KR950003667B1

KR950003667B1 - 비.에프.에스.케이(BFSK) 복조방식을 이용한 엠.에스.케이(MSK;minimum shift keying)의 변복조 장치

Info

Publication number: KR950003667B1
Application number: KR1019920026087A
Authority: KR
Inventors: 김도욱; 김호영; 김기홍; 정용주; 김대호; 박영옥
Original assignee: 재단법인 한국전자통신연구소; 양승택
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1995-04-17
Also published as: KR940017253A

Abstract

내용 없음.

Description

비.에프.에스.케이(BFSK) 복조방식을 이용한 엠.에스.케이(MSK;minimum shift keying)의 변복조 장치

제1도는 일반적으로 MSK 변조방식에 의한 송신기의 구성도.

제2도는 본 발명의 BFSK 복조방식을 이용한 MSK 복조기의 구성예시도.

제3도는 본 발명의 역방향 차분 부호화를 한 MSK 변조기의 구성예시도.

제4도는 본 발명의 역방향 차분 복호화를 한 MSK 복조기의 구성예시도.

제5도는 본 발명의 차분 부호화/복호화기의 일실시예시도.

제6도는 본 발명의 변복조과정의 신호파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 판별기 22,23 : 적분기

24,25 : 저역여파기 26,27 : 혼합기

28 : 비트클럭재생기 29 : 중간주파수 재생회로

30,34 : 대역여파기 32 : 국부발진기

33 : 증폭기 34 : 안테나

41 : 역방향 차부 부호화기 51 : 역방향 차분 부호화기

본 발명은 디지틀 변복조방식중 MSK의 변조파형의 특성을 이용하여 BFSK 방식으로 MSK 변조 신호를 복원해낼 수 있는 MSK의 수신 및 데이터의 차분 부호화(differential encoding)를 수행하는 MSK의 변복조 장치에 관한 것이다.

전종래의 MSK 변복조 시스팀의 복조방식은 같은 동상(in-phase)채널과 직교(quadrature-phase)채널로 분리하여 신호를 검출하는 방식이다. 이러한 기존의 방식은 동상신호와 직교신호사이의 위상차가 정확히 90°차가 나야 신호를 정확히 검출해낼 수 있다. 만약 두 채널의 위상차가 하드웨어적인 요인으로 정확히 90°를 유지하지 못한다면 이상적인 MSK 변복조 시스팀의 성능보다 저하하는 요인이 되고, 기조의 방식으로는 동기방식으로 수신기를 설계해야하므로 하드웨어적으로도 복잡하고 설계시에도 기술적인 어려움이 많다는 문제점이 있었다.

따라서 상기 종래의 방식에 의한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 하드웨어적으로 간단하고, 두 채널간의 신호에 대한 위상차를 정확히 유지할 필요가 없는(동기방식 또는 비동기방식의) BFSK 복조방식을 이용하는 MSK 변조신호를 복원하는 MSK의 복조하고, 제안한 방식의 성능을 향상시키기 위해 변조데이타를 차분부호화하여 복조하는 MSK의 변복조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전송하고자 하는 데이터를 역방향 자동 부호화시키는 역방향 차동부호화 수단과, 상기 역방향 차동부호화 수단의 출력을 직병렬 변환기를 통해 동상과 직교채널로 분리하고, 직교채널에서는 지연소자를 통해 동상데이터에 대해 직교데이터를 지연시키고, 동상데이타와 직교데이터를 신호를 쉐이핑(shaping)하기 위해 각각에 대해 정현파 발생기의 출력과, 상기 정현파를 위상천이 시킨 신호를 혼합기를 통해 각각 변조시키고, 혼합기의 출력을 반송파주파수의 정현파 발생기의 출력과 이를 위상 천이시킨 신호로 각각 변조시켜 결합기로 결합하여 MSK 변조신호를 생성하는 송신 수단을 구비하는 변조수단과; 입력되어 처리된 중간 주파수대의 MSK 변조신호에 중간주파수에 동기화된 cos(wift)와 sin(sift)신호를 생성하는 중간주파 재생수단과, 상기 중간주파 재생수단의 출력신호를 각각 국부적으로 입력하는 혼합수단과, 상기 혼합수단의 출력신호를 필터링하는 저역여파수단과 적분수단으로 구성된 매치드(matched) 필터와, 상기 매치드 필터의 신호를 입력받아 신호레벨을 비교하여 1 또는 -1로 판별하여 데이터를 출력하는 판별수단과, 중간주파 재생수단의 출력을 입력으로 받아 클럭을 추출하여 상기 적분수단과 판별수단으로 제공하는 클럭 재생수단을 구비하는 변조 수신수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 다른 실시예에 따른 복조장치는, 상기 복조수단의 최종출력단에 입력되어 처리된 중간 주파수대역의 MSK 변조신호에서 중간 주파수에 동기화된 cos(wift)와 sin(wift)신호를 생성하는 중간주파 재생수단을 더 부가하여 구성한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 일반적인 MSK 변조방식에 의한 MSK 송신기의 구성도로서, 도면에서 1은 직병렬 변환기(serial to parallel converter), 2는 지연소자(D 플립플롭으로 구성), 3,4,9,10은 혼합기(mixer), 5,6은 정현파 발진기, 7,8은 90°위상천이기, 11은 결합기(Combiner), 12는 대역여파기, 13은 전력증폭기, 14는 안테나를 각각 나타낸다.

입력데이터를 직병렬 변환기(1)를 통해 동상과 직교채널로 분리하고, 이때 입력데이터의 데이터 전송속도를 R_b=1/T_b라할때 동상데이터와 직교데이터의 데이터전송속도는 R_s=0.5R_b가 되도록 한다. 직교채널에서는 지연소자(2)를 통해 동상데이터에 대해 직교 데이터를 T_b만큼 지연시키고, 이렇게 발생된 동상데이터와 직교데이터는 신호를 쉐이핑(shaping)하기 위해 cos(nt/2T_b)즉, 1/4T_b의 주파수를 갖는 정현파 발생기(5)의 출력과 이 정현파를 90°위상천이 시킨 신호(7의 출력)을 혼합기 3과 혼합기 9를 통해 각각 변조시킨다. 그리고 또다른 혼합기 3,9의 출력을 반송파주파수의 정현파 발생기(6)의 출력과 이를 90°위상 천이시킨 신호(8의 출력)로 각각 변조시킨다. 7,8은 각각의 입력신호를 90°의 위상을 지연시키는 90°위상 천이기이다. 위의 과정을 통해 출력되는 동상 신호 m₁(t)(4의 출력)와 직교신호 m_q(t)(10의 출력)을 결합기(11)로 결합하여 MSK 변조신호를 생성하고, 그리고 송신기의 최종단에는 MSK 변조신호를 대역여파기(12)로 대역을 제한하고, 전력증폭기(13)로 원하는 출력으로 신호를 증폭하여 안테나(14)를 통해 전파를 전파한다.

제2도는 본 발명에 따른 BFSK 복조방식을 이용한 MSK 복조방식의 수신기의 구성에 따른 일실시예시도로서, 21은 판별기, 22,23은 적분기, 24,25는 저역여파기, 26,27,31은 혼합기, 28은 데이터 샘플링 클럭 재생회로, 29는 중간주파수 또는 반송파 재생회로, 30,34은 대역여파기, 32은 국부발진기, 33은 증폭기, 35는 안테나를 각각 나타낸다.

안테나(35)로 수신된 MSK 변조신호는 대역여파기(34)를 거쳐 원하는 대역의 신호만 출력시키고, 이를 증폭기(33)로 다음단에서의 입력 신호레벨까지 증폭시킨다. 이를 국부발진기(32)의 출력신호를 통해 혼합기(31)가 중간주파수로 떨어뜨린다. 그리고 이 신호를 다시한번 필터링하고 증폭하여 BFSK 복조기의 입력신호로 출력한다. 이때 중간 주파수대의 MSK 변조신호에서 중간주파 재생회로(29)를 통해 중간주파수에 동기화된 cos(wift)와 sin(wift)신호를 생성해 내고 이 신호를 각각 혼합기(26,27)의 국부 입력신호로 출력시킨다. 이렇게 해서 생성된 각단의 출력신호를 저역여파기(24,25)와 적분기(22,23)로 구성된 매치드(matched)필터를 통해 신호레벨을 판별기(1)로 비교하여 1 또는 -1로 판별하여 데이터를 출력한다.

이때 적분기(22,23)의 적분구간과 판별기(21)의 판별 타이밍클럭은 중간주파 재생회로(ICRC; 29)의 출력을 입력으로 받는 데이타 클럭 재생회로(DRC; 28)에서 생성해 낸다.

제1도에 의해 발생되는 각 단의 신호파형과 제2도에 의해 검출된 데이터를 제6도에 나타내었다.

제6도 78에서 보듯이 MSK 변조파형은 f₊=f_c+1/2T_b이고 f_-=f_c-1/2T_b인 BFSK의 변조신호의 형태를 갖는다. 따라서 f₊. f_-두 주파수를 갖는 BFSK 복조방식으로 신호를 검출할 수 있음을 알수 있다. 이를 제6도의 각단의 신호파형을 더 자세히 알아본다.

제6도에서 71은 전송하고자하는 데이터, 72,73은 직병렬 변환기(1)에 의해 출력되는 동상데이터와 직교데이터를 타이밍과 함께 나타낸 것이다. 74는 동상데이터를 정현파로 쉐이핑(shaping)한 것이며, 75는 직교데이터를 여현파로 쉐이핑(shaping)한 것이다. 76은 동상신호 a_q(t)를, 77은 직교신호 a_q(t)를 반송파로 변조한 신호파형 m_f(t), m_q(t)이다. 78은 동상신호 m_f(t)와 직교신호 m_q(t)를 아날로그적으로 결합하여 얻은 MSK 변조파형이다. 79는 MSK 변조파형을 주파수성분으로 구분하여 표시한 것으로 MSK 변조파형이 f₊=f_c+1/2T_b이고 f_-=f_c-1/2T_b의 두 주파수성분을 갖는 BFSK의 신호파형을 가짐을 알 수 있다. 80은 79에서 표편된 주파수성분에 따라 제4도에 의해 BFSK 복조방식을 이용하여 MSK 변조신호를 복조하여 이를 역방향 차분 복호화된 데이터를 나타낸다.

제6도의 80을 볼때 BFSK 복조방식으로 검출된 신호를 역방향차분 복호화한 데이터와 입력데이터(제6도의 71)와 일치함을 알수 있다. 따라서 이때의 수신기는 제4도의 같이 구성되어야 한다.

제4도는 본 발명의 송신부를 제1도와 같이 구성하였을때 요구되는 수신부의 다른 실시예의 구성도로서, 제2도의 판별기의 출력 데이터를 입력으로 역방향 차분복호화기(51)로 데이터를 처리하도록 구성되어 있다.

그러므로 채널상에서 오류가 없을때 BFSK 복조방식으로 복조된 데이터는 송신된 데이터를 정방향 차분부호화한 형태가 됨을 알 수 있다. 따라서 수신기에서 데이터를 출력하기 전에 역방향 차분 부호화를 해야만 송신기에서 전송한 데이터를 복원 해낼수 있는데 이때 시스팀 성능은, 3dB 감소하게 된다.

이를 개선하기 위해 서는 제3도에서와 같이 제1도의 송신부를 개선하고, 이와 결합되는 수신기는 제2도에 도시한 BFSK 복조방식에 의해 수신기를 적용하면 된다.

제3도는 전송하고자하는 데이터를 역방향 차동부호기(41)로 부호화한 후 제1도의 입력데이터를 입력하고 이를 제1도에 대해 이미 설명된 과정으로 변조하여 전송하는 것이다. 제3도의 소신기 구성에 의해 생성된 MSK 변조신호를 제2도의 수신기 구성에 의해 복조하면 복원된 데이터는 제6도의 1의데이터열과 동일하게 검출된다. 따라서 제3도에 의해 전송된 MSK 변조신호는 제2도의 구성으로 원래 전송한 데이터(제6도의 71)와 동일하게 데이터를 복원해 낼 수 있다.

제5도는 역방향 차분 부호화/복호화기의 일실시예시도로서, 61은 배타적 오아(exclusive OR gate), 62는 지연소자로서 D플립플롭으로 구성된다.

입력데이터를 배타적 OR게이트의 한쪽입력단에 연결하고 다른쪽 입력으로 출력데이터를 T_b만큼 지연시킨 데이터를 입력하여 이를 배타적 논리합 처리하여 출력데이터를 발생시킨다.

따라서, 상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은, 종래 회로의 간단한 변형을 통해 구성하므로 구현이 간단하고 경제적인 면에서 경쟁력을 높이는 효과가 있다.

Claims

BFSK 복조방식을 이용한 MSK의 변복조 장치에 있어서, 전송하고자 하는 데이터를 역방향 차동 부호화시키는 역방향 차동부호화 수단(41)과, 상기 역방향 차동부호화 수단(41)의 출력을 직병렬 변환기(1)를 통해 통상과 직교채널로 분리하고, 직교채널에서는 지연소자(2)를 통해 동싱데이터에 대해 직교데이터를 지연시키고, 동상데이터와 직교데이터는 신호를 쉐이핑(shapin)하기 위해 각각에 대해 정현파 발생기(5)의 출력과, 상기 정현파를 위상천이시킨 신호를 혼합기(3,9)를 통해 각각 변조시키고, 혼합기(3,9)의 출력을 반송파주파수의 정현파 발생기(6)의 출력과 이를 위상 천이시킨 신호로 변조시켜 결합기(11)로 결합하여 MSK 변조신호를 생성하는 송신 수단을 구비하는 변조수단과; 입력되어 처리된 중간 주파수대의 MSK 변조신호에서 중간주파수에 동기화된 cos(wift)와 sin(wift)신호를 생성하는 중간주파수재생수단(29)과, 상기 중간주파수 재생수단(29)의 출력신호를 각각 국부적으로 입력하는 혼합수단(26,27)와, 상기 혼합수단(26,27)의 출력신호를 필터링하는 저역여파수단(24,25)와 적분수단(22,23)으로 구성딘 매치드(matched) 필터와, 상기 매치드 필터의 신호를 입력받아 신호레벨을 비교하여 1 또는 -1로 판별하여 데이터를 출력하는 판별수단(21)과 중간주파 재생수단(ICRC; 29)의 출력을 입력으로 받아 클럭을 추출하여 상기 적분수단(22,23)과 판별수단(21)으로 제공하는 클럭 재생수단(DRC; 28)을 구비하는 변조 수신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 BFSK 복조방식을 이용한 MSK의 변복조 장치.
제1항에 있어서, 상기 변조수단의 역방향 차동부호화 수단(41)은, 입력데이터를 한쪽 입력단으로 입력받는 배타적 논리합 처리수단(61)과, 상기 배타적 논리합 처리수단(61)의 출력을 지연시켜 궤환시켜 상기 배타적 논리합 처리 수단(61)의 다른 입력으로 제공하는 지연수단(62)을 구비하는 것을 특징으로 하는 BFSK 복조방식을 이용한 MSK의 변복조 장치.
BFSK 복조방식을 이용한 MSK의 복조장치에 있어서, 입력되어 처리된 중간 주파수대의 MSK 변조신호에서 중간주파수에 동기화된 cos(wift)와 sin(wift)신호를 생성하는중간주파재생수단(29)과, 상기 중간주파 재생수단(29)의 출력신호를 각각 국부적으로 입력하는 혼합수단(26,27)와, 상기 혼합수단(26,27)의 출력신호를 필터링하는 저역여파수단(24,25)와 적분수단(22,23)으로 구성된 매치드(matched)필터와, 상기 매치드 필터의 신호를 입력받아 신호레벨을 비교하여 1 또는 -1로 판별하여 데이터를 출력하는 판별수단(21)과, 상기 판별수단(21)의 출력을 역방향 차동 복호화시키는 역방향 차동복호화 수단(51)과, 중간주파 재생수단(ICRC; 29)의 출력을 입력으로 받아 클럭을 추출하여 상기 적분수단(22,23)과 판별수단(21)으로 제공하는 클럭 재생수단(DRC; 28)을 구비한 것을 특징으로 하는 BFSK 복조방식을 이용한 MSK의 복조 장치.
제3항에 있어서, 상기 역방향 차동복호화 수단(51)은, 입력데이터를 한쪽 입력단으로 입력받는 배타적 논리합 처리 수단(61)과, 상기 배타적 논리합 처리 수단(61)의 출력을 지연시켜 궤환시켜 상기 배타적 논리합 처리 수단(61)의 다른 입력으로 제공하는 지연수단(62)을 구비하는 것을 특징으로 하는 BFSK 복조방식을 이용한 MSK의 변복조 장치.