KR100943098B1 - 프리앰블 이득을 갖는 신호 프레임 생성 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템의 전송 데이터 스트림이 주파수/위상/타이밍/프레임 동기 획득, 채널 추정 및 적응 신호처리 알고리즘의 훈련 신호열 등의 용도로 프리앰블이 있는 프레임 구조를 가질 때 한 프레임의 프리앰블 신호열과 프리앰블 신호열 이외의 신호열인 데이터 신호열을 서로 다른 신호 세기로 전송할 수 있도록 프리앰블 신호열에 이득을 곱하여 출력하는 이득조정기와, 이득이 곱해진 프리앰블 신호열과 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 시분할기를 포함한다. 이러한 신호 프레임 생성 방법 및 그 장치에 의하면, 수중음향통신과 같이 다중 경로 시간 지연이 매우 크고 페이딩이 있는 환경에서 운용되거나 짧은 프리앰블 신호열을 갖는 통신 시스템의 프레임 동기 획득 성능을 향상시킬 수 있고, 프리앰블을 이용하는 동기 획득, 채널 추정 및 신호처리 알고리즘의 성능에 영향을 주지 않으면서 송신기의 전송 전력 소모를 줄일 수 있다.

프리앰블, 신호 프레임, 프리앰블 이득, 프레임 동기

Description

프리앰블 이득을 갖는 신호 프레임 생성 방법 및 장치{Method and Apparatus for Making a Signal Frame Structure with Pre-amble Gain}

본 발명은 신호 프레임 생성 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 프리앰블의 신호 세기가 조정되게 신호프레임을 생성하는 신호 프레임 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.

대부분의 디지털 통신 시스템에서 데이터 스트림(data stream)은 프레임 구조를 가지며, 한 개의 프레임은 전송하고자 하는 실질적인 정보와 추가적으로 전송 규약 등을 만족하는 헤더(header) 정보들로 구성이 된다. 또한, 수신측에서 데이터를 복원하기 위해서는 전송 데이터 스트림의 프레임 구조와 동기를 맞춰야 하는데, 버스트(burst) 통신 시스템에서는 자기 상관 특성이 좋은 CAZAC 신호열, 의사 잡음 신호열(Pseudo-Noise sequence), Gold 신호열, Barker 신호열 등과 같은 신호열을 헤더(header) 안에 프리앰블(pre-amble)로 사용하여 프레임 동기를 획득한다. 프리앰블 신호열은 프레임 동기뿐만 아니라, 데이터 도움 방식의 위상/주파수/타이밍 동기 기술, 채널 추정 및 훈련 신호열이 필요한 적응 등화기 등과 같은 적응 신호처리 기술에도 활용된다.

종래에는 신호 프레임을 형성할 때, 보내고자 하는 실질적인 정보와 그 이외에 필요한 헤더(header) 정보들을 똑같은 크기로 시분할(time-division multiplexing)하여 신호 프레임을 구성하고, 전송 데이터 스트림은 연속된 신호 프레임들로 생성한다.

그런데, 수중음향통신과 같이 다중 경로 시간 지연이 매우 크고 페이딩이 있는 환경에서 운용되거나 짧은 프리앰블 신호열을 갖는 통신 시스템의 경우 종래와 같은 신호 프레임 생성 방식에서는 프리앰블 신호열과 유사하거나 같은 신호열 구간이 나타날 확률이 높아지고, 그 결과 신호 프레임 내의 프리앰블 검출이 용이하지 않아 프레임 동기 에러가 발생할 수 있는 문제점이 있다..

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 신호프레임 내의 프리앰블을 용이하게 검출할 수 있는 신호 프레임 생성 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 신호 프레임 생성장치는 프리앰블 신호열과 데이터 신호열로 구성된 신호 프레임을 생성하는 장치에 있어서, 상기 프리앰블 신호열에 이득을 곱하여 출력하는 이득조정기와; 이득이 곱해진 상기 프리앰블 신호열과 상기 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 시분할기;를 포함한다.

바람직하게는 상기 이득 조정기는 이득값을 가변시킬 수 있는 것이 적용된다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 신호 프레임 생성 방법은 프리앰블 신호열과 데이터 신호열로 구성된 신호 프레임을 생성하는 방법에 있어서, 가. 상기 프리앰블 신호열에 이득을 곱하는 단계와; 나. 이득이 곱해진 상기 프리앰블 신호열에 상기 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가 단계는 각 신호 프레임 마다 상기 프리앰블 신호열에 곱해지는 이득 값을 가변시킨다.

또한, 상기 나 단계를 거쳐 생성된 신호 프레임들을 연속된 신호 프레임으로서 전송 데이터 스트림을 생성하는 단계;를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 송신기에서 프리앰블 신호열에 이득을 곱하여 신호 프레임을 생성하면, 수신기에서 프레임 동기 획득을 위하여 수신된 신호와 프리앰블 신호열의 상관 값을 얻었을 때 프리앰블 신호열 구간의 상관기 출력 값이 프리앰블 신호열 이외의 구간의 상관기 출력 값보다 프리앰블 이득만큼 커지게 되어, 통신 시스템의 프레임 동기 획득 성능을 향상시킬 수 있고, 신호 프레임에서 대부분을 차지하는 프리앰블 이외의 신호열을 보다 적은 전력으로 송신함으로서 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 짧은 프리앰블 신호열을 사용하는 경우에도 프리앰블 신호열 구간의 검출이 보다 용이해 진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 신호 프레임 생성 장치 및 방법을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 프리앰블 이득을 갖는 신호 프레임 생성 장치를 나타내 보인 블록도이다.

도 1을 참조하면, 신호 프레임 생성 장치(10)는 이득조정기(11)와 시분할기(TDM;time division multiplexing)(13)를 구비한다.

이하의 설명에서 한 개의 신호 프레임은 프리앰블 신호열 p(n)과 프리앰블 신호열 이외의 신호열 d_k(n)에 의해서 구성되고, p(n)과 d_k(n)의 절대값은 같은 값으로 정규화 되었다.

또한, 프리앰블 신호열 이외의 신호열 d_k(n)에 대해서는 설명의 편의상 데이터 신호열로 명명하여 설명한다.

이득 조정기(11)는 프리앰블 신호열(p(n))에 이득(G_k)을 곱하여 시분할기(13)로 출력한다. 여기서, G_k는 k번 째 신호 프레임의 프리앰블에 곱해지는 프리앰블 이득 값이다.

바람직하게는 이득조정기(11)에서 적용하는 이득값은 1보다 크고 2보다는 작은 값을 적용한다.

또한, 이득조정기(11)는 이득 값을 가변시킬 수 있는 것을 적용한다.

시분할기(13)는 이득조정기(11)를 거쳐 이득이 곱해진 프리앰블 신호열(p(n))과 데이터 신호열(d_k(n))을 시분할 하여 생성된 신호 프레임을 출력한다.

이와 같은 방법으로 신호 프레임을 생성했을 때, 연속된 신호 프레임으로 형성된 전송 데이터 스트림은 도 2와 같이 표시할 수 있다. 도 2에서 시간축에 수직한 축은 신호의 세기를 표시한다. 또한, T_F는 한 프레임 길이, T_PA는 프리앰블 신호열 길이다. k번 째 신호 프레임의 프리앰블에 곱해지는 이득 G_k는 정해진 규칙 또는 알고리즘에 따라서 매 프레임마다 가변 될 수 있다.

이러한 프레임 생성 방식으로 생성된 전송 데이터 스트림을 수신하는 수신기 의 경우 프레임 동기 획득을 위해 수신 신호를 프리앰블 신호와 상관(correlation)을 취할 때 프리앰블 신호열 구간에서의 상관기 출력 값이 프리앰블 신호열 이외 구간인 데이터 신호열에서의 상관기 출력 값보다 프리앰블 이득만큼 커져서 신호프레임 내에서의 프리앰블 신호열을 검출하는 것이 더 용이해지므로 프레임 동기 획득 성능을 향상시킬 수 있다.

즉, 프리앰블 이외의 신호열 구간인 데이터 신호열에서 프리앰블 신호열과 유사하거나 같은 신호열이 출연할 경우에 프리앰블 이득이 없는 종래의 신호 프레임 구성 방법의 경우에는 실제 프리앰블 신호열 구간과 구분할 방법이 없지만, 본 발명의 신호 프레임 구성 방식에 의하면 프리앰블 이외의 데이터 신호열 구간에서의 프리앰블 신호열과 유사하거나 같은 신호열 구간에 대한 상관기의 출력 값이 실제 프리앰블 신호열 구간에 대한 상관기 출력 값과 프리앰블 이득만큼 차이가 있으므로 프리앰블 신호열 구간을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 동기 획득, 채널 추정 및 신호처리에 매우 중요한 역할을 하는 프리앰블 신호열에는 가중치를 두어서 신호 세기를 높여서 송신하고 신호 프레임에서 대부분을 차지하는 프리앰블 신호열 이외의 데이터 신호열은 비교적 적은 전력으로 송신함으로써 동기 획득, 채널 추정 및 신호처리 성능에 손실을 초래하지 않으면서 전력 소모를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프리앰블 이득을 갖는 신호 프레임 생성 장치를 나타내 보인 블록도이고,

도 2는 도 1의 장치에 의해 연속된 신호 프레임으로 형성된 전송 데이터 스트림(data stream)을 신호 세기 형태로 나타내 보인 도면이다.

Claims (5)

1. 프리앰블 신호열과 데이터 신호열로 구성된 신호 프레임을 생성하는 장치에 있어서,

   정규화된 상기 프리앰블 신호열과 데이터 신호열에 대해 상기 프리앰블 신호열에만 1보다 크고 2보다는 작은 이득을 곱하여 출력하는 이득조정기와;

   이득이 곱해진 상기 프리앰블 신호열과 상기 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 시분할기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이득 조정기는 이득값을 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 장치.
3. 프리앰블 신호열과 데이터 신호열로 구성된 신호 프레임을 생성하는 방법에 있어서,

   가. 정규화된 상기 프리앰블 신호열과 데이터 신호열에 대해 상기 프리앰블 신호열에만 1보다 크고 2보다는 작은 이득을 곱하는 단계와;

   나. 이득이 곱해진 상기 프리앰블 신호열에 상기 데이터 신호열을 시분할 하여 신호 프레임을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 가 단계는

   각 신호 프레임 마다 상기 프리앰블 신호열에 곱해지는 이득 값을 가변시키는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 나 단계를 거쳐 생성된 신호 프레임들을 연속된 신호 프레임으로서 전송 데이터 스트림을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 프레임 생성 방법.

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