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KR101202022B1 - 프레임 동기화 방법 및 이를 위한 통신 모뎀용 수신 장치 - Google Patents

프레임 동기화 방법 및 이를 위한 통신 모뎀용 수신 장치 Download PDF

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KR101202022B1
KR101202022B1 KR1020090025866A KR20090025866A KR101202022B1 KR 101202022 B1 KR101202022 B1 KR 101202022B1 KR 1020090025866 A KR1020090025866 A KR 1020090025866A KR 20090025866 A KR20090025866 A KR 20090025866A KR 101202022 B1 KR101202022 B1 KR 101202022B1
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Abstract

본 발명은 프레임 동기화 방법 및 이를 위한 통신 모뎀용 수신 장치에 관한 것으로서, 프레임 동기화기가, 수신 데이터열과 프리앰블의 상관 연산을 수행하고, 상기 상관 연산에 의해 계산된 상관값들 중 최대값이 동일한 위치에서 관측되는지 여부를 판단하며, 상기 최대값이 동일한 위치에서 관측되는 경우, 상기 최대값이 검색되는 위치를 기준으로 동기 신호를 출력하고 상기 상관 연산을 중단하는 단계; 역확산기가, 상기 동기 신호와 동기를 맞춘 수신 데이터열과 확산 코드들의 상관값들을 계산하고, 상기 계산된 상관값들 중 최대값에 대응되는 확산 코드를 발생시키는 인덱스값을 복조 데이터로 출력하는 단계; 및 비교기가, 상기 역확산기에 의해 계산된 상관값들 중 최대값과 기설정된 임계값을 비교하여 상기 최대값이 기설정된 임계값보다 작은 경우, 프레임 동기가 이탈된 것으로 판단하고, 상기 중단된 상관 연산을 재시작시키기 위한 재시작 신호를 상기 프레임 동기화기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
프레임 동기화, 역확산기, 상관값, 최대값, 임계값

Description

프레임 동기화 방법 및 이를 위한 통신 모뎀용 수신 장치{Frame Synchronization Method and Receiver for Communication Modem Therefor}
본 발명은 프레임 동기화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레임 동기 획득 후, 동기 이탈을 검사하기 위한 프레임 동기화기의 상관 연산을 중단하고, 역확산기의 상관값을 이용하여 프레임 동기 이탈 상태를 감지하여 프레임 동기를 재시작하게 함으로써, 프레임 동기의 연산량을 줄일 수 있는 프레임 동기화 방법 및 이를 위한 통신 모뎀용 수신 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2006-S-048-03, 과제명:오디오 비디오 신호처리용 임베디드 DSP 플랫폼]
일반적인 통신용 모뎀의 송수신기에서는 수신기에서 패킷 간의 프레임 경계를 구분할 수 있도록 고정 길이의 특정 패턴의 데이터를 동기 신호로서 패킷 스트림에 삽입하여 전송한다.
이러한 동기 신호는 통상적으로 패킷의 처음에 위치시키므로, 헤더(header)라 불린다. 수신기에서는 수신된 비트 스트림 중에서 패킷의 헤더에 해당하는 동기 패턴을 검색하여 패킷 프레임의 시작 위치를 찾아내고, 이를 기준으로 송신된 프레임 구조와 동일하게 프레임을 해석하여 송신된 원래의 정보를 복원한다.
도 1은 종래 기술에 따른 확산 방식으로 데이터를 송수신하는 통신용 모뎀의 송수신기 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 송신기(110)는 직병렬기(112), 확산 코드 생성기(114) 및 프리앰블 생성기(116) 등을 포함하고, 수신기(140)는 AFE(Analog Front End)(142), 프레임 동기화기(144) 및 역확산기(146) 등을 포함한다.
직병렬기(112)는 송신 데이터(Tx_data)에 대하여 확산 코드 선택을 위한 비트 수를 구성하고, 확산 코드 생성기(114)는 입력에 따라 확산 코드를 선택하여 출력하는 기능을 수행한다.
프리앰블 생성기(116)에서 출력된 프리앰블과 선택된 확산 코드는 다중화기(120)에서 송신 프레임으로 구성되어 송신된다. 송신 데이터는 통신 채널(130)을 거치면서 왜곡되며, 외부 잡음이 인가된 채 수신기(140)에 입력된다.
AFE(142)는 입력된 수신 데이터로부터 클럭 동기를 맞추는 클럭 동기를 수행하고, 필터링을 통해 왜곡을 보상하며, 잡음을 제거한다. 프레임 동기화기(144)는 수신 데이터 스트림으로부터 프리앰블의 정확한 위치를 추정하고, 역확산기(146)는 수신 데이터를 역확산하여 본래의 송신 데이터(Tx_data')를 복원한다.
하지만, 종래의 프레임 동기화기(144)는 동기 신호가 발생했음에도 불구하고, 동기 이탈을 감시하기 위해 지속적으로 상관 연산을 수행함으로써, 프레임 동기로 인해 연산량이 증가하고, 시스템에 부하를 주는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프레임 동기화기의 지속적인 상관 연산을 줄여주기 위한 프레임 동기화 방법 및 이를 위한 통신 모뎀용 수신 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프레임 동기화 방법을 제공한다. 상기 프레임 동기화 방법은, 프레임 동기화기가, 수신 데이터열과 프리앰블의 상관 연산을 수행하고, 상기 상관 연산에 의해 계산된 상관값들 중 최대값이 동일한 위치에서 관측되는지 여부를 판단하며, 상기 최대값이 동일한 위치에서 관측되는 경우, 상기 최대값이 검색되는 위치를 기준으로 동기 신호를 출력하고 상기 상관 연산을 중단하는 단계; 역확산기가, 상기 동기 신호와 동기를 맞춘 수신 데이터열과 확산 코드들의 상관값들을 계산하고, 상기 계산된 상관값들 중 최대값에 대응되는 확산 코드를 발생시키는 인덱스값을 복조 데이터로 출력하는 단계; 및 비교기가, 상기 역확산기에 의해 계산된 상관값들 중 최대값과 기설정된 임계값을 비교하여 상기 최대값이 기설정된 임계값보다 작은 경우, 프레임 동기가 이탈된 것으로 판단하고, 상기 중단된 상관 연산을 재시작시키기 위한 재시작 신호를 상기 프레임 동기화기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 통신 모뎀용 수신 장치를 제공한다. 상기 통신 모뎀용 수신 장치는, 수신 데이터열과 프리앰블의 상관 연산을 수행하고, 상기 상관 연산에 의해 계산된 상관값들 중 최대값이 동일한 위치에서 관측되는지 여부를 판단하며, 상기 최대값이 동일한 위치에서 관측되는 경우, 상기 최대값이 검색되는 위치를 기준으로 동기 신호를 출력하고 상기 상관 연산을 중단하는 프레임 동기화기; 상기 동기 신호와 동기를 맞춘 수신 데이터열과 확산 코드들의 상관값들을 계산하고, 상기 계산된 상관값들 중 최대값에 대응되는 확산 코드를 발생시키는 인덱스값을 복조 데이터로 출력하는 역확산기; 및 상기 역확산기에 의해 계산된 상관값들 중 최대값과 기설정된 임계값을 비교하고, 상기 최대값이 상기 기설정된 임계값보다 작은 경우, 프레임 동기가 이탈된 것으로 판단하고, 상기 중단된 상관 연산을 재시작시키기 위한 재시작 신호를 상기 프레임 동기화기로 전송하는 비교기;를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 프레임 동기화기의 지속적인 상관 연산 대신 데이터 복조를 수행하는 역확산기의 상관값을 이용하여 동기 이탈 을 감지함으로써, 프레임 동기화기의 지속적인 상관 연산을 줄여줄 수 있어 보다 하드웨어 구현에 적합한 프레임 동기 방법을 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
일반적인 통신 시스템에서는 시간 및 주파수 모두에 있어서 데이터 프레임에 대한 동기화가 필요하고, 채널 파라미터들(Channel Parameters) 및 잡음 변화에 대한 추정도 일반적으로 필요하다. 이러한 동기화 및 추정을 위해서 트레이닝 심볼들 또는 트레이닝 시퀀스라고도 하는 프리앰블 시퀀스가 사용된다.
프리앰블은 네트워크 통신에서 두 개 이상의 시스템 간에 전송타이밍을 동기화하기 위해 사용되는 신호로, 적절한 타이밍은 모든 시스템들이 정보 전달의 시작을 올바르게 해석할 수 있도록 보장한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 모뎀용 수신 장치의 구조를 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 통신 모뎀용 수신 장치는 프레임 동기화기(210), 역확산기(220) 및 비교기(230) 등을 포함한다. 여기서, 통신 모뎀용 수신 장치는 입력된 수신 데이터로부터 클럭 동기를 맞추는 클럭 동기를 수행하고, 필터링을 통해 왜곡을 보상하며, 잡음을 제거하는 AFE(Analog Front End)(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
프레임 동기화기(210)는 수신 데이터열과 프리앰블의 상관 연산을 수행하여 프레임의 시작 위치를 알려주는 동기 신호(Sync)와, 이와 동기를 맞춘 수신 데이터(Rx_data')를 출력한다. 자세하게는, 프레임 동기화기(210)는 수신 데이터열과 프리앰블의 상관값들을 계산하고, 상관값들 중 최대값이 검색되는 위치를 기준으로 동기 신호(Rx_data')를 출력한다.
역확산기(220)는 동기 신호와 동기를 맞춘 수신 데이터열과 확산 코드들의 상관값들을 계산하고, 이 상관값들 중 최대값에 대응되는 확산 코드를 선택하는 인덱스 값을 복조 데이터(Tx_data')로 출력한다. 여기서, 확산 코드는 수신 데이터의 확산된 대역을 대역환원(Despread)하기 위한 신호를 나타내고, 역환산기(220)는 수신 데이터를 확산 코드에 의해 대역환원함으로써, 잡음, 간섭 및 신호 방해 등에 의해 변형된 데이터를 원래대로 복원할 수 있다.
비교기(230)는 역확산기(220)에서 계산된 최대값(Corrmax)과 기설정된 임계값(Corr_th)을 비교하고, 최대값(Corrmax)이 기설정된 임계값(Corr_th)보다 작으면, 프레임 동기가 이탈된 것으로 판단하여 프레임 동기화를 재시작하도록 한다. 즉, 비교기(230)는 최대값(Corrmax)이 임계값(Corr_th)보다 작으면, 상관 연산을 재시작시키기 위한 재시작 신호(restart)를 프레임 동기화기(210)로 전송한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 역확산기의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 역확산기(220)는 확산 코드 발생부(310), 다수의 상관 연산부(320), 확산 코드 선택부(330) 및 확산 코드 인덱싱부(340) 등을 포함한다.
확산 코드 발생부(310)는 다수의 상관 연산부(320)의 상관 연산에 필요한 확산 코드들(SC1, SC2, ..., SCn)을 발생한다.
다수의 상관 연산부(320)는 프레임 동기화기(210)에 의해 프레임 동기 획득이 되면, 동기 신호와 동기를 맞춘 수신 데이터열과 각각의 확산 코드의 상관 연산을 수행한다.
확산 코드 선택부(330)는 상관 연산에 의해 계산된 상관값들(Corr_1, Corr_2, ..., Corr_n) 중에서 최대값(Corrmax)을 검색하고, 최대값(Corrmax)에 대응되는 확산 코드(SCmax)를 선택한다.
확산 코드 인덱싱부(340)는 확산 코드(SCmax)를 발생시키는 인덱스값을 복조 데이터(Tx_data')로 출력한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프레임 동기화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 초기에 프레임 동기화기(210)는 매 수신 데이터가 입력될 때마다 최근의 수신 데이터들과 프리앰블의 상관 연산을 수행한다(S410).
프레임 동기화기(210)는 상관값들 중 최대값이 동일한 위치에서 주기적으로 관측되는지 여부를 판단한다(S420).
단계 S420에서 최대값이 동일한 위치에서 주기적으로 관측되면, 프레임 동기화기(210)는 동기 획득 모드로 전환되어, 동기 획득 모드에서 프레임 길이마다 주기적으로 프레임의 시작을 알리는 동기 신호 및 동기화된 수신 데이터를 출력하고(S430), 대신 연속적인 상관 연산은 중단한다(S440).
이어서, 역확산기(220)는 동기화된 수신 데이터열과 확산 코드들의 상관값들을 계산한다(S450).
비교기(220)는 상관값들 중에서 최대값과 임계값을 비교하고(S460), 최대값이 임계값보다 작은 경우, 프레임 동기가 이탈된 것으로 판단하여 단계 S410으로 돌아가서 프레임 동기화기(210)에서 상관 연산을 재수행하도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 확산 방식으로 데이터를 송수신하는 통신용 모뎀의 송수신기의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 모뎀용 수신 장치의 구조를 나타낸 블럭 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 역확산기의 내부 구조를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프레임 동기화 방법을 나타낸 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
210: 프레임 동기화기 220: 역확산기
230: 비교기 310: 확산 코드 발생부
320: 다수의 상관 연산부 330: 확산 코드 선택부
340: 확산 코드 인덱싱부

Claims (7)

  1. 프레임 동기화기가, 수신 데이터열과 프리앰블의 상관 연산을 수행하고, 상기 상관 연산에 의해 계산된 상관값들 중 최대값이 동일한 위치에서 관측되는지 여부를 판단하며, 상기 최대값이 동일한 위치에서 관측되는 경우, 상기 최대값이 검색되는 위치를 기준으로 동기 신호를 출력하고 상기 상관 연산을 중단하는 단계;
    역확산기가, 상기 동기 신호와 동기를 맞춘 수신 데이터열과 확산 코드들의 상관값들을 계산하고, 상기 계산된 상관값들 중 최대값에 대응되는 확산 코드를 발생시키는 인덱스값을 복조 데이터로 출력하는 단계; 및
    비교기가, 상기 역확산기에 의해 계산된 상관값들 중 최대값과 기설정된 임계값을 비교하여 상기 최대값이 기설정된 임계값보다 작은 경우, 프레임 동기가 이탈된 것으로 판단하고, 상기 중단된 상관 연산을 재시작시키기 위한 재시작 신호를 상기 프레임 동기화기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기화 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 수신 데이터열과 프리앰블의 상관 연산을 수행하고, 상기 상관 연산에 의해 계산된 상관값들 중 최대값이 동일한 위치에서 관측되는지 여부를 판단하며, 상기 최대값이 동일한 위치에서 관측되는 경우, 상기 최대값이 검색되는 위치를 기준으로 동기 신호를 출력하고 상기 상관 연산을 중단하는 프레임 동기화기;
    상기 동기 신호와 동기를 맞춘 수신 데이터열과 확산 코드들의 상관값들을 계산하고, 상기 계산된 상관값들 중 최대값에 대응되는 확산 코드를 발생시키는 인덱스값을 복조 데이터로 출력하는 역확산기; 및
    상기 역확산기에 의해 계산된 상관값들 중 최대값과 기설정된 임계값을 비교하고, 상기 최대값이 상기 기설정된 임계값보다 작은 경우, 프레임 동기가 이탈된 것으로 판단하고, 상기 중단된 상관 연산을 재시작시키기 위한 재시작 신호를 상기 프레임 동기화기로 전송하는 비교기;
    를 포함하는 통신 모뎀용 수신 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서, 상기 역확산기는,
    상기 확산 코드들을 발생하는 확산 코드 발생부;
    상기 동기 신호와 동기를 맞춘 수신 데이터열과 상기 확산 코드들의 상관값들을 계산하는 다수의 상관 연산부;
    상기 상관값들 중 최대값에 대응되는 확산 코드를 선택하는 확산 코드 선택부; 및
    상기 선택된 확산 코드의 인덱스값을 복조 데이터로 출력하는 확산 코드 인덱싱부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 모뎀용 수신 장치.
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