 왜곡되기 때문에 수신측의 슬라이서(slicer)에서 심벌
Figure 112013051661478-pat00056
를 판단하는 기준으로
Figure 112013051661478-pat00057
과
Figure 112013051661478-pat00058
를 사용해야 한다.
Figure 112013051661478-pat00059
가 되기 위한 Yl값에 따른 슬라이서의 판정값 Dl은 다음의 식 3과 같이 얻어진다.
[식 3]
Figure 112014081977472-pat00120
예를 들어, PAM-5(n=5, k=2)를 식 3에 적용하면 하기 식 4와 같이 심볼값이 결정될 수 있다.
[식 4]
Figure 112013051661478-pat00061

전술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 부호화된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법에서는 정확한 샘플링 위치를 결정하고 심볼값을 결정하기 위한 임계값의 결정을 위해, 샘플링 단계(S11) 이전에 초기화 단계가 수행될 수 있다. 이하에서는 초기화 단계에 대해 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법의 초기화 단계를 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 초기화 단계는, 송신기는 최대 진폭의 심볼값(n=5인 경우, 심볼값은 +2)을 갖는 확장 맨체스터 코드에 의해 부호화된 신호를 연속적으로 송신하고, 수신기는 이 부호화된 최대 진폭의 심볼값을 수신하는 단계(S21)로부터 시작될 수 있다.
이어, 수신기 즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치는 수신 신호의 피크 검출(S31 및 S32)과 정위상 검출(S41 내지 S44)을 수행한다. 피크 검출 과정 심볼값을 결정하기 위한 임계값의 기준을 얻기 위한 것이고, 정위상 검출은 정확한 샘플링 위치를 결정하기 위한 것이다.
피크전압 검출은 신호 샘플링부(22)에서 수신 신호를 샘플링하는 단계(S31)와 샘플링된 값의 최대값을 감시하는 단계(S32)를 통해 간단하게 달성할 수 있다. 송신기와 수신기는 하나의 샘플링 클럭을 공통으로 사용하지 못하므로 상호 클럭 속도의 편차가 발생할 수 있는데, 클럭 속도의 편차를 Δ [ppm]이라고 할 때, 최악의 경우에도 106/(3Δ) 클럭이 경과한 후에 피크 전압이 검출될 수 있다. 여기서 클럭 속도는 심볼 속도의 관점이 아니고 샘플 속도의 관점임을 유의하여야 한다. 피크 전압이 검출되면 수신 신호의 최대 진폭(Vp)가 결정될 수 있다.
다음으로, 정확한 샘플링 위치, 즉 정위상을 결정하기 위한 정위상 검출 단계(S41 내지 S44)를 설명하기로 한다.
정위상 검출 단계는 먼저 수신 신호를 샘플링하는 단계(S41)로부터 시작된다. 이 샘플링하는 단계(S41)는 샘플링 클럭 생성부(21)에서 출력되는 샘플링 클럭에 따라 신호 샘플링부(22)에서 이루어질 수 있다.
이어, 샘플링 단계(S41)에 의해 상호 순차적으로 생성된 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 이용하여 정위상 검출이 이루어진다. 전술한 바와 같이 상기 식 1에서 주어진 Xl이 0인 경우를 정위상이라 간주할 수 있다. 식 1에 주어진 Xl은 한 심볼 주기(T) 내에 계산이 종료되어야 하므로 나눗셈 연산이 부담이 될 수 있다. 따라서, 다음의 식 5과 같이 Xl을 다시 정의하고 정위상을 검출하는 것도 가능하다.
[식 5]
Figure 112013051661478-pat00062
이동평균 산출부(23)에서는 상기 식 5에 의해 구한 타이밍 에러(Xl)의 이동평균(Moving Average: MA)을 산출하고(S42), 샘플링값 연산부(24)에서는, 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차를 산출한다(S43).
이어, 정위상 검출기(25)는 타이밍 에러(Xl)의 이동평균(<Xl>) 및 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차가 사전 설정된 조건을 만족하는 경우 정위상이 이루어진 것으로 판단하고(S44) 초기화를 종료할 수 있다.
도 4에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치는, 수신 신호와 샘플링 클럭을 제공받아 슬라이서(26)에서 심볼값을 출력하는 확장 맨체스터 코드 신호의 수신기에 해당한다. 정위상 검출기(25)는, 타이밍 에러(Xl)의 이동평균(<Xl>)과 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차(Yl)를 입력으로 가지고, 슬라이서(26)를 위한 작동신호(enable signal)를 출력으로 갖는다. 이동평균(MA)은 잡음으로부터 타이밍 에러(Xl)에 대한 판단 에러를 최소화한다. 단계(S44)에서, 정위상 검출기(25)는 두 가지 조건을 만족하면 슬라이서(26) 작동신호를 생성한다. 이 두 가지 조건은 타이밍 에러(Xl)의 이동평균(<Xl>)이 최대 진폭의 크기에 따라 사전 설정된 값(예를 들어, Vp/20) 이하이고, 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차(Yl)가 0보다 크다는(즉,
Figure 112013051661478-pat00063
) 조건이다. 이 두 조건을 만족하면 샘플링의 정위상이 달성된 것으로 간주될 수 있다.
이동평균의 z 변환 H(z)는 이동평균의 충격파 응답함수인
Figure 112013051661478-pat00064
을 변환함으로써 다음 식 6과 같이 얻어진다.
[식 6]
Figure 112013051661478-pat00065
이는 유한 충격파 응답 (finite impulse response) 또는 무한 충격파 응답 (infinite impulse response) 형태로 구현될 수 있다. 여기서 중요한 문제는 지연 탭의 수 M을 결정하는 것이다. 잡음이 없을 경우에는 송신기와 수신기 클럭 간의 편차에 따라, 타이밍 에러(Xl)는 단조 증가 또는 단조 감소하게 될 것이나 실제로는 그렇지 않게 된다. 잡음이 있는 상황에서도 거의 단조 증가 또는 단조 감소하도록 하기 위하여 이동 평균을 사용하는 것이다. 여기서 랜덤변수인
Figure 112013051661478-pat00066
을 정의한다. 여기서 N은 샘플 지점에서의 잡음으로 평균은 0이며 분산은
Figure 112013051661478-pat00067
이다. 그리고 그것들의 합으로 구성된 새로운 랜덤변수를 다음 식 3과 같이 정의한다.
[식 7]
Figure 112013051661478-pat00068
상기 식 7에서 정의된 랜덤변수의 평균은
Figure 112013051661478-pat00069
이고 분산은
Figure 112013051661478-pat00070
이다. 분산은 M이 증가함에 따라 잡음의 영향이 점점 줄어드는 효과를 보여준다. 그러나 지연 탭의 수를 줄이기 위해서 M을 최소화하는 것이 필요하다. 이를 위하여 하기 식 8의 체비체프 부등식을 이용한다.
[식 8]
Figure 112013051661478-pat00071
만약 p의 확률로
Figure 112013051661478-pat00072
를 만족하게 하고 싶으면, 식 8에 있는
Figure 112013051661478-pat00073
를
Figure 112013051661478-pat00074
로 치환하면 된다. 그러면, 다음의 식 9를 얻을 수 있다.
[식 9]
Figure 112013051661478-pat00075
식 9에서 아래의 식 10과 같이 M 값을 얻을 수 있다.
[식 10]
Figure 112013051661478-pat00076
식 10에서 S/N은 신호전력 대 잡음전력의 비이다. 그러므로 S/N=5일 때, 만약 0.9의 확률로
Figure 112013051661478-pat00077
을 만족시키고 싶다면, M=25 탭이 필요함을 알 수 있다.
임의의 분포를 가진 잡음이 아닌 가우스 분포를 가정할 경우에 탭의 수가 줄어들 수 있다. 먼저 M개의 동일한 분포가 중첩된 Ψ의 분포를 하기 식 11과 같이 구한다.
[식 11]
Figure 112013051661478-pat00078
식 11으로부터 평균의
Figure 112013051661478-pat00079
안에 들어올 확률은
Figure 112013051661478-pat00080
함수를 이용하여 하기 식 12와 같이 얻을 수 있다.
[식 12]
Figure 112013051661478-pat00081
만약 이것을 p 이상의 확률로 구현하고 싶다면, 하기 식 13를 만족하면 될 것이다.
[식 13]
Figure 112013051661478-pat00082
만약 p = 0.9이면, 상기 식 13은
Figure 112013051661478-pat00083
가 된다. 그러면 영역검출 시에 a=0이므로,
Figure 112013051661478-pat00084
를 만족해야 할 것이다. 결국, M은 하기 식 14와 같이 결정할 수 있다.
[식 14]
Figure 112013051661478-pat00085
그러므로 가우스 분포에서는 S/N=5이고, r=0.1일 경우, M=14이면 충분하다.
다음으로, 클럭 및 데이터 복구하여 심볼값을 결정하는 단계(S12)의 기법에 대해 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법의 심볼값 결정 단계를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
도 6에 도시한 것과 같이, 심볼값 결정 단계는, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값의 차에 따라 상기 식 3과 같이 사전 설정된 심볼값을 결정하는 단계(S51)와, 제1 샘플링 값이 사전 설정된 범위 이내인지 판단하는 단계(S52)와, 단계(S52)에서 제1 샘플링 값이 사전 설정된 범위를 벗어나는 경우 샘플링 클럭을 변경하는 단계(S53)를 포함할 수 있다. 샘플링 클럭이 변경된 경우에는 변경된 샘플링 클럭을 이용하여 샘플링된 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값의 차에 따라 심볼값을 결정할 수 있으며(S51), 이러한 단계들은 심볼값 검출 동작이 종료될 때까지 반복될 수 있다.
이하에서는 클럭 및 데이터 복구에 대한 두 개의 예(Δ>0와 Δ<0, Δ는 송신기와 수신기의 클럭 속도의 편차)를 이용하여 심볼값을 결정하는 과정을 설명하기로 한다. 이하에 설명되는 예는 사람의 눈으로 위상 이동을 식별하기 위하여 매우 큰 편차를 사용한다.
도 7은 PAM-5에서 수신기가 하나의 심볼 주기에서 3 개의 샘플을 수집하고 두 개의 반전된 샘플링 클럭을 사용하며, 송신기와 수신기의 클럭 속도 편차(Δ)가 62,500 [ppm]일 때의 예를 도시한다. 수신기의 클럭이 송신기의 것보다 느리기 때문에 점점 더 샘플이 지연되는 것을 볼 수 있다.
샘플링은 클럭의 상승 모서리에서 이루어지고 있다. 정위상 검출기(25)가 슬라이서(26)를 작동시킨 후에 슬라이서(26)는 상기 식 1과 같은 사전 설정된 조건에 의해 심볼값을 판정하기 시작하고 이동평균 산출부(23)를 제어한다. 정상 시퀀스에서는 심볼값은 +2만 있는 것이 아니라 그 외의 4 개의 값을 가지고 있다. 위상 이동기(27)는 어떤 클럭이 유효한 것인지 결정하기 위해서 이동평균 산출부(23)에서 출력되는 샘플링 에러(Xl)의 이동평균(<Xl>)을 필요로 한다.
도 7에서는 6 개의 샘플이 경과하는 동안 제1 샘플링 클럭(Clk+)에 의해 샘플링이 수행됨이 나타난다. 그러나, 제1 샘플링 클럭(Clk+)에 의한 7번째 샘플 값은, 제2 샘플링 클럭(Clk-)의 첫 번째 샘플링 값보다 심볼 주기의 선행하는 반주기의 중심보다 먼 위치에서 샘플링 되므로 제2 샘플링 클럭(Clk-)의 첫 번째 샘플링 값보다 적합하지 않다. 이 경우, 샘플링 클럭의 변경이 이루어질 수 있다.
위상 이동기(27)는 샘플링 에러(Xl)의 이동평균(<Xl>)의 편이에 따라 현재 동작 중인 샘플링 클럭에서 다른 샘플링 클럭(대기 샘플링 클럭)으로 변경 여부를 결정할 수 있다. 이를 위해, 수신기(본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치)의 샘플링 클럭 생성부(21)는 서로 다른 위상(서로 반대 위상)을 갖는 두 개의 샘플링 클럭을 출력할 수 있으며, 위상 이동기(27)는 샘플링 클럭의 변경 여부를 판단할 수 있고, 그 판단 결과에 따라 클럭 선택부(28)는 두 개의 샘플링 클럭 중 하나를 선택하여 신호 샘플링부(22)로 출력할 수 있다.
도 6의 예에서, 수신기는 상호 반전 위상을 갖는 두 개의 클럭 중 하나와 한 심볼 주기에 3 개의 샘플을 사용하기 때문에 수신기의 시간 해상도는 T/6이다. 따라서, 시간 축에서 샘플링 에러(Xl)의 이동평균(<Xl>)이 0으로부터 T/12 만큼 벗어나면 현재 동작하는 클럭을 사용하는 것보다 대기 중인 그의 반전 클럭을 사용하는 것이 더 낫다. 시간 축에서 T/12의 편이는 샘플링 에러(Xl)의 이동평균(<Xl>)의 관점에서 0에서 Vp/12 만큼 옮겨진 것을 의미하기 때문에 위상 이동기(27)는 샘플링 에러(Xl)의 이동평균(<Xl>)의 편차가 각각 Vp/12 보다 크거나 -Vp/12 보다 작을 때 현재 동작하는 샘플링 클럭이 지연이거나 선행임을 판단한다. 전자의 경우에는 더 느린 클럭을 선택하고 후자의 경우에는 더 빠른 것을 선택하게 된다. 수신기의 샘플링 클럭이 단지 2 개만 있을 때는, 위상 이동기(27)는 선행이건 지연이건 무관하게 현재 사용하고 있지 않은 다른 위상의 샘플링 클럭을 선택하면 된다.
도 4에서 이동평균 산출부(23)는, 위상 이동기(27)와 슬라이서(26)로부터 오는 입력을 더 가질 수 있다. 위상 이동기(27)로부터 입력되는 신호는 샘플링 클럭의 변경이 발생한 직후 이동평균을 리셋하기 위한 것이다. 슬라이서(26)로부터 입력된 신호는 식 5의 분모로 사용하기 위한 것이다.
도 8은 Δ=-62,500 [ppm]일 때 CDR을 보여준다. 수신기의 클럭이 송신기의 클럭보다 빠르기 때문에 샘플들은 시간이 경과함에 따라 점점 더 선행하고 있음을 보여준다. 도 7에서 설명한 것과 유사하게, 도 8에서는 6개의 샘플이 경과하는 동안 제1 샘플링 클럭을 사용하다가, 7번째 샘플부터는 제2 샘플링 클럭이 사용되어야 함을 나타내고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 확장 맨체스터 코드, 그를 이용한 부호화 장치 및 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 방법 및 장치는, 현대 다양한 통신 분야에 적용되는 변조 코딩 기법인 PAM-n에 클럭 동기가 용이하고 잡음에 강인하며 에러검출이 우수한 맨체스터 코드를 적용할 수 있다. 특히, 맨체스터 코드에 의한 신호는 직류 성분을 포함하지 않으므로 기준선 표류(baseline wandering)를 제거하기 위한 회로가 필요하지 않은 맨체스터 코드의 장점으로 인해 다양한 무선 송수신기의 구조를 단순화할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
11: 제1 분주기 12: 제2 분주기
13: 제1 부호화기 14: 제2 부호화기
15: 디지털/아날로그 변환기 21: 샘플링 클럭 생성부
22: 신호 샘플링부 23: 이동평균 산출부
24: 샘플링값 연산부 25: 정위상 검출기
26: 슬라이서 27: 위상 이동기
28: 클럭 선택부

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. n개의 심볼값을 갖는 펄스 진폭 변조(PAM-n)의 부호화에 사용되는 코드로서,
    Figure 112014081977472-pat00121
    인 경우, [
    Figure 112014081977472-pat00122
    ]의 등간격으로 설정된
    Figure 112014081977472-pat00123
    개의 전압레벨에서, 심볼값
    Figure 112014081977472-pat00124
    (= 0, 1, …, k)는 심볼값이 유지되는 시간 T의 T/2 지점에서 전압레벨이
    Figure 112014081977472-pat00125
    에서
    Figure 112014081977472-pat00126
    로의 천이 또는 시간 T/2 지점에서 전압레벨이
    Figure 112014081977472-pat00127
    에서
    Figure 112014081977472-pat00128
    로 천이되며,
    Figure 112014081977472-pat00129
    인 경우, [
    Figure 112014081977472-pat00130
    ]의 등간격으로 설정된
    Figure 112014081977472-pat00131
    개의 전압레벨 중 0 전압레벨을 제외한
    Figure 112014081977472-pat00132
    개의 전압레벨에서, 심볼값
    Figure 112014081977472-pat00133
    (= 1, …, k)는 심볼값이 유지되는 시간 T의 T/2 지점에서 전압레벨이
    Figure 112014081977472-pat00134
    에서
    Figure 112014081977472-pat00135
    로의 천이 또는 시간 T/2 지점에서 전압레벨이
    Figure 112014081977472-pat00136
    에서
    Figure 112014081977472-pat00137
    로 천이되는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호를 수신한 수신 신호로부터 클럭 및 데이터를 복구하는 방법에 있어서,
    상기 수신 신호의 심볼 주기 내에서, 사전 설정된 샘플링 클럭을 이용하여 상기 수신 신호를 순차적으로 샘플링하여 연속된 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 획득하는 샘플링 단계; 및
    상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값의 차에 따라 샘플링된 심볼의 심볼값을 결정하는 심볼값 결정 단계를 포함하며,
    상기 제1 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 선행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되고, 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 후행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 심볼값 결정 단계는,
    하기 식에 의해 심볼값을 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 방법.
    [식]
    Figure 112014081977472-pat00138

    (Dl: 결정된 심볼, [
    Figure 112014081977472-pat00105
    ],
    Figure 112014081977472-pat00106
    , y3l+1: 상기 제2 샘플링 값, y3l+2: 상기 제3 샘플링 값, Vp: 상기 수신 신호의 최대 진폭)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 샘플링 클럭을 이용하여, 상기 수신 신호의 최대 진폭 및 상기 샘플링 단계에서 이루어지는 샘플링 위치를 결정하는 초기화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 초기화 단계는,
    상기 펄스 진폭 변조(PAM-n)의 최대 심볼값을 상기 확장 맨체스터 코드로 코딩하여 전송한 신호를 수신한 최대 심볼값 수신 신호를 지속적으로 입력받는 단계;
    상기 최대 심볼값 수신 신호를 상기 샘플링 클럭을 이용하여 샘플링한 샘플링 값의 피크에 따라 상기 최대 심볼값 수신 신호의 최대 진폭을 결정하는 단계;
    상기 최대 심볼값 수신 신호를 상기 샘플링 클럭을 이용하여 샘플링하여 하나의 심볼 주기에서 순차적으로 생성된 연속된 상기 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 생성하고, 식 [
    Figure 112014081977472-pat00107
    ](Xl: 타이밍 에러, Dl: 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값에 의해 결정되는 상기 최대 심볼값 수신 신호의 심볼값, y3l+1: 상기 제2 샘플링 값, y3l+2: 상기 제3 샘플링 값)에 의해 결정되는 타이밍 에러의 이동평균을 산출하는 단계;
    상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차를 산출하는 단계; 및
    상기 타이밍 에러의 이동평균이 사전 설정된 임계치 이내이고, 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차가 양의 값인 경우, 해당 샘플링 위치를 상기 샘플링 단계에서 이루어지는 샘플링 위치로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 방법.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 심볼값 결정 단계는,
    상기 제1 샘플링 값이 사전 설정된 범위 이내인지 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계의 판단 결과, 상기 제1 샘플링 값이 상기 사전 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 샘플링 클럭을 반대 위상을 갖는 클럭으로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 복구 방법.
  8. n개의 심볼값을 갖는 펄스 진폭 변조(PAM-n)의 부호화에 사용되는 코드로서,
    Figure 112014081977472-pat00139
    인 경우, [
    Figure 112014081977472-pat00140
    ]의 등간격으로 설정된
    Figure 112014081977472-pat00141
    개의 전압레벨에서, 심볼값
    Figure 112014081977472-pat00142
    (= 0, 1, …, k)는 심볼값이 유지되는 시간 T의 T/2 지점에서 전압레벨이
    Figure 112014081977472-pat00143
    에서
    Figure 112014081977472-pat00144
    로의 천이 또는 시간 T/2 지점에서 전압레벨이
    Figure 112014081977472-pat00145
    에서
    Figure 112014081977472-pat00146
    로 천이되며,
    Figure 112014081977472-pat00147
    인 경우, [
    Figure 112014081977472-pat00148
    ]의 등간격으로 설정된
    Figure 112014081977472-pat00149
    개의 전압레벨 중 0 전압레벨을 제외한
    Figure 112014081977472-pat00150
    개의 전압레벨에서, 심볼값
    Figure 112014081977472-pat00151
    (= 1, …, k)는 심볼값이 유지되는 시간 T의 T/2 지점에서 전압레벨이
    Figure 112014081977472-pat00152
    에서
    Figure 112014081977472-pat00153
    로의 천이 또는 시간 T/2 지점에서 전압레벨이
    Figure 112014081977472-pat00154
    에서
    Figure 112014081977472-pat00155
    로 천이되는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호를 수신한 수신 신호로부터 클럭 및 데이터를 복구하는 장치에 있어서,
    샘플링 클럭을 생성하는 샘플링 클럭 생성부;
    상기 수신 신호의 심볼 주기 내에서, 상기 샘플링 클럭을 이용하여 상기 수신 신호를 순차적으로 샘플링하여 연속된 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 생성하는 신호 샘플링부;
    하기 슬라이서에서 결정된 심볼값과 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값에 의해 결정되는 타이밍 에러의 이동 평균을 산출하는 이동평균 산출부;
    상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차를 산출하는 샘플링값 연산부;
    상기 이동평균 산출부에서 산출된 상기 타이밍 에러의 이동평균 및 상기 샘플링값 연산부에서 산출된 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차가 사전 설정된 조건을 만족하는지 판단하는 정위상 검출기; 및
    상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차에 따라 사전 설정된 심볼값을 결정하는 슬라이서를 포함하며,
    상기 제1 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 선행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되고, 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값은 상기 심볼 주기 중 후행하는 절반의 심볼 주기 내에서 획득되는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 슬라이서는,
    하기 식에 따라 상기 심볼값을 결정하는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 장치.
    [식]
    Figure 112014081977472-pat00156

    (Dl: 결정된 심볼, [
    Figure 112014081977472-pat00109
    ],
    Figure 112014081977472-pat00110
    , y3l+1: 상기 제2 샘플링 값, y3l+2: 상기 제3 샘플링 값, Vp: 상기 수신 신호의 최대 진폭)
  10. 제8항에 있어서,
    상기 샘플링 클럭 생성부는 서로 반대 위상을 갖는 복수의 샘플링 클럭을 출력하며,
    상기 제1 샘플링 값이 사전 설정된 범위를 벗어나는 지 판단하고, 상기 제1 샘플링 값이 상기 사전 설정된 범위를 벗어나는 경우 샘플링 클럭의 변경하기 위한 클럭 변경 신호를 출력하는 위상 이동기; 및
    상기 위상 이동기의 클럭 변경 신호에 따라 상기 복수의 샘플링 클럭 중 하나를 선택하여 상기 신호 샘플링부로 제공하는 클럭 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 클럭 및 데이터 복구 장치는, 상기 슬라이서에 의해 심볼값이 결정되기 이전에 상기 신호 샘플링부에서 이루어지는 샘플링 위치를 결정하는 초기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드를 이용하여 코딩된 신호의 클럭 및 데이터 복구 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 초기화는,
    연속적으로 입력되는 상기 펄스 진폭 변조(PAM-n)의 최대 심볼값을 상기 확장 맨체스터 코드로 코딩하여 전송한 신호를 수신한 최대 심볼값 수신 신호를 상기 신호 샘플링부가 샘플링하여 하나의 심볼 주기에서 상기 제1 샘플링 값, 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값을 출력하고,
    상기 이동평균 산출부가 식 [
    Figure 112014081977472-pat00111
    ](Xl: 타이밍 에러, Dl: 상기 제2 샘플링 값 및 제3 샘플링 값에 의해 결정되는 상기 최대 심볼값 수신 신호의 심볼값, y3l+1: 상기 제2 샘플링 값, y3l+2: 상기 제3 샘플링 값)에 의해 결정되는 타이밍 에러의 이동평균을 산출하고,
    상기 샘플링 값 연산부가 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차를 산출하고,
    상기 영역 검출기가 상기 타이밍 에러의 이동평균이 사전 설정된 임계치 이내이고, 상기 제2 샘플링 값과 제3 샘플링 값의 차가 양의 값인 경우, 해당 샘플링 위치를 상기 슬라이서에 의해 심볼값이 결정되는 샘플링 위치로 결정함에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 확장 맨체스터 코드의 클럭 및 데이터 복구 장치.
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