KR100625408B1 - Downlink preamble detecting apparatus of ofdma/tdd communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대인터넷에 사용되는 OFDMA/TDD 통신 시스템의 하향링크 프리앰블 검출 장치를 제공한다. 이를 위해 본 발명은, 수신되는 신호를 저장하는 소정의 버퍼와, 상기 버퍼에 저장된 신호로부터 하향링크 프리앰블 심볼들이 가지고 있는 켤레 대칭 관계특성을 이용하여 하향링크 프리앰블 심볼을 검출하는 하향링크 프리앰블 검출부를 구비한다. 이에 따라 본 발명은 OFDMA/TDD 통신 시스템에서 주파수 오차 또는 위상 오차가 포함되어 있는 경우라고 할지라도 이러한 오차들에 상관없이 정확한 프레임 동기를 수행할 수 있다는 효과가 있다. The present invention provides an apparatus for detecting downlink preamble in an OFDMA / TDD communication system used for a portable Internet. To this end, the present invention includes a predetermined buffer for storing the received signal and a downlink preamble detection unit for detecting the downlink preamble symbol by using the conjugate symmetry relation of the downlink preamble symbols from the signal stored in the buffer. do. Accordingly, the present invention has the effect that even if the frequency error or phase error is included in the OFDMA / TDD communication system, accurate frame synchronization can be performed regardless of these errors.
OFDMA/TDD 통신 시스템, 프레임 동기, 하향링크 프리앰블 심볼 검출 OFDMA / TDD communication system, frame synchronization, downlink preamble symbol detection
Description
도 1은 종래 주파수 하향링크 프리앰블 검출 알고리즘에서 TDD 방식의 무선 통신에 따른 신호를 시간 도메인 상의 신호열로 도시한 예시도, 1 is a diagram illustrating a signal sequence according to a TDD wireless communication in a time domain in a conventional frequency downlink preamble detection algorithm;
도 2는 휴대 인터넷 하향링크 프리앰블의 IFFT 출력을 도시한 예시도, 2 illustrates an IFFT output of a portable Internet downlink preamble.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 프레임 동기 획득 장치의 개략적인 내부 블록 구성 예시도, 3 is a block diagram illustrating an internal block diagram of an apparatus for acquiring a TDD frame sync according to an embodiment of the present invention;
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출부에서 본 발명에서 제안되는 알고리즘에 따른 연산 과정을 보이는 제1 개념도, 4A is a first conceptual diagram illustrating an operation process according to an algorithm proposed by the present invention in a downlink preamble detector according to an embodiment of the present invention;
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출부에서 본 발명에서 제안되는 알고리즘에 따른 연산 과정을 보이는 제2 개념도, 4B is a second conceptual diagram illustrating an operation process according to an algorithm proposed by the present invention in a downlink preamble detection unit according to an embodiment of the present invention;
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출부에서 신호대 잡음비가 0dB 이고 주파수가 1KHz일 경우의 출력 예를 보이는 예시도, 5 is an exemplary view showing an output example when the signal-to-noise ratio is 0dB and the frequency is 1KHz in the downlink preamble detector according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출부에서 신호대 잡음비가 3dB 이고 주파수가 2KHz일 경우의 출력 예를 보이는 예시도, 6 is an exemplary view showing an example of output when the signal-to-noise ratio is 3dB and the frequency is 2KHz in the downlink preamble detector according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출부에서 신호대 잡 음비가 3dB 이고 주파수가 3KHz일 경우의 출력 예를 보이는 예시도. 7 is an exemplary diagram showing an output example when the signal-to-noise ratio is 3dB and the frequency is 3KHz in the downlink preamble detector according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)/TDD(Time Division Duplexing) 방식 프레임에서 프레임 동기 검출에 관한 알고리즘이다. 특히 그리고 오실레이터의 불안정성으로 인한 주파수의 차이 또는 단말기의 이동으로 인하여 필연적으로 발생할 수 있는 도플러 쉬프트(Doppler Shift) 효과 등에 의한 주파수 오차와 위상오차가 발생하는 경우에도 프리앰블 검출 성능 열화가 없는 특징이 있다. The present invention is an algorithm for frame synchronization detection in an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) / Time Division Duplexing (TDD) frame. In particular, there is no deterioration in the preamble detection performance even when frequency error and phase error occur due to the Doppler shift effect, which may inevitably occur due to the difference in frequency due to the instability of the oscillator or the movement of the terminal.
일반적으로 OFDMA/TDD 시스템은 OFDMA 방식의 신호를 TDD 방식을 이용하여 동일한 주파수 대역에서 시간적으로 상향(uplink) 신호와, 하향(downlink) 신호를 교대로 배정하여 전송하는 방식을 말하는 것이다. In general, the OFDMA / TDD system refers to a method of transmitting an OFDMA signal by alternately assigning an uplink signal and a downlink signal in the same frequency band in the same frequency band.
현재의 휴대인터넷의 OFDMA/TDD 표준안 규격에 따르면, OFDMA/TDD 통신 시스템의 프레임은 하나의 프레임 동안(5ms) 시간적인 격차를 가진 하향링크 신호와 상향 링크 신호로 구성되며, 이 사이에 상/하향링크 신호 구분 및 상/하향링크 신호의 충돌을 방지하기 위하여 RTG(Rx/Tx Transition Gap), TTG(Tx/Rx Transition Gap)와 같은 신호 무전송 구간이 있다. 여기서 상/하향링크 지속 시간 비율은 서비스 업체서비스에 따라 그리고 사용 수 및 전송 데이터 양에 따라 표준안에 권고된 비율로 조정 될 수 있다.According to the OFDMA / TDD standard specification of the current portable Internet, a frame of an OFDMA / TDD communication system is composed of a downlink signal and an uplink signal having a time gap for one frame (5 ms), and an uplink / downlink therebetween. In order to prevent link signal classification and collision of uplink / downlink signals, there are no signal transmission periods such as Rx / Tx Transition Gap (RTG) and Tx / Rx Transition Gap (TGT). Here, the uplink / downlink duration ratio can be adjusted to the rate recommended in the standard, depending on the service provider service and on the number of uses and the amount of data transmitted.
휴대인터넷의 OFDMA/TDD 통신 시스템의 프레임은 하나의 OFDMA심벌로 되어 있는 하향링크 프리앰블 전송으로 시작된다. 이러한 휴대인터넷의OFDMA/TDD 통신 시스템에서 단말기와 기지국 간의 통신 원리는 다음과 같다. 먼저 기지국에서 단말기로 프레임 규격에 맞는 하향링크 신호만 전송된다. 그리고 단말기는 수신된 하향링크 신호로부터 Cell ID와 Sector에 따라 다르게 설정된 프리앰블 심볼을 검출하여 프레임 동기를 찾는다. 그리고 프레임 동기화 이후, 단말기는 하향링크 데이터를 분석하여 접속한 Cell ID와 Sector를 알아낸 후, 상향 링크 신호 영역에 신호를 전송하여 기지국과 통신을 한다. 따라서, TDD 방식의 통신 시스템에서 하향링크 프리앰블 심벌의 탐색을 통한 프레임의 동기가 매우 중요한 요소이다.The frame of the OFDMA / TDD communication system of the portable Internet begins with downlink preamble transmission consisting of one OFDMA symbol. The communication principle between a terminal and a base station in the OFDMA / TDD communication system of the portable Internet is as follows. First, only the downlink signal that meets the frame standard is transmitted from the base station to the terminal. The terminal detects frame synchronization by detecting preamble symbols differently set according to Cell ID and Sector from the received downlink signal. After frame synchronization, the terminal analyzes downlink data to find out the cell ID and the sector connected thereto, and then transmits a signal to the uplink signal region to communicate with the base station. Therefore, in the TDD communication system, the synchronization of frames through the discovery of downlink preamble symbols is a very important factor.
그리고 휴대 인터넷 표준안에 설정되어 있는 프리앰블 맵핑 방법을 따르면, 보호대역을 제외한 세 개의 부반송파(sub-carrier)마다 Cell ID와 Sector에 따라 정해져 있는 패턴이 삽입되며, 나머지는 복소 제로 패딩(0+j0)이 삽입된다. 그리고 모든 프리앰블의 신호는 허수부(Imaginary number)의 값이 0인 BPSK신호로 변조된다. 이러한 프리앰블이 역-고속 푸리에 변환(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)을 통하였을 경우, 고속 푸리에 변환 크기의 반(FFT사이즈/2)을 중심으로 실수부(real number) 값은 y축 대칭, 허수부 값은 원점 대칭인 특성을 가진다. 즉, 역-고속 푸리에 변환이후 신호들은 켤레(conjugate) 대칭 관계가 반복된다According to the preamble mapping method set in the portable Internet standard, a pattern determined according to a cell ID and a sector is inserted into three subcarriers except the guard band, and the rest is complex zero padding (0 + j0). Is inserted. The signals of all preambles are modulated into BPSK signals having an imaginary number of zero. When the preamble is subjected to an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), the real number is about y-axis symmetry and the imaginary part about half of the size of the Fast Fourier transform (FFT size / 2). The value has the property of origin symmetry. That is, after the inverse fast Fourier transform, the signals are conjugate symmetrical.
하기 도 1은 무전송 구간이 있는 TDD 통신 방식의 신호 특성에 따라 신호 전송 구간의 시작점을 찾는 방법을 기술한다. 도 1에서 W1(152)과 W2(154)는 각각 서로 다른 시간대에 윈도우 버퍼로 입력된 데이터를 의미한다. 이에 따라 신호 전송 구간(154)이 시작될 경우 W2/W1의 신호 에너지 비는 최대가 되며, 신호 전송이 끝나는 구간(156)에서는 W2/W1의 신호 에너지 비가 최소가 된다. 그러나 주파수 오차와 위상 오차가 발생하였을 경우에는, 신호 왜곡이 발생하여 에너지 손실이 발생하게 된다. 이에 따라 상기한 방법으로 정확한 하향링크의 시작점 및 프레임 동기를 찾기는 힘들다. 또한 신호의 유무를 통하여 신호 무전송 구간과 신호 전송 구간을 구별할 수는 있으나, 이러한 경우 역시 하향링크의 시작점 및 프레임 동기를 찾기에는 어려움이 발생한다.1 illustrates a method of finding a starting point of a signal transmission section according to a signal characteristic of a TDD communication scheme having a no transmission section. In FIG. 1, W1 152 and W2 154 denote data input to a window buffer at different time zones, respectively. Accordingly, when the signal transmission section 154 starts, the signal energy ratio of W2 / W1 becomes maximum, and in the section 156 where signal transmission ends, the signal energy ratio of W2 / W1 becomes minimum. However, when frequency error and phase error occur, signal distortion occurs and energy loss occurs. Accordingly, it is difficult to find the exact downlink start point and frame synchronization by the above method. In addition, although the signal non-transmission period and the signal transmission period can be distinguished through the presence or absence of the signal, in this case, it is difficult to find the starting point and frame synchronization of the downlink.
현재 통상적으로 사용되고 있는 TDD 통신 방식의 프레임 동기를 위한 하향링크 프리앰블 검출 방식은 상술한 바와 같이, 페이딩이나 도플러 쉬프트 혹은 오실레이터의 불안정으로 인하여 야기될수 있는 주파수 오차 또는 위상 오차가 발생할 경우 프레임 동기 검출이 정확하지 않을 수 있다는 문제점이 있을 수 있으며, 또한 프레임 동기 검출의 정확도를 증가시키기 위한 추가적인 구성요소를 필요로 한다는 문제점이 있었다. As described above, the downlink preamble detection method for frame synchronization of the TDD communication method, which is currently commonly used, is accurate in frame synchronization detection when a frequency error or a phase error that may be caused by fading, Doppler shift, or instability of the oscillator occurs. There may be a problem that it may not, and there is also a problem that requires an additional component to increase the accuracy of the frame synchronization detection.
그러므로 본 발명의 목적은, 휴대 인터넷 OFDMA/TDD 통신 방식에서 간단한 하드웨어 복잡도를 가지면서도, 신호 무전송 구간의 유무에 상관없이, 주파수 오차가 발생하더라도 정확한 프레임 동기를 획득할 수 있는 OFDMA/TDD 통신 시스템의 하향링크 프리앰블 검출 장치를 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an OFDMA / TDD communication system having a simple hardware complexity in the portable Internet OFDMA / TDD communication scheme, and capable of obtaining accurate frame synchronization even if a frequency error occurs, regardless of the presence or absence of a signal transmission interval. It is to provide a downlink preamble detection apparatus of.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, OFDMA/TDD 통신 시스템의 기지국으로부터 수신된 신호로부터 추출한 샘플들을 하기 <수학식 1>과 같은 알고리즘을 통해 추출된 연산값을 이용하여 상기 수신된 신호로부터 하향링크 프리앰블 심볼을 검출하는 것을 특징으로 한다. In accordance with an aspect of the present invention, there is provided an apparatus of the present invention, wherein the received signal is obtained by using an operation value extracted through an algorithm as shown in Equation (1) from samples extracted from a signal received from a base station of an OFDMA / TDD communication system. It is characterized by detecting the downlink preamble symbol from the.
여기서 는 i번째 수신 복소 신호 버퍼에 저장된 신호의 실수측에 해당하는 심볼의 신호 비트이며, 는 i번째 수신 복소 신호 버퍼에 저장된 신호의 허수측에 해당하는 심볼의 신호 비트이다. 여기서 N은 수신된 신호로부터 추출한 샘플들의 개수를 의미하며, N이 클수록 신호 검출 성능이 우수하나, 하드웨어 복잡도가 증가하는 관계가 있다.here Is the signal bit of the symbol corresponding to the real side of the signal stored in the i-th received complex signal buffer, Is the signal bit of the symbol corresponding to the imaginary side of the signal stored in the i-th received complex signal buffer. Here, N denotes the number of samples extracted from the received signal. The larger N, the better signal detection performance, but the hardware complexity increases.
그리고 이러한 본 발명의 장치는, 상기 OFDMA/TDD 통신 시스템의 기지국으로부터 수신되는 신호를 저장하는 수신 복소 신호 버퍼와, 상기 수신 복소 신호 버퍼에 저장된 신호로부터 기 설정된 개수만큼 샘플들을 추출하고, 상기 수학식 1과 같은 알고리즘을 통해 상기 OFDMA/TDD 통신 방식의 하향링크 프리앰블 심볼들이 가진 켤레(Conjugate) 대칭 관계를 이용하여, 상기 수신된 신호에 포함된 주파수 오차 또는 위상 오차에 상관없이 상기 샘플들로부터 상기 하향링크 프리앰블 심볼 유 무를 검출하는 하향링크 프리앰블 검출부를 구비한다. The apparatus of the present invention extracts a predetermined number of samples from a received complex signal buffer storing a signal received from a base station of the OFDMA / TDD communication system and a signal stored in the received complex signal buffer, By using the conjugate symmetry relation of the downlink preamble symbols of the OFDMA / TDD communication scheme through an algorithm such as 1, the downlink from the samples regardless of the frequency error or phase error included in the received signal A downlink preamble detector for detecting the presence of a link preamble symbol is provided.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the annexed drawings, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
현재 휴대 인터넷 규격에 의하면 OFDMA/TDD의 하향링크 프리앰블 심볼은 보호 대역을 제외한 세 개의 서브 캐리어마다 파일럿 신호가 삽입되며, 나머지 서브 캐리어에는 복소 제로 패딩(0+j0)이 삽입된다. 그리고 모든 프리앰블의 신호는 허수(Imag)값이 0인 BPSK 신호로 변조된다. 이러한 프리앰블이 IFFT(Inverse FFT:역고속 푸리에 변환)가 이루어졌을 경우, FFT 사이즈의 1/2을 중심으로 실수(Real)값은 Y축 대칭, 그리고 허수값은 원점 대칭인 특성을 가지게 된다. 즉, 역고속 푸리에 변환 이후 상기 하향링크 프리앰블의 모든 신호들은 켤레(Conjugate) 대칭 관계가 반복되는 특성을 가진다. 도 2는 이러한 하향링크 프리앰블의 신호들의 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 2에서 [(a)]와 [(a)']는 서로 상기 켤레 대칭 관계에 있는 것을 말한다. 따라서 본 발명은 역고속 푸리에 변환(IFFT)이 이루어진 후에 켤레 대칭 관계에 있는 특성을 갖는 하향링크 프리앰블 심볼만을 검출하는 알고리즘을 이용함으로, 프리앰블을 제외한 다른 하향링크 OFDMA심볼에서는 반응하지 않도록 되어 있다.According to the current portable Internet standard, a downlink preamble symbol of OFDMA / TDD is inserted with pilot signals every three subcarriers excluding guard bands, and complex zero padding (0 + j0) is inserted into the remaining subcarriers. All preamble signals are modulated with BPSK signals having an imaginary imaginary value of zero. When the preamble is IFFT (Inverse FFT), the real value is Y axis symmetry and the imaginary value is origin symmetry centered on 1/2 of the FFT size. That is, after the inverse fast Fourier transform, all signals of the downlink preamble have a characteristic that the conjugate symmetry relationship is repeated. 2 shows an example of signals of such a downlink preamble. In FIG. 2, [(a)] and [(a) '] mean that they are in the conjugate symmetric relationship with each other. Therefore, the present invention uses an algorithm that detects only downlink preamble symbols having a characteristic of conjugate symmetry after the inverse fast Fourier transform (IFFT), so that the downlink OFDMA symbols other than the preamble are not reacted.
도 3은 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA/TDD 통신 시스템의 프레임 동기 획득 장치의 대략적인 구성을 보이고 있는 도면이다. 도 3를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 동기 획득 장치는, 기저대역으로 다운 컨버 젼된 수신 신호를 입력받아서 이를 FFT(Fast Fourier Transform) 사이즈에 따라 버퍼링(Buffering)하는 수신 복소 신호 버퍼(402)와, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)에 저장된 1024개(FFT 사이즈)의 심볼들로부터 하향링크 신호의 프리앰블 심볼을 검출하는 하향링크 프리앰블 검출부(400)로 구성된다. 여기서 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)의 크기는 FFT 사이즈와 같아야 한다.3 is a block diagram illustrating an apparatus for obtaining frame synchronization in an OFDMA / TDD communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the apparatus for acquiring frame synchronization according to an embodiment of the present invention receives a down-converted received signal into a baseband and receives a received complex signal buffer buffering the received signal according to a fast fourier transform (FFT) size. 402 and a
그리고 상기 하향링크 프리앰블 검출부(400)는 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)로 입력된 심볼들로부터 본 발명에서 제안하는 알고리즘을 이용하여 하향링크의 프리앰블 심볼을 검출한다. 이러한 하향링크 프리앰블 검출부(400)의 동작을 살펴보면 FFT 사이즈에 따라 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)로부터 입력되는 한 프레임의 심볼들, 즉, 1024개의 심볼들 중 가장 앞부분으로부터의 기 설정된 개수만큼의 심볼들과 이에 켤레 대응 관계에 있는 가장 뒷부분으로부터의 심볼들을 샘플로 추출한다. 그리고 이 샘플들을 상기 수학식 1과 같은 알고리즘을 통해 연산하고, 그 결과값을 이용하여 하향링크 신호의 프리앰블 심볼이 검출되었는지를 판단한다. The
일반적으로 복소 송신 신호는 실수성분()과 허수성분()으로 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다. 그러나 실제로 수신되는 복소 송신 신호에는 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)가 포함되어 있을 수 있으므로, 이러한 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)가 포함되어 있는 경우 수신되는 신호는 하기 수학식 3과 같이 표현할 수 있다. In general, the complex transmitted signal is a real component ( ) And imaginary components ( ) Can be expressed as in
역고속 푸리에 변환이후, 켤레 관계가 있는 하향링크 프리앰블의 신호는, 하기 수학식 4와 같은 관계를 가진다. After the inverse fast Fourier transform, the signals of the downlink preamble having a conjugate relationship have the same relationship as in Equation 4 below.
따라서 수신과정에서 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)가 포함된 하향링크 프리앰블 신호라도, 상기 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)에 상관없이 하향링크 프리앰블 심볼을 검출할 수 있는 검출 알고리즘을 하기 수학식 5와 같이 제안한다.Accordingly, even in the downlink preamble signal including the frequency error Δf and the phase error θ, the downlink preamble symbol can be detected regardless of the frequency error Δf and the phase error θ. A detection algorithm is proposed as in Equation 5 below.
상기 수학식 5에서는 상기 하향링크 프리앰블 검출부(400)가 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)로부터 하향링크 프리앰블 심볼의 검출 유무를 체크하기 위한 샘플들의 수(N)를 255개로 설정한 경우를 예로 들고 있다. 여기서 상기 샘플들의 개수 255개는 사용자의 선택 또는 기 설정된 조건에 따라 바뀔 수도 있음이 물론이다. In Equation 5, the downlink
그리고 하향링크 프리앰블 신호가 정확하게 수신 복소 신호 버퍼(402)에 입력되었을 경우, 상기 수학식 5의 는 상기 수학식 3에 의해 하기 수학식 6와 같이 전개될 수 있다. In addition, when the downlink preamble signal is correctly input to the reception
그리고 상기 수학식 5의 는 상기 수학식 3에 의해 하기 수학식 7과 같이 전개될 수 있다. And of Equation 5 May be developed as in Equation 7 by Equation 3.
상기 수학식 6과 상기 수학식 7에 의해 상기 수학식 5의 은 하기 수학식 8과 같이 전개될 수 있다. The equation (5) by the equation (6) and the equation (7) May be developed as in Equation 8 below.
그리고 상기 수학식 5의 는 상기 수학식 3에 의해 하기 수학식 9와 같이 전개될 수 있다. And of Equation 5 May be developed as in Equation 9 by Equation 3 below.
그리고 상기 수학식 5의 역시 상기 수학식 3에 의해 하기 수학식 10과 같이 전개될 수 있다. And of Equation 5 Equation 3 may also be developed as in Equation 10 below.
따라서 상기 수학식 9와 수학식 10에 의해 상기 수학식 5의 는 하기 수학식 11과 같이 전개될 수 있다. Therefore, the equations (5) are expressed by equations (9) and (10). May be developed as in
따라서 상기 수학식 8과 수학식 11를 종합하여 상기 수학식 5를 전개하여 보면, 상기 수학식 5는 최종적으로 하기 수학식 12와 같이 전개될 수 있다. Therefore, when Equation 5 is developed by combining
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 알고리즘의 결과, 즉 상기 수학식 12에서는 상기 수학식 3에서 보이고 있는 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)의 영향이 제거된다. 이에 따라 본 발명에서 제안하는 상기 수학식 5와 같은 알고리즘을 사용하는 하향링크 프리앰블 검출부(400)에서는 상기 주파수 오차 또는 위상 오차가 발생한다고 할지라도 이에 상관없이 하향링크 신호의 시작을 알리는 프리앰블 심볼의 검출이 가능하다. Accordingly, as a result of the algorithm according to the embodiment of the present invention, that is, the influence of the frequency error Δf and the phase error θ shown in Equation 3 is eliminated. Accordingly, even if the frequency error or phase error occurs in the downlink
이러한 과정을 상세히 설명하기 위해 도 4를 참조한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출부(400)에서의 계산 과정을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 수학식 5는 도 4에 도시된 바와 같은 개념도로 표현될 수 있다. 이를 상세히 설명하면, OFDMA 신호의 각 심볼에 포함된 실수 부분과 허수 부분은 각각 수신 복소 신호 버퍼(402)의 실수측 버퍼(Real-Buffer) 및 허수측 버퍼(Image-Buffer)에서 입력된다. 도시되지 않았지만 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)의 실수측 버퍼에는 실수측에 해당하는 심볼의 신호 비트들이 입력되며, 또한 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)의 허수측 버퍼에는 허수측에 해당하는 심볼의 신호 비트들이 입력된다. Reference is made to FIG. 4 to describe this process in detail. 4 is a diagram illustrating a calculation process in the downlink
그리고 도 4a에서는 수학식 5의 부분(A)이 연산되는 과정을 보이고 있으며, 상기 도 4b는 상기 수학식 5의 부분(B)이 연산되는 과정을 보이고 있다. 그리고 상기 도 4a와 도 4b에서 있는 바와 같이 상기 실수측 버퍼에서는 소정의 방식을 통해 비트 연산이 수행된 값들을 합산하여 출력하고, 같은 방식으로 허수측 버퍼에서도 비트 연산이 수행된 값들을 합산하여 출력한다. 그리고 이와 같은 과정을 통해 연산된 값들은 다시 합산되어 본 발명에서 제안하는 하향링크 프리앰블 검출 알고리즘의 출력값을 도출한다. And in Figure 4a of Equation 5 Part A is calculated, and FIG. 4B shows Equation 5 Part B is shown in the process of operation. As shown in FIGS. 4A and 4B, the real-side buffer adds and outputs values obtained by performing bit operations through a predetermined method, and in the same manner, adds and outputs the bit-operated values in the imaginary buffer. do. The calculated values are summed up again to derive the output value of the downlink preamble detection algorithm proposed by the present invention.
이하 하기 도 5, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출부(400)가 구비된 프레임 검출 장치에서 하향링크 프리앰블 신호가 검출되는 예를 보이고 있는 도면이다. 우선 상기 도 5를 참조하여 살펴보면, 상기 도 5은 신호대 잡음비가 0dB이고 주파수 오차가 1KHz 인 경우에 상기 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 하향링크 프리앰블 검출부(400)에서 출력되는 값들을 보이고 있는 도면이다. 5, 6, and 7 illustrate an example in which a downlink preamble signal is detected in a frame detection apparatus having a
본 발명에서 제안하는 알고리즘의 경우 상술한 바와 같이 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)의 영향이 제거되므로, 하향링크 프리앰블 검출부(400)로 입력되는 심볼들에 프리앰블 신호가 포함되어 있을 경우, 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)로부터 추출한 샘플들, 즉, 예를 들어 샘플들의 개수가 255개로 설정되어 있을 경우, 가장 앞부분으로부터 255개와 가장 뒷부분으로부터 255개의 샘플들을, 상술한 바와 같이 본 발명에서 제안하고 있는 하향링크 프리앰블 검출 알고리즘으로 연산한다면, 알고리즘의 결과는 상기 도 5에서 보이고 있는 바와 같이 다른 OFDM 신호들에 비해 피크(Peak)값을 가지게 된다. In the case of the algorithm proposed by the present invention, the effects of the frequency error Δf and the phase error θ are removed as described above, and thus, when the preamble signal is included in the symbols input to the
이에 따라 상기 하향링크 프리앰블 검출부(400)는 프리앰블의 검출을 판단할 수 있는 소정의 기준을 설정하여 이러한 소정의 기준 이상의 연산 결과가 발생할 때 프리앰블 심볼이 검출된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 예를 들어, 상기 도 5에서 알고리즘 연산 결과값이 0.08이상인 경우에 현재 수신 복소 신호 버퍼(402)에 입력된 OFDM/TDD의 심볼들중에 하향링크 신호의 시작을 알리는 하향링크 프리앰블 심볼이 포함된 것으로 판단할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)의 영향에 상관없이 하향링크 신호의 프레임에 동기화가 가능하다. Accordingly, the downlink
상기 도 6과 상기 도 7도 이와 마찬가지이다. 이 중에서 상기 도 6은 신호대 잡음비가 3dB이고 주파수 오차가 2KHz 인 경우에 상기 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 하향링크 프리앰블 검출부(400)에서 출력되는 결과값들을 보이고 있는 도면이다. 그리고 상기 도 7은 신호대 잡음비가 3dB이고 주파수 오차가 3KHz 인 경우에 상기 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 하향링크 프리앰블 검출부(400)에서 출력되는 결과값들의 예를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 6과 도 7을 참조하여 살펴보면, 상기 도 6과 도 7에서도 역시, 수신 복소 신호 버퍼(402)로부터 입력되는 심볼들에 하향링크 신호의 시작을 알리는 하향링크 프리앰블 심볼이 포함되어 있는 경우, 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)로부터 추출한 샘플들을 본 발명에서 제안하고 있는 알고리즘을 통해 연산하였을 때 그 연산의 결과값이 피크(Peak)값을 가지는 것을 보이고 있다. 따라서 본 발명에서는 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)의 영향에 상관없이 하향링크 프리앰블 심볼의 검출이 가능하며, 이에 따라 정확한 프레임 시작 시점 도출이 가능하다. 6 and 7 are the same. 6 is a diagram illustrating the result values output from the frequency
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출 장치는 휴대인터넷을 이용하는 이동통신 단말기 또는 통상적인 중계기에서 사용될 수 있다. 일 예를 들어 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출 장치가 중계기에서 사용되는 예를 들어 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출 장치의 하향링크 프리앰블 검출부(400)에서 상기 프리앰블 심볼이 검출되면, 상기 하향링크 프리앰블 검출부(400)는 프리앰블 검출 신호를 통상적인 중계기, 즉TDD 스 위치 조절 및 Traffic 데이터 전송부로 입력한다. 이러한 경우 상기 통상적인 중계기는 프리앰블 심볼이 입력된 시점으로부터 버퍼링 타이밍(Buffering Timing), 즉 수신 신호가 상기 수신 복소 신호 버퍼(402)에 저장되고, 수신 신호 버퍼에 저장된 심볼들이 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 프리앰블 검출부에 의해 연산되어 동기 검출에 소요되기 까지 걸리는 시간을 고려하여 하향링크 신호가 시작 시점을 검출한다. 여기서 버퍼링 타이밍은 일반적으로 정해져 있는 것이기 때문에 그러한 정해진 시간만큼 하향링크 프리앰블이 검출된 시간을 보정하면 정확한 하향링크 신호의 시작점을 검출하여 주파수를 동기화할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 주파수 오차(△f)와 위상 오차(θ)가 발생할 경우에도 이와 상관없이 하향링크 신호의 프리앰블을 검출할 수 있으므로, 이에 따라 하향링크 신호에 정확하게 프레임을 동기화할 수 있도록 한다. The downlink preamble detection apparatus according to the embodiment of the present invention can be used in a mobile communication terminal or a conventional repeater using a portable Internet. For example, when the downlink preamble detection apparatus according to an embodiment of the present invention is used in a repeater, the downlink
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 특히 본 발명의 실시 예에서는 오차의 예로서 주파수 오차 또는 위상의 오차만을 언급하고 있으나, 신호 누적의 과정을 통하여 왜곡에 따른 오차 역시도 제거될 수 있음은 물론이다. 또한 본 발명의 실시 예에서는 상기 하향링크 프리앰블의 검출을 위해 수신 복소 신호 버퍼로부터 255개의 샘플을 입력받고, 이 샘플들로부터 하향링크 프리앰블을 검출하는 것을 보였으나, 이 샘플의 수는 사용자의 설정 또는 기 설정된 조건에 따라 다르게 설정될 수 있다. 즉, 더 정밀하게 하향링크 프리앰블을 검출하기를 원할 경우 이러한 샘플의 수는 더욱 늘어날 수도 있으며, 또는 그 반대의 경우, 즉 255개나 샘플을 추출할 필요가 없다고 판단될 경우 상기 샘플의 수를 더 줄일 수도 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의해 정할 것이 아니고, 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다. Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. In particular, in the embodiment of the present invention, only the frequency error or phase error is mentioned as an example of the error, but the error due to the distortion may also be removed through the process of signal accumulation. In addition, the embodiment of the present invention has been shown to receive 255 samples from the received complex signal buffer for detecting the downlink preamble, and to detect the downlink preamble from the samples. It may be set differently according to a preset condition. That is, the number of such samples may be increased if the user wants to detect the downlink preamble more precisely, or vice versa, that is, if it is determined that it is not necessary to extract 255 samples, the number of samples may be further reduced. It may be. Therefore, the scope of the invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the equivalent of claims and claims.
본 발명은, 수신 복소 신호 버퍼에 저장된 신호로부터 기 설정된 개수만큼 샘플을 추출하고, 상기 추출된 샘플들을 상기 수신된 신호에 포함된 주파수 오차 또는 위상 오차를 제거할 수 있는 알고리즘으로 연산하므로, 비록 OFDMA/TDD 통신 시스템에서 수신된 신호에 주파수 오차 또는 위상 오차가 포함되어 있다고 할지라도 이러한 오차들에 상관없이 하향링크 프리앰블 신호를 검출할 수 있도록 한다. 이에 따라 본 발명에서는 상기 주파수 오차 또는 위상 오차에 상관없이 하향링크 신호의 시작점을 정확하게 도출할 수 있으므로, 상기 오차들에 영향을 받지 않는 정확한 프레임 동기가 수행될 수 있도록 한다. Although the present invention extracts a predetermined number of samples from a signal stored in a received complex signal buffer and calculates the extracted samples using an algorithm that can remove a frequency error or a phase error included in the received signal, although OFDMA Even if the received signal in the / TDD communication system includes a frequency error or a phase error, the downlink preamble signal can be detected regardless of these errors. Accordingly, the present invention can accurately derive the starting point of the downlink signal irrespective of the frequency error or phase error, so that accurate frame synchronization can be performed without being affected by the errors.
Claims (5)
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- 2005-03-23 KR KR1020050024145A patent/KR100625408B1/en active IP Right Grant
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