KR200185135Y1

KR200185135Y1 - 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치

Info

Publication number: KR200185135Y1
Application number: KR2019990029748U
Authority: KR
Inventors: 성영철
Original assignee: 엘지정보통신주식회사
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2000-06-15

Abstract

본 고안은 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이를 상쇄하기 위한 것으로, 이러한 본 고안은 PN 코드를 발생시키는 PN 생성부와; 상기 PN 생성부에서 생성된 PN 코드를 입력된 데이터에 곱하는 제1 곱셈부와; 캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부와; 상기 국부 발진부에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제1 곱셈부에서 출력된 신호에 곱하는 제2 곱셈부와; 상기 국부 발진부에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제2 곱셈부에서 변조된 신호에 더하는 가산부로 수신기를 구성함으로써, 저궤도 위성을 이용한 CDMA 통신 시스템에서 정현파를 이용하여 주파수 복구 및 PN 코드의 초기 동기를 맞출 수 있게 되는 것이다.

Description

위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치{Apparatus for offset of doppler frequency error in satellite communication system}

본 고안은 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치에 관한 것으로, 특히 저궤도 위성을 이용한 CDMA(Code Division Multiple Access, 부호 분할 다원 접속) 통신 시스템에서 정현파를 이용하여 주파수 복구 및 PN(Pseudo Noise) 코드의 초기 동기를 맞추는데 적당하도록 한 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치에 관한 것이다.

종래의 CDMA 통신에서는 기지국과 단말기 간의 상대적 운동속도가 150km/h 미만이어서 이 운동에 의한 도플러 변이는 캐리어 주파수가 2GHz 미만인 경우 최고 300Hz 이하가 된다.

이 경우에는 검색부(Searcher)에서 상관성(Correlation)을 구하는 시간 동안 각 Constellation Point들은 거의 정지해 있다.

하지만 위성과 같이 빠른 속도로 움직이는 경우에는 더 이상 위의 동작이 제대로 작용하지 않는다. 왜냐하면, Correlation을 구하는 시간 간격 내에 Constellation이 복소 평면 상에서 많이 회절하기 때문이다.

도1은 종래 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 송신장치의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, PN 코드를 발생시키는 PN 생성부(PN)(11)와; 상기 PN 생성부(11)에서 생성된 PN 코드를 입력된 데이터에 곱하는 제1 곱셈부(12)와; 캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부(LO)(13)와; 상기 국부 발진부(13)에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제1 곱셈부(12)에서 출력된 신호에 곱하는 제2 곱셈부(14)로 구성된다.

도2는 도1의 스펙트럼 파형도이다.

그래서 도1의 송신기에서는 입력되는 데이터의 파형은 도2의 'a' 부분과 같고, 제2 곱셈부(14)에서 출력되는 출력데이터의 파형은 도2의 'b' 부분과 같다.

도3은 종래의 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 수신장치의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부(21)와; 상기 국부 발진부(21)에서 생성된 캐리어 주파수를 입력된 무선 신호에 곱하는 곱셈부(22)와; 상기 곱셈부(22)에서 출력된 신호에서 PN 코드의 동기를 검색하는 동기 검색부(Searcher)(23)와; 상기 동기 검색부(23)에서 검색된 PN 코드의 동기에 따라 상기 곱셈부(22)에서 출력되는 신호를 복조하여 CDMA 신호의 수신기능을 수행하는 복수개의 복조부(Finger)(24 ~ 26)와; 상기 복수개의 복조부(24 ~ 26)에서 출력된 CDMA 신호를 결합시키는 결합부(27)로 구성된다.

그래서 종래의 수신기는 수신 RF 신호를 국부발진기(21)로 기저대역으로 주파수 변환하여 이것을 동기 검색부(23)에 인가하여 PN 시퀀스의 동기를 획득하고, 이 동기 시점을 각각의 복조부(24 ~ 26)에 알려줌으로써 복조부들(24 ~ 26)이 각각의 다중경로의 신호를 복조하도록 되어 있다.

이때 정확한 주파수 예측 없이도 종래의 이동통신에서는 도플러 변이가 수백Hz 미만이므로 이 정도의 주파수 에러에서도 동기 검색부(23)가 제대로 동작될 수 있다.

그러나 위성망을 이용한 무선 통신의 경우, 도플러 주파수 에러가 수십 kHz 이므로 더 이상 동기 검색부(23)가 동작하지 않게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 고안의 목적은 저궤도 위성을 이용한 CDMA 통신 시스템에서 정현파를 이용하여 주파수 복구 및 PN 코드의 초기 동기를 맞출 수 있는 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 일실시예에 의한 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치는,

PN 코드를 발생시키는 PN 생성부와; 상기 PN 생성부에서 생성된 PN 코드를 입력된 데이터에 곱하는 제1 곱셈부와; 캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부와; 상기 국부 발진부에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제1 곱셈부에서 출력된 신호에 곱하는 제2 곱셈부와; 상기 국부 발진부에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제2 곱셈부에서 변조된 신호에 더하는 가산부로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 다른 실시예에 의한 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치는,

캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부와; 상기 국부 발진부에서 생성된 캐리어 주파수를 입력된 무선 신호에 곱하는 곱셈부와; 상기 곱셈부에서 신호에 대해 반송파 복조에 불필요한 신호를 제거하도록 최대 도플러 변이폭을 대역폭으로 갖는 저대역 통과필터와; 상기 저대역 통과필터의 출력되는 정현파 신호를 주파수 에러로 하는 위상복조궤환을 수행하여 상기 국부 발진부의주파수가 도플러 변이를 상쇄하도록 하는 PLL로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도1은 종래 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 송신장치의 블록구성도이고,

도2는 도1의 스펙트럼 파형도이며,

도3은 종래의 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 수신장치의 블록구성도이고,

도4는 본 고안에 의한 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 송신장치의 블록구성도이며,

도5는 도4의 스펙트럼 파형도이고,

도6은 본 고안에 의한 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 수신장치의 블록구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

31 : PN 생성부 32, 34, 42 : 곱셈부

33, 41 : 국부 발진부 35 : 가산부

43 : PLL 44 : 저대역 통과필터

45 : 동기 검색부 46 ~ 48 : 복조부

이하, 상기와 같은 본 고안 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 기술적 사상에 따른 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 고안에 의한 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 송신장치의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, PN 코드를 발생시키는 PN 생성부(PN)(31)와; 상기 PN 생성부(31)에서 생성된 PN 코드를 입력된 데이터에 곱하는 제1 곱셈부(32)와; 캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부(LO)(33)와; 상기 국부 발진부(33)에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제1 곱셈부(32)에서 출력된 신호에 곱하는 제2 곱셈부(34)와; 상기 국부 발진부(33)에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제2 곱셈부(34)에서 변조된 신호에 더하는 가산부(35)로 구성된다.

이에 도시된 바와 같이, 캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부(41)와; 상기 국부 발진부(41)에서 생성된 캐리어 주파수를 입력된 무선 신호에 곱하는 곱셈부(42)와; 상기 곱셈부(42)에서 신호에 대해 반송파 복조에 불필요한 신호를 제거하도록 최대 도플러 변이폭을 대역폭으로 갖는 저대역 통과필터(LPF)(44)와; 상기 저대역 통과필터(44)의 출력되는 정현파 신호를 주파수 에러로 하는 위상복조궤환(Phase Locked Loop, PLL)을 수행하여 상기 국부 발진부(41)의주파수가 도플러 변이를 상쇄하도록 하는 PLL(43)과; 상기 곱셈부(42)에서 출력된 신호에서 PN 코드의 동기를 검색하는 동기 검색부(Searcher)(45)와; 상기 동기 검색부(45)에서 검색된 PN 코드의 동기에 따라 상기 곱셈부(42)에서 출력되는 신호를 복조하여 CDMA 신호의 수신기능을 수행하는 복수개의 복조부(Finger)(46 ~ 48)와; 상기 복수개의 복조부(46 ~ 48)에서 출력된 CDMA 신호를 결합시키는 결합부(49)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 고안에서는 송신기 측의 출력단에 캐리어를 인위적으로 더해주는 가산기를 추가한다.

그래서 송신기에서 국부 발진부(33)를 출력에 더해줌으로서 수신기에서 이 국부 발진 신호를 이용해 캐리어 복구를 쉽게 할 수 있게 된다.

즉, 수신신호에서 캐리어 신호는 CDMA 신호와 똑같은 정보를 가지기 때문에 같은 도플러 변이를 거치게 된다. 이때 수신기에서 수신신호를 중심주파수가 fc이고 대역폭이 도플러 변이폭 만큼만 되는 대역통과필터를 통과시키는 C/N(Carrier to Noise ratio, 반송파 대 잡음비)이 충분히 큰 정현파를 얻는데, 이것을 이용해 신호를 복조하게 된다.

도5는 도4에서 출력되는 신호의 정현파를 보인 파형도이다.

한편, 수신기의 곱셈부(42)에서 출력되는 신호는 DC(Direct Current, 직류)를 중심으로 송신기에서 실은 정현파가 채널의 도플러 변이 만큼 떨어진 곳에 위치하는 신호가 된다.

이것을 최대 도플러 변이폭인 대역폭으로 갖는 저대역통과필터(44)를 사용하여 반송파 복조에 불필요한 신호를 제거하고, 이 정현파 신호를 주파수 에러로 하는 위상복조궤환(PLL)(43)을 사용하여 국부 발진부(41)의 주파수가 도플러 변이를 상쇄하게 한다.

그러면 주파수 에러가 허용범위(수백 Hz) 안에 위치하게 되어 수신기가 동작할 수 있게 된다.

이처럼 본 고안은 저궤도 위성을 이용한 CDMA 통신 시스템에서 정현파를 이용하여 주파수 복구 및 PN 코드의 초기 동기를 맞추게 되는 것이다.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 고안은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 고안은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 실용신안등록청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 고안의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 의한 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄장치는 저궤도 위성 통신과 같이 도플러 변이가 큰 통신 채널을 이용한 CDMA 통신에서 도플러 변이를 쉽게 상쇄시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

PN 코드를 발생시키는 PN 생성부와;

상기 PN 생성부에서 생성된 PN 코드를 입력된 데이터에 곱하는 제1곱셈부와;

캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부와;

상기 국부 발진부에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제1 곱셈부에서 출력된 신호에 곱하는 제2곱셈부와;

상기 국부 발진부에서 생성된 캐리어 주파수를 상기 제2 곱셈부에서 변조된 신호에 더하는 가산부로 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄 송신장치.
캐리어 주파수를 발생시키는 국부 발진부와;

상기 국부 발진부에서 생성된 캐리어 주파수를 입력된 무선 신호에 곱하는 곱셈부와;

상기 곱셈부에서 신호에 대해 반송파 복조에 불필요한 신호를 제거하도록 최대 도플러 변이폭을 대역폭으로 갖는 저대역 통과필터와;

상기 저대역 통과필터의 출력되는 정현파 신호를 주파수 에러로 하는 위상복조궤환을 수행하여 상기 국부 발진부의주파수가 도플러 변이를 상쇄하도록 하는 PLL로 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템의 도플러 주파수변이 상쇄 수신장치.