KR100500404B1 - Method for recovering a sampling clock in ofdm systems - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직교 주파수 분할다중화(OFDM) 수신기에서 채널의 영향을 받지 않고 안정적으로 샘플링 클럭을 복원하기 위해 필요한 클럭오차 검출장치 및 그 방법에 관한 것으로,The present invention relates to an apparatus and method for detecting a clock error required for restoring a sampling clock stably without being influenced by a channel in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) receiver.
FFT부에서 출력되는 심볼을 D OFDM 심볼만큼 지연하기 위한 OFDM 심볼 지연부와; 상기 OFDM 심볼 지연부에서 출력되는 지연 심볼을 복소 공액화하고 이를 상기 FFT부에서 출력되는 심볼과 곱하여 다중 경로 채널에 의한 수신심볼의 위상 왜곡을 제거하는 제1복소공액 곱셈기와; 상기 제1복소공액 곱셈기의 출력을 α만큼 지연하기 위한 파일럿 지연부와; 상기 파일럿 지연부의 출력을 복소 공액화하고 이를 상기 제1복소공액 곱셈기의 출력과 곱하는 제2복소공액 곱셈기와; 한 OFDM 심볼구간 동안 소정의 파일럿 심볼들 위치에 대해 상기 제2복소공액 곱셈기의 출력을 누적하는 누적기와; 상기 누적기에서 출력된 복소수의 위상치를 계산하기 위한 위상 계산기와; 상기 위상 계산기의 출력에 계수를 곱하여 라디안 단위의 위상치를 샘플링 클럭 오차율로 변환하는 곱셈기를 포함함을 특징으로 한다.An OFDM symbol delay unit for delaying a symbol output from the FFT unit by D OFDM symbols; A first complex conjugate multiplier for complex-conjugating a delay symbol output from the OFDM symbol delay unit and multiplying it with a symbol output from the FFT unit to remove phase distortion of a received symbol by a multipath channel; A pilot delay unit for delaying the output of the first complex conjugate multiplier by α; A second complex conjugate multiplier that complex conjugates the output of said pilot delay unit and multiplies it with the output of said first complex conjugate multiplier; An accumulator for accumulating the output of the second complex conjugate multiplier for predetermined pilot symbol positions for one OFDM symbol period; A phase calculator for calculating a complex phase value output from the accumulator; And a multiplier for converting a phase value in radians into a sampling clock error rate by multiplying a coefficient by an output of the phase calculator.
Description
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)수신기에 관한 것으로, 특히 채널의 영향을 받지 않고 안정적으로 샘플링 클럭을 복원하기 위해 필요한 클럭 오차 검출방법과 그 방법을 채용한 OFDM 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) receiver, and more particularly, to a clock error detection method and an OFDM receiver employing the method for stably restoring a sampling clock without being affected by a channel. will be.
OFDM은 주어진 대역폭의 채널을 다수의 부채널로 나누어 각각의 부채널에서 서로 직교하는 부반송파를 통해 신호를 전송하는 기술이다.OFDM is a technique of dividing a channel having a given bandwidth into a plurality of subchannels and transmitting a signal through subcarriers orthogonal to each other in each subchannel.
OFDM은 부반송파의 직교성을 이용하여 인접하는 부채널간에 대역이 서로 중첩되도록 구성되어 있기 때문에, 과거의 주파수 분할 다중화(FDM:Frequency Division Multiplexing)방식에 비해 대역폭 효율을 극대화할 수 있으며, OFDM 심볼은 채널의 충격 응답(impulse response) 길이에 비해 매우 긴 심볼 길이를 가지고 있고, 또한 순환 반복 특성을 가지는 보호구간(guard interval)이 첨가되어 심볼간 간섭(ISI:Inter Symbol Interference)의 완전한 제거가 가능하므로 다중 경로채널 하에서의 고속 통신 시스템에 적합하다.Since OFDM is configured to overlap bands between adjacent subchannels using orthogonality of subcarriers, bandwidth efficiency can be maximized compared to frequency division multiplexing (FDM) in the past. It has a very long symbol length compared to the impulse response length, and a guard interval, which has a cyclic repetition characteristic, is added to allow complete elimination of Inter Symbol Interference (ISI). It is suitable for high speed communication system under path channel.
OFDM신호를 복조하기 위한 동기화에는 심볼 타이밍 동기, 반송파 주파수 동기, 샘플링 클럭 주파수 동기 등이 필요하며, 각각의 동기방법에는 OFDM방식에 특화된 방법이 사용되고 있다.Symbol timing synchronization, carrier frequency synchronization, sampling clock frequency synchronization, and the like are required for synchronization for demodulating OFDM signals, and a method specific to the OFDM method is used for each synchronization method.
도 1은 OFDM 수신기에서 샘플링 클럭을 복원하는 장치의 기본적인 구성을 도시한 것이다.1 shows a basic configuration of an apparatus for recovering a sampling clock in an OFDM receiver.
도 1을 참조하면, 입력되는 아날로그 OFDM신호는 ADC부(100)에서 디지털 신호로 변환되어 FFT부(200)에 입력된다. FFT부(200)는 고속 푸리에변환을 수행함으로서 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여 출력하며, 클럭 오차 검출부(300)는 변환된 주파수 영역의 신호로부터 파일럿 심볼을 추출하여 그 위상 회전 변화를 가지고 샘플링 클럭 오차율을 추정하여 출력한다.Referring to FIG. 1, an input analog OFDM signal is converted into a digital signal by the ADC unit 100 and input to the FFT unit 200. The FFT unit 200 converts a signal in the time domain into a signal in the frequency domain by performing a fast Fourier transform, and the clock error detector 300 extracts a pilot symbol from the converted signal in the frequency domain to change its phase rotation. Estimate and output sampling clock error rate with.
그러면 루프 필터부(400)는 상기 샘플링 클럭 오차율 추정 신호()에서 잡음에 의한 영향을 줄이고 샘플링 클럭 복원 루프 전체의 수렴 특성을 결정한다. 그리고 루프 필터부(400)의 출력신호는 ADC부(100)로 피드백되어 ADC부(100)의 VCXO 또는 리샘플링 필터를 조절하여 샘플링율을 조정한다.The loop filter 400 then performs the sampling clock error rate estimation signal ( We reduce the effects of noise and determine the convergence characteristics of the entire sampling clock recovery loop. The output signal of the loop filter unit 400 is fed back to the ADC unit 100 to adjust the sampling rate by adjusting the VCXO or the resampling filter of the ADC unit 100.
한편 도 1에 도시한 샘플링 클럭 복원 장치중 파일럿 심볼을 추출하여 그 위상 회전 변화를 가지고 샘플링 클럭 오차율을 추정하는 클럭 오차 검출부(300)를 구현하기 위한 종래의 알고리즘은 다음과 같이 기술할 수 있다.Meanwhile, a conventional algorithm for implementing the clock error detector 300 extracting a pilot symbol from the sampling clock recovery apparatus shown in FIG. 1 and estimating a sampling clock error rate with a phase rotation change can be described as follows.
우선 송신기에서 IFFT(Inverse FFT)에 입력되는 i번째 OFDM 심볼의 k번째 부반송파에 실리는 심볼을 라고 하면, 채널을 통과하여 수신된 신호의 해당 FFT 출력은 하기 수학식 1의 수신 심볼 로 모델링될 수 있다. 이때 수식의 전개를 명료하게 하기 위해 가산 잡음항은 생략하였다.First, the symbol on the k-th subcarrier of the i-th OFDM symbol input to the IFFT (Inverse FFT) is transmitted from the transmitter. In this case, the corresponding FFT output of the signal received through the channel is the received symbol of Equation 1 Can be modeled as: The addition noise term is omitted to clarify the development of the equation.
상기 수학식 1에서 는 CPE(Common Phase Erroe) 또는 잔류 반송파 주파수 오프셋에 의해 발생하는 위상 오차이고, 는 FFT 윈도우 위치 오프셋이며, N은 FFT 길이이고, 는 해당 부채널의 주파수 응답이다.In Equation 1 Is a phase error caused by Common Phase Erroe (CPE) or residual carrier frequency offset, Is the FFT window position offset, N is the FFT length, Is the frequency response of the corresponding subchannel.
주파수 영역에서 일부분의 파일럿 심볼들이 어떤 일정한 반송파 주파수 간격 α의 간격으로 위치해 있을 경우 그 위치의 집합을 {}라고 하면, 집합 { and }에 해당하는 파일럿 심볼에 대해 상기 수학식 1과 이를 α만큼 지연시킨 식의 복소공액을 곱하여 하기 수학식 2의 를 구한다.If some of the pilot symbols in the frequency domain are located at a certain carrier frequency spacing α, the set of positions is { }, Set { and } By multiplying the complex conjugate of Equation 1 and the delayed equation by α for the pilot symbol corresponding to Equation 2 below. Obtain
상기 수학식 2에서 파일럿 심볼의 속성상 는 1로 간주해도 일반성을 해치지 않는다.On the property of the pilot symbol in Equation 2 Considering 1 does not impair generality.
만일 주파수에 따른 채널의 변화가 충분히 작아 α개의 반송파 주파수 간격 떨어져 있는 와 가 충분히 비숫할 경우 상기 수학식 2를 하기 수학식 3으로 근사화할 수 있다.If the channel change with frequency is small enough, Wow Equation 2 can be approximated to Equation 3 below if it is sufficiently non-numeric.
따라서 집합 {}에 대해 의 합을 계산하여 위상을 구하면 하기 수학식 4와 같다.So set { }About When the sum is calculated to obtain a phase, the following Equation 4 is obtained.
그리고 이로부터 해당 OFDM 심볼의 FFT 윈도우 위치 오프셋을 하기 수학식 5와 같이 추정할 수 있다.From this, the FFT window position offset of the OFDM symbol can be estimated as shown in Equation 5 below.
결론적으로 샘플링 클럭 오차율의 추정치는 하기 수학식 6으로 구해진다.In conclusion, an estimate of the sampling clock error rate is obtained by the following equation.
상기 수학식 6에서 는 D OFDM심볼동안 FFT 윈도우 위치 오프셋의 변화량이며, 는 보호구간의 길이이다.In Equation 6 Is the amount of change in the FFT window position offset during the D OFDM symbol, Is the length of the protective section.
상술한 바와 같은 알고리즘에 기초하여 클럭 오차 검출부(300)를 구성한 것이 도 2에 도시되어 있다.2 illustrates the configuration of the clock error detector 300 based on the algorithm described above.
도 2에서, 파일럿 지연부(310)는 FFT부(200)에서 출력되는 수신 파일럿 심볼 를 α만큼 지연하여 출력한다. 복소공액 곱셈기(315)는 상기 파일럿 지연부(310)에서 출력되는 지연된 파일럿 심볼 를 복소 공액화하고 이를 FFT부(200)에서 출력되는 파일럿 심볼 와 곱하여 출력한다. 이와 같이 하는 이유는 CPE 또는 잔류 반송파 주파수 오프셋에 의해 발생하는 위상오차를 제거하고, FFT 윈도우 오프셋에 따른 위상 회전을 구하기 위함이다.In FIG. 2, the pilot delay unit 310 receives a received pilot symbol output from the FFT unit 200. Output by delaying by. The complex conjugate multiplier 315 is a delayed pilot symbol output from the pilot delay unit 310 Is complex conjugated and the pilot symbol output from the FFT unit 200 And multiply by The reason for doing this is to remove the phase error caused by the CPE or residual carrier frequency offset, and to obtain the phase rotation according to the FFT window offset.
한편 누적기(320)는 한 OFDM 심볼구간 동안 상기 복소공액 곱셈기(315)의 출력()을 누적하고, 위상 계산기(325)는 상기 누적기(320)에서 출력된 복소수의 위상치를 계산하여 출력한다. 상기 위상 계산기(325)의 출력에 이 곱해짐으로서 라디안 단위의 위상차는 FFT 윈도우 오프셋으로 변환된다. 그리고 변화량 계산기(335)는 현재 FFT 윈도우 오프셋과 D OFDM 심볼 이전의 FFT 윈도우 오프셋과의 차이를 계산하여 출력하며, 여기에 이 곱해져 FFT 윈도우 오프셋의 변화량은 샘플링 클럭 오차율()로 변환된다.Meanwhile, the accumulator 320 outputs the complex conjugate multiplier 315 during one OFDM symbol period. ) And the phase calculator 325 calculates and outputs a complex phase value output from the accumulator 320. To the output of the phase calculator 325 By multiplication, the phase difference in radians is converted into an FFT window offset. The variation calculator 335 calculates and outputs a difference between the current FFT window offset and the FFT window offset before the D OFDM symbol. Multiplying the FFT window offset by the sampling clock error rate ( Is converted to).
상술한 알고리즘에 기초하여 설계된 클럭 오차 검출부(300)는 비교적 구조가 간단하고 샘플링 클럭 주파수 동기와 심볼 타이밍 동기가 동시에 가능한 장점을가지고 있지만, 주파수에 따른 채널의 변화가 큰 주파수 선택적 채널하에서는 채널의 영향이 직접적으로 알고리즘의 계산 과정에서 왜곡을 일으키고, 또한 이로 인해 α의 선택이 크게 제한되어 가산 잡음에 대한 통계적 성능이 매우 나빠지므로 낮은 SNR에서 그 성능이 크게 열화되는 심각한 약점이 있다.The clock error detector 300, which is designed based on the above-described algorithm, has a relatively simple structure and has the advantage that the sampling clock frequency synchronization and the symbol timing synchronization can be performed at the same time. This directly leads to distortion in the computation of the algorithm, which also severely limits the choice of α, resulting in a very poor statistical performance for the additive noise, resulting in a significant deterioration in performance at low SNR.
이러한 문제는 알고리즘에서 요구하는 부채널의 주파수 응답 와 가 서로 충분히 비슷해야 하는 조건을 만족하기 위해 α를 되도록 작은 값으로 선택해야 하는 반면, 가산 잡음에 대한 통계적 면역성을 높이기 위해서는 반대로 α를 되도록 큰 값으로 선택해야 하는 서로 모순되는 관계가 발생하기 때문이다.This problem is caused by the subchannel frequency response required by the algorithm. Wow Because α must be chosen as small as possible to satisfy the conditions that must be sufficiently similar to each other, in order to increase the statistical immunity to the additive noise, a contradictory relationship occurs in which α should be selected as large as possible. .
따라서 본 발명의 목적은 OFDM 수신기에서 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 샘플링 클럭의 주파수 오차를 추정하는 과정에서 채널의 영향을 제거함으로서 극심한 주파수 선택적 채널과 열악한 SNR하에서도 안정적이고 정확하게 샘플링 클럭을 복원할 수 있는 클럭 오차 검출방법을 제공함에 있으며,Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem in an OFDM receiver, and removes the influence of the channel in estimating the frequency error of the sampling clock, thereby restoring the sampling clock stably and accurately even under extreme frequency selective channels and poor SNR. To provide a clock error detection method that can be,
또 다른 본 발명의 목적은 안정적이고 정확하게 샘플링 클럭을 복원할 수 있는 클럭 오차 검출장치를 포함하는 OFDM 수신기를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an OFDM receiver including a clock error detection apparatus capable of restoring a sampling clock stably and accurately.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 수신기는,An OFDM receiver according to an embodiment of the present invention for achieving the above object,
시간 영역의 디지털 OFDM신호를 주파수 영역의 디지털 OFDM 신호로 변환하는 FFT부와,An FFT unit for converting a digital OFDM signal in a time domain into a digital OFDM signal in a frequency domain;
상기 FFT부의 출력으로부터 파일럿 심볼을 추출하여 다중 경로 채널에 의한 수신 심볼의 위상 왜곡을 제거하고 파일럿 심볼간의 위상 회전 변화로부터 추정 샘플링 클럭 오차율을 계산하는 클럭 오차 검출부와;A clock error detector for extracting pilot symbols from the output of the FFT unit to remove phase distortion of a received symbol by a multipath channel and to calculate an estimated sampling clock error rate from a phase rotation change between pilot symbols;
추정된 샘플링 클럭 오차율에서 잡음에 의한 영향을 줄이고 샘플링 클럭 복원 루프 전체의 수렴 특성을 결정하는 루프 필터부와;A loop filter for reducing the influence of noise on the estimated sampling clock error rate and determining the convergence characteristic of the entire sampling clock recovery loop;
상기 루프 필터부의 출력신호에 따라 VCXO 또는 리샘플링 필터를 이용하여 입력 아날로그 OFDM 신호를 조정된 샘플링율로 샘플링하여 상기 디지털 OFDM 신호로 출력하는 ADC부를 포함함을 특징으로 한다.And an ADC unit for sampling the input analog OFDM signal at an adjusted sampling rate by using a VCXO or a resampling filter according to the output signal of the loop filter unit and outputting the digital OFDM signal.
이러한 OFDM 수신기에서 상기 클럭 오차 검출부는,The clock error detector in the OFDM receiver,
FFT부에서 출력되는 심볼을 D OFDM 심볼만큼 지연하기 위한 OFDM 심볼 지연부와;An OFDM symbol delay unit for delaying a symbol output from the FFT unit by D OFDM symbols;
상기 OFDM 심볼 지연부에서 출력되는 지연 심볼을 복소 공액화하고 이를 상기 FFT부에서 출력되는 심볼과 곱하여 다중 경로 채널에 의한 수신심볼의 위상 왜곡을 제거하는 제1복소공액 곱셈기와;A first complex conjugate multiplier for complex-conjugating a delay symbol output from the OFDM symbol delay unit and multiplying it with a symbol output from the FFT unit to remove phase distortion of a received symbol by a multipath channel;
상기 제1복소공액 곱셈기의 출력을 α만큼 지연하기 위한 파일럿 지연부와;A pilot delay unit for delaying the output of the first complex conjugate multiplier by α;
상기 파일럿 지연부의 출력을 복소 공액화하고 이를 상기 제1복소공액 곱셈기의 출력과 곱하는 제2복소공액 곱셈기와;A second complex conjugate multiplier that complex conjugates the output of said pilot delay unit and multiplies it with the output of said first complex conjugate multiplier;
한 OFDM 심볼구간 동안 소정의 파일럿 심볼들 위치에 대해 상기 제2복소공액 곱셈기의 출력을 누적하는 누적기와;An accumulator for accumulating the output of the second complex conjugate multiplier for predetermined pilot symbol positions for one OFDM symbol period;
상기 누적기에서 출력된 복소수의 위상치를 계산하기 위한 위상 계산기와;A phase calculator for calculating a complex phase value output from the accumulator;
상기 위상 계산기의 출력에 계수를 곱하여 라디안 단위의 위상치를 샘플링 클럭 오차율로 변환하는 곱셈기를 포함함을 특징으로 한다.And a multiplier for converting a phase value in radians into a sampling clock error rate by multiplying a coefficient by an output of the phase calculator.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
우선 본 발명의 실시예에 따른 클럭 오차 검출장치의 새로운 알고리즘은 다음과 같이 기술된다.First, a new algorithm of the clock error detection apparatus according to the embodiment of the present invention is described as follows.
송신기에서 IFFT에 입력되는 i번째 OFDM 심볼의 k번째 부반송파에 실리는 심볼을 라고 하면, 채널을 통과하여 수신된 신호의 해당 FFT 출력은 하기 수학식 7의 수신 심볼 로 모델링될 수 있다. 이때 수식의 전개를 명료하게 하기 위해 가산 잡음항은 생략하였다.In the transmitter, a symbol carried on the k th subcarrier of the i th OFDM symbol input to the IFFT is used. In this case, the corresponding FFT output of the signal received through the channel is the received symbol of Equation 7 Can be modeled as: The addition noise term is omitted to clarify the development of the equation.
상기 수학식 7에서 는 CPE(Common Phase Erroe) 또는 잔류 반송파 주파수 오프셋에 의해 발생하는 위상 오차이고, 는 FFT 윈도우 위치 오프셋이며, N은 FFT 길이이고, 는 해당 부채널의 주파수 응답이다.In Equation 7 Is a phase error caused by Common Phase Erroe (CPE) or residual carrier frequency offset, Is the FFT window position offset, N is the FFT length, Is the frequency response of the corresponding subchannel.
여기서 상기 수학식 7과 이를 D OFDM 심볼만큼 지연시킨 식의 복소공액을 곱하면 하기 수학식 8을 얻을 수 있다.Here, the following equation (8) can be obtained by multiplying the complex conjugate of the equation (7) by the delay of the D OFDM symbol.
만일 시간에 따른 채널의 변화가 없거나 충분히 느려 는 거의 일정하거나 적어도 와 충분히 비슷할 경우 상기 수학식 8을 하기 수학식 9로 근사화할 수 있다.If the channel does not change over time or is slow enough Is almost constant or at least Equation 8 can be approximated by Equation 9 when it is sufficiently similar to Equation 8.
주파수 영역에서 일부분의 파일럿 심볼들이 어떤 일정한 반송파 주파수 간격 α의 간격으로 위치해 있고 또한 와 에서 동일한 위치를 가질 경우 그 위치의 집합을 {}라고 하면, 집합 { and }에 해당하는 파일럿 심볼에 대해 하기 수학식 10으로 변환할 수 있다.In the frequency domain some pilot symbols are located at some constant carrier frequency spacing α Wow If you have the same location in, set the location to { }, Set { and } May be converted into the following Equation 10 for the pilot symbol corresponding to}.
상기 수학식 10에서 파일럿 심볼의 속성상 는 1로 간주해도 일반성을 해치지 않는다.Due to the property of the pilot symbol in Equation 10 Considering 1 does not impair generality.
상기 수학식 10과 이를 α만큼 지연시킨 식의 복소공액을 곱하여 하기 수학식 11의 를 구한다.By multiplying the complex conjugate of Equation 10 and the delayed expression by α, Equation 11 Obtain
상기 수학식 11을 참조해 보면 FFT 윈도우 위치 오프셋의 변화량에 대한 정보를 가진 위상은 채널의 영향을 받지 않는 것을 알 수 있다.Referring to Equation 11, it can be seen that a phase having information on the amount of change in the FFT window position offset is not affected by the channel.
따라서 집합 {}에 대해 의 합을 계산하여 위상을 구하면 하기 수학식 12와 같다.So set { }About When the sum is calculated to obtain a phase, the following Equation 12 is obtained.
상기 수학식 12에서 는 D OFDM 심볼동안 FFT 윈도우 위치 오프셋의 변화량이다.In Equation 12 Is the amount of change in the FFT window position offset during the D OFDM symbol.
결론적으로 샘플링 클럭 오차율의 추정치는 하기 수학식 13으로 구해진다.In conclusion, an estimate of the sampling clock error rate is obtained by the following equation (13).
상기 수학식 13에서 는 보호구간의 길이이다.In Equation 13 Is the length of the protective section.
상술한 바와 같은 알고리즘에 기초하여 클럭 오차 검출장치를 구성한 것이 바로 도 3에 도시되어 있다.It is shown in FIG. 3 that the clock error detecting apparatus is constructed based on the algorithm described above.
도 3에서, OFDM 심볼 지연부(350)는 FFT부(200)에서 출력되는 수신 파일럿 심볼 를 D OFDM 심볼만큼 지연하여 출력한다. 이때 D는 집합 {}에 속하는 위치의 심볼들이 와 에서 모두 파일럿 심볼이도록 결정해야 한다.In FIG. 3, the OFDM symbol delay unit 350 receives a received pilot symbol output from the FFT unit 200. Is delayed by D OFDM symbol and output. Where D is the set { } The symbols belonging to Wow It should be decided that all of them are pilot symbols.
제1복소공액 곱셈기(355)는 상기 OFDM 심볼 지연부(350)에서 출력되는 지연된 파일럿 심볼 를 복소 공액화하고 이를 FFT부(200)에서 출력되는 파일럿 심볼 와 곱하여 출력한다. 이와 같이 하는 이유는 다중 경로 채널에 의한 수신 심볼의 위상 왜곡, 즉 의 위상 회전 효과를 상기 과정에 의해 서로 상쇄시켜 채널에 의한 영향을 제거하기 위함이다.The first complex conjugate multiplier 355 is a delayed pilot symbol output from the OFDM symbol delay unit 350 Is complex conjugated and the pilot symbol output from the FFT unit 200 And multiply by The reason for this is that the phase distortion of the received symbol by the multipath channel, i.e. This is to cancel the effects of the channel by canceling the phase rotation effects of each other by the above process.
한편 파일럿 지연부(360)는 상기 제1복소 공액 곱셈기(355)에서 출력되는 를 α만큼 지연하여 출력한다. 이때 α는 일부분의 파일럿 심볼들이 주파수 영역에서 어떤 일정한 반송파 주파수 간격으로 위치해 있을 때 그 간격을 나타내며, α값의 선택에 따라 집합 {}의 범위와 클럭 오차 검출장치의 통계적 성능이 결정된다.Meanwhile, the pilot delay unit 360 is output from the first complex conjugate multiplier 355. Output by delaying by. Where α represents the spacing when some of the pilot symbols are located at a certain carrier frequency spacing in the frequency domain. } And the statistical performance of the clock error detector.
제2복소 공액 곱셈기(365)는 상기 파일럿 지연부(360)에서 출력되는 를 복소 공액화하고 이를 상기 제1복소 공액 곱셈기(355)에서 출력되는 와 곱하여 출력한다. 이와 같이 하는 이유는 CPE 또는 잔류 반송파 주파수 오프셋에 의해 발생하는 위상 오차를 제거하고, 오직 FFT 윈도우 오프셋의 변화에 따른 위상의 변화 정도만을 구하기 위함이다.The second complex conjugate multiplier 365 is output from the pilot delay unit 360. Is complex conjugated and is output from the first complex conjugate multiplier 355. And multiply by The reason for doing this is to eliminate the phase error caused by the CPE or residual carrier frequency offset, and to obtain only the degree of phase change due to the change of the FFT window offset.
누적기(370)는 한 OFDM 심볼구간 동안 상기 제2복소 공액 곱셈기(365)의 출력()을 누적하고, 위상 계산기(375)는 상기 누적기(370)에서 출력된 복소수의 위상치를 계산하여 출력하는데, 참고적으로 이러한 위상 계산기(375)는 CORDIC(COordinate Rotation DIgital Computer) 알고리즘 등을 통해 구현이 가능하다.The accumulator 370 outputs the output of the second complex conjugate multiplier 365 during one OFDM symbol period. ), And the phase calculator 375 calculates and outputs a complex phase value output from the accumulator 370. For reference, the phase calculator 375 uses a CORDIC (Coordinate Rotation DIgital Computer) algorithm or the like. Implementation is possible.
상기 위상 계산기(375)의 출력은 이후 곱셈기(380)에서 계수 과 곱해짐으로서, 결과적으로 라디안 단위의 위상치는 샘플링 클럭 오차율()로 변환된다.The output of the phase calculator 375 is then counted in a multiplier 380 Multiply by, resulting in a phase value in radians Is converted to).
도 3에 도시한 바와 같은 클럭 오차 검출부의 구성을 도 2에 도시한 클럭 오차 검출부의 구성과 대비해 볼때,As compared with the configuration of the clock error detector shown in FIG. 2, the configuration of the clock error detector shown in FIG.
본 발명의 실시예에 따른 클럭 오차 검출부는 OFDM 심볼 지연부(350)와 제1복소 공액 곱셈기(355)를 통해 다중 경로 채널에 의한 수신심볼의 위상왜곡, 즉 의 위상회전 효과를 서로 상쇄시켜 채널에 의한 영향을 제거할 수 있기 때문에, 극심한 주파수 선택적 채널과 열악한 SNR하에서도 안정적이고 정확하게 샘플링 클럭 오차율을 얻을 수 있게 되는 것이다.The clock error detection unit according to an embodiment of the present invention performs phase distortion of a reception symbol by a multipath channel through an OFDM symbol delay unit 350 and a first complex conjugate multiplier 355. Since the effects of the channel rotation can be canceled by canceling the phase rotation effects, the sampling clock error rate can be obtained stably and accurately even under extreme frequency selective channels and poor SNR.
본 발명의 실제 적용 예로서 유럽형 디지털 지상파 TV 방송 규격(DVB-T)을 위한 OFDM 수신기의 경우 다음과 같이 본 발명을 적용할 수 있다.As an actual application example of the present invention, the OFDM receiver for the European Digital Terrestrial TV Broadcasting Standard (DVB-T) may be applied to the present invention as follows.
도 4는 유럽형 디지털 지상파 TV 방송 규격에서 정한 분산 파일럿(Scattered Pilot) 구조를 도시한 것으로 검게 표시된 위치는 해당 OFDM 심볼에서 분산 파일럿 심볼의 위치를 나타낸다. 이를 참조해 볼때 분산 파일럿 심볼은 주파수 영역에서 12개의 반송파 주파수 간격으로 위치하며, 그 위치 패턴은 4 OFDM 심볼마다 반복되는 사실을 알 수 있다.FIG. 4 shows a scattered pilot structure defined in the European digital terrestrial TV broadcasting standard, and a black color indicates a position of a distributed pilot symbol in the corresponding OFDM symbol. Referring to this, the distributed pilot symbols are located at 12 carrier frequency intervals in the frequency domain, and the position pattern is repeated every 4 OFDM symbols.
따라서 샘플링 클럭의 복원을 위해 본 발명을 적용함에 있어서 이러한 특성이 있는 분산 파일럿을 이용할 수 있으며, 이 경우 유럽형 디지털 지상파 TV 방송 규격이 정한 범위내에서 D는 4의 배수, α는 12의 배수로 결정되어야 함을 쉽게 알 수 있다.Therefore, in applying the present invention to recover the sampling clock, a distributed pilot having such characteristics can be used. In this case, D must be a multiple of 4 and α must be a multiple of 12 within the range defined by the European digital terrestrial TV broadcasting standard. It is easy to see.
참고적으로 시간에 따라 채널의 특성이 급격히 변하는 동적 다중 경로 채널의 경우 D는 되도록 작은 값으로 선택하는 것이 유리하며, 일반적으로 α는 되도록 큰 값을 선택하는 것이 가산 잡음에 대한 통계적 면역성 향상에 유리하다.For reference, in the case of a dynamic multipath channel in which the characteristics of the channel change drastically with time, it is advantageous to select D as small as possible. In general, selecting a value as large as α is advantageous for improving statistical immunity to additive noise. Do.
또한 유럽형 디지털 지상파 TV 규격에서 8K FFT 모드의 연속 파일럿(Continual Pilot) 구조는 2K FFT 모드의 연속 파일럿 구조가 주파수 영역에서 1704개의 반송파 주파수 간격 단위로 4번 연속해서 반복되는 형태를 가진다.In addition, the continuous pilot structure of the 8K FFT mode in the European digital terrestrial TV standard has a form in which the continuous pilot structure of the 2K FFT mode is repeated four times in units of 1704 carrier frequency intervals in the frequency domain.
따라서 8K FFT 모드에서 샘플링 클럭의 복원을 위해 본 발명을 적용함에 잇어서 이러한 특성이 있는 연속 파일럿을 이용할 수 있으며, 이 경우 유럽형 디지털 지상파 TV 방송 규격이 정한 범위 내에서 D는 자연수, α는 1704의 배수(1704, 3408, 5112중 택일)로 결정되어야 함을 쉽게 알 수 있다.Therefore, in the 8K FFT mode, a continuous pilot having such characteristics can be used in applying the present invention to recover the sampling clock. In this case, D is a natural number and α is a multiple of 1704 within the range defined by the European digital terrestrial TV broadcasting standard. It can be readily seen that it should be determined (1704, 3408, 5112).
상술한 바와 같이 본 발명은 OFDM 수신기에서 샘플링 클럭의 주파수 오차를 추정하는 과정에서 채널의 영향을 제거함으로서 극심한 주파수 선택적 채널과 열악한 SNR하에서도 안정적이고 정확하게 샘플링 클럭을 복원할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention removes the influence of the channel in the process of estimating the frequency error of the sampling clock in the OFDM receiver, and thus has the effect of restoring the sampling clock stably and accurately under the severe frequency selective channel and the poor SNR.
한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 해당 기술 분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.On the other hand, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.
도 1은 일반적인 OFDM 수신기에서 샘플링 클럭을 복원하기 위한 장치의 구성도.1 is a block diagram of an apparatus for recovering a sampling clock in a typical OFDM receiver.
도 2는 도 1중 클럭 오차 검출부(300)의 상세 구성도.2 is a detailed configuration diagram of the clock error detector 300 of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클럭 오차 검출부의 상세 구성도.3 is a detailed block diagram of a clock error detection unit according to an embodiment of the present invention.
도 4는 유럽형 디지털 지상파 TV 방송 규격에서 분산 파일럿 구조를 설명하기 위한 도면4 is a diagram for explaining a distributed pilot structure in the European digital terrestrial TV broadcasting standard.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000074902A (en) * | 1999-05-27 | 2000-12-15 | 박태진 | Sampling synchronization method and apparatus in ofdm communication system |
KR20010002477A (en) * | 1999-06-15 | 2001-01-15 | 윤종용 | Symbol timing and frequency synchronizing device for OFDM signals and method thereof |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE501608C2 (en) * | 1994-01-18 | 1995-03-27 | Telia Ab | Procedure and arrangement for synchronization in OFDM modulation |
JP3148090B2 (en) * | 1995-03-20 | 2001-03-19 | 株式会社東芝 | OFDM signal synchronous demodulator |
KR100265735B1 (en) * | 1997-11-25 | 2000-09-15 | 윤종용 | OFDM receiver for jointing FFT window position recovery and sampling clock control and method therefor |
KR100345329B1 (en) * | 1999-12-24 | 2002-07-24 | 삼성탈레스 주식회사 | Apparatus for sampling clock recovery in an OFDM receiver and method therof |
US7009931B2 (en) * | 2000-09-01 | 2006-03-07 | Nortel Networks Limited | Synchronization in a multiple-input/multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system for wireless applications |
-
2002
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-
2003
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- 2003-11-06 AU AU2003277704A patent/AU2003277704A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000074902A (en) * | 1999-05-27 | 2000-12-15 | 박태진 | Sampling synchronization method and apparatus in ofdm communication system |
KR20010002477A (en) * | 1999-06-15 | 2001-01-15 | 윤종용 | Symbol timing and frequency synchronizing device for OFDM signals and method thereof |
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