KR20000008149A - ６４／２５６ qam 복조기의 위상에러각 추적회로 및 추적방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 64/256 QAM 복조기에서 반송파의 동기를 맞추기 위해 필요한 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적회로 및 추적방법에 관한 것으로써, 수신한 심볼에 대한 성상도상의 I, Q 좌표에 관한 데이터를 각각 입력받아 수신한 심볼의 전력값을 출력하는 전력 계산부와, 상기 전력 계산부의 전력과 동일 레벨의 전력을 갖을 수 있는 심볼들을 예측하는 심볼 예측부와, 상기 심볼 예측부에서 예측된 심볼들과 수신한 심볼간의 위상각의 차이값을 출력하는 위상차 계산부와, 상기 위상차 계산부로부터 현재 인가되어 메모리부에 저장된 위상차들에 관한 데이터와 직전에 인가되어 메모리부에 저장된 위상차들에 관한 데이터를 비교하여 일치하는 위상차를 선택하여 위상 에러각으로 출력하는 위상 에러각 결정부를 표함한 위상에러각 추적회로와 상기 추적회로에 적용되는 추적방법으로 이루어져, 본 발명에 따른 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적회로 및 추적방법에 의하면 심볼의 개수가 많은 64/256 QAM과 같은 멀티레벨 QAM 복조기에서도 거의 모든 심볼들을 상대로 위상에러각을 추적할 수 있는 효과와, 위상에러의 증감분만을 추적하던 종래의 위상에러 추적 방식보다 비교적 정확한 위상에러를 추적할 수 있어 신속한 위상에러 복구가 이루어 질 수 있는 효과가 있다.

Description

６４／２５６ ＱＡＭ 복조기의 위상에러각 추적회로 및 추적방법

본 발명은 멀티레벨 QAM 복조기에서 반송파의 동기를 맞추는 위상에러 추적에 관한 것으로, 특히 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적회로 및 추적방법(64/256 QAM Demodulator's phase-error detecting method)에 관한 것이다.

정보화 사회라고 일컫어지는 현대 사회에서는 사용자들이 원하는 시간에 원하는 정보를 제공할 수 있는 대화형 멀티미디어 서비스가 요구되고 있다. 특히, 영상신호와 같이 대량의 정보를 포함하고 있는 멀티미디어 서비스를 전송하는데 필요한 고속 디지털 모뎀은 가입자의 요구에 따라 비디오 서버에서 분배국으로 전송된 영상 데이터를 가입자의 단말기에 전송하기 위한 변복조 장치로 고속의 데이터 전송이 가능한 QAM 방식이 사용될 것으로 전망되고 있다.

한편, QAM 방식을 통해 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 송신측에서는 기저대역 신호를 어떠한 형태로건 반송파에 실어 보내고 수신측에서는 일단 반송파를 제거하여 기저대역을 복원하는 과정이 필요하며, 특히 QAM 복조기에는 전송도중에 발생한 위상에러를 추적하여 복원시킬 필요가 있다.

도 1은 종래 16QAM 복조기에서의 위상복구 방법을 적용시킨 실시예를 도시한 도면이다. 이를 참조하면, 16QAM 복조기 내부에서 발생시킨 중간주파수를 이용하여 수신신호를 복조시키는 복조부(110)와, 상기 복조부(110)로부터 복조된 신호를 인가받아 소정 주파수대역 이상의 신호를 제거하는 저역 필터부(120, 121)와, 상기 저역 필터부(120, 121)로부터 소정 대역의 주파수 대역에 해당하는 신호만을 인가받아 수신신호에 포함된 전송도중의 위상에러의 방향(정의 방향, 부의 방향)을 결정하는 위상 비교부(130)와, 상기 위상 비교부(130)의 내부회로에 의해 발생된 주파수 성분을 제거하는 루프 필터부(140)와, 상기 위상 비교부(130)에서 결정된 위상에러의 방향에 따라 상기 복조부(110)에 제공하는 중간주파수의 고저를 조절하는 VCO(Voltage controlled oscillator)(150)로 구성되고 그 동작은 다음과 같다.

상기 복조부(110)에서 수신된 신호와 VCO(150)로부터 인가받은 중간주파수를 믹싱(Mixing)하는 과정을 통하여 수신신호를 복조시킨 후 저역필터(120, 121)에서 소정 대역의 신호만을 추출한다. 또한, 위상 비교부(130)에서는 상기 저역필터(120, 121)로부터 필터된 신호를 인가받아 그에 대한 성상도(constellation) 상의 I 좌표와 Q 좌표에 대한 정보로부터 수학식 1과 같은 알고리즘을 통하여 d의 값을 구하여 출력한다. 상기 d값이 '1'인 경우에는 VCO(150)의 발진수가 증가하고 d의 값이 '0'일 경우에는 VCO(150)의 발진수가 감소하게 되어, 결국 VCO(150)로부터 복조부(110)에 인가되는 중간주파수가 수신 신호의 위상에러에 따라 변하게 되어 전송 도중의 위상에러를 보상하게 된다.

a = pol(I) XOR pol(Q)

b = pol(I+Q)

c = pol(I-Q)

d = (a XOR b) XOR c

pol(x) = 0 { 1 : x가 부의 값일 경우, 0 : x가 정의 값일 경우}

그러나, 상기와 같은 종래 16QAM 복조기에서 사용되는 위상복구회로는 전송중에 발생한 위상에러를 추적함에 있어 정확한 위상에러각을 구하는 것이 아니라 전송 도중에 위상이 빨라졌는지 느려졌는지의 여부만을 확인하여 빨라진 경우에는 국부발진 주파수를 증가시키고 느려진 경우에는 국부발진 주파수를 감소시켜 위상에러를 보상시키는 알고리즘을 채택하고 있기 때문에 동일 전압레벨을 갖는 심볼이 각 사분면마다 1개일 경우에만 적용할 수 있다. 따라서, 성상도상의 각 사분면에서는 동일 전압레벨을 갖는 심볼의 개수가 2이상이 되는 64/256 QAM과 같은 멀티레벨 QAM에서는 종래 16QAM 복조기에서 사용되던 위상복구회로를 적용시킬 수 없는 문제점이 있었다.

도 2는 16레벨 QAM의 각 심볼들을 성상도상에 표시하고 각 서브그룹으로 나누어 표시한 도면이다. 이를 참조하면, 16 레벨 QAM의 경우 종래 위상복구 회로를 적용시켜 위상 에러분을 복구할 수 있는 심볼들로 구성된 클래스-I 서브그룹에 해당되는 심볼들에 대해서만 위상 에러분을 복구할 수 있고, 각 사분면마다 동일한 전력 레벨을 갖는 심볼의 개수가 2개가 되는 클래스-II 서브그룹들은 종래의 알고리즘이 적용되지 않아 위상복구를 시키지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 64/256 QAM에서 수신심볼에 대한 성상도상의 !,Q 좌표로부터 수신심볼에 대한 전력값을 구하고 상기 전력값과 동일 전력레벨을 갖을 수 있는 심볼들을 예측하여 현재 수신한 심볼과 그에 대해 예측된 심볼들간의 위상차와, 직전에 수신했던 심볼과 그에 대해 예측된 심볼들간의 위상차들중에서 서로 일치하는 위상차를 현재 수신한 심볼의 위상 에러각으로 결정하는 멀티레벨 QAM 복조기의 위상에러각 추출회로 및 추출방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 종래 16 QAM 복조기에서의 위상복구 방법을 적용시킨 실시예를 도시한 블럭도

도 2 는 종래 16 레벨 QAM의 각 심볼들을 성상도상에 표시하고 각 서브그룹으로 나누어 표시한 도면

도 3 은 본 발명에 의한 256 QAM 복조기의 위상에러각 추적방법을 적용시킨 위상에러각 추적회로의 블록도

도 4 는 본 발명의 실시예에 의해 현재 수신한 심볼과 그에 대해 예측된 심볼들을 도시한 성상도

도 5 는 본 발명의 실시예에 의해 성상도상에 나타난 수신심볼과 예측심볼들과의 위상차를 에스램에 저장하는 것을 도시한 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 복조부 120, 121 : 저역 필터부(LDF)

130 : 위상 비교부 140 : 루프 필터부

150 : VCO(Voltage Controlled Oscillator)

310 : 전력 계산부 320 : 심볼 예측부

330 : 위상차 계산부 340 : 위상에러각 결정부

341 : 에스램(SRAM)

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적방법은,

수신한 심볼에 대한 성상도상의 I,Q 좌표에 관한 데이터를 각각 입력받아 수신한 심볼에 대한 전력값을 구하는 제 1 단계와,

상기 제 1 단계에서 계산된 전력값과 동일 레벨의 전력값을 갖을 수 있는 심볼들을 예측하는 제 2 단계와,

상기 제 2 단계에서 예측된 심볼들과 수신된 심볼간의 위상차를 구하는 제 3 단계와,

상기 제 3 단계에서 결정된 현재 수신한 심볼들에 대한 위상차들과 직전에 수신된 심볼에 대해 예측된 심볼들과의 위상차들에 관한 데이터를 비교하여 일치하는 위상차를 선택하여 위상 에러각으로 출력하는 제 4 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적회로는,

수신한 심볼에 대한 성상도상의 I, Q 좌표에 관한 데이터를 각각 입력받아 수신한 심볼의 전력값을 출력하는 전력 계산부와,

상기 전력 계산부의 전력과 동일 레벨의 전력을 갖을 수 있는 심볼들에 대한 성상도상의 I좌표와 Q좌표에 관한 정보들을 출력하는 심볼 예측부와,

상기 심볼 예측부에서 예측된 심볼들과 수신한 심볼간의 위상각의 차이값을 출력하는 위상차 계산부와,

상기 위상차 계산부로부터 현재 인가되어 메모리부에 저장된 위상차들에 관한 데이터와 직전에 인가되어 메모리부에 저장된 위상차들에 관한 데이터를 비교하여 일치하는 위상차를 선택하여 위상 에러각으로 출력하는 위상 에러각 결정부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 위상 에러각 결정부에 포함된 메모리부는 SRAM인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 256 QAM 복조기의 위상에러각 추적방법을 적용시킨 위상에러각 추적회로는 수신한 심볼에 대한 성상도의 I좌표와 Q좌표에 관한 데이터를 각각 입력받아 수신한 심볼의 전력값을 출력하는 전력 계산부(310)와, 상기 전력 계산부(310)의 전력과 동일 레벨의 전력을 갖을 수 있는 심볼들에 대한 성상도상의 I좌표와 Q좌표에 관한 정보들을 출력하는 심볼 예측부(320)와, 상기 심볼 예측부(320)에서 예측된 심볼들과 수신한 심볼간의 위상각의 차이값들을 출력하는 위상차 계산부(330)와, 상기 위상차 계산부(330)로부터 현재에 인가되어 내부 SRAM(341)에 저장된 위상차들에 관하 데이터와 직전에 인가되어 내부 SRAM(341)에 저장된 위상차들에 관한 데이터를 비교하여 일치하는 위상차를 선택하여 위상 에러각으로 출력하거나 일치하는 위상차가 없는 경우 위상 에러각은 0°인 것으로 출력하는 위상에러각 결정부(340)로 구성되고 그 동작은 다음과 같다.

QAM 복조기에서는 수신 심볼들에 대한 성상도상의 I, Q 좌표에 관한 정보를 매 심볼레이트 마다 계속하여 입력받게 되는데, 수신된 심볼에는 전송도중의 위상에러가 포함되어 있기 때문에 이를 복구하기 위해서는 전송도중에 얼마 만큼의 위상 에러가 있었는지를 추적하여 이를 복구해야 한다. 그러나, 정확한 위상 에러를 추적한다는 것은 거의 불가능하기 때문에 현재 수신한 심볼에 대한 위상에러각을 결정하기 위해서 현재 수신한 심볼에 포함될 수 있는 위상 에러각들과 직전에 수신했던 심볼에 대한 위상에러각들을 비교한다. 이때, 서로 일치하는 위상에러각을 현재 수신한 심볼에 포함된 위상에러각으로 간주한다.

현재 수신한 심볼에 포함된 전송도중의 위상에러각과 차기에 수신될 심볼에 포함될 위상에러각은 동일하게 될 확률이 높다는 결험칙에 의해 상기와 같이 현재 수신한 심볼에 대한 위상에러각 추적은 높은 적중률을 보인다. 상기와 같이 추적된 위상에러각은 차기 심볼레이트에 수신할 심볼의 위상복구에 활용된다.

전력 계산부(310)에서 수신한 심볼에 대한 성상도상의 I,Q 좌표에 관한 데이터를 입력받아 수신한 심볼의 전력값을 계산하여 출력하면, 심볼 예측부(320)는 상기 수신 심볼에 대한 전력값을 인가받아 그와 동일 레벨의 전력을 가질 수 있는 심볼들(P1,P2,P3,P4)에 대한 성상도상의 I,Q좌표에 관한 정보들을 출력한다. 이때, 만약 수신된 신호와 동일한 전력 레벨을 갖는 심볼이 없는 경우 수신된 신호로부터 가장 근접한 심볼을 선택하여 상기의 심볼예측과정을 수행한다.

위상차 계산부(330)에서는 상기 심볼 예측부(320)에서 예측된 심볼들(P1,P2,P3,P4)과 현재 수신한 심볼간의 위상각의 차이값들(E1,E2,E3,E4)을 구하여 출력한다.

이때, 현재 수신한 심볼과 그에 대해 예측된 심볼들을 나타내는 도 4에 도시된 바와 같이, 상대위상 방식에 의해 정보를 표시하는 QAM 복조기의 특성상 성상도상에서의 90°회전은 알 수 없기 때문에 수신된 신호의 전력과 동일한 전력을 갖는 예측심볼들의 범위는 수신된 심볼의 위치로부터 -45°∼+45°로 제한된다. 따라서, 수신심볼로부터 ±45°를 벗어나는 범위는 예측으로부터 제외된다.

상기의 이유에 의해 256 QAM의 경우에 심볼 예측부(320)에서 예측할 수 있는 예측심볼은 최대 4개 까지이며, 심볼 예측부(320)에서 예측된 심볼과 현재 수신한 심볼간의 위상각의 차이값들(E1,E2,E3,E4)을 구하여 출력하는 위상차 계산부(330)의 출력 또한 최대 4개까지이다.

위상차 계산부(330)에서 계산된 위상차들은 내부 메모리 장치인 SRAM(341)에 저장된다. SRAM(341)에 저장되는 위상차는 현재 수신된 위상차들과 직전 심볼레이트에 수신된 심볼에 관하여 예측된 위상차들을 저장하고 있다.

위상에러각 결정부(344)는 SRAM(341)에 저장된 현재 수신한 심볼들에 대한 위상차들과 직전 심볼레이트에 수신한 심볼들에 대한 위상차들을 비교하여 서로 일치하는 위상차를 현재 수신한 심볼에 포함된 위상에러각으로 결정한다. 이때, 일치하는 위상차가 없는 경우 위상 에러각은 '0°'인 것으로 결정한다.

도 5는 성상도상에 나타난 수신심볼과 예측심볼들과의 위상차를 SRAM에 저장하는 것을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 256 QAM에서는 예상심볼 사이의 최소각이 7.63°이므로 검출할 수 있는 범위(-45°∼+45°)를 16개의 등분으로 나눌 수 있고 두 가지의 심볼을 구별하기 위해 각 영역의 범위는 7.63°보다 작아야만 하기 때문에 영역의 수는 16개가 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적회로 및 추적방법에 의하면 심볼의 개수가 많은 64/256과 같은 멀티레벨 QAM 복조기에서 거의 모든 심볼들을 상대로 위상에러각을 추적할 수 있는 효과와, 위상에러의 증감만을 추적하던 종래의 위상에러 추적방식보다 비교적 정확한 위상에러를 추적할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 사상과 범위를 통해 각종 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적방법에 있어서,

   수신한 심볼에 대한 성상도상의 I,Q 좌표에 관한 데이터를 각각 입력받아 수신한 심볼에 대한 전력값을 구하는 제 1 단계와,

   상기 제 1 단계에서 계산된 전력값과 동일 레벨의 전력값을 갖을 수 있는 심볼들을 예측하는 제 2 단계와,

   상기 제 2 단계에서 예측된 심볼들과 수신된 심볼간의 위상차를 구하는 제 3 단계와,

   상기 제 3 단계에서 결정된 현재 수신한 심볼들에 대한 위상차들과 직전에 수신된 심볼에 대해 예측된 심볼들과의 위상차들에 관한 데이터를 비교하여 일치하는 위상차를 선택하여 위상 에러각으로 출력하는 제 4 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적방법.
2. 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적회로에 있어서,

   수신한 심볼에 대한 성상도상의 I, Q 좌표에 관한 데이터를 각각 입력받아 수신한 심볼의 전력값을 출력하는 전력 계산부와,

   상기 전력 계산부의 전력과 동일 레벨의 전력을 갖을 수 있는 심볼들에 대한 성상도상의 I좌표와 Q좌표에 관한 정보들을 출력하는 심볼 예측부와,

   상기 심볼 예측부에서 예측된 심볼들과 수신한 심볼간의 위상각의 차이값을 출력하는 위상차 계산부와,

   상기 위상차 계산부로부터 현재 인가되어 메모리부에 저장된 위상차들에 관한 데이터와 직전에 인가되어 메모리부에 저장된 위상차들에 관한 데이터를 비교하여 일치하는 위상차를 선택하여 위상 에러각으로 출력하는 위상 에러각 결정부로 이루어진 것을 특징으로 하는 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 에러각 결정부에 포함된 메모리부는 SRAM인 것을 특징으로 하는 64/256 QAM 복조기의 위상에러각 추적회로.