KR20130055096A - Ｏｑｐｓｋ 수신 시스템 - Google Patents

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Abstract

오프셋 직교 위상편이 변조(OQPSK) 수신 시스템이 개시된다. 본 발명의 수신 시스템은, 채널을 추정하여 부호간 간섭(ISI)을 제거하고, 채널에 대한 추정에러를 출력하고, 채널에 대한 추정에러에서 위상 오프셋을 추정한다. 본 발명에 따르면, 등화부에서의 채널추정에러를 반송파 복원부의 위상 오프셋 추정에 피드백하여, 광대역 전송이 가능하도록 한다.

Description

ＯＱＰＳＫ 수신 시스템{OQPSK RECEVING SYSTEM}
본 발명은 수신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 OQPSK 방식의 수신 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 통신 시스템에서는 채널상의 위상(phase) 및 주파수(frequency)의 오프셋(offset)을 복원하기 위해 반송파를 복원하여(반송파 복원부; carrier recovery) 에러 성분을 제거한다.
한편, 종래의 광대역 전송 시스템에서는, 채널 페이딩(channel fading)에 의한 부호간 간섭(Iinter-Symbol Interference; 이하, 'ISI라 함)을 제거하기 위해 등화부(equalizer)를 사용한다.
이러한 위상/주파수 오프셋과 ISI가 동시에 존재할 경우, 심각한 성능열화가 발생하므로, 신호가 잘 수신되지 않으며, 반송파 복원부 및 등화부를 동시에 사용하는 것이 일반적이다.
도 1은 종래의 수신 시스템을 개략적으로 설명한 예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래의 수신 시스템에서는, 반송파 복원부(100)와 등화부(200)를 구비하여, 수신신호(Rx)의 위상/주파수 오프셋과 ISI를 동시에 제거하여 디코더(decoder)로 전송한다.
그러나, 위와 같은 종래의 수신 시스템은, 오프셋 직교 위상편이 변조(Offset Quadrature Phase-Shift Keying; 이하, 'OQPSK'라 함) 방식에 적용하면, ISI에 의해 위상에러성분을 추정하기 어려워 반송파 복원부(100)가 반송파를 복원하기 힘들어 반송파 복원에러를 발생시키고, 이러한 반송파 복원에러는 등화부(200)의 채널추정을 더욱 어렵게 하므로, OQPSK 방식은 광대역 전송으로서의 활용도가 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 등화부의 채널추정에러에서 위상/주파수 오프셋을 예측하여, 반송파 복원부의 피드백 신호의 이득을 조절하는 OQPSK 수신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 오프셋 직교 위상편이 변조(OQPSK) 수신 시스템은, 채널을 추정하여 부호간 간섭(ISI)을 제거하고, 채널에 대한 추정에러를 출력하는 등화부; 및 주파수 오프셋을 추정하고, 상기 등화부의 채널에 대한 추정에러에서 위상 오프셋을 추정하는 반송파 복원부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 수신되는 신호의 전력레벨을 정규화하는 자동이득 제어부(AGC); 상기 AGC로부터 입력되는 신호를 심볼로 변환하는 심볼 타이밍 복원부(STR); 및 상기 반송파 복원부로부터 수신되는 위상 및 주파수 오프셋을 제거하는 직접 디지털 파형합성부(DDS)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 등화부는, 결정 피드백 등화를 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 등화부는, 상기 STR의 출력을 각각 지연하는 복수의 지연부; 상기 복수의 지연부에 의해 위상이 지연된 신호의 채널추정을 수행하는 최소 평균자승부(LMS); 상기 LMS에 의해 추정된 신호에서 OQPSK 신호를 결정하는 결정부; 및 상기 결정부의 입력 및 출력의 차이를 연산하여 상기 채널에 대한 추정에러를 출력하는 연산부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 반송파 복원부는, 주파수 에러를 분리하여 주파수 오프셋을 출력하는 제1루프필터; 위상 에러를 분리하여 위상 오프셋을 출력하는 제2루프필터; 및 상기 추정에러와 상기 제2루프필터의 출력을 곱셈하는 곱셈부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명은, 등화부에서의 채널추정에러를 반송파 복원부의 위상 오프셋 추정에 피드백하여, 광대역 전송이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 수신 시스템을 개략적으로 설명한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수신 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 종래의 OQPSK 수신 시스템의 상세 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OQPSK 수신 시스템의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OQPSK 수신 시스템의 일실시예 상세 구조도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 수신 시스템은, 수축성 반송파 복원을 적용하여, 광대역 전송뿐 아니라, 페이딩 채널에 동시에 강인한 수신 알고리즘을 제안한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수신 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수신 시스템은, 반송파 복원부(carrier recovery)(10), 등화부(equalizer)(20) 및 증폭부(40)를 포함한다.
본 발명의 반송파 복원부(10)는 등화부(20)의 채널추정에러에서 위상/주파수 오프셋을 예측하여, 반송파 복원부(10)의 피드백 신호의 이득(gain)을 조절한다.
즉, 피드백 신호의 이득은 채널추정에러의 위상성분으로써, 반송파 위상에러 성분의 가중치를 높이거나 낮춘다.
본 발명은, 반송파 복원부(10)에서 추정이 정확하지 않을 경우, 가중치를 낮추어(constrictive, 수축) 추정오류를 회피하는 방식으로, 광대역 전송에 보다 동적으로 대응할 수 있다.
아래에서는 먼저, 종래의 OQPSK 수신 시스템에 대해서 상세하게 살펴본 후, 본 발명의 일실시예에 따른 OQPSK 수신 시스템을 종래의 OQPSK 수신 시스템과의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 3은 종래의 OQPSK 수신 시스템의 상세 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래의 OQPSK 수신 시스템에서, 전단(front end)으로부터 기저대역(baseband)의 신호를 입력받아, 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter; 이하, 'ADC'라 함)(110)가 이를 디지털 샘플로 변환한다.
직접 디지털 파형합성부(Direct Digital Synthesis; 이하, 'DDS'라 함)(170)은 수신샘플과 위상/주파수 에러성분을 합성하여 오프셋을 제거한다.
자동 이득 제어부(Automatic Gain Controller; 이하, 'AGC'라 함)(120)는 수신신호의 전력레벨을 보상하여 정규화한다.
제곱근 올림 코사인부(Square Root Raised Cosine; 'SRRC'라 함)(130)은, 정합필터로서, 송신신호를 추정하고 채널 노이즈를 제거한다.
지연부(delay)(140)는 입력되는 신호의 Q채널을 반심볼 주기동안 지연한다.
심볼 타이밍 복원부(Symbol Timing Recovery; 이하, 'STR'이라 함)(160)는 수신샘플로부터 타이밍을 찾아 심볼로 변환한다.
반송파 복원부(100)는 심볼의 위상정보를 이용하여 위상/주파수 오프셋을 추정하고, 에러를 보상한다.
등화부(200)는 채널을 추정하여 ISI 신호를 제거한다.
위와 같이, 종래의 수신 시스템에서는, 반송파 복원부(100)와 등화부(200)가 독립적으로 동작하므로, 위상/주파수 오프셋과 ISI가 동시에 존재할 경우, 수신이 어렵게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OQPSK 수신 시스템의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수신 시스템은, ADC(31), AGC(32), SRRC(33), 지연부(34), 다운 샘플링부(35), STR(36), DDS(37), 반송파 복원부(10) 및 등화부(20)를 포함한다.
전단으로부터 기저대역의 신호를 입력받아, ADC(31)가 이를 디지털 샘플로 변환하고, DDS(37)는 수신샘플과 위상/주파수 에러성분을 합성하여 오프셋을 제거한다.
AGC(32)는 수신신호의 전력레벨을 보상하여 정규화하고, SRRC(33)은, 송신신호를 추정하고 채널 노이즈를 제거한다. 지연부(34)는 입력되는 신호의 Q채널을 반심볼 주기동안 지연하고, STR(36)은 지연부(34)로부터 수신되는 샘플로부터 타이밍을 찾아 심볼로 변환한다. 다운 샘플링부(35)는 지연부(34)로부터 수신되는 샘플에 대하여 다운 샘플링을 수행한다. 위와 같은 일반적인 수신 시스템은, 위의 도 3의 기능과 동일하며, 이미 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 하겠다.
본 발명의 반송파 복원부(10)는 심볼의 위상정보를 이용하여 위상/주파수 오프셋을 추정하고, 에러를 보상한다. 등화부(20)는 채널을 추정하여 ISI 신호를 제거한다.
본 발명의 일실시예에서는, 등화부(20)의 위상/주파수 오프셋에 의한 추정에러를 반송파 복원부(10)에 피드백한다.
따라서, 이와 같은 추정에러를 수신한 반송파 복원부(10)는, 등화부(20)의 추정에러 중 위상성분에 대한 가중치를 이득으로 조정한다.
실질적으로, 반송파 복원부(10)는 ISI에 의해 위상/주파수 에러를 추정하기 어렵고, 등화부(20)의 경우 위상/주파수 오프셋에 의해 채널을 추정하기 어려우므로, 본 발명의 일실시예에 따라 등화부(20)의 위상/주파수 오프셋에 의한 추정에러를 반송파 복원부(10)에 피드백하는 상호 의존적인 방식에 의해, 효율적으로 위상/주파수 오프셋을 제거하고, ISI를 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OQPSK 수신 시스템의 일실시예 상세 구조도로서, 도 4의 시스템 중, 본 발명의 일실시예의 기능을 더욱 부각하는 일부 구성만을 좀더 상세하게 도시한 것이다. 도 5에서는, 도 4의 구성요소 중 본 발명과 관계없는 구성요소를 삭제하여 도시하였다.
입력되는 디지털 신호에 대해, AGC(32)는 전력레벨을 정규화하고, STR(37)은 수신되는 샘플에서 타이밍을 찾아 심볼로 변환하는 것임은 이미 설명한 바와 같다. STR(37)의 출력은 반송파 복원부(10)와 등화부(20)로 입력된다.
반송파 복원부(10)는 루프필터(11, 13)와 곱셈부(12)를 포함한다. 본 발명에서는 반송파 복원부(10)에서 추정에러를 위상에러의 필터링값에 곱하는 것을 설명하고자, 위상에러와 주파수에러를 분리하여 필터링하는 것을 표시하기 위하여 루프필터(loop filter)를 두개 포함하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
또한, 루프필터(11, 13)로부터 출력되는 신호를 수신하는 것을 예로써 설명하기 위하여 DDS(37) 역시 두개 포함하는 것으로 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 하나의 DDS(37)만을 구비하여 양 신호를 동시에 수신하는 것도 가능하다 할 것임은 자명하다.
등화부(20)는 복수의 위상지연부(21, 24)와 복수의 최소 평균자승부(Least Mean Square;N 이하, 'LMS'라 함)(22, 25) 및 결정부(23)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따른 등화부(20)는, 결정 피드백 등화(Decision Feedback Equalizer) 방식의 등화부이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 위상지연부(21, 24)는 STR(36)의 출력의 위상을 각각 지연하고, 복수의 LMS(22)는 각각 위상이 지연된 신호의 채널추정을 수행한다.
결정부(23)는 이와 같이 추정된 신호에서 OQPSK 신호를 결정하는데, 결정부(23)의 입력과 출력의 차이가 반송파 복원부(10)로 피드백되는 추정에러이다.
STR(36)로부터 출력되는 심볼의 주파수에러는 루프필터(13)가 필터링을 수행하고, 심볼의 위상에러는 루프필터(11)가 필터링을 수행하여, 주파수에러 및 위상에러를 보상한다. 이때, 루프필터(11)를 통과한 출력에 대하여, 추정에러를 연산하여, 등화부(20)에 의해 추정된 ISI에 의한 추정에러를 반송파 복원부(10)에 적용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 프로그램 코드를 기록하여 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들이 소프트웨어를 이용하여 실행되는 경우, 본 발명의 구성수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 또한, 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터의 프로세서로 판독 가능한 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망을 통해 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호로 전송될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 컴퓨터 시스템이 읽어들일 수 있는 데이터를 저장하는 모든 종류의 기록장치가 포함될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 판독가능 기록매체에는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 컴퓨터 판독가능 기록매체를 분산배치하여 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 반송파 복원부 20: 등화부
31: ADC 32: AGC
33: SRRC 34: 지연부
35: 다운샘플링부 36: STR
37: DDS 40: 증폭부

Claims (5)

  1. 채널을 추정하여 부호간 간섭(ISI)을 제거하고, 채널에 대한 추정에러를 출력하는 등화부; 및
    주파수 오프셋을 추정하고, 상기 등화부의 채널에 대한 추정에러에서 위상 오프셋을 추정하는 반송파 복원부를 포함하는 오프셋 직교 위상편이 변조(OQPSK) 수신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    수신되는 신호의 전력레벨을 정규화하는 자동이득 제어부(AGC);
    상기 AGC로부터 입력되는 신호를 심볼로 변환하는 심볼 타이밍 복원부(STR); 및
    상기 반송파 복원부로부터 수신되는 위상 및 주파수 오프셋을 제거하는 직접 디지털 파형합성부(DDS)를 더 포함하는 OQPSK 수신 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 등화부는, 결정 피드백 등화를 수행하는 OQPSK 수신 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 등화부는,
    상기 STR의 출력을 각각 지연하는 복수의 지연부;
    상기 복수의 지연부에 의해 위상이 지연된 신호의 채널추정을 수행하는 최소 평균자승부(LMS);
    상기 LMS에 의해 추정된 신호에서 OQPSK 신호를 결정하는 결정부; 및
    상기 결정부의 입력 및 출력의 차이를 연산하여 상기 채널에 대한 추정에러를 출력하는 연산부를 포함하는 OQPSK 수신 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반송파 복원부는,
    주파수 에러를 분리하여 주파수 오프셋을 출력하는 제1루프필터;
    위상 에러를 분리하여 위상 오프셋을 출력하는 제2루프필터; 및
    상기 추정에러와 상기 제2루프필터의 출력을 곱셈하는 곱셈부를 포함하는 OQPSK 수신 시스템.


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