KR100213100B1 - Frequency error corrector for orthogonal frequency division multiplexing and method therefor - Google Patents

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Abstract

OFDM 방식으로 전송되는 신호의 주파수 오류를 정정하는 정정기와 그 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 정정기는 수신 신호의 주파수 옵셋 추정 범위를 감쇠시키기 위해서 소정의 정수로 파일럿 캐리어에 해당하는 수신 신호를 데시메션하는 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기를 구비하여 항상 서브채널 간격의 정수배 이내의 주파수 옵셋을 검출할 수 있게 되어 주파수 오류의 추정을 가능케 함과 동시에 주파수 옵셋 보상기에서는 추정된 주파수 옵셋에 소정의 정수를 가산하여 수신 신호의 주파수 옵셋을 보상한다. 또한, 본 발명은 주파수 옵셋 추정시 고려되어지는 데이터의 개수도 전송시 이미 알고 있는 데이터인 파일럿 캐리어를 이용하여 계산하므로 계산량도 작아지고 주파수 동기화 기간도 줄어든다.A corrector and a method for correcting a frequency error of a signal transmitted in an OFDM scheme are disclosed. The corrector of the present invention includes a frequency offset estimation range attenuator that decimates a reception signal corresponding to a pilot carrier with a predetermined integer so as to attenuate the frequency offset estimation range of the received signal. By detecting the frequency error, the frequency offset compensator compensates for the frequency offset of the received signal by adding a predetermined integer to the estimated frequency offset. In addition, the present invention calculates the number of data to be considered in estimating the frequency offset using a pilot carrier, which is data that is already known at the time of transmission, so that the calculation amount is reduced and the frequency synchronization period is reduced.

Description

OFDM 전송 신호의 주파수 오류 정정기와 그 방법Frequency Error Corrector and Method in OFDM Transmission Signals

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:이하 OFDM라고 함) 전송 신호를 수신하는 수신기분야에 관한 것으로, 특히 주파수 오류 정정기 분야에 관한 것이다.The present invention relates to the field of receivers for receiving Orthogonal Frequency Division Multiplexing (hereinafter referred to as OFDM) transmission signals, and more particularly to the field of frequency error correctors.

OFDM은 디지털 신호 전송에 있어서 다중 반송파 변조 방식의 일종으로서, 단일 캐리어 데이터 송신에서 사용하는 주파수 대역을 사용하면서 긴 심볼주기를 갖도록 병렬로 데이터를 다수의 서브 캐리어에 실어서 전송하는 방식이다. 즉, 데이터를 역고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform:IFFT)하여 송신하면 각 데이터들은 서로 직교인 캐리어에 실려 병렬로 전송되며, 이 전송되는 데이터를 수신시에는 고속 퓨리에 변환(FFT)해서 캐리어를 복원하고 있다. 이 OFDM은 현재 지상파 고화질 텔레비젼등에 이용되고 있다.OFDM is a type of multi-carrier modulation in digital signal transmission, in which data is carried on a plurality of subcarriers in parallel to have a long symbol period while using a frequency band used in single carrier data transmission. In other words, when the data is transmitted by inverse fast Fourier transform (IFFT), each data is transmitted in parallel in a carrier orthogonal to each other, and when the data is received, the carrier is transformed by fast Fourier transform (FFT). Restoring This OFDM is currently used for terrestrial high definition televisions.

한편, OFDM 전송 방식은 채널 특성에 의하여 도플러 현상이 발생하거나 수신기의 동조기가 불안정할 경우, 송신 주파수와 수신 주파수의 동기화가 이루어지지 않는 현상이 발생하고, 이때 송신 주파수와 수신 주파수와의 차이를 주파수 옵셋(offset)이라고 한다. 이러한 주파수 옵셋은 수신 신호의 위상을 변화시켜 시스템의 복호성능을 감소시킨다.On the other hand, in the OFDM transmission method, when a Doppler phenomenon occurs due to channel characteristics or when the synchronization of the receiver is unstable, a phenomenon occurs in which synchronization of a transmission frequency and a reception frequency does not occur. It is called an offset. This frequency offset changes the phase of the received signal to reduce the decoding performance of the system.

다중 반송파를 사용하는 OFDM 전송 방식에서는 심볼의 검출이 각 서브채널별로 이루어지는 데, 주파수 옵셋이 발생할 경우 직교성이 유지되지 않아 인접 서브채널간의 간섭이 일어나게 된다. 특히 OFDM 전송 방식에서 서브채널의 수가 증가할수록 각 서브캐리어들이 정해진 대역내에 조밀하게 분포되어 작은 주파수 옵셋값도 인접 서브채널간에 있어서 간섭을 심하게 일으킬 수 있다. 그러므로, 주파수 옵셋의 보정은 시스템의 복호 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 기존의 주파수 옵셋을 보정하기 위해 제안된 방식으로는 OFDM 전송 방식에서 보호 구간(guard interval)의 주기성을 이용하여 주파수 옵셋에 따른 특성을 구하고, 구한 특성을 근거로 하여 PLL(Phase Locked Loop)을 구동시켜 주파수 오류를 추정하는 방법과 이미 알고 있는 심볼열을 반복적으로 전송하여 주파수 옵셋값을 추정하는 방법이 있다, 후자 방법은 유효 심볼의 전송률을 저하시키는 단점이 있고, 전자와 후자 방법 모두는 주파수 옵셋의 값이 증가할수록 주파수 오류를 정정하는 능력이 급격하게 저하되고, 특히 서브채널 간격의 정수배가 넘는 옵셋이 발생했을 때 정확한 옵셋의 추정과 복원이 불가능하게 된다.In the OFDM transmission method using a multi-carrier, symbol detection is performed for each subchannel. When frequency offset occurs, orthogonality is not maintained, and interference between adjacent subchannels occurs. In particular, as the number of subchannels increases in the OFDM transmission scheme, each subcarrier is densely distributed within a predetermined band, and even a small frequency offset value may cause interference between adjacent subchannels. Therefore, the correction of the frequency offset is an important factor in determining the decoding performance of the system. In order to compensate for the existing frequency offset, the OFDM transmission method uses the periodicity of the guard interval to obtain the characteristics according to the frequency offset, and drives the PLL (Phase Locked Loop) based on the obtained characteristics. There is a method of estimating a frequency error and a method of estimating a frequency offset value by repeatedly transmitting a known symbol string. The latter method has a disadvantage in reducing the transmission rate of an effective symbol, and both the former and the latter method use a frequency offset. As the value of is increased, the ability to correct frequency error is drastically degraded. In particular, accurate offset estimation and restoration are impossible when an offset exceeding an integer multiple of the subchannel interval occurs.

기존의 주파수 옵셋을 보정하는 주파수 오류 정정기를 포함한 수신기의 일부 블록도는 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 수신기는 OFDM 전송 방식으로 전송된 수신 신호(심볼)를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기(110), A/D 변환기(110)를 통해 출력되는 수신 신호의 주파수 오류를 정정하는 주파수 오류 정정기(120)와 주파수 오류 정정기(120)의 출력을 등화하는 등화기(130)를 포함하고 있다. 또한, 주파수 오류 정정기(120)는 A/D 변환기(110)의 출력과 주파수 옵셋을 승산해서 주파수 옵셋을 보정하는 주파수 옵셋 보상기(121), 주파수 옵셋 보상기(121)를 통해 출력되는 데이터를 FFT하여 이산 캐리어 데이터를 추출하는 고속 퓨리에 변환기(122), 고속 퓨리에 변환기(122)의 출력을 소정의 지연량(D)만큼 지연하는 심볼 지연기(123), 고속 퓨리에 변환기(122)로부터 출력되는 n번째 심볼 데이터와 심볼 지연기(123)로부터 출력되는 n+D번째 심볼 데이터의 상호 간섭을 검출해서 MLE(Maximum Likelihood Estimation) 알고리즘을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하고, 추정된 주파수 옵셋(

Figure kpo00001
)을 주파수 옵셋 보상기(121)로 인가하는 주파수 옵셋 추정기(124)로 되어 있다.Some block diagrams of a receiver including a frequency error corrector that corrects an existing frequency offset are shown in FIG. The receiver shown in FIG. 1 corrects a frequency error of a received signal output through the A / D converter 110 and the A / D converter 110 that convert the received signal (symbol) transmitted by the OFDM transmission method into digital data. And an equalizer 130 that equalizes outputs of the frequency error corrector 120 and the frequency error corrector 120. In addition, the frequency error corrector 120 multiplies the output of the A / D converter 110 with the frequency offset to FFT the data output through the frequency offset compensator 121 and the frequency offset compensator 121 to correct the frequency offset. A fast Fourier transformer 122 for extracting discrete carrier data, a symbol delayer 123 for delaying the output of the fast Fourier transformer 122 by a predetermined delay amount D, and an nth output from the fast Fourier transformer 122 By detecting mutual interference between the n + D symbol data output from the symbol data and the symbol delay unit 123, the frequency offset is estimated using a Maximum Likelihood Estimation (MLE) algorithm, and the estimated frequency offset (
Figure kpo00001
) Is a frequency offset estimator 124 for applying to the frequency offset compensator 121.

여기서, 주파수 옵셋 추정기(124)에서 주파수 옵셋 추정시 사용되는 MLE 알고리즘은 문헌 [1]에 개시되어 있다: [1] A Technique for Orthogonal Frequency Division Multiplexing Frequency Offset Correction, by Paul H. Moose, IEEE Transactions on Communications. Vol.42, No.10, pp 2908-2914, Oct. 1994.Here, the MLE algorithm used for frequency offset estimation in the frequency offset estimator 124 is disclosed in [1]: [1] A Technique for Orthogonal Frequency Division Multiplexing Frequency Offset Correction, by Paul H. Moose, IEEE Transactions on Communications. 42, No. 10, pp 2908-2914, Oct. 1994.

상술한 도 1에 도시된 종래의 주파수 오류 정정기에서는 OFDM 송수신 신호의 특성상 수신 심볼과 시간 지연된 심볼과의 간섭을 MLE 알고리즘을 적용해서 주파수 옵셋을 추정할 때 그 한계(limits)가 통상 서브채널 간격의

Figure kpo00002
1/2 이내에서만 가능하며, 주파수 옵셋의 크기가 서브채널 간격의 정수배 이상이면 주파수 오류 정정이 불가능하거나 복호 성능이 급격히 저하되는 문제점이 있었다 또한, 상술한 문헌 [1]에서는 주파수 옵셋 추정시 고려되는 심볼열이 모든 서브채널 캐리어 데이터이므로 계산량이 커지는 문제점이 있었다.In the conventional frequency error corrector illustrated in FIG. 1, the limits of the conventional frequency error corrector when the frequency offset is estimated by applying the MLE algorithm to the interference between the received symbol and the time-delayed symbol are usually measured in the subchannel interval.
Figure kpo00002
If the frequency offset is greater than or equal to an integer multiple of the interval between subchannels, frequency error correction is impossible or the decoding performance deteriorates sharply. Also, the above-mentioned document [1] considers frequency offset estimation. Since the symbol string is all subchannel carrier data, there is a problem in that the amount of calculation increases.

상기한 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명의 목적은 OFDM 전송 신호를 주파수 옵셋의 크기에 상관없이 주파수 오류를 정정할 수 있고 파일럿 캐리어만을 이용하여 주파수 옵셋을 추정함으로써 하드웨어량의 부담이 줄어드는 주파수 오류 정정기를 제공하는 데 있다.In order to overcome the above problems, an object of the present invention is to correct the frequency error irrespective of the frequency offset of the OFDM transmission signal and frequency error corrector that reduces the burden of hardware by estimating the frequency offset using only the pilot carrier To provide.

본 발명의 다른 목적은 OFDM 전송 신호를 주파수 옵셋의 크기에 상관없이 주파수 오류를 정정할 수 있고 주파수 옵셋 추정시 고려되는 심볼로서 파일럿 캐리어를 이용하므로 계산량이 줄어드는 주파수 오류 정정 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a frequency error correction method in which an OFDM transmission signal can correct a frequency error regardless of the magnitude of a frequency offset and uses a pilot carrier as a symbol considered in estimating the frequency offset, thereby reducing the amount of calculation.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 주파수 오류 정정기는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 방식으로 전송되는 수신 신호의 주파수 오류를 정정하는 주파수 오류 정정기를 포함한 수신기에 있어서, 주파수 오류 정정기는 수신 신호의 주파수 옵셋 추정 범위를 감쇠시키기 위해서 소정의 정수로 수신 신호를 데시메션해서 데시메션된 신호를 출력하는 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기를 포함한다. 본 발명의 주파수 옵셋 보상기는 수신 신호의 주파수 옵셋을 제1 추정 주파수 옵셋을 근거로 하여 보상하고, 고속 퓨리에 변환기는 주파수 옵셋 보상기의 출력을 FFT하여 이산 캐리어 데이터를 출력하고, 추정기는 이산 캐리어 데이터중 파일럿 캐리어를 이용하여 수신 신호의 주파수 옵셋을 추정하고 추정된 주파수 옵셋에 소정의 정수를 가산한 제1 추정 주파수 옵셋을 주파수 옵셋 보상기에 인가한다. 그리고, 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기는 수신 신호를 소정의 정수로 데시메션하는 데시메터를 포함하고, 추정기는 고속 퓨리에 변환기의 출력을 소정의 심볼량만큼 지연하는 지연기, 고속 퓨리에 변환기에서 출력되는 이산 캐리어 데이터로부터 기준 파일럿 캐리어를 이용하여 파일럿 캐리어를 검출해서 검출신호를 출력하는 파일럿 캐리어 검출기와 검출신호에 따라 동작되며, 고속 퓨리에 변환기로부터 출력되는 파일럿 캐리어와 지연기로부터 출력되는 지연된 파일럿 캐리어와의 주파수 옵셋을 MLE를 이용하여 추정하고, 추정된 주파수 옵셋에 소정의 정수를 가산하여 제1 추정 주파수 옵셋을 출력하는 주파수 옵셋 추정기를 포함한다.In order to achieve the above object, the frequency error corrector of the present invention includes a frequency error corrector for correcting a frequency error of a received signal transmitted in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme, wherein the frequency error corrector And a frequency offset estimation range attenuator for decimating the received signal with a predetermined integer to output the decimated signal to attenuate the frequency offset estimation range. The frequency offset compensator of the present invention compensates the frequency offset of the received signal based on the first estimated frequency offset, the fast Fourier transformer outputs the discrete carrier data by FFT the output of the frequency offset compensator, and the estimator The frequency offset of the received signal is estimated using the pilot carrier, and a first estimated frequency offset obtained by adding a predetermined integer to the estimated frequency offset is applied to the frequency offset compensator. The frequency offset estimation range attenuator includes a decimator for decimating the received signal to a predetermined integer, and the estimator delays the output of the fast Fourier transformer by a predetermined symbol amount, and a discrete carrier output from the fast Fourier transformer. A pilot carrier detector which detects a pilot carrier using data from a reference pilot carrier and outputs a detection signal, and operates according to the detection signal, and frequency offset between the pilot carrier output from the fast Fourier transformer and the delayed pilot carrier output from the delay unit. And a frequency offset estimator for outputting the first estimated frequency offset by adding a predetermined integer to the estimated frequency offset.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 주파수 오류 정정 방법은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 방식으로 전송되는 수신 신호의 주파수 오류를 정정하는 방법에 있어서 수신 신호를 소정의 정수로 데시메션해서 데시메션된 신호를 출력하는 단계를 포함한다. 또한 본 발명의 방법은 검출신호에 따라 수신 신호가 파일럿 캐리어이면 데시메션된 신호를 선택하고, 그렇지 않으면 수신 신호를 선택해서 선택된 신호를 출력하는 단계, 선택된 신호를 제1 추정 주파수 옵셋에 근거하여 주파수 오류를 정정해서 정정된 신호를 출력하는 단계, 정정된 신호를 FFT해서 캐리어를 복원하여 복원된 캐리어를 출력하는 단계, 복원된 캐리어를 피드백 입력하여 기준 파일럿 캐리어를 이용하여 파일럿 캐리어가 검출되면 검출신호를 발생하는 단계와 파일럿 캐리어와 소정 시간 지연된 파일럿 캐리어와의 간섭량을 검출해서 주파수 옵셋을 추정하고, 추정된 주파수 옵셋에 소정의 정수를 가산한 제1 추정 주파수 옵셋을 발생하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above another object, the frequency error correction method of the present invention in the method for correcting the frequency error of the received signal transmitted by the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) method to decimate the received signal to a predetermined integer Outputting the meshed signal. In addition, the method of the present invention selects the decimated signal if the received signal is a pilot carrier according to the detection signal, otherwise selects the received signal and outputs the selected signal, frequency of the selected signal based on the first estimated frequency offset. Outputting a corrected signal by correcting an error, restoring a carrier by FFT the corrected signal, and outputting a restored carrier; inputting the restored carrier by feedback and detecting a pilot carrier using a reference pilot carrier And detecting the interference amount between the pilot carrier and the pilot carrier delayed by a predetermined time, estimating a frequency offset, and generating a first estimated frequency offset obtained by adding a predetermined integer to the estimated frequency offset.

도 1은 종래의 주파수 오류 정정기를 채용한 수신기의 블록도이다.1 is a block diagram of a receiver employing a conventional frequency error corrector.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오류 정정기를 채용한 수신기의 블록도이다.2 is a block diagram of a receiver employing a frequency error corrector according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기의 블록도이다.3 is a block diagram of the frequency offset estimation range attenuator shown in FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 OFDM 전송 신호의 주파수 오류 정정기와 그 방법의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described a preferred embodiment of the frequency error corrector and method of the OFDM transmission signal according to the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오류 정정기(220)를 포함하고 있는 수신기의 일부 블록도이다. 도 2에 있어서, 주파수 오류 정정기(220)는 주파수 옵셋 추정 범위를 감쇠하는 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기(221), A/D 변환기(210)를 통해 수신되는 신호가 파일럿 캐리어인 경우 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기(221)의 출력을 선택하고, 그렇지 않으면 A/D 변환기(210)를 통해 수신되는 신호를 선택하는 선택기(222)와, 주파수 옵셋 보상기(223)의 출력을 FFT하여 이산 캐리어 데이터를 추출하여 등화기(230)에 출력하는 고속 퓨리에 변환기(224), 고속 퓨리에 변환기(224)의 출력을 피드백 입력하여 소정의 심볼지연량(D)만큼 지연하는 심볼 지연기(225), 고속 퓨리에 변환기(224)에서 출력되는 데이터로부터 파일럿 캐리어를 검출하여 검출신호를 출력하는 파일럿 캐리어 검출기(226)와, 이 검출신호에 따라 동작하며, 고속 퓨리에 변환기(224)로부터 출력되는 파일럿 캐리어와 심볼 지연기(225)로부터 출력되는 지연된 파일럿 캐리어를 입력해서 MLE 알고리즘을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하는 주파수 옵셋 추정기(227)와 선택기(210)에서 선택된 출력과 주파수 옵셋 추정기(227)에서 추정된 주파수 옵셋을 승산해서 주파수 옵셋을 보상하여 고속 퓨리에 변환기(224)로 출력하는 주파수 옵셋 보상기(223)로 되어 있다.2 is a partial block diagram of a receiver including a frequency error corrector 220 according to an embodiment of the present invention. 2, the frequency error corrector 220 is a frequency offset estimation range attenuator that attenuates the frequency offset estimation range when the signal received through the A / D converter 210 is a pilot carrier. Selector 222 to select the output of 221, otherwise select the signal received through A / D converter 210, and output the frequency offset compensator 223 to FFT to extract discrete carrier data and equalize A fast Fourier transformer 224 output to the machine 230, a symbol delayer 225 for delaying the output of the fast Fourier transformer 224 by a predetermined symbol delay amount D, and a fast Fourier transformer 224 A pilot carrier detector 226 which detects a pilot carrier from the data outputted from the controller and outputs a detection signal, and operates according to the detection signal, and outputs the pilot carrier output from the fast Fourier transformer 224; Frequency offset estimator 227 for inputting delayed pilot carriers output from symbol delayer 225 to estimate frequency offset using MLE algorithm and frequency estimated at output and frequency offset estimator 227 selected by selector 210 A frequency offset compensator 223 outputs the high speed Fourier transformer 224 by compensating the frequency offset by multiplying the offset.

여기서. 통상 OFDM 전송 신호를 수신하는 수신기는 도면에는 도시되어 있지 않지만 A/D 변환기(210)의 전단에 수신되는 반송파를 중간 주파수신호로 변환하는 튜너와 이 중간 주파수신호를 직각 진폭 복조(Quadrature Amplitude Demodulation)하여 다수의 캐리어를 복조하는 복조기가 구성된다.here. A receiver for receiving an OFDM transmission signal is not shown in the drawing, but a tuner for converting a carrier wave received at the front end of the A / D converter 210 into an intermediate frequency signal and quadrature amplitude demodulation of the intermediate frequency signal. And a demodulator for demodulating a plurality of carriers.

이어서, 도 2에 도시된 주파수 오류 정정기(220)를 중심으로 설명하기로 한다.Next, the frequency error corrector 220 shown in FIG. 2 will be described.

A/D 변환기(210)를 통해 주파수 오류 정정기(220)에 입력되는 수신 신호(rn)는 아래 수학식 1로 정의될 수 있다.The received signal r n input to the frequency error corrector 220 through the A / D converter 210 may be defined by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure kpo00003
Figure kpo00003

여기서, k는 서브채널의 인덱스이고, Xk는 k번째 서브채널의 송신데이터이고, Hk는 k번째 서브채널에 대한 임펄스 응답이고, n은 심볼의 수이고, N은 서브채널의 수이고,

Figure kpo00004
는 주파수 옵셋이다.Where k is the index of the subchannel, X k is the transmission data of the k-th subchannel, H k is the impulse response for the k-th subchannel, n is the number of symbols, N is the number of subchannels,
Figure kpo00004
Is the frequency offset.

한편, 본 발명은 주파수 옵셋 추정 범위를 한정하는 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기(221)를 사용함으로써 실제 발생된 주파수 옵셋이 서브채널의 정수배 이상일 때 고속 퓨리에 변환기(224)의 후단에 위치한 주파수 옵셋 추정기(227)에서 추정되는 데이터간의 주파수 옵셋이 정수배 이내로 해주는 역할을 한다. 따라서, 본 발명의 주파수 옵셋 추정기(227)는 상술한 문헌 [1]에 개시된 MLE 알고리즘 뿐만 아니라 주파수 추정 가능한 범위가 서브 채널 간격의

Figure kpo00005
1/2 이내에서만 가능한 기존의 주파수 옵셋 추정 알고리즘이 모두 적용될 수 있다.Meanwhile, the present invention uses the frequency offset estimation range attenuator 221 to limit the frequency offset estimation range, so that the frequency offset estimator 227 located at the rear end of the fast Fourier transformer 224 when the frequency offset actually generated is greater than or equal to an integer multiple of the subchannel. ), The frequency offset between the data estimated in) is within an integer multiple. Accordingly, the frequency offset estimator 227 of the present invention is capable of not only the MLE algorithm disclosed in the above-mentioned document [1] but also a frequency estimable range of the subchannel interval.
Figure kpo00005
All existing frequency offset estimation algorithms that can be used only within 1/2 can be applied.

즉, 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기(221)의 상세 블럭도는 도 3에 도시된 바와 같이, A/D 변환기(210)의 출력신호의 얼라이징(aliasing)을 제거하기 위해서 출력신호의 고주파수성분을 제거하는 저역여파기(242)와 저역여파기(242)의 출력을 소정의 정수(M)로 데시메션하는 데시메터(decimator:244)로 되어 있다.That is, the detailed block diagram of the frequency offset estimation range attenuator 221 removes high frequency components of the output signal to eliminate aliasing of the output signal of the A / D converter 210, as shown in FIG. And a decimator (244) for decimating the outputs of the low pass filter 242 and the low pass filter 242 to a predetermined constant M.

이렇게 수신 신호가 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기(211)를 거치면, 고속 퓨리에 변환기(224)로부터 출력되는 FFT된 데이터의 주파수 오류가 데시메션량인 M배 만큼 줄어서 나타나므로 항상 서브채널 간격의 정수배 이내의 주파수 옵셋을 추정할 수 있게 되어 주파수 오류를 정정할 수 있다.When the received signal passes through the frequency offset estimation range attenuator 211, the frequency error of the FFT data output from the fast Fourier transformer 224 is reduced by M times the decimation amount, so that the frequency is always within an integer multiple of the subchannel interval. The offset can be estimated so that the frequency error can be corrected.

한편, 선택기(222)는 멀티플렉서로 구성될 수 있으며, A/D 변환기(210)로부터 출력되는 심볼들 중에서 일부 파일럿 캐리어 심볼만을 선택적으로 주파수 옵셋 보상기(223)에 출력한다. 즉, 파일럿 캐리어 검출기(226)에서 파일럿 캐리어를 검출하면 검출신호를 발생하고, 이 검출신호에 따라 선택기(222)는 주파수 옵셋 추정 범위(221)에서 정수(M)로 데시메션된 파일럿 캐리어 심볼이 주파수 옵셋 보상기(223)에 출력된다. 부가적으로, 이러한 동작을 실시간으로 처리하기 위해서는 A/D 변환기(210)와 선택기(222) 사이에 심볼단위의 데이터를 저장하는 버퍼가 구성될 수 있다.The selector 222 may be configured as a multiplexer and selectively outputs only some pilot carrier symbols among the symbols output from the A / D converter 210 to the frequency offset compensator 223. That is, when the pilot carrier detector 226 detects a pilot carrier, a detection signal is generated. According to the detection signal, the selector 222 determines that a pilot carrier symbol decimated to an integer M in the frequency offset estimation range 221 is generated. It is output to the frequency offset compensator 223. Additionally, in order to process such an operation in real time, a buffer for storing data in symbol units may be configured between the A / D converter 210 and the selector 222.

고속 퓨리에 변환기(224)는 주파수 옵셋 보상기(223)를 통해 출력되는 심볼 데이터를 FFT하여 이산 캐리어 데이터를 추출하여 등화기(230)에 출력함과 동시에심볼 지연기(225) 및 파일럿 캐리어 검출기(226)에 출력한다. 심볼 지연기(225)는 고속 퓨리에 변환기(224)의 출력을 소정의 심볼지연량(D)만큼 지연한다.The fast Fourier transformer 224 performs FFT on symbol data output through the frequency offset compensator 223, extracts discrete carrier data, outputs the same to the equalizer 230, and at the same time the symbol delay unit 225 and the pilot carrier detector 226. ) The symbol delay unit 225 delays the output of the fast Fourier transformer 224 by a predetermined amount of symbol delay D.

파일럿 캐리어 검출기(226)는 고속 퓨리에 변환기(224)의 출력과 미리 저장된 기준 파일럿 캐리어와의 상관도를 검사하거나 비교를 통해서 고속 퓨리에 변환기(224)의 출력이 파일럿 캐리어이면 검출신호를 주파수 옵셋 추정기(227)의 동작 제어신호 및 선택기(222)의 선택제어신호로서 인가한다.The pilot carrier detector 226 examines the correlation between the output of the fast Fourier transformer 224 and the pre-stored reference pilot carrier or compares the detected signal with a frequency offset estimator if the output of the fast Fourier transformer 224 is a pilot carrier. It is applied as an operation control signal of 227 and a selection control signal of selector 222.

한편, 주파수 오류 추정 범위 감쇠기(221)를 사용한 본 발명의 주파수 옵셋 추정시에는 계산량을 줄이고, 주파수 동기화 속도를 높이기 위해서 주파수 오류 추정기(227)에서 고속 퓨리에 변환기(224)의 출력 데이터들중에서 이미 알고 있는 파일럿 캐리어만을 고려하여 MLE 알고리즘을 이용하여 주파수 옵셋을 추정한다. 즉, 본 발명에서 파일럿 캐리어를 이용하여 MLE 알고리즘에 주파수 옵셋을 추정하는 식은 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Meanwhile, in the frequency offset estimation of the present invention using the frequency error estimation range attenuator 221, the frequency error estimator 227 already knows among the output data of the fast Fourier transformer 224 in the frequency error estimator 227 in order to reduce the calculation amount and increase the frequency synchronization speed. The frequency offset is estimated using the MLE algorithm considering only the pilot carriers present. That is, in the present invention, the equation for estimating the frequency offset in the MLE algorithm using the pilot carrier can be expressed as Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure kpo00006
Figure kpo00006

여기서,

Figure kpo00007
는 심볼간 간섭(ISI) 및 캐리어간 간섭(ICI)을 제거하기 위해 심볼들 사이에 삽입하는 작은 시간 간격(small time interval)으로 알려진 보호 구간이고, p는 파일럿 캐리어를 의미하고, Y1k는 복소 심볼로 수신 신호를 DFT(discrete Fourier Transform)한 값이고, Y2k는 지연량 D만큼 지연된 심볼을 말한다. 주파수 옵셋 추정시 파일럿 캐리어를 이용하지 않고 MLE 알고리즘을 이용하여 다르게 주파수 옵셋을 추정할 수도 있다.here,
Figure kpo00007
Is a guard interval known as a small time interval that is inserted between symbols to remove inter-symbol interference (ISI) and inter-carrier interference (ICI), p means pilot carrier, and Y 1k is complex A symbol is a value obtained by dividing a received signal by a Fourth Transform (DFT), and Y 2k denotes a symbol delayed by a delay amount D. The frequency offset may be estimated differently using an MLE algorithm without using a pilot carrier when estimating the frequency offset.

한편, 주파수 옵셋 추정기(227)에서 파일럿 캐리어에 대한 주파수 옵셋이 추정되면 선택기(222)는 A/D 변환기(210)의 출력을 선택하고, 주파수 옵셋 보상기(223)는 A/D 변환기(210)로부터 출력되는 캐리어 심볼과 주파수 옵셋 추정기(227)에서 추정된 주파수 옵셋(

Figure kpo00008
)에 M배를 더한 가산된 주파수 옵셋(
Figure kpo00009
)을 승산하여 A/D 변환기(210)로부터 출력되는 캐리어 심볼의 주파수 옵셋을 보상한다.Meanwhile, if the frequency offset for the pilot carrier is estimated by the frequency offset estimator 227, the selector 222 selects the output of the A / D converter 210, and the frequency offset compensator 223 selects the A / D converter 210. The frequency offset estimated by the carrier symbol and the frequency offset estimator 227 outputted from
Figure kpo00008
) Plus M times the added frequency offset (
Figure kpo00009
) To compensate for the frequency offset of the carrier symbol output from the A / D converter 210.

그러므로 본 발명은 주파수 옵셋 추정 범위 감쇠기(221)를 구비함으로써 주파수 오류는 항상 서브채널 간격의 정수배 이내의 주파수 옵셋을 검출할 수 있게 되어 주파수 오류의 추정을 가능케 함과 동시에 주파수 옵셋 보상기(223)에서는 추정된 주파수 옵셋에 M배를 더하여 가산된 주파수 옵셋을 이용하여 보상하면 된다.Therefore, the present invention includes the frequency offset estimation range attenuator 221 so that the frequency error can always detect the frequency offset within an integer multiple of the subchannel interval, thereby enabling the estimation of the frequency error, and at the same time the frequency offset compensator 223 The estimated frequency offset is added to M times to compensate using the added frequency offset.

도 2에서는 파일럿 캐리어 검출기(226)를 고속 퓨리에 변환기(224)의 출력과 미리 저장된 기준 파일럿 캐리어와의 상관도 또는 비교에 의해 파일럿 캐리어를 검출하고 있으나, 파일럿 캐리어는 이미 알고 있는 데이터이므로 파일럿 캐리어 검출기(226)는 초기 동작시에만 파일럿 캐리어를 검출하는 동작을 행한 후 파일럿 캐리어 전송위치 정보를 메모리에 저장하여 파일럿 캐리어가 검출될 시점에서 검출신호를 발생하도록 구성되어 있을 수도 있다. 따라서, 본 발명은 주파수 옵셋 추정시 고려되어지는 데이터의 개수도 전송시 이미 알고 있는 데이터인 파일럿 캐리어를 이용하여 계산하므로 그 계산량도 줄이는 한편, 주파수 동기화 기간도 줄일 수 있다.In FIG. 2, the pilot carrier detector 226 detects a pilot carrier by a correlation or comparison between the output of the fast Fourier transformer 224 and a pre-stored reference pilot carrier. However, since the pilot carrier is already known data, the pilot carrier detector 226 may be configured to detect the pilot carrier only during the initial operation, and then store pilot carrier transmission position information in a memory to generate a detection signal at the time when the pilot carrier is detected. Therefore, since the present invention calculates the number of data to be considered in estimating the frequency offset using a pilot carrier which is already known data during transmission, the calculation amount can be reduced and the frequency synchronization period can be reduced.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 기존의 주파수 오류 정정시 오류의 추정범위가 서브채널 간격의 1/2 이내어야 가능한 반면, 주파수 옵셋의 크기에 상관없이 주파수 옵셋의 추정이 가능하고, 전송시 보내지는 파일럿 캐리어를 이용함으로써 계산량이 줄어들고 하드웨어의 복잡도가 줄어드는 효과가 있다.As described above, in the present invention, while the estimated range of the error may be within 1/2 of the subchannel interval when the existing frequency error is corrected, the frequency offset may be estimated regardless of the magnitude of the frequency offset and may not be sent during transmission. By using a pilot carrier, the amount of computation is reduced and hardware complexity is reduced.

Claims (10)

직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 방식으로 전송되는 수신 신호의 주파수 오류를 정정하는 주파수 오류 정정기를 포함한 수신기에 있어서, 상기 주파수 오류 정정기는,A receiver comprising a frequency error corrector for correcting a frequency error of a received signal transmitted in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme, the frequency error corrector comprising: 상기 수신 신호의 주파수 옵셋 추정 범위를 감쇠시키기 위해서 소정의 정수로 상기 수신 신호를 데시메션해서 데시메션된 신호를 출력하는 감쇠수단;Attenuation means for decimating the received signal with a predetermined integer to output a decimated signal to attenuate a frequency offset estimation range of the received signal; 상기 수신 신호의 주파수 옵셋을 제1 추정 주파수 옵셋을 근거로 하여 보상하는 보상수단;Compensation means for compensating the frequency offset of the received signal based on a first estimated frequency offset; 상기 보상수단의 출력을 고속 퓨리에 변환(FFT)하여 이산 캐리어 데이터를 출력하는 변환수단; 및Conversion means for outputting discrete carrier data by fast Fourier transforming (FFT) the output of the compensation means; And 상기 이산 캐리어 데이터중 파일럿 캐리어를 이용하여 상기 수신 신호의 주파수 옵셋을 추정하고 추정된 주파수 옵셋에 상기 소정의 정수를 가산한 상기 제1 추정 주파수 옵셋을 상기 보상수단에 인가하는 추정수단을 포함함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정기.Estimating means for estimating a frequency offset of the received signal using a pilot carrier among the discrete carrier data and applying the first estimated frequency offset obtained by adding the predetermined integer to the estimated frequency offset to the compensation means. Featuring a frequency error corrector. 제1항에 있어서, 상기 감쇠수단은The method of claim 1, wherein the attenuation means 상기 수신 신호중 파일럿 캐리어를 소정의 정수로 데시메션하는 데시메터로 구성되는 것을 특징으로 하는 주파수 오류 정정기.And a decimator for decimating a pilot carrier of the received signal to a predetermined integer. 제1항에 있어서, 상기 감쇠수단은The method of claim 1, wherein the attenuation means 상기 수신 신호의 얼라이징을 없애기 위해 상기 수신 신호를 저역여파하는 저역 여파기를 더 포함함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정기.And a low pass filter for low pass filtering the received signal in order to eliminate phasing out of the received signal. 제1항에 있어서, 상기 보상수단은 상기 수신 신호와 상기 제1 추정 주파수 옵셋을 승산해서 상기 수신 신호의 주파수 오류를 정정함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정기.The frequency error corrector of claim 1, wherein the compensation means corrects a frequency error of the received signal by multiplying the received signal by the first estimated frequency offset. 제1항에 있어서, 상기 추정수단은The method of claim 1, wherein the estimating means 상기 변환수단의 출력을 소정의 심볼량만큼 지연하는 지연기;A delayer for delaying the output of said conversion means by a predetermined symbol amount; 상기 변환수단에서 출력되는 이산 캐리어 데이터로부터 기준 파일럿 캐리어를 이용하여 파일럿 캐리어를 검출해서 검출신호를 출력하는 검출기; 및A detector for detecting a pilot carrier by using a reference pilot carrier from the discrete carrier data output from the converting means and outputting a detection signal; And 상기 검출신호에 따라 동작되며, 상기 변환수단으로부터 출력되는 파일럿 캐리어와 상기 지연기로부터 출력되는 지연된 파일럿 캐리어와의 간섭 정도를 검출해서 주파수 옵셋을 추정하고, 추정된 주파수 옵셋에 소정의 정수를 가산하여 상기 제1 추정 주파수 옵셋을 출력하는 주파수 옵셋 추정기를 포함함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정기.Operating according to the detection signal, detecting a degree of interference between a pilot carrier output from the converting means and a delayed pilot carrier output from the delayer, estimating a frequency offset, and adding a predetermined integer to the estimated frequency offset. And a frequency offset estimator for outputting the first estimated frequency offset. 제5항에 있어서, 상기 검출신호에 따라 상기 수신 신호가 파일럿 캐리어이면 상기 감쇠수단의 출력을 상기 보상수단에 출력하고, 그렇지 않으면 상기 수신 신호를 상기 보상수단에 출력하는 선택기를 더 포함함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정기.6. The method of claim 5, further comprising a selector for outputting the output of the attenuation means to the compensation means if the received signal is a pilot carrier according to the detection signal, and otherwise outputting the received signal to the compensation means. Frequency error corrector. 제5항에 있어서, 상기 추정수단은 검출된 파일럿 캐리어와 지연된 파일럿 캐리어와의 주파수 옵셋을 MLE(Maximum Likelihood Estimation)를 이용하여 추정함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정기.6. The frequency error corrector of claim 5, wherein the estimating means estimates a frequency offset between the detected pilot carrier and the delayed pilot carrier using Maximum Likelihood Estimation (MLE). 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 방식으로 전송되는 수신 신호의 주파수 오류를 정정하는 방법에 있어서:A method of correcting a frequency error of a received signal transmitted by orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), the method comprising: (a) 수신 신호를 소정의 정수로 데시메션해서 데시메션된 신호를 출력하는 단계;(a) decimating the received signal to a predetermined integer and outputting a decimated signal; (b) 검출신호에 따라 상기 수신 신호가 파일럿 캐리어이면 데시메션된 신호를 선택하고, 그렇지 않으면 상기 수신 신호를 선택해서 선택된 신호를 출력하는 단계;(b) selecting a decimated signal if the received signal is a pilot carrier according to a detection signal; otherwise, selecting the received signal and outputting the selected signal; (c) 상기 선택된 신호를 제1 추정 주파수 옵셋에 근거하여 주파수 오류를 정정해서 정정된 신호를 출력하는 단계;(c) correcting a frequency error based on a first estimated frequency offset of the selected signal to output a corrected signal; (d) 상기 정정된 신호를 고속 퓨리에 변환(FFT)해서 캐리어를 복원하여 복원된 캐리어를 출력하는 단계;(d) fast Fourier transforming (FFT) the corrected signal to restore a carrier to output the recovered carrier; (e) 상기 복원된 캐리어를 피드백 입력하여 기준 파일럿 캐리어를 이용하여 파일럿 캐리어가 검출되면 상기 검출신호를 발생하는 단계; 및(e) feedbacking the recovered carrier to generate the detection signal when a pilot carrier is detected using a reference pilot carrier; And (f) 상기 파일럿 캐리어와 소정 시간 지연된 파일럿 캐리어와의 간섭량을 검출해서 주파수 옵셋을 추정하고, 추정된 주파수 옵셋에 소정의 정수를 가산한 상기 제1 추정 주파수 옵셋을 발생하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정 방법.(f) estimating a frequency offset by detecting an interference amount between the pilot carrier and the pilot carrier delayed by a predetermined time, and generating the first estimated frequency offset obtained by adding a predetermined integer to the estimated frequency offset. Frequency error correction method. 제8항에 있어서, 상기 (c)단계에서는 상기 선택된 신호와 상기 제1 추정 주파수 옵셋을 승산해서 상기 선택된 신호의 주파수 오류를 정정함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정 방법.9. The method of claim 8, wherein in step (c), the frequency error of the selected signal is corrected by multiplying the selected signal by the first estimated frequency offset. 제8항에 있어서, 상기 (f)단계에서는 상기 파일럿 캐리어와 상기 지연된 파일럿 캐리어와의 주파수 옵셋을 MLE(Maximum Likelihood Estimation)알고리즘을 이용하여 검출함을 특징으로 하는 주파수 오류 정정 방법.9. The method of claim 8, wherein the step (f) detects a frequency offset between the pilot carrier and the delayed pilot carrier using a Maximum Likelihood Estimation (MLE) algorithm.
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