KR100464009B1 - Start-point detection method for symbol of ofdm receiver - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 랜 시스템의 수신기에서 심볼 시작점을 검출하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 프레임이 수신되는 것을 확인하여 누적 상관값 (C)을 구하는 제1과정과; 각 샘플 구간 동안의 상관값을 더해서 누적 상관값[C(1)C(16)]을 구하고 이 중에서 최대의 절대값을 갖는 누적 상관 값(C_MAX)을 기준 상관값으로 설정하는 제2과정과; 상기 제1과정에서와 같이 계속 누적 상관값 C(n)을 계산하여 그 결과치를 상기 기준 상관값과 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 심볼의 시작점 위치를 결정하는 제3과정에 의해 달성된다.The present invention relates to a technique for detecting a symbol start point in a receiver of a WLAN system. This invention comprises the first step of obtaining a cumulative correlation value (C) by checking that a frame is received; The cumulative correlation value [C (1) is added by adding the correlation values for each sample interval. C (16)] and a cumulative correlation value C_MAX having a maximum absolute value among them is set as a reference correlation value; As in the first process, the cumulative correlation value C (n) is continuously calculated, and the result value is compared with the reference correlation value.

Description

오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법{START-POINT DETECTION METHOD FOR SYMBOL OF OFDM RECEIVER}Symbol start point detection method of OPM receiver {START-POINT DETECTION METHOD FOR SYMBOL OF OFDM RECEIVER}

본 발명은 무선 랜 시스템의 수신기에서 심볼 시작점을 검출하는 기술에 관한 것으로, 특히 직교주파수분할다중화를 사용하는 무선 랜 시스템의 수신기에서 프리엠블을 이용하여 심볼의 시작점을 추정하도록 한 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for detecting a symbol start point in a receiver of a wireless LAN system. In particular, the present invention relates to an OMD receiver that estimates a start point of a symbol using a preamble in a receiver of a WLAN system using orthogonal frequency division multiplexing. It relates to a symbol start point detection method.

최근 들어, 무선 랜 시스템의 분야에서는 고속의 전송이 가능할 뿐만 아니라 다수의 부반송파를 사용하여 주파수 대역을 효율적으로 사용할 수 있는 직교주파수분할다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)에 대한 연구가 활발히 전개되고 있다. 상기 OFDM은 심볼 앞 부분에 보호구간을 삽입하여 심볼간섭(Inter-Symbol Interference)을 줄일 수 있다. 이러한 이유로 인하여 유럽에서 DAB(DAB: Digital Audio Broadcasting), DVB(DVB:Digital Video Broadcasting)에 OFDM이 적용되고 있는 실정에 있으며, 근거리 무선 랜 규격인 802.11a에도 채택되었다.Recently, research on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) that enables high-speed transmission and efficiently uses a frequency band using a plurality of subcarriers has been actively conducted in the field of a wireless LAN system. . The OFDM can reduce the symbol interference by inserting a guard interval in front of the symbol. For this reason, OFDM is being applied to digital audio broadcasting (DAB) and digital video broadcasting (DVB) in Europe, and has been adopted for 802.11a, which is a short-range wireless LAN standard.

OFDM 시스템에서 수신된 신호를 복조하기 위해서는 심볼 단위로 전송되는 프레임에서 심볼의 시작점을 찾는 과정이 필수적이다. 이를 위해 종래의 OFDM 시스템에서는 심볼 앞에 삽입되는 보호 구간을 이용하여 심볼 동기를 검출하거나, 프리엠블을 이용하여 심볼 동기를 검출하였다.In order to demodulate a received signal in an OFDM system, a process of finding a starting point of a symbol in a frame transmitted in symbol units is essential. To this end, in the conventional OFDM system, symbol synchronization is detected using a guard interval inserted before a symbol, or symbol synchronization is detected using a preamble.

일반적으로, 상관기의 계산 결과를 이용하여 심볼 동기화를 수행하고, 추정된 심볼의 시작점을 기준으로 FFT를 수행하는 것에 의하여 OFDM 수신기의 복조가 이루어진다.In general, demodulation of an OFDM receiver is performed by performing symbol synchronization by using the result of the correlator and performing an FFT based on the start point of the estimated symbol.

도 1은 무선 랜 규격인 802.11a의 프리엠블 구조를 나타내고 있다. 처음부터 열번째 구간(S1S10)까지는 동일한 데이터 열이 반복된다. 상기 10개의 구간(S1S10) 중 처음 7개 구간(S1S7)은 신호 검출, AGC(AGC: Automatic Gain Control) 등에 사용하고, 나머지 3개 구간(S8S10)은 심볼 동기화와 정수배 주파수 오차 검출에 사용하도록 권고되어 있다. 또한, GI로 표시된 구간은 뒤에 따르는 L1,L2 심볼의 보호구간이 된다. 상기 L1,L2 구간은 채널 추정과 소수배 주파수 오차 추정에 사용하도록 권고된다.1 illustrates a preamble structure of 802.11a, a wireless LAN standard. Segment 10 from the beginning (S1 Up to S10), the same data string is repeated. The ten sections (S1) First 7 sections of S10 (S1) S7) is used for signal detection, AGC (Automatic Gain Control), etc., and the remaining three sections (S8). S10) is recommended for symbol synchronization and integer frequency error detection. In addition, the section denoted by GI is a guard interval of the L1 and L2 symbols which follow. The L1 and L2 intervals are recommended to be used for channel estimation and fractional frequency error estimation.

종래의 심볼 시작점 검출 방법에 있어서는 동일한 두 구간 사이의 상관값을 계산하여 최대가 되는 점을 찾아 심볼 시작점으로 추정하였다. 무선 랜의 프리엠블 특성상 상기 10개의 구간(S1S10)을 이용하여 심볼의 시작점을 찾게 되는데, 이와 같이 하는 이유는 추정된 심볼 시작점을 기초로 주파수 오차 추정이 가능하기 때문이다. 그러나, 무선 랜의 프리엠블에는 동일한 데이터 열 S가 연속적으로 존재하기 때문에 종래의 방법과 같이 최대값을 찾는 것만으로는 심볼의 시작점을 추정할 수가 없다.In the conventional symbol start point detection method, the correlation value between two identical sections is calculated to find a point that is maximum, and the symbol start point is estimated. Due to the preamble characteristic of the wireless LAN, the ten sections (S1) The starting point of the symbol is found by using S10), since the frequency error can be estimated based on the estimated symbol starting point. However, since the same data string S is continuously present in the preamble of the WLAN, the starting point of the symbol cannot be estimated only by finding the maximum value as in the conventional method.

이와 같이 종래의 오에프디엠 수신기에서의 심볼 시작점 검출 기술에 있어서는 동일한 두 구간 사이의 상관값을 계산하여 최대가 되는 점을 찾아 심볼 시작점으로 추정하고, 10개 구간을 이용하여 심볼의 시작점을 찾게 되는데, 무선 랜의 프리엠블에는 동일한 데이터 열 S가 연속적으로 존재하기 때문에 이와 같은 최대값을 찾는 것만으로는 심볼의 시작점을 추정할 수가 없는 문제점이 있었다.As described above, in the conventional method of detecting the starting point of a symbol in an FM receiver, a correlation value between two identical sections is calculated to find a point that is maximum, and the symbol starting point is estimated, and the starting point of the symbol is found using 10 sections. However, since the same data string S is continuously present in the preamble of the wireless LAN, there is a problem in that the starting point of a symbol cannot be estimated only by finding such a maximum value.

따라서, 본 발명의 목적은 OFDM을 사용하는 무선 랜 시스템의 수신기에서 프리엠블을 이용하여 심볼의 시작점을 추정하는 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for detecting a symbol start point of an OFM receiver which estimates a symbol start point using a preamble in a receiver of a WLAN system using OFDM.

도 1은 802.11a의 프리엠블 포맷도.1 is a preamble format diagram of 802.11a.

도 2는 본 발명에 의한 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법의 처리과정을 나타낸 신호 흐름도.2 is a signal flow diagram illustrating a processing procedure of a method for detecting a symbol start point of an OMD receiver according to the present invention.

도 3은 OFDM 시스템 중 수신기에서 프리엠블 데이터 열을 나타낸 그래프.3 is a graph showing a preamble data sequence in a receiver in an OFDM system.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

S1-S7 : 제1-7단계S1-S7: steps 1-7

본 발명에 의한 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법은, 수신신호의 파워나 RF 모듈의 수신 신호 강도 값을 근거로 프레임의 수신 여부를 확인하여 프레임이 수신되는 것으로 판단되면, 누적 상관값(C)을 구하는 제1과정과; 16개 샘플 구간 동안의 상관값을 더해서 누적 상관값 C(1)C(16)을 구하고 이 중에서 최대의 절대값을 갖는 누적 상관값(C_MAX)을 기준 상관값으로 설정하는 제2과정과; 상기 제1과정에서와 같이 계속 누적 상관값 C(n)을 계산하여 그 결과치를 상기 기준 상관값과 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 심볼의 시작점 위치를 결정하는 제3과정으로 이루어지는 것으로, 이와 같은 본 발명의 심볼 시작점 검출 방법을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In the method of detecting a symbol start point of an OMD receiver according to the present invention, if it is determined that the frame is received based on the power of the received signal or the received signal strength value of the RF module, it is determined that the frame is received. The first process of finding); Cumulative correlation value C (1) by adding the correlation values for the 16 sample intervals. A second step of obtaining C (16) and setting a cumulative correlation value C_MAX having a maximum absolute value among them as a reference correlation value; As in the first process, a third process of continuously calculating the cumulative correlation value C (n), comparing the result value with the reference correlation value, and determining the starting point position of the symbol based on the comparison result, A detailed description of the symbol start point detection method according to the present invention will be given below with reference to FIGS. 2 and 3.

도 1의 802.11a의 프리엠블 구조에서 S1S10의 데이터 열을 이용하여 심볼의 시작점을 추정해야 하는데, 여기서 S1에서 S10까지의 데이터 열은 각각 16샘플로 이루어져 있으며, 이 데이터열은 모두 동일한 값을 갖는다.S1 in the preamble structure of 802.11a of FIG. The starting point of the symbol should be estimated using the data stream of S10, where the data streams S1 to S10 each consist of 16 samples, all of which have the same value.

본 발명에서는 16샘플 거리의 동일 데이터들의 상관값을 이용하여 심볼의 시작점을 추정한다. 이를 위해 먼저, 거리가 16샘플 떨어진 데이터 사이의 상관값을 구하여 이 상관값을 16 샘플 동안 더한다. 이와 같이 하는 이유는 프리엠블 S의 길이가 16샘플이기 때문이다. 상기 상관값 결과는 다음의 [수학식1]로 표현된다.In the present invention, the starting point of the symbol is estimated using the correlation value of the same data of 16 sample distances. To do this, first obtain a correlation value between the data of 16 samples apart and add the correlation value for 16 samples. This is because the length of the preamble S is 16 samples. The correlation value result is represented by the following [Equation 1].

상기 [수학식1]에서 R은 수신된 샘플을 의미하고, C는 16개 상관값을 더한 누적 상관 값을 의미한다. 이러한 누적 상관값 C를 16개 모아서 C1C16으로 설정하고, 이 누적 상관값 C1C16 중에 가장 큰 값을 최대 누적 상관값으로 설정한다. 일반적으로 채널의 영향으로 인하여, 수신된 신호의 누적 상관값 C1C16은 일정한값을 갖지 못한다. 따라서, 일정한 구간 즉, 16개 구간 중 가장 큰 상관값을 찾아내어 이를 기준 상관값으로 설정한다.In Equation 1, R denotes a received sample, and C denotes a cumulative correlation value obtained by adding 16 correlation values. Collect 16 of these cumulative correlation values, C1 Set to C16, this cumulative correlation value C1 Set the largest value among C16 as the maximum cumulative correlation value. Generally, due to the influence of the channel, the cumulative correlation value C1 of the received signal C16 does not have a constant value. Therefore, the largest correlation value among the predetermined intervals, that is, the 16 intervals, is found and set as the reference correlation value.

프레임이 입력되기 시작한 것을 알고 있다는 가정 하에 상기 상관값을 이용하여 심볼의 시작점을 찾는다. 프리엠블 S1S10에서는 상관값 C가 일정한 값을 유지하기 때문에 상관 값의 최대값만으로도 심볼의 시작점을 찾을 수가 있다. C와 같은 상관값을 구하는 과정을 반복해 가면서 특정 조건을 찾는다. 상기 조건이란 기준 상관값의 1/4에 해당하는 값을 갖는 최초의 누적 상관값 C를 의미한다. 이는 S1S10 범위를 벗어나는 순간 가능한 수준의 상관값 크기이다. 여기서, 1/4은 항상 일종의 기준 상관값이라 할 수 있다. 이와 같은 심볼 시작점 추정 과정을 도 2를 참조하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.The correlation value is used to find the starting point of the symbol, assuming that the frame starts to be input. Preamble S1 In S10, since the correlation value C is kept constant, the starting point of the symbol can be found only by the maximum value of the correlation value. Iterate over the correlation value like C to find a specific condition. The condition means the first cumulative correlation value C having a value corresponding to 1/4 of the reference correlation value. Which is S1 The magnitude of the possible correlation at the moment outside the S10 range. Here, 1/4 may always be a kind of reference correlation value. The symbol start point estimation process will be described in more detail with reference to FIG. 2 as follows.

먼저, 본 발명이 적용되는 환경은 무선 랜 송수신 환경이므로 프레임의 수신 여부에 대한 관찰이 필요하다.(S1)First, since the environment to which the present invention is applied is a WLAN transmission / reception environment, it is necessary to observe whether a frame is received. (S1)

프레임이 수신되고 있다고 판단되는 경우 심볼의 시작점을 추정하게 되는데, 프레임의 수신 여부는 수신신호의 파워나 RF 모듈의 수신 신호 강도 값을 근거로 결정하게 된다.When it is determined that the frame is being received, the starting point of the symbol is estimated. Whether to receive the frame is determined based on the power of the received signal or the received signal strength value of the RF module.

상기의 확인 결과 프레임이 수신되는 것으로 판단되면, 누적 상관값(C)을 구하게 되는데, 이때 계산식으로 상기 [수학식1]이 이용된다.(S2)When it is determined that the frame is received as a result of the checking, a cumulative correlation value C is obtained, wherein [Equation 1] is used as a calculation formula (S2).

S1S10 구간에서는 동일한 데이터 열이 반복되는데, 이를 실수 부분과 허수 부분으로 분류하면 도 3과 같다. 16개 샘플 구간 동안의 상관값을 더해서 누적 상관값 C(1)C(16)을 구하여 저장하게 된다.(S3)S1 The same data string is repeated in the S10 section, which is classified as a real part and an imaginary part as shown in FIG. 3. Cumulative correlation value C (1) by adding the correlation values for the 16 sample intervals. C (16) is obtained and stored. (S3)

실제 수신 데이터에는 잡음, 채널 환경 등에 의한 왜곡이 있으므로 상기 누적 상관값들이 일정하지는 않지만, 대체로 일정한 범위내의 값을 갖는다.Actual cumulative correlation values are not constant because the received data has distortion due to noise, channel environment, etc., but generally has a value within a predetermined range.

상기 누적 상관값의 계산 결과는 복소수이므로 이를 다른 값과 비교하기 위해서는 절대 값을 취해야 한다. 상관 관계가 없는 데이터 사이의 상관값은 잡음 사이의 상관값과 유사하므로 상관 관계가 있는 데이터 사이의 상관값에 비하여 매우 작은 값을 갖는다.Since the calculation result of the cumulative correlation value is a complex number, an absolute value must be taken to compare it with another value. Since the correlation value between uncorrelated data is similar to the correlation value between noises, it has a very small value compared with the correlation value between correlated data.

이후, 누적 상관값을 계산하는 구간을 달리해서 16개의 누적 상관값을 얻게 되는데, 이를 위해 수신된 데이터 열에서 한 샘플 다음에 시작하면 된다. 이와 같은 과정을 16번 수행하여 16개의 누적 상관값 C(1)C(16)을 얻는다. 이러한 누적 상관값 C(1)C(16)의 계산식은 다음의 [수학식2]로 표현된다. 여기서, n은 116까지의 정수이다.Thereafter, 16 cumulative correlation values are obtained by varying the interval for calculating the cumulative correlation value. For this, it is necessary to start one sample after the received data sequence. 16 such cumulative correlation values C (1) were performed 16 times. Obtain C (16). This cumulative correlation value C (1) The formula of C (16) is expressed by the following formula (2). Where n is 1 An integer up to 16.

상기와 같이 16개의 누적 상관값을 구한 후에는 그 중에서 최대의 절대값을 갖는 누적 상관값(C_MAX)을 선택하여 이를 기준 상관값으로 설정한다.(S4)After the 16 cumulative correlation values are obtained as described above, the cumulative correlation value C_MAX having the maximum absolute value is selected among them and set as the reference correlation value (S4).

일반적인 경우 상기 누적 상관값들은 일정하므로 많은 개수의 누적 상관값 중에서 최대 값을 찾을 필요는 없다.In general, since the cumulative correlation values are constant, it is not necessary to find the maximum value among a large number of cumulative correlation values.

현재까지 구한 누적 상관값들은 최소한 S1S10 구간 내에 존재하는 데이터 열을 계산한 결과이다. 이제부터는 상기 [수학식1]과 같이 계속 누적 상관값 C(n)을 계산한다.(S5)The cumulative correlation values obtained so far are at least S1 This is the result of calculating the data string existing in the S10 section. From now on, the cumulative correlation value C (n) is continuously calculated as in Equation 1 above (S5).

상기와 같이 누적 상관값을 계산한 후 앞에서 구한 기준 상관값과 비교하게 되는데, 이때 가장 중요한 점은 기준 상관값의 1/4보다 작은 누적 상관값을 찾는 것이다. 즉, 최초로 기준 값의 1/4보다 작은 누적 상관값을 갖는 경우를 찾는다.(S6)The cumulative correlation value is calculated as described above and then compared with the previously obtained reference correlation value. The most important point is to find the cumulative correlation value smaller than 1/4 of the reference correlation value. In other words, the first case is found to have a cumulative correlation value smaller than 1/4 of the reference value (S6).

종래의 방법과 같이 최대값을 찾는 경우에는 동일한 데이터 열이 반복되는 S1S10에서는 심볼의 시작점을 찾을 수 없다. 따라서, 이와 같은 경우 최대 값을 먼저 설정하고 이 값에 일정 비율이 되는 최초의 값을 찾는 것이다. 이 경우 찾아낸 누적 상관값을 계산하는데 사용된 데이터 열의 가장 마지막 데이터 위치를 심볼의 시작점으로 찾으면 된다.When finding the maximum value as in the conventional method, S1 in which the same data string is repeated In S10, the starting point of the symbol cannot be found. Therefore, in such a case, the maximum value is set first and the first value which is a ratio to this value is found. In this case, the last data position of the data string used to calculate the accumulated correlation value is found as the start point of the symbol.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 OFDM을 사용하는 무선 랜 시스템의 수신기에서 프리엠블을 이용하여 심볼의 시작점을 추정하도록 함으로써, 패킷 데이터가 긴 경우에도 안정적인 성능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention allows the receiver of a WLAN system using OFDM to estimate the starting point of a symbol using a preamble, thereby achieving stable performance even when packet data is long.

Claims (6)

프레임이 수신되는 것을 확인하여 누적 상관값 (C)을 구하는 제1과정과; 각 샘플 구간 동안의 상관값을 더해서 누적 상관값 C(1)∼C(16)을 구하고 이 중에서 최대의 절대값을 갖는 누적 상관값(C_MAX)을 기준 상관값으로 설정하는 제2과정과; 상기 제1과정에서와 같이 계속 누적 상관값 C(n)을 계산하여 그 결과치를 상기 기준 상관값과 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 심볼의 시작점 위치를 결정하는 제3과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법.A first step of obtaining a cumulative correlation value (C) by checking that a frame is received; A second step of adding cumulative correlation values C (1) to C (16) by adding correlation values for each sample interval, and setting a cumulative correlation value C_MAX having a maximum absolute value among them as a reference correlation value; As in the first step, a third step of continuously calculating the cumulative correlation value C (n), comparing the result value with the reference correlation value, and determining the starting point position of the symbol based on the comparison result A method of detecting a symbol start point of an OMD receiver. 제1항에 있어서, 누적 상관값(C)은 다음의 수학식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법.The method of claim 1, wherein the cumulative correlation value (C) is calculated by the following equation. 여기서, R: 수신된 샘플, C는 16개 상관값을 더한 누적 상관값.Where R is a received sample and C is a cumulative correlation value plus 16 correlation values. 삭제delete 제1항에 있어서, 누적 상관값은 다음의 수학식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법.The method of claim 1, wherein the cumulative correlation value is calculated by the following equation. 제1항에 있어서, 제3과정은 최초로 기준 값의 1/4보다 작은 누적 상관값을 갖는 경우를 찾는 것임을 특징으로 하는 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법.The method of claim 1, wherein the third step is to find a case having a cumulative correlation value smaller than 1/4 of a reference value for the first time. 제1항에 있어서, 제3과정은 찾아낸 누적 상관값을 계산하는데 사용된 데이터 열의 가장 마지막 데이터 위치를 심볼의 시작점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 오에프디엠 수신기의 심볼 시작점 검출 방법.The method of claim 1, wherein the third process determines the last data position of the data string used to calculate the found cumulative correlation value as the start point of the symbol.
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