KR20030049364A - Qpsk receiver - Google Patents

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KR20030049364A
KR20030049364A KR1020010079555A KR20010079555A KR20030049364A KR 20030049364 A KR20030049364 A KR 20030049364A KR 1020010079555 A KR1020010079555 A KR 1020010079555A KR 20010079555 A KR20010079555 A KR 20010079555A KR 20030049364 A KR20030049364 A KR 20030049364A
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주원재
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주식회사 엘지이아이
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22Demodulator circuits; Receiver circuits

Abstract

PURPOSE: A QPSK receiver is provided to obtain an improved band margin and improve a frequency characteristic by applying a baseband interpolator to the QPSK receiver and forming a symbol recovery loop of a short block. CONSTITUTION: A delay/Hilbert filter(302) receives a complex signal from an A/D converter(301) and generates an I and a Q signal. A complex multiplier(303) is used for demodulating the I and the Q signals by using a tone signal received from a carrier recovery portion(306). A baseband interpolator(304) receives the I and the Q signals from the complex multiplier and interpolates a sample by using an offset value received from a mask flag generator(308). An SQRC filter(305) is used for filtering the interpolated I and Q signals. A timing recovery portion(307) detects and accumulates timing errors to generate a DC offset. The mask flag generator is used for generating a mask flag for a timing offset value and a mask clock.

Description

QPSK 수신기{QPSK RECEIVER}GPPS receiver {QPSK RECEIVER}

본 발명은 베이스밴드 보간기를 사용하는 QPSK 수신기의 설계기술에 관한 것으로, 특히 패스밴드(passband) 보간에 의한 신호의 왜곡현상을 방지하고 긴 심볼 복구 루프에 의해 시스템의 성능이 저하되는 것을 개선할 수 있도록 한 QPSK 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to a design technique of a QPSK receiver using a baseband interpolator, and in particular, it is possible to prevent distortion of a signal due to passband interpolation and to improve performance of a system that is degraded by a long symbol recovery loop. So it relates to one QPSK receiver.

현재 오픈케이블(OpenCable) 규격은 케이블 시스템에서 대역외(OOB: Out-Of-Band)용으로 사용되는 송수신방식으로서 QPSK 방식을 채택하고 있다. 케이블 방송을 위한 여러 제어신호의 송수신은 이와 같은 QPSK 방식에 의거하여 이루어지고 있으며, 오픈케이블 규격에 그 스펙(spec)이 명시되어 있다.Currently, the OpenCable standard adopts the QPSK method as a transmission / reception method used for out-of-band (OOB) in a cable system. Transmission and reception of various control signals for cable broadcasting is performed based on the QPSK method, and the spec is specified in the open cable standard.

상기 QPSK 변조된 제어신호는 1.544Mbps, 3.088Mbps(DVS167)과 2.048Mbps(DVS178)의 3가지 전송율을 가지며 70130MHz 사이의 무선주파수(RF) 튜닝 범위를 가지도록 규격화 되어있다. 또한, -15+15dBmV의 세기를 갖는 RF 입력신호에 대해서 수신이 가능해야 하며, 주파수 추적 범위는 +/-50ppm 이상이 되어야 한다. 이외에도 케이블 시스템 제어신호의 정확한 해석을 위해 몇가지 추가 기능이 요구된다.The QPSK modulated control signal has three data rates of 1.544 Mbps, 3.088 Mbps (DVS167) and 2.048 Mbps (DVS178). It is standardized to have an RF tuning range of 130MHz. Also, -15 The RF input signal with + 15dBmV intensity should be able to be received and the frequency tracking range should be over +/- 50ppm. In addition, some additional functionality is required for accurate interpretation of cable system control signals.

도 1은 종래 기술에 의한 QPSK 수신기를 나타낸 것이다. QPSK 수신기의 일반적인 방식으로 변조된 입력신호(2nd IF)가 믹서(101),(102)에 전달되고, 그 믹서(101),(102)는 반송파 재생기를 통한 cos,sin 신호로 입력신호를 복조처리하여동상채널용 신호(I)와 직교채널용 신호(Q)를 분리해 낸다.1 shows a QPSK receiver according to the prior art. The input signal (2nd IF) modulated in the general manner of the QPSK receiver is transmitted to the mixers 101 and 102, and the mixers 101 and 102 demodulate the input signal into a cos, sin signal through a carrier regenerator. Processing separates the signal for the video channel I and the signal for the quadrature channel Q.

이후, 기저대역에 있는 신호를 분리하기 위하여 상기 믹서(101),(102)에서 출력되는 신호를 저역필터(103),(104)를 통해 저역통과 필터링한 후 리미터(105),(106)와 멀티플렉서(107)를 통해 I채널과 Q채널의 신호를 스위칭하여 조합하는 방식으로 복조를 행하게 된다.Subsequently, low-pass filters the signals output from the mixers 101 and 102 to separate the signals in the baseband through the low pass filters 103 and 104, and then the limiters 105 and 106 and The multiplexer 107 performs demodulation by switching and combining the signals of the I and Q channels.

그런데, 이와 같은 QPSK 수신기에 있어서는 단순히 재생된 반송파 톤 신호와 변조된 입력신호를 곱하는 방식으로 복조하는 구조를 갖기 때문에 믹서 다음단에 저역필터를 구비하여야 한다. 이렇게 추가되는 필터가 부가되는 노이즈와 신호의 SNR 감쇄 등을 야기시켜 시스템의 성능이 저하되고, 하드웨어의 구성이 복잡해지는 단점이 있었다. 또한, 이러한 종래의 심볼 복구 구조는 단지 한 종류의 전송율만을 지원할 수 있기 때문에 여러 개의 전송율을 갖는 송수신 시스템의 복조기에 적용할 수 없는 결함이 있었다.However, since the QPSK receiver has a structure for demodulating by simply multiplying a reproduced carrier tone signal and a modulated input signal, a low pass filter must be provided at the stage next to the mixer. Such added filter causes noise to be added and SNR attenuation of the signal, resulting in deterioration of system performance and complexity of hardware configuration. In addition, since the conventional symbol recovery structure can support only one type of transmission rate, there is a defect that cannot be applied to a demodulator of a transmission / reception system having multiple transmission rates.

이와 같은 결함을 해결하기 위한 종래의 또 다른 QPSK 수신기를 도 2에 나타내었다. 도 2의 QPSK 수신기에서는 도 1에 도시된 QPSK 수신기에서의 믹서(101),(102)와 저역필터(103),(104)에 의한 성능저하를 방지하기 위하여 딜레이/힐버트(Delay/Hilbert) 필터(203)와 콤플렉스 곱셈기(204)를 사용하고 있다.Another conventional QPSK receiver for solving such a defect is shown in FIG. 2. In the QPSK receiver of FIG. 2, a delay / hilbert filter is used to prevent performance degradation caused by the mixers 101, 102 and the low pass filters 103, 104 of the QPSK receiver shown in FIG. 1. 203 and complex multiplier 204 are used.

이와 같은 구조에서는 복조된 신호에서 이미지에 의한 정보신호의 앨리어싱(aliasing)을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 저역필터를 사용할 필요가 없다. 또한, 패스밴드(passband) 보간기(202)를 사용하므로 다양한 전송율을 가진 송수신 시스템의 복조기로도 유용하다.In such a structure, it is not necessary to use a low pass filter because aliasing of an information signal by an image can be effectively removed from the demodulated signal. In addition, since the passband interpolator 202 is used, it is also useful as a demodulator of a transmission / reception system having various data rates.

그러나, 이와 같은 종래의 QPSK 수신기에 있어서는 패스밴드에서 신호를 보간하게 되어 입력신호의 대역 마진 부족으로 인하여 보간기 출력신호의 주파수 특성이 상당히 나빠지고, 타이밍과 연동하는 보간기의 심볼복구 루프(Loop1)가 길게 되어 심볼 복구 수렴이 늦게 되며, 긴 심볼 루프에서 야기되는 잡음성 성분의 추가로 인하여 타이밍 복구 성능이 저하되고, 이와 같은 이유로 인하여 수신기의 성능이 저하되는 결함이 있었다.However, in the conventional QPSK receiver, the signal is interpolated in the passband, and the frequency characteristic of the interpolator output signal is considerably worsened due to the lack of the band margin of the input signal. The symbol recovery convergence is delayed due to the increase in the length), and the timing recovery performance is degraded due to the addition of the noise component caused in the long symbol loop, and for this reason, the receiver performance is degraded.

따라서, 본 발명의 목적은 신호의 대역마진을 향상시키고, 패스밴드에서의 긴 심볼 복구 루프를 짧게 줄여 복조 수렴 성능을 향상시킬 수 있도록 베이스밴드 보간기를 사용하는 새로운 구조의 대역외(Out-Of-Band))용 QPSK 수신기를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to improve the band margin of a signal and to shorten the long symbol recovery loop in the passband to improve the demodulation convergence performance. Band)) for providing a QPSK receiver.

도 1은 종래 기술에 의한 QPSK 수신기의 블록도.1 is a block diagram of a QPSK receiver according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 의한 또 다른 QPSK 수신기의 블록도.2 is a block diagram of another QPSK receiver in the prior art;

도 3은 본 발명에 의한 QPSK 수신기의 블록도.3 is a block diagram of a QPSK receiver in accordance with the present invention.

도 4는 도 3에서 딜레이/힐버트 필터의 상세 블록도.4 is a detailed block diagram of the delay / hilbert filter in FIG.

도 5는 도 3에서 콤플렉스 곱셈기의 상세 블록도.FIG. 5 is a detailed block diagram of the complex multiplier in FIG. 3. FIG.

도 6은 도 3에서 SQRC 필터의 상세 블록도.FIG. 6 is a detailed block diagram of the SQRC filter in FIG. 3. FIG.

도 7은 도 3에서 마스크플래그 생성기의 상세 블록도.FIG. 7 is a detailed block diagram of a mask flag generator in FIG. 3. FIG.

도 8은 도 3에서 타이밍 복원기의 상세 블록도.8 is a detailed block diagram of the timing recoverer of FIG.

도 9의 (a)는 주파수 영역에서 패스밴드 보간기의 입출력 스펙트럼도.9A is an input / output spectrum diagram of a passband interpolator in the frequency domain.

도 9의 (b)는 주파수 영역에서 베이스밴드 보간기의 입출력 스펙트럼도.9B is an input / output spectrum diagram of a baseband interpolator in the frequency domain.

도 10은 2차 8탭 보간기의 최적화된 계수를 나타낸 표.10 is a table showing optimized coefficients of a second order 8-tap interpolator.

도 11a는 베이스밴드 보간기를 Farrow 방식으로 구현한 예시도.11A illustrates a baseband interpolator implemented in a Farrow method.

도 11b는 일반적인 H 필터의 예시도.11B is an illustration of a typical H filter.

도 11c는 2차 8탭인 경우의 H 필터의 예시도.11C is an illustration of an H filter in the case of a second order 8 tap.

도 12는 베이스밴드에서의 2차 Farrow 보간기의 주파수 특성을 나타낸 그래프.12 is a graph showing the frequency characteristics of a second order Farrow interpolator in the baseband.

도 13은 도 3에서 캐리어 복원기의 상세 블록도.13 is a detailed block diagram of the carrier restorer in FIG.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

301 : A/D변환기302 : 딜레이/힐버트 필터301: A / D converter 302: Delay / Hilbert filter

303 : 콤플렉스 곱셈기304 : 베이스밴드 보간기303: complex multiplier 304: baseband interpolator

305 : SQRC 필터306 : 캐리어 복원기305: SQRC filter 306: carrier restorer

307 : 타이밍 복원기308 : 마스크플래그 생성기307: timing restorer 308: mask flag generator

309 : 베이스밴드 자동이득조절기309: baseband automatic gain regulator

310 : 업샘플러310: upsampler

도 3은 본 발명에 의한 QPSK 수신기의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력되는 중간주파수의 변조신호(IF)에 대해 일정 주파수로 서브 샘플링하여 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(301)와; 상기 A/D변환기(301)로부터 입력되는 복합신호로부터 I,Q 신호를 생성하는 딜레이/힐버트 필터(302)와; 업샘플러(310)를 통해 캐리어 복원기(306)로부터 입력되는 톤신호(cos,sin)를 이용하여 상기 I,Q신호를 복조 처리하는 콤플렉스 곱셈기(303)와; 상기 콤플렉스 곱셈기(303)로부터 I,Q 신호를 베이스밴드에서 입력 받아, 마스크플래그 생성기(308)로부터 입력되는 오프셋 값을 이용하여 새로운 위치의 샘플을 보간해 내는 베이스밴드 보간기(304)와; 상기 베이스밴드 보간기(304)에 의해 보간처리된 I,Q 신호를 필터링하여 인터심볼 인터퍼런스를 저감시키는 SQRC 필터(305)와; 상기 SQRC 필터(305)로부터 베이스밴드의 I,Q 신호를 입력받아 캐리어의 트러진 위상을 보상하고, 주파수 록킹을 위해 주파수 트랙킹을 실시하는 캐리어 복원기(306)와; 상기 SQRC 필터(305)로부터 베이스밴드의 I,Q 신호를 입력받아 타이밍 에러를 검출함과 아울러, 그 에러를 누적하여 DC 오프셋을 생성하는 타이밍 복원기(307)와; 정확한 샘플 위치를 찾아내기 위해 상기 타이밍 복원기(307)의 출력신호를 입력받아 타이밍 오프셋 값과 마스크 클럭을 위한 마스크 플래그를 생성하는 마스크플래그 생성기(308)와; 상기 SQRC 필터(305)로부터 베이스밴드의 I,Q 신호를 입력받아 중간주파 신호(IF)와 무선주파수 신호(RF)의 이득을 조정하는 베이스밴드 자동이득조절기(309)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.3 is a block diagram showing an embodiment of a QPSK receiver according to the present invention. As shown in FIG. A D converter 301; A delay / hilbert filter (302) for generating I, Q signals from the composite signal input from the A / D converter (301); A complex multiplier 303 for demodulating the I and Q signals using tone signals (cos, sin) input from a carrier recoverer 306 through an upsampler 310; A baseband interpolator (304) for receiving I, Q signals from the complex multiplier (303) at a baseband and interpolating samples at a new position using offset values input from a mask flag generator (308); An SQRC filter (305) for filtering intersymbol interference by filtering I, Q signals interpolated by the baseband interpolator (304); A carrier reconstructor (306) for receiving baseband I and Q signals from the SQRC filter (305) to compensate for a broken phase of a carrier and to perform frequency tracking for frequency locking; A timing decompressor 307 for receiving a baseband I, Q signal from the SQRC filter 305 to detect a timing error and accumulating the error to generate a DC offset; A mask flag generator (308) for receiving an output signal of the timing recoverer (307) to find a correct sample position and generating a mask flag for a timing offset value and a mask clock; The baseband automatic gain regulator 309 receives the baseband I and Q signals from the SQRC filter 305 and adjusts the gains of the intermediate frequency signal IF and the radio frequency signal RF. When described in detail with reference to Figures 4 to 13 attached to the operation of the present invention.

중간주파수의 변조신호(IF)가 A/D변환기(301)에 의해 디지털신호로 변환된다. 이때, 순서의 차이는 있지만 보간기를 사용하여 입력 심볼의 샘플링 주파수를 변환하고, 실제 샘플 위치와의 타이밍 오차를 줄이는 방향으로 새로운 위치의 샘플을 생성해 낸다. 상기 A/D변환기(301)는 소정 주파수(예: 44MHz)의 변조신호(IF)를 일정 주파수(예: 14MHz)로 서브 샘플링(subsampling)하게 되므로 그 변조신호(IF)를 특정 주파수(예: 2nd IF)로 변환하기 위한 아날로그 소자를 생략할 수 있다.The intermediate frequency modulated signal IF is converted into a digital signal by the A / D converter 301. At this time, although the order is different, the sampling frequency of the input symbol is converted using an interpolator, and a sample of a new position is generated in a direction of reducing a timing error with the actual sample position. The A / D converter 301 subsamples the modulated signal IF of a predetermined frequency (for example, 44 MHz) to a predetermined frequency (for example, 14 MHz), and thus modulates the modulated signal IF of a specific frequency (for example, 2nd IF), the analog device for the conversion can be omitted.

딜레이/힐버트 필터(302)는 상기 A/D변환기(301)로부터 입력되는 복합신호로부터 I,Q 신호를 생성하고(도 4 참조), 콤플렉스 곱셈기(303)는 업샘플러(UpSampler)(310)를 통해 캐리어 복원기(306)로부터 입력되는 톤신호(cos,sin)를 이용하여 상기 I,Q신호를 도 5에서와 같이 복조 처리하게 된다.The delay / hilbert filter 302 generates I, Q signals from the complex signal input from the A / D converter 301 (see FIG. 4), and the complex multiplier 303 generates an upsampler 310. The I and Q signals are demodulated as shown in FIG. 5 by using tone signals (cos, sin) input from the carrier recoverer 306.

SQRC 필터(305)는 인터심볼 인터퍼런스(Intersymbol Interference)를 줄이기 위해 사용된 것으로, 도 6은 FIR 구조로 구현한 예를 보인 것이다.SQRC filter 305 is used to reduce the intersymbol interference (Intersymbol Interference), Figure 6 shows an example implemented in the FIR structure.

마스크플래그 생성기(Interpolator NCO)(308)는 정확한 샘플 위치를 찾아내기 위하여, 타이밍 복원기(307)의 출력신호를 입력받아 타이밍 오프셋 수치와 마스크 클럭을 위한 마스크 플래그를 생성한다. 이 마스크 플래그는 베이스밴드 보간기(304) 입력에 대한 출력의 낮은 샘플링 주파수에 기인되는 제거되어야 할 샘플의 위치정보를 담고 있으며, 수신기의 시스템 클럭과 연관하여 마스크 클럭을 생성하기 위한 것이다. 상기 마스크플래그 생성기(308)의 기능은 타이밍 에러와 관련하여 아래의 [수학식 1)로 표현되고, 도 7과 같이 구현된다.The mask flag generator (Interpolator NCO) 308 receives the output signal of the timing reconstructor 307 to find the correct sample position, and generates a timing offset value and a mask flag for the mask clock. This mask flag contains the position information of the sample to be removed due to the low sampling frequency of the output to the baseband interpolator 304 input and is for generating a mask clock in association with the system clock of the receiver. The function of the mask flag generator 308 is represented by Equation 1 below with respect to the timing error, and is implemented as shown in FIG.

여기서,는 x를 초과하지 않는 최대 정수를 의미한다.here, Is the maximum integer that does not exceed x.

상기 마스크플래그 생성기(308)를 위한 타이밍 에러와 DC 오프셋은 타이밍 복원기(307)로부터 공급되는데, 이 타이밍 복원기(307)의 일실시 구현예를 도 8에 나타내었다. 여기서 DC 오프셋은 베이스밴드 보간기(304)의 입출력 주파수의 비율에 해당되는 값이고, 이 값이 타이밍 루프필터(801)의 출력에 더해져 상기 마스크플래그 생성기(308)의 입력으로 제공된다. 상기 타이밍 루프필터(801)는 타이밍에러 검출기(802)에서 검출되는 신호의 에러를 누적하여 에러 오프셋을 생성한다. 상기 타이밍에러 검출기(802)는 가드너(Gardner) 방식으로 구현되었으며, 이는 아래의 [수학식 2]로 표현된다.The timing error and DC offset for the mask flag generator 308 are supplied from a timing recoverer 307, which is an embodiment of this timing recoverer 307. The DC offset is a value corresponding to the ratio of the input / output frequency of the baseband interpolator 304, and this value is added to the output of the timing loop filter 801 and provided to the input of the mask flag generator 308. The timing loop filter 801 generates an error offset by accumulating an error of a signal detected by the timing error detector 802. The timing error detector 802 is implemented by a Gardner method, which is represented by Equation 2 below.

상기 베이스밴드 보간기(304)는 입력되는 오프셋 값을 근거로 새로운 위치의 샘플을 보간해 낸다. 참고로, 종래의 QPSK 수신기에 있어서는 보간기를 패스밴드에서 동작시키기 때문에 입력신호의 최대 주파수에 따라 출력 주파수의 특성이 제한되었다. 즉, 입력신호의 주파수 대역이 클수록 출력신호의 이미지에 대한 대역 마진이 현격히 감소되었다. 이는 샘플율을 줄이는 방향으로 보간을 하기 때문에 보간기의 입력신호의 최대 주파수가 출력에서는 증가된 신호로 바뀌고, 이로 인하여 보간기의 입력신호의 최대 주파수가 출력에서는 증가된 신호로 바뀌어 결국 보간기의 주파수 특성을 악화시키는 결과를 초래한다.The baseband interpolator 304 interpolates the sample at the new position based on the input offset value. For reference, in the conventional QPSK receiver, since the interpolator operates in the passband, the characteristics of the output frequency are limited according to the maximum frequency of the input signal. That is, as the frequency band of the input signal is larger, the band margin for the image of the output signal is significantly reduced. Since the interpolation is performed in the direction of reducing the sample rate, the maximum frequency of the input signal of the interpolator is changed to the increased signal at the output, and thus the maximum frequency of the input signal of the interpolator is changed to the increased signal at the output. It results in worsening frequency characteristics.

도 9의 (a)는 주파수 영역에서 패스밴드 보간기의 입출력 스펙트럼을 도시한 것이다. 여기에 나타난 바와 같이 입력의 대역마진이 작아 보간기의 출력에서는 바로 옆의 이미지 신호와 앨리어싱이 일어남을 알 수 있다. 이에 비하여 베이스밴드 보간기(304)에서는 도 9의 (b)에서와 같이 앨리어싱이 일어나지 않음을 알 수 있다. 왜냐하면 베이스밴드에서 입력을 받기 때문에 그것의 최대 주파수는 신호 대역의 반이 되어 충분한 대역 마진을 갖고 베이스밴드 보간기(304)의 입력으로 제공되기 때문이다. 이에 의해 베이스밴드 보간기(304)의 주파수 특성이 향상되고, 수신기의 전체적인 성능이 향상된다.FIG. 9A illustrates the input / output spectrum of the passband interpolator in the frequency domain. As shown here, the input band margin is small, and the output of the interpolator shows that the image signal and aliasing next to each other occur. In contrast, it can be seen that the aliasing does not occur in the baseband interpolator 304 as shown in FIG. Because the baseband receives its input, its maximum frequency is half of the signal band and is provided to the input of the baseband interpolator 304 with sufficient band margin. This improves the frequency characteristics of the baseband interpolator 304 and improves the overall performance of the receiver.

또한, 상기 베이스밴드 보간기(304)에서는 패스밴드 보간기와 달리 특정 차수와 탭수에서 최적화되며, 이에 따라 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있게 된다. 상기 베이스밴드 보간기(304)는 2차의 짝수탭에서 그 성능의 저하 없이 일정한 규칙성을 갖는 계수를 갖는데, 도 10은 2차 8탭 보간기의 최적화된 계수를 나타낸 것이다.In addition, unlike the passband interpolator, the baseband interpolator 304 is optimized in a specific order and the number of taps, thereby reducing the size of the entire system. The baseband interpolator 304 has coefficients with a constant regularity without degrading its performance at the second even tap. FIG. 10 shows the optimized coefficients of the second eight tap interpolator.

도 11a은 상기 베이스밴드 보간기(304)의 일실시 구현예를 나타낸 것으로, 이에 도시한 바와 같이 필터(H0,H1,H2)와 Uk곱셈기로 구성된다. 상기 도 10의 수치들을 살펴보면 H1, H2의 FIR 구조의 필터 계수가 양쪽 방향으로 한 쌍씩 동일함을 알 수 있다. 이와 같은 경우 도 11c와 같이 H 필터로 사용되는 상수 곱셈기의 수를 반으로 줄일 수 있게 되어 베이스밴드 보간기(304)를 보다 간단하게 구현할 수 있게 된다. 따라서, 베이스밴드 복조를 이용한 신호의 보간에 의하여 주파수 특성이 향상되고 칩의 면적과 전력소모량을 줄일 수 있게 된다. 상기 베이스밴드 보간기(304)의 계수는 아래의 [수학식 3]과 같이 표현되는 에러를 최소화하는 알고리즘을 통해 구해진다.FIG. 11A illustrates an embodiment of the baseband interpolator 304, which is comprised of filters H0, H1, H2 and a U k multiplier. Referring to the numerical values of FIG. 10, it can be seen that the filter coefficients of the FIR structures of H1 and H2 are the same in pairs in both directions. In this case, as shown in FIG. 11C, the number of constant multipliers used as the H filter can be reduced by half, so that the baseband interpolator 304 can be more simply implemented. Therefore, frequency characteristics can be improved by interpolating signals using baseband demodulation, and chip area and power consumption can be reduced. The coefficient of the baseband interpolator 304 is obtained through an algorithm for minimizing an error represented by Equation 3 below.

이렇게 구해진 2차 4,6,8,10 탭의 계수를 갖는 베이스밴드 보간기(304)의 주파수 특성은 도 12에 나타낸 바와 같이, 4,6,8,10 탭에 관계없이 베이스밴드에서0.3(2MHz) 이하의 대역에서 거의 평탄함을 알 수 있다. 오픈 케이블 규격에서 요구하는 입력신호의 대역은 최대 2MHz이므로 이를 베이스밴드에서 보면 1MHz가 된다. 따라서, 상기 베이스밴드 보간기(304)는 2차 임에도 성능 저하없이 단순한 구조로 구현할 수 있게 된다.The frequency characteristics of the baseband interpolator 304 having the coefficients of the quadratic 4,6,8,10 taps thus obtained are 0.3 (3) in the baseband regardless of the 4,6,8,10 taps, as shown in FIG. It can be seen that it is almost flat in the band below 2MHz). Since the bandwidth of the input signal required by the open cable standard is up to 2MHz, it is 1MHz when viewed from the baseband. Accordingly, the baseband interpolator 304 may be implemented in a simple structure without degrading performance even though it is a secondary.

이와 같은 베이스밴드 보간기(304)는 상기 타이밍 복원기(307)와 연동되고, 상기 마스크플래그 생성기(308)를 통해 입력되는 오프셋의 정보를 이용하여 실제 샘플과의 오차를 줄이게 된다. 상기 마스크플래그 생성기(308)는 타이밍 에러신호(Timing Error)로부터 타이밍 오프셋 값을 계산해 내는 역할을 수행한다.The baseband interpolator 304 is interlocked with the timing recoverer 307 and reduces the error with the actual sample by using the offset information input through the mask flag generator 308. The mask flag generator 308 calculates a timing offset value from a timing error signal.

이런 타이밍과 연동하는 심볼복구 루프가 상기의 설명에서와 같이 패스밴드 보간 수신기에서는 상당히 길게 형성된다. 이와 같은 경우 심볼 복구 수렴시간이 길어지고 루프(LOOP1)내의 각 블록에서 가해지는 노이즈 에러로 인하여 심볼 특성이 나빠진다. 이에 비하여, 본 발명에 의한 심볼복구 루프(LOOP2)는 짧게 형성되므로 수신기의 성능을 한층 향상시킬 수 있게 된다.The symbol recovery loop in conjunction with this timing is formed considerably longer in the passband interpolation receiver as described above. In this case, the symbol recovery convergence time is long and the symbol characteristics are deteriorated due to the noise error applied to each block in the loop LOOP1. In contrast, since the symbol recovery loop LOOP2 according to the present invention is formed short, the performance of the receiver can be further improved.

한편, SQRC 필터(305)에서 출력되는 베이스밴드의 신호 I,Q는 캐리어 복원기(306)에 제공되는데, 이 캐리어 복원기(306)의 일실시 구현예를 도 13에 나타내었다. 상기 캐리어 복원기(306)는 크게 캐리어의 트러진 위상을 보상하기 위한 페이즈 디로테이터부(Phase Derotator)(1301)와 주파수 록킹을 위한 주파수 트랙킹부(Frequency Tracking)(1302)로 이루어진다.Meanwhile, the baseband signals I and Q output from the SQRC filter 305 are provided to the carrier decompressor 306, and an embodiment of the carrier decompressor 306 is illustrated in FIG. 13. The carrier decompressor 306 is composed of a phase derotator 1301 for compensating for a broken phase of a carrier and a frequency tracking 1302 for frequency locking.

디로테이터(1301A)는 복원된 캐리어 출력(I,Q)을 발생하게 되는데, 이는 다시 슬라이서(1301B)를 통해 궤환된 후 상기 SQRC 필터(305)의 출력과 비교되어 그에러를 가장 작게하는 방향으로 수렴된다.The derotator 1301A generates a restored carrier output (I, Q), which is fed back through the slicer 1301B and then compared with the output of the SQRC filter 305 to minimize the error. Converge.

또한, 상기 주파수 트랙킹부(1302)에서의 주파수 록킹을 위하여, 주파수록킹 디텍터(1302A)에서는 주파수의 록킹을 검출하고, 기어 시프터(1302B)에서는 주파수 트랙킹 대역폭을 자동 조정해 주며, 주파수 루프필터(1302C)에서는 주파수 에러를 누적하여 오프셋 값을 출력하고, NCO(1302D)에서는 그 주파수 에러에 의해 트랙킹된 주파수를 갖는 톤신호를 생성한다.In addition, in order to lock the frequency in the frequency tracking unit 1302, the frequency locking detector 1302A detects the locking of the frequency, and the gear shifter 1302B automatically adjusts the frequency tracking bandwidth, and the frequency loop filter 1302C. ) Accumulates a frequency error and outputs an offset value, and the NCO 1302D generates a tone signal having a frequency tracked by the frequency error.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 QPSK 수신기에 베이스 밴드 보간기를 적용하고 보다 짧은 구간의 심볼복구 루프를 구현함으로써, 패스밴드 보간기를 적용한 경우에 비하여 향상된 대역 마진을 얻을 수 있으므로 주파수 특성이 향상되고, 최적화된 계수를 얻을 수 있어 설치 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention improves frequency characteristics by applying a baseband interpolator to a QPSK receiver and implementing a symbol recovery loop of shorter intervals, thereby improving band margin compared to the case of applying a passband interpolator. Optimized coefficients can be obtained, reducing the footprint.

Claims (6)

A/D변환기(301)를 통해 입력되는 복합신호로부터 I,Q 신호를 생성하는 딜레이/힐버트 필터(302)와; 캐리어 복원기(306)측으로부터 입력되는 톤신호(cos,sin)를 이용하여 상기 I,Q신호를 복조 처리하는 콤플렉스 곱셈기(303)와; 상기 콤플렉스 곱셈기(303)에서 출력되는 I,Q 신호를 베이스밴드에서 입력 받아, 마스크플래그 생성기(308)로부터 입력되는 오프셋 값을 이용하여 새로운 위치의 샘플을 보간해 내는 베이스밴드 보간기(304)와; 상기 베이스밴드 보간기(304)에 의해 보간처리된 I,Q 신호를 필터링하여 인터심볼 인터퍼런스를 저감시키는 SQRC 필터(305)와; 상기 SQRC 필터(305)로부터 베이스밴드의 I,Q 신호를 입력받아 타이밍 에러를 검출함과 아울러, 그 에러를 누적하여 DC 오프셋을 생성하는 타이밍 복원기(307)와; 정확한 샘플 위치를 찾아내기 위해 상기 타이밍 복원기(307)의 출력신호를 입력받아 타이밍 오프셋 값과 마스크 클럭을 위한 마스크 플래그를 생성하는 마스크플래그 생성기(308)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 QPSK 수신기.A delay / hilbert filter 302 for generating I, Q signals from the composite signal input through the A / D converter 301; A complex multiplier (303) for demodulating the I, Q signals using tone signals (cos, sin) input from a carrier recoverer (306) side; A baseband interpolator 304 for receiving I, Q signals output from the complex multiplier 303 from a baseband and interpolating samples at a new position using an offset value input from a mask flag generator 308; ; An SQRC filter (305) for filtering intersymbol interference by filtering I, Q signals interpolated by the baseband interpolator (304); A timing decompressor 307 for receiving a baseband I, Q signal from the SQRC filter 305 to detect a timing error and accumulating the error to generate a DC offset; And a mask flag generator (308) configured to receive an output signal of the timing recoverer (307) to generate a timing offset value and a mask flag for a mask clock to find an accurate sample position. 제1항에 있어서, 베이스밴드 보간기(304)는 특정 차수와 탭수에서 최적화되도록 구성된 것을 특징으로 하는 QPSK 수신기.2. The QPSK receiver of claim 1, wherein the baseband interpolator (304) is configured to be optimized at a particular order and number of taps. 제1항에 있어서, 상기 베이스밴드 보간기(304)의 계수는 아래의 수학식에의해 구해지는 것임을 특징으로 하는 QPSK 수신기.The QPSK receiver according to claim 1, wherein the coefficient of the baseband interpolator (304) is obtained by the following equation. 제 1항에 있어서, DC 오프셋은 상기 베이스밴드 보간기(304)의 입출력 주파수의 비율에 해당되는 값임을 특징으로 하는 QPSK 수신기.The QPSK receiver according to claim 1, wherein the DC offset is a value corresponding to a ratio of input / output frequencies of the baseband interpolator (304). 제1항에 있어서, 타이밍 복원기(307)는 타이밍에러 검출기(802)에서 검출되는 신호의 에러를 누적하여 에러 오프셋을 생성하는 상기 타이밍 루프필터(801)와; 가드너 방식으로 타이밍 에러를 검출하는 타이밍에러 검출기(802)로 구성된 것을 특징으로 하는 QPSK 수신기.The timing recovery device (307) of claim 1, further comprising: the timing loop filter (801) for accumulating errors in signals detected by the timing error detector (802) to generate an error offset; And a timing error detector (802) for detecting timing errors in a Gardner manner. 제1항에 있어서, 마스크플래그 생성기(308)는 베이스밴드 보간기(304) 입력에 대한 출력의 낮은 샘플링 주파수에 기인되는 제거되어야 할 샘플의 위치정보를 담고 있는 마스크 플래그를 생성하고, 수신기의 시스템 클럭과 연관하여 마스크 클럭을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 QPSK 수신기.2. The system of claim 1, wherein the mask flag generator 308 generates a mask flag containing the position information of the sample to be removed due to the low sampling frequency of the output relative to the baseband interpolator 304 input. And generate a mask clock in association with the clock.
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KR100896994B1 (en) * 2002-10-09 2009-05-14 엘지전자 주식회사 Qpsk receiver using timing lock detector

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