KR100649678B1 - 가중치를 이용한 다중 차동 복조기 - Google Patents

Abstract

가중치를 이용한 다중 차동 복조기가 개시된다. 상기 다중 차동 복조기는, 입력된 수신 신호를 사전 설정된 복수의 지연시간으로 다중 지연시키고, 상기 지연된 각 수신 신호의 컨주게이트를 취한 후, 상기 입력된 수신 신호와 곱하여 복수의 미분 수신 신호를 출력하는 다중 미분기; 상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수부를 각각 적분한 적분값의 대소를 판단하여 더 큰 값에 소정의 가중치를 부여하는 가중치 산출기; 상기 복수의 미분 수신 신호와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 각 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수를 각각 적분하여 적분값을 구하고, 상기 가중치 산출부에서 더 큰 값으로 판단된 적분값에 상기 가중치를 곱한 후, 상기 가중치를 곱한 적분값과 나머지 적분값을 합산하여 수신신호와 대응 심벌과의 상관 관계를 산출하는 복수의 비동기 검출기를 포함한다.

심벌, PN 코드, 복조기, WPAN, 상관값, 상관 관계, 가중치

Description

가중치를 이용한 다중 차동 복조기{MULTIPLE DIFFERENTIAL DEMODULATOR USING WEIGHTING VALUE}

도 1은 종래의 다중 차동 비동기 복조기를 도시한 블록구성도이다.

도 2는 다중 차동 비동기 복조기 내의 다중 미분기의 상세 블록도이다.

도 3은 다중 차동 비동기 복조기 내의 비동기 검출기의 상세 블록도이다.

도 4는 비동기 검출기 내의 상관부의 상세 블록도이다.

도 5는 본 발명에 따른 다중 차동 복조기를 도시한 블록구성도이다.

도 6은 본 발명에 따른 다중 차동 복조기에 포함된 가중치 산출기의 상세 블록도이다.

도 7은 본 발명에 따른 다중 차동 복조기에 포함된 코히어런트 검출기 내의 상관기를 도시한 상세 블록도이다.

도 8은 본 발명에 따른 다중 차동 복조기의 비트에러율을 측정하여 종래의 다중 차동 비동기 복조기와 비교한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

30: 다중 차동 복조기 31: 다중 미분기

32: 가중치 산출기 33: 비동기 검출기

34: 최대값 선택기 320~323: 곱셈기

324, 325: 가산기 326, 327: 적분기

328: 대소판단부 329: 가중치 산출부

본 발명은 WPAN, 센서 네트워크와 같은 무선 통신 시스템에 이용되는 다중 차동 복조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다중 차동 비동기 복조기 내부에 포함된 비동기 검출기의 상관기에서 제곱 연산을 하는 방식을 사용하지 않고 실수부와 허수부 중 그 값이 큰 부분에 가중치를 인가함으로써 위상 오차 성분의 크기를 감소시키고 동시에 자승손실을 제거할 수 있는 가중치를 이용한 다중 차동 복조기에 관한 것이다.

최근, 시간과 장소에 구애 받지 않고 언제나 네트워크에 접속할 수 있는 통신환경을 의미하는 유비쿼터스(Ubiquitous)가 제안되면서, 셀룰러 망과 같은 대형 통신망이 아닌 소규모의 무선 통신 시스템들, 예를 들어 WLAN(Wireless Local Area Network), WPAN(Wireless Personal Area Network), 센서 네트워크, RFID 등에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

이러한 무선 통신 시스템 중 특히 WPAN, 센서 네트워크 분야에서는 통신 성 능 뿐만 아니라, 초소형, 저전력 소비, 저가격이 주 요구사항이 되고 있다. 따라서, 이러한 WPAN, 센서 네트워크와 같은 무선 통신 시스템에서는 기존의 셀룰러 통신 시스템이나 WLAN 시스템에서 사용되는 고성능 고가의 장비나 부품들을 그대로 적용하는데 어려움이 있다. 반대로 가격을 낮추기 위해 저가의 부품 등을 채택하는 경우, 큰 주파수 오차 또는 위상 오차가 발생할 수 있으므로 이에 대한 대책이 필요하다.

이에 큰 주파수 오차 또는 위상 오차를 갖는 통신 시스템 환경에서, 우수한 성능을 구현할 수 있는 복조기가 연구되고 있다.

도 1은 주파수 오차 또는 위상 오차를 보상할 수 있도록 제안된 종래의 다중 차동 비동기 복조기(multiple differential noncoherent demodulator)를 도시한 블록구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 다중 차동 비동기 복조기(20)는, 수신기의 IF단(10)에서 출력되는 I/Q 수신신호에 대해 각각 다중 지연을 주어 미분하는 다중 미분기(21)와, 상기 다중 미분기(21)로부터 출력되는 미분된 수신 신호와 16개의 심벌에 대응하는 PN 코드들과의 상관 관계를 산출하는 복수의 비동기 검출기(22)(하나의 비동기 검출기만 도시함)와, 상기 복수의 비동기 검출기(22) 각각의 출력 결과를 서로 비교하여 최대 상관 결과값을 검출하고 최대 상관 결과를 갖는 PN 코드의 심벌값을 수신신호의 심벌로 판정하는 최대값 선택기(23)로 이루어진다.

상기 종래의 다중 차동 비동기 복조기(20)를 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 수신된 RF 신호는 수신기의 RF단(미도시)에서 IF 신호로 주파수 변환된 후, 상기 IF단(10)의 믹서를 통해 다시 기저 대역의 I/Q 신호로 분리 변환된 후, 아날로그/디지털 변환기(A/D)를 거쳐 샘플링됨으로써 디지털 신호의 형태로 복조기(20)에 입력된다. 상기 복조기(20)에 입력되는 수신신호인 r(k)(여기서, k는 수신된 패킷의 시퀀스를 나타냄)는 복소신호로서, 실수부는 real{r(k)}로 나타내고 허수부는 imag{r(k)}로 나타내기로 한다.

이어, 상기 기저대역의 디지털 변환된 수신신호 real{r(k)} 및 imag{r(k)}에 대한 복조처리가 수행된다. 먼저, 상기 복조기(20) 내의 다중 미분기(21)는, 상기 디지털 수신신호를 기설정된 시간(Tc, 2Tc, 3Tc)만큼 지연된 수신 신호(기설정된 시간 이전의 수신 신호)와 현재의 수신 신호와 복소수 곱셈하여 미분값을 구한다. 도 2는 상기 다중 미분기(21)의 상세 블록도로서, 상기 다중 미분기(21)는 IF단(도 1의 10)으로부터 입력되는 수신신호 r(k)를, 기설정된 복수의 지연시간, 예를 들어 Tc, 2Tc, 3Tc를 갖는 지연기(211 내지 213)에서 각각 지연시키고, 컨주게이트(conjugate)부(214 내지 216)를 통해 이 지연된 신호의 컨주게이트를 각각 취한 후, 곱셈기(217 내지 219)에서 입력되는 수신신호 r(k)와 지연된 컨주게이트 신호를 각각 곱하여, 미분된 수신신호를 출력한다. 따라서, 상기 다중 미분기(21)로부터는 각각의 지연값이 서로 다른 복수의 미분신호 D_r,Tc(k), D_r,2Tc(k), D_r,3Tc(k)가 출력된다. 상기 다중 미분기(21)로 입력되는 수신신호 r(k)가 하기 식 1과 같을 때, 상기 다중 미분기(21)의 출력신호는 하기 식 2과 같이 표시할 수 있다.

[식 1]

[식 2]

상기 식 1 및 식 2에서 s(k)는 송신신호, 즉 해당 수신신호에 상응하는 심벌의 PN 코드이다. 상기 식 1을 살펴보면, 수신신호 r(k)는 송신신호(심벌의 PN 코드) s(k)에 e^j2π△fk라는 채널의 왜곡성분이 포함된 것임을 알 수 있으며, 상기 복조기는 수신신호 r(k)로부터 s(k) 신호를 복원하는 기능을 하는 것이라 할 수 있다. 이 때, △fk라는 성분이 주파수 오차에 해당하며, 이를 미분하여 생기는 △fN은 위상 오차에 해당한다.

상기 다중 미분기(21)로부터 출력된 신호는 복수의 비동기 검출기(도 1의 22)에서 심벌의 미분 PN코드신호와 상관 연산되어 상관관계 결과가 도출된다. 이는 도 3 및 도 4를 통해 설명된다.

도 3은 비동기 검출기의 상세 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 비동기 검출기(도 1의 22)는 각각의 지연 시간(Tc, 2Tc, 3Tc)으로 미분된 입력신호와, 상기 미분된 입력신호와 동일한 방식으로 미분된(각 지연시간에 따라 미분된) PN 코드 신호를 복소수 연산하는 제1 내지 제3 상관부(221 내지 223)와, 상기 제1 내지 제3 상관부(221 내지 223)로부터 각각 출력된 값을 합산하여 해당 심벌과의 상관 관계값 Ei(여기서, i는 0 내지 15의 정수로 해당 심벌을 의미함)를 산출하는 합산기(224)로 이루어진다.

상기 제1 내지 제3 상관부(221 내지 223)는 상기 다중 미분기(도 1의 21)로부터 출력된 복수개의 미분신호 D_r,Tc(k), D_r,2Tc(k), D_r,3Tc(k)를, 상기 미분 신호와 동일한 방식으로 미분된 해당 심벌의 PN 코드 미분신호(미분 PN 코드라고도 함) D_s,Tc(k), D_s,2Tc(k), D_s,3Tc(k)와 각각 복소수 곱셈한다. 이러한 상관부는 도 4에 보다 상세히 도시된다. 도 4는 상기 제1 상관부(221)의 상세 블록도이며, 제2 상관부(222) 및 제3 상관부(223)는 이와 동일한 구조를 갖는다. 도 4에 도시된 것과 같이, 상관부(221)는, 입력된 미분 수신신호 D_r,Tc(k)와, PN 코드의 미분신호 D_s,Tc(k)를 실수부와 허수부로 구분하여 실수부/허수부끼리 또한 실수부와 허수부를 곱하는 제1 내지 제4 곱셈기(241 내지 244)와, 상기 제1 및 제2 곱셈기(241 및 242)의 출력을 합산하는 가산기(245)와, 상기 제3 및 제4 곱셈기(243 및 244)의 출력을 감산하는 감산기(246)와, 상기 가산기(245)와 감산기(246)의 출력을 각각 한 심벌구간 동안 적분하는 두 개의 적분기(247 및 248)와, 상기 두 적분기(247 및 248)의 출력 을 각각 제곱하는 두 개의 제곱연산기(249 및 250)와, 상기 두 제곱 연산기(249 및 250)의 출력을 합하여 상관관계 결과값 E_Tc를 출력하는 가산기(241)로 이루어진다.

즉, 미분된 수신신호와 미분된 PN 코드 신호 사이에 복소수 곱셈을 하면, 제1 내지 제4 곱셈기(241 내지 244)로부터 4개의 곱셈 결과가 발생하고, 그 후 한 심벌 구간 동안 곱셈 결과를 적분기(247 및 248)로 적분한 후, 실수부와 허수부를 각각 제곱하고 최종적으로 그 결과를 합하여 상관관계 결과 E_Tc를 얻게 된다.

이와 같은 구조 및 작용을 갖는 제1 내지 제3 상관부(도 3의 221 내지 223)으로부터 출력된 각 지연값에 대한 상관관계 결과 E_Tc, E_2Tc, E_3Tc를 합산부(도 3의 224)에서 합산하여, 수신신호와 심벌 간의 상관값 Ei를 구한다. 상기 비동기 검출기(도 1의 22)에서 출력되는 상관값 Ei는 하기 식 3과 같다.

[식 3]

상기 식 3에서 N은 지연 시간이며, K는 심볼 구간에서의 샘플수에 해당한다.

이어, 최대값 선택기 (도 1의 23)는 상기와 같이 작용하는 복수의 비동기 검출기(도 1의 22)로부터 출력된 각 심벌별 상관관계 결과를 비교하여, 최대값을 검출하고, 최대값을 출력한 해당 PN 코드에 대응하는 심벌값을 수신신호 r(k)의 복조값으로 판정한다.

이상 설명한 바와 같이 구성된 종래의 다중 차동 비동기 복조기는 입력신호 r(k)가 다중 미분기를 통과한 후 미분된 입력 신호(입력 신호의 미분값) D_r(k)로 변환될 때 상기 식 2와 같이 위상 오차 성분이 남게 되므로, 이러한 위상 오차 성분을 보상해 주기 위해 상기 비동기 검출기의 상관기에서 제곱하여 합산하는 구조를 취하고 있다. 그러나, 이러한 제곱 연산을 하는 구조에서는 노이즈가 포함된 신호를 제곱하게 됨으로써 자승손실이 발생하여 수신성능이 열화되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 상관기에서 제곱 연산을 하는 방식을 사용하지 않고 실수부와 허수부 중 그 값이 큰 부분에 가중치를 인가함으로써 위상 오차 성분의 크기를 감소시키고 동시에 자승손실을 제거할 수 있는 가중치를 이용한 다중 차동 복조기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서, 본 발명은, 수신 신호의 심벌을 검출하는 가중치를 이용한 다중 차동 복조기에 있어서,

현재 입력된 수신 신호를 사전 설정된 복수의 지연시간으로 다중 지연시키 고, 상기 지연된 각 수신 신호의 컨주게이트를 취한 후, 상기 현재 입력된 수신 신호와 곱하여 복수의 미분 수신 신호를 출력하는 다중 미분기;

상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 임의의 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수부를 각각 적분한 후 서로의 대소를 판단하여 더 큰 값에 소정의 가중치를 부여하는 가중치 산출기;

상기 복수의 미분 수신 신호와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 각 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수를 각각 적분하여 적분값을 구하고, 상기 가중치 산출부에서 더 큰 값으로 판단된 적분값에 상기 가중치를 곱한 후, 상기 가중치를 곱한 적분값과 나머지 적분값을 합산하여 수신신호와 대응 심벌과의 상관 관계를 산출하는 복수의 코히어런트 검출기; 및

상기 복수의 코히어런트 검출기의 출력결과를 비교하여 최대 상관 관계값을 갖는 코히어런트 검출기의 설정 심벌을 수신신호의 심벌로 판정하는 최대값 선택기를 포함하는 가중치를 이용한 다중 차동 복조기를 제공한다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 가중치 산출기는, 상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 임의의 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 각각 한 심벌 주기 동안 적분하는 두 개의 적분기; 상기 두 개의 적분기에서 출력되는 적분값의 대소를 판단하는 대소 판단부; 및 상기 대소 판단부에 의해 더 큰 값을 갖는 것으로 판단된 적분값에 소정의 가중치를 부여하는 가중치 산출부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 복수의 코히어런트 검출기 각각은, 상기 미분 수신 신호와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 각 설정 심벌에 해당하는 PN코드 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수를 각각 적분하여 적분값을 구하고, 상기 가중치 산출부에서 더 큰 값으로 판단된 적분값에 상기 가중치를 곱한 후, 상기 가중치를 곱한 적분값과 나머지 적분값을 합산하여 출력하는 복수의 상관부; 및 상기 복수의 상관부로부터 출력된 값을 모두 합산하여 해당 PN코드의 상관관계값으로 출력하는 합산부로 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 상관부는, 상기 미분 수신 신호의 실수부와, 상기 PN 코드의 미분 신호의 실수부를 곱하는 제1 곱셈기; 상기 미분 수신 신호의 허수부와, 상기 PN 코드의 미분 신호의 허수부를 곱하는 제2 곱셈기; 상기 미분 수신 신호의 허수부와, 상기 PN 코드의 미분 신호의 실수부를 곱하는 제3 곱셈기; 상기 미분 수신 신호의 실수부와, 상기 PN 코드의 미분 신호의 허수부를 곱하는 제4 곱셈기; 상기 제1 곱셈기 및 제2 곱셈기에서 출력되는 값을 서로 합산하는 제1 가산기; 상기 제3 곱셈기 및 제4 곱셈기에서 출력되는 값을 서로 감산하는 감산기; 상기 제1 가산기의 출력값을 한 심벌 주기 동안 적분하는 제1 적분기; 상기 감산기의 출력값을 한 심벌 주기 동안 적분하는 제2 적분기; 상기 제1 적분기의 적분값과 상기 가중치 산 출기에 의한 가중치 또는 1을 곱하는 제5 곱셈기; 상기 제2 적분기의 적분값과 1 또는 상기 가중치 산출기에 의한 가중치를 곱하는 제6 곱셈기; 및 상기 제5 곱셈기와 제6 곱셈기의 출력값을 서로 합산하는 제2 가산기를 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 다중 차동 복조기를 도시한 블록구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가중치를 이용한 다중 차동 복조기(30)는, 수신기의 IF단으로부터 입력된 복소수 수신 신호에 기설정된 복수의 지연시간(Tc, 2Tc, 3Tc)으로 지연한 후 컨주게이트(conjugate)를 취하여 현재의 수신 신호와 곱하는 다중 미분기(31)와, 상기 다중 미분기(31)로부터 출력되는 복수의 미분 수신 신호 중 하나(D_r,Tc(k))와, 상기 미분 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수부의 대소를 판단하여 더 큰 값에 소정의 가중치를 부여하는 가중치 산출기(32)와, 상기 복 수의 미분 수신 신호(D_r,Tc(k), D_r,2Tc(k), D_r,3Tc(k))와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정된 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수를 각각 적분하여 적분값을 구하고, 상기 실수부와 허수부 중 상기 가중치 산출부에서 더 큰 값으로 판단된 적분값에 상기 가중치를 곱한 후, 상기 가중치를 곱한 적분값과 나머지 적분값을 합산하여 수신신호와 대응 심벌과의 상관 관계를 산출하는 복수의 코히어런트 검출기(33); 및 상기 복수의 코히어런트 검출기(33)의 출력결과를 비교하여 최대 상관 관계값을 갖는 코히어런트 검출기(33)의 해당 심벌을 수신신호의 심벌로 판정하는 최대값 선택기(34)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가중치를 이용한 다중 차동 복조기(30)는, 도 1에 도시된 종래의 다중 차동 비동기 복조기와 대비하여 볼 때, 다중 미분기(31) 및 최대값 선택기(34)는 서로 동일한 구성 및 작용을 가지며, 가중치 산출기(32)가 추가됨으로써 코히어런트 검출기(33)의 구성 및 작용이 차이를 갖는다. 따라서, 다중 미분기(31) 및 최대값 선택기(34)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 가중치를 이용한 다중 차동 복조기(30)에 포함된 가중치 산출기(32)를 더욱 상세하게 도시한 상세 블록도이다. 도 6을 참조하면, 상기 가중치 산출기(32)는, 상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나(D_r,Tc(k))와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호(D_s,Tc(k))의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수부의 대소를 판단하는 대소 판단부(328); 및 상기 대소 판단부(328)에 의해 더 큰 값을 갖는 것으로 판단된 실수부 또는 허수부에 소정의 가중치를 부여하는 가중치 산출부(329)를 포함할 수 있다.

상기 가중치 산출기(32)는, 상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱하는 연산을 하기 위해, 미분 수신 신호의 실수부(real{D_r,Tc(k)})와, PN 코드의 미분 신호의 실수부(real{D_s,Tc(k)})를 곱하는 제1 곱셈기(320), 미분 수신 신호의 허수부(imag{D_r,Tc(k)})와, PN 코드의 미분 신호의 허수부(imag{D_s,Tc(k)})를 곱하는 제2 곱셈기(321), 미분 수신 신호의 허수부(imag{D_r,Tc(k)})와, PN 코드의 미분 신호의 실수부(real{D_s,Tc(k)})를 곱하는 제3 곱셈기(322), 미분 수신 신호의 실수부(real{D_r,Tc(k)})와, PN 코드의 미분 신호의 허수부(imag{D_s,Tc(k)})를 곱하는 제4 곱셈기(323)와, 상기 제1 곱셈기(320) 및 제2 곱셈기(321)에서 출력되는 값을 서로 합산하는 가산기(324)와, 상기 제3 곱셈기(322) 및 제4 곱셈기(323)에서 출력되는 값을 서로 감산하는 감산기(325)와, 상기 가산기(324)의 출력값을 한 심벌 주기 동안 적분하는 제1 적분기(326)와, 상기 감산기(325)의 출력값을 한 심벌 주기 동안 적분하는 제2 적분기(327)를 구비한다. 상기 가산기(324)의 출력은, 상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부가 되고, 상기 감산기(325)의 출력은, 상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 허수부가 된다.

PN 코드의 미분 신호인 Ds(k)는 s(k)s(k-N)에 해당하므로, Dr(k)는 Ds(k)(cos2π△fN + jsin2π△fN)과 같은 값이 된다. 따라서, 상기 가중치 산출기(32)에 의해 계산된, 상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값은 하기 식 4와 같다.

[식 4]

여기서, Ds(k)Ds(k)^*는 항상 실수값이므로, 실수부와 허수부의 값의 크기를 비교하는 것은 코사인과 사인값의 크기를 비교하는 것이 된다. 즉, 실수부가 크다는 의미는 cos2π△fN가 sin2π△fN보다 크다는 의미로 2π△fN이 0과 π/4 사이의 값이라는 의미이고, 허수부가 크다는 의미는 cos2π△fN가 sin2π△fN보다 작다는 의미로 2π△fN이 π/4과 π/2 사이의 값이라는 의미이다.

상기 대소 판단부(328)에는 이와 같이 실수부와 허수부 중 더 큰 값을 갖는 것으로 판단하고, 상기 가중치 산출부(329)는 더 큰 것으로 판단된 값에 부여할 가중치를 생성하여 출력한다. 상기 가중치 산출부(329)에서 출력된 가중치는 항상 1보다 큰 값이어야 하며, 코히어런트 검출기(33) 내의 상관부에서 연산된 값의 실수부와 허수부 중 더 큰 값에 부여된다.

도 7은 본 발명에 따른 다중 차동 복조기에 포함된 코히어런트 검출기 내의 상관기를 도시한 상세 블록도이다. 본 발명에 따른 코히어런트 검출기는 종래 기술의 설명에서 도 3을 통해 설명된 비동기 검출기와 같이, 복수개의 상관부와, 이 상관부로부터 출력되는 값을 합산하여 해당 PN 코드의 상관관계값으로 출력하는 합산부로 이루어질 수 있다. 그러나, 각 상관부의 구성은 도 7에 도시된 것과 같이 종래의 비동기 검출기와 서로 상이하다.

도 7을 참조하여 본 발명에 따른 코히어런트 검출기 내의 상관부를 보다 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 상관부는 상기 미분 수신 신호와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 설정 심벌에 해당하는 PN코드 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수를 각각 적분하여 적분값을 구하고, 상기 실수부와 허수부 중 상기 가중치 산출부에서 더 큰 값으로 판단된 적분값에 상기 가중치를 곱한 후, 상기 가중치를 곱한 적분값과 나머지 적분값을 합산하여 출력한다. 이와 같은 작용을 구현하기 위해 다음과 같은 구성을 갖는다. 상기 상관부는, 미분 수신 신호의 실수부(real{D_r,Tc(k)})와, PN 코드의 미분 신호의 실수부(real{D_s,Tc(k)})를 곱하는 제1 곱셈기(331), 미분 수신 신호의 허수부(imag{D_r,Tc(k)})와, PN 코드의 미분 신호의 허수부(imag{D_s,Tc(k)})를 곱하는 제2 곱셈기(332), 미분 수신 신호의 허수부(imag{D_r,Tc(k)})와, PN 코드의 미분 신호의 실수부(real{D_s,Tc(k)})를 곱하는 제3 곱셈기(333), 미분 수신 신호의 실수부(real{D_r,Tc(k)})와, PN 코드의 미분 신호의 허수부(imag{D_s,Tc(k)})를 곱하는 제4 곱셈기(334)와, 상기 제1 곱셈기(331) 및 제2 곱셈기(332)에서 출력되는 값을 서로 합산하는 제1 가산기(335)와, 상기 제3 곱셈기(333) 및 제4 곱셈기(334)에서 출력되는 값을 서로 감산하는 감산기(336)와, 상기 제1 가산기(335)의 출력값을 한 심벌 주기 동안 적분하는 제1 적분기(337)와, 상기 감산기(336)의 출력값을 한 심벌 주기 동안 적분하는 제2 적분기(338)와, 상기 제1 적분기(337)의 적분값과 상기 가중치 산출기(도 5의 32)에 의한 가중치 또는 1을 곱하는 제5 곱셈기(339)와, 상기 제2 적분기(338)의 적분값과 1 또는 상기 가중치 산출기(도 5의 32)에 의한 가중치를 곱하는 제6 곱셈기(340)와, 상기 제5 곱셈기(339)와 제6 곱셈기(340)의 출력값을 서로 합산하는 제2 가산기(341)를 구비한다.

상기 제5 곱셈기(339) 및 제6 곱셈기(340)에 곱하여지는 가중치는, 상기 가중치 산출기(도 5의 32)에 의해 더 큰 것으로 판단된 값에 해당하는 곱셈기에 부여된다. 즉, 실수부가 더 큰 것으로 판단된 경우에는 제5 곱셈기(339)에 가중치(n)가 부여되고 제6 곱셈기(340)에는 1이 부여되며, 허수부가 더 큰 것으로 판단된 경우에는 제6 곱셈기(340)에 가중치(n)가 부여되고 제5 곱셈기(339)에는 1이 부여된다.

이와 같이 지연된 시간에 따라, 복수의 상관부에서 출력된 값을 모두 더한 상관 관계값은 하기 식 5 및 식 6과 같다. 하기 식 5는 실수부가 더 큰 경우에 해당하는 상관 관계값이며, 식 6은 허수부가 더 큰 경우에 해당하는 상관 관계값이다.

[식 5]

[식 6]

상기 식 5 및 식 6에서, {2π△fN - tan^-1(1/n)} 및 {2π△fN - tan^-1(1/n)}값은 표준에서 규정된 주파수 오차 범위를 고려할 때, 가중치를 적용한 위상오차 성분이 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 가중치를 이용한 다중 차동 복조기는 위상오차 성분이 일부 존재하게 된다. 그러나, 위의 위상오차 값은 π/4를 기준으로 실수부와 허수부의 크기가 변화하게 되므로 각각 다른 가중치를 적용하여 최종 위상오차 성분의 변화폭을 감소시킬 수 있다. 본 발명은 자승손실(노이즈)을 개선하고자 하는 것으로, 약간의 위상오차를 허용한 대신 상관관계값을 구하기 위해 제곱 연산을 수행하지 않음으로써 현저한 자승손실을 개선효과를 가져올 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 다중 차동 복조기의 비트에러율을 측정하여 종래의 다중 차동 비동기 복조기와 비교한 그래프이다. 도 8의 (a)는 주파수 오차가 없는 백색잡음(AWGN) 환경에서 측정한 비트에러율을 도시한 그래프이며, 도 8의 (b)는 최대 주파수 오차(196kHz)가 존재하는 백색잡음 환경에서 측정한 비트에러율을 도시한 그래프이다. 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면 종래의 복조기에 비해 비트에러율 10^-3을 기준으로 1dB 이상의 수신성능 개선 효과(노이즈 감소의 효과)를 나타내었다. 또한, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 지그비(Zigbee 표준에서 허용하는 최대 주파수 오차인 196kHz의 주파수 오차가 존재하는 환경에서도 도 8의 (a)와 마찬가지로 수신성능 개선 효과를 나타냄을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다중 차동 복조기에 포함된 코히어런트 검출기의 상관기에서 제곱 연산을 하는 방식을 배제하고 실수부와 허수부 중 그 값이 큰 부분에 가중치를 인가한 후 서로 합산한 값을 상관관계값으로 이용함으로써 위상 오차 성분의 크기를 일정 수준 감소시킴과 동시에 자승손실에 따른 노이즈를 제거하여 수신기의 수신성능을 현저하게 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 수신 신호의 심벌을 검출하는 가중치를 이용한 다중 차동 복조기에 있어서,

   현재 입력된 수신 신호를 사전 설정된 복수의 지연시간으로 다중 지연시키고, 상기 지연된 각 수신 신호의 컨주게이트를 취한 후, 상기 현재 입력된 수신 신호와 곱하여 복수의 미분 수신 신호를 출력하는 다중 미분기;

   상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 임의의 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수부를 각각 적분한 후 서로의 대소를 판단하여 더 큰 값에 소정의 가중치를 부여하는 가중치 산출기;

   상기 복수의 미분 수신 신호와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 각 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수를 각각 적분하여 적분값을 구하고, 상기 가중치 산출부에서 더 큰 값으로 판단된 적분값에 상기 가중치를 곱한 후, 상기 가중치를 곱한 적분값과 나머지 적분값을 합산하여 수신신호와 대응 심벌과의 상관 관계를 산출하는 복수의 코히어런트 검출기; 및

   상기 복수의 코히어런트 검출기의 출력결과를 비교하여 최대 상관 관계값을 갖는 코히어런트 검출기의 설정 심벌을 수신신호의 심벌로 판정하는 최대값 선택기를 포함하는 가중치를 이용한 다중 차동 복조기.
2. 제1항에 있어서, 상기 가중치 산출기는,

   상기 복수의 미분 수신 신호 중 하나와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 임의의 설정 심벌에 해당하는 PN코드의 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 각각 한 심벌 주기 동안 적분하는 두 개의 적분기;

   상기 두 개의 적분기에서 출력되는 적분값의 대소를 판단하는 대소 판단부; 및

   상기 대소 판단부에 의해 더 큰 값을 갖는 것으로 판단된 적분값에 소정의 가중치를 부여하는 가중치 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가중치를 이용한 다중 차동 복조기.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 코히어런트 검출기 각각은,

   상기 미분 수신 신호와, 상기 미분 수신 신호와 동일한 방식으로 미분된 각 설정 심벌에 해당하는 PN코드 미분 신호의 컨주게이트를 취한 값을 서로 곱한 값의 실수부와 허수를 각각 적분하여 적분값을 구하고, 상기 가중치 산출부에서 더 큰 값으로 판단된 적분값에 상기 가중치를 곱한 후, 상기 가중치를 곱한 적분값과 나머지 적분값을 합산하여 출력하는 복수의 상관부; 및

   상기 복수의 상관부로부터 출력된 값을 모두 합산하여 해당 PN코드의 상관관계값으로 출력하는 합산부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가중치를 이용한 다중 차동 복조기.
4. 제3항에 있어서, 상기 상관부는,

   상기 미분 수신 신호의 실수부와, 상기 PN 코드의 미분 신호의 실수부를 곱하는 제1 곱셈기;

   상기 미분 수신 신호의 허수부와, 상기 PN 코드의 미분 신호의 허수부를 곱하는 제2 곱셈기;

   상기 미분 수신 신호의 허수부와, 상기 PN 코드의 미분 신호의 실수부를 곱하는 제3 곱셈기;

   상기 미분 수신 신호의 실수부와, 상기 PN 코드의 미분 신호의 허수부를 곱하는 제4 곱셈기;

   상기 제1 곱셈기 및 제2 곱셈기에서 출력되는 값을 서로 합산하는 제1 가산기;

   상기 제3 곱셈기 및 제4 곱셈기에서 출력되는 값을 서로 감산하는 감산기;

   상기 제1 가산기의 출력값을 한 심벌 주기 동안 적분하는 제1 적분기;

   상기 감산기의 출력값을 한 심벌 주기 동안 적분하는 제2 적분기;

   상기 제1 적분기의 적분값과 상기 가중치 산출기에 의한 가중치 또는 1을 곱하는 제5 곱셈기;

   상기 제2 적분기의 적분값과 1 또는 상기 가중치 산출기에 의한 가중치를 곱하는 제6 곱셈기; 및

   상기 제5 곱셈기와 제6 곱셈기의 출력값을 서로 합산하는 제2 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 차동 복조기.

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