KR20010019954A - 통신 시스템에서의 디지털 변조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 사용하는 디지털 변조기내 펄스 쉐이핑 필터와 백터 변조기를 결합하여 새로운 펄스 쉐이핑 필터를 구현하고, 이 새로운 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수를 변경하여 상기 백터 변조기의 기능을 수행함으로써 상기 백터 변조기를 생략할 수 있도록 한 통신 시스템에서의 디지털 변조기에 관한 것으로, 종래 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 혼합기로 제공되는 사인/코사인 웨이브의 값을 곱하여 출력되는 새로운 탭 계수를 갖는 새로운 펄스 쉐이핑 필터를 구현하고, 이 새로운 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수를 주기적으로 변경하여 종래 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행함으로써 종래 사인/코사인 웨이브 발생 부분과 혼합기로 이루어지는 백터 변조기를 생략하고도 데이터를 디지털 변조할 수 있도록 함을 특징으로 하며, 이와 같이 종래 사인/코사인 웨이브 발생 부분과 혼합기로 이루어지는 백터 변조기를 생략한 구조의 디지털 변조기를 구현함으로써 전체 구조가 간단해지고 계산 과정 및 계산량이 감소함으로써 디지털 변조기의 설계가 보다 용이해지며, 이에 따라 설계 비용을 절감할 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

통신 시스템에서의 디지털 변조기{Digital vector of communication system}

본 발명은 통신 시스템에서 사용하는 디지털 변조기(Digital Modulator)에 있어서, 펄스 쉐이핑 필터(Pulse Shaping Filter)와 백터 변조기(Vector Modulator)를 결합하여 새로운 펄스 쉐이핑 필터를 구현하고, 새로운 펄스 쉐이핑 필터의 탭(Tap) 계수를 변경하여 상기 백터 변조기의 기능을 수행함으로써 상기 백터 변조기를 생략할 수 있도록 한 통신 시스템에서의 디지털 변조기에 관한 것이다.

일반적으로 통신 시스템에서 데이터를 변조하기 위해 사용하는 디지털 변조기, 특히 QASK 계열(BPK, QPSK, OQPSK, MSK, m-QAM)의 디지털 변조 방식을 사용하는 디지털 변조기는 전송 신호 대역을 제한하는 펄스 쉐이핑 필터와 주파수 효율을 높이기 위한 백터 변조기로 구성된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 종래 디지털 변조기는, 입력되는 동상 성분의 I채널 데이터를 펄스 쉐이핑 필터링하는 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(1-1)와, 입력되는 직교 성분의 Q채널 데이터를 펄스 쉐이핑 필터링하는 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터(1-2)와, 상기 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(1-1)를 통과한 I채널 데이터를 코사인 웨이브(Cosine Wave ; cos(2πf_ct))와 혼합하는 I채널용 혼합기(2-1)와, 상기 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터(1-2)를 통과한 Q채널 데이터를 사인 웨이브(Sine Wave ; sin(2πf_ct))와 혼합하는 Q채널용 혼합기(2-2)와, 상기 I채널용 혼합기(2-1)에서 혼합된 I채널 데이터와 상기 Q채널용 혼합기(2-2)에서 혼합된 Q채널 데이터를 가산하는 가산기(3)로 구성된다.

여기서, 백터 변조기는 상기 I채널용 혼합기(2-1)와 Q채널용 혼합기(2-2)로 각각 코사인 웨이브와 사인 웨이브를 발생시키는 부분과 상기 I채널용 혼합기(2-1)와 Q채널용 혼합기(2-2)를 말한다.

그러나, 상기와 같은 구조의 종래 디지털 변조기는 디지털 신호 처리중, 사인/코사인 웨이브 기능(Function)을 계산하여 입력 데이터 열(Sequence)과 곱하기(Multiplier)를 수행하는 과정에 있어서 사인/코사인 웨이브의 동기 계산과 곱하기 연산에서 문제되는 값의 오버플로우(Overflow) 등으로 고려 사항이 많은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 통신 시스템에서 사용하는 디지털 변조기에 있어서, 펄스 쉐이핑 필터 기능과 사인/코사인 웨이브 발생과 혼합 동작을 수행하는 백터 변조기 기능을 수학적으로 결합하여 새로운 펄스 쉐이핑 필터를 구현하고, 이 새로운 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수를 변경하여 상기 백터 변조기의 기능을 수행함으로써 상기 백터 변조기를 생략할 수 있는 등, 설계가 보다 용이하고 간단하도록 한 통신 시스템에서의 디지털 변조기를 제공하는 데에 있다.

도 1은 종래 통신 시스템에서의 디지털 변조기의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 통신 시스템에서의 디지털 변조기의 블록 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 통신 시스템에서의 디지털 변조기내 I채널용 펄스 쉐이핑 필터의 개념을 보인 구조도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10-1 : I채널용 펄스 쉐이핑 필터

10-2 : Q채널용 펄스 쉐이핑 필터

20 : 가산기

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 통신 시스템에서의 디지털 변조기는, 종래 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 혼합기로 제공되는 사인/코사인 웨이브의 값을 곱하여 출력되는 새로운 탭 계수를 갖는 새로운 펄스 쉐이핑 필터를 구현하고, 이 새로운 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수를 주기적으로 변경하여 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행함으로써 종래 사인/코사인 웨이브 발생 부분과 혼합기로 이루어지는 백터 변조기를 생략하고도 1/Q 채널 데이터를 디지털 변조할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 통신 시스템에서의 디지털 변조기의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 통신 시스템에서의 디지털 변조기의 블록 구성도로서, 종래 I채널용 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 I채널용 혼합기로 제공되는 코사인 웨이브의 값을 곱하여 출력되는 새로운 탭 계수를 갖고 있으며, 상기 탭 계수를 주기적으로 변경함으로써 입력되는 동상 성분의 I채널 데이터에 대한 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행하는 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-1)와, 종래 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 Q채널용 혼합기로 제공되는 사인 웨이브의 값을 곱하여 출력되는 새로운 탭 계수를 갖고 있으며, 상기 탭 계수를 주기적으로 변경함으로써 입력되는 직교 성분의 Q채널 데이터에 대한 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행하는 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-2)와, 상기 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-1)에서 디지털 변조되어 출력되는 I채널 데이터와 상기 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-2)에서 디지털 변조되어 출력되는 Q채널 데이터를 최종 가산하는 가산기(20)로 구성된다.

도 3은 본 발명에 의한 통신 시스템에서의 디지털 변조기내 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-1)의 개념을 보인 구조도로서, I채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-1)는 종래 I채널용 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 혼합 과정시 제공되는 코사인 웨이브의 값을 곱하여 새로운 M개의 탭 계수(h_0 (n), h_1 (n), h_2 (n), …,h_M-1 (n))를 갖게 된다.

한편, 본 발명의 디지털 변조기내 상기 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-1)와 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-2)의 새로운 탭 계수의 발생을 설명하면 다음과 같다.

FIR(Finite Impulse Response) 필터인 종래 펄스 쉐이핑 필터의 전체 탭의 계수를 N이라 하고, 1개의 펄스가 M 타임스 샘플(Times Sample)이라 가정하면, 사인/코사인 웨이브의 주기는 M이 된다.

도 1의 종래 디지털 변조기에서 x(n)은 변조하기전의 I채널 데이터 열이고, v(n)은 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(1-1)를 통과한 출력 데이터 열이며, y(n)은 I채널용 혼합기(2-1)에서 코사인 웨이브와 혼합된 데이터 열이다.

상기 디지털 변조기에서 진행되는 과정을 수학식으로 표현하면 아래와 같다.

v(n)=h(n)×x(n)

여기서, h(n)은 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(1-1)의 탭 계수(Coefficients)이다.

y(n)=c(n)×v(n)

여기서, c(n)은 주기가 M인 코사인 웨이브이다.

상기 수학식 2에서,c(n) 주기가 M인 주기함수이므로 출력 y(n)은 아래와 같다.

즉, 출력 y(n)은 계속되는 v(n)에 주기적인 c(n) 값이 계수가 되어 계산된 결과이다.

상기 수학식 4에 수학식 3을 대입하면,

여기서, h_0 (n)은 코사인 웨이브 기능의 첫 번째 값과 종래 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수의 곱으로 출력된 새로운 계수 열이다.

y(1)의 값도 마찬가지로 다음과 같이 계산된다.

따라서, 종래 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수, h(n)에 M 포인트(Point) 코사인 웨이브 기능 샘플을 곱한 M개의 탭 계수가 아래 수학식 7과 같이 발생한다.

h_k (n)=c(k)×h(n)~~~~~~~~~~~~~~~~~~k=0,1,2,…,M-1

상기와 같이 본 발명에서는 종래 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 혼합기로 제공되는 사인/코사인 웨이브의 값을 곱한 새로운 탭 계수를 갖는 I/Q 펄스 쉐이핑 필터를 구현하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 디지털 변조기는, 상기 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-1)에서 주기적으로 변경되는 탭 계수에 따라 입력되는 동상 성분의 I채널 데이터에 대한 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행하여 가산기(20)로 출력하고, 상기 Q 채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-2)에서도 주기적으로 변경되는 탭 계수에 따라 입력되는 직교 성분의 Q채널 데이터에 대한 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행하여 가산기(20)로 출력한다.

이때, 상기 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-1)와 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-2)에서 주기적으로 변경되는 탭 계수가 한 주기에 한 번만 사용되므로, 새로운 탭 계수를 메모리로 저장한 후, 해당하는 시퀸스에 해당 탭 계수만을 이용하여 컨벌루션(Convolution)하도록 한다.

이후, 상기 가산기(10)에서는 상기 I채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-1)에서 디지털 변조되어 출력되는 I채널 데이터와 상기 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터(10-2)에서 디지털 변조되어 출력되는 Q채널 데이터를 최종 가산하여 디지털 변조된 채널 데이터를 출력한다.

상기와 같은 본 발명은 디지털 변조기뿐만 아니라 컨벌루션한 후 주기함수의 혼합을 필요로 하는 디지털 신호 처리에서 구조와 계산을 간단히 구현하는 데 활용할 수 있다.

이상, 상기 설명에서와 같이 본 발명은 종래 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 혼합기로 제공되는 사인/코사인 웨이브의 값을 곱한 새로운 탭 계수를 갖는 펄스 쉐이핑 필터를 구현하여 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행함으로써 종래 사인/코사인 웨이브 발생 부분과 혼합기로 이루어지는 백터 변조기를 생략한 구조의 디지털 변조기에서 1/Q 채널 데이터를 디지털 변조할 수 있게 효과가 있다.

상기와 같이 종래의 백터 변조기를 생략함에 따라 전체 구조가 간단해지고 계산 과정 및 계산량이 감소함으로써 디지털 변조기의 설계가 보다 용이해지며, 이에 따라 설계 비용을 절감할 수 있게 되는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 종래 I채널용 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 I채널용 혼합기로 제공되는 코사인 웨이브의 값을 곱하여 출력되는 새로운 탭 계수를 갖고 있으며, 상기 탭 계수를 주기적으로 변경함으로써 입력되는 동상 성분의 I채널 데이터에 대한 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행하는 I채널용 펄스 쉐이핑 필터와,

   종래 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터의 탭 계수에 Q채널용 혼합기로 제공되는 사인 웨이브의 값을 곱하여 출력되는 새로운 탭 계수를 갖고 있으며, 상기 탭 계수를 주기적으로 변경함으로써 입력되는 직교 성분의 Q채널 데이터에 대한 펄스 쉐이핑 필터 기능과 백터 변조기 기능을 동시에 수행하는 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터와,

   상기 I채널용 펄스 쉐이핑 필터에서 디지털 변조되어 출력되는 I채널 데이터와 상기 Q채널용 펄스 쉐이핑 필터에서 디지털 변조되어 출력되는 Q채널 데이터를 최종 가산하는 가산기로 구성됨을 특징으로 하는 통신 시스템에서의 디지털 변조기.