KR100587418B1 - Ｏｆｄｍ 방식 수신 시스템의 ｏｆｄｍ 심볼 동기 운영방법 및 장치 - Google Patents

Ｏｆｄｍ 방식 수신 시스템의 ｏｆｄｍ 심볼 동기 운영방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 장치는 현재 심볼 동기 시간과 추정된 심볼 동기 시간의 차에 기초하여 심볼 동기 업데이트 여부를 결정하고 심볼 동기 업데이트시 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간에 맞는 채널 추정을 각각 특정 시간 동안 동시에 수행하는 이중 채널 추정이 완료된 이후에 심볼 동기를 업데이트한다.
이와 같이 하면, 심볼 동기 추정과 정확한 채널 추정을 동시에 달성할 수 있는 효과가 있다.
OFDM 심볼, 이중채널추정, 업데이트, 심볼 동기

Description

ＯＦＤＭ 방식 수신 시스템의 ＯＦＤＭ 심볼 동기 운영 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SYNCHRONIZATION OPERATING OFDM SYMBOL OFDM RECEIVING SYSTEM}
도 1은 본 발명이 적용되는 OFDM 방식의 수신 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 심볼 동기 운영 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 심볼 동기 운영 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 OFDM 심볼 동기 운영 방법 및 장치에 관한 것으로 특히, 동기 획득 방법에 상관없이 획득된 동기를 운영하기 위한 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 방법 및 장치에 관한 것이다.
고속의 신뢰성과 대용량 서비스가 가능한 무선 광대역 멀티미디어 시스템의 구현을 위해, 주로 수 GHz에서 수 십 GHz에 이르는 밀리미터파 대역의 시 분할 다중 접속 무선 채널에서 높은 전송률로 신호를 보낼 수 있는 OFDM 전송방식이 각광 을 받고 있다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 송신할 데이터를 역고속 푸리에 변환하여 사용 대역폭을 여러 개의 서브캐리어(subcarrier;부반송파)로 나누어 송신하고, 상기 송신된 다수의 서브캐리어는 OFDM 수신장치에서 고속 푸리에 변환되어 원래의 데이터로 변환하여 처리하는 주파수 다중 방식으로, 서브캐리어 주파수 사이에 특정한 직교 조건을 부여하여 스펙트럼의 중첩에도 불구하고 수신장치에서 각각의 서브캐리어를 분리할 수 있도록 한 주파수 다중 통신 방식을 말한다.
일반적으로 OFDM 방식의 송신 시스템은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform;역고속푸리에변환)를 이용하여 부반송파에 정보를 실어 전송한다. 이 때, 다중 경로의 영향을 줄이기 위해 유효 심볼 구간 앞 부분에 보호 구간(guard interval)을 삽입한 OFDM 심볼을 전송한다. 그리고 OFDM 방식의 수신 시스템은 FFT(Fast Fourier Transform;고속푸리에변환)를 이용하여 수신된 OFDM 심볼에 대한 복조를 수행한다. 따라서, OFDM 방식의 수신 시스템은 주파수 동기(Frequency Synchronization), OFDM 심볼 동기(OFDM Symbol Synchronization) 및 프레임 동기(Frame Synchronization)가 필수적이며, 이에 따라 통신 품질이 달라진다.
특히, OFDM 방식의 수신 시스템은 주로 보호 구간을 이용한 여러 가지 방식에 의해 OFDM 심볼 동기를 수행하며, 이렇게 획득된 OFDM 심볼 동기는 매 OFDM 심볼 시간 혹은 몇 심볼 시간마다 업데이트된다. 그리고 한번 획득된 동기는 완전히 동기를 잃기 전까지 계속하여 업데이트되며, 변화하는 동기를 계속해서 트래킹하게 된다.
그리고 OFDM 방식의 수신 시스템은 심볼 동기가 새로이 획득되거나 획득된 심볼 동기가 업데이트 될 때마다 기존의 채널 추정값을 버리고 새로이 채널을 추정해야 한다. 심볼 동기의 업데이트 속도가 빠르다면, 채널이 충분한 시간동안 측정되지 못하여 상당히 부정확한 값을 가지게 된다. 반면, 심볼 동기의 업데이트 속도가 느리다면, 채널이 변화하는 속도가 심볼 동기의 업데이트 속도보다 빨라서 이 상황에서도 채널 추정값이 부정확해진다. 이와 같이 채널 추정값이 부정확해지면 통신 성능의 저하를 야기시킨다. 즉, 심볼 동기의 업데이터 속도는 통신 성능을 좌우한다. 그러나, 심볼 동기의 업데이트 속도를 결정하는 것은 단말의 이동 속도와 밀접한 관계가 있기 때문에 적당한 심볼 동기의 업데이트 시간을 찾기가 매우 어려운 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 부정확한 채널 추정을 방지하여 통신 성능을 향상시킬 수 있는 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신 시스템으로부터 송신된 OFDM 심볼을 입력받아 데이터를 복원하는 OFDM 수신 시스템의 상기 OFDM 심볼 동기를 운영하는 방법이 제공된다.
본 발명의 하나의 특징에 따른 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 방법은, a) 상기 OFDM 심볼로부터 초기 심볼 동기를 획득하여 상기 획득된 초기 심볼 동기로부터 현재 심볼 동기 시간을 측정하는 단계; b) 상기 초기 심볼 동기에 기초하여 심볼 동기를 추정하여 상기 추정된 심볼 동기 시간을 측정하는 단계; 및 c) 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간에 기초하여 심볼 동기 업데이트 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 c)단계는, c-1) 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간의 차를 설정값과 비교하는 단계; 및 c-2) 상기 c-1)단계의 비교 결과에 기초하여 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간의 차가 상기 설정값보다 크면 심볼 동기를 업데이트를 수행하는 단계를 포함한다.
그리고 상기 c-2)단계는 상기 심볼 동기 업데이트 시점에서의 정확한 채널 추정을 위해 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간에 맞는 채널 추정을 각각 특정 시간 동안 수행한 이후에 상기 업데이트를 수행한다.
그리고 본 발명에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신 시스템으로부터 송신된 OFDM 심볼을 입력받아 데이터를 복원하는 OFDM 수신 시스템의 상기 OFDM 심볼 동기를 운영하는 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 하나의 특징에 따른 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 장치는, 상기 OFDM 심볼로부터 초기 심볼 동기를 획득하여 상기 획득된 초기 심볼 동기로부터 현재 심볼 동기 시간을 측정하고, 상기 초기 심볼 동기에 기초하여 특정시간마다 반복하여 심볼 동기를 추정하고 상기 추정된 심볼 동기 시간을 측정하는 심볼 동기 추정부; 상기 측정된 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간의 차를 설정값과 비교하는 비교부; 상기 비교 결과에 기초하여 심볼 동기 업데이트 여부를 결정하는 업데이트 결정부; 상기 결정 결과에 기초하여 상기 심볼 동기 업데이트 결정 시, 심볼 동기 업데이트를 수행하는 업데이트부; 및 OFDM 심볼 동기 운영에 관련된 정보를 저장하는 정보 저장부를 포함한다.
이 때, 상기 업데이트부는, 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간에 맞는 채널 추정을 각각 특정 시간 동안 동시에 수행하는 이중 채널 추정이 완료된 이후에 심볼 동기를 업데이트한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 수신 시스템에 대해 도 1을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식의 수신 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, OFDM 방식의 수신 시스템은 OFDM 복조부(100), 동기부(200), 심볼 동기 운영부(300) 및 디코더부(400)를 포함한다.
OFDM 복조부(100)는 FFT부(110) 및 채널 추정부(120)를 포함한다. 그리고 OFDM 복조부(100)는 OFDM 방식의 송신 시스템으로부터 송신된 OFDM 심볼을 입력받아 FFT를 통해 OFDM 복조를 수행한다.
FFT부(110)는 OFDM 방식의 송신 시스템으로부터 송신된 시간축의 OFDM 심볼을 고속 푸리에 변환하여 주파수 축 OFDM 심볼로 변환한다.
채널 추정부(120)는 FFT를 수행한 후 채널을 추정하여 FFT 출력을 보정한다. 그리고 채널 추정부(120)는 심볼 동기 업데이트 수행 전에 현재의 심볼 동기 시간에 맞는 채널 추정과 앞으로 업데이트되기로 결정된 심볼 동기 시간에 맞는 채널 추정을 동시에
Figure 112004013544038-pat00001
동안 수행하는 2중 채널 추정을 수행한다. 그리고 2중 채널 추정이 완료되면 완료에 따른 결과 정보를 심볼 동기 운영부(300)로 전송한다.
동기부(200)는 OFDM 방식의 송신 시스템으로부터 송신된 OFDM 심볼을 입력받아 초기 동기화를 수행하여 초기 심볼 동기를 획득한다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 심볼동기 운영부(300)는 초기 동기화가 이루어진 후 종래와 같이 시간 및 주파수 동기를 매 OFDM 심볼 시간 혹은 몇 심볼 시간마다 업데이트하지 않고 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)과 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)의 차에 기초하여 업데이트를 수행한다. 이 때, OFDM 심볼동기 운영부(300)는 채널 추정부(120)로부터 2중 채널 추정 완료 결과를 수신하면 심볼 동기 업데이트를 시작한다.
디코더부(400)는 FFT 출력 신호를 demapper를 이용하여 순방향에러정정 (FEC;Forward Error Correction) 기능을 수행한다.
다음, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 심볼 동기 운영 장치에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 2에 나타낸 바와 같이 OFDM 심볼 동기 운영부(300)는 심볼동기 추정부(310), 비교부(320), 업데이트 결정부(330), 업데이트부(340) 및 정보 저장부(350)를 포함한다.
심볼 동기 추정부(310)는 동기부(200)를 통해 획득된 초기 심볼 동기로부터 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)을 계산하고 상기 초기 심볼 동기에 기초하여 특정시간 (nTSym)을 주기로 심볼 동기를 추정하여 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)을 계산한다.
비교부(320)는 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)과 추정된 심볼 동기 시간 (Testimated)의 차를 기 설정값 (이하,
Figure 112004013544038-pat00002
라고 함)과 비교한다.
업데이트 결정부(330)는 비교부(320)의 비교 결과에 기초하여 업데이트 여부를 결정한다. 이 때, 두 심볼 동기 시간의 차가
Figure 112004013544038-pat00003
보다 크면 업데이트를 수행하고, 두 심볼 시간의 차가
Figure 112004013544038-pat00004
보다 작으면 업데이트를 수행하지 않는다. 그리고 업데이트 결정부(330)는 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)과 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)의 차가
Figure 112004013544038-pat00005
보다 커서 이를 바로 업데이트할 경우 업데이트 정보를 채널 추정부(300)에 전송한다.
업데이트부(340)는 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)과 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)의 차가
Figure 112004013544038-pat00006
보다 클 경우, 채널 추정부(300)가 2중 채널 추정을 수행한 다음에 심볼 동기를 업데이트한다.
정보 저장부(350)는 현재 심볼 동기 시간 정보, 추정된 심볼 동기 시간 정보 등 OFDM 심볼동기 운영을 위한 정보를 저장한다.
한편, 도 1에서는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 장치를 별도로 구성하였지만, 이와 다르게 OFDM 복조부(100) 및 동기부(200) 내의 내부 인터페이스를 통해 동작하도록 구성할 수도 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 심볼동기 운영부의 동작 과정을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 심볼동기 운영 장치(300)의 심볼 동기 추정부(310)는 동기부(200)로부터 초기 심볼동기가 획득되면(S300) 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)을 계산한다. 그리고 획득된 초기 심볼 동기에 기초하여 특정시간(nTSym)을 주기로 심볼 동기를 추정하고 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)을 계산한다(S310). 그리고 나서 비교부(320)는 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)과 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)의 차를
Figure 112004013544038-pat00007
와 비교하고 비교 결과 를 업데이트 결정부(330)로 전송한다(S320). 업데이트 결정부(330)는 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)과 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)의 차가
Figure 112004013544038-pat00008
보다 큰 경우 업데이트를 수행하고 그렇지 않다면 업데이트를 수행하지 않는다. 이 때,
Figure 112004013544038-pat00009
는 시스템의 상황에 맞게 세팅된다. 이와 같이 업데이트 결정부(300)에 의해 심볼 동기 업데이트 여부가 결정되면, 업데이트 여부에 따른 정보를 업데이트부(340)에 전송한다. 그리고 나서 업데이트부(340)는 업데이트 결정부(330)로부터 업데이트가 결정되면 업데이트를 수행한다(S340).
한편, 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)과 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)의 차가
Figure 112004013544038-pat00010
보다 커서 이를 바로 업데이트할 경우, 심볼 동기를 업데이트한 다음에 채널을 추정할 충분한 시간이 없기 때문에 업데이트하는 바로 그 시점에서의 채널 추정값은 부정확하게 된다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 심볼동기 운영부(300)의 업데이트 결정부(330)는 현재 심볼 동기 시간(Tcurrent)과 추정된 심볼 동기 시간(Testimated)의 차가
Figure 112004013544038-pat00011
보다 커서 업데이트를 해야 할 경우 이를 채널 추정부(120)에 알린다. 그러면, 채널 추정부(120)는 현재의 심볼 동기 시간(Tcurrent)에 맞는 채널 추정과 앞으로 업데이트되기로 결정된 심볼 동기 시간(Testimated)에 맞는 채널 추정을 동시에 특정 시간(mTSym) 동안 하는 2중 채널 추정을 수행한다(이 때, m은 '0'보다 큰 정수이다.)(S330).
그리고 나서, 채널 추정부(120)는 2중 채널 추정이 완료되면 그 완료 결과를 업데이트부(340)에 전송한다.
업데이트부(340)는 채널 추정부(120)가 2중 채널 추정을 수행하는 동안 업데이트부(340)는 심볼 동기를 업데이트하지 않고 채널 추정부(120)로부터 2중 채널 추정 완료 결과를 수신하면 심볼 동기 업데이트를 수행한다(S340).
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 심볼 동기 운영 방법에 따르면, 단말의 이동 속도가 느릴 경우에는 심볼 동기가 매우 느리게 변화하여 오랜 시간동안 고정적인 심볼 동기를 유지할 수 있다. 그리고 심볼 동기가 오랫동안 고정되어 있을수록 채널 추정값은 더욱 안정된 값을 갖게 되어 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
그리고 단말의 속도가 빠를 경우에도 조금씩 심볼 동기값이 바뀌는 것이 아니라,
Figure 112004013544038-pat00012
만큼의 단위로 심볼 동기값이 바뀌게 되어, 좀더 오랜 시간동안 고정된 심볼 동기로 채널을 추정할 수 있다. 이 때, 동기의 추적 성능은 사용하는 동기 추적 알고리즘에 좌우되기 때문에 동기의 추적 성능이 저하되지 않는다.
또한, 본 발명에서는 동기의 업데이트 시점에서 일어날 수 있는 부정확한 채널 추정을 방지하기 위해서 2중 채널 추정 방식을 사용하므로 훨씬 안정적인 심볼 동기 추정과 채널 추정을 동시에 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 장치의 기능은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 플로피 디스크, 하드디스크, 광자기디스크 등)에 저장될 수 있으며, 하드웨어로도 직접 구현이 가능하다.
이상의 실시예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시예들에 한정되지 아니하며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래에서와 같이 고정된 시간마다 업데이트를 하지 않고 현재 심볼 동기값과 추정된 심볼 동기값의 차에 기초하여 심볼 동기를 업데이트함으로써, 오랫동안 고정적인 동기값을 유지할 수 있고, 이로 인해 좀 더 정확한 채널을 추정할 수 있다.
또한, 심볼 동기 업데이트 전 2중 채널 추정 방식을 사용하여 안정적인 심볼 동기 추정과 정확한 채널 추정을 동시에 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신 시스템으로부터 송신된 OFDM 심볼을 입력받아 데이터를 복원하는 OFDM 수신 시스템의 상기 OFDM 심볼 동기를 운영하는 방법에 있어서,
    a) 상기 OFDM 심볼로부터 초기 심볼 동기를 획득하여 상기 획득된 초기 심볼 동기로부터 현재 심볼 동기 시간을 측정하는 단계;
    b) 상기 초기 심볼 동기에 기초하여 심볼 동기를 추정하여 상기 추정된 심볼 동기 시간을 측정하는 단계; 및
    c) 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간에 기초하여 심볼 동기 업데이트 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 c)단계는,
    c-1) 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간의 차를 설정값과 비교하는 단계; 및
    c-2) 상기 c-1)단계의 비교 결과에 기초하여 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간의 차가 상기 설정값보다 크면 심볼 동기를 업데이트를 수행하는 단계
    를 포함하는 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 c-2) 단계는, 상기 심볼 동기 업데이트 시점에서의 정확한 채널 추정을 위해 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간에 맞는 채널 추정을 각각 특정 시간 동안 동시에 수행한 이후에 상기 업데이트를 수행하는 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 방법.
  4. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신 시스템으로부터 송신된 OFDM 심볼을 입력받아 데이터를 복원하는 OFDM 수신 시스템의 상기 OFDM 심볼 동기를 운영하는 장치에 있어서,
    상기 OFDM 심볼로부터 초기 심볼 동기를 획득하여 상기 획득된 초기 심볼 동기로부터 현재 심볼 동기 시간을 측정하고, 상기 초기 심볼 동기에 기초하여 특정시간마다 반복하여 심볼 동기를 추정하고 상기 추정된 심볼 동기 시간을 측정하는 심볼 동기 추정부;
    상기 측정된 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간의 차를 설정값과 비교하는 비교부;
    상기 비교 결과에 기초하여 심볼 동기 업데이트 여부를 결정하는 업데이트 결정부;
    상기 결정 결과에 기초하여 상기 심볼 동기 업데이트 결정 시, 심볼 동기 업데이트를 수행하는 업데이트부; 및
    OFDM 심볼 동기 운영에 관련된 정보를 저장하는 정보 저장부
    를 포함하는 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 업데이트부는, 상기 현재 심볼 동기 시간과 상기 추정된 심볼 동기 시간에 맞는 채널 추정을 각각 특정 시간 동안 동시에 수행하는 이중 채널 추정이 완료된 이후에 상기 심볼 동기를 업데이트하는 OFDM 방식 수신 시스템의 OFDM 심볼 동기 운영 장치.
KR1020040022507A 2003-12-19 2004-04-01 Ｏｆｄｍ 방식 수신 시스템의 ｏｆｄｍ 심볼 동기 운영방법 및 장치 KR100587418B1 (ko)

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JP2000278242A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｏｆｄｍ通信装置及び同期タイミング検出方法

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