KR20150015696A - 신호 복조를 위하여 임계값을 적응적으로 설정하는 방법 및 장치 - Google Patents

신호 복조를 위하여 임계값을 적응적으로 설정하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

신호 복조를 위하여 임계값을 적응적으로 설정하는 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법은 미리 정해진 심볼 구간에 대한 이전 수신 심볼의 복조값, 구체적으로는 복조값이 0인 이진 수신 심볼과 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하여 획득한 비교값을 기초로 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정할 수 있다.

Description

신호 복조를 위하여 임계값을 적응적으로 설정하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF SETTING THRESHOLD ADAPTIVELY FOR DEMODULATING SIGNAL}
아래의 실시 예들은 신호 복조를 위하여 임계값을 적응적으로 설정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
센서 네트워크(sensor network)는 무선 네트워크기술의 급속한 발전과 상용화에 따라 빠르게 확산되고 있다. 기술 표준화 또한 IEEE를 중심으로 활발한 활동이 이루어지고 있으며, Bluetooth, IEEE 802.15.4, ZigBee 등의 표준화가 이루어지고 있다.
무선 센서 디바이스는 홈 시큐리티, 의료분야, mobile healthcare, 화학적/생물학적 이상 감시, 기계의 이상/고장 진단, 환경감시, 재난관련 정보 센싱, 지능형 물류관리, 실시간 보안, 원격감시 등 다양한 응용분야에 적용될 수 있다.
다양한 무선 센서 네트워크 및 근거리 통신망에서 센서들의 크기는 소형이어야 하고, 많은 수의 센서들이 오랜 시간 동작하기 위해서는 저전력 및 저복잡도의 조건이 만족될 필요가 있다.
특히 인체에 설치되는 센서는 주위의 모바일 기기 또는 다른 인체의 센서와 무선으로 통신이 이루어지는 wireless body area network (WBAN) 에서 보다 엄격한 저복잡도, 저전력의 조건이 요구된다.
저복잡도 및 저전력의 조건을 만족시키기 위해서는 고전력 RF(Radio Frequency) 구조가 아닌 초저전력 RF 구조를 사용할 필요가 있다.
최근에는 무선 센서 네트워크나 근거리 통신망에서 센서가 초저전력 아날로그 회로를 사용하면서도 시스템의 성능을 개선하는 기술에 대한 연구가 이루어지고 있다.
일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법은 미리 정해진 심볼 구간에 대한 이전(previous) 수신 심볼의 복조값을 식별하는 단계; 및 상기 이전 수신 심볼의 복조값을 기초로 현재(present) 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이전 수신 심볼의 복조값을 식별하는 단계는, 상기 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 상기 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하여 비교값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비교값을 획득하는 단계는, 상기 현재 수신 심볼과 상기 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따라 가중치를 설정하는 단계; 및 상기 가중치를 이용하여 상기 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 상기 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법은 미리 정해진 훈련(training) 구간 동안 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼을 반복적으로 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 단계는, 상기 복조값이 0인 훈련 심볼과 상기 복조값이 1인 훈련 심볼을 이용하여 고정된 임계값을 설정하는 단계; 및 상기 고정된 임계값을 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 초기값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 단계는, 상기 복조값이 0인 훈련 심볼과 상기 복조값이 1인 훈련 심볼의 진폭 차이를 식별하는 단계; 및 상기 진폭 차이를 이용하여 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 단계는, 상기 비교값을 기초로 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 식별하는 단계는, 상기 비교값에 기초한 지수 함수를 이용하여 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 계산하는 단계는, 상기 비교값에 기초한 지수함수에 테일러(Taylor) 급수를 적용하여 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 임계값 설정 장치는 미리 정해진 심볼 구간에 대한 이전 수신 심볼의 복조값을 식별하는 복조값 식별부; 및 상기 이전 수신 심볼의 복조값을 기초로 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 임계값 설정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 임계값 설정 장치는 상기 이전 수신 심볼 및 현재 수신 심볼을 저장하는 버퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼에 저장된 상기 이전 수신 심볼 및 현재 수신 심볼은 상기 복조값 식별부 및 상기 임계값 설정부에 제공될 수 있다.
상기 복조값 식별부는, 상기 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 상기 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하여 비교값을 획득하는 비교값 획득부를 포함할 수 있다.
상기 비교값 획득부는, 상기 현재 수신 심볼과 상기 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따라 가중치를 설정하는 가중치 설정부; 및 상기 가중치를 이용하여 상기 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 상기 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하는 심볼 개수 비교부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 임계값 설정 장치는 미리 정해진 훈련(training) 구간 동안 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼을 반복적으로 수신하는 훈련 심볼 수신부를 더 포함할 수 있다.
상기 임계값 설정부는, 상기 복조값이 0인 훈련 심볼과 상기 복조값이 1인 훈련 심볼을 이용하여 고정된 임계값을 설정하는 고정된 임계값 설정부; 및 상기 고정된 임계값을 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 초기값으로 설정하는 초기값 설정부를 포함할 수 있다.
상기 임계값 설정부는, 상기 복조값이 0인 훈련 심볼과 상기 복조값이 1인 훈련 심볼의 진폭 차이를 식별하는 진폭 차이 식별부; 및 상기 진폭 차이를 이용하여 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위를 설정하는 변화 범위 설정부를 포함할 수 있다.
상기 임계값 설정부는, 상기 비교값을 기초로 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 결정하는 변화량 결정부를 포함할 수 있다.
도 1은 일반적인 초재생 수신기의 블록도이다.
도 2는 초재생 수신기의 입력 신호, 댐핑 함수(damping function) 및 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 3은 초재생 수신기의 수신 신호에 대한 ADC 출력 파형을 나타낸 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 수신 심볼 복조 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법의 고정된 임계값을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 임계값 설정 장치를 나타낸 블록도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
무선 센서 네트워크 및 근거리 통신망에서 설치되는 다양한 센서 디바이스들은 소형, 저전력 및 저복잡도의 구조로 설계될 필요가 있다.
일반적인 수퍼 헤테로다인(super heterodyne) RF 구조의 수신기는 수신 신호를 고주파 대역에서 바로 기저대역으로 변환하지 않고 중간주파수 대역을 활용하여 민감도(sensitivity) 등의 성능을 향상시키지만, 이로 인해 복잡도, 비용, 전력소모 등이 증가한다.
특히, 수퍼 헤테로다인(super heterodyne) RF 구조방식의 모뎀기술은 RF 부분에서 디지털 베이스밴드(digital baseband) 부분에 비해 매우 높은 전력을 요구한다. 예를 들어 저전력 WPAN을 위한 모뎀칩의 경우 디지털 신호처리 부분의 소모 전력은 송신, 수신 모두 0.5 mW 정도인 반면에, 아날로그 신호처리 부분의 소모전력은 수신모드에서 21mW, 송신모드에서 30mW 정도이다.
이러한 이유 때문에, 최근에는 다양한 저전력 RF 구조를 활용하여 전체 통신 모뎀의 저전력화 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 초재생 수신기(Super-Regenerative Receiver)를 활용한 수신기 구조는 수신 신호를 포지티브 피드백(positive feedback) 구조를 활용하여 출력신호를 증폭하여 신호를 검출하는 구조인데, 적은 수의 능동소자를 활용한 간단한 RF 구조여서, 초저전력 수신기로 주목받고 있다.
이러한 저전력 및 저복잡도 RF 구조를 활용한 근거리 송수신 시스템은 비록 획기적인 전력감소를 가져오지만, 아날로그 신호처리 부분의 성능저하로 인해 전체적인 시스템의 성능저하가 발생할 수 있다.
초재생 수신기는 주파수 응답의 낮은 선택도(selectivity) 특성으로 인하여, 시스템의 성능열화가 나타날 수 있다.
도 1은 일반적인 초재생 수신기의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)(110)를 통과한 RF 신호는 RF 발진기(RF Oscillator)(120) 를 거친다. 이때, RF 발진기(120)는 예를 들어, 초재생 발진기(Super Regenerative Oscillator; SRO) 일 수 있다. RF 발진기(120)는 특정 주파수에 해당하는 RF 신호를 포지티브 피드백(positive feedback) 루프에 의해 증폭시킬 수 있다. 이와 같이, 계속 증폭을 시키면 발진하게 되므로 발진을 다시 멈추게 하는 동작이 필요하다. 퀀치 발진기(Quench oscillator)(130)는 이러한 발진의 주기적인 생성과 소멸을 제어한다. 예를 들어, OOK 변조 방식을 사용하는 경우, 송신단에서 송신 심볼 "1" 에 해당하는 신호를 보냈다면, RF 발진기(120)는 이에 반응하여 퀀치 발진기에 의해 조절되는 상대적으로 큰 발진 신호를 발생시킬 수 있다.
송신단에서 송신 심볼 "0" 에 해당하는 신호를 보냈다면 RF 발진기(120)는 이상적으로는 발진을 하지 않지만, 실제적으로는 노이즈(noise)에 의한 미약한 발진 신호를 발생시킬 수 있다.
RF 발진기(120)에 입력되는 RF 신호와 출력 신호 및 포지티브 피드백 루프를 통한 폐루프(closed-loop) 시스템의 댐핑 함수는 도 2에서와 같이 표현될 수 있다.
포락선 검출기(130)는 RF 발진기의 출력 신호에서 포락선을 검출한다. 이에 따라, 초재생 수신기는 OOK 복조 방식 및 PAM 복조 방식의 적용이 가능하다. 저역 통과 필터(Low-Pass Filter)(150)는 검출된 포락선에서 소정의 영역을 필터링한다.
포락선 검출기(150)의 출력 신호는 매우 미약한 세기의 신호이므로 디지털 베이스밴드(digital baseband)에서 신호를 검출하기 위해서는 큰 증폭이 필요하다. 또한, 포락선 검출기(150)의 출력 신호는 송, 수신기 간의 거리에 따라 어느 정도 증폭의 세기를 조절해야 할 필요성이 있기 때문에 증폭의 세기를 조절하여 증폭하는 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier; VGA)(160) 를 거치게 된다.
이때, 가변 이득 증폭기(160)는 크게는 40dB 이상의 세기로 신호를 증폭할 수도 있다. 포락선 검출기(130)의 출력 신호에 DC 오프셋(offset) 성분이 존재하면 이 성분에 의해 과도하게 증폭된 신호가 전체 회로를 포화(saturation)시킬 수 있다.
특히, OOK 변조 신호는 포락선 검출기를 거치게 되면 항상 양의 값을 갖는 출력 신호를 얻을 수 있다.
이후, 가변 이득 증폭기(160)를 통해 증폭된 신호는 ADC(analog-to-digital converter)(170)를 거쳐 수신 물리 계층(Rx PHY)(미도시)으로 제공될 수 있다.
도 2는 초재생 발진기의 입력 신호, 댐핑 함수(damping function) 및 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 초재생 발진기(SRO)에 입력되는 RF 신호 v(t)에 대해 퀀치 주기(quench period) Tq 마다 주기적인 발진과 감쇠가 반복되는 RF 펄스의 시리즈 형태로 초재생 발진기(SRO) 출력 vo(t) 가 나타난다.
여기서,
Figure pat00001
는 폐루프 시스템(closed-loop system) 의 댐핑 함수이고,
Figure pat00002
는 퀀치 발진기(quench oscillator)의 신호에 의해 달라진다.
Figure pat00003
값이 양수에서 음수가 될 때 초재생 발진기(SRO) 출력신호는 발진을 시작하며, 진폭(amplitude) 값이 서서히 증가하는 불안정(unstable) 구간이 시작된다. 불안정(unstable) 구간은
Figure pat00004
값이 음수에서 다시 양수로 변화하는 순간까지 지속된다. 진폭(amplitude)값이 최대가 된 후 다시 감쇄(attenuation)하기 시작하는 안정(stable) 구간이 시작된다.
참고로, 한번의 퀀치 주기(quench period)동안 초재생 발진기(SRO) 출력에서 발생한 RF 펄스가 다음 번의 퀀치 주기(quench period)에서도 다시 나타날 수 있는데, 초재생 발진기(SRO) 출력에서 발생한 RF 펄스는 다음 번의 퀀치 주기에서 최초 생성되는 RF 펄스와 중첩되어 심볼간간섭(InterSymbol Interference; ISI)를 발생시킬 수 있다. ISI가 발생하는 현상을 행오버(hangover) 효과라고 부른다.
Figure pat00005
은 행오버 효과를 제거하기 위해 직류 성분(dc component) 값에 해당하는
Figure pat00006
값을 가진다.
초재생 발진기(SRO) 출력 vo(t)의 진폭(amplitude) 값은 RF 입력 신호 v(t)의 진폭(amplitude) 값이 클수록 커진다.
또한, vo(t)의 진폭(amplitude) 값의 크기를 결정하는 중요한 요인은 재생이득(regenerative gain) 이다. 재생이득은 민감도 곡선(sensitivity curve)과 초재생 발진기(SRO)에 입력되는 RF 신호의 정규화된 포락선(normalized envelope)의 적분 값에 의해 결정된다.
구체적인 수학식을 살펴보면 초재생 발진기(SRO)의 RF 입력 신호
Figure pat00007
라고 하면, SRO 출력 vo(t)는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011

여기서 pc(t)는 최대값이 1로 정규화된 펄스 포락선을 의미한다. Kr는 재생이득, s(t)는 민감도 곡선, p(t)는 초재생 발진기(SRO) 출력의 정규화된 포락선을 의미한다.
초재생 발진기(SRO) 출력의 진폭은 RF 입력 신호의 피트 진폭(peak amplitude)인 V 값뿐만 아니라, s(t)와 pc(t)의 적분 값에 따라 결정됨을 알 수 있다.
초재생 발진기(SRO) 출력의 피크 진폭은 단순히 RF 입력신호의 피크 진폭값만 크다고 해서 증가하는 것이 아니고, s(t)가 얼마나 pc(t)와 겹쳐져서 입력 에너지를 잘 캡쳐(capture) 하는지에 따라 결정됨을 알 수 있다.
도 3은 초재생 수신기의 수신 신호에 대한 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter; ADC) 출력 파형을 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 초재생 수신기가 OOK로 변조된 특정 송신 심볼을 수신하는 경우, ADC는 8-bit resolution bit를 사용하여 다이나믹 레인지(Dynamic range)가 0~255인 출력 파형을 가질 수 있다.
포락선 검출기의 출력 신호는 항상 양의 값을 갖게 된다. 그러므로, 이로 인한 DC 오프셋 성분을 제거하고 저전력을 유지하기 위해 가변 이득 증폭기(VGA)는 저주파 성분을 제거(혹은 억제)하는 주파수 응답 특성을 갖도록 설계될 수 있다.
가변 이득 증폭기(VGA)의 출력 신호는 평균적으로 '0'의 값을 갖게 되고, '0'을 중심으로 음의 값과 양의 값 양쪽으로 스윙(swing)하는 파형이 나타날 수 있다.
DC 오프셋을 완화(mitigation)하려는 특성 때문에, ADC의 출력 신호는 송신 심볼 "0" 및 "1" 중에서 동일한 심볼을 연속하여 수신 시, 특정 송신 심볼에서의 진폭을 유지하지 못하고, 평균값 즉, 영 볼트(zero volt)(즉, ADC level 128)에 접근하려는 경향(310)을 보일 수 있다.
매우 긴 시간 주기에서 보면 DC 오프셋 성분이 제거되지만, 특정 송신 심볼의 연속 발생 여부에 따라 심볼 단위의 시간 주기 동안에 DC 오프셋 값이 시간에 따라 변동하는 DC 플럭츄에이션(fluctuation) 효과가 발생할 수 있다.
OOK 변복조 방식의 경우, 송신 심볼이 "0 (off)" 인지 "1 (on)" 인지를 판단하기 위해서는 신호의 존재 유무를 판단하기 위한 임계값(threshold) 설정이 비트 오류율(Bit Error Rate) 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다.
위와 같은 DC 오프셋을 완화하려는 특성은 결국, ADC의 출력 신호 즉, 디지털 베이스밴드의 입력 값을 왜곡시켜 비트 오류율 성능을 열화시킬 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 수신 심볼 복조 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 초재생 수신기는 심볼을 수신하고, 수신 심볼을 복조할 수 있다. 식별부호(410)와 같이, 초재생 수신기는 1비트 구간 동안 하나의 심볼을 수신할 수 있고, 임계값을 이용하여 수신 심볼을 복조할 수 있다. 예를 들어, 초재생 수신기가 특정 심볼 구간에 심볼값이 0인 심볼과 심볼값이 1인 심볼을 반복하여 수신하는 경우, 초재생 수신기는 0과 1의 중간값으로 임계값을 설정할 수 있다.
식별부호(420)는 수신 심볼과 임계값의 비교를 이용하여 수신 심볼의 복조값을 결정하는 기법을 나타낸다. 수신 심볼이 임계값보다 작은 경우(Bn < thr), 복조값(
Figure pat00012
)은 0으로 결정될 수 있다. 반면에, 수신 심볼이 임계값보다 큰 경우(Bn > thr), 복조값(
Figure pat00013
)은 1로 결정될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법은 미리 정해진 심볼 구간에 대한 이전(previous) 수신 심볼의 복조값을 식별할 수 있다(510). 이전 수신 심볼은 현재 수신 심볼보다 이전 시점에 수신한 심볼을 의미할 수 있다. 미리 정해진 심볼 구간은 이전 수신 심볼이 수신된 시간 구간을 의미하는 것으로써, 미리 정해진 심볼 구간의 길이는 초재생 수신기의 시스템에 따라 변경될 수 있다.
단계(510)에서, 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수는 비교될 수 있고, 이에 따라 비교값이 획득될 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 심볼 구간의 길이가 8이고, 복조값이 0인 이전 수신 심볼이 3개이며, 복조값이 1인 이전 수신 심볼이 5개인 경우, 비교값은 2가 된다.
또한, AC 커플링(coupling) 효과로 인하여, 현재 수신 심볼과 이전 수신 심볼 간의 거리에 따라 DC 플럭츄에이션(fluctuation) 효과가 다르게 발생될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 이전 수신 심볼들이 (1, 0)인 경우와, (0, 1)인 경우, DC 플럭츄에이션 효과는 상이하게 발생될 수 있다.
이를 반영하기 위해, 단계(510)에서, 가중치를 이용하여 비교값이 설정될 수 있다. 단계(510)에서, 현재 수신 심볼과 이전 수신 심볼 사이의 거리를 기초로 가중치가 설정될 수 있다. 또한, 단계(510)에서, 가중치를 이용하여 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수가 비교될 수 있고, 이에 따라 비교값이 설정될 수 있다.
비교값은
Figure pat00014
와 같은 식으로 표현될 수 있다. 여기서, M은 미리 정해진 심볼 구간의 길이를 의미하고,
Figure pat00015
은 n-i 번째 심볼의 복조값으로서 0 또는 1의 값을 갖는다.
Figure pat00016
의 수식에 의해, 복조값이 0인 이전 수신 심볼은 -1로 표현되고, 복조값이 1인 이전 수신 심볼은 1로 표현된다. 따라서,
Figure pat00017
는 미리 정해진 심볼 구간에서 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수과 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교한 비교값을 나타낸다. 예를 들어, 비교값이 3인 것은, 복조값이 1인 이전 수신 심볼이 복조값이 0인 이전 수신 심볼보다 3개 많은 것을 의미한다. 비교값이 -2인 것은, 복조값이 0인 이전 수신 심볼이 복조값이 1인 이전 수신 심볼보다 2개 많은 것을 의미한다.
또한, 비교값에 현재 수신 심볼과 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따른 가중치를 적용할 경우, 비교값은
Figure pat00018
로 표현될 수 있다. 여기서,
Figure pat00019
는 i 번째 심볼의 가중치를 의미한다. 예를 들어 5개의 이전 수신 심볼들이 (0, 0, 1, 1, 1)인 경우, 가중치를 적용하지 않았을 때의 비교값은 1이다. 그러나, 현재 수신 심볼과 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따른 가중치가 (0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1)인 경우, 가중치를 적용한 비교값은 1.4가 된다.
또한, 일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법은 이전 수신 심볼의 복조값을 기초로 현재(present) 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정할 수 있다(520).
상술한 바와 같이, 연속적으로 복조값이 1인 심볼 또는 복조값이 0인 심볼을 수신하는 경우, DC 플럭츄에이션 효과에 의하여 ADC의 출력 신호는 심볼에서의 진폭을 유지하지 못하고, 평균값으로 접근하려는 경향을 보일 수 있다. 이에 따라, 최적의 성능을 획득하기 위해서는 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값이 변화되는 ADC의 출력 신호와 동일하게 변화된다. 이에 따라, 단계(520)에서는 임계값의 초기값, 변화 범위 및 변화량을 획득하여 임계값을 적응적으로 설정한다.
임계값의 초기값 및 변화 범위를 설정하기 위하여, 미리 정해진 훈련(training) 구간 동안 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼이 반복적으로 수신될 수 있다. 미리 정해진 훈련 구간에서 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼이 반복적으로 수신될 경우, 복조값이 0인 훈련 심볼의 확률 분포와 복조값이 1인 훈련 심볼의 확률 분포는 동일할 수 있다. 따라서, 고정된 임계값은 0과 1의 중간값으로 설정될 수 있다. 고정된 임계값이 0과 1의 중간값으로 설정됨에 따라, 후술할 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수의 비교값에 기초할 수 있다. 고정된 임계값은 다른 값으로 설정될 수 있으므로, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 비교값이 아닌 다른 파라미터에 기초할 수 있다. 예를 들어, 고정된 임계값이 0과 1의 중간값이 아닌 다른 값으로 설정된 경우, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 복조값이 0인 이전 수신 심볼의 개수 또는 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수에 기초할 수 있다.
고정된 임계값은 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 초기값으로 설정되어, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값은 초기값을 기준으로 변화될 수 있다.
또한, 단계(520)에서, 미리 정해진 훈련 구간 동안 수신된 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼의 진폭 차이가 식별될 수 있다. 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위는 식별된 진폭 차이를 이용하여 설정될 수 있다. 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위는 시스템의 특성에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 복조값이 0인 훈련 심볼의 확률 분포와 복조값이 1인 훈련 심볼의 확률 분포가 동일할 때, 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼의 진폭 차이는
Figure pat00020
로 식별될 수 있고, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위는
Figure pat00021
로 설정될 수 있다. 이에 따라, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위는
Figure pat00022
로 제한될 수 있다.
단계(520)에서, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 비교값을 기초로 결정될 수 있다. 비교값이 양수인지 또는 음수인지 여부 및 비교값의 크기에 따라, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 달라질 수 있다.
구체적으로, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 비교값에 기초한 지수 함수를 이용하여 계산될 수 있다. 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00023

여기서, thr_amtn은 n번째 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 나타내고, thr_fix는 고정된 임계값을 나타낸다.
Figure pat00024
는 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼의 진폭 차이의 절반을 나타내는 것으로서, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위를 의미할 수 있다.
Figure pat00025
는 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 조절할 수 있는 시상수(time constant)이다.
Figure pat00026
는 초재생 수신기의 시스템에 따라 변경될 수 있다.
Figure pat00027
은 비교값을 나타낸다.
비교값이 0보다 큰 경우(또는, 미리 정해진 심볼 구간에서 복조값이 1인 이전 수신 심볼이 복조값이 0인 이전 수신 심볼보다 많은 경우), 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값은
Figure pat00028
에 따라 변화될 수 있다. 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값은 고정된 임계값을 초기값으로,
Figure pat00029
를 변화 범위로 하여,
Figure pat00030
에 따라 변화될 수 있다. 비교값이 커질수록 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값은 thr_fix와
Figure pat00031
의 차이값에 수렴될 수 있다.
비교값이 0보다 작은 경우(또는, 미리 정해진 심볼 구간에서 복조값이 0인 이전 수신 심볼이 복조값이 1인 이전 수신 심볼보다 많은 경우), 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값은
Figure pat00032
에 따라 변화될 수 있다. 비교값이 작아질수록(또는, 미리 정해진 심볼 구간에서 복조값이 0인 이전 수신 심볼이 복조값이 1인 이전 수신 심볼보다 많아질수록) 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값은 thr_fix와
Figure pat00033
를 합한 값에 수렴될 수 있다.
또한, 비교값에 현재 수신 심볼과 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따른 가중치를 적용하는 경우, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값은 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00034

여기서,
Figure pat00035
는 i 번째 심볼의 가중치를 의미한다. 수학식 2와 같이, 비교값에 현재 수신 심볼과 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따라 가중치를 적용함으로써, DC 플럭츄에이션 효과를 보다 정확하게 반영할 수 있다.
또한, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 아래의 수학식 3 및 수학식 4와 같이, 비교값에 기초한 지수함수에 제1차 테일러 급수를 적용하여 근사적으로 표현될 수 있다. 여기서, 수학식 4는 비교값에 현재 수신 심볼과 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따른 가중치를 적용하는 경우를 나타낸다.
[수학식 3]
Figure pat00036

[수학식 4]
Figure pat00037

수학식 3 또는 수학식 4에 따라, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 비교값의 부호에 관계없이 하나의 식으로 표현될 수 있다. 이에 따라, 시스템 복잡도가 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량은 비교값에 기초한 지수함수에 제2차 이상의 테일러 급수를 적용하여 근사적으로 표현될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법의 고정된 임계값을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 임계값을 적응적으로 설정하는 방법에서, 미리 정해진 훈련 구간 동안, 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼이 반복적으로 수신될 수 있다. 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼이 반복적으로 수신됨에 따라, 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼의 확률 분포는 동일할 수 있다. 이에 따라, 고정된 임계값(610)은 0과 1의 중간값으로 설정될 수 있다. 그러나, 시스템 특성에 따라, 복조값이 0인 훈련 심볼의 확률 분포와 복조값이 1인 훈련 심볼의 확률 분포는 달라질 수 있고, 이에 따라, 고정된 임계값(610)은 0과 1의 중간값에서 0 또는 1과 가까운 값으로 변경될 수 있다. 또한, 고정된 임계값(610)은 시스템 특성에 따라 다른 값으로 설정될 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 미리 정해진 훈련 구간에 수신한 훈련 심볼에 따라, 고정된 임계값(710)은 0과 1의 중간값으로 설정될 수 있다. 연속적으로 변조값이 1인 심볼 또는 변조값이 0인 심볼을 수신할 경우, DC 플럭츄에이션 효과에 의하여, ADC의 출력 신호는 심볼에서의 진폭을 유지하지 못하고, 평균값으로 접근하려는 경향을 보일 수 있다. 이에 따라, 연속적으로 변조값이 1인 심볼을 수신하는 경우, ADC의 출력 신호는 감소하는 경향을 보이고, 연속적으로 변조값이 0인 심볼을 수신하는 경우, ADC의 출력 신호는 증가하는 경향을 보일 수 있다. 따라서, 고정된 임계값(710)을 이용하여 수신 심볼을 복조하는 경우, 변조값이 정확하게 결정될 수 없다.
일 실시예에 따른 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값(720)은, 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교한 비교값에 기초한 지수 함수를 이용하여 계산된다. 이에 따라, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값(720)은 비교값에 따라 적응적으로 변화된다. 예를 들어, 연속적으로 복조값이 1인 심볼이 수신되는 경우, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값(720)은 감소하는 경향을 나타내고, 연속적으로 복조값이 0인 심볼이 수신되는 경우, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값(720)은 증가하는 경향을 나타낸다. 이는 DC 플럭츄에이션 효과에 따른 ADC의 출력 신호의 변화를 반영한 것이다. 이에 따라, 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값(720)을 이용하여 수신 심볼을 복조하는 경우, 보다 정확하게 수신 심볼의 변조값이 결정될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 임계값 설정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 복조값 식별부(810)는 미리 정해진 심볼 구간에 대한 이전 수신 심볼의 복조값을 식별할 수 있다.
또한, 임계값 설정부(820)는 이전 수신 심볼의 복조값을 기초로 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 임계값 설정 장치(800)는 이전 수신 심볼 및 현재 수신 심볼을 저장하는 버퍼를 더 포함하고, 버퍼에 저장된 이전 수신 심볼 및 현재 수신 심볼은 복조값 식별부(810) 및 임계값 설정부(820)에 제공될 수 있다.
도 8에 도시된 일 실시예에 따른 임계값 설정 장치에는 도 1 내지 도 7을 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 내용은 생략한다.
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 미리 정해진 심볼 구간에 대한 이전(previous) 수신 심볼의 복조값을 식별하는 단계; 및
    상기 이전 수신 심볼의 복조값을 기초로 현재(present) 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 단계
    를 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이전 수신 심볼의 복조값을 식별하는 단계는,
    상기 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 상기 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하여 비교값을 획득하는 단계
    를 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비교값을 획득하는 단계는,
    상기 현재 수신 심볼과 상기 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따라 가중치를 설정하는 단계; 및
    상기 가중치를 이용하여 상기 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 상기 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하는 단계
    를 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    미리 정해진 훈련(training) 구간 동안 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼을 반복적으로 수신하는 단계
    를 더 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 단계는,
    상기 복조값이 0인 훈련 심볼과 상기 복조값이 1인 훈련 심볼을 이용하여 고정된 임계값을 설정하는 단계; 및
    상기 고정된 임계값을 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 초기값으로 설정하는 단계
    를 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 단계는,
    상기 복조값이 0인 훈련 심볼과 상기 복조값이 1인 훈련 심볼의 진폭 차이를 식별하는 단계; 및
    상기 진폭 차이를 이용하여 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위를 설정하는 단계
    를 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 단계는,
    상기 비교값을 기초로 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 결정하는 단계
    를 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 식별하는 단계는,
    상기 비교값에 기초한 지수 함수를 이용하여 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 계산하는 단계
    를 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 계산하는 단계는,
    상기 비교값에 기초한 지수함수에 테일러(Taylor) 급수를 적용하여 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 계산하는 단계
    를 포함하는 임계값을 적응적으로 설정하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  11. 미리 정해진 심볼 구간에 대한 이전 수신 심볼의 복조값을 식별하는 복조값 식별부; 및
    상기 이전 수신 심볼의 복조값을 기초로 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값을 적응적으로 설정하는 임계값 설정부
    를 포함하는 임계값 설정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이전 수신 심볼 및 현재 수신 심볼을 저장하는 버퍼
    를 더 포함하고,
    상기 버퍼에 저장된 상기 이전 수신 심볼 및 현재 수신 심볼은 상기 복조값 식별부 및 상기 임계값 설정부에 제공되는 임계값 설정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복조값 식별부는,
    상기 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 상기 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하여 비교값을 획득하는 비교값 획득부
    를 포함하는 임계값 설정 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 비교값 획득부는,
    상기 현재 수신 심볼과 상기 이전 수신 심볼 사이의 거리에 따라 가중치를 설정하는 가중치 설정부; 및
    상기 가중치를 이용하여 상기 복조값이 0인 이전 수신 심볼과 상기 복조값이 1인 이전 수신 심볼의 개수를 비교하는 심볼 개수 비교부
    를 포함하는 임계값 설정 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    미리 정해진 훈련(training) 구간 동안 복조값이 0인 훈련 심볼과 복조값이 1인 훈련 심볼을 반복적으로 수신하는 훈련 심볼 수신부
    를 더 포함하는 임계값 설정 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 임계값 설정부는,
    상기 복조값이 0인 훈련 심볼과 상기 복조값이 1인 훈련 심볼을 이용하여 고정된 임계값을 설정하는 고정된 임계값 설정부; 및
    상기 고정된 임계값을 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 초기값으로 설정하는 초기값 설정부
    를 포함하는 임계값 설정 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 임계값 설정부는,
    상기 복조값이 0인 훈련 심볼과 상기 복조값이 1인 훈련 심볼의 진폭 차이를 식별하는 진폭 차이 식별부; 및
    상기 진폭 차이를 이용하여 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화 범위를 설정하는 변화 범위 설정부
    를 포함하는 임계값 설정 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 임계값 설정부는,
    상기 비교값을 기초로 상기 현재 수신 심볼의 복조를 위한 임계값의 변화량을 결정하는 변화량 결정부
    를 포함하는 임계값 설정 장치.
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