KR100230847B1 - Orthogonal frequency division multiplexing receiving system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 OFDM 시스템에 관한 것으로서, N개 심볼로 이루어진 블록 단위마다 변조되어 직렬로 입력되는 OFDM 변조 신호를 수신 받아 병렬로 변환하여 출력하는 직병렬 변환부(50)와; 상기 직병렬 변환부(50)로부터 제 1 그룹(D1∼DN)을 병렬로 입력받아 N 포인트 FFT 처리하여 위상값(y)을 구하는 제 1 FFT 칩(51)와; 제 1 위상 추출부(52) 및; 제 1 신호 변환부(53); 상기 직병렬 변환부(54)로부터 제 N/2 그룹(DN/2∼DN/2+(N-1))병렬로 입력받아 N 포인트 FFT 처리하여 참조 위상값(y') 을 구하는 제 2 FFT 칩(54)과; 참조 위상값(PS')을 계산하는 제 2 위상 추출부(55) 및; 제 2 신호 변환부(56); 상기 제 1 신호 변환부(53)의 위상값(y)과 상기 제 2 신호 변환부(56)의 참조 위상값(y')을 비교하여 동기 검출 신호를 출력하는 동기 신호 발생부(57); 상기 직병렬 변환부(50)로부터 제공된 다수개의 그룹들중에서 상기 동기 검출 신호에 따라 틀어진 심볼 수만큼 보상된 그룹을 선택하여 출력하는 스위칭부(58) 및; 상기 스위칭부(58)로부터 제공된 보상된 그룹을 FFT 처리하여 OFDM 복조 신호를 출력하는 제 3 FFT 칩(59)을 포함하여 구성된 본 발명은 블록 단위의 동기 신호를 삽입하지 않고 변조된 OFDM 신호를 FFT 처리한 후 틀어진 동기를 검출하여 OFDM 수신 신호를 복원시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an OFDM system, comprising: a serial-to-parallel converter (50) for receiving an OFDM modulated signal that is modulated for each block consisting of N symbols and inputted in series and converted in parallel; A first FFT chip (51) which receives a first group (D 1 to D N ) in parallel from the serial-to-parallel conversion unit (50) and obtains a phase value (y) by performing N-point FFT processing; A first phase extractor 52; A first signal converter 53; A N- point FFT process is performed on the N / 2 group (D N / 2 to D N / 2 + (N-1) ) in parallel from the serial-to-parallel converter 54 to obtain a reference phase value y '. Two FFT chips 54; A second phase extractor 55 for calculating a reference phase value PS '; A second signal converter 56; A synchronization signal generator 57 for outputting a synchronization detection signal by comparing the phase value y of the first signal converter 53 and the reference phase value y 'of the second signal converter 56; A switching unit (58) which selects and outputs a group compensated by the number of symbols which are twisted according to the synchronization detection signal among a plurality of groups provided from the serial-to-parallel conversion unit (50); According to an embodiment of the present invention, a third FFT chip 59 outputting an OFDM demodulated signal by performing FFT processing on a compensated group provided from the switching unit 58 is performed. After processing, there is an effect of restoring the OFDM received signal by detecting a lost synchronization.
Description
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 시스템(Orthogonal frequency division multiplexing : 이하 OFDM이라 함)에 관한 것으로, 특히 블록단위로 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)처리하여 위상 신호 및 동기 검출 신호를 획득하여 틀어진 동기를 회복하여 OFDM 변조신호를 복원하는 OFDM 수신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). In particular, only an information signal is inverse fast Fourier transform (IFFT) without inserting a synchronization signal separately in units of blocks. OFDM transmission signal, and the receiving system receives a fast Fourier transform (FFT) to obtain a phase signal and a synchronization detection signal, recovers false synchronization, and restores an OFDM modulation signal. To a receiving system.
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.In general, a transmission signal of a high definition television (HDTV) of a terrestrial simultaneous broadcasting method uses radio waves in a VHF / UHF band having strong straightness. Therefore, multipath transmission occurs in which not only the direct wave from the transmitting side reaches the receiving side but also the delayed reflected wave by the surrounding buildings or the like. In particular, as the delay time of the reflected wave is larger than the transmission period of the symbol, interference between adjacent symbols occurs more severely. Such interference between symbols is known to greatly increase the detection error rate during decoding. Thus, various studies have been made to prevent the interference between symbols. The contents are divided into the following two types. The first method is to increase the symbol period in the time domain to deviate from the interference, and the second method is a method for appropriate channel compensation in the transmitter or receiver. In the former case, the hardware configuration is simple, but the symbol rate is reduced. In the case of digital HDTV broadcasting requiring a high rate, such a method is difficult to apply. On the other hand, in the latter case, the system configuration can be performed without reducing the transmission rate, but there is a disadvantage in that a complicated channel equalizer must be used at the receiving side.
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.By taking advantage of this method, it is proposed that the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is proposed as a modulation technique that does not reduce the transmission rate and is less affected by multipath transmission. The OFDM method converts a serially input symbol string into a parallel form of N blocks, modulates each element symbol into a carrier having mutual orthogonality, and then adds and transmits each element symbol. Therefore, several symbols are transmitted at the same time, thereby increasing the symbol period. The signal period of OFDM may be increased by the subchannel through which symbols are transmitted, thereby reducing interference between symbols in multipath transmission with delayed signals. However, since the OFDM method uses a plurality of subcarriers to increase the symbol period, the demodulation of the OFDM signal is performed for each subchannel. Therefore, as the number of subchannels increases, the structure of the receiver becomes more complicated than the conventional single carrier scheme, and therefore, a technique for simplifying the OFDM receiver structure is very important.
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 채널 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.On the other hand, in view of the advantages of the OFDM scheme, the use of multi-carrier can increase the symbol transmission time, which is relatively insensitive to the interference signal by the multi-path, there is little performance degradation for long time echo signal (echo signal) . In addition, the existing signal has a strong property, so there is little influence on co-channel interference, and due to this characteristic it is possible to form a single frequency network (SFN). Here, the SFN means that one broadcast broadcasts the whole country on one frequency, and in this case, co-channel interference becomes severe. Therefore, since OFDM is strong in the same channel environment, if the SFN network is configured, limited frequency resources can be efficiently used. In addition, OFDM can increase the bandwidth efficiency by making the spectrum of a signal closer to a square compared to conventional digital modulation techniques. This is because the transmission rate of the modulated data is relatively low, so that the spectrum of the signal modulated by each carrier has a very narrow transition bandwidth, and the OFDM signal added thereto can also maintain a narrow transition bandwidth.
상기에 설명한 바와 같이, OFDM 방식은 각 병렬 채널에서 변조시킨 후, 이를 합산한 신호를 송신하므로 병렬 채널수만큼의 독립된 부반송파(subcarrier)가 필요하게 되고, 부반송파들은 주파수 영역에서 상호 직교성을 유지하고, 상호 동기가 이루어져야만 한다. 따라서, OFDM 송수신기의 구현에 있어, 병렬 부채널수의 증가는 OFDM송수신기의 하드웨어 복잡도의 증가를 야기 시킨다.As described above, since the OFDM scheme modulates each parallel channel and then transmits the sum signal, independent subcarriers are needed as many as parallel channels, and the subcarriers maintain mutual orthogonality in the frequency domain. Mutual motivation must be achieved. Thus, in the implementation of an OFDM transceiver, an increase in the number of parallel subchannels causes an increase in the hardware complexity of the OFDM transceiver.
그러나, 시스템을 디지털화하면, 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.However, if the system is digitized, such a decoding process can be implemented in one fast Fourier Transform (FFT) structure, so hardware can be easily implemented. Recently, the digital modulation OFDM method is used for European digital audio broadcasting and terrestrial broadcasting. It is adopted as the transmission method of high definition television.
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)로 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.Here, the OFDM scheme is as follows. 1 is a conceptual diagram illustrating the OFDM modulation principle, wherein a transmitting end is composed of a serial-to-
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.FIG. 2 is a block diagram of an OFDM modulator. The basic theory of OFDM modulation is to add a narrowband signal orthogonal to each other and to look like one signal in the time domain. To give a complex QAM signal to each single carrier, serial data of Ts length is divided into N signals in the time domain. Each signal forms one complex signal and is modulated by each carrier. That is, during QAM modulation, each complex symbol a i input in series is parallelized to N stages, multiplied by a signal perpendicular to each other, and is represented by
[수학식 1][Equation 1]
여기서, TA는 복소 반송파의 샘플링 주기이다. 만일 반송파 신호가 서로 직교성을 갖는다면 다음 수학식 2 가 만족된다.Here, T A is a sampling period of a complex carrier. If the carrier signals are orthogonal to each other,
[수학식 2][Equation 2]
따라서, 이를 고려하면 합산 신호는 다음 수학식 3 과 같다.Therefore, in consideration of this, the sum signal is expressed by
[수학식 3][Equation 3]
합산된 심볼 길이 TS와 샘플링 주기 TA가 다음 수학식 4 의 조건을 만족하도록 선택한다.The sum of the symbol length T S and the sampling period T A are selected to satisfy the condition of the following
[수학식 4][Equation 4]
따라서, 최종적으로 다음 수학식 5 의 합산 신호를 얻는다.Therefore, finally, the sum signal of the following equation (5) is obtained.
[수학식 5][Equation 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.Looking at Equation 5, it can be seen that the equation, such as N point IFFT. Thus, OFDM modulation can be simply implemented by IFFT.
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.FIG. 3 is a diagram illustrating a time-domain change of an OFDM-applied signal. When the OFDM signal is examined in the time-domain, a transmission time of each symbol is transmitted as a subcarrier because N symbol signals sent by a single carrier are loaded on N carriers. ) Will increase by the total number (N). This increase in symbol time is strong in the multipath, but it is difficult to implement the hardware of the receiver because N carriers must be used. However, as noted earlier, the signal modulated by the IFFT can be simply demodulated using the FFT.
한편, OFDM 시스템에서도 N개의 심볼을 한 블록 단위로하여 IFFT변환되고, 블록 단위로 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.On the other hand, in an OFDM system, since the NFT is IFFT-converted by one block unit, and the original information is recovered by transmitting the block-by-block and FFT transforming the same block at the receiving end, the synchronization of the block must be accurately detected. Therefore, in the conventional synchronization detection method, since a synchronization signal is inserted in each block and transmitted together with the information signal, there is a problem of causing a waste of resources required for channel and system implementation due to a significant subchannel occupied by the synchronization signal.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 동기 신호가 삽입되지 않고 유효 데이터만으로 OFDM 변조된 신호의 위상 분포를 조사하여 틀어진 위치와 방향을 찾아내어 그에 따라 정확한 블록 동기를 잡아내는 OFDM 수신 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the present invention is to find the wrong position and direction by investigating the phase distribution of the OFDM modulated signal with only the valid data without the synchronization signal is inserted and accordingly the correct block The purpose is to provide an OFDM receiving system that captures synchronization.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 N개 심볼로 이루어진 블록 단위마다 동기 신호를 삽입하지 않고 변조된 OFDM 신호를 수신하여 복원하는 데 있어서, 직렬로 입력되는 OFDM 변조 신호를 수신 받아 병렬로 변환하여 출력하는 직병렬 변환부와, 상기 직병렬 변환부로부터 제 1 심볼 그룹(D1∼DN)을 병렬로 입력받아 N 포인트 FFT 처리하는 제 1 FFT 칩, 상기 제 1 FFT 처리된 N개의 복소 심볼을 병렬로 입력 받아 위상값을 계산하는 제 1 위상 추출부, 상기 위상값의 부호를 매 클럭마다 반전시켜 출력하는 제 1 신호 변환부, 상기 직병렬 변환부로부터 제 N/2 심볼 그룹(DN/2∼DN/2+(N-1))병렬로 입력받아 N 포인트 FFT 처리하는 제 2 FFT 칩, 상기 제 2 FFT 처리된 N개의 복소 심볼을 병렬로 입력 받아 참조 위상값을 계산하는 제 2 위상 추출부, 상기 참조 위상값의 부호를 매 클럭마다 반전시켜 출력하는 제 2 신호 변환부, 상기 제 1 신호 변환부의 위상값과 상기 제 2 신호 변환부의 참조 위상값을 비교하여 동기 검출 신호를 출력하는 동기 신호 발생부, 상기 직병렬 변환부로부터 제공된 다수개의 블럭들중에서 상기 동기 검출 신호에 따라 틀어진 심볼수만큼 보상된 블럭을 선택하여 출력하는 스위칭부 및, 상기 스위칭부로부터 제공된 블럭을 FFT 처리하여 OFDM 복조 신호를 출력하는 제 3 FFT로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in receiving and restoring a modulated OFDM signal without inserting a synchronization signal for each block unit consisting of N symbols, receives a serially inputted OFDM modulated signal and converts it in parallel. A first FFT chip that receives a first symbol group D 1 to D N in parallel from the serial to parallel converter, and outputs an N point FFT from the serial to parallel converter; A first phase extractor for receiving a symbol in parallel and calculating a phase value, a first signal converter for inverting and outputting the sign of the phase value every clock, and an N / 2 symbol group (D) N / 2- D N / 2 + (N-1) ) A second FFT chip that receives N-point FFTs in parallel and receives N complex symbols processed by the second FFT in parallel to calculate a reference phase value A second phase extractor, the reference phase value A second signal converter which inverts a code every clock and outputs a synchronization signal generator that outputs a synchronization detection signal by comparing a phase value of the first signal converter and a reference phase value of the second signal converter; A switching unit that selects and outputs a block compensated by the number of symbols that are distorted according to the synchronization detection signal among a plurality of blocks provided from the conversion unit, and a third FFT which outputs an OFDM demodulation signal by FFT processing the block provided from the switching unit Characterized in that consists of.
도 1 은 직교 주파수 분할 다중화 전송 시스템(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM)의 변조 원리를 설명하기 위한 개념도,1 is a conceptual diagram illustrating a modulation principle of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system;
도 2는 OFDM 변조기의 블럭도,2 is a block diagram of an OFDM modulator,
도 3은 OFDM 이 적용된 신호의 시간 영역 변화를 나타낸 도면,3 is a view illustrating a time domain change of a signal to which OFDM is applied;
도 4는 OFDM 수신기의 블록도,4 is a block diagram of an OFDM receiver,
도 5는 본 발명에 따른 OFDM 수신기에 대한 블록도,5 is a block diagram of an OFDM receiver according to the present invention;
도 6은 도 5의 직병렬 변환부를 도시한 회로도,FIG. 6 is a circuit diagram illustrating the series-parallel converter of FIG. 5;
도 7은 도 5의 위상 추출부를 도시한 회로도,7 is a circuit diagram illustrating a phase extraction unit of FIG. 5;
도 8은 도 7의 위상 추출부로부터 출력된 위상 분포를 도시한 그래프도,8 is a graph illustrating a phase distribution output from the phase extractor of FIG. 7;
도 9는 도 5의 신호 변환부를 도시한 회로도,9 is a circuit diagram illustrating a signal converter of FIG. 5;
도 10은 도 9의 신호 변화부로부터 출력된 위상 분포를 도시한 그래프도,10 is a graph illustrating a phase distribution output from the signal changer of FIG. 9;
도 11은 도 9의 위상 분포에 따른 틀어진 위치와 방향을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면,FIG. 11 is a diagram for describing a method of detecting a distorted position and direction according to the phase distribution of FIG. 9; FIG.
도 12는 도 5의 동기 신호 발생부를 도시한 회로도이다.FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a sync signal generator of FIG. 5.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
50 : 직병렬 변환부 51 : 제 1 FFT 52 : 제 1 위상 추출부50: serial-to-parallel converter 51: first FFT 52: first phase extractor
53 : 제 1 신호 변환부 54 : 제 2 FFT 55 : 제 2 위상 추출부53: first signal converter 54: second FFT 55: second phase extractor
56 : 제 2 신호 변환부 57 : 동기 신호 발생부 58 : 스위칭부56
59 : 제 3 FFT 70 : 절대값 계산부 72 : 지연 레지스터59: third FFT 70: absolute value calculator 72: delay register
74 : 감산부 76 : 가산부 90 : 선형화부74: subtraction section 76: addition section 90: linearization section
90-1, 90-4 : 가산기 90-2 : 제곱근 처리기 90-3 : 곱셈기90-1, 90-4: Adder 90-2: Square root processor 90-3: Multiplier
95 : 반전 처리부 95-1 : 멀티플렉서 95-2 : 곱셈기95: inversion processing unit 95-1: multiplexer 95-2: multiplier
95-3 : 배타논리합 게이트 95-4 : D플립플롭 110 : 절대치 계산기95-3: Exclusive logic gate 95-4: D flip-flop 110: Absolute value calculator
120 : 메모리 130 : 제어부 131 : 곱셈기120: memory 130: control unit 131: multiplier
132 : 비교기 140 : 검출 신호 선택부 141 : 롬132: comparator 140: detection signal selector 141: ROM
142 : 가산기 143 : 멀티플렉서142: adder 143: multiplexer
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본발명의 실시예를 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
우선, 본 발명의 이해를 돕고자 OFDM 신호를 복호하는 방식을 설명하면, 다음과 같다. 복소 심볼 ai,j가 i번째 블록에서 j번째 부채널로 전송되는 심볼이라고 하면 i번째 블록의 OFDM 송신 신호 Si(t)는 하기 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.First, to help understand the present invention, a method of decoding an OFDM signal will be described. If the complex symbol a i, j is a symbol transmitted from the i th block to the j th subchannel, the OFDM transmission signal Si (t) of the i th block may be expressed as in Equation 6 below.
[수학식 6][Equation 6]
여기서, N은 OFDM 의 부채널 수이고, Tsym 은 한 블록의 주기를 나타낸다. 이러한 송신 신호가 복조될 경우 심볼 ai,j은 각 부반송파의 직교성을 이용하여 수학식 1 로부터 하기 수학식 6과 같이 검출된다.Here, N is the number of subchannels in OFDM, and Tsym represents a period of one block. When the transmission signal is demodulated, the symbols a i, j are detected from
[수학식 7][Equation 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 ai,j를 검출하는 것을 하기 수학식 8에 나타내었다.As shown in Equation 7, it is complicated because the OFDM receiver generates a subcarrier for each subchannel and then decodes the result by performing multiplication and integration operation. However, when the OFDM reception signal is sampled and the decoding process of Equation 7 is performed by the digital technique, the integral operation can be eliminated and the number of multiplication operations can be reduced. Here, the detection of the symbol a i, j with the sampling period Tsym / N is shown in Equation 8 below.
[수학식 8][Equation 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.As can be seen from Equation (8), if the OFDM received signal is sampled and then DFT transformed, the transmission symbol can be decoded. Therefore, the implementation of the receiver using the FFT chip can reduce the multiplication operation in the reception process, and also maintain the orthogonality of each subcarrier.
도 4는 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 변환하여 출력한다.Fig. 4 is a block diagram of a general orthogonal frequency division multiplexing receiving system, wherein the OFDM receiving system is composed of a serial to parallel converter 5, an FFT chip 6, and a parallel to serial converter 7. The serial-to-parallel converter 5 receives the OFDM reception signal input as a bit stream and
이어서, 동기 신호를 삽입하지 않고 OFDM 변조하여 수신측에서 정확한 블럭을 검출해내는 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.Next, the present invention will be described in detail by detecting the correct block on the receiving side by OFDM modulation without inserting a synchronization signal.
우선, 위상 추출의 원리를 살펴보면 다음과 같다. 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 송신시 정해진 블록의 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, 동기가 맞아 정확한 블럭으로부터 복원된 정보 신호의 크기는 +1 혹은 -1을 갖게 되므로, 수신측에서 간주한 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.First, the principle of phase extraction is as follows. An information signal whose signal size is +1 or -1 at the transmitting side forms N complex symbols and IFFTs the transmitted block. You get an information signal. However, when the receiving side performs FFT processing by considering a block from a symbol other than the first symbol of a predetermined block, a signal having a size other than the original information signal size +1 or -1 is obtained. As described above, since the size of the information signal restored from the correct block due to synchronization is equal to +1 or -1, the absolute value of the two symbols is obtained for each block interval considered by the receiver, and if the difference is "0", the current recovered signal is obtained. The signal may be regarded as accurate, and may be represented as shown in Equation 9.
[수학식 9][Equation 9]
상기 수학식 9에서 Rei,j은 i번째 블록의 j번째 심볼의 실수 성분이고, Imi,j은 i번째 블록의 j번째 심볼의 허수 성분이고, Rei-1,j은 i-1번째 블록의 j번째 심볼의 실수 성분이고, Imi-1,j은 i-1번째 블록의 j번째 심볼의 허수 성분이다.In Equation 9, Re i, j is a real component of the j-th symbol of the i-th block, Im i, j is an imaginary component of the j-th symbol of the i-th block, Re i-1, j is i-1 The real component of the j-th symbol of the block, and Im i-1, j is the imaginary component of the j-th symbol of the i-1th block.
수신된 심볼에 섞인 잡음 성분이 가우션 분포를 갖고 있다고 한다면, 가우션 분포의 평균은 "0"이 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 "0"이 될 것이고, 동기가 벗어난 경우라면 PS 값은 "0"이 아님이 분명하다. 따라서, 상기 수학식 9를 적용하여 그 합산값을 모니터하여 동기를 획득할 수 있다.If the noise component mixed with the received symbol has a Gaussian distribution, the average of the Gaussian distribution becomes "0", so that it can be expressed as a discrete sum as shown in Equation (9). If the value is restored from the correct synchronization and has a value of +1 or -1, PS is extracted from the jth symbol of the i block and the jth symbol of the i-1 block to obtain the absolute value of each symbol, and then add the difference. The value will be "0", and it is clear that the PS value is not "0" if out of sync. Therefore, by applying Equation (9), it is possible to monitor the sum value to obtain synchronization.
이제, 도 5는 본 발명에 따른 OFDM 수신 시스템에 대한 블록도로서, 본 발명은 직병렬 변환부(50)와, 제 1 FFT 칩(51), 제 1 위상 추출부(52),제 1 신호 변환부(53), 제 2 FFT 칩(54), 제 2 위상 추출부(55), 제 2 신호 변환부(56), 동기 신호 발생부(57), 스위칭부(58), 및 제 3 FFT 칩(59)을 포함하여 구성되어 있다.5 is a block diagram of an OFDM receiving system according to the present invention, in which the present invention provides a serial-to-
상기 직병렬 변환부(50)는 직렬로 입력되는 OFDM 변조 신호를 수신 받아 병렬로 변환하여 블럭 단위 출력한다.The serial-to-
상기 제 1 FFT 칩(51)은 상기 직병렬 변환부(50)로부터 제 1 심볼 그룹(D1∼DN)을 병렬로 입력받아 N 포인트 FFT 처리하고, 상기 제 1 FFT 처리된 N개의 복소 심볼은 상기 제 1 위상 추출부(52)에 병렬로 입력되어 위상값이 계산된다. 상기 위상값은 상기 제 1 신호 변환부(53)를 통해 매 클럭마다 부호가 반전되어 양의 값과 음의 값을 번갈아가며 갖는 위상값으로 출력된다.The
상기 제 2 FFT 칩(54)과, 제 2 위상 추출부(55), 제 2 신호 변환부(56)는 상기 제 1 FFT칩(51), 제 1 위상 추출부(52), 제 1 신호 변환부(53)와 동일한 구조를 갖고 작용하나, 다만 입력 되는 심볼은 상기 제 1 FFT 로 입력된 블럭의 첫번째 심볼로부터 N/2 심볼만큼 떨어진 심볼(DN/2)을 첫번째 심볼로하여 N개의 심볼로 이루어진 제 N/2 심볼 그룹(DN/2∼DN/2+(N-1))을 병렬로 입력받아 처리한다. 상기 제 2 신호 변환부(56)로부터 출력된 위상값을 편의상 참조 위상값(y')이라 하고, 이 값은 상기 제 1 신호 변환부(53)로부터 출력된 위상값(y)과 비교되어 틀어진 심볼 수를 결정하는 데 사용된다.The
상기 동기 신호 발생부(57)는 상기 위상값(y)과 참조 위상값(y')을 비교하여 현재 임시로 간주된 블럭의 동기가 얼마나 틀어졌는지를 판정하여 틀어진 심볼 수 만큼을 보상하도록 동기 검출 신호를 상기 스위칭부(58)로 출력한다.The
상기 스위칭부(58)는 상기 직병렬 변환부(50)으로부터 다수개의 심볼그룹인 제 1 심볼 그룹(D1∼DN) 내지 제 N 심볼 그룹(DN∼D2N-1)을 입력받아 상기 동기 검출 신호에 따라 상기 다수개의 그룹중 해당하는 하나의 그룹을 선택하여 상기 제 3 FFT 칩으로 입력 시키는 역할을 한다. 상기 선택된 그룹은 송신시 정한 블럭과 동일한 심볼들로 이루어진 것이로서, 블럭 동기 신호를 따로 삽입시키지 않고서도 블럭 동기를 회복하여 정확한 복원을 수행할 수 있는 것이다.The switching
이어서, 상기 각 구성요소들의 세부 회로도를 참조하여 본 발명의 실시예를 자세히 설명하기로 한다. 본 실시예는 64개의 심볼이 한 블록을 구성하는 OFDM 수신기로 구현하였다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to detailed circuit diagrams of the above components. This embodiment is implemented as an OFDM receiver in which 64 symbols constitute one block.
도 6은 도 5의 직병렬 변환부에 대한 실시 회로도로서, 직병렬 변환부(50)는 OFDM 수신 신호를 직렬로 입력 받아 블럭 길이 단위로 다수개의 그룹을 병렬 출력하는 직병렬 시프트레지스터(R1∼R127)로 구성되어 있다. 여기서, 상기 직병렬 시프트레지스터로부터 병렬 출력되는 데이터들을 블록 길이 단위로 묶어 제 1 그룹은 1번 플립플롭의 출력 심볼 D1부터 64번 플립플롭의 출력 심볼 D64까지로 구성되고, 제 2 그룹은 2번 플립플롭의 출력 심볼 D2부터 65번 플립플롭의 출력 심볼 D65까지로 구성되는 등 64개의 그룹 단위로 병렬 출력된다. 하기에 설명하겠지만, 상기 제 1 그룹(D1∼D64)은 상기 제 1 FFT 칩(51)으로 제공되고, 제 32 그룹(D32∼D95)은 상기 제 2 FFT칩(54)으로 제공되며, 모든 그룹(제 1 내지 제 64 그룹)이 상기 스위칭부(58)로 제공된다.FIG. 6 is an exemplary circuit diagram of the serial to parallel converter of FIG. 5, wherein the serial to parallel
이어서, 도 7은 도 5의 위상 추출부를 도시한 회로도로서, 위상 추출부(52)는 절대치 계산부(70)와, 지연 레지스터(72), 감산부(74) 및, 가산부(76)로 구성되어 있다. 상기 위상 추출부는 상기 수학식 9를 그대로 적용하여 N 심볼을 병렬로 입력 받아 이전 클럭의 N 심볼과의 절대치에 대한 차이값을 구하여 블럭간의 차이를 위상값(PS)으로 출력하도록 하였다.7 is a circuit diagram showing the phase extractor of FIG. 5, wherein the
상기 절대치 계산부(70)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(72)로 출력한다. 상기 지연 레지스터(72)는 상기 병렬 출력된 절대값을 각각 1 클럭씩 지연 시켜 상기 감산부(74)로 병렬 출력한다. 상기 감산부(74)는 상기 지연 레지스터(72)의 출력값으로부터 상기 절대치 계산부(70)의 출력값을 각각 감산하여 상기 가산부(74)로 병렬 출력한다. 상기 가산부(76)는 상기 감산부(74)로부터 병렬 출력된 N개의 값들을 모두 가산하여 합산 값을 위상값으로 출력한다.The absolute
이어서, 도 8은 도 7의 위상 추출부로부터 출력된 위상 분포를 도시한 그래프도이다. 도 8에서 보는 바와 같이, 블록이 64(=N)개의 심볼로 구성되어 있을 때 동기가 일치하여 수신측에서 송신측의 블록과 동일한 블록으로 설정할 경우에는 합산 값(PS)은 '0'이다. 그러나, 동기가 일치하지 않아 수신측에서 16(=N/4)심볼만큼 벗어날 때는 A 값을 갖고, 32(=N/2)심볼 벗어날때 최고값인 B 값을 갖고, 48(=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 비선형적 반타원 궤적을 그리며, 항상 양의 값만 갖음을 알수 있다.8 is a graph illustrating the phase distribution output from the phase extraction unit of FIG. 7. As shown in Fig. 8, when the block is composed of 64 (= N) symbols, when the synchronization is identical and the reception side is set to the same block as the transmission side block, the sum value PS is '0'. However, if the synchronization does not match, the receiver receives A value when it leaves 16 (= N / 4) symbols, has a B value when it leaves 32 (= N / 2) symbols, and 48 (= 3N / 4). ) Has a C value outside the symbol. In other words, it shows a nonlinear semi-elliptic trajectory that continues to increase until it leaves the N / 2 symbol and then leaves the N / 2 symbol.
이어서, 도 9는 도 5의 위상 신호 변환부를 도시한 회로도로서, 위상 추출부는 상기 도 7과 같은 분포를 갖는 위상 신호(PS)를 입력 받아 매 클럭 마다 위상을 180°이동 시켜 신호를 반전 시켜 동기를 획득하는 데 편리한 신호로 전환해줌과 더불어, 비선형 위상값을 선형 위상값으로 변형하여 보다 간단한 하드웨어로 구현하는 역할을 한다. 신호 변환부(53)는 비선형 분포를 갖는 위상값(PS)을 선형 분포를 갖는 위상값(LS)으로 바꾸어 주는 선형화부(90)와, 상기 선형화된 위상값(LS)을 매클럭 마다 부호를 반전 시켜 최종 결정된 위상값(y)을 출력하는 반전 처리부(95)로 구성되어 있다.Next, FIG. 9 is a circuit diagram illustrating the phase signal converter of FIG. 5, wherein the phase extractor receives a phase signal PS having the distribution as shown in FIG. 7 and shifts the phase by 180 ° every clock to invert and synchronize the signal. In addition to converting the signal into a convenient signal to obtain, it converts the nonlinear phase value into a linear phase value to implement a simpler hardware. The
여기서, 상기 선형화 과정을 타원의 공식을 이용하여 살펴보면 다음과 같다.Here, the linearization process will be described using an elliptic formula.
상기 도 8의 위상 신호(PS) 분포는 블록 길이 N을 주기로 한 반타원 곡선으로서, 중심이(2/N, 0)인 비선형 분포를 나타내며, 이 때 상기 x1축 중심 2/N 값을 'a' 라 하고, x1=a일 때 반타원 곡선(PS)의 y1축값을 b라고 하면, 하기 수학식 10을 얻을 수 있다.As the above-mentioned semi-elliptic curve to give a phase signal (PS) distribution of block length N in Fig. 8, the center is (2 / N, 0) which indicates the non-linear distributions, where the x 1 axis 2 / N value, If a 'and the y 1- axis value of the semi-elliptic curve PS when x 1 = a are b, the following equation (10) can be obtained.
[수학식 10][Equation 10]
그리고, x1=0 부터 x1=a 까지의 직선 방정식은이고, x1=a 부터 x1=N 까지의 직선 방정식은이다. 여기서, 상기 수학식 10의 (ii)식에 두 직선의 방정식을 대입해 주면, 반 타원 곡선을 직선으로 선형화 할 수 있으며, 그때의 직선 방정식은 하기 수학식 11과 같다.And the linear equation from x 1 = 0 to x 1 = a is Where the linear equation from x 1 = a to x 1 = N to be. Here, by substituting the equation of two straight lines into the equation (ii) of Equation 10, the semi-elliptic curve can be linearized into a straight line, and the straight line equation at that time is as shown in
[수학식 11][Equation 11]
상기 수학식 11에서값이 바로 비선형 위상값이며, 이 값은 상기 위상 추출부로부터 제공된 비선형 위상값(PS)에 해당한다. 비선형 위상값을 상기 수학식 11을 통해 얻은값이 바로 선형화된 위상값(LS)이다.In
도 9에서 보여주는 바와 같이, 상기 선형화부(90)는 상기 수학식 11을 적용하여 비선형 위상값(PS)을 선형 위상값(LS)으로 바꾸어 주는 2개의 가산기(90-1)와, 제곱근처리기(90-2) 및, 곱셈기(90-3)로 구성되어 있다. 그리고, 각 하드웨어의 피연산자로 제공되는 값들은 시뮬레이션 결과 얻어진 상수값들이다. 상기 선형화부(90)의 마지막단 가산기(90-4)로부터 출력된 신호값은 선형화된 위상값으로, 그 분포는 블록길이를 주기로 한 삼각파를 형성하고 있으며, 항상 양의 값만 갖고 있다. 따라서, 이 매 주기마다 신호값을 반전시켜 동기를 잡기 편리하도록 위상을 변환해주는 반전 처리부(95)가 연결되어 있다.As shown in FIG. 9, the
이제, 상기 반전 처리부(95)는 매 클럭마다 '1' 혹은 '-1' 을 번갈아가며 출력하는 멀티플렉서(95-1)와, 상기 선형화부(90)의 선형화된 위상값(LS)을 입력 받고, 상기 멀티플렉서(95-1)의 출력값을 입력 받아 곱셈처리하여 매 클럭마다 위상을 180°반전시켜 최종 위상값(y)을 출력하는 곱셈기(95-2)로 구성되어 있다.Now, the
그리고, 상기 멀티플렉서(95-1)의 제어 신호를 제공하는 배타논리합 게이트(95-3)와 지연 레지스터(95-4)로 구성되어 있다. 상기 배타논리합 게이트(95-3)는 클럭 신호와 이전 지연 레지스터(95-4)의 출력을 배타논리합 하여 상기 지연 레지스터(95-4)로 출력한다. 상기 지연 레지스터(95-4)는 D플립플롭으로 구성되어 있으면서, 입력된 신호를 1클럭 지연 시켜 다시 상기 배타논리합 게이트(95-3)로 피드백 입력 시켜준다.And an exclusive logic gate 95-3 and a delay register 95-4 for providing a control signal of the multiplexer 95-1. The exclusive logic gate 95-3 exclusively combines the clock signal and the output of the previous delay register 95-4 and outputs the exclusive logic sum to the delay register 95-4. The delay register 95-4 is configured as a D flip-flop, and delays the input signal by one clock to feed back to the exclusive logic gate 95-3.
이렇게 하여 상기 지연 레지스터(95-4)에서는 클럭 마다 '1'과 '0'을 번갈아가며 출력하게 되고, 상기 '1'과 '0'을 제어 신호로 입력 받은 상기 멀티플렉서(95-1)는 상기 제어 신호에 따라 매 클럭 마다 '1'과 '-1'를 번갈아 가며 출력하게 되는 것이다. 따라서, 상기 곱셈기(95-2)로 입력된 양값만 존재하는 상기 선형화 처리된 신호를 상기 멀티플렉서의 출력값으로 곱하여 매 클럭마다 양값과 음값을 번갈아 갖는 신호로 변환시켜 주는 것이다.In this way, the delay register 95-4 alternately outputs '1' and '0' for each clock, and the multiplexer 95-1 receiving the '1' and '0' as a control signal receives the output signal. According to the control signal, '1' and '-1' are alternately outputted every clock. Therefore, the linearized signal having only the positive value input to the multiplier 95-2 is multiplied by the output value of the multiplexer to convert the positive value and the negative value alternately every clock.
도 10은 도 9의 신호 변화부로부터 출력된 위상 분포를 도시한 그래프도로서, (a)는 상기 위상 추출부로부터 제공된 합산 값의 분포이며, (b)는 상기 신호 변환부의 선형화부에서 입력 받은 비선형 위상값을 선형 위상값으로 변환시킨 위상 분포이며, (c)는 상기 신호 변환부의 반전 처리부에서 상기 (b)신호를 다시 매 클럭 마다 위상을 180°이동 시켜 신호를 반전시켜 얻은 위상 분포이다.10 is a graph illustrating a phase distribution output from the signal changer of FIG. 9, (a) is a distribution of sum values provided from the phase extractor, and (b) is input from a linearizer of the signal converter. (C) is a phase distribution obtained by inverting a signal by shifting the signal (b) 180 degrees every clock by the inversion processor of the signal converter.
그러나, 상기 (c)와 같은 분포를 갖더라도, N 블록길이를 주기로 하여 N/2 심볼 틀어진 지점에서 대칭인 분포를 갖기 때문에 하나의 위상값에 2개의 틀어진 심볼수가 대응되므로, 몇번째 심볼만큼 벗어났는지를 판정해서 보상할 동기 검출 신호를 발생시켜 주어야 한다.However, even if it has the distribution as shown in (c), since the number of twisted symbols corresponds to one phase value because it has a symmetrical distribution at the point of N / 2 symbol twisting with the N block length, the number of symbols is off. It is necessary to determine whether or not to generate a sync detection signal to compensate.
이어서, 도 11은 도 9의 위상 분포에 따른 틀어진 위치와 방향을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 상기 신호 변환부로부터 최종 출력된 위상값의 분포로서, 블록길이가 64개 심볼로 이루어진 OFDM 신호로 가정하여 그 때 틀어진 심볼수에 따라 출력된 위상값을 나타내었다. 수신시 정확한 블록을 복조하였을 경우에는 위상값은 '0'이며 그 때의 값을 "Ref1", "Ref2", "Ref3"으로 표시하였으며, 틀어진 위치가 32 심볼 벗어난 지점을 중심으로 대칭인 분포를 갖는다. 이로 인해 틀어진 위치가 12 심볼벗어난 경우 위상값( A )과 틀어진 위치가 52 심볼 벗어난 경우 위상값( A')은 동일한 값( A=A' )을 갖게 되므로, 위상이 틀어진 방향을 결정해주어야만 한다.Next, FIG. 11 is a diagram for describing a method of detecting a misaligned position and direction according to the phase distribution of FIG. 9. FIG. 11 is a distribution of the phase value finally output from the signal converter, and assumes that the block length is an OFDM signal having 64 symbols, and shows the phase value output according to the number of distorted symbols. In case of demodulating the correct block at the time of reception, the phase value is '0' and the values at that time are represented as "Ref1", "Ref2", "Ref3", Have Because of this, if the wrong position is out of 12 symbols, the phase value (A) and the wrong position is out of 52 symbols, the phase value (A ') will have the same value (A = A'). .
여기서, 상기 12 심볼 벗어난 위치로부터 32심볼 벗어난 위치의 위상값을 C 라하고, 상기 52심볼 벗어난 위치로부터 32 심볼 벗어난 위치의 위상값을 C'라 하자. 그러면, 상기 A>0 , C>0 인 반면, 상기 A'>0, C'<0 이므로, 12 심볼 벗어난 경우에 관련된 두 위상값 A와 C 를 곱하면 양의 값(A·C>0)을 갖고, 52 심볼 벗어난 경우에 관련된 두 위상값 A'와 C' 를 곱하면 음의 값(A'·C'< 0)을 갖음을 알 수 있다.Here, let C be the phase value of the 32 symbol out of the 12 symbol out of position and C 'the phase value of the 32 symbol out of the 52 symbol out of position. Then, while A> 0 and C> 0, while A '> 0 and C' <0, multiplying two phase values A and C related to the case where 12 symbols are out of order results in a positive value (A · C> 0). And multiplying the two phase values A 'and C' related to the case out of 52 symbols, it can be seen that they have a negative value (A 'C' <0).
따라서, 위상이 틀어진 방향은 상기 신호 변환부로부터 출력된 블록의 위상값과, 그로부터 32심볼 더 떨어진 블록의 위상값을 서로 곱하여, 그 곱한 값이 "양의 값(+)"이면 중심으로 부터 왼쪽에 있는 값 즉, N/2 심볼보다 작은 수만큼 벗어난 것이고, 곱한 값이 "음의 값(-)"이면 중심으로부터 오른쪽에 있는 값 즉, N/2 심볼 보다 큰 수만큼 벗어난 것이다. 이렇게 찾아낸 틀어진 심볼 수를 정확히 검출해 내어 틀어진 심볼 수 만큼 보상해 주므로써 정확한 동기를 검출할 수 있는 것이다.Accordingly, the direction in which the phase is shifted is multiplied by the phase value of the block output from the signal converter and the phase value of the block that is 32 symbols further apart from each other, and if the multiplied value is "positive value (+)", it is left from the center. The value at is equal to or less than the N / 2 symbol, and if the product is "negative", it is off the center to the right, which is greater than the N / 2 symbol. Accurate synchronization can be detected by accurately detecting the number of wrong symbols found and compensating for the number of wrong symbols.
이어서, 도 12는 도 5의 동기 신호 발생부에 대한 회로도로서, 동기 신호 발생부(57)는 절대치 계산기(110)와, 메모리(120), 제어부(130) 및, 검출 신호 선택부(140)로 구성되어 있다.12 is a circuit diagram of the synchronization signal generator of FIG. 5, wherein the
상기 절대치 계산기(110)는 상기 신호 변환부(53)로부터 출력된 선형 위상값(y)을 절대치 연산하여 상기 메모리(120)의 읽기 주소로 제공한다. 상기 메모리(120)는 틀어진 위치에 해당하는 심볼수를 저장하고 있으면서, 상기 절대치 계산기(110)의 출력을 읽기 주소로 입력 받아 심볼수를 출력한다. 상기 제어부(130)는 상기 선형 위상값(y)과 참조 위상값(y')을 입력 받아 틀어진 방향을 판단하여 제어 신호를 출력한다. 여기서, 상기 참조 위상값(y')은 상기 선형 위상값에 해당하는 블록의 첫번째 심볼로부터 32심볼만큼 이전에 수신한 심볼부터 시작하여 블록으로 삼아 그 블록으로 부터 얻은 위상값이다. 이 참조 위상값은 제 2 FFT 칩(54)와, 제 2 위상 추출부(55) 및, 제 2 신호 변환부(56)로부터 제공되었다. 상기 검출 신호 선택부(140)는 상기 메모리(120)로부터 제공받은 심볼 수와 상기 제어부(130)로부터 제공받은 제어 신호에 따라 틀어진 위치와 방향을 선택하여 보상해야할 심볼수를 동기 검출 신호로 출력한다.The
그리고, 상기 제어부(130)는 상기 선형 위상값(y)과 참조 위상값(y')을 입력 받아 두 값을 곱셈하여 출력하는 곱셈기(131)와, 상기 곱셈기(131)의 출력값을 입력 받아 "0"과 비교하여 그 결과를 제어 신호로 출력하는 비교기(132)를 포함하여 구성되어 있다. 그리고, 상기 메모리(120)에는 블록 길이의 반절에 해당하는 심볼수 까지 즉, 0부터 32(=N/2)심볼 수 까지만 저장되어 있다. 그리고, 상기 검출 신호 선택부(140)는 블록 길이에 해당하는 심볼 수 "64(=N)" 을 저장하고 있는 롬(141)과, 상기 롬의 값(64=N)으로 부터 상기 메모리(120)로부터 제공된 심볼 수를 감산하여 출력하는 가산기(142) 및, 상기 제어부(130)로부터 제공된 제어 신호에 따라 상기 가산기(142)의 출력 혹은 상기 메모리(120)의 출력을 선택적으로 출력하는 멀티플렉서(143)를 포함하여 구성되어 있다.The
상기와 같이 구성된 동기 신호 발생부(57)는 상기 제 1 신호 변환부(53)로부터 출력된 위상값(y)은 절대치 계산기를 통해 절대치로 취해져서 상기 메모리(120)의 읽기 주소로 제공된다. 상기 메모리(120)에서는 읽기 주소에 따라 이미 정해진 제 1 심볼 수(K)가 출력되며, 이 제 1 심볼 수(K)는 상기 멀티플렉서(83-3)의 0입력단으로 제공되는 한편 상기 가산기(83-2)로 제공된다. 상기 가산기(83-2)에서는 전체 블록길이(64=N)로부터 상기 제 1 심볼 수(K)를 뺄셈하여 제 2 심볼 수(N-K)를 상기 멀티플렉서(143)의 1번 입력단으로 제공한다. 한편, 상기 제어부(130)에서는 상기 위상값(y)과 참조 위상값(y')을 곱셈하여 그 곱한값(Z)을 상기 비교기(132)를 통해 "0"과 비교하여, 곱한 값이 0보다 작으면 제어 신호 1레벨을 출력하고, 곱한 값이 0보다 크거나 같으면 제어 신호 0레벨을 출력하여 상기 검출 신호 선택부의 멀티플렉서(143)의 선택 제어 신호로 제공한다.The synchronizing
따라서, 블록길이가 64 심볼일 경우 위상값이 0내지 32심볼 틀어진 위치에 존재할 경우에는 상기 위상값(y)과 상기 참조 위상값(y')의 부호가 동일하므로 제어 신호는 0레벨을 갖고, 상기 멀티플렉서(143)를 통해 상기 메모리로부터 제공된 심볼 수(K:0∼32)를 그대로 선택하여 동기 검출 신호로 사용한다.Therefore, when the block length is 64 symbols, when the phase value exists at the position where the phase value is 0 to 32 symbols, since the sign of the phase value y and the reference phase value y 'is the same, the control signal has 0 level, The
그리고, 위상값이 33 내지 64심볼 틀어진 위치에 존재할 경우에는 상기 위상값(y)과 상기 참조 위상값(y')의 부호가 반대이므로 제어 신호는 1레벨을 갖고, 상기 멀티플렉서(143)를 통해 상기 메모리로부터 제공된 심볼수(K)를 본래 블록길이 64로부터 뺀 심볼 수(64-K) 를 선택하여 동기 검출 신호로 사용한다.In addition, when the phase value exists at the position of 33 to 64 symbols, since the sign of the phase value y and the reference phase value y 'is opposite, the control signal has one level, and the
이렇게 동기 신호 발생부에서 생성된 동기 검출 신호는 틀어진 심볼수를 나타내고 있으며, 이에 따라 동기가 정확히 맞았서 틀어진 심볼수가 0개라면, 상기 스위칭부(58)에서는 제 1 그룹(D1∼D64)을 선택하며, 틀어진 심볼 수가 1개라면 상기 스위칭부(58)에서는 제 2 그룹(D2∼D65)을 선택하며, 틀어진 심볼 수가 2개라면 상기 스위칭부(58)에서는 제 3 그룹(D3∼D66)을 선택하는 등, 틀어진 심볼 수에 따라 블럭을 재설정하여 제 3 FFT 칩(59)로 출력한다. 이와 같이, 상기 제 3 FFT 칩(59)를 통해 정확한 동기에서 얻은 블럭단위로 FFT 변환하여 OFDM 변조신호를 복원해내는 것이다.The synchronization detection signal generated by the synchronization signal generator thus represents the wrong number of symbols. Accordingly, if the number of the incorrect symbols is zero because the synchronization is correct, the switching
본 명세서에서는 본 발명을 특정한 실시예들과 관련하여서만 설명하였으나, 당업자들은 다음의 청구항들에서 정의된 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 수정할 수 있을 것이다.Although the invention has been described herein only in connection with specific embodiments, those skilled in the art will be able to make various modifications without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims.
이상에서 설명한 바와 같이, 블럭마다 동기 신호를 삽입하지 않고 정보데이터만을 OFDM 변조된 신호를 수신측에서 틀어진 위치와 방향을 검출해내므로써, 복원하고자 하는 블럭의 동기에 맞게 복원할 수 있는 효과가 있다.As described above, the OFDM modulated signal of only the information data is detected on the receiving side without inserting the synchronization signal for each block, thereby recovering the synchronization to the block to be restored.
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019970011859A KR100230847B1 (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Orthogonal frequency division multiplexing receiving system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019970011859A KR100230847B1 (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Orthogonal frequency division multiplexing receiving system |
Publications (2)
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KR19980075617A KR19980075617A (en) | 1998-11-16 |
KR100230847B1 true KR100230847B1 (en) | 1999-11-15 |
Family
ID=19501599
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1019970011859A KR100230847B1 (en) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | Orthogonal frequency division multiplexing receiving system |
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KR (1) | KR100230847B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108776586A (en) * | 2018-05-29 | 2018-11-09 | 中国人民解放军国防科技大学 | Large-point-number FFT vectorization assembly code generation method based on GPDSP |
-
1997
- 1997-03-31 KR KR1019970011859A patent/KR100230847B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108776586A (en) * | 2018-05-29 | 2018-11-09 | 中国人民解放军国防科技大学 | Large-point-number FFT vectorization assembly code generation method based on GPDSP |
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---|---|
KR19980075617A (en) | 1998-11-16 |
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