초록
본 논문에서는 Inmarsat M4 시스템의 수신기의 실제 구현에 적합한 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) carrier recovery loop를 제안한다. Inmarsat M4 시스템 규격에서 권고하는 frequency tolerance는 ${\pm}924\;Hz$ (Signal bandwidth: 33.6 kHz) 로서 이러한 상대적으로 큰 주파수 옵셋 환경에서 안정된 동작이 가능한 carrier recovery loop 설계가 요구된다. 일반적인 PLL(Phase Locked Loop) 만을 이용한 carrier recovery loop는 상대적으로 큰 주파수 옵셋 환경에서 안정적인 성능을 보장할 수 없으며, 이에 따라 본 논문에서는 상대적인 주파수 옵셋이 큰 환경에서도 안정적이 동작이 가능한 Inmarsat M4 시스템을 위한 carrier recovery loop 루프를 제안한다. 제안된 carrier recovery loop는 우선 carrier recovery 이전에 UW 신호 detection 을 위해 주파수 옵셋에 강인한 differential filter 기반의 noncoherent 방식의 detector를 이용하여 UW detection을 수행하였으며, 이후 초기 주파수 옵셋 포착을 위해 UW(Unique Word) 신호를 이용한 차동 방식의 CP(Cross Product)-AFC를 적용하였다. 또한 일반적으로 알려진 16-QAM NDA (Non Data Aided) 방식 대신 안정적인 jitter 성능을 위하여 16-QAM DD(Decision Directed) 방식의 PLL 을 적용하여 위상 추적을 수행하였으며, 성능 검증을 통해 제안된 16-QAM carrier recovery loop가 만족스러운 성능과 신뢰성 있는 동작이 가능함을 입증하였다.
In this paper, we propose a 16-QAM carrier recovery loop which is suitable for the implementation of Inmarsat M4 system receiver. Because the frequency offset of ${\pm}924\;Hz$ on signal bandwidth 33.6 kHz is recommended in Inmarsat M4 system specification, carrier recovery loop having stable operation in the channel environment with large relative frequency offset is required. the carrier recovery loop which adopts only PLL can't be stable in relatively large frequency offset environment. Therefore, we propose a carrier recovery loop which has stable operation in large relative frequency offset environment for Inmarsat M4 system. The proposed carrier recovery loop employed differential filter-based noncoherent UW detector which is robust to frequency offset, CP-AFC for initial frequency offset acquisition using UW signal, and 16-QAM DD-PLL for phase tracking using data signal to overcome large relative frequency offset and achieve stable carrier recovery performance. Simulation results show that the proposed carrier recovery loop has stable operation and satisfactory performance in large relative frequency offset environment for Inmarsat M4 system.
