KR20090065035A - Method and apparatus of phase detection for carrier synchronization in high order qam - Google Patents

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Abstract

A method of phase detection for broadcast wave synchronization in high order QAM and apparatus thereof are provided to stabilize the acquisition of frequency using a phase detector. A method for detecting phase for broadcast wave synchronization in high order QAM comprises: a step of converting a signal received to recovery loop of broadcast wave into compensation signal information; a step of determining standard judge symbol information from the compensation signal information; a step of computing weight from the compensation signal information; a step of calculating phase error information; and a step of outputting the weight phase error information.

Description

고차 ＱＡＭ에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방식 및 장치 {METHOD AND APPARATUS OF PHASE DETECTION FOR CARRIER SYNCHRONIZATION IN HIGH ORDER QAM}Phase Detection Method and Apparatus for Carrier Synchronization in Higher-Operation RAM {METHOD AND APPARATUS OF PHASE DETECTION FOR CARRIER SYNCHRONIZATION IN HIGH ORDER QAM}

본 발명은 고차 QAM(high order Quadrature Amplitude Modulation)의 동기 기술 중 하나인 반송파 동기의 주파수 포착을 안정시키는 방법 및 하드웨어 복잡도를 감소시키는 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 모뎀 장치(modem apparatus)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수 포착의 안정성을 향상시키기 위하여 전체 성좌도를 이용하는 위상 검출 방식과 상기 위상 검출 방식을 이용하여 부가적으로 하드웨어 복잡도를 감소시키는 방법 및 상기 방식을 실현시키기 위한 모뎀 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for stabilizing frequency acquisition of carrier synchronization, which is one of the synchronization techniques of high order quadrature amplitude modulation (QAM), a method for reducing hardware complexity, and a modem apparatus for realizing the method. More specifically, the present invention relates to a phase detection method using an overall constellation degree to improve the stability of frequency acquisition, a method of additionally reducing hardware complexity using the phase detection method, and a modem device for realizing the method.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-019-02, 과제명: 하향 1Gbps 디지털 케이블 송수신 시스템 개발].The present invention is derived from research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development. ].

QAM(Quadrature Amplitude Modulation)에서 종래의 위상 검출 방식에는 전송된 심볼을 수신된 신호로부터 가장 가까운 성좌점으로 판정하는 DD 위상 검출(DD PD: directed decision phase detection) 방식과 전송된 심볼 중 일부 심볼만을 취 하여 수신된 신호로부터 가장 가까운 기준 성좌점으로 판정하는 축소된 성좌도를 이용한 위상 검출(RC PD: reduced constellation phase detection) 방식이 있다. Conventional phase detection in QAM (Quadrature Amplitude Modulation) takes only DD PD (directed decision phase detection), which determines the transmitted symbol as the nearest constellation point from the received signal, and some of the transmitted symbols. There is a reduced constellation phase detection (RC PD) scheme using a reduced constellation diagram that determines the closest reference constellation point from the received signal.

축소된 성좌도를 이용한 위상 검출 방식에는 전송된 심볼 중 대각선 심볼만을 취하여 수신된 신호로부터 가장 가까운 대각선 성좌점으로 판정하는 Sari & Moridi 방식, 전송된 심볼 중 네 모퉁이 심볼만을 취하여 수신된 신호로부터 가장 가까운 성좌점으로 판정하는 Jablon 방식, 전송된 심볼 중 높은 전력의 심볼만을 취하여 수신된 신호의 가장 가까운 대각선 성좌점으로 판정하는 Kim & Choi 방식 등이 있다.In the phase detection method using the reduced constellation diagram, the Sari & Moridi method that takes only diagonal symbols among the transmitted symbols and determines the diagonal constellation point closest to the received signal, and takes the closest constellation from the received signal by taking only four corner symbols among the transmitted symbols. The Jablon method which determines a point, and the Kim & Choi method which determines only the diagonal diagonal constellation point of a received signal by taking only the symbol of high power among the transmitted symbols.

상기와 같은 DD 위상 검출 방식은 대각선 축에 존재하지 않는 심볼에 의해 위상 추적이 어렵기 때문에 QAM 차수가 증가할수록 주파수 포착 성능이 현저히 감소하는 문제점이 있다.In the DD phase detection method as described above, since the phase tracking is difficult due to a symbol that does not exist on the diagonal axis, the frequency acquisition performance decreases significantly as the QAM order increases.

또한, 상기 Sari & Moridi 방식과 상기 Jablon 방식은 QAM 차수가 증가할수록 위상 검출기를 갱신하는 빈도수가 줄어들어 실제로 64 QAM 이상에서는 적합하지 않는 문제점이 있다.In addition, the Sari & Moridi method and the Jablon method have a problem in that the frequency of updating the phase detector decreases as the QAM order increases, which is not suitable for 64 QAM or more.

또한, 상기 Kim & Choi 방식은 높은 전력의 심볼만을 취하는 축소된 성좌도를 이용하기 때문에 기준되는 전력 크기와 랜덤화기(randomizer)에 다소 영향을 받는 문제점이 있다.In addition, since the Kim & Choi method uses a reduced constellation diagram that takes only a high power symbol, there is a problem that the power size and the randomizer are somewhat affected.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고차 QAM의 반송파 복원 루프에 기존의 축소된 성좌도를 이용하는 위상 검출기를 대신하여 전체 성좌도를 이용하는 위상 검출기(FC PD: full constellation phase detector)를 이용함으로써 반송파 동기의 주파수 포착을 안정시키는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is a phase detector (FC PD: full constellation phase detector) instead of a phase detector using a conventional reduced constellation diagram in a carrier recovery loop of higher order QAM. It is an object of the present invention to provide a method for stabilizing frequency acquisition of carrier synchronization by using "

또한, 본 발명은 전체 성좌도를 이용하는 위상 검출기를 이용함으로서, 하드웨어 복잡도를 감소시키는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a method for reducing hardware complexity by using a phase detector that uses a full constellation.

또한, 본 발명은 루프 필터 이득만을 조정하여 넓은 반송파 주파수 포착과 추적 지터를 신속하게 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a method for quickly reducing wide carrier frequency acquisition and tracking jitter by adjusting only the loop filter gain.

상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명 일실시예에 따른 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법은, 반송파 복원 루프로 수신된 신호를 소정의 과정을 통하여 보상된 보상 신호 정보로 변환하는 단계, 상기 보상 신호 정보로부터 기준 판정 심볼 정보를 결정하는 단계, 상기 보상 신호 정보로부터 가중치를 연산하는 단계, 상기 보상된 신호와 기준 판정 심볼 정보를 이용하여 위상 오류 정보를 계산하는 단계 및 상기 가중치와 상기 위상 오류 정보를 이용하여 가중 위상 오류 정보를 계산하여 출력하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object and to solve the above-mentioned problems of the prior art, the phase detection method for carrier synchronization in a higher-order QAM according to an embodiment of the present invention, the signal received in the carrier recovery loop through a predetermined process Converting into compensated compensation signal information, determining reference determination symbol information from the compensation signal information, calculating a weight from the compensation signal information, and using the compensated signal and reference determination symbol information for phase error information And calculating and outputting weighted phase error information using the weight and the phase error information.

또한 본 발명의 상기 기준 판정 심볼 정보는 보상 신호 정보로부터 최근접 대각선 성좌점 정보이며, 상기 가중치 정보는 소정의 영역에 속하는 하나 이상의 성좌점과 대각선 축의 평균 위상각인 모호성 및 가중도의 함수로 표현되는 정보이며, 상기 가중 위상 오류 정보는 상기 보상 신호 정보와 대각선 성좌점인 상기 기준 판정 심볼 정보 간의 상기 위상 오류 정보 및 상기 가중치의 함수로 표현된다.In addition, the reference decision symbol information of the present invention is the nearest diagonal constellation point information from the compensation signal information, wherein the weight information is expressed as a function of ambiguity and weighting which are average phase angles of one or more constellation points and diagonal axes belonging to a predetermined region. Information, wherein the weighted phase error information is expressed as a function of the phase error information and the weight between the compensation signal information and the reference decision symbol information that is a diagonal constellation point.

상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명 일실시예에 따른 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 장치는, 반송파 복원 루프로 수신된 신호를 소정의 과정을 통하여 보상된 보상 신호 정보로 변환하는 보상 신호 정보 변환부, 상기 보상 신호 정보로부터 기준 판정 심볼 정보를 결정하는 기준 검출부, 상기 보상 신호 정보로부터 가중치를 연산하는 가중 계산부, 상기 보상된 신호와 기준 판정 심볼 정보를 이용하여 위상 오류 정보를 계산하는 위상 검출부 및 상기 가중치와 상기 위상 오류 정보를 이용하여 가중 위상 오류 정보를 계산하여 출력하는 가중 위상 검출부를 포함한다.In order to achieve the above object and to solve the above-mentioned problems of the prior art, the phase detection apparatus for carrier synchronization in a high-order QAM according to an embodiment of the present invention, the signal received in the carrier recovery loop through a predetermined process A compensation signal information converter for converting the compensated compensation signal information, a reference detector for determining reference determination symbol information from the compensation signal information, a weighting calculator for calculating a weight from the compensation signal information, the compensated signal and the reference determination symbol And a phase detector for calculating phase error information using the information, and a weighted phase detector for calculating and outputting weighted phase error information using the weight and the phase error information.

본 발명에 따르면 고차 QAM의 반송파 복원 루프에 기존의 축소된 성좌도를 이용하는 위상 검출기를 대신하여 전체 성좌도를 이용하는 위상 검출기(FC PD: full constellation phase detector)를 이용함으로써 반송파 동기의 주파수 포착을 안정시키는 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a method for stabilizing frequency acquisition of carrier synchronization by using a full constellation phase detector (FC PD) using a full constellation instead of a phase detector using a reduced constellation in a carrier recovery loop of higher order QAM. Can be provided.

또한, 본 발명에 따르면 전체 성좌도를 이용하는 위상 검출기를 이용함으로서, 하드웨어 복잡도를 감소시키는 방법을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, a method of reducing hardware complexity may be provided by using a phase detector using an entire constellation degree.

또한, 본 발명에 따르면 루프 필터 이득만을 조정하여 넓은 반송파 주파수 포착과 추적 지터를 신속하게 감소시킬 수 있는 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for quickly reducing wide carrier frequency acquisition and tracking jitter by adjusting only the loop filter gain.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이며, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 1A is a block diagram illustrating a configuration of a phase detection device for carrier synchronization in higher order QAM according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a phase detection for carrier synchronization in higher order QAM according to another embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the structure of an apparatus.

본 발명은 도 1a과 같이 반송파 복원 루프에 전체 성좌도를 이용하는 위상 검출기를 이용함으로써 랜덤화기의 영향을 최소화하여 반송파 동기의 주파수 포착을 안정시키고 부가적으로 도 1b와 같이 루프 필터 이득만을 조정하여 반송파 포착과 추적 성능을 유지하면서 단일 모드 동작에 의해 반송파 복원 루프의 복잡도를 감소시킬 수 있다.The present invention stabilizes the frequency acquisition of carrier synchronization by minimizing the influence of the randomizer by using a phase detector using the full constellation degree in the carrier recovery loop as shown in FIG. 1A, and additionally by adjusting only the loop filter gain as shown in FIG. The complexity of the carrier recovery loop can be reduced by single mode operation while maintaining the tracking performance.

상기와 같이, 본 발명은 반송파 동기의 주파수 포착을 안정시키고 반송파 복원 루프의 복잡도를 감소시킬 수 있는 위상 검출기를 제공하며, 본 발명의 일실시예에 따른 위상 검출기의 구성을 아래와 같이 순차적으로 설명하도록 한다.As described above, the present invention provides a phase detector capable of stabilizing frequency capturing of carrier synchronization and reducing the complexity of a carrier recovery loop, and the configuration of a phase detector according to an embodiment of the present invention will be described in order as follows. do.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전체 성좌도를 이용한 위상 검출기의 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a phase detector using an entire constellation diagram according to an embodiment of the present invention.

먼저, 보상 신호 정보 변환부는 반송파 복원 루프로 수신된 신호를 소정의 과정을 통하여 보상된 보상 신호 정보로 변환한다.First, the compensation signal information converter converts a signal received by the carrier recovery loop into compensated signal information through a predetermined process.

이때, 상기 보상 신호 정보는 도 1a 또는 도 1b에 도시된 바와 같이, 반송파 복원 루프로 수신된 임의의 신호(r(n))을 상기 보상 신호 정보 변환부를 통하여 보상된 신호이다.In this case, as shown in FIG. 1A or 1B, the compensation signal information is a signal compensated for the arbitrary signal r (n) received by the carrier recovery loop through the compensation signal information converter.

다음으로, 기준 검출부(210)는 상기 보상 신호 정보로부터 기준 판정 심볼 정보를 결정한다.Next, the reference detector 210 determines reference determination symbol information from the compensation signal information.

예를 들어, 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호(r(n))은 시간 동기와 이득 제어가 완전히 이루어진 상태라고 가정하면, 보상된 신호 정보(q(n))와 기준 판정 심볼 정보(d(n))은 [수학식 1]과 같이 표현된다.For example, assuming that the signal r (n) received through the carrier recovery loop is in a state where time synchronization and gain control are completely performed, the compensated signal information q (n) and the reference decision symbol information d ( n)) is expressed as [Equation 1].

Figure 112007090664950-PAT00001
Figure 112007090664950-PAT00001

이때, 상기 I는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호에 대한 I축 심볼, 상기 Q는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호에 대한 Q축 심볼을 의미한다.In this case, I denotes an I-axis symbol for a signal received in the carrier recovery loop, and Q denotes a Q-axis symbol for a signal received in the carrier recovery loop.

또한, 본 발명에서 제안된 위상 검출 방식에 의하면 기준 판정 심볼 정보는 기준 검출부(210)에 의해 [수학식 2]와 같이 보상된 신호 정보로부터 가장 가까운 대각선 성좌점이다.In addition, according to the phase detection method proposed in the present invention, the reference determination symbol information is a diagonal constellation point closest to the signal information compensated by Equation 2 as shown in [Equation 2].

Figure 112007090664950-PAT00002
Figure 112007090664950-PAT00002

이때, sgn(x)는 x 인자의 부호에 따라 +1 또는 -1을 출력하므로, 보상된 신 호 q(n)과 기준 판정 심볼 d(n)간의 위상 오류는 [수학식 3]과 같다.In this case, since sgn (x) outputs +1 or -1 according to the sign of the x factor, the phase error between the compensated signal q (n) and the reference decision symbol d (n) is expressed by Equation 3 below. .

Figure 112007090664950-PAT00003
Figure 112007090664950-PAT00003

이때, Θ(n)의 범위는 [-π/4, π/4]이고 마지막 항 Im{}은 허수 부분만을 취하는 연산자이므로, [수학식 4]와 같은 결과 값을 추출할 수 있다.At this time, since the range of Θ (n) is [-π / 4, π / 4] and the last term Im {} is an operator taking only an imaginary part, it is possible to extract a result value as shown in [Equation 4].

Figure 112007090664950-PAT00004
Figure 112007090664950-PAT00004

따라서, 위상 검출부(230)는 상기 보상 신호 정보와 기준 판정 심볼 정보를 이용하여 위상 오류 정보(

Figure 112007090664950-PAT00005
(n))를 [수학식 5]을 통하여 출력 할 수 있다.Therefore, the phase detector 230 uses the compensation signal information and the reference determination symbol information to determine phase error information (
Figure 112007090664950-PAT00005
(n)) can be output through Equation 5.

Figure 112007090664950-PAT00006
Figure 112007090664950-PAT00006

여기서 K d 는 위상 검출부(230)의 이득을 의미한다.Here, K d means the gain of the phase detector 230.

본 발명에서 전송된 심볼은 기준 검출부(210)에 의해 보상 신호 정보(q(n))로부터 가장 가까운 대각선 성좌점인 기준 판정 심볼 정보(d(n))로 판정되므로 전체 성좌도에 적용할 경우 대각선 축에 존재하지 않는 전송 심볼에 대해서는 정확한 위상 오류를 나타낼 수 없다. The symbol transmitted in the present invention is determined by the reference detection unit 210 as the reference decision symbol information d (n), which is the diagonal constellation point closest to the compensation signal information q (n). Accurate phase errors cannot be indicated for transmission symbols that do not exist on the axis.

따라서, 보상 신호 정보(q(n))의 전력 크기를 이용하여 전송된 심볼을 예측하고 전송된 심볼이 존재하는 성좌점과 대각선 성좌점인 기준 판정 심볼 정보(d(n))간의 위상의 모호성(phase ambiguity)을 기반으로 위상 검출기가 교정되어야 한다. Thus, the power ambiguity of the compensation signal information q (n) is used to predict the transmitted symbol, and the ambiguity of the phase between the reference determination symbol information d (n) which is a constellation and a diagonal constellation in which the transmitted symbol exists The phase detector must be calibrated based on the phase ambiguity.

도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM 성좌도의 1 사분면에서의 위상 모호성을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating phase ambiguity in one quadrant of the 256 QAM constellation diagram according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 도 3에 도시된 바와 같이 I 축과 Q 축을 L 개의 영역으로 분할하고 전송된 심볼이 각 영역에 분포한다고 가정하면, 위상 모호성은 임의의 영역에 속하는 성좌점들과 대각선 축과의 평균 위상각으로 간주될 수 있다. In the present invention, assuming that the I-axis and the Q-axis are divided into L regions as shown in FIG. 3 and the transmitted symbols are distributed in each region, the phase ambiguity is an average of constellation points belonging to an arbitrary region and the diagonal axis. Can be regarded as the phase angle.

따라서, 가중 계산부(220)는 상기 보상 신호 정보로부터 가중치를 [수학식 6]과 같이 연산할 수 있다.Accordingly, the weight calculator 220 may calculate a weight from the compensation signal information as shown in [Equation 6].

Figure 112007090664950-PAT00007
Figure 112007090664950-PAT00007

이때, N(τx, τy)은 보상 신호 정보가 존재하는 영역인 τx≤|q(n)|<τy을 만족하는 영역의 성좌점 개수, d k (n)은 보상 신호 정보가 존재하는 영역의 k 번째 성좌점, Θ{d k (n)}는 대각선 축과 k 번째 성좌점 d k (n)이 이루는 위상각, M은 가중도(weighting degree), L은 보상 신호 정보가 존재하는 사분면의 분할된 영역의 개수를 의미한다.In this case, N (τx, τy) is τx≤ | which is an area where compensation signal information exists. q (n) | <number of constellation points in the region satisfying <τy, d k (n) is the k th constellation point in the region where compensation signal information exists, Θ {d k (n)} is the diagonal axis and the k th constellation A phase angle formed by the point d k (n) , M denotes a weighting degree, and L denotes the number of divided regions of the quadrant where the compensation signal information exists.

따라서, 전송된 심볼이 존재하는 영역의 성좌점들이 대각선 축에 가까울수록 가중치는 1에 가까워지고 대각선 축으로부터 멀어질수록 가중치는 0에 가까워진다. Therefore, as the constellation points in the region where the transmitted symbol exists are closer to the diagonal axis, the weight is closer to 1, and the further away from the diagonal axis is the weight is closer to zero.

가중 위상 검출부(240)는 이러한 위상의 모호성을 기반으로 하여, [수학식 7]과 같이 그 결과 값을 출력할 수 있다.The weighted phase detector 240 may output a result value as shown in Equation 7 based on the ambiguity of the phase.

Figure 112007090664950-PAT00008
Figure 112007090664950-PAT00008

상기와 같이 본 발명의 위상 검출기(200)의 특성을 DOCSIS(data-over-cables service interface specifications) 하향 케이블 모뎀 시스템에 적용하여 시뮬레이션한 결과는 다음과 같다.As described above, the characteristics of the phase detector 200 of the present invention are simulated by applying the data-over-cables service interface specifications (DOCSIS) downlink cable modem system.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM에 대한 제안된 위상 검출기의 가중도에 따른 S-곡선 특성을 도시한 도면이며, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM에 대한 기존 위상 검출 방식과 비교한 도면이며, 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM에 대한 대각선 심볼을 제외한 경우에 기존의 위상 검출 방식과 비교한 도면이며, 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM에 대한 제안된 위상 검출기의 SNR 특성을 도시한 도면이다.4A is a diagram illustrating S-curve characteristics according to the weighting of the proposed phase detector for 256 QAM according to an embodiment of the present invention, and FIG. Figure 4c is a view comparing with the phase detection method, Figure 4c is a view comparing with the conventional phase detection method in the case of excluding the diagonal symbol for 256 QAM according to an embodiment of the present invention, Figure 4d is an embodiment of the present invention Shows the SNR characteristics of the proposed phase detector for 256 QAM.

이때, 본 발명은 전체 성좌도에서 모든 성좌점들이 대각선 축에 대해 대칭이므로 상기 도 4와 같이 표현된 S-곡선에서 DC 오프셋이 존재하지 않는다. 따라서 본 발명은 주파수 포착 성능의 강인성을 제공할 수 있다. In this case, since all constellation points in the whole constellation diagram are symmetric about the diagonal axis, there is no DC offset in the S-curve represented as shown in FIG. 4. Thus, the present invention can provide the robustness of frequency acquisition performance.

또한, 본 발명은 분할된 영역에 따라 가중치가 어느 정도 선형적으로 변하기 때문에 S-곡선이 거의 선형적인 형태를 취하고 도 4a에 도시된 바와 같이 가중도 M이 증가할수록 선형성에 더욱 근접하게 된다. 예를 들어, M = 20인 경우에는 본 발명의 위상 검출기 특성이 Sari & Moridi 위상 검출기의 특성과 동일한 것을 확인 할 수 있다.In addition, in the present invention, since the weight varies linearly to some extent according to the divided region, the S-curve is almost linear, and as the weighting factor M increases as shown in FIG. 4A, the linearity becomes closer. For example, when M = 20, it can be confirmed that the phase detector characteristic of the present invention is the same as that of the Sari & Moridi phase detector.

또한, 본 발명은 도 4b와 도 4c을 참조하면, 전체 성좌도를 이용함으로써 위상 검출기를 매 심볼마다 갱신하여 높은 위상 이득과 대각선 심볼들에 의한 의존성을 감소시키므로 더욱 안정된 주파수 포착 성능을 제공 할 수 있다.In addition, referring to FIGS. 4B and 4C, the present invention can provide a more stable frequency capturing performance by using a full constellation diagram to update the phase detector for each symbol to reduce the dependence of the high phase gain and diagonal symbols. .

또한, 본 발명은 도 4d에 도시된 바와 같이 잡음(SNR)이 존재하는 채널에서도 향상된 성능을 제공하는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the present invention provides improved performance even in a channel in which noise (SNR) exists as shown in FIG. 4D.

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 반송파 복원 루프의 평균 루프 필터 출력을 도시한 도면이고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 반송파 복원 루프의 RMS 위상 오류 정보를 도시한 도면이다. 5A illustrates an average loop filter output of a carrier recovery loop according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B illustrates RMS phase error information of a carrier recovery loop according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 예를 들어 반송파 주파수 오프셋이 200kHz, 반송파 위상 오프셋이 45˚에서 L = 32, M = 4로 가정할 경우, 본 발명은 200kHz의 주파수 오프셋까지 보상이 가능하고, 평균 75000 심볼에서 RMS(root mean squared) 위상 오류가 1˚ 이하인 추적 지터 성능을 제공할 수 있다.In the present invention, as shown in Figs. 5A and 5B, for example, if the carrier frequency offset is 200 kHz, the carrier phase offset is 45 ° at L = 32, M = 4, the present invention can be up to a frequency offset of 200 kHz. Compensation is possible and can provide tracking jitter performance with root mean squared (RMS) phase error of less than 1 ° at an average of 75000 symbols.

또한, 본 발명은 위상 검출기(200)를 이용하여 반송파 동기의 주파수 포착을 안정시키는 방법을 제공하고 있으며, 상기 방법을 위상 검출기(200)의 구성의 기능적 측면을 고려하여 순차적으로 설명하도록 한다.In addition, the present invention provides a method for stabilizing the frequency acquisition of carrier synchronization using the phase detector 200, and the method will be described sequentially in consideration of the functional aspects of the configuration of the phase detector 200.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a phase detection method for carrier synchronization in higher order QAM according to an embodiment of the present invention.

이때, 상기 방법은 위상 검출기(200)를 이용하는 방법에 준하는 내용이므로, 상기 장치의 기능적 요소를 모두 포함하고 있기 때문에 그에 따른 상세한 설명은 생략하여 간략히 설명하기로 한다.In this case, since the method is similar to the method using the phase detector 200, since it includes all the functional elements of the apparatus, a detailed description thereof will be omitted.

먼저, 보상 신호 정보 변환부는 반송파 복원 루프로 수신된 신호를 소정의 과정을 통하여 보상된 보상 신호 정보로 변환한다(S610).First, the compensation signal information converter converts the signal received through the carrier recovery loop into compensated signal information through a predetermined process (S610).

이때, 상기 보상 신호 정보는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호 중 시간 동기 및 이득 제어가 완전히 이루어진 신호를 의미한다.In this case, the compensation signal information refers to a signal in which time synchronization and gain control are completely performed among the signals received by the carrier recovery loop.

또한, 상기 반송파 복원 루프는 단일 모드 동작 상태에서 루프 필터 이득을 조정하여 루프 복잡도를 감소시킬 수 있다.In addition, the carrier recovery loop may reduce loop complexity by adjusting the loop filter gain in the single mode operation state.

다음으로, 기준 검출부(210)는 상기 보상 신호 정보로부터 기준 판정 심볼 정보를 결정한다(S620).Next, the reference detection unit 210 determines reference determination symbol information from the compensation signal information (S620).

본 단계(S620)는 보상 신호 정보로부터 최근접 대각선 성좌점 정보인 상기 기준 판정 심볼 정보를 결정하는 단계이다.This step S620 is a step of determining the reference decision symbol information which is the nearest diagonal constellation point information from the compensation signal information.

다음으로, 가중 계산부(220)는 상기 보상 신호 정보로부터 가중치를 연산한다(S630).Next, the weight calculation unit 220 calculates a weight from the compensation signal information (S630).

본 단계(S630)는 소정의 영역에 속하는 하나 이상의 성좌점과 대각선 축의 평균 위상각인 모호성 및 가중도의 함수로 표현되는 정보인 상기 가중치 정보를 연산하는 단계이다.In operation S630, the weight information may be calculated, which is information expressed as a function of ambiguity and weight, which are average phase angles of one or more constellation points and diagonal axes belonging to a predetermined region.

다음으로, 위상 검출부(230)는 상기 보상된 신호와 기준 판정 심볼 정보를 이용하여 위상 오류 정보를 계산한다(S640).Next, the phase detector 230 calculates phase error information using the compensated signal and reference determination symbol information (S640).

마지막으로, 가중 위상 검출부(240)는 상기 가중치와 상기 위상 오류 정보를 이용하여 가중 위상 오류 정보를 계산하여 출력한다(S650).Finally, the weighted phase detection unit 240 calculates and outputs weighted phase error information by using the weight and the phase error information (S650).

이때, 상기 가중 위상 오류 정보는 상기 보상 신호 정보와 대각선 성좌점인 상기 기준 판정 심볼 정보 간의 상기 위상 오류 정보 및 상기 가중치의 함수로 표현된다.In this case, the weighted phase error information is expressed as a function of the phase error information and the weight between the compensation signal information and the reference decision symbol information that is a diagonal constellation point.

본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Embodiments according to the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means can be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이며, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 1A is a block diagram illustrating a configuration of a phase detection device for carrier synchronization in higher order QAM according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a phase detection for carrier synchronization in higher order QAM according to another embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the structure of an apparatus.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전체 성좌도를 이용한 위상 검출기의 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a phase detector using an entire constellation diagram according to an embodiment of the present invention.

도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM 성좌도의 1 사분면에서의 위상 모호성을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating phase ambiguity in one quadrant of the 256 QAM constellation diagram according to an embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM에 대한 제안된 위상 검출기의 가중도에 따른 S-곡선 특성을 도시한 도면이다.4A is a diagram illustrating the S-curve characteristic according to the weighting of the proposed phase detector for 256 QAM according to an embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM에 대한 기존 위상 검출 방식과 비교한 도면이다.4B is a view comparing the conventional phase detection method for 256 QAM according to an embodiment of the present invention.

도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM에 대한 대각선 심볼을 제외한 경우에 기존의 위상 검출 방식과 비교한 도면이다.4c is a diagram comparing with the conventional phase detection method in the case of excluding diagonal symbols for 256 QAM according to an embodiment of the present invention.

도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 256 QAM에 대한 제안된 위상 검출기의 SNR 특성을 도시한 도면이다.4D is a diagram illustrating the SNR characteristics of the proposed phase detector for 256 QAM according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 반송파 복원 루프의 평균 루프 필터 출력을 도시한 도면이다.FIG. 5A illustrates an average loop filter output of a carrier recovery loop according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 반송파 복원 루프의 RMS 위상 오류 정보를 도시한 도면이다. 5B illustrates RMS phase error information of a carrier recovery loop according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a phase detection method for carrier synchronization in higher order QAM according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

200: 위상 검출기200: phase detector

210: 기준 검출부210: reference detection unit

220: 가중 계산부220: weight calculation unit

230: 위상 검출부230: phase detection unit

240: 가중 위상 검출부240: weighted phase detector

Claims (9)

반송파 복원 루프로 수신된 신호를 소정의 과정을 통하여 보상된 보상 신호 정보로 변환하는 단계;Converting the signal received by the carrier recovery loop into compensated compensation signal information through a predetermined process; 상기 보상 신호 정보로부터 기준 판정 심볼 정보를 결정하는 단계;Determining reference determination symbol information from the compensation signal information; 상기 보상 신호 정보로부터 가중치를 연산하는 단계;Calculating a weight from the compensation signal information; 상기 보상 신호 정보와 기준 판정 심볼 정보를 이용하여 위상 오류 정보를 계산하는 단계; 및Calculating phase error information using the compensation signal information and reference determination symbol information; And 상기 가중치와 상기 위상 오류 정보를 이용하여 가중 위상 오류 정보를 계산하여 출력하는 단계Computing and outputting weighted phase error information using the weight and the phase error information 를 포함하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법.Phase detection method for carrier synchronization in higher order QAM comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보상 신호 정보는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호 중 시간 동기 및 이득 제어가 완전히 이루어진 신호인 것을 특징으로 하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법.The compensation signal information is a phase detection method for carrier synchronization in a higher-order QAM, characterized in that the time synchronization and gain control of the signal received by the carrier recovery loop is completely made. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반송파 복원 루프는 단일 모드 동작 상태에서 루프 필터 이득을 조정하여 루프 복잡도를 감소하는 것을 특징으로 하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법.The carrier recovery loop is a phase detection method for carrier synchronization in higher-order QAM, characterized in that to reduce the loop complexity by adjusting the loop filter gain in a single mode operating state. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기준 판정 심볼 정보는 보상 신호 정보로부터 최근접 대각선 성좌점 정보이며, The reference determination symbol information is the closest diagonal constellation point information from the compensation signal information. 상기 기준 판정 심볼 정보는 하기 수학식 8을 통하여 연산된 값인 것을 특징으로 하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법.And the reference determination symbol information is a value calculated through Equation 8 below.
Figure 112007090664950-PAT00009
Figure 112007090664950-PAT00009
 (상기 I는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호에 대한 I축 심볼, 상기 Q는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호에 대한 Q축 심볼, 상기 d(n)는 상기 기준 판정 심볼 정보, 상기 q(n)는 상기 보상 신호 정보임.)(I is an I-axis symbol for a signal received in the carrier recovery loop, Q is a Q-axis symbol for a signal received in the carrier recovery loop, and d (n) is the reference decision symbol information, q ( n) is the compensation signal information.) 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가중 위상 오류 정보는 상기 보상 신호 정보와 대각선 성좌점인 상기 기준 판정 심볼 정보 간의 상기 위상 오류 정보 및 상기 가중치의 함수로 표현되며,The weighted phase error information is expressed as a function of the phase error information and the weight between the compensation signal information and the reference decision symbol information that is a diagonal constellation point, 상기 가중 위상 오류 정보는 하기 수학식 9를 이용하여 계산된 정보인 것을 특징으로 하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법.The weighted phase error information is information calculated using Equation 9, characterized in that the phase detection method for carrier synchronization in higher-order QAM.
Figure 112007090664950-PAT00010
Figure 112007090664950-PAT00010
 (상기
Figure 112007090664950-PAT00011
(n)는 가중 위상 오류 정보, 상기 W{q(n)}는 가중치 정보, 상기
Figure 112007090664950-PAT00012
(n)는 위상 오류 정보임.)(remind
Figure 112007090664950-PAT00011
(n) is weighted phase error information, and W {q (n)} is weight information, and
Figure 112007090664950-PAT00012
(n) is phase error information.) 반송파 복원 루프로 수신된 신호를 소정의 과정을 통하여 보상된 보상 신호 정보로 변환하는 보상 신호 정보 변환부;A compensation signal information converter converting the signal received by the carrier recovery loop into compensated signal information compensated through a predetermined process; 상기 보상 신호 정보로부터 기준 판정 심볼 정보를 결정하는 기준 검출부;A reference detector configured to determine reference determination symbol information from the compensation signal information; 상기 보상 신호 정보로부터 가중치를 연산하는 가중 계산부;A weight calculator configured to calculate a weight from the compensation signal information; 상기 보상 신호 정보와 기준 판정 심볼 정보를 이용하여 위상 오류 정보를 계산하는 위상 검출부; 및A phase detector for calculating phase error information using the compensation signal information and reference determination symbol information; And 상기 가중치와 상기 위상 오류 정보를 이용하여 가중 위상 오류 정보를 계산하여 출력하는 가중 위상 검출부A weighted phase detector for calculating and outputting weighted phase error information using the weight and the phase error information. 를 포함하고,Including, 상기 반송파 복원 루프는 단일 모드 동작 상태에서 루프 필터 이득을 조정하여 루프 복잡도를 감소하는 것을 특징으로 하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 장치.The carrier recovery loop is a phase detection device for carrier synchronization in higher order QAM, characterized in that to reduce the loop complexity by adjusting the loop filter gain in a single mode operating state. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 보상 신호 정보는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호 중 시간 동기 및 이득 제어가 완전히 이루어진 신호인 것을 특징으로 하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 장치.The compensation signal information is a phase detection device for carrier synchronization in the higher-order QAM, characterized in that the time synchronization and gain control of the signal received by the carrier recovery loop is completely made. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 기준 판정 심볼 정보는 보상 신호 정보로부터 최근접 대각선 성좌점 정보이며, The reference determination symbol information is the closest diagonal constellation point information from the compensation signal information. 상기 기준 판정 심볼 정보는 하기 수학식 10을 통하여 연산된 값인 것을 특징으로 하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 장치.And the reference determination symbol information is a value calculated through Equation 10 below.
Figure 112007090664950-PAT00013
Figure 112007090664950-PAT00013
 (상기 I는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호에 대한 I축 심볼, 상기 Q는 상기 반송파 복원 루프로 수신된 신호에 대한 Q축 심볼, 상기 d(n)는 상기 기준 판정 심볼 정보, 상기 q(n)는 상기 보상 신호 정보임.)(I is an I-axis symbol for a signal received in the carrier recovery loop, Q is a Q-axis symbol for a signal received in the carrier recovery loop, and d (n) is the reference decision symbol information, and q ( n) is the compensation signal information.) 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 가중 위상 오류 정보는 상기 보상 신호 정보와 대각선 성좌점인 상기 기준 판정 심볼 정보 간의 상기 위상 오류 정보 및 상기 가중치의 함수로 표현되며,The weighted phase error information is expressed as a function of the phase error information and the weight between the compensation signal information and the reference decision symbol information that is a diagonal constellation point, 상기 가중 위상 오류 정보는 하기 수학식 11을 이용하여 계산된 정보인 것을 특징으로 하는 고차 QAM에서 반송파 동기를 위한 위상 검출 방법.The weighted phase error information is information calculated using Equation (11).
Figure 112007090664950-PAT00014
Figure 112007090664950-PAT00014
 (상기
Figure 112007090664950-PAT00015
(n)는 가중 위상 오류 정보, 상기 W{q(n)}는 가중치 정보, 상기
Figure 112007090664950-PAT00016
(n)는 위상 오류 정보임.)(remind
Figure 112007090664950-PAT00015
(n) is weighted phase error information, and W {q (n)} is weight information, and
Figure 112007090664950-PAT00016
(n) is phase error information.)
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