KR100723528B1 - 옵셋 주파수 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

옵셋 주파수 추정 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 방법은 컴플렉스(complex) 형태의 수신 샘플들을 수신하는 단계, 상기 수신 샘플들 및 기준 샘플들의 위상 미스매치(mismatch)인 검출 위상들을 검출하는 단계, 선형 회귀 분석 방법(linear regression analysis method)을 이용하여, 상기 검출 위상들로부터 임시 옵셋(offset) 주파수 및 초기 위상을 추정하는 단계 및 상기 임시 옵셋(offset) 주파수 및 상기 초기 위상에 의해 검출되는 에러 샘플들을 스킵핑(skipping)하여 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계를 구비한다. 본 발명에 따른 옵셋 주파수 추정 방법 및 장치는 적응적으로 에러 샘플들을 스킵핑함으로써, 보다 정확한 옵셋 주파수를 추정할 수 있는 장점이 있다.
옵셋 주파수(offset frequency), 최소 자승법, 추정

Description

옵셋 주파수 추정 방법 및 장치{Method and apparatus for estimating offset frequency}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 수신 샘플들의 위상을 검출하는 단계를 보다 자세히 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 1 또는 도 2의 수신 샘플들의 위상을 검출한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1 또는 도 2의 임시 옵셋 주파수 및 초기 위상을 추정할 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1 또는 도 2의 검출 위상과 추정 위상과의 차이의 예를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 1의 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계를 보다 자세히 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 2 또는 도 7의 수신 샘플들의 에러 값을 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 2 또는 도 7의 에러 값들을 크기 순서대로 정렬한 그래프이다.
도 10은 도 1 또는 도 2의 최종 옵셋 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 11은 도 1 또는 도 2의 최종 옵셋 주파수가 임시 옵셋 주파수에 비해 실제 옵셋 주파수에 가까운 값을 갖는 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 1 또는 도 2의 최종 옵셋 주파수의 평균값이 임시 옵셋 주파수에 비해 실제 옵셋 주파수의 평균값에 가까운 값을 갖는 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13 도 1 또는 도 2의 최종 옵셋 주파수의 표준편차가 임시 옵셋 주파수에 비해 작은 표준편차를 갖는 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 옵셋 주파수(offset freguency) 추정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 에러 샘플(error sample)의 적응적인 스킵핑(skipping)을 통해 보다 정확한 옵셋 주파수를 추정(estimation)할 수 있는 옵셋 주파수 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 피에스케이(PSK:Phase Shift Keying) 또는 엠에스케이(MSK: Minimun Shift Keying)와 같은 변조 방식을 채택하는 시스템에서, 캐리어 프리퀀시 옵셋(carrier frequency offset)의 정확한 추정은 매우 중요한 이슈(issue)이다.
종래 기술에 따른 옵셋 주파수 추정 장치는 우선 컴플렉스(complex) 형태의 수신 샘플들을 수신한다 . 이때, 수신 샘플들은 송수신 과정에서의 잡음 및 프리퀀시 옵셋을 포함한다.
기준 샘플 또는 수신 샘플들이 컨쥬게이트(conjugate) 된다. 기준 샘플들은 잡음 성분을 포함하지 아니하는 신호로서, 수신 샘플을 이퀄라이제이션(equlization)하고 필터링(fitering)하여 구할 수 있다. 그러나, 이렇게 기준 샘플을 이퀄라이제이션하는 것은 프리퀀시 옵셋 환경에 기인한 에러를 포함할 수 있다. 기준 샘플들은 또한 송수신 시스템간에 이미 알고 있는 신호(트레이닝 데이타(training data))를 이용할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 기준 샘플을 컨쥬게이트하는 것으로 한다.
종래 기술에 따른 옵셋 주파수 추정 장치는 기준 샘플의 컨쥬게이트 값(conjugate value)과 수신 샘플들을 승산한다. 다만, 전술한 바와 같이 수신 샘플 들이 컨쥬게이팅되는 경우에는 수신 샘플들의 컨쥬게이트 값이 기준 샘플과 승산된다.
수신 샘플과 컨쥬게이트 값을 승산한 결과로부터 수신 샘플들의 시간에 따라 변화하는 위상들이 검출한다. 검출된 수신 샘플들의 위상들은 리스트 스퀘어 방법(least square method)에 의하여 옵셋 주파수로 변환된다 .
다음의 수학식 1 내지 수학식 4는 상기 옵셋 주파수를 추정하는 과정을 수학적으로 나타낸다.
R = S * ej ωt
이때, R은 수신 샘플이고, ej ωt 는 신호의 송수신 과정에서 발생하는 옵셋 주파수 성분을 나타낸다. 따라서, S는 옵셋 주파수 성분이 포함되지 않은 샘플로서, 상기 기준 샘플을 나타낸다.
X = R * S*
= S * ej ωt * S*
= A * ej ωt
= A * ( cosωt + jsinωt )
이때, A는 A = (Re(S))2 + (Im(S))2의 실수값이다. 전술한 바와 같이, 기준 샘플을 컨쥬게이트 할 수 있고, 수신 샘플을 컨쥬게이트 할 수도 있다. 수학식 2는 기준 샘플을 컨쥬게이트한 경우를 나타낸다.
ωt + φ + ε = arctan(sinωt/cosωt)
Figure 112006028076799-pat00001
상기와 같은 과정을 통해 옵셋 주파수를 추정한다. 그러나 이러한 옵셋 주파 수 추정 과정에서의 기준 샘플에 에러가 발생하고, 수신 샘플들에 대한 잡음이 발생할 수 있다. 부정확한 옵셋 주파수의 추정은 수신 주파수 검출을 부정확하게 하는 문제를 야기한다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 에러 샘플들에 의한 부정확한 옵셋 주파수 추정을 방지할 수 있는 옵셋 주파수 추정 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 에러 샘플들에 의한 부정확한 옵셋 주파수 추정을 방지할 수 있는 옵셋 주파수 추정 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 방법은 컴플렉스(complex) 형태의 수신 샘플들을 수신하는 단계, 상기 수신 샘플들과 기준 샘플들 사이의 위상 미스매치(mismatch)인 검출 위상들을 검출하는 단계, 선형 회귀 분석 방법(linear regression analysis method)을 이용하여, 상기 검출 위상들로부터 임시 옵셋(offset) 주파수 및 초기 위상을 추정하는 단계 및 상기 임시 옵셋(offset) 주파수 및 상기 초기 위상에 의해 검출되는 에러 샘플들을 스킵핑(skipping)하여 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계를 구비한다.
상기 에러 샘플들은 상기 수신 샘플들 중 상기 검출 위상과 추정 위상의 차이가 소정 각 이상 나는 수신 샘플들이다. 상기 추정 위상은 상기 임시 옵셋 주파수와 상기 초기 위상 이용하여 추정되는 수신 샘플들과 상기 기준 샘플들의 위상 미스매치를 나타낸다. 상기 초기 위상은 상기 수신 샘플들을 송수신하는 송수신 시스템간의 동기(synchronous)가 일치하지 아니하는 결과 발생하는 상기 송수신 시스템간의 위상 차이이다.
상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계는 상기 선형 회귀 분석 방법을 이용하여, 상기 수신 샘플들 중 상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들의 검출 위상들로부터 상기 최종 옵셋 주파수를 추정한다. 상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계는 상기 스킵핑할 에러 샘플들의 개수를 임의로 설정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계는 상기 검출 위상과 상기 추정 위상과의 차이를 나타내는 에러 값을 계산하는 단계, 상기 수신 샘플들 중 소정값 이상의 에러 값을 갖는 수신 샘플들을 상기 에러 샘플들로서 설정하는 단계 및 상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들에 대한 검출 위상들을 이용하여, 상기 최종 옵셋 주파수를 구하는 단계를 구비한다.
상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계는 상기 에러 값의 크기에 따라 상기 수신 샘플들을 정렬하는 단계를 더 구비할 수 있다. 상기 에러 값은 상기 검출 위상과 상기 추정 위상과의 차이의 절대값이다.
상기 검출 위상들을 검출하는 단계는 상기 기준 샘플들을 컨쥬게이트(conjugate) 하여 제 1 값을 생성하는 단계, 상기 제 1 값과 상기 수신 샘플들을 승산하여 제 2 값을 생성하는 단계 및 상기 제 2 값으로부터 상기 검출 위상을 구하는 단계를 구비한다.
상기 기준 샘플들은 상기 수신 샘플들의 송수신 과정에서 발생하는 잡음 성 분이 포함되지 아니하는 신호이다. 상기 제 2 값으로부터 상기 검출 위상을 구하는 단계는, 상기 제 2 값을 A + jB 형태의 복소수라 할 때, arctan(B/A) 값을 상기 검출 위상으로 구한다.
상기 검출 위상들을 검출하는 단계는 상기 수신 샘플들의 컨쥬게이트(conjugate)하여 제 3 값을 생성하는 단계, 상기 제 3 값과 상기 기준 샘플들을 승산하여 제 4 값을 생성하는 단계 및 상기 제 4 값으로부터 상기 검출 위상들을 구하는 단계를 구비한다.
상기 선형 회귀 분석 방법은 최소 자승법(Least Square Method)일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 장치는 수신부, 위상 미스매치 검출부, 제 1 추정부 및 제 2 추정부를 구비한다.
수신부는 콤플렉스(complex) 형태의 수신 샘플들을 수신한다. 위상 미스매치 검출부는 상기 수신 샘플들과 기준 샘플들 사이의 위상 미스매치인 검출 위상들을 검출한다. 제 1 추정부는 선형 회귀 분석 방법(linear regression analysis method)을 이용하여, 상기 검출 위상들로부터 임시 옵셋(offset) 주파수 및 초기 위상을 추정한다. 제 2 추정부는 상기 임시 옵셋(offset) 주파수 및 상기 초기 위상에 의해 검출되는 에러 샘플들을 스킵핑(skipping)하여 최종 옵셋 주파수를 추정한다.
상기 제 2 추정부는 에러 값 계산 수단, 설정 수단 및 추정 수단을 구비한다. 에러 값 계산 수단은 상기 검출 위상과 추정 위상과의 차이를 나타내는 에러 값을 계산한다. 설정 수단은 상기 수신 샘플들 중 소정값 이상의 에러 값을 갖는 수신 샘플들을 상기 에러 샘플들로서 설정한다. 추정 수단은 상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들에 대한 검출 위상들을 이용하여, 상기 최종 옵셋 주파수를 구한다.
바람직하게는 상기 제 2 추정부는 리오더링(reordering) 수단을 더 구비할 수 있다. 리오더링 수단은 상기 에러 값의 크기에 따라 상기 수신 샘플들을 정렬한다.
상기 위상 미스매치 검출부는 컨쥬게이트(conjugate) 수단, 승산 수단 및 검출 수단을 구비한다. 컨쥬게이트 수단은 상기 기준 샘플들을 컨쥬게이트한 제 1 값을 출력한다. 승산 수단은 상기 제 1 값과 상기 수신 샘플들을 승산한 결과인 제 2 값을 출력한다. 검출 수단은 상기 제 2 값으로부터 상기 검출 위상들을 구한다.
상기 컨쥬게이트 수단은 상기 수신 샘플들을 컨쥬게이트(conjugate)한 제 3 값을 출력할 수도 있다. 이때, 승산 수단은 상기 제 3 값과 상기 기준 샘플들을 승산한 결과인 제 4 값을 출력하고, 검출 수단은 상기 제 4 값으로부터 상기 검출 위상들을 구한다.
전술한 바와 같이, 상기 선형 회귀 분석 방법은 최소 자승법(Least Square Method)일 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 방법(100)은 컴플렉스(complex) 형태의 수신 샘플들을 수신하는 S110 단계, 상기 수신 샘플들과 기준 샘플들 사이의 위상 미스매치(mismatch)인 검출 위상들을 검출하는 S120 단계, 선형 회귀 분석 방법(linear regression analysis method)을 이용하여, 상기 검출 위상들로부터 임시 옵셋(offset) 주파수 및 초기 위상을 추정하는 S130 단계 및 상기 임시 옵셋(offset) 주파수 및 상기 초기 위상에 의해 검출되는 에러 샘플들을 스킵핑(skipping)하여 최종 옵셋 주파수를 추정하는 S140 단계를 구비한다.
상기 선형 회귀 분석 방법은 최소 자승법(Least Square Method)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 장치(200)는 수신부(210), 위상 미스매치 검출부(220), 제 1 추정부(230) 및 제 2 추정부(240)를 구비한다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 동작을 보다 자세히 설명한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 옵셋 주파수 추정 장 치(200)의 수신부(210)는 컴플렉스 형태의 수신 샘플(SAM)을 수신한다(S110). 즉, 수신 샘플(SAM)들은 전술한 수학식 1과 같은 형태를 갖는다.
위상 미스매치 검출부(220)는 수신 샘플(SAM)들 및 기준 샘플(REF)들 사이의 위상 미스매치(mismatch)를 나타내는 검출 위상(phasei)들을 검출한다(S120). 검출 위상(phasei)들을 검출하기 위해, 위상 미스매치 검출부(220)는 컨쥬게이트(conjugate) 수단(222), 승산 수단(224) 및 검출 수단(226)을 구비한다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 수신 샘플들의 위상을 검출하는 단계를 보다 자세히 나타내는 순서도이다.
도 2 및 도 3a를 참조하면, 컨쥬게이트 수단(222)은 기준 샘플(REF)들을 컨쥬게이트한 제 1 값을 출력한다(S121). 승산 수단(224)은 상기 제 1 값과 수신 샘플(SAM)들을 승산한 결과인 제 2 값을 출력한다(S122). 검출 수단(226)은 상기 제 2 값으로부터 검출 위상(phasei)을 구한다.
검출 위상(phasei)들을 검출하는 방법(S120a)은 전술한 수학식 2 및 수학식 3에 나타난 바와 같다. 이때, 검출 위상(phasei)들은 수학식 3의 ωt + φ + ε의 값을 갖는다.
기준 샘플(REF)들은 수신 샘플(SAM)들의 송수신 과정에서 발생하는 잡음 성분이 포함되지 아니하는 신호이다. 다만, 전술한 바와 같이, 기준 샘플(REF)들은 옵셋 주파수 환경에 기인한 에러들을 포함할 수는 있다. 기준 샘플(REF)들은 수신 샘플(SAM)들을 이퀄라이제이션(equlization)하고 필터링(fitering)하여 구할 수 있다. 기준 샘플(REF)들은 또한 송수신 시스템간에 이미 알고 있는 신호(트레이닝 데이타)를 이용할 수도 있다.
도 2 및 도 3b를 참조하면, 컨쥬게이트 수단(222)은 또한 수신 샘플(SAM)들을 컨쥬게이트(conjugate)한 제 3 값을 출력할 수도 있다(S126). 이때, 승산 수단(224)은 상기 제 3 값과 기준 샘플(REF)들을 승산한 결과인 제 4 값을 출력하고(S127), 검출 수단(226)은 상기 제 4 값으로부터 검출 위상(phasei)들을 구한다(S128).
기준 샘플(REF)들을 컨쥬게이트하든 수신 샘플(SAM)을 컨쥬게이트하든 수신 샘플(SAM)의 위상(phasei)은 수학식 3과 같이 구해진다. 다만, 도 2는 설명의 편의를 위해 기준 샘플(REF)들을 컨쥬게이트하는 것으로 도시한다.
도 4는 도 1 또는 도 2의 검출 위상을 검출한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 상기 검출 위상들이 점으로 도시된다. 도 4를 통해 수신 샘플들이 일반적으로 일정 범위 내의 검출 위상을 갖고 수신되는 것을 알 수 있다. 또한 다른 검출 위상들과의 위상 값에 상당한 차이를 갖는 검출 위상을 갖는 수신 샘플들도 존재함을 알 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 옵셋 주파수 추정 장치(200)의 제 1 추정부(230)는 선형 회귀 분석 방법(linear regression analysis method), 즉 최소 자승법을 이용하여, 검출 위상(phasei)들로부터 임시 옵셋(offset) 주파수(
Figure 112006028076799-pat00002
) 및 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00003
)을 추정한다(S130). 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00004
)은 수신 샘플(SAM)들을 송수신하는 송수신 시스템간의 동기(synchronous)가 일치하지 아니하는 결과 발생하는 상기 송수신 시스템간의 위상 차이를 말한다.
다음의 수학식 5 내지 수학식 7은 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00005
) 및 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00006
)을 추정하는 방법을 수학식으로 나타낸다.
Figure 112006028076799-pat00007
이때, ω 및 φ는 각각 송수신 시스템에 존재하는 실제 옵셋 주파수 및 초기 위상이다. 또한 phasei는 상기 검출 위상을 나타낸다. 검출 위상들 값은 상기 일련의 과정을 도 4와 같이 구하여진 상태이고, 따라서, ω 및 φ를 추정하는 과정이 요구된다.
이하에서는 ω 및 φ를 추정하기 위해 최소 자승법을 이용하는 과정이 기술된다. 특히 142개의 수신 샘플에 대한 ω 및 φ의 추정 방법이 기술된다.
Figure 112006028076799-pat00008
최소 자승법을 이용하기 위해 수학식 6과 같은 X, Y 행렬을 마련한다.
Figure 112006028076799-pat00009
수학식 6의 X, Y 행렬로부터 최소 자승법을 이용하여 수학식 7과 같은 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00010
) 및 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00011
)이 추정된다. 최소 자승법은 당업자에게 용이한 사항인바 최소 자승법에 대한 보다 자세한 설명은 생략된다. 종래 기술과 달리 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 방법 및 장치는 옵셋 주파수뿐 아니라 초기 위상 또한 추정하는 과정을 둠으로써 보다 정확한 옵셋 주파수를 추정할 수 있는 장점이 있다.
도 4와 같은 수신 샘플들이 수신되는 경우, 상기와 같은 최소 자승법을 이용한 과정을 통해, 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00012
)는 0.0017로 추정된다. 또한 초기 위 상(
Figure 112006028076799-pat00013
)은 -0.0952로 추정된다.
이렇게 추정된 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00014
) 및 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00015
)을 역으로 이용하면, 추정 위상을 추정할 수 있다. 상기 추정 위상은 추정되는 수신 샘플들과 상기 기준 샘플들 사이의 위상 미스매치를 말한다. 수학식 8은 추정된 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00016
) 및 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00017
)을 역으로 이용하여, 각 수신 샘플의 추정 위상을 추정하는 방법을 나타내는 수학식이다.
Figure 112006028076799-pat00018
수학식 8에 의하면, 상기 추정 위상은 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00019
)와 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00020
)을 파라미터(parameter)로 하는 선형 회귀 분석 방법에 의하여 구한다. 수학식 5의 검출 위상(phasei)과의 구분을 위해 이하에서 상기 추정 위상은 phasee로 기술한다.
도 5는 도 1 또는 도 2의 임시 옵셋 주파수 및 초기 위상을 추정할 결과를 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 각 수신 샘플(SAM)들에 대한 추정 위상(phasee)은 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00021
)를 기울기로 하고 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00022
)을 y절편으로 하는 직선(A)상에 위치한다.
도 6은 도 1 또는 도 2의 검출 위상과 추정 위상과의 차이의 예를 나타내는 그래프이다. 도 6을 참조하면, 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00023
)를 기울기로 하고 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00024
)을 y절편으로 하는 직선(A)상에 위치하는 추정 위상(phasee)과 검출 위상(phasei)과의 차이(d1,d2,d3)가 도시된다. 추정 위상(phasee)과 검출 위상(phasei)과의 차이(d1,d2,d3)가 소정 크기 이상 나는 수신 샘플을 에러 샘플이라 하자.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 옵셋 주파수 추정 장치(200)의 제 2 추정부(240)는 임시 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00025
) 및 초기 위상(
Figure 112006028076799-pat00026
)에 의해 검출되는 상기 에러 샘플들을 스킵핑(skipping)하여 최종 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00027
)를 추정한다(S140).
최종 옵셋 주파수를 추정하는 S140 단계는 최소 자승법을 이용하여, 수신 샘플(SAM)들 중 상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플에 대한 검출 위상들로부터 최종 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00028
)를 추정한다. 옵셋 주파수 추정 장치(200)의 제 2 추정부(240)는 최종 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00029
)를 추정하기 위해 에러 값 계산 수단(242), 설정 수단(246) 및 추정 수단(248)을 구비한다.
도 7은 도 1의 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계를 보다 자세히 나타내는 순서도이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 옵셋 주파수 추정 장치(200)의 에러 값 계산 수 단(242)은 검출 위상(phasei)과 추정 위상(phasee)과의 차이를 나타내는 에러 값을 계산한다(S141). 상기 에러 값은 검출 위상(phasei)과 추정 위상(phasee)과의 차이의 절대값일 수 있다.
상기 수신 샘플들의 에러 값을 나타내는 그래프가 도 8에 도시된다. 도 8의 그래프에서 상기 수신 샘플들의 에러 값들의 크기를 대략적으로 살펴보면, 그 크기 순서대로 ① 내지 ⑤의 수신 샘플들의 에러 값이 큰 것을 알 수 있다.
다시 도 2 및 도 7을 참조하면, 바람직하게는, 제 2 추정부(240)는 리오더링(reordering) 수단(244)을 더 구비할 수 있다. 리오더링 수단(244)은 상기 에러 값의 크기에 따라 수신 샘플(SAM)들을 정렬한다(S142). 수신 샘플(SAM)들을 상기 에러 값의 크기 순서대로 정렬한 그래프가 도 9에 도시된다.
다시 도 2 및 도 7을 참조하면, 설정 수단(246)은 수신 샘플(SAM)들 중 소정값 이상의 에러 값을 갖는 수신 샘플(SAM)들을 상기 에러 샘플들로서 설정한다(S143). 이때, 소정값은 상기 스킵핑(skipping)할 에러 샘플들의 개수에 따라 임의로 설정될 수 있다. 즉, 시스템에 따라 스킵핑할 적절한 에러 샘플들의 개수를 설정함으로써, 보다 정확한 옵셋 주파수를 추정할 수 있다.
추정 수단(248)은 상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들에 대한 검출 위상을 이용하여, 최종 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00030
)를 구한다(S144). 전술한 바와 같이 최종 옵셋 주파수 또한 최소 자승법을 이용하여 추정된다.
즉, 상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들에 대한 검출 위상을 이용하여, 최종 옵셋 주파수(
Figure 112006028076799-pat00031
)를 구하는 방법은 모든 수신 샘플들에 대한 임시 옵셋 주파수를 구하는 수학식 5 내지 수학식 7과 동일하다. 다만, 상기 에러 샘플들을 스킵핑함으로써, 실제 시스템상의 옵셋 주파수에 보다 근접한 옵셋 주파수로서의 최종 옵셋 주파수가 추정될 것이다.
최종 옵셋 주파수를 구하는 보다 자세한 식이 다음의 수학식 9에 기술된다.
Figure 112006028076799-pat00032
이때, n은 스킵핑되는 에러 샘플들의 개수이고, {·}은 스킵핑되는 에러 샘플들의 인덱스를 나타낸다.
도 10은 도 1 또는 도 2의 최종 옵셋 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 방법 및 장치는 상기 에러 값의 크기가 큰 순서대로 ① 내지 ⑤의 수신 샘플들을 스킵핑하여 최종 옵셋 주파수를 추정한다. 도 10에는 최종 옵셋 주파수를 기울기로 하는 직선(B)이 도시된다.
도 11은 도 1 또는 도 2의 최종 옵셋 주파수가 임시 옵셋 주파수에 비해 실제 옵셋 주파수에 가까운 값을 갖는 결과를 나타내는 그래프이다. 이하에서는 설명 의 편의를 위해 옵셋 주파수를 기울기로 하는 직선의 도면 부호가 옵셋 주파수를 나타내는 것으로 한다.
도 11을 참조하면, 종래 기술에 따른 옵셋 주파수(A)는 약 0.0017이고, 본 발명의 실시예에 따라 추정된 옵셋 주파수인 최종 옵셋 추파수(B)는 약 0.0019이다. 반면, 실제 옵셋 주파수(I)는 약 0.0020이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수인 최종 옵셋 주파수(B)가 종래 기술에 따른 옵셋 주파수, 즉 임시 옵셋 주파수(A) 보다 실제 옵셋 주파수(I) 근접한 것을 알 수 있다.
도 12는 도 1 또는 도 2의 최종 옵셋 주파수의 평균값이 임시 옵셋 주파수에 비해 실제 옵셋 주파수의 평균값에 가까운 값을 갖는 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13 도 1 또는 도 2의 최종 옵셋 주파수의 표준편차가 임시 옵셋 주파수에 비해 작은 표준편차를 갖는 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 추정된 옵셋 주파수가 종래 기술에 비해 실제 옵셋 주파수의 평균값과 근접한 평균값을 갖고, 작은 표준편차를 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 옵셋 주파수 추정 방법 및 장치는 보다 정확한 옵셋 주파수를 추정할 수 있는 장점이 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 옵셋 주파수 추정 방법 및 장치는 적응적으로 에러 샘플들을 스킵핑함으로써, 보다 정확한 옵셋 주파수를 추정할 수 있는 장점이 있다.

Claims (29)

  1. 컴플렉스(complex) 형태의 수신 샘플들을 수신하는 단계;
    상기 수신 샘플들과 기준 샘플들 사이의 위상 미스매치(mismatch)들인 검출 위상을 검출하는 단계;
    선형 회귀 분석 방법(linear regression analysis method)을 이용하여, 상기 검출 위상들로부터 임시 옵셋(offset) 주파수 및 초기 위상을 추정하는 단계; 및
    상기 임시 옵셋(offset) 주파수 및 상기 초기 위상에 의해 검출되는 에러 샘플들을 스킵핑(skipping)하여 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에러 샘플들은,
    상기 수신 샘플들 중 상기 검출 위상과 추정 위상의 차이가 소정 각 이상 나는 수신 샘플들인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 추정 위상은,
    상기 임시 옵셋 주파수와 상기 초기 위상을 이용하여 추정되는 수신 샘플들과 상기 기준 샘플들의 위상 미스매치인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 초기 위상은,
    상기 수신 샘플들을 송수신하는 송수신 시스템간의 동기(synchronous)가 일치하지 아니하는 결과 발생하는 상기 송수신 시스템간의 위상 차이인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계는,
    상기 선형 회귀 분석 방법을 이용하여, 상기 수신 샘플들 중 상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들에 대한 검출 위상들로부터 상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계는,
    상기 스킵핑할 에러 샘플들의 개수를 임의로 설정하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계는,
    상기 검출 위상과 추정 위상과의 차이를 나타내는 에러 값을 계산하는 단계;
    상기 수신 샘플들 중 소정값 이상의 에러 값을 갖는 수신 샘플들을 상기 에러 샘플들로서 설정하는 단계;
    상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들에 대한 검출 위상들을 이용하여, 상기 최종 옵셋 주파수를 구하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 단계는,
    상기 에러 값의 크기에 따라 상기 수신 샘플들을 정렬하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 에러 값은,
    상기 검출 위상과 상기 추정 위상과의 차이의 절대값인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 추정 위상은,
    상기 임시 옵셋 주파수와 상기 초기 위상을 상기 임시 옵셋 주파수와 상기 초기 위상을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 검출 위상을 검출하는 단계는,
    상기 기준 샘플들을 컨쥬게이트(conjugate) 하여 제 1 값을 생성하는 단계;
    상기 제 1 값과 상기 수신 샘플들을 승산하여 제 2 값을 생성하는 단계; 및
    상기 제 2 값으로부터 상기 검출 위상을 구하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 기준 샘플들은,
    상기 수신 샘플들의 송수신 과정에서 발생하는 잡음 성분이 포함되지 아니하는 신호인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 값으로부터 상기 수신 샘플들의 위상을 구하는 단계는,
    상기 제 2 값을 A + jB 형태의 복소수라 할 때, arctan(B/A) 값을 상기 수신 샘플들의 검출 위상으로 구하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 검출 위상을 검출하는 단계는,
    상기 수신 샘플들의 컨쥬게이트(conjugate)하여 제 3 값을 생성하는 단계;
    상기 제 3 값과 기준 샘플들을 승산하여 제 4 값을 생성하는 단계; 및
    상기 제 4 값으로부터 상기 검출 위상을 구하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 선형 회귀 분석 방법은,
    최소 자승법(Least Square Method)인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 방법.
  16. 컴플렉스(complex) 형태의 수신 샘플들을 수신하는 수신부;
    상기 수신 샘플들과 기준 샘플들 사이의 위상 미스매치(mismatch)들인 검출 위상을 검출하는 위상 미스매치 검출부;
    선형 회귀 분석 방법(linear regression analysis method)을 이용하여, 상기 검출 위상들로부터 임시 옵셋(offset) 주파수 및 초기 위상을 추정하는 제 1 추정부; 및
    상기 임시 옵셋(offset) 주파수 및 상기 초기 위상에 의해 검출되는 에러 샘플들을 스킵핑(skipping)하여 최종 옵셋 주파수를 추정하는 제 2 추정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 에러 샘플들은,
    상기 수신 샘플들 중 상기 검출 위상과 추정 위상의 차이가 소정 각 이상 나는 수신 샘플들인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 추정 위상은,
    상기 임시 옵셋 주파수와 상기 초기 위상을 이용하여 추정되는 수신 샘플들과 상기 기준 샘플들의 위상 미스매치인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 초기 위상은,
    상기 수신 샘플들을 송수신하는 송수신 시스템간의 동기(synchronous)가 일 치하지 아니하는 결과 발생하는 상기 송수신 시스템간의 위상 차이인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 추정부는,
    상기 검출 위상과 추정 위상과의 차이를 나타내는 에러 값을 계산하는 에러 값 계산 수단;
    상기 수신 샘플들 중 소정값 이상의 에러 값을 갖는 수신 샘플들을 상기 에러 샘플들로서 설정하는 설정 수단; 및
    상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들에 대한 검출 위상을 이용하여, 상기 최종 옵셋 주파수를 구하는 추정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 추정 수단은,
    상기 선형 회귀 분석 방법을 이용하여, 상기 수신 샘플들 중 상기 에러 샘플들을 제외한 수신 샘플들에 대한 검출 위상들로부터 상기 최종 옵셋 주파수를 추정하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 추정부는,
    상기 에러 값의 크기에 따라 상기 수신 샘플들을 정렬하는 리오더링(reordering) 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 설정 수단은,
    상기 에러 값의 크기 순서에 따라 스킵핑할 에러 샘플들의 개수를 임의로 설정하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 에러 값은,
    상기 검출 위상과 추정 위상과의 차이의 절대값인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  25. 제 20 항에 있어서, 상기 추정 위상은,
    상기 임시 옵셋 주파수와 상기 초기 위상을 상기 임시 옵셋 주파수와 상기 초기 위상을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  26. 제 16 항에 있어서, 상기 위상 미스매치 검출부는,
    상기 기준 샘플들을 컨쥬게이트(conjugate)한 제 1 값을 출력하는 컨쥬게이트 수단;
    상기 제 1 값과 상기 수신 샘플들을 승산한 결과인 제 2 값을 출력하는 승산 수단; 및
    상기 제 2 값으로부터 상기 검출 위상을 구하는 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 기준 샘플들은,
    상기 수신 샘플들의 송수신 과정에서 발생하는 잡음 성분이 포함되지 아니하는 신호인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  28. 제 20 항에 있어서, 상기 위상 미스매치 검출부는,
    상기 수신 샘플들을 컨쥬게이트(conjugate)한 제 3 값을 출력하는 컨쥬게이트 수단;
    상기 제 3 값과 상기 기준 샘플들을 승산한 결과인 제 4 값을 출력하는 승산 수단; 및
    상기 제 4 값으로부터 상기 검출 위상을 구하는 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
  29. 제 16 항에 있어서, 상기 선형 회귀 분석 방법은,
    최소 자승법(Least Square Method)인 것을 특징으로 하는 옵셋 주파수 추정 장치.
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