KR20120114823A - Apparatus for processing beacon signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 변조 비콘 신호 처리 장치에 관한 것으로, 상세하게는 파일럿 신호를 이용하지 않음과 동시에 저 신호잡음비 운용환경에 강인한 변조 비콘 신호 처리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a modulation beacon signal processing apparatus, and more particularly, to a modulation beacon signal processing apparatus that is robust to a low signal noise ratio operating environment while not using a pilot signal.
일반적 대역 확산 통신 시스템에서는 송신 신호에 반송파 및 역확산 동기를 위한 파일럿(Pilot) 신호가 포함되어 있어, 이러한 정보를 바탕으로 반송파의 주파수와 위상을 동시 검출하는 FPLL(Frequency Phase Loop Lock 주파수 위상 동조) 방식이 적용된 동기 구조를 취하고 있다. 그리고 역확산 코드 동기도 파일럿 신호 정보를 이용하면 한번의 검출로 비교적 안정적인 역확산이 가능하다. 또한 자동 이득 조절도 역확산된 변조 신호 전력을 기준으로 RF 신호의 안정적인 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다.In a typical spread spectrum communication system, a transmission signal includes a pilot signal for carrier and despread synchronization, and based on this information, frequency phase lock (FPLL) for simultaneously detecting the frequency and phase of a carrier wave. It has a synchronous structure to which the method is applied. In addition, the despread code synchronization also enables relatively stable despreading with one detection using the pilot signal information. Automatic gain control also enables stable analog-to-digital conversion of RF signals based on despread modulated signal power.
도 1은 종래의 변조 비콘 신호 처리기를 나타낸 블럭도이고, 도 2는 종래의 변조 비콘 신호 처리기에 포함된 반송파 주파수/위상 복원기(FPLL)의 구성을 나타낸 개략도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a conventional modulated beacon signal processor, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a carrier frequency / phase reconstructor (FPLL) included in the conventional modulated beacon signal processor.
도 1에 도시된 변조 비콘 신호 처리기는 안테나로 수신된 변조 비콘 신호를 증폭하는 가변 증폭기(10), 증폭된 신호(아날로그)를 디지털 신호로 변환하는 ADC(아날로그 디지털 변환기)(20), 변환된 디지털 신호를 기저대역으로 변환하는 기저대역 변환기(Down conversion to baseband)(30), 반송파 주파수 및 반송파 위상을 복원하는 반송파 주파수/위상 복원기(FPLL)(40), 코드를 동기시키는 코드 동기기(50), 클럭 오차를 보정함으로써 코드 동기의 신뢰성을 유지하도록 하도록 하는 코드 추적기(60), 최종 출력값으로 0 또는 1을 출력하는 슬라이서(Slicer)(70) 및 코드 추적기의 출력 신호를 이용하여 가변 증폭기(10)의 이득을 조정하는 자동 이득 조정기(80)로 이루어져 있다.The modulated beacon signal processor shown in FIG. 1 includes a
도 2는 반송파 주파수/위상 복원기(40)의 구조를 나타낸 것으로서 살펴보면 분기된 비콘 신호가 위상 감지기(Phase detector)(41)와 주파수 감지기(frequency detector)(42), 루프 필터(Loop filter)(43)와 NCO(Numerical Controlled Oscillator, 수치 제어 발진기)(44) 거쳐 각 감지기의 입력단으로 회귀함으로써 반송파 주파수와 위상을 보정한다. 이러한 보정에 의해 반송파 주파수와 위상이 동기화된다. 이상의 위상 감지기(41)와 주파수 감지기(42)는 파일럿 신호를 이용하여 위상차와 주파수차를 산출하게 된다.2 shows the structure of the carrier frequency /
그러나, 파일럿 신호는 별도의 채널을 이용하는 관계로 위성 통신과 같이 제한된 채널의 환경에서는 통신 회선을 증가시키기 위해 파일럿 신호를 배제하기도 한다.However, since pilot signals use separate channels, pilot signals may be excluded to increase communication lines in a limited channel environment such as satellite communication.
이와 같은 환경에서 변조 비콘 신호는 전력 확산 부호의 2위상 펄스 성형된 변조 비콘 웨이브폼으로서 종래의 일반적인 방식과 달리 송신 신호에 반송파 및 역환산 동기를 위한 파일럿 신호를 포함하지 않아, 잡음이 존재하는 실질적인 운용환경에서는 반송파의 주파수 및 위상 정보 예측의 부정확성으로 인해 복조시 급격하게 열화되는 문제가 있다.
In such an environment, the modulated beacon signal is a two-phase pulse-shaped modulated beacon waveform of a power spreading code, and unlike a conventional method, a transmission signal does not include a pilot signal for carrier and inverse conversion synchronization, so that noise exists. In an operating environment, there is a problem in that demodulation is rapidly degraded due to inaccuracy of carrier frequency and phase information prediction.
본 발명은 파일럿 신호를 이용하지 않음과 동시에 저 신호잡음비 운용환경에 강인한 변조 비콘 신호 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a modulation beacon signal processing apparatus that is robust to a low signal noise ratio operating environment while not using a pilot signal.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치는 디지털 형식의 변조 비콘 신호를 2n(n은 자연수) 포인트(point) FFT(Fast Fourier Transform) 변환하는 FFT부, 상기 각 포인트의 값의 크기를 비교하여 가장 큰 값의 FFT 포인트를 추출하는 CW 성분 추출부 및 상기 추출된 FFT 포인트의 값을 이용해 상기 변조 비콘 신호의 반송파 주파수를 동기화시키는 주파수 동기부를 포함할 수 있다.Modulation beacon signal processing apparatus of the present invention for achieving the above object is an FFT unit for converting a modulated beacon signal of the digital format 2 n (n is a natural number) point FFT (Fast Fourier Transform), the value of each point The CW component extractor extracts the FFT point having the largest value by comparing the magnitudes of the signals, and the frequency synchronizer synchronizes the carrier frequency of the modulated beacon signal by using the extracted value of the FFT point.
이때, 상기 n은 10일 수 있다.In this case, n may be 10.
또한, 상기 CW 성분 추출부는, 상기 각 포인트의 값을 0 ~ 2n-1에서 -2n/2 ~ 2n/2-1로 변환하는 FFT 출력 위치 변위부, 상기 FFT 출력 위치 변위부에서 변환된 각 포인트의 값을 비교하여 가장 큰 값의 FFT 포인트를 추출하는 포인트 추출부 및 상기 추출된 FFT 포인트의 값에 1/2n을 곱하는 곱셈기를 포함할 수 있다.In addition, the CW component extraction unit, the FFT output position displacement unit for converting the value of each point from 0 to 2 n -1 to -2 n / 2 to 2 n / 2-1, the conversion in the FFT output position displacement unit It may include a point extractor for extracting the FFT point of the largest value by comparing the value of each point and a multiplier to multiply the value of the extracted FFT point by 1/2 n .
여기서, 안테나로 수신된 아날로그 형식의 변조 비콘 신호를 증폭하는 증폭부, 상기 증폭된 변조 비콘 신호를 디지털 형식으로 변환하는 디지털 변환부, 상기 디지털 형식으로 변환된 변조 비콘 신호를 기저대역으로 변환한 후 상기 FFT부로 제공하는 기저대역 변환부 및 상기 CW 성분 추출부에서 추출된 FFT 포인트의 값이 기설정 범위를 만족하도록 상기 증폭부의 이득을 조정하는 이득 조정부를 더 포함할 수 있다.Here, an amplifying unit for amplifying an analog-type modulated beacon signal received by the antenna, a digital converter for converting the amplified modulated beacon signal to a digital format, after converting the modulated beacon signal converted to the digital format to a baseband The apparatus may further include a baseband converter provided to the FFT unit and a gain adjuster adjusting the gain of the amplifier so that the value of the FFT point extracted by the CW component extractor satisfies a preset range.
또한, 상기 이득 조정부는 상기 FFT 출력 위치 변위부에서 변환된 각 포인트의 값 중에서 가장 큰 값이 기설정 범위를 만족하도록 상기 증폭부의 이득을 조정할 수 있다.The gain adjusting unit may adjust the gain of the amplifier so that the largest value among the values of each point converted by the FFT output position displacement unit satisfies a preset range.
또한, 상기 주파수 동기부에 연결되며 역확산을 위한 코드 동기를 수행하는 코드 동기부 및 상기 코드 동기부에서 수행된 코드 동기가 송신측과의 클럭 오차로 인하여 훼손되는 것을 방지하기 위하여 상기 클럭 오차를 보정하는 코드 추적부를 더 포함할 수 있다.In addition, the clock error is coupled to the frequency synchronization unit to perform code synchronization for despreading and the code synchronization performed in the code synchronization unit to prevent the clock error from being corrupted due to a clock error with the transmitter. The code tracking unit may further include a correcting code tracking unit.
여기서, 상기 코드 추적부에서 출력되는 변조 비콘 신호의 반송파 위상을 동기화시키는 반송파 위상 동기부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a carrier phase synchronizer configured to synchronize a carrier phase of a modulated beacon signal output from the code tracker.
또한, 상기 코드 동기부는 상기 코드 동기가 수행된 코드를 획득한 이후 기설정 심볼 구간동안 코드 동기를 추가로 수행할 수 있다.
The code synchronizer may further perform code synchronization during a predetermined symbol period after acquiring the code on which the code synchronization has been performed.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치는 변조 비콘 신호에서 가장 큰 값, 즉 CW 성분을 이용해 반송파 주파수를 동기시킴으로써 저 신호잡음비 환경에서 신뢰성 있는 주파수 동기가 가능하다.As described above, the modulated beacon signal processing apparatus of the present invention enables reliable frequency synchronization in a low signal noise ratio environment by synchronizing a carrier frequency using a largest value, that is, a CW component, in a modulated beacon signal.
또한, 변조 비콘 신호를 증폭시키는 증폭기의 이득을 주파수 동기에 이용되는 CW 성분을 통하여 조정함으로써 용이하게 소망하고자 하는 레벨로 변조 비콘 신호를 증폭시킬 수 있다.Further, by adjusting the gain of the amplifier for amplifying the modulated beacon signal through the CW component used for frequency synchronization, the modulated beacon signal can be easily amplified to a desired level.
또한, 코드 동기화 코드 추적 후에 반송파 위상을 동기시킴으로써 종래 칩(chip) 단위로 이루어지던 반송파 위상 동기를 심볼 단위로 수행할 수 있어 반송파 위상의 동기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, by synchronizing the carrier phase after the code synchronization code tracking, it is possible to perform the carrier phase synchronization, which is conventionally performed on a chip basis, in symbol units, thereby improving the reliability of the carrier phase synchronization.
또한, 일부 심볼에 대한 코드 동기를 수행하는 경우 코드 동기가 이루어진 심볼에 연속된 이후 심볼에 대한 코드 동기를 추가로 수행함으로써 코드 동기화 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
In addition, in the case of performing code synchronization on some symbols, code synchronization reliability may be improved by additionally performing code synchronization on a symbol subsequent to the symbol on which the code synchronization has been performed.
도 1은 종래의 변조 비콘 신호 처리기를 나타낸 블럭도.
도 2는 종래의 변조 비콘 신호 처리기에 포함된 반송파 주파수/위상 복원기(FPLL)의 구성을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치를 나타낸 블럭도.
도 4는 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치에서 반송파 주파수 동기부를 나타낸 개략도.
도 5는 반송파 위상 동기부를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치에서 코드 동기부(150)를 나타내내 개략도.
도 7은 변조 비콘 신호 처리 장치의 처리 대상인 변조 비콘 신호를 나타낸 개략도.1 is a block diagram illustrating a conventional modulated beacon signal processor.
2 is a schematic diagram showing the configuration of a carrier frequency / phase reconstructor (FPLL) included in a conventional modulated beacon signal processor.
3 is a block diagram showing an apparatus for processing a modulated beacon signal of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing a carrier frequency synchronization unit in the modulated beacon signal processing apparatus of the present invention.
5 is a schematic diagram showing a carrier phase synchronizer.
6 is a schematic diagram showing a
7 is a schematic diagram showing a modulated beacon signal to be processed by the modulated beacon signal processing apparatus;
이하, 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the modulation beacon signal processing apparatus of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings.
도 3은 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치를 나타낸 블럭도이고, 도 4는 도 3에 도시된 변조 비콘 신호 처리 장치에서 반송파 주파수 동기부(200)를 나타낸 개략도이다.3 is a block diagram illustrating a modulated beacon signal processing apparatus of the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram showing a
도 3에 도시된 변조 비콘 신호 처리 장치는 디지털 형식의 변조 비콘 신호를 2n(n은 자연수) 포인트(point) FFT(Fast Fourier Transform) 변환하는 FFT부(210), 상기 각 포인트의 값의 크기를 비교하여 가장 큰 값의 FFT 포인트를 추출하는 CW 성분 추출부(230) 및 상기 추출된 FFT 포인트의 값을 이용해 상기 변조 비콘 신호의 반송파 주파수를 동기화시키는 주파수 동기부(250)를 포함하고 있다. 이때 FFT부, CW 성분 추출부, 주파수 동기부는 변조 비콘 신호 처리 장치 중 반송파 주파수 동기부(200)를 구성하며, 보다 구체적인 구성은 도 4와 같다.The modulation beacon signal processing apparatus shown in FIG. 3 includes an
도 7은 변조 비콘 신호 처리 장치의 처리 대상인 변조 비콘 신호를 나타낸 개략도이다.7 is a schematic diagram showing a modulated beacon signal that is a processing target of the modulated beacon signal processing apparatus.
도 7에는 전력 확산 부호의 2위상 펄스 성형된 변조 비콘 신호의 주파수 스펙트럼 파형 및 기저대역 신호 궤적이 도시되어 있다.7 shows the frequency spectral waveform and the baseband signal trajectory of a two-phase pulse shaped modulated beacon signal of a power spreading code.
도 7에 도시된 변조 비콘 신호는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The modulation beacon signal shown in FIG. 7 may be represented by
여기서, C는 SHF 비콘 신호 전력이고,Where C is the SHF beacon signal power,
Fc는 SHF 비콘 신호 캐리어 주파수(안정도 : 2kHz)이며,F c is the SHF beacon signal carrier frequency (stability: 2 kHz),
θ는 캐리어 변조지수(0.9rad-pk)이고,θ is the carrier modulation index (0.9rad-pk),
D(t)는 비콘 변조 데이터이며,D (t) is beacon modulation data,
PN(t)는 비콘 확산 신호이다.PN (t) is a beacon spreading signal.
수학식 1을 다음의 수학식 2와 같이 분석하면, 비콘 신호에서 CW(Continuous Wave) 성분이 중심에 포함되어 있음을 알 수 있다.If
변조 비콘 데이터 전송율은 625bps일 수 있으며, 변조 비콘 데이터는 250bit의 프레임으로 구성되면 프레임 포멧은 다음의 표1과 같아야 한다.The modulation beacon data rate may be 625bps. If the modulation beacon data consists of 250bit frames, the frame format should be as shown in Table 1 below.
도 7에 도시된 바와 같이 변조 비콘 신호는 확산 신호 동기를 위한 별도의 파일럿 채널이 없으며, 비콘 데이터와 단말의 안테나 위성 지향을 위한 톤 신호와의 간섭이 없도록 비콘 확산 신호가 Bi-Phase로 라인부호화가 되어 있다.As shown in FIG. 7, the modulated beacon signal has no separate pilot channel for spreading signal synchronization, and the beacon spreading signal is line-coded to Bi-Phase so that there is no interference between the beacon data and the tone signal for antenna satellite orientation of the terminal. Has become.
본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치는 FFT부(210), CW 성분 추출부(230), 주파수 동기부(250)를 포함함으로써 이상에서 살펴본 변조 비콘 신호의 CW 성분(CW Beacon Signal)을 이용하여 반송파 주파수를 동기시킨다.Modulation beacon signal processing apparatus of the present invention includes the
FFT부(210)는 디지털 형식의 변조 비콘 신호를 2n(n은 자연수) 포인트(point) FFT(Fast Fourier Transform) 변환한다. n은 예를 들어 10일 수 있으며 이 경우 FFT부는 1024 포인트 FFT 변환을 수행한다.The
디지털의 신호에서 샘플링 하나하나가 포인트가 되며, 따라서 2n(n은 자연수) 포인트는 FFT에서 주파수의 분해능이 된다.Each sampling in a digital signal is a point, so 2 n (n is a natural number) point is the resolution of the frequency in the FFT.
n=10일 때 총 1024의 FFT 포인트가 출력된다.When n = 10, a total of 1024 FFT points are output.
CW 성분 추출부(230)는 각 포인트의 값을 비교하여 가장 큰 값의 FFT 포인트를 추출한다. 각 포인트에서 가장 큰 값은 변조 비콘 신호에서 CW 성분에 해당한다.The
구체적으로 CW 성분 추출부(230)는, 추출된 각 포인트의 값을 0 ~ 2n-1에서 -2n/2 ~ 2n/2-1로 변환하는 FFT 출력 위치 변위부(231), FFT 출력 위치 변위부에서 변환된 각 포인트의 값을 비교하여 가장 큰 값의 FFT 포인트를 추출하는 포인트 추출부(233) 및 추출된 FFT 포인트의 값에 1/2n을 곱하는 곱셈기(235)를 포함할 수 있다.Specifically, the CW
예를 들어 n=10일 때 FFT부에서 출력되는 1024의 FFT 포인트는 FFT 출력 위치 변위부(231)에 의해 0 ~ 1023에서 -512 ~ 511로 변환된다. 다음 포인트 추출부(233)에서는 가장 큰 값을 갖는 FFT 포인트를 추출하고 곱셈기(235)에서는 추출된 FFT 포인트에 1/1024를 곱하여 -0.5 ~ 0.499의 값이 나오도록 스케일링(scaling)한다. 이렇게 스케일링된 값이 순간 주파수 에러, 즉 주파수 오프셋 값이 된다. 이때의 주파수 오프셋 값을 이용하여 주파수 동기부(250)는 주파수 동기화를 달성한다.For example, when n = 10, an FFT point of 1024 output from the FFT unit is converted from 0 to 1023 to -512 to 511 by the FFT output
주파수 동기부(250)는 CW 성분 추출부(230)에서 추출된 FFT 포인트의 값을 이용해 변조 비콘 신호의 반송파 주파수를 동기화시키는 요소로, 곱셈기에 연결되는 루프 필터(236), 루프 필터에서 출력되는 신호의 위상에 대응하는 디지털 sin파를 생성하는 NCO(Numerical Controlled Oscillator, 수치 제어 발진기)와 FFT부의 전단으로 피드백된 NCO의 출력 신호를 FFT부의 입력 신호, 즉 디지털 형식의 변조 비콘 신호와 곱하는 제2 곱셈기(238)를 포함할 수 있다.The
루프 필터, NCO, 제2 곱셈기는 종래와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Since the loop filter, the NCO, and the second multiplier are the same as in the related art, detailed description thereof will be omitted.
전체적으로 주파수 동기부는 CW 성분을 이용하여 주파수 오프셋 값을 도출하고 피드백을 통해 주파수 오프셋 값이 0이 되도록 한다. 이 과정에서 이용되는 CW 성분은 강한 에너지를 갖고 있으므로 저 신호잡음비의 환경에서도 신뢰성 있게 추출될 수 있다. 그 결과 저 신호잡음비의 환경에서도 신뢰성 있는 반송파 주파수 동기가 가능하다.Overall, the frequency synchronizer derives the frequency offset value using the CW component and makes the frequency offset value zero through feedback. The CW component used in this process has strong energy and can be reliably extracted even in an environment with low signal noise ratio. As a result, reliable carrier frequency synchronization is possible even in an environment with low signal noise ratio.
한편, 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치는 안테나로 수신된 아날로그 형식의 변조 비콘 신호를 증폭하는 증폭부(110), 상기 증폭된 변조 비콘 신호를 디지털 형식으로 변환하는 디지털 변환부(120), 상기 디지털 형식으로 변환된 변조 비콘 신호를 기저대역으로 변환한 후 상기 FFT부로 제공하는 기저대역 변환부(130) 및 상기 CW 성분 추출부에서 추출된 FFT 포인트의 값이 기설정 범위를 만족하도록 상기 증폭부의 이득을 조정하는 이득 조정부(180)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the modulation beacon signal processing apparatus of the present invention is an
이때, 증폭부(110), 디지털 변환부(120), 기저대역 변환부(130) 및 이득 조정부(180)의 각 구성은 종래와 같을 수 있다. 단, 이득 조정부(180)의 위치에 대해서는 차이가 있음을 주의한다.In this case, the components of the
여러 이유에 의해 디지털 변환부(ADC)(120)에 입력되는 아날로그 신호의 크기는 변할 수 있다. 이 경우 신호의 크기가 너무 크면 saturation에 의한 왜곡이 발생할 수 있고 반대로 너무 작으면 양자화 잡음이 커질 수 있다. 이 때문에 일정한 크기의 신호가 되도록 신호의 크기를 조정할 필요가 있다.The magnitude of the analog signal input to the digital converter (ADC) 120 may vary for various reasons. In this case, if the signal is too large, distortion due to saturation may occur. On the contrary, if the signal is too small, the quantization noise may be large. For this reason, it is necessary to adjust the magnitude of a signal so that it becomes a fixed magnitude | size signal.
본 발명에서는 변조 비콘 신호의 CW 성분의 크기를 이용해 적절한 크기의 신호가 되도록 증폭부(120)의 이득을 조정한다. 이때 조정되는 이득은 이득 조정부(180)에서 결정된다. 비콘 신호는 대역 확산기술을 이용하기 때문에 수신 신호의 크기보다 잡음의 크기가 더 클 수 있다. 따라서, 수신 신호의 크기를 보고 이득을 조정하면 원하는 성능을 얻을 수가 없다. 본 발명에서는 주파수 도메인(domain)에서 CW 성분의 크기가 다른 대역의 신호보다 훨씬 크다는 점을 이용하여 CW 성분의 크기가 원하는 크기가 되도록 이득을 설정하는 방법을 이용한다. CW 성분 추출부(230)에서 1024 포인트 FFT 출력에서 가장 큰 값을 갖는 위치가 CW 성분 위치이다. 여기서 그 절대값이 CW 성분의 크기를 나타낸다고 볼 수 있다. 즉, FFT 출력에서 가장 큰 값이 CW 성분의 크기를 나타내고 이 값이 원하는 값이 되도록 이득을 조절하면 복조하고자 하는 수신 신호의 크기를 일정하게 만드는 이득 조정을 성공적으로 수행할 수 있다.In the present invention, the gain of the
이를 위해 이득 조정부(130)의 입력 신호를 종래 코드 추적부의 출력 신호에서 CW 성분 추출부의 신호로 하고 있다.To this end, the input signal of the
CW 성분 추출부(230)가 FFT 출력 위치 변위부(231), 포인트 추출부(233), 곱셈기(235)를 포함하고 있을 경우 이득 조정부는 위 3개 요소 중 어느 한 요소의 출력 신호를 입력 신호로 할 수 있다. 도 3에서는 FFT 출력 위치 변위부의 출력 신호를 입력 신호로 하는 예가 도시되어 있다. 이때 이득 조정부는 상기 FFT 출력 위치 변위부에서 변환된 각 포인트의 값 중에서 가장 큰 값이 기설정 범위를 만족하도록 상기 증폭부의 이득을 조정할 수 있다. FFT 출력 위치 변위부의 출력 신호는 예를 들어 n=10일때 -512 ~ 511 범위의 값을 갖는 복수의 값을 포함하므로 이득 조정부는 도 4에 개시된 바와 같이 최대값을 추출하는 요소인 'Find max value' 블록을 포함하여야 한다. When the
도 4를 참조하면 이득 조정부(180)는 FFT로부터의 CW 성분의 크기 정보를 원하는 threshold level과 비교하여 그 에러를 누적하여 이 결과를 이용해 디지털 변환부(120) 바로 앞 단에 위치한 증폭부(110), 예를 들어 가변 증폭기(variable amplifier)의 이득(gain)을 조절하여 원하는 크기의 신호가 되도록 이득 조정을 수행한다Referring to FIG. 4, the
이상의 이득 조정부(180)는 입력 신호로서 저 신호잡음비 환경에 강인한 CW 성분을 이용함으로써 저 신호잡음비 환경에서 신뢰성 있는 이득 조정을 수행할 수 있다.The
한편, 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치는 상기 주파수 동기부에 연결되며 역확산을 위한 코드 동기를 수행하는 코드 동기부(150) 및 상기 코드 동기부에서 수행된 코드 동기가 송신측과의 클럭 오차로 인하여 훼손되는 것을 방지하기 위하여 상기 클럭 오차를 보정하는 코드 추적부(160)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the modulation beacon signal processing apparatus of the present invention is connected to the frequency synchronization unit, the
도 6은 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치에서 코드 동기부(150)를 나타내내 개략도이다.6 is a schematic diagram showing the
대역확산 통신에서 역확산을 위한 코드 동기는 수신기 local PN code와 수신 데이터와의 동기를 맞추는 기능을 보여 준다. 비콘 수신기에 사용되는 대역확신 코드는 주기가 2047인 PN 코드이다.Code spreading for despreading in spread spectrum communication shows the ability to synchronize the receiver local PN code with the received data. The bandwidth assurance code used for the beacon receiver is a PN code with a period of 2047.
종래에는 코드 획득(Code acquisition) 과정에서 한 주기 2047bit 중에서 첫 250개의 이진 PN 코드와 수신 데이터 사이에 코릴레이션(correlation)을 취하면서 쓰레쉬홀드(threshold) 값을 넘는 경우 코드 동기를 얻게 된다. 입력 신호는 2.5MHz로 동작하고 PN 코드는 156.25kHz로 동작하기 때문에 16개의 입력신호마다 하나씩 선택하여 PN 코드와 코릴레이션(correlation)을 구하며 이 값이 쓰레쉬홀드(threshold)를 넘는지 넘지않는지 비교하여 코드 동기가 이루어졌는지의 여부를 판단한다.In the code acquisition process, a code synchronization is obtained when a threshold value is exceeded while performing a correlation between the first 250 binary PN codes and a received data in 2047 bits of a cycle. Since the input signal operates at 2.5 MHz and the PN code operates at 156.25 kHz, one is selected for every 16 input signals to obtain the PN code and correlation, and compares this value to the threshold or not. To determine whether or not code synchronization has been achieved.
그러나 코드 동기를 위한 파일럿 신호가 없는 비콘 신호의 경우, 한 주기의 bit 중에서 일부 심볼만을 대상으로 하는 코드 동기는 잡음 환경하에서 잘못된 판단을 내릴 수 있으므로 성능이 일정치 않고 안정적 운용에 문제점을 가진다.However, in the case of a beacon signal without a pilot signal for code synchronization, code synchronization targeting only some symbols in one bit of a cycle may make a wrong decision in a noise environment, thereby causing a problem of inconsistent performance and stable operation.
따라서, 도 6에 도시된 코드 동기부(150)는 획득된 동기가 맞는지 검증하는 부분이 추가되어 있다. 이때의 검증은 이미 획득된 동기를 이용해 코드 획득 이후로 몇 심볼 구간동안 더 코릴레이션(correlation) 작업을 수행하여 지속적으로 쓰레쉬홀드(threshold) 값을 넘는지 판단하는 과정을 행한다. 이는 잡음 등의 이유로 인해 코드동기를 잘못 수행할 가능성을 예방하기 위해서 필요하다. 이때의 추가적으로 이루어지는 심볼 구간은 4개일 수 있다. 즉 실험을 통해 살펴본 결과 4번(처음의 코드 동기와 합쳐 총 5번의 코드 동기를 수행)의 검증 정도면 충분한 것으로 판단하였다. 검증과정에서 코드 동기후 PN 코드는 순서대로 c250, c251,... 로 발생되고 코드 획득 후 들어오는 수신 신호 16개 마다 하나씩 곱해지게 된다. 이런 식으로 250칩에 대한 코릴레이션(correlation)이 완료되면 그 출력의 크기를 쓰레쉬홀드(threshold) 값과 비교하여 정상적인 코드 동기가 이루어져 있는지 확인한다.Therefore, the
정리하면, 본 발명의 코드 동기부는 코드 동기가 수행된 코드를 획득한 이후 기설정 심볼 구간동안 코드 동기를 추가로 수행할 수 있다.In summary, the code synchronizer of the present invention may further perform code synchronization during a predetermined symbol period after acquiring a code on which code synchronization has been performed.
코드 추적부(160)는 송수신기 사이에서 발생될 수 있는 클럭 오차로 인하여 코드 동기부(150)에서 이루어진 코드 동기가 풀릴 가능성을 방지한다. 이를 위해 코드 추적부는 실시간으로 송수신기 간의 클럭 오차를 보정하면서 코드 동기를 추적해 가는 기능을 수행한다. 코드 추적부는 종래와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.The
한편, 본 발명의 변조 비콘 신호 처리 장치는 상기 코드 추적부(160)에서 출력되는 변조 비콘 신호의 반송파 위상을 동기화시키는 반송파 위상 동기부(140)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the modulated beacon signal processing apparatus of the present invention may further include a
반송파 위상 동기부(140)는 반송파 주파수 동기부(200)와 같이 배치될 수도 있다. 다만, 본 발명에서와 같이 코드 추적부의 후단에 위치함시킴으로써 반송파 위상 동기의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The
도 5는 반송파 위상 동기부를 나타낸 개략도로서, 전체적으로 종래의 반송파 주파수/위상 복원기에 포함되는 위상 감지기와 구성이 유사하다. 다만, 입력 신호로서 칩의 주파수 2.5MHZ가 아닌 코드 추적부에서 출력되는 심볼의 주파수 625Hz가 이용된다는 것이 다르다. 즉, 본 발명의 반송파 위상 동기부는 모드 추적부의 후단에 배치됨으로써 칩 단위의 위상 동기 대신 심볼 단위의 위상 동기가 가능하다. 따라서 보다 큰 단위의 심볼을 대상으로 하여 위상 동기가 이루어짐으로써 반송파 위상 동기의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.5 is a schematic diagram showing a carrier phase synchronizer, which is similar in configuration to a phase detector included in a conventional carrier frequency / phase decompressor as a whole. However, the frequency of the symbol 625Hz output from the code tracking unit is used as the input signal, not the frequency 2.5MHZ of the chip. That is, the carrier phase synchronizer of the present invention is disposed at the rear end of the mode tracker to enable phase synchronization in symbol units instead of phase synchronization in chip units. Therefore, the phase synchronization is performed for a symbol of a larger unit, thereby improving the reliability of the carrier phase synchronization.
슬라이서(170)는 반송파 위상 동기부의 출력 신호 또는 반송파 위상 동기부가 반송파 주파수 동기부와 같이 배치된 경우 코드 추적부의 출력 신호에서 비트 데이터를 결정(1 또는 0)한다. 슬라이서는 종래와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.The
한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
변조 비콘 신호를 수신하여 처리하는 장치에 적용할 수 있다.It can be applied to an apparatus for receiving and processing a modulated beacon signal.
특히, 주변 잡음 등에 의해 저 신호잡음비를 나타내는 환경에서 사용되는 장치에 적용하는 것이 유리하다.
In particular, it is advantageous to apply it to the apparatus used in the environment which shows low signal noise ratio by ambient noise etc.
110...증폭부 120...디지털 변환부
130...기저대역 변환부 140...반송파 위상 동기부
150...코드 동기부 160...코드 추적부
170...슬라이서 180...이득 조정부
200...반송파 주파수 동기부 210...FFT부
230...CW 성분 추출부 231...FFT 출력 위치 변위부
233...포인트 추출부 235...곱셈기
250...주파수 동기부110
130
150 ...
170 ...
200 ...
230 ... CW
233
250 ... frequency sync
Claims (8)
상기 각 포인트의 값의 크기를 비교하여 가장 큰 값의 FFT 포인트를 추출하는 CW 성분 추출부; 및
상기 추출된 FFT 포인트의 값을 이용해 상기 변조 비콘 신호의 반송파 주파수를 동기화시키는 주파수 동기부;
를 포함하는 변조 비콘 신호 처리 장치.
An FFT unit for converting a digitally modulated beacon signal 2 n (n is a natural number) point FFT (Fast Fourier Transform);
A CW component extraction unit for extracting the FFT point having the largest value by comparing the magnitude of the value of each point; And
A frequency synchronizer for synchronizing a carrier frequency of the modulated beacon signal using the value of the extracted FFT point;
Modulation beacon signal processing apparatus comprising a.
상기 n은 10인 것을 특징으로 하는 변조 비콘 신호 처리 장치.
The method of claim 1,
N is 10, characterized in that the modulated beacon signal processing apparatus.
상기 CW 성분 추출부는,
상기 각 포인트의 값을 0 ~ 2n-1에서 -2n/2 ~ 2n/2-1로 변환하는 FFT 출력 위치 변위부;
상기 FFT 출력 위치 변위부에서 변환된 각 포인트의 값을 비교하여 가장 큰 값의 FFT 포인트를 추출하는 포인트 추출부; 및
상기 추출된 FFT 포인트의 값에 1/2n을 곱하는 곱셈기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 비콘 신호 처리 장치.
The method of claim 1,
The CW component extraction unit,
An FFT output position displacement unit for converting the value of each point from 0 to 2 n -1 to -2 n / 2 to 2 n / 2-1;
A point extracting unit for extracting the FFT point having the largest value by comparing the value of each point converted by the FFT output position displacement unit; And
And a multiplier multiplying the extracted FFT point value by 1/2 n .
안테나로 수신된 아날로그 형식의 변조 비콘 신호를 증폭하는 증폭부;
상기 증폭된 변조 비콘 신호를 디지털 형식으로 변환하는 디지털 변환부;
상기 디지털 형식으로 변환된 변조 비콘 신호를 기저대역으로 변환한 후 상기 FFT부로 제공하는 기저대역 변환부; 및
상기 CW 성분 추출부에서 추출된 FFT 포인트의 값이 기설정 범위를 만족하도록 상기 증폭부의 이득을 조정하는 이득 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 비콘 신호 처리 장치.
The method of claim 3, wherein
An amplifier for amplifying an analog modulated beacon signal received by the antenna;
A digital converter converting the amplified modulated beacon signal into a digital format;
A baseband converter for converting the modulated beacon signal converted into the digital format into a baseband and providing the modulated beacon signal to the FFT unit; And
And a gain adjusting unit for adjusting the gain of the amplifier so that the value of the FFT point extracted by the CW component extracting unit satisfies a preset range.
상기 이득 조정부는 상기 FFT 출력 위치 변위부에서 변환된 각 포인트의 값 중에서 가장 큰 값이 기설정 범위를 만족하도록 상기 증폭부의 이득을 조정하는 것을 특징으로 하는 변조 비콘 신호 처리 장치.
The method of claim 4, wherein
And the gain adjusting unit adjusts the gain of the amplifying unit so that the largest value among the values of each point converted by the FFT output position displacement unit satisfies a preset range.
상기 주파수 동기부에 연결되며 역확산을 위한 코드 동기를 수행하는 코드 동기부; 및
상기 코드 동기부에서 수행된 코드 동기가 송신측과의 클럭 오차로 인하여 훼손되는 것을 방지하기 위하여 상기 클럭 오차를 보정하는 코드 추적부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 비콘 신호 처리 장치.
The method of claim 1,
A code synchronizer connected to the frequency synchronizer and performing code synchronization for despreading; And
And a code tracking unit to correct the clock error in order to prevent the code synchronization performed by the code synchronization unit from being damaged due to a clock error with a transmitter.
상기 코드 추적부에서 출력되는 변조 비콘 신호의 반송파 위상을 동기화시키는 반송파 위상 동기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 비콘 신호 처리 장치.
The method according to claim 6,
And a carrier phase synchronizer for synchronizing a carrier phase of a modulated beacon signal output from the code tracking unit.
상기 코드 동기부는 상기 코드 동기가 수행된 코드를 획득한 이후 기설정 심볼 구간동안 코드 동기를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 변조 비콘 신호 처리 장치.The method according to claim 6 or 7,
And the code synchronizer is further configured to perform code synchronization during a predetermined symbol period after acquiring the code on which the code synchronization has been performed.
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