KR100747852B1 - Maximum-likelihood symbol timing and carrier frequency offset estimation method and apparatus for OFDM systems based on a preamble with two identical part - Google Patents

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Abstract

직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 반복특성을 갖는 하나의 프리앰블(Preamble) 및 프리앰블에 대한 순환 프리픽스(CP; Cyclic Prefix)를 이용한 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치가 개시된다. 이를 위한 본 발명은 짝수 번째 부반송파에 수열을 싣고 빠른 퓨리에 역변환( IFFT; Inverse Fast Fourier Transform)을 취하면, 시간 축에서 1회 반복되는 구조를 갖는 OFDM 심벌을 얻게 된다. 한번 반복되는 구조를 갖는 OFDM 심벌을 프리앰블로써 포함하는 하향 링크 신호를 단말국이 표본화하고 프리앰블에 해당하는 표본들 간의 자기상관 계산을 기반으로 타이밍 메트릭을 정의한다. 여기서 표본들 간의 자기상관 계산이라 함은 유효 OFDM 심벌 내의 표본들 간의 자기상관뿐 만이 아니라 순환 프리픽스와 유효 OFDM 심벌에 해당하는 표본들 간의 자기상관 계산까지 포함한다. 이 타이밍 메트릭을 최대화하는 표본의 위치를 프리앰블의 시작 위치로 간주한다. 그리고, 타이밍 메트릭을 최대화하는 표본의 위치를 시작으로 일정 개수의 표본들로부터 자기상관을 계산하고 그 결과의 위상을 측정함으로써 반송파 주파수 오차도 추정할 수 있다.Method and apparatus for estimation of maximum likelihood symbol timing and carrier frequency offset using one preamble having a repetitive characteristic and a cyclic prefix (CP) for a preamble in an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system Is disclosed. According to the present invention, when a sequence is loaded on even-numbered subcarriers and an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) is obtained, an OFDM symbol having a structure that is repeated once in the time axis is obtained. A terminal station samples a downlink signal including an OFDM symbol having a structure that is repeated once as a preamble and defines a timing metric based on an autocorrelation calculation between samples corresponding to the preamble. Here, the autocorrelation calculation between samples includes not only autocorrelation between samples in the effective OFDM symbol but also autocorrelation calculation between samples corresponding to the cyclic prefix and the effective OFDM symbol. The position of the specimen that maximizes this timing metric is considered the start position of the preamble. The carrier frequency error can also be estimated by calculating autocorrelation from a certain number of samples starting from the position of the sample maximizing the timing metric and measuring the phase of the result.

Description

OFDM 시스템에서 반복특성을 갖는 하나의 프리앰블 및 프리앰블에 대한 순환프리픽스를 이용한 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치{Maximum-likelihood symbol timing and carrier frequency offset estimation method and apparatus for OFDM systems based on a preamble with two identical part}Maximum likelihood symbol timing and carrier frequency offset estimation method and apparatus for OFDM systems based on a single preamble having a repetitive characteristic and a cyclic prefix for a preamble in an OFM system preamble with two identical part}

도 1은 본 발명에 따른 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치를 개념적으로 설명하기 위한 개념도. 1 is a conceptual diagram for conceptually explaining a method and apparatus for estimating maximum likelihood symbol timing and carrier frequency offset according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치에 적용되는 프리앰블의 구성도.2 is a block diagram of a preamble applied to a method and apparatus for estimating a maximum likelihood symbol timing and a carrier frequency offset according to the present invention.

도 3은 본 발명에 적용되는 동기 획득 장치의 구성도.3 is a block diagram of a synchronization acquisition device applied to the present invention.

도 4는 도 3의 타이밍 메트릭 계산기의 세부 구성도.4 is a detailed configuration diagram of the timing metric calculator of FIG.

도 5는 도 4의 제1 자기상관기의 세부 구성도.5 is a detailed configuration diagram of the first autocorrelator of FIG. 4.

도 6는 도 4의 제2 자기상관기의 세부 구성도.FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the second autocorrelator of FIG. 4. FIG.

도 7은 도 4의 에너지 계산기의 세부 구성도.7 is a detailed block diagram of the energy calculator of FIG.

도 8은 두 정합 여파기 출력 표본간의 거리가 ab개의 표본들의 상관을 계산하는 상관기.8 is a correlator that calculates the correlation of b samples with a distance between two matched filter output samples a .

도 9는 도 4의 제1 자기상관기의 단순화된 세부 구성도.9 is a simplified detailed schematic diagram of the first autocorrelator of FIG.

도 10은 도 4의 에너지 계산기의 단순화된 세부 구성도.10 is a simplified detailed schematic diagram of the energy calculator of FIG.

도 11은 도 4의 에너지 계산기의 단순화된 세부 구성도.11 is a simplified detailed schematic diagram of the energy calculator of FIG.

도 12는 본 발명에 따라 추정한 심벌 타이밍 추정치의 분산과 종래기술에 따라 추정한 심벌 타이밍 추정치의 분산간의 비교 그래프도.12 is a graph of the comparison between the variance of the symbol timing estimate estimated according to the present invention and the variance of the symbol timing estimate estimated according to the prior art.

도 13은 본 발명에 따라 추정한 주파수 오프셋 추정치의 MSE(mean square error)와 종래기술에 따라 추정한 주파수 오프셋 추정치의 MSE간의 비교 그래프도.13 is a graph of comparison between mean square error (MSE) of frequency offset estimate estimated according to the present invention and MSE of frequency offset estimate estimated according to the prior art;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1...표본화된 정합 여파기 10...타이밍 메트릭 계산기1 ... Sample matched filter 10 ... Timing metric calculator

20...표본 위치 선택기 30...표본 계수기20 ... Sample position selector 30 ... Sample counter

50...위상 계산기 112...제1 자기 상관기50 Phase Calculator 112 First Autocorrelator

114...제1 절대값 계산기 120...제2 자기 상관기114 ... First absolute value calculator 120 ... Second autocorrelator

122...제2 절대값 계산기 124...제곱기122 ... 2nd absolute calculator 124 ... Square

132...에너지 계산기 136...역수 계산기132 Energy Calculator 136 Reciprocal Calculator

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템에서 반복특성을 갖는 하나의 프리앰블 및 프리앰블에 대한 순환 프리픽스를 이용한 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 1회 반복되는 구조의 프리앰블을 포함하는 하향링크 신호에 대하여 단말국이 심벌 타이밍 동기 및 반송파 주파수 오차 동기를 획득하는 OFDM 시스템에서 반복특성을 갖는 하나의 프리앰블 및 프리앰블에 대한 순환 프리픽스를 이용한 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for estimating a maximum likelihood symbol timing and a carrier frequency offset using a cyclic prefix for a preamble and a preamble having a repetitive characteristic in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. Maximum likelihood symbol timing and carrier using cyclic prefix for one preamble and preamble having repetitive characteristics in an OFDM system in which a UE acquires symbol timing synchronization and carrier frequency error synchronization for a downlink signal including a preamble having a structure A method and apparatus for frequency offset estimation.

당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기반 통신 시스템은 다중 경로 채널에 강건하고 효율적인 주파수 사용이 가능하기 때문에 차세대 광대역 이동 통신 시스템의 변복조 기술로 각광받고 있다. 특히 순환 프리픽스(CP; Cyclic Prefix)의 사용으로 심벌간 간섭(ISI; Inter-Symbol Interference)을 없앨 수 있음과 동시에 심벌 타이밍 동기 획득 시 허용 가능한 오차가 상대적으로 크다.As is well known to those skilled in the art, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based communication systems are in the spotlight as the modulation and demodulation technology of the next generation broadband mobile communication systems because they enable robust and efficient frequency use for multipath channels. In particular, the use of a Cyclic Prefix (CP) eliminates Inter-Symbol Interference (ISI) and at the same time, the allowable error is relatively high when acquiring symbol timing synchronization.

OFDM 기반 무선 통신 시스템에서 심벌 타이밍 동기를 획득하는 방법들은 크게 두 가지로 분류된다. 첫 번째는 연속적인 신호의 송신이 이루어지고 있는 시스템에서 사용할 수 있는 방법으로 CP와 유효 OFDM 심벌 간의 자기상관을 이용하는 방법이다. 이 방법은 상대적으로 짧은 CP 길이로 인해 여러 심벌에 대한 자기상관 값의 누적이 필요하기 때문에 동기 획득에 필요한 시간이 길다. 두 번째는 패킷 단위로 데이터를 송수신하는 시스템에서 특정 구조를 갖는 프리앰블을 활용하는 방법이다. CP를 활용하는 방법에 비하여 빠른 심벌 타이밍 동기 획득이 가능하나 매 프레임마다 동기를 획득하기 위한 프리앰블이 들어있게 되므로 대역폭 효율성이 떨어진다. Methods for acquiring symbol timing synchronization in an OFDM based wireless communication system are classified into two categories. The first method is to use autocorrelation between CP and effective OFDM symbol. This method requires a long time for acquiring synchronization because the relatively short CP length requires the accumulation of autocorrelation values for several symbols. The second method is to utilize a preamble having a specific structure in a system for transmitting and receiving data in packet units. Compared to the method using CP, faster symbol timing synchronization can be obtained, but bandwidth efficiency is inferior because a preamble for acquiring synchronization is included every frame.

기존의 프리앰블을 이용하는 심벌 타이밍 동기 획득 방법으로는, 1회 반복되는 것을 특징으로 하는 프리앰블의 구조를 바탕으로 정의된 타이밍 메트릭을 계산 하고, 그 결과를 최대로 하는 표본의 위치를 프리앰블의 시작 위치로 간주하는 것이다. 여기서 프리앰블은 짝수 번째 부반송파에 특정 수열을 싣고 IFFT를 취함으로써 얻게 되는데, 그 결과 시간 축에서 한번 반복되는 구조를 갖게 되고 이러한 프리앰블 내에서 두 표본사이의 거리가 N/2인 표본들 간에는 상관 관계가 존재한다. 여기서 N은 빠른 퓨리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform) 크기로 정의한다. 기존의 타이밍 메트릭은 프리앰블의 유효 OFDM 심벌 내에 존재하는 반복 패턴 간의 상관 관계만을 활용하였고, CP와 유효 OFDM 심벌 간의 상관관계를 고려하지 않았다. 결과적으로 표본의 위치에 대한 함수로써의 타이밍 메트릭에 평평한 영역이 나타나게 되고 심벌 타이밍 추정치에 모호함이 발생한다. 추정한 심벌 타이밍이 CP 내에 존재하기만 하면, ISI 없이 데이터를 복원하는 것이 가능하다. 하지만 심벌 타이밍 추정치의 분산이 클수록 다른 알고리즘 블록의 성능 열화의 원인이 될 수 있기 때문에 심벌 타이밍 추정치의 분산이 작은 추정 알고리즘이 요구된다. In the conventional method of acquiring symbol timing synchronization using a preamble, a timing metric defined based on a structure of a preamble, which is repeated once, is calculated, and the position of a sample that maximizes the result is set as the start position of the preamble. To consider. Here, the preamble is obtained by taking an IFFT with a specific sequence on even-numbered subcarriers, resulting in a structure that is repeated once in the time axis, and there is a correlation between samples having a distance of N / 2 between two samples within the preamble. exist. Where N is defined as the Fast Fourier Transform (FFT) magnitude. The existing timing metric utilizes only the correlation between repetition patterns existing in the effective OFDM symbol of the preamble, and does not consider the correlation between the CP and the effective OFDM symbol. The result is a flat area in the timing metric as a function of the sample's position and ambiguity in the symbol timing estimates. As long as the estimated symbol timing is present in the CP, it is possible to recover the data without ISI. However, since the larger the variance of the symbol timing estimate may cause the performance degradation of other algorithm blocks, an estimation algorithm having a smaller variance of the symbol timing estimate is required.

상기 문제점을 해결하기 위해 종래에 제안된 작은 심벌 타이밍 추정 방법으로써 실수로만 이루어진 수열에 대하여 FFT를 취한 결과가 N/2번째 표본을 중심으로 켤레 대칭(Hermitian symmetry)이 됨을 이용하는 방법이 있다. 이 방법은 N/2번째 표본을 중심으로 일정 거리 떨어진 표본들의 곱의 합을 계산하는 것을 기반으로 하고 있는데, 이 방법은 재귀적 방법에 의한 계산이 불가능하기 때문에 계산 복잡도가 매우 크다는 단점이 있다.In order to solve the above problem, there is a small symbol timing estimation method proposed in the related art, in which a result of performing an FFT on a real number sequence is conjugated to a Hermitian symmetry around the N / 2th sample. This method is based on calculating the sum of the products of samples separated by a certain distance from the N / 2th sample. This method has a disadvantage in that the computational complexity is very large because it cannot be calculated by the recursive method.

심벌 타이밍 추정치의 분산을 줄이기 위한 또 다른 방법으로 반복패턴의 개수를 증가시키고 각 반복패턴에 서로 다른 부호를 부여하여 타이밍 메트릭이 프리 앰블의 시작에 해당하는 표본 위치에서 최대가 되도록 보장해 주는 방법이 있다. 이 방법에서는, FFT 크기 N이 고정되어 있을 때 시간 축에서 반복패턴의 개수를 L개로 만들기 위해서는 주파수 영역에서 L개의 부반송파마다 하나씩 수열의 각 알파벳을 실어야 하므로 수열의 길이는 N/L이 된다. 따라서, L이 증가할수록 N/L은 감소하게 되는데, 수열의 길이는 해당 프리앰블을 사용하는 통신 시스템에서 지원 가능한 기지국의 개수와 연관되므로 프리앰블을 구성할 수열의 길이는 길수록 바람직하다. 결국, 상기 방법에서는 반복패턴의 개수를 증가시키지 않고 심벌 타이밍 추정치의 분산이 작도록 하는 알고리즘이 요구된다.Another way to reduce the variance of symbol timing estimates is to increase the number of repeating patterns and assign different symbols to each repeating pattern to ensure that the timing metric is maximized at the sample position corresponding to the start of the preamble. . In this method, when the FFT size N is fixed, in order to make the number of repeating patterns L in the time axis, each alphabetic sequence of L subcarriers must be loaded in the frequency domain so that the length of the sequence becomes N / L. Therefore, as L increases, N / L decreases. Since the length of the sequence is related to the number of base stations that can be supported in the communication system using the corresponding preamble, the length of the sequence constituting the preamble is preferably longer. As a result, the above method requires an algorithm for reducing the variance of the symbol timing estimate without increasing the number of repeating patterns.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 심벌 타이밍 추정치의 분산이 작음과 동시에 타이밍 메트릭의 재귀적인 계산이 가능하여 타이밍 메트릭 자체의 계산 복잡도도 높지 않은 심벌 타이밍 추정 방법과 장치 및 반송파 주파수 오차 추정 방법과 장치를 제공할 수 있는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서 반복특성을 갖는 하나의 프리앰블 및 프리앰블에 대한 순환 프리픽스를 이용한 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is a symbol timing estimation method and apparatus and carrier frequency error estimation method in which the variance of the symbol timing estimate and the repetitive calculation of the timing metric are not possible and the calculation complexity of the timing metric itself is not high. The present invention provides a method and apparatus for estimating maximum likelihood symbol timing and carrier frequency offset using one preamble having a repetition characteristic and a cyclic prefix for a preamble in an orthogonal frequency division multiplexing system capable of providing an apparatus.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 프리앰블을 구성하기 위한 수열의 길이를 N/2로 유지하여 지원 가능한 기지국 식별을 위한 수열의 개수를 줄이지 않는 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서 반복특성을 갖는 하나의 프리앰블 및 프리앰블에 대한 순환 프리픽스를 이용한 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be achieved by the present invention is to maintain a length of a sequence for configuring a preamble as N / 2 , one preamble having a repetition characteristic in an orthogonal frequency division multiplexing system that does not reduce the number of sequences for supporting base station identification. And a maximum likelihood symbol timing and carrier frequency offset estimation method and apparatus using a cyclic prefix for a preamble.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템에서 반복특성을 갖는 하나의 프리앰블 및 프리앰블에 대한 순환 프리픽스를 이용한 최대 우도 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 있어서, a) 프리앰블의 유효 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심벌 구간에 존재하는 반복 패턴 사이의 상관관계 및 순환 프리픽스(CP; Cyclic Prefix)와 유효 OFDM 심벌 간의 상관관계를 이용하는 타이밍 메트릭을 표본화된 정합 여파기 출력으로부터 모든 표본 위치에 대하여 계산하는 단계; b) 상기 계산된 타이밍 메트릭을 최대로 하는 표본 위치를 선택하는 단계; c) 상기 선택된 표본 위치에서 반송파 주파수 오프셋을 추정하기 위해 표본화된 정합 여파기 출력으로부터 자기상관을 계산하는 단계; 및 d) 상기 계산된 자기상관 출력의 위상을 자기 상관기를 통해 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법이 제공된다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for estimating maximum likelihood symbol timing and carrier frequency offset using a cyclic prefix for one preamble and a preamble having a repetitive characteristic in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, a The timing metric using the correlation between the repetitive patterns present in the effective orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol interval of the preamble and the correlation between the cyclic prefix (CP) and the effective OFDM symbol is obtained from the sampled matched filter output. Calculating for sample location; b) selecting a sample position that maximizes the calculated timing metric; c) calculating autocorrelation from a sampled matched filter output to estimate a carrier frequency offset at the selected sample position; And d) calculating a phase of the calculated autocorrelation output through an autocorrelator. A symbol timing and carrier frequency offset estimation method is provided.

본 발명 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계; 두 표본 사이의 거리가 N인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계; 계산한 각각의 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 취하여 합을 계산한 후 제곱을 하는 단계; 표본화된 정합 여파기 출력의 에너지를 계산하고, 상기 제곱한 값의 역수를 계산하는 단계; 및 상기 자기상관 결과와 에너지 계산 결과의 역수를 곱하는 단계를 포함할 수 있다. In a preferred embodiment of the method, the method further comprises: calculating weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in the timing metric calculation; Calculating weighted autocorrelation between samples having a distance N between the two samples; Calculating the sum by taking the absolute value or the square of the absolute value of each calculated autocorrelation value and performing squares; Calculating an energy of a sampled matched filter output and calculating the inverse of the squared value; And multiplying the inverse of the autocorrelation result and the energy calculation result.

한편, 본 발명은 상기한 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 장치에 있어서, 프리앰블의 유효 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심벌 구간에 존재하는 반복 패턴 사이의 상관관계 및 순환 프리픽스(CP; Cyclic Prefix)와 유효 OFDM 심벌 간의 상관관계를 이용하는 타이밍 메트릭을 표본화된 정합 여파기 출력으로부터 모든 표본 위치에 대하여 계산하기 위한 수단; 상기 계산된 타이밍 메트릭을 최대로 하는 표본 위치를 선택하기 위한 수단; 상기 선택된 표본 위치에서 반송파 주파수 오프셋을 추정하기 위해 표본화된 정합 여파기 출력으로부터 자기상관을 계산하기 위한 수단; 및 상기 계산된 자기상관 출력의 위상을 자기 상관기를 통해 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 장치가 제공된다. On the other hand, the present invention, in order to achieve the above technical problem, in the apparatus for estimating the symbol timing and the carrier frequency offset, the correlation between the repetition pattern present in the effective orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol interval of the preamble and Means for calculating a timing metric using a correlation between a Cyclic Prefix (CP) and a valid OFDM symbol for all sample positions from the sampled matched filter output; Means for selecting a sample position that maximizes the calculated timing metric; Means for calculating autocorrelation from a sampled matched filter output to estimate a carrier frequency offset at the selected sample position; And means for calculating the phase of the calculated autocorrelation output through an autocorrelator.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of a symbol timing and carrier frequency offset estimation method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

먼저, 본 발명에 따른 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치는 최대 우도 추정 알고리즘에 기반한다. 본 발명에 따른 최대 우도 추정 알고리즘의 유도를 위해 고려한 시스템 모델을 도 1에 나타내 보였다. First, the symbol timing and carrier frequency offset estimation method and apparatus according to the present invention are based on the maximum likelihood estimation algorithm. The system model considered for derivation of the maximum likelihood estimation algorithm according to the present invention is shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 추정하고자 하는 심벌 타이밍 오차에 해당하는 변수는

Figure 112005055676514-pat00001
이다. 그리고
Figure 112005055676514-pat00002
,
Figure 112005055676514-pat00003
,
Figure 112005055676514-pat00004
는 각각 CP의 길이, 상향 링크에서 하향 링크로의 천이 시간에 해당하는 표본의 개수, 표본화된 정합 여파기(1; 도 3)의 출력이 저장될 수신 벡터의 길이이다. 도 1과 같은 시스템 모델 하에서 심벌 타이밍
Figure 112005055676514-pat00005
를 추정하기 위해 최대 우도 추정 알고리즘을 유도하였을 때 도달하게 되는 결론은 도 2를 참조하여 설명될 수 있다. Referring to FIG. 1, a variable corresponding to a symbol timing error to be estimated is
Figure 112005055676514-pat00001
to be. And
Figure 112005055676514-pat00002
,
Figure 112005055676514-pat00003
,
Figure 112005055676514-pat00004
Are the length of the CP, the number of samples corresponding to the transition time from the uplink to the downlink, and the length of the reception vector in which the output of the sampled matched filter 1 (FIG. 3) is to be stored. Symbol timing under the system model as shown in FIG.
Figure 112005055676514-pat00005
The conclusion reached when the maximum likelihood estimation algorithm is derived in order to estimate can be described with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 프리앰블의 유효 OFDM 심벌 내에 반복 패턴간의 자기상관 외에도 CP와 유효 OFDM 심벌 간의 자기상관까지 포함하여 정의된 타이밍 메트릭으로부터 분산이 작은 심벌 타이밍을 추정할 수 있다. 최대 우도 알고리즘 유도 결과를 높은 신호대 잡음비로 근사하여 얻은 타이밍 메트릭은 아래의 [수학식 1]과 같다. Referring to FIG. 2, symbol timing with small variance may be estimated from a timing metric defined by including autocorrelation between CP and effective OFDM symbols in addition to autocorrelation between repetitive patterns in the effective OFDM symbol of the preamble. The timing metric obtained by approximating the maximum likelihood algorithm derivation to a high signal-to-noise ratio is shown in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112005055676514-pat00006
Figure 112005055676514-pat00006

[수학식 1]에서

Figure 112005055676514-pat00007
Figure 112005055676514-pat00008
는 [수학식 2]와 같이 정의된다. In Equation 1
Figure 112005055676514-pat00007
Wow
Figure 112005055676514-pat00008
Is defined as shown in [Equation 2].

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112005055676514-pat00009
Figure 112005055676514-pat00009

[수학식 1]의 타이밍 메트릭을 이용한 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오차 추정은 [수학식 3]에 근거하여 구할 수 있다.The symbol timing and carrier frequency error estimation using the timing metric of Equation 1 can be obtained based on Equation 3.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112005055676514-pat00010
Figure 112005055676514-pat00010

[수학식 1]의 타이밍 메트릭에서 각

Figure 112005055676514-pat00011
Figure 112005055676514-pat00012
에 곱해져 있는 서로 다른 가중치들 간의 차이가 없도록 만들면, [수학식 4]와 같이 변형된다. In the timing metric of Equation 1
Figure 112005055676514-pat00011
and
Figure 112005055676514-pat00012
If there is no difference between the different weights multiplied by, Equation 4 is modified.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112005055676514-pat00013
Figure 112005055676514-pat00013

[수학식 4]의 타이밍 메트릭을 이용하여 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오차 추정은 [수학식 5]에 근거하여 구할 수 있다.Using the timing metric of Equation 4, symbol timing and carrier frequency error estimation can be obtained based on Equation 5.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112005055676514-pat00014
Figure 112005055676514-pat00014

[수학식 1] 및 [수학식 4]의 타이밍 메트릭은

Figure 112005055676514-pat00015
에 대한 식이 남아있는데 현실적으로 정확한
Figure 112005055676514-pat00016
의 길이를 알 수는 없으므로 [수학식 4]에서
Figure 112005055676514-pat00017
에 의존하는 식을 제외했을 때 결과 식은 [수학식 6]과 같다.The timing metrics of Equations 1 and 4 are
Figure 112005055676514-pat00015
The expression for remains realistic
Figure 112005055676514-pat00016
Since we don't know the length of Equation 4,
Figure 112005055676514-pat00017
Excluding equations that depend on, the resulting expression is shown in [Equation 6].

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112005055676514-pat00018
Figure 112005055676514-pat00018

마찬가지로 [수학식 6]의 타이밍 메트릭을 이용하여 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오차 추정은 [수학식 7]에 근거하여 구할 수 있다. Similarly, symbol timing and carrier frequency error estimation can be obtained based on Equation 7 using the timing metric of Equation 6.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112005055676514-pat00019
Figure 112005055676514-pat00019

표본화된 정합 여파기(1; 도 3) 출력으로부터 [수학식 1], [수학식 4], [수학식 6]을 계산하기 위해서는 [수학식 2]를 계산해야 하는데, [수학식 2]는 [수학식 8]과 같은 재귀적 방법으로 계산이 가능하다. 따라서 타이밍 메트릭 계산의 복잡도를 크게 경감시킬 수 있다.To calculate Equations 1, 4, and 6 from the sampled matched filter (1; FIG. 3) output, Equation 2 must be calculated. It can be calculated by the recursive method as shown in Equation 8]. Therefore, the complexity of the timing metric calculation can be greatly reduced.

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112005055676514-pat00020
Figure 112005055676514-pat00020

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치의 작용, 더 구체적으로는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동기획득 과정을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the operation of the symbol timing and carrier frequency offset estimation method and apparatus according to the preferred embodiment of the present invention, and more specifically, the synchronization acquisition process according to the preferred embodiment of the present invention will be described.

전술한 바와 같이, 종래기술의 동기획득을 위한 대표적인 방법은, 타이밍 추정치의 모호함으로 인하여 분산이 크다는 단점이 있었다. 그 후에 제안된 방법들 중 한가지는 분산을 줄이기 위해 반복 횟수를 증가시키고, 각 반복 패턴의 서로 다른 부호를 부여하여 새로이 정의한 타이밍 메트릭이 유효 OFDM 심벌의 시작에서 최대가 되도록 보장해주는 것이다. 또 다른 한가지는 실수로 이루어진 수열에 IFFT를 취한 결과가 갖게 되는 켤레 대칭(Hermitian symmetry)을 이용하는 방법이다. 이러한 방법들은 프리앰블을 생성할 때, 필요한 기지국 식별을 위한 수열의 개수를 감소시킨다거나 타이밍 메트릭 계산 과정의 복잡도가 크다는 단점이 있다. 그러나, 본 발명에 따른 방법을 사용하면 타이밍 추정치의 분산이 작고 기지국 식별을 위한 수열의 개수를 줄이지 않음과 동시에 타이밍 메트릭의 재귀적이 계산이 가능하기 때문에 복잡도를 줄일 수 있다. As described above, the representative method for synchronous acquisition of the prior art has a disadvantage in that the variance is large due to the ambiguity of the timing estimate. One of the proposed methods is then to increase the number of repetitions in order to reduce variance and to assign different signs of each repetition pattern to ensure that the newly defined timing metric is maximized at the start of a valid OFDM symbol. Another way is to use Hermitian symmetry, which is the result of taking an IFFT on a series of real numbers. These methods have the disadvantage of reducing the number of sequences for identifying the required base station when generating the preamble or increasing the complexity of the timing metric calculation process. However, the method according to the present invention can reduce the complexity because the dispersion of the timing estimate is small and the number of sequences for base station identification is not reduced and the recursive calculation of the timing metric is possible.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법을 구현하기 위한 추정 장치의 블록 구성도이다. 3 is a block diagram of an estimation apparatus for implementing a symbol timing and carrier frequency offset estimation method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 심벌 타이밍 추정장치는 표본화된 정합 여파기(1) 출력으로부터 타이밍 메트릭을 계산하는 타이밍 메트릭 계산기(10)와; 정합 여파기(1) 출력 표본의 위치를 식별하기 위한 표본 계수기(30); 타이밍 메트릭이 최대인 표본 위치를 선택하는 표본 위치 선택기(20)를 포함하여 이루어진다. 3, a symbol timing estimator according to the present invention comprises a timing metric calculator 10 for calculating a timing metric from an output of a sampled matched filter 1; A matched filter 1, a sample counter 30 for identifying the position of the output sample; And a sample position selector 20 that selects the sample position at which the timing metric is maximum.

그리고, 반송파 주파수 오프셋 추정장치는 도 3에서 타이밍 메트릭을 구성하고 있는 제1 자기상관기(112)와; 제1 자기상관기(112) 출력의 위상을 계산하는 위상계산기(50);

Figure 112007004478385-pat00021
를 곱하는 곱셈기(55)를 포함하여 이루어진다. 여기서 제1 자기상관기(112)는 타이밍 메트릭을 최대로 하는 표본의 위치를 시작으로 선택한
Figure 112007004478385-pat00022
개의 표본들로부터 계산한다.The carrier frequency offset estimator includes: a first autocorrelator 112 constituting a timing metric in FIG. 3; A phase calculator 50 for calculating a phase of the output of the first autocorrelator 112;
Figure 112007004478385-pat00021
It comprises a multiplier 55 to multiply. Here, the first autocorrelator 112 selects the starting position of the sample maximizing the timing metric.
Figure 112007004478385-pat00022
Calculate from two samples.

도 4는 본 발명에 따른 심벌 타이밍 추정장치에 사용되는 타이밍 메트릭 계산기(10)의 구조를 보인 것이다. 타이밍 메트릭 계산기(10)는 자기상관 계산부(110)와 에너지 계산부(130)를 포함하여 이루어진다. 자기상관 계산부(110)는 시간상으로 두 표본 사이의 거리가 N/2개인 표본들의 자기상관을 계산하는 제1 자기상관기(112)와; 두 표본 사이의 거리가 N개인 표본들의 자기상관을 계산하는 제2 자기상관기(120); 제1 자기상관기(112)과 제2 자기상관기(120)의 출력들의 절대값을 각각 계산하는 제1, 2 절대값 계산기(114)(122); 제1 자기상관기(112)와 제2 자기상관기(120)의 출력들의 절대값들의 합의 제곱을 계산하는 제곱기(124)를 포함하여 이루어진다. 에너지 계산부(130)는 각 표본들의 절대값의 제곱을 계산하고 가중치 를 부여하여 합을 계산하는 에너지 계산기(132)와; 에너지 계산기(132)의 출력을 제곱하는 제곱기(134); 제곱기(134)의 출력의 역수를 계산하는 역수 계산기(136)를 포함하여 이루어진다. 4 shows the structure of the timing metric calculator 10 used in the symbol timing estimating apparatus according to the present invention. The timing metric calculator 10 includes an autocorrelation calculator 110 and an energy calculator 130. The autocorrelation calculation unit 110 includes a first autocorrelator 112 for calculating autocorrelation of samples having a distance of N / 2 between two samples in time; A second autocorrelator 120 for calculating autocorrelation of samples having a distance N between two samples; First and second absolute value calculators 114 and 122 for calculating the absolute values of the outputs of the first autocorrelator 112 and the second autocorrelator 120, respectively; And a squarer 124 that calculates the square of the sum of the absolute values of the outputs of the first autocorrelator 112 and the second autocorrelator 120. The energy calculator 130 includes an energy calculator 132 that calculates a sum by calculating and weighting a square of an absolute value of each sample; A squarer 134 that squares the output of the energy calculator 132; And a reciprocal calculator 136 that calculates the reciprocal of the output of the squarer 134.

도 5는 상기 타이밍 메트릭 계산기(10)의 제1 자기상관기(112)의 구성을 보인 것이다. 제1 자기상관기(112)는 두 표본 사이의 거리가 N/2인 표본들 간의 켤레 곱을 계산하고 또는

Figure 112005055676514-pat00023
또는
Figure 112005055676514-pat00024
개의 켤레 곱들의 합을 계산하는 상관기들(1110a, 1110b, 1110c)과, 이렇게 계산한 각
Figure 112005055676514-pat00025
,
Figure 112005055676514-pat00026
,
Figure 112005055676514-pat00027
에 가중치를 부여하고 합을 계산하는 부분으로 구성된다. 5 shows the configuration of the first autocorrelator 112 of the timing metric calculator 10. The first autocorrelator 112 calculates the conjugate product between the samples having a distance of N / 2 between two samples, or
Figure 112005055676514-pat00023
or
Figure 112005055676514-pat00024
Correlators 1110a, 1110b, and 1110c that calculate the sum of the two conjugate products, and
Figure 112005055676514-pat00025
,
Figure 112005055676514-pat00026
,
Figure 112005055676514-pat00027
It consists of a part that weights and computes the sum.

도 6은 타이밍 메트릭 계산기(10)의 제2 자기상관기(120)의 구성을 보인 것이다. 제2 자기상관기(120)는 표본수 N만큼의 시간 차이를 둔 표본들 사이의 켤레곱을 계산하고 이러한

Figure 112005055676514-pat00028
개의 켤레 곱들의 합을 계산하는 상관기(1110d)와, 계산결과인
Figure 112005055676514-pat00029
에 가중치를 곱하는 부분으로 구성된다. 6 shows the configuration of the second autocorrelator 120 of the timing metric calculator 10. The second autocorrelator 120 calculates the conjugate product between samples with a time difference of N,
Figure 112005055676514-pat00028
A correlator 1110d for calculating the sum of the conjugates of
Figure 112005055676514-pat00029
It consists of a part of multiplying the weight by.

도 7은 타이밍 메트릭 계산기(10)를 도시한 도 4에서 여러 개의 표본화된 정합 여파기 출력들의 절대값의 제곱의 합을 계산하는 에너지 계산기(132)의 구성을 보인 것이다. 도 7의 에너지 계산기(132)는 일정 개수에 해당하는 표본들의 절대값의 제곱의 합을 계산하는 상관기들(1110e, ..., 1110j)과, 각 상관기들(1110e, ..., 1110j)의 출력으로부터 얻은

Figure 112005055676514-pat00030
,
Figure 112005055676514-pat00031
,
Figure 112005055676514-pat00032
,
Figure 112005055676514-pat00033
,
Figure 112005055676514-pat00034
,
Figure 112005055676514-pat00035
에 가중치를 곱하여 모두 합하는 부분 및 다수의 지연기(1108e, ..., 1108j)를 포함하여 구성된다. FIG. 7 shows the configuration of an energy calculator 132 that calculates the sum of the squares of the absolute values of several sampled matched filter outputs in FIG. 4 showing the timing metric calculator 10. The energy calculator 132 of FIG. 7 includes correlators 1110e, ..., 1110j for calculating the sum of squares of absolute values of samples corresponding to a certain number, and respective correlators 1110e, ..., 1110j. Obtained from the output of
Figure 112005055676514-pat00030
,
Figure 112005055676514-pat00031
,
Figure 112005055676514-pat00032
,
Figure 112005055676514-pat00033
,
Figure 112005055676514-pat00034
,
Figure 112005055676514-pat00035
Multiplied by a weight, and the sum of the sum parts and the multiple delayers 1108e, ..., 1108j.

도 8은 도 5와 도 6 및 도 7에서 상관기(1110)에 해당하는 것으로 표본화된 정합 여파기(1) 출력들 사이에 상관을 계산하는 블록도이다. 두 표본 사이의 거리가 a인 두 표본의 켤레곱을 계산하고 b개의 켤레곱들의 합을 계산하는 것이 기본 기능이다. 도 8에서 확인할 수 있듯이 a만큼 지연시키는 지연기와, 1 표본 지연시키는 2(b-1)개의 지연기, b개의 곱셉기와 하나의 병렬 덧셈기로 구성된다.FIG. 8 is a block diagram that calculates the correlation between the matched filter 1 outputs sampled as corresponding to correlator 1110 in FIGS. 5 and 6 and 7. The basic function is to calculate the conjugate of two samples with a distance between two samples and the sum of the b conjugates. As can be seen in Figure 8 consists of the group delay, 2 (b-1) of delay, b multiplication of one group of parallel adders for delaying one sample of delay of a.

도 5에서 가중치들이 모두 동일할 경우 도 9과 같이 제1 자기상관기(112')의 구조를 간단하게 표현할 수 있다. 도 7에서 가중치들이 모두 동일할 경우 도 10과 같이 에너지 계산기(132')의 구조를 단순화 시킬 수 있으며

Figure 112005055676514-pat00036
를 제외했을 경우에는 도 11과 같이 에너지 계산기(132")의 구조를 단순화 시킬 수 있다.When the weights are the same in FIG. 5, the structure of the first autocorrelator 112 ′ may be simply expressed as shown in FIG. 9. If the weights are the same in FIG. 7, the structure of the energy calculator 132 ′ may be simplified as shown in FIG. 10.
Figure 112005055676514-pat00036
Except for FIG. 11, the structure of the energy calculator 132 ″ may be simplified as shown in FIG. 11.

이하, 상기와 같이 구성된 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋의 동작을 설명한다. 정합 여파기(1) 출력의 표본들이 타이밍 메트릭 계산기(10)의 입력으로 들어가면, 해당 표본 위치에서의 타이밍 메트릭이 계산된다. 이전 표본 위치에 대하여 계산한 타이밍 메트릭과의 크기를 선택기(20)에서 비교하여 타이밍 메트릭의 값이 큰 것에 해당하는 타이밍 메트릭과 표본 위치를 저장한다. 이 과정을 표본 계수기(30)의 값이 K가 될 때까지 수행하면 길이 K인 수신 벡터에 대하여 최대 타이밍 메트릭에 해당하는 표본 위치를 알 수 있으며, 이 위치가 프리앰블의 시작에 해당하는 표본의 위치를 추정한 결과이다. 그리고, 타이밍 메트릭이 최대인 위치에서 의 자기 상관기1(112)의 출력 결과의 위상을 계산하고

Figure 112005055676514-pat00037
를 곱해줌으로써 반송파 주파수 오차를 추정한다. Hereinafter, the operation of the symbol timing and the carrier frequency offset configured as described above will be described. When the samples of the matched filter 1 output enter the input of the timing metric calculator 10, the timing metric at that sample position is calculated. The size of the timing metric calculated with respect to the previous sample position is compared in the selector 20, and the timing metric and the sample position corresponding to the value of the timing metric are large are stored. If this process is performed until the value of the sample counter 30 becomes K , the sample position corresponding to the maximum timing metric for the received vector of length K can be known, which is the position of the sample corresponding to the start of the preamble. Is the result of estimating. Then, calculate the phase of the output result of the autocorrelator 1 112 at the position where the timing metric is maximum.
Figure 112005055676514-pat00037
Multiply by to estimate the carrier frequency error.

도 12와 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 세가지 방법 및 종래기술에 따라 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋을 추정하였을 때 추정치들의 분산 및 MSE(mean square error)를 비교한 것이다. 본 성능 실험을 위해 적용된 파라미터들은 다음과 같다. 12 and 13 compare variances of estimates and mean square error (MSE) when symbol timing and carrier frequency offset are estimated according to three methods and the related art according to an embodiment of the present invention. The parameters applied for this performance experiment are as follows.

- FFT 크기: 1024FFT size: 1024

- CP의 길이: 128 samplesCP length: 128 samples

- 채널 모델: Vehicular A 채널, 각 다중 경로 성분은 서로 독립적인 레일리(Rayleigh) 페이딩을 겪는다.Channel model: Vehicular A channel, each multipath component undergoes Rayleigh fading independent of each other.

도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이 본 발명의 성능이 종래기술에 의한 성능보다 우수한 것을 확인할 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정치 오류의 분산도 Cramer-Rao 경계에 종래기술 보다 근접함을 알 수 있다. 12 and 13 it can be seen that the performance of the present invention is superior to the performance according to the prior art. In addition, it can be seen that the dispersion of the carrier frequency offset estimation error according to the present invention is closer to the Cramer-Rao boundary than in the prior art.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 반복특성을 갖는 하나의 프리앰블 및 프리앰블에 대한 순환프리픽스를 이용한 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치는, 프리앰블의 구조를 바꾸지 않고 CP와 유효 OFDM 사이의 자기상관을 추가함으로써 종래기술 보다 우수한 성능을 보인다. 또한, 본 발명에서는 프리앰블의 구조를 바꾸지 않았기 때문에 반복 횟수를 증가시킴 으로써 발생하는 지원 가능한 기지국 식별을 위한 수열 개수의 감소도 없다고 볼 수 있다. 그리고, 본 발명은 타이밍 메트릭의 재귀적 계산이 가능함으로 인해 낮은 복잡도의 시스템 구현이 가능한 이점을 제공한다. In the OFDM system according to the present invention as described above, a method and apparatus for estimating a symbol timing and a carrier frequency offset using a cyclic prefix for one preamble and a preamble having a repetitive characteristic may be performed between the CP and the effective OFDM without changing the structure of the preamble. By adding autocorrelation of, it shows better performance than the prior art. In addition, in the present invention, since the structure of the preamble is not changed, there is no reduction in the number of sequences for identifying the supportable base station generated by increasing the number of repetitions. In addition, the present invention provides an advantage that a low complexity system can be implemented due to the recursive calculation of timing metrics.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art to which the present invention pertains may make various changes without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be appreciated that modifications or variations may be made. Therefore, changes in the future embodiments of the present invention will not be able to escape the technology of the present invention.

Claims (10)

심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 방법에 있어서, A method of estimating symbol timing and carrier frequency offset, a) 프리앰블의 유효 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심벌 구간에 존재하는 반복 패턴 사이의 상관관계 및 순환 프리픽스(CP; Cyclic Prefix)와 유효 OFDM 심벌 간의 상관관계를 이용하는 타이밍 메트릭을 표본화된 정합 여파기 출력으로부터 모든 표본 위치에 대하여 계산하는 단계;a) a timing metric using the correlation between repetitive patterns present in the effective orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol interval of the preamble and the correlation between the Cyclic Prefix (CP) and the effective OFDM symbol from the sampled matched filter output Calculating for all sample locations; b) 상기 계산된 타이밍 메트릭을 최대로 하는 표본 위치를 선택하는 단계;b) selecting a sample position that maximizes the calculated timing metric; c) 상기 선택된 표본 위치에서 반송파 주파수 오프셋을 추정하기 위해 표본화된 정합 여파기 출력으로부터 자기상관을 계산하는 단계; 및c) calculating autocorrelation from a sampled matched filter output to estimate a carrier frequency offset at the selected sample position; And d) 상기 계산된 자기상관 출력의 위상을 자기 상관기를 통해 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.d) calculating the phase of the calculated autocorrelation output via an autocorrelator. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계; Calculating weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in calculating the timing metric; 두 표본 사이의 거리가 N인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계;Calculating weighted autocorrelation between samples having a distance N between the two samples; 계산한 각각의 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 취하여 합을 계산한 후 제곱을 하는 단계; Calculating the sum by taking the absolute value or the square of the absolute value of each calculated autocorrelation value and performing squares; 표본화된 정합 여파기 출력의 에너지를 계산하고, 상기 제곱한 값의 역수를 계산하는 단계; 및 Calculating an energy of a sampled matched filter output and calculating the inverse of the squared value; And 상기 자기상관 결과와 에너지 계산 결과의 역수를 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.And multiplying the autocorrelation result by the inverse of the energy calculation result. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계;Calculating weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in calculating the timing metric; 두 표본 사이의 거리가 N인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계;Calculating weighted autocorrelation between samples having a distance N between the two samples; 상기 계산한 각각의 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 취하여 합을 계산하는 단계; Calculating a sum by taking an absolute value or a square of an absolute value of each calculated autocorrelation value; 표본화된 정합 여파기 출력의 에너지를 계산하고 이 계산 값의 역수를 계산하는 단계; Calculating the energy of the sampled matched filter output and calculating the inverse of the calculated value; 상기 자기상관 결과와 에너지 계산 결과의 역수를 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법. And multiplying the autocorrelation result by the inverse of the energy calculation result. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계; Calculating weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in calculating the timing metric; 두 표본 사이의 거리가 N인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계;Calculating weighted autocorrelation between samples having a distance N between the two samples; 상기 계산한 각각의 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 취하여 합을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.And calculating the sum by taking the absolute value or the square of the absolute value of each of the calculated autocorrelation values. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하는 단계;Calculating weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in calculating the timing metric; 상기 계산한 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.And calculating the absolute value of the calculated autocorrelation value or the square of the absolute value. 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 장치에 있어서, An apparatus for estimating symbol timing and carrier frequency offset, 프리앰블의 유효 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 심벌 구간에 존재하는 반복 패턴 사이의 상관관계 및 순환 프리픽스(CP; Cyclic Prefix)와 유효 OFDM 심벌 간의 상관관계를 이용하는 타이밍 메트릭을 표본화된 정합 여파기 출력으로부터 모든 표본 위치에 대하여 계산하기 위한 수단;All samples are sampled from the sampled matched filter output using a timing metric that uses the correlation between repetitive patterns present in the effective orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol interval of the preamble and the correlation between the cyclic prefix (CP) and the effective OFDM symbol. Means for calculating with respect to the location; 상기 계산된 타이밍 메트릭을 최대로 하는 표본 위치를 선택하기 위한 수단;Means for selecting a sample position that maximizes the calculated timing metric; 상기 선택된 표본 위치에서 반송파 주파수 오프셋을 추정하기 위해 표본화된 정합 여파기 출력으로부터 자기상관을 계산하기 위한 수단; 및Means for calculating autocorrelation from a sampled matched filter output to estimate a carrier frequency offset at the selected sample position; And 상기 계산된 자기상관 출력의 위상을 자기 상관기를 통해 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.Means for calculating a phase of the calculated autocorrelation output via an autocorrelator. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하기 위한 수단; Means for calculating a weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in calculating the timing metric; 두 표본 사이의 거리가 N인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하기 위한 수단;Means for calculating a weighted autocorrelation between samples having a distance N between the two samples; 계산한 각각의 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 취하여 합을 계산한 후 제곱을 하기 위한 수단; Means for taking the absolute value or the square of the absolute value of each calculated autocorrelation value, calculating a sum, and then performing squares; 표본화된 정합 여파기 출력의 에너지를 계산하고, 상기 제곱한 값의 역수를 계산하기 위한 수단; 및 Means for calculating an energy of a sampled matched filter output and calculating the inverse of the squared value; And 상기 자기상관 결과와 에너지 계산 결과의 역수를 곱하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.And means for multiplying the inverse of the autocorrelation result and the energy calculation result. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하기 위한 수단;Means for calculating a weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in calculating the timing metric; 두 표본 사이의 거리가 N인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하기 위한 수단;Means for calculating a weighted autocorrelation between samples having a distance N between the two samples; 상기 계산한 각각의 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 취하여 합을 계산하기 위한 수단; Means for calculating the sum by taking the absolute value or the square of the absolute value of each calculated autocorrelation value; 표본화된 정합 여파기 출력의 에너지를 계산하고 이 계산 값의 역수를 계산하기 위한 수단; Means for calculating the energy of the sampled matched filter output and calculating the inverse of the calculated value; 상기 자기상관 결과와 에너지 계산 결과의 역수를 곱하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.And means for multiplying the inverse of the autocorrelation result and the energy calculation result. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하기 위한 수단; Means for calculating a weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in calculating the timing metric; 두 표본 사이의 거리가 N인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하기 위한 수단;Means for calculating a weighted autocorrelation between samples having a distance N between the two samples; 상기 계산한 각각의 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 취하여 합을 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.And means for calculating the sum by taking the absolute value or the square of the absolute value of each calculated autocorrelation value. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 타이밍 메트릭 계산시 두 표본 사이의 거리가 N/2(N은 빠른 퓨리에 변환 크기)인 표본들 사이의 가중치가 부여된 자기상관을 계산하기 위한 수단;Means for calculating a weighted autocorrelation between samples in which the distance between two samples is N / 2 (where N is a fast Fourier transform size) in calculating the timing metric; 상기 계산한 자기상관 값의 절대값 또는 절대값의 제곱을 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.And means for calculating the absolute value of the calculated autocorrelation value or the square of the absolute value.
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