KR20000042693A - Method for obtaining synchronization of pseudo noise code by using digital interface filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 정합필터를 이용한 의사잡음부호(PN Code)의 동기획득장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 직각 변조된 I와 Q 데이타를 선택하여 각각의 위치에서 의사잡음부호와 곱한 다음에 하나의 가산기로 가산하여 디지털 정합 필터링 함으로써, 하드웨어의 복잡도를 줄일 수 있는 의사잡음부호의 동기획득장치 및 그 방법과 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a PN code synchronous acquisition device and a method using a digital matched filter, and more particularly, to select the quadrature modulated I and Q data and multiply the pseudo noise code at each position. The present invention relates to a device for synchronizing a pseudo-noise code, which can reduce the complexity of hardware by adding a single adder and filtering the same, and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method.
DS/CDMA 방식을 이용하는 시스템의 송신기에서는 입력 데이타를 임의의 의사잡음부호(PN Code)로 대역 확산하여 송출하고, 수신기에서는 송신된 입력 데이타에 사용된 의사잡음부호와 동기를 맞추는 동작을 수행하게 된다. 이를 동기 획득이라 하며, 이는 데이타를 복조하기에 앞서 반드시 수행되어야 하는 과정이다.The transmitter of the system using the DS / CDMA scheme spreads the input data with an arbitrary pseudo noise code (PN Code) and transmits it, and the receiver performs an operation of synchronizing with the pseudo noise code used for the transmitted input data. . This is called synchronous acquisition, which is a process that must be performed before demodulating data.
현재 표준화가 진행 중인 비동기 방식의 차세대 이동통신 시스템(IMT-2000)에서는 비동기 방식을 권장하고 있으며, 이러한 비동기 방식을 사용하는 경우에는 특히 빠른 동기 획득이 필요하다.Asynchronous method is recommended in the next generation mobile communication system (IMT-2000) of asynchronous type which is currently being standardized, and when using this asynchronous method, it is necessary to obtain fast synchronous.
따라서, 본 발명은 직각 변조된 I와 Q 데이타를 선택하여, 각각의 위치에서 의사잡음부호와 곱한 다음에, 하나의 가산기로 가산하여 디지털 정합 필터링 함으로써, 하드웨어의 복잡도를 줄일 수 있는 의사잡음부호의 동기획득장치 및 그 방법과 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention selects quadrature modulated I and Q data, multiplies the pseudo noise code at each position, adds it to one adder, and digitally matches and filters the pseudo noise code, thereby reducing the complexity of hardware. An object of the present invention is to provide a synchronous acquisition device and a method thereof and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method.
도1은 본 발명에 따른 의사잡음부호(PN Code)의 동기획득방법의 흐름도.1 is a flowchart of a method for synchronizing a PN code according to the present invention.
도2는 본 발명에 따른 의사잡음부호(PN Code)의 동기획득장치의 구성도.Figure 2 is a block diagram of a synchronization acquisition device of a PN code according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 의사잡음부호(PN Code)의 동기획득장치의 타이밍도.3 is a timing diagram of a synchronization acquisition device of a PN code according to the present invention;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21,22,27,28,30,33 : 래치 23 : 선택기21, 22, 27, 28, 30, 33: latch 23: selector
24 : 시프트 레지스터 25 : PN부호 곱셈부24: shift register 25: PN code multiplication unit
26,31 : 가산기 29 : 자승 루트(Square Root)26,31: Adder 29: Square Root
32 ; 3상태 버퍼32; Tri-state buffer
34 : DPRAM(Dual Port Random Access Memory)34: Dual Port Random Access Memory (DPRAM)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동기획득방법은, 의사잡음부호의 동기획득방법에 있어서, 직각 변조된 I와 Q 데이타를 역확산한 다음, 상기 역확산된 I와 Q 데이타 각각에 대해 하나의 가산기로 가산하여 디지탈 정합 필터링하는 제1단계; 임의의 주어진 시간동안 상기 가산한 I데이타의 결과와 Q데이타의 결과를 자승 연산한 후, 상기 연산 결과를 저장하는 제2단계; 현재의 주어진 시간동안 자승 연산된 결과와 상기 이전 주어진 시간동안에 계산되어 저장된 연산 결과를 가산하여, 업데이트하는 제3단계; 및 저장된 데이타 중 임의의 문턱값보다 큰 데이타 중 최고값의 위치를 찾아 동기를 확인하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In the synchronization acquisition method according to the present invention for achieving the above object, in the synchronization acquisition method of the pseudo noise code, by despreading orthogonally modulated I and Q data, one for each of the despread I and Q data A first step of digital matching filtering by adding with an adder of; A second step of storing the result of the calculation after performing a squared operation on the result of the added I data and the Q data for a given time; A third step of adding and updating a result of the squared operation during the current given time and the operation result calculated and stored during the previous given time; And a fourth step of identifying synchronization by finding a position of the highest value among the data larger than a certain threshold value among the stored data.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동기획득장치는, 의사잡음부호의 동기획득장치에 있어서, 직각 변조된 I와 Q 입력 데이타를 순차적으로 선택하여, 역확산시키는 역확산수단; I와 Q 데이타 각각에 대해 상기 역확산된 출력을 하나의 가산기로 가산하여 디지털 정합 필터링하는 제1 가산수단; 상기 제1 가산수단에 의해 필터링된 I와 Q 각각의 데이타를 자승 연산하는 자승연산수단; 상기 자승연산수단의 출력과 이전 임의의 주어진 시간동안에 계산된 자승연산수단의 출력을 더해 평균값을 계산하는 평균값 연산수단; 및 상기 평균값 연산수단의 동작을 제어하고, 상기 평균값 연산수단에 저장된 값과 임의의 문턱값을 비교하여 동기 여부를 확인하는 중앙처리수단을 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, a synchronization acquisition device according to the present invention for achieving the above object, the synchronization acquisition device of the pseudo-noise code, de-spreading means for sequentially selecting and despreading orthogonally modulated I and Q input data; First adding means for digitally matching filtering the despreaded output with one adder for each of the I and Q data; Square calculation means for performing a square operation on data of I and Q filtered by the first adding means; An average value calculating means for calculating an average value by adding the output of the square calculating means and the output of the square calculating means calculated during any given time; And central processing means for controlling the operation of the average value calculating means and comparing the value stored in the average value calculating means with an arbitrary threshold value to confirm synchronization.
한편, 본 발명은, 프로세서를 구비한 동기획득장치에, 직각 변조된 I와 Q 데이타를 역확산한 다음, 상기 역확산된 I와 Q 데이타 각각에 대해 하나의 가산기로 가산하여 디지탈 정합 필터링하는 기능과; 임의의 주어진 시간동안 상기 가산한 I데이타의 결과와 Q데이타의 결과를 자승 연산한 후, 상기 연산 결과를 저장시키는 기능과; 현재의 주어진 시간동안 자승 연산된 결과와 상기 이전 주어진 시간동안에 계산되어 저장된 연산 결과를 가산하여, 저장시키는 기능; 및 상기 저장된 데이타 중 임의의 문턱값보다 큰 데이타 중 최고값의 위치를 찾아 동기를 확보하는 기능을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a function of digitally matching and filtering a quadrature modulated I and Q data to a synchronous acquisition device including a processor, and then adding one adder to each of the despread I and Q data. and; A square-valued operation of the result of the added I data and the Q data for any given time, and then storing the result of the calculation; A function for adding and storing a squared result of the current given time and a calculated result calculated and stored during the previous given time; And a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing a function of locating the highest value among data larger than an arbitrary threshold value among the stored data to secure synchronization.
디지털 정합 필터를 사용하는 수신기에서는 직각 변조된 I와 Q 데이타를 각각 필터링한 다음에, 자승 루트(Square Root)를 통해 처리한다. 이 결과를 가지고 임의의 문턱값과 비교하여, 최고값의 위치를 찾으면 동기를 획득한 것으로 간주한다. 본 발명에서는 I와 Q 데이타의 필터링 동작을 하나의 가산기를 통해 수행할 수 있도록 하였으며, 동기 획득을 위해 필터링 데이타의 평균값을 구할 수 있도록 한다. 이러한 본 발명에 의하면 하드웨어의 복잡도를 줄일 수 있고, DS/CDMA 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.A receiver using a digital matched filter filters quadrature modulated I and Q data, and then processes them through a square root. Take this result and compare it to any threshold, and find the position of the highest value, and it is considered to have acquired synchronization. In the present invention, the filtering operation of the I and Q data can be performed through one adder, and the average value of the filtering data can be obtained for synchronization acquisition. According to the present invention, the complexity of the hardware can be reduced, and the performance of the DS / CDMA system can be improved.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 의사잡음부호(PN Code)의 동기획득방법의 흐름도를 나타낸다.1 is a flowchart of a method for synchronizing a PN code according to the present invention.
DS/CDMA 시스템의 송신기로부터 직각 변조되어 오는 I와 Q 데이타는 일반적으로 오우버(over) 셈플링 된다. 수신기에서는 이러한 I와 Q 데이타를 선택하여 사용하게 된다. 본 발명에서는 입력되는 데이타를 선택하는 클럭으로 I와 Q 데이타를 래치하고, 필터링 할 때, 하나의 가산기를 사용하여 I 데이타 필터링 및 Q 데이타 필터링을 할 수 있도록 하였다. 그리고, DS/CDMA 시스템에서 여러 사용자가 사용할 경우 보다 정확한 동기 획득을 위해 주어진 시간 간격으로 필터링 데이타를 평균하게 되는데, 이를 위해 메모리가 사용된다. 데이타가 시간에 연속적으로 입력되므로, 본 발명에서는 정해진 시간 단위로 디지털 정합 필터링을 수행한다. 또한, 정해진 시간 단위로 출력되는 필터 출력 값은 메모리에 저장된다. 여기서, 본 발명에서는 주어진 시간 간격에 따라 시간 단위에 맞추어 메모리의 정확한 위치에 필터링된 데이타를 저장한다.I and Q data, which are modulated at right angles from a transmitter in a DS / CDMA system, are generally over-sampled. The receiver selects and uses these I and Q data. In the present invention, when I and Q data are latched and filtered by a clock for selecting input data, I data filtering and Q data filtering can be performed using one adder. In the DS / CDMA system, when multiple users are used, the filtering data is averaged at a given time interval for more accurate synchronization, and memory is used for this purpose. Since data is continuously input in time, according to the present invention, digital matching filtering is performed in a predetermined time unit. In addition, the filter output value output in a predetermined time unit is stored in the memory. In the present invention, the filtered data is stored in the correct location of the memory according to the time unit at a given time interval.
도1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동기획득방법을 구체적으로 살펴본다.Referring to Figure 1 looks at in detail the synchronization acquisition method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 입력되는 I 데이타와 Q 데이타를 각각 래치한 다음에(10), I와 Q 데이타를 번갈아 가면서 선택하여(11) I와 Q 각각의 데이타를 각각 디지털 정합 필터링한다(12). 여기서, 본 발명에서는 I와 Q 데이타의 각각에 대해 의사잡음부호를 곱한 데이타를 각각 가산하여 I와 Q 각각의 데이타를 필터링하도록 한다.First, the input I data and the Q data are latched respectively (10), and then the I and Q data are alternately selected (11) to digitally filter each of the I and Q data (12). In the present invention, the data obtained by multiplying the pseudo noise code with respect to each of the I and Q data is added to filter the data of each of the I and Q.
이렇게 필터링된 I와 Q 데이타는 보다 정확한 동기 획득을 위해 주어진 시간 동안에 대한 평균을 계산하게 되는데, 이의 과정은 다음과 같다.The filtered I and Q data calculate the average for a given time for more accurate synchronization. The process is as follows.
I와 Q의 각각의 필터링된 데이타는 자승 루트를 통해 연산되고(13), 이 연산 결과를 메모리에 저장한다(14). 그리고, 주어진 시간 간격동안(15) I와 Q 데이타를 각각 디지털 정합 필터링한 다음에, I와 Q의 필터링된 데이타를 자승 연산하고, 상기 자승 연산한 결과와 바로 이전에 계산되어 저장된 연산결과를 가산하여 메모리에 저장하는 과정을 반복한다.Each filtered data of I and Q is computed via a square root (13), and the result of the operation is stored in memory (14). Then, digitally match the I and Q data for a given time interval (15), and then squarely compute the filtered data of I and Q, and add the result of the squared operation and the result of the previous calculated and stored result. Repeat the process of saving to memory.
주어진 시간이 종료되면 상기 저장된 데이타 중 임의의 문턱값을 넘는 것 중에서 최고 값을 찾으면 동기가 획득된 것으로 판정하고(15), 그렇지 않고 문턱값을 넘는 데이타가 없으면 필터링 동작의 처음부터 반복한다.When the given time is over, if the highest value is found among the stored thresholds, it is determined that synchronization is obtained (15). Otherwise, if there is no data exceeding the threshold, it is repeated from the beginning of the filtering operation.
도2는 본 발명에 따른 의사잡음부호(PN Code)의 동기획득장치의 구성도로서, 도면에서 21,22,27,28,30,33은 각각 래치(latch), 23은 선택기, 24는 시프트 레지스터, 25는 PN부호 곱셈부, 26,31은 각각 가산기, 29는 자승 루트(Square Root), 32는 3상태 버퍼, 34는 이중포트 RAM(DPRAM: Dual Port Random Access Memory)을 각각 나타낸다.2 is a block diagram of a PN code synchronous acquisition device according to an embodiment of the present invention, where 21, 22, 27, 28, 30, and 33 are latches, 23 are selectors, and 24 are shifts. A register, 25 denotes a PN code multiplier, 26 and 31 respectively, an adder, 29 a square root, 32 a three-state buffer, and 34 a dual port random access memory (DPRAM).
직각 변조된 입력 I와 Q 데이타는 선택 클럭인 제1 클럭 Clk_1에 의해 각각 제1 래치(21) 및 제2 래치(22)에 래치된다. 그리고, 제1 래치(21) 및 제2 래치(22)의 출력은 상기 선택 클럭인 제1 클럭 Clk_1의 제어에 의해 동작하는 선택기(23)에 의해 선택되어 교번적으로 출력된다. 본 발명의 실시예에서는 선택기를 2×1 멀티플렉서(MUX)를 이용해 구현하였다.The quadrature modulated inputs I and Q data are latched in the first latch 21 and the second latch 22, respectively, by the first clock Clk_1 as the selection clock. The outputs of the first latch 21 and the second latch 22 are selected and alternately output by the selector 23 operated by the control of the first clock Clk_1, which is the selection clock. In the embodiment of the present invention, a selector is implemented using a 2 × 1 multiplexer (MUX).
선택기(23)의 출력은 시프트 레지스터(24)의 입력단으로 입력되고, 제1 클럭 Clk_1보다 두배 빠른 제2 클럭 Clk_2에 의해 입력된 데이타는 시프트된다. 시프트 레지스터(24)의 출력은 다수개의 곱셈기로 이루어진 PN부호 곱셈부(25)에 의해 각 위치마다 PN부호가 곱해지고, 각 곱셈기의 출력은 제1 가산기(26)로 입력된다. 제1 가산기(26)는 각 곱셈기의 출력을 더함으로써, 디지털 정합 필터링을 수행하게 된다. 이렇게 제1 가산기(26)에 의해 디지털 정합 필터링된 출력 중 I 데이타의 필터링 데이타는 제1 클럭 Clk_1의 상승 에지(edge)에서 제3 래치(27)에 래치되고, Q 데이타의 필터링 데이타는 제1 클럭 Clk_1의 하강 에지에서 제4 래치(28)에 래치된다. 이렇게 래치된 제3 래치(27)와 제4 래치(28)의 출력은 필터링 결과의 크기를 구하기 위해 각각 자승 루트(29)의 입력단으로 입력된다. 자승 루트(29)는 각각 입력된 I 필터링 데이타와 Q 필터링 데이타를 자승 연산 처리하고, 그 결과는 제1 클럭 Clk_1에 의해 제5 래치(30)에 래치된다. I와 Q 데이타의 필터링 결과를 구하는 과정은 주어진 시간(
이의 과정을 보다 구체적으로 살펴보면, 첫번째 주어진 시간(
주어진 시간(
도3은 본 발명에 따른 의사잡음부호(PN Code)의 동기획득장치의 타이밍도를 나타낸다.3 is a timing diagram of a synchronization acquisition device of a PN code according to the present invention.
도3의 타이밍도의 모든 신호들은 제2 클럭 Clk_2을 기준으로 딜레이를 고려하여 나타낸 것이다.All signals in the timing diagram of FIG. 3 are shown in consideration of delay based on the second clock Clk_2.
도면에서 알 수 있듯이 선택 클럭인 제1 클럭 Clk_1의 주파수는 제2 클럭 Clk_2 주파수의 반이다. 자승 루트(29)의 출력 MF_OUT은 제1 클럭 Clk_1의 한 주기마다 출력되고, 이때 이 결과는 제2 가산기(31)의 입력이 된다. Address_L 번지에 저장된 데이타를 읽어 래치한 데이타 Data_L_Read는 제2 가산기(31)의 다른 입력단에 입력되고, 제2 가산기(31)의 결과는 다시 Address_L 번지에 쓰여진다. 이 과정은 주어진 시간(
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 직각 변조된 I와 Q 데이타를 하나의 가산기를 통해 디지털 정합 필터링을 수행하고, 동기 획득을 위하여 주어진 시간동안 평균을 계산할 때, 메모리를 이용해 간단히 계산할 수 있도록 하여 하드웨어의 복잡도를 현격히 줄이고, 제조비용을 절감시킨 효과가 있다.According to the present invention as described above, the digitally matched filtering of quadrature modulated I and Q data is performed through one adder, and when calculating an average for a given time to obtain synchronization, the hardware can be easily calculated using a memory. The complexity is significantly reduced, and manufacturing costs are reduced.
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CN115149979A (en) * | 2022-06-24 | 2022-10-04 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | Pseudo code synchronization method suitable for variable sampling rate with any length |
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