KR100626644B1 - 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임의 첫번째 OFDM 심볼과 CP(Cyclic Prefix)를 이용하여 시간 도메인에서 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 추정하여 수신신호에 보상하고, 주파수 도메인에서 상기 보상한 신호를 이용하여 주파수 옵셋의 정수를 추정하여 보상함으로써, 데이터 전송률을 높이고 주파수 및 시간을 동기화시키기 위한, 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법에 있어서, 시간 도메인에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호를 수신함에 따라 LL(Log-Likelihood) 함수가 최대값을 갖도록 하는 시간 옵셋을 구하는 시간 옵셋 산출단계; 상기 시간 옵셋을 이용하여 LL 함수가 최대값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 소수를 구하는 주파수 옵셋의 소수 산출단계; 상기 산출한 시간 옵셋과 주파수 옵셋의 소수를 수신신호에 보상하는 제 1 보 상 단계; 상기 보상한 수신신호를 주파수 도메인 수신신호로 변환하는 변환단계; 메트릭 함수가 최소값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 정수를 구하는 주파수 옵셋의 정수 산출단계; 및 상기 산출한 주파수 옵셋의 정수를 상기 1차 보상된 수신신호에 보상하는 제 2 보상 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 주파수 및 시간 옵셋 추정 등에 이용됨.
OFDM 시스템, 시간 옵셋, 주파수 옵셋의 소수, 주파수 옵셋의 정수, 추정, LL(Log-Likelihood) 함수, 메트릭 M(i), OFDM 신호 보상

Description

직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치{Method for estimating frequency/time offset and its using apparatus in OFDM communication system}
도 1 은 본 발명에 따른 시간 도메인에서의 OFDM 프레임 구조와 주파수 도메인에서 첫번째 OFDM 심볼 구조에 대한 일예시도,
도 2 는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 옵셋의 소수 및 시간 옵셋 추정 과정에 대한 일실시예 설명도,
도 3 은 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 옵셋의 정수 추정 과정에 대한 일실시예 설명도,
도 4 는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 5 는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 장치의 일실시예 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
51 : 제 1 옵셋 산출부 52 : 제 1 보상부
53 : FFT 수행부 54 : 제 2 옵셋 산출부
55 : 제 2 보상부
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임의 첫번째 OFDM 심볼과 CP(Cyclic Prefix)를 이용하여 시간 도메인에서 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 추정하여 수신신호에 보상하고, 주파수 도메인에서 상기 보상한 신호를 이용하여 주파수 옵셋의 정수를 추정하여 보상하기 위한, 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템, OFCDM(Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing) 시스템 등을 포함한다.
직교 주파수 분할 다중화 접속방식(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 대역 사용에서 효율적인 디지털 전송 방식으로, 최근 유럽의 디지털 오디오 방송이나 디지털 비디오 방송, 비대칭 디지털 전송시스템(ADSL : Asymmetric Digital Subscriber Line), 그리고 무선 근거리 접속망(WLAN : Wireless Local Area Network) 등과 같은 디지털 전송 시스템에 응용되고 있다.
이러한 직교 주파수 분할 다중화 접속 방식은 고속통신에 있어서 중요한 문제가 되는 심볼 간 간섭(ISI)에 강인하고, 주파수 선택적 페이딩을 주파수 비선택적 페이딩으로 보이게 하는 장점을 가지고 있다.
그러나, 단일 주파수 시스템(single carrier system)에 비해서 송신기와 수신기의 오실레이터 부정합이나 이동에 따른 도플러 주파수 변이에 의한 반송 주파수 오차에 민감하다는 단점이 있다.
이러한 반송 주파수 오차는 OFDM 시스템에서 각 부반송파(subcarrier)들 간의 직교성을 깨트리기 때문에 반송파간 간섭(ICI)을 야기시킨다. 따라서, 작은 반송 주파수 오차로도 상당한 성능의 열화를 가져오게 되는 주파수 동기화 문제는 OFDM 시스템 구현에 있어 가장 중요한 문제 중 하나로 주목 받아 왔다.
또한, OFDM 시스템에서 최적의 샘플링 시간을 찾을 수 있는 “eye opening”이 존재하지 않기 때문에 OFDM 시스템에서 심볼 동기는 단일 주파수 시스템에서의 심볼 동기 방식과 다르다. OFDM 시스템에서 시간 동기는 한 OFDM 심볼의 시작 추정치를 찾는 것을 의미한다. 보통, OFDM 시스템은 CP(Cyclic Prefix)를 사용하기 때문에 심볼 동기 오차에 덜 민감하지만 CP 이내의 오차를 벗어나지 않도록 추정되어져야 한다.
한편, 종래의 OFDM 동기화 방법은 크게 파일럿 의존 방법과 블라인드 방법으로 나눌 수 있다.
먼저, 시간 동기 및 주파수 옵셋의 정수 및 소수 모두를 추정하기 위해 두 개의 파일럿 심볼을 사용하는 파일럿 의존 방법은, 두 개의 파일럿 블록을 이용하기 때문에 데이터율이 감소하는 문제점이 있고, 시간 동기에 있어 CP 길이에 해당하는 시간 동기 추정의 모호성이 존재하는 문제점이 있다.
다음으로, 블라인드 방법은 CP를 이용하여 시간 동기 및 주파수 옵셋의 소수를 추정하는 방법으로, OFDM 심볼 부분과 CP 부분의 상관관계를 이용한다.
따라서, 블라인드 방법은 주파수 옵셋의 정수 부분을 추정할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 블라인드 방법은 심볼 동기는 이룰 수 있지만 프레임의 시작점을 알 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임의 첫번째 OFDM 심볼과 CP(Cyclic Prefix)를 이용하여 시간 도메인에서 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 추정하여 수신신호에 보상하고, 주파수 도메인에서 상기 보상한 신호를 이용하여 주파수 옵셋의 정수를 추정하여 보상함으로써, 데이터 전송률을 높이고 주파수 및 시간을 동기화시키기 위한, 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법에 있어서, 시간 도메인에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호를 수신함에 따라 LL(Log-Likelihood) 함수가 최대값을 갖도록 하는 시간 옵셋을 구하는 시간 옵셋 산출단계; 상기 시간 옵셋을 이용하여 LL 함수가 최대값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 소수를 구하는 주파수 옵셋의 소수 산출단계; 상기 산출한 시간 옵셋과 주파수 옵셋의 소수를 수신신호에 보상하는 제 1 보상 단계; 상기 보상한 수신신호를 주파수 도메인 수신신호로 변환하는 변환단계; 메트릭 함수가 최소값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 정수를 구하는 주파수 옵셋의 정수 산출단계; 및 상기 산출한 주파수 옵셋의 정수를 상기 1차 보상된 수신신호에 보상하는 제 2 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 장치는, 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 장치에 있어서, 시간 도메인에서 LL 함수가 최대값을 갖도록 하는 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 산출하기 위한 제 1 옵셋 산출수단; 상기 제 1 옵셋 산출수단에서 산출한 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 OFDM 신호에 보상하기 위한 제 1 보상수단; 상기 제 1 보상수단에서 보상한 OFDM 신호를 주파수 도메인 신호로 변환하기 위한 신호 변환수단; 상기 신호 변환수단에서 변환된 주파수 도메인 신호를 이용하여 매트릭 함수가 최소값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 정수를 산출하기 위한 제 2 옵셋 산출수단; 및 상기 제 2 옵셋 산출수단에서 산출한 주파수 옵셋의 소수를 상기 제 1 보상수단에서 보상된 OFDM 신호에 보상하기 위한 제 2 보상수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 시간 도메인에서의 OFDM 프레임 구조와 주파수 도메인에서 첫번째 OFDM 심볼 구조에 대한 일예시도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시간 도메인에서 OFDM 프레임(11)은 첫번째 OFDM 심볼, 두번째 OFDM 심볼, 및 세번째 OFDM 심볼 등을 포함한다.
여기서, 첫번째 OFDM 심볼(11)을 제외한 다른 OFDM 심볼들은 기존 방식과 동일하게 전송된다. 즉, 필터의 비선형성을 극복하기 위해 OFDM 심볼은 총 N개의 부반송파 중
Figure 112006046506258-pat00062
개의 부반송파에만 데이터를 전송하고 심볼 뒷부분의 나머지 부반송파는 가상반송파(점선 부분)로 데이터를 전송하지 않는다.
반면, 상기 첫번째 OFDM 심볼은 반복 구조를 가지도록 전송된다. 즉, 주파수 도메인에서 첫번째 OFDM 심볼(12)의 홀수번째 부반송파에만 데이터를 실어 전송하고, 짝수번째 부반송파에는 데이터를 실지 않고 전송함으써 반복 구조가 나타나도록 한다. 이 때, 상기 첫번째 OFDM 심볼의 절반의 부반송파에는 데이터가 전송되지 않기 때문에, 시간 도메인에서 신호의 전력을 일정하게 유지하기 위해 첫번째 OFDM 심볼은 주파수 도메인에서 2배 만큼 높은 전력으로 데이터를 전송한다.
도 2 는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 옵셋의 소수 및 시간 옵셋 추정 과정에 대한 일실시예 설명도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 첫번째 OFDM 심볼은 반복 구조와 CP에 의한 중복(redundancy)에 의해 A와 B 부분의 반복 구조를 가진다.
먼저, 시간 동기를 위해 2N+L개의 샘플 크기를 관측할 수 있는 관측창(observation window)을 이용한다. 여기서, N은 OFDM 심볼 크기, L은 CP의 길이를 의미한다.
여기서, 상기 관측창을 통해 관측(Observation)된 샘플들 사이의 상관관계는 하기의 [수학식 1]과 같다.
Figure 112006046506258-pat00063
이때,
Figure 112006046506258-pat00064
는 k번째 관측샘플을,
Figure 112006046506258-pat00065
은 신호 전력을,
Figure 112006046506258-pat00066
은 잡음 전력을,
Figure 112006046506258-pat00067
은 주파수 옵셋을 의미한다.
그리고, 상기 [수학식 1]을 이용하여 구한 2N+L개의 샘플들로 이루어진 샘플 벡터의 확률분포 함수는 하기의 [수학식 2]와 같다. 이때, 확률분포 함수에서 LL(Log-Likelihood) 함수 부분을 제외한 나머지 부분은 추정하고자 하는 값에 상관없이 상수값을 갖는다.
Figure 112006046506258-pat00068
여기서, r은 샘플 벡터를,
Figure 112006046506258-pat00069
는 시간 옵셋을,
Figure 112006046506258-pat00070
를,
Figure 112006046506258-pat00071
은 주파수 옵셋을 의미한다.
한편, 상기 ML(Maximum Likelihood) 추정을 위해 상기 [수학식 2]에 로그(Log)를 취하고 샘플값에 의존적인(dependent) 부분을 이용하여
Figure 112006046506258-pat00072
그리고 r의 함수인 LL(Log-Likelihood) 함수를 구하면 하기의 [수학식 3]과 같다. 여기서, ML 추정은 [수학식 3]이 최대값을 가질때의 파라미터값을 찾는 방법을 의미한다.
Figure 112006046506258-pat00073
그리고, 상기 [수학식 3]이 최대값을 갖는
Figure 112006046506258-pat00074
의 값을 구하기 위해 하기의 [수학식 4]와 같이 변형한다.
Figure 112006046506258-pat00075
그리고, 상기 [수학식 4]를 이용하여 주파수 옵셋의 소수의 추정치(
Figure 112004058969151-pat00017
)와 시간 옵셋의 추정치(
Figure 112004058969151-pat00018
)를 구하면 하기의 [수학식 5] 및 [수학식 6]과 같다.
Figure 112006046506258-pat00076
Figure 112006046506258-pat00077
여기서,
Figure 112006046506258-pat00078
는 하기의 [수학식 7]과 같다.
Figure 112006046506258-pat00079
그리고, 상기
Figure 112004058969151-pat00023
,
Figure 112004058969151-pat00024
를 귀납적(recursive)으로 구하면 하기의 [수학식 8]과 같다.
Figure 112006046506258-pat00080
한편, 상기 [수학식 6]에서 LL 함수가 최대가 되는
Figure 112006046506258-pat00081
를 찾는 것은 시간이 오래 걸리므로, 시스템 요구사항에 맞는 임계값(
Figure 112006046506258-pat00027
)을 설정하여
Figure 112006046506258-pat00082
를 구하면 하기의 [수학식 9]와 같다.
Figure 112006046506258-pat00083
다음 과정으로 상기에서 구한 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 수신신호에 보상하고, 데이터를 복원하기 위해 FFT(Fast fast Fourier Transform) 등을 통해 주파수 도메인으로 변환한다.
도 3 은 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 옵셋의 정수 추정 과정에 대한 일실시예 설명도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 전송 전의 첫번째 OFDM 심볼(31)은 홀수 반송파에만 데이터(
Figure 112006046506258-pat00084
)가 실려 있고, 필터의 비선형성을 극복하기 위해 가상 반송파(virtual carrier)가 존재한다.
이러한, 첫번째 OFDM 심볼을 전송받아 시간 동기 및 주파수 옵셋의 소수를 보상한 첫번째 OFDM 심볼은 주파수 옵셋의 정수로 인하여 가상 반송파(점선 부분)의 위치가 정수 부분의 옵셋만큼 이동하게 된다.
따라서, 가상 반송파의 위치를 검파함으로써 주파수 옵셋의 정수를 찾을 수 있다. 즉, 가상 반송파에는 데이터가 전송되지 않기 때문에 잡음만 수신되어 수신 전력이 낮다는 것을 이용한다.
Figure 112006046506258-pat00085
가 i번째 부반송파에 해당하는 샘플값을 나타낼 때, 가상 반송파의 위치를 검파하기 위한 메트릭(Metric) M(i)는 하기의 [수학식 10]과 같고, 이것을 최소화하는 i값을 구하여 주파수 옵셋의 정수를 추정할 수 있다. 이 때, Q는 가상 반송파의 수를 의미한다.
Figure 112006046506258-pat00086
여기서, m은 덧셈(Summation)을 수행하기 위한 변수로서, 2i+1번째 부반송파부터 2i+Q-1번째 부반송파까지 홀수번째 부반송파의 샘플값을 'moving sum'하기 위한 2i+2m+1번째 부반송파 샘플값을 의미하고, i는 주파수 옵셋의 범위로서 'moving sum'을 할 때 2i+1번째 부반송파의 수신 샘플값부터 시작한다는 것을 의미하는 값이며,
Figure 112006046506258-pat00087
는 2(m+i)+1번째 부반송파에서 수신되는 샘플값을 의미한다.
그리고, Q는 가상 반송파의 수,
Figure 112006046506258-pat00088
은 신호 전력을 의미한다.
검파 시간을 줄이기 위해 임계값(
Figure 112006046506258-pat00089
)을 설정하면 하기의 [수학식 11]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006046506258-pat00090
도 4 는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 시간 도메인에서 OFDM 신호를 수신함에 따라 LL(Log-Likelihood) 함수가 최대값을 갖도록 하는 시간 옵셋(
Figure 112006046506258-pat00091
)을 구한다(401).
이를 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저 LL(Log-Likelihood) 함수를 구하기 위해
Figure 112006046506258-pat00092
와
Figure 112006046506258-pat00093
를 구한다. 그리고, ML추정을 위해
Figure 112006046506258-pat00094
에서 LL 함수가 최대값을 갖는지를 확인하기 위해 임계값(
Figure 112006046506258-pat00095
)과 비교한다.
상기 비교 결과, 임계값보다 크면 이 때의
Figure 112006046506258-pat00096
가 구하고자 하는 시간 옵셋에 해당하는 값(
Figure 112006046506258-pat00097
)이고, 임계값보다 작으면
Figure 112006046506258-pat00098
하여 임계값보다 큰
Figure 112006046506258-pat00099
를 찾을 때까지 상기 과정을 반복하여
Figure 112006046506258-pat00100
를 구한다.
이후, 상기 시간 옵셋을 이용하여 상기 LL 함수가 최대값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 소수(
Figure 112006046506258-pat00101
)를 구한다(402).
이후, 주파수 옵셋의 정수를 추정하기 위해 상기 시간 옵셋과 주파수 옵셋의 소수를 수신신호에 보상한다(403).
이후, 상기 보상한 수신신호를 주파수 도메인 신호로 변환한다(404). 즉, FFT를 수행한다(404). 이 때, FFT를 수행하면 주파수 옵셋의 정수 부분만 존재하기 때문에 주파수 도메인에서의 OFDM 심볼은 주파수 옵셋의 정수부분 만큼 쉬프트(shift)되어 존재하므로, 간단하게 주파수 옵셋의 정수를 찾을 수 있다.
이후, 메트릭 함수(M(i))가 최소값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 정수를 구한다(405). 즉, 가상 반송파에는 데이터가 전송되지 않기 때문에 가상 반송파의 전력은 상대적으로 다른 반송파보다 낮으므로, 가상 반송파의 개수만큼 관측창을 이동시켜 전력값의 합이 최소인 위치를 추정한다.
이를 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저 상기 주파수 도메인 수신신호(
Figure 112006046506258-pat00046
)를 이용하여 메트릭 M(i)를 구한다. 그리고, 주파수 옵셋의 정수를 추정하기 위해 i=0에서 매트릭 함수가 최소값을 갖는지 확인하기 위해 임계값(
Figure 112006046506258-pat00048
)과 비교한다.
상기 비교 결과, 임계값보다 작으면 이 때의 i가 구하고자 하는 주파수 옵셋의 정수에 해당하는 값이고, 임계값보다 크면 i=i+1하여 임계값보다 작은 i를 찾을 때까지 상기 과정을 반복하여 i를 구한다.
이후, 상기 산출한 주파수 옵셋의 정수를 상기 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수가 보상된 수신신호에 보상한다(406).
이러한 과정을 통해 수신신호(데이터)를 검파할 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 장치의 일실시예 구성도이다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 통신시 스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 장치는, 시간 도메인에서 LL 함수가 최대값을 갖도록 하는 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 산출하기 위한 제 1 옵셋 산출부(51), 상기 제 1 옵셋 산출부(51)에서 산출한 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 OFDM 신호에 보상하기 위한 제 1 보상부(52), 상기 제 1 보상부(52)에서 보상한 OFDM 신호를 주파수 도메인 신호로 변환하기 위한 FFT 수행부(53), 상기 FFT 수행부(53)에서 변환된 주파수 도메인 신호를 이용하여 매트릭 함수가 최소값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 정수를 산출하기 위한 제 2 옵셋 산출부(54), 및 상기 제 2 옵셋 산출부(54)에서 산출한 주파수 옵셋의 소수를 상기 제 1 보상부(52)에서 보상된 OFDM 신호에 보상하기 위한 제 2 보상부(55)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 옵셋 산출부(51)는 계수만큼 곱하기 위한 곱셈기(511), Z의 지수만큼 지연시키기 위한 지연기(512), 복소수의 허수부분의 부호를 바꾸기 위한 컨주게이터(conjugator)(513), N/2-L의 개수만큼 들어오는 값을 더하고 하나 나가면 그 값을 빼고 다시 하나 들어온 값을 더하기 위한 카운터(514), 최대가 되는
Figure 112006046506258-pat00102
를 검출하기 위한 검출기(515),
Figure 112006046506258-pat00103
의 라디안(radian) 단위의 각을 구하기 위한 각 산출기(516), 및 입력되는 신호의 엔벨럽(envelop)의 제곱값을 산출하기 위한 제곱값 산출기(517)를 포함한다.
또한, 상기 제 2 옵셋 산출부(54)는 첫번째 OFDM 심볼이 홀수번째 부반송파에만 실려 보내지기 때문에 홀수번째 부반송파 신호를 추출하기 위한 신호 추출기(541), 매트릭(Metric) 함수(M(i))가 최소값을 가지도록 하는 i를 검출하기 위한 검출기(542)를 포함한다.
한편, 본 발명은 파일럿 심벌을 포함하는 OFDM 프레임을 이용할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임의 첫번째 OFDM 심볼과 CP(Cyclic Prefix)를 이용하여 시간 도메인에서 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수 부분을 추정하여 수신신호에 보상하고, 주파수 도메인에서 상기 보상한 신호를 이용하여 주파수 옵셋의 정수 부분을 추정하여 보상함으로써, 데이터 전송률을 높이고 주파수 및 시간을 동기화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법에 있어서,
    시간 도메인에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호를 수신함에 따라 LL(Log-Likelihood) 함수가 최대값을 갖도록 하는 시간 옵셋을 구하는 시간 옵셋 산출단계;
    상기 시간 옵셋을 이용하여 LL 함수가 최대값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 소수를 구하는 주파수 옵셋의 소수 산출단계;
    상기 산출한 시간 옵셋과 주파수 옵셋의 소수를 수신신호에 보상하는 제 1 보상 단계;
    상기 보상한 수신신호를 주파수 도메인 수신신호로 변환하는 변환단계;
    메트릭 함수가 최소값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 정수를 구하는 주파수 옵셋의 정수 산출단계; 및
    상기 산출한 주파수 옵셋의 정수를 상기 제 1 보상 단계에서 보상된 수신신호에 보상하는 제 2 보상 단계
    를 포함하는 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 옵셋 산출단계는,
    상기 LL 함수에 시간 옵셋으로 0(입력값)을 입력하는 단계;
    상기 LL 함수의 결과값과 제 1 임계값을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과, 결과값이 상기 제 1 임계값을 초과함에 따라 상기 입력값을 시간 옵셋으로 산출하는 단계; 및
    상기 비교 결과, 결과값이 상기 제 1 임계값을 초과하지 않음에 따라 상기 입력값을 1씩 증가시키면서 상기 과정을 반복하는 단계
    를 포함하는 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 옵셋의 정수 산출단계는,
    상기 매트릭 함수에 주파수 옵셋의 정수로 0(입력값)을 입력하는 단계;
    상기 매트릭 함수의 결과값과 제 2 임계값을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과, 결과값이 상기 제 2 임계값을 초과하지 않음에 따라 상기 입력값을 주파수 옵셋의 정수로 산출하는 단계; 및
    상기 비교 결과, 결과값이 상기 제 2 임계값을 초과함에 따라 상기 입력값을 1씩 증가시키면서 상기 과정을 반복하는 단계
    를 포함하는 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 OFDM 신호는,
    반복 구조를 가지는 OFDM 심볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LL 함수는,
    하기의 주파수 옵셋의 소수를 산출하기 위한 [수학식 A]과 시간 옵셋을 산출하기 위한 [수학식 B]를 포함하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법.
    [수학식 A]
    Figure 112006046506258-pat00104
    [수학식 B]
    Figure 112006046506258-pat00105
    여기서,
    Figure 112006046506258-pat00106
    는 주파수 옵셋의 소수의 추정치를 의미하고,
    Figure 112006046506258-pat00107
    는 시간 옵셋의 추정치를 의미한다.
    그리고,
    Figure 112006046506258-pat00108
    ,
    Figure 112006046506258-pat00109
    는 하기와 같다.
    Figure 112006046506258-pat00110
    Figure 112006046506258-pat00111
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭 함수(M(i))는,
    하기의 [수학식 C]인 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 방법.
    [수학식 C]
    Figure 112006046506258-pat00112
    여기서, m은 덧셈(Summation)을 수행하기 위한 변수, i는 주파수 옵셋의 범위, Q는 가상 반송파의 수,
    Figure 112006046506258-pat00113
    은 신호 전력, Z는 부분 수정된 주파수 영역의 신호를 의미한다.
  7. 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 장치에 있어서,
    시간 도메인에서 LL 함수가 최대값을 갖도록 하는 시간 옵셋 및 주파수 옵셋 의 소수를 산출하기 위한 제 1 옵셋 산출수단;
    상기 제 1 옵셋 산출수단에서 산출한 시간 옵셋 및 주파수 옵셋의 소수를 OFDM 신호에 보상하기 위한 제 1 보상수단;
    상기 제 1 보상수단에서 보상한 OFDM 신호를 주파수 도메인 신호로 변환하기 위한 신호 변환수단;
    상기 신호 변환수단에서 변환된 주파수 도메인 신호를 이용하여 매트릭 함수가 최소값을 갖도록 하는 주파수 옵셋의 정수를 산출하기 위한 제 2 옵셋 산출수단; 및
    상기 제 2 옵셋 산출수단에서 산출한 주파수 옵셋의 소수를 상기 제 1 보상수단에서 보상된 OFDM 신호에 보상하기 위한 제 2 보상수단
    을 포함하는 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 시간 옵셋 및 주파수 옵셋 추정 장치는,
    제 1 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간 옵셋 추정 장치.
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