KR20040037914A - 직교 위상 편이 방식 복조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변조된 신호의 복조 후 남아 있는 반송파 제거와 위상 조절을 분리해서 처리하는 직교 위상 편이 방식 복조기에 관한 것으로, 에러 추출부에 의해 추출된 복조된 출력 데이터에서 잔여 반송파와 위상 에러를 검출하여 잔여 반송파를 제거하는 잔여 반송파 제어부와 위상 에러를 제거하는 위상 에러 제거부를 필터링부 전후에 각각 연결하여 분리함으로써, 처리 신호의 비트 에러율을 감소시키는 효과가 있다.

Description

직교 위상 편이 방식 복조기{Quadrature phase shift keying demodulator}

본 발명은 직교 위상 편이 방식 복조기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변조된 신호의 복조 후 남아 있는 반송파 제거와 위상 조절을 분리해서 처리하는 직교 위상 편이 방식 복조기에 관한 것이다.

도 1은 종래의 직교 위상 편이 방식 복조기의 구성도로서, 복조부(10), 에러 추출부(30), 에러 제거부(20), 데이터 추출부(40), 필터링부(50)를 구비한다.

복조부(10)는 입력 신호(A)를 복조하여 출력한다.

복조부(10)에 입력되는 신호(A)는 데이터가 직교 위상 편이 방식으로 변조되어 반송파에 실려 전송된 신호로서, 복조부(10)는 이러한 신호(A)를 직교 위상 편이 방식으로 복조하여 출력한다.

즉, 복조부(10)는 변조된 신호(A)에서 반송파를 제거하여 출력한다.

이러한 복조부(10)에서 출력되는 신호(B)에는 데이터와 복조부(10)에서 미처 제거되지 못한 반송파 및 위상 에러가 포함되어 있다.

복조부(10)는 직교 위상 편이 방식으로 복조하므로, 데이터는 동위상 성분과 직교 위상 성분으로 되어 있으며, 이에 출력 신호(B)에는 데이터의 동위상 성분과 직교 위상 성분의 클럭 동기 차에 대한 에러 성분, 즉, 위상 에러도 포함되어 있는 것이다.

이렇게 복조부(10)에서 출력된 신호(B)는 에러 제거부(20)와 필터링부(50)를 거쳐 피드백되어 에러 추출부(30)와 데이터 추출부(40)로 입력된다.

여기서, 피드백 루프에 포함되어 있는 에러 제거부(20)와 필터링부(50)는 초기에는 동작을 하지 않고 신호(B)를 그대로 통과시킨다.

에러 추출부(30)는 입력되는 신호(C)에서 데이터를 제외한 남아 있는 반송파와 위상 에러를 계산하여 추출하고 이에 대한 정보(D)를 에러 제거부(20)로 전송하게 된다.

그러면, 에러 제거부(20)는 에러 추출부(30)의 정보(D)에 따라 복조부(10)로부터 입력되는 신호(B)에서 에러 즉, 남아 있는 반송파와 위상 에러를 제거한다.

데이터 추출부(40)는 복조부(10)에서 출력된 신호(B)가 초기에 에러 제거부(20)와 필터링부(50)를 거쳐 입력되면, 입력된 신호에서 데이터를 추출하여이에 대한 정보(E)를 필터링부(50)로 전송한다.

그러면, 필터링부(50)는 에러 제거부(20)에서 에러가 제거되어 전송된 신호(F)에서 데이터 추출부(40)로부터 전송받은 데이터에 대한 정보(E)를 참조하여 필터링을 통하여 데이터(G)를 출력한다.

즉, 복조된 데이터에서 에러가 제거된 신호(F)를 그대로 출력하는 것이 아니라, 그 신호(F)에서 다시 한번 데이터(G)만을 필터링하여 출력하는 것이다.

여기서, 에러를 제거하기 위한 에러 추출부(30)와 에러 제거부(20)를 모델링한 구조를 살펴보면 도 2와 같다.

에러 추출부(30)는 위상 검출부(32), 주파수 에러 제거용 루프 필터(34), 및 위상 에러 제거용 루프 필터(36)로 모델링된다.

위상 검출부(32)는 입력되는 신호(C)에서 위상을 검출한다.

이어서, 주파수 에러 제거용 루프 필터(34)는 위상 검출부(32)로부터 입력되는 신호에서 주파수 에러 성분 즉, 남아 있는 반송파를 계산한다.

한편, 위상 에러 제거용 루프 필터(36)는 위상 검출부(32)로부터 입력되는 신호에서 데이터의 동위상 성분과 직교 위상 성분의 클럭을 동기화 시키기 위한 위상 에러 정보를 추출한다.

이렇게 추출된 남아 있는 반송파에 대한 정보와 위상 에러 정보(D)는 에러 제거부(20)로 전송되고, 이에 정보(D)를 전송 받은 에러 제거부(20)에서는 남아 있는 반송파 성분을 제거하고, 위상 에러 또한 제거한다.

즉, 에러 제거부(20)는 남아 있는 반송파 성분만을 제거하는 것이 아니라,위상 에러도 제거하여, 필터링부(50)에서 클럭 동기가 맞취진 신호에서 데이터를 필터링하게 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 직교 위상 편이 방식 복조기는 주파수 에러 성분과 위상 에러 성분을 동시에 계산하여 제거하기 때문에 에러 제거율이 좋지 않아 변조된 신호가 복조된 후에도 소량의 에러 성분이 남아 있게 되는 문제점이 있다.

상술된 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 직교 위상 편이 방식 복조기의 주파수 에러와 위상 에러를 분리하여 제거함에 있다.

도 1은 종래의 직교 위상 편이 방식 복조기의 구성도.

도 2는 도 1의 에러 추출부와 에러 제거부를 모델링한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 직교 위상 편이 방식 복조기의 구성도.

도 4는 도 3의 에러 추출부와 반송파 제거부 및 위상 에러 제거부를 모델링 한 도면.

도 5는 도 1과 도 3의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면.

이를 위하여, 본 발명에 따른 직교 위상 편이 방식 복조기는, 수신된 변조된 데이터를 복조하는 복조부; 복조부에 의해 복조된 데이터에서 잔여 반송파와 위상 에러를 추출하는 에러 추출부; 에러 추출부에서 추출된 잔여 반송파에 대한 정보를 참조하여 복조된 데이터에서 잔여 반송파를 제거하는 잔여 반송파 제거부; 복조된 데이터에서 데이터 정보를 추출하는 데이터 추출부; 데이터 추출부에서 추출된 데이터 정보를 참조하여 잔여 반송파가 제거된 데이터를 필터링하여 출력하는 필터링부; 및 에러 추출부에서 추출된 위상 에러에 대한 정보를 참조하여 필터링부에서 출력된 데이터에서 위상 에러를 제거하는 위상 에러 제거부를 구비하며, 위상 에러 제거부의 출력 데이터가 피드백되어 에러 추출부와 데이터 추출부에 입력되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 직교 위상 편이 방식 복조기의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 직교 위상 편이 방식 복조기는, 복조부(100), 반송파 제거부(200), 필터링부(300), 위상 에러 제거부(400), 에러 추출부(500), 및 데이터 추출부(600)를 구비한다.

복조부(100)는 입력되는 신호(H)를 복조하여 출력한다.

복조부(100)에 입력되는 신호(H)는 데이터가 직교 위상 편이 방식으로 변조되어 반송파에 실려 전송된 신호로서, 복조부(100)는 이러한 신호(H)를 직교 위상 편이 방식으로 복조하여 출력한다.

즉, 복조부(100)는 변조된 신호(H)에서 반송파를 제거하여 출력한다.

이러한 복조부(100)에서 출력되는 신호(I)에는 데이터와 복조부(100)에서 미처 제거되지 못한 반송파 및 위상 에러가 포함되어 있다.

이렇게 복조부(100)에서 출력된 신호(I)는 반송파 제거부(200)와 필터링부(300) 및 위상 에러 제거부(400)를 거쳐 피드백되어 에러 추출부(500)와 데이터 추출부(600)로 입력된다.

여기서, 피드백 루프에 포함되어 잇는 반송파 제거부(200)와 필터링부(300) 및 위상 에러 제거부(400)는 초기에는 동작을 하지 않고 신호(I)를 그대로 통과시킨다.

에러 추출부(500)는 입력되는 신호(J)에서 데이터를 제외한 에러, 즉, 남아 있는 반송파와 위상 에러를 계산하여 추출하고, 남아 있는 반송파에 대한 정보(K)는 반송파 제거부(200)로, 위상 에러 정보(L)는 위상 에러 제거부(400)로 각각 전송한다.

데이터 추출부(600)는 복조부(100)에서 출력된 신호(I)가 입력되면, 입력된 신호에서 데이터를 추출하여 이에 대한 정보(M)를 필터링부(300)로 전송한다.

반송파 제거부(200)는 에러 추출부(500)로부터 남아 있는 반송파에 대한 정보(K)가 전송되면, 이를 참조하여 복조부(100)로부터 입력되는 신호(I)에서 남아 있는 반송파를 제거한다.

그러면, 필터링부(300)는 반송파 제거부(200)에서 출력된 신호(N)에서 데이터 추출부(600)로부터 전송된 데이터에 대한 정보(M)를 참조하여 데이터를 필터링하고 출력한다.

위상 에러 제거부(400)는 이렇게 필터링부(300)에서 출력된 데이터 신호(O)에서 에러 추출부(500)로부터 전송된 위상 에러에 대한 정보(L)를 참조하여 위상 에러를 제거하여 출력한다.

즉, 위상 에러 제거부(400)에서 출력되는 신호(P)에는 순수 데이터만 존재하게 된다.

여기서, 에러 추출부(500), 반송파 제거부(200), 및 위상 에러 제거부(400)를 모델링한 구조를 살펴보면 도 4와 같다.

에러 추출부(500)는 위상 검출부(510), 주파수 에러 제거용 루프 필터(520), 및 위상 에러 제거용 루프 필터(530)로 모델링된다.

위상 검출부(510)는 입력되는 신호(J)에서 위상을 검출한다.

이어서, 주파수 에러 제거용 루프 필터(520)는 위상 검출부(510)로부터 입력되는 신호에서 주파수 에러 성분 즉, 남아 있는 반송파를 계산한다.

한편, 위상 에러 제거용 루프 필터(530)는 위상 검출부(510)로부터 입력되는 신호에서 동위상 데이터와 직교 위상 데이터의 클럭을 동기화 시키기 위한 위상 에러 정보를 추출한다.

이렇게 추출된 남아 있는 반송파에 대한 정보(K)는 반송파 제거부(200)로 전송되고, 위상 에러에 대한 정보(L)는 위상 에러 제거부(400)로 전송되어, 이에 반송파 제거부(200)는 남아 있는 반송파 성분을 제거하고, 위상 에러 제거부(400)는 위상 에러를 제거한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 직교 위상 편이 변조 복조기는 남아 있는 반송파와 위상 에러를 동시에 제거하지 않고 각각 분리하여 제거한다.

이는, 신호에 포함되어 있는 위상 에러를 보다 효율적으로 제거하기 위함이다.

보다 상세히 설명하면, 일반적으로 에러를 제거하기 위해서는 필터의 밴드 폭이 넓어서 최대한 모든 신호를 포함하여 그 안에 포함된 모든 에러가 제거될 수 있도록 해야 바람직하다.

이에, 필터의 밴드 폭은 주파수와 비례하므로 주파수가 높을수록 좋다.

그리고, 주파수가 높다는 것은 주기가 짧아 처리 속도가 빠르다는 것이므로, 본 발명에서는 위상 에러를 제거하기 위한 위상 에러 제거부(400)를 기존의 남아 있는 반송파와 함께 제거되는 부분으로부터 분리하여, 필터링부(300)의 후단에 위치시킴으로써 에러 추출부(500)와의 루프 간격을 좁혀 그 처리 속도를 향상시키고 주파수를 높인 것이다.

즉, 신호의 에러를 최대한 제거하기 위하여 위상 에러 제거부(400)를 반송파 제거부(200)와 분리하고 필터링부(300)의 후단에 위치시킨 것이다.

도 5는 종래의 직교 위상 편이 방식 복조기와 본 발명에 따른 직교 위상 편이 방식 복조기의 비트 에러율과 신호 대 잡음비의 시뮬레이션 결과를 나타내는 것으로, 참조부호 700은 종래의 직교 위상 편이 방식 복조기의 값을 표시하고, 참조부호 800은 본 발명에 따른 직교 위상 편이 방식 복조기의 값을 표시한다.

도시된 바와 같이, 종래에 비하여 본 발명에 따른 직교 위상 편이 방식 복조기의 비트 에러율은 신호 대 잡음비가 5dB일 경우를 예를 들면 D1과 같이 현저히 감소하였음을 알 수 있고, 종래의 직교 위상 편이 방식 복조기의 신호 대 잡음비가 6dB일 경우와 같은 비트 에러율을 갖는 본 발명에 따른 직교 위상 편이 방식 복조기의 신호 대 잡음비는 D2와 같이 대략 3dB 이상 차이가 나는 것을 알 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 발명은 남아 있는 반송파와 위상 에러 제거를 따로 수행함으로써, 직교 위상 편이 방식 복조기에서 신호의 비트 에러율을 감소시키고, 신호 대 잡음비를 개선시키는 효과가 있다.

그리고, 이러한 직교 위상 편이 방식 복조기가 위성 방송 수신에 사용될 경우 채널 환경이 열악한 환경에서도 방송 수신을 할 수 있다.

Claims (2)

1. 수신된 변조된 데이터를 복조하는 복조부;

   상기 복조부에 의해 복조된 데이터에서 잔여 반송파와 위상 에러를 추출하는 에러 추출부;

   상기 에러 추출부에서 추출된 잔여 반송파에 대한 정보를 참조하여 상기 복조된 데이터에서 상기 잔여 반송파를 제거하는 잔여 반송파 제거부;

   상기 복조된 데이터에서 데이터 정보를 추출하는 데이터 추출부;

   상기 데이터 추출부에서 추출된 데이터 정보를 참조하여 상기 잔여 반송파가 제거된 데이터를 필터링하여 출력하는 필터링부; 및

   상기 에러 추출부에서 추출된 위상 에러에 대한 정보를 참조하여 상기 필터링부에서 출력된 데이터에서 상기 위상 에러를 제거하는 위상 에러 제거부를 구비하며,

   상기 위상 에러 제거부의 출력 데이터가 피드백되어 상기 에러 추출부와 상기 데이터 추출부에 입력되는 것을 특징으로 하는 직교 위상 편이 방식 복조기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에러 추출부는,

   입력된 데이터의 위상을 검출하는 위상 검출 수단;

   상기 위상 검출수단의 출력을 이용하여 잔여 반송파를 추출하는 제1 루프필터; 및

   상기 위상 검출수단의 출력을 이용하여 위상 에러를 추출하는 제2 루프필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 직교 위상 편이 방식 복조기.