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KR0140361B1 - 다수의 샘플링 포인트를 이용한 시변 신호 복원 장치 및 방법 - Google Patents

다수의 샘플링 포인트를 이용한 시변 신호 복원 장치 및 방법

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Publication number
KR0140361B1
KR0140361B1 KR1019930701596A KR930701596A KR0140361B1 KR 0140361 B1 KR0140361 B1 KR 0140361B1 KR 1019930701596 A KR1019930701596 A KR 1019930701596A KR 930701596 A KR930701596 A KR 930701596A KR 0140361 B1 KR0140361 B1 KR 0140361B1
Authority
KR
South Korea
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data packet
digital signal
sampling point
time
signal
Prior art date
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Application number
KR1019930701596A
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English (en)
Inventor
엘. 카제키 헨리
씨. 베이커 제임스
Original Assignee
죤 에이취. 무어
모토로라 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 죤 에이취. 무어, 모토로라 인코포레이티드 filed Critical 죤 에이취. 무어
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
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Abstract

본 발명은 다중 샘플링 포인트를 이용하는 시변 채널에서 원격 신호원(204)으로부터 수신된 수신기에 전송된 데이타 패킷(101)의 심볼을 복구하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
디지탈 셀룰러 라디오 텔리폰 TDMA 시스템에서, 수신기 (202)는 데이타 패킷(101)의 코드 디지탈 검증 칼라 코드(CDVCC)와 소망의 슬롯 동기 워드(DSSW)상에서, 그리고 제 1, 제 2 및 제 3 의 최적 샘플링 포인트를 발생하도록 인접 데이타 패킷(102)의 인접 슬롯 동기 워드 (ASSW)상에서 복소 상관을 수행한다. 데이타 패킷(101)은 4 개의 지역(A, B, C 및 D)으로 분할된다. 각 지역 (A, B, C 및 D)의 심볼들은 각 지역 (A, B, C 및 D)에 인접하는 샘플링 포인트의 품질에 따라 하나 이상의 다중 샘플링 포인트를 사용하여 순차 복구된다.

Description

[발명의 명칭]
다수의 샘플링 포인트를 이용한 시변 신호 복원 장치 및 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 따라 처리된 영역을 가지고 있는 TDMA 시스뎀의 데이타 패킷의 포맷을 나타낸 도면.
제2도는 제1도의 데이타 패킷을 수신하는 수신기를 포함하고 있는 무선 전화 송수신기 의 블록도.
제3a도는 심벌(1-10)당 8개의 샘플(a-h)을 가지고 있음과 아울러 CDVCC 를 포함하고 있는 제1도의 데이타 패킷의 일부분을 나타낸 도면.
제3b도는 제2도의 복소 상관관계 처리기로부터의 8개의 크기 출력 신호를 나타낸 도면.
제4a도 및 제4b도는 다수의 샘플링 포인트를 이용하여 제1도의 데이타 패킷의 심벌을 복원하기 위하여 제2도의 디지탈 신호 프로세서에서 수행되는 결정 프로세스를 나타낸 도면.
[관련 출원]
본 출원은 채널 적응형 검출/등화 방법(Method for channel Adaptive Detecting/Equalizing)을 발명의 명칭으로 하여, 헨리 엘 카제크키(Henry L. Kazecki), 스티븐 에이치. 구데(Steven H. Goode), 도날드 더블유. 데니스(Donald W. Dennis), 제임스 씨. 베이커(James C. Baker), 케빈 엘. 본(Kevin L. Baum) 및 브루스 디. 윌러(Bruce D. Mueller) 명의로 1990년 11월 14일에 출원된 미국 특허 출원 제07/612,656호, 및 직렬 데이타 시스템의 시변 신호 복원 장치 및 방법(Apparatus and Method for Recovering a Time-Varying Signal in a Serial Data System)을 발명의 명칭으로 하여, 헨리 엘. 카제크키 및 제임스 씨. 베이커 명의로 1990년 12월 21일에 출원되어 함께 계류중인 본 양수인의 미국 특허 출원 제 07/633,556호의 일부 계속 출원(CIP)이다.
본 출원은 또한 다수의 필터링 알고리즘을 이용한 시변 신호 적응형 필터링 장치 및 방법(Apparatus and Method for Adapatively Filtering a Time-Varying Signal Using Multiple Filtering Algorithms)을 발명의 명칭으로 하여, 헨리 엘. 카제크키 및 제임스 씨. 베이커 명의로 본 출원과 동일자로 출원되어, 함께 계류중인 참조번호 CE0050R의 본 양수인의 출원과 관련된 것이다.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 전반적으로는 정보 복원에 관한 것으로, 특히 다수의 샘플링 포인트(sampling points)를 이용하여 시변 신호를 복원하는 다수의 샘플링 포인트를 이용한 시변 신호 복원 장치 및 방법에 관한 것이다.
[발명의 배경]
부가적인 서비스를 제공하고자 하는 요구에 부응한 셀룰라 무선 전화기의 수효의 급속한 증가로 인해 디지탈 규격에 대한 개발이 촉진되어 왔다. 이러한 규격에서는 디지탈 변조 및 음성 코딩 기술을 이용하여 종래 아날로그 시스템보다 시스템 용량을 늘릴 것을 제안하고 있다. 셀룰라 시스템의 규격에 대해서는 듀얼모드 이동국-기지국 호환규격이란 제목으로 발표한 전자 공업 협회의 프로젝트 제2398호(1991년 1월 IS=54(개정A))에 상세히 설명되어 있다. 이 규격에 대한 프로젝트의 §1.2에서는, 길이가 40 밀리초인 시분할 다중 액세스(TDMA) 채널을, 길이가 6.66ms인 6 개의 동일 사이즈의 데이타 패킷으로 분할하는 것에 대해 설명하고 있다. 데이타 패킷은 순차적으로 엔코딩된 연속 비트 쌍에 의해 특징지워지는 정보의 버스트(burst)이며, 흔히 심벌이라고 한다.
상기 규격에 관한 프로젝트의 §2.1.3.3.1에서는, π/4 만큼 시프트되고 상이하게 엔코딩된 직교 위상 시프트 키잉(π/4 DQPSK)으로 알려진 선형 변조 기술에 대해서 설명하고 있다. 상기 심벌은 8포인트 위상 배열(constellation)을 발생하는 미분 직교 성분 신호를 이용하여 4개의 위상 각(±π/4, ±3π/4)중 어느 한 위상각으로 전송된다. 상기 심벌은 규준화된 크기 벡터와 위상각으로 표시된다. 상기 심벌은 절대 위상이 아닌 위상 변화로서 전송된다.
셀룰라 무선 전화기에 이용되는 800MHz 대역과 같은 무선 주파수 대역에서의 신호 전송은 일반적으로 두 종류의 채널 유도 왜곡(channel-induced distortion)에 의해, 즉 시분산 왜곡(time dispersion distortion)과 다중 전송로 왜곡(multipath distortion)에 의해, 특징지워진다. 이러한 종류의 채널 유도 왜곡은 수신된 데이타 패킷의 진폭이 시간에 따라 급속하게 변함에 따라 야기됨과 아울러, 신호의 주파수에 의해, 즉 수신기가 이 수신기 근처의 환경 및 물체를 통해 얼마나 빨리 이동하는지에 의해, 주로 영향을 받는다. 데이타 패킷 일부분의 진폭이 무시할 정도의 크기에 접근하면, 상기 심벌들은 상기 채널내에 존재하는 잡음에 의해 파괴될 수 있고, 이때 이 잡음에 의해 상기 심벌의 상태가 변화되며, 따라서 상기 수신기측에서는 잘못된 정보를 검출하게 된다.
상기 시분산 왜곡은 흔히 산악지역 또는 고층 빌딩과 같은 큰 반사 원(reflecting source)이 존재하는 환경에서 생긴다. 이러한 환경에서 동작하는 수신기는 고정 원(fixed source) 송신기로부터 데이타 패킷을 수신하고 상기 반사 원으로부터 지연된 데이타 패킷을 수신하게 된다. 두 데이타 패킷의 수신 사이의 시간 지연은 시분산 왜곡을 일으킨다.
상기 다중 전송로 왜곡은 동시에 수신기에 도달하는 상이한 에너지 레벨을 가지고 있는 동일 데이타 패킷의 다수의 성분에 의해 특징지워진다. 결과적으로, 데이타 패킷의 진폭 및 위상은 시간에 따라 변화한다. 이러한 변화를 데이타 패킷의 레일리 페이딩(Rayleigh fading)이라고 한다.
본 발명에서는, 채널 유도 왜곡이 존재하는 전송받은 데이타 패킷에서 수신 심벌을 복원한다. 일반적으로, 수신기는 상관 관계 처리라고 하는 프로세스를 이용하여 데이타 패킷에 동기된다. 이 동기에 대해서는 버나드 스클러(Bernard Sklar)저, 디지탈 통신의 기초 및 응용(1988)의 제8장에 설명되어 있다. 디지탈 셀룰라 시스템과 같이, 신속한 포착(acquisition)이 필요한 시스템의 경우에는, 데이타 패킷이 동기 코드 워드(codeword)를 가지고 있다. 상기 수신기의 대응 코드 워드는 동기 코드워드와 매칭을 이룰 때까지, 상기 데이타 패킷과 상관관계 처리된다. 심벌마다 다수의 샘플링 포인트를 가지고 있는 데이타 패킷은, 이 데이타 패킷내의 모든 심벌에 대한 샘플링 포인트를 결정하기 위해, 상관관계 프로세스를 이용하여 상기 수신기에 동기된다. 한 심벌의 샘플링 포인트가 위상 배열의 8 개 포인트중 한 포인트에 근접하면, 상기 한 심벌의 포인트는 검출된 샘플의 값과 대응하게 된다. 샘플링 포인트에 의해 복원된 심벌은 채널 유도 왜곡 존재하에서도 정확하게 검출될 수 있으며, 이에따라 수신기의 비트 오류율(Bit Error Rate: BER)이 최소화된다.
하지만, 채널 유도 왜곡으로 인한 데이타 패킷의 지속기간 동안의 진폭 변화에 의해, 심벌 복원용의 샘플링 포인트가 변경된다. 이러한 상황은 디지탈 셀룰라 시스템에서와 같이 지속기간이 긴 데이타 패킷에서 명백해진다. 데이타 패킷의 코드워드에 대한 수신기의 상관관계는 상기 상관 관계가 발생하는 시간 순간 동안에만 채널 조건을 반영한다. 데이타 패킷의 일부분의 상관관계 코드워드로부터 결정된 샘플링 포인트는 데이타 패킷의 다른 부분의 심벌에 대해서는 최적이 아닐 수도 있다. 또한, 동기 코드워드의 일부 또는 모든 심벌이 열악한 상관 관계로 인해 왜 곡될 수 있으며, 이에따라 심벌 복원용의 샘플링 포인트는 추정된 샘플링 포인트를 기초로 하게 된다. 시변 채널에 이러한 종류의 무선 시스템을 이용하는 수신기의 사용자에 대해서는, 상기 추정된 샘플링 포인트에 의해 오디오 수신이 왜곡되거나 전송 데이타 또는 제어정보의 손실이 야기될 수 있다.
많은 상황중, 특히 셀룰라 무선 전화기는 단순히 일예에 불과하며, 종래에는 시변 신호의 지속기간 동안에 실질적으로 유효한 샘플링 포인트를 제공해야 한다는 난해한 요구조건을 충족해 주는 정보 복원장치 및 방법을 제공해 주지 않는다.
[발명의 개요]
무선 주파수 수신기는 원격 신호원으로부터 전송되는 순차적으로 엔코딩된 정보를 수신한다. 이 정보는 적어도 제1및 제2동기 코드워드를 가지고 있다. 순차적인 심벌 각각은 소정 회수 샘플링된다. 데이타 패킷을 형성하고 있는 일부분의 정보는 상기 제1 및 제2동기 코드워드중 적어도 한 동기 코드워드를 포함하고 있다. 상기 제1 및 제2동기 코드워드는 시간의 제1 및 제2윈도우(window)에 위치 하고 있다. 상기 정보는 제1 및 제2샘플링 포인트를 각각 결정하기 위해, 위치되어 있는 제1 및 제2동기 코드워드에 각각 응답하여 제1 및 제2시간에 상기 무선 주 파수 수신기에 동기된다. 데이타 패킷내의 정보는 적어도 제1샘플링 포인트에 응답하여 연속적으로 복원된다.
본 발명은 시분할 다중 액세스 시스템에서 디지탈 신호를 수신하는 디지탈 신호 수신장치로서, 상기 디지탈 신호가 적어도 한 코드워드를 각각 가지고 있는 복수의 데이타 패킷을 포함하고 있는 디지탈 신호 수신장치에 있어서, 상기 디지탈 신호를 수신하는 수신수단; 수신된 상기 디지탈 신호를 저장하는 수단으로서, 수신된 상기 디지탈 신호를 소정의 시간 순서로 수신 및 저장하는 기억 단계 ; 저장된 상기 디지탈 신호의 각각의 제1 및 제2데이타 패킷의 각각의 제1 및 제2코드워드에 대응하는 제1 및 제2샘플링 포인트를 결정하는 결정단계 ; 및 결정된 상기 제1샘플링 포인트에 응답하여 소정의 순서와 관련해서 시간 진행 방향으로 데이타 신호의 제1영역을 복원함과 아울러, 결정된 제2샘플링 포인트에 응답하여 소정의 순서와 관련해서 시간의 반대 진행 방향으로 데이타 신호의 제2영역을 복원하는 복원단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제1데이타 패킷은 제1 및 제2영역을 포함하고 있다. 또한, 각각의 데이타 패킷은 코딩된 디지탈 음색 코드(CDVCC)를 더 포함하고 있으며, 상기 디지탈 신호 수신방법은 상기 제1데이타패킷의 CDVCC에 대응하는 제3샘플링 포인트를 결정하는 단계 ; 및 결정된 상기 제3샘플링 포인트에 응답하여 상기 디지탈 신호의 제3영역을 복원하는 수단을 더 구비하고 있다.
[바람직한 실시예]
제1도에는 TDMA 시스템의 데이타 패킷(101)에 대한 포맷이 도시되어 있다.
수신기(202)(제2도에 도시되어 있음)는 원격 신호원(204)으로부터 전송되어 오는 디지탈 정보(신호)를 선택적으로 수신한다. 이 디지탈 신호는 복수의 심벌을 포함 하고 있다. 소정 개수의 심벌은 데이타 패킷(101)을 형성하고 있고, 이 데이타 패킷(101)은 상기 수신기(202)용으로 의도된 정보를 가지고 있다.
TDMA 시스템에서, 상기 데이타 패킷(101)은 동기를 제공하는 하나의 코드 워드(codeword), 원하는 슬롯 동기 워드(DSSW , Desired Slot Sync Word) 및 코딩된 디지탈 음색 코드(CDVCC ; Coded Digital Voice Color Code)를 포함하고 있다. 또한, 상기 데이타 패킷(101)에 인접해 있는 제2데이타 패킷(102)도 상기 데이타 패킷(101)의 위치 때문에 인접 슬롯 동기 워드(ASSW)로 지정된 동기용 코드워드를 가지고 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서의 주요 특징으로는 상기 DSSW, CDVCC 및 ASSW의 샘플링 포인트가 결정된다는 점을 들 수 있다.
상기 데이타 패킷(101)은 심벌 복원을 위해 4 개의 영역(A,B,C,D)으로 분할되어 있으며 , 이때 영역(A,B,C,D) 각각은 3개의 코드워드중 한 코드워드에 인접해 있다. 각각의 영역(A,B,C,D)의 심벌은 인접한 코드워드로부터 결정된 샘플링 포인트를 이용하여 복원된다. 이와같이, 상기 데이타 패킷(101)의 심벌을 복원할 때에는 종래와 같이 단일 샘플링 포인트만을 이용하지 않고 다수의 샘플링 포인트를 이용할 수 있다.
다수의 샘플링 포인트를 이용한 심벌 복원은 시변 채널로 전송된 긴 데이타 패킷을 수신하여, 수신 비트 오류율을 최소화하는데 바람직하다. 어떤 종류의 채널 유도 왜곡에 의해, 예컨대 시분산 왜곡에 의해, 수신기의 타이밍과 관련된, 전송받은 심벌의 타이밍이 초기 상관관계 처리 후에 변동된다. 데이타 패킷내의 대응 영역과 관련된 코드워드에 대한 수신기의 상관관계 처리는 이들 영역의 심벌을 복원하기 위해 상기 수신기의 타이밍을, 즉 샘플링 포인트를 결정하게 된다.
다른 종류의 채널 유도 왜곡에 의해, 예컨대 다중 전송로 왜곡에 의해, 하나 이상의 샘플링 포인트에 대한 상관관계가 열악해진다. 하지만, 상기 데이타 패킷(101)의 지속기간이 주어진 모든 코드워드에 대해 상관관계가 열악해지는 것은 아니다. 다수의 샘플링 포인트를 결정하기 위해 다수의 코드워드에 대해 상관 관계 처리를 행하면, 수신기는 하나 이상의 샘플링 포인트를 가지고 심벌을 복원할 수 있게 된다. 본 발명을 이용하는 수신기(202)에 의해, 시변 채널을 통해 전송되어 온 수신 데이타 패킷에 대해 음질, 수신기 제어동작 또는 데이타 수신이 향상된다.
상기 데이타 패킷(101)은 14 개의 심벌을 가지고 있는 DSSW, 6개의 심벌을 가지고 있는 슬로우 관련 제어 채널(slow associated control channel)(SACCH), 65개의 데이타 심벌, 6개의 심벌을 가지고 있는 CDVCC, 65 개의 다른 데이타 심벌,및 장래의 사용을 위해 확보된 6개의 심벌(RSV)을 차례로 포함하고 있다. 상기 RSV 심벌 다음에는 인접 데이타 패킷(102)에 존재하는 14개의 심벌을 가지고 있는 ASSW가 위치해 있다. 상기 DSSW와 ASSW는 일반적으로 동기, 등화기 유지, 및 데이타 패킷(101)과 인접한 데이타 패킷(102)의 타임 슬롯 검증에 각각 사용되고 있으며, 이에 대해서는 상기 프로젝트의 규격 §1.2.4 에 설명되어 있다. 상기 DSSW와 ASSW는 동기 및 트레이닝이 수월하도록 양호한 자동 상관관계(autocorrelation) 특성을 가지고 있다. 상기 프로젝트의 규격 §1.2.5에 설명되어 있는 CDVCC는 수신기(202)에 채널 제어 정보를 제공한다.
영역 A는 6개의 ASCCH 심벌과 29 개의 데이타 심벌을 포함하고 있음과 아울러 상기 DSSW에 인접해 있다. 영역 B는 상기 CDVCC의 좌측에 인접해 있는 36개의 데이타 심벌을 포함하고 있다. 영역 C는 상기 CDVCC의 우측에 인접해 있는 36개의 데이타 심벌을 포함하고 있다. 영역 D는 6개의 RSV 심벌과 29개의 데이타 심벌을 포함하고 있음과 아울러, 상기 ASSW에 인접해 있다.
상기 영역 A의 심벌들은 상기 수신기(202)와 DSSW를 상관관계 처리함으로써 결정된 제1샘플링 포인트를 이용하여 시간의 진행 방향으로 복원된다. 상기 영역 B의 심벌들은 수신기(202)와 CDVCC를 상관관계 처리함으로써 결정된 제2샘플링 포인트를 이용하여 시간의 반대 진행 방향으로 복원된다. 상기 영역 C의 심벌들은 수신기(202)와 CDVCC를 상관관계 처리함으로써 결정된 제2샘플링 포인트를 이용하여 시간의 진행 방향으로 복원된다. 상기 영역 D의 심벌들은 수신기와 ASSW 를 상관관계 처리함으로써 결정된 제3샘플링 포인트를 이용하여 시간의 반대 진행 방향으로 복원된다.
본 발명은 제1도를 참조하여 설명된 바와같이 지정된 개수의 영역 또는 샘플링 포인트에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 수신된 정보를 복원하는데, 하나 이상의 임의 개수의 샘플링 포인트 또는 영역을 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명은 IS-54 디지탈 규격에 따라 포매팅된 데이타에만 한정되는 것이 아니다. 오히려, 본 발명은 어떤 유사한 신호 포맷에라도 적용될 수 있다.
본 발명을 이용하는 셀룰라 무선 전화기(200)의 블록도가 제2도에 도시되어 있다. 무선 주파수 대역내의 무선 주파수 신호는 안테나(201)를 통해 듀플렉스(duplex) 필터(2,03)에 입력된다. 이 듀플렉스 필터(203)는 한 신호가 전송됨과 동시에 다른 신호가 수신될 수 있도록 수신 주파수 대역과 송신 주파수 대역을 분리한다.
IF 수신단(205)은 무선 주파수 신호의 수신 대역내의 특정 주파수를 가지고 있는 IF 신호를 라인(206)에 발생해 주는데 보다 선택력이 있는 필터를 구비하고 있다. 상기 라인(206)상의 상기 IF 신호는 A/D 변환기(207)에서 아날로그 신호로 부터 디지탈 신호로 변환되며, 이에따라 데이타 패킷(101)이 발생된다. 이 데이타 패킷(101)은 블록(209)의 데이타 버퍼 메모리에 저장된다.
마이크로프로세서(217)로부터의 프레임 동기 신호(213)는 수신기(202)를 심벌에 동기시켜 제때에 동기 코드워드를 대략적으로 위치시킨다.
샘플링 포인트 프로세서(245)는 상기 데이타 패킷(101)내의 심벌의 복원을 위해 샘플링 포인트를 결정한다. 라인(208)에 나타난 샘플링된 데이타 패킷(101)은 데이타 패킷(101)의 시분산 왜곡을 제거하기 위해, 라인(210)의 복원된 코히런트(coherent) 캐리어 신호 및 블록(237)으로부터의 기준 벡터 신호와 함께, 등화기(211)에 의해 처리된다. 이 등화기(211)에 의해 라인(212)에서 등화된 신호가 발생된다. 일반적으로 채널 등화기(211)는 결정 피드백 등화기(decision feedback equalizer)(DFE)이다. 이 DFE는 데이타 패킷의 위상을 추적하여 지연된 데이타 패킷에 의해 야기된 왜곡을 제거한다. DFE에 대해서는 존 프로아키스(John Proakis)저, 디지탈 통신의 제6장(1989)에 설명되어 있다.
또한, 데이타 버퍼(209)의 데이타 패킷(101)은 복소 상관관계 처리기(complex correlator)(235)에 접속되어 있다. 상기 복소 상관관계 처리기(235)는 예컨대 CDVCC의 복소 상관관계, 및 블록(237)에 저장되어 있는 대응 기준 벡터를 이용하여 동기 코드워드를 검출한다. 상기 기준 벡터는 상기 CDVCC의 소정 값과 동일한 값을 가지고 있다. 상기 복소 상관관계 처리기는 복수의 크기 출력신호를 라인(241)에 발생하며 , 이 크기 출력신호는 크기 버퍼(243)의 메모리 위치에 저장된다. 샘플링 포인트 프로세서(245)는 복수의 크기 출력 신호를 서로 비교하여,피크 크기 출력 신호를 선택한다. 이 피크 크기 출력 신호는 데이타 패킷(l01)의 CDVCC와 상관 관계가 있는 시간에서 샘플링 포인트에 대응한다. 이 샘플링 포인트는 심벌 복원을 위해 데이타 버퍼(209)의 데이타 패킷(101)에 조합된다. 다른 샘플링 포인트는 데이타 패킷(101)의 영역 A, B, C 및 D에서 심벌 복원을 위해 DSSW 및 ASSW 에 대해 결정된다. 다른 샘플링 포인트도 DSSW 및 ASSW 에 대해 결정된다. 이와같이, 다수의 샘플링 포인트는 시변 채널에서 데이타 패킷의 심벌 복원을 위해 사용될 수 있다.
일단 왜곡이 제거되면, 라인(216)에 있는 복원된 심벌을 나타내는 8 포인트 배열의 한 포인트는 라인(212)에 있는 등화된 신호와 복소 상관관계 처리기(235)로 부터의 라인(218)에서 있는 위상 기준 신호를 조합함으로써 코히런트 검출기(215)에 의해 발생된다. 일반적으로, 코히런트 검출기는 심벌 복원을 위해 디지탈 통신에 사용된다. 코히런트 검출에 대해서는 버나드 스클러 저, 디지탈 통신의 기초 및 응용의 제3장(1988)에 설명되어 있다.
마이크로프로세서(217)는 복원된 음성 심벌과 제어 심벌을 분리한다. 음성 심벌은 라인(222)상에 음성 신호의 디지탈 표현을 생성하기 위해, 그 음성 심벌을 디코딩하는 보코더(vocoder)(219)측에 제공된다. 상기 라인(222)상의 디지탈 음성 신호는 D/A 변환기(221)측에서 아날로그 음성 신호로 변환되어 라인(224)에 나타난다. 이 라인(224)의 상기 아날로그 음성 신호는 가청 음성을 제공하는 스피커(223)측에 제공된다. 음성 및 제어 정보는 디지탈 셀룰라 무선 전화기(200)에 의해 전송될 수 있다. IS-54 규격에서는, 전송된 복수의 순차적인 심벌의 내용이 수신된 복수의 순차적인 심벌의 내용과 상이할 것을 요구하고 있다. 상기 마이크로 폰(227)에 제공된 가청음 메시지는 라인(226)상에 아날로그 음성신호를 생성함과 아울러, 아날로그/디지탈 변환기(229)에서 디지탈 음성 신호로 변환되어, 라인(228)상에 나타나게 된다. 이 라인(228)상의 디지탈 음성 신호는 상기 보코더(219)에 의해 심벌 정보로 엔코딩된다. 엔코딩된 심벌 정보는 제어 유닛(225)으로 부터의 제어 정보와 함께 데이타 패킷(101)으로 포매팅된다. 상기 제어 유닛(225)은 키패드 및 디스플레이(도시되어 있지 않음)를 가지고 있을 수 있다. 제어 유닛 정보는 마이크로프로세서(217)와 제어 유닛(225)사이에 존재한다. 라인(230)상의 포매팅된 데이타 패킷(101)은 디지탈/아날로그 변환기(233)에 의해 아날로그 신호로 변환되어 라인(232)상에 나타난다. 이 아날로그 신호(232)는 안테나(201)에 의해 방출될 수 있도록 송신기(231)에 의해 듀플렉스 필터(203)를 통해 전송된다.
등화기(211), 코히런트 검출기(215), 복소 상관관계 처리기(235) 및 샘플링 포인트 프로세서(245)는 모토로라 인코포레이티드사의 DSP56000/56001과 같은 디지탈 신호 프로세서에 사용된다. 이 DSP56000/56001의 사용에 대해서는 모토로라 인코포레이티드사의 DSP56000/56001 디지탈 신호 프로세서 사용자 매뉴얼 개정판 1에 설명되어 있다. 데이타 버퍼와 크기 버퍼는 종래의 랜덤 액세스 메모리(RAM)의 일부분이다. 블록(237)의 기준 벡터는 종래의 판독 전용 메모리(ROM)에 저장되어 있다.
상기 복소 상관관계 처리기의 원리는 종래에 공지되어 있다. 복소 상관관계 처리기(235)는 복소수 유한 임펄스 응답 필터(FIR)의 형태일 수 있다. 즉, 상기 복소수 상관관계 처리기(235)는 4개의 실수 FIR 필터를 포함하고 있다. 상관관계는 심벌의 동위상(in-phase)성분 및 직교위상(quadrature-phase) 성분을 복소수로 간주함으로써 행해지는데, 이때 이 복소수는 실수 성분을 나타내는 I 채널의 크기 및 허수 성분을 나타내는 Q 채널의 크기를 가지고 있다.
DSSW, CDVCC 또는 ASSW 와 같은 동기 코드워드를 가지고 있는 데이타 패킷(101)의 일부분은 다음 식으로 표현된다.
m(kT) = I(kT) +jQ(kT) = a +jb
이때, T는 심벌 시간이고, k는 합산 변수이자 시간 지수이다. 블록(237)으로부터의 기준 파형(n(kT)=C +jd)과 입력 파형(m(kT))의 복소수 상관 관계(C)는 다음 식으로 표현된다:
C = ∑[m(kT) n* (kT)]
이때, n*은 n(kT)의 공액 복소수(C -jd)를 나타낸다.
a +jb로 표현된 입력 동기 코드워드와 C -jd로 표현된 공액 복소수를 가지고 있는 복소 상관 관계(C)에 의해 ac +bd의 실수 출력과 j(bc-ad)의 허수 출력이 얻어진다. 복소 상관관계 처리기(235)의 출력 라인(241)에서 발생된 크기 출력 신호 (M)는 다음과 같이 실수 출력의 제곱과 허수 출력의 제곱을 합함으로써 계산된다:
복소 상관 관계 프로세스의 일예에 대해서 제3a도와 제3a도를 참조하여 설명한다. 제3a도에는 CDVCC를 가지고 있는 제1도의 데이타 패킷의 일부분이 도시되어 있으며, 이때 각각의 심벌은 8 회(a-h) 샘플링되어 있다. 프레임 동기 절차를 이용하여, 상기 수신기(202)는 예컨대 동기 코드워드(CDVCC)의 대략적인 위치를 결정할 수 있다. 이 데이타 패킷의 코드워드의 대략적인 위치는 윈도우라고 한다. 복소 상관 관계 처리는 상관 관계 처리 시간이 최소화될 수 있도록 가장 작은 윈도우에 대개 행해진다 본 발명에 따라, 4 개의 심벌 윈도우, 즉 CDVCC의 심벌 개수외에 4 개의 심벌이 사용된다. 다른 시스템 환경하에서는, 윈도우의 심벌 개수가 달라질 수 있다. 제3a도에서 4 개의 심벌 윈도우는 6 개의 심벌(3-8), 심벌(3)의 왼쪽에 있는 데이타 심벌(1,2), 및 심벌(8)의 오른쪽에 있는 데이타 심벌(9,10)을 가지고 있는 CDVCC를 포함하고 있다. 이 CDVCC는 윈도우내 아무 곳에나 존재할 수 있다. 예컨대, 하나의 심벌만이 상기 CDVCC의 왼쪽에 존재할 수 있으며, 따라서 3 개의 심벌은 CDVCC의 오른쪽에 존재하게 된다.
제3b도는 제2도의 복소 상관관계 처리기(235)에 의해 발생된 라인(241)상의 8개의 크기 출력 신호(301-308)를 나타낸 도면이다. 복소 상관 관계 처리는 블록(237)으로부터의 대응 기준 벡터를 가지고 제3A도에 도시된 4개의 심벌 윈도우의 각각의 샘플에 대해 행해진다. 각각의 복소 상관 관계는 상기 복소 상관관계 처리기(235)로부터 크기 출력 신호를 생성한다. 4개의 심벌 윈도우에서 CDVCC 에 대해 기준 벡터를 상관관계 처리하면, 32 개의 크기 출력 신호(8 개의 샘플/심벌 x 4개의 심벌 윈도우)가 생성된다. 32 개의 상관 관계중, 하나의 크기를 계산하면 CDVCC의 샘클링 포인트를 결정하기 위한 최상의 정보가 얻어진다.
간단화를 위해, 제3B도에는 8개의 크기 출력 신호만이 도시되어 있다. 크기 출력 신호(301-308)는 CDVCC의 각각의 심벌(3-8)의 동일 샘플과 상기 기준 벡터의 각각의 심벌의 복소수 상관관계에 대응한다. 예컨대, 크기 출력 신호(301)는 각각 CDVCC의 6 개의 심벌(3-8)의 샘플 a 와 기준 벡터의 6 개의 심벌을 상관관계 처리함으로써 생성된다. 이와 유사하게, 크기 출력 신호(305)는 CDVCC의 6 개의 심벌(3-8)의 샘플 e 와 기준 벡터의 6 개의 심벌을 상관관계 처리함으로써 생성된다.
크기 출력 신호의 세기는 기준 벡터가 CDVCC 에 얼마나 밀접하게 상관관계되어 있는지에 따라 달라진다. 최상의 상관관계는 제3b도에서 포인트(305)로 표시한 피크 크기 출력 신호에 의해 나타내어져 있다. 이 피크 크기 출력 신호는 특정한 시간 순간에서 데이타 패킷의 CDVCC의 최적의 샘플링 포인트에 대응된다. 제3a도와 제3B도에서 설명된 복소 상관관계가 특정한 매칭 프로세스를 포함하고 있지만, 최적 샘플링 포인트를 결정하는데에는 다른 알고리즘을 이용할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 최적의 샘플링 포인트에 대응하는 피크 크기 출력 신호는 DSSW, CDVCC 및 ASSW 에 대해 결정된다. 따라서, 다수의 샘플링 포인트는 데이타 패킷(101)의 지속기간중의 시간의 다른 포인트에서 대응 이산 영역내의 모든 심벌을 복원하는데 이용할 수 있다. 채널에서의 왜곡의 종류, 및 데이타 패킷(101)의 지속기간동안의 신호의 세기에 따라, 선택된 복수의 샘플링 포인트중 한 샘플링 포인트를 이용하여 데이타 패킷(101)의 어느 영역을 복원할 것인지에 대해서 결정이 행해진다.
본 출원은 헨리 엘. 카제크키와 제임스 씨. 베이커에 의해 발명되어, 다수의 필터링 알고리즘을 이용한 시변신호 적응필터링 장치 및 방법(Apparatus and Method for Adaptively Filtering a Time-Varying Signal Using Multiple Filtering Algorithms)을 발명의 명칭으로 하여, 동일자로 출원되고 참조 번호가 CE 00550R인 본 양수인의 계류 출원과 관련되어 있다. 다수의 필터링 알고리즘은 다수의 샘플링 포인트를 이용한 심벌 복원과 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 영역 A의 심벌은 수신 비트 오류율의 실질적인 저하없이 등화기의 복잡성을 줄이기 위해 두 필터링 알고리즘을 이용하여 필터링된다.
제4a도와 제4b도에는 다수의 샘플링 포인트를 이용하여 심벌을 복원하는 DSP/56001에서 실행되는 결정 프로세스에 대해 설명되어 있다. 일반적으로, 최적의 샘플링 포인트가 각각의 동기 코드워드(DSSW,CDVCC,ASSW)에 대해 결정된 다음에, 채널상에 존재하는 왜곡의 종류를 기초로 여러 영역의 심벌의 복원을 위해 어느 샘플링 포인트가 사용되어야 하는지에 대해 결정이 행해진다.
제4a도의 흐름은 블록(401)에서 시작되며, 이 블록에서 데이타 패킷(101)이 제2도에 도시되어 있는 안테나(201)에 의해 수신된다. 상기 데이타 패킷(101)은 다음 프로세스를 위해 블록(403)에서 데이타 버퍼(209)에 기억된다. 복소 상관관계 처리기(235)는 블록(405)에서 원하는 슬롯 동기워드(DSSW)를 가지고 있는 데이타 패킷(101)의 윈도우를 상관관계 처리한다. 상기 데이타 패킷의 윈도우에서 심벌의 각각의 샘플은 기준 벡터의 심벌에 상관관계 처리된다. 이 기준 벡터는 상기 DSW의 소정 값과 동일한 소정의 값을 가지고 있다. 복소수 상관관계 처리에 의해 제1세트의 크기 출력 신호가 얻어진다.
상기 블록(405)에서 얻어진 제1세트의 크기 출력 신호는 블록(407)에서 크기 출력 버퍼(243)에 기억된다. 블록(409)에서, 샘플링 포인트 프로세서(245)는 제1 세트의 크기 출력 신호를 서로 비교하여 피크 크기 출력 신호를 선택한다. 피크 크기 출력 신호(제3b도의 포인트(305))는 DSSW에 대한 최적의 샘플링 포인트에 대응한다. 최적의 샘플링 포인트에 대응하는 피크 크기 출력 신호는, 데이타 패킷(101)의 심벌을 복원하기 위해 나중에 사용될 수 있도록, 블록(411)에서 샘플링 포인트 프로세서의 메모리에 저장된다.
이와 유사한 방법으로, CDVCC에 대한 최적의 샘플링 포인트가 블록(413,415,417,419)에서 결정되어 메모리에 저장된다. 제4a도의 블록(419)은 이동 블록(435)을 통해 제4b도의 블록(421)에 연결되어 있다. 마찬가지로, ASSW 에 대한 최적의 샘플링 포인트가 블록(421,423,425,427)에서 결정되어 메모리에 기억된다. 이와같이, 데이타 패킷(101)의 심벌 복원을 위해 나중에 사용될 수 있도록 DSSW, CDVCC 및 ASSW에 대한 최적의 샘플링 포인트가 결정되어 메모리에 기억되게 된다. 시변 채널의 데이타 패킷의 심벌 복원용의 다수의 샘플링 포인트를 결정하는 것이 본 발명의 독특한 특징이다.
다수의 샘플링 포인트가 결정된 후, 데이타 패킷(101)에 존재하는 왜곡의 종류에 대단 결정이 행해진 다음에, 다수의 샘플링 포인트의 질(duality)에 대한 결정이 행해진다. 블록(429)에서, 데이타 패킷(101)이 딜레이 스프레드(delay spread) 채널에 존재하는지에 대한 결정이 행해진다. 채널 적응형 검출/등화 방법을 발명의 명칭으로 하여, 헨리 엘. 카제크키, 스티븐 에이치. 구데, 도날드 더블유. 데니스, 제임스 씨. 베이커, 케빈 엘. 본, 및 브루스 디. 뮐러 명의로 1990 년 11월 14일에 출원된 미국 특허 출원 제07/612,656호에는, 수신 신호로부터의 데이타 복원을 위해 등화기와 코히런트 검출기(들)사이를 적응형 스위칭하는 것에 대해 설명되어 있다. 이 스위칭은 신호가 수신됨에 따라 수신기(202)가 딜레이 스프레드 왜곡 환경에 있는지의 여부에 따라 동적으로 행해진다. 데이타 패킷(101)이 딜레이 스프레드 채널에 있으면, 데이타 패킷(101)의 지속기간 동안에 상이한 심벌에 대한 최적의 샘플링 포인트가 달라지며, 이에따라 프로세서는 블록(431)으로 진행하게 된다. 이 블록(431)에서, 상기 프로세스는 다수의 샘플링 포인트를 이용한 데이타 복원에 대한 결정을 위해 표 1, 즉 룩업 테이블을 참조한다.
상기 표 1은 일반적으로 데이타 패킷(101)의 심벌의 어느 영역(A,B,C 또는 D)을 DSSW, CDVCC 및 ASSW에 대응하는 최적의 샘플링 포인트로 복원해야 하는지를 결정한다 이 결정은 각각의 동기 코드워드에 대한 최적의 샘플링 포인트의 질을 기초로 행해진다. 동기 코드워드에 대한 최적의 샘플링 포인트에 대응하는 피크 크기가 소정의 임계치 이상이면, 피크 크기는 2 진수 1이 된다. 만일 동기 코드워드에 대한 최적의 샘플링 포인트에 대응하는 피크 크기가 소정의 임계치 이하이면, 피크 크기는 2 진수 0이 된다.
예컨대, 동기 코드워드에 대응하는 3개의 피크 크기 신호 모두가 소정의 임계치 이하이면, 제4b도의 블록(437)으로 진행된다. ASSW에 대응하는 피크 크기만이 소정의 임계치 이상이면, 모든 영역(A,B,C,D)치 ASSW로부터 결정된 최적의 샘플링 포인트를 이용하여 복원된다. DSSW 및 CDVCC 동기 코드워드에 대응하는 피크 크기 신호가 소정의 임계치 이상이고 ASSW 동기 코드워드에 대응하는 피크 크기 신호가 소정의 임계치 이하이면, 영역 A의 심벌은 DSSW로부터 결정된 최적의 샘플링 포인트를 이용하여 복원된다. 영역 B, C 및 D의 심벌은 CDVCC로부터 결정된 최적의 샘플링 포인트를 이용하여 복원된다. 각 동기 코드워드에 대한 최적의 샘플링 포인트를 결정하는 8 가지의 경우에 대해서, 각각의 영역의 심벌의 복원을 위해, 설명 한다.
최적의 샘플링 포인트 및 복원 영역이 결정된 후, 상기 심벌들은 유효한 최적의 샘플링 포인트를 가지고 있는 동기 코드워드에 인접한 제1심벌부터 시작하여 순차적으로 복원된다. DSSW에 인접해 있는 심벌은 제1도의 데이타 패킷(101)의 SACCH 부분에 있는 심벌이다. CDVCC에 인접해 있는 심벌들은 제1도의 심벌(107,109)이다. ASSW에 인접해 있는 심벌은 제1도에 있는 심벌(111)이다.
다음의 예에서는 데이타 패킷(101)의 모든 심벌에 대한 심벌 복원에 대해서 설명하고 있으며, 이때 3개의 최적의 샘플링 포인트 모두는 임계치 이상이다. 복원은 DSSW로 결정된 샘플링 포인트를 이용하여 시간의 진행 방향으로 영역 A의 심벌(105)부터 시작된다. 심벌 복원은 CDVCC로 결정된 샘플링 포인트를 이용하여 시간의 반대 진행 방향으로 데이타 부분의 영역B의 심벌을 복원하기 위해, 심벌(107)에 대해 계속된다. 심벌 복원은 CDVCC로 결정된 샘플링 포인트를 이용하여 시간의 진행 방향으로 데이타 부분의 영역 C의 심벌을 복원하기 위해 심벌(109)에 대해서 계속된다. 복원 프로세스는 RSV 부분의 심벌(111)에 대해서 계속된 후, ASSW로 결 정된 샘플링 포인트를 이용하여 시간의 반대 진행 방향으로 영역 D의 심벌을 복원 하기 위해 데이타부에 대해 계속된다. 이와같이, 데이타 패킷(101)의 모든 심벌이 다수의 포인트를 이용하여 복원된다.
시간 진행 방향과 시간 반대 진행 방향으로 데이타 패킷의 심벌을 복원하는 것에 대해서는 직렬 데이타 시스템의 시변 신호 복원 장치 및 방법을 발명의 명칭으로 하여, 헨리 엘. 카제크키와 제임스 씨. 베이커의 명의로 1990 년 12 월 21 일에 출원된 미국 특허 출원 제07/633,556 호에 설명되어 있다. 데이타 패킷의 심벌을 복원한 후, 블록(443)으로 진행되며, 여기서 수신기(202)는 이동 보조 핸드오프(mobile assisted handoff ; MAHO), 음성 또는 데이타 결정, 및 자동 주파수 제어 루프의 주파수 갱신과 같은 다른 규격 기능을 수행한다.
상기 데이타 패킷이 딜레이 스프레드 채널에 존재하지 않는 것으로 제4b도의 블록(429)에서 결정되면, 블록(437)으로 진행된다. 이 블록(437)에서, DSSW, CDVCC 및 ASSW에 대한 복소상관관계의 피크 크기들이 비교된다. 블록(439)에서, 상기 비교로부터 얻어진 최대 피크 크기가 선택된다. 블록(441)에서, 데이타 패킷(101)의 모든 심벌들이 선택된 최대 피크 크기에 대응하는 최적의 샘플링 포인트를 이용하여 복원된다. 이 프로세스를 이용한 심벌 복원은 플랫 페이딩(flat fading)상태를 가지고 있는 채널에 유용하며, 이때 각각의 심벌의 신호 레벨은 데이타 패킷(101)의 지속기간 동안에 비교적 일정하다. 데이타 패킷(10)의 심벌을 복원한 후에, 블록(443)으로 진행되며, 이 블록에서 수신기(202)는 이동 보조 핸드오프(MAHO), 음성 또는 데이타 결정, 및 자동 주파수 제어 루프의 주파수 갱신과 같은 다른 규격 기능을 수행한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 무선전화 가입자 유닛(200)으로부터의 무선 신호를 수신하는 기지국의 역할을 하는 원격 신호원(204)에 사용될 수 있다. DSSW와 CDVCC를 가지고 있는 데이타 패킷을 수신한다. ASSW는 다른 가입자 유닛으로부터 수신된다.

Claims (6)

  1. 시분할 다중 액세스 시스템에서 디지탈 신호를 수신하는 디지탈 신호 수신 장치로서, 상기 디지탈 신호가 적어도 하나의 코드워드를 각각 가지고 있는 복수의 데이타 패킷을 포함하고 있는 디지탈 신호 수신 장치에 있어서, 상기 디지탈 신호를 수신하는 수신 수단 ; 수신된 상기 디지탈 신호를 저장하는 수단으로서, 수신된 상기 디지탈 신호를 소정의 시간 순서로 수신 및 저장하는 기억 수단 ; 저장된 상기 디지탈 신호의 각각의 제1 및 제2데이타 패킷의 각각의 제1 및 제2코드워드에 대응하는 제1 및 제2샘플링 포인트를 결정하는 결정 수단 ; 및 결정된 상기 제1샘플링 포인트에 응답하여 소정의 순서와 관련해서 시간의 진행 방향으로 상기 데이타 신호의 제1영역을 복원하고, 결정된 상기 제2샘플링 포인트에 응답하여 소정의 순서와 관련해서 시간의 반대 진행 방향으로 상기 데이타 신호의 제2영역을 복원하는 복원 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호 수신장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1데이타 패킷은 제1 및 제2영역을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호 수신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 데이타 패킷은 코딩된 디지탈 음색 코드(CDVCC)를 더 포함하고 있으며, 상기 디지탈 신호 수신장치는 상기 제1데이타 패킷의 CDVCC에 대응하는 제3 샘플링 포인트를 결정하는 수단 ; 및 결정된 상기 제3샘플링 포인트에 응답하여 상기 디지탈 신호의 제3영역을 복원하는 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호 수신장치.
  4. 시분할 다중 액세스 시스템에서 디지탈 신호를 수신하는 디지탈 신호 수신 방법으로서 상기 디지탈 신호가 하나의 코드워드를 각각 가지고 있는 복수의 데이타 패킷을 포함하고 있는 디지탈 신호 수신 방법에 있어서, 상기 디지탈 신호를 수신하는 수신 단계 ; 수신된 상기 디지탈 신호를 저장하는 단계로서, 수신된 상기 디지탈 신호를 소정의 시간 순서로 수신 및 저장하는 기억 단계; 저장된 상기 디지탈 신호의 각각의 제1 및 제2데이타 패킷의 각각의 제1 및 제 2 코드워드에 대응하는 제1 및 제2 샘플링 포인트를 결정하는 결정 단계 ; 및 결정된 상기 제1샘플링 포인트에 응답하여 소정의 순서와 관련해서 시간의 진행 방향으로 상기 데이타 신호의 제1영역을 복원하고, 결정된 제2샘플링 포인트에 응답하여 소정의 순서와 관련해서 시간의 반대 진행 방향으로 상기 데이타 신호의 제2영역을 복원하는 복원 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호 수신 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제1데이타 패킷은 제1 및 제2영역을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호 수신방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 각각의 데이타 패킷은 코딩된 디지탈 음색 코드(CDVCC)를 더 포함하고 있으며, 상기 디지탈 신호 수신 방법은 상기 제1데이타패킷의 CDVCC에 대응하는 제3 샘플링 포인트를 결정하는 단계 ; 및 결정된 상기 제3샘플링 포인트에 응답하여 상기 디지탈 신호의 제3영역을 복원하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디지탈 신호 수신방법.
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