KR100740835B1 - System and method for synchronization of OFDM frame dependent on transmission mode in DMB mobile terminal - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중화 방송 신호를 수신하여 프레임 전송 모드를 검출하는 단계;상기 프레임 전송 속도에 따른 상기 전송 모드를 분류하여 타이밍 정보 및 주파수 오프셋을 추정하여 프레임 동기를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법 및 시스템에 관한 것으로, 전송 모드에 따른 프레임 동기화 방법을 제공하여 데이터 전송 속도가 고속이나 저속일 때 적합한 동기화를 효율적으로 사용할 수 있다. The present invention provides a method for detecting a frame transmission mode by receiving a multiplexed broadcast signal; classifying the transmission mode according to the frame transmission rate, estimating timing information and frequency offset, and performing frame synchronization. The present invention relates to a method and a system for synchronizing multiplexed broadcast frames by providing a frame synchronization method according to a transmission mode so that a suitable synchronization can be efficiently used when a data transmission speed is high or low.

OFDM, 전송모드, 보호구간(Guard Interval) OFDM, transmission mode, guard interval

Description

전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 시스템 및 방법{System and method for synchronization of OFDM frame dependent on transmission mode in DMB mobile terminal}System and method for synchronization of multiplexed broadcast frame by transmission mode {System and method for synchronization of OFDM frame dependent on transmission mode in DMB mobile terminal}

도 1(a, b)은 본 발명에 의한 전송 프레임 구조 및 하이브리드 동기 방식을 나타낸 예시도.1 (a, b) is an exemplary view showing a transmission frame structure and a hybrid synchronization scheme according to the present invention.

도 2(a, b)는 본 발명에 의한 전송 모드 검출을 위한 OFDM 심볼 길이를 측정하는 예시도.2 (a, b) is an exemplary view for measuring the length of the OFDM symbol for the transmission mode detection according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 순환 확장 및 훈련 심볼을 이용한 전송 모드 검출 시스템을 나타낸 구성도.3 is a block diagram illustrating a transmission mode detection system using cyclic extension and training symbols according to the present invention;

도 4는 본 발명에 의한 전송 모드에 의한 방송 데이터 프레임 동기화 방법을 나타낸 흐름도. 4 is a flowchart illustrating a broadcast data frame synchronization method according to a transmission mode according to the present invention.

본 발명은 이동통신 단말기에 관한 것으로, 특히 전송 모드에 의한 방송 데이터 프레임 동기화 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile communication terminal, and more particularly, to a broadcast data frame synchronization system and method using a transmission mode.

종래의 기술은 단지 순환 확장을 이용한 동기를 찾는 것이였다. 하지만 이러 한 방법을 패킷 전송에 사용할 경우에는 정확한 동기를 위해서 많은 수의 OFDM 심볼을 평균하여 정확한 최대 상관 값과 적절한 SNR을 획득해야 하는 부담과 에러(error) 발생이 높은 문제점이 있다. The prior art merely found motivation using cyclic expansion. However, when such a method is used for packet transmission, there is a problem in that a burden and an error are generated to obtain an accurate maximum correlation value and an appropriate SNR by averaging a large number of OFDM symbols for accurate synchronization.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전송 프레임의 심볼 길이에 따른 전송 모드에 적합한 동기화를 제공하여 데이터 속도를 효율적으로 이용하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to efficiently use a data rate by providing synchronization suitable for a transmission mode according to a symbol length of a transmission frame.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하나의 OFDM 심볼의 길이를 시간 단위로 측정하여 데이터 전송 속도로 전송프레임을 구분하는 전송모드 감지 시스템;상기 프레임 전송 속도에 따른 상기 전송 모드를 분류하여 타이밍 정보 및 주파수 오프셋을 추정하여 프레임 동기를 수행하는 동기화 시스템을 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transmission mode detection system for measuring a length of one OFDM symbol in time units and classifying transmission frames at a data transmission rate; classifying the transmission mode according to the frame transmission rate and timing information. And a synchronization system for performing frame synchronization by estimating the frequency offset.

또한, 본 발명은 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법에 있어서, 다중화 방송 신호를 수신하여 프레임 전송 모드를 검출하는 단계; 상기 프레임 전송 속도에 따른 상기 전송 모드를 분류하여 타이밍 정보 및 주파수 오프셋을 추정하여 프레임 동기를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the present invention provides a method of synchronizing multiplexed broadcast frames in a transmission mode, the method comprising: detecting a frame transmission mode by receiving a multiplexed broadcast signal; Classifying the transmission mode according to the frame transmission rate, estimating timing information and frequency offset, and performing frame synchronization.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1(a, b)은 본 발명에 의한 전송 프레임 구조 및 하이브리드 동기 방식을 나타낸 예시도이다.1 (a, b) is an exemplary view showing a transmission frame structure and a hybrid synchronization method according to the present invention.

다중화 방송 전송 프레임(a)은 SC(Synchronization Channel), FIC(Fast Information Channel), MSC(Main Service Channel)로 구성된다. 전송모드 1(b) 경우에 해당하는 전송 프레임 구조이다. 전송 모드와 상관없이 SC는 전송 모드를 결정할 수 있는 심볼과 직교주파수 분할 다중(OFDM) 심볼 동기 및 반송파 주파수 동기에 필요한 reference 심볼로 구성된다. 전송 모드 1(b)인 경우 3개의 OFDM 심볼로 구성되어 있는 FIC는 MSC를 구성하는 오디오 데이터 서비스들과 관련된 모든 정보를 포함하는 MCI(Multiplex Configuration Information), 선택적 서비스가 가능한 SI(System Information) 및 데이터 서비스를 포함하고 있다. MSC는 전송하고자 하는 오디오와 데이터를 포함하고 있으며, 전송 모드 1(b)인 경우 72개의 OFDM 심볼로 구성된다. 전송 모드는 도 1b에 Transmission mode 1, 4에서는 비교적 고속 데이터 전송에 유리한 훈련 심볼을 이용하여 동기를 구할 수 있다. Transmission mode 2, 3에서는 보호구간(Guard interval)을 이용한 동기를 구한다. The multiplexed broadcast transmission frame (a) is composed of a synchronization channel (SC), a fast information channel (FIC), and a main service channel (MSC). Transmission frame structure corresponding to transmission mode 1 (b). Regardless of the transmission mode, the SC is composed of a symbol capable of determining a transmission mode and reference symbols required for orthogonal frequency division multiplex (OFDM) symbol synchronization and carrier frequency synchronization. In case of transmission mode 1 (b), an FIC composed of three OFDM symbols includes a multiplex configuration information (MCI) including all information related to audio data services constituting an MSC, system information (SI) capable of selective service, and Contains data services. The MSC includes audio and data to be transmitted. In the transmission mode 1 (b), the MSC includes 72 OFDM symbols. In transmission mode 1 and 4 in FIG. 1B, the transmission mode may be synchronized using training symbols that are advantageous for relatively high speed data transmission. In transmission modes 2 and 3, synchronization using the guard interval is obtained.

도 2(a, b)는 본 발명에 의한 전송 모드 검출을 위한 OFDM 심볼 길이를 측정하는 예시도이다. 2 (a, b) is an exemplary view of measuring the OFDM symbol length for the transmission mode detection according to the present invention.

OFDM 심볼의 전송은 블럭 단위로 처리한다. OFDM 심볼이 다중 경로 채널을 통해 전송되는 동안 이전에 전송된 심볼에 영향을 받게 된다. 이러한 OFDM 심볼 간 간섭을 방지하기 위해 연속된 OFDM 블럭 사이에 보호구간(GI: Guard Interval)을 삽입한다. 이때, 보호구간(GI)의 길이는 무선 채널의 최대 지연 확산보다 길어야 한다. 하나의 OFDM 심볼 주기는 1.246ms이고 보호구간(GI)(0.246ms)과 심볼 데이터(1ms)로 이루어진다. 수신된 OFDM 심볼을 고속퓨리에 변환(FFT)을 통해 복조하기 위해서는 심볼의 시작 위치를 정확히 알아야 한다. 심볼의 시작 위치를 찾는 과정을 심볼 동기라고 하며, 프리앰블의 자기 상관(correlation) 및 상호 상관(correlation)을 사용하는 방식과 Cyclic Prefix(CP)를 사용하는 방식이 있다. Transmission of the OFDM symbol is processed in units of blocks. While an OFDM symbol is transmitted on a multipath channel, it is affected by previously transmitted symbols. In order to prevent such interference between OFDM symbols, a guard interval (GI) is inserted between consecutive OFDM blocks. In this case, the length of the guard interval GI must be longer than the maximum delay spread of the radio channel. One OFDM symbol period is 1.246 ms and consists of a guard period (GI) (0.246 ms) and symbol data (1 ms). In order to demodulate a received OFDM symbol through a Fast Fourier Transform (FFT), the starting position of the symbol must be known exactly. The process of finding the starting position of a symbol is called symbol synchronization, and there is a method of using pre-correlation and correlation and a method of using Cyclic Prefix (CP).

도 3은 본 발명에 의한 순환 확장 및 훈련 심볼을 이용한 전송 모드 검출 시스템을 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a transmission mode detection system using cyclic extension and training symbols according to the present invention.

본 발명은 방송용 단말기에서 전송 프레임의 심볼 길이에 따른 전송 모드를 달리하여 모드에 적합한 동기화를 구하기 위해 하이브리드 방식을 적용한다. 본 발명의 동기화 시스템은 순환 확장 시스템, 훈련 심볼을 이용한 동기화 시스템 및 방송 신호 전송 모드를 감지하는 시스템으로 구성된다. 전송 모드 감지 시스템(Transmission mode detector)(10)은 하나의 OFDM 심볼의 길이를 시간 단위로 측정하여 심볼 길이에 대한 시간 비로 전송 모드를 구분한다. 심볼 동기는 고속퓨리에 변환(FFT)의 시작 위치와 일치시킨다. 순환 확장 시스템의 동기화 방식은 입력되는 OFDM 신호(a)를 T 시간만큼 지연(20)하여 원래 OFDM 신호와 곱하여 적분한다(40). 적분한 OFDM 신호의 최대 상관 계수 값을 구하여(50) 타이밍 정보(B)로 사용하고 최대 위상 값을 구하여(60) 주파수 오프셋(offset)(A)을 결정한다. 위상 회전으로 인한 출력된 주파수 오프셋은 등화기(equalizer)로 보상하여 주파수 동기를 수행한다. 훈련 심볼을 이용한 동기화 시스템 방식은 입력 신호(OFDM)와 샘플링(sampling) 구간 T(20)를 거쳐 정합 필터의 계수 Ci의 곱을 합하여 출력 신호에 나타나는 상관 피크로부터 심볼 타이밍과 주파수 오프셋(offset)(C)을 결정한다. 정합 필터는 OFDM 시간 영역 신호와 상관하여 측정되는데 이는 고속퓨리에 변환(FFT) 이전 단계에서 수행된다.The present invention applies a hybrid scheme to obtain a synchronization suitable for the mode by changing the transmission mode according to the symbol length of the transmission frame in the broadcast terminal. The synchronization system of the present invention is composed of a cyclic expansion system, a synchronization system using training symbols, and a system for detecting a broadcast signal transmission mode. The transmission mode detector 10 measures the length of one OFDM symbol in units of time and distinguishes a transmission mode by a time ratio with respect to the symbol length. Symbol synchronization coincides with the starting position of the Fast Fourier Transform (FFT). The synchronization scheme of the cyclic extension system delays 20 the input OFDM signal a by T time and integrates the original OFDM signal by multiplying it (40). The maximum correlation coefficient value of the integrated OFDM signal is obtained (50) and used as timing information (B), and the maximum phase value is obtained (60) to determine the frequency offset (A). The frequency offset output due to the phase rotation is compensated by an equalizer to perform frequency synchronization. The synchronization system method using the training symbol sums the product of the coefficient Ci of the matched filter through the input signal (OFDM) and the sampling interval T (20), and symbol timing and frequency offset (C) from the correlation peak appearing in the output signal. Is determined. The matched filter is measured in correlation with the OFDM time domain signal, which is performed in a step prior to Fast Fourier Transform (FFT).

도 4는 본 발명에 의한 전송 모드에 의한 방송 데이터 프레임 동기화 방법을 나타낸 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a broadcast data frame synchronization method according to a transmission mode according to the present invention.

다중화 방송(OFDM) 신호를 수신하여 직교주파수 분할 다중(OFDM) 프레임 전송 모드를 검출한다(S400,401). 하나의 OFDM 심볼의 길이를 시간 단위로 측정하여 전송 모드를 구분하고 고속 데이터 전송일 경우(S402) 훈련 심볼을 이용한 동기화 시스템 방식으로 처리한다(S403). 이때, OFDM 입력 신호를 샘플링 구간(T)별 정합 필터 계수 Ci를 곱하여 합한다(S404). 전송 모드가 저속 데이터 전송일 경우 보호구간(GI)을 이용한 동기화 시스템을 구동한다(S405). 이때, 입력되는 OFDM 신호를 T 시간만큼 지연시키고 원래의 OFDM 신호와의 곱을 구한다(S406). 406단계에서 구한 값들을 합하여 적분한다(S407). 적분한 OFDM 신호의 값과 정합 필터의 출력 신호의 최대 상관(correlation) 계수 값을 시간 동기 정보로 사용한다. OFDM 신호의 최대 위상 값을 검출하여 주파수 동기 정보로 사용한다(S408). 전송 모드에 따른 OFDM 프레임 시간, 주파수 동기를 맞춘다(S409).An OFDM signal is detected by receiving a multiplexed broadcast (OFDM) signal (S400 and 401). The length of one OFDM symbol is measured in units of time to distinguish transmission modes, and in the case of high-speed data transmission (S402), the processing is performed using a synchronization system method using training symbols (S403). At this time, the OFDM input signal is multiplied by the matching filter coefficient Ci for each sampling period T and summed (S404). When the transmission mode is a low speed data transmission, a synchronization system using a guard interval (GI) is driven (S405). At this time, the input OFDM signal is delayed by T time and the product of the original OFDM signal is obtained (S406). The values obtained in step 406 are added and integrated (S407). The maximum correlation coefficient value of the integrated OFDM signal and the output signal of the matched filter is used as time synchronization information. The maximum phase value of the OFDM signal is detected and used as frequency synchronization information (S408). The OFDM frame time and frequency synchronization are adjusted according to the transmission mode (S409).

본 발명은 전송 모드에 따른 프레임 동기화 방법을 제공하여 데이터 전송 속도가 고속이나 저속일 때 적합한 동기화를 효율적으로 사용할 수 있다. The present invention provides a frame synchronization method according to a transmission mode, so that suitable synchronization can be efficiently used when the data transmission speed is high or low speed.

Claims (14)

다중화 방송 신호를 수신하여 프레임 전송 모드를 검출하는 단계;Receiving a multiplexed broadcast signal to detect a frame transmission mode; 상기 프레임 전송 속도에 따른 상기 전송 모드를 분류하여 타이밍 정보 및 주파수 오프셋을 추정하여 프레임 동기를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법.And classifying the transmission modes according to the frame transmission rates and estimating timing information and frequency offsets to perform frame synchronization. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프레임 전송 속도가 고속일 경우 훈련 심볼을 이용한 심볼 타이밍과 주파수 오프셋을 추정하여 프레임 동기를 수행하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법.The frame synchronization method according to the transmission mode, characterized in that the frame synchronization is performed by estimating the symbol timing and frequency offset using a training symbol when the frame transmission rate is a high speed. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프레임 전송 속도가 저속일 경우 보호구간(Guard Interval)의 순환 확장에 의한 상관 계수 값을 타이밍 정보로, 최대 위상 값을 주파수 오프셋으로 추정하여 프레임 동기를 수행하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법.When the frame rate is low, multiplexing by the transmission mode is performed by performing a frame synchronization by estimating a correlation coefficient value due to cyclic expansion of a guard interval as timing information and a maximum phase value as a frequency offset. How to sync broadcast frames. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다중화 방송 신호는 직교 주파수 분할 다중(OFDM)화 신호인 것을 특징 으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법.And the multiplexed broadcast signal is an orthogonal frequency division multiplexed (OFDM) multiplexed signal. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전송 모드는 하나의 OFDM 심볼의 길이를 시간 단위로 측정한 데이터 전송 속도로 구분하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법.The transmission mode is a multiplexing broadcast frame synchronization method according to the transmission mode, characterized in that the length of one OFDM symbol divided by the data rate measured in units of time. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 고속 전송 모드는 샘플링 구간(T) 별 정합 필터 계수를 입력신호에 곱한 합의 값을 출력하여 타이밍과 주파수 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법.The fast transmission mode is a multiplexing broadcast frame synchronization method according to the transmission mode, characterized in that to estimate the timing and frequency offset by outputting the sum value of the matching filter coefficient for each sampling interval (T) to the input signal. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 저속 전송 모드는 샘플링 시간(T)만큼 지연시킨 입력신호를 곱하여 적분한 값으로 타이밍과 주파수 오프셋을 출력하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법.The slow transmission mode is a multiplexing broadcast frame synchronization method according to the transmission mode, characterized in that for multiplying the input signal delayed by the sampling time (T) to output the timing and frequency offset as an integrated value. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프레임 동기화는 입력 신호의 시간 동기 및 주파수 동기를 수행하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 방법.The frame synchronization is a multiplexing broadcast frame synchronization method according to the transmission mode, characterized in that for performing the time synchronization and frequency synchronization of the input signal. 하나의 OFDM 심볼의 길이를 시간 단위로 측정하여 데이터 전송 속도로 전송프레임을 구분하는 전송모드 감지 시스템;A transmission mode detection system measuring a length of one OFDM symbol in time units and classifying a transmission frame at a data transmission rate; 상기 프레임 전송 속도에 따른 상기 전송 모드를 분류하여 타이밍 정보 및 주파수 오프셋을 추정하여 프레임 동기를 수행하는 동기화 시스템을 포함하여 이루어진 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 시스템.And a synchronization system that classifies the transmission modes according to the frame transmission rates, estimates timing information and frequency offsets, and performs frame synchronization. 제 9 항에 있어서, 상기 동기화 시스템은 10. The system of claim 9, wherein the synchronization system is 상기 데이터의 전송 속도가 저속일 경우 보호구간(Guard Interval)을 이용한 순환 확장 시스템을 이용하여 프레임 동기를 수행하고, 상기 데이터의 전송 속도가 고속일 경우 훈련 심볼을 이용한 동기화 시스템을 이용하여 프레임 동기를 수행한하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 시스템.When the data transmission speed is low, frame synchronization is performed using a cyclic extension system using a guard interval, and when the data transmission speed is high, frame synchronization is performed using a synchronization system using a training symbol. A multiplexing broadcast frame synchronization system according to a transmission mode, characterized in that performed. 제 10 항에 있어서, 상기 순환 확장 시스템을 이용한 동기화 방식은The method of claim 10, wherein the synchronization method using the circular expansion system 입력되는 OFDM 신호를 소정 시간 지연시킨 신호와 지연되지 않은 원래의 OFDM 신호를 곱하여 적분을 수행하고, 상기 적분된 OFDM 신호의 최대 상관 계수 값을 타이밍 정보로 사용하고 최대 위상 값을 구하여 주파수 오프셋으로 추정하여 프레임의 동기를 수행하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 시스템.Integration is performed by multiplying an input OFDM signal by a predetermined time delay signal with an original non-delayed OFDM signal, using the maximum correlation coefficient value of the integrated OFDM signal as timing information, and obtaining a maximum phase value to estimate the frequency offset. And a frame synchronization system for performing frame synchronization. 제 10 항에 있어서, 상기 훈련 심볼을 이용한 동기화 방식은The method of claim 10, wherein the synchronization method using the training symbol is 샘플링 구간별 정합 필터 계수를 입력신호에 곱한 값들의 합을 출력하여 타이밍 정보 및 주파수 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 시스템.And a timing information and a frequency offset are calculated by outputting a sum of values obtained by multiplying matching filter coefficients of each sampling interval by an input signal. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 입력된 심볼 동기는 고속퓨리에 변환(FFT)의 시작 위치와 일치시키는 것을 특징으로 하는 전송 모드에 의한 다중화 방송 프레임 동기화 시스템.And the input symbol synchronization coincides with a start position of a fast Fourier transform (FFT). 삭제delete
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