KR20090126939A - Method and apparatus for making a signal frame structure with pre-amble gain - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for making a signal frame structure having a preamble gain is provide to improve a frame synchronization performance of a communications system by multiplying preamble signals with a gain and generating a signal frame. CONSTITUTION: In a device, a signal frame generating apparatus generates a signal frame composed of a preamble signals and data signal lines. A gain control(11) multiplies a gain with the preamble signals and outputs it. A time division unit(13) time-divides the preamble signals and data signals with which the gain is multiplied and generates a signal frame. The gain control varies a gain value.

Description

프리앰블 이득을 갖는 신호 프레임 생성 방법 및 장치{Method and Apparatus for Making a Signal Frame Structure with Pre-amble Gain}Method and apparatus for generating a signal frame having a preamble gain {Method and Apparatus for Making a Signal Frame Structure with Pre-amble Gain}

본 발명은 신호 프레임 생성 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 프리앰블의 신호 세기가 조정되게 신호프레임을 생성하는 신호 프레임 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for generating a signal frame, and more particularly, to a method and apparatus for generating a signal frame for generating a signal frame to adjust the signal strength of the preamble.

대부분의 디지털 통신 시스템에서 데이터 스트림(data stream)은 프레임 구조를 가지며, 한 개의 프레임은 전송하고자 하는 실질적인 정보와 추가적으로 전송 규약 등을 만족하는 헤더(header) 정보들로 구성이 된다. 또한, 수신측에서 데이터를 복원하기 위해서는 전송 데이터 스트림의 프레임 구조와 동기를 맞춰야 하는데, 버스트(burst) 통신 시스템에서는 자기 상관 특성이 좋은 CAZAC 신호열, 의사 잡음 신호열(Pseudo-Noise sequence), Gold 신호열, Barker 신호열 등과 같은 신호열을 헤더(header) 안에 프리앰블(pre-amble)로 사용하여 프레임 동기를 획득한다. 프리앰블 신호열은 프레임 동기뿐만 아니라, 데이터 도움 방식의 위상/주파수/타이밍 동기 기술, 채널 추정 및 훈련 신호열이 필요한 적응 등화기 등과 같은 적응 신호처리 기술에도 활용된다. In most digital communication systems, a data stream has a frame structure, and one frame is composed of actual information to be transmitted and header information that satisfies a transmission protocol. In addition, in order to recover data at the receiving end, synchronization with a frame structure of a transmission data stream is required. In a burst communication system, a CAZAC signal sequence, a pseudo-noise sequence, a Gold signal sequence, Frame synchronization is obtained by using a signal sequence such as a Barker signal sequence as a preamble in a header. The preamble signal sequence is used not only for frame synchronization, but also for adaptive signal processing techniques such as data-assisted phase / frequency / timing synchronization techniques, channel estimation, and adaptive equalizers requiring training signal sequences.

종래에는 신호 프레임을 형성할 때, 보내고자 하는 실질적인 정보와 그 이외에 필요한 헤더(header) 정보들을 똑같은 크기로 시분할(time-division multiplexing)하여 신호 프레임을 구성하고, 전송 데이터 스트림은 연속된 신호 프레임들로 생성한다.Conventionally, when forming a signal frame, a time frame is formed by time-division multiplexing the actual information to be sent and other necessary header information with the same size, and the transmission data stream consists of consecutive signal frames. To create.

그런데, 수중음향통신과 같이 다중 경로 시간 지연이 매우 크고 페이딩이 있는 환경에서 운용되거나 짧은 프리앰블 신호열을 갖는 통신 시스템의 경우 종래와 같은 신호 프레임 생성 방식에서는 프리앰블 신호열과 유사하거나 같은 신호열 구간이 나타날 확률이 높아지고, 그 결과 신호 프레임 내의 프리앰블 검출이 용이하지 않아 프레임 동기 에러가 발생할 수 있는 문제점이 있다..However, in a communication system operating in an environment having a large multipath time delay and fading or having a short preamble signal sequence such as hydroacoustic communication, there is a possibility that a signal sequence section that is similar to or the same as a preamble signal sequence appears in a conventional signal frame generation method. As a result, the preamble detection in the signal frame is not easy, resulting in a frame synchronization error.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 신호프레임 내의 프리앰블을 용이하게 검출할 수 있는 신호 프레임 생성 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an apparatus and method for generating a signal frame capable of easily detecting a preamble in a signal frame.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 신호 프레임 생성장치는 프리앰블 신호열과 데이터 신호열로 구성된 신호 프레임을 생성하는 장치에 있어서, 상기 프리앰블 신호열에 이득을 곱하여 출력하는 이득조정기와; 이득이 곱해진 상기 프리앰블 신호열과 상기 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 시분할기;를 포함한다.In order to achieve the above object, an apparatus for generating a signal frame according to the present invention includes: a device for generating a signal frame consisting of a preamble signal sequence and a data signal sequence, comprising: a gain adjuster for multiplying and outputting the preamble signal sequence; And a time divider for time division of the preamble signal sequence multiplied by the gain and the data signal sequence to generate a signal frame.

바람직하게는 상기 이득 조정기는 이득값을 가변시킬 수 있는 것이 적용된다.Preferably the gain adjuster is capable of varying the gain value.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 신호 프레임 생성 방법은 프리앰블 신호열과 데이터 신호열로 구성된 신호 프레임을 생성하는 방법에 있어서, 가. 상기 프리앰블 신호열에 이득을 곱하는 단계와; 나. 이득이 곱해진 상기 프리앰블 신호열에 상기 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 단계;를 포함한다.In addition, in order to achieve the above object, the signal frame generation method according to the present invention is a method for generating a signal frame consisting of a preamble signal sequence and a data signal sequence, a. Multiplying the preamble signal sequence by a gain; I. And time-dividing the data signal sequence by the preamble signal sequence multiplied by a gain to generate a signal frame.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가 단계는 각 신호 프레임 마다 상기 프리앰블 신호열에 곱해지는 이득 값을 가변시킨다.According to an aspect of the present invention, the step of varying a gain value multiplied by the preamble signal sequence for each signal frame.

또한, 상기 나 단계를 거쳐 생성된 신호 프레임들을 연속된 신호 프레임으로서 전송 데이터 스트림을 생성하는 단계;를 더 포함한다.The method may further include generating the transmission data stream from the signal frames generated through the step B as a continuous signal frame.

본 발명에 따르면, 송신기에서 프리앰블 신호열에 이득을 곱하여 신호 프레임을 생성하면, 수신기에서 프레임 동기 획득을 위하여 수신된 신호와 프리앰블 신호열의 상관 값을 얻었을 때 프리앰블 신호열 구간의 상관기 출력 값이 프리앰블 신호열 이외의 구간의 상관기 출력 값보다 프리앰블 이득만큼 커지게 되어, 통신 시스템의 프레임 동기 획득 성능을 향상시킬 수 있고, 신호 프레임에서 대부분을 차지하는 프리앰블 이외의 신호열을 보다 적은 전력으로 송신함으로서 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 짧은 프리앰블 신호열을 사용하는 경우에도 프리앰블 신호열 구간의 검출이 보다 용이해 진다.According to the present invention, when the transmitter generates a signal frame by multiplying the preamble signal sequence by a gain, when the receiver obtains a correlation value between the received signal and the preamble signal sequence for obtaining frame synchronization, the correlator output value of the preamble signal sequence is other than the preamble signal sequence. Since the preamble gain is larger than the correlator output value of the interval, the frame synchronization acquisition performance of the communication system can be improved, and power consumption can be reduced by transmitting a signal string other than the preamble occupying most of the signal frame with less power. . In addition, even when a short preamble signal string is used, detection of the preamble signal string section becomes easier.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 신호 프레임 생성 장치 및 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for generating a signal frame according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 프리앰블 이득을 갖는 신호 프레임 생성 장치를 나타내 보인 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for generating a signal frame having a preamble gain according to the present invention.

도 1을 참조하면, 신호 프레임 생성 장치(10)는 이득조정기(11)와 시분할기(TDM;time division multiplexing)(13)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the signal frame generating apparatus 10 includes a gain adjuster 11 and a time division multiplexing (TDM) 13.

이하의 설명에서 한 개의 신호 프레임은 프리앰블 신호열 p(n)과 프리앰블 신호열 이외의 신호열 dk(n)에 의해서 구성되고, p(n)과 dk(n)의 절대값은 같은 값으로 정규화 되었다. In the following description, one signal frame is constituted by a signal sequence d k (n) other than the preamble signal sequence p (n) and the preamble signal sequence, and the absolute values of p (n) and d k (n) are normalized to the same value. .

또한, 프리앰블 신호열 이외의 신호열 dk(n)에 대해서는 설명의 편의상 데이터 신호열로 명명하여 설명한다.The signal string d k (n) other than the preamble signal string is described as a data signal string for convenience of description.

이득 조정기(11)는 프리앰블 신호열(p(n))에 이득(Gk)을 곱하여 시분할기(13)로 출력한다. 여기서, Gk는 k번 째 신호 프레임의 프리앰블에 곱해지는 프리앰블 이득 값이다.The gain adjuster 11 multiplies the preamble signal string p (n) by the gain G k and outputs the result to the time divider 13. Here, G k is a preamble gain value multiplied by the preamble of the k th signal frame.

바람직하게는 이득조정기(11)에서 적용하는 이득값은 1보다 크고 2보다는 작은 값을 적용한다.Preferably, the gain value applied by the gain adjuster 11 applies a value larger than 1 and smaller than 2.

또한, 이득조정기(11)는 이득 값을 가변시킬 수 있는 것을 적용한다.In addition, the gain adjuster 11 applies the thing which can vary a gain value.

시분할기(13)는 이득조정기(11)를 거쳐 이득이 곱해진 프리앰블 신호열(p(n))과 데이터 신호열(dk(n))을 시분할 하여 생성된 신호 프레임을 출력한다.The time divider 13 outputs a signal frame generated by time division of the preamble signal sequence p (n) and the data signal sequence d k (n) multiplied by the gain through the gain adjuster 11.

이와 같은 방법으로 신호 프레임을 생성했을 때, 연속된 신호 프레임으로 형성된 전송 데이터 스트림은 도 2와 같이 표시할 수 있다. 도 2에서 시간축에 수직한 축은 신호의 세기를 표시한다. 또한, TF는 한 프레임 길이, TPA는 프리앰블 신호열 길이다. k번 째 신호 프레임의 프리앰블에 곱해지는 이득 Gk는 정해진 규칙 또는 알고리즘에 따라서 매 프레임마다 가변 될 수 있다.When the signal frame is generated in this manner, the transmission data stream formed of the continuous signal frame can be displayed as shown in FIG. In FIG. 2, the axis perpendicular to the time axis indicates the signal strength. In addition, T F is one frame length and T PA is a preamble signal string length. The gain G k multiplied by the preamble of the k th signal frame may be varied every frame according to a predetermined rule or algorithm.

이러한 프레임 생성 방식으로 생성된 전송 데이터 스트림을 수신하는 수신기 의 경우 프레임 동기 획득을 위해 수신 신호를 프리앰블 신호와 상관(correlation)을 취할 때 프리앰블 신호열 구간에서의 상관기 출력 값이 프리앰블 신호열 이외 구간인 데이터 신호열에서의 상관기 출력 값보다 프리앰블 이득만큼 커져서 신호프레임 내에서의 프리앰블 신호열을 검출하는 것이 더 용이해지므로 프레임 동기 획득 성능을 향상시킬 수 있다.In the case of a receiver receiving a transmission data stream generated by such a frame generation method, when a received signal is correlated with a preamble signal to obtain frame synchronization, a correlator output value in a preamble signal sequence section is a section other than the preamble signal sequence. Since it becomes easier to detect the preamble signal sequence in the signal frame by being larger by the preamble gain than the correlator output value in, the frame synchronization acquisition performance can be improved.

즉, 프리앰블 이외의 신호열 구간인 데이터 신호열에서 프리앰블 신호열과 유사하거나 같은 신호열이 출연할 경우에 프리앰블 이득이 없는 종래의 신호 프레임 구성 방법의 경우에는 실제 프리앰블 신호열 구간과 구분할 방법이 없지만, 본 발명의 신호 프레임 구성 방식에 의하면 프리앰블 이외의 데이터 신호열 구간에서의 프리앰블 신호열과 유사하거나 같은 신호열 구간에 대한 상관기의 출력 값이 실제 프리앰블 신호열 구간에 대한 상관기 출력 값과 프리앰블 이득만큼 차이가 있으므로 프리앰블 신호열 구간을 검출할 수 있다.That is, in the case of a conventional signal frame configuration method having no preamble gain when a signal sequence similar to or equal to the preamble signal sequence appears in a data signal sequence other than the preamble signal sequence, there is no method of distinguishing from the actual preamble signal sequence section. According to the frame configuration method, since the output value of the correlator for the signal sequence section that is similar to or the same as the preamble signal sequence in the data signal sequence section other than the preamble is different from the correlator output value for the actual preamble signal sequence section by the preamble gain, the preamble signal sequence section can be detected. Can be.

또한, 본 발명에서는 동기 획득, 채널 추정 및 신호처리에 매우 중요한 역할을 하는 프리앰블 신호열에는 가중치를 두어서 신호 세기를 높여서 송신하고 신호 프레임에서 대부분을 차지하는 프리앰블 신호열 이외의 데이터 신호열은 비교적 적은 전력으로 송신함으로써 동기 획득, 채널 추정 및 신호처리 성능에 손실을 초래하지 않으면서 전력 소모를 줄일 수 있다.In addition, in the present invention, the preamble signal sequence, which plays a very important role in synchronization acquisition, channel estimation, and signal processing, is weighted and transmitted with a high signal strength, and data signal sequences other than the preamble signal sequence, which occupy most of the signal frame, have relatively low power. By transmitting, power consumption can be reduced without causing loss of synchronization acquisition, channel estimation and signal processing performance.

도 1은 본 발명에 따른 프리앰블 이득을 갖는 신호 프레임 생성 장치를 나타내 보인 블록도이고,1 is a block diagram showing an apparatus for generating a signal frame having a preamble gain according to the present invention;

도 2는 도 1의 장치에 의해 연속된 신호 프레임으로 형성된 전송 데이터 스트림(data stream)을 신호 세기 형태로 나타내 보인 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating, in signal strength form, a transmission data stream formed by successive signal frames by the apparatus of FIG. 1.

Claims (5)

프리앰블 신호열과 데이터 신호열로 구성된 신호 프레임을 생성하는 장치에 있어서,An apparatus for generating a signal frame consisting of a preamble signal sequence and a data signal sequence, 상기 프리앰블 신호열에 이득을 곱하여 출력하는 이득조정기와;A gain adjuster for multiplying and outputting the preamble signal sequence; 이득이 곱해진 상기 프리앰블 신호열과 상기 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 시분할기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 장치.And a time divider for time division of the preamble signal sequence and the data signal sequence multiplied by a gain to generate a signal frame. 제1항에 있어서, 상기 이득 조정기는 이득값을 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the gain adjuster is capable of varying a gain value. 프리앰블 신호열과 데이터 신호열로 구성된 신호 프레임을 생성하는 방법에 있어서,In the method for generating a signal frame consisting of a preamble signal sequence and a data signal sequence, 가. 상기 프리앰블 신호열에 이득을 곱하는 단계와;end. Multiplying the preamble signal sequence by a gain; 나. 이득이 곱해진 상기 프리앰블 신호열에 상기 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 방법.I. And time-dividing the data signal sequence by the preamble signal sequence multiplied by a gain to generate a signal frame. 제3항에 있어서, 상기 가 단계는 The method of claim 3, wherein the step 각 신호 프레임 마다 상기 프리앰블 신호열에 곱해지는 이득 값을 가변시키는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 방법.And a gain value multiplied by the preamble signal sequence for each signal frame. 제3항에 있어서, 상기 나 단계를 거쳐 생성된 신호 프레임들을 연속된 신호 프레임으로서 전송 데이터 스트림을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 방법.4. The method of claim 3, further comprising generating a transmission data stream from the signal frames generated through the step B as continuous signal frames.
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