KR102296343B1 - Demodulating method and demodulator using expansion of reference symbol - Google Patents

Demodulating method and demodulator using expansion of reference symbol Download PDF

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KR102296343B1
KR102296343B1 KR1020200059859A KR20200059859A KR102296343B1 KR 102296343 B1 KR102296343 B1 KR 102296343B1 KR 1020200059859 A KR1020200059859 A KR 1020200059859A KR 20200059859 A KR20200059859 A KR 20200059859A KR 102296343 B1 KR102296343 B1 KR 102296343B1
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양완승
고진호
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주식회사 파이칩스
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Abstract

According to the present invention, a demodulation method includes the steps of: a receiving step of receiving a signal coded with a bi-phase-space line or a bi-phase-mark; and a correlation operation step of calculating a correlation value of an extension signal and a signal extending the front and rear half periods of a period of a reference symbol for the correlation operation. According to the demodulation method according to the present invention, it is possible to expect a double performance improvement only by extending the reference symbol without changing a structure of the existing demodulator, and demodulation performance can be greatly improved only by changing a setting value through means such as firmware update according to configuration of hardware already implemented.

Description

참조 신호의 확장을 이용한 복조방법 및 복조장치{DEMODULATING METHOD AND DEMODULATOR USING EXPANSION OF REFERENCE SYMBOL}DEMODULATING METHOD AND DEMODULATOR USING EXPANSION OF REFERENCE SYMBOL

본 발명은 복조방법 및 복조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심볼 경계에서 항상 위상이 반전되는 특징을 갖는 코딩 신호를 복조하는 과정에서 참조 신호(reference symbol)의 확장을 통하여 성능을 향상할 수 있는 복조방법 및 복조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a demodulation method and a demodulation apparatus, and more particularly, to improve performance through extension of a reference symbol in the process of demodulating a coded signal having a characteristic that the phase is always inverted at a symbol boundary. It relates to a demodulation method and a demodulation apparatus.

통신에서는 반송파에 데이터 신호에 따라 변화시킨 변조파를 실어서 송신하고, 수신기에서 고주파 전류로부터 변조파를 꺼내서 원래의 신호로 복구하는 조작을 하게 되는데 이를 복조라 한다. In communication, the modulated wave changed according to the data signal is loaded on the carrier and transmitted, and the receiver takes the modulated wave from the high-frequency current and restores the original signal. This is called demodulation.

복조방법은 변조방식에 따라 달라지는데 진폭변조일 때는 정류기 기타 비직선회로에 의해서 이루어지고, 주파수변조나 위상변조일 때는 주파수 판별기와 진폭변조시의 복조기를 조합해서 복조가 이루어진다.The demodulation method differs depending on the modulation method. In the case of amplitude modulation, a rectifier or other non-linear circuit is used. In the case of frequency modulation or phase modulation, demodulation is performed by combining a frequency discriminator and a demodulator during amplitude modulation.

도 1은 종개 기술의 복조기를 나타내는 블록 다이어그램이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 복조기는 수신 신호(r(t))를 다수의 참조 심볼을 이용하여 상관 연산한 뒤 아웃풋 디시젼을 이루는 방식으로 수행된다. 일반적으로 참조 심볼을 이용한 상관 연산은 심볼의 1주기의 시작점에서 끝점까지의 영역에 대해서 이루어진다.1 is a block diagram illustrating a demodulator of a conventional technique. As shown in FIG. 1, the conventional demodulator is performed in such a way that an output decision is formed after correlating a received signal r(t) using a plurality of reference symbols. In general, the correlation operation using the reference symbol is performed on the region from the start point to the end point of one cycle of the symbol.

디지털 통신의 경우 에러가 발생하면 데이터의 치명적인 손상으로 정보를 획득할 수 없는 경우가 생길 수 있다. 다만, 디지털 신호의 모든 데이터가 1과 0으로 배열되므로 복구 방식은 아날로그의 경우에 비해 용이하며, 그 방법도 매우 다양하다. 에러를 정정하기 위한 비트들을 추가해 에러가 난 위치를 찾고 잘못된 0과 1을 바로 잡아주면 된다.In the case of digital communication, if an error occurs, it may be impossible to acquire information due to fatal data damage. However, since all data of the digital signal are arranged in 1s and 0s, the recovery method is easier than in the analog case, and the methods are very diverse. By adding bits to correct the error, you can find the location of the error and correct the wrong 0s and 1s.

M진 변조 방식에서 상태 수 M을 늘리면 심볼 당 비트수도 증가하므로 전송속도가 높아지지만, M의 증가에 따라 심벌 구분을 위한 간격이 줄어들어 수신측에서 에러 발생 확률이 증가한다. 낮은 비트 에러 확률을 유지하기 위해서는 신호대 잡음비(SNR, Signal-to-noise ratio)를 높여주어야 하기 때문에 심볼 당 비트수를 무작정 증가시킬 수는 없다.In the M-ary modulation scheme, if the number of states M is increased, the number of bits per symbol increases, so the transmission rate increases. Since a signal-to-noise ratio (SNR) must be increased in order to maintain a low bit error probability, the number of bits per symbol cannot be increased blindly.

디지털 변조 방식에서는 수신측의 비트 판정에서 에러가 날 확률로 성능을 평가하며, 평균 SNR 대신 비트당 SNR인 Eb/No가 사용되며, 비트오류율(BER, Bit Error Rate)을 이용한다. 디지털 변조 방식의 성능은 주로 Eb/No와 BER의 관계를 나타내는 BER-Eb/No 그래프로 표시하는데, 이를 BER 커브(curve)라고 한다. In the digital modulation method, performance is evaluated by the probability that an error occurs in the bit determination of the receiving side. Instead of the average SNR, Eb/No, which is the SNR per bit, is used, and the bit error rate (BER) is used. The performance of the digital modulation method is mainly expressed as a BER-Eb/No graph representing the relationship between Eb/No and BER, which is called a BER curve.

도 2는 일반적인 변조 방식에서의 BER 커브를 도시한다. 도 2에 도시된 BER 커브는 다양한 디지털 변조 방식의 성능을 비교할 때 사용되며, 비트의 Eb/No가 동일할 때 BER이 낮은 변조 방식이 더 우수한 성능을 갖는 것으로 말할 수 있으며, Eb/No를 올리면 BER은 낮아진다. 다만, 전송시 더 많은 에너지를 소모하므로 비경제적이라는 문제점이 있다.2 shows a BER curve in a general modulation scheme. The BER curve shown in FIG. 2 is used to compare the performance of various digital modulation schemes, and it can be said that the modulation scheme with a low BER has better performance when the Eb/No of bits are the same, and when Eb/No is raised, BER is lowered. However, since more energy is consumed during transmission, there is a problem in that it is uneconomical.

특히, 도 2의 (a)는 이상적인 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 및 Rayleigh 채널에서 FM0 및 Miller 코드의 BER 성능을 비교하는 그래프이다. 신호 대 잡음 비율이 큰 경우에는, AWGN 채널에서의 BER이 Rayleigh 채널에서보다 더 빨리 감소하는 것을 알 수 있다. AWGN에서 10-3 비트오류율을 유지하려면 약 12dB의 SNR이 필요하며, FM0 인코딩을 사용할 때는 Rayleigh 채널에서 약 25dB의 SNR이 필요하다. 또한, 밀러 서브캐리어 차수가 증가함에 따라 BER이 감소한다는 것을 추론할 수 있지만, 데이터 전송률이 감소되는 단점을 갖는다. 복조기의 성능을 높이기 위해서는 BER을 획기적으로 감소시킬 수 있는 방안이 모색되어야 한다.In particular, FIG. 2A is a graph comparing BER performance of FM0 and Miller codes in an ideal additive white Gaussian noise (AWGN) and Rayleigh channel. It can be seen that when the signal-to-noise ratio is large, the BER in the AWGN channel decreases faster than in the Rayleigh channel. In AWGN, an SNR of about 12 dB is required to maintain a 10 -3 bit error rate, and an SNR of about 25 dB is required on the Rayleigh channel when using FM0 encoding. In addition, it can be inferred that the BER decreases as the Miller subcarrier order increases, but it has a disadvantage in that the data rate decreases. In order to increase the performance of the demodulator, it is necessary to find a way to dramatically reduce the BER.

한국등록특허공보 제10-1512441호 (2015.04.09. 등록)Korean Patent Publication No. 10-1512441 (Registered on Apr. 9, 2015)

본 발명의 목적은 종래 기술의 구조 변경 없이 성능을 향상시킬 수 있는 복조방법 및 복조장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a demodulation method and demodulation apparatus capable of improving performance without changing the structure of the prior art.

상기 목적을 달성하기 위한 복조방법은, 바이 페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 또는 바이 페이즈 마크(Bi-phase-mark)로 코딩된 신호를 수신하는 수신 단계; 및 상관 연산을 위한 참조신호(reference symbol)가 갖는 주기의 전후 반주기를 확장한 확장신호와 상기 신호의 상관값을 산출하는 상관연산 단계;를 포함한다.A demodulation method for achieving the above object, the receiving step of receiving a signal coded in a bi-phase space line (Bi-phase-space line) or bi-phase mark (Bi-phase-mark); and a correlation operation step of calculating a correlation value between an extension signal extending before and after half a period of a period of a reference symbol for correlation operation and the signal.

그리고, 상기 상관연산 단계에서 연산된 제1 내지 제n 상관연산 결과값을 비교하여 상관도가 가장 높은 신호를 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include determining a signal having the highest degree of correlation by comparing the first to nth correlation calculation results calculated in the correlation calculation step.

또한, 상기 확장신호에 의한 상관연산 결과값이 갖는 에너지는 상기 참조신호에 의한 상관 연산값이 갖는 에너지의 2배에 대응할 수 있다.Also, the energy of the correlation operation result by the extension signal may correspond to twice the energy of the correlation operation value by the reference signal.

그리고, 상기 확장신호의 적분구간은 상기 참조신호가 갖는 주기의 2배에 해당할 수 있다.In addition, the integration period of the extension signal may correspond to twice the period of the reference signal.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복조장치는 신호를 수신하는 수신기; 상관 연산을 위한 참조신호(reference symbol)가 갖는 주기의 전후 반주기를 확장한 확장신호와 상기 신호의 상관값을 산출하는 상관 연산기;를 포함하고, 상기 상관 연산기는 아래의 수학식을 이용하여 상관연산을 수행한다.On the other hand, the demodulation apparatus according to the present invention for achieving the above object is a receiver for receiving a signal; and a correlation calculator that calculates a correlation value between an extension signal extending before and after half a period of a period of a reference symbol for correlation calculation and the signal, wherein the correlation operator performs a correlation operation using the following equation carry out

[수학식][Equation]

Figure 112020050465882-pat00001
Figure 112020050465882-pat00001

(k는 정수, r(t)는 수신 신호, Sn(t)는 확장신호, t는 시간)(k is an integer, r(t) is the received signal, S n (t) is the extended signal, and t is the time)

또한, 상기 수신기에서 수신된 신호는 바이 페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 또는 바이 페이즈 마크(Bi-phase-mark)로 코딩된 신호일 수 있다.Also, the signal received by the receiver may be a signal coded with a bi-phase-space line or a bi-phase-mark.

그리고, 상기 상관 연산기에서 산출된 제1 내지 제n 연산 결과값을 비교하여 상관도가 가장 높은 신호를 결정하는 결정기;를 더 포함할 수 있다.The method may further include a determiner configured to determine a signal having the highest degree of correlation by comparing first to n-th operation result values calculated by the correlation calculator.

또한, 상기 확장신호에 의한 상관 연산 결과값이 갖는 에너지는 상기 참조신호에 의한 상관 연산값이 갖는 에너지의 2배에 대응할 수 있다.Also, the energy of the correlation calculation result by the extension signal may correspond to twice the energy of the correlation calculation value by the reference signal.

본 발명에 따른 복조장치 및 복조방법에 의하면, 기존의 복조기의 구조 변경 없이 참조 심볼의 확장만으로 2배의 성능 향상을 기대할 수 있고, 이미 구현되어 있는 하드웨어의 구성에 따라 펌웨어 업데이트 등의 수단을 통한 설정값 변경만으로 복조 성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.According to the demodulation apparatus and demodulation method according to the present invention, it is possible to expect double performance improvement only by extending the reference symbol without changing the structure of the existing demodulator, and through means such as firmware update according to the hardware configuration already implemented. Demodulation performance can be greatly improved only by changing the setting value.

도 1은 종개 기술의 복조기를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 2는 일반적인 변조 방식에서의 BER 커브를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 복조방법 및 복조장치에 이용되는 신호를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 복조방법 및 복조장치에 적용 가능한 신호를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 복조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제1 심볼 전후의 패턴 천이 개요도 및 신호 특징을 활용하여 확장된 제1 확장신호(S1)를 나타낸다.
도 7은 제2 심볼 전후의 패턴 천이 개요도 및 신호 특징을 활용하여 확장된 제2 확장신호(S2)를 나타낸다.
도 8은 제3 심볼 전후의 패턴 천이 개요도 및 신호 특징을 활용하여 확장된 제3 확장신호(S3)를 나타낸다.
도 9는 제4 심볼 전후의 패턴 천이 개요도 및 신호 특징을 활용하여 확장된 제4 확장신호(S4)를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 복조장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따른 복조방법의 효과를 나타내는 그래프이다.
1 is a block diagram illustrating a demodulator of a conventional technique.
2 shows a BER curve in a general modulation scheme.
3 is a diagram for explaining a signal used in a demodulation method and a demodulation apparatus according to the present invention.
4 is a view for explaining a signal applicable to a demodulation method and a demodulation apparatus according to the present invention.
5 is a diagram for explaining a demodulation method according to the present invention.
6 shows a first extension signal S 1 extended by using a schematic diagram of a pattern transition before and after the first symbol and signal characteristics.
7 shows a second extension signal S 2 extended by using a schematic diagram of a pattern transition before and after the second symbol and signal characteristics.
8 shows a third extended signal S 3 extended using a schematic diagram of pattern transition before and after the third symbol and signal characteristics.
9 shows a fourth extended signal S 4 extended by using a schematic diagram of pattern transition before and after the fourth symbol and signal characteristics.
10 is a block diagram showing the configuration of a demodulator according to the present invention.
11 is a graph showing the effect of the demodulation method according to the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 형태는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 형태는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 형태에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 형태 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0012] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0013] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents to those claimed. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.

도 3은 본 발명에 따른 복조방법 및 복조장치에 이용되는 신호를 설명하는 도면이다. 도 3에 도시된 신호는 바이페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 코딩 신호를 예시한다. 도 3의 상단에는 FM0 기저함수(Basis Function)와 FM0 생성기 상태도(Generator State Diagram)가 도시되어 있고, 하단에는 FM0 심볼과 FM0 시퀀스(sequences)가 도시되어 있다. 3 is a diagram for explaining a signal used in a demodulation method and a demodulation apparatus according to the present invention. The signal shown in FIG. 3 exemplifies a Bi-phase-space line coded signal. 3, an FM0 basis function and an FM0 generator state diagram are shown in the upper part of FIG. 3, and an FM0 symbol and an FM0 sequence are shown in the lower part.

바이페이즈 스페이스 코딩은 변조할 신호가 0이면 한 비트(bit)동안 1번의 천이(Transition)를 일으키고, 변조할 신호가 1이면 한 비트 동안 2번의 천이를 일으키는 코딩을 의미한다. Bi-phase space coding refers to coding in which one transition is made for one bit when the signal to be modulated is 0, and when the signal to be modulated is 1, two transitions are made during one bit.

도 3의 FM0 시퀀스를 보면, 바이페이즈 스페이스 라인 코딩 신호는 00, 01, 10, 11일 때, 심볼의 경계에서 항상 위상이 반전되는 특징을 갖는다. 다시 말해, 0→0, 0→1, 1→0, 1→1 모두에서 위상이 반전되는 특징을 갖는다. Referring to the FM0 sequence of FIG. 3 , when the biphase space line coding signal is 00, 01, 10, or 11, the phase is always inverted at the boundary of the symbol. In other words, it has a characteristic that the phase is inverted in all of 0→0, 0→1, 1→0, and 1→1.

도 4는 본 발명에 따른 복조방법 및 복조장치에 적용 가능한 신호를 설명하는 도면이다. 도 3에서 설명한 바이페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 코딩 신호와 마찬가지로, 바이페이즈 마크(Bi-phase mark) 코딩 신호 역시 심볼의 경계에서 항상 위상이 반전되는 특징을 갖는다. 4 is a view for explaining a signal applicable to a demodulation method and a demodulation apparatus according to the present invention. Like the bi-phase-space line coded signal described with reference to FIG. 3 , the bi-phase mark coded signal also has a characteristic that the phase is always inverted at the boundary of the symbol.

도 4를 참조하면, 데이터 시퀀스가 1100100011인 경우, 1→1, 1→0, 0→0, 0→1, 1→0, 0→0, 0→0, 0→1, 1→1 모두에서 위상인 반전된다. 이는, 바이페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 코딩 신호와 바이페이즈 마크(Bi-phase mark) 코딩 신호의 심볼이 갖는 특성에 기초한 것으로, 본 발명은 바이페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 코딩 신호와 바이페이즈 마크(Bi-phase mark) 코딩 신호를 수신 신호로 이용하는 경우, 심볼 디시젼(symbol decision)에 사용되는 에너지의 양을 2배로 늘림으로써 복조 성능을 향상시키는 방법 및 장치를 제안한다.4, when the data sequence is 1100100011, in all of 1→1, 1→0, 0→0, 0→1, 1→0, 0→0, 0→0, 0→1, and 1→1 phase is reversed. This is based on the characteristics of the symbols of a bi-phase-space line coded signal and a bi-phase mark coded signal, and the present invention provides a bi-phase-space line (Bi-phase-space) line. line) A method and apparatus for improving demodulation performance by doubling the amount of energy used for symbol decision when using a coded signal and a bi-phase mark coded signal as a received signal. suggest

도 5는 본 발명에 따른 복조방법을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 안테나를 통해 신호(r(t))를 수신한다. 수신 신호(r(t))는 위에서 언급한 바와 같이, 바이 페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 또는 바이 페이즈 마크(Bi-phase-mark)로 코딩된 신호인 것이 바람직하다.5 is a diagram for explaining a demodulation method according to the present invention. First, a signal r(t) is received through an antenna. As mentioned above, the received signal r(t) is preferably a signal coded with a bi-phase-space line or a bi-phase-mark.

이후, 수신된 신호에 대한 상관(correlation)값을 산출한다. 이때, 본 발명에서는 제1 내지 제n 참조신호(s1(t) 내지 sn(t))가 갖는 주기의 전후 반주기를 확장한 확장신호(S1(t) 내지 Sn(t))와 상기 수신 신호의 상관값을 산출하기 위한 상관 연산을 수행한다. 제1 내지 제n 참조신호(s1(t) 내지 sn(t)(복조 참조 신호, 참조 함수)는 곱셈기에 의해서 수신 신호와 곱해진 뒤 적분되는데, 적분 구간은 항상 2T로 확장되어 있다. 즉, 확장신호(S1(t) 내지 Sn(t))의 적분구간은 참조신호(s1(t) 내지 sn(t)가 갖는 주기의 2배에 해당한다. 이는 한 주기를 갖는 참조신호(s1(t) 내지 sn(t))가 아닌, 전후 반주기가 확장된 확장신호(S1(t) 내지 Sn(t))를 이용하기 때문이다.Thereafter, a correlation value for the received signal is calculated. At this time, in the present invention, the first to nth reference signals (s 1 (t) to s n (t)) have extended signals S 1 (t) to S n (t)) and A correlation operation is performed to calculate a correlation value of the received signal. The first to nth reference signals s 1 (t) to s n (t) (demodulation reference signal, reference function) are integrated after being multiplied with the received signal by a multiplier, and the integration period is always extended to 2T. That is, the integration period of the extension signals S 1 (t) to S n (t) corresponds to twice the period of the reference signals s 1 (t) to s n (t). This is because, instead of the reference signals s 1 (t) to s n (t), the extended signals S 1 (t) to S n (t) having an extended front and rear half period are used.

구체적으로, 본 발명에서 상관 연산은 제1 내지 제n 참조신호가 갖는 주기의 이전 반주기에서 이후 반주기로 영역이 확장된 확장신호(S1(t) 내지 Sn(t))를, 바이 페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 또는 바이 페이즈 마크(Bi-phase-mark)로 코딩된 수신 신호에 코릴레이션함으로써 이루어진다. 이렇게 하면, 심볼 디시젼에 사용되는 에너지의 양이 2배로 늘어나게 된다. Specifically, in the present invention, the correlation operation is performed on the extension signals S 1 (t) to S n (t), the region of which is extended from the previous half cycle to the subsequent half cycle of the cycle of the first to nth reference signals, and the bi-phase space This is achieved by correlating a received signal coded with a line (Bi-phase-space line) or a bi-phase-mark (Bi-phase-mark). In this way, the amount of energy used for symbol decision is doubled.

일반적으로, 신호의 에너지는 아래와 수학식1과 같이 정의될 수 있다. 이때, 신호 함수가 a의 최대값을 갖는 구형파라면, a2T의 에너지를 갖게 된다.In general, the energy of a signal can be defined as in Equation 1 below. At this time, if the signal function is a square wave having a maximum value of a, it has an energy of a 2 T.

Figure 112020050465882-pat00002
Figure 112020050465882-pat00002

(g(t)는 펄스 함수,

Figure 112020050465882-pat00003
는 신호 함수의 에너지, t는 시간, T는 주기)(g(t) is the pulse function,
Figure 112020050465882-pat00003
is the energy of the signal function, t is time, T is period)

종래의 한 주기를 갖는 참조신호를 이용한 코릴레이션이 아닌, 본 발명과 같이 이전 반주기에서 이후 반주기로 확장한 확장신호(Sn)를 이용하여 코릴레이션을 취하게 되면, 주기가 2배(2T)로 확장되므로 에너지의 양도 2배로 늘어나게 된다.When correlation is taken using the extension signal Sn extended from the previous half cycle to the next half cycle as in the present invention, instead of the conventional correlation using a reference signal having one cycle, the cycle is doubled (2T). As it expands, the amount of energy is also doubled.

결국, 확장신호(S1 내지 Sn)에 의한 상관 연산 결과값의 에너지는 확장 전 제1 내지 제n 참조신호(s1 내지 sn)에 의한 상관 연산값이 갖는 에너지의 2배에 대응하게 된다. 이때, 샘플 출력 시점도, 종래 기술의 kT시점(도 1 참조)인 것에 비해, 본 발명에서는 2kT(도 5 참조)로 확장될 수 있다.As a result, the energy of the correlation operation result by the extension signals S 1 to S n corresponds to twice the energy of the correlation operation value by the first to n-th reference signals s 1 to s n before the expansion. do. In this case, the sample output time may also be extended to 2 kT (refer to FIG. 5) in the present invention, compared to the kT time of the prior art (refer to FIG. 1).

도 6은 제1 심볼 전후의 패턴 천이 개요도 및 신호 특징을 활용하여 확장된 제1 확장신호(S1)를 나타낸다. 6 shows a first extension signal S 1 extended by using a schematic diagram of a pattern transition before and after the first symbol and signal characteristics.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 심볼 전후에 각각 제2 심볼과 제3 심볼이 있는 경우, 제1 심볼 전후에 각각 제2 심볼과 제4 심볼이 있는 경우, 제1 심볼 전후에 각각 제4 심볼과 제3 심볼이 있는 경우, 제1 심볼 전후에 각각 제4 심볼과 제4 심볼이 있는 경우 모두에 있어서, 전후 반주기를 확장하여도 모두 동일한 파형을 갖는 제1 확장신호(S1)로 대표될 수 있다. 즉, 확장 전 심볼의 주기가 T라면, 제1 확장신호(S1)는 전 반주기(-1/2T)와 후 반주기(1/2T)가 확장될 수 있다. As shown in FIG. 6 , when there are a second symbol and a third symbol before and after the first symbol, respectively, when there are a second symbol and a fourth symbol before and after the first symbol, respectively, a fourth symbol before and after the first symbol When there is a symbol and a third symbol, in both cases where there is a fourth symbol and a fourth symbol before and after the first symbol, it is represented by the first extension signal S 1 having the same waveform even when the front and rear half-cycles are extended can be That is, if the period of the symbol before the extension is T, the first extension signal S 1 may be extended by a first half period (-1/2T) and a second half period (1/2T).

도 7은 제2 심볼 전후의 패턴 천이 개요도 및 신호 특징을 활용하여 확장된 제2 확장신호(S2)를 나타낸다. 7 shows a second extension signal S 2 extended by using a schematic diagram of a pattern transition before and after the second symbol and signal characteristics.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 심볼 전후에 각각 제2 심볼과 제1 심볼이 있는 경우, 제2 심볼 전후에 각각 제2 심볼과 제2 심볼이 있는 경우, 제2 심볼 전후에 각각 제4 심볼과 제1 심볼이 있는 경우, 제2 심볼 전후에 각각 제4 심볼과 제2 심볼이 있는 경우 모두에 있어서, 전후 반주기를 확장하여도 모두 동일한 파형을 갖는 제2 확장신호(S2)로 대표될 수 있다. 즉, 확장 전 심볼의 주기가 T라면, 제2 확장신호(S2)는 전 반주기(-1/2T)와 후 반주기(1/2T)가 확장될 수 있다. As shown in FIG. 7 , when there is a second symbol and a first symbol before and after the second symbol, respectively, when there are a second symbol and a second symbol before and after the second symbol, respectively, a fourth symbol before and after the second symbol, respectively When there is a symbol and a first symbol, in both cases where there is a fourth symbol and a second symbol before and after the second symbol, it is represented by the second extension signal S 2 having the same waveform even when the front and rear half-cycles are extended can be That is, if the period of the symbol before the extension is T, the second extension signal S 2 may be extended by a first half period (-1/2T) and a second half period (1/2T).

도 8은 제3 심볼 전후의 패턴 천이 개요도 및 신호 특징을 활용하여 확장된 제3 확장신호(S3)를 나타낸다. 8 shows a third extended signal S 3 extended using a schematic diagram of pattern transition before and after the third symbol and signal characteristics.

도 8에 도시된 바와 같이, 제3 심볼 전후에 각각 제1 심볼과 제3 심볼이 있는 경우, 제3 심볼 전후에 각각 제1 심볼과 제3 심볼이 있는 경우, 제3 심볼 전후에 각각 제3 심볼과 제3 심볼이 있는 경우, 제3 심볼 전후에 각각 제3 심볼과 제3 심볼이 있는 경우 모두에 있어서, 전후 반주기를 확장하여도 모두 동일한 파형을 갖는 제3 확장신호(S3)로 대표될 수 있다. 즉, 확장 전 심볼의 주기가 T라면, 제3 확장신호(S3)는 전 반주기(-1/2T)와 후 반주기(1/2T)가 확장될 수 있다. As shown in FIG. 8 , when there is a first symbol and a third symbol before and after the third symbol, respectively, when there is a first symbol and a third symbol before and after the third symbol, respectively, a third symbol before and after the third symbol When there is a symbol and a third symbol, in both cases where there is a third symbol and a third symbol before and after the third symbol, it is represented by a third extension signal (S 3 ) having the same waveform even when the front and rear half-cycles are extended can be That is, if the period of the symbol before the extension is T, the third extension signal S 3 may be extended by a first half period (-1/2T) and a second half period (1/2T).

도 9는 제4 심볼 전후의 패턴 천이 개요도 및 신호 특징을 활용하여 확장된 제4 확장신호(S4)를 나타낸다. 9 shows a fourth extended signal S 4 extended by using a schematic diagram of pattern transition before and after the fourth symbol and signal characteristics.

도 9에 도시된 바와 같이, 제4 심볼 전후에 각각 제1 심볼과 제1 심볼이 있는 경우, 제4 심볼 전후에 각각 제1 심볼과 제2 심볼이 있는 경우, 제4 심볼 전후에 각각 제3 심볼과 제1 심볼이 있는 경우, 제4 심볼 전후에 각각 제3 심볼과 제2 심볼이 있는 경우 모두에 있어서, 전후 반주기를 확장하여도 모두 동일한 파형을 갖는 제4 확장신호(S4)로 대표될 수 있다. 즉, 확장 전 심볼의 주기가 T라면, 제4 확장신호(S4)는 전 반주기(-1/2T)와 후 반주기(1/2T)가 확장될 수 있다. As shown in FIG. 9 , when there is a first symbol and a first symbol before and after the fourth symbol, respectively, when there is a first symbol and a second symbol before and after the fourth symbol, respectively, a third symbol before and after the fourth symbol When there is a symbol and a first symbol, in both cases where there is a third symbol and a second symbol before and after the fourth symbol, it is represented by a fourth extension signal S 4 having the same waveform even when the front and rear half-cycles are extended can be That is, if the period of the symbol before the extension is T, the fourth extension signal S 4 may be extended by a first half period (-1/2T) and a second half period (1/2T).

이는, 본 발명에 따른 복조방법 및 복조장치에서 이용되는 수신신호가 심볼의 경계에서 항상 위상이 반전되는 특징을 갖는 바이페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 코딩 신호 또는 바이페이즈 마크(Bi-phase mark) 코딩 신호이기 때문이다.This is a bi-phase-space line coding signal or a bi-phase mark (Bi-phase-space line) coded signal having a characteristic that the phase of the received signal used in the demodulation method and the demodulation apparatus according to the present invention is always inverted at the boundary of the symbol. phase mark) because it is a coded signal.

도 10은 본 발명에 따른 복조장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 복조장치(100)는 수신기(110), 상관 연산기(120) 및 결정기(130)를 포함한다.10 is a block diagram showing the configuration of a demodulator according to the present invention. As shown in FIG. 10 , the demodulator 100 includes a receiver 110 , a correlator 120 , and a determiner 130 .

수신기(110)는 바이 페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 또는 바이 페이즈 마크(Bi-phase-mark)로 코딩된 신호를 수신한다. The receiver 110 receives a signal coded with a bi-phase-space line or a bi-phase-mark.

상관 연산기는 제1 내지 제n 참조신호가 갖는 주기의 전후 반주기를 확장한 확장신호를 상기 신호에 대하여 코릴레이션한다. 이때, 확장신호에 의한 상관 연산 결과값이 갖는 에너지는 제1 내지 제n 참조신호에 의한 상관 연산값이 갖는 에너지의 2배에 대응할 수 있다. 구체적으로, 상관 연산기는 아래의 수학식2를 이용하여 상관 연산을 수행한다. 확장신호의 적분구간이 적분구간이 2T로 늘어난다. 즉, 확장신호의 적분구간이 한 주기의 이전 반주기에서 이후 반주기까지 확장된다. 이에 따라, 위에서 설명한 바와 같이 심볼 디시젼에 사용되는 신호의 에너지는 2배로 늘어나게 되어 복조 성능을 향상시킬 수 있게 된다.The correlator correlates an extension signal obtained by extending the front and rear half-cycles of the first to n-th reference signals with respect to the signal. In this case, the energy of the correlation calculation result by the extension signal may correspond to twice the energy of the correlation calculation value by the first to nth reference signals. Specifically, the correlation operator performs a correlation operation using Equation 2 below. The integral section of the extended signal is increased to 2T. That is, the integral section of the extended signal is extended from the previous half cycle of one cycle to the next half cycle. Accordingly, as described above, the energy of a signal used for symbol decision is doubled, so that demodulation performance can be improved.

Figure 112020050465882-pat00004
Figure 112020050465882-pat00004

(k는 정수, r(t)는 수신 신호, Sn(t)는 확장신호, t는 시간)(k is an integer, r(t) is the received signal, S n (t) is the extended signal, and t is the time)

결정기(130)는 상관 연산기(120)에서 산출된 제1 내지 제n 연산 결과값을 비교하여 상관도가 가장 높은 신호를 결정한다. The determiner 130 compares the first to nth operation result values calculated by the correlation operator 120 to determine the signal having the highest correlation.

도 11은 본 발명에 따른 복조방법의 효과를 나타내는 도면이다. 도 11은 바이페이즈 스페이스 라인으로 코딩된 랜덤한 비트(bit)에 대하여 몬테 카를로 시뮬레이션을 수행한 결과를 나타내는 그래프이다.11 is a diagram showing the effect of the demodulation method according to the present invention. 11 is a graph illustrating a result of performing Monte Carlo simulation on random bits coded with bi-phase space lines.

도 11에 도시된 바와 같이, 종래의 복조기(conventional)와 본 발명에 따른 복조장치(proposed)의 BER 커브를 참조하면, BER 10-3 기준으로 대략 3dB의 SNR이 개선된 것을 확인할 수 있었고, 이는, 본 발명에 따른 복조방식이 종래기술 대비 복조성능의 월등한 향상을 도모하는 것을 증명한다.11, referring to the BER curves of the conventional demodulator and the demodulator according to the present invention, it was confirmed that the SNR of approximately 3 dB was improved based on BER 10 -3, which , proves that the demodulation method according to the present invention achieves a superior improvement in demodulation performance compared to the prior art.

본 발명에 따른 복조장치 및 복조방법에 의하면, 기존의 복조기의 구조 변경 없이 참조 심볼의 확장만으로 2배의 성능 향상을 기대할 수 있고, 이미 구현되어 있는 하드웨어의 구성에 따라 펌웨어 업데이트 등의 수단을 통한 설정값 변경만으로 복조 성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.According to the demodulation apparatus and demodulation method according to the present invention, it is possible to expect double performance improvement only by extending the reference symbol without changing the structure of the existing demodulator, and through means such as firmware update according to the hardware configuration already implemented. Demodulation performance can be greatly improved only by changing the setting value.

이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the above embodiments are included in one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified with respect to other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiment has been mainly described in the above, this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the above in the range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications not illustrated are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be implemented with modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

100: 복조장치
110: 수신기
120: 상관 연산기
130: 결정기
100: demodulator
110: receiver
120: correlation operator
130: crystallizer

Claims (8)

바이 페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 또는 바이 페이즈 마크(Bi-phase-mark)로 코딩된 신호를 수신하는 수신 단계; 및
상관 연산을 위한 참조신호(reference symbol)가 갖는 주기의 전후 반주기를 확장한 확장신호와 상기 신호의 상관값을 산출하는 상관연산 단계;를 포함하고,
상기 확장신호는 상기 참조신호와 동일한 파형을 갖는 복조방법.
a receiving step of receiving a signal coded with a bi-phase-space line or a bi-phase-mark; and
A correlation operation step of calculating the correlation value of the signal and the extension signal extending the front and rear half periods of the period of the reference signal for the correlation operation;
The extension signal has the same waveform as the reference signal.
제1항에 있어서,
상기 상관연산 단계에서 연산된 제1 내지 제n 상관연산 결과값을 비교하여 상관도가 가장 높은 신호를 결정하는 단계;를 더 포함하는 복조방법.
According to claim 1,
and determining a signal having the highest degree of correlation by comparing first to n-th correlation calculation result values calculated in the correlation calculation step.
제1항에 있어서,
상기 확장신호에 의한 상관연산 결과값이 갖는 에너지는 상기 참조신호에 의한 상관 연산값이 갖는 에너지의 2배에 대응하는 복조방법.
According to claim 1,
The energy of the correlation operation result by the extension signal corresponds to twice the energy of the correlation operation value by the reference signal.
제1항에 있어서,
상기 확장신호의 적분구간은 상기 참조신호가 갖는 주기의 2배에 해당하는 복조방법.
According to claim 1,
The integration period of the extension signal corresponds to twice the period of the reference signal.
신호를 수신하는 수신기;
상관 연산을 위한 참조신호(reference symbol)가 갖는 주기의 전후 반주기를 확장한 확장신호와 상기 신호의 상관값을 산출하는 상관 연산기;를 포함하고,
상기 상관 연산기는 아래의 수학식을 이용하여 상관연산을 수행하고,
상기 수신기에서 수신된 신호는 바이 페이즈 스페이스 라인(Bi-phase-space line) 또는 바이 페이즈 마크(Bi-phase-mark)로 코딩된 신호이며,
상기 확장신호는 상기 참조신호와 동일한 파형을 갖는 복조장치.
[수학식]
Figure 112021047665397-pat00005

(k는 정수, r(t)는 수신 신호, Sn(t)는 확장신호, t는 시간)
a receiver for receiving a signal;
Including; and a correlation calculator for calculating the correlation value of the extension signal and the signal extending the front and rear half-cycles of the period of the reference signal (reference symbol) for correlation calculation;
The correlation calculator performs a correlation operation using the following equation,
The signal received by the receiver is a signal coded with a bi-phase-space line or a bi-phase-mark,
The extension signal has the same waveform as the reference signal.
[Equation]
Figure 112021047665397-pat00005

(k is an integer, r(t) is the received signal, S n (t) is the extended signal, and t is the time)
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 상관 연산기에서 산출된 제1 내지 제n 연산 결과값을 비교하여 상관도가 가장 높은 신호를 결정하는 결정기;를 더 포함하는 복조장치.
6. The method of claim 5,
and a determiner configured to determine a signal having the highest degree of correlation by comparing first to n-th operation result values calculated by the correlation calculator.
제5항에 있어서,
상기 확장신호에 의한 상관 연산 결과값이 갖는 에너지는 상기 참조신호에 의한 상관 연산값이 갖는 에너지의 2배에 대응하는 복조장치.
6. The method of claim 5,
The energy of the correlation calculation result by the extension signal corresponds to twice the energy of the correlation calculation value by the reference signal.
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