KR19990079542A - 위상의 연속성을 이용한 위상 추정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 분야
본 발명은 위상의 연속성을 이용한 위상 추정 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 위상의 연속성을 이용하여 위상을 추정함으로써, 채널을 효율적으로 사용할 뿐만 아니라 위상 추정의 정확도를 높일 수 있는 위상 추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은 위상추정값을 소정의 기간동안 지연시켜 출력하기 위한 지연 수단; 수신 신호의 적분 및 샘플링된 신호를 입력받아 위상값과 상기 지연수단으로부터 입력받은 이전 위상추정값을 비교하여 상기 수신 신호의 부호를 결정하기 위한 부호 결정 수단; 및 상기 부호 결정 수단으로부터 위상값을 입력받아 소정 탭 수의 필터계수에 따라 상기 위상추정값을 필터링하여 위상추정값을 구하여 외부의 데이터 복호 수단으로 출력하기 위한 필터링 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템에 이용됨.

Description

위상의 연속성을 이용한 위상 추정 장치 및 그 방법
본 발명은 위상 추정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 데이터 심벌 간격 사이에 위상값이 소량 변화한다는 사실을 이용하여 위상을 계산하는 위상 추정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 시스템에서 동기 변조(coherent modulation)를 이용할 경우, 데이터를 복조할 때 보상하기 위한 위상값을 추정(estimation)하기 위하여 파일롯 채널 또는 파일롯 심벌을 이용한다.
파일롯 신호를 복조(demodulation)하는 복조부와 데이터 신호를 복조하는 복조부의 기본 구조는 동일하다. 즉, 저대역통과 필터(LPF: Low Pass Filter) 및 적분기(Integrate and Dump)를 구비한다. 파일롯 신호는 "1"이라는 특정값만이 전송되고 데이터 신호는 d[k]가 전송된다고 하자. 이때, 파일롯 신호를 복조하는 블록에서 I 채널 및 Q 채널의 k번째 출력을 각각 RI,P[k], RQ,P[k]라고 하면 (수학식 1)과 같이 표현된다.
데이터 신호를 복조하는 복조부에서 I 채널 및 Q 채널의 k번째 출력을 각각 RI,D[k], RQ,D[k]라고 하면 (수학식 2)와 같이 표현된다.
따라서, (수학식 1)의 위상 추정값을 이용하면 (수학식 3)과 같이 데이터 심벌을 복조할 수 있다.
도1은 종래 기술에 따른 위상 추정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
파일롯 심벌은 도1에 도시된 바와 같이 데이터 사이에 삽입되어 송신된다. 파일롯 심벌의 송신값은 일정("1")하므로 이 부분의 심벌은 파일롯 채널을 복조할때와 같은 방법으로 이용할 수 있다. 파일롯 심벌을 이용하는 가장 간단한 방법은 k번째 파일롯 심벌로부터 얻어진 위상값을 k+1번째 파일롯 심벌이 수신될때까지 데이터 복조에 이용하는 것이다. 그러나, k번째와 k+1번째 사이 구간에서 실제 위상값이 크게 변한다면 큰 오차가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, k번째와 k+1번째 파일롯 심벌 사이의 데이터를 변조할 때, k-1, k, k+1, k+2번째 파일롯 심벌로부터 얻어진 위상값을 보간하여 사용한다. k번째 파일롯 심벌로부터 얻어진 위상값이라면, 도1의 k와 k+1번째 사이 구간에서 데이터 복조에 이용되는 위상추정값은 (수학식 4)와 같이 나타낼 수 있다.
파일롯 채널을 이용하는 경우에는 별도의 채널을 할당하여야만 하므로, 데이터 전송을 위한 용량이 줄어들며, 파일롯 심벌을 이용할 경우에는 (수학식 4)와 같이 데이터 심벌 사이에 전송된 몇개의 파일롯 심벌로부터 위상값을 보간(interpolation)하여 사용하므로, 위상값을 계산할때 오차가 수반되며, 데이터의 앞과 뒤에 전송되는 파일롯 심벌을 이용하여 데이터를 복조하기 위해서는 복조된 데이터를 저장할 버퍼가 추가적으로 요구된다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 위상의 연속성을 이용하여 위상을 추정함으로써, 채널을 효율적으로 사용할 뿐만 아니라 위상 추정의 정확도를 높일 수 있는 위상 추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도1은 종래 기술에 따른 위상 추정 방법을 설명하기 위한 예시도.
도2는 본 발명에 따른 위상 추정 장치의 일실시예 구성도.
도3은 본 발명에 따른 위상 추정 방법의 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
1: 위상 추정부 11, 12, 19, 20: 곱셈기
13, 14, 18: 필터 15, 16: 적분기
17: 부호 결정기 21: 덧셈기
22: 지연기
상기 목적을 달성하기 위한 위상의 연속성을 이용한 위상 추정 장치는, 위상추정값을 소정의 기간동안 지연시켜 출력하기 위한 지연 수단; 수신 신호의 적분 및 샘플링된 신호를 입력받아 위상값과 상기 지연수단으로부터 입력받은 이전 위상추정값을 비교하여 상기 수신 신호의 부호를 결정하기 위한 부호 결정 수단; 및 상기 부호 결정 수단으로부터 위상값을 입력받아 소정 탭 수의 필터계수에 따라 상기 위상값을 필터링하여 위상추정값을 구하여 외부의 데이터 복호 수단으로 출력하기 위한 필터링 수단을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 위상의 연속성을 이용한 위상 추정 방법은, 위상 추정 장치에 적용되는 위상 추정 방법에 있어서, 외부로부터 신호를 수신하여 상기 수신 신호가 파일롯 심벌인지 데이터 심벌인지를 판단하는 제1 단계; 상기 신호가 파일롯 심벌이면, 복조장치의 필터를 리셋하고 상기 파일롯 심벌을 이용하여 초기 위상값을 구하는 제2 단계; 상기 신호가 데이터 심벌이면, 이전 위상값과 상기 수신 신호 위상값의 변화량을 계산하여 상기 수신 신호의 부호를 결정하는 제3 단계; 및 상기 제3 단계에서 결정된 부호에 따라 상기 수신 신호의 위상값을 계산하는 제4 단계를 포함한다.
도2는 본 발명에 따른 위상 추정 장치의 일실시예 구성도이다.
수신 신호 s(t)는 곱셈기(11, 12)에 의해와 곱해지고, 기저대역 필터(13, 14)를 거쳐 동상(in-phase) 신호와 직교(quadrature) 신호로 분리된다. k(여기서, k는 자연수)번째 심벌이 전송되는 시간동안 적분기(15, 16)를 이용하여 적분하고 샘플링을 취하면, 이때 출력은 (수학식 2)와 같이 표현된다. d[k]는 k번째 전송되고 있는 데이터 값이고,는 위상값이다.
k번째 전송되고 있는 데이터 심벌의 값이 '+1'이면 (수학식 2)와 같이 표현되는 출력이 바로 위상값이 되고, 데이터 심벌의 값이 '-1'이면 (수학식 2)와 같은 출력값에 -1을 곱하여 부호를 반전시킨 값이 위상값이 된다. 여기서, 해결할 문제점은 k번째 데이터를 복조하려고 하기 때문에 d[k]의 값에 대한 정보를 수신측은 모른다는 것이다.
부호 결정기(17)는 이러한 문제를 해결하여 (수학식 2)와 같이 표현되는 출력값으로부터 위상값을 결정한다. 위상값은 시간에 따라 변화하는 값이지만 고속의 데이터가 송신되는 경우, 즉 심벌사이의 시간 간격이 작을 경우는 위상값이 아주 조금만 변화할 것이다. 따라서, 이러한 성질을 이용하면 위상값을 계산할 수 있다.
k-1번째 위상값을 알고 있고 k번째 복조부의 출력이 (수학식 1)과 같다고 가정한다. 이때 RI,D[k], RQ,D[k]를 k번째 데이터 심벌 복조를 위한 위상값으로 사용할지 아니면 -RI,D[k], -RQ,D[k]를 위상값으로 사용할지 여부를 결정한다. 두값중 어떤값이에서 변화가 조금 발생했는지 다음과 같은 식에 의해 결정할 수 있다.
이면 (수학식 1)의 출력값을로 판단하고,
상기한 부호 결정 방법은 일예일뿐이며, 위상 변화량이 작은 값을 선택할 수 있는 조건이라면 어떤 판별 조건도 이용할 수 있다.
부호가 결정되면 이 위상값은 필터(18)에 입력되어 이전까지 얻어진 위상값들과 함께 현재 데이터의 복조에 이용될 위상값을 구하는데 이용된다.
필터(18)는 소정 탭 수의 필터계수에 따라 상기 위상값을 필터링하여 위상 추정값을 결정한다. 필터(18)의 탭 수가 L이라면 및을 이용하여 값을 얻게 된다. 이와같이 필터링을 함으로써 계산된 위상값의 오차를 줄일 수 있다. 이 값은 데이터 복호 장치(19, 20, 21)로 입력되고 적분기(15, 16)로부터 출력된 샘플링된 I, Q 성분과 (수학식 3)과 같이 곱해져서 k번째 데이터 심벌의 값을 결정한다.
일정한 주기로 전송되는 파일롯 심벌은 데이터를 복조하기 위한 초기의 위상값을 얻기 위하여 사용되며, 위상값을 추정할때 에러가 커지는 것을 막기 위하여 적당한 간격으로 필터(18)를 리셋하여 신뢰성을 향상시킨다.
도3은 본 발명에 따른 위상 추정 방법의 일실시예 흐름도이다.
신호를 수신한(31) 후, 수신 신호가 파일롯 심벌인지 또는 데이터 심벌인지 판단하여(32), 파일롯 심벌이면 복조기의 필터를 리셋하고 초기 위상값을 계산한다(33). 수신 신호가 데이터 심벌이면 이전 위상값과의 변화량을 계산하여(34) 현재 수신 신호가인지 또는인지 결정한다(35). 위상값의 부호가 '+'이면 부호를 변화시키지 않고 위상값을 그대로 필터에 입력하여 필터에서 위상값을 추정하고(37), 위상값의 부호가 '-'이면 부호를 반전시킨후 위상값을 위상값을 추정한다(36). 필터에서 계산된 위상값을 이용하여 데이터를 복조한다(38). 필터에서는 k번째까지 입력된 값을 이용하여 k번째 데이터 복조에 이용할 위상값을 추정한다. k번째 데이터를 복조하기 위하여, k번째 추정된 위상값을 동상 및 직교 신호에 각각 곱한다. k번째 추정된 위상값은 부호 판별 블록으로 입력되어 k+1번째 부호를 결정하는데 이용된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 별도의 채널을 이용하지 않으므로 채널 효율을 증가시킬 수 있으며, 위상의 연속성을 이용하여 위상을 추정함으로써 위상 추정의 정확성을 높일 수 있으므로, 결과적으로 통신 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 위상추정값을 소정의 기간동안 지연시켜 출력하기 위한 지연 수단;
    수신 신호의 적분 및 샘플링된 신호를 입력받아 위상값과 상기 지연수단으로부터 입력받은 이전 위상추정값을 비교하여 상기 수신 신호의 부호를 결정하기 위한 부호 결정 수단; 및
    상기 부호 결정 수단으로부터 위상값을 입력받아 소정 탭 수의 필터계수에 따라 상기 위상값을 필터링하여 위상추정값을 구하여 외부의 데이터 복호 수단으로 출력하기 위한 필터링 수단
    을 포함하는 위상의 연속성을 이용한 위상 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부호 결정 수단은,
    이면 (여기서, RI,D[k], RQ,D[k]는 데이터 복조부의 I 채널 및 Q 채널의 k번째 출력) 위상값은으로 결정하고,
    이면으로 결정하는 것을 특징으로 하는 위상의 연속성을 이용한 위상 추정 장치.
  3. 위상 추정 장치에 적용되는 위상 추정 방법에 있어서,
    외부로부터 신호를 수신하여 상기 수신 신호가 파일롯 심벌인지 데이터 심벌인지를 판단하는 제1 단계;
    상기 신호가 파일롯 심벌이면, 복조장치의 필터를 리셋하고 상기 파일롯 심벌을 이용하여 초기 위상값을 구하는 제2 단계;
    상기 신호가 데이터 심벌이면, 이전 위상값과 상기 수신 신호 위상값의 변화량을 계산하여 상기 수신 신호의 부호를 결정하는 제3 단계; 및
    상기 제3 단계에서 결정된 부호에 따라 상기 수신 신호의 위상값을 계산하는 제4 단계
    를 포함하는 위상의 연속성을 이용한 위상 추정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    이면(여기서, RI,D[k], RQ,D[k]는 데이터 복조부의 I 채널 및 Q 채널의 k번째 출력) 위상값을으로 결정하고,
    이면로 결정하는 것을 특징으로 하는 위상의 연속성을 이용한 위상 추정 방법.
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