KR20000074900A

KR20000074900A - 주파수도약/직교주파수 분할 다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출장치 및 방법

Info

Publication number: KR20000074900A
Application number: KR1019990019167A
Authority: KR
Inventors: 함창식; 박선규; 이채관; 김제우
Original assignee: 박태진; 삼성톰슨시에스에프 주식회사
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-15

Abstract

본 발명은 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템에 관한 것으로서, 특히 수신되는 데이터 프레임의 시작을 검출하기 위한 프레임 시작 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치에 있어서, 데이터 프레임의 시작을 나타내기 위해 미리 지정한 소정비트수의 동기패턴을 발생하는 동기패턴발생부와, 상기 동기패턴발생부에서 발생한 동기패턴을 삽입한 동기심벌을 상기 직교주파수분할다중방식으로 변조된 직렬데이터 프레임의 NULL 심벌에 연이어 삽입하여 전송하는 동기심벌발생부를 포함하는 송신기와, 상기 송신기에서 전송한 데이터 프레임을 수신함에 따라 그 수신한 데이터 프레임의 동기심벌의 상관치의 절대값을 계산하여 미리 설정되어 있는 임계값과 비교하여 유효상관치일 경우 프레임의 시작으로 검출하는 프레임 검출부를 포함하는 수신기를 포함하여 구성된다.

Description

주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치 및 방법{APPARATUS FOR DETECTING THE BEGINNING OF FRAME AND METHOD THEREOF IN FREQUENCY HOPPING/ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING SYSTEM}

일반적으로 직교주파수분할다중방식(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신시스템에서는 그 송신기에서 데이터 프레임(Frame)을 송출할 경우 그 데이터 프레임의 최초심벌인 NULL 심벌(Symbol)의 데이터 0값을 지정한 후, 데이터를 연속적으로 송출하였다. 그러면 수신기에서는 상기 송신기에서 송신한 데이터 프레임을 수신하게 되는데, 그 수신한 데이터 프레임의 심벌당 에너지를 계산하여 에너지가 0인 심벌을 검출하고, 그 검출한 에너지가 0인 심벌을 수신 데이터 프레임의 시작을 나타내는 NULL 심벌로 간주하여 데이터 복호를 수행하게 된다. 그런데, 상기 직교주파수분할다중방식 통신시스템을 개선한 주파수도약(FH: Frequency Hopping)/직교주파수분할다중방식 통신시스템에 상기 직교주파수분할다중방식 통신시스템에서와 동일하게 NULL 심벌의 데이터값을 0으로 지정하여 전송할 경우 주파수도약방식에 있어서 반송파 주파수에 에러가 발생하게 되면, 즉 지정된 반송파 주파수로부터 벗어나게 되면 수신단에서는 그 에러가 발생한 반송파주파수가 전송하고 있는 심벌이 데이터 심벌일 경우에도 에너지 연산상에서 0과 유사한 에너지를 검출하여 그 데이터 심벌을 NULL 심벌로 검출하게 된다. 이렇게 에러가 발생한 데이터 심벌을 NULL 심벌로 간주하여 데이터 프레임의 시작으로 오인식하여 데이터 복호를 수행하게 됨으로 데이터의 복호가 되지 않는다. 또한, 상기 NULL 심벌을 검출하기 위한 에너지 연산은 다수의 연산단계를 수행하여야만 가능하기 때문에 검출상의 난이점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 동기패턴을 삽입하여 프레임 시작 검출을 용이하게 수행하기 위한 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프레임 시작 검출 장치는, 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치에 있어서, 데이터 프레임의 시작을 나타내기 위해 미리 지정한 소정비트수의 동기패턴을 발생하는 동기패턴발생부와, 상기 동기패턴발생부에서 발생한 동기패턴을 삽입한 동기심벌을 상기 직교주파수분할다중방식으로 변조된 직렬데이터 프레임의 NULL 심벌에 연이어 삽입하여 전송하는 동기심벌발생부를 포함하는 송신기와, 상기 송신기에서 전송한 데이터 프레임을 수신함에 따라 그 수신한 데이터 프레임의 동기심벌의 상관치의 절대값을 계산하여 미리 설정되어 있는 임계값과 비교하여 유효상관치일 경우 프레임의 시작으로 검출하는 프레임 검출부를 포함하는 수신기를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프레임 시작 검출 방법은, 데이터 프레임의 시작을 나타내기 위한 동기패턴을 지정한 동기심벌을 데이터 프레임의 소정위치에 삽입하여 전송하는 송신기와, 상기 송신기에서 삽입한 동기패턴과 동일한 정보를 근거로 수신기의 동기패턴을 발생하는 동기패턴발생부를 포함한 수신기를 구비한 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 방법에 있어서, 상기 송신기에서 전송한 데이터 프레임을 수신하여 그 데이터 프레임에 포함되어 있는 동기심벌의 상관치를 계산하여 그 절대값 상관치를 검출하는 과정과, 상기 검출한 절대값 상관치가 미리 설정하여 놓은 하위 임계값 이하 상위 임계값 이상의 상관치일 경우 유효상관치로 판단하여 프레임의 시작으로 인식하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 송신기 내부구성을 도시한 블록도

도 2a는 도 1의 송신기에서 송신한 프레임 구조의 일예를 도시한 도면

도 2b는 도 2a의 프레임 구조를 구현하고 있는 동기데이터 패턴의 일예를 도시한 도면

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 수신기 내부구성을 도시한 블록도

도 4는 도 3의 상관기(310)의 내부구성을 도시한 블록도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 상관치 특성 그래프

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 송신기 내부구성을 도시한 블록도이다.

도 2a는 도 1의 송신기에서 송신한 프레임 구조의 일예를 도시한 도면이다.

도 2b는 도 2a의 프레임 구조를 구현하고 있는 동기데이터 패턴의 일예를 도시한 도면이다.

이하, 상기 도 2a 및 도 2b를 참조하여 도 1의 송신기의 내부구성을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템 송신기의 송신단으로 전송하고자 하는 데이터가 입력되면, 그 입력된 전송데이터는 신호변조부(100)로 입력된다. 상기 신호변조부(100)는 상기 입력한 데이터를 설정되어 있는 변조방식, 예를 들어 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식으로 변조하고 그 변조된 데이터를 직/병렬변환부(Serial To Parallel Convertor)(110)로 출력한다. 상기 직/병렬변환부(110)는 상기 신호변조부(100)에서 출력한 변조데이터를 입력하여 소정개수, 예를 들어 N개의 병렬데이터로 병렬변환한 후 역고속푸리에변환부(Inverse Fast Fourier Transform)(120)로 출력한다. 상기 역고속푸리에 변환부(120)는 상기 직/병렬변환부(110)에서 출력한 N개의 병렬데이터를 입력하여 각각의 부반송파에 실어 동기심벌발생부(150)로 출력한다. 상기 동기심벌발생부(150)는 병/직렬변환부(Parallel To Serial Convertor)(130)와 동기패턴발생부(140)로 구성되며, 상기 동기심벌 발생부(150)로 입력된 상기 역고속 푸리에 변환부(120)에서 출력한 N개의 부반송파는 상기 병/직렬변환부(130)로 입력되고, 상기 병/직렬변환부(130)는 상기 입력한 N개의 부반송파 병렬데이터를 직렬변환하여 출력한다.

한편, 동기패턴(Sync Pattern) 발생부는 미리 설정되어 있는 동기패턴, 예를 들어 도 2b에 도시되어 있는 24비트의 동기패턴(250)과 같은 동기패턴이 지정되어 있는 동기심벌을 발생하여 상기 병/직렬변환부(130)에서 출력한 직렬데이터의 소정위치, 즉 NULL 심벌에 연이어 상기 동기심벌을 삽입하여 보호구간 삽입부(Guard Interval Insertion)(160)로 출력한다. 상기 보호구간 삽입부(160)는 상기 동기심벌발생부(150)에서 출력한 동기심벌이 삽입된 데이터에 상기 소정개수의 부반송파간 심벌 간섭(ISI: Intersymbol Interference) 및 프레임 간섭(IFI: Interframe Interference)의 영향을 감소시키기 위한 보호구간(Guard Interval)을 삽입하여 주파수 도약부(170)로 출력한다. 상기 주파수도약부(170)는 상기 보호구간 삽입부(160)에서 출력한 신호를 주파수 도약하여 FH/OFDM 프레임을 송신기로 전송한다. 여기서, 최종적으로 수신기로 송신되는 전송데이터는 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이 NULL 심벌(210)에 연이어 동기심벌(SYNC)(220)이 삽입되고, 그에 연이어 데이터 심벌(DATA)이 전송되는 형태임을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 수신기 내부구성을 도시한 블록도이다.

도 4는 도 3의 상관기(310)의 내부구성을 도시한 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 상관치 특성 그래프이다.

이하, 상기 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 수신기의 내부구성을 상기 도 3 내지 도 5를 참조로 하여 설명하기로 한다.

상기 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 송신기에서 도 2a에 도시한 바와 같은 FH/OFDM 데이터 프레임을 전송하면, 그 전송된 FH/OFDM 프레임은 프레임 검출부(300)로 입력된다. 상기 프레임 검출부(300)는 상관기(CORRELATOR)(310)와, 동기패턴 발생부(315)와, CORRELATION(상관치) 검출부(320)와, 임계값(Threshold Value) 비교부(325)로 구성된다. 상기 프레임 검출부(300)로 입력된 FH/OFDM 데이터 프레임은 CORRELATOR(310)로 입력되고, 상기 CORRELATOR(310)는 상기 입력한 FH/OFDM 데이터 프레임의 동기심벌을 검출하고, 그 동기심벌에 지정되어 있는 소정 비트수. 예를 들어 24비트의 동기패턴을 검출하여 그 동기패턴에 해당하는 상관치(Correlation)를 계산하여 그 계산된 상관치를 상관치 검출부(320)로 출력한다. 여기서, 상기 CORRELATOR(310)는 동기심벌내에 지정되어 있는 동기패턴을 구성하는 소정개수의 비트, 예를 들어 24비트 수와 동일한 시프트 레지스터 셀(Shift Register Cell)(411, 413, 415, 417)과, 상기 시프트 레지스터 셀의 갯수와 동일한 정합 필터(Matched Filter) C0(419), C1(421), 423(C2), ..., C23(425)와, 가산기(427)로 구성된다. 먼저, 상기 CORRELATOR(310)로 수신된 FH/OFDM 데이터 프레임의 NULL 심벌 이후 연이어 수신되는 동기심벌이 검출되면, 그 검출된 동기 심벌의 최초 비트(MSB)의 데이터부터 그 데이터 클럭의 라이징 에지(Rising Edge)에 맞추어 순차적으로 상기 시프트 레지스터 셀(400)에 래치(Latch)한다, 즉, 도 2b에 도시되어 있는 동기심벌이 검출되면 그 최초비트의 데이터, 즉 1을 클럭 라이징 에지시 첫번째 시프트 레지스터 셀(411)에 래치한 후 다시 두번째 비트의 데이터, 즉 -1을 다시 클럭 라이징 에지에 첫번째 시프트 레지스터 셀(411)에 래치하고, 상기 첫번째 시프트 레지스터 셀(411)에 래치되어 있던 최초비트의 데이터는 두번째 시프트 레지스터 셀(413)에 래치한다. 이런 순서대로 수신 데이터 프레임의 심벌 데이터의 데이터를 각각 저장하게 된다.

한편, 상기 매클럭마다 상기 시프트 레지스터(400) 각각의 셀에 래치되어 있는 데이터를 상기 정합 필터 각각의 필터계수와 곱하여 그 곱셈계산된 각각의 상관치를 가산기(427)를 통해 합산하여 출력하게 된다. 상기 가산기(427)에서 출력한 상관치는 상기 상관치 검출부(320)로 입력되고, 상기 상관치 검출부(320)는 상기 가산기(427)에서 출력한 상관치를 스퀘어루트(Square Root) 처리하여 상기 임계값 비교부(325)로 출력한다. 이때, 상기 상관치 검출부(320)에서 출력하는 상관치는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 동기패턴이 정확히 일치하였을 경우에만 520구간과 같은 설정값 이상의 상관치를 출력하고, 그 외의 동기심벌에 존재하는 비트의 데이터가 입력되었을 경우에는 510구간 및 530구간과 같이 상관치 0를 출력하고, 데이터 심벌의 경우에는 540구간과 같은 상관치를 출력하게 된다.

상기 임계값 비교부(325)는 상기 상관치 검출부(320)에서 출력한 상관치를 입력하여, 수신기에 미리 설정되어 있는 하위 임계값(Low Threshold Value) 이하 상위 임계값(High Threshold Value) 이상의 상관치가 검출될 경우에만 유효상관치로 검출하여, 즉 데이터 프레임의 시작이라고 판단하여 데이터 복조를 수행하게 된다.

이렇게 데이터 프레임의 시작을 검출하면, 보호구간 제거부(Guard Interval Remove)(330)에서 상기 송신기에서 삽입하여 전송한 프레임에 삽입되어 있는 보호구간을 제거하여 직/병렬변환부(340)로 출력한다. 상기 직/병렬변환부(340)는 상기 보호구간 제거부(330)에서 출력한 데이터를 소정개수, 예를 들어 N개의 병렬데이터로 병렬변환한후 고속푸리에변환부(Fast Fourier Transform)(350)로 출력한다. 상기 고속푸리에변환부(350)는 상기 직/병렬변환부(340)에서 출력한 병렬데이터를 고속푸리에변환하여 각반송파 주파수 성분의 위상과 진폭을 계산하여 병/직렬변환부(360)로 출력한다. 상기 병/직렬변환부(300)는 상기 고속푸리에변환부(350)에서 출력한 병렬데이터를 직렬변환하여 신호복조부(370)로 출력한다. 상기 신호복조부(370)는 상기 병/직렬변환부(360)에서 출력한 직렬데이터를 입력하여 원래의 신호로 복조하여 출력한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 송신기에서 동기패턴을 지정한 동기심벌을 삽입한 데이터 프레임을 전송하고, 이에 수신기에서 상기 동기심벌의 동기패턴을 검출하는 것을 가능하게 하여 특별한 에너지 연산없이도 프레임의 시작을 정확히 검출할 수 있어 데이터 프레임 검출의 성능을 향상한다는 이점을 갖는다.

Claims

주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치에 있어서,

데이터 프레임의 시작을 나타내기 위해 미리 지정한 소정비트수의 동기패턴을 발생하는 동기패턴발생부와,

상기 동기패턴발생부에서 발생한 동기패턴을 삽입한 동기심벌을 상기 직교주파수분할다중방식으로 변조된 직렬데이터 프레임의 NULL 심벌에 연이어 삽입하여 전송하는 동기심벌발생부를 포함하는 송신기와,

상기 송신기에서 전송한 데이터 프레임을 수신함에 따라 그 수신한 데이터 프레임의 동기심벌의 상관치의 절대값을 계산하여 미리 설정되어 있는 임계값과 비교하여 유효상관치일 경우 프레임의 시작으로 검출하는 프레임 검출부를 포함하는 수신기를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치.
제1항에 있어서,

상기 프레임 검출부는;

상기 송신기에서 전송하는 동기패턴을 저장하고 있으며, 데이터 프레임의 수신에 따라 그 저장하고 있는 동기패턴을 발생하는 동기패턴발생부와,

송신기에서 전송한 데이터 프레임을 수신함에 따라 그 수신한 데이터 프레임의 동기심벌의 상관치를 상기 동기패턴발생부에서 발생한 동기패턴을 근거로 계산하는 상관기와.

상기 상관기에서 계산된 동기심벌의 상관치의 절대값을 계산하는 상관치 검출부와,

상기 상관치 검출부에서 계산한 상관치를 미리 설정되어 있는 임계값과 비교하여 유효상관치인지를 판단하는 임계값 비교부로 구성함을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치.
제2항에 있어서,

상기 임계값 비교부는 상기 상관치 검출부에서 계산한 상관치가 유효상관치인지를 상기 송신기에 미리 설정되어 있는 하위 임계값 이하 상위 임계값 이상의 범위에 상기 계산한 상관치가 존재할 경우 유효상관치로 판단함을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치.
제 3항에 있어서,

상기 상관기는 상기 동기 심벌에 지정되어 있는 동기패턴의 비트수와 동일한 시프트 레지스터 셀과 정합필터로 구성함을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치.
제4항에 있어서,

상기 상관기는 상기 시프트 레지스터 셀에 수신데이터를 클럭의 라이징 에지에 맞춰 시프트 래치한 후, 상기 시프트 레지스터 셀에 상기 송신기의 동기패턴발생부에서 발생한 동기패턴과 동일한 데이터가 래치되었을 경우 상기 시프트 레지스터 셀 각각에 래치되어 있는 데이터와 상기 정합필터 각각의 필터계수를 곱한 값 각각을 합하여 상기 동기패턴의 상관치를 계산함을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 장치.
데이터 프레임의 시작을 나타내기 위한 동기패턴을 지정한 동기심벌을 데이터 프레임의 소정위치에 삽입하여 전송하는 송신기와, 상기 송신기에서 삽입한 동기패턴과 동일한 정보를 근거로 수신기의 동기패턴을 발생하는 동기패턴발생부를 포함한 수신기를 구비한 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 방법에 있어서,

상기 송신기에서 전송한 데이터 프레임을 수신하여 그 데이터 프레임에 포함되어 있는 동기심벌의 상관치를 계산하여 그 절대값 상관치를 검출하는 과정과,

상기 검출한 절대값 상관치가 미리 설정하여 놓은 하위 임계값 이상 상위 임계값 이하의 상관치일 경우 유효상관치로 판단하여 프레임의 시작으로 인식하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템의 프레임 시작 검출 방법.