KR100666874B1 - Apparatus and Method for modulating bit stream to GMSK waveform using Dual Port Memory - Google Patents
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Abstract
듀얼포트 메모리를 이용한 GMSK 변조방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 장치는 동상 파형 어드레스 신호 및 직각상 파형 어드레스신호에 응답하여 저장된 파형패턴 데이터들 중 대응하는 동상 파형 패턴 데이터와 직각상 파형패턴 데이터를 각각 제1포트 및 제2포트로 출력하는 듀얼포트 메모리와, 차분 인코딩된 코드 비트 열을 입력하여 상기 동상 파형 어드레스신호 및 직각상 파형 어드레스신호를 각각 발생하는 어드레스 발생부와, 차분 인코딩된 코드 비트 열에 응답하여 상기 듀얼포트 메모리로부터 출력된 동상 파형 패턴 데이터와 직각상 파형 패턴 데이터를 스위칭하여 연속적인 GMSK 동상 채널신호 및 직각상 채널신호를 각각 발생하는 신호출력부를 포함한다. 따라서, 본 발명에서는 듀얼포트 메모리를 사용하여 GMSK 동상 및 직각상 파형을 중복 사용할 수 있으므로 메모리 사이즈를 줄일 수 있다. Disclosed are a GMSK modulation method and apparatus using a dual port memory. The apparatus of the present invention is a dual port for outputting corresponding in-phase waveform pattern data and quadrature waveform pattern data among the stored waveform pattern data in response to the in-phase waveform address signal and the quadrature waveform address signal to the first port and the second port, respectively. An address generator which inputs a memory, a differentially encoded code bit string to generate the in-phase waveform address signal and a quadrature waveform address signal, respectively, and an in-phase waveform pattern output from the dual port memory in response to the differentially encoded code bit string And a signal output unit configured to switch data and quadrature waveform pattern data to generate continuous GMSK in-phase channel signals and quadrature channel signals, respectively. Therefore, in the present invention, the dual port memory can be used to overlap the GMSK in-phase and quadrature waveforms, thereby reducing the memory size.
Description
도 1은 본 발명에 의한 DPM-GMSK 변조기를 가진 무선통신장치의 블록도.1 is a block diagram of a wireless communication device having a DPM-GMSK modulator according to the present invention.
도 2는 도 1의 DPM-GMSK 변조기의 블록도.FIG. 2 is a block diagram of the DPM-GMSK modulator of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명에 의한 듀얼포트 메모리의 맵핑상태 및 어드레스 동작을 설명하기 위한 도면.3 is a diagram illustrating a mapping state and an address operation of a dual port memory according to the present invention;
도 4는 본 발명에 의한 듀얼포트 메모리에 저장된 4가지 파형 타입들의 대칭관계를 나타낸 도면. 4 is a diagram illustrating a symmetry relationship between four waveform types stored in a dual port memory according to the present invention.
도 5a 내지 도 5d는 도 5는 본 발명에 의한 입력 비트의 조합에 따른 4가지 GMSK 파형 타입의 관계를 나타낸 도면들. 5A to 5D are diagrams showing the relationship between four GMSK waveform types according to a combination of input bits according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 4가지 파형타입들의 대칭성에 의한 듀얼포트 메모리의 로우 어드레싱을 설명하기 위한 도면.6 is a view for explaining row addressing of a dual port memory due to the symmetry of four waveform types according to the present invention.
도 7은 도2의 본 발명에 의한 어드레스 발생기의 바람직한 일실시예의 회로도. 7 is a circuit diagram of one preferred embodiment of the address generator according to the invention of FIG.
도 8은 본 발명에 의한 듀얼포트 메모리의 어드레싱 동작을 나타낸 파형도.8 is a waveform diagram illustrating an addressing operation of a dual port memory according to the present invention;
도 9는 본 발명에 의한 신호 출력부의 바람직한 일 실시예의 회로도. 9 is a circuit diagram of a preferred embodiment of the signal output unit according to the present invention.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 의한 변조장치에서 입력 비트 스트림에 대한 I 및 Q 채널 파형의 일예를 나타낸 파형도. 10A and 10B are waveform diagrams showing an example of I and Q channel waveforms for an input bit stream in a modulator according to the present invention.
도 11 및 도 12는 도 10a 및 도10b의 파형을 얻기 위한 변조처리과정을 정리한 표들.11 and 12 are tables summarizing the modulation process for obtaining the waveforms of FIGS. 10A and 10B.
본 발명은 듀얼 포트 메모리를 이용한 변조장치 및 방법에 관한 것으로 특히 GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying) 파형의 룩업 테이블의 사이즈를 줄일 수 있는 변조방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a modulation apparatus and method using a dual port memory, and more particularly to a modulation method and apparatus that can reduce the size of the look-up table of the Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) waveform.
GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)변조는 가우시안 필터를 사용하여 GSM, 블루투스, 무선랜 등의 무선통신 시스템에서 널리 사용되는 변조방식이다. GMSK변조는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조나 MSK(Minimum Shift Keying)변조에 비하여 가우시안 필터를 사용하므로 사이드 로브(side lobes)가 낮다. GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) modulation is a modulation method widely used in wireless communication systems such as GSM, Bluetooth, WLAN using Gaussian filter. GMSK modulation uses a Gaussian filter compared to quadrature phase shift keying (QPSK) modulation or minimum shift keying (MSK) modulation, resulting in lower side lobes.
GMSK 변조방식에서는 디지털 입력 비트열에 대응하는 GMSK 파형을 발생하기 위하여 직접 함수값을 계산하는 회로를 이용하는 것 보다 고속 처리가 가능한 룩업 테이블을 사용한다. 룩업 테이블에 저장된 GMSK 파형은 동상(In Phase) 및 직각상(Quadrature) 파형을 포함한다. 따라서, I 채널과 Q 채널 각각의 ROM 룩업테이블을 사용하고 있다. The GMSK modulation method uses a lookup table capable of high-speed processing, rather than using a circuit that directly calculates a function value to generate a GMSK waveform corresponding to a digital input bit string. GMSK waveforms stored in the lookup table include in phase and quadrature waveforms. Therefore, ROM lookup tables for the I and Q channels are used.
미국특허 5,255,288호에서는 동상 ROM과 직각상 ROM을 각각 구비한 GMSK 직교변조장치를 개시한다. 이특허에서는 ROM의 사이즈를 감소시키기 위하여 워드수를 1024에서 256으로 줄이는 방식을 가르치고 있다. U.S. Patent 5,255,288 discloses a GMSK quadrature modulator having in-phase ROM and quadrature ROM, respectively. This patent teaches a method of reducing the number of words from 1024 to 256 in order to reduce the size of the ROM.
미국특허 5,954,787호에는 주기함수인 파형 데이터의 1/4주기 데이터만을 저장하고 사인파형 또는 코사인파형 중 어느 하나의 파형 데이터만을 저장함으로써 룩업 테이블의 용량을 줄일 수 있는 기술을 개시한다. US Patent No. 5,954, 787 discloses a technique for reducing the capacity of a lookup table by storing only one quarter period data of waveform data, which is a periodic function, and storing only one waveform data of a sine waveform or a cosine waveform.
미국공개특허 2004/0179630호에는 GMSK 변조기를 개시한다. 이 공개특허에서는 맵핑로직을 사용하여 GMSK 파형의 전체 사이즈의 1/2 사이즈를 가진 룩업테이블을 구성함으로써 사이즈를 줄이는 기술을 가르친다. US Patent Publication 2004/0179630 discloses a GMSK modulator. This patent teaches a technique for reducing the size by using a mapping logic to construct a lookup table with half the size of the GMSK waveform.
이와 같이 다양한 방식으로 룩업 테이블의 사이즈를 줄이고자 하는 연구들이 진행되어 왔다. As such, studies have been conducted to reduce the size of the lookup table in various ways.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 동상파형과 직각상 파형의 대칭성을 이용하여 듀얼포트 메모리에 저장되는 파형 데이터의 량을 줄임으로써 메모리 사이즈를 줄일 수 있는 파형발생 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to solve the problems of the prior art waveform generation method and apparatus that can reduce the memory size by reducing the amount of waveform data stored in the dual-port memory by using the symmetry of the in-phase waveform and quadrature waveforms To provide.
본 발명의 다른 목적은 파형발생 방법 및 장치를 사용한 GMSK 변조 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a GMSK modulation method and apparatus using a waveform generation method and apparatus.
본 발명의 또 다른 목적은 이를 이용한 무선통신장치 및 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention to provide a wireless communication apparatus and method using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 파형발생방법은 k비트 2m 로우 2n+1 컬럼(k,m,n 은 자연수)의 사이즈를 가진 듀얼 포트 메모리의 2m 로우 2n 컬럼 영역에 k비트 2n 샘플값들(S(θi))(0≤θi≤π/2)을 가진 2m 동상 파형패턴들을 저장하고, 상기 2m 동상(In phase) 파형패턴들과 대칭구조를 가지며 k비트 2n 샘플값들(S(θi))을 가진 2m 직각상(Quadrature phase) 파형패턴들의 초기 샘플값(S(θ0))을 2n+1번째 컬럼 영역에 저장하여 룩업 테이블을 준비한다. 이어서, 입력 비트 열을 적어도 하나 이상의 이전 비트(p), 현재 비트, 적어도 하나 이상의 이후 비트(q)들로 구성된 p+q+1(m=p+q) 비트 병렬 데이터로 변환한다. 상기 p+q+1 비트 병렬 데이터의 현재 비트의 논리상태에 응답하여 현재 비트를 제외한 이전 비트와 이후 비트들로 구성된 p+q 비트 데이터 또는 반전된 p+q 비트 데이터를 발생한다. 상기 p+q 비트 데이터 또는 반전된 p+q 비트 데이터에 응답하여 지정된 로우의 2n 동상 샘플값들을 첫번째 컬럼으로부터 2n번째 컬럼까지 순방향으로 순차 지정하기 위한 제1어드레스 신호들을 발생한다. 상기 p+q 비트 데이터 또는 반전된 p+q 비트 데이터에 응답하여 지정된 로우의 2n 직각상 샘플값들을 2n+1번째 컬럼으로부터 두번째 컬럼까지 역방향으로 순차 지정하기 위한 제2어드레스 신호들을 발생한다. 상기 제1어드레스 신호들에 응답하여 억세스된 샘플값들을 동상 샘플값으로 상기 듀 얼포트 메모리의 제1포트로 출력하고, 상기 제2어드레스 신호에 응답하여 억세스된 샘플값들을 직각상 샘플값으로 상기 듀얼포트 메모리의 제2포트로 출력한다. In order to achieve the above object, the waveform generating method of the present invention has k bits. 2 m low 2 m row of dual port memory with size of 2 n +1 columns (k, m, n are natural numbers) Storing 2 m in- phase waveform patterns with k-
본 발명에서 p, q는 2인 것이 바람직하고, 2m의 동상 파형패턴들은 동일한 파형패턴을 가지는 4그룹으로 그룹핑되고 제1그룹은 상기 듀얼포트 메모리의 0,1,8,9로우에, 제2그룹은 2,3,10,11 로우에, 제3그룹은 4,5,12,13로우에, 제4그룹은 6,7, 14,15로우에 각각 저장된다. In the present invention, it is preferable that p and q are 2, and 2 m in-phase waveform patterns are grouped into 4 groups having the same waveform pattern, and the first group is set to 0, 1, 8, 9 rows of the dual port memory. Two groups are stored in
특히, 본 발명에서 듀얼포트 메모리에는 BT=0.3의 Gaussian Low Pass Filter를 사용한 GMSK Modulator로부터 발생되어지는 고정된 형태의 파형값이 저장된다. In particular, in the present invention, the dual port memory stores fixed waveform values generated from a GMSK modulator using a Gaussian low pass filter of BT = 0.3.
또한, 2m의 직각상 파형패턴들은 동일한 파형패턴을 가지는 4그룹으로 그룹핑되고 제1 및 제4그룹은 상기 동상 파형의 제1 및 제4그룹과 대칭적으로 대응되고 제2그룹은 상기 직각상 파형의 제3그룹에, 제3그룹은 동상의 제2그룹에 각각 대칭적으로 대응된다. In addition, 2 m rectangular wave patterns are grouped into four groups having the same waveform pattern, and the first and fourth groups symmetrically correspond to the first and fourth groups of the in-phase waveform and the second group is the rectangular shape. In the third group of waveforms, the third group corresponds symmetrically to the second group of in-phase, respectively.
본 발명의 파형발생 장치는 k비트 2m 로우 2n+1 컬럼(k,m,n 은 자연수)의 사이즈를 가지며, 2m 로우 2n 컬럼 영역에 k비트 2n 샘플값들(S(θi))(0≤θi≤π/2)을 가진 2m 동상 파형패턴들이 각각 저장되고, 상기 2m 동상 파형패턴들과 대칭구조를 가지며 k비트 2n 샘플값들(S(θi))을 가진 2m 직각상 파형패턴들의 각 초기 샘플값(S(θ0))들이 2n+1번째 컬럼 영역에 각각 저장된 듀얼포트 메모리와, 입력 비트 열을 적어도 하나 이상의 이전 비트, 현재 비트, 적어도 하나 이상의 이후 비트들로 구성된 p+q+1 비트 병렬 데이터로 변환하는 직병렬변환기와, 상기 p+q+1 비트 병렬 데이터의 현재 비트의 논리상태에 응답하여 현재 비트를 제외한 이전 비트와 이후 비트들로 구성된 p+q 비트 데이터 또는 반전된 p+q 비트 데이터를 발생하는 비트판정부와, 상기 p+q 비트 데이터 또는 반전된 p+q 비트 데이터에 응답하여 지정된 로우의 2n 동상 샘플값들을 첫번째 컬럼으로부터 2n번째 컬럼까지 순방향으로 순차 지정하기 위한 제1어드레스 신호들을 발생하는 제1어드레스신호 발생기와, 상기 p+q 비트 데이터 또는 반전된 m 비트 데이터에 응답하여 지정된 로우의 2n 직각상 샘플값들을 2n+1번째 컬럼으로부터 두번째 컬럼까지 역방향으로 순차 지정하기 위한 제2어드레스 신호들을 발생하는 제2어드레스신호 발생기를 포함한다. The waveform generator of the present invention is
본 발명에서 직병렬 변환기는 입력 비트 열을 직렬 입력하고 입력된 비트열을 쉬프트시켜서 5비트 병렬 데이터를 발생하는 5비트 쉬프트 레지스터로 구성한다. 제1어드레스신호 발생기는 직병렬변환기의 동작 클록주파수 보다 2n 배 높은 주파수를 가진 클록신호를 업 카운팅하여 0부터 (2n - 1)까지 n 비트 카운트값을 순차적으로 발생하는 업 카운터와, 상기 p+q 비트 데이터 또는 반전된 p+q 비트 데이터를 상위 p+q 비트로 저장하고 상기 업 커운터의 n 비트 카운트값을 하위 n 비트로 저장하고, (2n - 1)개의 p+q+n 비트 제1어드레스신호를 순차적으로 발생하는 제1레 지스터를 포함한다. 제2어드레스신호 발생기는 직병렬변환기의 동작 클록주파수 보다 2n 배 높은 주파수를 가진 클록신호를 (2n - 1)카운트 값으로부터 1까지 n비트 카운트 값을 순차적으로 발생하는 다운 카운터와, 상기 다운 카운팅 값과 논리 1을 가산하는 가산기와, 상기 p+q 비트 데이터 또는 반전된 p+q 비트 데이터를 상위 p+q 비트로 저장하고 상기 가산기의 가산값을 하위 n+1 비트로 저장하여 p+q+n+1 비트 제2어드레스신호를 발생하는 제2레지스터를 포함한다. In the present invention, the serial-to-parallel converter is configured with a 5-bit shift register that serially inputs an input bit string and shifts the input bit string to generate 5-bit parallel data. The first address signal generator includes an up counter which sequentially counts a clock signal having a
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 변조장치는 동상 파형 어드레스 신호 및 직각상 파형 어드레스신호에 응답하여 저장된 파형패턴 데이터들 중 대응하는 동상 파형 패턴 데이터와 직각상 파형패턴 데이터를 각각 제1포트 및 제2포트로 출력하는 듀얼포트 메모리와, 차분 인코딩된 코드 비트 열을 입력하여 상기 동상 파형 어드레스신호 및 직각상 파형 어드레스신호를 각각 발생하는 어드레스 발생부와, 차분 인코딩된 코드 비트 열에 응답하여 상기 듀얼포트 메모리로부터 출력된 동상 파형 패턴 데이터와 직각상 파형 패턴 데이터를 스위칭하여 연속적인 GMSK 동상 채널신호 및 직각상 채널신호를 각각 발생하는 신호출력부를 포함한다. In order to achieve the above object, the modulator of the present invention includes a corresponding in-phase waveform pattern data and quadrature waveform pattern data among the stored waveform pattern data in response to the in-phase waveform address signal and the quadrature waveform address signal, respectively. A dual port memory for outputting to a second port, an address generator for inputting differentially encoded code bit strings to generate the in-phase waveform address signal and a quadrature waveform address signal, respectively, and the dual in response to the differentially encoded code bit strings. And a signal output unit which generates continuous GMSK in-phase channel signals and quadrature channel signals by switching in-phase waveform pattern data and quadrature waveform pattern data output from the port memory.
본 발명에서 듀얼포트 메모리에 저장된 복수의 파형패턴 데이터들 각각은 복수의 동상 및 직각상 파형 패턴 샘플값들(S(θi))(0≤i≤π/2)이다. 복수의 동상 및 직각상 파형 패턴 샘플값들은 동상 파형 초기 샘플값, 복수의 공통 샘플값들 및 직각상 파형 초기 샘플값 순으로 상기 듀얼포트 메모리에 저장된다. 동상 파형 패턴 데이터는 상기 동상 파형 초기 샘플값으로부터 상기 복수의 공통 샘플값들이 순 차적으로 지정되고, 상기 직각상 파형 패턴 데이터는 상기 직각상 파형 초기 샘플값으로부터 상기 복수의 공통 샘플값들이 역순차적으로 지정되도록 상기 듀얼포트 메모리에 저장된다. In the present invention, each of the plurality of waveform pattern data stored in the dual port memory is a plurality of in-phase and quadrature waveform pattern sample values S (θ i) (0 ≦ i ≦ π / 2). The plurality of in-phase and quadrature waveform pattern sample values are stored in the dual port memory in the order of the in-phase waveform initial sample value, the plurality of common sample values, and the quadrature waveform initial sample value. The in-phase waveform pattern data may be sequentially assigned the plurality of common sample values from the in-phase waveform initial sample value, and the quadrature waveform pattern data may include the plurality of common sample values in reverse order from the quadrature waveform initial sample value. Stored in the dual port memory to be designated.
본 발명에서 어드레스 발생부는 상기 코드 비트 열을 직렬로 입력하여 이전 비트, 현재 비트, 이후 비트를 포함하는 병렬 데이터로 출력하는 직병렬 변환기와, 현재 비트에 응답하여 상기 복수의 파형패턴 데이터들 중 하나를 지정하기 위한 파형패턴 선택신호를 발생하는 패턴 선택부(또는 비트 판정기)와, 파형패턴 선택신호에 선택된 파형패턴 데이터의 각 샘플값들을 순차 지정하기 위한 상기 듀얼포트 메모리의 동상 파형 어드레스신호를 발생하기 위한 동상 어드레스 발생기와, 상기 파형패턴 선택신호에 선택된 파형패턴 데이터의 각 샘플값들을 역순차 지정하기 위한 상기 듀얼포트 메모리의 직각상 어드레스신호를 발생하기 위한 직각상 어드레스 발생기를 포함한다. In the present invention, an address generator includes a serial-to-parallel converter that serially inputs the code bit strings and outputs the parallel data including a previous bit, a current bit, and a subsequent bit, and one of the plurality of waveform pattern data in response to a current bit. A pattern selector (or bit determiner) for generating a waveform pattern selection signal for designating a signal; and an in-phase waveform address signal of the dual port memory for sequentially specifying respective sample values of the waveform pattern data selected in the waveform pattern selection signal. And a quadrature address generator for generating a quadrature address signal for generating a quadrature address signal of the dual port memory for reverse order designation of respective sample values of the waveform pattern data selected in the waveform pattern selection signal.
본 발명의 변조방법은 동상 파형 어드레스 신호 및 직각상 파형 어드레스신호에 응답하여 대응하는 동상 파형 패턴 데이터와 직각상 파형패턴 데이터가 각각 제1포트 및 제2포트로 출력되도록 복수의 파형패턴 데이터들이 저장된 듀얼포트 메모리를 준비한다. 차분 인코딩된 코드 비트 열을 입력하여 상기 동상 파형 어드레스신호 및 직각상 파형 어드레스신호를 각각 발생한다. 차분 인코딩된 코드 비트 열에 응답하여 상기 듀얼포트 메모리로부터 출력된 동상 파형 패턴 데이터와 직각상 파형 패턴 데이터를 스위칭하여 연속적인 GMSK 동상 채널신호 및 직각상 채널신호를 각각 발생한다. The modulation method of the present invention stores a plurality of waveform pattern data so that corresponding in-phase waveform pattern data and quadrature waveform pattern data are output to the first port and the second port, respectively, in response to the in-phase waveform address signal and the quadrature waveform address signal. Prepare dual port memory. A differentially encoded code bit string is input to generate the in-phase waveform address signal and the quadrature waveform address signal, respectively. In response to the differentially encoded code bit strings, in-phase waveform pattern data and quadrature waveform pattern data output from the dual port memory are switched to generate successive GMSK in-phase channel signals and quadrature channel signals, respectively.
본 발명의 디지털 무선통신장치는 k비트 2m 로우 2n+1 컬럼(k,m,n 은 자연수)의 사이즈를 가지며, 2m 로우 2n 컬럼 영역에 k비트 2n 샘플값들(S(θi))(0 ≤ θi≤ π/2)을 가진 2m 동상 파형패턴들이 각각 저장되고, 상기 2m 동상 파형패턴들과 대칭구조를 가지며 k비트 2n 샘플값들(S(θi))을 가진 2m 직각상 파형패턴들의 각 초기 샘플값(S(θ0))들이 2n+1번째 컬럼 영역에 각각 저장된 듀얼포트 메모리와, 입력 비트 열에 응답하여 상기 듀얼포트 메모리로부터 액세스된 동상 파형 패턴 데이터와 직각상 파형 패턴 데이터를 스위칭하여 연속적인 GMSK 동상 채널신호 및 직각상 채널신호를 각각 발생하는 신호출력부를 포함하는 디지털 가우시안 최소편이키잉 변조기와, 상기 연속적인 GMSK 동상 채널신호 및 직각상 채널신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 디지털 아날로그 변환기와, 상기 아날로그 신호를 무선 송출하기 위한 트랜스미터를 포함한다. Digital wireless communication device of the
본 발명의 디지털 무선통신방법은 k비트 2m 로우 2n+1 컬럼(k,m,n 은 자연수)의 사이즈를 가지는 듀얼포트 메모리의 2m 로우 2n 컬럼 영역에 k비트 2n 샘플값들(S(θi))(0 ≤ θi≤ π/2)을 가진 2m 동상 파형패턴들을 저장하고, 상기 2m 동상 파형패턴들과 대칭구조를 가지며 k비트 2n 샘플값들(S(θi))을 가진 2m 직각상 파형패턴들의 각 초기 샘플값(S(θ0))들이 2n+1번째 컬럼 영역에 저장한다. 입력 비트 열에 응답하여 상기 듀얼포트 메모리로부터 액세스된 동상 파형 패턴 데이터와 직각상 파형 패턴 데이터를 스위칭하여 연속적인 GMSK 동상 채널신호 및 직각상 채널신호를 각각 발생한다. 연속적인 GMSK 동상 채널신호 및 직각상 채널신호를 아날로그 신호로 변환하고 아날로그 신호를 무선 송출한다. Digital wireless communication method of the
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하고자 한다. 이 실시예는 이 기술에 숙련된 자들이 본 발명을 실시할 수 있게 충분히 상세하게 기술한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment is described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention.
도 1은 본 발명에 의한 디지털 무선 통신장치의 블록도이다. 무선통신장치(10)는 입력부(12), 데이터 코딩부(14), DPM(Dual Port Memory)-GMSK 변조기(16), 디지털 아날로그 변환기(18), 송신부(20)를 포함한다. 1 is a block diagram of a digital wireless communication device according to the present invention. The
입력부(12)는 아날로그 음성신호를 디지털 음성 데이터로 변환하여 데이터 코딩부(14)에 제공하거나 키 입력 정보 등을 데이터 코딩부(14)에 제공한다. 데이터 코딩부(14)에서는 입력부(12)로부터 제공된 디지털 데이터를 '0'과 '1'의 데이터 스트림으로 엔코딩하여 출력한다. DPM-GMSK 변조기(16)에서는 데이터 스트림을 입력하여 듀얼포트 메모리에 저장된 GMSK 파형을 발생한다. 듀얼포트 메모리에는 GMSK 파형의 1/4주기에 해당하는 파형패턴 샘플값들이 저장된다. 변조기(16)으로부터 출력된 GMSK 파형은 디지털 파형이므로 디지털 아날로그 변환기(18)에 제공되어 아날로그 파형신호로 변환된다. 아날로그 파형신호는 아날로그 베이스 밴드신호로 송신부(20)에 제공되고 송신부(20)에서는 아날로그 베이스 밴드 신호와 캐리어신호를 믹싱하고 전력 증폭시켜서 안테나를 통하여 공중에 송출한다. The
도 2는 본 발명에 의한 DPM-GMSK변조기(16)의 블록 구성을 나타낸다.2 shows a block configuration of the DPM-
DPM-GMSK변조기(16)는 차분 인코더(22), 어드레스 발생부(24), 듀얼포트 메모리(26), 신호 출력부(28)를 포함한다. The DPM-
차분 인코더(22)는 데이터 비트 열(21)을 입력하여 차분 인코딩된 코드 비트 열(23)을 발생한다. 어드레스 발생부(24)는 차분 인코딩된 코드 비트 열(23)을 입력하여 동상 파형 어드레스신호(25a) 및 직각상 파형 어드레스신호(25b)를 각각 발생한다. 듀얼포트 메모리(26)는 동상 파형 어드레스 신호(25a) 및 직각상 파형 어드레스신호(25b)에 응답하여 저장된 파형패턴 데이터들 중 대응하는 동상 파형 패턴 데이터(27a)와 직각상 파형패턴 데이터(27b)를 각각 제1포트 및 제2포트로 출력한다. The
신호출력부(28)는 차분 인코딩된 코드 비트 열(23)에 응답하여 상기 듀얼포트 메모리(26)로부터 출력된 동상 파형 패턴 데이터(27a)와 직각상 파형 패턴 데이터(27b)를 스위칭하여 연속적인 GMSK 동상 채널신호(29a) 및 GMSK 직각상 채널신호(29b)를 각각 발생한다. The
도 3은 본 발명에 의한 듀얼포트 메모리의 맵핑 상태를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에서 듀얼포트 메모리(26)에 저장된 16개의 파형패턴 데이터들 각각은 8개의 동상 및 직각상 파형 패턴 샘플값들(S(θi))(0≤θi≤π/2)이다. 8개의 동상 및 직각상 파형 패턴 샘플값들은 동상 파형 초기 샘플값(32), 복수의 공통 샘플값들(34) 및 직각상 파형 초기 샘플값(36) 순으로 각 대응하는 로우에 저장된다. 동상 파형 패턴 데이터는 동상 파형 초기 샘플값(32)으로부터 7개의 공통 샘플값들(34)이 순차적으로 지정되고(도 3의 42 어드레스 방향), 직각상 파형 패턴 데이터는 직각상 파형 초기 샘플값(36)으로부터 7개의 공통 샘플값들(34)이 역순차적으로 지정(도 3의 44 어드레스 방향)되도록 듀얼포트 메모리(26)의 각 로우에 저장된다.3 shows a mapping state of the dual port memory according to the present invention. Referring to FIG. 3, in the present embodiment, each of the 16 waveform pattern data stored in the
도 4는 본 발명에 의한 파형패턴의 예를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 4개의 동상파형패턴들(AI, BI, CI, DI)은 감소파형들이고, 4개의 직각상 파형패턴들(AQ, BQ, CQ, DQ)는 증가파형들이다. 여기서, 동상 파형패턴들과 직각상 파형패턴들은 대칭축(46)을 중심으로 좌우 선대칭의 관계를 가진다. 4 shows an example of a waveform pattern according to the present invention. Referring to FIG. 4, the four in-phase waveform patterns AI, BI, CI, and DI are reduction waveforms, and the four rectangular waveform patterns AQ, BQ, CQ, and DQ are incremental waveforms. Here, the in-phase waveform patterns and the rectangular waveform patterns have a left-right linear symmetry relationship with respect to the
AI : AQAI: AQ
BI : CQBI: CQ
CI : BQCI: BQ
DI : DIDI: DI
따라서, 본 발명에서는 각각의 I-ROM, 및 Q-ROM을 구성하지 않고 대칭성을 이용하여 하나의 듀얼포트 메모리에 I-ROM 샘플값들과 Q-ROM의 초기 샘플값을 저장함으로써 룩업 테이블의 사이즈를 거의 절반으로 줄일 수 있다. Therefore, in the present invention, the size of the lookup table is stored by storing the I-ROM sample values and the initial sample values of the Q-ROM in one dual port memory using symmetry without configuring each I-ROM and Q-ROM. Can be reduced to almost half.
그러므로, 본 발명에서는 I 샘플값들을 읽어내기 위해서는 컬럼 어드레스를 0부터 7까지 업카운팅하고, Q 샘플값을 읽어내기 위해서는 컬럼어드레스를 8부터 1 까지 다운 카운팅한다. Therefore, in the present invention, the column address is counted up from 0 to 7 to read I sample values, and the column address is counted down from 8 to 1 to read Q sample values.
도 5는 본 발명에 의한 입력 비트의 조합에 따른 4가지 GMSK 파형 타입의 관계를 나타낸다. 파형 타입은 0사분면, 1사분면, 2사분면, 3사분면으로 시계방향으로 사분면이 증가하는 좌표계에서 현재 비트 상태가 '0'이면 위상(Phase) 증가타입이고, '1'이면 위상(Phase) 감소타입을 나타낸다. 현재 비트 상태가 '0'인 Phase 증가타입을 예로 들어보자. 도 5a에 도시한 바와 같이, A(AI, AQ) 파형타입은 0사분면, 3사분면, 2사분면으로 가장 크게 변하는 타입이다. 도 5b에 도시한 바와 같이, B(BI, CQ) 파형타입은 0사분면, 3사분면, 3사분면으로 크게 변하다가 감소되는 타입이다. . 도 5c에 도시한 바와 같이, C(CI, BQ) 파형타입은 0사분면, 0사분면, 1사분면으로 작게 변하다가 크게 감소하는 타입이다. 도 5d에 도시한 바와 같이, D(DI, DQ) 파형타입은 0사분면내에서 가장 작게 변하는 타입이다. 5 shows a relationship between four GMSK waveform types according to the combination of input bits according to the present invention. The waveform type is phase increment type when the current bit state is '0' in the coordinate system where the quadrant increases clockwise to
따라서, 듀얼포트 메모리(26)에 16개의 파형패턴 데이터들을 도 6에 도시한 바와 같이 로우 0,1,8,9에는 A 타입, 로우 2, 3,10,11에는 B 타입, 로우 4,5,12,13에는 C타입, 로우 6,7,14,15에는 D 타입을 각각 저장한다. Thus, as shown in FIG. 6, 16 waveform pattern data are stored in the
도 7은 도 2의 본 발명에 의한 변조장치의 어드레스 발생부의 바람직한 일 실시예의 상세 회로도를 나타낸다. FIG. 7 shows a detailed circuit diagram of a preferred embodiment of the address generator of the modulation device according to the present invention of FIG. 2.
도 7을 참조하면, 어드레스 발생부(24)는 직병렬 변환기(24a), 패턴 선택부(24b), 동상 어드레스 발생기(24c), 직각상 어드레스 발생기(24d)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the
직병렬 변환기(24a)는 5비트 쉬프트 레지스터로 구성한다. 5비트 쉬프트 레지스터는 코드 비트 열(23)을 직렬로 입력하여 이전 2비트, 현재 비트, 이후 2비트를 포함하는 a1, a2, a3, a4, a5의 5비트 병렬 데이터를 출력한다. Serial-to-
여기서, 입력 데이터의 레이트가 270.833kHz일 때 GMSK 변조기의 샘플링 주파수는 2.17MHz(입력 데이터 레이트의 8배)로 가정한다. Here, it is assumed that the sampling frequency of the GMSK modulator is 2.17 MHz (8 times the input data rate) when the input data rate is 270.833 kHz.
패턴 선택부(24b)는 4개의 인버터(INV1~INV4) 및 4개의 멀티플렉서(MUX1~MUX4)로 구성되어, 현재 비트(a3)에 응답하여 16개의 파형패턴 데이터들 중 하나를 지정하기 위한 파형패턴 선택신호(b1, b2, b3, b4)를 발생한다. 현재비트(a3)가 '0'상태이면 이전비트 및 이후비트(a1, a2, a4, a5)들을 그대로 통과시켜서 파형패턴 선택신호로 발생하고, '1'이면 인버터(INV1~INV4)를 통하여 반전된 이전비트 및 이후비트(/a1, /a2, /a4, /a5)를 파형패턴 선택신호로 발생한다.The
동상 어드레스 발생기(24c)는 7비트 레지스터(REG1)와 업 카운터(UCT)로 구성한다. 업카운터(UCT)는 초기값 '000'에서 클록신호(CLK)를 업 카운트하여 3비트 업 카운팅 값을 발생한다. 발생된 3비트 업 카운팅 값은 레지스터(REG1)의 하위 3비트로 입력된다. 레지스터(REG1)의 상위 4비트에는 파형패턴 선택신호(b1, b2, b3, b4)가 입력된다. The
7비트 레지스터(REG1)는 클록신호의 매 클록주기에 응답하여 7비트 동상 어드레스신호(25a)를 발생한다. The 7-bit register REG1 generates a 7-bit in-
직각상 어드레스 발생기(24d)는 8비트 레지스터(REG2)와 다운 카운터(DCT)와, 3비트 가산기(ADD)로 구성한다. 다운 카운터(DCT)는 초기값'111'에서 클록신호(CLK)를 다운 카운트하여 3비트 다운 카운팅 값을 발생한다. 발생된 3비트 다운 카운팅 값은 가산기(ADD)에서 '1'과 가산되어 3비트 가산결과 값과 1비트 캐리 값을 발생한다. 발생된 캐리값과 가산 결과 값은 레지스터(REG2)의 하위 4비트로 입력된 다. 레지스터(REG2)의 상위 4비트에는 b2와 b3의 위치가 바뀐 파형패턴 선택신호(b1, b3, b2, b4)가 입력된다. 이는 동상 파형패턴 B, C 타입이 직각상 파형패턴 C, B 타입과 각각 대칭을 이루기 때문이다. The
8비트 레지스터(REG2)는 클록신호의 매 클록주기에 응답하여 8비트 동상 어드레스신호(25b)를 발생한다. The 8-bit register REG2 generates an 8-bit in-
따라서, 듀얼포트 메모리(26)는 동상 어드레스신호(25a)의 상위 4비트에 의해 로우 어드레스가 지정되고, 하위 3비트에 의해 컬럼 어드레스가 지정된다. 그러므로, 상위 4비트가 고정된 상태에서 하위 3비트가 업 카운팅에 의해 8번 순차적으로 변하게 되므로 상위 4비트로 지정된 로우에서 8개의 컬럼들이 000 - 001 - 010 - 011 - 100 - 101 - 110 - 111 순(도 3의 42 방향)으로 지정되어 8개의 동상 샘플값들이 독출되게 된다. Therefore, in the
또한, 듀얼포트 메모리(26)는 직각상 어드레스신호(25b)의 상위 4비트에 의해 로우 어드레스가 지정되고, 하위 4비트에 의해 컬럼 어드레스가 지정된다. 그러므로, 상위 4비트가 고정된 상태에서 하위 4비트가 다운 카운팅에 의해 8번 역순차적으로 변하게 되므로 상위 4비트로 지정된 로우에서 8개의 컬럼들이 1000 - 0111 - 0110 - 0101 - 0100 - 0011- 0010 - 0001 (도 3의 44방향)순으로 지정되어 8개의 직각상 샘플값들이 독출되게 된다. In the
도 8을 참조하면, 도 3의 듀얼포트 메모리(26)에 저장된 샘플 값들은 클록신호에 응답하여 I 포트 어드레싱에 의해 1 및 3로우의 샘플값들이 순차적으로 I 포트를 통하여 출력되고, Q 포트 어드레싱에 의해 1 및 5열의 샘플값들이 역순차적으 로 Q 포트를 통하여 출력된다. Referring to FIG. 8, the sample values stored in the
도 9는 신호 출력부(28)는 크게 판단부(28a)와 채널 선택부(28b)로 구성한다. In Fig. 9, the
도 9를 참조하면, 판단부(28a)는 현재 비트(a3)가 '0'이면 '-1'을 발생하고 '1'이면 '1'을 발생하는 NRZ 처리기(NRZ ; Non Return Zero)와, 현재비트(a3) 및 이전비트(a4)를 비교하여 동일하면, 다음 파형의 사분면 결정값(QI ; Quardrant Index))은 현재 파형의 사분면 값에 NRZ 값을 가산하여 산출하고, 동일하지 않으면 다음 파형의 사분면 결정값(QI)은 현재 파형의 사분면 값으로 산출하는 패턴 위상 판단부(PPD)를 포함한다.Referring to FIG. 9, the
NRZ 처리기는 다음 알고리즘을 수행하는 로직회로로 구성한다. The NRZ processor consists of logic circuits that perform the following algorithm.
if a3 = 0, y = -1if a3 = 0, y = -1
else y = 1else y = 1
패턴위상 판단부는 다음 알고리즘을 수행하는 로직 회로로 구성한다. The pattern phase determination unit includes a logic circuit that performs the following algorithm.
if a3 = a4, QI = QI + yif a3 = a4, QI = QI + y
else QI = QI else QI = QI
(if QI > 3, QI = 0, elseif QI < 0, QI = 3, end)(if QI> 3, QI = 0, elseif QI <0, QI = 3, end)
채널 선택부(28b)는 동상 채널 선택부(ICS)와 직각상 채널 선택부(QCS)를 포함한다. 동상 채널선택부(ICS)는 멀티플렉서(MUX5, MUX6, MUX9)를 포함하고, 현재 비트(a3)와 사분면 결정값(QI)에 응답하여 듀얼포트 메모리(26)로부터 액세스된 동상 파형 패턴 데이터(27a)와 직각상 파형 패턴 데이터(27b)를 스위칭하여 연속적인 GMSK 동상 채널신호(29a)를 발생한다. The
MUX5는 듀얼 포트 메모리(26)로부터 제공된 I, Q, -I, -Q 들을 각각 00, 01, 10, 11 입력단으로 각각 입력받고 이들 중 하나를 QI 값에 응답하여 선택한다. MUX6는 듀얼 포트 메모리(26)로부터 제공된 Q, I, -Q, -I 들을 각각 00, 01, 10, 11 입력단으로 각각 입력받고 이들 중 하나를 QI 값에 응답하여 선택한다. MUX9는 a3 값에 응답하여 MUX5 및 MUX6에서 각각 선택된 값 중 하나를 선택하여 I-CH 신호(29a)로 출력한다. The MUX5 receives I, Q, -I, and -Q provided from the
직각상 채널선택부(QCS)는 멀티플렉서(MUX7, MUX8, MUX10)를 포함하고, 현재 비트(a3)와 사분면 결정값(QI)에 응답하여 듀얼포트 메모리(26)로부터 액세스된 동상 파형 패턴 데이터(27a)와 직각상 파형 패턴 데이터(27b)를 스위칭하여 연속적인 GMSK 직각상 채널신호(29b)를 발생한다. The quadrature channel selector QCS includes multiplexers MUX7, MUX8, and MUX10, and in-phase waveform pattern data (accessed from the
MUX7은 듀얼 포트 메모리(26)로부터 제공된 Q, -I, -Q, I 들을 각각 00, 01, 10, 11 입력단으로 각각 입력받고 이들 중 하나를 QI 값에 응답하여 선택한다. MUX8은 듀얼 포트 메모리(26)로부터 제공된 I, -Q, -I, Q 들을 각각 00, 01, 10, 11 입력단으로 각각 입력받고 이들 중 하나를 QI 값에 응답하여 선택한다. MUX10는 a3 값에 응답하여 MUX7 및 MUX8에서 각각 선택된 값 중 하나를 선택하여 Q-CH 신호(29b)로 출력한다. The MUX7 receives Q, -I, -Q, and I provided from the
채널 선택부(28b)의 선택 알고리즘을 정리하면 다음 표 1과 같다. The selection algorithm of the
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 의한 변조장치에서 실제 입력 데이터 열에 대한 I 및 Q 출력 파형의 일 예를 나타낸다. 도 10에서 입력 데이터 비트 스트림은 " 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 / 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 "의 24 bit이다.10A and 10B show examples of I and Q output waveforms for actual input data strings in the modulator according to the present invention. In FIG. 10, the input data bit stream is 24 bits of "1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0/1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0".
도 11 및 도 12는 본 발명에 의한 변조장치에서 도 10a 및 도10b의 파형에 대한 처리과정을 표로 정리한 것이다. 도 11은 동상 채널 파형에 대한 변조처리과정을 정리한 표이고, 도 12는 직각상 채널 파형에 대한 변조처리과정을 정리한 표이다.11 and 12 summarize the processing of the waveforms of FIGS. 10A and 10B in the modulation apparatus according to the present invention. 11 is a table summarizing the modulation process for the in-phase channel waveform, Figure 12 is a table summarizing the modulation process for the quadrature channel waveform.
실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다Although described with reference to the examples, those skilled in the art can understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. There will be
상술한 바와 같이 본 발명의 GMSK 변조장치는 종래의 GMSK 변조장치에 비하여 저장공간을 56% 수준으로 대폭 줄일 수 있어서, 사이즈를 줄일 수 있고, 시스템 설계시 레이아웃을 간단하게 하므로 시스템의 원칩화를 용이하게 한다. As described above, the GMSK modulation device of the present invention can significantly reduce the storage space to 56% level compared to the conventional GMSK modulation device, which can reduce the size and simplify the layout of the system design, thereby facilitating the one-chip of the system. do.
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