KR20010026268A

KR20010026268A - 주파수편이-키잉 복조시스템

Info

Publication number: KR20010026268A
Application number: KR1019990037499A
Authority: KR
Inventors: 이장규; 서민호; 현민호; 유호근
Original assignee: 서민호; 주식회사 텔레칩스
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-04-06

Abstract

본 발명은 FSK 복조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호전송 도중에 FSK 변조신호에 오프셋오류나 신호왜곡이 발생하더라도 복조성능을 항상 일정하게 유지할 수 있는 FSK 복조시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 FSK 복조시스템은 변조신호 대역만을 통과시키는 대역통과 필터, 대역통과 필터의 출력신호의 제로교차점을 검출하는 제로교차 검출기, 검출된 제로교차점 사이의 시간에 기초하여 변조신호의 평균특성을 검출해내는 평균특성 검출기, 및 평균특성으로부터 신호값을 판단하는 신호판단기를 포함하는 것에 특징이 있다.

Description

주파수편이-키잉 복조시스템{Frequency Shift Keying Demodulation System}

주파수편이-키잉(Frequency Shift Keying : FSK) 변조는 0과 1의 신호를 서로 상이한 두 개의 특정주파수(예컨대, 0에 대하여는 2200Hz, 1에 대하여는 1200Hz)로 표시하는 방식으로서, 현재 호출기나 전력선 모뎀, 그리고 콜러아이디(CallerID) 등에 널리 활용되고 있다. FSK 변조된 신호를 수신한 기기에서는 이 변조된 신호로부터 원래의 신호(0 또는 1)를 구해내야 되는데, 여기에 사용되는 시스템이 바로 FSK 복조시스템이다.

도1은 종래기술에 의한 FSK 복조시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도1의 FSK 복조시스템의 동작을 이하 설명한다. 먼저, 입력되는 FSK 변조신호를 소정 대역의 대역통과 필터(bandpass filter ; 100)를 통과시킨 후, 제로교차 검출기(zero-crossing detector ; 120)와 주파수 계산기(140)를 통과시켜 변조신호의 주파수를 측정한다. 이렇게 측정된 주파수를 소정의 임계값과 비교함으로써 원래의 신호값이 0인지 1인지 복조해 내는 것이다.

이 과정을 보다 상세히 설명한다. 입력되는 FSK 변조신호의 파형을 소정의 직류신호(바람직하게는 변조신호의 평균값)와 비교하여 제로교차를 판단하면, 각 제로교차점 사이의 거리는 FSK 변조신호 주기의 1/2을 나타내게 된다. 설명의 편이상 신호 0과 신호1의 변조에 사용된 주기를 각각 T0, T1이라 표시한면, 도2에 도시된 바와 같이, 이상적인 FSK 변조신호가 입력되면 각 제로교자점 사이의 거리는 0의 변조신호 구간에서는 T0/2이되고 1의 변조신호 구간에서는 T1/2이 된다. 따라서, 주파수 계산기(140)로부터 얻은 제로교차점 간 거리를 주파수 비교기(160)에서 임계값 (T0＋T1)/4과 비교함으로써 원래 신호값이 0인지 1인지를 결정하게 된다.

그러나, 종래기술의 FSK 복조시스템은 입력신호의 반주기 파형을 기준으로 판단을 하기 때문에, 도3에 도시된 바와 같이 신호전송 도중에 변조신호에 오프셋(Offset) 오류가 발생하거나 도4에 되시된 바와 같이 변조신호에 왜곡이 발생하여 제로교차점 사이의 거리가 불규칙적으로 좁아지거나 넓어지는 경우에는 그 판단이 어려울 경우가 많고, 따라서 그 신호 오류/왜곡의 영향이 결과에 그대로 반영되어 복조성능이 저하되는 문제점이 있다.

위의 설명에서, 주기는 주파수와 역수관계이므로 주기를 계산하거나 비교하는 것은 주파수를 계산하거나 비교하는 것과 사실상 동일한 것으로 볼 수 있다. FSK 변복조의 기본개념은 0과 1에 대하여 주파수를 서로 상이하게하여 표시한다는 것이므로, 본 명세서에서는 발명의 내용을 원래 FSK 변복조의 개념에 일치시키기 위해서 모든 설명을 주파수에 대한 것으로 기술하고자 하며, 주기에 대한 사항은 이로부터 용이하게 도출해 낼 수있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 소정의 시간동안의 FSK 변조신호의 평균특성을 검출하여 그 평균특성에 기초하여 신호값 판단함으로써 신호전송 도중에 FSK 변조신호에 오프셋오류나 신호왜곡이 발생하더라도 복조성능을 항상 일정하게 유지할 수 있는 FSK 복조시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도1은 종래기술에 의한 FSK 복조시스템의 구성을 나타낸 도면.

도2는 이상적인 경우의 FSK 변조파형 및 그 복조파형을 도시한 도면.

도3은 오프셋오류가 발생한 FSK 변조파형을 도시한 도면.

도4는 신호왜곡이 발생한 FSK 변조파형을 도시한 도면.

도5는 본 발명에 따른 FSK 복조시스템의 구성을 나타낸 도면.

도6은 본 발명에 따른 평균특성 검출기 구성의 한 실시예를 도시한 도면.

도7은 도6의 주요 신호의 파형을 도시한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

500 : 대역통과 필터

520 : 제로교차 검출기

540 : 평균특성 검출기

560 : 신호판단기

600 : 다운 카운터

620 : "0"삽입기

640 : 누계기

660 : 저역통과 필터

이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도5는 본 발명에 따른 FSK 복조시스템의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 본 발명의 FSK 복조시스템은 FSK 변조신호 대역만을 통과시키는 대역통과 필터(500), 대역통과 필터링된 신호의 제로교차점을 검출하는 제로교차 검출기(520), 검출된 제로교차점 사이의 시간으로부터 변조신호의 평균특성을 검출해내는 평균특성 검출기(540), 및 앞의 평균특성으로부터 원래 신호값이 0인지 1인지를 판단하는 신호판단기(560)로 구성된다. 평균특성 검출기(540)는 바람직하게는 검출된 제로교차점 사이의 시간에 반비례하는 소정의 값(예컨대, 제로교차점 사이의 시간의 역수, 또는 일정한 값에 제로교차점 사이의 시간을 감한 값)을 FSK 변조신호의 신호전송 보오율(baud-rate)의 주기만큼 누진하거나 평균하여 변조신호의 평균특성을 검출해낸다.

종래기술의 FSK 복조시스템은 매 제로교차 시마다 그 제로교차점 사이의 주파수를 계산하여 그 값을 주파수 비교기(160)에 입력하여 0인지 1인지를 판단하는데, 변조신호의 반주기동안 계산된 주파수값은 변조신호에 오프셋오류가 발생하거나 잡음 등에 의해 변조신호가 왜곡이 일어나게 되면 이에 민감하게 반응하므로 이에 따라 FSK 변조성능이 저하되게 된다. 그러나, 본 발명의 FSK 변조시스템에서는 바람직하게는 보오율 주기동안의 변조신호의 평균특성을 검출하여 그 평균특성에 기초하여 신호값을 판단하므로 일시적인 신호왜곡이나 오프셋오류에 민감하지 않고, 따라서 FSK 변조시스템의 변조성능을 항상 일정하게 유지할 수 있다.

도6은 본 발명의 평균특성 검출기(540)의 바람직한 한 실시예이이다. 다운카운터(600)는 제로교차 검출기(520)로부터 제로교차 입력이 들어오면 그 카운터 값이 소정의 초기값으로 설정되고 소정의 매 샘플링클록 마다 감소하도록 동작한다. 다운카운터(600)의 초기값은 FSK 변조 신호의 반송주파수와 샘플링클록의 주파수를 고려하여 언더플로우(underflow)가 발생하지 않도록 선택하되, 다만 너무 크면 변조성능에 부정적인 영향을 미치므로 적절히 선택하여야 한다. 예컨대, FSK 변조를 위한 주파수가 1200Hz, 2200Hz이고 샘플링클록이 13984Hz라고 가정하면 1200Hz의 제로교차점 사이에는 최대 9개의 샘플링클록이 발생할 수 있으므로, 대략 10을 초기값으로 설정하면 무난할 것이다.

누계기(640)는 매 샘플링클록마다, 제로교차 신호가 발생한 경우에는 다운카운터(600)의 값을 더하고 그렇지 않은 경우에는 0삽입기(620)로부터의 0값을 누적한다. 누계기(640)는, 그 누계주기는 바람직하게는 FSK 전송신호의 보오율 주기로 선택하고, 매 샘플링클록마다 과거 누계주기 동안의 누적치를 출력한다. 이 누적치를 FSK 변조신호의 평균특성으로 사용할 수 있다.

한편, 이 누적치에 대하여 FSK 변조 데이터의 보오율 이하의 대역폭을 갖는 저역통과 필터(660)를 통과시킨 결과를 FSK 변조신호의 평균특성으로 사용할 수도 있다. 이 저역통과 필터(660)는 본 발명의 FSK 복조시스템의 성능향상을 위하여 선택적으로 사용할 수 있다.

도7은 도6에 도시한 본 발명의 평균특성 검출기(540)의 주요한 신호를 개략적으로 도시한 것이다. FSK 변조신호는 샘플링클록보다 16배/8배 낮은 두개의 주파수로 변조되어 수신되며, FSK 신호전송 보오율은 샘플링클록보다 16배 느린 주파수를 갖는다고 가정하였다. 다운카운터(600)의 초기값으로는 10을 선택하였다.

다운카운터(600)는 전술한 바와 같이 제로교차 검출신호가 발생할 때마다 초기값 10으로 설정되고 샘플링클록이 발생하면 감소하도록 동작하므로, FSK 변조신호의 주파수가 샘플링클록보다 16배 느린 경우에는 그 카운터 값이 2까지 감소하고 8배 느린 경우에는 6까지 감소한다. 다운카운터(600)의 출력에 0삽입을 하여 제로교차 검출신호가 발생한 경우에만 다운카운터(600)의 결과(2 또는 6)이 누계기(640)로 입력되어 누적되고 그렇지 않은 경우에는 0삽입기(620)으로부터 0이 입력되어 누적된다. 누계기(640)는 지난 FSK 보오율동안 (즉, 지난 16개의 샘플링 구간동안) 누적한 값을 매 샘플링클록마다 출력한다. 이러한 방식으로 FSK 변조신호의 평균특성을 구하며, 이에 기초하여 FSK 데이터를 복조하게 된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 FSK 복조시스템에 따르면 FSK 변조된 신호에 대하여 소정의 구간동안의 평균특성을 검출하여 이로부터 신호를 복조하므로, FSK 변조신호에 오프셋오류가 발생하거나 신호왜곡이 발생하더라도 복조성능을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

Claims

주파수편이-키잉(FSK) 변조된 신호를 복조하기 위한 FSK 복조시스템으로서,

변조신호 대역만을 통과시키는 대역통과 필터;

상기 대역통과 필터의 출력신호의 제로교차점을 검출하는 제로교차 검출기;

상기 검출된 제로교차점 사이의 시간에 기초하여 변조신호의 평균특성을 검출해내는 평균특성 검출기; 및

상기 평균특성으로부터 신호값을 판단하는 신호판단기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 FSK 복조시스템.
제1항에 있어서, 상기 평균특성 검출기는 상기 검출된 제로교차점 사이의 시간에 반비례하는 값을 상기 FSK 변조신호의 신호전송 보오율의 주기동안 누진하여 상기 평균특성을 검출하는 것을 특징으로 하는 FSK 복조시스템.