KR100340413B1

KR100340413B1 - 고속 무선랜의 주파수오차 초기 보상방법

Info

Publication number: KR100340413B1
Application number: KR1019990059654A
Authority: KR
Inventors: 이상문
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2002-06-12
Also published as: KR20010062909A

Abstract

본 발명은 고속 무선랜의 주파수오차 초기 보상방법에 관한 것으로, 본 발명은 첫 번째 1개의 단코드를 입력받는 제1단계; 상기 1개의 단코드를 지연시키는 제2단계; 제2단계에서 지연된 1개의 단코드에 대해서 공액복소수를 취하는 제3단계; 제3단계의 공액복소수를 취한 단코드와 두 번째 1개의 단코드간의 위상차를 제1 참조테이블을 이용하여 구하는 제4단계; 제4단계에서 구한 위상차의 전체합을 구하고, 이에 대한 평균을 구하는 제5단계; 제5단계에서 구한 주파수오차의 평균에 해당하는 위상정보를 제2 참조테이블(look-up table)에서 찾아오는 제6단계; 찾아온 위상정보를 이용하여 세 번째 단코드부터 마지막 단코드까지 위상보상을 수행하는 제7단계; 로 이루어져서, 고속 무선랜에서 참조테이블(look-up table)을 이용하여 수신신호에 대한 초기(coarse) 동기를 고속으로 수행할 수 있도록 함으로서, 고속 무선랜의 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

고속 무선랜의 주파수오차 초기 보상방법{METHOD FOR COMPENSATING FREQUENCY OFFSET FAST WIRELESS LOCAL AREA NETWORK}

본 발명은 고속 무선랜의 주파수오차 초기 보상방법에 관한 것으로, 특히 고속 무선랜에서 참조테이블(look-up table)을 이용하여 수신신호에 대한 초기(coarse) 동기를 고속으로 수행할 수 있도록 함으로서, 고속 무선랜의 성능을 향상시키도록 하는 고속 무선랜의 주파수오차 초기 보상방법에 관한 것이다.

현재, IEEE802.11에서는 2M/11M 무선랜 규격이 거의 확정되었고 802.11a에서는 최대 54Mbps까지 지원되는 고속 무선랜의 초안을 마련하였다.

도 1은 일반적인 고속 무선랜의 구성도로서, 도 1을 참조하면, 일반적으로 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 이용하는 고속무선랜은 안테나(ANT)로부터의 수신신호(5.7GHz 또는 2.4GHz)에 대한 주파수를 다운변환시키는 주파수변환부(100)와, 이 주파수변환부(100)의 출력신호에 대해서 동기를 맞춘후, 고속푸리에변화, 에러정정 및 복조를 수행하는 베이스밴드부(200)로 이루어져 있다.

상기 베이스밴드부(200)는 수신신호에 대한 위치의 틀어짐을 보상하여 초기(coarse)동기 및 미세(fine)동기를 수행하는 동기부(210)와, 고속 푸리에변환을 수행하는 FFT부(220)와, 에러정정코드를 이용하여 수신신호에 대한 에러를 정정하는 에러정정부(230)와, 마지막으로 수신신호를 복조하여 원 데이타로 복원하는 복조부(240)를 포함하고 있다.

도 2는 고속 무선랜의 수신신호의 포맷도로서, 도2를 참조하면, 고속 무선랜의 수신신호는 선두코드(preamble code)에 초기(coarse)동기를 위한 단코드(short code) 10개, 미세(fine)동기를 위한 장코드(long code) 2개를 두고, 이를 수신신호에 대한 위상의 틀어짐을 보상하는데 이용한다.

도 3은 도 1의 고속 푸리에변환(FFT) 설명을 위한 개념도로서, 도 3을 참조하면, OFDM방식은 멀티-캐리리어로 송수신하는데, 이때 수신기에서는 입력되는 직렬신호를 병렬로 변환한후 각 병렬신호와 소정의 주파수차를 갖는 발진주파수를 각각 합성하여 서브캐리어를 제거하는데, 이때 병렬신호의 각 서브캐리어의 위상이 도 3에 도시한 바와같이, 스펙트럼이 정확하게 서로 직교관계, 즉 하나의 서브캐리어가 최대값일 때, 이웃하는 다른 하나의 서브캐리어는 '0'값을 갖는 관계를 유지하는 것이 가장 중요하기 때문에, 직교주파수 디비젼 멀티플렉싱(OFDM)이라 하며, 이 OFDM을 이용하는 고속 무선랜에서는 위상이 틀어지기 시작하면 랜통신 자체가 불가능하게 된다.

이와같이 이루어진 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 이용하는 고속 무선랜에서는 위상의 틀어짐에 해당하는 주파수오차(frequency offset)를 어떻게 보상하느냐가 가장 중요한 기술내용으로서, 이 주파수오차의 보상을 위해서 도 2를 참조하여 전술한 바와같이, 10개의 단코드와 2개의 장코드를 이용한다.

그러나, 위에서 설명하고 있는 OFDM을 이용하는 고속 무선랜에서 주파수오차를 보상하는 방법에 대해서는 최근 연구진행중이며, 이에 대한 아무련 방법에 대한 기술은 알려지지 않았으며, 또한, 앞으로 고속 무선랜뿐만 아니라, 무선통신분야에서는 OFDM을 체택하게 될 것이고, 이에따라 OFDM을 이용하는 단말기에 대한 동기, 즉 주파수오차를 보상하는 방법이 필요하다.

본 발명은 상기한 제반 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 고속 무선랜에서 참조테이블(look-up table)을 이용하여 수신신호에 대한 동기를 고속으로 수행할 수 있도록 함으로서, 고속 무선랜의 성능을 향상시키도록 하는 고속 무선랜의 주파수오차 초기 보상방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 고속 무선랜의 구성도이다.

도 2는 고속 무선랜의 수신신호의 포멧도이다.

도 3은 도 1의 고속 프리에변환(FFT) 설명을 위한 개념도이다.

도 4는 본 발명에 따른 동기부(210)의 구성도이다.

도 5는 도 4의 주파수오차 보상부(211)의 위상오차 예측부(211a)의 구성도이다.

도 6은 본 발명에 따른 고속 무선랜의 주파수오차 초기 보상방법을 보이는 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

210 : 동기부 211 : 주파수오차 보상부

211a : 위상오차 예측부 211b : 위상 보상부

211a-1 : 지연부 211a-2 : 공액복소수부

211a-3 : 합성부 211a-4 : 주파수오차 합산부

211a-5 : 주파수오차 평균부 211a-6 : 위상정보 예측부

212 : 주파수오차 미세보상부

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방법은 첫 번째 1개의 단코드를 입력받는 제1단계; 상기 1개의 단코드를 지연시키는 제2단계; 제2단계에서 지연된 1개의 단코드에 대해서 공액복소수를 취하는 제3단계; 제3단계의 공액복소수를 취한 단코드와 두 번째 1개의 단코드간의 위상차를 제1 참조테이블을 이용하여 구하는 제4단계; 제4단계에서 구한 위상차의 전체합을 구하고, 이에 대한 평균을 구하는 제5단계; 제5단계에서 구한 주파수오차의 평균에 해당하는 위상정보를 제2 참조테이블(look-up table)에서 찾아오는 제6단계; 찾아온 위상정보를 이용하여 세 번째 단코드부터 마지막 단코드까지 위상보상을 수행하는 제7단계; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 고속 무선랜의 주파수오차 보상을 위한 동기부에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 동기부(210)의 구성도로서, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 고속 무선랜의 동기부(210)는 단코드를 이용하여 주파수오차를 보상하는 주파수오차 보상부(211)와, 장코드를 이용하여 주파수오차를 미세하게 보상하는 주파수오차 미세보상부(212)를 포함한다.

도 5는 도 4의 주파수오차 보상부(211)의 위상오차 예측부(211a)의 구성도로서, 도 5를 참조하면, 상기 단코드를 이용하여 주파수오차를 보상하는 주파수오차 보상부(211)는 첫 번째 1개의 단코드를 지연하는 지연부(211a-1), 지연된 단코드에 대해서 공액복소수를 취하는 공액복소수부(211a-2), 상기 공액복소수로 취해진 첫 번째 단코드 1개와 두 번째 1개의 단코드간의 위상차를 제1 참조테이블을 이용하여 구하는 합성부(211a-3), 이 합성부(211a-3)에서 구해지는 위상차를 합산하는 주파수오차 합산부(211a-4), 이 합산부(211a-4)에서 합산된 위상차에 대한 평균을 구하는 주파수오차 평균부(211a-5), 이 평균부(211a-5)에서 구한 평균에 해당하는 위상정보를 제2 참조테이블(look-up table)을 이용하여 찾아내는 위상정보 예측부(211a-6)를 포함하는 위상오차 예측부(211a)와, 상기 위상오차 예측부(211a)에서 예측한 위상정보를 이용해서 다음 세 번째 단코드부터 위상보상을 수행하는 위상 보상부(211b)를 포함한다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저, 제1단계(61)에서는 첫 번째 1개의 단코드를 입력받는데, 이 첫 번째 1개의 단코드는 16개의 샘플신호를 포함하고 있다.

제2단계(62)에서는 상기 제1단계(61)에서 입력받은 1개의 단코드를 지연시키는데, 이때 지연되는 것은 1개의 단코드에 포함되는 16개의 샘플신호가 지연되는 것이다.

제3단계(63)에서는 제2단계(62)에서 지연된 1개의 단코드에 대해서 공액복소수를 취하는데, 이는 입력되는 1개의 단코드에 포함되는 16개의 샘플신호 각각은 'f(t)=I+jQ1'(I,Q는 위상정보를 포함하고 있음)형태인데, 이를 지수함수로 표현하면, exp{jθ1}=e^jθ1이므로, 이에 공액복소수를 취하면, exp{-jθ1}이 된다.

다음, 제4단계(64)에서는 상기 제3단계(63)의 공액복소수를 취한 단코드와 두 번째 1개의 단코드간의 위상차를 제1 참조테이블을 이용하여 구하는데, 이에 대해서 이론적으로 설명을 하면, 첫 번째 1개의 단코드, 즉 exp{-jθ1}과, 두 번째 1개의 단코드, 즉 exp{jθ2}를 도5의 합성부(211a-3)에서 합성하면, exp{-jθ1}*exp{jθ2}=exp{j(θ2-θ1)}이 되므로, 결국 위상차가 구해진다.

그러나, 실제 이와같은 사인,코사인 및 탄젠트에 관련되는 계산은 디지털회로에서 많은 시간이 요한다. 예를들어, 처음에 입력되는 신호가 I=3,Q=4이고, 16번째로 입력되는 I=4,Q=5일 경우, 처음에 입력되는 샘플신호는 53°(arctan{4/3})이고, 16번째 입력되는 샘플신호는 51.34°(arctan{5/4})이므로, 실제 1.66°(53°-51.34°)이다. 이와같은 계산식에 의해 구해지는 위상차와 샘플신호(I,Q)를 대응시켜 사전에 제1 참조테이블을 마련해 두면, 첫 번째 샘플신호의 I,Q와, 16번째 샘플신호의 I,Q에 해당하는 위상차를 제1 참조테이블에서 바로 찾아올 수 있게 되어, 위상차를 고속으로 구할 수 있다.

여기서, 상기 제4단계(46)는 첫 번째 1개의 단코드에 포함되는 16개의 샘플신호와, 두 번째 1개의 단코드에 포함된 16개의 샘플신호 사이에, 첫 번째 단코드 샘플신호와 두 번째 단코드 샘플신호간의 위상차를 비교할 때, 샘플신호순으로, 즉 첫 번째 1개의 단코드의 제1 샘플신호에서 제16 샘플신호를 두 번째 1개의 단코드의 제1 샘플신호에서 제16샘플 신호를 일대일로 대응하는 샘플신호끼리의 비교하여 위상차를 구하는 것이다.

다음, 제5단계(65,66)에서는 제4단계(64)에서 샘플신호순으로 구해진 위상차(θ2-θ1=θd)에 대한 전체합, 즉 16개의 위상차를 모두 합한후, 이에 대한 평균(전체합/16)을 구한다.

그 다음, 제6단계(67)에서는 제5단계(65,66)에서 구한 위상차, 즉 주파수오차의 평균에 해당하는 위상정보를 제2 참조테이블(look-up table)에서 찾아오는데, 이 제2 참조테이블(도시생략)은 각 위상차와 위상정보(I,Q)를 서로 대응시켜 사전에 설정된 테이블로서, 이 제2 참조테이블을 이용하는 것은 디지털회로에서 사인,코사인 및 탄젠트값을 계산하는데 많은 시간이 소요되므로, 이와같이 사전에 계산하여 대응시켜 놓은 제2 참조테이블을 이용하면 고속으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

마지막으로, 제7단계(68,69)에서는 찾아온 위상정보(I.Q)를 이용하여 세 번째 단코드부터 마지막 단코드까지, 도 5에 도시한 위상보상부(211b)에서 위상보상을 수행한다.

상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 고속 무선랜에서 참조테이블(look-up table)을 이용하여 수신신호에 대한 초기(coarse)동기를 고속으로 수행할 수 있도록 함으로서, 고속 무선랜의 성능을 향상시키도록 하는 특별한 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims

첫 번째 1개의 단코드를 입력받는 제1단계;

상기 1개의 단코드를 지연시키는 제2단계;

제2단계에서 지연된 1개의 단코드에 대해서 공액복소수를 취하는 제3단계;

제3단계의 공액복소수를 취한 단코드와 두 번째 1개의 단코드간의 위상차를 제1 참조테이블을 이용하여 구하는데, 이는 첫 번째 1개의 단코드에 포함되는 16개의 샘플신호와, 두 번째 1개의 단코드에 포함된 16개의 샘플신호 사이에, 첫 번째 단코드 샘플신호와 두 번째 단코드 샘플신호간의 위상차를 샘플신호순으로 각각 구하는 제4단계;

제4단계에서 구한 위상차의 전체합을 구하고, 이에 대한 평균을 구하는 제5단계;

제5단계에서 구한 위상차, 즉 주파수오차의 평균에 해당하는 위상정보를 제2 참조테이블(look-up table)에서 찾아오는 제6단계; 및

찾아온 위상정보를 이용하여 세 번째 단코드부터 마지막 단코드까지 위상보상을 수행하는 제7단계로 이루어짐을 특징으로 하는 고속 무선랜의 주파수오차 초기 보상방법.
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