KR100191327B1

KR100191327B1 - Ofdm전송방식에서의 프레임동기검출장치 및 방법

Info

Publication number: KR100191327B1
Application number: KR1019960042740A
Authority: KR
Inventors: 안명균
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR19980023284A

Abstract

본 발명은 OFDM전송시스템의 동기화에 관한 것으로, 특히 프레임단위로 이루어져있는 OFDM송신신호의 구조에 따라 포락선검파를하여 프레임시작위치를 검출할 수 있는 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 OFDM전송시스템에 있어서, 베이스밴드신호의 수신대역을 기설정된 기저대역으로 낮추고 이 신호전력을 조절하는 수신수단, 및 상기 수신수단으로부터 출력되는 전력신호의 실수성분만을 추출하여 절대치를 계산하여 그 크기를 추정하고, 크기가 작게되는 지점을 포락선검파하여 NULL심볼의 위치를 검출하는 NULL심볼위치검출수단을 포함한다. 본 발명에서는 하드웨어의 복잡도를 줄이기 위해 수신되는 전력신호의 복소수중 실수만을 검출하여 그 절대치를 이용하여 NULL심볼을 추출한다. 따라서, 본 발명은 프레임의 시작위치를 찾는데 이용되는 NULL심볼을 간단한 하드웨어의 구성을 통해 추출할 수 있는 잇점을 제공한다.

Description

OFDM전송방식에서의 프레임동기검출장치 및 방법

본 발명은 OFDM수신기 시스템의 동기화 과정에 관한 것으로, 특히 프레임단위로 이루어져있는 OFDM송신신호의 구조에 따라 포락선검파를하여 프레임동기를 검출할 수 있는 OFEM전송방식에서의 프레임동기검출장치 및 방법에 관한 것이다.

먼저, OFDM전송방식에 대해 간단히 설명하겠다. 일반적으로, 주파수분할다중(FDM)전송은 다중 반송파 변조방식으로 단일 반송파 데이터 송신의 경우와 같은 정도의 주파수 대역을 사용하면서 긴 심볼주기를 갖도록 병렬로 데이터를 여러 부반송파에 실어 전송하는 것이다. 이때, FDM신호를 발생시키는 방식은 역고속퓨리에변환(IFFT; Inverse-FFT)을하여 송수신하는 것으로, 각 데이터들은 서로 직교인 반송파에 실려 병렬로 전송하게 된다. 이 직교인 반송파를 이용하여 전송하는 방식을 OFDM전송방식이라 한다.

그러므로, 본 발명은 OFDM전송방식의 수신단에서 고속퓨리에변환(FFT;Fast Fourier Transform)방식을 사용하여 신호를 변환할 때, FFT를 할 구간을 결정하도록 프레임 동기를 이루게하는 NULL심볼의 위치를 추정하여 포락선검파를 한다.

도 1은 본 발명에 따른 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출장치를 나타낸 구성도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 수신필터12 : 대역변환부

13 : AGC부14 : 실수검출부

15 : 절대치계산부16 : LPF

17 : NULL심볼검출부

본 발명은 OFDM전송 시스템의 프레임동기를 수행하는 장치에 있어서, 베이스밴드신호를 수신하여 기설정된 기저대역으로 낮추고 신호전력을 조절하는 수신수단, 및 상기 수신수단으로부터 출력되는 전력신호의 실수성분만을 추출하여 절대치를 계산하여 그 크기를 추정하고, 크기가 작게되는 지점을 포락선검파하여 NULL심볼의 위치를 검출하는 NULL심볼위치검출수단을 포함한다.

또한, 본 발명은 OFDM전송방식에서 프레임동기를 수행하기 위한 방법에 있어서, (1)수신되는 베이스밴드신호의 사용대역중 소정 대역을 통과대역으로 설정하는 수신신호 대역설정단계, (2)상기 설정된 대역안에서 수신된 신호의 실수부를 검출하고, 이 실수부의 절대치를 계산하는 실수처리단계, 및 (3)상기 계산된 신호의 절대치를 저역통과필터링을 통해 높은 주파수의 잡음을 제거하고, 설정된 임계치에 따라 NULL심볼의 위치를 추정하는 NULL심볼 위치추정단계를 포함한다.

본 발명을 설명하기에 앞서, OFDM시스템의 신호의 구성을 간단히 설명하겠다. OFDM시스템의 송신신호는 프레임 단위로 구성되어져 있다. 프레임 동기화를 위해서는 프레임의 시작 부분에 특정한 기준심볼(Reference Symbol)을 두어 수신단에서 쉽게 검출할 수 있도록 해야한다. 프레임 동기화 과정에서 사용되는 기준심볼로는 NULL심볼을 사용한다. NULL심볼이란 데이터를 보내지 않는 심볼을 의미한다. 따라서, NULL심볼의 전력(power)은 다른 심볼에 비하여 현저히 낮다. 그러므로, 포락선검파(Envelop Detection)에 의해서 NULL심볼의 위치를 추정할 수 있다.

이하. 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프레임동기검출장치를 보다 자세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출장치를 나타낸 구성도이다. 본 발명의 프레임동기검출장치는 베이스밴드신호(Baseband Signal)를 수신하기 위한 수신필터(11)와 대역변환부(12)를 구비한다. 이 대역변환부(12)는 수신필터(11)로부터 수신되는 전력신호 대역폭의 절반만큼만 통과대역으로 상승변환(Up-Conversion)한다. 또한, 본 발명의 장치는 신호전력을 자동으로 조절하는 이득자동조절부(Automatic Gain Controller, 이하 ;AGC부라 함)(13)를 포함한다. AGC부(13)는 이득조절된 신호의 실수부를 검출하는 실수검출부(14)와 연결된다. 절대치계산부(15)는 실수검출부(14)에서 검출된 실수값의 절대치를 계산한다. 저역통과필터(LPF)(16)는 기설정된 기준값에 따라 절대치계산부(15)로부터 출력되는 신호의 고역을 제한한다. NULL심볼검출부(17)는 LPF(16)의 출력의 임계치를 결정하여 NULL심볼을 검출한다.

이제, 도 1을 참조하여 본 발명의 장치를 보다 자세하게 설명하겠다. 도 1은 OFDM전송시스템에서의 프레임 동기화과정을 설명하기 위한 블록구성도이다.

수신필터(11)는 반송파의 베이스밴드신호를 수신한다. 대역변환부(12)는 수신필터(11)에서 수신된 신호대역폭의 절반만큼만 통과대역으로 상승변환(UP-Conversion)을 한다. AGC부(13)는 상승변환된 신호전력을 자동으로 조절하여 수신 신호 수준(Signal Level)을 일정하게 고정시킨다. 실수검출부(14)는 AGC부(13)로부터 복소수로 입력되는 신호전력의 실수부만을 검출한다. 절대치계산부(15)는 실수검출부(14)로부터 출력되는 실수부의 절대치를 계산하여 LPF(16)로 출력한다. 그 다음 LPF(16)는 신호에 섞여있는 높은 주파수 대역의 잡음을 제거한다. 그러므로, LPF(16)는 신호전력의 평균값에 대한 신호파형을 얻는다. NULL심볼검출부(17)는 잡음성분에 대한 면역성을 높이기 위해 임계치(Threshold)를 설정한다. 이 임계치로는 자기이력계수 즉, 히스테리시스(Hysteresis)를 설정하여 높은 수준의 임계치(High Level Threshold)와 낮은 수준의 임계치(Low Level Threshold)를 정한다. 다시 설명하면, NULL심볼검출부(17)는 LPF(16)로부터의 출력을 입력받아 높은 수준의 신호(NULL심볼 이외의 심볼 부분에 대한 LPF의 출력)를 평균하고, 낮은 수준의 신호(NULL심볼에서의 LPF의 출력)를 평균하여 두 평균값 사이를 균등하게 분할한 후, 높은 수준의 임계치와 낮은 수준의 임계치를 결정한다. 이 NULL심볼검출부(17)는 설정된 임계치에 따라 LPF(16)로부터 입력되는 신호의 NULL심볼의 위치를 검출한다. 따라서, 이러한 프레임 동기화 과정을 통해 NULL심볼의 위치를 검출하고, 이 검출된 NULL심볼의 위치에 따라 프레임시작위치를 알 수 있다.

상술한 바와같이 OFDM수신기에서, 수신된 신호를 포락선 검파하기 위해서는 수신신호의 전력을 알아내어야한다. 이때, 수신된 신호자체의 전력을 알고자 하면 복소수로 해석을 해야하므로 하드웨어의 복잡도(Hardware Complexity)가 증가한다. 그러므로, 본 발명에서는 하드웨어의 복잡도를 줄이기 위해 복소수중 실수만을 검출하고, 이 실수의 절대치값을 이용하여 NULL심볼의 위치를 검출함에 따라 프레임 시작위치를 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 OFDM전송방식의 프레임 동기화에 있어서, 하드웨어의 구성이 간단해지는 잇점을 제공한다.

본 발명은 직교주파수분할다중(OFDM;Orthogonal Frequency Division Multiplexing)시스템에서, 하드웨어의 복잡도를 줄이기 위해 복소신호로 표현되는 신호전력의 실수부분만을 검출하고, 그 절대치를 포락선검파하여 NULL심볼의 위치를 파악함으로써, 프레임 시작위치를 검출하여 프레임동기를 할 수 있는 OFEM전송방식에서의 프레임동기검출장치 및 방법을 제공함에 있다.

Claims

OFDM전송 시스템의 프레임동기를 수행하는 장치에 있어서, 베이스밴드신호를 수신하여 기설정된 기저대역으로 낮추고 신호전력을 조절하는 수신수단, 및 상기 수신수단으로부터 출력되는 전력신호의 실수성분만을 추출하여 절대치를 계산하여 그 크기를 추정하고, 크기가 작게되는 지점을 포락선검파하여 NULL심볼의 위치를 검출하는 NULL심볼위치검출수단을 포함하는 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출장치.
제 1항에 있어서, 상기 수신수단은 상기 베이스밴드신호를 수신하기 위한 수신필터, 상기 수신된 신호전력을 사용하는 대역의 절반만큼 통과대역으로 상승변환하는 대역변환부, 상기 상승변환된 신호전력을 자동으로 조절하여 수신 신호 수준(Signal Level)을 일정하게 고정시키는 AGC부를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출장치.
제 1항에 있어서, 상기 NULL심볼위치검출수단은 상기 수신수단으로부터 복소수로 입력되는 전력신호의 실수부만을 검출하는 실수검출부, 및 상기 실수검출부에서 검출된 실수부의 절대치를 계산하는 절대치계산부, 상기 절대치계산부로부터 입력되는 신호의 높은 주파수 대역의 잡음을 제거하기 위한 저역통과필터(LPF), 및 기설정된 임계치에 따라 상기 저역통과필터로부터 입력되는 신호의 NULL심볼을 검출하는 NULL심볼검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출장치.
OFDM전송방식의 프레임동기를 수행하기 위한 방법에 있어서, (1)수신되는 베이스밴드신호의 사용대역중 소정 대역을 통과대역으로 설정하는 수신신호 대역설정단계, (2)상기 설정된 대역안에서 수신된 신호의 실수부를 검출하고, 이 실수부의 절대치를 계산하는 실수처리단계, 및 (3)상기 계산된 신호의 절대치를 저역통과필터링을 통해 높은 주파수의 잡음을 제거하고, 설정된 임계치에 따라 NULL심볼의 위치를 추정하는 NULL심볼 위치추정단계를 포함하는 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출방법.
제 4항에 있어서, 제 (1)단계에서 상기 수신신호의 대역설정은 상기 수신신호 대역설정단계는 상기 수신된 신호가 포함되는 대역의 절반만큼을 상승변환(UP-Conversion)하여 통과대역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출방법.
제 4항에 있어서, 제 (3)단계에서 상기 임계치설정은 히스테리시스(Hysteresis)를 설정하여 높은 수준의 신호(NULL심볼 이외의 심볼 부분에 대한 저역통과필터링에 대한 결과)를 평균하고, 낮은 수준의 신호(NULL심볼에서의 저역통과필터링에 대한 결과)를 평균하여 두 평균값 사이를 균등하게 분할한 후, 높은 수준의 임계치와 낮은 수준의 임계치를 결정하는 것을 특징으로 OFDM전송방식에서의 프레임동기검출방법.