KR101781514B1 - 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치 및 방법 - Google Patents

테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치는 두 개의 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산하는 연산부; 상기 상관값을 미리 설정된 문턱값과 비교하는 비교부; 및 상기 상관값이 상기 문턱값 이상이면, 상기 미드앰블 심볼열이 포함된 패킷으로부터 패킷 동기를 검출하는 검출부를 포함한다.

Description

테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETECTING SYNCHRONIZATION OF PACKET IN TETRA TYPE COMMUNICATION RECEIVER}
본 발명의 실시예들은 π/4-DQPSK 변조를 사용하여 패킷을 전송하는 TETRA 방식의 수신기에서 알려진 신호열을 이용하여 패킷 동기를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
TETRA 방식의 통신에서는 차동변조의 하나인 π/4-DQPSK를 변조방법으로 사용하고 있으며, 다양한 종류의 패킷 형식을 정하여 사용하고 있다. 이러한 패킷형식은 공통적으로 미드앰블이라는 패킷의 중간부분에 알고 있는 신호를 삽입하여 수신기에서 패킷의 시작부분을 찾을 수 있도록 하고 있다.
이러한 TETRA 방식의 여러 패킷에서 사용하는 미드앰블의 신호열은 패킷의 종류에 따라 세 가지가 있다. 이중 하나는 다운링크의 연속된 데이터 패킷을 사용하여 데이터를 전송할 때 패킷과 패킷 사이에 사용하고, 나머지 두 개는 패킷의 미드앰블로 사용되며, 이 미드앰블의 신호열에 따라 패킷의 패이로드의 데이터의 의미가 달라져 수신부에서 다른 해석을 해야 한다. 이 세가지 미드앰블의 길이는 각각 11심볼이다.
따라서, 수신기에서는 상기 두 개의 미드앰블 심볼열에 대하여 각각 패킷 동기를 검출하기 위한 연산을 수행하여야만 한다. 본 발명에서는 이러한 경우에, 연산량을 감소시키면서 패킷 동기를 검출하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
관련 선행기술로는 국내 공개특허공보 제10-2005-0035148호(발명의 명칭: 무선 통신 시스템의 동기 코드 검출 방법 및 장치, 공개일자: 2005년 04월 15일)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 테트라 방식의 통신용 수신기에서 패킷의 미드앰블 시작 위치를 찾는 패킷 동기에 있어서 두 가지 종류의 미드앰블의 심볼열 특성을 이용하여 연산량을 줄일 수 있는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 2단계의 패킷 동기를 찾는 방법을 통해 수신기의 연산량을 감소시킬 수 있는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치는 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산하는 연산부; 상기 상관값을 미리 설정된 문턱값과 비교하는 비교부; 및 상기 상관값이 상기 문턱값 이상이면, 상기 미드앰블 심볼열이 포함된 패킷으로부터 패킷 동기를 검출하는 검출부를 포함한다.
상기 연산부는 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들 중 심볼 간격으로 떨어진 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산할 수 있다.
상기 연산부는 심볼당 등간격으로 N번 과생플링한 샘플열 을 심볼당 등간격으로 M(M <= N)번 과샘플링한 샘플열이 되도록 삽간(Decimation) 한 샘플열과 두 개의 기준 미드앰블 심볼열을 이용하여 1차 패킷 미드앰블 시작점 검출을 수행하고, 상기 검출된 패킷의 미드앰블 시작점을 중심으로 소정의 시간 범위의 샘플들에 대해서만 N(N>M, N은 짝수)번 과샘플링된 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 더 큰 상관 에너지를 갖는 기준 미드앰블 심볼열만을 이용하여 상관값을 계산하고, 상기 계산한 상관값의 에너지의 최대값과 상기 1차 패킷의 미드앰블 시작점 검출의 상관에너지를 비교하여 가장 큰 상관 에너지 값을 갖는 샘플열의 미드앰블 시작점을 검출하는 2차 패킷의 미드앰블 시작점 검출을 할 수 있다.
상기 연산부는 상기 M번 과샘플링된 샘플열을 이용하여 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열과 상관 값을 계산하는 제1 상관값과 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열과 상관 값을 제2 상관값을 계산하고, 상기 제1 및 제2 상관값의 에너지를 비교하여 더 큰 값을 갖는 상관값의 에너지를 결정하며, 상기 결정된 상관 에너지와 제1 문턱값을 비교하여 상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, 상기 샘플열에 대하여 패킷 검출을 위한 연산을 수행할 수 있다.
상기 연산부는 상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, (1) 상기 N번 과샘플링된 샘플열 중 상기 결정된 샘플열의 시작점을 중심으로 –N/2 만큼 떨어진 샘플을 시작점으로 하여, 심볼 간격만큼 떨어진 거리를 갖고 상기 기준 미드앰블과 상관값을 계산하는 길이만큼을 갖는 샘플열과, 최대 상관값을 갖도록 하는 기준 미드앰블과 상관 에너지를 계산하고, (2) 상기 계산된 상관 에너지와 상기 최대 상관 에너지와 비교하여 상기 계산된 상관 에너지가 상기 최대 상관 에너지보다 큰 경우, 상기 최대 상관 에너지를 상기 계산된 상관 에너지 값으로 변경하며, (3) 최대 상관을 갖도록 하는 샘플열의 시작점을 상기 상관 에너지를 계산하는 샘플열의 시작점으로 변경하고, 상기 (1) ~ (3)의 과정을 N/2 만큼 떨어진 샘플까지 반복 수행할 수 있다.
상기 소정의 시간 범위는 –T/2 ~ T/2 시간 범위인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 T는 심볼 시간 간격이다. 상기와 같이 N배 과샘플령된 샘플열에서 미드앰블의 시작점을 찾은 후, 데이터 1의 길이에 해당하는 샘플수를 빼서 패킷의 시작점을 찾을 수 있다.
상기 연산부는 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 제1 상관값을 계산하고, 상기 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 공액복소수 관계 특성을 이용하여, 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 제2 상관값을 계산하며, 상기 제1 및 제2 상관값을 비교하여 더 큰 상관값을 산출할 수 있다.
상기 연산부는 실수부와 허수부로 나뉘어진 패킷 검출기 구조를 통해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 상기 기준 미드앰블 심볼열을 각각 상기 실수부와 상기 허수부로 나누어 연산하고, 상기 각각의 연산 결과를 더하거나 빼서 복소수 신호의 상기 제1 및 제2 상관값을 계산할 수 있다.
상기 연산부는 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용하여 상기 기저대역 신호의 샘플열의 실수부 또는 허수부를 입력 데이터로 하고 상기 기준 미드앰블 심볼열의 실수부 또는 허수부를 필터 계수로 이용하여 중간 연산값을 계산하고, 상기 계산된 중간 연산값을 이용하여 상기 제1 및 제2 상관값을 계산할 수 있다.
상기 패킷 동기 검출 장치는 패킷 동기 검출 여부와, 패킷의 시작 위치 또는 미드앰블 심볼의 위치와, 수신 패킷의 미드앰블의 기준 미드앰블 종류를 함께 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법에서는 두 종류의 미드앰블 이진 데이터열 각각을 첫 번째 심볼 S(0)=(1+j*0)이라 하고, p/4-DQPSK 변조의 심볼 매핑 방법에 따라 생성한 두 개의 심볼열을 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열로 정의하며, 첫 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의해 생성되는 심볼열을 첫 번째 미드앰블 심볼열이라 하며, 두 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의해 생성되는 심볼열을 두 번째 미드앰블 심볼열이라 하며, 상기 첫 번째 미드앰블 심볼열과 상기 두 번째 미드앰블 심볼열은 공액복소수의 관계를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 첫 번째 미드앰블 심볼열은 상기 하나의 기준 미드앰블 심볼열이고, 상기 두 번째 미드앰블 심볼열은 상기 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열이며, 상기 첫 번째 심볼에서 j를 곱하는 것은 복소수로 만든다는 의미이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법은 패킷 동기 검출 장치의 연산부에서, 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산하는 단계; 상기 패킷 동기 검출 장치의 비교부에서, 상기 상관값을 미리 설정된 문턱값과 비교하는 단계; 및 상기 패킷 동기 검출 장치의 검출부에서, 상기 상관값이 상기 문턱값 이상이면, 상기 미드앰블 심볼열이 포함된 패킷으로부터 패킷 동기를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 상관값을 계산하는 단계는 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들 중 심볼 간격으로 떨어진 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상관값을 계산하는 단계는 심볼당 등간격으로 N번 과샘플링한 샘플열을 심볼당 등간격으로 M(M≤N)번 과샘플링한 샘플열이 되도록 삽간(Decimation)한 샘플열과 두 개의 기준 미드앰블 심볼열을 이용하여 1차 패킷 미드앰블 시작점 검출을 수행하는 단계; 상기 검출된 패킷의 미드앰블 시작점을 중심으로 소정의 시간 범위의 샘플들에 대해서만 N(N>M, N은 짝수)번 과샘플링된 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 더 큰 상관 에너지를 갖는 기준 미드앰블 심볼열만을 이용하여 상관값을 계산하는 단계; 및 상기 계산한 상관값의 에너지의 최대값과 상기 1차 패킷의 미드앰블 시작점 검출의 상관 에너지를 비교하여 가장 큰 상관 에너지 값을 갖는 샘플열의 미드앰블 시작점을 검출하는 2차 패킷의 미드앰블 시작점 검출을 하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법은 상기 연산부에서, 상기 M번 과샘플링된 샘플열을 이용하여 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 제1 상관값과 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 제2 상관값을 계산하는 단계; 상기 연산부에서, 상기 제1 및 제2 상관값의 에너지를 비교하여 더 큰 값을 갖는 상관 에너지를 결정하는 단계; 및 상기 연산부에서, 상기 결정된 상관 에너지와 제1 문턱값을 비교하여 상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, 상기 샘플열에 대하여 패킷 검출을 위한 연산을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법은 상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, 상기 연산부에서, 상기 N번 과샘플링된 샘플열 중 상기 결정된 샘플열의 시작점을 중심으로 –N/2 만큼 떨어진 샘플을 시작점으로 하여, 심볼 간격만큼 떨어진 거리를 갖고 상기 기준 미드앰블과 상관값을 계산하는 길이만큼을 갖는 샘플열과, 최대 상관값을 갖도록 하는 기준 미드앰블과 상관 에너지를 계산하는 단계; 상기 연산부에서, 상기 계산된 상관 에너지와 상기 최대 상관 에너지를 비교하여 상기 계산된 상관 에너지가 상기 최대 상관 에너지보다 큰 경우, 상기 최대 상관 에너지를 상기 계산된 상관 에너지 값으로 변경하는 단계; 상기 연산부에서, 최대 상관을 갖도록 하는 샘플열의 시작점을 상기 상관 에너지를 계산하는 샘플열의 시작점으로 변경하는 단계; 및 상기 연산부에서, 상기 기준 미드앰블과 상관 에너지를 계산하는 단계, 상기 상관 에너지 값으로 변경하는 단계 및 상기 샘플열의 시작점으로 변경하는 단계를 N/2 만큼 떨어진 샘플까지 반복 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 상관값을 계산하는 단계는 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 제1 상관값을 계산하는 단계; 상기 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 공액복소수 관계 특성을 이용하여, 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 제2 상관값을 계산하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 상관값을 비교하여 더 큰 상관값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상관값을 계산하는 단계는 실수부와 허수부로 나뉘어진 패킷 검출기 구조를 통해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 상기 기준 미드앰블 심볼열을 각각 상기 실수부와 상기 허수부로 나누어 연산하는 단계; 및 상기 각각의 연산 결과를 더하거나 빼서 복소수 신호의 상기 제1 및 제2 상관값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상관값을 계산하는 단계는 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용하여 상기 기저대역 신호의 샘플열의 실수부 또는 허수부를 입력 데이터로 하고 상기 기준 미드앰블 심볼열의 실수부 또는 허수부를 필터 계수로 이용하여 중간 연산값을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 중간 연산값을 이용하여 상기 제1 및 제2 상관값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치는 패킷 동기 검출 여부와, 패킷의 시작 위치 또는 미드앰블 심볼의 위치와, 수신 패킷의 미드앰블의 기준 미드앰블 종류를 함께 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법에서는 두 종류의 미드앰블 이진 데이터열 각각을 첫 번째 심볼 S(0)=(1+j*0)이라 하고, p/4-DQPSK 변조의 심볼 매핑 방법에 따라 생성한 두 개의 심볼열을 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열로 정의하며, 첫 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의해 생성되는 심볼열을 첫 번째 미드앰블 심볼열이라 하며, 두 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의해 생성되는 심볼열을 두 번째 미드앰블 심볼열이라 하며, 상기 첫 번째 미드앰블 심볼열과 상기 두 번째 미드앰블 심볼열은 공액복소수의 관계를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 첫 번째 미드앰블 심볼열은 상기 하나의 기준 미드앰블 심볼열이고, 상기 두 번째 미드앰블 심볼열은 상기 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열이며, 상기 첫 번째 심볼에서 j를 곱하는 것은 복소수로 만든다는 의미이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 테트라 방식의 통신용 수신기에서 패킷의 미드앰블 시작 위치를 찾는 패킷 동기에 있어서, 두 가지 종류의 미드앰블의 심볼열 특성을 이용하여 수신기의 연산량을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 미드앰블에 대해 상관값을 계산하는 연산에 간단한 부가적인 연산을 추가적으로 수행함으로써 두 가지 종류에 대한 상관값을 얻을 수 있어 수신기의 필요 연산량을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, N배 과샘플신호열 중, 심볼간격의 샘플열과 반심볼간격만큼 지연된 심볼간격의 샘플열 두개만 추출하여 상관값을 계산하여 패킷 검출이 되었다고 판단되는 경우에만 검출된 샘플을 기준으로 앞과 뒤로 반심볼 구간에서 미드앰블과 상관값을 계산하는데 필요한 N배 과샘플 샘플만 추출하고, 추출된 샘플에 대해서만 상관값을 계산함으로써 패킷동기 검출과 함께 성긴 심볼시간 편이 추정을 함에 있어 추가적으로 연산량을 줄일 수 있어 효율적인 수신기 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 상관값을 계산하는 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 5는 기준 미드앰블을 사용하는 패킷 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 π/4 DQPSK 신호의 성상도를 나타낸 도면이다.
도 7은 패킷 검출기 구조를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 11은 중간 연산값을 계산하는 기능 블록도를 도시한 도면이다.
도 12는 도 8 ~ 도 11의 중간연산값을 이용하여 두 가지 기준 미드앰블 심볼열에 대한 상관값을 계산하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치(100)는 연산부(110), 비교부(120), 검출부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
상기 연산부(110)는 두 개(가지)의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산한다. 즉, 상기 연산부(110)는 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들 중 심볼 간격으로 떨어진 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산할 수 있다.
이때, 상기 연산부(110)는 심볼당 등간격으로 N번 과샘플링된 샘플열을 심볼당 등간격으로 M번 과샘플링된 샘플열이 되도록 삽간(Decimation)한 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열을 이용하여 1차 패킷 미드앰블 시작점 검출을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 연산부(110)는 상기 검출된 패킷의 미드앰블 시작점을 중심으로, -T/2 ~ T/2 시간 범위의 샘플들에 대해서만 N번 과샘플링된 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 중 더 큰 상관 에너지를 갖는 기준 미드앰블 심볼열만을 이용하여 상관값을 계산할 수 있다. 또한, 상기 연산부(110)는 상기 계산된 상관값의 에너지의 최대값과 상기 1차 패킷의 미드앰블 시작점 검출의 상관 에너지를 비교하여 가장 큰 상관 에너지 값을 갖는 샘플열의 미드앰블 시작점을 검출하는 2차 패킷의 미드앰블 시작점 검출을 할 수 있다.
여기서, 상기 M과 N은 짝수(M≥2, N>M)이고, 상기 T는 심볼 시간 간격을 의미한다.
한편, 상기 연산부(110)는 상기 M번 과샘플링된 샘플열을 이용하여 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 제1 상관값과 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 제2 상관값을 계산할 수 있다. 상기 연산부(110)는 상기 제1 및 제2 상관값의 에너지를 비교하여 더 큰 값을 갖는 상관 에너지를 결정할 수 있다. 상기 연산부(110)는 상기 결정된 상관 에너지와 제1 문턱값을 비교할 수 있다. 상기 비교 결과, 상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, 상기 연산부(110)는 상기 샘플열에 대하여 패킷 검출을 위한 연산을 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 비교 결과, 상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, 상기 연산부(110)는 (1) 상기 N번 과샘플링된 샘플열 중 상기 결정된 샘플열의 시작점을 중심으로 –N/2 만큼 떨어진 샘플을 시작점으로 하여, 심볼 간격만큼 떨어진 거리를 갖고 상기 기준 미드앰블과 상관값을 계산하는 길이만큼을 갖는 샘플열과, 최대 상관값을 갖도록 하는 기준 미드앰블과 상관 에너지를 계산할 수 있다.
상기 연산부(110)는 (2) 상기 계산된 상관 에너지와 상기 최대 상관 에너지를 비교하여 상기 계산된 상관 에너지가 상기 최대 상관 에너지보다 큰 경우, 상기 최대 상관 에너지를 상기 계산된 상관 에너지 값으로 변경할 수 있다.
상기 연산부(110)는 (3) 최대 상관을 갖도록 하는 샘플열의 시작점을 상기 상관 에너지를 계산하는 샘플열의 시작점으로 변경할 수 있다. 그리고, 상기 연산부(110)는 상기 (1) ~ (3)의 과정을 N/2 만큼 떨어진 샘플까지 반복 수행할 수 있다. 이러한 연산 과정을 통해 상기 연산부(110)는 상기 상관값을 계산하는 데 필요한 연산량을 줄일 수 있으며, 이를 통해 연산 속도를 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 연산부(110)는 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 제1 상관값을 계산할 수 있다. 상기 연산부(110)는 상기 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 공액복소수 관계 특성을 이용하여, 상기 두 개의 미드앰블 심볼열 중 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 제2 상관값을 계산할 수 있다. 상기 연산부(110)는 상기 제1 및 제2 상관값을 비교하여 더 큰 상관값을 산출할 수 있다.
이때, 상기 연산부(110)는 실수부와 허수부로 나뉘어진 패킷 검출기 구조를 통해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 상기 기준 미드앰블 심볼열을 각각 상기 실수부와 상기 허수부로 나누어 연산하고, 상기 각각의 연산 결과를 더하거나 빼서 복소수 신호의 상기 제1 및 제2 상관값을 계산할 수 있다.
또한, 상기 연산부(110)는 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용하여 상기 기저대역 신호의 샘플열의 실수부 또는 허수부를 입력 데이터로 하고, 상기 기준 미드앰블 심볼열의 실수부 또는 허수부를 필터 계수로 이용하여 중간 연산값을 계산하고, 상기 계산된 중간 연산값을 이용하여 상기 제1 및 제2 상관값을 계산할 수 있다.
상기 비교부(120)는 상기 상관값을 문턱값과 비교한다. 여기서, 상기 문턱값은 미리 설정된 값으로서 상수로 설정되어 사용될 수도 있으며, 또 달리 수신 신호의 에너지 크기를 기준으로 그 값이 결정될 수도 있다.
상기 검출부(130)는 상기 상관값이 상기 문턱값 이상이면, 상기 미드앰블 심볼열이 포함된 패킷으로부터 패킷 동기를 검출한다. 반면, 상기 상관값이 상기 문턱값 미만이면, 상기 검출부(130)는 상기 상관값이 상기 문턱값 이상이 될 때까지 대기할 수 있다.
상기 제어부(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치(100), 즉 상기 연산부(110), 상기 비교부(120), 상기 검출부(130) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 단계(210)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 연산부(110)는 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산한다.
구체적으로, 단계(310)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 연산부(110)는 심볼당 등간격으로 N번 과샘플링된 샘플열을 심볼당 등간격으로 M번 과샘플링된 샘플열이 되도록 삽간(Decimation)한 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 샘플열을 이용하여 1차 패킷 미드앰블 시작점 검출을 수행한다.
다음으로, 단계(320)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 연산부(110)는 상기 검출된 패킷의 미드앰블 시작점을 중심으로, -T/2 ~ T/2 시간 범위의 샘플들에 대해서만 N번 과샘플링된 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 중 더 큰 상관 에너지를 갖는 기준 미드앰블 심볼열만을 이용하여 상관값을 계산한다.
다음으로, 단계(330)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 연산부(110)는 상기 계산된 상관값의 에너지의 최대값과 상기 1차 패킷의 미드앰블 시작점 검출의 상관 에너지를 비교하여 가장 큰 상관 에너지 값을 갖는 샘플열의 미드앰블 시작점을 검출하는 2차 패킷의 미드앰블 시작점 검출을 한다.
여기서, 상기 M과 N은 짝수(M≥2, N>M)이고, 상기 T는 심볼 시간 간격을 의미한다.
다음으로, 단계(220)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 비교부(120)는 상기 상관값을 미리 설정된 문턱값과 비교한다.
상기 비교 결과, 상기 상관값이 상기 문턱값 이상이면(230의 "예" 방향), 단계(240)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 검출부(130)는 상기 미드앰블 심볼열이 포함된 패킷으로부터 패킷 동기를 검출한다.
반면, 상기 비교 결과, 상기 상관값이 상기 문턱값 미만이면(230의 "아니오" 방향), 상기 패킷 동기 검출 장치(100)는 단계(210)으로 리턴(return)한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 상관값을 계산하는 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 단계(410)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 연산부(110)는 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 제1 상관값을 계산한다.
다음으로, 단계(420)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 연산부(110)는 상기 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 공액복소수 관계 특성을 이용하여, 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 제2 상관값을 계산한다.
다음으로, 단계(430)에서 상기 패킷 동기 검출 장치(100)의 연산부(110)는 상기 제1 및 제2 상관값을 비교하여 더 큰 상관값을 산출한다.
이하에서는 도 5 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
디지털 데이터 통신에 있어, 긴 길이를 갖는 데이터를 일정 길이를 갖는 데이터로 나눈 후, 나누어진 데이터에 데이터 교환에 필요한 정보를 부가하여 패킷이라는 단위의 데이터를 만들고, 패킷을 전송하는 패킷 데이터 통신이 일반적으로 널리 사용되고 있다. 패킷은 물리적인 채널을 통하여 전송되고, 물리적 채널을 통하여 전송되는 패킷 심볼열은 크게 송/수신기가 모두 알고 있는 심볼열과 패킷 데이터 심볼열로 나누어 진다. 상기 알고 있는 심볼열은 수신기에서 올바른 데이터 수신을 위하여 동기정보 추출 및 채널왜곡보상 등에 활용하기 위하여 미리 정해진 심볼열을 보내는 부분이고, 패킷데이터 심볼열은 전송하려는 데이터를 전송심볼로 매핑하여 송신기에서 전송하는 심볼열이다.
본 발명에서 고려하는 패킷 구조는 도 5에서와 같이 패킷의 가운데 부분에 알고 있는 심볼열이 존재하는 구조를 가지고 있으며, 가운데 부분의 알고 있는 심볼열을 미드앰블이라고 부른다. 또한, 패킷의 데이터는 π/4-DQPSK (Differential quadri-phase shift keying) 변조를 사용하여 전송한다. 참고로, 도 5는 미드앰블을 사용하는 패킷 구조를 도시한 도면이다.
π/4-DQPSK 변조 방법은 45°만큼 틀어진 두 개의 QPSK 신호집합을 서로 교대로 사용하면서 입력데이터에 해당하는 위상차에 비례하는 위상만큼 천이된 신호를 전송한다. 즉, 홀수번째 심볼구간에서는 도 6의 (a)의 QPSK 신호집합 중 하나의 심볼을 전송하고, 짝수번째 심볼 구간에서는 도 6의 (b)와 같이 45도만큼 틀어진 QPSK 신호집합중 하나의 심볼을 전송하는 변조 방법이다. k번째 심볼과 (k+1)번째 심볼은 하기의 수식 1과 같이 차동신호가 매핑된다.
[수식 1]
Figure 112013116390503-pat00001
여기서,
Figure 112013116390503-pat00002
이며,
Figure 112013116390503-pat00003
이며, 입력데이터 비트의 조합에 의해 표 1과 같이 결정한다. 두 개의 입력 데이터 비트 중 첫 번째 (2k-1 번째) 비트를 Q-ch data로 사용하고, 두 번째 (2k 번째) 비트를 I-ch data로 사용한다. 심볼로 변환된 입력데이터는 펄스성형 필터를 사용하여 대역제한을 시킨 후, 반송파 대역으로 변조하여 일정길이의 패킷 단위로 송신한다. 표 1은 입력 이진 데이터에 따른 k번째 송신 신호의 위상 매핑을 나타낸 것이다.
[표 1]
Figure 112013116390503-pat00004
본 발명에서 고려하는 통신방식에서는 패킷의 종류에 따라, 다음과 같은 두가지 미드앰블을 사용한다.
첫 번째 미드앰블 이진 데이터열 (n1, n2, ... , n22)=
(1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0,0)
두 번째 미드앰블 이진 데이터열 (m1, m2, ... , m22)=
(0,1,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0)
수신기에서는 수신신호와 반송주파수에 해당하는 국부발진기 출력을 믹싱(mixing) 후 저역통과 필터링을 하여 기저대역 신호로 변환하고, 동기신호를 검출 및 보정한 후 전송신호를 차동복조기를 사용하여 송신신호를 결정한다. 본 발명과 직접적으로 관련된 내용을 중점적으로 설명하기 위하여, 수신기에서 상기 기저대역 신호는 심볼당 N번(N >= 2, N은 짝수) 과샘플링 되고, 주파수 편이는 작아서 무시할 수 있으며, 정합필터링 된다고 가정한다. 이와 같은 가정하에 수신기에서 수신되는 기저대역 신호는 수식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수식 2]
Figure 112013116390503-pat00005
여기서,
Figure 112013116390503-pat00006
는 위상편이이며, Ts는 샘플 시간 간격이며, T는 심볼시간 간격이고,
Figure 112013116390503-pat00007
는 임의의 시간지연 값으로 [-T/2, T/2] 사이의 값이며, k는 샘플 인덱스이며, h(t)는 송/수신기의 필터를 통합한 등가 임펄스 응답함수이고,
Figure 112013116390503-pat00008
는 AWGN 채널 잡음이다. 이후 설명에서 본 발명과 관련된 기능적인 동작 설명을 위하여 AWGN 채널 잡음 항은 무시하고 설명하도록 한다. Root-Raised Cosine 필터를 송신기와 수신기에 각각 사용하는 경우, h(t)는 t=0일 때, 가장 큰 크기를 갖고, t=0의 축에 대해 대칭인 구조를 가지며, t=nT, n=1,2,.. 정수, 일 때 h(t=nT)=0인 임펄스 응답을 갖는다.
본 발명에서 고려하는 통신 방식의 수신부에서는 패킷의 시작 부분을 검출하기 위하여, 도 7에서와 같이 두 개의 미드앰블 심볼열 각각과 샘플링된 기저대역 신호열 중 심볼 간격으로 떨어진 샘플들과 복소수영역에서 상관값을 각각 계산하고, 각각 계산된 상관값이 일정한 문턱값 이상이 될 때, 패킷의 동기를 검출했다고 판단하고 미드앰블의 시작 시점을 결정한다.
패킷 동기가 검출되었다고 판단될 때, 패킷이 존재하는 구간의 샘플을 후단으로 보내 수신부의 신호처리가 계속 이루어지도록 하며, 이때 두 개의 미드앰블 중 어느 미드앰블과 상관값이 문턱값 이상이 되었는지를 함께 전달하여, 패킷의 해석을 위한 정보로 활용하도록 할 수 있다.
마지막 샘플 인덱스가 k인 심볼간격의 기저대역 샘플과 미들앰블 심볼과의 상관값을 계산하는 연산은 수식 3과 같다.
[수식 3]
Figure 112013116390503-pat00009
여기서,
Figure 112013116390503-pat00010
는 m(m=1,2)번째 미드앰블 심볼열의 i번째 심볼이며,
Figure 112013116390503-pat00011
는
Figure 112013116390503-pat00012
의 공액복소수이다. 계산한 상관값
Figure 112013116390503-pat00013
의 에너지 크기
Figure 112013116390503-pat00014
는 수식 4와 같다.
[수식 4]
Figure 112013116390503-pat00015
k번째 샘플에 해당하는 상관값의 에너지 크기
Figure 112013116390503-pat00016
를 미리 정해진 문턱값 Th와 비교하여 상관값의 에너지 크기가 문턱값 이상이면 패킷동기를 검출했다고 판단하며, 그렇지 않으면 패킷 동기를 검출하지 않은 것으로 판단한다.
앞의 두 미드앰블 이진 데이터열을 첫 번째 심볼 S(0)=1이라 가정하고, 수식 1에 따라 미드앰블 심볼열을 연산하면 표 2와 같이 나타낼 수 있다. 표 2는 S(0)=1로 가정하고, 미드앰블 이진데이터열에 대한 π/4 DQPSK 미드앰블 심볼열을 나타낸 것이다. 이때, S(0)=1로 가정하고, 상기 첫 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의한 미드앰블 심볼열은 p1으로 표시하며 첫 번째 미드앰블 심볼의 기준 미드앰블 심볼열로 정의하며, 상기 두번째 미드앰블 이진 데이터열에 의한 미드앰블 심볼열을 p2로 표시하며 두번째 미드앰블 심볼의 기준 미드앰블 심볼열로 정의한다.
[표 2]
Figure 112013116390503-pat00017
표 2에서 보면, 첫 번째 기준 미드앰블 심볼열은 두 번째 기준 미드앰블 심볼열과 공액복소수의 관계가 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실제 패킷 전송에서는 π/4 DQPSK 변조의 특성으로 인하여, 미드앰블 앞의 데이터 1(도 5 참조)에 따라 프리앰블 심볼의 S(0)가 도 6의 π/4 DQPSK의 성상도 중 하나가 될 수 있으며, 이때 미드앰블 심볼열은 프리앰블 심볼의 S(0)만큼 위상 회전된 심볼열이 된다.
본 발명에서 개발하는 패킷 검출은 미드앰블 심볼열과 수신 샘플열과의 상관값의 에너지를 계산하기 때문에, 미드 앰블에 일정한 위상 회전이 발생한 것은 패킷 검출에 영향을 주지 않는다. 그러므로, 본 발명에서는 미드앰블 신호열 중 표 2에 게시한 기준 미드앰블 심볼열로 정의한 p1 또는 p2만을 사용하여 패킷 검출을 수행하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에서는 두 기준 미드앰블 심볼열이 공액복소수 관계에 있다는 것과 미드앰블 심볼열에 일정한 위상 회전이 발생하여도 패킷 검출을 위한 상관값의 에너지를 계산하는 데는 영향을 주지 않는다는 특징을 이용하여, 패킷 검출기 구조를 기저대역 샘플과 기준 미드앰블 심볼을 실수부와 허수부로 나누어 각각 연산을 수행하고 연산결과를 더하거나 빼서 복소수 신호의 상관값을 계산한다. 이때, 기저대역 샘플과 기준 미드앰블 심볼을 실수부와 허수부로 나누어 각각 연산을 수행하는 것은 도 7의 패킷 검출기 구조에서 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대한 상관값을 구하는 것과 동일한 연산량을 갖는다.
즉, 상기 수식 3을 다시 쓰면 아래와 같은 수식 5, 6으로 표현할 수 있다.
[수식 5]
Figure 112013116390503-pat00018
[수식 6]
Figure 112013116390503-pat00019
수식 5는
Figure 112013116390503-pat00020
의 특성을 이용하여 정리한 것이다.
수식 5와 수식 6에서 보면, 실수부와 허수부로 기저대역 샘플열과 기준 미드앰블 심볼열을 나눈 후 상관값을 계산하였을 때, 상관값
Figure 112013116390503-pat00021
를 얻기 위해 계산한 중간 결과를 이용하여
Figure 112013116390503-pat00022
를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르는 기저대역 샘플열과 기준 미드앰블 심볼열을 각각 실수부와 허수부로 나누어 상관값을 계산하는 중간 연산값을 계산하는 기능을 도 8~도 11과 같이 FIR(Finite Impulse Response) 필터 구조를 이용하여 계산한다. 각 도에서 결과값을 표시하는 방법은 상관값
Figure 112013116390503-pat00023
을 계산하기 위하여 계산하는 중간 연산값에서 실수부를 사용하는 경우 R로 표기하고, 허수부를 사용하는 경우 I로 표기하며, 기저대역 샘플열과 기준 미드앰블 심볼열의 순서로 표시한다. 즉,
Figure 112013116390503-pat00024
는
Figure 112013116390503-pat00025
를 계산하기 위한 중간 연산값 중 기저대역 샘플열의 실수부와 기준 미드앰블의 허수부를 이용하여 계산한 값을 의미한다.
도 12는 도 8 ~ 도 11의 중간연산값을 이용하여 두 가지 기준 미드앰블 심볼열에 대한 상관값을 계산하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8 ~ 도 11의 중간연산값을 이용하여 도 12에 나타낸 것과 같이 두 가지 기준 미드앰블 심볼열에 대한 상관값을 간단히 계산할 수 있다. 도 12에서 j를 곱하고 더하는 것은 복소수로 만든다는 의미이지 실제로 j를 곱하지는 않는다.
도 12에 게시한 방법을 이용하여, 두 가지 기준 미드앰블 심볼열에 대한 상관값 계산 결과의 에너지를 계산하고, 이를 문턱값과 비교하여 패킷 검출여부를 판단하는 과정은 동일하게 수행할 수 있다.
본 발명에서 제안한 방법을 사용하면, 두 가지 기준 미드앰블 심볼열에 대한 상관값을 얻기 위해 필요한 연산량은 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대한 상관값을 얻기 위한 연산량에 실수 덧셈 2번만 추가적으로 필요하여 수신기의 연산 복잡도를 낮출 수 있다.
이를 위해, 패킷 동기 검출을 보다 효과적으로 할 수 있는 방법에 대하여 설명한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 심볼당 등간격으로 M번(M < N) 과샘플링 샘플열을 이용하여 패킷 검출을 수행하고, 검출된 패킷 시작점을 중심으로 -T/2~T/2 시간 범위의 샘플들에 대해서만 N번 과샘플링된 샘플열을 이용하여 상관값을 계산하여, 모든 샘플에 대해 상관값을 계산하여 패킷 검출을 수행하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있도록 한다.
설명을 간단하게 하기 위해, M은 2로 정한다. 즉, 심볼당 N번 과샘플링되나 패킷 검출을 위해서는 N번 과샘플링된 샘플열 중에서 심볼 간격만큼 떨어진 샘플열과 이 샘플열과 T/2만큼 떨어진 (N/2만큼 떨어진) 시점에서 시작하고 심볼간격만큼 떨어진 샘플열을 생성한다. 이때, 버퍼에 쌓인 각각의 샘플열을
Figure 112013116390503-pat00026
,
Figure 112013116390503-pat00027
라 하고, 수식 1의
Figure 112013116390503-pat00028
와는 다음의 수식 7과 같은 관계가 있다.
[수식 7]
Figure 112013116390503-pat00029
Figure 112013116390503-pat00030
,
Figure 112013116390503-pat00031
를 이용하여 수식 3을 다시 쓰면 다음의 수식 8, 9와 같이 표현할 수 있다.
[수식 8]
Figure 112013116390503-pat00032
[수식 9]
Figure 112013116390503-pat00033
패킷 검출을 위해,
Figure 112013116390503-pat00034
를 이용하여 앞에서 설명한 바와 같이 두 가지의 기준 미드앰블 심볼열과 상관값을 계산한다. 이때, 중간연산값을 계산하는 도 8 ~ 도 11에서 샘플을 N번의 샘플만큼 지연시키는 기능 블럭(ND)이 들어 있는데,
Figure 112013116390503-pat00035
의 샘플열은 심볼 간격만큼 떨어진 샘플이므로, 지연 기능 블럭의 지연 길이를 1 (1D)로 정하면 된다.
Figure 112013116390503-pat00036
를 이용하여, 상관값의 에너지가 최대값을 갖는 지점과 그때의 최대값 및 기준 미드앰블 샘볼열의 종류를 저장한다. 또한,
Figure 112013116390503-pat00037
을 이용하여, 상관값의 에너지가 최대값을 갖는 지점과 그때의 최대값 및 기준 미드앰블 샘볼열의 종류를 저장한다.
Figure 112013116390503-pat00038
을 이용한 경우와
Figure 112013116390503-pat00039
을 이용한 경우에 대한 상관 에너지 값을 비교하여, 더 큰 값을 갖는 샘플열을 결정하고, 결정된 상관 에너지와 제 1 문턱값을 비교한다. 상관 에너지가 제 1 문턱값보다 작은 경우에는 다음 버퍼에 쌓인 샘플열에 대하여 패킷 검출을 위한 연산을 수행한다.
그러나, 상관 에너지가 제 1 문턱값보다 큰 경우에는, 상관값의 에너지가 최대값을 갖도록 하는 샘플열의 시작점을 중심으로 -N/2 만큼 떨어진 샘플을 시작점으로 하여 심볼 간격으로 떨어지고 기준 미드앰블과 상관값을 계산하는 길이만큼의 샘플열과 최대 상관값을 갖도록하는 기준 미드앰블과 상관에너지를 계산하고, 계산된 상관에너지와 최대 상관값과 비교한다. 계산된 상관에너지가 최대 상관값보다 큰 경우, 최대 상관값을 계산된 상관에너지 값으로 변경하고, 최대 상관을 갖도록 하는 샘플열의 시작점을 상관에너지를 계산하는 샘플열의 시작점으로 변경한다.
이와 같은 과정을 N/2 만큼 떨어진 샘플까지 반복한다.
이러한 연산이 끝난 후, 최대 상관값이 제 2 문턱값보다 큰 경우 패킷 검출이 되었다고 판단한다. 본 발명에서, 제 1 문턱값은 제 2 문턱값과 같거나 작은 값을 사용한다.
상기와 같은 과정을 거쳐 패킷을 검출하면, 적은 연산량으로 모든 샘플을 이용하여 패킷 검출을 수행한 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 만일 심볼당 8배 과샘플링 하고, 심볼당 2샘플만 이용하여 1차 패킷 검출을 하는 경우라면, 약 25%의 연산량만 사용하여 패킷 검출을 수행할 수 있다. 또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 연산중간값을 이용하여 두 가지 기준 미드앰블 심볼열에 대해 상관값을 계산하는 방법을 적용하면, 추가적으로 연산량이 반으로 줄어든다.
또한, 본 발명에서는 문턱값을 상수로 사용하는 것에 대하여 설명하였으나, 수신신호의 에너지를 구하여 이를 기준으로 문턱값을 결정할 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 연산부
120: 비교부
130: 검출부
140: 제어부

Claims (21)

  1. 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 복소수 영역에서 각각의 상관 에너지를 계산하고, 더 큰 상관 에너지를 갖는 하나의 기준 미드앰블 심볼열만을 이용하여 상관값을 계산하는 연산부;
    상기 상관값을 미리 설정된 문턱값과 비교하는 비교부; 및
    상기 상관값이 상기 문턱값 이상이면, 상기 미드앰블 심볼열이 포함된 패킷으로부터 패킷 동기를 검출하는 검출부
    를 포함하고,
    상기 연산부는
    심볼당 등간격으로 N번 과샘플링된 샘플열을 심볼당 등간격으로 M(M≤N)번 과샘플링된 샘플열이 되도록 삽간(Decimation)한 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열을 이용하여 1차 패킷 미드앰블 시작점 검출을 수행하고,
    상기 검출된 패킷의 미드앰블 시작점을 중심으로 소정의 시간 범위의 샘플들에 대해서만 N(N>M, N은 짝수)번 과샘플링된 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 중 더 큰 상관 에너지를 갖는 기준 미드앰블 심볼열만을 이용하여 상관값을 계산하고,
    상기 계산된 상관값의 에너지의 최대값과 상기 1차 패킷의 미드앰블 시작점 검출의 상관 에너지를 비교하여 가장 큰 상관 에너지 값을 갖는 샘플열의 미드앰블 시작점을 검출하는 2차 패킷의 미드앰블 시작점 검출을 하고,
    상기 소정의 시간 범위는 -T/2 ~ T/2 시간 범위인 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들 중 심볼 간격으로 떨어진 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 M번 과샘플링된 샘플열을 이용하여 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 제1 상관값과 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 제2 상관값을 계산하고, 상기 제1 및 제2 상관값의 에너지를 비교하여 더 큰 값을 갖는 상관 에너지를 결정하며, 상기 결정된 상관 에너지와 제1 문턱값을 비교하여 상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, 상기 샘플열에 대하여 패킷 검출을 위한 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, (1) 상기 N번 과샘플링된 샘플열 중 상기 결정된 샘플열의 시작점을 중심으로 -N/2 만큼 떨어진 샘플을 시작점으로 하여, 심볼 간격만큼 떨어진 거리를 갖고 상기 기준 미드앰블과 상관값을 계산하는 길이만큼을 갖는 샘플열과, 최대 상관값을 갖도록 하는 기준 미드앰블과 상관 에너지를 계산하고, (2) 상기 계산된 상관 에너지와 최대 상관 에너지를 비교하여 상기 계산된 상관 에너지가 상기 최대 상관 에너지보다 큰 경우, 상기 최대 상관 에너지를 상기 계산된 상관 에너지 값으로 변경하며, (3) 최대 상관을 갖도록 하는 샘플열의 시작점을 상기 상관 에너지를 계산하는 샘플열의 시작점으로 변경하고, 상기 (1) ~ (3)의 과정을 N/2 만큼 떨어진 샘플까지 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는
    두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 제1 상관값을 계산하고, 상기 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 공액복소수 관계 특성을 이용하여, 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 제2 상관값을 계산하며, 상기 제1 및 제2 상관값을 비교하여 더 큰 상관값을 산출하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연산부는
    실수부와 허수부로 나뉘어진 패킷 검출기 구조를 통해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 상기 기준 미드앰블 심볼열을 각각 상기 실수부와 상기 허수부로 나누어 연산하고, 상기 각각의 연산 결과를 더하거나 빼서 복소수 신호의 상기 제1 및 제2 상관값을 계산하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연산부는
    FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용하여 상기 기저대역 신호의 샘플열의 실수부 또는 허수부를 입력 데이터로 하고, 상기 기준 미드앰블 심볼열의 실수부 또는 허수부를 필터 계수로 이용하여 중간 연산값을 계산하고, 상기 계산된 중간 연산값을 이용하여 상기 제1 및 제2 상관값을 계산하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 동기 검출 장치는
    패킷 동기 검출 여부와, 패킷의 시작 위치 또는 미드앰블 심볼의 위치와, 수신 패킷의 미드앰블의 기준 미드앰블 종류를 함께 출력하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    두 종류의 미드앰블 이진 데이터열 각각을 첫 번째 심볼 S(0)=(1+j*0)이라 하고, p/4-DQPSK 변조의 심볼 매핑 방법에 따라 생성한 두 개의 심볼열을 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열로 정의하며, 첫 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의해 생성되는 심볼열을 첫 번째 미드앰블 심볼열이라 하며, 두 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의해 생성되는 심볼열을 두 번째 미드앰블 심볼열이라 하며, 상기 첫 번째 미드앰블 심볼열과 상기 두 번째 미드앰블 심볼열은 공액복소수의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치.
    여기서, 상기 첫 번째 미드앰블 심볼열은 하나의 기준 미드앰블 심볼열이고, 상기 두 번째 미드앰블 심볼열은 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열이며, 상기 첫 번째 심볼에서 j를 곱하는 것은 복소수로 만든다는 의미임.
  12. 패킷 동기 검출 장치의 연산부에서, 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 복소수 영역에서 각각의 상관 에너지를 계산하고, 더 큰 상관 에너지를 갖는 하나의 기준 미드앰블 심볼열만을 이용하여 상관값을 계산하는 단계;
    상기 패킷 동기 검출 장치의 비교부에서, 상기 상관값을 미리 설정된 문턱값과 비교하는 단계; 및
    상기 패킷 동기 검출 장치의 검출부에서, 상기 상관값이 상기 문턱값 이상이면, 상기 미드앰블 심볼열이 포함된 패킷으로부터 패킷 동기를 검출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 상관값을 계산하는 단계는
    심볼당 등간격으로 N번 과샘플링한 샘플열을 심볼당 등간격으로 M(M≤N)번 과샘플링된 샘플열이 되도록 삽간(Decimation)한 샘플열과 두 개의 기준 미드앰블 심볼열을 이용하여 1차 패킷 미드앰블 시작점 검출을 수행하는 단계;
    상기 검출된 패킷의 미드앰블 시작점을 중심으로 소정의 시간 범위의 샘플들에 대해서만 N(N>M, N은 짝수)번 과샘플링된 샘플열과 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 더 큰 상관 에너지를 갖는 기준 미드앰블 심볼열만을 이용하여 상관값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산한 상관값의 에너지의 최대값과 상기 1차 패킷의 미드앰블 시작점 검출의 상관 에너지를 비교하여 가장 큰 상관 에너지 값을 갖는 샘플열의 미드앰블 시작점을 검출하는 2차 패킷의 미드앰블 시작점 검출을 하는 단계를 포함하고,
    상기 소정의 시간 범위는 -T/2 ~ T/2 시간 범위인 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상관값을 계산하는 단계는
    상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 각각에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들 중 심볼 간격으로 떨어진 샘플들과 복소수 영역에서 상관값을 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    상기 연산부에서, 상기 M번 과샘플링된 샘플열을 이용하여 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 제1 상관값과 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 제2 상관값을 계산하는 단계;
    상기 연산부에서, 상기 제1 및 제2 상관값의 에너지를 비교하여 더 큰 값을 갖는 상관 에너지를 결정하는 단계; 및
    상기 연산부에서, 상기 결정된 상관 에너지와 제1 문턱값을 비교하여 상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우, 상기 샘플열에 대하여 패킷 검출을 위한 연산을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 상관 에너지가 상기 제1 문턱값보다 큰 경우,
    상기 연산부에서, 상기 N번 과샘플링된 샘플열 중 상기 결정된 샘플열의 시작점을 중심으로 -N/2 만큼 떨어진 샘플을 시작점으로 하여, 심볼 간격만큼 떨어진 거리를 갖고 상기 기준 미드앰블과 상관값을 계산하는 길이만큼을 갖는 샘플열과, 최대 상관값을 갖도록 하는 기준 미드앰블과 상관 에너지를 계산하는 단계;
    상기 연산부에서, 상기 계산된 상관 에너지와 최대 상관 에너지를 비교하여 상기 계산된 상관 에너지가 상기 최대 상관 에너지보다 큰 경우, 상기 최대 상관 에너지를 상기 계산된 상관 에너지 값으로 변경하는 단계;
    상기 연산부에서, 최대 상관을 갖도록 하는 샘플열의 시작점을 상기 상관 에너지를 계산하는 샘플열의 시작점으로 변경하는 단계; 및
    상기 연산부에서, 상기 기준 미드앰블의 상관 에너지를 계산하는 단계, 상기 상관 에너지 값으로 변경하는 단계 및 상기 샘플열의 시작점으로 변경하는 단계를 N/2 만큼 떨어진 샘플까지 반복 수행하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 상관값을 계산하는 단계는
    상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 수신기에 수신된 기저대역 신호의 샘플들과 제1 상관값을 계산하는 단계;
    상기 하나의 기준 미드앰블 심볼열과의 공액복소수 관계 특성을 이용하여, 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열 중 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열에 대해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 제2 상관값을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 상관값을 비교하여 더 큰 상관값을 산출하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 상관값을 계산하는 단계는
    실수부와 허수부로 나뉘어진 패킷 검출기 구조를 통해, 상기 기저대역 신호의 샘플들과 상기 기준 미드앰블 심볼열을 각각 상기 실수부와 상기 허수부로 나누어 연산하는 단계; 및
    상기 각각의 연산 결과를 더하거나 빼서 복소수 신호의 상기 제1 및 제2 상관값을 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 상관값을 계산하는 단계는
    FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용하여 상기 기저대역 신호의 샘플열의 실수부 또는 허수부를 입력 데이터로 하고 상기 미드앰블 심볼열의 실수부 또는 허수부를 필터 계수로 이용하여 중간 연산값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 중간 연산값을 이용하여 상기 제1 및 제2 상관값을 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 장치는
    패킷 동기 검출 여부와, 패킷의 시작 위치 또는 미드앰블 심볼의 위치와, 수신 패킷의 미드앰블의 기준 미드앰블 종류를 함께 출력하는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    두 종류의 미드앰블 이진 데이터열 각각을 첫 번째 심볼 S(0)=(1+j*0)이라 하고, p/4-DQPSK 변조의 심볼 매핑 방법에 따라 생성한 두 개의 심볼열을 상기 두 개의 기준 미드앰블 심볼열로 정의하며, 첫 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의해 생성되는 심볼열을 첫 번째 미드앰블 심볼열이라 하며, 두 번째 미드앰블 이진 데이터열에 의해 생성되는 심볼열을 두 번째 미드앰블 심볼열이라 하며, 상기 첫 번째 미드앰블 심볼열과 상기 두 번째 미드앰블 심볼열은 공액복소수의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 테트라 방식의 통신용 수신기의 패킷 동기 검출 방법.
    여기서, 상기 첫 번째 미드앰블 심볼열은 하나의 기준 미드앰블 심볼열이고, 상기 두 번째 미드앰블 심볼열은 다른 하나의 기준 미드앰블 심볼열이며, 상기 첫 번째 심볼에서 j를 곱하는 것은 복소수로 만든다는 의미임.
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