KR100443051B1 - A method for detecting initial signal of Multi carrier receive system and apparatus for performing said method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 시간영역에서의 수신신호의 크기와 자기상관치 및 상호상관치를 각각 구해 신호감지를 하고 시간영역에서 수신신호의 크기를 기준값과 비교하여 자동이득제어를 수행하며 심볼 주기의 자기상관치가 최소값인 지점을 찾아 심볼동기를 수행하도록 구성된 것으로, 전력선과 같은 공유 통신매체에서 다중반송파 수신신호에 대해 신속하게 신호감지, 자동이득제어, 심볼동기를 수행할 수 있다.The present invention relates to a method for detecting an initial signal of a multi-carrier reception system and an apparatus for performing the same. The present invention relates to a method for detecting a signal by obtaining a magnitude, autocorrelation, and cross-correlation of a received signal in a time domain. It performs automatic gain control by comparing the magnitude with the reference value and performs symbol synchronization by finding the point where autocorrelation value of symbol period is the minimum value.It detects and automatically detects multi-carrier received signal in shared communication media such as power line. Gain control and symbol synchronization can be performed.
Description
본 발명은 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력선과 같은 공유 통신매체를 통해 고속의 다중 반송파신호를 수신할 때 신속하게 초기신호 검출과정을 처리할 수 있는 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting an initial signal of a multi-carrier reception system and an apparatus for performing the same. More particularly, the present invention provides a method for quickly detecting an initial signal when a multi-carrier signal is received through a shared communication medium such as a power line. An initial signal detection method of a multi-carrier reception system capable of processing and an apparatus for performing the same.
일반적으로, 다중 반송파(Multi carrier) 시스템의 일종인 이산 멀티톤(Discrete Multi Tone; 이하, "DMT"라 약칭함) 시스템은, 복수개의 반송파를 사용하여 정보를 전송하며, 수신단에서는 샘플링(sampling)에 의해 얻어진 디지털신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; "FFT")을 이용해 복조한다.In general, a discrete multi-tone (hereinafter, abbreviated as "DMT") system, which is a kind of a multi-carrier system, transmits information by using a plurality of carriers, and sampling at a receiving end. Demodulate the digital signal obtained by using a Fast Fourier Transform (" FFT ").
이러한, DMT 시스템은, 송신단에, 대개 입력데이터를 엔코딩하는 엔코더(Encoder)와, 이 엔코더에 의해 엔코딩된 신호를 역 푸리에 변환하는 역 푸리에 변환기(Inverse Fast Fourier Transform; "IFFT")와, 이 역 푸리에 변환기를 통해 변환된 신호에 Cyclic Prefix의 길이를 설정하여 매 심볼마다 삽입하는 cyclic prefix 삽입부와, 이 cyclic prefix 삽입부로부터 출력되는 신호를 D/A변환하여 출력하는 DAC(Digital to Analog Converter)와, 이 DAC로부터 출력된 신호를 신호라인을 통해 송신하는 송신기가 구비된다.In such a DMT system, an encoder for encoding input data is usually provided to a transmitting end, an Inverse Fast Fourier Transform ("IFFT") for inverse Fourier transforming a signal encoded by the encoder, and an inverse Cyclic prefix inserter inserts every symbol by setting the length of Cyclic Prefix in the signal converted by Fourier converter, and DAC (Digital to Analog Converter) converts and outputs the signal output from this cyclic prefix inserter And a transmitter for transmitting a signal output from the DAC through a signal line.
또한, 상기 DMT 시스템은, 수신단에, 대개 신호라인을 통해 전송되어오는 신호를 수신하는 수신기와, 이 수신기를 통해 수신된 신호를 A/D 변환하여 출력하는 ADC(Analog to Digital Converter)와, 이 ADC로부터 출력되는 신호에서 Cyclic Prefix를 제거하는 Cyclic Prefix 제거부와, 이 Cyclic Prefix 제거부로부터 출력된 신호를 푸리에 변환하여 출력하는 푸리에 변환기와, 이 푸리에 변환기로부터 출력된 신호를 디코딩하는 디코더(Decoder)가 구비된다.In addition, the DMT system includes a receiver for receiving a signal, which is usually transmitted through a signal line, an ADC (Analog to Digital Converter) for A / D converting and outputting a signal received through the receiver, Cyclic Prefix remover for removing Cyclic Prefix from the signal output from ADC, Fourier transformer for Fourier transforming and outputting signal output from this Cyclic Prefix remover, Decoder for decoding the signal output from this Fourier transformer Is provided.
상기한 수신단에서 신호를 올바르게 복조하기 위해서는, 복조를 하기 이전에 수신되는 신호를 감지하는 신호감지(Physical Carrier Sense; 이하, "PCS"라 약칭함)와, 수신신호의 크기를 적당한 크기로 맞추는 자동이득제어(Automatic Gain Control; 이하, "AGC"라 약칭함)와, 푸리에 변환(FFT)을 위한 심볼 동기(Symbol Synchronization)의 처리과정을 거쳐야 한다.In order to correctly demodulate the signal at the receiving end, a signal detection (Physical Carrier Sense) (hereinafter, abbreviated as "PCS") that detects a received signal before demodulation and an automatic size of the received signal to an appropriate size are used. Automatic Gain Control (hereinafter abbreviated as "AGC") and Symbol Synchronization for Fourier Transform (FFT) must be processed.
이러한, PCS, AGC, 심볼동기는 푸리에 변환(FFT) 이전에 시간 영역에서 수행할 수도 있고 푸리에 변환(FFT) 이후에 주파수 영역에서 수행할 수도 있다.Such PCS, AGC, and symbol synchronization may be performed in the time domain before the Fourier transform (FFT) or in the frequency domain after the Fourier transform (FFT).
변복조 방식에 DMT를 사용하는 시스템 중, 전화선을 이용하여 통신을 하는 Asymmetric Digital Subscriber Lines(이하, "ADSL"이라 약칭함)을 예로 들면, 수신단에서는 우선 수신되는 신호를 감지하는 PCS를 수행해야 하는데, 대개 주파수 영역에서 특정 주파수를 감지하는 톤 감지(Tone Detection)방식을 이용한다.For example, Asymmetric Digital Subscriber Lines (hereinafter, abbreviated as "ADSL") that communicate using a telephone line in a system using DMT for modulation and demodulation method, a receiver must first perform a PCS for detecting a received signal. In general, tone detection is used to detect specific frequencies in the frequency domain.
톤 감지가 성공적으로 이루어지면 이후에 AGC를 수행하는데, 이는 시간 영역 또는 주파수 영역 어느 곳에서 수행할 수 있으나 효율적인 알고리즘을 구현키 위해 보통 시간영역에서 신호의 크기를 계산하는 방식을 많이 이용한다.If the tone detection is successful, the AGC is performed later, which can be performed in either the time domain or the frequency domain. However, in order to implement an efficient algorithm, a method of calculating the magnitude of the signal in the time domain is commonly used.
AGC를 수행한 다음에는 푸리에 변환(FFT)에 의한 신호의 복조를 위해 DMT 심볼의 경계값(boundary)을 찾는 심볼 동기를 하게 되는데, 이 역시 시간영역 또는 주파수 영역 어느 곳에서 수행해도 된다.After performing AGC, symbol synchronization is performed to find a boundary of a DMT symbol for demodulation of a signal by a Fourier transform (FFT), which may be performed in either the time domain or the frequency domain.
이때, 시간영역 알고리즘은 구현이 간단한 대신 협대역 잡음에 약한 특성이 있고, 주파수영역 알고리즘은 구현이 복잡한 대신 협대역 잡음에 강한 특성이 있다. ADSL에서는 주파수 영역 알고리즘을 많이 사용한다.In this case, the time domain algorithm is simple in implementation and weak in narrowband noise, and the frequency domain algorithm is complicated in implementation and in strong in narrowband noise. ADSL uses a lot of frequency domain algorithms.
ADSL에서 톤 감지나 심볼동기를 주파수영역에서 수행하는 가장 주요한 이유는, 전화선을 이용하는 ADSL 시스템의 특성상, 2대의 모뎀간에 포인트 투 포인트(Point To Point)방식으로 통신을 함으로써, 톤 감지, AGC 및, 심볼동기를 수행하여 일단 링크 셋업(Link Setup)이 되면 이후에는 이러한 과정 없이 데이터 전송을 지속적으로 할 수 있어서 첫 링크 셋업에 비교적 많은 시간을 할당할 수 있고, 디지털 시그널 프로세서(Digital Signal Processor; "DSP")를 사용하여 복잡한계산을 해낼 시간적 여유가 있기 때문이다.In ADSL, the most important reason for performing tone detection or symbol synchronization in the frequency domain is that the nature of the ADSL system using a telephone line enables communication between two modems in a point-to-point communication method. Once symbol setup is performed by link synchronization, data transmission can be continued without this process, so that a relatively large amount of time can be allocated to the first link setup, and a digital signal processor ("DSP") can be used. This is because you have time to perform complex calculations using ").
반면, 전력선과 같은 공유 통신매체에서는, 여러대의 모뎀이 동일한 매체를 같이 사용하기 때문에 데이터를 송수신하는 모뎀이 바뀔 때마다 PCS, AGC 및, 심볼동기를 매번 해주어야 한다.On the other hand, in a shared communication medium such as a power line, since multiple modems use the same medium, PCS, AGC, and symbol synchronization must be performed every time a modem for transmitting and receiving data is changed.
그런데, 이 시간이 길어지면 상대적으로 데이터를 전송할 시간이 짧아져서 효율적인 통신을 할 수 없으므로 단(短) 시간 내에 PCS, AGC 및, 심볼동기를 해야 한다.However, when this time is longer, the time to transmit data is relatively short, so that efficient communication cannot be performed. Therefore, PCS, AGC, and symbol synchronization must be performed within a short time.
이에Therefore
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 전력선과 같은 공유 통신매체를 통해 고속의 다중 반송파신호를 수신할 때 시간영역 처리에 의해 신호감지와 자동이득제어 및 심볼동기를 신속하게 수행할 수 있는 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described aspects, and when the multi-carrier signal of a high speed is received through a shared communication medium such as a power line, signal detection, automatic gain control, and symbol synchronization are quickly performed by time domain processing. An object of the present invention is to provide a method for detecting an initial signal of a multi-carrier reception system and an apparatus for performing the same.
도 1은 본 발명에 따른 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법을 수행하기 위한 하드웨어 장치의 개략적인 블록구성도,1 is a schematic block diagram of a hardware device for performing an initial signal detection method of a multi-carrier reception system according to the present invention;
도 2는 도 1에 도시된 수신신호 크기 계산부의 블록구성도,FIG. 2 is a block diagram illustrating a reception signal size calculator of FIG. 1; FIG.
도 3은 도 1에 도시된 수신신호 자기상관치 계산부의 블록구성도,3 is a block diagram illustrating the reception signal autocorrelation calculation unit shown in FIG. 1;
도 4는 도 1에 도시된 AGC 제어부의 블록구성도,4 is a block diagram of an AGC controller shown in FIG. 1;
도 5는 도 1에 도시된 심볼 동기 검출부의 블록구성도,FIG. 5 is a block diagram illustrating a symbol synchronization detector shown in FIG. 1;
도 6은 본 발명에 따른 신호감지, 자동이득제어, 심볼동기를 위한 수신신호 중의 프리앰블신호를 나타낸 블록도,6 is a block diagram showing a preamble signal in a received signal for signal detection, automatic gain control, and symbol synchronization according to the present invention;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법을 설명하기 위한 플로우챠트,7 is a flowchart for explaining an initial signal detection method of a multi-carrier reception system according to an embodiment of the present invention;
도 8 내지 도 14는 도 1에 도시된 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출장치의 동작예를 설명하기 위한 신호 파형도.8 to 14 are signal waveform diagrams for explaining an operation example of the initial signal detection apparatus of the multi-carrier reception system shown in FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 신호감지부 110: 수신신호 크기 계산부100: signal detection unit 110: reception signal size calculation unit
120: 수신신호 크기 비교부 130: 수신신호 자기상관치 계산부120: received signal size comparison unit 130: received signal autocorrelation calculation unit
140: 수신신호 자기상관치 비교부 144: 수신신호 상호상관치 계산부140: received signal autocorrelation comparison unit 144: received signal cross-correlation value calculation unit
148: 수신신호 상호상관치 비교부 150: 논리곱부148: received signal cross-correlation comparison unit 150: logical product
160: 신호감지신호제어부 200: 자동이득제어부160: signal detection signal control unit 200: automatic gain control unit
210: 자동이득제어기 220: 자동이득제어 초기값 설정기210: automatic gain controller 220: automatic gain control initial value setter
230: 수신신호 크기 비교기 240: 자동이득제어 신호크기 테이블메모리230: received signal size comparator 240: automatic gain control signal size table memory
250: 자동이득제어 신호 변환기 300: 심볼 동기 검출부250: automatic gain control signal converter 300: symbol synchronization detection unit
310: 제산기 320: 자기상관치 음의 기준값 비교기310: divider 320: autocorrelation negative reference value comparator
330: 피크 검출기 340: 심볼 동기 시점 변환기330: peak detector 340: symbol sync time converter
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법은, 수신신호의 크기와 시간영역의 상관치를 각각 구해 이를 각각의 설정 기준값과 비교하고 그 비교결과에 따라 신호감지 여부를 결정하는 신호감지스텝과, 상기 신호감지스텝에서 신호의 수신이 감지되면 수신신호의 한 심볼 주기로 심볼파워 크기를 설정 기준값과 비교하여 그 비교결과에 따라수신신호를 설정레벨로 조절하기 위한 자동이득제어신호를 출력하는 자동이득제어스텝 및, 상기 자동이득제어스텝에서 자동이득제어신호가 출력되면 심볼 주기의 상관치가 최소값인 시점을 찾아 심볼동기를 결정하고 결정된 심볼동기에 따른 동기신호를 출력하는 심볼동기검출스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an initial signal detection method of a multi-carrier reception system according to a preferred embodiment of the present invention obtains a correlation value between a magnitude of a received signal and a time domain and compares the result with each set reference value and according to the comparison result. A signal sensing step for determining whether a signal is detected or not, and when a signal is received in the signal sensing step, comparing the symbol power size with a set reference value at one symbol period of the received signal and adjusting the received signal to a set level according to the comparison result. The automatic gain control step of outputting the automatic gain control signal for the automatic gain control step, and the automatic gain control signal outputted from the automatic gain control step, finds a point in time at which the correlation value of the symbol period is the minimum value, and determines the symbol synchronization and obtains a synchronization signal according to the determined symbol synchronization. Characterized in that it comprises a symbol synchronous detection step to output.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법을 수행하기 위한 장치는, 수신신호의 크기와 시간영역의 상관치를 각각 구해 이를 각각의 설정 기준값과 비교하고 그 비교결과에 따라 신호감지 여부를 결정하여 신호감지신호를 출력하는 신호감지부와, 상기 신호감지부에서 신호가 감지되면 수신된 신호의 한 심볼 주기로 심볼파워 크기를 설정 기준값과 비교하여 그 비교결과에 따라 수신신호를 설정레벨로 조절하기 위한 자동이득제어신호를 출력하는 자동이득제어부 및, 상기 자동이득제어부로부터 자동이득제어신호가 출력되면 심볼 주기의 상관치가 최소값인 시점에 따라 심볼동기를 결정하여 결정된 심볼동기에 따른 동기신호를 출력하는 심볼동기검출부로 이루어진 것을 특징으로 한다.An apparatus for performing an initial signal detection method of a multi-carrier reception system according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, obtains the correlation value of the magnitude and time domain of the received signal, and compares it with the respective set reference value The signal detection unit determines whether or not to detect a signal according to the comparison result and outputs a signal detection signal, and when the signal is detected by the signal detection unit, compares the symbol power size with a set reference value at one symbol period of the received signal and compares the result with the reference value. The automatic gain control unit outputs an automatic gain control signal for adjusting the received signal to a set level according to the present invention. When the automatic gain control signal is output from the automatic gain control unit, the symbol synchronization is determined according to the point in time at which the correlation period of the symbol period is the minimum value. And a symbol synchronization detector for outputting a synchronization signal according to the determined symbol synchronization. The.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법을 수행하기 위한 하드웨어 장치의 개략적인 블록구성도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명을 수행하기 위한 하드웨어 장치는, 수신신호의 크기와 자기(自己)상관치 및 상호(相互)상관치를 각각 구해 이를 각각의 설정 기준값과 비교하고 그비교결과에 따라 신호감지 여부를 결정하여 신호감지신호를 출력하는 신호감지부(이하, "PCS부"라 약칭함)(100)와, 이 PCS부(100)로부터 신호감지신호가 출력되면 수신된 신호의 한 심볼 주기로 심볼파워 크기를 설정 기준값과 비교하여 그 비교결과에 따라 수신신호를 설정레벨로 조절하기 위한 자동이득제어신호를 출력하는 자동이득제어부(이하, "AGC 제어부"라 약칭함)(200) 및, 이 AGC 제어부(200)로부터 자동이득제어신호가 출력되면 심볼 주기의 자기상관치가 최소값인 시점에 따라 심볼동기를 결정하여 결정된 심볼동기에 따른 동기신호를 출력하는 심볼동기 검출부(300)로 구성된다.1 is a schematic block diagram of a hardware device for performing an initial signal detection method of a multi-carrier reception system according to the present invention. As can be seen with reference to the accompanying drawings, a hardware device for performing the present invention includes: Signal detection unit that calculates signal magnitude, autocorrelation value and mutual correlation value and compares them with each set reference value and determines whether to detect the signal according to the comparison result and outputs the signal detection signal (hereinafter, When the signal detection signal is output from the PCS unit 100, the symbol power magnitude is compared with the set reference value at one symbol period of the received signal, and the received signal is converted according to the comparison result. When the automatic gain control signal 200 outputs an automatic gain control signal for adjusting to a set level (hereinafter abbreviated as "AGC control part") and the automatic gain control signal is output from the AGC control part 200, Period of the auto-correlation value is determined according to the minimum of the symbol synchronization timing by the symbol synchronization comprises a detecting section 300 for outputting a synchronous signal based on the determined symbol synchronization.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 PCS부(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수신신호의 크기를 계산하는 수신신호 크기 계산부(110)와, 이 수신신호 크기 계산부(110)에 의해 계산된 수신신호의 크기를 설정 기준값과 비교하는 수신신호 크기 비교부(120)와, 수신신호의 자기상관치를 계산하는 수신신호 자기상관치 계산부(130)와, 이 수신신호 자기상관치 계산부(130)에 의해 계산된 수신신호의 자기상관치를 설정 기준값과 비교하는 수신신호 자기상관치 비교부(140)와, 수신신호의 상호상관치를 계산하는 수신신호 상호상관치 계산부(144)와, 이 수신신호 상호상관치 계산부(144)에 의해 계산된 수신신호의 상호상관치를 설정 기준값과 비교하는 수신신호 상호상관치 비교부(148)를 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the PCS unit 100, as shown in Figure 1, the received signal size calculation unit 110 for calculating the size of the received signal, and the received signal size calculation unit 110 A received signal magnitude comparison unit 120 for comparing the magnitude of the received signal calculated by the reference value with a set reference value, a received signal autocorrelation value calculation unit 130 for calculating the autocorrelation value of the received signal, and the received signal autocorrelation A received signal autocorrelation value comparator 140 for comparing the autocorrelation value of the received signal calculated by the value calculator 130 with a set reference value, and a received signal cross-correlation value calculator 144 for calculating the cross-correlation value of the received signal. And a received signal cross-correlation comparison unit 148 for comparing the cross-correlation value of the received signal calculated by the received signal cross-correlation calculation unit 144 with a set reference value.
또, PCS 부(100)는, 수신신호 크기 비교부(120)로부터 출력된 값과 수신신호 자기상관치 비교부(140)로부터 출력된 값을 논리곱하여 출력하는 논리곱부(and gate)(150)와, 이 논리곱부(150)로부터 출력된 신호, 상호상관치 비교부(148)로부터 출력된 값 및 별도의 상위제어기로부터 입력되는 제어신호(Virtual Carrier Sense; 이하, "VCS 신호"라 칭함)에 따라 신호감지신호(이하, "PCS 신호"라 칭함)를 출력하는 신호감지신호 제어부(이하, "PCS 신호 제어부"라 칭함)(160)를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the PCS unit 100 performs an AND gate 150 for logically multiplying a value output from the received signal magnitude comparison unit 120 and a value output from the received signal autocorrelation comparison unit 140. And a signal output from the logical product 150, a value output from the cross-correlation comparison unit 148, and a control signal (Virtual Carrier Sense; hereinafter referred to as a "VCS signal") input from a separate upper controller. Accordingly, a signal detection signal controller (hereinafter referred to as "PCS signal controller") 160 for outputting a signal detection signal (hereinafter referred to as "PCS signal") may be configured.
여기서, 상기 PCS 신호 제어부(160)는 자기상관치 비교부(140)에 의해서 자기상관치가 높은 신호가 들어왔다고 판단되는 시점 이후 설정된 일정시간 이내에 논리곱부(150)를 통해 설정횟수(예컨대, 5∼10회 정도)만큼 신호가 입력되는 경우에 한해 PCS 신호를 출력하고, 상기한 상위제어기로부터 입력되는 VCS신호에 의해 PCS신호의 출력을 중단한다.Here, the PCS signal controller 160 sets the number of times (for example, 5 to 5) through the logical multiplication unit 150 within a predetermined time set after the time when the autocorrelation comparison unit 140 determines that a high autocorrelation signal is input. PCS signal is outputted only when a signal is inputted by about 10 times), and the output of the PCS signal is stopped by the VCS signal inputted from the host controller.
또, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기한 수신신호 크기 계산부(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 수신신호를 제곱하는 제곱기(111)와, 이 제곱기로부터 출력되는 값을 한 심볼 지연시키는 심볼 지연기(112)와, 이 심볼 지연기(112)로부터 한 심볼 지연되어 출력되는 값을 제곱기(111)로부터 출력되는 값으로 감산하는 감산기(113)와, 이 감산기로부터 출력되는 값을 누적시켜 출력하는 누적기(114)로 구성될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the received signal magnitude calculating unit 110, as shown in Figure 2, the squarer 111 for squaring the received signal and the value output from the squarer A symbol delay unit 112 for delaying one symbol, a subtractor 113 for subtracting a value output from the symbol delay unit 112 with a symbol delay, and a subtractor 113 for subtracting the value output from the squarer 111; The accumulator 114 may accumulate and output an output value.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기한 수신신호 자기상관치 계산부(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 수신신호를 한 심볼 지연시키는 심볼 지연기(131)와, 수신신호와 심볼 지연기(131)를 통해 한 심볼 지연된 수신신호를 곱셈하는 승산기(132)와, 이 승산기(132)로부터 출력되는 값을 한 심볼 지연시키는 심볼 지연기(133)와, 승산기(132)로부터 출력되는 값과 심볼 지연기(133)로부터 출력되는 값을 감산하는 감산기(134)와, 이 감산기(134)로부터 출력되는 값을 누적하는 누적기(135)로 구성될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the received signal autocorrelation calculation unit 130, as shown in Figure 3, the symbol delay unit 131 for delaying the received signal by one symbol, and the received signal And a multiplier 132 for multiplying a received signal delayed by one symbol through a symbol delayer 131, a symbol delayer 133 for delaying a value output from the multiplier 132 by one symbol, and a multiplier 132. A subtractor 134 subtracts the output value and the value output from the symbol delay unit 133, and an accumulator 135 accumulates the value output from the subtractor 134.
그리고, 상호상관치 계산부(144)는 일반적인 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용하여 구현할 수 있으므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다. 다만, 참고적으로 부연컨대, 상호상관치 계산부(144)를 일반적인 형태의 FIR 필터로 구현할 경우 한 심볼 길이 만큼의 탭수를 가지는 FIR 필터가 되어서 하드웨어의 크기가 너무 커짐에 따라 실제적으로 구현하기가 곤란할 수도 있으므로, 이 경우 수신신호의 부호만을 이용하여 상호 상관치를 구하는 등의 간략한 방법을 이용하는 것이 바람직하다.In addition, since the cross-correlation calculation unit 144 may be implemented using a general finite impulse response (FIR) filter, a separate description thereof will be omitted. For reference, however, when the cross-correlation calculation unit 144 is implemented as a general type FIR filter, it becomes an FIR filter having a tap number of one symbol length, so that it is difficult to actually implement it as the hardware size becomes too large. In this case, it is preferable to use a simple method such as obtaining a cross-correlation value using only the sign of the received signal.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 AGC 제어부(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 자동이득제어기(210)와 자동이득제어 초기값 설정기(220)와 수신신호크기 비교기(230)와 자동이득제어 신호크기 테이블 메모리(240) 및 자동이득제어 신호 변환기(250)를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the AGC control unit 200, as shown in Figure 4, the automatic gain controller 210, automatic gain control initial value setter 220 and the received signal size comparator ( 230, the automatic gain control signal size table memory 240, and the automatic gain control signal converter 250.
상기 자동이득제어기(이하, "AGC 제어기"라 칭함)(210)는, PCS 부(100)로부터 PCS 신호가 입력되면 수신신호의 크기 비교를 지시하고 자동이득제어신호(이하, "AGC 제어신호"라 칭함)의 출력을 지시하는 제어신호를 각각 출력함과 더불어 별도의 상위 제어기(도시되지 않음)로부터 입력되는 VCS 신호에 의해 주어지는 값의 AGC신호를 출력하도록 지시하는 제어신호를 발생한다.The automatic gain controller (hereinafter referred to as "AGC controller") 210 instructs the comparison of the magnitude of the received signal when the PCS signal is input from the PCS unit 100, and the automatic gain control signal (hereinafter referred to as "AGC control signal"). And a control signal instructing to output an AGC signal having a value given by a VCS signal input from a separate upper controller (not shown).
여기서, 자동이득제어기(210)는 AGC에 대한 정확성을 높이기 위해 한 심볼 주기마다 설정횟수(예컨대, 2∼3회 정도)만큼 수신신호의 크기 비교를 지시하고 자동이득제어신호의 출력을 지시하는 제어신호를 출력하는 것이 바람직하다.Herein, the automatic gain controller 210 instructs to compare the magnitude of the received signal by a set number of times (for example, 2 to 3 times) for each symbol period to increase the accuracy of the AGC, and to control the output of the automatic gain control signal. It is desirable to output a signal.
상기 자동이득제어 초기값 설정기(220)는 AGC 제어기(210)로부터 인가되는 제어신호에 따라 별도의 상위 제어기(도시되지 않음)로부터 입력되는 VCS 신호에 의해 주어지는 값의 AGC 초기값을 자동이득제어 신호 변환기(250)로 인가한다.The automatic gain control initial value setter 220 automatically controls the AGC initial value of a value given by a VCS signal input from a separate upper controller (not shown) according to a control signal applied from the AGC controller 210. To the signal converter 250.
상기 수신신호 크기 비교기(230)는 AGC 제어기(210)로부터 인가되는 제어신호에 따라 PCS 부(100)의 수신신호 크기 계산부(110)로부터 입력되는 수신신호의 크기 값을 테이블 메모리(Table Memory)(240)에 저장되어 있는 설정 기준값과 비교하여 그 비교결과에 따라 미리 설정된 AGC 값을 자동이득제어 신호 변환기(250)로 인가한다.The received signal size comparator 230 stores the magnitude value of the received signal input from the received signal size calculator 110 of the PCS unit 100 according to a control signal applied from the AGC controller 210. The AGC value, which is set in advance, is applied to the automatic gain control signal converter 250 according to the comparison result compared with the setting reference value stored in the 240.
여기서, 테이블 메모리(240)에 저장되어 있는 설정 기준값은 필요에 따라 변화시킬 수 있어 유연성을 높일 수 있다.Here, the setting reference value stored in the table memory 240 can be changed as necessary, thereby increasing flexibility.
상기 자동이득제어 신호 변환기(이하, "AGC 신호 변환기"라 칭함)(250)는 AGC 제어기(210)로부터 인가되는 제어신호에 따라 AGC 초기값 설정기(220)로부터 인가되는 AGC 초기값 또는 수신신호 크기 비교기(230)로부터 인가되는 AGC 값에 상응하게 수신신호의 레벨을 조절하기 위한 자동이득제어신호(이하, "AGC 제어신호"라 칭함)를 출력한다.The automatic gain control signal converter (hereinafter referred to as an "AGC signal converter") 250 is an AGC initial value or received signal applied from the AGC initial value setter 220 according to a control signal applied from the AGC controller 210. An automatic gain control signal (hereinafter referred to as an "AGC control signal") for adjusting the level of the received signal corresponding to the AGC value applied from the magnitude comparator 230 is output.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 심볼 동기 검출부(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제산기(310)와 자기상관치 음의 기준값 비교기(320)와 피크 검출기(330) 및 심볼 동기 시점 변환기(340)를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the symbol synchronization detector 300, as shown in Figure 5, the divider 310, the negative reference value comparator 320 and the peak detector 330 And a symbol sync time converter 340.
상기 제산기(310)는, PCS부(100)의 수신신호 자기상관치 계산부(130)로부터구해진 수신신호의 자기상관치를 PCS부(100)의 수신신호 크기 계산부(110)로부터 구해진 수신신호의 크기 값으로 나누어 출력하고, 상기 자기상관치 음의 기준값 비교기(320)는 PCS부(100)로부터 인가되는 PCS신호에 따라 제산기(310)로부터 출력된 값을 미리 설정된 음(negative)(-)의 기준값과 비교하여 그 비교결과에 따른 비교결과값을 출력한다.The divider 310 obtains the received signal obtained from the received signal magnitude calculating unit 110 of the PCS unit 100 from the autocorrelation value of the received signal obtained from the received signal autocorrelation calculating unit 130 of the PCS unit 100. The reference value comparator 320 of the autocorrelation negative value is output by dividing the value output from the divider 310 according to the PCS signal applied from the PCS unit 100. Compare with the reference value of) and output the comparison result value according to the comparison result.
상기 피크 검출기(330)는 자기상관치 음의 기준값 비교기(320)로부터 출력되는 비교결과값에 따라 제산기(310)로부터 출력된 값에서 음(-)의 피크치(Peak Level)를 검출하여 그에 상응하는 검출신호를 출력한다.The peak detector 330 detects a negative peak level from a value output from the divider 310 according to the comparison result value output from the autocorrelation negative reference value comparator 320 and corresponds to the peak value. Outputs a detection signal.
여기서, 피크 검출기(330)는, 일정한 검색 주기(예컨대, 1/2 심볼 주기 정도)동안 음(-)의 피크치를 검출한다.Here, the peak detector 330 detects a negative peak value for a predetermined search period (for example, about 1/2 symbol period).
상기 심볼동기 시점 변환기(340)는 피크 검출기(330)로부터 피크치 검출신호가 출력된 시점을 기준으로 심볼 동기 시점을 변환하기 위한 동기신호를 출력한다.The symbol synchronization timing converter 340 outputs a synchronization signal for converting the symbol synchronization timing based on the timing at which the peak value detection signal is output from the peak detector 330.
도 6은 본 발명에 따른 신호감지, 자동이득제어, 심볼동기를 위한 수신신호 중의 프리앰블신호를 나타낸 블록도로서, 신호감지, 자동이득제어, 심볼동기를 위한 수신신호에는 데이터의 앞부분에 동도면에 도시된 바와 같은 프리앰블(preamble)이 존재하게 된다. 여기서, "N-TRAIN"은 "TRAIN"을 180도 위상반전시킨 신호로서, 시간영역에서 보면 "TRAIN"에 "-1"을 곱한 것과 같은 신호이다.FIG. 6 is a block diagram showing a preamble signal among received signals for signal detection, automatic gain control, and symbol synchronization according to the present invention. FIG. There is a preamble as shown. Here, "N-TRAIN" is a signal in which "TRAIN" is phase-inverted by 180 degrees. In the time domain, "N-TRAIN" is a signal obtained by multiplying "TRAIN" by "-1".
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 스텝(S2)∼스텝(S40)까지는 PCS과정을 나타내었고, 스텝(S50)∼스텝(S75)까지는 AGC 과정을 나타내었으며, 스텝(S80)∼스텝(S110)까지는 심볼동기 과정을 나타내었는 바, 본 발명에 따른 다중 반송파 수신 시스템의 초기신호 검출방법에 대해 상기한 도 1 내지 도 5의 하드웨어 장치를 참조하여 설명하기로 한다.7 is a flowchart illustrating a method for detecting an initial signal of a multi-carrier reception system according to an exemplary embodiment of the present invention. Steps S2 to S40 show the PCS process, and steps S50 to S40. The AGC process is shown up to (S75), and the symbol synchronization process is shown from step S80 to step S110. The method for detecting an initial signal of the multi-carrier reception system according to the present invention is described with reference to FIGS. This will be described with reference to the hardware device.
먼저, 본 발명에 따른 PCS는, DMT 심볼단위로 동일한 데이터가 송신되는 수신신호의 프리앰블 구간에서 시간영역의 수신신호의 크기및 자기상관치와 상호상관치를 이용한다. 즉, 상호 상관치가 소정의 기준값 이상인 경우, 설정된 일정시간이내에 신호크기가 소정의 기준값 이상이고, 자기상관치가 소정의 기준값 이상이면 신호가 수신된 것으로 감지한다. 단, 신호크기와 자기상관치는 한 심볼주기를 기준으로 계산하고, 신호크기와 자기상관치가 동시에 각각의 설정 기준값을 설정횟수(n)만큼 연속으로 초과하면, 신호가 수신된 것으로 감지한다. 예컨대, 설정횟수(n)는 대략 5∼10회 정도인 것이 바람직하다.First, the PCS according to the present invention uses a correlation between the magnitude and autocorrelation of the received signal in the time domain in the preamble section of the received signal in which the same data is transmitted in units of DMT symbols. That is, when the cross-correlation value is greater than or equal to the predetermined reference value, if the signal size is greater than or equal to the predetermined reference value and the autocorrelation value is greater than or equal to the predetermined reference value, the signal is received. However, the signal magnitude and autocorrelation value are calculated based on one symbol period, and when the signal magnitude and autocorrelation value continuously exceed each set reference value by a set number n, it is detected that a signal is received. For example, the setting frequency n is preferably about 5 to 10 times.
보다 상세하게 설명하면, 신호가 수신되면, PCS부(100)에서 수신신호의 상호상관치와 자기상관치 및 수신신호의 크기를 구하고, 구해진 수신신호의 상호상관치를 설정 기준값(ref0)과 비교하여 수신신호의 상호상관치가 상기 설정 기준값(ref0)보다 큰지를 판단한다(S2).In more detail, when a signal is received, the PCS unit 100 calculates the cross-correlation value of the received signal, the auto-correlation value, and the magnitude of the received signal, and compares the obtained cross-correlation value with the set reference value ref0. It is determined whether the cross-correlation value of the received signal is larger than the set reference value ref0 (S2).
상기 스텝(S2)에서의 판단결과, 수신신호의 상호상관치가 설정 기준값(ref0)보다 크면 PCS부(100)에서는 내장된 타이머(도시되지 않았음)를 리셋(reset)하여 시간을 계수하고(S4), 현재까지 계수된 시간을 체크하여 체크된 현재시간이 설정시간을 경과하였는지를 판단한다(S6). 이때, 체크된 현재시간이 설정시간을 경과하였으면 신호가 수신되지 않은 것으로 간주하여 상기 스텝(S2)로 되돌아간다.As a result of the determination in step S2, if the correlation value of the received signal is larger than the set reference value ref0, the PCS unit 100 resets the built-in timer (not shown) to count the time (S4). In step S6, it is determined whether the checked current time has passed the set time by checking the counted time. At this time, if the checked current time has passed the set time, it is assumed that no signal is received and the flow returns to the step S2.
만약, 상기 스텝(S60)에서의 판단결과 체크된 현재시간이 설정시간을 경과하지 않은 경우에는, PCS부(100)에서 상기에서 미리 구해진 수신신호의 크기를 소정의 설정 기준값(ref1)과 비교하여 수신신호의 크기가 상기 설정 기준값(ref1)보다 큰지를 판단함과 더불어(S10), 상기에서 미리 구해진 자기상관치를 소정의 설정 기준값(ref2)과 비교하여 수신신호의 크기가 상기 설정 기준값(ref2)보다 큰지를 판단한다(S20).If the current time checked as the result of the determination in step S60 does not pass the setting time, the magnitude of the received signal obtained in advance by the PCS unit 100 is compared with a predetermined setting reference value ref1. It is determined whether the magnitude of the received signal is larger than the set reference value ref1 (S10), and the magnitude of the received signal is compared with the predetermined set reference value ref2 by comparing the previously obtained autocorrelation value with the set reference value ref2. It is determined whether it is larger than S20.
여기서, 수신신호의 크기를 계산하는 수식은 하기의 수학식 1에 도시된 바와 같은데, 이 수학식 1을 그대로 하드웨어로 구현하기 위해서는 하드웨어의 복잡성(Complexity)이 증가하므로, 수학식 1로부터 유도된 하기의 수학식 2를 이용하면 보다 간단한 하드웨어의 구성으로 수신신호의 크기를 계산할 수 있다.Here, the equation for calculating the magnitude of the received signal is as shown in Equation 1 below. In order to implement Equation 1 as hardware, the complexity of the hardware increases, so that Equation 1 is derived from Equation 1 below. Using Equation 2, the size of the received signal can be calculated with a simpler hardware configuration.
참고적으로, 도 2에 도시된 수신신호 크기 계산부는, 하기의 수학식 2를 하드웨어로 구현한 것이다.For reference, the received signal magnitude calculator shown in FIG. 2 implements Equation 2 below in hardware.
상기 수학식 1 및 2에서, Psymbol은 수신신호의 심볼 크기이고, Sk는 수신신호이며, N 은 심볼당 샘플(sample) 수로서 512 포인트의 고속푸리에변환기를 사용하는 경우 512의 값을 갖는다.In Equations 1 and 2, P symbol is a symbol size of a received signal, S k is a received signal, and N is a number of samples per symbol. .
그리고, 수신신호의 자기상관치를 계산하는 수식은 하기의 수학식 3과 같다.The equation for calculating the autocorrelation value of the received signal is shown in Equation 3 below.
상기 수학식 3에서, Csymbol은 수신신호의 자기상관치이다.In Equation 3, C symbol is an autocorrelation value of a received signal.
다중 반송파 시스템에서 초기 신호검출에 이용하는 상관치는 a) 연속적으로 수신되는 2 심볼간의 자기상관치, b) 수신되는 심볼과 미리 설정된 값간의 상호상관치중의 어느 하나를 선택하여 이용할 수 있다. 연속적으로 수신되는 2 심볼간의 상관치를 구하는 방법은 채널 왜곡 및 백색잡음(AWGN)에 강한 반면 RFI(Radio Frequency Interference) 같은 협대역 잡음에는 약한 특성이 있고, 수신된 심볼과 미리 설정된 값간의 상관치를 구하는 방법은 협대역 잡음에는 강하나 채널 왜곡 및 백색잡음에는 강한 특성이 있으므로, 사용 환경에 따라 상기한 2가지의 상관치 구하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 구현할 수 있다. 하지만 본 발명에서는 각각의 상관치를 이용할 경우 신호 감지를 잘못할 가능성이 많으므로 각각의 문제점을 보완하기 위하여 두가지 상관치를 모두 구하여 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.The correlation value used for the initial signal detection in the multi-carrier system may be used by selecting one of a) autocorrelation value between two consecutively received symbols and b) cross-correlation value between the received symbol and a preset value. The method of obtaining the correlation value between two consecutively received symbols is strong in channel distortion and white noise (AWGN), while it is weak in narrowband noise such as radio frequency interference (RFI), and the correlation between the received symbol and a predetermined value is obtained. Since the method is strong in narrowband noise but strong in channel distortion and white noise, it can be implemented by selecting any one of the above two methods of obtaining correlations according to the usage environment. However, in the present invention, there is a high possibility that signal detection is incorrect when each correlation value is used, and thus, a case in which both correlation values are obtained and used to solve each problem will be described as an example.
PCS부(100)에서는, 상호상관치가 설정 기준값 이상이면 설정시간동안 자기상관치와 수신신호의 크기를 비교한다. 상기 스텝(S10, S20)에서 수신신호의 크기와 자기상관치 중 어느 한쪽이라도 설정 기준값의 이하값이면 카운터 값을 "0"으로 한다(S25).The PCS unit 100 compares the autocorrelation value and the magnitude of the received signal during the set time when the cross-correlation value is equal to or greater than the set reference value. If either of the magnitude of the received signal and the autocorrelation value is less than or equal to the set reference value in steps S10 and S20, the counter value is set to "0" (S25).
PCS부(100)에서는, 상기 스텝(S10, S20)에서 수신신호의 크기와 자기상관치가 각각의 기준값(ref1, ref2)을 모두 초과하는 경우에 현재 카운터 값을 체크하여 체크된 카운터 값이 n-1인지를 판단하고(S30), 판단결과 현재의 카운터 값이 n-1이 아니면 현재의 카운터 값에 "1"을 증가시킨다(S35). 여기서, 상기 "n"은 설정횟수이다.In the PCS unit 100, when the magnitude and autocorrelation of the received signal exceed the respective reference values ref1 and ref2 in the steps S10 and S20, the counter value checked by checking the current counter value is n−. It is determined whether it is 1 (S30), and if the current counter value is not n-1 as a result of determination, it increments "1" to the current counter value (S35). Here, "n" is a setting frequency.
상기 스텝(S30)에서, 체크된 카운터 값이 n-1인 경우에는 수신신호의 크기와 자기상관치가 각각의 기준값(ref1, ref2)을 동시에 연속적으로 n번만큼 초과한 경우이므로 PCS부(100)에서는 신호가 감지된 것으로 판단하여 PCS신호를 AGC 제어부(200) 및 심볼동기 검출부(300)로 인가한다(S40). 하지만 설정시간이 지나는 동안 스텝(S30)의 조건을 만족하지 못하면 자기상관치를 잘못 감지한 것으로 판단하여 PCS부(100)는 다시 자기상관치를 비교하는 스텝(S20)으로 되돌아간다. 이때, 스텝(S35)와 스텝(S6), 스텝(S10)을 거치게 됨은 물론이다.In the step S30, when the checked counter value is n-1, since the magnitude of the received signal and the autocorrelation value exceed the respective reference values ref1 and ref2 at the same time by n times, the PCS unit 100 In operation S40, the PCS signal is determined to be detected by the AGC controller 200 and the symbol synchronization detector 300. However, if the condition of step S30 is not satisfied during the set time, it is determined that the autocorrelation value is incorrectly detected, and the PCS unit 100 returns to step S20 for comparing the autocorrelation value again. At this time, it goes without saying that step S35, step S6, and step S10 are performed.
본 발명에 따른 AGC는, PCS신호가 출력된 다음 수행되는데, 수신된 신호의 한 심볼 크기를 미리 설정된 테이블의 값과 비교하여, 이 비교결과에 의해 수신된 신호의 크기를 판별하고 판별된 수신신호의 크기에 따라 AGC 값을 결정한다.The AGC according to the present invention is performed after the PCS signal is output, and compares the size of one symbol of the received signal with a value of a preset table, and determines the size of the received signal based on the comparison result and determines the received signal. Determine the AGC value according to the size of.
여기서, 상기 테이블의 값은 수신 신호 파워의 왜곡 등을 고려하여 정해지게 된다.Here, the value of the table is determined in consideration of the distortion of the received signal power.
이때, AGC는 정확성을 높이기 위해 설정횟수(m)만큼 반복적으로 수행하는 것이 바람직하고, 또, AGC 값의 변화될 때 심볼 파워가 업데이트(update)되어야 하고 수신신호의 파동이 발생되는 것을 고려할 때 수신신호의 심볼을 한 심볼 주기정도지연시켜 테이블의 값과 비교하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to perform AGC repetitively as many times as the set number (m) in order to increase the accuracy, and when considering that the power of the symbol should be updated when the AGC value is changed and the wave of the received signal is generated It is desirable to delay the symbol of the signal by one symbol period and compare it with the values in the table.
수신신호가 수신되기 이전의 초기 AGC값은 별도의 상위 제어기로부터의 제어신호에 따라 주어지는 값이 출력되는데, 이러한 초기값은 채널의 상황에 맞게 유동적으로 변경하는 것이 바람직하다.The initial AGC value before the reception signal is received is a value given according to a control signal from a separate upper controller, and this initial value is preferably changed flexibly according to the channel situation.
보다 상세하게 설명하면, AGC 제어부(200)에서는 PCS부(100)로부터 PCS신호가 입력되면 PCS부(100)에서 계산되어 입력되는 수신신호의 크기 값에 대해 한 심볼주기를 지연하여 미리 설정된 테이블의 기준값(ref3)과 비교한다(S50).In detail, the AGC controller 200 delays one symbol period with respect to the magnitude value of the received signal calculated by the PCS unit 100 when the PCS signal is input from the PCS unit 100. It compares with the reference value ref3 (S50).
AGC 제어부(200)에서는 초기에는 별도의 상위 제어기로부터 입력되는 VCS신호에 따라 주어지는 초기값의 AGC 제어신호를 출력하고 상기 스텝(S50)에서의 비교결과를 이용해서 수신신호와 미리 설정된 적절한 수신신호의 크기와의 차이를 구하여 이를 조절할 수 있는 값의 AGC 제어신호를 출력한다(S60).The AGC control unit 200 initially outputs an AGC control signal of an initial value given according to a VCS signal input from a separate upper controller, and uses the comparison result in step S50 to compare the received signal with a suitable preset reception signal. Obtaining the difference with the magnitude and outputs an AGC control signal of a value that can be adjusted (S60).
AGC 제어부(200)에서는 AGC 제어신호를 출력한 다음 현재의 카운터 값을 체크하여 체크된 현재의 카운터 값이 m-1인지를 판단하여(S70), 판단결과 현재의 카운터 값이 m-1이 아니면 현재의 카운터 값에 "1"을 증가시킨 다음(S75), 상기 스텝(S50)으로 되돌아감으로써 카운터 값이 m-1이 될 때까지 상기한 스텝(S50∼S70)을 반족적으로 수행한다.The AGC controller 200 outputs an AGC control signal and then checks the current counter value to determine whether the checked current counter value is m-1 (S70), and if the current counter value is not m-1, as a result of the determination. After increasing " 1 " to the current counter value (S75), the process returns to step S50, and the above-described steps S50 to S70 are semi-permanently performed until the counter value reaches m-1.
즉, 설정횟수인 m번만큼 AGC를 수행함으로써, 정확성을 높이게 된다.That is, the accuracy of the AGC is increased by m times of setting times.
다음으로, 본 발명에 따른 심볼 동기는, AGC가 끝난 다음에 수행되는데, 상기한 도 6에 도시된 바와 같은 수신신호의 프리앰블에 의하여 심볼의 자기상관치가 최소값(negative peak)이 될 때를 찾아 동기 시점을 알아낸다.Next, the symbol synchronization according to the present invention is performed after the end of the AGC, and finds and synchronizes when the autocorrelation value of the symbol becomes a minimum by the preamble of the received signal as shown in FIG. Find out the time.
수신신호의 자기상관치는 프리앰블신호가 수신될 때 차츰 증가하여 양(positive)(+)의 값으로 일정한 값을 유지하다가 프리앰블 중 "N-TRAIN"을 1개 수신하였을 때 음(negative)(-)의 최소값을 가지게 된다.The autocorrelation value of the received signal gradually increases when the preamble signal is received, maintains a constant value at a positive value, and is negative when one "N-TRAIN" of the preamble is received. It will have the minimum value of.
상기한 음(-)의 최소값을 찾기 위해서는 일정한 서치 윈도(search window)를 정해야 하는데, 이를 위하여 자기상관치가 음(-)의 기준값보다 작은 경우 이 시점으로부터 음(-)의 최소값을 찾기 시작하여 설정시간(예컨대, 1/2 심볼주기 정도)동안 계속하게 된다.In order to find the minimum value of the negative (-), a certain search window must be determined. For this, if the autocorrelation value is smaller than the negative reference value, the minimum value of the negative value is started from this point. It continues for a period of time (e.g., about half a symbol period).
이러한, 서치 윈도 내에서의 음(-)의 최소값인 위치에 의해 심볼 동기의 위치를 알 수 있게 된다.The position of the symbol synchronization can be known by the position of the negative minimum value in the search window.
보다 상세하게 설명하면, 심볼동기 검출부(300)에서는 PCS부(100)로부터 PCS신호가 출력되는지를 체크하여(S80), PCS 신호가 출력되지 않으면 심볼동기 제어를 하지 않게 되며, PCS부(100)에서는 카운터 값을 "0"으로 설정하여 다시 신호감지 즉, PCS를 수행하게 된다.In more detail, the symbol synchronization detector 300 checks whether the PCS signal is output from the PCS unit 100 (S80), and if the PCS signal is not output, symbol synchronization control is not performed. Sets the counter value to "0" to perform signal detection, that is, PCS.
만약, 상기 스텝(S80)에서 PCS부(100)로부터 PCS신호가 출력되면, 심볼동기 검출부(300)에서는 PCS부(100)에서 계산되어 입력되는 수신신호의 자기상관치를 미리 설정되어 있는 음(-)의 기준값(ref4)과 비교한다(S90).If the PCS signal is output from the PCS unit 100 in the step S80, the symbol synchronization detector 300 sets the autocorrelation value of the received signal calculated and input by the PCS unit 100 in advance. Is compared with a reference value ref4 of step S90.
여기서, 심볼동기 검출부(300)로 입력되는 자기상관치는, 채널 상황에 따라 수신신호 크기가 변동되는 것을 보완하기 위해, 수신신호의 크기로 나누어 표준화(normalize)한 다음 음(-)의 기준값(ref4)와 비교하는 것이 바람직하다.(도 5의 심볼동기 검출부의 구성 참조)In this case, the autocorrelation value input to the symbol synchronization detector 300 is normalized by dividing the received signal size to compensate for the change in the received signal size according to the channel condition, and then negative (ref4). ) Is preferably compared to (see the configuration of the symbol synchronization detector of FIG. 5).
상기 스텝(S90)에서 수신신호의 자기상관치가 음(-)의 기준값(ref4)보다 작은 경우 심볼동기 검출부(300)에서는 설정시간(예컨대, 1/2 심볼주기 정도)동안 수신신호 자기상관치의 최소값을 찾고(S100), 상기 설정시간 내에서 수신신호의 자기상관치가 최소인 시점에 따라 심볼동기 시점을 결정하여 그에 따라 심볼동기를 제어하기 위한 동기신호를 출력한다(S110).If the autocorrelation value of the received signal is smaller than the negative reference value ref4 at step S90, the symbol synchronization detector 300 performs the minimum value of the received signal autocorrelation value for a set time (for example, about 1/2 symbol period). In step S100, the symbol synchronization point is determined according to the point of time when the autocorrelation value of the received signal is minimum within the set time, and the synchronization signal for controlling symbol synchronization is output accordingly (S110).
참고적으로, 도 8에는 백색 잡음(AWGN)과 실제 송신 신호가 더해져 수신된 신호의 예가 나타나 있으며, 동도면을 보았을 때, 신호가 수신되고 있는지 구별하기 어렵다. 하지만, 이것의 자기상관치를 보면 신호가 수신되고 있음을 확실히 알 수 있는데, 도 9는 도 8의 신호를 자기상관치와 수신신호 크기의 비로 나타낸 것이다.For reference, FIG. 8 shows an example of a signal received by adding white noise (AWGN) and an actual transmission signal, and it is difficult to distinguish whether a signal is being received when looking at the same figure. However, the autocorrelation thereof shows that a signal is being received. FIG. 9 shows the signal of FIG. 8 as the ratio of the autocorrelation value and the received signal size.
도 9를 살펴보면, 자기상관치는 대략 1300 샘플(sample) 이후 값이 차츰 증가되고 대략 1900 샘플 정도에서 정점에 이르러 거의 일정한 값을 유지하고 있다. 이를 통해, 대략 1300 샘플 지점에서 신호가 수신되고 있는 것임을 알 수 있는데, 대략 4900 샘플 이후 값이 차츰 감소하여 대략 5100 샘플에서 부호가 음(-)이 되고 대략 5400 샘플에서 최소값이 나타난다.Referring to FIG. 9, the autocorrelation value gradually increases after approximately 1300 samples and reaches a peak at approximately 1900 samples, thereby maintaining a substantially constant value. This indicates that a signal is being received at approximately 1300 sample points, with the value gradually decreasing after approximately 4900 samples, with the sign becoming negative at approximately 5100 samples and the minimum at approximately 5400 samples.
즉, 대략 5400 샘플 지점에서 프리앰블 신호의 "N-TRAIN"신호가 1 심볼 수신되었고 그 이후에 데이터가 수신될 것임을 알 수 있는 바, 이를 이용해 심볼 동기를 찾을 수 있다.That is, it can be seen that the "N-TRAIN" signal of the preamble signal has been received at about 5400 sample points, and that data will be received thereafter.
도 10은 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio; "SNR")가 대략 -3dB 정도인 수신 신호를 나타내고 있는데, 도 8의 파형과 비교해 볼 때 보다 큰 잡음이 더해져신호의 구분이 더욱 어려운 상태임을 알 수 있다. 이는 도 10의 수신신호에 대해 자기상관치와 수신신호 크기의 비로 나타낸 도 11을 보면 신호가 수신되는지를 확인할 수 있다.FIG. 10 illustrates a received signal having a Signal to Noise Ratio (SNR) of about -3 dB, which is more difficult to distinguish between signals compared to the waveform of FIG. 8. have. This is shown in FIG. 11, which is expressed as a ratio of autocorrelation value and received signal size to the received signal of FIG. 10, to confirm whether a signal is received.
그러나, 도 11의 파형을 도 9의 파형과 비교해 보면, 도 11의 파형이 더 무질서함을 볼 수 있고, 정점들의 크기도 전체적으로 작아진 것을 확인할 수 있다.However, when comparing the waveform of FIG. 11 with the waveform of FIG. 9, it can be seen that the waveform of FIG. 11 is more disordered, and that the size of the vertices is also smaller overall.
즉, 이는 수신신호의 크기와 자기상관치에 대한 기준값을 고정할 경우 수신신호에 큰 잡음이 더해졌을 때 PCS를 잘못 정하거나 심볼동기를 찾지 못하는 경우가 발생될 수도 있음을 알 수 있는데, 본 발명에서는 채널 상황에 맞게 PCS 과정 및 심볼 동기 과정에서 각각의 기준값을 적절하게 변경함으로써, PCS를 잘못 정하거나 심볼동기를 찾지 못하는 경우를 방지한다.In other words, it can be seen that if the reference value for the magnitude and autocorrelation of the received signal is fixed, PCS may be incorrectly set or symbol synchronization may not be found when a large noise is added to the received signal. In the PCS process and the symbol synchronization process, each reference value is appropriately changed to prevent the case where the PCS is incorrectly determined or the symbol synchronization is not found.
도 12는 RFI 잡음이 더해진 수신신호의 시간영역에서의 파형을 나타낸 것이고, 도 13은 도 12의 수신신호를 고속푸리에변환한 주파수영역에서의 파형을 나타낸 것이며, 도 14는 도 12의 수신신호에 대한 자기상관치를 그 신호의 크기로 표준화한 값을 나타낸 것이다.FIG. 12 shows waveforms in the time domain of the received signal to which the RFI noise is added. FIG. 13 shows waveforms in the frequency domain obtained by fast Fourier transforming the received signal of FIG. 12. FIG. 14 shows the waveforms in the received signal of FIG. The autocorrelation for this is the normalized value of the signal.
도 14의 파형에서의 음(-)의 정점은 도 9 및 도 11의 파형에 비해 값이 작은 것을 볼 수 있는데, 이는 RFI 잡음의 주파수와 크기에 따라 심볼동기를 찾지 못하는 경우가 발생될 수도 있음을 나타내는 것이다. 이에, 본 발명에서는 채널 상황에 맞게 심볼 동기 과정에서 기준값을 적절하게 변경함으로써, RFI 잡음이 더해진 수신신호에 대해 심볼동기를 찾지 못하는 경우를 방지하게 된다.It can be seen that the negative vertex of the waveform of FIG. 14 is smaller than that of the waveforms of FIGS. 9 and 11, which may occur when symbol synchronization is not found according to the frequency and magnitude of the RFI noise. It represents. Accordingly, in the present invention, by appropriately changing the reference value in the symbol synchronization process according to the channel situation, it is possible to prevent the case that the symbol synchronization is not found for the received signal to which the RFI noise is added.
상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.The present invention is described above by illustrating specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can easily make various changes and modifications to the present invention, and it should be noted that such variations or modifications are included within the scope of the present invention as long as the features of the present invention are used.
상술한 바와 같이 본 발명은, 시간영역에서의 수신신호의 크기와 상관치를 각각 구해 신호감지를 하고 시간영역에서 수신신호의 크기를 기준값과 비교하여 자동이득제어를 수행하며 심볼 주기의 자기상관치가 최소값인 지점을 찾아 심볼동기를 수행하도록 구성된 것으로, 전력선과 같은 공유 통신매체에서 다중반송파 수신신호에 대해 신속하게 심호감지, 자동이득제어, 심볼동기를 수행할 수 있다.As described above, the present invention obtains the signal and the correlation value of the received signal in the time domain, and performs automatic gain control by comparing the magnitude of the received signal with the reference value in the time domain, and the autocorrelation value of the symbol period is the minimum value. It is configured to perform symbol synchronization by finding the point, and can quickly perform deep detection, automatic gain control, and symbol synchronization on a multicarrier received signal in a shared communication medium such as a power line.
또한, 본 발명은 신호감지 및 심볼동기 설정시에 사용되는 기준값들을 적절하게 변경함으로써, 협대역 잡음 특성에 강해질 수 있다.In addition, the present invention can be strengthened in narrowband noise characteristics by appropriately changing the reference values used in signal detection and symbol synchronization.
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