KR100226699B1 - 직교 주파수 분할 다중화 수신 시스템의 위상 추출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OFDM 시스템에 관한 것으로, 특히 동기 신호를 따로 삽입하지 않고, 정보 신호만을 IFFT 변환 시켜 OFDM 송신 신호를 전송하고, 이것을 수신한 수신 시스템에서는 FFT 변환 시킨 후, 동기를 검출해내는 직교 주파수 분할 다중 수신 시스템의 위상 검출 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 FFT 처리된 N개의 복소 심볼을 병렬로 입력 받아 상기 복소 심볼의 실수 성분(Re) 및 허수 성분(Im)의 절대치를 각각 구하여 병렬 출력하는 절대값 계산부(60)와; 상기 병렬 출력된 절대값을 각각 소정 클럭 지연 시켜 병렬 출력하는 지연 레지스터(62); 상기 지연 레지스터(62)의 출력값으로부터 상기 절대치 계산부(60)의 출력값을 각각 감산하여 병렬 출력하는 감산부(64) 및; 상기 감산부(64)로부터 병렬 출력된 N개의 값들을 모두 가산하여 합산 값(PS)을 출력하는 가산부(66)로 구성되어 있으며, 본 발명은 FFT처리하여 상기 합산 값(PS)을 모니터하여 위상 동기를 추출하는 효과가 있으며, 합산 값(PS)이 0이 될 때까지 추적하여 정확한 동기에서 복원된 신호를 획득할 수 있기 때문에 동기 신호가 차지하는 상당한 부채널로 인해 낭비를 해결할 수 있다. 또한, 블록 단위 만큼의 심볼 신호를 병렬 처리 하므로써 동기 획득 처리 시간을 단축 할 수 있는 효과가 있다.

Description

직교 주파수 분할 다중화 수신 시스템의 위상 추출 장치

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 시스템(Orthogonal frequency division multiplexing : 이하 OFDM이라 함)에 관한 것으로, 특히 동기 신호를 따로 삽입하지 않고, 정보 신호만을 고속 퓨리에 역변환(Inverse fast fourier transform : 이하 IFFT 라함)시켜 OFDM송신 신호를 전송하고, 이것을 수신한 수신 시스템에서는 고속 퓨리에 변환(Fast fourier transform : 이하 FFT 라함)시킨 후, 동기를 검출해내는 직교 주파수 분할 다중 수신 시스템의 위상 추출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지상 동시 방송 방식의 고화질 텔레비젼(HDTV:high definition television)의 전송 신호는 직진성이 강한 VHF/UHF 대의 전파를 사용한다. 따라서, 수신측에는 송신측으로부터의 직접파만이 도달하는 것이 아니라 주변 건축물 등에 의한 지연 반사파도 도달하는 다경로 전송이 일어난다. 특히 반사파의 지연 시간이 심볼의 전송 주기보다 클수록 인접한 심볼 간의 간섭 현상이 심하게 발생되는데, 이와 같은 심볼간의 간섭은 복호시 검출 에러율을 크게 증가시키는 것으로 알려져 있다. 이에, 현재까지 심볼간의 간섭을 방지하기 위한 여러 연구가 이루어져 왔는데, 그 내용은 다음과 같은 두가지로 나뉜다. 첫번째 방법은 시간영역에서 심볼주기를 증가시켜 간섭으로 부터 벗어나게 하는 것이고, 두번째 방법은 송신부나 수신부에서 적절한 채널 보상을 해주는 방법이다. 전자의 경우는 하드웨어 구성이 간단한 장점이 있으나, 심볼 전송율이 감소되는 단점이 있으며, 높은 전송률을 필요로 하는 디지탈 HDTV방송인 경우 이와 같은 방법은 적용되기 어렵다. 반면 후자의 경우는 전송율의 감소없이 시스템 구성이 가능한 반면, 복잡한 채널 등화기를 수신측에서 사용하여야 하는 단점이 있다.

이와 같은 방법의 장점을 취하여 전송율을 감소시키지 않으며 다경로 전송에 의한 영향을 적게 받게 하는 변조 기법으로 제안된 것이 바로 '직교 주파수 분할 다중화 변조(OFDM)'이다. OFDM 방식은 직렬로 입력되는 심볼열을 N블록 단위의 병렬 형태로 변환한 후, 각 원소 심볼을 상호 직교성을 갖는 반송파로 변조시킨 후, 이들을 각각 더하여 전송한다. 따라서, 동시에 여러개의 심볼이 전달되고, 그만큼 심볼 주기가 증가하는 효과가 있다. OFDM의 신호 주기는 심볼이 전송되는 부채널 만큼 증가되어, 지연신호가 있는 다경로 전송에서 심볼간의 간섭을 감소시킬 수 있다. 그런데, OFDM 방식은 심볼 주기를 증가시키기 위해 다수의 부반송파를 사용하므로 OFDM 신호의 복조는 각 부채널별로 이루어지게 된다. 그러므로 수신기의 구조는 부채널 수가 증가함에 따라 기존의 단일 반송파 방식에 비해 복잡하게 되어 OFDM 수신기 구조를 단순화 시키는 기법이 매우 중요하다.

한편, 이러한 OFDM 방식의 장점을 살펴보면, 다중 반송파를 사용하므로써 심볼 전송 시간을 늘릴 수 있고 이것은 다중 경로에 의한 간섭 신호에 상대적으로 둔감하게 되어 긴 시간의 에코 신호(echo signal)에 대해서 성능 저하가 적다. 또한 기존에 존재하는 신호에 대해서도 강한 성질을 가지므로 동일 채널 간섭에 대한 영향이 적으며, 이러한 특성으로 인해 단일 주파수 망(Single Frequency Network:SFN)을 구성할 수 있다. 여기서, SFN이란 하나의 방송이 전국을 하나의 주파수로 방송하는 것을 의미하며, 이때는 동일 채널 간섭이 심해지게 된다. 따라서, OFDM은 동일 채널에 환경에 강하기 때문에 SFN 망을 구성하게 되면 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, OFDM은 기존의 디지털 변조 기법과 비교하여 신호의 스펙트럼을 사각형에 근접하게 만들 수 있어 대역효율을 더욱 증가시킬 수 있다는 것이다. 이것은 변조되는 데이터의 전송율이 상대적으로 낮으므로 각각의 반송파로 변조되는 신호의 스펙트럼이 매우 좁은 천이 대역폭을 가지게 되며, 이들을 더한 OFDM신호 역시 좁은 천이 대역폭을 유지할 수 있기 때문이다.

상기에 설명한 바와 같이, OFDM 방식은 각 병렬 채널에서 변조시킨 후, 이를 합산한 신호를 송신하므로 병렬채널수만큼의 독립된 부반송파(subcarrier)가 필요하게 되고, 부반송파들은 주파수 영역에서 상호 직교성을 유지하고, 상호 동기가 이루어져야만 한다. 따라서, OFDM 송수신기 의 구현에 있어, 병렬 부채널수의 증가는 OFDM송수신기의 하드웨어 복잡도의 증가를 야기 시킨다.

그러나, 시스템을 디지털 화하면, 이와 같은 복호 과정은 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform:FFT)구조 하나로 구현할 수 있기 때문에 하드웨어를 간단히 구현할 수 있으며, 최근 디지털 변조 방식의 OFDM 방식이 유럽 디지털 오디오 방송 및 지상방송 고화질 텔레비젼의 전송방식으로 채택되었다.

여기서, OFDM 방식에 대해 살펴보면 다음과 같다. 도 1은 OFDM 변조 원리를 설명하기 위한 개념도로서, 송신단은 직병렬 변환부(1)와, 고속 퓨리에 역변환칩 (IFFT:2) 및, 병직렬 변환부(3)로 구성되어 있다. N 은 반송파의 수를 나타낸다. 송신 데이터가 직렬로 입력되면 직병렬 변환부(1)에서는 병렬 데이터로 변환되며, 상기 병렬 데이터는 IFFT (2)fh 입력 되어 역 퓨리에 변환이 수행되고, 상기 IFFT 신호는 병직렬 변환부를 통해 직렬로 변환되어 전송된다. 여기서, 연속되는 심볼들 사이에 보호 구간이 삽입되어 다중 경로에 의한 심볼간 간섭을 제거하도록 한다.

도 2는 OFDM 변조기의 블록도로서, OFDM 변조의 기본 이론은 서로 직교하는 협대역의 신호를 합해서 보내는 것으로 시간영역에서 살펴보면 하나의 신호와 같이 보여진다. 각 단일 반송파에 복소 QAM 신호를 주기 위해 Ts 길이의 직렬 데이터를 N 개의 신호로 시간 영역에서 나눈다. 각각의 신호는 하나의 복소 신호를 형성하여 각 반송파에 의해 변조된다. 즉, QAM변조시 직렬로 입력된 각 복소 심볼 ai가 N단으로 병렬화 되어 서로 수직인 신호에 곱해져서 다음 수학식 1과 같이 나타난다.

[수학식 1]

여기서, T_A는 복소 반송파의 샘플링 주기이다. 만일 반송파 신호가 서로 직교성을 갖는다면 다음 수학식 2 가 만족된다.

[수학식 2]

따라서, 이를 고려하면 합산 신호는 다음 수학식 3 과 같다.

[수학식 3]

합산된 심볼 길이 T_S와 샘플링 주기 T_A가 다음 수학식 4 의 조건을 만족하도록 선택한다.

[수학식 4]

따라서, 최종적으로 다음 수학식 5 의 합산 신호를 얻는다.

[수학식 5]

상기 수학식 5 를 살펴보면, N 포인트 IFFT 와 같은 수식임을 알 수 있다. 따라서, OFDM 변조는 IFFT 에 의해 간단히 구현될 수 있는 것이다.

도 3 은 OFDM 이 적용된 신호의 시간 영역 변화를 나타낸 도면으로서, OFDM 신호를 시간 영역에서 살펴보면 단일 반송파로 보내는 N 개 심볼 신호를 N 개의 반송파에 실어서 한꺼번에 보내기 때문에 각 심볼의 전송 시간은 부반송파(Subcarrier)의 총 수(N)만큼 늘어나게 된다. 이처럼 심볼 시간의 증가는 다중 경로에 강하게 되는 성질을 가지나, N 개의 반송파를 사용해야 하므로 수신측 하드웨어 구현이 어렵다. 그러나, 앞에서도 살펴 보았듯이 IFFT 에의해 변조된 신호는 FFT 를 사용하여 간단히 복조할 수 있다.

도 4 는 OFDM 이 적용된 신호의 주파수 영역 변화를 나타낸 도면으로서, OFDM 신호를 주파수 영역에서 살펴보면 각각의 반송파 성분들이 합해져서 평활한 주파수 특성을 보이며, 측대역에서는 매우 날카로운 특성을 나타낸다.

한편, OFDM시스템에서도 N개의 심볼을 한 블록 단위로하여 IFFT변환되고, 블록단위로 전송되어 수신측에서 동일한 블록을 FFT변환시키므로써 원래 정보가 복원되어지기 때문에, 블록의 동기를 정확히 검출해야만 한다. 따라서, 종래의 동기 검출 방식은 블록마다 동기 신호를 삽입하여 정보신호와 함께 전송하였기 때문에 동기 신호가 차지하는 상당한 부채널로 인해 채널과 시스템 구현에 소요되는 자원의 낭비를 초래하는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 블럭마다 동기 신호를 따로 삽입하지 않고서도 유효한 데이터만을 변조시켜 OFDM 신호의 특성을 이용하여 동기를 검출해내는 OFDM 수신 시스템의 위상 추출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 블록 단위의 동기 신호를 삽입하지 않고 변조된 OFDM 수신 신호를 입력 받아 위상을 추출하는 데 있어서, FFT 처리된 N개의 복소 심볼을 병렬로 입력 받아 상기 복소 심볼의 실수 성분 및 허수 성분의 절대치를 구하는 절대치 계산부와, 상기 절대치 계산부로부터 병렬 출력된 값을 소정 클럭 지연 시켜 출력하는 지연 레지스터, 상기 지연 레지스터의 출력값으로부터 상기 절대치 계산부의 출력값을 감산하여 병렬 출력하는 감산부 및 상기 감산부로부터 병렬 출력된 N개의 복소 심볼의 차값들을 모두 합산하여 출력하는 가산부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 직교 주파수 분할 다중화 전송 시스템(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM)의 변조 원리를 설명하기 위한 개념도,

도 2는 OFDM 변조기의 블럭도,

도 3은 OFDM 이 적용된 신호의 시간 영역 변화를 나타낸 도면,

도 4는 OFDM 이 적용된 신호의 주파수 영역 변화를 나타낸 도면,

도 5는 OFDM 수신기의 블록도,

도 6은 본 발명에 따른 OFDM 수신기의 위상 추출부에 대한 블록도,

도 7은 도 6의 위상 추출부의 출력 신호를 나타낸 그래프도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

60 : 절대값 계산부 62 : 지연 레지스터

64 : 감산부 66 : 가산부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본발명의 실시예를 자세히 설명하고자 한다.

우선, 본 발명의 이해를 돕고자 OFDM 신호를 복호하는 방식을 설명하면, 다음과 같다. 복소 심볼 a_i,j가 i번째 타임 슬롯에서 j번째 부채널로 전송되는 심볼이라고 하면 i번째 타임 슬롯의 OFDM 송신 신호 Si(t)는 하기 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.

[수학식 6]

여기서, N은 OFDM 의 부채널 수이고, Tsym 은 한 타임 슬롯의 주기를 나타낸다. 이러한 송신 신호가 복조될 경우 심볼 a_i,j은 각 부반송파의 직교성을 이용하여 수학식 1 로부터 하기 수학식 6과 같이 검출된다.

[수학식 7]

상기 수학식 7에서 보는 바와 같이, OFDM 수신기에서 각 부채널별로 부반송파를 발생시킨 후, 곱셈과 적분연산을 수행하여 복호되기 때문에 복잡하다. 그러나, OFDM수신 신호를 표본화하여 디지탈 기법으로 상기 수학식 7의 복호 과정을 수행하게 되면, 적분 연산을 제거할 수 있고, 곱셈 연산 수도 줄일 수 있다. 여기서, 표본화 주기를 Tsym／N 으로하여 심볼 a_i,j를 검출하는 것을 하기 수학식 8에 나타내었다.

[수학식 8]

상기 수학식 8에서 알수 있는 바와 같이 OFDM수신 신호를 표본화한 후 이를 DFT변환하면 전송 심볼을 복호화할 수 있다. 따라서, FFT 칩을 이용하여 수신기를 구현하면 수신 과정에서의 곱셈연산을 줄일수 있으며, 각 부반송파의 직교성도 유지시킬 수 있는 것이다.

도 5은 일반적인 직교 주파수 분할 다중화 수신 시스템의 블록도로서, OFDM 수신 시스템은 직병렬 변환부(5)와, FFT 칩(6), 및 병직렬 변환부(7)로 구성되어있다.

상기 직병렬 변환부(5)에서는 비트 스트림으로 입력된 OFDM수신 신호를 입력받아 2N개의 비트를 병렬로 출력하고, 상기 FFT 칩(6)에서는 첫번째 입력된 비트를 실수 성분으로, 두번째 입력된 비트를 허수 성분으로 삼아서 하나의 복소 심볼을 구성하여서 구성된 N개의 복소 심볼을 퓨리에 변환하여 출력하고, 상기 병직렬 변환부(7)는 역퓨리에 변환된 N개의 복소 심볼을 병렬로 입력받아 직렬로 변화하여 출력한다.

한편, 디지탈 TV를 포함한 대부분의 디지탈 통신 시스템은 프레임 동기를 위하여 일련의 동기 신호(sync signal)를 데이터와 함께 전송한다. 프레임 동기의 획득은 기저 대역 신호 처리에서 데이터열에 대해 가장 먼저 행해지는 작업이므로 동기의 획득은 잡음이나 채널 왜곡이 아주 심한 경우에도 어느 수준 이상의 성능을 나타내도록 디자인 되어야 한다. 일반적으로 동기 신호의 전송 형태는 동기 워드(word) 시스템과 프레임 마커(marker) 시스템으로 나눌 수 있다. 동기 워드는 군집 전송(burst transmission)같은 비주기성을 갖는 데이터의 전송에서 테이터의 헤더로 전송되는 반면, 마커는 데이터가 일정한 주기로 반복 전송되는 시스템에서 데이터와 함께 하나의 프레임을 이루어 전송된다. 동기 신호를 획득하는 데 이용되는 기본적인 탐색 알고리즘은, 크게 입력된 데이터와 기준 동기 신호와의 유사성을 매 샘플마다 조사하여 특정값이상이 되면 동기 신호로 판단하는 threshold based algorithm과, 각 지연값마다 기본값을 구한 다음 그 값을 최고로 하는 지연값을 한 프레임 안에서 찾도록 하는 compare based algorithm이 있다.

우선, 본 발명의 핵심인 OFDM 신호의 동기 검출의 원리를 살펴보기로 한다.

송신측에서 신호의 크기가 +1 혹은 -1 인 정보 신호가 N개의 복소 심볼을 이루어 IFFT하여 송신된 블록은, 수신측에서 블록의 첫 번째 심볼부터 FFT하게 되면 +1 혹은 -1 크기를 갖는 원래 정보 신호를 얻게 된다. 그러나, 수신측에서 타임 슬롯의 첫 번째 심볼이 아닌 다른 심볼부터 한 블록으로 간주하여 FFT 처리하게 되면, 원래 정보 신호크기 +1 혹은 -1값이 아닌 다른 크기의 신호를 얻는다. 이와 같이, 정확히 복원된 정보 신호의 크기는 +1 혹은 -1을 갖게 되므로써 블록간격마다 두 심볼의 절대값을 구하고 그 차가 0 이 된다면 현재 복원된 신호는 정확한 것이라 볼 수 있고, 이를 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 9]

상기 수학식 9에서 Re_i,j은 i번째 블록의 j번째 심볼의 실수 성분이고, Im_i,j은 i번째 블록의 j번째 심볼의 허수 성분이고, Re_i-1,j은 i-1번째 블록의 j번째 심볼의 실수 성분이고, Im_i-1,j은 i-1번째 블록의 j번째 심볼의 허수 성분이다.

수신된 심볼에 섞인 잡음 성분이 가우션 분포를 갖고 있다고 한다면, 가우션 분포의 평균은 0이 되므로, 상기 수학식 9와 같이 이산 합으로 나타낼 수 있는 것이다. 만약, 정확한 동기에서 복원되어 그 값이 +1 혹은 -1을 갖게 되었다면, i 블록의 j번째 심볼과 i-1 블록의 j번째 심볼을 추출하여 각 심볼의 절대값을 구하여 그 차를 합산한 PS 값은 0이 될 것이고, 동기가 벗어난 경우라면 PS 값은 0이 아님이 분명하다.

이어서, 도 6은 본 발명에 따른 OFDM 수신 시스템의 위상 추출 장치에 대한 블록도로서, 위상 추출 장치는 절대치 계산부(60)와, 지연 레지스터(62), 감산부(64) 및, 가산부(66)로 구성되어 있다. 상기 절대치 계산부(60)는 FFT 처리된 N개의 복소 심볼을 병렬로 입력 받아 상기 복소 심볼의 실수 성분(Re) 및 허수 성분(Im)의 절대치를 각각 구하여 상기 지연 레지스터(62)로 출력한다. 상기 지연 레지스터(62)는 상기 병렬 출력된 절대값을 각각 1 클럭씩 지연 시켜 상기 감산부(64)로 병렬 출력한다. 상기 감산부(64)는 상기 지연 레지스터(62)의 출력값으로부터 상기 절대치 계산부(60)의 출력값을 각각 감산하여 상기 가산부(64)로 병렬 출력한다. 상기 가산부(66)는 상기 감산부(64)로부터 병렬 출력된 N개의 값들을 모두 가산하여 합산 값(PS)을 출력한다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용 및 효과를 자세히 설명하기로 한다.

위상 검출부는 상기 FFT 칩으로부터 병렬 출력되는 N개의 복소심볼에 대한 FFT 값을 절대값 계산기로 입력받는데, 한 복소 심볼의 첫번째 비트는 실수 성분이고, 두번째 비트는 허수 성분이다. 각 복소 심볼의 실수 성분과 허수 성분은 각각의 절대값 계산기를 통해 절대치로 구해진다. 즉, 복소 심볼의 첫번째 비트인 실수 성분 Re은 제 1 절대값 계산기(60-1)로 입력되어 절대값이 취해진 후 상기 제 1 지연 레지스터(62-1)를 통해 1클럭 지연되어 상기 제 1 감산기(64-1)로 출력된다. 그리고, 복소 심볼의 두번째 비트인 허수 성분 Im 은 제 2 절대값 계산기(60-2)로 입력되어 절대값이 취해진 후, 상기 제 2 지연 레지스터(62-2)를 통해 1클럭 지연 되어 상기 제 2 감산기(64-2)로 출력된다. 나머지 2N-2개의 절대값 계산기 및 지연 레지스터에서도 각 복소 심볼의 절대치를 구하여 1클럭 지연 시켜 각각의 감산기로 출력한다.

그러면, 각 감산기(64-1∼64-2N)에서는 상기 각 지연 레지스터(62-1∼62-2N) 출력값으로부터 상기 각 절대값 계산기(60-1∼60-2N)의 출력값을 뺀 후 상기 가산기(66)를 통해 모든 감산기의 출력값을 합산한 값 SYNC 을 출력한다. 여기서, 상기 각 지연 레지스터의 출력값들은 i번째 블록의 실수 절대값 ｜Re_i,j｜ 과 허수 절대값 ｜Im_i,j｜ 해당하고, 상기 각 절대값 계산기의 출력값들은 i-1번째 블록의 실수 절대값 ｜Re_i-1,j｜과 허수 절대값｜Im_i-1,j｜에 해당한다.

이제, 동기 신호를 삽입하지 않고 데이터만으로 전송했을 때 동기에 맞게 FFT 처리할수 있도록 위상을 검출하는 과정을 살펴 보면 다음과 같다.

우선, 송신측에서 신호의 크기가 +1 혹은 -1를 갖는 2N개의 정보 신호가 첫 번째 비트는 실수 성분, 두 번째 비트는 허수 성분으로하여 N개의 복소 심볼을 이루고, 상기 N개의 복소 심볼을 하나의 블록으로하여 IFFT 처리한 후, 직렬변환하여 OFDM 변조 신호를 전송한다. 수신측에서는 블록의 첫 번째 심볼부터 블록 단위로 FFT 하게 되면, +1 혹은 -1 크기를 갖는 원래 정보 신호를 얻을 수 있다. 그러나. 블록의 첫번째 심볼이 아닌 다른 심볼부터 FFT처리하게 되면, 원래 정보 신호크기와는 다른 크기의 신호를 얻게 된다.

여기서, 동기가 맞지 않게 FFT처리된 경우를 예를 들어 위상을 검출하는 과정을 설명하고자 한다.

[표 1]

송신측의 전송 스트림

1번째 블럭 심볼

2번째 블럭 심볼

…

a1,1

a1,2

a1,3

…

a1,N-1

a1,N

a2,1

a2,2

a2,3

a2,4

…

a2,N

…

송신측에서 IFFT 처리된 전송 심볼 a_i,j은 데이터 2비트를 한 심볼로 하여 역퓨리에 변환된 심볼이다. 블록을 구별해주는 동기 신호없이 1번째 블록의 전송 심볼 a_1,1∼ a_1,N이 전송되고 이어서 2번째 블록의 전송 심볼 a_2,1∼ a_2,N이 계속해서 전송된다. 이때, 전송도중 1번째 블럭의 2개 심볼이 a_1,1∼a_1,2두 심볼이 유실되어 수신측에 a_1,3부터 전송되었다고 하자. 그러면, 수신측은 블럭 단위로 FFT 처리를 하게 되므로 N개의 복소 심볼 즉, a_1,3∼ a_2,2을 하나의 블록으로 간주하고, 계속해서 들어오는 a_2,3∼a_3,2를 하나의 블록으로 간주하게 되는 오류를 범하게 된다. 따라서, 상기 절대값 계산부에서는 a_1,3∼ a_2,2를 병렬로 입력 받아 실수 성분과 허수 성분의 절대값을 각각 구하여 출력한 후, 다음 블록 a_2,3∼a_3,2를 입력 받아 병렬 처리하여 출력한다. 상기 지연 레지스터(62)를 통해 먼저 입력된 a_1,3∼ a_2,2의 실수/허수 성분이 1클럭 지연되어 출력되면, 상기 감산부(64)에서는 상기 지연 레지스터(62)의 출력값인 a_1,3∼ a_2,2의 실수/허수 절대값으로부터 상기 절대값 계산부(60)의 출력값인 a_2,3∼a_3,2의 실수/ 허수 절대값을 각각 감산한다. 이렇게 감산된 2N 개의 값들을 모두 합산한 값(PS)은 물론 '0'보다 큰 값을 갖게 될것이다. 왜냐하면, 정확한 블록이 설정되지 않았으므로 FFT 된 복소 심볼은

값으로 변환되지 않을 것이기 때문이다. 여기서, 모두 합산한 값(PS)을 블록으로부터 몇번째 심볼이 벗어났는지에 따라 그래프로 그려보면 도 7과 같이 나타난다.

도 7에서 보는 바와 같이, 블록이 N 개의 심볼로 구성되어 있을 때 동기가 일치하여 수신 측에서 송신측의 블록과 동일한 블록으로 설정할 경우에는 합산 값은 '0'이다. 그러나, 동기가 일치하지 않아 수신측에서 N/4 심볼만큼 벗어날 때는 A 값을 갖고, N/2심볼 벗어날때 최고값인 B 값을 갖고, 3N/4 심볼 벗어날 때는 C 값을 갖는다. 즉, 블록의 N/2 심볼 벗어나기 전까지 계속 증가하다가 N/2 심볼 벗어 날때 최고값을 갖고, 그 이상 벗어나면 다시감소하는 반타원 궤적으로 나타난다.

따라서, 합산 값을 모니터하여 동기 위상이 어느 정도 틀어져 있는 지를 알아낼수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 동기 신호를 블록마다 삽입하는 방식 대신 정보 신호만을 IFFT처리하여 송신한 OFDM신호를 메모리에 저장해두고, 블록크기 만큼의 심볼들을 FFT처리하여 상기 합산 값(PS)을 모니터하여 위상 동기를 추출하는 효과가 있으며, 합산 값(PS)이 0이 될 때까지 추적하여 정확한 동기에서 복원된 신호를 획득할 수 있기 때문에 동기 신호가 차지하는 상당한 부채널로 인해 낭비를 해결할 수 있으며, 블록 단위 만큼의 심볼 신호를 병렬 처리 하므로써 동기 획득 처리 시간을 단축 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 동기 신호를 따로 삽입하지 않고, 정보 신호만을 고속 퓨리에 역변환(IFFT)시켜 OFDM신호를 전송하고 이를 수신한 수신 시스템에서 고속 퓨리에 변환(FFT)시킨 신호를 이용하여 동기를 검출해내는 직교 주파수 분할 다중 수신 시스템에 있어서,

   FFT 처리된 N개의 복소 심볼을 병렬로 입력 받아 상기 복소 심볼의 실수 성분(Re) 및 허수 성분(Im)의 절대치를 각각 구하여 병렬 출력하는 절대값 계산부(60)와 ;

   상기 병렬 출력된 절대값을 각각 소정 클럭 지연 시켜 병렬 출력하는 지연 레지스터(62) ;

   상기 지연 레지스터(62)의 출력값으로부터 상기 절대치 계산부(60)의 출력값을 각각 감산하여 병렬 출력하는 감산부(64) 및;

   상기 감산부(64)로부터 병렬 출력된 N개의 값들을 모두 가산하여 합산 값(PS)을 출력하는 가산부(66)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 수신 시스템의 위상 추출 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절대값 계산부(60)는 2N개의 절대값 계산기(60-1∼60-2N)가 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 수신 시스템의 위상 추출 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 지연 레지스터(62)는 2N개의 레지스터(62-1∼62-2N)가 병렬로 구성되어 있으면서, 입력 데이터를 1클럭 지연 시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 수신 시스템의 위상 추출 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 감산부(64)는 2N 개의 감산기가 병렬로 구성되는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 수신 시스템의 위상 추출 장치.

Images