KR100191331B1 - Ofdm시스템의 반송파주파수 동기화장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치에 관한 것으로서, 전송되는 신호의 오버헤드에 들어 있는 M시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 반송파주파수를 대략적으로 동기화하는 대략적 동기화부와, 전송되는 신호의 오버헤드에 들어 있는 CAZAC시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 대략적으로 동기화된 반송파주파수를 미세하게 동기화하는 미세 동기화부를 포함한다. 이와 같은 반송파주파수 동기화장치는, 반송파주파수에 주파수오프셋이 발생하지 않도록 한다.

Description

OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치
본 발명은 OFDM 전송시스템에서 반송파주파수를 동기화하는 장치에 관한 것이다.
다중 반송파 변조방식의 일종인 OFDM은 단일 반송파를 송신할 때와 같은 정도의 주파수대역을 사용하면서 긴 심볼주기를 갖도록 데이타를 병렬로 여러 부반송파에 실어서 전송한다. 여기서, 부반송파들은 서로 직교위상을 갖는다.
OFDM 방식으로 전송되는 신호를 수신측에서 통과대역으로부터 기저대역으로 바꿀 때 국부발진기의 주파수가 송신측의 주파수와 일치하지 않으면 부반송파들 사이에 주파수오프셋이 발생할 수 있다. 주파수오프셋은 부반송파들 사이에 간섭을 일으켜 부반송파들의 직교성을 유지할 수 없게 할 뿐만 아니라, 신호 대 잡음비(SNR)를 감소시키고 비트에러율(BER)을 증가시키는 원인이 되었다. 따라서, 부반송파의 주파수오프셋을 보정하여 줄 수 있도록 반송파주파수를 초기에 동기화시켜 주는 장치가 요구되어 졌다.
도 1은 OFDM시스템에서 1프레임의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 반송파주파수 대략적 동기화장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 반송파주파수 미세 동기화장치를 나타낸 구성도.
이와 같은 본 발명은 OFDM방식으로 변조되어 전송되는 신호의 반송파주파수를 동기화하기 위한 장치에 있어서, 전송되는 신호의 오버헤드에 들어 있는 M시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 반송파주파수를 대략적으로 동기화하는 대략적 동기화부; 및 전송되는 신호의 오버헤드에 들어 있는 CAZAC시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 대략적으로 동기화된 반송파주파수를 미세하게 동기화하는 미세 동기화부를 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 OFDM 전송데이타의 프레임구조를 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이, OFDM 전송데이타의 1프레임은 크게 오버헤드와 데이타(DATA)로 구성된다. 오버헤드는 NULL심볼과, CAZAC/M심볼, 및 TPS(Transmission Parameter Signaling)심볼로 구성된다. 본 발명에서는 오버헤드에서 CAZAC/M시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 동기화를 이루는 장치를 제안한다.
도 2는 본 발명에 따른 반송파주파수 대략적 동기화장치를 나타낸 구성도이다.
도 2의 장치에서, 채널을 통해 전송되는 신호는 수신필터(21)에서 기저대역으로 변환되어 직/병렬(S/P)변환기(22)로 입력된다. S/P변환기(22)에서 소정의 병렬데이타로 변환되어 출력되는 데이터는 곱셈기(23)를 거쳐 FFT부(24)로 입력된다. FFT부(24)는 입력되는 신호를 고속푸리에변환하여 출력하며, P/S변환기(25)는 고속푸리에변환된 신호를 직렬데이타로 변환시킨다. 차등복호화기(26)는 P/S변환기(25)의 출력에서 CAZAC/M심볼을 차등복호화하여 이중 M시퀀스만을 출력한다. 차등복호화기(26)로부터 출력되는 M시퀀스는 정합필터(28)로 출력된다.
한편, 국부시퀀스발생기(27)는 국부 M시퀀스를 발생하여 정합필터(28)로 출력한다. 정합필터(28)는 차등복호화기(26)로부터 출력되는 M시퀀스와 국부시퀀스발생기(27)로부터 발생된 국부 M시퀀스의 자기상관인덱스를 구한다. 정합필터(28)에 의하여 반송파주파수 간격의 절반 이내의 인덱스에서는 그렇지 않은 인덱스보다 상대적으로 높은 자기상관값을 얻을 수 있다. 정합필터(28)에 의하여 구하여지는 자기상관인덱스들은 누산기(29)에 누적되며, 최대인덱스검출부(30)는 이중 최대가 되는 인덱스를 검출하여 출력한다. 최대인덱스검출부(30)의 출력은 수치제어발진기(NCO)(31)의 제어신호로 공급된다. 수치제어발진기(31)는 최대인덱스검출부(30)로부터 인가되는 인덱스에 대응하는 주파수신호를 출력한다. 수치제어발진기(31)로부터 출력되는 주파수신호는 곱셈기(23)로 궤환입력되어 다음 수신되는 신호에 곱하여 진다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 반송파주파수 초기 미세 동기화장치를 나타낸 구성도이다. 도 2의 대략적 동기화장치에서 대략적으로 동기화가 이루어진 반송파주파수는 도 3의 미세 동기화장치에 입력되어 미세하게 동기화가 이루어 진다.
도 3의 미세 동기화장치는 상대적으로 길이가 짧은 CAZAC시퀀스를 이용한다. 대략적 동기화가 이루어진 반송파주파수의 CAZAC시퀀스는 곱셈기(41)를 거쳐 FFT부(42)로 입력된다. FFT부(42)는 입력되는 신호를 고속푸리에변환하여 출력한다. P/S변환기(43)는 고속푸리에변환된 신호를 입력받아 직렬데이타로 변환시켜 출력하며, 차등복호화기(44)는 P/S변환기(43)의 출력을 입력받아 차등복호화한다.
한편, 국부시퀀스발생기(45)는 국부 CAZAC시퀀스의 값을 발생한다. 차등복호화된 CAZAC시퀀스는 상관부에서 국부 CAZAC시퀀스를 이용하여 자기상관값이 구하여 진다. 이를 위해, 도 3의 상관부는 두 개의 상관회로를 갖는 조만 알고리즘(early-late algorithm)으로 구현된다. 즉, 곱셈기(46)는 국부시퀀스발생기(45)로부터 발생된 국부 CAZAC시퀀스와 차등복호화된 CAZAC시퀀스를 곱하여 출력한다. 곱셈기(50)는 지연기(49)를 통해 단위 시간 동안 지연된 국부 CAZAC시퀀스와 차등복호화된 CAZAC시퀀스를 곱하여 출력한다. 곱셈기들(46,50)에 각각 연결된 적분기들(47,51)은 입력되는 신호를 적분하며, 제곱값계산부들(48,52)에서 그 제곱값이 각각 계산된다. 감산기(53)는 두 개의 상관회로로부터 출력되는 신호의 차이값을 계산한다. 평균값계산부(54)는 감산기(53)의 출력을 입력받아 그 평균값을 계산한다. 두 개의 상관회로 출력의 차이값은 루프필터(55)로 입력되어 저역통과필터링된다. 루프필터(55)의 출력은 가산기(56)에서 기설정값과 가산되며, 가산기(56)의 출력은 수치제어발진기(57)에 제어신호로 공급된다. 수치제어발진기(57)는 가산기(56)의 출력에 대응하는 주파수신호를 출력한다. 수치제어발진기(57)로부터 출력되는 주파수신호는 곱셈기(41)로 궤환입력되어 다음 수신되는 신호에 곱하여 진다. 임의 신호의 자기상관값은 대칭이므로 도 3에서 두 개의 상관회로로부터 출력되는 신호의 차이는 0(zero)이 되도록 조정된다.
전술한 본 발명에 따른 OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치는, CAZAC/M시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 반송파주파수의 동기화를 맞추어 주므로써, 반송파주파수에 주파수오프셋이 발생하지 않도록 한다.
본 발명의 목적은 직교주파수분할다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM이라 함)방식의 전송시스템에서 전송데이타의 오버헤드(overhead)정보에 들어 있는 CAZAC/M시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 반송파주파수를 초기 대략적 동기화과정과 미세적 동기화과정을 통해 동기화하므로써 주파수오프셋(offset)을 일정수준 이하로 떨어뜨릴 수 있도록 하는 OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치를 제공함에 있다.

Claims (5)

  1. OFDM방식으로 변조되어 전송되는 신호의 반송파주파수를 동기화하기 위한 장치에 있어서,
    상기 전송되는 신호의 오버헤드에 들어 있는 M시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 반송파주파수를 대략적으로 동기화하는 대략적 동기화부; 및
    상기 전송되는 신호의 오버헤드에 들어 있는 CAZAC시퀀스의 자기상관특성을 이용하여 상기 대략적으로 동기화된 반송파주파수를 미세하게 동기화하는 미세 동기화부를 포함하는 OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 대략적 동기화부는, 상기 전송되는 신호와 입력단으로 입력되는 신호를 곱셈하여 출력하는 곱셈기; 상기 곱셈기의 출력을 입력받아 고속푸리에변환하는 FFT부; 상기 고속푸리에변환된 신호중 오버헤드에 들어 있는 CAZAC/M심볼부분을 차등복호화하여 이중 M시퀀스를 출력하는 차등복호화부; 국부 M시퀀스를 발생하는 국부시퀀스발생기; 상기 국부 M시퀀스와 상기 차등복호화부로부터 출력되는 M시퀀스의 상관값을 구하는 상관부; 상기 상관부에서 구하여 지는 상관값들중 최대가 되는 인덱스를 검출하는 최대인덱스검출부; 및 상기 최대인덱스검출부로부터 출력되는 인덱스값에 대응하는 주파수신호를 출력하여 상기 곱셈기의 입력단으로 공급하는 수치제어발진기를 포함하는 OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 상관부는 정합필터로 구현되는 것임을 특징으로 하는 OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 미세 동기화부는, 상기 전송되는 신호의 오버헤드에 들어 있는 CAZAC시퀀스와 입력단으로 입력되는 신호를 곱셈하여 출력하는 곱셈기; 상기 곱셈기의 출력을 입력받아 고속푸리에변환하는 FFT부; 상기 고속푸리에변환된 신호를 차등복호화하는 차등복호화부; 국부 CAZAC시퀀스를 발생하는 국부시퀀스발생기; 상기 국부 CAZAC시퀀스와 상기 차등복호화부로부터 출력되는 CAZAC시퀀스의 상관값을 구하는 상관부; 및 상기 상관부의 상관결과에 근거한 주파수신호를 출력하여 상기 곱셈기의 입력단으로 공급하는 수치제어발진기를 포함하는 OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 상관부는, 상기 국부 CAZAC시퀀스와 상기 차등복호화된 CAZAC시퀀스의 상관값을 구하는 제 1상관기; 단위 시간 동안 지연된 상기 국부 CAZAC시퀀스와 상기 차등복호화된 CAZAC시퀀스의 상관값을 구하는 제 2상관기; 및 상기 제 1 및 제 2상관기의 출력의 차이값을 계산하는 감산기를 포함하는 OFDM시스템의 반송파주파수 동기화장치.
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