KR20020036391A - Apparatus and method for synchronizing phase of carrier wave - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비선형화를 이용하는 반송파 위상동기 기술인 비터비 앤드 비터비(Viterbi & Viterbi)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위상추정기 입력신호의 비선형화과정중 입력신호크기의 비선형과정을 연판정기에 의해 수행하는 연판정 비선형화기를 이용한 반송파 위상 동기방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to Viterbi & Viterbi, which is a carrier phase synchronization technique using nonlinearity, and more particularly, a nonlinear process of an input signal size during a nonlinearization process of a phase estimator input signal is performed by a soft determiner. The present invention relates to a carrier phase synchronization method and apparatus using a soft decision nonlinearizer.
비선형화과정을 이용한 위상추정기술과 관련있는 종래기술은 Andrew J.Viterbi와 Audrey M Viterbi에 의해 발표된 논문(IEEE, 1983년 7월 P544)에 서술되어 있다.Conventional techniques related to phase estimation techniques using nonlinearities are described in a paper published by Andrew J. Viterbi and Audrey M Viterbi (IEEE, July 1983, P544).
도 1은 종래의 Viterbi & Viterbi 위상추정 알고리즘의 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional Viterbi & Viterbi phase estimation algorithm.
종래의 위상추정기는 수신단의 정합필터(10), 정합필터(10)에서 출력된 신호의 크기를 누승하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형화부(20), 비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산부(30), 가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 회전량 계산부(40)를 구비하여 반송파의 위상동기를 행한다.The conventional phase estimator adds a non-linear amplified component 20 for multiplying the magnitude of the signal output from the matched filter 10, the matched filter 10 at the receiving end, and non-linear amplifying the phase, and the non-linear amplified component for the estimated symbol interval. The unit 30 includes a rotation amount calculation unit 40 for calculating the rotation amount of the phase from the added value to perform phase synchronization of the carrier wave.
종래의 위상추정기에 있어서, 기저대역으로 하향 변환된 수신신호가 정합필터(10)에 의해 파형이 복원된 다음, 최적의 샘플지점만이 비선형화부(20)에 입력된다.In the conventional phase estimator, the received signal down-converted to the baseband is reconstructed by the matching filter 10, and then only the optimum sample point is input to the nonlinearization unit 20.
그리고, 비선형화부(20)에 입력된 신호의 크기와 위상이 비선형화 과정을 거친다.Then, the magnitude and phase of the signal input to the nonlinearization unit 20 undergoes a nonlinearization process.
비선형화부(20)는 누승부(22)와 승산부(24)를 포함하고 있어서, 누승부(22)를 통해 신호의 크기성분은 임의의 정수(L)에 의해 누승되어 신호크기가 비선형증폭된다.The nonlinearization unit 20 includes a power unit 22 and a multiplier 24, and the magnitude component of the signal is multiplied by an arbitrary integer L through the power unit 22, so that the signal amplitude is non-linearly amplified. .
또한, 승산부(24)를 통해 위상성분은 임의의 정수(M)에 의해 승산된다. 임의의 정수(M)은 변조방식의 알파벳 크기이며, 이 과정을 통해 비선형화기 입력신호의 변조성분이 제거된다.In addition, the phase component is multiplied by an arbitrary integer M through the multiplier 24. The arbitrary integer M is the alphabet size of the modulation scheme, and this process removes the modulation components of the nonlinearizer input signal.
비선형화부(20)의 출력신호는 가산부(30)에 입력되고, 다시 I, Q성분으로 나뉘어져 각 성분별로 추정구간(P)동안 가산된다. 여기서, P는 추정구간을 나타낸다.The output signal of the nonlinearization unit 20 is input to the adder 30, and is further divided into I and Q components and added for each component during the estimation period P. Here, P represents an estimation section.
추정구간동안 가산된 각 I, Q성분의 위상이 추정되고, 마지막으로 위상 비선형과정에서 곱한 정수(M)으로 나뉘어 위상의 회전량을 추정한다.The phases of the added I and Q components are estimated during the estimation period, and finally, the amount of rotation of the phase is estimated by dividing by the integer (M) multiplied by the phase nonlinear process.
이와 같이, 종래의 위상추정기에서는 비선형화기에 입력된 입력신호의 크기를 누승하기 위해서 다량의 곱셈기가 사용된다. 따라서, 종래의 위상추정기를 하드웨어로 구현하는데 있어서 매우 복잡해지고, 크기가 매우 커지는 문제점이 있었다.As described above, in the conventional phase estimator, a large multiplier is used to multiply the magnitude of the input signal input to the nonlinearizer. Therefore, there is a problem in that the conventional phase estimator is implemented in hardware and becomes very complicated and its size becomes very large.
따라서, 본 발명의 목적은 비교기와 가중치 할당부를 이용한 연판정기를 사용하여 영점부근 성분의 불확실한 위상 성분을 억압하여 입력신호의 비선형과정을 수행하도록 하여 반송파의 위상동기를 수행하도록 하는 반송파 위상 동기방법 및 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a carrier phase synchronization method for performing phase synchronization of a carrier by suppressing an uncertain phase component of a near zero component by using a soft determiner using a comparator and a weight assigning unit. To provide a device.
도 1은 종래의 Viterbi & Viterbi 위상추정 알고리즘의 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional Viterbi & Viterbi phase estimation algorithm.
도 2는 일반적인 위상추정 및 보상기의 블록도이다.2 is a block diagram of a general phase estimation and compensator.
도 3은 본 발명에 따른 위상추정 알고리즘의 블록도이다.3 is a block diagram of a phase estimation algorithm in accordance with the present invention.
도 4는 양자화레벨이 2인 경우의 신호의 PDF(Probability Density Function)를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a PDF (Probability Density Function) of a signal when the quantization level is two.
도 5는 양자화레벨이 2인 경우의 신호의 PDF(Probability Density Function)를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a PDF (Probability Density Function) of a signal when the quantization level is 2. FIG.
따라서, 상기 목적을 달성하기 위해, 수신단의 정합필터를 통해 수신된 출력신호의 크기를 연판정하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형부; 비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산부; 및 가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 회전량계산부;를 포함하는 장치가 제공된다.Accordingly, in order to achieve the above object, a non-linear unit for soft-determining the magnitude of the output signal received through the matching filter of the receiving end and non-linear amplification of the phase; An adder for adding the nonlinear amplified components during the estimated symbol interval; And a rotation amount calculator for calculating a rotation amount of the phase from the added value.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 반송파 위상동기방법에 있어서, 수신단의 정합필터를 통해 수신된 출력신호의 크기를 연판정하고 위상을 비선형 증폭하는 비선형화단계; 비선형 증폭된 성분을 추정심벌구간동안 가산하는 가산단계; 및 가산된 값으로부터 위상의 회전량을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 동기방법이 제공된다.In order to achieve the above object, a carrier phase synchronization method comprising: a non-linearity step of softly determining the magnitude of an output signal received through a matching filter of a receiver and non-linear amplifying a phase; An addition step of adding the nonlinear amplified components during the estimated symbol interval; And calculating a rotation amount of the phase from the added value. A carrier phase synchronization method is provided.
다음은 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 일반적인 위상추정 및 보상기의 블록도이다.2 is a block diagram of a general phase estimation and compensator.
도 2에서, 입력되는 신호는 샘플러(52)에 의해 디지털 신호로 변환되며 이 신호는 정합필터(54)를 통과하여 파형이 복원된다.In FIG. 2, the input signal is converted into a digital signal by the sampler 52, and the signal passes through the matching filter 54 to restore the waveform.
STR(56)(Symbol Timing Recovery : 심볼타이밍복구)에 의해 송신기와 수신기 사이의 시간지연에 의해 생기는 왜곡을 보상하며 위상측정기(58)는 이 신호로부터 위상을 측정하여 계산한 후 포스트 프로세서(62)가 계산된 값을 가지고 위상을 보상하도록 구동시킨다((64).Compensates for the distortion caused by the time delay between the transmitter and receiver by STR 56 (Symbol Timing Recovery), and the phase measurer 58 measures and calculates the phase from this signal and then post-processor 62 Is driven to compensate the phase with the calculated value (64).
이때, 계산하기 위한 시간이 필요하므로 버퍼(60)를 이용하여 시간을 지연시켜 보상하려는 위상값과 샘플사이의 시간차를 일치시킨다.At this time, since a time for calculation is required, the time difference between the sample and the phase value to be compensated by delaying the time using the buffer 60 is matched.
도 3은 본 발명에 따른 위상추정 알고리즘의 블록도이다.3 is a block diagram of a phase estimation algorithm in accordance with the present invention.
본 발명에 따른 위상추정기에서, 기저대역으로 하향변환된 수신신호가 정합필터(102)에 의해 파형을 복원한 후 각종 동기를 거쳐 최적의 샘플지점만이 비선형화부(104)에 입력된다.In the phase estimator according to the present invention, the received signal down-converted to the baseband is reconstructed by the matching filter 102 and then only the optimal sample point is input to the nonlinearizer 104 through various synchronizations.
비선형화부(104)에 입력된 신호는 신호의 크기와 위상이 비선형화 과정을 거친다.The signal input to the nonlinearization unit 104 undergoes a nonlinearity in the magnitude and phase of the signal.
여기서, 신호크기의 비선형화는 연판정기(11)에 의해 연판정된다.Here, the nonlinearity of the signal size is softly determined by the soft determiner 11.
따라서, 본 발명에 따른 위상추정 알고리즘은 도 1에 나타낸 종래의 위상 추정 알고리즘 구조와는 달리 연판정구조를 사용함으로써 하드웨어적인 복잡도를 감소시켰고, 누승계수인 임의의 정수(L)값이 증가하는 경우에 비해 성능개선이 일어난다.Therefore, the phase estimation algorithm according to the present invention, unlike the conventional phase estimation algorithm structure shown in FIG. 1, reduces the hardware complexity by using the soft decision structure, and when an integer (L) value that is a power factor increases Performance improvement occurs compared to
도 4는 양자화레벨이 2인 경우의 신호의 PDF(Probability Density Function)를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a PDF (Probability Density Function) of a signal when the quantization level is two.
여기에서, 채널의 신호대잡음비(Eb/No)가 10dB인 경우 수신 신호의 PDF(Probability Density Function)가 약 0.8부터 존재한다. 임계값은 신호의 PDF(Probability Density Function)가 존재하기 시작하는 값이다.Herein, when the signal-to-noise ratio (Eb / No) of the channel is 10 dB, the PDF (Probability Density Function) of the received signal is present from about 0.8. The threshold value is the value at which the Probability Density Function (PDF) of the signal begins to exist.
임계값을 이용하여 임계구간을 결정한다. 즉, 비선형화기 입력신호의 크기가 0 ∼ 0.8인 경우 가중치를 0으로 하고, 0.8이상인 경우 1로 할당한다.The threshold is used to determine the critical section. That is, the weight is set to 0 when the magnitude of the nonlinearizer input signal is 0 to 0.8, and is assigned to 1 when the size of the nonlinearizer input signal is 0.8 or more.
도 5는 양자화레벨이 2인 경우의 신호의 PDF(Probability Density Function)를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a PDF (Probability Density Function) of a signal when the quantization level is 2. FIG.
여기에서, 채널의 신호대잡음비(Eb/No)가 20dB인 경우 수신 신호의 PDF(Probability Density Function)가 약 1.2부터 존재한다. 임계값은 신호의 PDF(Probability Density Function)가 존재하기 시작하는 값이다.Herein, when the signal-to-noise ratio (Eb / No) of the channel is 20 dB, the PDF (Probability Density Function) of the received signal exists from about 1.2. The threshold value is the value at which the Probability Density Function (PDF) of the signal begins to exist.
임계값을 이용하여 임계구간을 결정한다. 즉, 비선형화기 입력신호의 크기가 0 ∼ 0.8인 경우 가중치를 0으로 하고, 0.8 ∼ 1.2 인 경우 +0.5로 할당한다. 그리고, 1.2이상인 경우 +1로 할당한다.The threshold is used to determine the critical section. That is, the weight is set to 0 when the magnitude of the nonlinearizer input signal is 0 to 0.8, and +0.5 when the magnitude is 0.8 to 1.2. And if it is 1.2 or more, it is allocated as +1.
한편, 신호 위상의 비선형화과정은 승산과정을 거친다.On the other hand, the non-linearization of the signal phase is multiplied.
승산부(112)를 통해 위상성분은 임의의 정수(M)에 의해 승산된다. 임의의 정수(M)은 변조방식의 알파벳 크기이며, 이 과정을 통해 비선형화기 입력신호의 변조성분이 제거된다.The phase component is multiplied by an arbitrary integer M through the multiplier 112. The arbitrary integer M is the alphabet size of the modulation scheme, and this process removes the modulation components of the nonlinearizer input signal.
비선형화부(104)의 출력신호는 가산부(106)에 입력되고, 다시 I, Q성분으로 나뉘어져 각 성분별로 추정구간(P)동안 가산된다. 여기서, P는 추정구간을 나타낸다.The output signal of the nonlinearizer 104 is input to the adder 106, and is further divided into I and Q components and added for each component during the estimation period P. FIG. Here, P represents an estimation section.
추정구간동안 가산된 각 I, Q성분의 위상이 추정되고, 마지막으로 위상 비선형과정에서 곱한 M으로 나뉘어 위상의 회전량을 추정한다.The phases of the added I and Q components are estimated during the estimation period, and finally, the amount of rotation of the phase is estimated by dividing by M multiplied by the phase nonlinear process.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위내로 정해지는 것이 아니라 후술하는 청구범위로 한정될 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and of course, modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the claims in the present invention will not be defined within the scope of the detailed description, but will be limited to the claims below.
본 발명에 의하면, 종래의 누승과정 대신 연판정 구조를 사용함으로써 다량의 곱셈기에 의한 하드웨어적인 부담을 줄일수 있는 장점이 있으며 종래 누승과정의 본래 기능인 영점근처의 불확실한 위상 성분을 효과적으로 억압할 수 있다.According to the present invention, by using a soft decision structure instead of the conventional descent process, there is an advantage of reducing the hardware burden by a large multiplier, and it is possible to effectively suppress the uncertain phase component near the zero which is an original function of the conventional descent process.
결과적인 성능은 종래의 구조에 비해 동일하거나 누승값(L)이 커질 경우 오히려 개선된 성능을 얻을 수 있다.The resultant performance is the same as compared with the conventional structure, or if the squared value (L) is large can be improved performance.
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