KR0171012B1 - 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 16 QAM(Quadrature amplituded modulation) 시스템의 DSP 보드를 이용한 송신패턴의 발생과 이의 파형 성형된 신호를 다른 DSP보드에서 수신하여 적절한 샘플링 포인트에서 선택된 심벌의 심벌오율을 실시간으로 구하기 위한 방법으로, 소정 비트의 직교 진폭 변조 시스템내 구비되어 있는 다수개의 신호처리 수단중 임의의 신호처리 수단으로 하여금 송신패턴을 발생시키되, 16 QAM의 16개의 심벌중에 어느 시간에 어떤 심벌을 전송할 것인가를 결정하고, 전송심벌들에 대하여 PN의 패턴을 적용하여 정해진 대역내에서 모든 주파수 특성을 갖게하여 형성된 데이타를 언사인드 롱(Unsigned Long)으로 선언된 테이블에 저장하고, 저장된 데이타를 아날로그 신호로 변환하여 전송하는 제1과정과, 송신되어지는 파형 생성된 신호의 적절한 샘플링 포인트를 유출해내는 알고리즘을 통해 샘플링된 심벌들을 다른 임의의 신호처리수단에서 수신하는 제2과정과, 수신된 파형신호를 설정된 포인트에서 선택된 심벌의 심벌오율을 실시간으로 계산하여 심벌동기를 매칭시키는 제3과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법.

Description

다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법
제1도는 16QAM심벌의 구성 및 하드 결정 경계에 대한 예시도.
제2도는 16QAM심벌의 32비트 워드 언사인드 롱 타입(워드 unsigned long type)의 테이블구성 및 심벌 추출방법에 대한 예시도.
제3도는 심벌오율측정의 흐름도.
제4도는 15 TAB 쉬프트 레지스터를 이용한 의사잡음 발생기의 구조 예시도.
제5도는 송신부의 구성 예시도.
제6도는 수신부의 구성 예시도.
본 발명은 16 QAM(Quadrature amplituded modulation) 시스템의 디지털 신호처리(DSP) 보드를 이용한 송신 패턴의 발생과 이의파형 성형된 신호를 다른 DSP보드에서 수신하여 적절한 샘플링 포인트에서 선택된 심벌의 심벌오율을 실시간으로 구하기 위한 방법이다.
일반적으로, 모은 통신 시스템의 궁극적인 성능은 일정한 주파수 대역폭에서 전력의 신호대 잡음비에 대한 비트 에러율 또는 심벌 에러율로서 평가될 수 있는데, 실시간으로 심벌오율을 측정하고자 하면 송신단에서의 송신 패턴을 수신단에서 알고 있어야 하며, 이를 비교하여 전체 송수신 심벌의 수에 대한 오류 심벌의 수를 계측하여야 한다.
이때의 송신패턴은 객관성을 유지하기 위하여 의사잡음(PN)의 최대길이(Maximal Length)로 발생된 신호를 사용하여 측정하여야 한다는 어려움이 있었다.
이러한 어려움을 해소하기 위해 종래의 대표적인 방식은 아래의 참조문헌에 잘 나타나 있다.
[1] R.L.Cupo and R.D.Gitlin, Adaptive carrier recovery systems for digital data communications receivers, IEE J-SAC Vol 7 No 9 Dec. 1989 pp 1328-1339
[2] W.C.Lindsay and M.K.Simon, Carrier synchronization and detection of polyphase signals, IEEE Trans. Comm. June 1972 pp441-454
그러나, 상기 참조문헌에서 소개하고 있는 종래의 방식들은 송신단과 수신단에 의사잡음 발생기(PN Generator)를 두고, 이들의 동기를 맞추어 준 다음 심벌오율을 측정하는 방식을 사용함으로써 측정시 번거로움과 신뢰성에 문제가 있는 방식을 사용하던가 혹은 전송심벌의 앞단에 프리앰블(preamble)을 두어 심벌동기를 맞춘 후에 의사잡음 발생기를 사용하므로서 시스템의 구성이 복잡해지는 문제점들이 발생되었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 16비트 직교 진폭 변조 시스템의 임의의 DSP 보드를 이용한 송신 패턴의 발생과 이의 파형 성형된 신호를 다른 DSP보드에서 수신하여 적절한 샘플링 포인트에서 선택된 심벌의 심벌오율을 실시간으로 구하기 위한 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 소정 비트의 직교 진폭변조 시스템내 구비되어 있는 다수개의 신호처리 수단중 임의의 신호처리 수단으로 하여금 송신패턴을 발생시키되, 16 QAM의 16개의 심벌중에 어느 시간에 어떤 심벌을 전송할 것인가를 결정하고, 전송 심벌들에 대하여 PN의 패턴을 적용하여 정해진 대역내에서 모든 주파수 특성을 갖게 하여 형성된 데이타를 언사인드 롱(Unsigned Long)으로 선언된 테이블에 저장하고, 저장된 데이타를 아날로그 신호로 변환하여 전송하고, 송신되어지는 파형 생성된 신호의 적절한 샘플링 포인트를 유출해내는 알고리즘을 통해 샘플링된 심벌들을 다른 임의의 신호처리수단에서 수신하며, 수신된 파형 신호를 설정된 포인트에서 선택된 심벌의 심벌오율을 실시간으로 계산하여 심벌동기를 매칭시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
제1도는 16 QAM 심벌의 구성 및 하드 결정 경계에 대한 예시도이며, 제2도는 16 QAM심벌의 32비트 워드 언사인드 롱 타입(word unsigned long type)의 테이블구성 및 심벌 추출방법을 예시하였다.
또한, 제3도는 심벌오율측정의 흐름도이다.
제4도는 15 TAB 쉬프트 래지스터를 이용한 의사잡음 발생기의 구조 예시도이고, 제5도는 송신부의 구성 예시도이며, 제6도는 수신부의 구성 예시도이다.
이하의 설명은 송신단과 수신단으로 구분하여 설명되어야 하므로 우선 송신단을 설명하면, 송신단은 16 QAM의 16개의 심벌중에 어느 시간에 어떤 심벌을 전송할 것인가를 결정하여야 한다.
이때, 전송되는 패턴의 형식은 객관성을 보장하기 위하여 정해진 대역내에서 심벌들이 모든 주파수 특성을 갖게 하기 위해 의사잡음(Pseudo Noise)패턴을 이용하여야 한다.
이때의 방식은 의사잡음(PN) 발생기를 이용하여 송신할 수도 있고 PN발생기의 패턴을 테이블로 두고 전송할 수도 있다.
본 시스템에서는 15개의 쉬프트 래지스터를 갖는 최대 길이 32767인 2진 의사잡음 발생기를 이용하여 심벌 주기 8192의 심벌열에 대한 정보를 언사인드 롱(Unsigned Long)으로 선언된 테이블에 저장하여 송신시스템을 구성(첨부도면 제4도 참조)한다.
이때, 테이블은 32비트 크기의 1024워드의 어레이(array)형식으로 지정된다.
1024워드의 각각의 저장형식은 아래와 같이,
테이블 [0]=0xd19fa342 === {13,1,9,15,10,3,4,2}
로 구성된다.
즉, 제1도의 신호 성상도의 신호점 인덱스(index)를(0~15) 테이블(table[])에 8개씩 저장하는 형식을 갖게 되며, 이러한 형식에 따른 16 QAM 심벌의 32비트 워드 언사인드 롱 타입(워드 unsigned long type)의 테이블구성 및 심벌 추출방법에 대한 예시가 제2도에 도시되어 있다.
한 심벌 주기동안에 동위상(In-Phase)과 직교 위상(Quadrature)의 16 QAM의 매핑(mapping)신호를 각각 동위상신호(sig_i), 직교위상신호(sig_q)라고 하면 {sig_i[1], sig_q[1]},……{sig_i[15], sig_q[15]}의 신호를 발생한다.
이는 파형성형을 수행하는 프로세서로 전송되어 업 샘플링(up-sampling)을 거쳐 타임 인터럽트에 의해 디지털/아날로그(D/A)변환기로 전송된다.
상기와 같은 일련의 송신단의 동작을 다수개의 DSP를 이용하여 구성한 시스템이 첨부한 제5도에 도시되어 있는 바와 같다.
이때, 상기과 같이 동작하는 송신단에 대하여 수신단은 아날로그/디지털(A/D)변환기로부터 적절한 샘플링 포인트를 유출해내는 알고리즘을 통하여 샘플링된 심벌들은 완벽한 동기가 이루어지고 잡음의 영향을 받지 않는다면 송신단의 테이블의 값과 같게 되어야 한다.
이렇게 샘플링동기가 완벽하게 맞추어지고 추가되거나 잃어버리는 심벌이 없다면 가우시안 채절에서의 수신 심벌은 제1도에 도시되어 있는 바와같은 하드 결정의 방식으로 송신단의 패턴과 비교할 수 있는 심벌로 준비가 되어진다.
여기에서 고려되어져야 할 것은 현재 받아들여지는 심벌은 8192개의 심벌중에서 어느 부분의 심벌정보인지를 모른다는 점이다.
따라서 심벌오율을 측정하는 함수 8192 심벌패턴의 처음부분에서 대기하게 하고 비교되어질 심벌과의 오차가 발생하지 않으면 다음 심벌 패턴과 다음 수신심벌과의 비교를 수생하며 패턴의 포인트를 증가시키는 방식을 취하므로서 그 시작점에 대한 정보를 찾아낼 수가 있다.
이렇게 증가되는 패턴의 포인트가 8192에 다다르면 그 포인트를 다시 0으로 지정하여 심벌오율을 측정해 나간다.
여기에 따르는 문제점은 처음 포인트를 찾는 점에서 심벌 패턴이 수신심벌과 다르면 다시 0의 포인트로 되돌아가는 점인데 이는 잡음의 영향으로 하드 판단(Hard Decision)에 따른 오류의 발생으로도 다시 리셋(reset)될 수 있다는 문제이다.
따라서 심벌패턴의 포인트를 다시 0으로 되돌리는 동작은 심벌패턴의 비교에서 어느정도까지 오차가 발생하지 않을 때 까지만 수행하도록 하여야 한다.
상술한 바와같은 동작을 수행하는 수신부의 구성은 첨부한 제6도에 도시되어 있으며, 상기 수신과정의 상세한 동작을 첨부한 제3도를 참조하여 설명하면, 수신된 심벌은 302단계에서 전체 수신한 심벌수인 전체신호(Total_S)변수를 증가시키고, 303단계에서 카운트(Count)변수값을 검사한다.
이때, 상기 카운트변수가 '0'이면, 305단계에서 테이블의 값과 입력의 값을 비교하여 같으면 테이블 변수의 인덱스인 i를 증가시키고, 308단계에서 인덱스값이 지속(Duration)변수(예를들어, 8192)보다 큰지를 비교한다.
상기 인덱스값이 지속변수보다 큰경우 309단계에서 상기 인덱스값이 '0'으로 결정된다.
310단계에서는 상기 카운트변수값을 증가시키는데 이는 입력값이 테이블값과 일치하였다는 것을 의미한다.
이후, 상기 301~303단계를 수행하여 304단계까지 오게되면, 테이블의 시작점과 입력의 동기가 맞은 상태에서는 310단계로 넘겨져 상기 카운트변수값을 증가시키며, 301단계로 진행한다.
한편, 상기 304단계에서 테이블의 시작점과 입력의 동기가 맞지 않은 상태 즉, 입력값과 테이블의 값이 일치하지 않으면, 311단계에서 상기 카운트변수값 즉, 수신심벌과 테이블의 값이 일치한 횟수를 임계값인 임계값과 비교하여 그값이 크면 카운터의 값에 대해 조작을 취하지 않고 301단계로 회귀하게 된다.
이때 임계값은 임의의 심벌 수로서 10 정도를 선택하면 적절하다.
이때, 상기 카운트변수의 값이 증가하지 않고 전체신호값은 증가하였으므로 상대적으로 에러의 값은 증가하였다고 보고된다.
반면에, 상기 카운트변수의 값이 상기 임계값인 임계값보다 작으면, 잡음에 의한 오류라기 보다는 테이블상의 의사잡음동기와 수신 심벌의 동기가 맞지 않았다고 판단하여 모든 변수를 초기화하여 다음 의사잡음동기를 기다리게 된다.
한편, 305 단계에서 테이블의 값이 다르면 상기 카운트변수의 값과 인덱스값을 '0'으로 하고 301단계부터 시작한다.
여기에서 신호[2][6](sig[2][16])은 16 QAM 매핑(Mapping) 값이며, 테이블[1024]은 상기에서 언급한 송신단과 공유하는 32비트워드크기의 심벌 패턴테이블의 값이다.
디지털 신호처리를 이용하여 송수신단을 구성할 때 메모리의 한정때문에 무한히 큰 송신 심벌의 정보를 수신단에서 알고 있기는 매우 어렵다는 문제점을 해결하기 위해 상기와 같이 동작하는 본 발명에 따른 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법을 제공하면, 16 QAM의 경우 4비트에 한 심벌 정보의 인덱스를 포함하게 하여 워드단위로 정보를 저장하고 있으며 많은 심벌을 비교테이블에 보유할 수 있다.
또한, 이때 의사잡음발생기의 최대길이만큼을 테이블에 저장하는 방식을 취하므로 심벌오율을 측정하는데 객관성을 부여할 수 있다.
그리고, 이런 의사잡음부호를 무한히 돌릴 수 있으므로 아주 작은 심벌오율도 측정할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 다단 변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법에 있어서, 소정 비트의 직교 진폭 변조 시스템내 구비되어 있는 다수개의 신호처리 수단중 임의의 신호처리 수단으로 하여금 송신패턴을 발생시키되, 16 QAM의 16개의 심벌중에 어느 시간에 어떤 심벌을 전송할 것인가를 결정하고, 전송 심벌들에 대하여 PN의 패턴을 적용하여 정해진 대역내에서 모든 주파수 특성을 갖게 하여 형성된 데이타를 언사인드 롱(Unsigned Long)으로 선언된 테이블에 저장하고, 저장된 데이타를 아날로그 신호로 변환하여 전송하는 제1과정과; 송신되어지는 파형 생성된 신호의 적절한 샘플링 포인트를 유출해내는 알고리즘을 통해 샘플링된 심벌들을 다른 임의의 신호처리수단에서 수신하는 제2과정과; 수신된 파형신호를 설정된 포인트에서 선택된 심벌의 심벌오율을 실시간으로 계산하여 심벌동기를 매칭시키는 제3과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1과정에서 상기 전송심벌에 대해PN패턴을 적용하기 위하여 PN발생기의 패턴을 저장하고 있는 데이타 테이블을 이용하는 것을 특징으로 하는 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1과정에서 데이타를 언사인드 롱으로 선언된 테이블에 저장하는 단계는, 소정 갯수의 쉬프트 래지스터를 갖는 2진 의사잡음 발생기를 이용하여 소정의 심벌 주기의 심벌열에 대한 정보를 언사인드 롱(Unsigned Long)으로 선언된 테이블에 저장하는 것을 특징으로 하는 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 쉬프트 래지스터의 갯수를 임의로 설정하여 심벌열을 구성하는 것을 특징으로 하는 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 2진 의사잡음 발생기의 최대 길이가 계속 순환되는 것을 특징으로 하는 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 심벌열의 심벌 주기가 계속 순환되게 설정하는 것을 특징으로 하는 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3과정은 16QAM의 16개의 심벌중에 어느 시간에 어떤 심벌을 동기시켜야 하는가를 저장하고 있는 데이타 테이블로부터 동기시점에 대한 데이타를 억세스하는 제1단계와; 상기 단계에서 억세스되어진 데이타를 상기 제2과정에서 수신되고 동기검출된 심벌들과 비교하는 제2단계와; 상기 단계에서 비교되는 데이타들의 동기 매칭의 오류정도를 검색하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 검색된 데이타를 참조하여 전체의 수신데이타 심벌의 동기를 매칭시켜주는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단변복조 송수신 시스템에서의 심벌오율 측정방법.
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