KR20030002248A - Ｑｐｓｋ 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는인터페이스장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 인터페이스장치 및 방법에 관한 것으로서, 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 장치는, 이진 데이터를 이용해서 I 및 Q 신호를 발생시키는 QPSK 디모듈레이터; 상기 QPSK 디모듈레이터로부터 출력된 I, Q 신호의 위치를 판별한 후에 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하여 출력하는 위상 위치 판별 및 조절수단; 및 상기 위상 위치 판별 및 조절수단로부터 위상이 조절된 I, Q 신호를 입력받아 디코딩하여 소프트한 결정을 수행하는 비터비 디코더를 구비한다.

Description

ＱＰＳＫ 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 인터페이스장치 및 방법{Apparatus and method for interfacing QPSK demodulator and viterbi decoder}

본 발명은 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 인터페이스장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스시켜 BER 성능을 향상시키도록 구성된 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 인터페이스장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 위성 방송용 디지털 수신칩은 크게 QPSK 디모듈레이터(Quadrature Phase Shift Keying Demodulator), 비터비 디코더(Viterbi Decoder), 리드 솔로몬 디코더(Reed Solomon Decoder)로 구성된다.

여기서, 전체 칩의 성능을 나타낼 수 있는 BER(bit error rate)는 QPSK 디모듈레이터의 성능에 크게 좌우된다. 하지만, 여러 가지 실험 결과 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더 사이의 인터페이스에서 듀닝(tuning)되는 신호에 따라서도 전체 BER 특성 곡선이 달라짐을 확인 할 수 있다.

이러한 QPSK 디모듈레이터의 출력은 I(Inpase), Q(Quadrature)의 직교하는 두 축의 4분면 안의 I 신호(Inpase)와 Q 신호의 조합에 의해서 만들어진다.

그리고, 비터비 디코더는 QPSK 디모듈레이터의 출력값으로 소프트한 결정(soft decision)을 하여 디코딩을 수행한다.

이러한 QPSK 모듈레이터의 출력에서의 BER 특성곡선은 같지만 비터비 디코더에 보내는 값들을 어떻게 파워 노멀라이션(nomalization)하느냐에 따라 비터비 디코더의 출력의 BER 특성이 달라지게 된다.

따라서, 본 발명은 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스시켜 BER 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 인터페이스장치의 블록도.

도 2는 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 인터페이스방법을 설명하기 위한 도면.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스시키는 인터페이스장치는, 이진 데이터를 이용해서 I 및 Q 신호를 발생시키는 QPSK 디모듈레이터; 상기 QPSK 디모듈레이터로부터 출력된 I, Q 신호의 위치를 판별한 후에 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하여 출력하는 위상 위치 판별 및 조절수단; 및 상기 위상 위치 판별 및 조절수단로부터 위상이 조절된I, Q 신호를 입력받아 디코딩하여 소프트한 결정을 수행하는 비터비 디코더를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스시키는 방법은, 이진 데이터를 이용해서 I 및 Q 신호를 발생시키는 단계; 상기 I, Q 신호의 위치를 판별하는 단계; 상기 위치 판별된 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하는 단계; 및 상기 위상 및 진폭이 조절된 I, Q 신호를 디코딩하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스시키는 인터페이스장치를 나타낸 블록도로서, QPSK 디모듈레이터(110), 위상 위치 판별 및 조절기(120), 및 비터비 디코더(130)로 구성된다.

여기서, QPSK 디모듈레이터(110)는 이진 데이터를 이용해서 I 및 Q 신호를 발생시킨다.

위상 위치 판별 및 조절기(120)는 QPSK 디모듈레이터로부터 출력된 I, Q 신호의 위치를 판별한 후에 I, Q 신호의 위상을 조절하여 출력한다.

비터비 디코더(130)는 위상 위치 판별 및 조절기(120)로부터 위상이 조절된 I, Q 신호를 입력받아 디코딩하여 소프트한 결정을 수행한다.

이하, 도 2를 참조하면서 I, Q 신호의 위치와 위상을 조절하는 방법을 설명한다.

먼저, QPSK 디모듈레이터(110)의 출력값인 I, Q 신호는 4분면의 중앙에 위치할 때 가장 좋은 성능을 나타낸다. 즉, 각 축에 신호가 있을 때보다 대각선으로 표시되는 위치에 디모듈레이션한 신호가 있을 때 성능이 좋다.

그러나, 많은 랜덤 노이즈(random noise), 캐리어 오프셋(carrier offset), 및 타이밍 문제에 의해 축 근처에 신호가 올 때가 많다.

그리고, 위상 위치 판별 및 조절기(120)는 도 2에 나타낸 바와 같이 축 근처에 있는 I, Q 신호에 대해 특정 임계값(threshold value)을 넘지 못하는 신호에 대하여 화살표 방향으로 신호를 조금 옮겨 위상을 변환시킨 후에 위상이 변화된 I, Q 신호를 비터비 디코더(130)로 전송한다.

그러면 비터비 디코더(130)는 위상 위치 판별 및 조절기(120)로부터 위상이 변화된 I, Q 신호를 받아서 소프트한 결정을 정확히 수행한다.

이렇게 비터비 디코더(130)가 소프트한 결정을 수행함으로써 전체적으로 비터비 디코더(130)의 출력단에서 BER 성능 개선을 이룰 수 있다.

이하, BER 성능 개선을 위한 방법을 구체적으로 설명한다.

일단 위상 위치 판별 및 조절기(120)는 입력신호인 I 및 Q 신호가 I, Q 축에서 몇 사분면에 들어오는지 검사해야 한다. 왜냐하면 각 4분면에 따라 위상을 바꿔야 하는 방향이 다르기 때문이다.

우선, I, Q 신호의 최상위비트(MSB)를 본 후에 I, Q값이 0, 0일 경우에는 1사분면이 되고, I, Q값이 1, 0일 경우에는 2사분면이 되며, I, Q값이 1, 1일 경우에는 3사분면이 되고, I, Q값이 0, 1일 경우에는 4사분면이 된다.

그리고, I 및 Q 신호가 특정 임계값(threshold value)을 넘으면 QPSK 디모듈레이션이 잘 되었다고 판단하여, 신호의 위상을 바꾸지 않는다. 그러나, 이 임계값을 크게 하였을 경우에는 오히려 성능을 저하하는 요인이 될 수도 있다는 점도 고려해야 한다.

먼저 I, Q 신호가 임계값을 넘지 못할 경우, 즉 축 가까이에 I, Q 신호가 존재할 때, I, Q 신호가 0보다 크면, 양수의 오프셋을 더하고, I, Q 신호가 0보다 작으면, 오프셋값을 뺌으로써 비터비 디코더(130)에서는 소프트한 결정을 확실히 수행하게 도니다.

다음에는 QPSK의 알고리즘를 설명한다.

먼저, 1사분면에서의 알고리즘을 설명한다.

I>0, Q>0

I>Q & Q< 임계값: Q=Q+오프셋값

I<Q & I< 임계값: I=I+오프셋값

1사분에 I, Q 신호가 존재할 때(I>0, Q>0), I 신호의 값과 Q 신호의 값을 비교한다.

이때, I 신호의 값이 Q 신호의 값보다 더 크고, Q 신호의 값이 임계값보다 크면 그대로 보내고, Q 신호의 값이 임계값보다 작으면 Q 신호의 값에 오프셋값을 더한다.

그렇게 Q 신호의 위상을 대각선 방향인 45도 방향으로 바꿈으로써 1사분면에Q 신호가 존재하는 확률을 높여준다.

다음에 Q 신호의 값이 I 신호의 값보다 크고, I 신호의 값이 문턱값보다 작으면 I 신호의 값에 오프셋 값을 더한다. 그러면 I 신호의 위상이 45도 방향으로 이동하게 된다.

다음에는 2사분면에서의 알고리즘을 설명한다.

I>0, Q<0

I>&< 임계값: Q=Q-오프셋값

I<& I< 임계값: I=I+오프셋값

2사분에 I, Q 신호가 존재할 때(I>0, Q<0), I 신호의 값과 Q 신호의 값을 비교한다.

이때, I 신호값이 Q 신호의 절대값보다 크고, Q 신호의 절대값이 임계값보다 작으면, Q 신호의 값에 오프셋값을 뺀다.

그렇게 Q 신호의 위상을 대각선 방향인 135도 방향으로 바꿈으로써 2사분면에 Q 신호가 존재하는 확률을 높여준다.

다음에 Q 신호의 절대값이 I 신호의 값보다 크고, I 신호의 값이 문턱값보다 작으면 I 신호의 값에 오프셋 값을 더한다. 그러면 I 신호의 위상이 135도 방향으로 이동하게 된다.

다음에는 3사분면에서의 알고리즘을 설명한다.

I<0, Q<0

>&< 임계값: Q=Q-오프셋값

│<&< 임계값: I=I-오프셋값

3사분에 I, Q 신호가 존재할 때(I<0, Q<0), I 신호의 값과 Q 신호의 값을 비교한다.

이때, I 신호의 절대값이 Q 신호의 절대값보다 크고, Q 신호의 절대값이 임계값보다 작으면, Q 신호의 값에 오프셋값을 뺀다.

그렇게 Q 신호의 위상을 대각선 방향인 225도 방향으로 바꿈으로써 3사분면에 Q 신호가 존재하는 확률을 높여준다.

다음에 Q 신호의 절대값이 I 신호의 절대값보다 크고, I 신호의 절대값이 문턱값보다 작으면 I 신호의 값에 오프셋 값을 뺀한다. 그러면 I 신호의 위상이 225도 방향으로 이동하게 된다.

다음에는 4사분면에서의 알고리즘을 설명한다.

I<0, Q>0

│> Q & Q< 임계값: Q=Q+오프셋값

<Q & I< 임계값: I=I-오프셋값

4사분에 I, Q 신호가 존재할 때(I<0, Q>0), I 신호의 값과 Q 신호의 값을 비교한다.

이때, I 신호의 절대값이 Q 신호의 값보다 크고, Q 신호의 값이 임계값보다 작으면, Q 신호의 값에 오프셋값을 더한다.

그렇게 Q 신호의 위상을 대각선 방향인 315도 방향으로 바꿈으로써 4사분면에 Q 신호가 존재하는 확률을 높여준다.

다음에 Q 신호의 값이 I 신호의 절대값보다 크고, I 신호의 값이 임계값보다 작으면 I 신호의 값에 오프셋 값을 더한다. 그러면 I 신호의 위상이 315도 방향으로 이동하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 QPSK 디코듈레이터(110)와 비터비 디코더(130) 사이에 위상 위치 판별 및 조절기(120)를 설치하여 I, Q 신호의 진폭 및 위상을 보정함으로써 BER의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, BER의 성능을 향상시킴으로써 전체 위성방송용 디지털 수신칩의 성능을 높일 수 있다.

또한, 위성방송용 디지털 수신칩의 성능을 높임으로써 칩들의 경쟁력을 높일 수 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

1. 이진 데이터를 이용해서 I 및 Q 신호를 발생시키는 QPSK 디모듈레이터;

   상기 QPSK 디모듈레이터로부터 출력된 I, Q 신호의 위치를 판별한 후에 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하여 출력하는 위상 위치 판별 및 조절수단; 및

   상기 위상 위치 판별 및 조절수단로부터 위상이 조절된 I, Q 신호를 입력받아 디코딩하여 소프트한 결정을 수행하는 비터비 디코더를 구비한 것을 특징으로 하는 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 인터페이스장치.
2. 이진 데이터를 이용해서 I 및 Q 신호를 발생시키는 단계;

   상기 I, Q 신호의 위치를 판별하는 단계;

   상기 위치 판별된 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하는 단계; 및

   상기 위상 및 진폭이 조절된 I, Q 신호를 디코딩하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 위치 판별된 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하는 단계는,

   상기 I, Q 신호가 1사분면에 있을 때, 상기 I 신호의 값이 상기 Q 신호의 값보다 더 크고, 상기 Q 신호의 값이 임계값보다 크면 그대로 보내고, 상기 Q 신호의 값이 임계값보다 작으면 상기 Q 신호의 값에 오프셋값을 더하는 단계와,

   상기 Q 신호의 값이 상기 I 신호의 값보다 크고, 상기 I 신호의 값이 문턱값보다 작으면 상기 I 신호의 값에 오프셋 값을 더하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 위치 판별된 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하는 단계는,

   상기 I, Q 신호가 2사분면에 존재할 때, 상기 I 신호값이 상기 Q 신호의 절대값보다 크고, 상기 Q 신호의 절대값이 임계값보다 작으면, 상기 Q 신호의 값에 오프셋값을 빼는 단계와,

   상기 Q 신호의 절대값이 상기 I 신호의 값보다 크고, 상기 I 신호의 값이 문턱값보다 작으면 상기 I 신호의 값에 오프셋 값을 더하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 위치 판별된 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하는 단계는,

   상기 I, Q 신호가 3사분면에 존재할 때, 상기 I 신호의 절대값이 상기 Q 신호의 절대값보다 크고, 상기 Q 신호의 절대값이 임계값보다 작으면, 상기 Q 신호의 값에 오프셋값을 빼는 단계와,

   상기 Q 신호의 절대값이 상기 I 신호의 절대값보다 크고, 상기 I 신호의 절대값이 문턱값보다 작으면 상기 I 신호의 값에 오프셋 값을 빼는 단계를 더 포함한것을 특징으로 하는 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 방법.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 위치 판별된 I, Q 신호의 위상 및 진폭을 조절하는 단계는,

   상기 I, Q 신호가 4사분면에 존재할 때, 상기 I 신호의 절대값이 상기 Q 신호의 값보다 크고, 상기 Q 신호의 값이 임계값보다 작으면, 상기 Q 신호의 값에 오프셋값을 더하는 단계와,

   상기 Q 신호의 값이 상기 I 신호의 절대값보다 크고, 상기 I 신호의 값이 임계값보다 작으면 상기 I 신호의 값에 오프셋 값을 더하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 QPSK 디모듈레이터와 비터비 디코더를 인터페이스하는 방법.