KR20190082546A - A method and an apparatus for estimating symbol rate of frequency shift based modulation signals - Google Patents

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KR20190082546A KR1020180000273A KR20180000273A KR20190082546A KR 20190082546 A KR20190082546 A KR 20190082546A KR 1020180000273 A KR1020180000273 A KR 1020180000273A KR 20180000273 A KR20180000273 A KR 20180000273A KR 20190082546 A KR20190082546 A KR 20190082546A
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국방과학연구소
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Abstract

According to some embodiments of the present invention, disclosed is a method for estimating a symbol rate of a frequency shifted digitally modulated signal comprising the steps of: receiving a frequency shifted digitally modulated signal; obtaining in-phase/quadrature (I/Q) data from the frequency shifted digitally modulated signal; estimating a bandwidth of the frequency shifted digitally modulated signal using the obtained I/Q data; oversampling a sampling rate of the obtained I/Q data to a value of at least eight times the estimated bandwidth; and estimating a symbol rate of the frequency shifted digitally modulated signal using the oversampled I/Q data.

Description

주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법 및 장치{A method and an apparatus for estimating symbol rate of frequency shift based modulation signals}[0001] The present invention relates to a method and an apparatus for estimating a symbol rate of a frequency-shifted digital modulated signal,

본 개시는 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method and apparatus for estimating the symbol rate of a frequency-shifted digitally modulated signal.

수신되는 신호에 대한 사전정보가 없는 블라인드(blind) 환경에서 수신된 신호를 탐지하고 해당 신호의 제원을 분석 및/또는 복원하는 블라인드 수신기는 전파 감시, 간섭 신호 식별 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 예를 들어, 블라인드 수신기는 미상의 통신신호에 포함되어 전송되는 정보를 생성하는 통신정보(Communication Intelligence) 분야, 신호 감시를 위한 수동형 모니터링(Passive Monitoring) 분야, 유연한 통신제원 변경을 통해 신호를 송수신함으로써 스펙트럼 효율을 향상시키는 소프트웨어 수신기(Software-Defined Radio) 분야 및 인지무선(Cognitive Radio) 분야에서 이용될 수 있다. 이와 같이 다양한 분야에서 이용되는 블라인드 수신기가 신호를 고품질로 복조하기 위해서는 정확한 심볼율(symbol rate)을 추정하는 기술이 요구될 수 있다.A blind receiver that detects a received signal in a blind environment without prior information on the received signal and analyzes and / or restores the specification of the signal is used in various fields such as radio wave monitoring and interference signal identification. For example, a blind receiver may be classified into a communication intelligence field for generating information to be transmitted and transmitted in an unknown communication signal, a passive monitoring field for signal surveillance, Software-Defined Radio and Cognitive Radio fields that improve spectral efficiency. In order to demodulate a signal with high quality, a blind receiver used in various fields as described above may require a technique for estimating an accurate symbol rate.

다양한 실시예들은 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.Various embodiments are directed to a method and apparatus for estimating the symbol rate of a frequency-shifted digitally modulated signal. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems can be deduced from the following embodiments.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 일 측면에 따른 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율(symbol rate)을 추정하는 방법은, 상기 주파수변이 디지털변조 신호를 수신하는 단계; 상기 주파수변이 디지털변조 신호로부터 I/Q(In-phase/Quadrature) 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정하는 단계; 상기 획득된 I/Q 데이터의 샘플링율(sampling rate)을 상기 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링(oversampling)하는 단계; 및 상기 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 심볼율을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of estimating a symbol rate of a frequency-shifted digital modulation signal according to an aspect, comprising: receiving the frequency-shifted digital modulation signal; Obtaining I / Q (In-phase / Quadrature) data from the frequency shifted digital modulated signal; Estimating a bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal using the obtained I / Q data; Oversampling the sampling rate of the obtained I / Q data to a value of 8 times or more of the estimated bandwidth; And estimating the symbol rate of the frequency shifted digital modulated signal using the oversampled I / Q data.

일부 실시예에 따르면, 상기 주파수변이 디지털변조 신호는 FSK(Frequency-Shift Keying) 또는 MSK(Minimum-Shift Keying) 방식에 의해 변조된 신호일 수 있다.According to some embodiments, the frequency-shifted digital modulated signal may be a signal modulated by FSK (Frequency-Shift Keying) or MSK (Minimum-Shift Keying) method.

상기 I/Q 데이터를 획득하는 단계는, 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 신호인 상기 주파수변이 디지털변조 신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency; IF) 신호로 변환하는 단계; 상기 중간 주파수 신호에 대해 샘플링(Sampling) 및 양자화(Quantization)를 수행함으로써 ADC(Analog-Digital Converter) 데이터를 획득하는 단계; 및 DDC(Digital Down Converter) 기능을 이용하여 상기 획득된 ADC 데이터로부터 상기 I/Q 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step of acquiring the I / Q data may include converting the frequency-shifted digital modulation signal, which is a radio frequency (RF) signal, into an intermediate frequency (IF) signal; Obtaining ADC (Analog-Digital Converter) data by performing sampling and quantization on the intermediate frequency signal; And obtaining the I / Q data from the obtained ADC data using a DDC (Digital Down Converter) function.

상기 대역폭을 추정하는 단계는, 상기 I/Q 데이터에 기초하여 일정한 길이를 갖는 I/Q 데이터 프레임들을 구성하는 단계; 상기 I/Q 데이터 프레임들 각각에 대해 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform; FFT)를 수행함으로써 복수 개의 순시 전력스펙트럼들을 생성하는 단계; 상기 복수 개의 순시 전력스펙트럼들에 기초하여 평균 전력스펙트럼을 계산하는 단계; 상기 평균 전력스펙트럼과 기 설정된 비교값이 교차하는 지점들에 대응되는 주파수들로부터 최소주파수 및 최대주파수를 결정하는 단계; 및 상기 최대주파수와 상기 최소주파수 간의 차이를 상기 대역폭으로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.Estimating the bandwidth comprises: configuring I / Q data frames having a certain length based on the I / Q data; Generating a plurality of instantaneous power spectra by performing Fast Fourier Transform (FFT) on each of the I / Q data frames; Calculating an average power spectrum based on the plurality of instantaneous power spectra; Determining a minimum frequency and a maximum frequency from frequencies corresponding to points where the average power spectrum intersects with a predetermined comparison value; And estimating a difference between the maximum frequency and the minimum frequency as the bandwidth.

한편, 상기 방법은, 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 대역폭을 추정하기 위해 요구되는 시간 동안 상기 I/Q 데이터를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the method may further include storing the I / Q data for a time required to estimate the bandwidth of the frequency-shifted digital modulated signal.

상기 심볼율을 추정하는 단계는, 상기 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 순시 심볼율을 추정하는 단계; 상기 순시 심볼율을 추정하는 단계를 기 설정된 횟수만큼 반복하여 복수 개의 순시 심볼율들을 획득하는 단계; 상기 복수 개의 순시 심볼율들로부터 최빈값을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 최빈값을 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 심볼율로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Estimating the symbol rate comprises estimating an instantaneous symbol rate of the frequency-shifted digital modulated signal using the oversampled I / Q data; Estimating the instantaneous symbol rate by repeating a predetermined number of times to obtain a plurality of instantaneous symbol rates; Extracting a mode from the plurality of instantaneous symbol rates; And determining the extracted mode as the symbol rate of the frequency shifted digital modulated signal.

상기 심볼율을 추정하는 단계는, 상기 추출된 최빈값이 복수 개인 경우 복수 개의 최빈값들 중 가장 큰 값을 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 심볼율로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of estimating the symbol rate may further include determining the largest value among the plurality of modes as the symbol rate of the frequency-shifted digital modulated signal when the extracted mode values are plural.

상기 순시 심볼율을 추정하는 단계는, 상기 I/Q 데이터에 기초하여 일정한 길이를 갖는 I/Q 데이터 프레임들을 구성하는 단계; 상기 I/Q 데이터 프레임들을 정규화하는 단계; 상기 정규화된 I/Q 데이터 프레임들로부터 순시주파수를 산출하는 단계; 상기 산출된 순시주파수에 대해 길이가 N인 고속푸리에변환을 수행한 결과에 기초하여 상기 순시주파수의 크기 스펙트럼을 계산하는 단계; 상기 계산된 크기 스펙트럼의 양의 주파수 영역에서 최대 크기 값을 갖는 주파수 인덱스 지점을 탐색하는 단계; 및 상기 I/Q 데이터의 최종 샘플링율을

Figure pat00001
, 상기 주파수 인덱스 지점을 m이라고 할 때, 다음과 같은 수학식
Figure pat00002
에 따라 상기 순시 심볼율
Figure pat00003
를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Estimating the instantaneous symbol rate comprises: constructing I / Q data frames having a predetermined length based on the I / Q data; Normalizing the I / Q data frames; Calculating an instantaneous frequency from the normalized I / Q data frames; Calculating a magnitude spectrum of the instantaneous frequency based on a result of fast Fourier transform having a length N with respect to the calculated instantaneous frequency; Searching for a frequency index point having a maximum magnitude value in a positive frequency region of the calculated magnitude spectrum; And a final sampling rate of the I / Q data
Figure pat00001
, And the frequency index point is m, the following equation
Figure pat00002
The instantaneous symbol rate
Figure pat00003
Based on the result of the determination.

상기 순시주파수를 산출하는 단계는, 상기 정규화된 I/Q 데이터 프레임들에 사사분면 역탄젠트(Four-Quadrant Inverse Tangent) 연산을 수행함으로써 순시위상들을 계산하는 단계; 상기 계산된 순시위상들에 대해 이동평균 필터링을 수행하는 단계; 및 상기 이동평균 필터링이 수행된 순시위상들 중 연속되는 값들 간의 차이로부터 상기 순시주파수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the calculating the instantaneous frequency comprises: calculating instantaneous phases by performing a four-quadrant inverse tangent operation on the normalized I / Q data frames; Performing moving average filtering on the calculated instantaneous phases; And calculating the instantaneous frequency from a difference between consecutive ones of the instantaneous phases in which the moving average filtering is performed.

상기 순시주파수의 크기 스펙트럼을 계산하는 단계는, 상기 산출된 순시주파수에 대해 길이가 N인 고속푸리에변환을 수행하는 단계; 상기 고속푸리에변환된 결과에서 제로 주파수 성분이 중심에 위치하도록 주파수 인덱스 축을 이동시키는 단계; 및 상기 주파수 인덱스 축이 이동된 고속푸리에변환된 결과의 절대값을 상기 순시주파수의 상기 크기 스펙트럼으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of calculating the magnitude spectrum of the instantaneous frequency comprises: performing fast Fourier transform of length N with respect to the calculated instantaneous frequency; Shifting the frequency index axis such that a zero frequency component is centered in the fast Fourier transformed result; And determining the absolute value of the fast Fourier transformed result of the frequency index axis as the magnitude spectrum of the instantaneous frequency.

또한, 다른 측면에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상술한 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 기록매체를 포함할 수 있다.Further, a computer-readable recording medium according to another aspect may include a recording medium having recorded thereon one or more programs including instructions for executing the above-described method.

또한, 또 다른 측면에 따른 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 장치는, 상기 주파수변이 디지털변조 신호를 수신하는 고주파 수신기; 상기 주파수변이 디지털변조 신호로부터 I/Q 데이터를 획득하는 기저대역 변환기; 상기 획득된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정하는 대역폭 추정기; 상기 획득된 I/Q 데이터의 샘플링율을 상기 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링하는 리샘플러; 및 상기 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 심볼율을 추정하는 심볼율 추정기를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for estimating a symbol rate of a frequency-shifted digitally modulated signal, comprising: a high-frequency receiver for receiving the frequency-shifted digitally modulated signal; A baseband converter for obtaining I / Q data from the frequency shifted digitally modulated signal; A bandwidth estimator for estimating a bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal using the obtained I / Q data; A resampler for oversampling the sampling rate of the obtained I / Q data to a value of 8 times or more of the estimated bandwidth; And a symbol rate estimator for estimating the symbol rate of the frequency shifted digital modulation signal using the oversampled I / Q data.

본 개시는 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 개시에 따른 방법 및 장치는 주파수변이 디지털변조 신호로부터 획득된 I/Q 데이터를 이용하여 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정하고, I/Q 데이터의 샘플링율을 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링함으로써 I/Q 데이터의 샘플링율이 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율의 4배 이상이 되도록 할 수 있다. I/Q 데이터의 샘플링율이 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율의 4배 이상이 됨에 따라 Cyclostationarity 특성이 획득될 수 있고, 이로 인해 I/Q 데이터의 크기 스펙트럼에서 최대 크기 값을 갖는 주파수 인덱스 탐색을 위한 특징이 충분히 확보될 수 있다.The present disclosure can provide a method and apparatus for estimating the symbol rate of a frequency-shifted digitally modulated signal. Specifically, the method and apparatus according to the present disclosure estimate the bandwidth of a frequency-shifted digital modulated signal using I / Q data obtained from a frequency-shifted digital modulated signal and estimate the sampling rate of the I / Q data to 8 The sampling rate of the I / Q data can be made to be four times or more the symbol rate of the frequency shift digital modulation signal. As the sampling rate of the I / Q data is more than four times the symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal, the cyclostationarity characteristic can be obtained. As a result, the frequency index search having the maximum size value in the magnitude spectrum of the I / A sufficient characteristic can be secured.

또한, 본 개시에 따른 방법 및 장치는 순시 심볼율을 추정하는 단계를 기 설정된 횟수만큼 반복하여 복수 개의 순시 심볼율들을 획득하고, 복수 개의 순시 심볼율들 중 최빈값을 주파수변이 디지털변조 신호의 최종 심볼율로 결정하는 통계적 방법을 이용함으로써 심볼율 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.The method and apparatus according to the present disclosure may further include estimating an instantaneous symbol rate by repeating a predetermined number of times to obtain a plurality of instantaneous symbol rates and setting a mode among the plurality of instantaneous symbol rates as a final symbol of a frequency- The accuracy of the symbol rate estimation can be improved by using a statistical method determined by the rate.

도 1은 일부 실시예에 따른 심볼율 추정장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 심볼율 추정기가 심볼율을 추정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 순시 주파수에 대한 크기 스펙트럼의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 심볼율 추정장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 일부 실시예에 따른 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
1 is a block diagram showing a configuration of a symbol rate estimation apparatus according to some embodiments.
2 is a flowchart illustrating a method for estimating a symbol rate by a symbol rate estimator according to some embodiments.
3 is a diagram illustrating an example of a magnitude spectrum for an instantaneous frequency according to some embodiments.
4 is a diagram showing simulation results of a symbol rate estimation apparatus according to some embodiments.
5 is a flow chart illustrating a method for estimating the symbol rate of a frequency-shifted digitally modulated signal according to some embodiments.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 상세한 설명 및 실시예로부터 당해 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the following description is intended to illustrate the embodiments and not to limit or limit the scope of the invention. Those skilled in the art can easily deduce from the detailed description and examples that the scope of the present invention falls within the scope of the right.

본 명세서에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, the terms " comprising " or " comprising " and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, May not be included, or may be interpreted to include additional components or steps.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.As used herein, the terminology used herein is intended to encompass all commonly used generic terms that may be considered while considering the functionality of the present invention, but this may vary depending upon the intent or circumstance of the skilled artisan, the emergence of new technology, and the like. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.

본 실시예들은 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서 이하의 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명을 생략한다.The embodiments are directed to a method and apparatus for estimating the symbol rate of a frequency-shifted digital modulated signal, and a detailed description thereof will be omitted with respect to matters widely known to those skilled in the art to which the following embodiments belong .

도 1은 일부 실시예에 따른 심볼율 추정장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 1 is a block diagram showing a configuration of a symbol rate estimation apparatus according to some embodiments.

심볼율 추정장치(10)는 대역폭, 주파수 변이량, 톤 간격, 주파수의 신호 제원 등과 같은 사전정보가 없는 블라인드(blind) 환경에서 수신된 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 심볼율 추정장치(10)는 블라인드 수신기에 포함될 수 있다.The symbol rate estimation apparatus 10 may be an apparatus for estimating a symbol rate of a frequency-shifted digital modulation signal received in a blind environment in which there is no prior information such as a bandwidth, a frequency shift, a tone interval, a signal specification of a frequency, For example, the symbol rate estimation apparatus 10 may be included in a blind receiver.

도 1을 참조하면, 심볼율 추정장치(10)는 고주파수신기(110), ADC(Analog-Digital Converter)(120), 기저대역 변환기(130), 대역폭 추정기(140), 지연버퍼(150), 리샘플러(160) 및 심볼율 추정기(170)를 포함할 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 심볼율 추정장치(10)에는 본 실시예와 관련된 구성들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 심볼율 추정장치(10)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.1, the symbol rate estimation apparatus 10 includes a high frequency receiver 110, an analog-to-digital converter (ADC) 120, a baseband converter 130, a bandwidth estimator 140, a delay buffer 150, A resampler 160 and a symbol rate estimator 170. [ Meanwhile, the symbol rate estimation apparatus 10 shown in FIG. 1 only shows the configurations related to the present embodiment. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that other general components other than the components shown in FIG. 1 may be further included in the symbol rate estimation apparatus 10.

예를 들어, 심볼율 추정장치(10)는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메모리는 심볼율 추정장치(10) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 예를 들어, 메모리는 심볼율 추정장치(10)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 심볼율 추정장치(10)에 의해 구동될 애플리케이션들, 드라이버들 등을 저장할 수 있다. For example, the symbol rate estimation apparatus 10 may further include a memory (not shown). The memory is hardware for storing various data to be processed in the symbol rate estimation apparatus 10. For example, the memory may store data processed in the symbol rate estimation apparatus 10 and data to be processed. In addition, the memory may store applications, drivers, and the like to be driven by the symbol rate estimation apparatus 10. [

메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함하며, 나아가서, 심볼율 추정장치(10)에 액세스될 수 있는 외부의 다른 스토리지 디바이스를 포함할 수 있다.The memory may be a random access memory (RAM), a read-only memory (ROM), an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) such as a dynamic random access memory (DRAM), a static random access memory (SRAM) Ray or other optical disk storage, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), or flash memory and further includes an external storage device that can be accessed by the symbol rate estimation device 10 .

고주파 수신기(110)는 주파수변이 디지털변조 신호를 수신할 수 있다. 주파수변이 디지털변조 신호는 FSK(Frequency-Shift Keying) 또는 MSK(Minimum-Shift Keying) 방식에 의해 변조된 신호일 수 있다. 화상이나 음성 등의 전달하고자 하는 신호를 반송파(carrier wave)에 담아 송신할 때, 반송파에 디지털 신호를 담는 방법에는 FSK 또는 MSK 방식 등이 있을 수 있다.The high-frequency receiver 110 may receive a frequency-shifted digital modulated signal. The frequency-shifted digital modulated signal may be a signal modulated by FSK (Frequency-Shift Keying) or MSK (Minimum-Shift Keying) method. When a signal to be transmitted such as an image or a voice is transmitted in a carrier wave, a method of containing a digital signal in a carrier wave may be an FSK or MSK method.

고주파 수신기(110)는 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 신호인 주파수변이 디지털변조 신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency; IF) 신호로 변환할 수 있다.The high-frequency receiver 110 may convert a frequency-shifted digital modulated signal, which is a radio frequency (RF) signal, into an intermediate frequency (IF) signal.

ADC(120)는 중간 주파수 신호에 대해 샘플링(Sampling) 및 양자화(Quantization)를 수행함으로써 ADC(Analog-Digital Converter) 데이터를 획득할 수 있다.The ADC 120 can acquire ADC (Analog-Digital Converter) data by performing sampling and quantization on the intermediate frequency signal.

기저대역 변환기(130)는 DDC(Digital Down Converter) 기능을 이용하여 획득된 ADC 데이터로부터 I/Q(In-phase/Quadrature) 데이터를 획득할 수 있다. I/Q 데이터는 I 채널에 대응되는 데이터 및 Q 채널에 대응되는 데이터를 포함할 수 있다. The baseband converter 130 may obtain I / Q (In-phase / Quadrature) data from ADC data obtained by using a DDC (Digital Down Converter) function. The I / Q data may include data corresponding to the I channel and data corresponding to the Q channel.

한편, 대역폭 추정기(140)는 I/Q 데이터를 이용하여 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정할 수 있다. 대역폭 추정기(140)는 I/Q 데이터에 기초하여 일정한 길이를 갖는 I/Q 데이터 프레임들을 구성하고, I/Q 데이터 프레임들 각각에 대해 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 수행함으로써 복수 개의 순시 전력스펙트럼들을 생성할 수 있다.Meanwhile, the bandwidth estimator 140 may estimate the bandwidth of the frequency-shifted digital modulated signal using the I / Q data. The bandwidth estimator 140 constructs I / Q data frames having a predetermined length based on the I / Q data and performs Fast Fourier Transform (FFT) on each of the I / Q data frames, Instantaneous power spectra can be generated.

대역폭 추정기(140)는 복수 개의 순시 전력스펙트럼들에 기초하여 평균 전력스펙트럼을 계산하고, 평균 전력스펙트럼과 기 설정된 비교값이 교차하는 지점들에 대응되는 주파수들로부터 최소주파수 및 최대주파수를 결정할 수 있다. 또한, 대역폭 추정기(140)는 최대주파수와 최소주파수 간의 차이를 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭으로 추정할 수 있다. 대역폭 추정기(140)는 추정된 대역폭을 리샘플러(160)로 전달할 수 있다.The bandwidth estimator 140 may calculate the average power spectrum based on the plurality of instantaneous power spectra and determine the minimum frequency and the maximum frequency from the frequencies corresponding to the points where the average power spectrum intersects the predetermined comparison value . Also, the bandwidth estimator 140 may estimate the difference between the maximum frequency and the minimum frequency as the bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal. The bandwidth estimator 140 may deliver the estimated bandwidth to the resampler 160. [

한편, 지연버퍼(150)는 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정하기 위해 요구되는 시간 동안 I/Q 데이터를 저장하여 지연시킬 수 있다. 이에 따라, I/Q 데이터 및 추정된 대역폭은 동시에 리샘플러(160)로 전달될 수 있다.Meanwhile, the delay buffer 150 may store and delay the I / Q data for a time required to estimate the bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal. Accordingly, the I / Q data and the estimated bandwidth can be transmitted to the resampler 160 at the same time.

리샘플러(160)는 획득된 I/Q 데이터의 샘플링율(sampling rate)을 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링(oversampling)할 수 있다. 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭이 심볼율 이상의 크기를 가지므로, I/Q 데이터의 샘플링율이 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링됨에 따라 I/Q 데이터의 샘플링율이 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율의 4배 이상이 될 수 있다. I/Q 데이터의 샘플링율이 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율의 4배 이상이 됨에 따라 Cyclostationarity 특성이 획득될 수 있고, 이로 인해 I/Q 데이터의 크기 스펙트럼에서 최대 크기 값을 갖는 주파수 인덱스 탐색을 위한 특징이 충분히 확보될 수 있다.The resampler 160 may oversamplify the sampling rate of the obtained I / Q data to a value of 8 times or more of the estimated bandwidth. Since the sampling rate of the I / Q data is oversampled to a value 8 times or more of the estimated bandwidth because the bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal is larger than the symbol rate, the sampling rate of the I / Of the symbol rate. As the sampling rate of the I / Q data is more than four times the symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal, the cyclostationarity characteristic can be obtained. As a result, the frequency index search having the maximum size value in the magnitude spectrum of the I / A sufficient characteristic can be secured.

한편, 8이라는 숫자는 예시에 불과할 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 리샘플러(160)는 I/Q 데이터의 샘플링율이 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율의 4배 이상이 되도록 하는 임의의 적절한 배수만큼 I/Q 데이터의 샘플링율을 오버샘플링할 수 있다.Meanwhile, the numeral 8 is merely an example, but is not limited thereto. For example, the resampler 160 may oversample the sampling rate of I / Q data by any suitable multiple such that the sampling rate of the I / Q data is at least four times the symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal have.

심볼율 추정기(170)는 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정할 수 있다. 이하 도 2를 참조하여 심볼율 추정기(170)가 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법을 상세히 설명한다.The symbol rate estimator 170 may estimate the symbol rate of the frequency-shifted digital modulated signal using the oversampled I / Q data. Hereinafter, a method for estimating the symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 일부 실시예에 따른 심볼율 추정기가 심볼율을 추정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for estimating a symbol rate by a symbol rate estimator according to some embodiments.

단계 210에서, 심볼율 추정기(170)는 I/Q 데이터에 기초하여 일정한 길이를 갖는 I/Q 데이터 프레임들을 구성하고, 구성된 I/Q 데이터 프레임들을 정규화할 수 있다. 예를 들어, 심볼율 추정기(170)는 I/Q 데이터를 수집하고, 수집된 I/Q 데이터에 기초하여 길이 N의 I/Q 데이터 프레임들을 구성할 수 있다.In step 210, the symbol rate estimator 170 may construct I / Q data frames with a certain length based on the I / Q data and normalize the configured I / Q data frames. For example, the symbol rate estimator 170 may collect I / Q data and construct I / Q data frames of length N based on the collected I / Q data.

심볼율 추정기(170)는 구성된 I/Q 데이터 프레임 중에서 최대값을 산출하고, 산출된 최대값으로 I/Q 데이터 프레임에 포함되는 값들을 나눔으로써 I/Q 데이터 프레임들을 정규화할 수 있다. The symbol rate estimator 170 may normalize the I / Q data frames by calculating the maximum value among the configured I / Q data frames and dividing the values included in the I / Q data frame by the calculated maximum value.

단계 220에서, 심볼율 추정기(170)는 정규화된 I/Q 데이터 프레임들을 이용하여 순시위상을 계산할 수 있다. 심볼율 추정기(170)는 정규화된 I/Q 데이터 프레임들에 다음과 같은 수학식 1을 따르는 사사분면 역탄젠트(Four-Quadrant Inverse Tangent) 연산을 수행함으로써 순시위상들인

Figure pat00004
을 계산할 수 있다.In step 220, the symbol rate estimator 170 may calculate the instantaneous phase using the normalized I / Q data frames. The symbol rate estimator 170 performs four-quadrant inverse tangent operations on the normalized I / Q data frames according to Equation (1) to obtain instantaneous phases
Figure pat00004
Can be calculated.

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 1에서

Figure pat00006
의 결과값은
Figure pat00007
범위이고,
Figure pat00008
Figure pat00009
은 각각 I 데이터 및 Q 데이터를 의미하고, n은 시간 인덱스일 수 있다.In Equation (1)
Figure pat00006
The result of
Figure pat00007
Range,
Figure pat00008
And
Figure pat00009
Respectively denote I data and Q data, and n may be a time index.

심볼율 추정기(170)는 앞서 설명한 수학식 1에 의해 계산된 순시위상들인

Figure pat00010
에 대해
Figure pat00011
를 기준으로 언랩(Unwrap) 연산을 수행함으로써 연속된 순시위상들인
Figure pat00012
의 천이를 최소화시킬 수 있다.The symbol rate estimator 170 estimates the instantaneous phases calculated by Equation (1)
Figure pat00010
About
Figure pat00011
By performing an unwrap operation on the basis of
Figure pat00012
Can be minimized.

단계 230에서, 심볼율 추정기(170)는 계산된 순시위상들에 대해 이동평균 필터링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 심볼율 추정기(170)는 계산된 순시위상들에 대해 윈도우(Window) 크기가 W인 이동평균 필터링을 수행함으로써, 스무딩(Smoothing) 효과를 얻을 수 있다. 이동평균 필터링은 다음과 같은 수학식 2에 의해 수행될 수 있다.In step 230, the symbol rate estimator 170 may perform moving average filtering on the calculated instantaneous phases. For example, the symbol rate estimator 170 may obtain a smoothing effect by performing moving average filtering with a window size W for the calculated instantaneous phases. The moving average filtering can be performed by the following Equation (2).

Figure pat00013
Figure pat00013

단계 240에서, 심볼율 추정기(170)는 이동평균 필터링이 수행된 순시위상들 중 연속되는 값들 간의 차이로부터 순시주파수를 산출할 수 있다. 순시주파수가 산출되는 과정에서 순시위상들의 초기값은 0으로 설정될 수 있다.In step 240, the symbol rate estimator 170 may calculate the instantaneous frequency from the difference between successive ones of the instantaneous phases for which moving average filtering has been performed. In the process of calculating the instantaneous frequency, the initial value of the instantaneous phases may be set to zero.

단계 250에서, 심볼율 추정기(170)는 산출된 순시주파수에 대해 길이가 N인 고속푸리에변환을 수행한 결과에 기초하여 순시주파수의 크기 스펙트럼을 계산할 수 있다. In step 250, the symbol rate estimator 170 may calculate the magnitude spectrum of the instantaneous frequency based on the result of performing fast Fourier transform of length N with respect to the calculated instantaneous frequency.

구체적으로, 심볼율 추정기(170)는 산출된 순시주파수에 대해 길이가 N인 고속푸리에변환을 수행하고, 고속푸리에변환된 결과에서 제로 주파수 성분이 중심에 위치하도록 주파수 인덱스 축을 이동시킬 수 있다. 또한, 심볼율 추정기(170)는 주파수 인덱스 축이 이동된 고속푸리에변환된 결과의 절대값을 순시주파수의 크기 스펙트럼으로 결정할 수 있다. 이하 도 3을 참조하여 순시 주파수에 대한 크기 스펙트럼의 예시를 살펴본다.Specifically, the symbol rate estimator 170 may perform fast Fourier transform with length N for the calculated instantaneous frequency and move the frequency index axis such that the zero frequency component is located at the center in the fast Fourier transformed result. Also, the symbol rate estimator 170 may determine the absolute value of the fast Fourier transformed result in which the frequency index axis is shifted, as the magnitude spectrum of the instantaneous frequency. Hereinafter, an example of a magnitude spectrum with respect to an instantaneous frequency will be described with reference to FIG.

도 3은 일부 실시예에 따른 순시 주파수에 대한 크기 스펙트럼의 예시를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 심볼율 추정기(170)가 심볼율이 10 kHz인 4-FSK 주파수변이 디지털변조 신호에 대해 크기 스펙트럼을 산출한 결과의 예시가 도시되어 있다. 본 예시에서 FFT의 길이 N은 4096이며, 사용된 I/Q 데이터의 최종 샘플링율은 80ksps이다.3 is a diagram illustrating an example of a magnitude spectrum for an instantaneous frequency according to some embodiments. Referring to FIG. 3, an example of the result of calculating the magnitude spectrum for a 4-FSK frequency-shifted digitally modulated signal with a symbol rate of 10 kHz is shown in the symbol rate estimator 170. In this example, the length N of the FFT is 4096 and the final sampling rate of the used I / Q data is 80 ksps.

다시 도 2로 돌아와서, 단계 260에서, 심볼율 추정기(170)는 주파수변이 디지털변조 신호의 순시 심볼율을 추정할 수 있다. 구체적으로, 심볼율 추정기(170)는 계산된 크기 스펙트럼의 양의 주파수 영역에서 최대 크기 값을 갖는 주파수 인덱스 지점을 탐색할 수 있다. 한편, 양의 주파수 영역에는 제로 주파수 성분이 제외될 수 있다.Returning to FIG. 2, at step 260, the symbol rate estimator 170 may estimate the instantaneous symbol rate of the frequency-shifted digital modulated signal. In particular, the symbol rate estimator 170 may search for a frequency index point having a maximum magnitude value in the positive frequency range of the calculated magnitude spectrum. On the other hand, the zero frequency component may be excluded in the positive frequency region.

심볼율 추정기(170)는 다음과 같은 수학식 3에 따라 순시 심볼율

Figure pat00014
를 결정할 수 있다.The symbol rate estimator 170 calculates an instantaneous symbol rate
Figure pat00014
Can be determined.

Figure pat00015
Figure pat00015

수학식 3에서

Figure pat00016
는 I/Q 데이터의 최종 샘플링율을 의미하고, m은 최대 크기 값을 갖는 주파수 인덱스 지점을 의미하며, N은 순시주파수에 대해 수행된 고속푸리에변환의 길이를 의미할 수 있다.In Equation 3,
Figure pat00016
Denotes a final sampling rate of I / Q data, m denotes a frequency index point having a maximum magnitude value, and N denotes a length of a fast Fourier transform performed on the instantaneous frequency.

한편, 단계 270에서, 심볼율 추정기(170)는 전술한 순시 심볼율 추정 동작의 반복 여부를 판단할 수 있다. 심볼율 추정기(170)는 전술한 순시 심볼율 추정 동작을 기 설정된 횟수만큼 반복하여 복수 개의 순시 심볼율들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 심볼율 추정기(170)는 순시 심볼율 추정 동작을 L회 반복하여 L개의 순시 심볼율들을 획득할 수 있다. 심볼율 추정기(170)는 순시 심볼율 추정 동작이 L회 반복되지 않은 경우 새로운 순시 심볼율을 획득하기 위해 단계 210을 다시 수행할 수 있다. 심볼율 추정기(170)는 순시 심볼율 추정 동작이 L회 반복된 경우 단계 280을 수행할 수 있다.Meanwhile, in step 270, the symbol rate estimator 170 may determine whether the instantaneous symbol rate estimation operation described above is repeated. The symbol rate estimator 170 may obtain a plurality of instantaneous symbol rates by repeating the instantaneous symbol rate estimation operation described above a predetermined number of times. For example, the symbol rate estimator 170 may repeat the instantaneous symbol rate estimation operation L times to obtain L instantaneous symbol rates. The symbol rate estimator 170 may again perform step 210 to obtain a new instantaneous symbol rate if the instantaneous symbol rate estimation operation is not repeated L times. The symbol rate estimator 170 may perform step 280 if the instantaneous symbol rate estimation operation is repeated L times.

단계 280에서, 심볼율 추정기(170)는 복수 개의 순시 심볼율들에 기초하여 최종 심볼율을 추정할 수 있다. 구체적으로, 심볼율 추정기(170)는 복수 개의 순시 심볼율들로부터 최빈값을 추출할 수 있다. 최빈값 추출은 모드(mode) 연산에 의해 수행될 수 있다. 심볼율 추정기(170)는 추출된 최빈값을 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율로 결정할 수 있다. 한편, 추출된 최빈값이 복수 개인 경우 심볼율 추정기(170)는 복수 개의 최빈값들 중 가장 큰 값을 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율로 결정할 수 있다. At step 280, the symbol rate estimator 170 may estimate the final symbol rate based on the plurality of instantaneous symbol rates. In particular, the symbol rate estimator 170 may extract a mode from a plurality of instantaneous symbol rates. Mode extraction can be performed by a mode operation. The symbol rate estimator 170 may determine the extracted mode as the symbol rate of the frequency shifted digital modulation signal. On the other hand, when there are a plurality of extracted modes, the symbol rate estimator 170 may determine the largest value among the plurality of modes as the symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal.

앞서 설명한 바와 같이, 심볼율 추정기(170)는 순시 심볼율을 추정하는 단계를 기 설정된 횟수만큼 반복하여 복수 개의 순시 심볼율들을 획득하고, 복수 개의 순시 심볼율들 중 최빈값을 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율로 결정하는 통계적 방법을 이용함으로써 심볼율 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 이하 도 4를 참조하여 본 개시의 일부 실시예에 따른 심볼율 추정장치(10)의 정확도 향상 효과에 대해 상세히 설명한다.As described above, the symbol rate estimator 170 obtains a plurality of instantaneous symbol rates by repeating the step of estimating the instantaneous symbol rate a predetermined number of times, and calculates a mode of the plurality of instantaneous symbol rates as a frequency shift digital modulated signal The accuracy of the symbol rate estimation can be improved by using a statistical method that determines the symbol rate. Hereinafter, the effect of improving the accuracy of the symbol rate estimation apparatus 10 according to some embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to FIG.

도 4는 일부 실시예에 따른 심볼율 추정장치의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing simulation results of a symbol rate estimation apparatus according to some embodiments.

도 4를 참조하면, 주파수변이 디지털변조 방식이 2/4/8-FSK 및 MSK이고, 실제 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율이 10kHz이며, I/Q 데이터의 최종 샘플링율이 80kps이고, I/Q 데이터의 프레임 길이 N, 윈도우 크기 W 및 순시 심볼율 추정횟수 L이 각각 4096, 5, 10일 때, 심볼율 추정장치(10)의 심볼율 추정 평균 오차율이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, SNR(Signal-to-Noise Ratio) 6dB 이상의 조건에서 심볼율 추정 평균 오차율이 상당히 낮음을 알 수 있는바, 본 개시의 일부 실시예에 따른 심볼율 추정장치(10)의 심볼율 추정 방식의 정확도가 상당히 높음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, when the frequency shift digital modulation method is 2/4/8-FSK and MSK, the symbol rate of the actual frequency shift digital modulation signal is 10 kHz, the final sampling rate of I / Q data is 80 kps, The symbol rate estimation mean error rate of the symbol rate estimation apparatus 10 is shown when the frame length N of the Q data, the window size W, and the instantaneous symbol rate estimate times L are 4096, 5, and 10, respectively. Referring to FIG. 4, it can be seen that the symbol rate estimation average error rate is considerably low under conditions of SNR (Signal-to-Noise Ratio) of 6 dB or more. As a result, the symbols of the symbol rate estimation apparatus 10 according to some embodiments of the present disclosure The accuracy of the estimation method is considerably high.

다시 도 1로 돌아와서, 심볼율 추정장치(10)에 포함되는 기저대역 변환기(130), 대역폭 추정기(140), 지연버퍼(150), 리샘플러(160) 및 심볼율 추정기(170)는 하나 또는 복수 개의 프로세서에 의하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 기저대역 변환기(130), 대역폭 추정기(140), 지연버퍼(150), 리샘플러(160) 및 심볼율 추정기(170)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 1, the baseband converter 130, the bandwidth estimator 140, the delay buffer 150, the resampler 160, and the symbol rate estimator 170 included in the symbol rate estimation apparatus 10 may be one or more, And may be implemented by a plurality of processors. For example, the baseband converter 130, the bandwidth estimator 140, the delay buffer 150, the resampler 160, and the symbol rate estimator 170 may be implemented as an array of multiple logic gates, The microprocessor and the program that can be executed in the microprocessor may be implemented as a combination of stored memories.

도 5는 일부 실시예에 따른 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.5 is a flow chart illustrating a method for estimating the symbol rate of a frequency-shifted digitally modulated signal according to some embodiments.

도 5를 참조하면, 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법은 도 1에 도시된 심볼율 추정장치(10)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라고 하더라도 도 1의 심볼율 추정장치(10)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 5의 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법에도 적용됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, a method of estimating a symbol rate of a frequency-shifted digital modulated signal is comprised of steps that are processed in a time-series manner in the symbol rate estimation apparatus 10 shown in FIG. Therefore, even if omitted from the following description, it can be understood that the above description of the symbol rate estimation apparatus 10 of FIG. 1 also applies to the method of estimating the symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal of FIG.

단계 510에서, 심볼율 추정장치는 주파수변이 디지털변조 신호를 수신할 수 있다. 주파수변이 디지털변조 신호는 FSK 또는 MSK 방식에 의해 변조된 신호일 수 있다.In step 510, the symbol rate estimation device may receive a frequency shifted digital modulation signal. The frequency-shifted digital modulated signal may be a signal modulated by the FSK or MSK scheme.

단계 520에서, 심볼율 추정장치는 주파수변이 디지털변조 신호로부터 I/Q 데이터를 획득할 수 있다. 구체적으로, 심볼율 추정장치는 무선 주파수 신호인 주파수변이 디지털변조 신호를 중간 주파수 신호로 변환하고, 중간 주파수 신호에 대해 샘플링 및 양자화를 수행함으로써 ADC 데이터를 획득할 수 있다. 심볼율 추정장치는 DDC 기능을 이용하여 획득된 ADC 데이터로부터 I/Q 데이터를 획득할 수 있다.In step 520, the symbol rate estimation device may obtain I / Q data from the frequency shifted digital modulation signal. Specifically, the symbol rate estimation apparatus can acquire ADC data by converting a frequency-shifted digital modulation signal, which is a radio frequency signal, into an intermediate frequency signal, and performing sampling and quantization on the intermediate frequency signal. The symbol rate estimator may obtain I / Q data from the ADC data obtained using the DDC function.

단계 530에서, 심볼율 추정장치는 획득된 I/Q 데이터를 이용하여 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정할 수 있다. 구체적으로, 심볼율 추정장치는 I/Q 데이터에 기초하여 일정한 길이를 갖는 I/Q 데이터 프레임들을 구성하고, I/Q 데이터 프레임들 각각에 대해 고속푸리에변환을 수행함으로써 복수 개의 순시 전력스펙트럼들을 생성할 수 있다. At step 530, the symbol rate estimation device may estimate the bandwidth of the frequency-shifted digital modulated signal using the acquired I / Q data. Specifically, the symbol rate estimation apparatus generates a plurality of instantaneous power spectrums by constructing I / Q data frames having a predetermined length based on I / Q data, and performing fast Fourier transform on each of I / Q data frames can do.

또한, 심볼율 추정장치는 복수 개의 순시 전력스펙트럼들에 기초하여 평균 전력스펙트럼을 계산하고, 평균 전력스펙트럼과 기 설정된 비교값이 교차하는 지점들에 대응되는 주파수들로부터 최소주파수 및 최대주파수를 결정하며, 최대주파수와 최소주파수 간의 차이를 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭으로 추정할 수 있다.Further, the symbol rate estimation apparatus calculates the average power spectrum based on the plurality of instantaneous power spectra, determines the minimum frequency and the maximum frequency from the frequencies corresponding to the points where the average power spectrum intersects with the predetermined comparison value , The difference between the maximum frequency and the minimum frequency can be estimated as the bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal.

한편, 심볼율 추정장치는 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정하기 위해 요구되는 시간 동안 I/Q 데이터를 저장하여 지연시킬 수 있다.On the other hand, the symbol rate estimator may store and delay I / Q data for a time required to estimate the bandwidth of the frequency-shifted digital modulated signal.

단계 540에서, 심볼율 추정장치는 획득된 I/Q 데이터의 샘플링율을 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링할 수 있다. 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭이 심볼율 이상의 크기를 가지므로, I/Q 데이터의 샘플링율이 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링됨에 따라 I/Q 데이터의 샘플링율이 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율의 4배 이상이 될 수 있다. I/Q 데이터의 샘플링율이 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율의 4배 이상이 됨에 따라 Cyclostationarity 특성이 획득될 수 있고, 이로 인해 I/Q 데이터의 크기 스펙트럼에서 최대 크기 값을 갖는 주파수 인덱스 탐색을 위한 특징이 충분히 확보될 수 있다.At step 540, the symbol rate estimation device may oversample the sampling rate of the acquired I / Q data to a value that is at least eight times the estimated bandwidth. Since the sampling rate of the I / Q data is oversampled to a value 8 times or more of the estimated bandwidth because the bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal is larger than the symbol rate, the sampling rate of the I / Of the symbol rate. As the sampling rate of the I / Q data is more than four times the symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal, the cyclostationarity characteristic can be obtained. As a result, the frequency index search having the maximum size value in the magnitude spectrum of the I / A sufficient characteristic can be secured.

단계 550에서, 심볼율 추정장치는 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정할 수 있다.In step 550, the symbol rate estimation device may estimate the symbol rate of the frequency-shifted digital modulated signal using the oversampled I / Q data.

구체적으로, 심볼율 추정장치는 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 주파수변이 디지털변조 신호의 순시 심볼율을 추정할 수 있다. 심볼율 추정장치는 I/Q 데이터에 기초하여 일정한 길이를 갖는 I/Q 데이터 프레임들을 구성하고, I/Q 데이터 프레임들을 정규화하며, 정규화된 I/Q 데이터 프레임들로부터 순시주파수를 산출할 수 있다.Specifically, the symbol rate estimation apparatus can estimate the instantaneous symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal using the oversampled I / Q data. The symbol rate estimation apparatus can construct I / Q data frames having a certain length based on I / Q data, normalize I / Q data frames, and calculate an instantaneous frequency from normalized I / Q data frames .

또한, 심볼율 추정장치는 정규화된 I/Q 데이터 프레임들에 앞서 설명한 수학식 1에 따른 사사분면 역탄젠트 연산을 수행함으로써 순시위상들을 계산하고, 계산된 순시위상들에 대해 앞서 설명한 수학식 2에 따른 이동평균 필터링을 수행할 수 있다. 심볼율 추정장치는 이동평균 필터링이 수행된 순시위상들 중 연속되는 값들 간의 차이로부터 순시주파수를 산출할 수 있다.Further, the symbol rate estimation apparatus calculates instantaneous phases by performing a quadrant inverse tangent operation according to Equation (1) described above on the normalized I / Q data frames, and calculates the instantaneous phases using Equation (2) To perform a moving average filtering. The symbol rate estimation apparatus can calculate the instantaneous frequency from the difference between consecutive values among the instantaneous phases in which the moving average filtering is performed.

심볼율 추정장치는 산출된 순시주파수에 대해 길이가 N인 고속푸리에변환을 수행한 결과에 기초하여 순시주파수의 크기 스펙트럼을 계산할 수 있다. 구체적으로, 심볼율 추정장치는 산출된 순시주파수에 대해 길이가 N인 고속푸리에변환을 수행하고, 고속푸리에변환된 결과에서 제로 주파수 성분이 중심에 위치하도록 주파수 인덱스 축을 이동시킬 수 있다. 심볼율 추정장치는 주파수 인덱스 축이 이동된 고속푸리에변환된 결과의 절대값을 순시주파수의 크기 스펙트럼으로 결정할 수 있다.The symbol rate estimation apparatus can calculate the magnitude spectrum of the instantaneous frequency based on the result of performing fast Fourier transform with length N for the calculated instantaneous frequency. Specifically, the symbol rate estimator may perform fast Fourier transform with length N for the calculated instantaneous frequency, and move the frequency index axis such that the zero frequency component is centered in the fast Fourier transformed result. The symbol rate estimating apparatus can determine the absolute value of the fast Fourier transformed result in which the frequency index axis is shifted as the magnitude spectrum of the instantaneous frequency.

또한, 심볼율 추정장치는 계산된 크기 스펙트럼의 양의 주파수 영역에서 최대 크기 값을 갖는 주파수 인덱스 지점을 탐색하고, I/Q 데이터의 최종 샘플링율을

Figure pat00017
, 주파수 인덱스 지점을 m이라고 할 때, 앞서 설명한 수학식 3에 따라 순시 심볼율
Figure pat00018
를 결정할 수 있다. Further, the symbol rate estimation apparatus searches for a frequency index point having a maximum magnitude value in the positive frequency region of the calculated magnitude spectrum, and calculates a final sampling rate of I / Q data
Figure pat00017
, And the frequency index point is m, the instantaneous symbol rate
Figure pat00018
Can be determined.

심볼율 추정장치는 순시 심볼율을 추정하는 단계를 기 설정된 횟수만큼 반복하여 복수 개의 순시 심볼율들을 획득하고, 복수 개의 순시 심볼율들로부터 최빈값을 추출하며, 추출된 최빈값을 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율로 결정할 수 있다. 심볼율 추정장치는 추출된 최빈값이 복수 개인 경우 복수 개의 최빈값들 중 가장 큰 값을 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율로 결정할 수 있다. 이와 같이, 심볼율 추정장치는 통계적 방법을 이용하여 심볼율 추정 정확도를 향상시킬 수 있다.The symbol rate estimation apparatus repeats the step of estimating the instantaneous symbol rate by a predetermined number of times to obtain a plurality of instantaneous symbol rates, extracts a mode from a plurality of instantaneous symbol rates, and outputs the extracted mode to a frequency- The symbol rate can be determined. The symbol rate estimation apparatus may determine the largest value among the plurality of modes when the extracted mode is a plurality of symbols, as the symbol rate of the frequency-shifted digital modulation signal. Thus, the symbol rate estimating apparatus can improve the symbol rate estimation accuracy by using a statistical method.

한편, 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 방법은 그 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 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 명령어의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.On the other hand, a method for estimating the symbol rate of a frequency-shifted digital modulation signal may be recorded in a computer-readable recording medium on which one or more programs including instructions for executing the method are recorded. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, optical media such as CD-ROM and DVD, optical disks such as a floppy disk, 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 machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, .

Claims (12)

주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율(symbol rate)을 추정하는 방법에 있어서,
상기 주파수변이 디지털변조 신호를 수신하는 단계;
상기 주파수변이 디지털변조 신호로부터 I/Q(In-phase/Quadrature) 데이터를 획득하는 단계;
상기 획득된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정하는 단계;
상기 획득된 I/Q 데이터의 샘플링율(sampling rate)을 상기 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링(oversampling)하는 단계; 및
상기 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 심볼율을 추정하는 단계를 포함하는, 방법.
A method for estimating a symbol rate of a frequency-shifted digital modulation signal,
Receiving the frequency shifted digitally modulated signal;
Obtaining I / Q (In-phase / Quadrature) data from the frequency shifted digital modulated signal;
Estimating a bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal using the obtained I / Q data;
Oversampling the sampling rate of the obtained I / Q data to a value of 8 times or more of the estimated bandwidth; And
And estimating the symbol rate of the frequency-shifted digitally modulated signal using the oversampled I / Q data.
제 1항에 있어서,
상기 주파수변이 디지털변조 신호는 FSK(Frequency-Shift Keying) 또는 MSK(Minimum-Shift Keying) 방식에 의해 변조된 신호인, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the frequency shifted digital modulated signal is a signal modulated by a Frequency Shift Keying (FSK) or a Minimum-Shift Keying (MSK) scheme.
제 1항에 있어서,
상기 I/Q 데이터를 획득하는 단계는,
무선 주파수(Radio Frequency; RF) 신호인 상기 주파수변이 디지털변조 신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency; IF) 신호로 변환하는 단계;
상기 중간 주파수 신호에 대해 샘플링(Sampling) 및 양자화(Quantization)를 수행함으로써 ADC(Analog-Digital Converter) 데이터를 획득하는 단계; 및
DDC(Digital Down Converter) 기능을 이용하여 상기 획득된 ADC 데이터로부터 상기 I/Q 데이터를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
The step of acquiring the I / Q data comprises:
Converting the frequency-shifted digital modulated signal into an intermediate frequency (IF) signal, which is a radio frequency (RF) signal;
Obtaining ADC (Analog-Digital Converter) data by performing sampling and quantization on the intermediate frequency signal; And
And obtaining the I / Q data from the obtained ADC data using a DDC (Digital Down Converter) function.
제 1항에 있어서,
상기 대역폭을 추정하는 단계는,
상기 I/Q 데이터에 기초하여 일정한 길이를 갖는 I/Q 데이터 프레임들을 구성하는 단계;
상기 I/Q 데이터 프레임들 각각에 대해 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 수행함으로써 복수 개의 순시 전력스펙트럼들을 생성하는 단계;
상기 복수 개의 순시 전력스펙트럼들에 기초하여 평균 전력스펙트럼을 계산하는 단계;
상기 평균 전력스펙트럼과 기 설정된 비교값이 교차하는 지점들에 대응되는 주파수들로부터 최소주파수 및 최대주파수를 결정하는 단계; 및
상기 최대주파수와 상기 최소주파수 간의 차이를 상기 대역폭으로 추정하는 단계를 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Estimating the bandwidth comprises:
Configuring I / Q data frames having a predetermined length based on the I / Q data;
Generating a plurality of instantaneous power spectra by performing Fast Fourier Transform (FFT) on each of the I / Q data frames;
Calculating an average power spectrum based on the plurality of instantaneous power spectra;
Determining a minimum frequency and a maximum frequency from frequencies corresponding to points where the average power spectrum intersects with a predetermined comparison value; And
Estimating a difference between the maximum frequency and the minimum frequency as the bandwidth.
제 1항에 있어서,
상기 방법은,
상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 대역폭을 추정하기 위해 요구되는 시간 동안 상기 I/Q 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
The method comprises:
Further comprising storing the I / Q data for a time required to estimate the bandwidth of the frequency shifted digital modulated signal.
제 1항에 있어서,
상기 심볼율을 추정하는 단계는,
상기 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 순시 심볼율을 추정하는 단계;
상기 순시 심볼율을 추정하는 단계를 기 설정된 횟수만큼 반복하여 복수 개의 순시 심볼율들을 획득하는 단계;
상기 복수 개의 순시 심볼율들로부터 최빈값을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 최빈값을 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 심볼율로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein estimating the symbol rate comprises:
Estimating an instantaneous symbol rate of the frequency-shifted digital modulated signal using the oversampled I / Q data;
Estimating the instantaneous symbol rate by repeating a predetermined number of times to obtain a plurality of instantaneous symbol rates;
Extracting a mode from the plurality of instantaneous symbol rates; And
And determining the extracted mode as the symbol rate of the frequency shifted digital modulated signal.
제 6항에 있어서,
상기 심볼율을 추정하는 단계는,
상기 추출된 최빈값이 복수 개인 경우 복수 개의 최빈값들 중 가장 큰 값을 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 심볼율로 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
The method according to claim 6,
Wherein estimating the symbol rate comprises:
Further comprising determining the largest of the plurality of modes as the symbol rate of the frequency shifted digital modulated signal when there is a plurality of extracted modes.
제 6항에 있어서,
상기 순시 심볼율을 추정하는 단계는,
상기 I/Q 데이터에 기초하여 일정한 길이를 갖는 I/Q 데이터 프레임들을 구성하는 단계;
상기 I/Q 데이터 프레임들을 정규화하는 단계;
상기 정규화된 I/Q 데이터 프레임들로부터 순시주파수를 산출하는 단계;
상기 산출된 순시주파수에 대해 길이가 N인 고속푸리에변환을 수행한 결과에 기초하여 상기 순시주파수의 크기 스펙트럼을 계산하는 단계;
상기 계산된 크기 스펙트럼의 양의 주파수 영역에서 최대 크기 값을 갖는 주파수 인덱스 지점을 탐색하는 단계; 및
상기 I/Q 데이터의 최종 샘플링율을
Figure pat00019
, 상기 주파수 인덱스 지점을 m이라고 할 때, 다음과 같은 수학식
Figure pat00020
에 따라 상기 순시 심볼율
Figure pat00021
를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
The method according to claim 6,
Estimating the instantaneous symbol rate,
Configuring I / Q data frames having a predetermined length based on the I / Q data;
Normalizing the I / Q data frames;
Calculating an instantaneous frequency from the normalized I / Q data frames;
Calculating a magnitude spectrum of the instantaneous frequency based on a result of fast Fourier transform having a length N with respect to the calculated instantaneous frequency;
Searching for a frequency index point having a maximum magnitude value in a positive frequency region of the calculated magnitude spectrum; And
The final sampling rate of the I / Q data is
Figure pat00019
, And the frequency index point is m, the following equation
Figure pat00020
The instantaneous symbol rate
Figure pat00021
The method comprising the steps of:
제 8항에 있어서,
상기 순시주파수를 산출하는 단계는,
상기 정규화된 I/Q 데이터 프레임들에 사사분면 역탄젠트(Four-Quadrant Inverse Tangent) 연산을 수행함으로써 순시위상들을 계산하는 단계;
상기 계산된 순시위상들에 대해 이동평균 필터링을 수행하는 단계; 및
상기 이동평균 필터링이 수행된 순시위상들 중 연속되는 값들 간의 차이로부터 상기 순시주파수를 산출하는 단계를 포함하는, 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of calculating the instantaneous frequency comprises:
Calculating instantaneous phases by performing a four-quadrant inverse tangent operation on the normalized I / Q data frames;
Performing moving average filtering on the calculated instantaneous phases; And
And calculating the instantaneous frequency from a difference between consecutive ones of the instantaneous phases in which the moving average filtering is performed.
제 8항에 있어서,
상기 순시주파수의 크기 스펙트럼을 계산하는 단계는,
상기 산출된 순시주파수에 대해 길이가 N인 고속푸리에변환을 수행하는 단계;
상기 고속푸리에변환된 결과에서 제로 주파수 성분이 중심에 위치하도록 주파수 인덱스 축을 이동시키는 단계; 및
상기 주파수 인덱스 축이 이동된 고속푸리에변환된 결과의 절대값을 상기 순시주파수의 상기 크기 스펙트럼으로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of calculating the magnitude spectrum of the instantaneous frequency comprises:
Performing fast Fourier transform of length N with respect to the calculated instantaneous frequency;
Shifting the frequency index axis such that a zero frequency component is centered in the fast Fourier transformed result; And
And determining the absolute value of the fast Fourier transformed result of the frequency index axis as the magnitude spectrum of the instantaneous frequency.
제 1항의 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon one or more programs comprising instructions for executing the method of claim 1. A computer- 주파수변이 디지털변조 신호의 심볼율을 추정하는 장치에 있어서,
상기 주파수변이 디지털변조 신호를 수신하는 고주파 수신기;
상기 주파수변이 디지털변조 신호로부터 I/Q 데이터를 획득하는 기저대역 변환기;
상기 획득된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 대역폭을 추정하는 대역폭 추정기;
상기 획득된 I/Q 데이터의 샘플링율을 상기 추정된 대역폭의 8배 이상의 값으로 오버샘플링하는 리샘플러; 및
상기 오버샘플링된 I/Q 데이터를 이용하여 상기 주파수변이 디지털변조 신호의 상기 심볼율을 추정하는 심볼율 추정기를 포함하는, 장치.
An apparatus for estimating a symbol rate of a frequency-shifted digital modulation signal,
A high frequency receiver for receiving the frequency shifted digitally modulated signal;
A baseband converter for obtaining I / Q data from the frequency shifted digitally modulated signal;
A bandwidth estimator for estimating a bandwidth of the frequency-shifted digital modulation signal using the obtained I / Q data;
A resampler for oversampling the sampling rate of the obtained I / Q data to a value of 8 times or more of the estimated bandwidth; And
And a symbol rate estimator for estimating the symbol rate of the frequency shifted digital modulated signal using the oversampled I / Q data.
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