KR100510551B1 - Ofdm 신호 심볼의 공통 위상 에러(cpe)를 제거하는ofdm 디모듈레이터 및 그 cpe 제거 방법 - Google Patents

Ofdm 신호 심볼의 공통 위상 에러(cpe)를 제거하는ofdm 디모듈레이터 및 그 cpe 제거 방법 Download PDF

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Abstract

OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러(CPE)를 제거하는 OFDM 디모듈레이터 및 그 CPE 제거 방법이 개시된다. 본 발명의 OFDM 디모듈레이터는 OFDM 신호를 FFT 계산 후에 리오더링된 출력 값들 중 리오더링된 CP값들의 위치를 저장하는 CP 위치 메모리와 CP 위치 메모리의 출력 어드레스에 응답하여 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값을 CP 메모리로 전달하는 스위치를 포함한다. 스위치를 통해 전달되는 현재 OFDM 신호 심볼의 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값과 CP 메모리에 저장된 이전 OFDM 신호 심볼의 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값을 곱하여 OFDM 신호 심볼 전체의 평균 위상값을 검출 및 누적하여 그 누적된 위상값 만큼 FFT 계산된 출력을 반대로 회전시켜 OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러를 제거한다.

Description

OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러(CPE)를 제거하는 OFDM 디모듈레이터 및 그 CPE 제거 방법{OFDM demodulator with common phase error(CPE) correction and CPE removing method}

본 발명은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호 수신 장치에 관한 것으로, 특히 수신된 OFDM 신호의 공통 위상 에러(CPE)를 제거하는 OFDM 디모듈레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털 고화질 텔레비젼(High Definition Television: HDTV)의 방송 시스템은 크게 영상 부호화부와 변조부로 나눌 수 있다. 영상 부호화부는 고화질의 영상 소스로부터 얻어지는 약 1Gbps의 디지털 데이터를 15~18Mbps의 데이터로 압축한다. 변조부는 수십 Mbps의 디지털 데이터를 6~8MHz의 제한된 대역 채널을 통하여 수신측으로 전송한다.

고화질 텔레비젼 방송 시스템에 사용되는 변조 방식은 수십 Mbps의 디지털 데이터를 6~8MHz의 제한된 대역 채널을 통하여 수신측으로 전송하기 위하여 대역 효율이 높아야 한다. 그리고, 고화질 텔레비젼 방송은 기존의 아날로그 텔레비젼 방송용으로 할당된 VHF/UHF 대의 채널을 이용하는 지상 동시 방송 방식을 채택하기 때문에, 아날로그 텔레비젼 신호에 의한 동일 채널 간섭에 강한 특성을 가져야 한다.

대역폭당 전송 효율 향상과 간섭 방지를 위하여, 디지털 변조 방식들 중에서 직교 주파수 분할 다중화 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 이하 "OFDM"이라고 칭한다)이 차세대 고화질 텔레비젼 지상 방송 방식으로 채택되고 있다. OFDM 방식은 직렬 형태로 입력되는 심볼 열을 소정의 블럭 단위의 병렬 데이터로 변환한 후, 병렬화된 심볼들을 각기 상이한 부반송파(subcarrier) 주파수로 다중화(Multiplexing)하는 방식이다. OFDM 방식은 다중 반송파를 이용하는 데, 반송파 상호간에 서로 직교성을 가지고 있다. 두 반송파의 곱이 '0'이 되면 두 반송파는 직교한다고 한다. 직교성 반송파들은 반송파들의 스펙트럼을 겹치게 하여 스펙트럼 효율을 높이는 데 이용된다. 직교성이 유지되는 한, 반송파들은 리시버에서 완전히 재생된다.

OFDM 신호는 다중 반송파 주파수들에 의해 발생되기 때문에 튜너 위상 노이즈에 영향을 받기 쉽다. 튜너 위상 노이즈로 인해 OFDM 신호에 2가지 영향을 미친다. 첫번째로, 튜너 위상 노이즈는 저주파수 성분의 위상 변화를 초래한다. 이 위상 변화는 주파수 도메인에서 모든 반송파들의 일정한 위상 회전을 일으키는 데, 이것을 공통 위상 에러(Common Phase Error: 이하 "CPE"라고 칭한다)라고 칭한다. 두번째로, 튜너 위상 노이즈는 다른 서브 캐리어의 위상 노이즈 간섭을 일으켜 신호-대비-노이즈 비율이 감소되는 상호 캐리어 간섭(inter-carrier interference: 이하 "ICI"라고 칭한다)이다. 이들 CPE와 ICI 영향들은 주로 서브 캐리어들 사이의 위상 노이즈와 주파수 간격에 좌우된다.

시스템 성능의 저하는 주로 CPE에 의해 일어나는 데, 다행히도 CPE는 수신된 OFDM 신호로부터 추정하여 제거 가능하다. 이러한 CPE 정정 방법(correction method)은 International Broadcasting Convention, 1996에 실린 J.H. Scott의 "The DVB Terrestrial(DVB-T) specification and Its Implementation to a Practical Modem" 이나, IEEE Int. conf. On communication, ICC'95에 실린 P.Robertson and S. Kaiser의 "Analysis of the effects of the phase noise in orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) systems"에 기재되어 있다.

도 1은 종래의 기술인 OFDM 신호 수신 장치를 설명하는 도면이다. 일반적으로, OFDM 신호는 일정 주파수와 고정된 크기와 위상을 갖는 다수개의 서브 캐리어들을 포함한다. 이들 서브 캐리어들을 일명 CP(Continual pilot)라고 부른다. 예를 들면, DVB-T 시스템은 2K 모드일 때 45 CP를 사용하고 8K 모드일 때는 177 CP를 사용한다. 도 1을 참조하면, OFDM 신호 수신 장치(100)는 튜너(102), 로컬 오실레이터(104), A/D 컨버터(106), IQ 디모듈레이터(108), 고속 퓨리어 변환부(Fast-Fourier Transforming apparatus: 이하 "FFT부"라고 칭한다), 1 심볼 지연부(112), 제1 및 제2 CP 추출부(114, 116), 복소 켤레 멀티플라이어(complex conjugate multiplier, 118), 평균화 회로(120), 위상 추출 회로(122), 누산기(accumulator, 124), 위상 회전부(126), 그리고 등화기(128)를 포함한다.

입력 신호(IN)는 튜너(102)와 로컬 오실레이터(104)에 의해 중간 주파수(intermediate frequency)를 갖는 신호로 주파수 변환된다. 이 신호로 A/D 변환부(106)에 의해 디지털 신호로 변환된 후 IQ 디모듈레이터(108)에 의해 복소 베이스-밴드(complex base-band) 신호로 변환된다. IQ 디모듈레이터(108)의 출력은 FFT부(110)로 제공되어, 시간 영역의 신호를 주파수 영역으로 보호 간격(guard interval)을 변환시키는 고속 퓨리어 변환 처리를 수행하기 위해 OFDM 신호의 하나의 심볼 간격으부터 보호 간격을 제거한다.

제1 CP 추출부(114)는 FFT부(110)의 출력으로부터 제1 CP 신호들(CP1)을 추출하여 복소 켤레 멀티플라이어(118)로 전달한다. FFT부(110) 출력은 1 심볼 지연부(112)를 거쳐 제2 CP 추출부(116)로 전달된다. 제2 CP 추출부(116)는 1 심볼 지연된 이전 신호로부터 제2 CP 신호들(CP2)을 추출하여 복소 켤레 멀티플라이어(118)로 전달한다. 복소 켤레 멀티플라이어(118)는 동일한 주파수를 갖는 제1 CP 신호들(CP1)과 제2 CP 신호들(CP2)을 곱하여 제2 CP 신호(CP2)와 제1 CP 신호(CP1)와의 위상 변화를 검출한다.

복소 켤레 멀티플라이어(118)의 출력은 평균화 회로(120)로 전달한다. 평균화 회로(120)는 노이즈 성분을 제거하기 위하여 하나의 심볼 내 모든 CP 신호들의 위상 검출 결과를 평균화한다. 평균화 회로(120)는 복소 신호를 위상 추출부(122)로 제공한다. 위상 추출부(122)는 복소 신호의 위상을 검출한다. 검출된 위상은 2 개의 연속적인 OFDM 심볼들 사이의 평균적인 공통 위상차에 해당한다. 위상 추출부(122)의 출력은 누산기(124)에 누적된다. 누산기(124) 출력은 위상 회전부(126)로 제공되어 1 심볼 지연된 이전 신호가 반대로 회전된다.

이러한 OFDM 신호 수신 장치(100)의 CPE 정정(correction) 동작은 다음과 같이 이루어진다.

첫번째로, 현재 OFDM 심볼의 CP 서브 캐리어들은 이전 OFDM 심볼의 서브 캐리어들의 복소 켤레(complec conjugate)와 곱해져서 다음과 같이 정리된다.

여기에서, Ri[k]는 FFT 처리 후에 수신되는 신호로써, i 번째 OFDM 심볼의 k번째 서브 캐리어임을 나타낸다. H[k]는 k 번째 서브 캐리어에 대한 채널 주파수 응답을 나타내고, kcp는 CP의 위치를 나타내고, 16/9는 DVB-T 표준에서 정의된 CP 서브 캐리어의 지수(power)를 나타낸다.

두번째로, 하나의 OFDM 심볼을 평균화하고 평균된 신호의 위상을 추출하면 차등 위상 에러가 다음과 같이 구해진다.

마지막으로, 차등 위상 에러를 누산하여 얻어지는 공통 위상 에러(CPE)는 다음과 같이 추산된다.

여기에서, 공통 위상 에러(CPE)는 항상 일정한 위상 오프셋 φ0를 포함하는 데, 이 위상 오프셋 φ0은 등화기(128)에 의해 쉽게 보상이 되기 때문에 시스템 성능에는 영향을 미치지 않는다. 그러므로, 도 1의 OFDM 신호 수신 장치(100)는 공통 위상 에러(CPE)를 제거한다.

그런데, 도 1의 OFDM 신호 수신 장치(100)는 1 심볼 지연부(112)의 사용으로 인해 그 하드웨어 구성이 복잡해지는 문제점이 있다. 즉, 도 2는 OFDM 프레임 구조를 설명하는 데, 하나의 OFDM 심볼은 DVB-T에서 규정된 FFT 크기에 따라 2K 모드 또는 8K 모드로 나뉘어진다. 하나의 OFDM 심볼 내 존재하는 CP들의 위치는 항상 같은 위치를 가지므로, 시간축(direction of time)에서 관찰하면 도 3에 도시된 바와 같이, 한 OFDM 심볼은 데이터, 파일럿(CP), 전송 파라미터 신호(TPS)로 구성되는 연속된 신호로 이루어진다. DVB-T 8K 모드의 경우, 하나의 OFDM 심볼은 6817개의 서브 캐리어들을 포함한다. I, Q 데이터들이 10 비트로 표시된다고 가정하면, 1 심볼 지연부(112)는 6817×10×2=136340 비트를 저장하기 위한 메모리를 필요로 한다. 이에 따라, OFDM 신호 수신 장치(100)는 그 하드웨어 구성이 복잡해지고 그 면적이 커지는 문제점을 지닌다.

그러므로, 하드웨어 구성을 단순화하면서 공통 위상 에러를 제거할 수 있는 OFDM 신호 수신 장치의 존재가 요구된다.

본 발명의 목적은 공통 위상 에러를 제거하는 OFDM 디모듈레이터 회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 OFDM의 공통 위상 에러 제거 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 신호의 공통 위상 에러(CPE)를 제거하는 디모듈레이터는 OFDM 신호를 입력하여 고속 퓨리에 변환하는 FFT 계산 블락; 및 고속 퓨리에 변환된 OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러를 제거하는 CPE 정정 블락을 구비한다.

FFT 계산 블락은 입력되는 OFDM 신호를 FFT 계산 후 리오더링된 출력 값들을 저장하는 출력 셔플 메모리; 리오더링된 출력값들 중에서 리오더링된 CP값들의 위치를 저장하는 CP 위치 메모리; 및 CP 위치 메모리의 출력 어드레스에 응답하여 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값을 CPE 정정 블락으로 전달하는 스위치를 포함한다.

CPE 정정 블락은 CP 위치 메모리의 출력 어드레스에 응답하여 스위치를 통해 전달되는 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값을 저장하는 CP 메모리; 스위치를 통해 전달되는 현재 OFDM 심볼의 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값과 CP 메모리에 저장된 이전 OFDM 심볼의 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값을 곱하는 복소 켤레 멀티플라이어; OFDM 심볼 전체의 평균 위상값을 검출하고 누적하는 위상 검출 및 누산기; 및 FFT 계산 블락의 출력을 반대로 회전시켜 OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러를 제거하는 위상 회전부를 포함한다.

바람직하기로, OFDM 디모듈레이터는 위상 회전부와 연결되어 OFDM 신호의 전송 채널 상의 왜곡을 보상하는 등화기를 더 포함한다. 리오더링된 CP 위치 메모리는 리오더링된 CP값들의 위치를 저장하는 롬(ROM)으로 구성될 수 있다.

FFT 계산 블락은 입력되는 OFDM 신호의 크기가 N=N1N2인 1차원 입력을 열 우선 순서(column major order)대로 N1×N2의 2차원 배열로 맵핑하는 입력 셔플 메모리; 입력 셔플 메모리의 각 행에 대하여 1차원 DFT를 수행하여 그 결과 제1 N1×N2 2차원 배열을 발생하는 N1-포인트 DFT; N1-포인트 DFT의 제1 N1×N2 2차원 배열 각 요소에 트위들 펙터(twiddle)를 곱하는 트위들 펙터 멀티플라이어; 트위들 펙터 멀티플라이어의 결과를 저장하는 내부 셔플 메모리; 내부 셔플 메모리의 각 열에 대하여 1차원 DFT를 수행하여 그 결과로 제2 N1×N2 2차원 배열을 발생하는 N2-포인트 DFT; 및 N2-포인트 DFT의 제2 N1×N2 2차원 배열을 행 우선 순서(row major order)로 출력하여 맵핑하는 출력 셔플 메모리를 포함한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 OFDM 신호의 공통 위상 에러(CPE)를 제거하는 방법은 OFDM 신호를 수신하여 고속 퓨리어 변환(FFT) 계산하는 단계; FFT 계산 후 리오더링된 출력 값들을 출력 셔플 메모리에 저장하는 단계; 리오더링된 출력값들 중에서 리오더링된 CP값들의 위치를 CP 위치 메모리에 저장하는 단계; CP 위치 메모리의 출력 어드레스에 응답하여 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값을 CP 메모리로 전달하는 단계; 현재 OFDM 신호 심볼의 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값과 CP 메모리에 저장된 이전 OFDM 신호 심볼의 리오더링된 CP 위치 마다의 출력 셔플 메모리 값을 곱하는 단계; OFDM 심볼 전체의 평균 위상값을 검출하여 누적하는 단계; 및 FFT 계산된 출력을 누적된 위상값 만큼 반대로 회전시켜 OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러를 제거하는 단계를 포함한다.

더욱 바람직하기로, OFDM 신호의 CPE 제거 방법은 등화기를 통해 OFDM 신호의 전송 채널 상의 왜곡을 보상하는 단계를 더 구비하고, 리오더링된 CP값들의 위치들이 롬(ROM)에 저장된다.

그리고, FFT 계산하는 단계는 입력되는 OFDM 신호의 크기가 N=N1N2인 1차원 입력을 열 우선 순서(column major order)대로 N1×N2의 2차원 배열로 입력 셔플 메모리에 맵핑하는 단계; 입력 셔플 메모리의 각 행에 대하여 1차원 N1-포인트 DFT를 수행하여 그 결과 제1 N1×N2 2차원 배열을 발생하는 단계; N1-포인트 DFT의 제1 N1×N2 2차원 배열 각 요소에 트위들 펙터(twiddle)를 곱하여 내부 셔플 메모리에 저장하는 단계; 내부 셔플 메모리의 각 열에 대하여 1차원 N2-포인트 DFT를 수행하여 그 결과로 제2 N1×N2 2차원 배열을 발생하는 단계; 및 N2-포인트 DFT의 제2 N1×N2 2차원 배열을 행 우선 순서(row major order)로 출력하여 출력 셔플 메모리에 맵핑하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명의 OFDM 디모듈레이터는 CP 메모리에 이전 OFDM 심볼의 CP 값들을 저장한 후 현재 OFDM 심볼의 CP 값들과 비교하여 CPE 에러를 제거한다. 하나의 심볼 내 CP 값들을 저장하기 위해 작은 용량의 메모리를 사용하기 때문에, OFDM 디모듈레이터의 하드웨어 구성이 상당히 단순해지고 그 면적도 작아진다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 디모듈레이터 회로를 설명하는 도면이다. OFDM 디모듈레이터 회로는 FFT 블락을 필수적으로 포함하는 것이 일반적이다. 본 발명의 OFDM 디모듈레이터(400)는 FFT 계산 블락(410), CPE 정정 블락(420), 그리고 등화기(430)를 포함한다.

FFT 계산 블락(410)은 입력 셔플 메모리(411), N1-포인트 DFT(412), 트위들 펙터 멀티플라이어(413), 내부 셔플 메모리(414), N2-포인트 DFT(415), 출력 셔플 메모리(416), 리오더링된 CP 위치 메모리(reordered CP positions memory, 417), 그리고 스위치(418)을 포함한다. FFT 계산 블락(410)은 쿨리 투키 알고리즘(Cooley-Turkey Algorithm)을 바탕으로 1차원 DFT를 2차원 DFT로 변환하여 계산량을 줄인다. DFT(Discrete Fourier Transform)는 다음과 같이 계산된다.

여기에서, x[n]은 입력 벡터를, X[k]는 출력 벡터를, 그리고 는 트위들 펙터(twiddle factor)를 의미한다.

입력 셔플 메모리(411)는 쿨리 투키 알고리듬의 인데스 함수(index function)에 의하여 결정되는 원-투-원 맵핑(one-to-one mapping)을 구현하며 N1개의 포인트 1차원 DFT(412)에 입력을 공급한다. 인덱스 함수에 의한 원-투-원 맵핑은 다음과 같이 정의된다. 크기가 N=N1N2일 때, n과 k는 다음과 같이 표현된다.

인덱스 함수에 의하여 1차원 입력 벡터를 2차원으로 배열한 후, 각 행에 N1-포인트 1차원 DFT를 수행한다. 수학식 4는 다음과 같이 표현된다.

=

=

=

여기에서, G[n2,k1]을 다음과 같이 정의한다.

(0≤k1≤N1-1, 0≤n2≤N2-1)

G[n2,k1]는 N1-포인트 DFT이다. 따라서, 수학식 7은 N2개의 N1-포인트 DFT가 수행되고 각 결과에 트위들 펙터 가 곱해지고 내부 셔플 메모리에 저장된 후 N1개의 N2-포인트 DFT가 수행됨을 알 수 있다.

다시, 수학식 4로 돌아가서 FFT 계산 블락(410)의 동작을 정리하면, 크기가 N=N1N2인 1차원 입력 x[n]을 N1×N2의 2차원 배열 x[n1,n2]로 열 우선 순서(column major order)로 입력 셔플 메모리(411)에 맵핑된다. x[n1,n2]의 각 행에 대하여 N1-포인트 DFT(412)에서 1차원 DFT를 수행하여 그 결과 N1×N2인 2차원 배열 (G[n2, k1]의 트랜스포즈(transpose))이 발생한다. 의 각 요소에 를 곱하여 (의 트랜스포즈)를 얻은 후, 내부 셔플 메모리(414)에 저장된다. 의 각 열에 대하여 N2-포인트 DFT(415)에서 1차원 DFT를 수행하여 그 결과로 크기가 N1×N2인 2차원 배열 X[k1,k2]이 발생한다. 출력 셔플 메모리(416)는 X[k1,k2]을 행 우선 순서(row major order)로 출력하여 X[k]에 맵핑한다.

출력 셔플 메모리(416)는 CPE 정정 동작을 위한 지연 라인으로 사용된다. 출력 셔플 메모리(416)는 일반적인 지연 라인과는 달리 다음과 같은 기능을 수행한다. 첫번째로, 출력 셔플 메모리를 통과한 데이터들은 수학식 5 및 6에 정의된 순서대로 재정렬된다. 두번째로, 출력 셔플 메모리(416)로부터 출력값이 독출되면 동일한 위치에 새로운 값이 저장되는 "동일 어드레스 모드에서의 독출후 기입(Read-then Write) 동작"에 사용된다. 그리하여 주어진 OFDM 서브 캐리어들은 고정된 메모리 어드레스에 존재하지 않는다. 즉, OFDM 서브 캐리어들의 주소는 심볼들마다 변하는 데, 이전 OFDM 심볼의 CP 이전 값들과 서브 캐리어들의 데이터들이 리오더링(reordering)되어 다른 값으로 겹쳐진다.

리오더링된 CP 위치 메모리(417)는 수학식 5 및 6에 의해 리오더링된 CP들의 위치를 저장한다. 리오더링된 CP 위치들은 미리 알 수 있기 때문에 리오더링된 CP 위치 메모리(417)로 ROM을 사용할 수 있다. 스위치(418)는 리오더링된 CP 위치 메모리(417)에서 제공되는 어드레스에 응답하여 리오더링된 CP 위치 마다의 N2-포인트 DFT(415) 출력을 CPE 정정 블락(420)으로 전달한다.

CPE 정정 블락(420)은 CP 메모리(421), 복소 켤레 멀티플라이어(422), 평균화 회로(423), 위상 추출부(424), 누산기(425), 그리고 위상 회전부(426)를 포함한다.

CP 메모리(421)는 리오더링된 CP 위치 메모리(417)에서 제공되는 어드레스 신호를 기입 신호(Write)로 인식하여 N2-포인트 DFT(415) 출력 데이터를 저장한다. 즉, CP 메모리(421)는 하나의 OFDM 심볼 내 CP들의 값들을 저장한다. 예를 들어, DVB-T 8K 모드의 경우, 하나의 OFDM 심볼은 6817개의 서브 캐리어들과 177개의 CP들을 포함한다. OFDM 심볼의 I, Q 데이터들이 10 비트의 해상도(resolution)로 표시된다고 가정하면, CP 메모리(421)는 177×10×2=3540 비트의 메모리를 필요로한다. 이는 종래의 도 1에 도시된 1 심볼 지연부(112)가 6817×10×2=136340 비트를 저장하기 위한 메모리를 필요로 하던 것에 비하여 CP 메모리(421)는 하나의 심볼 내 CP 값들을 저장하기 위해 3540 비트의 메모리를 필요로하기 때문에, OFDM 디모듈레이터의 하드웨어 구성이 상당히 단순해지고 그 면적도 작아지는 이점이 된다는 것을 알 수 있다.

복소 켤레 멀티플라이어(422)는 현재 OFDM 심볼의 리오더링된 CP 위치 마다의 N2-포인트 DFT(415) 출력과 CP 메모리(421)에 저장된 이전 심볼의 리오더링된 CP 위치 마다의 N2-포인트 DFT(415) 출력을 곱한다. 즉, 복소 켤레 멀티플라이어(422)는 현재 OFDM 심볼의 CP값들과 이전 OFDM 심볼의 CP값들 사이의 위상 변화를 검출하여 그 출력을 평균화 회로(423)로 전달한다.

평균화 회로(423)는 노이즈 성분을 제거하기 위하여 하나의 심볼 내 모든 CP 신호들의 위상 검출 결과를 평균화한다. 평균화 회로(423)는 복소 신호를 위상 추출부(424)로 제공한다. 위상 추출부(424)는 복소 신호의 위상을 검출한다. 검출된 위상은 2 개의 연속적인 OFDM 심볼들 사이의 평균적인 공통 위상차에 해당한다. 위상 추출부(424)의 출력은 누산기(425)에 누적된다. 누산기(425) 출력은 위상 회전부(426)로 제공되어 1 심볼 지연된 이전 신호가 반대로 회전된다.

등화기(430)는 위상 회전부(426)의 출력 신호에 대해 전송 채널 상에서 발생한 왜곡을 보상한다. 이 때, 등화기(430)는 CP 신호들을 기초로 OFDM 신호의 심볼에 대한 타이밍 및 주파수 오차값을 산출함으로써, OFDM 신호의 전송 채널 상의 왜곡을 보상한다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 본 발명의 OFDM 디모듈레이터는 CP 메모리에 이전 OFDM 심볼의 CP 값들을 저장한 후 현재 OFDM 심볼의 CP 값들과 비교하여 CPE 에러를 제거한다. 따라서, 종래의 1 심볼 지연부가 하나의 심볼 내 모든 데이터를 저장하기 위해 필요로하던 큰용량의 메모리 대신에, 하나의 심볼 내 CP 값들을 저장하기 위해 작은 용량의 메모리를 사용하기 때문에, OFDM 디모듈레이터의 하드웨어 구성이 상당히 단순해지고 그 면적도 작아진다.

도 1은 종래의 기술인 OFDM 신호 수신 장치를 설명하는 도면이다.

도 2는 OFDM 프레임 구조를 설명하는 도면이다.

도 3은 하나의 OFDM 심볼 구조를 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 디모듈레이터를 설명하는 도면이다.

Claims (8)

  1. OFDM 신호의 공통 위상 에러(CPE)를 제거하는 디모듈레이터는
    OFDM 신호를 입력하여 고속 퓨리에 변환하는 FFT 계산 블락; 및
    상기 고속 퓨리에 변환된 OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러를 제거하는 CPE 정정 블락을 구비하고,
    상기 FFT 계산 블락은
    상기 입력되는 OFDM 신호를 FFT 계산 후 리오더링된 출력 값들을 저장하는 출력 셔플 메모리;
    상기 리오더링된 출력값들 중에서 리오더링된 CP값들의 위치를 저장하는 CP 위치 메모리; 및
    상기 CP 위치 메모리의 출력 어드레스에 응답하여 상기 리오더링된 CP 위치 마다의 상기 출력 셔플 메모리 값을 상기 CPE 정정 블락으로 전달하는 스위치를 구비하고,
    상기 CPE 정정 블락은
    상기 CP 위치 메모리의 출력 어드레스에 응답하여 상기 스위치를 통해 전달되는 상기 리오더링된 CP 위치 마다의 상기 출력 셔플 메모리 값을 저장하는 CP 메모리;
    상기 스위치를 통해 전달되는 현재 OFDM 신호 심볼의 상기 리오더링된 CP 위치 마다의 상기 출력 셔플 메모리 값과 상기 CP 메모리에 저장된 이전 OFDM 신호 심볼의 상기 리오더링된 CP 위치 마다의 상기 출력 셔플 메모리 값을 곱하는 복소 켤레 멀티플라이어;
    상기 OFDM 심볼 전체의 평균 위상값을 검출하고 누적하는 위상 검출 및 누산기; 및
    상기 FFT 계산 블락의 출력을 반대로 회전시켜 상기 OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러를 제거하는 위상 회전부를 구비하는 것을 특징으로 하는 OFDM 디모듈레이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 OFDM 디모듈레이터는
    상기 위상 회전부와 연결되어 상기 OFDM 신호의 전송 채널 상의 왜곡을 보상하는 등화기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 OFDM 디모듈레이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 리오더링된 CP 위치 메모리는
    상기 리오더링된 CP값들의 위치를 저장하는 롬(ROM)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 OFDM 디모듈레이터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 FFT 계산 블락은
    상기 입력되는 OFDM 신호의 크기가 N=N1N2인 1차원 입력을 열 우선 순서(column major order)대로 N1×N2의 2차원 배열로 맵핑하는 입력 셔플 메모리;
    상기 입력 셔플 메모리의 각 행에 대하여 1차원 DFT를 수행하여 그 결과 제1 N1×N2 2차원 배열을 발생하는 N1-포인트 DFT;
    상기 N1-포인트 DFT의 제1 N1×N2 2차원 배열 각 요소에 트위들 펙터(twiddle)를 곱하는 트위들 펙터 멀티플라이어;
    상기 트위들 펙터 멀티플라이어의 결과를 저장하는 내부 셔플 메모리;
    상기 내부 셔플 메모리의 각 열에 대하여 1차원 DFT를 수행하여 그 결과로 제2 N1×N2 2차원 배열을 발생하는 N2-포인트 DFT; 및
    N2-포인트 DFT의 상기 제2 N1×N2 2차원 배열을 행 우선 순서(row major order)로 출력하여 맵핑하는 상기 출력 셔플 메모리를 구비하는 것을 특징으로 하는 OFDM 디모듈레이터.
  5. OFDM 신호의 공통 위상 에러(CPE)를 제거하는 방법에 있어서,
    상기 OFDM 신호를 수신하여 고속 퓨리어 변환(FFT) 계산하는 단계;
    상기 FFT 계산 후 리오더링된 출력 값들을 출력 셔플 메모리에 저장하는 단계;
    상기 리오더링된 출력값들 중에서 리오더링된 CP값들의 위치를 CP 위치 메모리에 저장하는 단계;
    상기 CP 위치 메모리의 출력 어드레스에 응답하여 상기 리오더링된 CP 위치 마다의 상기 출력 셔플 메모리 값을 CP 메모리로 전달하는 단계;
    현재 OFDM 심볼의 상기 리오더링된 CP 위치 마다의 상기 출력 셔플 메모리 값과 상기 CP 메모리에 저장된 이전 OFDM 심볼의 상기 리오더링된 CP 위치 마다의 상기 출력 셔플 메모리 값을 곱하는 단계;
    상기 OFDM 심볼 전체의 평균 위상값을 검출하여 누적하는 단계; 및
    상기 FFT 계산된 출력을 상기 누적된 위상값 만큼 반대로 회전시켜 상기 OFDM 신호 심볼의 공통 위상 에러를 제거하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호의 CPE 제거 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 OFDM 신호의 CPE 제거 방법은
    등화기를 통해 상기 OFDM 신호의 전송 채널 상의 왜곡을 보상하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호의 CPE 제거 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 OFDM 신호의 CPE 제거 방법은
    상기 리오더링된 CP값들의 위치들이 롬(ROM)에 저장되는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호의 CPE 제거 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 FFT 계산하는 단계는
    상기 입력되는 OFDM 신호의 크기가 N=N1N2인 1차원 입력을 열 우선 순서(column major order)대로 N1×N2의 2차원 배열로 입력 셔플 메모리에 맵핑하는 단계;
    상기 입력 셔플 메모리의 각 행에 대하여 1차원 N1-포인트 DFT를 수행하여 그 결과 제1 N1×N2 2차원 배열을 발생하는 단계;
    상기 N1-포인트 DFT의 제1 N1×N2 2차원 배열 각 요소에 트위들 펙터(twiddle)를 곱하여 내부 셔플 메모리에 저장하는 단계;
    상기 내부 셔플 메모리의 각 열에 대하여 1차원 N2-포인트 DFT를 수행하여 그 결과로 제2 N1×N2 2차원 배열을 발생하는 단계; 및
    상기 N2-포인트 DFT의 제2 N1×N2 2차원 배열을 행 우선 순서(row major order)로 출력하여 상기 출력 셔플 메모리에 맵핑하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호의 CPE 제거 방법.
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