KR101128287B1 - Ofdm receiver being capable of estimating timing error in multi-path fading channel, ofdm system having the same and timing error estimation method thereof - Google Patents

Ofdm receiver being capable of estimating timing error in multi-path fading channel, ofdm system having the same and timing error estimation method thereof Download PDF

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KR101128287B1 KR1020100055516A KR20100055516A KR101128287B1 KR 101128287 B1 KR101128287 B1 KR 101128287B1 KR 1020100055516 A KR1020100055516 A KR 1020100055516A KR 20100055516 A KR20100055516 A KR 20100055516A KR 101128287 B1 KR101128287 B1 KR 101128287B1
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Abstract

본 발명은 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템에 발생할 수 있는 타이밍 에러를 제거하여 타이밍 오차 추정의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이를 위해 특히, 수신 신호의 자기상관 기법 및 프리앰블 간의 상호상관 기법을 이용하고, 타이밍 메트릭과 필터함수를 통해 단계별 타이밍 오차 추정치를 구하여 최종 타이밍 오차 추정치를 얻을 수 있는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기, 이를 포함하는 OFDM 시스템 및 이들의 타이밍 오차 추정방법이 개시된다.The present invention has an effect of improving the performance of timing error estimation by eliminating timing errors that may occur in an OFDM system in a multipath fading channel. For this purpose, in particular, the timing error estimation is performed in the multipath fading channel, which uses the autocorrelation method of the received signal and the cross-correlation method between the preambles, and obtains the final timing error estimate by using the timing metric and the filter function. A possible OFDM receiver, an OFDM system including the same, and a timing error estimation method thereof are disclosed.

Description

다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기, 이를 포함하는 OFDM 시스템 및 이들의 타이밍 오차 추정방법{OFDM RECEIVER BEING CAPABLE OF ESTIMATING TIMING ERROR IN MULTI-PATH FADING CHANNEL, OFDM SYSTEM HAVING THE SAME AND TIMING ERROR ESTIMATION METHOD THEREOF}OPDM receiver capable of estimating timing error in multipath fading channel, ODF system including the same and method for estimating the timing error thereof METHOD THEREOF}

본 발명은 타이밍 추정이 가능한 OFDM 시스템 및 타이밍 추정방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수신 신호의 자기상관 기법 및 프리앰블 간의 상호상관 기법을 이용하고, 타이밍 메트릭과 필터함수를 통해 단계별 타이밍 오차 추정치를 연산함으로써 최종 타이밍 오차 추정치를 획득할 수 있는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기, 이를 포함하는 OFDM 시스템 및 이들의 타이밍 오차 추정방법에 관한 것이다.The present invention relates to an OFDM system and a timing estimation method capable of timing estimation. More specifically, timing error in a multipath fading channel using autocorrelation of the received signal and cross-correlation between preambles and a final timing error estimate can be obtained by calculating the timing error estimates stepwise through timing metrics and filter functions. An OFDM receiver capable of estimating, an OFDM system including the same, and a timing error estimation method thereof.

직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 칭함) 시스템은 임펄스 잡음 및 다중경로 페이딩 채널(multi-path fading channel) 환경에 강인하며 효율적인 스펙트럼 사용 등의 특징 때문에 IEEE 802.11a와 같은 무선 랜(WLANs, Wireless Local Area Networks), 지상파 디지털 오디오 방송(DAB, Digital Audio Broadcasting) 그리고 디지털 비디오 방송 (DVB-T, Digital Video Broadcasting-Terrestrial) 등의 무선 표준 변조 방식으로 사용되고 있다.Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems are robust to impulse noise and multi-path fading channel environments, and can be used in wireless LANs such as IEEE 802.11a because of their efficient spectrum usage. Wireless standard modulation methods such as WLANs, Wireless Local Area Networks, Digital Audio Broadcasting (DAB), and Digital Video Broadcasting-Terrestrial (DVB-T) are used.

하지만, 이러한 장점들에도 불구하고 OFDM 시스템은 반송파 주파수 에러 및 타이밍 에러에 매우 민감하다는 문제점을 갖고 있다. 특히, 타이밍 에러는 OFDM 신호의 고속 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform) 입력 시의 시작점을 결정하는 데 영향을 미치므로, FFT 이후의 처리 과정에 있어 지속적으로 영향을 미치게 된다.However, despite these advantages, the OFDM system has a problem in that it is very sensitive to carrier frequency errors and timing errors. In particular, the timing error affects the determination of the starting point at the time of the fast Fourier transform (FFT) input of the OFDM signal, and thus has a continuous influence on the processing after the FFT.

타이밍 에러를 줄이기 위해 Schmidl(T. Schmidl and D. C. Cox, “Robust frequency and timing synchronization for OFDM systems,” IEEE Trans. Commun., vol. 45, no. 12, pp. 1613-1621, Dec. 1997.)은 두 반복적인 부분으로 구성된 프리앰블(preamble) 및 반복적인 부분 간의 자기상관(autocorrelation)을 이용하는 타이밍 추정 기법을 제안하였다.Schmidl (T. Schmidl and DC Cox, “Robust frequency and timing synchronization for OFDM systems,” IEEE Trans. Commun., Vol. 45, no. 12, pp. 1613-1621, Dec. 1997.) Proposed a timing estimation technique that uses a preamble consisting of two repetitive parts and autocorrelation between repetitive parts.

그러나, 이 기법에서 타이밍 추정을 위한 타이밍 메트릭(timing metric)은 정확한 타이밍 지점 주위에 평평한 부분(plateau)이 존재하여 잡음 및 채널의 영향이 없더라도 정확한 타이밍 지점을 찾는 데 어려움이 있다.However, in this technique, the timing metric for timing estimation is difficult to find the correct timing point even though there is a flat area around the exact timing point without the influence of noise and channel.

이러한 문제점을 보완하기 위해, Park(B. Park, H. Cheon, C. Kang, and D. Hong, “A novel timing estimation method for OFDM systems,” IEEE Commun. Lett., vol. 7, no. 5, pp. 239-241, May 2003.), Minn(H. Minn, V. K. Bhargava, and K. B. Letaief, “A robust timing and frequency synchronization for OFDM systems,” IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 2, no. 4, pp. 822-839, July 2004.), shi(K. Shi, and E. Serpedin, “Coarse frame and carrier synchronization of OFDM systems: a new metric and comparison,” IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 3, no. 4, pp. 1271-1284, July 2004.)가 새로운 형태의 프리앰블을 이용하여 기존의 타이밍 메트릭의 평평한 부분을 제거하고 첨예한 형태로 나타나게끔 개선하는 기법을 제안하였다.To address this problem, Park (B. Park, H. Cheon, C. Kang, and D. Hong, “A novel timing estimation method for OFDM systems,” IEEE Commun. Lett., Vol. 7, no. 5 , pp. 239-241, May 2003.), Minn (H. Minn, VK Bhargava, and KB Letaief, “A robust timing and frequency synchronization for OFDM systems,” IEEE Trans.Wireless Commun., vol. 2, no. 4, pp. 822-839, July 2004.), shi (K. Shi, and E. Serpedin, “Coarse frame and carrier synchronization of OFDM systems: a new metric and comparison,” IEEE Trans.Wireless Commun., Vol. 3, no. 4, pp. 1271-1284, July 2004.) proposed a technique to remove the flat part of the existing timing metric and to make it appear sharp by using a new type of preamble.

그러나, 이러한 기법들은 다중경로 페이딩 채널 환경을 고려하지 않았기 때문에 다중경로 페이딩 채널 환경에서 타이밍을 추정하였을 때, 추정 성능이 낮아진다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 다중경로 페이딩 채널 환경에서도 타이밍 추정을 높일 수 있는 수신기 및 타이밍 추정 방법의 필요성이 대두된다.However, since these techniques do not consider the multipath fading channel environment, there is a problem that the estimation performance is lowered when timing is estimated in the multipath fading channel environment. Therefore, there is a need for a receiver and a timing estimation method that can improve timing estimation even in a multipath fading channel environment.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템에 발생할 수 있는 타이밍 에러를 제거하여 타이밍 오차 추정의 성능을 향상시킬 수 있는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기, 이를 포함하는 OFDM 시스템 및 이들의 타이밍 오차 추정방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above necessity, and an object of the present invention is to eliminate timing errors that may occur in an OFDM system in a multipath fading channel to improve timing error estimation performance in a multipath fading channel. An OFDM receiver capable of error estimation, an OFDM system including the same, and a timing error estimation method thereof are provided.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 심볼간 간섭 제거를 위해 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호와 수신단의 타이밍 오차 추정을 위해 생성된 프리앰블 신호를 이용하여 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기에 있어서, 수신단에 위치하고 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하고 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 제 1타이밍 오차 추정부; 수신단에 위치하고, 1차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 1타이밍 오차 추정범위에서 수신 신호와 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하고, 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 제 2타이밍 오차 추정부; 및 수신단에 위치하고, 2차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 2타이밍 오차 추정범위에서 필터링된 타이밍 메트릭값에 대한 분산 연산 및 평균 연산에 기초하여 문턱값을 연산하고, 연산된 문턱값에 의해 필터값이 결정되는 필터함수와 필터링된 타이밍 메트릭값의 곱 연산에 기반하여 최종 타이밍 오차 추정치를 연산하는 최종 타이밍 오차 추정부;를 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기를 제공함으로써 달성될 수 있다.As described above, an object of the present invention is to estimate a timing error in a multipath fading channel by using a baseband OFDM sample signal having a cyclic prefix pre-inserted to remove interference between symbols and a preamble signal generated for timing error estimation of a receiver. In an OFDM receiver, a first timing for calculating a timing metric value based on an autocorrelation function of a received signal located at a receiving end and including a baseband OFDM sample signal and calculating a first timing error estimate based on the calculated timing metric value. An error estimator; Calculate a filtered timing metric value based on a cross-correlation function between the received signal and the preamble signal in a first timing error estimation range based on the first timing error estimate and based on the filtered timing metric value; A second timing error estimator for calculating an error estimate; And calculating a threshold value based on a variance operation and an average operation on a timing metric value filtered at a second timing error estimation range based on the second timing error estimate value, and determining a filter value by the calculated threshold value. It may be achieved by providing an OFDM receiver capable of timing error estimation in a multipath fading channel, including; a final timing error estimator for calculating a final timing error estimate based on a product operation of a filter function and a filtered timing metric value. .

프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조인 것이 바람직하다.The preamble signal is preferably a repetitive structure of a random sequence.

순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호는 다음의 수학식The baseband OFDM sample signal with the cyclic prefix inserted is expressed as

Figure 112010037702701-pat00001
,
Figure 112010037702701-pat00002
Figure 112010037702701-pat00001
,
Figure 112010037702701-pat00002

(여기서, x(k)는 기저대역 OFDM 샘플 신호, N은 총 부반송파의 개수, X(n)은 n번째 부반송파에서의 변조된 심볼 샘플, NG는 순환 전치의 길이임)Where x (k) is the baseband OFDM sample signal, N is the total number of subcarriers, X (n) is the modulated symbol sample at the nth subcarrier, and N G is the length of the cyclic prefix.

에 의해 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

프리앰블 신호는 다음의 수학식The preamble signal is represented by the following equation

Figure 112010037702701-pat00003
Figure 112010037702701-pat00003

(여기서, S는 프리앰블, AN /2는 길이가 N/2인 랜덤 시퀀스, N은 총 부반송파의 개수임)Where S is a preamble, A N / 2 is a random sequence of length N / 2, and N is the total number of subcarriers

에 의해 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

자기상관 함수는 다음의 수학식The autocorrelation function is

Figure 112010037702701-pat00004
Figure 112010037702701-pat00004

(여기서, Ra(d)는 자기상관 함수, N은 총 부반송파의 개수, r(d+k)는 수신신호의 복소치, r(d+k+N/2)는 N/2 지연된 수신신호의 복소치, *는 켤레 복소수 연산임)Where Ra (d) is the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, r (d + k) is the complex value of the received signal, and r (d + k + N / 2) is the N / 2 delay of the received signal. Complex, * is a conjugate complex operation)

에 의해 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

타이밍 메트릭값은 순환 전치에 기인하는 자기상관 함수의 평탄부를 제거하기 위해 자기상관 함수에 써메이션 윈도우를 적용한 것이 바람직하다.The timing metric value preferably applies a summing window to the autocorrelation function in order to remove the flat portion of the autocorrelation function due to the cyclic prefix.

타이밍 메트릭값은 다음의 수학식The timing metric value is expressed as

Figure 112010037702701-pat00005
Figure 112010037702701-pat00005

(여기서, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, Ra(d-k)는 자기상관 함수, NG는 순환 전치의 길이임)(Where Ma (d) is the timing metric value, Ra (dk) is the autocorrelation function, and N G is the length of the cyclic prefix)

에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

1차 타이밍 오차 추정치는 다음의 수학식The first-order timing error estimate is

Figure 112010037702701-pat00006
Figure 112010037702701-pat00006

(여기서,

Figure 112010037702701-pat00007
는 1차 타이밍 오차 추정치, Ma(d)는 타이밍 메트릭값임)(here,
Figure 112010037702701-pat00007
Is the primary timing error estimate, and Ma (d) is the timing metric

에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

상호상관 함수는 다음의 수학식The cross-correlation function is

Figure 112010037702701-pat00008
,
Figure 112010037702701-pat00009
Figure 112010037702701-pat00008
,
Figure 112010037702701-pat00009

(여기서, Rc(d)는 상호상관 함수, r(d+k)는 수신 신호, S(k)는 프리앰블, *는 켤레 복소수 연산, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,

Figure 112010037702701-pat00010
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)Where Rc (d) is a cross-correlation function, r (d + k) is a received signal, S (k) is a preamble, * is a complex conjugate operation, d is a first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00010
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)

에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

필터링된 타이밍 메트릭값은 다음의 수학식The filtered timing metric value is expressed as

Figure 112010037702701-pat00011
,
Figure 112010037702701-pat00012
Figure 112010037702701-pat00011
,
Figure 112010037702701-pat00012

(여기서, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, Rc(d)는 상호상관 함수, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,

Figure 112010037702701-pat00013
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)Where Mc (d) is a filtered timing metric value, Rc (d) is a cross-correlation function, Ma (d) is a timing metric value, d is a first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00013
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)

에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

2차 타이밍 오차 추정치는 다음의 수학식The second-order timing error estimate is

Figure 112010037702701-pat00014
,
Figure 112010037702701-pat00015
Figure 112010037702701-pat00014
,
Figure 112010037702701-pat00015

(여기서,

Figure 112010037702701-pat00016
는 2차 타이밍 오차 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00017
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)(here,
Figure 112010037702701-pat00016
Is the secondary timing error estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00017
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)

에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

필터함수는 다음의 수학식The filter function is

Figure 112010037702701-pat00018
Figure 112010037702701-pat00018

(여기서, F(d)는 필터함수, Tth는 문턱값임)Where F (d) is the filter function and T th is the threshold

에 의해 나타내어지되,Represented by

C(d)는 다음의 수학식C (d) is the following equation

Figure 112010037702701-pat00019
,
Figure 112010037702701-pat00020
Figure 112010037702701-pat00019
,
Figure 112010037702701-pat00020

(여기서, var{}은 분산 연산, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 2타이밍 오차 추정범위,

Figure 112010037702701-pat00021
는 2차 타이밍 오차 추정치, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)Where var {} is the variance operation, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the second timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00021
Is the second-order timing error estimate, L is the number of taps in the channel, N G is the length of the cyclic prefix)

에 의해 구해지고,Saved by

문턱값은 다음의 수학식The threshold is the following equation

Figure 112010037702701-pat00022
Figure 112010037702701-pat00022

(여기서, Tth는 문턱값, mean{}은 평균 연산,

Figure 112010037702701-pat00023
는 2차 타이밍 오차 추정치임)Where T th is the threshold, mean {} is the mean operation,
Figure 112010037702701-pat00023
Is a second-order timing error estimate)

에 의해 구해지는 것이 바람직하다.It is preferable to obtain | require by.

최종 타이밍 오차 추정치는 다음의 수학식The final timing error estimate is

Figure 112010037702701-pat00024
,
Figure 112010037702701-pat00025
,
Figure 112010037702701-pat00026
Figure 112010037702701-pat00024
,
Figure 112010037702701-pat00025
,
Figure 112010037702701-pat00026

(여기서,

Figure 112010037702701-pat00027
는 최종 타이밍 오차 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, F(d)는 필터함수, d는 제 2타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00028
는 2차 타이밍 오차 추정치, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)(here,
Figure 112010037702701-pat00027
Is the final timing error estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, F (d) is the filter function, d is the second timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00028
Is the second-order timing error estimate, L is the number of taps in the channel, N G is the length of the cyclic prefix)

에 의해 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.

또한, 본 발명의 목적은 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기를 포함하고, 송신단에 위치하고 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성하는 샘플 생성부; 및 송신단에 위치하고 프리앰블 신호를 생성하는 프리앰블 생성부;를 더 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 시스템을 제공함으로써 달성될 수 있다.In addition, an object of the present invention includes an OFDM receiver capable of estimating a timing error in a multipath fading channel, comprising: a sample generator for generating a baseband OFDM sample signal located at a transmitting end and having a cyclic prefix inserted therein; And a preamble generator positioned at a transmitter and generating a preamble signal. The OFDM system may further include an OFDM system capable of timing error estimation in a multipath fading channel.

한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, 심볼간 간섭 제거를 위해 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호와 수신단의 타이밍 오차 추정을 위해 생성된 프리앰블 신호를 이용하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법에 있어서, 수신단의 제 1타이밍 오차 추정부가 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하는 단계(S300); 제 1타이밍 오차 추정부가 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 단계(S400); 수신단의 제 2타이밍 오차 추정부가 1차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 1타이밍 오차 추정범위에서 수신 신호와 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하는 단계(S500); 제 2타이밍 오차 추정부가 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 단계(S600); 수신단의 최종 타이밍 오차 추정부가 2차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 2타이밍 오차 추정범위에서 필터링된 타이밍 메트릭값에 대한 분산 연산 및 평균 연산에 기초하여 문턱값을 연산하는 단계(S700); 및 최종 타이밍 오차 추정부가 연산된 문턱값에 의해 필터값이 결정되는 필터함수와 필터링된 타이밍 메트릭값의 곱 연산에 기반하여 최종 타이밍 오차 추정치를 연산하는 단계(S800);를 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.Meanwhile, an object of the present invention is another category, which is a timing of an OFDM receiver in a multipath fading channel using a baseband OFDM sample signal having a cyclic prefix pre-inserted for inter-symbol interference cancellation and a preamble signal generated for timing error estimation of a receiver. An error estimating method comprising: calculating a timing metric value based on an autocorrelation function of a received signal including a baseband OFDM sample signal by a first timing error estimator of a receiving end (S300); Calculating a first timing error estimate based on the timing metric value calculated by the first timing error estimator (S400); Calculating a filtered timing metric value based on a cross-correlation function between a received signal and a preamble signal in a first timing error estimation range based on a first timing error estimate by a second timing error estimator of the receiving end (S500); Calculating a second timing error estimate based on the filtered timing metric value (S600); Calculating a threshold value based on a variance operation and an average operation of the timing metric values filtered in the second timing error estimation range based on the second timing error estimation unit, at the reception timing final estimation unit (S700); And calculating a final timing error estimate based on a product of a filter function in which a filter value is determined based on a calculated threshold and a filtered timing metric value (S800). It can be achieved by providing a timing error estimation method of the OFDM receiver in.

제 1타이밍 오차 추정부의 타이밍 메트릭값 연산단계(S300)는, 순환 전치에 기인하는 자기상관 함수의 평탄부를 제거하기 위해 자기상관 함수에 써메이션 윈도우를 적용하는 단계인 것이 바람직하다.The timing metric value calculating step (S300) of the first timing error estimator may be a step of applying a summing window to the autocorrelation function to remove a flat portion of the autocorrelation function due to the cyclic prefix.

제 1타이밍 오차 추정부의 1차 타이밍 오차 추정치 연산단계(S400)는, 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍 오차를 1차 타이밍 오차 추정치로 추정하는 단계인 것이 바람직하다.Preferably, the first timing error estimation unit calculating step (S400) of the first timing error estimation unit is a step of estimating a timing error at which the timing metric value is maximized as the first timing error estimate.

제 2타이밍 오차 추정부의 필터링된 타이밍 메트릭값 연산단계(S500)에서, 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조를 갖는 것이 바람직하다.In the filtered timing metric value calculation step S500 of the second timing error estimator, the preamble signal preferably has a repetitive structure of a random sequence.

제 2타이밍 오차 추정부의 2차 타이밍 오차 추정치 연산단계(S600)는, 필터링된 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍 오차를 2차 타이밍 오차 추정치로 추정하는 단계인 것이 바람직하다.Preferably, the second timing error estimate calculating step (S600) of the second timing error estimator is a step of estimating a timing error at which the filtered timing metric value is maximized as a second timing error estimate.

최종 타이밍 오차 추정부의 최종 타이밍 오차 추정치 연산단계(S800)는, 곱 연산의 결과값이 최대가 되는 타이밍 오차를 최종 타이밍 오차 추정치로 추정하는 단계인 것이 바람직하다.The final timing error estimate calculation step (S800) of the final timing error estimation unit is preferably a step of estimating the timing error at which the result value of the multiplication operation is maximized as the final timing error estimate.

또한, 본 발명의 목적은 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법을 포함하고,It is also an object of the present invention to include a timing error estimation method of an OFDM receiver in a multipath fading channel,

제 1타이밍 오차 추정부의 타이밍 메트릭값 연산단계(S300) 이전에, 송신단의 샘플 생성부가 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성하는 단계(S100); 및 송신단의 프리앰블 생성부가 프리앰블 신호를 생성하는 단계(S200);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 오차 추정방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.Generating a baseband OFDM sample signal in which a cyclic prefix is inserted before the timing metric value calculating step S300 of the first timing error estimator; And a step (S200) of generating a preamble signal by the preamble generator of the transmitter. The timing error estimation method of the OFDM system in the multipath fading channel may be further included.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템에 발생할 수 있는 타이밍 에러를 제거하여 타이밍 오차 추정의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, the timing error that may occur in the OFDM system in the multipath fading channel may be removed to improve the performance of the timing error estimation.

또한, 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 경우, 송신 신호를 정확히 복조하기 위해서는 주파수 오차뿐만 아니라 심볼 동기를 고려하여야 하는데 심볼 시작점을 정확히 추정하여 심볼간 간섭(ISI, Inter-Symbol Interference)을 방지함으로써 수신 신호를 바르게 복원할 수 있는 효과가 있다.In addition, in an OFDM system in a multipath fading channel, in order to accurately demodulate a transmission signal, not only the frequency error but also the symbol synchronization should be taken into consideration. There is an effect that can restore the signal correctly.

그리고, WLAN, DVB, DAB 등과 같은 OFDM 시스템을 이용하는 여러 통신 시스템의 타이밍 오차 성능을 향상시키는 효과가 있다.In addition, there is an effect of improving timing error performance of various communication systems using an OFDM system such as WLAN, DVB, DAB, and the like.

도 1은 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 시스템의 일 실시예에 따른 구성을 나타낸 구성도,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 프리앰블과 수신 신호 사이의 상호상관 함수의 절대치 제곱을 타이밍 오차에 대해 나타낸 그래프,
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기상관 함수에 써메이션 윈도우를 적용한 타이밍 메트릭값을 타이밍 오차에 대해 나타낸 그래프,
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 상호상관 함수의 절대치 제곱값과 써메이션 윈도우를 적용한 타이밍 메트릭값의 곱으로 나타내어지는 필터링된 타이밍 메트릭값을 타이밍 오차에 대해 나타낸 그래프,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중경로 페이딩 채널에서 필터링된 타이밍 메트릭값이 첫 번째에서 가장 큰 경우와 가장 크지 않은 경우를 각각 타이밍 오차에 대해 나타낸 그래프,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 필터링된 타이밍 메트릭값의 일예를 타이밍 오차에 대해 나타낸 그래프,
도 4b 본 발명의 일 실시예에 따라 필터함수를 타이밍 오차에 대해 나타낸 그래프,
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 4a에 도시된 필터링된 타이밍 메트릭값과 도 4b에 도시된 필터함수의 상호 곱 연산값을 타이밍 오차에 대해 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 오차 추정방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
1 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of an OFDM system capable of timing error estimation in a multipath fading channel of the present invention;
2A is a graph illustrating the absolute square of the cross-correlation function between a preamble and a received signal with respect to timing error, according to an embodiment of the present invention;
2B is a graph illustrating a timing metric value of a timing error obtained by applying a summation window to an autocorrelation function according to an embodiment of the present invention;
2C is a graph illustrating a filtered timing metric value for timing error represented by a product of an absolute square of a cross-correlation function and a timing metric value to which a summation window is applied, according to an embodiment of the present invention;
3A and 3B are graphs illustrating a timing error value when a filtered timing metric value in a multipath fading channel is largest and smallest in a first path according to an embodiment of the present invention, respectively;
4A is a graph illustrating an example of a filtered timing metric value with respect to timing error according to an embodiment of the present invention;
4b is a graph showing a filter function with respect to timing error according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4C is a graph showing a cross product arithmetic value of the filtered timing metric value shown in FIG. 4A and the filter function shown in FIG. 4B with respect to timing error, according to an embodiment of the present invention; FIG.
5 is a flowchart sequentially illustrating an embodiment of a timing error estimation method of an OFDM system in a multipath fading channel according to the present invention.

<< OFDMOFDM 시스템의 구성> System Configuration>

도 1은 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 시스템의 일 실시예에 따른 구성을 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, OFDM 시스템의 일 실시예는 OFDM 수신기(10)와 OFDM 송신기(20)를 포함하여 구성된다. 그리고, OFDM 수신기(10)는 제 1타이밍 오차 추정부(110), 제 2타이밍 오차 추정부(120) 및 최종 타이밍 오차 추정부(130)를 포함하며 아울러, 알에프 리시버(140, Radio Frequency Receiver) 및 FFT(Fast Fourier Transform)부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, OFDM 송신기(20)는 샘플 생성부(210) 및 프리앰블 생성부(220)를 포함하고 알에프 트랜스미터(230, Radio Frequency Transmitter)를 더 포함하여 구성될 수 있다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an OFDM system capable of estimating timing error in a multipath fading channel according to the present invention. As shown in FIG. 1, one embodiment of an OFDM system includes an OFDM receiver 10 and an OFDM transmitter 20. In addition, the OFDM receiver 10 includes a first timing error estimator 110, a second timing error estimator 120, and a final timing error estimator 130, and also includes an RF receiver 140. And a fast fourier transform (FFT) unit 150. In addition, the OFDM transmitter 20 may include a sample generator 210 and a preamble generator 220, and may further include an RF transmitter 230.

본 발명인 OFDM 시스템의 작용을 간략히 설명하면, 송신단인 송신기(20)에서 순환 전치(CP, Cyclic Prefix)를 삽입한 기저대역 OFDM 샘플 신호와 프리앰블 신호가 생성되어 알에프 트랜스미터(230)에 의해 송신되면, 수신단인 수신기(10)에서 OFDM 샘플 신호와 프리앰블 신호를 포함하는 수신 신호를 기초로 제 1타이밍 오차 추정치, 제 2타이밍 오차 추정치 및 최종 타이밍 오차 추정치를 연산함으로써 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 오차 추정 성능을 향상시켜 정확한 심볼 타이밍을 획득하게 된다.Briefly describing the operation of the OFDM system of the present invention, when a baseband OFDM sample signal and a preamble signal in which a cyclic prefix (CP, Cyclic Prefix) is inserted in the transmitter 20 are transmitted and are transmitted by the RF transmitter 230, The receiver 10, which is a receiving end, calculates a first timing error estimate, a second timing error estimate, and a final timing error estimate based on a received signal including an OFDM sample signal and a preamble signal, and thus the timing error of the OFDM system in a multipath fading channel. The estimation performance is improved to obtain accurate symbol timing.

우선, 도 1을 참조하여 OFDM 송신기(20) 구성에 대하여 설명한다.First, the configuration of the OFDM transmitter 20 will be described with reference to FIG.

샘플 생성부(210)는 심볼(symbol)간 간섭(ISI, Intersymbol Interference) 제거를 위해 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성한다. 이러한 샘플 생성부(210)는 데이터 소스의 인코딩수단(미도시), 부호화수단(미도시) 및 변조수단(미도시) 등을 포함할 수 있으나 본 발명의 요지를 벗어나거나 기 공지된 구성들이므로 자세한 설명은 생략한다. 여기서, OFDM 샘플 신호는 다음의 수학식 1The sample generator 210 generates a baseband OFDM sample signal in which a cyclic prefix is inserted in order to remove intersymbol interference (ISI). The sample generator 210 may include an encoding means (not shown), an encoding means (not shown), and a modulation means (not shown), etc. of the data source, but are outside the gist of the present invention or are known components. Detailed description will be omitted. Here, the OFDM sample signal is represented by Equation 1 below.

Figure 112010037702701-pat00029
Figure 112010037702701-pat00029

(여기서, x(k)는 기저대역 OFDM 샘플 신호, N은 총 부반송파의 개수, X(n)은 n전째 부반송파에서의 변조된 심볼 샘플, NG는 순환 전치의 길이임)Where x (k) is the baseband OFDM sample signal, N is the total number of subcarriers, X (n) is the modulated symbol sample at the nth subcarrier, and N G is the length of the cyclic prefix.

에 의하여 나타낼 수 있다.Can be represented by

그리고, 순환 전치는 OFDM 샘플 신호에서 심볼간 간섭 방지용 보호구간으로 역할을 하며, 부반송파(sub carrier wave) 간의 직교성(orthogonality)의 파괴를 방지하기 위해 유효 심볼 구간의 마지막 구간 또는 첫 구간에 삽입되거나 복사되는 신호이다.The cyclic prefix acts as an inter-symbol interference protection section in the OFDM sample signal, and is inserted or copied in the last section or the first section of the effective symbol section in order to prevent the destruction of orthogonality between subcarriers. Signal.

프리앰블 생성부(220)는 타이밍 오차 추정을 위해 프리앰블 신호를 생성하는데 여기서 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조를 갖는 신호열로 구성된다. 특히, 본 실시예에서는 다음의 수학식 2The preamble generator 220 generates a preamble signal for timing error estimation, where the preamble signal is composed of a signal sequence having a repetitive structure of a random sequence. In particular, in the present embodiment, the following equation (2)

Figure 112010037702701-pat00030
Figure 112010037702701-pat00030

(여기서, S는 프리앰블, AN /2는 길이가 N/2인 랜덤 시퀀스, N은 총 부반송파의 개수임)Where S is a preamble, A N / 2 is a random sequence of length N / 2, and N is the total number of subcarriers

에 의해 나타낼 수 있다.Can be represented by

알에프 트랜스미터(230)는 상기와 같은 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호 및 프리앰블 신호를 송신하기 위한 구성이다. The RF transmitter 230 is a configuration for transmitting the baseband OFDM sample signal and the preamble signal in which the cyclic prefix is inserted.

이 밖에도 OFDM 송신기가 기본적으로 갖추어야할 구성으로서 S/P(Serial to Parallel), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 및 DAC(Digital Analogue Converter) 등이 있을 수 있는데, 이들 구성은 기 공지된 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.In addition, the basic configuration of the OFDM transmitter may include Serial to Parallel (S / P), Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), and Digital Analogue Converter (DAC). These configurations are the same as the known configurations. Detailed description will be omitted.

이하, 도 1을 참조하여 OFDM 수신기(10)의 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the OFDM receiver 10 will be described with reference to FIG. 1.

제 1타이밍 오차 추정부(110)는 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하고 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 역할을 한다.The first timing error estimator 110 calculates a timing metric value based on an autocorrelation function of a received signal including a baseband OFDM sample signal and calculates a first timing error estimate based on the calculated timing metric value. Do it.

수신 신호는 덧셈꼴 백색 정규 잡음(AWGN, Additive White Gaussian Noise)을 포함하는 복소치로 표현될 수 있는데, 수신 신호의 복소치는 다음의 수학식 3The received signal may be represented as a complex value including Additive White Gaussian Noise (AWGN). The complex value of the received signal is expressed by the following equation (3).

Figure 112010037702701-pat00031
Figure 112010037702701-pat00031

(여기서, r(k)는 수신 신호의 복소치, ε는 정수 타이밍 옵셋, w(k)는 평균 0인 복소 덧셈꼴 백색 정규 잡음, h(m)은 주파수 선택적 채널의 임펄스 응답, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)Where r (k) is the complex value of the received signal, ε is the integer timing offset, w (k) is the complex additive white normal noise with an average of 0, h (m) is the impulse response of the frequency-selective channel, and L is the channel. Number of taps, N G is the length of the cyclic prefix)

에 의해 나타내어 진다.It is represented by

따라서, 자기상관 함수는 복소치 샘플로서 다음의 수학식 4Therefore, the autocorrelation function is a complex sample and

Figure 112010037702701-pat00032
Figure 112010037702701-pat00032

(여기서, Ra(d)는 자기상관 함수, N은 총 부반송파의 개수, r(d+k)는 수신 신호의 복소치, r(d+k+N/2)는 N/2 지연된 신호의 복소치, *는 켤레 복소수 연산임)Where Ra (d) is the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, r (d + k) is the complex value of the received signal, and r (d + k + N / 2) is the N / 2 delayed signal Sochi, * is a conjugate complex operation)

에 의해 나타낼 수 있다.Can be represented by

그리고, 타이밍 메트릭값은 순환 전치에 기인하는 자기상관 함수의 평탄부를 제거하기 위해 자기상관 함수에 써메이션 윈도우(summation window)를 적용한 것으로서, 다음의 수학식 5The timing metric value is obtained by applying a summation window to the autocorrelation function to remove a flat portion of the autocorrelation function due to the cyclic transposition.

Figure 112010037702701-pat00033
Figure 112010037702701-pat00033

(여기서, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, Ra(d-k)는 자기상관 함수, NG는 순환 전치의 길이임)(Where Ma (d) is the timing metric value, Ra (dk) is the autocorrelation function, and N G is the length of the cyclic prefix)

에 의하여 나타낼 수 있다. Can be represented by

또한, 1차 타이밍 오차 추정치는 타이밍 메트릭값(Ma(d))이 최대가 되는 타이밍 오차를 구한 것으로서 다음의 수학식 6The first timing error estimate is obtained by calculating a timing error at which the timing metric value Ma (d) is maximum.

Figure 112010037702701-pat00034
Figure 112010037702701-pat00034

(여기서,

Figure 112010037702701-pat00035
는 1차 타이밍 오차 추정치, Ma(d)는 타이밍 메트릭값임)(here,
Figure 112010037702701-pat00035
Is the primary timing error estimate, and Ma (d) is the timing metric

에 의하여 나타낼 수 있다.Can be represented by

한편, 제 2타이밍 오차 추정부(120)는 1차 타이밍 오차 추정치(

Figure 112010037702701-pat00036
)에 기초한 제 1타이밍 오차 추정범위에서 수신 신호와 프리앰블 신호 사이의 상호상관(cross-correlation) 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하고, 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 역할을 한다.Meanwhile, the second timing error estimator 120 estimates the first timing error (
Figure 112010037702701-pat00036
Calculates a filtered timing metric value based on a cross-correlation function between the received signal and the preamble signal in the first timing error estimation range based on C), and estimates the second timing error estimate based on the filtered timing metric value. It is responsible for calculating.

여기서, 상호상관 함수는 다음의 수학식 7Here, the cross-correlation function is

Figure 112010037702701-pat00037
Figure 112010037702701-pat00037

(여기서, Rc(d)는 상호상관 함수, r(d+k)는 수신된 신호, S(k)는 프리앰블, *는 켤레 복소수 연산, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,

Figure 112010037702701-pat00038
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)Where Rc (d) is a cross-correlation function, r (d + k) is a received signal, S (k) is a preamble, * is a conjugate complex operation, d is a first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00038
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)

에 의하여 나타낼 수 있다.Can be represented by

그리고, 필터링된 타이밍 메트릭값은 다음의 수학식 8The filtered timing metric value is represented by Equation 8 below.

Figure 112010037702701-pat00039
Figure 112010037702701-pat00039

(여기서, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, Rc(d)는 상호상관 함수, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,

Figure 112010037702701-pat00040
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)Where Mc (d) is a filtered timing metric value, Rc (d) is a cross-correlation function, Ma (d) is a timing metric value, d is a first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00040
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)

에 의하여 나타낼 수 있다.Can be represented by

그리고, 필터링된 타이밍 메트릭값(Mc(d))을 기초로 연산되는 2차 타이밍 오차 추정치는 다음의 수학식 9The second timing error estimate calculated based on the filtered timing metric value Mc (d) is expressed by Equation 9 below.

Figure 112010037702701-pat00041
Figure 112010037702701-pat00041

(여기서,

Figure 112010037702701-pat00042
는 2차 타이밍 오차 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00043
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)(here,
Figure 112010037702701-pat00042
Is the secondary timing error estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00043
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)

에 의하여 구해질 수 있다.Can be obtained.

한편, 최종 타이밍 오차 추정부(130)는 2차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 2타이밍 오차 추정범위에서 필터링된 타이밍 메트릭값에 대한 분산 연산 및 평균 연산에 기초하여 문턱값을 연산하고, 연산된 문턱값에 의해 필터값이 결정되는 필터함수와 필터링된 타이밍 메트릭값의 곱 연산에 기반하여 최종 타이밍 오차 추정치를 연산하는 역할을 한다.Meanwhile, the final timing error estimator 130 calculates a threshold value based on a variance operation and an average operation on the timing metric value filtered in the second timing error estimation range based on the second timing error estimate value, and calculates the calculated threshold value. It calculates the final timing error estimate based on the product operation of the filter function is determined by the filter function and the filtered timing metric value.

최종 타이밍 오차 추정치는 다중경로를 통과하더라도 타이밍 지점 0 이전의 상술한 Mc(d) 값들은 0부터 L-1들의 값들에 비해 매우 작은 값들이라는 사실에 근거하여 아래의 수학식 10 내지 13을 구한다. 따라서, 최종 타이밍 오차 추정치는 다음의 수학식 10The final timing error estimate is obtained from Equations 10 to 13 below based on the fact that the above-mentioned Mc (d) values before timing point 0 are very small values from 0 to L-1 even though they pass through the multipath. Therefore, the final timing error estimate is

Figure 112010037702701-pat00044
Figure 112010037702701-pat00044

(여기서,

Figure 112010037702701-pat00045
는 최종 타이밍 오차 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, F(d)는 필터함수, d는 제 2타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00046
는 2차 타이밍 오차 추정치, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)(here,
Figure 112010037702701-pat00045
Is the final timing error estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, F (d) is the filter function, d is the second timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00046
Is the second-order timing error estimate, L is the number of taps in the channel, N G is the length of the cyclic prefix)

에 의해 나타낼 수 있다. Can be represented by

여기서, 필터함수는 다음의 수학식 11Here, the filter function is represented by Equation 11 below.

Figure 112010037702701-pat00047
Figure 112010037702701-pat00047

(여기서, F(d)는 필터함수, Tth는 문턱값임)Where F (d) is the filter function and T th is the threshold

에 의해 나타내어지되,Represented by

C(d)는 다음의 수학식 12C (d) is represented by Equation 12

Figure 112010037702701-pat00048
Figure 112010037702701-pat00048

(여기서, var{}은 분산 연산, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 2타이밍 오차 추정범위,

Figure 112010037702701-pat00049
는 2차 타이밍 오차 추정치, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)Where var {} is the variance operation, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the second timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00049
Is the second-order timing error estimate, L is the number of taps in the channel, N G is the length of the cyclic prefix)

에 의해 구해지고,Saved by

문턱값은 다음의 수학식 13The threshold is expressed by the following equation (13).

Figure 112010037702701-pat00050
Figure 112010037702701-pat00050

(여기서, Tth는 문턱값, mean{}은 평균 연산,

Figure 112010037702701-pat00051
는 2차 타이밍 오차 추정치임)Where T th is the threshold, mean {} is the mean operation,
Figure 112010037702701-pat00051
Is a second-order timing error estimate)

에 의해 구해질 수 있다.Can be obtained by

알에프 리시버(140, Radio Frequency Receiver)는 상술한 기저대역 OFDM 샘플 신호 및 프리앰블 신호를 포함하는 수신 신호를 수신하는 역할을 하며, FFT(Fast Fourier Transform)부(150)는 최종 타이밍 오차 추정치에 기초한 입력 시작점 정보를 토대로 입력되는 수신 신호의 고속 푸리에 변환을 수행한다. RF receiver 140 serves to receive the received signal including the baseband OFDM sample signal and the preamble signal described above, and the FFT (Fast Fourier Transform) unit 150 inputs based on the final timing error estimate. The fast Fourier transform of the received signal is performed based on the starting point information.

물론, 고속 푸리에 변환된 입력 신호 심볼은 데이터 심볼 복원부(160)를 통해 송신된 신호인 데이터 심볼로 복원되며 이를 위해 OFDM 수신기(10)의 데이터 심볼 복원부(160)는 데이터 소스의 디코딩수단(미도시), 복호화수단(미도시), P/S(Parallel to Serial, 미도시) 및 ADC(Analogue Digital Converter, 미도시) 등의 구성을 더 포함할 수 있는데 이들 구성은 본원 발명의 요지를 벗어나거나 기 공지된 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
Of course, the fast Fourier transformed input signal symbol is restored to a data symbol which is a signal transmitted through the data symbol recovery unit 160. For this purpose, the data symbol recovery unit 160 of the OFDM receiver 10 may include decoding means of a data source ( Not shown), decoding means (not shown), P / S (Parallel to Serial, not shown) and ADC (Analogue Digital Converter, not shown), etc. may be further included, these configurations are beyond the gist of the present invention Or it is the same as the known configuration so detailed description thereof will be omitted.

<실험 그래프><Experiment graph>

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 프리앰블과 수신 신호 사이의 상호상관 함수의 절대치 제곱을 세로축으로 하고 타이밍 오차를 가로축으로 하여 나타낸 그래프이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기상관 함수에 써메이션 윈도우를 적용한 타이밍 메트릭값을 세로축으로 하고 타이밍 오차를 가로축으로 하여 나타낸 그래프이고, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 상호상관 함수의 절대치 제곱값과 써메이션 윈도우를 적용한 타이밍 메트릭값의 곱으로 나타내어지는 필터링된 타이밍 메트릭값을 세로축으로 하고 타이밍 오차를 가로축으로 나타낸 그래프이다.Figure 2a is a graph showing the absolute square of the cross-correlation function between the preamble and the received signal as the vertical axis and the timing error in the horizontal axis according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is autocorrelation according to an embodiment of the present invention Fig. 2C is a graph showing a timing metric value in which a summation window is applied to a function as a vertical axis and a timing error as a horizontal axis. This is a graph showing the filtered timing metric value expressed as the product of the values on the vertical axis and the timing error on the horizontal axis.

도 2a 내지 도 2c의 그래프는 N=256, NG=16 및 잡음이 없는 경우를 실험조건으로 하였다. 그리고, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, Rc(d)의 주변 피크들이 (±N/2) Ma(d)와 곱해지며 제거되는 것을 알 수 있는 데, 이를 이용하여 상술한 수학식 9의 2차 타이밍 오차 추정치

Figure 112010037702701-pat00052
를 구할 수 있는 것이다.In the graphs of FIGS. 2A to 2C, N = 256, N G = 16 and no noise were used as experimental conditions. 2A to 2C, it can be seen that the peripheral peaks of Rc (d) are multiplied by (± N / 2) Ma (d) and are removed. Second-order timing error estimate
Figure 112010037702701-pat00052
Can be obtained.

또한, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, Mc(d)는 거의 임펄스에 가까운 메트릭을 가지며, 이를 이용하면 잡음의 영향은 거의 완전히 극복될 수 있다. Also, as shown in FIGS. 2A-2C, Mc (d) has a metric that is nearly impulse, and using it, the effects of noise can be almost completely overcome.

그러나, 다중경로 채널에서는 전송 신호가 여러 경로를 거치며 중첩되므로 도 3a 및 도 3b에서 보는 바와 같이, Mc(d)의 메트릭 또한 여러 임펄스가 중첩된 형태가 된다. 따라서 이럴 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 첫 번째 다중경로의 이득(gain)이 가장 크지 않다면, 정확한 타이밍 오차 지점을 찾을 수 없다. 따라서, 최종 타이밍 오차 추정부(130)의 최종 타이밍 오차 추정치의 연산은 다중경로의 영향 하에서도 정확한 타이밍 오차 지점을 제공하기 위해 필요한 것이다.However, in the multipath channel, since the transmission signals overlap through various paths, as shown in FIGS. 3A and 3B, the metric of Mc (d) is also a form in which several impulses overlap. Therefore, in this case, as shown in FIG. 3B, if the gain of the first multipath is not the greatest, an accurate timing error point cannot be found. Accordingly, the calculation of the final timing error estimate of the final timing error estimation unit 130 is necessary to provide accurate timing error points even under the influence of multipath.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 필터링된 타이밍 메트릭값을 세로축으로 하고 타이밍 오차를 가로축으로 하여 나타낸 그래프이며, 도 4b 본 발명의 일 실시예에 따라 필터함수값을 세로축으로 하고 타이밍 오차를 가로축으로 하여 나타낸 그래프이고, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 4a에 도시된 필터링된 타이밍 메트릭값과 도 4b에 도시된 필터함수의 상호 곱 연산값을 세로축으로 하고 타이밍 오차를 가로축으로 하여 나타낸 그래프이다.4A is a graph illustrating a filtered timing metric value as a vertical axis and a timing error as a horizontal axis according to an embodiment of the present invention. FIG. 4B illustrates a filter function value as a vertical axis and a timing error according to an embodiment of the present invention. 4C is a graph showing the horizontal axis, and FIG. 4C is a vertical axis with a cross product calculation value of the filtered timing metric value shown in FIG. 4A and the filter function shown in FIG. 4B according to an embodiment of the present invention, and the timing error is represented as the horizontal axis. It is a graph shown.

도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 첫 번째 다중경로의 이득이 가장 크지 않은 경우에도 Mc(d)?F(d)가 타이밍 오차 0 지점에서 가장 큰 값을 갖는 것을 보여준다.
As shown in Figs. 4A to 4C, it is shown that Mc (d)? F (d) has the largest value at the timing error point 0 even when the gain of the first multipath is not the greatest.

<타이밍 오차 추정 방법>Timing Error Estimation Method

도 5는 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 오차 추정방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다. 상술한 바와 같이, OFDM 시스템은 OFDM 수신기(10)와 OFDM 송신기(20)를 포함하여 구성되므로 이하 각각의 구성에서 수행되는 단계 모두를 포함하여 설명한다.5 is a flowchart sequentially illustrating an embodiment of a timing error estimation method of an OFDM system in a multipath fading channel according to the present invention. As described above, since the OFDM system includes the OFDM receiver 10 and the OFDM transmitter 20, the following description includes all of the steps performed in each configuration.

도 5를 참조하여 타이밍 오차 추정방법의 일 실시예를 설명하면, 우선, 송신단의 샘플 생성부가 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성한다(S100).An embodiment of the timing error estimation method will be described with reference to FIG. 5. First, a sample generator of a transmitter generates a baseband OFDM sample signal in which a cyclic prefix is inserted (S100).

다음, 송신단의 프리앰블 생성부가 프리앰블 신호를 생성한다(S200).Next, the preamble generator of the transmitter generates a preamble signal (S200).

다음, 수신단의 제 1타이밍 오차 추정부가 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산한다(S300). 특히, 타이밍 메트릭값 연산단계(S300)는 자기상관 함수에 순환 전치에 기인하는 자기상관 함수의 평탄부를 제거하기 위해 써메이션 윈도우를 적용함으로써 수행된다.Next, the first timing error estimation unit of the receiver calculates a timing metric value based on an autocorrelation function of the received signal including the baseband OFDM sample signal (S300). In particular, the timing metric value calculating step S300 is performed by applying the summation window to remove the flat portion of the autocorrelation function due to the cyclic prefix to the autocorrelation function.

다음, 제 1타이밍 오차 추정부가 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 오차 추정치를 연산한다(S400). 여기서, 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍 오차를 1차 타이밍 오차 추정치로 연산한다.Next, the first timing error estimator calculates a first timing error estimate based on the calculated timing metric value (S400). Here, the timing error at which the timing metric value is maximized is calculated as the primary timing error estimate.

다음, 수신단의 제 2타이밍 오차 추정부가 1차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 1타이밍 오차 추정범위에서 수신 신호와 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산한다(S500). 여기서, 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조를 갖는 것이 바람직하다.Next, the second timing error estimation unit of the receiver calculates the filtered timing metric value based on the cross-correlation function between the received signal and the preamble signal in the first timing error estimation range based on the first timing error estimate (S500). Here, the preamble signal preferably has a repetitive structure of a random sequence.

다음, 제 2타이밍 오차 추정부가 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 오차 추정치를 연산한다(S600). 여기서, 필터링된 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍 오차를 2차 타이밍 오차 추정치로 연산한다.Next, the second timing error estimator calculates a second timing error estimate based on the filtered timing metric value (S600). Here, the timing error at which the filtered timing metric value is maximized is calculated as the secondary timing error estimate.

다음, 수신단의 최종 타이밍 오차 추정부가 2차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 2타이밍 오차 추정범위에서 필터링된 타이밍 메트릭값에 대한 분산 연산 및 평균 연산에 기초하여 문턱값을 연산한다(S700).Next, the final timing error estimator of the receiver calculates a threshold value based on a variance operation and an average operation on the timing metric values filtered in the second timing error estimation range based on the second timing error estimate (S700).

마지막으로, 최종 타이밍 오차 추정부가 연산된 문턱값에 의해 필터값이 결정되는 필터함수와 필터링된 타이밍 메트릭값의 곱 연산에 기반하여 최종 타이밍 오차 추정치를 연산함으로써(S800) 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법의 일 실시예가 수행된다.
Finally, the final timing error estimator calculates the final timing error estimate based on the product of the filter function in which the filter value is determined by the calculated threshold value and the filtered timing metric value (S800). An embodiment of a method for estimating timing error is performed.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. In addition, the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the detailed description above. Also, it is to be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention.

10: OFDM 수신기
20: OFDM 송신기
110: 제 1타이밍 오차 추정부
120: 제 2타이밍 오차 추정부
130: 최종 타이밍 오차 추정부
140: 알에프 리시버
150: FFT부
160: 데이터 심볼 복원부
210: 샘플 생성부
220: 프리앰블 생성부
230: 알에프 트랜스미터
10: OFDM receiver
20: OFDM transmitter
110: first timing error estimation unit
120: second timing error estimation unit
130: final timing error estimation unit
140: RF receiver
150: FFT part
160: data symbol recovery unit
210: sample generator
220: preamble generation unit
230: RF transmitter

Claims (21)

심볼간 간섭 제거를 위해 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호와 수신단의 타이밍 오차 추정을 위해 생성된 프리앰블 신호를 이용하여 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기에 있어서,
상기 수신단에 위치하고 상기 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하고 상기 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 제 1타이밍 오차 추정부;
상기 수신단에 위치하고, 상기 1차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 1타이밍 오차 추정범위에서 상기 수신 신호와 상기 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하고, 상기 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 제 2타이밍 오차 추정부; 및
상기 수신단에 위치하고, 상기 2차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 2타이밍 오차 추정범위에서 상기 필터링된 타이밍 메트릭값에 대한 분산 연산 및 평균 연산에 기초하여 문턱값을 연산하고, 상기 연산된 문턱값에 의해 필터값이 결정되는 필터함수와 상기 필터링된 타이밍 메트릭값의 곱 연산의 결과값이 최대가 되는 타이밍 오차를 최종 타이밍 오차 추정치로 추정하는 최종 타이밍 오차 추정부;를 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
An OFDM receiver capable of estimating timing error in a multipath fading channel using a baseband OFDM sample signal having a cyclic prefix pre-inserted for inter-symbol interference cancellation and a preamble signal generated for estimating timing error of a receiver,
A first timing error estimate that calculates a timing metric value based on an autocorrelation function of the received signal located at the receiving end and includes the baseband OFDM sample signal and calculates a first timing error estimate based on the calculated timing metric value government;
Calculate a filtered timing metric value based on a cross-correlation function between the received signal and the preamble signal in a first timing error estimation range based on the first timing error estimate value, and calculating the filtered timing metric value A second timing error estimator calculating a second timing error estimate based on the second timing error estimate; And
A threshold value located at the receiving end, and calculating a threshold value based on a variance operation and an average operation on the filtered timing metric value in a second timing error estimation range based on the second timing error estimate value, and filtering by the calculated threshold value A final timing error estimator for estimating a timing error at which the result of the multiplication of the filter function and the filtered timing metric value determined as a final timing error estimate is a final timing error estimate; 2 OFDM receiver available.
제 1항에 있어서,
상기 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 1,
The preamble signal is an OFDM receiver capable of timing error estimation in a multipath fading channel, characterized in that the repetitive structure of a random sequence.
제 1항에 있어서,
상기 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00053
,
Figure 112010037702701-pat00054

(여기서, x(k)는 기저대역 OFDM 샘플 신호, N은 총 부반송파의 개수, X(n)은 n번째 부반송파에서의 변조된 심볼 샘플, NG는 순환 전치의 길이임)
에 의해 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 1,
The baseband OFDM sample signal with the cyclic prefix inserted is represented by the following equation
Figure 112010037702701-pat00053
,
Figure 112010037702701-pat00054

Where x (k) is the baseband OFDM sample signal, N is the total number of subcarriers, X (n) is the modulated symbol sample at the nth subcarrier, and N G is the length of the cyclic prefix.
An OFDM receiver capable of timing error estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
제 1항에 있어서,
상기 프리앰블 신호는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00055

(여기서, S는 프리앰블, AN /2는 길이가 N/2인 랜덤 시퀀스, N은 총 부반송파의 개수임)
에 의해 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 1,
The preamble signal is represented by the following equation
Figure 112010037702701-pat00055

Where S is a preamble, A N / 2 is a random sequence of length N / 2, and N is the total number of subcarriers
An OFDM receiver capable of timing error estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
제 1항에 있어서,
상기 자기상관 함수는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00056

(여기서, Ra(d)는 자기상관 함수, N은 총 부반송파의 개수, r(d+k)는 수신신호의 복소치, r(d+k+N/2)는 N/2 지연된 수신신호의 복소치, *는 켤레 복소수 연산임)
에 의해 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 1,
The autocorrelation function is
Figure 112010037702701-pat00056

Where Ra (d) is the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, r (d + k) is the complex value of the received signal, and r (d + k + N / 2) is the N / 2 delay of the received signal. Complex, * is a conjugate complex operation)
An OFDM receiver capable of timing error estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
제 5항에 있어서,
상기 타이밍 메트릭값은 상기 순환 전치에 기인하는 상기 자기상관 함수의 평탄부를 제거하기 위해 상기 자기상관 함수에 써메이션 윈도우를 적용한 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
6. The method of claim 5,
And a timing window is applied to the autocorrelation function to remove a flat portion of the autocorrelation function due to the cyclic prefix.
제 6항에 있어서,
상기 타이밍 메트릭값은 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00057

(여기서, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, Ra(d-k)는 자기상관 함수, NG는 순환 전치의 길이임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 6,
The timing metric value is represented by the following equation
Figure 112010037702701-pat00057

(Where Ma (d) is the timing metric value, Ra (dk) is the autocorrelation function, and N G is the length of the cyclic prefix)
OFDM receiver capable of estimating timing error in a multipath fading channel, characterized in that:
제 7항에 있어서,
상기 1차 타이밍 오차 추정치는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00058

(여기서,
Figure 112010037702701-pat00059
는 1차 타이밍 오차 추정치, Ma(d)는 타이밍 메트릭값임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 7, wherein
The first timing error estimate is expressed by the following equation
Figure 112010037702701-pat00058

(here,
Figure 112010037702701-pat00059
Is the primary timing error estimate, and Ma (d) is the timing metric
OFDM receiver capable of estimating timing error in a multipath fading channel, characterized in that:
제 8항에 있어서,
상기 상호상관 함수는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00060
,
Figure 112010037702701-pat00061

(여기서, Rc(d)는 상호상관 함수, r(d+k)는 수신 신호, S(k)는 프리앰블, *는 켤레 복소수 연산, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00062
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 8,
The cross-correlation function is
Figure 112010037702701-pat00060
,
Figure 112010037702701-pat00061

Where Rc (d) is a cross-correlation function, r (d + k) is a received signal, S (k) is a preamble, * is a complex conjugate operation, d is a first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00062
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)
OFDM receiver capable of estimating timing error in a multipath fading channel, characterized in that:
제 9항에 있어서,
상기 필터링된 타이밍 메트릭값은 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00063
,
Figure 112010037702701-pat00064

(여기서, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, Rc(d)는 상호상관 함수, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00065
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 9,
The filtered timing metric value is represented by the following equation
Figure 112010037702701-pat00063
,
Figure 112010037702701-pat00064

Where Mc (d) is a filtered timing metric value, Rc (d) is a cross-correlation function, Ma (d) is a timing metric value, d is a first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00065
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)
OFDM receiver capable of estimating timing error in a multipath fading channel, characterized in that:
제 10항에 있어서,
상기 2차 타이밍 오차 추정치는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00066
,
Figure 112010037702701-pat00067

(여기서,
Figure 112010037702701-pat00068
는 2차 타이밍 오차 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00069
는 1차 타이밍 오차 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 10,
The second timing error estimate is expressed by the following equation
Figure 112010037702701-pat00066
,
Figure 112010037702701-pat00067

(here,
Figure 112010037702701-pat00068
Is the secondary timing error estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the first timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00069
Is the primary timing error estimate, N is the total number of subcarriers)
OFDM receiver capable of estimating timing error in a multipath fading channel, characterized in that:
제 11항에 있어서,
상기 필터함수는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00070

(여기서, F(d)는 필터함수, Tth는 문턱값임)
에 의해 나타내어지되,
상기 C(d)는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00071
,
Figure 112010037702701-pat00072

(여기서, var{}은 분산 연산, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 2타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00073
는 2차 타이밍 오차 추정치, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)
에 의해 구해지고,
상기 문턱값은 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00074

(여기서, Tth는 문턱값, mean{}은 평균 연산,
Figure 112010037702701-pat00075
는 2차 타이밍 오차 추정치임)
에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
12. The method of claim 11,
The filter function is
Figure 112010037702701-pat00070

Where F (d) is the filter function and T th is the threshold
Represented by
C (d) is the following equation
Figure 112010037702701-pat00071
,
Figure 112010037702701-pat00072

Where var {} is the variance operation, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the second timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00073
Is the second-order timing error estimate, L is the number of taps in the channel, N G is the length of the cyclic prefix)
Saved by
The threshold is the following equation
Figure 112010037702701-pat00074

Where T th is the threshold, mean {} is the mean operation,
Figure 112010037702701-pat00075
Is a second-order timing error estimate)
OFDM receiver capable of timing error estimation in a multipath fading channel, characterized in that
제 12항에 있어서,
상기 최종 타이밍 오차 추정치는 다음의 수학식
Figure 112010037702701-pat00076
,
Figure 112010037702701-pat00077
,
Figure 112010037702701-pat00078

(여기서,
Figure 112010037702701-pat00079
는 최종 타이밍 오차 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, F(d)는 필터함수, d는 제 2타이밍 오차 추정범위,
Figure 112010037702701-pat00080
는 2차 타이밍 오차 추정치, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)
에 의해 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 12,
The final timing error estimate is
Figure 112010037702701-pat00076
,
Figure 112010037702701-pat00077
,
Figure 112010037702701-pat00078

(here,
Figure 112010037702701-pat00079
Is the final timing error estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, F (d) is the filter function, d is the second timing error estimation range,
Figure 112010037702701-pat00080
Is the second-order timing error estimate, L is the number of taps in the channel, N G is the length of the cyclic prefix)
An OFDM receiver capable of timing error estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 OFDM 수신기를 포함하고,
송신단에 위치하고 상기 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성하는 샘플 생성부; 및
상기 송신단에 위치하고 상기 프리앰블 신호를 생성하는 프리앰블 생성부;를 더 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 OFDM 시스템.
14. An OFDM receiver according to any one of the preceding claims,
A sample generation unit positioned at a transmitter and generating a baseband OFDM sample signal having the cyclic prefix inserted therein; And
And a preamble generator positioned at the transmitter and generating the preamble signal. The OFDM system capable of timing error estimation in a multipath fading channel.
심볼간 간섭 제거를 위해 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호와 수신단의 타이밍 오차 추정을 위해 생성된 프리앰블 신호를 이용하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법에 있어서,
상기 수신단의 제 1타이밍 오차 추정부가 상기 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하는 단계(S300);
상기 제 1타이밍 오차 추정부가 상기 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 단계(S400);
상기 수신단의 제 2타이밍 오차 추정부가 상기 1차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 1타이밍 오차 추정범위에서 상기 수신 신호와 상기 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하는 단계(S500);
상기 제 2타이밍 오차 추정부가 상기 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 오차 추정치를 연산하는 단계(S600);
상기 수신단의 최종 타이밍 오차 추정부가 상기 2차 타이밍 오차 추정치에 기초한 제 2타이밍 오차 추정범위에서 상기 필터링된 타이밍 메트릭값에 대한 분산 연산 및 평균 연산에 기초하여 문턱값을 연산하는 단계(S700); 및
상기 최종 타이밍 오차 추정부가 상기 연산된 문턱값에 의해 필터값이 결정되는 필터함수와 상기 필터링된 타이밍 메트릭값의 곱 연산의 결과값이 최대가 되는 타이밍 오차를 최종 타이밍 오차 추정치로 추정하는 단계(S800);를 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법.
A method of estimating timing error of an OFDM receiver in a multipath fading channel using a baseband OFDM sample signal having a cyclic prefix added for intersymbol interference and a preamble signal generated for estimating a timing error of a receiver,
Calculating a timing metric value based on an autocorrelation function of a received signal including the baseband OFDM sample signal by a first timing error estimator of the receiving end (S300);
The first timing error estimator calculating a first timing error estimate based on the calculated timing metric value (S400);
Calculating a filtered timing metric value based on a cross-correlation function between the received signal and the preamble signal in a first timing error estimation range based on the first timing error estimate by the second timing error estimator of the receiver (S500) ;
Calculating, by the second timing error estimator, a second timing error estimate based on the filtered timing metric value (S600);
Calculating a threshold value based on a variance operation and an average operation on the filtered timing metric values in a second timing error estimation range based on the second timing error estimate by the final timing error estimator of the receiver (S700); And
Estimating, by the final timing error estimator, a timing error at which a result of a multiplication of the filter function in which a filter value is determined by the calculated threshold value and the filtered timing metric value is a maximum (S800). Timing error estimation method of an OFDM receiver in a multipath fading channel comprising a.
제 15항에 있어서,
상기 제 1타이밍 오차 추정부의 타이밍 메트릭값 연산단계(S300)는,
상기 순환 전치에 기인하는 상기 자기상관 함수의 평탄부를 제거하기 위해 상기 자기상관 함수에 써메이션 윈도우를 적용하는 단계인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법.
16. The method of claim 15,
The timing metric value calculating step (S300) of the first timing error estimator,
And applying a summing window to the autocorrelation function to remove the flat portion of the autocorrelation function due to the cyclic prefix.
제 15항에 있어서,
상기 제 1타이밍 오차 추정부의 1차 타이밍 오차 추정치 연산단계(S400)는,
상기 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍 오차를 1차 타이밍 오차 추정치로 추정하는 단계인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법.
16. The method of claim 15,
The first timing error estimate calculation step (S400) of the first timing error estimator,
Estimating a timing error at which the timing metric is maximized as a primary timing error estimate.
제 15항에 있어서,
상기 제 2타이밍 오차 추정부의 필터링된 타이밍 메트릭값 연산단계(S500)에서,
상기 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법.
16. The method of claim 15,
In operation S500 of filtering timing metric values of the second timing error estimator,
The preamble signal has a repeating structure of a random sequence, the timing error estimation method of the OFDM receiver in a multipath fading channel.
제 15항에 있어서,
상기 제 2타이밍 오차 추정부의 2차 타이밍 오차 추정치 연산단계(S600)는,
상기 필터링된 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍 오차를 2차 타이밍 오차 추정치로 추정하는 단계인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법.
16. The method of claim 15,
In operation S600, the second timing error estimate calculation unit of the second timing error estimator includes:
Estimating a timing error at which the filtered timing metric is maximized as a second timing error estimate.
삭제delete 제 15항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 따른 OFDM 수신기의 타이밍 오차 추정방법을 포함하고,
상기 제 1타이밍 오차 추정부의 타이밍 메트릭값 연산단계(S300) 이전에,
송신단의 샘플 생성부가 상기 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성하는 단계(S100); 및
상기 송신단의 프리앰블 생성부가 상기 프리앰블 신호를 생성하는 단계(S200);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 오차 추정방법.
20. A method for estimating timing error of an OFDM receiver according to any one of claims 15 to 19,
Before the timing metric value calculation step (S300) of the first timing error estimation unit,
Generating a baseband OFDM sample signal to which the cyclic prefix is inserted (S100); And
And a step (S200) of generating a preamble signal by the preamble generator of the transmitter. The timing error estimation method of an OFDM system in a multipath fading channel, further comprising:
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