KR19980068146A

KR19980068146A - How to set the optimum threshold of continuous phase frequency keying (M-CPFSK) receiver

Info

Publication number: KR19980068146A
Application number: KR1019970004612A
Authority: KR
Inventors: 이광복; 정연균
Original assignee: 이광복
Priority date: 1997-02-15
Filing date: 1997-02-15
Publication date: 1998-10-15
Also published as: KR100219773B1

Abstract

본 발명은 M-CPFSK 신호 수신기의 최적의 문턱값 설정에 관한 것으로, M-CPFSK 신호를 LDI 수신기와 LDL 수신기로 수신하는 경우, 전송심볼(symbol)을 검출하는 심볼 판정기(decision device)의 판정기준을 신호간의 간섭과 잡음에 의한 영향을 고려한 최적의 값으로 설정하는 방법을 제시한다.The present invention relates to setting an optimal threshold value of an M-CPFSK signal receiver. In the case of receiving an M-CPFSK signal from an LDI receiver and an LDL receiver, a decision of a symbol decision device for detecting a transmission symbol is performed. We present a method to set the standard to an optimal value considering the effects of interference and noise between signals.

본 발명에 따른 연속위상 주파수키잉(M-CPFSK) 수신기의 최적 문턱값 설정방법은, 안테나를 통해 수신되어 검파수단을 거쳐 심볼판정기로 입력되는 연속위상 주파수키잉 신호의 판정을 위해 상기 심볼판정기의 문턱값을 인접한 신호간의 간섭과 잡음의 영향에 의해 주파수 편이에 따라 달라지는 비대칭 확률분포를 이용하여, 인접한 두 신호값 중 작은값과 두 신호값의 중심값의 사이값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.The method for setting an optimum threshold value of a continuous phase frequency keying (M-CPFSK) receiver according to the present invention includes a method of determining a continuous phase frequency keying signal received through an antenna and input to a symbol determiner through a detection means. The threshold value is set to a value between a small value of two adjacent signal values and a center value of two signal values by using an asymmetric probability distribution that varies with frequency shift due to interference and noise between adjacent signals.

Description

How to set the optimum threshold of continuous phase frequency keying (M-CPFSK) receiver

본 발명은 M-CPFSK(연속위상 주파수키잉) 수신기의 비트 에러율을 최소화하기 위한 최적의 문턱값(threshold) 설정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전송 심볼(symbol)을 검출하는 심볼 판정기(decision device)의 판정기준을 잡음에 의한 영향의 확률분포도를 고려하여 최적의 값으로 설정하기 위한 연속위상 주파수키잉(M-CPFSK) 수신기의 최적 문턱값 설정방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optimal threshold setting method for minimizing bit error rate of M-CPFSK receiver. More particularly, the present invention relates to a symbol determiner for detecting a transmission symbol. The present invention relates to a method of setting an optimal threshold value of a continuous phase frequency keying (M-CPFSK) receiver for setting a determination criterion of a device) to an optimal value in consideration of a probability distribution diagram of an effect of noise.

무선 통신을 위한 신호 표현 방법은 크게 신호의 크기(amplitude), 주파수(frequency), 그리고 위상(phase)을 이용하는 방법의 세 가지가 있다. 연속위상 주파수키잉(CPFSK) 신호는 위 세 가지 신호표현 방법 중 주파수를 이용하는 방법에 해당하며, 송신단의 정보(data)에 따라 전송 신호의 주파수를 달리함으로써 구현된다. 예를 들면, +1, -1을 보내는 경우 반송파 주파수(carrier frequency)를 f_c, 주파수 편이(frequency deviation)를 f₁이라 할 때, +1의 정보는 f_c+ f₁의 주파수를 갖는 신호가 되고 -1의 정보는 f_c- f₁의 주파수를 갖는 신호를 나타내어진다.There are three ways of representing a signal for wireless communication, using amplitude, frequency, and phase. The CPFSK signal corresponds to a method using a frequency among the above three signal expression methods, and is implemented by changing a frequency of a transmission signal according to data of a transmitter. For example, when +1 and -1 are sent, when a carrier frequency is f _c and a frequency deviation is f ₁ , the information of +1 is a signal having a frequency of f _c + f ₁ . Information of -1 represents a signal having a frequency of f _c -f ₁ .

M-CPFSK는 M개의 심볼, 즉 M 개의 주파수를 갖는 CPFSK 신호이다. 일반적으로 M은 M=2ⁿ의 값으로 설정되며, 이때 n은 한 심볼이 나타내는 비트의 수가 된다. 2 레벨 CPFSK 신호의 경우 가능한 심볼의 수 M=2이므로 한 심볼로부터 얻을 수 있는 비트의 수는 1개이며 0과 1이 가능하다. 4 레벨 CPFSK의 경우 M=4 이므로 한 심볼로부터 얻을 수 있는 비트의 수는 2개가 되며 00, 01, 10, 11이 가능한 이진표현(binary representation) 이다.The M-CPFSK is a CPFSK signal having M symbols, that is, M frequencies. In general, M is set to a value of M = 2 ⁿ , where n is the number of bits represented by a symbol. In the case of a two-level CPFSK signal, since the number of possible symbols M = 2, the number of bits that can be obtained from one symbol is one, and 0 and 1 are possible. In the case of 4-level CPFSK, since M = 4, the number of bits that can be obtained from one symbol is two, and a binary representation of 00, 01, 10, and 11 is possible.

M-CPFSK 기술을 이용한 대표적인 통신수단의 예로는 무선호출기를 들 수 있으며 이와 관련된 복조 기술은 크게 대역통과필터(BPF)를 이용하는 방법과 도 2와 같이 LDI 수신기를 사용하는 방법의 두가지로 나눌 수 있다.An example of a representative communication means using the M-CPFSK technology is a radio pager, and the related demodulation techniques can be classified into two methods, a bandpass filter (BPF) and an LDI receiver as shown in FIG. 2. .

대역통과 필터를 이용하는 방법은 전송단에서 보내는 신호를 각 신호에 해당하는 주파수만을 통과시킬 수 있는 필터들을 이용하여 각 필터들의 출력 중 가장 큰 값을 전송신호로 검출해 내는 장치이다. 이는 전송 신호의 주파수에 따른 에너지를 측정하여 신호를 검출해내는 장치로서 도 1의 구성도를 갖는다.The bandpass filter is a device that detects the largest value of the output of each filter as a transmission signal by using the filters that can pass the signal transmitted from the transmitter only the frequency corresponding to each signal. This is a device for detecting a signal by measuring the energy according to the frequency of the transmission signal has a configuration of FIG.

또 다른 한가지 기술인 LDI 수신기를 사용하는 방법은 전송신호의 주파수에 따른 에너지를 검출하는 대역통과필터 방식과 달리 주파수 변별기(discriminator)를 이용하여 송신신호의 주파수를 직접 구해냄으로써 신호를 검출하는 장치로서, 도 2의 구성도를 갖는다. 잡음이 없는 2 레벨 CPFSK 신호를 검출하는 경우 주파수 변별기의 출력은 도 4와 같이 구분가능한 2개의 값을 가지며, 4 레벨 CPFSK 신호를 검출하는 경우 출력dms 도 5와 같이 구분가능한 4개의 값을 갖게 된다. M-CPFSK 신호가 채널을 통과하여 잡음이 섞인 경우, 도 4, 도 5의 주파수 변별기 출력은 각각 도 6, 도 7과 같은 왜곡(distortion)이 가해진 형태가 된다.Another method using an LDI receiver is a device for detecting a signal by directly obtaining a frequency of a transmission signal using a frequency discriminator, unlike a bandpass filter method for detecting energy according to a frequency of a transmission signal. 2 has a configuration diagram. When detecting a two-level CPFSK signal without noise, the output of the frequency discriminator has two distinct values as shown in FIG. 4, and when detecting a four-level CPFSK signal, the output dms has four distinct values as shown in FIG. 5. do. When the M-CPFSK signal passes through the channel and the noise is mixed, the frequency discriminator outputs of FIGS. 4 and 5 are in the form of distortions as shown in FIGS. 6 and 7, respectively.

수신 심볼의 판정은 심볼 시간의 중심에서 샘플(sample)을 취하여 그 값을 정해진 문턱값(threshold)과 비교함으로서 이루어진다. 문턱값 설정은 종래기술을 따르면 인접한 신호점간의 중심점을 택하게 된다. 2 레벨의 경우 문턱값은 주파수 변별기 출력이 0인 값(65)을 기준으로 심볼을 판정한다. 즉, 수신값이 문턱값보다 클 때 심볼은 1로 판정되고 문턱값보다 작을 때 -1 로 판정된다. 도 4와 도 6을 비교할 때 시간 (61), (62), (63)일 때의 심볼은 오류없이 판정되는 예이고 시간 (64)의 심볼은 오류가 발생하는 예이다. 4 레벨의 경우도 마찬가지로 심볼 시간(symbol duration)의 중심에서 수신값을 택하지만 수신 심볼의 판정을 위한 문턱값은 3개가 필요하다. 따라서 도 5의 주파수 변별기 출력에 잡음이 섞이는 경우는 도 7과 같이 나타나게 되며 이때 수신 심볼을 결정하는 문턱값은 (75), (76), (77)과 같이 인접한 신호값의 중심값이 된다. 시간 (71), (72), (74)의 샘플들은 오류없이 판정되는 예이고 시간(73)의 샘플은 오류로 판정되는 예이다.Determination of the received symbol is made by taking a sample at the center of the symbol time and comparing the value to a predetermined threshold. The threshold setting takes the center point between adjacent signal points according to the prior art. In the case of two levels, the threshold value determines the symbol based on the value 65 at which the frequency discriminator output is zero. That is, the symbol is determined to be 1 when the received value is greater than the threshold and -1 when it is less than the threshold. When comparing Figs. 4 and 6, the symbols at times 61, 62, and 63 are examples without errors and the symbols at time 64 are examples with errors. In the case of four levels, the reception value is selected at the center of the symbol duration, but three thresholds for determination of the reception symbol are required. Therefore, when noise is mixed in the output of the frequency discriminator of FIG. 5, the noise is displayed as shown in FIG. 7, and the threshold for determining the received symbol is the center of adjacent signal values as shown in (75), (76), and (77). . Samples of time 71, 72, and 74 are examples that are determined without errors and samples of time 73 are examples that are determined to be errors.

위의 두 기술이 현재 가장 많이 이용되고 있는 분야는 무선 호출기 부문이며 2 레벨 CPFSK 신호가 채택되고 있다. 하지만 점점 더 많아지는 무선호출 서비스에 대한 요구에 의해 같은 시간내에 보다 많은 정보를 보내기 위해 2 레벨 이상의 CPFSK 신호가 요구되고 있는 상황으로 국내와 국외의 무선호출 신호가 점차 4 레벨 CPFSK 신호로 바뀌고 있다.The two most common uses of the above two technologies are in the wireless pager sector, where two-level CPFSK signals are adopted. However, due to the increasing demand for radio calling service, more than two levels of CPFSK signals are required to send more information within the same time, so domestic and overseas radio calling signals are gradually changing to four-level CPFSK signals.

2 레벨 이상의 CPFSK 신호가 LDI 수신기 또는 LDL 수신기를 이용하여 수신될 경우, 수신 신호의 확률분포는 인접한 두 신호의 중심에 대하여 대칭이 되지 않고 보내어진 신호 즉, 주파수 편이에 따라 다른 형태를 갖는다. 따라서, 종래의 기술과 같이 두 신호값의 중심값을 문턱값으로 택할 경우 전체 수신 성능의 저하를 가져올 수 있으며 또한 한 심볼로부터 검출되는 각 비트의 에러율(ber)차이가 커지는 문제가 발생한다.When two or more levels of CPFSK signals are received using an LDI receiver or an LDL receiver, the probability distribution of the received signals is not symmetrical with respect to the centers of two adjacent signals, but may vary according to the transmitted signal, that is, the frequency shift. Therefore, as in the prior art, when the center value of two signal values is taken as a threshold, the overall reception performance may be degraded, and a difference in the error rate (ber) of each bit detected from one symbol increases.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 M-CPFSK 신호를 LDI 수신기와 LDL 수신기로 수신하는 경우, 전송 심볼(symbol)을 검출하는 심볼 판정기(decision device)의 판정기준을 신호간의 간섭과 잡음에 의한 영향을 고려한 최적의 값으로 설정하는 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention provides an interference between signals based on a criterion of a decision device for detecting a transmission symbol when an M-CPFSK signal is received by an LDI receiver and an LDL receiver. The purpose of this paper is to propose a method to set the optimal value considering the effects of noise and noise.

도 1 은 대역통과필터(BPF)를 이용한 M-CPFSK 신호 수신기의 구성도,1 is a block diagram of an M-CPFSK signal receiver using a band pass filter (BPF),

도 2 는 본 발명이 적용되는 수신기의 한 실시예로서 리미터(Limiter), 주파수 변별기(Discriminator), 적분기(IntegrateDump filter)를 포함하는 형태의 수신기(이하, LDI 수신기라 한다)의 구성도,2 is a configuration diagram of a receiver (hereinafter, referred to as an LDI receiver) in a form including a limiter, a frequency discriminator, and an integrator dump filter as one embodiment of a receiver to which the present invention is applied;

도 3 은 본 발명이 적용되는 수신기의 또다른 일실시예를 나타내는 것으로서, 도 2 의 적분기(ID filter) 대신 저역통과필터(LPF) 를 사용한 수신기(이하, LDL 수신기라 한다)의 구성도,3 is a view showing another embodiment of a receiver to which the present invention is applied and is a configuration diagram of a receiver (hereinafter referred to as an LDL receiver) using a low pass filter (LPF) instead of an ID filter of FIG.

도 4 는 잡음이 없는 경우의 2 레벨 CPFSK 신호에 대한 주파수 변별기 출력의 예시도,4 is an exemplary diagram of a frequency discriminator output for a two level CPFSK signal in the absence of noise;

도 5 는 잡음이 없는 경우의 4 레벨 CPFSK 신호에 대한 주파수 변별기 출력의 예시도,5 is an exemplary diagram of a frequency discriminator output for a four level CPFSK signal in the absence of noise;

도 6 은 잡음이 섞인 2 레벨 CPFSK 신호에 대한 주파수 변별기 출력의 예시도,6 shows an example of frequency discriminator output for a noisy two level CPFSK signal.

도 7 은 잡음이 섞인 4 레벨 CPFSK 신호에 대한 주파수 변별기 출력의 예시도,7 illustrates an example of a frequency discriminator output for a noisy four level CPFSK signal.

도 8 은 2 레벨 신호의 심볼 판정기(decision device) 입력값의 확률분포도,8 is a probability distribution diagram of a decision device input value of a two-level signal;

도 9 는 4 레벨 CPFSK 신호의 심볼 판정기 입력값의 확률분포도,9 is a probability distribution diagram of symbol determiner input values of a four-level CPFSK signal;

도 10 은 도 7에 대해 본 발명이 제시하는 최적 문턱값 설정 적용예를 나타낸 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an example of setting an optimum threshold value according to the present invention with respect to FIG. 7.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

24, 34 : 중간주파수 필터25, 35 : 리미터24, 34: intermediate frequency filter 25, 35: limiter

26, 36 : 주파수 변별기27 : 적분기26, 36: frequency discriminator 27: integrator

28, 38 : 심볼 판정기37 : 저역통과필터28, 38: symbol determiner 37: low pass filter

본 발명에 따른 연속위상 주파수키잉(M-CPFSK) 수신기의 최적 문턱값 설정방법은, 안테나를 통해 수신되어 검파수단을 거쳐 심볼판정기로 입력되는 연속위상 주파수키잉 신호의 판정을 수행하기 위하여 상기 심볼판정기의 문턱값을 인접한 신호간의 간섭과 잡음에 영향에 의해 주파수 편이에 따라 달라지는 확률분포의 비대칭성을 이용하여, 인접한 두 신호값 중 작은 값과 두 신호값의 중심값의 사이값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.The method for setting an optimum threshold value of a continuous phase frequency keying (M-CPFSK) receiver according to the present invention includes: a symbol plate for performing determination of a continuous phase frequency keying signal received through an antenna and input to a symbol determiner through detection means; The periodic threshold is set to the value between the smaller of the two adjacent signal values and the center of the two signal values by using the asymmetry of the probability distribution that varies with frequency shift due to the interference and noise between adjacent signals. It features.

또한, 상기의 검파수단은 적분기 또는 저역통과필터를 이용하여 구현할 수 있다.In addition, the detection means may be implemented using an integrator or a low pass filter.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 CPFSK 신호 수신에 사용되는 장치의 일실시예를 나타낸다. 송신단에서 보낸 고주파 CPFSK 신호는 채널을 거치면서 부가되는 잡음(noise)과 함께 안테나(21)에 의해 수신되어 이 신호는 수신기 내부의 국부 발진기(L.O. : Local Oscillator)(22) 신호와 믹서(mixer)(23)를 통해 곱해져 중간주파수(IF : intermediate frequency)대로 천이된다. LDI 장치 사용에 적합한 중간 주파수 대의 CPFSK 신호는 중간주파수 필터(IF filter)(24)를 통해 신호 대역밖의 잡음이 제거되고, 리미터(25)를 통해 크기가 조절되며, 주파수 변별기(26)에 의해 주파수 성분이 변별된다. 변별된 주파수 값은 검파수단인 적분기(27)에 의해 심볼 시간(symbol duration)동안 적분되어진다. 이 값은 기저 대역의 CPFSK 신호가 심볼 시간 동안 변화값 위상 값을 나타내며, 심볼 판정기(decision device)(28)에 적용되어 수신신호가 결정된다.2 shows an embodiment of an apparatus used to receive CPFSK signals. The high frequency CPFSK signal sent from the transmitter is received by the antenna 21 along with the noise added through the channel, and this signal is mixed with a local oscillator (LO) signal inside the receiver and a mixer. It is multiplied by 23 and transitioned to an intermediate frequency (IF). CPFSK signals in the middle frequency band suitable for use in LDI devices are filtered out of the signal band by an IF filter 24, scaled by the limiter 25, and by a frequency discriminator 26. Frequency components are discriminated. The discriminated frequency value is integrated during symbol duration by the integrator 27, which is a detection means. This value indicates that the baseband CPFSK signal represents the change phase phase value during symbol time, and is applied to a symbol decision device 28 to determine the received signal.

도 3은 도 2의 수신기의 변형된 또다른 일실시예이다. 도 2의 경우와 달리 주파수 변별기(26)의 출력을 적분기(27) 대신 다른 검파수단인 저역통과필터(37)에 적용시킨 형태로서, 저역통과필터(37)는 적분기(27)와 비슷한 역할을 한다.3 is another modified embodiment of the receiver of FIG. Unlike the case of FIG. 2, the output of the frequency discriminator 26 is applied to the low pass filter 37, which is another detection means instead of the integrator 27, and the low pass filter 37 plays a role similar to that of the integrator 27. Do it.

LDI 수신기와 LDL 수신기는 각각 적분기(27)와 저역통과필터(37)의 출력을 심볼 판정기(28)(38)에 적용함으로써 수신 신호를 결정한다. 만약 수신 신호에 잡음이 섞이지 않는다면 심볼 판정기(28)(30)의 입력은 도 4 또는 도 5와 같이 전송 신호에 해당하는 값만을 취하게 되므로 문턱값을 중심점으로 취하는 경우 아무런 오류없이 신호를 검출해 낼 수 있다. 그러나, 수신 신호에 잡음이 섞이게 되는 경우, 수신 신호는 왜곡된 형태로 나타나게 되므로 도 4와 같은 2 레벨 시스템의 신호는 도 6과 같은 형태가 되고 각 심볼 시간의 중심에서 취한 샘플의 분포는 많은 2 레벨 시스템에서 나타나는, 도 8과 같은 확률분포를 따라 수신값이 넓게 퍼진 형태로 분포하게 된다. 이때 서로 다른 심볼들간의 가능한 수신값의 범위가 서로 겹치게 되는 부분(84)이 발생하게 되므로 수신 신호를 결정하는 기준인 문턱값(threshold)이 설정되어야 한다. 그러나, 서로 다른 심볼들의 수신값의 범위가 겹치는 부분이 있으므로 신호점의 중심점으로 문턱값을 설정하더라도 오류가 생기는 것을 피할 수 없게 된다. 도 8의 경우 비트 에러율을 최소화하는 최적 문턱값은 잡음이 없을 때의 수신값인 신호점(81), 신호점(82)에 대하여 수신값이 갖는 확률분포가 대칭을 이룰 때 두 신호점의 중심에 위치하게 된다. 도 8의 예에서 신호점(81)과 신호점(82)을 구분하는 최적의 결정기준은 문턱값(83)으로 설정된다.The LDI receiver and the LDL receiver determine the received signal by applying the outputs of the integrator 27 and the low pass filter 37 to the symbol determiners 28 and 38, respectively. If noise is not mixed in the received signal, the input of the symbol determiner 28 or 30 takes only a value corresponding to the transmitted signal as shown in FIG. 4 or 5. Therefore, when the threshold is taken as the center point, the signal is detected without any error. I can do it. However, when the received signal is mixed with noise, the received signal appears in a distorted form, so the signal of the two-level system as shown in FIG. 4 becomes as shown in FIG. 6, and the distribution of samples taken at the center of each symbol time is large. According to the probability distribution shown in FIG. 8, the received values are distributed in a wide form. In this case, since a portion 84 where the ranges of possible reception values between different symbols overlap each other occurs, a threshold, which is a reference for determining the reception signal, must be set. However, since the reception ranges of the different symbols overlap each other, an error cannot be avoided even if the threshold value is set as the center point of the signal point. In the case of FIG. 8, the optimal threshold value for minimizing the bit error rate is the center of two signal points when the probability distribution of the received value is symmetric with respect to the signal point 81 and the signal point 82 which are reception values when there is no noise. It is located at. In the example of FIG. 8, an optimal decision criterion for distinguishing the signal point 81 and the signal point 82 is set to a threshold value 83.

도 8에서 최적 문턱값이 두 신호점(81)과 신호점(82)의 중심점인 수신점(83)으로 설정되는 결정적 원인은 각 심볼에 해당하는 확률분포가 동일한 형태를 갖는다는 가정으로부터 가능하다. 만약 각 심볼의 확률분포가 동일한 형태를 갖지 않거나 신호점을 기준으로 대칭을 이루지 않을 때는 인접한 신호점간의 중심점이 최적의 문턱값이 되지 못한다.In FIG. 8, the decisive cause in which the optimum threshold is set to two signal points 81 and a reception point 83 which is the center point of the signal point 82 is possible from the assumption that the probability distribution corresponding to each symbol has the same shape. . If the probability distribution of each symbol does not have the same shape or is not symmetric with respect to the signal points, the center point between adjacent signal points may not be the optimal threshold.

CPFSK 신호가 잡음(noise)이 섞인 채널을 지나 LDI 또는 LDL 장치로 수신될 때 그 신호는 잡음이 없는 경우의 수신값보다 작은 값으로 수신될 확률이 반대의 경우보다 매우 크다는 점이 알려져 있다.It is known that when a CPFSK signal is received by an LDI or LDL device over a noisy channel, the signal has a greater probability of being received with a value less than that of the noisy case than the opposite.

도 9는 4 레벨 CPFSK 신호값(-3, -1, 1, 3)의 확률분포중 반송파 주파수보다 큰 주파수의 신호부분(1, 3)을 나타낸다. 즉, CPFSK 신호는 잡음이 섞이게 되면 잡음이 없는 경우보다 원점(91)에 가까운 수신값을 가질 확률이 높아지는 특성을 지닌다. 또한 잡음에 의한 수신값의 확률분포가 넓은 수신값 집합에 걸쳐 분포하는 것은 주파수 편이(frequency deviation)가 큰 신호, 즉 도 9에서 신호점이 원점으로부터 멀리 떨어진 경우일수록 그 정도가 심해진다. 이는 신호점에 따른 수신값의 확률분포가 그 신호점에 해당하는 주파수 편이에 따라 달라진다는 것을 의미한다. 이 특성은 도 9에서 보면 신호점(93)에 잡음이 섞인 형태로 나타날 수 있는 수신값 집합(97)의 확률이 신호점(92)에 잡음이 섞인 형태로 나타나는 수신값 집합(99)의 확률보다 작고, 신호점(93)에 의한 수신값 집합(98)의 확률이 신호점(92)에 의한 수신값 집합(100)의 확률보다 큰 것으로부터 알 수 있다.Fig. 9 shows signal portions 1 and 3 at frequencies greater than the carrier frequency in the probability distribution of the four level CPFSK signal values (-3, -1, 1, 3). In other words, when the noise is mixed, the CPFSK signal has a higher probability of having a reception value closer to the origin 91 than when there is no noise. In addition, the probability distribution of the reception value due to noise is distributed over a wide set of reception values as the signal having a large frequency deviation, i.e., when the signal point is far from the origin in FIG. This means that the probability distribution of the received value according to the signal point depends on the frequency shift corresponding to the signal point. 9, the probability of the received value set 99, in which the probability of the received value set 97 may appear in the form of mixed noise at the signal point 93, is shown in FIG. 9. It can be seen that the smaller the probability of the received value set 98 by the signal point 93 is greater than the probability of the received value set 100 by the signal point 92.

도 9에서 이진 CPFSK 신호를 가정할 경우, 잡음이 없을 때 수신 신호값은 신호점(92)와 원점(91)을 중심으로 대칭인 점의 두 개로 볼 수 있으며, 이때 두 신호의 확률분포는 원점(91)에 대하여 대칭을 이루므로 두 신호를 판별하는 문턱값은 원점(91)이 된다. 따라서 심볼 판정기(decision device)는 원점(91)을 문턱값으로 수신 신호를 결정한다.In the case of a binary CPFSK signal in FIG. 9, when there is no noise, the received signal value may be viewed as two points symmetrical about the signal point 92 and the origin 91, and the probability distribution of the two signals is the origin. Since it is symmetrical with respect to 91, the threshold for discriminating the two signals becomes the origin 91. Therefore, the symbol decision device determines the received signal with the threshold of the origin 91.

도 9에서, 4 레벨 CPFSK 를 송신신호로 하는 경우, 잡음이 없을 때 신호점은 신호점(92), 신호점(93) 두 개와 이 점들의 원점(91) 대칭인 두 점을 포함하여 네 점이 되며, 잡음이 있을 때는 원점(91)에 대하여만 대칭인 형태의 확률분포를 갖는다. 이 때, 4개의 심볼을 구분하는 기준, 즉, 문턱값은 3개가 필요하다. 3개의 문턱값 중 중앙에 위치하는 값은 이진 CPFSK의 경우와 같이 원점(91)이 된다. 그리고, 종래의 M-CPFSK 수신기의 문턱값 설정방법인 인접한 두 신호점의 중심점을 다른 두 개의 문턱값으로 할 때 이 두 개의 문턱값은 신호점(95)와 그 원점(91) 대칭의 신호점이 다른 하나의 문턱값이 된다. 이와 같은 문턱값 설정방법은 M-CPFSK 신호를 검출하는데 있어서 최적이 되지 못한다. 도 9에서 신호점(92)와 신호점(93)의 중간값으로 문턱값(95)을 선택할 경우, 신호점(93)에 잡음이 섞인 형태로만 나타날 수 있는 수신값 집합(94)이 신호점(92)에 의한 것으로 잘못 판정되게 된다. 이는 오류없이 신호를 검출해낼 수 있는 수신값 집합(94)을 오류로 검출하게 되는 결과를 초래한다. 또한, 도 9에서 문턱값을 신호점(95)로 설정하는 경우, 신호점(93)에 의한 수신값(도 9에서 빗금친 부분)이 문턱값(95)보다 작아 오류가 발생할 확률이 신호점(92)에 의한 수신값(도 9에서 점으로 표시된 부분)이 문턱값(91)보다 작아 오류가 발생할 확률보다 크게 되므로 신호점(93)을 전송할 때의 오류율이 신호점(92)을 전송할 때보다 크게 된다. 이러한 현상은 도 9의 원점(91) 대칭 부분의 확률분포를 통해서도 동일하게 발생한다. 도 9의 경우 본 발명이 제시하는 최적의 문턱값은 신호점(95)가 아닌 신호점(96)에 가까운 값 즉, 최적의 문턱값은 인접한 두 신호값(92)(93) 중 작은값(92)과 두 신호값의 중심값(95)의 사이값으로 설정된다.In Fig. 9, in the case of using the four-level CPFSK as a transmission signal, when there is no noise, the signal point is four points including the signal point 92, two signal points 93, and two points of symmetry of the origin 91 of these points. When there is noise, it has a probability distribution in the form of symmetry only with respect to the origin 91. In this case, three criteria are required to distinguish four symbols, that is, threshold values. The value located at the center of the three thresholds becomes the origin 91 as in the case of the binary CPFSK. In addition, when the center point of two adjacent signal points, which is a threshold setting method of a conventional M-CPFSK receiver, is the other two threshold values, the two threshold values are the signal points of the signal point 95 and the origin 91 symmetrical. The other is the threshold. This threshold setting method is not optimal for detecting the M-CPFSK signal. In FIG. 9, when the threshold value 95 is selected as an intermediate value between the signal point 92 and the signal point 93, the reception point set 94, which may appear only in the form of a mixed noise of the signal point 93, is a signal point. It is wrongly judged that by (92). This results in an error detection of the set of received values 94 which can detect the signal without error. In addition, when the threshold is set as the signal point 95 in FIG. 9, the reception value (hatched portion in FIG. 9) by the signal point 93 is smaller than the threshold 95 so that a probability that an error occurs is a signal point. Since the received value (part indicated by a dot in FIG. 9) by 92 is smaller than the threshold 91 and greater than the probability of error, the error rate when transmitting the signal point 93 is higher than when the signal point 92 is transmitted. Everything is big. This phenomenon also occurs through the probability distribution of the symmetry portion of the origin 91 of FIG. 9. In the case of FIG. 9, the optimal threshold value suggested by the present invention is a value close to the signal point 96 instead of the signal point 95, that is, the optimal threshold value is the smaller of two adjacent signal values 92 and 93 ( 92) and the center value 95 of the two signal values.

또한, 도 7의 경우를 예를 들면 종래기술의 심볼 판정기준인 문턱값(76), (77)이 아닌 도 10의 문턱값(101), (102)에 가까운 점이 최적의 문턱값이 된다.In the case of FIG. 7, for example, the point close to the thresholds 101 and 102 of FIG. 10, rather than the threshold values 76 and 77, which is a symbol determination criterion of the prior art, becomes an optimum threshold.

이는 CPFSK 신호의 특성인 신호점을 중심으로 한 수신값의 확률분포가 비대칭인 점을 이용하는 방법으로 인접한 신호점(92)과 신호점(93)간의 비트 에러율을 최소화한다.This minimizes the bit error rate between the adjacent signal point 92 and the signal point 93 by using an asymmetric point distribution of the received value centered on the signal point which is a characteristic of the CPFSK signal.

본 발명에서 제시하는 최적의 문턱값 설정방법은 M-CPFSK 신호의 수신시 상기와 같은 비대칭 확률분포에 의한 신호점 집합(94)의 손실을 없애는 것을 특징으로 한다. 이는 M개의 가능한 신호점 중 원점과 인접한 두 점의 문턱값을 제외한 나머지 M-1개의 문턱값에 대해 종래의 M-CPFSK 수신기의 문턱값인 인접한 두 신호점의 중심값 사용을 배제하고 주파수 편이에 따라 달라지는 확률분포의 비대칭성을 이용하여 인접한 두 신호점간의 비트에러율을 최소화시키는 문턱값을 설정한다. 이때 연속된 수신 신호들간의 상호간섭(ISI:Intersymbol Interference)의 영향에 의한 신호점의 변화도 고려되어야 한다.The optimal threshold setting method proposed by the present invention is characterized in that the loss of the signal point set 94 due to the asymmetric probability distribution as described above upon reception of the M-CPFSK signal. This excludes the use of the center value of two adjacent signal points, which is the threshold of the conventional M-CPFSK receiver, for the remaining M-1 threshold values except for the threshold values of two adjacent points among the M possible signal points. A threshold is set to minimize the bit error rate between two adjacent signal points by using the asymmetry of the probability distribution. At this time, the change of the signal point due to the influence of intersymbol interference (ISI) between successive received signals should also be considered.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 M-CPFSK 수신 신호의 주파수 편이에 따른 비대칭 확률분포를 이용한 최적의 문턱값 설정 방법에 관한 것으로서 다음과 같은 효과를 수반한다.As described in detail above, the present invention relates to an optimal threshold value setting method using an asymmetric probability distribution according to a frequency shift of an M-CPFSK received signal, and has the following effects.

첫째, 인접한 두 신호점간의 오류를 최소화시키는 문턱값을 사용하기 때문에 전체 수신성능을 향상시킨다.First, the overall reception performance is improved because the threshold value that minimizes the error between two adjacent signal points is used.

둘째, 동일한 서비스 등급(Quality of Service) 요구조건을 만족시키기 위한 송신전력의 절약 또는 기지국(base station) 당 서비스 영역(coveragearea)의 확대를 가져온다.Second, it saves transmission power or expands the coverage area per base station to satisfy the same Quality of Service requirements.

셋째, M-CPFSK 신호는 한 심볼로부터 여러 비트를 검출할 수 있으며, 이때 각각의 비트들의 에러율(ber) 차이를 최소화 한다.Third, the M-CPFSK signal can detect several bits from one symbol, minimizing the error rate (ber) of each bit.

넷째, 한 심볼로 표현되는 각 비트들을 비슷한 에러율(ber)로 서로 다른 사용자가 사용할 수 있다.Fourth, each bit represented by a symbol can be used by different users with similar error rates (ber).

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, a preferred embodiment of the present invention is disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the following claims You will have to look.

Claims

Asymmetric probability that varies the threshold value of the symbol determiner according to the frequency shift due to interference and noise between adjacent signals to determine the continuous phase frequency keying signal received through the antenna and input to the symbol determiner through the detection means. A method of setting an optimal threshold value of a continuous phase frequency keying (M-CPFSK) receiver, characterized in that the distribution is set to a value between a smaller value of two adjacent signal values and a center value of two signal values.

The method according to claim 1,

The detecting means is an integrator, characterized in that the optimum threshold value setting method of the continuous phase frequency keying (M-CPFSK) receiver.

The method according to claim 1,

And said detecting means is a low pass filter. 10. A method of setting an optimum threshold value of a continuous phase frequency keying receiver.