KR100302839B1 - 고속 심볼 타이밍 동기방법 - Google Patents

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:OFDM(Orthgonal Frequency Division Multiplexing) 변조를 이용하는 시스템의 수신기에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:OFDM 변조를 이용하는 시스템의 수신기에서 요구되어지는 반송파 주파수 동기와 심볼 타이밍 동기 완료시간을 감소시키기 위한 방법을 제공함에 있다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:디지털 변환된 다중 반송파 주파수내의 분산 파일럿들의 위상값을 갱신하여 오류위상천이를 제거한후, 오류위상천이 제거된 구간적인 선형직선을 일직선으로 변환하여 직선의 기울기를 측정하는 과정을 통해 정수배의 심볼 타이밍 오프셋을 보상하는 제1과정과, 정수배의 심볼 타이밍 오프셋 제거후 분산 파일럿들의 위상값을 갱신하여 오류위상천이를 제거함과 아울러 오류위상천이 제거된 구간적인 선형직선을 일직선으로 변환하여 직선의 기울기를 측정하는 과정을 통해 소수배의 심볼 타이밍 오프셋을 보상하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도:유럽형 디지털 TV, WLAN, MC-CDMA방식등에서 심볼 타이밍 동기에 사용할 수 있다.

Description

고속 심볼 타이밍 동기방법
본 발명은 OFDM(Orthgonal Frequency Division Multiplexing)변조를 이용하는 시스템의 수신기에 관한 것으로, 특히 수신되는 반송파 주파수의 동기와 심벌(혹은 샘플리이라고도 함) 타이밍의 동기를 고속화시키기 위한 고속 심볼 타이밍 동기방법에 관한 것이다.
유럽에서는 각국의 연구기관, 사업자, 기업 등이 그룹을 조직하여 복수의 지상 디지털 텔레비젼 방식의 개발을 추진하고 있다. 그리고 신호변조방식으로 모두 OFDM변조방식을 채택하고 있다. 이러한 OFDM변조방식은 많은 반송파를 사용하는 멀티캐리어(Multi-carrier), 디지털 변조방식의 일종으로서 이동체를 향한 디지털 음성 방송이나 지상 디지털 텔레비젼의 변조방식으로 유럽에서 각광받고 있다. 단일 캐리어 변조와는 달리 OFDM시스템은 전송되어지는 데이터의 변조를 위해 멀티캐리어를 사용한다. OFDM시스템은 단일 캐리어 변조방식과 비교해 볼때 다양한 장점들을 가지고 있다. 그중에서 몇가지만 소개하면 다음과 같다.
① 송신 데이터를 N개의 반송파로 분산하여 전송하기 때문에 전송 심볼 한 개의 계속 시간은 단일 캐리어 변조방식의 약 N배로 된다. 이와 같이 심볼기간이 길고 시간축에서 보호구간(guard interval)이 부가되므로 고우스트가 가해져도 전송 특성의 열화가 적다.
②데이터를 전송 대역 전체로 분산하여 전송하므로 어느 특정 주파수대에 방해 신호가 존재할 경우에도 일부의 데이터 비트만 그 영향을 받으며 인터리브와 에러정정부호에 의해서 효과적으로 특성을 개선할 수 있다.
③FFT(Fast Fourier Transform)에 의한 변복조 처리가 가능하다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 여러가지의 장점들을 가지고 있는 OFDM 시스템에 있어서 많은 연구가들은 심볼 타이밍과 반송파 주파수의 동기에 관심이 집중되어 있다. 왜냐하면 OFDM변조를 이용하는 시스템의 수신단에서는 수신된 데이터를 정상적으로 복원하기 위해 우선적으로 수신되어진 직렬데이터에서 FFT를 취하게 될 윈도우 구간과 A/D 변환을 위한 표본화 위상을 정확히 찾아야 하기 때문이다. 이와 같이 상기 윈도우 구간을 정확히 찾아내고 표본화 위상을 정확히 찾기 위한 과정을 심볼 타이밍 동기과정 이라고 말할 수 있다.
그러나 이전에 제안된 분산 파일럿을 이용하는 심볼 타이밍 복구 알고리즘들은 심볼 타이밍 복구 이전에 반송파 주파수 오프셋과 공통 위상 에러(CPE)의 보상을 요구한다. 왜냐하면 반송파 주파수 오프셋과 공통 위상 에러(CPE)가 보상되지 않은 상태에서는 이들 오차가 서로 복합적으로 OFDM 심볼에 영향을 미치기 때문에 정상적으로 전송데이터의 복구가 이루어지지 않게 된다. 따라서 이전에 제안된 심볼 타이밍 복구 알고리즘들은 도 1과 같은 과정들을 통해 심볼 타이밍의 동기를 이루어 전송데이터를 복구하였다.
도 1은 일반적인 OFDM 수신기에서 수행되는 동기처리 흐름도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면 OFDM 수신기에서는 제1단계(Ⅰ)로서 대략적 프레임 동기(Coarse Frame Sync)가 이루어지고 보호 구간 모드(Guard Interval Mode)가 검출된다. 상기 프레임 동기는 FFT처리를 위해 수신되어진 직렬데이터에서 보호구간을 배제하고 유효구간만을 취하는 과정이다. 그리고 제2단계(Ⅱ)로서 대략적(정수배)인 반송파 주파수의 동기가 이루어지고, 이어서 제3단계(Ⅲ)로서 미세(소수배)한 반송파 주파수의 동기가 이루어진다. 상기 반송파 주파수의 동기는 상기 OFDM 수신기에 구비된 반송파 주파수 동기부에 의해 이루어진다. 한편 반송파 주파수의 오프셋이 보상된후, 즉 반송파 주파수 동기가 이루어진 후에는 상기 OFDM 수신기에서 제4단계(Ⅳ)로서 심볼 타이밍 동기부의 동작에 따라 심볼(혹은 샘플) 타이밍의 동기가 이루어진다.
상술한 바와 같이 일반적인 OFDM 수신기에서는 분산 파일럿을 이용하여 심볼 타이밍의 동기를 맞추려고 할 경우에 반송파 주파수의 오프셋이 제한된 범위까지 보상된 연후에 심볼 타이밍 동기모드가 수행됨에 따라, 결과적으로 OFDM 수신기에서 수행되는 모든 동기 프로세스 완료시간이 지연되는 문제가 발생하게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 OFDM 변조를 이용하는 시스템의 수신단에서 요구되어지는 반송파 주파수의 동기와 심볼 타이밍의 동기 프로세스 완료시간을 감소시킬 수 있는 고속 심볼 타이밍 동기방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 OFDM 변조를 이용하는 시스템의 수신단에서 반송파 주파수의 동기와 심볼 타이밍의 동기를 동시에 수행함으로써 반송파 주파수의 초기 동기화시간을 단축시킬 수 있는 고속 심볼 타이밍 동기방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고속 심볼 타이밍 동기방법에 있어서,
디지털 변환된 다중 반송파 주파수내의 분산 파일럿들의 위상값을 갱신하여 오류위상천이를 제거한후, 오류위상천이 제거된 구간적인 선형직선을 일직선으로 변환하여 직선의 기울기를 측정하는 과정을 통해 정수배의 심볼 타이밍 오프셋을 보상하는 제1과정과,
정수배의 심볼 타이밍 오프셋 제거후 분산 파일럿들의 위상값을 갱신하여 오류위상천이를 제거함과 아울러 오류위상천이 제거된 구간적인 선형직선을 일직선으로 변환하여 직선의 기울기를 측정하는 과정을 통해 소수배의 심볼 타이밍 오프셋을 보상하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 OFDM수신기에서 수행되는 동기처리 흐름도.
도 2a 내지 도 2d는 분산 파일럿의 위상라인(phase-line) 변화 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM수신기에서 수행되는 동기처리 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고속 심볼 타이밍 동기장치의 블럭구성도.
도 5는 도 3중 심볼 타이밍 동기과정(Ⅳ) 처리 흐름도.
도 6a와 도 6b는 오류위상천이 제거 이전단계에서 심볼 타이밍 오프셋의 절대값 ｜n0｜ 이 1.2보다 작을 때 얻어지는 위상라인 예시도.
도 7은 오류위상천이 제거 이후단계에서 얻어지는 분산파일럿들의 위상라인 예시도.
도 8a와 도 8b는 심볼 타이밍 오프셋 절대값( ｜n0｜ ) 이 13.7이고 공통 위상 에러 kp 가 각각 -0.2π 및 0.7π일때의 분산 파일럿 위상라인 예시도.
도 9는 도 8a와 도 8b에서 예를 든 심볼 타이밍 오프셋( n0 )과 공통 위상 에러 kp 에 대하여 오류위상천이를 제거한 후에 얻어진 톱니파 모양의 구간적 선형직선 예시도.
도 10은 도 8a와 도 8b에서 예를 든 심볼 타이밍 오프셋( n0 )과 공통 위상 에러 kp 에 대하여 톱니모양의 구간적 선형직선을 일직선 형태로 변환한 후의 분산 파일럿 위상라인 예시도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 심볼 타이밍 위상 오프셋 검출을 위한 S커브 예시도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고속 심볼 타이밍 동기장치의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.
우선 분산 파일럿을 이용하여 심볼 타이밍 오프셋을 포착, 추종하려는 경우 소수배의 반송파 주파수 오프셋과 수신단에서의 공통 위상 에러(CPE)가 정확하게 보상되어 있다면, 선형적으로 증가 또는 감소하는 분산 파일럿의 위상값으로부터 심볼 타이밍의 오프셋을 추정할 수 있다. 하지만 소수배의 반송파 주파수 오프셋과 공통 위상 에러(CPE)가 보상되지 않은 상태에서는 분산 파일럿들로부터 구한 위상라인의 편차가 심하여 오류위상천이가 발생하게 된다.
이를 구체적으로 설명하면, 우선 OFDM 수신기에서의 부정확한 FFT 윈도우 타이밍은 유효구간 전반부 혹은 후반부에 위치한 보호구간의 일 부분을 포함하게 되고, 이러한 경우 심볼간 간섭이 야기된다. 상기 FFT 윈도우 타이밍 오프셋의 결과는 하기 수학식 1로 표현할 수 있다.
k : 파일럿 인덱스,
ni : 심볼 오프셋 넘버,
N: 토탈(total) 파일럿 넘버,
Ym(k;ni) : ni 심볼 오프셋을 가지는 m번째 심볼의 k번째 파일럿,
Ym(k;0) : 심볼 오프셋 없는 m번째 심볼의 k번째 파일럿,
wm(k) : FFT후 추가되는 가우스 노이즈의 k번째 주파수영역 데이터.
상기 수학식 1에서 Ym(k;ni) 와 Ym(k;0) 를 비교해 볼때 크기는 같지만 위상은 만큼 차이가 있다. 주파수영역에서 상기 위상과 관련된 복소수 값은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
FFT 윈도우가 유효구간 전반부에 위치한 보호구간의 일 부분을 포함할때 상기 위상은 시계방향으로 천이하게 되고, 상기 FFT 윈도우가 유효구간 후반부에 위치한 보호구간의 일 부분을 포함하게 되면 상기 위상은 반시계방향으로 천이하게 된다. 그리고 분산 파일럿 인덱스가 증가함에 따라서 상기 위상천이 또한 증가하게 되며, 심볼 오프셋 수가 증가할수록 상기 위상천이 또한 증가하게 된다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 상술한 기본적인 특성을 이용하여 심볼 타이밍 오프셋을 포착, 추종하기 위한 동기장치 및 방법을 제시하고자 한다.
우선 심볼 타이밍 오프셋을 예측하기 위해 수신된 각 심볼내의 분산 파일럿들로부터 분산 파일럿의 위상을 얻는다. 만약 노이즈와 반송파 주파수 오프셋이 존재하지 않는다면 심볼 타이밍 오프셋 값의 정(+), 부(-)에 따라 분산 파일럿 인덱스를 가지고 선형적으로 증가하거나 감소하는 직선을 얻을 수 있다. 도 2a 내지 도 2d는 상술한 가정하에서 얻어지는 분산 파일럿의 위상라인(phase-line) 변화 예시도를 도시한 것이다. 도 2a는 심볼 타이밍 오프셋 n0 와 공통 위상 에러 kp 가 각각 -7.0, -0.2π일때 얻어지는 분산 파일럿의 위상라인이며, 도 2b는 심볼 타이밍 오프셋 n0 와 공통 위상 에러 kp 가 각각 0.2, 0∼-0.9π일때 얻어지는 분산 파일럿의 위상라인을 보인 것이다. 그리고 도 2c는 심볼 타이밍 오프셋 n0 와 공통 위상 에러 kp 가 각각 4, -0.2π일때 도 2d는 심볼 타이밍 오프셋 n0 와 공통 위상 에러 kp 가 각각 13.7, -0.2π일때 분산 파일럿의 위상라인을 보인 것이다. 따라서 상기 위상라인의 기울기를 측정함으로써 심볼 타이밍 위상 오프셋을 얻을 수 있다.
만약 노이즈와 공통 위상 에러 kp 가 없다면 도 2a 내지 도 2d에 도시한 위상라인으로부터 용이하게 심볼 타이밍 오프셋을 예측할 수 있다. 그러나 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같은 직선 혹은 직선에 가까운 위상라인은 반송파 주파수 오프셋의 소수 부분을 완전히 보상한 연후에 가능해 진다. 반송파 주파수 오프셋이 보상되지 않은 채 유지되었을때 시간영역 데이터는 하기 수학식 2와 같이 표현되어진다.
zm(n)=xmej2πkd[n+m(N+G)]/N+jkp +wm(n)
=xm(n)ej2πkdn/Nej2πkdm(N+G)/Nejkp +wM(n)
n :1,2,...,N,
xm(n) :m번째 전송된 심볼들에서 n번째 심볼들,
zm(n) :m번째 수신된 심볼들에서 n번째 심볼들,
wm(n) :AWGN 심볼.
상기 수학식 2에서 첫번째와 두번째 지수항은 반송파 주파수의 소수부분 kd 에 기인하여 발생하고, 세번째 지수항은 국부발진기의 공통 위상 에러 kp 에 기인하여 발생한다. OFDM심볼 복구에 영향을 미치는 세개의 지수들 각각에 대하여 주목하면, 우선 첫번째 지수항은 결과적으로 반송파 상호간의 간섭을 일으키고, 두번째 지수항은 세번째 지수항 처럼 하나의 심볼에서 부반송파마다 일정한 위상이동을 가져온다. 상기 두번째 지수항과 세번째 지수항 사이의 차이는 세번째 지수항이 심볼 인덱스에 상관없이 일정한 위상이동을 가져오는 것인데 반하여, 두번째 지수항은 심볼 인덱스에 따라 선형적으로 증가하는 위상이동을 가져온다는 것이다. 심볼 타이밍 오프셋 n0 역시 반송파 주파수 오프셋 처럼 정수부분 ni 와 소수부분 nd 로 나눌 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM수신기에서 수행되는 동기처리 흐름도를 도시한 것이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고속 심볼 타이밍 동기장치의 블럭구성도를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 수신기에서는 반송파 주파수의 동기와 심볼 타이밍의 동기가 동시에 수행된다. 도 3에서 제1단계(Ⅰ)로 수행되는 대략적 프레임 동기와 보호구간 모드검출은 도 4에 도시한 블럭도의 심볼 타이밍 위상동기루프(300)내의 310과 FFT 윈도우 타이밍부(120)에서 이루어지고, 제2단계(Ⅱ)인 대략적(정수배) 반송파 주파수 동기과정은 반송파 주파수 위상동기루프(200)에서 이루어진다. 그리고 동시에 수행되는 제3단계(Ⅲ)와 제4단계(Ⅳ)의 동기과정들 각각은 상기 반송파 주파수 위상동기루프(200)와 심볼 타이밍 위상동기루프(300)에서 이루어진다.
이하 도 3에 도시한 바와 같은 동기과정들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 대략적 프레임 동기(Ⅰ)후에 잔존하는 심볼 타이밍 오프셋 n0 는 반송파 주파수 오프셋과 같이 정수부분과 소수부분으로 분할할 수 있다. 분할된 심볼 타이밍 오프셋은 하기 수학식 3과 같이 세가지의 경우로 분류할 수 있다.
n0=ni+nd,(｜ni+nd｜＞1.2),
n0=ni+nd,(｜ni+nd｜＜1.2) ,
n0=nd .
도 5는 도 3중 심볼 타이밍 동기과정(Ⅳ) 처리 흐름도를 도시한 것으로, 상세하게는 상기 수학식 3에서와 같이 세가지로 분류된 심볼 타이밍 오프셋에 따라 수행되는 동기과정을 보인 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 고속 심볼 타이밍 동기방법은 하기 수학식 4와 5에 의해서 심볼 타이밍 오프셋을 예측하고 보상할 수 있다. 하기 수학식 4와 5는 각각 도 5의 400단계와 410단계에 기재된 의미로 해석할 수 있다.
pn+1=pn+1-2π, if [c1π＜(pn+1-pn)＜2π],
pn+1=pn+1+2π , if [c-2π＜(pn+1-pn)＜-c1π] ,
pn+1=pn+1 , if [-c2π＜(pn+1-pn)＜c2π] .
pn+1=pn+1-2kπ, if (2k-1)π＜(pn+1-pn)＜(2k+1)π,
pn+1=pn+1+2kπ , if -(2k+1)π＜(pn+1-pn)＜-(2k-1)π ,
pn+1=pn+1 , if -c2π≤(pn+1-pn)≤c2π .
상기 수학식4,5에서 pn 은 n(n=,2,..,141)번째 분산 파일럿의 위상값이고, c1,c2 는 0.8에서 1.2 사이의 계수를 나타낸 것이다. 상기 수학식 4는 두가지의 기능을 가지고 있는데 첫번째는 노이즈(AWGN), 소수배의 반송파 주파수 오프셋 kd , 공통 위상 에러 kp 와, 상기 kd 와 kp 의 혼합 효과에 기인하여 발생하는 오류위상천이를 제거하는 것이다. 상기 오류위상천이는 심볼 타이밍 오프셋 n0 가 "0"에 가까운 아주 작은 값을 가지면서 상기 kd 와 kp 에 의한 위상천이가 180도에 근사하는 값을 가질때 많이 발생한다. 따라서 상기 수학식 4에서와 같이 1차적으로 n번째 분산 파일럿의 위상값( pn )과 n+1번째 분산 파일럿의 위상값( pn+1 ) 사이의 차(差)를 구하고 그 차를 임계값과 비교한다. 그리고 2차적으로 비교결과에 따라 n+1번째 분산 파일럿의 위상값( pn+1 )에 2π 또는 -2π를 가산하거나 그대로 유지함으로써 n+1번째 분산 파일럿의 위상값( pn+1 )을 갱신하여 오류위상천이를 제거하는 것이다. 그리고 갱신된 n+1번째 분산 파일럿의 위상값과 바로 다음에 위치한 n+2번째 분산 파일럿의 위상값을 상술한 것과 같은 동일한 방법으로 갱신해 나간다. 그리고 상기 수학식 4의 두번째 기능은 심볼 타이밍 오프셋의 절대값 ｜n0｜ 이 1.2보다 작을 때 발생하는 구간적 선형직선을 일직선형태로 변환하는 것이다.
도 6a와 도 6b는 오류위상천이 제거 이전단계에서 심볼 타이밍 오프셋의 절대값 ｜n0｜ 이 1.2보다 작을 때 얻어지는 위상라인 예시도를 보인 것이다. 도 6a와 도 6b에서 n0,kd 각각은 0.2와 0.35로 동일하고 단지 공통 위상 에러 kp 만이 -0.2π와 0.7π로 상이하다. 도 6a와 도 6b를 참조하면 노이즈(AWGN), 소수배의 반송파 주파수 오프셋 kd , 공통 위상 에러 kp 와, 상기 kd 와 kp 의 혼합 효과에 기인하여 오류위상천이가 발생하였다는 것을 알 수 있다. 따라서 수신된 분산 파일럿들의 위상값을 상술한 수학식 4에 따라 갱신함으로써 오류위상천이가 제거된 새로운 위상라인을 얻게 되는 것이다.
도 7은 오류위상천이가 제거된 분산파일럿들의 위상라인을 예시한 것이다. 도 7에서 n0,kd 각각은 도 6a 내지 도 6b와 같이 0.2와 0.35로 동일하다. 그리고 도 7을 참조하면 각각의 위상라인들은 파일럿 인덱스에 대하여 대략적으로 선형적인 성질을 보여주고 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 오류위상천이가 수학식 4에 의해 제거되면 도 7에서와 같이 톱니 모양의 구간적인 선형직선이 얻어지게 된다. 따라서 얻어진 구간적인 선형직선의 기울기를 측정하여 심볼 타이밍 오프셋을 예측할 수 있다. 만약 대략적인 프레임 동기후에 잔존하는 심볼 타이밍 오프셋의 절대값 ｜n0｜ 이 1.2 보다 작다면 상술한 바와 같이 상기 수학식 4만을 사용하여 심볼 타이밍 오프셋을 예측하는 것이 가능하다. 그러나 심볼 타이밍 오프셋의 절대값 ｜n0｜ 이 1.2보다 크다면 수학식 5에 의한 410단계가 추가되어야 한다.
이하 심볼 타이밍 오프셋의 절대값 ｜n0｜ 이 1.2 보다 클때의 심볼 타이밍 오프셋의 예측과정을 설명하면 다음과 같다.
도 8a와 도 8b는 심볼 타이밍 오프셋 절대값( ｜n0｜ ) 이 13.7이고 공통 위상 에러 kp 가 각각 -0.2π 및 0.7π일때의 분산 파일럿 위상라인을 보인 것이다. 도 8a와 도 8b를 참조하면, 심볼 타이밍 오프셋의 절대값( ｜n0｜ )이 1.2 보다 클 경우에 위상라인은 공통 위상 에러 kp 에 영향을 받지 않는다. 단지 심볼 타이밍 오프셋의 절대값( ｜n0｜ )이 1.2 보다 클 경우에는 위상라인이 kp 양에 따라 단지 오른쪽 혹은 왼쪽으로 이동만 될 뿐이다.
도 9는 도 8a와 도 8b에서 예를 든 심볼 타이밍 오프셋( n0 )과 공통 위상 에러 kp 에 대하여 오류위상천이를 제거한 후에 얻어진 톱니파 모양의 구간적 선형직선을 나타낸 것이다. 이와 같이 수학식 4에 의거하여 얻어지는 톱니파 모양의 구간적 선형직선은 상기 수학식 5에 의해 420단계에서 일직선형태로 변환된다. 상기 수학식 5 역시 상기 수학식 4에서와 같이 인접한 분산 파일럿들간의 위상값을 비교해 가면서 갱신해 나간다. 즉, n번째 분산 파일럿의 위상값( pn )과 n+1번째 분산 파일럿의 위상값( pn+1 ) 사이의 차(差)를 구하고 그 차를 임계값과 비교한다. 그리고 비교결과에 따라 n+1번째 분산 파일럿의 위상값( pn+1 )에 2kπ 또는 -2kπ를 가산하거나 그대로 유지함으로써 n+1번째 분산 파일럿의 위상값( pn+1 )을 갱신해 나간다.
도 10은 도 8a와 도 8b에서 예를 든 심볼 타이밍 오프셋( n0 )과 공통 위상 에러 kp 에 대하여 톱니모양의 구간적 선형직선을 일직선 형태로 변환한 후의 분산 파일럿 위상라인 예시도를 도시한 것이다. 도 10에 도시한 바와 같은 분산 파일럿의 위상라인은 수학식 5에 의해 410단계에서 얻어지며, 공통 위상 에러 kp 에 상관없이 위상라인의 기울기를 얻을 수 있다. 즉 420단계 혹은 450단계에서 심볼 타이밍 오프셋을 예측하고 보상하기 위한 S-커브를 얻기 위해 도 10에 도시한 선형직선의 기울기를 측정함으로써 도 11에 도시한 바와 같이 심볼 타이밍 오프셋을 추정하기 위한 S-커브를 얻을 수 있게 되는 것이다.
상술한 고속 심볼 타이밍 동기방법을 정래해 보면, 도 5에 도시한 바와 같이 400단계에서 수학식 4를 사용하여 일차적으로 분산 파일럿의 위상값을 갱신한다. 이에 따라 노이즈(AWGN), 소수배의 반송파 주파수 오프셋 kd , 공통 위상 에러 kp 와, 상기 kd 와 kp 의 혼합 효과에 기인하여 발생하는 오류위상천이가 제거된다. 그리고 오류위상천이가 제거된 톱니모양의 구간적인 선형직선을 420단계에서 수학식 5를 사용하여 일직선 형태로 변환시킨후, 420단계에서 상기 변환된 일직선의 기울기를 측정한다. 그리고 430단계에서 심볼 타이밍 오프셋의 절대값( ｜n0｜ )이 1.2 보다 크다면 상술한 400단계 내지 430단계를 반복수행하여 심볼 타이밍 오프셋을 보상해 나간다. 이러한 보상과정중에 심볼 타이밍 오프셋의 절대값( ｜n0｜ )이 1.2 보다 작다면 440단계에서 상기 수학식 4를 사용하여 분산 파일럿의 오류위상천이를 제거함과 아울러 톱니모양의 구간적 선형직선을 일직선형태로 변환시킨다. 이후 450단계에서 변환된 직선의 기울기를 측정하고 심볼 타이밍 오프셋을 보상한다. 이와 같이 440단계 내지 450단계의 반복수행으로 최종적으로 심볼 타이밍의 오프셋이 보상되어 심볼 타이밍의 동기가 이루어지고, 이러한 심볼 타이밍의 동기는 도 3에서와 같이 미세 반송파 주파수 동기와 함께 수행됨으로써 결과적으로 OFDM수신기에서의 초기 동기화가 고속화 될 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 반송파 주파수 동기를 위한 위상동기루프와 심볼 타이밍 동기를 위한 위상동기루프를 동시에 동작시킴으로써, 반송파 주파수의 동기과정에 소요되는 별도의 시간을 절약할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 고속 심볼 타이밍 동기방법에 있어서,
    디지털 변환된 다중 반송파 주파수내의 분산 파일럿들의 위상값을 갱신하여 오류위상천이를 제거한후, 오류위상천이 제거된 구간적인 선형직선을 일직선으로 변환하여 직선의 기울기를 측정하는 과정을 통해 정수배의 심볼 타이밍 오프셋을 보상하는 제1과정과,
    정수배의 심볼 타이밍 오프셋 제거후 분산 파일럿들의 위상값을 갱신하여 오류위상천이를 제거함과 아울러 오류위상천이 제거된 구간적인 선형직선을 일직선으로 변환하여 직선의 기울기를 측정하는 과정을 통해 소수배의 심볼 타이밍 오프셋을 보상하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 고속 심볼 타이밍 동기방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오류위상천이는 하기 수학식 6에 의해 제거됨을 특징으로 하는 고속 심볼 타이밍 동기방법.
    [c1π＜(pn+1-pn)＜2π] 이면 pn+1=pn+1-2π,
    [c-2π＜(pn+1-pn)＜-c1π] 이면 pn+1=pn+1+2π ,
    [-c2π＜(pn+1-pn)＜c2π] 이면 pn+1=pn+1 .
    pn , pn+1 각각은 n, n+1번째 분산 파일럿의 위상값,
    c1,c2 = 0.8∼1.2 사이의 계수.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오류위상천이 제거된 구간적인은 하기 수학식 7에 의해 선형직선으로 변환됨을 특징으로 하는 고속 심볼 타이밍 동기방법.
    (2k-1)π＜(pn+1-pn)＜(2k+1)π 이면 pn+1=pn+1-2kπ,
    -(2k+1)π＜(pn+1-pn)＜-(2k-1)π 이면 pn+1=pn+1+2kπ ,
    -c2π≤(pn+1-pn)≤c2π 이면 pn+1=pn+1 .
    pn , pn+1 각각은 n, n+1번째 분산 파일럿의 위상값,
    c1,c2 = 0.8∼1.2 사이의 계수.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1과정 및 제2과정은 반송파 주파수 동기와 동시 수행됨을 특징으로 하는 고속 심볼 타이밍 동기방법.
  5. 반송파 동기 추적 위상동기루프회로와 심볼 타이밍 동기 추적 위상동기루프회로를 구비하는 OFDM변조 시스템 수신기의 고속 심볼 타이밍 동기방법에 있어서,
    수신되는 다중 반송파 주파수의 대략적 프레임동기와 단일 심볼내 보호구간모드를 검출하는 제1단계와,
    상기 다중 반송파 주파수의 정수배 동기를 위해 상기 반송파 동기 추적 위상동기루프회로를 구동시키는 제2단계와,
    상기 다중 반송파 주파수의 소수배 동기와 더불어 심볼 타이밍 동기를 위한 상기 심볼 타이밍 동기 추적 위상동기루프회로를 구동시키는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 하는 고속 심볼 타이밍 동기방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제3단계는;
    디지털 변환된 다중 반송파 주파수내의 분산 파일럿들의 위상값을 갱신하여 오류위상천이를 제거한후, 오류위상천이 제거된 구간적인 선형직선을 일직선으로 변환하여 직선의 기울기를 측정하는 과정을 통해 정수배의 심볼 타이밍 오프셋을 보상하는 제1과정과,
    정수배의 심볼 타이밍 오프셋 제거후 분산 파일럿들의 위상값을 갱신하여 오류위상천이를 제거함과 아울러 오류위상천이 제거된 구간적인 선형직선을 일직선으로 변환하여 직선의 기울기를 측정하는 과정을 통해 소수배의 심볼 타이밍 오프셋을 보상하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 고속 심볼 타이밍 동기방법.
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