KR101625385B1 - Radio transmitter and receiver for transmitting in ultra-narrow bandwidth - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초협대역 전송을 위한 무전기 송신부와 수신부에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근에 디지털 무전기는 공공기관 업무용, 산업현장에서 VHF/UHF 주파수를 이용하는 디지털 무전기가 많이 사용되고 있다.In recent years, digital radios have been widely used in public offices, industrial sites, and digital radios using VHF / UHF frequencies.
또한, 최근에는 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위해서 다각적인 연구가 진행중이다.Also, in recent years, various researches are underway to efficiently use limited frequency resources.
대한민국 등록특허공보 제10-0937851호(2010년01월13일)는 멀티 캐리어(Multi Carrier)를 사용하는 고속 데이터 통신용 무전기에서 송신단 전력증폭의 비선형 특성으로 인해 발생하는 멀티 캐리어의 불요파 성분이 사용 주파수 대역 외로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 멀티 캐리어의 주파수를 재할당할 수 있도록 하는 멀티 캐리어 할당 기능을 가지는 고속데이터 통신용 무전기 및 그 방법에 관한 것으로서, 멀티 캐리어 할당 기능을 가지는 고속데이터 통신용 무전기는, 고속데이터 통신을 위한 채널별 멀티캐리어들에 대한 다운 및 업 컨버팅을 수행하여 알에프신호의 송수신을 수행하는 알에프부와 상기 알에프부에 의해 증폭되어 송신되는 고속데이터 통신을 위한 채널별 멀티캐리어들에 대한 불요파 대역을 측정하는 불요파측정부와 상기 알에프부의 송수신 및 통신을 제어하며, 상기 불요파측정부에서 측정된 채널별 멀티캐리어들에서 발생하는 불요파 대역 값을 입력받은 후 상기 각각의 멀티캐리어들의 불요파가 인접채널의 멀티캐리어 주파수 대역과 겹치지 않은 간격을 가지도록 사용 주파수 대역 내에서 상기 채널별 멀티캐리어들의 주파수를 재할당하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 개시하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-0937851 (Jan. 13, 2010) discloses a multi-carrier radio communication apparatus using a multi-carrier, wherein a spurious component of a multi-carrier generated due to nonlinear characteristics of a power amplifier The present invention relates to a high speed data communication radio having a multicarrier allocation function and a method thereof capable of reallocating a frequency of a multi carrier so as to prevent spreading out of a frequency band, An RF unit for performing down-conversion and up-conversion of multi-carriers for each channel for high-speed data communication and performing transmission and reception of RF signals, and a multi-carrier unit for multi-carriers for high-speed data communication amplified by the RF unit, A spurious wave measuring unit for measuring a spurious wave band, And a control unit for controlling the spurious wave measuring unit to receive the spurious wave band values generated in the respective channel-by-channel multi-carriers, and then, when the spurious waves of the respective multi-carriers do not overlap with the multi- And a controller for reallocating the frequency of the multi-carriers for each channel within the used frequency band so as to have an interval.
본 발명은 초협대역에서 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 무전기의 송신부와 수신부를 제안하고자 한다.The present invention proposes a transmitter and a receiver of a transceiver for efficiently transmitting data in an ultra-wide band.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 초협대역 고전송률을 위한 무전기 송신부와 수신부에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a radio transmitter and receiver for a high bandwidth transmission rate.
본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 송신부는 프로토콜 데이터 유닛의 CRC 부호화를 수행하는 CRC 부호화기, CRC 부호화된 상기 프로토콜 데이터 유닛을 스크램블링하는 스크램블러, 상기 CRC 부호화, 스크램블링된 상기 프로토콜 데이터 유닛을 길쌈 부호화하는 길쌈 부호화기, 상기 길쌈 부호화기로부터 수신한 신호를 채널 인터리빙을 수행하는 채널 인터리버, 채널 인터리버로부터 수신한 상기 신호를 특정 심볼에 매핑하는 심볼 매핑부, 상기 신호의 대역을 초협대역로 제한하는 RRC 필터, 인터폴레이션을 수행하는 인터폴레이션 필터부를 포함한다.The transceiver transmitter for transmitting the ultra wide band according to an embodiment of the present invention includes a CRC encoder for performing CRC encoding of the protocol data unit, a scrambler for scrambling the CRC encoded protocol data unit, the CRC encoding, the scrambled protocol data unit A channel interleaver for performing channel interleaving on a signal received from the convolutional encoder; a symbol mapping unit for mapping the signal received from the channel interleaver to a specific symbol; An RRC filter, and an interpolation filter unit for performing interpolation.
본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 송신부는 데이터가 제어용 데이터이면 제어용 프레임을 생성하고, 데이터가 실제데이터이면 실제데이터 프레임을 생성하도록 제어하는 송신 제어부를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a transceiver transmission unit for transmitting a control channel further includes a transmission control unit for generating a control frame if data is control data and controlling generation of an actual data frame if the data is real data.
상기 인터폴레이션 필터부는 제1인터폴레이션 필터와 제2인터폴레이션 필터를 포함하되, 상기 제1인터폴레이션 필터는 상기 제2인터폴레이션 필터보다 인터폴레이션 비율(Interpolation rate)이 2배인 것을 특징으로 한다.The interpolation filter unit includes a first interpolation filter and a second interpolation filter, wherein the first interpolation filter has an interpolation rate twice that of the second interpolation filter.
상기 스크램블러는 상기 실제데이터 메시지와 같은 경우 사용자 ID로 스크램블러 레지스터를 초기화하는 것을 특징으로 한다.And the scrambler initializes the scrambler register with a user ID in the same case as the actual data message.
본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 수신부는 다운 샘플링을 수행하는 수신 필터부, 프레임 동기 및 심볼 동기를 수행하는 프레임/심볼 동기부, 무선 채널상에서 발생하는 주파수 오류를 수정하는 주파수 동기부, 무선 채널에 의한 심볼간 간섭을 제거하는 채널 등화기, 심볼의 디매핑을 수행하는 연판정 복조기, 비터비 복호기를 포함하되, 상기 비터비 복호기는 브랜치 메트릭 계산기, 패스 메트릭 메모리, 애드 컴페어 셀렉트, 서바이버 패스 메모리를 포함한다.A radio receiver for downlink transmission according to an exemplary embodiment of the present invention includes a reception filter unit for performing downsampling, a frame / symbol synchronization unit for performing frame synchronization and symbol synchronization, a frequency / And a Viterbi decoder, wherein the Viterbi decoder comprises a branch metric calculator, a path metric memory, an add-compare memory, and an adder, and wherein the Viterbi decoder comprises: Select, and survivor pass memory.
본 발명의 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 송신부와 수신부에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. According to the embodiment of the present invention, the radio transmitting unit and the receiving unit for the ultra-narrow band transmission have the following effects.
첫째, 본 발명은 복수의 변조 방식을 병행하여 데이터의 전송률을 높일 수 있다. First, the present invention can increase the data rate by paralleling a plurality of modulation schemes.
둘째, 본 발명은 생성되는 데이터의 종류(예를 들어, 제어신호(제어데이터), 실제데이터)에 따라 변조방식과 부호화율을 다르게 적용하여 프레임을 생성하여 전송함으로써, 전송 효율을 높이는 효과가 있다.Second, the present invention has an effect of increasing the transmission efficiency by generating and transmitting a frame by applying a modulation scheme and a coding rate differently according to the kind of data to be generated (for example, control signal (control data), actual data) .
셋째, 본 발명은 특정한 초협대역으로 대역을 제한하여 신호를 전송함으로써 신호 품질을 높일 수 있다.Third, the present invention can enhance the signal quality by transmitting a signal by limiting the band to a specific ultra wide band.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 송신부를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 수신부를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기부를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 등화기를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비터비 복호기를 나타낸 것이다.1 is a view for explaining a frame according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a preamble region according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 illustrates a transceiver unit for transmitting an ultra high bandwidth according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 4 illustrates a transceiver receiver for ultra-narrow band transmission according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
5 illustrates a time synchronization unit according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a channel equalizer in accordance with an embodiment of the present invention.
7 illustrates a Viterbi decoder according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Also, terms used herein are for the purpose of illustrating embodiments and are not intended to limit the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of components other than the components mentioned. Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서 제어부는 무전기를 제어하는 부분으로, 설명의 편의를 위해서 송신부의 제어부를 송신 제어부, 수신부의 제어부를 수신제어부로 나누어 설명하나, 제어부는 신호를 송신할 때에는 송신 제어부가 되고 신호를 수신할 때에는 수신제어부가 된다.In the present invention, the control unit controls the transceiver. For convenience of explanation, the control unit of the transmission unit is divided into a transmission control unit and a control unit of the reception unit. The control unit is a transmission control unit when a signal is transmitted, It becomes a reception control section.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a frame according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 프레임은 데이터(정보)를 전송하기 위한 특정 형태의 신호를 의미하며, 그 용어는 다양하게 사용될 수 있다.In the present invention, a frame means a specific type of signal for transmitting data (information), and the term can be used variously.
도 1(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어용 프레임이며, 도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 실제데이터 전송용 프레임이다.FIG. 1 (a) is a control frame according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is an actual data transmission frame according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 초협대역(예를 들어, 6.25kHz 등) 내에서 고속 데이터를 전송하기 위해서 고효율 변조 방식(예를 들어, QPSK, 16QAM, 64QAM)을 적용하기 위한 프레임을 제안한다. 여기서 고속 데이터는 디지털 LMR(Land Mobile Radio) 고속 데이터가 가능하다.The present invention proposes a frame for applying a high-efficiency modulation scheme (for example, QPSK, 16QAM, 64QAM) to transmit high-speed data within an ultra-wideband (e.g., 6.25 kHz). Here, high-speed data can be digital Land Mobile Radio (LMR) high-speed data.
도 1(a)를 참조하면, 제어용 프레임은 호제어 메시지, 애드-호크(Ad-hoc) 무선링크설정 메시지 등을 전송하기 위해 사용된다.Referring to FIG. 1 (a), a control frame is used to transmit a call control message, an Ad-hoc radio link setup message, and the like.
제어용 프레임은 제어신호(제어데이터)를 송신하기 위한 프레임으로, 프리앰블(Preamble) 영역, 파일럿(Pilot) 영역, 데이터(Data) 영역을 포함한다. 여기서, 제어용 프레임은 하나의 프리앰블 영역에 적어도 하나 이상의 파일럿 영역과, 적어도 하나 이상의 데이터 영역을 포함한다. A control frame is a frame for transmitting a control signal (control data), and includes a preamble area, a pilot area, and a data area. Here, the control frame includes at least one pilot region and at least one data region in one preamble region.
예를 들어, 제어용 프레임은 프리앰블 영역에 64심볼(symbols)을 포함하여 12.8ms 동안 송신하고, 하나의 데이터 영역에 3심볼(symbols)을 포함하여 64ms 동안 모든 파일럿 영역과 모든 데이터 영역을 포함한 320심볼(symbols)을 송신하게 된다.For example, the control frame includes 64 symbols in the preamble area for 12.8 ms, and includes 3 symbols in one data area, and 320 symbols including all pilot areas and all data areas for 64 ms (symbols).
도 1(b)를 참조하면, 실제데이터 프레임은 어플리케이션 레이어(APP-layer)의 음성과 같은 실제데이터를 전송하기 위해 사용된다.Referring to Fig. 1 (b), the actual data frame is used to transmit actual data such as the voice of the application layer (APP-layer).
실제데이터 프레임은 음성과 같은 실제데이터를 송신하기 위한 프레임으로, 프리앰블(Preamble) 영역, 파일럿(Pilot) 영역, 데이터(Data) 영역을 포함한다. 여기서, 실제데이터 프레임은 하나의 프리앰블 영역에 적어도 하나 이상의 파일럿 영역과, 적어도 하나 이상의 데이터 영역을 포함한다. The actual data frame is a frame for transmitting actual data such as voice, and includes a preamble area, a pilot area, and a data area. Here, the actual data frame includes at least one pilot region and at least one data region in one preamble region.
예를 들어, 실제데이터 프레임은 프리앰블 영역에 32심볼(symbols)을 포함하여 6.4ms 동안 송신하고, 하나의 데이터 영역에 7심볼(symbols)을 포함하여 70.4ms 동안 모든 파일럿 영역과 모든 데이터 영역을 포함한 352심볼(symbols)을 송신하게 된다.For example, the actual data frame includes 32 symbols in the preamble region for 6.4 ms, and includes 7 symbols in one data region, including all pilot regions and all data regions for 70.4 ms. 352 symbols.
제어용 프레임을 실제데이터 프레임과 다르게 구성한 것은 초협대역에서 데이터를 전송하면서 중요한 제어신호의 수신 확률을 더 높이기 위함이다.The reason why the control frame is configured differently from the actual data frame is to further increase the probability of receiving important control signals while transmitting data in the ultra wide band.
이와 같이, 본 발명에 다른 프레임(제어용 프레임, 실제데이터 프레임)은 무전기 수신부에서 프레임동기, 심볼동기, 주파수동기를 제공하기 위해 설계되었으며, 무전기 수신부의 무선채널추정을 위한 파일롯 심볼 배치를 하였으며, 데이터 전송을 위한 QAM 데이터 심볼 배치를 하였다.As described above, the frame (control frame, actual data frame) according to the present invention is designed to provide frame synchronization, symbol synchronization, and frequency synchronization in the transceiver receiver, and allocates pilot symbols for wireless channel estimation of the transceiver receiver. QAM data symbols for transmission are arranged.
이하, 표 1은 제어용 프레임엔 적용된 고효율 변조방식과 부호화율에 따른 AMC(Adaptive Modulation and Coding)의 일 예를 나타낸 것이다.Table 1 below shows an example of AMC (Adaptive Modulation and Coding) according to a high efficiency modulation scheme and a coding rate applied to a control frame.
이하, 표 2는 실제데이터 프레임엔 적용된 고효율 변조방식과 부호화율에 따른 AMC(Adaptive Modulation and Coding)의 일 예를 나타낸 것이다.
Table 2 shows an example of Adaptive Modulation and Coding (AMC) according to a high efficiency modulation scheme and a coding rate applied to an actual data frame.
이와 같이, 본 발명은 생성되는 데이터의 종류(예를 들어, 제어신호(제어데이터), 실제데이터)에 따라 변조방식과 부호화율을 다르게 적용하여 프레임을 생성하여 전송함으로써, 전송 효율을 높이는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a frame is generated by applying a modulation scheme and a coding rate differently according to a type of data to be generated (for example, a control signal (control data), actual data) have.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 영역을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a preamble region according to an embodiment of the present invention.
도 2(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어용 프레임에서 프리앰블 영역을 설명하기 위한 도면이며, 도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 실제데이터 프레임에서 프리앰블 영역을 설명하기 위한 도면이FIG. 2 (a) is a view for explaining a preamble region in a control frame according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) is a diagram for explaining a preamble region in an actual data frame according to an embodiment of the present invention. The drawing
도 2(a)를 참조하면, 제어용 프레임에서 프리앰블 영역은 64심볼로 구성된다. 여기서, 64심볼은 AGC 6심볼과 제1동기 시퀀스(Synchronization) 27심볼, 제2동기 시퀀스(Synchronization) 27심볼, 가드(Guard) 4심볼은 포함한다. Referring to FIG. 2 (a), the preamble area in the control frame is composed of 64 symbols. Here, the 64 symbols include an
이때, AGC 심볼은 무전기 수순부의 RF AGC가 적정 레벨로 수렴하기 위해 전송하는 심볼이다.At this time, the AGC symbol is a symbol transmitted by the RF AGC of the transceiver part to converge to an appropriate level.
제1동기 시퀀스와 제2동기 시퀀스를 포함하는 동기 시퀀스는 로 정의될 수 있으며, 각 원소는 아래 수학식 1과 같다.
The synchronization sequence comprising the first synchronization sequence and the second synchronization sequence And each element is represented by the following equation (1).
즉, 제어용 프레임은 동기 시퀀스를 제1동기 시퀀스(수학식 1에서 k=3)와 제2동기 시퀀스(수학식 1에서 k=5)를 연접하여 전송한다.That is, the control frame transmits the synchronization sequence by concatenating the first synchronization sequence (k = 3 in Equation 1) and the second synchronization sequence (k = 5 in Equation 1).
도 2(b)를 참조하면, 실제데이터 프레임에서 프리앰블 영역은 32심볼로 구성된다. 여기서, 32심볼은 AGC 4심볼과 하나의 동기 시퀀스(Synchronization) 27심볼, 가드(Guard) 1심볼은 포함한다. Referring to FIG. 2 (b), the preamble region in the actual data frame is composed of 32 symbols. Here, the 32 symbols include
즉, 실제데이터 프레임은 하나의 동기 시퀀스(수학식 1에서 k=1)를 적용하여 전송한다.That is, the actual data frame is transmitted by applying one synchronization sequence (k = 1 in Equation (1)).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 송신부를 도시한 것이다. FIG. 3 illustrates a transceiver unit for transmitting an ultra high bandwidth according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 송신부는 CRC 부호화기(301), 스크램블러(Scrambler)(303), 길쌈 부호화기(305), 채널 인터리버(307), 심볼 매핑부(309), RRC 필터(311), 인터폴레이션 필터부(313), 송신 제어부(330)를 포함한다.Referring to FIG. 3, a transceiver transmission unit for transmitting an ultra wide band according to an embodiment of the present invention includes a
CRC 부호화기(301)는 상위 계층(MAC)으로부터 각각의 길이에 따른 프로토콜 데이터 유닛(PDU:Protocol Data Unit)을 수신하고, PDU의 CRC 부호화를 수행하는 부분이다. 이러한 CRC 부호화는 무전기 수신부에서 에러 검출을 목적으로 사용된다.The
본 발명에서는 데이터의 종류에 따라서 서로 다른 길이의 데이터를 상위 계층(MAC)으로부터 수신한다.In the present invention, data of different lengths are received from an upper layer (MAC) depending on the type of data.
스크램블러(303)는 CRC 부호화된 프로토콜 데이터 유닛을 스크램블링하는 부분이다.The
이때, 스크램블러(303)는 호제어 메시지를 제외한 실제데이터 메시지와 같은 경우 사용자 ID로 스크램블러(303) 레지스터를 초기화한다.At this time, the
길쌈 부호화기(Convolutional Encoder)(305)는 CRC 부호화, 스크램블링된 프로토콜 데이터 유닛을 길쌈 부호화하는 부분이다.
예를 들어, 길쌈 부호화기(305)는 구속장(Constraint Length) 7을 갖는 Rate-1/2의 테일 바이팅 컨볼루션 코드(Tail-biting convolutional code)를 사용할 수 있다. 또한, 길쌈 부호화기(305)는 시프트 레지스터(Shift register)의 초기값은 마지막 6비트의 정보비트 값으로 설정되어 길쌈 부호화기(305)의 처음과 마지막 시프트 레지스터(Shift register) 값이 동일하도록 구성할 수 있다. For example, the
채널 인터리버(307)는 길쌈 부호화기(305)로부터 수신한 신호를 채널 인터리빙을 수행한다. 이때, 채널 인터리버(307)는 두 개의 시퀀스를 모으는 비트 컬렉션(Bit Collection)을 수행할 수 있다. The
채널 인터리버(307)는 채널 인터리빙된 신호를 심볼 매핑부(309)로 전송한다.The channel interleaver 307 transmits the channel-interleaved signal to the
심볼 매핑부(309)는 채널 인터리버(307)로부터 수신한 신호(비트 열)을 특정 심볼(예를 들어, QAM심볼)에 매핑한다. 예를 들어, 심볼 매핑부(309)는 채널 인터리버(307)로부터 수신한 비트 열은 MSB(Most significant byte)로부터 QAM 심볼에 그레이(Gray) 방식으로 매핑된다. 이때, 심볼 전송의 변조율은 5ksymbol/sec이 가능하다.The
RRC 필터(Root-raised cosine filter)(311)는 신호의 대역을 초협대역(예를 들어, 6.25kHz)로 제한하는 기능을 수행한다. 따라서, RRC 필터(311)는 RF 신호 품질에 영향을 준다.A Root-Raised Cosine (RRC)
RRC 필터(311)는 롤-오프 팩터(Roll-off factor) 0.1을 가질 수 있으며, RRC 필터(311)의 예로 아래 수학식 2가 가능하다.The
인터폴레이션 필터부(313)는 인터폴레이션을 수행하는 부분이다. 인터폴레이션 필터부(313)는 제1인터폴레이션 필터(3131)와 제2인터폴레이션 필터(3132)를 포함한다.The
제1인터폴레이션 필터(3131)는 심볼전송속도의 8배의 인터폴레이션 비율(Interpolation rate)를 가지며, 제2인터폴레이션 필터(3132)는 심볼전송속도의 4배(제1인터폴레이션 필터(3131)의 1/2배)의 인터폴레이션 비율(Interpolation rate)를 가진다.The
이와 같이, 인터폴레이션 필터부(313)는 2단계의 인터폴레이션을 수행하여 더 효율적으로 인터폴레이션을 수행하게 된다.As described above, the
송신 제어부(330)는 무전기 송신부에서 프레임을 구성하기 위해서 프로토콜 데이터 유닛에 상기에서 설명한 데이터 심볼을 구성하여, 프리앰블 신호 전송 후에 프레임에 따른 파일롯 심볼을 추가하여 데이터 심볼과 함께 무전기 수신부로 전송하도록 제어하는 부분이다.In order to form a frame in the transceiver unit, the
송신 제어부(330)는 데이터가 제어용 데이터이면 제어용 프레임을 생성하고, 데이터가 실제데이터이면 실제데이터 프레임을 생성하도록 제어한다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 수신부를 도시한 것이다. FIG. 4 illustrates a transceiver receiver for ultra-narrow band transmission according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초협대역 전송을 위한 무전기 수신부는 수신 필터부(401), 프레임/심볼 동기부(403), 주파수 동기부(405), 채널 등화기(407), 연판정 복조기(409), CINR/RSSI 측정기(411), 주파수 옵셋 추정기(413), 채널 디인터리버(415), 비터비 복호기(417), 디스크램블러(419), CRC 복호기(421), 수신 제어부(430)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the transceiver receiver for the ultra high bandwidth transmission according to an embodiment of the present invention includes a
수신 필터부(401)는 특정 속도(예를 들어, 10.24Msps의 속도)로 샘플링된 심볼에 대해 특정 속도보다 낮은 임의의 속도(예를 들어, 5ksps x Fs)의 심볼 전송속도를 갖도록 다운 샘플링을 수행하는 부분이다.The
수신 필터부(401)는 DCO(Digital Controlled Oscillator)부를 포함하는데, DCO부에서는 해당 주파수 대역의 특정 채널 주파수(예를 들어, 6.25kHz 채널 주파수)의 신호를 기저대역으로 다운 컨버젼(down conversion)하는 기능을 수행한다.The
수신 필터부(401)는 NCO와 2-decimator, Matched Filter로 구성되는 RRC 수신 필터를 포함하고, RRC 수신 필터는 64배의 다운 샘플링(down-sampling) 기능을 수행할 수 있다.The
프레임/심볼 동기부(403)는 프레임 동기 및 심볼 동기를 수행하는 부분이다. 프레임/심볼 동기부(403)는 프레임 동기 및 심볼 동기를 수행하여, 수신한 신호의 전파지연 시간과 무선 채널 환경에 따른 최대 지연 확산이 다르게 나타나는 것에 최적 심볼 타이빙(Optimum Symbol Timing)을 제공한다.The frame /
이때, 프레임 동기는 길이 54의 프리앰블 신호(Preamble signal)을 이용하여 최적 시간 동기과정을 수행할 수 있다.At this time, the frame synchronization can perform an optimal time synchronization process using a preamble signal having a length of 54.
또한, 프레임/심볼 동기부(403)는 프레임 동기와 함께 특정 샘플 단위(예를 들어, Ts/8 샘플 단위)로 최대 상관 값을 갖는 최적 샘플 타임(sample time)을 추정할 수 있다.Further, the frame /
프레임/심볼 동기부(403)는 고속시간 동기 획득이 가능하도록 시퀀스 매치 필터 타입(Sequence Matched Filter type)의 시간 동기부를 포함할 수 있다.The frame /
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기부를 나타낸 것이다.5 illustrates a time synchronization unit according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, nTs+kTs/8 샘플 오프셋(sample offset) 위치에서 시퀀스 매치 필터(Sequence Matched Filter)의 코렐레이션(Correlation) 출력을 라고 정의할 때 아래 수학식 3으로 최적의 수신신호 시작 위치를 추정할 수 있다.
Referring to FIG. 5, a correlation output of a sequence matched filter at a sample offset of nTs + kTs / 8 The optimal reception signal start position can be estimated by Equation (3) below.
여기서, here,
주파수 동기부(405)는 무선 채널상에서 발생하는 주파수 오류를 수정하는 부분이다. The
주파수 동기부(405)는 수신신호 중 프리앰블(preamble) 구간에 대해 주파수 오프셋(frequency offset) 보상을 수행한다.The
예를 들어, 주파수 동기부(405)는 30Hz 간격으로 정밀한 주파수 동기를 수행하기 위해 ML(Maximum likelihood) 방식의 주파수 옵셋 추정 방식을 적용할 수 있다. 또한, 최대 주파수 옵셋 보상 범위를 [-120Hz, 120Hz]으로 설정할 수 있다.For example, the
채널 등화기(407)는 무선 채널에 의한 심볼간 간섭(ISI: Inter-symbol interference)를 제거하는 부분이다. The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 등화기를 나타낸 것이다.6 illustrates a channel equalizer in accordance with an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 채널 등화기(407)는 최초 채널 추정부(Initial Channel Estimation)(610), 적응 채널 추정부(Adaptive Channel Estimation)(620), EQ 계수 계산부(EQ Coefficient Calculator)(630), DFE(Decision Feedback Equalizer)부(640), 심볼 결정부(650)(Symbol Decision)를 포함할 수 있다.6, the
채널 등화기(407)는 최초 채널 추정부(610)에서 프리앰블 시퀀스의 마지막 8심볼을 활용하여 초기 등화 계수를 계산하고 데이터 심볼에 대한 DD(Decision-Directed, 심볼판정) 기반의 채널 추적을 통해 등화 계수의 갱신을 수행한다.The
채널 등화기(407)는 수신신호 중 파일럿 심볼(Pilot symbol)을 통해 정확한 채널 추적과 DD에 의한 에러 프로퍼게이션(Error propagation)을 억제한다.The
또한, 채널 등화기(407)는 무전기의 이동에 의한 도플러 효과 등에 따른 무선 채널의 변이의 보상을 위한 적응 채널 추정부(620)에서 적응 채널 추정을 수행한다.In addition, the
채널 등화기(407)는 심볼간 간섭을 효율적으로 제거하기 DFE부(640)에서 결정 피드백 이퀄라이징을 수행한다.The
연판정 복조기(409)는 심볼의 디매핑을 수행하는 부분이다. The
예를 들어, 연판정 복조기(409)는 수신된 복조 심볼(예를 들어, QAM 복조 심볼)에 대해 부호 비트 별 LLR (Log-likelihood Ratio) 값을 계산한다.For example, the
연판정 복조기(409)는 수신된 복조 심볼에 대해 ML(Maximum Likelihood)에 근거하여 번째 송신 심볼 의 번째 구성 비트 에 대한 조건부 확률(Conditional Probability)의 LLR을 아래 수학식 4와 같이 계산한다.
The
여기서, 는 한 변조 심볼을 구성하는 번째 구성 비트가 인 변조 심볼 집합을 의미하고 맥스-로그 근사치(Max-log approximation)을 사용하여 아래 수학식 5와 같이 단순화 시킬 수 있다.
here, Lt; RTI ID = 0.0 > The second configuration bit is And can be simplified as shown in Equation (5) below using a Max-log approximation.
CINR/RSSI 측정기(411)는 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)과 RSSI(Received Signal Strength)를 측정하는 부분이다. CINR/RSSI 측정기(411)는 CINR과 RSSI를 측정하여 무전기와 같은 단말 사이의 무선 링크 품질 측정 결과를 상위 계층에 보고한다.The CINR /
CINR/RSSI 측정기(411)는 수신신호에 대한 채널 등화기(407) 출력 R(n)과 연판정 결과 S(n)의 차이를 통해 얻어지는 에러 신호의 전력과 신호의 전력 비를 구하여 CINR를 아래 수학식 6을 이용하여 산출할 수 있다.
The CINR /
여기서, r(n) is received sample nWhere r (n) is received sample n
s(n) is synchronization sample corresponding to received symbol ns (n) is synchronization sample corresponding to received symbol n
CINR/RSSI 측정기(411)는 수신신호의 신호 전력 레벨을 결정하기 위한 전력의 합으로 RSSI를 산출한다. 이를 아래 수학식 7로 나타낼 수 있다.
The CINR /
CINR/RSSI 측정기(411)는 DB-scale 계산기를 포함한다. DB-scale 계산기는 CINR 계산기의 에러 전력 신호 또는 RSSI 계산기의 신호 전력 신호에 대한 MSB가 “1”인 위치와 그 위치로부터 하위 LSB 3비트로 리니어 신호에 대한 dB값을 계산한다.The CINR /
주파수 옵셋 추정기(413)는 수신신호에 대한 주파수 옵셋 추정을 추정하는 부분이다. 주파수 옵셋 추정기(413)는 두 개의 인접한 파일럿 심볼(Pilot symbol) 사이의 위상 차이를 측정함으로써 주파수 옵셋 추정한다.The frequency offset
주파수 옵셋를 갖고 수신신호에 대해 인접한 파일럿 심볼이 L개 심볼 간격을 갖는 경우에 파일럿 심볼에 대한 수신신호 은 으로써 아래 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.Frequency offset And the adjacent pilot symbols for the received signal have L symbol intervals, the received signal for the pilot symbol silver And can be expressed as Equation (8) below.
여기서, 는 심볼 주파수 이다.here, Is the symbol frequency.
아래 수학식 9는 수학식 8을 활용하여 구한 주파수 옵셋 추정기(413)의 최종식이다.
Equation (9) is the final expression of the frequency offset
채널 디인터리버(415)는 연판정 복조기(409)로부터 전달된 비트 LLR 시퀀스에 대해 채널 인터리빙(channel interleaving)의 역과정을 수행하는 부분이다.The
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비터비 복호기를 나타낸 것이다.7 illustrates a Viterbi decoder according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 비터비 복호기(417)는 브랜치 메트릭 계산기(710)(Branch metric calculator), 패스 메트릭 메모리(Path-metric Memory)(720), 애드 컴페어 셀렉트(Add-Compare Select:ACS)(730), 서바이버 패스 메모리(Survivor Path Memory)(740), 아웃풋 생성기(Output Generator)(750)를 포함한다.7, the
브랜치 메트릭 계산기(710)는 수신한 LLR에서 각각의 수신 코드워드 비트(codeword bit)에 대한 개별 스테이지의 브랜치 메트릭을 계산한다. 여기서, 브랜치 메트릭은 수신된 심볼과 모든 가능한 코드워드간의 해밍 거리를 나타낸다The branch
패스 메트릭 메모리(720)는 현재 스테이지에서 각 상태의 패스 메트릭(Path metric:PM)을 저장하기 위한 블록이다. 패스 메트릭은 트렐리스도 상의 현재 스테이지에서 과거의 모든 스테이지의 브랜치 메트릭값의 누적 값을 나타낸다.The path
애드 컴페어 셀렉트(730)는 각각 두 개의 브랜치 메트릭값과 패스 매트릭값을 입력 받아 더한 값을 비교하여 두 개의 결과 중에 작은 값을 선택한다.The add-
서바이버 패스 메모리(740)는 각 상태에서 ACS블록을 통해 선택된 생존 경로를 레지스터에 저장한다. 여기서, 레지스터는 각각의 상태마다 할당되며 레지스터의 총 길이는 프레임 길이와 동일하다.The
아웃풋 생성기(750)는 출력되는 아웃풋을 생성한다.The
디스크램블러(419)는 호제어 메시지를 제외한 데이터 메시지의 경우 사용자 ID로 디스크램블러(419) 레지스터를 초기화한다. 여기서, 디스크램블 부호를 생성하기 위한 생성 다항식은 스크램블러(303)의 생성 다항식과 동일하다.The
CRC 복호기(421)는 디스크램블러(419)를 통해 검출된 수신 비트 시퀀스의 오류 비트 유무 여부를 결정하는 부분이다. 여기서, CRC 복호기(421)를 위한 생성 다항식은 CRC 부호기와 동일하다.The
CRC 복호기(421)는 디스크램블러(419)의 이진 출력 시퀀스에 대해 LFSR을 수행하여 최종 레지스터 값이 모두 0이 아닌 경우(CRC generator polynomial로 나눈 값이 0이 아닌 경우) 오류 검출을 선언하고, 모두 0인 경우 오류 비트가 없는 검출된 수신 비트 시퀀스를 PDU로 구성하여 상위 계층에 보고한다.The
수신 제어부(430)는 수신한 수신신호를 디코딩하는 무전기 수신부를 제어하는 부분이다. The
수신 제어부(430)는 수신신호를 검출하여 제어용 데이터가 포함된 제어용 프레임과 실제데이터가 포함된 실제데이터 프레임 구분하여 각각에 맞는 디코딩을 수행하도록 무전기 수신부를 제어한다.The
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be appreciated that one embodiment is possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims.
301: CRC 부호화기
303: 스크램블러
305: 길쌈 부호화기
307: 채널 인터리버
309: 심볼 매핑부
311: RRC 필터
313: 인터폴레이션 필터부
3131: 제1인터폴레이션 필터
3132: 제2인터폴레이션 필터
330: 송신 제어부
401: 수신 필터부
403: 프레임/심볼 동기부
405: 주파수 동기부
407: 채널 등화기
409: 연판정 복조기
411: CINR/RSSI 측정기
413: 주파수 옵셋 추정기
415: 채널 디인터리버
417: 비터비 복호기
419: 디스크램블러
421: CRC 복호기
430: 수신 제어부
610: 최초 채널 추정부
620: 적응 채널 추정부
630: EQ 계수 계산부
640: DFE부
650: 심볼 결정부
710: 브랜치 메트릭 계산기
720: 패스 메트릭 메모리
730: 애드 컴페어 셀렉트
740: 서바이버 패스 메모리
750: 아웃풋 생성기 301: CRC encoder
303: Scrambler
305: convolutional encoder
307: channel interleaver
309: symbol mapping unit
311: RRC filter
313: Interpolation filter unit
3131: First interpolation filter
3132: 2nd interpolation filter
330: Transmission control section
401:
403: frame / symbol synchronization
405: frequency synchronizer
407: Channel equalizer
409: Soft decision demodulator
411: CINR / RSSI Meter
413: Frequency offset estimator
415: channel deinterleaver
417: Viterbi decoder
419: descrambler
421: CRC decoder
430:
610: Initial channel estimation unit
620: Adaptive channel estimation unit
630: EQ coefficient calculation unit
640: DFE section
650 symbol decision unit
710: Branch metric calculator
720: Path metric memory
730: Ad Select Select
740: Survivor Pass Memory
750: Output Generator
Claims (5)
CRC 부호화된 상기 프로토콜 데이터 유닛을 스크램블링하는 스크램블러,
상기 CRC 부호화, 스크램블링된 상기 프로토콜 데이터 유닛을 길쌈 부호화하는 길쌈 부호화기
상기 길쌈 부호화기로부터 수신한 신호를 채널 인터리빙을 수행하는 채널 인터리버,
채널 인터리버로부터 수신한 상기 신호를 특정 심볼에 매핑하는 심볼 매핑부,
상기 신호의 대역을 초협대역로 제한하는 RRC 필터,
인터폴레이션을 수행하는 인터폴레이션 필터부,
데이터가 제어용 데이터이면 제어용 프레임을 생성하고, 상기 데이터가 실제데이터이면 실제데이터 프레임을 생성하도록 제어하는 송신 제어부를 포함하되,
상기 인터폴레이션 필터부는 제1인터폴레이션 필터와 제2인터폴레이션 필터를 포함하되,
상기 제1인터폴레이션 필터는 상기 제2인터폴레이션 필터보다 인터폴레이션 비율(Interpolation rate)이 2배이며,
상기 제어용 프레임은 호제어 메시지, 애드-호크(Ad-hoc) 무선링크설정 메시지 등을 전송하기 위해 사용되며, 상기 제어용 프레임은 64심볼(symbols)의 프리앰블 영역과, 320심볼(symbols)의 모든 파일럿 영역과 모든 데이터 영역을 포함하고,
상기 실제데이터 프레임은 32심볼(symbols)의 상기 프리앰블 영역과, 352심볼(symbols)의 상기 모든 파일럿 영역과 상기 모든 데이터 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 초협대역 전송을 위한 무전기 송신부.A CRC encoder for performing CRC encoding of the protocol data unit,
A scrambler for scrambling the CRC-encoded protocol data unit,
A CRC encoding, a convolutional encoder for convolutional encoding the scrambled protocol data unit,
A channel interleaver for channel interleaving the signal received from the convolutional encoder,
A symbol mapping unit for mapping the signal received from the channel interleaver to a specific symbol,
An RRC filter for limiting the band of the signal to an ultra-
An interpolation filter unit for performing interpolation,
And a transmission control unit for generating a control frame if the data is control data and controlling the generation of an actual data frame if the data is actual data,
Wherein the interpolation filter unit includes a first interpolation filter and a second interpolation filter,
Wherein the interpolation rate of the first interpolation filter is twice that of the second interpolation filter,
The control frame is used for transmitting a call control message, an Ad-hoc radio link setup message, etc., and the control frame includes a preamble field of 64 symbols and all pilots of 320 symbols. Area and all data areas,
Wherein the actual data frame comprises the preamble region of 32 symbols and all the pilot regions and all the data regions of 352 symbols.
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