KR100802973B1

KR100802973B1 - 반송파 주파수 오프셋의 보상을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR100802973B1
Application number: KR1020037016747A
Authority: KR
Inventors: 벨로트세르코브스키맥심보리소비크; 데무린빈센트; 리트윈루이스로버트주니어
Original assignee: 톰슨 라이센싱 에스.에이.
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2008-02-14
Also published as: US20040156349A1; DE60142082D1; MXPA03011643A; JP4864286B2; CN1520669A; EP1400083B1; KR20040014571A; EP1400083A1; WO2003001760A1; BR0117039A; BRPI0117039B1; US8184523B2; JP2004531168A

Abstract

직교 주파수 분할 다중(OFDM) 수신기는 공통 적분기(72)를 공유하는 N개의 2차 위상 고정 루프들(62~66, 74~78)(N은 시스템에서 파일럿들의 수)을 채용한다. N개의 2차 위상 고정 루프들(62~66, 74~78)은 파일럿들의 위상 정보의 추정적인 평균을 용이하게 하기 위해 독립적인 파일럿 위상 회전들을 추적해 낸다. 동시에, 공통 적분기(72)를 공유함으로써, OFDM 수신기는 더 깨끗한 주파수 오프셋 추정을 얻기 위해 다중 파일럿들에 대한 노이즈 평균을 이용한다. OFDM 수신기는 또한 선택된 한 쌍의 파일럿들 간의 위상차를 계산(84)하고 계산된 위상차의 시간에 대한 변화 레이트를 추적(86)함으로써 FFT 윈도우 드리프트를 보상할 수 있다. 계산된 위상차는 미리 결정된 위상차 임계치를 초과한 후에 업스트림 FFT 윈도우의 위치를 제어하는데 사용된다. 추적된 변화 레이트는 다운스트림 등화기 탭들(82)의 위상을 연속적으로 조정하는데 사용된다.

직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호, 파일럿, 반송파 주파수 오프셋 추정치, 위상 고정 루프, FFT 윈도우 오프셋

Description

반송파 주파수 오프셋의 보상을 위한 방법 및 시스템{Method and system for compensation of a carrier frequency offset}

본 발명은 직교 주파수 분할 다중(orthogonal frequency division multiplexed; OFDM) 신호들의 처리에 관한 것이다.

무선 LAN(WLAN)은 빌딩이나 캠퍼스 내에서 유선 LAN에 대한 확장이나 대안으로서 구현된 유연성 있는 데이터 통신 시스템이다. 전자파들을 사용하여, WLAN들은 무선으로 데이터를 송신 및 수신하고 유선 접속들에 대한 필요를 최소화한다. 따라서, WLAN들은 데이터 접속성을 사용자 이동성과 결합시키고, 단순화된 구성을 통해 이동가능한 LAN들을 가능하게 한다. 실시간 정보를 송신 및 수신하는 휴대용 단말기들의 사용으로 생산성을 얻음으로써 이익을 본 몇몇 산업들은 디지털 홈 네트워킹, 건강 관리업, 소매업, 제조업, 및 창고업이다.

WLAN들의 제조자들은 WLAN을 설계할 때 선택할 전송 기술들의 범위를 가진다. 몇몇 예시적인 기술들은 멀티캐리어(multicarrier) 시스템들, 스펙트럼 확산(spread spectrum) 시스템들, 협대역(narrowband) 시스템들, 및 적외선 시스템 들이다. 각각의 시스템이 그것 자체의 장점들과 단점들을 가짐에도 불구하고, 멀티캐리어 전송 시스템의 한 특정한 유형인 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency division multiplexing; OFDM)이 WLAN 통신들을 위해 특히 유용하다는 것이 증명되었다.

OFDM은 채널로 데이터를 효과적으로 전송하는 로버스트(robust) 기술이다. 이 기술은 채널 대역폭 내에서 복수의 부반송파 주파수들(부반송파(sub-carrier)들)을 사용한다. 이 부반송파들은 부반송파 주파수 스펙트럼들을 분리 및 격리시키기 위해 채널 대역폭의 부분들을 소모할 수 있는 종래의 주파수 분할 다중 방식(FDM)과 비교해서 최적 대역폭 효율을 위해 배열됨으로써 반송파간 간섭(intercarrier interference; ICI)을 방지한다. 대조적으로, OFDM 부반송파들의 주파수 스펙트럼들이 OFDM 채널 대역폭 내에 상당히 중첩됨에도 불구하고, OFDM은 각각의 부반송파상에 변조되어진 정보의 분해 및 회복을 가능하게 한다.

OFDM 신호들에 의한 채널을 통한 데이터의 전송은 또한 종래의 전송 기술들에 비해 여러 다른 이점들을 제공한다. 이 이점들의 일부는 멀티패스(multipath) 지연 확산 및 주파수 선택적인 페이딩(fading)에 대한 허용성, 효과적인 스펙트럼 이용, 단순화된 보조 채널 균등화, 및 양호한 간섭 속성들이다.

OFDM이 이러한 이점들을 나타내더라도, 종래의 OFDM의 구현들은 또한 여러 난점들 및 실제적인 제한들을 나타낸다. 하나의 난점은 OFDM 동기화의 중대한 양태인 반송파 주파수 오프셋에 대한 결정 및 보정(correction)의 문제이다. 이상적으로, 수신 반송파 주파수 f_cr은 전송 반송파 주파수 f_ct와 정확히 매치해야 한다. 그러나 이 조건이 만족되지 않으면, 이런 미스매치는 수신된 OFDM 신호에서 논제로(non-zero) 반송파 주파수 오프셋, 델타 f_c에 영향을 미친다. OFDM 신호들은 OFDM 부반송파들간의 직교성을 잃게 하여 반송파간 간섭(ICI)을 발생시키고, 수신기에서 회복된 데이터의 비트 에러 레이트(bit error rate; BER)의 심각한 증가를 초래하는 반송파 주파수 오프셋에 매우 영향을 받기 쉽다.

많은 OFDM 표준들이 사용자 데이터에 임베딩된 파일럿들(pilots)(알려진 값들)의 전송을 필요로 한다. 종래의 OFDM 시스템들에서는, 노이즈가 있는 환경에서의 폐루프 반송파 주파수 추적(tracking)을 개선하기 위해 파일럿들의 위상 정보를 평균하는 것이 통상적이다. 예를 들어, 파일럿들의 위상들의 평균은, 반송파 주파수 오프셋의 영향들이 감소되거나 제거되도록, 차례로, 등화기(equalizer)의 탭들의 위상 회전들을 조정하는데 사용될 수 있는 반송파 주파수 오프셋 추정치를 도출하는데 사용될 수 있다. 이 기술에 대한 한 가지 결점은, 시변 채널(time-varying channel)의 존재시, 파일럿들의 위상들은 독립적으로 변할 수 있다는 점이다. 보다 상세하게는, 상기 설명된 바와 같이, 모든 파일럿들의 위상들은 송신기 반송파 주파수와 수신기 반송파 주파수간의 미스매치에 의해 야기된 반송파 주파수 오프셋을 나타내는 공통 위상 회전을 공유한다. 그러나, 시변 채널의 존재시, 각각의 파일럿 위상은 또한 시간에 따라 변하는 전송 채널에 의해 야기된 독립 위상 회전을 포함할 수 있다. 이 독립적인 파일럿 위상 회전들은, 차례로, 반송파 주파수 오프셋 추정치의 도출을 손상시킬 수 있는 파일럿들의 위상들의 소거된 평균을 잠재적으로 초래할 수 있다. 손상된 반송파 주파수 오프셋 추정치는 실제 반송파 주파수 오프셋을 보상하기 위해 추정치를 사용하는 처리 유닛(예를 들어, 등화기)의 성능을 열화시킬 수 있다. 본 발명은 이 문제의 보정에 관한 것이다.

수신기의 샘플링 클록의 주파수를 송신기의 샘플링 클록의 주파수와 약간 다르게 하는 것이 또한 가능하다. 주파수 차가 있다면, 수신된 신호에 관한 FFT 윈도우 위치 지정(positioning)은 시간에 대해 점차적으로 드리프팅(drifting)할 수 있다. 시간 영역 드리프트(time domain drift)는 주파수 영역에서 수신된 OFDM 부반송파들의 위상 회전을 초래할 것이다. 위상 회전은 OFDM 수신기에 의해 회복된 사용자 데이터에서 에러들을 발생시킬 수 있다. 본 발명은 또한 이 문제의 보정에 관한 것이다.

직교 주파수 분할 다중(OFDM) 수신기는 공통 적분기(common integrator)를 공유하는 N개의 2차 위상 고정 루프들(N은 시스템에서 파일럿들의 수)을 채용한다. N개의 2차 위상 고정 루프들은 파일럿들의 위상 정보의 추정적인 평균(constructive averaging)을 용이하게 하기 위해 독립적인 파일럿 위상 회전들을 추적해 낸다. 동시에, 공통 적분기를 공유함으로써, OFDM 수신기는 더 깨끗한 주파수 오프셋 추정치를 얻기 위해 다중 파일럿들에 대한 노이즈 평균을 이용한다. OFDM 수신기는 또한 선택된 한 쌍의 파일럿들 간의 위상차를 계산하고 계산된 위상차의 시간에 대한 변화 레이트를 추적함으로써 FFT 윈도우 드리프트를 보상할 수 있다. 미리 결정된 위상차 임계치를 초과한 후 계산된 위상차는 업스트림 FFT의 위치를 제어하는데 사용된다. 추적된 변화 레이트는 다운스트림 등화기 탭들의 위상을 연속적으로 조정하는데 사용된다.

도 1은 예시적인 OFDM 수신기를 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 OFDM 심볼 프레임 내에서 시퀀스 열, 사용자 데이터, 및 파일럿 신호들의 배치를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 OFDM 수신기를 위한 반송파 주파수 오프셋 보상 시스템을 도시하는 블록도.

도 4는 도 1의 예시적인 OFDM 수신기와 통합된 본 발명을 도시하는 블록도.

도 5 및 도 6은 공통, 독립, 및 조정된 위상 에러들을 나타내는 도면.

본 발명의 특성들 및 이점들이 예로서 주어진 하기의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

도 1을 참조하면, 전형적인 OFDM 수신기(10)의 제 1 요소는 RF 수신기(12)이다. RF 수신기(12)의 많은 변형들이 존재하고 해당 기술에서 잘 알려져 있지만, 전형적으로 RF 수신기(12)는 안테나(14), 저노이즈 증폭기(LNA)(16), RF 밴드패스 필터(bandpass filter)(18), 자동 이득 제어(automatic gain control; AGC) 회로(20), RF 혼합기(22), RF 반송파 주파수 로컬 발진기(24), 및 IF 밴드패스 필터(26)를 포함한다.

안테나(14)를 통해, RF 수신기(12)는 채널을 통과한 RF OFDM 변조된 반송파에 결합된다. 그 후, 그것을 RF 로컬 발진기(24)에 의해 발생된 주파수 f_cr의 수신기 반송파와 혼합시킴으로써, RF 수신기(12)는 수신된 IF OFDM 신호를 얻기 위해 RF OFDM 변조된 반송파를 다운컨버팅한다. 수신기 반송파와 송신기 반송파 간의 주파수 차는 반송파 주파수 오프셋, 델타 f_c에 기여한다.

이 수신된 IF OFDM 신호는, 동위상(in-phase) 및 직교(quadrature) OFDM 신호들을 각각 발생시키기 위해, 동위상 IF 신호 및 90°위상 편이된(직교) IF 신호 각각과 혼합되도록 혼합기(28) 및 혼합기(30)에 결합된다. 혼합기(28) 내에 공급되는 동위상 IF 신호는 IF 로컬 발진기(32)에 의해 생성된다. 혼합기(30) 내에 공급되는 90°위상 편이된 IF 신호는 그것을 혼합기(30)에 제공하기 전에 90°위상 편이기(34)에 동위상 IF 신호를 통과시킴으로써 IF 로컬 발진기(32)의 동위상 IF 신호로부터 도출된다.

그 후 동위상 및 직교 OFDM 신호들은 클록 회로(40)에 의해 결정된 샘플링 레이트 f_{ck_r}에서 그것들이 디지털화되는 아날로그-디지털 변환기들(ADCs)(36, 38) 내에 각각 통과된다. ADC들(36, 38)은 동위상 및 직교 이산 시간(discrete-time) OFDM 신호를 각각 형성하는 디지털 샘플들을 생성한다. 수신기의 샘플링 레이트과 송신기의 샘플링 레이트 간의 차는 샘플링 레이트 오프셋, 델타 f_ck = f_{ck_r} - f_{ck_t}이다.

그 후 ADC들(36, 38)로부터의 필터링되지 않은 동위상 및 직교 이산 시간 OFDM 신호들은 디지털 저역 필터들(42, 44)을 각각 통과한다. 저역 디지털 필터들(42, 44)의 출력은 수신된 OFDM 신호의 각각 필터링된 동위상 및 직교 샘플들이다. 이와 같이, 수신된 OFDM 신호는 복소수값인 OFDM 신호, r_i = q_i + jp_i의 실수부 및 허수부 각각을 나타내는 동위상(q_i) 및 직교(p_i) 샘플들로 변환된다. 그 후 수신된 OFDM 신호의 이 동위상 및 직교(실수 및 허수) 샘플들은 FFT(46)에 전달된다. 수신기(10)의 몇 가지 종래의 구현들에서, 아날로그-디지털 변환이 IF 혼합 처리 전에 이루어짐에 유의한다. 그러한 구현에서, 혼합 처리는 디지털 혼합기들 및 디지털 주파수 합성기의 사용을 포함한다. 또한 수신기(10)의 많은 종래의 구현들에서, 디지털-아날로그 전환이 필터링 후 수행됨에 유의한다.

FFT(46)는 각각의 OFDM 심볼 간격 동안 부반송파들을 변조하는데 사용되었던 주파수 영역 서브심볼들의 시퀀스들을 회복하기 위해 수신된 OFDM 신호의 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 수행한다. 그 후 FFT(46)는 이 서브심볼들의 시퀀스들을 디코더(48)에 전달한다.

디코더(48)는 FFT(46)로부터 그것에 전달되어진 주파수 영역 서브심볼들의 시퀀스들로부터 전송된 데이터 비트들을 회복한다. 이 회복은, OFDM 송신기에 공급되어진 데이터 비트들의 스트림을 이상적으로 매칭시키는 데이터 비트들의 스트림을 얻기 위해 주파수 영역 서브심볼들을 디코딩함으로써 수행된다. 이 디코딩 처리는, 예를 들어, 블록으로부터의 데이터 및/또는 회선으로(convolutionally) 인코딩된 서브심볼들을 회복시키기 위해 소프트 비터비(Viterbi) 디코딩 및/또는 리드-솔로몬(Reed-Solomon) 디코딩을 포함할 수 있다.

도 2로 돌아가면, 본 발명의 예시적인 OFDM 심볼 프레임(50)이 도시되어 있다. 심볼 프레임(50)은 OFDM 반송파의 각각의 부반송파에 대한 알려진 전송값들을 포함하는 시퀀스 열 또는 심볼(52) 및 주기적인 프리픽스(prefix)(54) 및 사용자 데이터(56) 쌍들의 미리 결정된 수를 포함한다. 예를 들어, 참고 문헌으로서 여기에 포함된, 제시된 ETSI-BRAN HIPERLAN/2(유럽) 및 IEEE 802.11a(미국) 무선 LAN 표준들은 64개의 알려진 값들 또는 서브심볼들(즉, 52개의 논제로 값들 및 12개의 제로 값들)을 시퀀스 열의 선택된 트레이닝 심볼들(예를 들어, 제시된 ETSI 표준의 "트레이닝 심볼 C(training symbol C)" 및 제시된 IEEE 표준의 "긴 OFDM 심볼 (long OFDM training symbol)"에 할당한다. 사용자 데이터(56)는 파일럿들(58)의 미리 결정된 수를 가지고, 또한 미리 결정된 부반송파들상에 임베딩된 알려진 전송값들을 포함한다. 예를 들어, 제시된 ETSI 및 IEEE 표준들은 빈(bin)들 또는 부반송파들(±7 및 ±21)에 위치된 4개의 파일럿들을 가진다. 본 발명이 제시된 ETSI-BRAN HIPERLAN/2(유럽) 및 IEEE 802.11a(미국) 무선 LAN 표준들에 따르는 수신기에서의 동작으로 설명되더라도, 다른 OFDM 시스템들에서 본 발명의 교시들을 구현하는 것은 당업자의 기술 내에서 고려되어진다.

이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들이 도시되어 있다. 본 발명이 도 1의 OFDM 수신기의 요소들과는 다른 것으로서 설명되더라도, 당업자는 도 4에 보여지고 아래에서 논의되는 바와 같이, 본 발명이 OFDM 수신기의 요소들과 통합될 수 있다는 점을 쉽게 고안할 것이다. 그러나, 본 발명은 참조의 명확성 및 용이성과 본 발명의 이해를 촉진시키기 위해 특정 반송파 주파수 오프셋 보상 시스템으로 설명되어진다.

이제 도 3을 참조하면, 반송파 주파수 오프셋 보상 시스템(60)이 도시되어 있다. 시스템(60)은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 그들의 어떤 결합에서 실현될 수 있음이 유의되어야 한다. 시스템(60)은 공통 적분기를 공유하는 복수의 2차 위상 고정 루프들을 포함한다. 아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 복수의 위상 고정 루프들은 시변 채널에 의해 야기된 독립적인 파일럿 위상 에러들(즉, 위상 회전들)의 제거를 가능하게 하고, 이에 의해, 반송파 주파수 오프셋 추정치의 도출을 위한 파일럿들의 위상 정보의 추정적인 평균을 용이하게 한다. 공통 적분기를 공유함으로써 더 깨끗한 반송파 주파수 오프셋 추정치를 도출하기 위한 노이즈 평균화가 다중 파일럿들에 대해 유리하게 수행된다는 점 또한 유의해야 한다.

보다 상세하게는, N이 시스템(60)에 의해 처리된 파일럿들의 수를 나타내는 N개의 2차 위상 고정 루프(PLL)들이 있다. 각각의 2차 PLL은 디로테이터(derotator) 또는 복소수 곱셈기(62), 위상 에러 검출기(64), 비례 이득 단계(66), 합산기(74), 수치적으로 제어된 발진기(NCO)(76), Sin/Cos 룩업 테이블(78)을 포함한다. 2차 PLL들은 또한 각각의 PLL의 위상 검출기(64)와 합산기(74) 사이에 결합된 평균화 유닛(68), 정수 이득 단계(70) 및 적분기(72)를 공유한다. Sin/Cos 테이블(80)은 적분기(72)의 출력 및 등화기(82)의 입력에 결합될 수 있다. 또한, 아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 위상차 계산기(84), 비교기(86) 및 FFT 윈도우 오프셋 보정기(88) 배열은 2차 PLL들의 NCO들(76)의 출력에 결합될 수 있다.

동작에 있어서, 사용자 데이터 세그먼트(56)의 각각의 파일럿(58)은 별도의 PLL에 의해 처리되고 사용자 데이터 세그먼트(56)의 다른 파일럿들(58)과 함께 평균된다. 보다 상세하게는, 각각의 디로테이터(62)는 독립 위상 에러를 제로로 만들기 위해 수신된 파일럿을 복소수(독립 위상 에러 보정을 나타냄)와 곱한다.

각각의 디로테이터(62)는 처리된 파일럿을 위상 에러 검출기(64)에 통과시킨다. 각각의 위상 에러 검출기(64)는 파일럿의 위상 에러를 도출한다. 위상 에러를 도출하는 한 가지 예시적인 방법은 파일럿의 알려진 이상적인 위상과 수신된 파일럿의 실제적인 위상 간의 차를 계산하는 것이다. 당업자에 의해 알려진 다른 위상 에러 도출 기술들의 이용이 본 발명의 범위 내에서 고려된다. 각각의 PLL에서, 위상 에러는 공유된 평균화 유닛(68)뿐만 아니라 연관된 비례 이득 단계(66)에 통과된다. 각각의 비례 이득 단계(66)는 각각의 PLL의 연관된 NCO(76)에 의해 사용할 수 있는 미리 결정된 증분에 대한 수신된 위상 에러(파일럿의 독립 위상 회전을 나타냄)를 스케일링한다. 평균화 유닛(68)은 소정의 사용자 데이터 세그먼트에서 모든 파일럿들에 대해 수신된 위상 에러값들을 평균하고 평균 에러(소정의 사용자 세그먼트에서 모든 파일럿들에 대한 평균 위상 회전을 나타냄)를 정수 이득 단계(70)에 통과시킨다. 정수 이득 단계(70)는 아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, Sin/Cos 룩업 테이블(80)뿐만 아니라 각각의 NCO(76)에 의해 사용할 수 있는 미리 예정된 증분에 대한 평균 위상 에러의 비율을 정한다. 적분기(72)는 정수 이득 단계(70)로부터 수신된 비율이 정해진 평균 위상 에러들을 적분하고 다중 사용자 데이터 세그먼트들에 대한 모든 파일럿들의 공통 위상 에러를 나타내는, 적분되어 스케일링된 위상 에러를 출력한다. 적분되어 스케일링된 위상 에러의 일부분이, 아래에서 논의되는 바와 같이, 어떤 고정 조건에 도달할 때까지 파일럿들의 독립 위상 회전들로 인해 존재할 것이라는 점이 유의되어야 한다.

각각의 PLL의 합산기(74)는 연관된 비례 이득 단계(66)로부터 수신된 독립 위상 에러 및 적분기(72)로부터 수신된 공통 위상 에러를 합산한다. 결과로서 얻어지는 값은 시변 채널에 의해 야기된 독립적인 파일럿 위상 회전에 의해 조정된 모든 파일럿들에 대한 공통 위상 회전을 나타낸다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 공통 위상 에러들, 독립 위상 에러들, 및 조정된 위상 에러들의 그래픽 도시들이 2개의 PLL들에 대해 도시되어 있다.

각각의 합산기(74)로부터의 조정된 위상 에러 출력이 시간에 대해 수신된 위상 에러들을 축적하는 연관된 NCO(76)에 통과된다. 소정의 PLL의 각각의 룩업 테이블(78)은 연관된 NCO(76)의 출력을 페이서(phasor)로 변환한다. 페이서는, 독립 위상 에러가 제로가 되도록 파일럿을 회전시키기 위해 다음의 수신된 파일럿을 페이서와 곱하는 연관된 디로테이터(62)에 다시 통과된다.

2차 위상 고정 루프들 이외에, Sin/Cos 테이블(80)이 적분기(72)에 결합되고, 상기 적분기(72)는 미리 결정된 고정 조건 이후, 등화기 탭들의 위상 회전을 조정하기 위해 적분기(72)의 출력을 등화기(82)에 의해 사용된 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환한다. 반송파 주파수 오프셋 추정치가 반송파 주파수 오프셋의 보정을 위해 다른 처리 유닛들(도시하지 않음)에 통과됨을 유의한다. 하나의 예시적인 고정 조건은 적분기(72)의 출력이 미리 결정된 시간 기간에 대한 미리 결정된 범위 내에 있는 경우이다. 그러한 발현은 PLL들이 정상 상태에 도달하였고 독립 위상 에러들이 제거되었음을 나타낸다. 단일 시분할 PLL이 파일럿들을 처리하고 파일럿들로부터 독립 위상 에러들을 제거하기 위해 도 3에 보여진 복수의 PLL들 대신에 양호하게 사용될 수 있음에 유의해야 한다.

위에서 논의된 바와 같이, 수신기의 샘플링 클록의 주파수는 송신기의 샘플링 클록의 주파수와 약간 다를 수 있다. 주파수 차가 있다면, 수신된 신호에 관해 FFT 윈도우 위치 지정은 시간에 대해 점차적으로 드리프팅할 수 있다. FFT 윈도우 드리프트는 수신된 OFDM 부반송파들의 위상 회전을 초래할 것이다. 위상 회전은 OFDM 수신기에 의해 회복된 사용자 데이터에서 에러들을 발생시킬 것이다. 위상차 계산기(84), 위상차의 레이트 추정기(86) 및 FFT 윈도우 동기 유닛(88) 배열은 FFT 윈도우 오프셋의 보상 및 보정에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 위상차 계산기(84)는 소정의 한 쌍의 NCO들(76)로부터의 출력값들간의 차를 계산한다. 이 차는 사용자 데이터 세그먼트에서 소정의 한 쌍의 파일럿 부반송파들 간의 위상차와 같다. NCO 값들이 ±pi에 도달한 후 롤오버(roll over)됨을 유의한다. 그러므로, 위상차 계산기(84)는 소정의 한 쌍의 NCO들(76)로부터의 출력값들 간의 위상차를 정확히 계산하기 위해 각각의 NCO(76)의 값이 ±pi를 초과하는 횟수를 추적한다. 계산된 위상차는 위상차 레이트 추정기(86) 및 FFT 윈도우 동기 유닛(88)에 통과된다. FFT 윈도우 동기 유닛(88)은 계산된 위상차를 임계치 위상차(예를 들어, 한 샘플의 FFT 윈도우 오프셋을 나타내는 위상차)와 비교하고, 계산된 위상차가 임계치 위상차를 초과한다면 업스트림 FFT 윈도우의 위치를 제어한다(예를 들어, 샘플에 의해 윈도우를 시프팅함). 이와 같은 방식으로, 업스트림 FFT의 FFT 윈도우 오프셋은 계산된 위상차가 미리 결정된 임계치 위상차를 초과할 때 주기적으로 보정될 수 있다. 추정기(86)는 다중 사용자 데이터 세그먼트들에 대해 계산된 위상차의 변화 레이트를 추적한다. 추정기(86)는, Sin/Cos 테이블(80)로부터 반송파 주파수 오프셋 출력이 소정의 한 쌍의 NCO들(76)로부터의 출력값들간의 위상차를 연속적으로 변화시키기 위해 보상되도록 적분기(72)의 출력과 결합될 수 있는(예를 들어, 합산기(74)에 의해) 등화기 조정값을 발생시킨다. 이와 같은 방식으로, 다운스트림 등화기의 등화기 탭들은 점차적으로 드리프팅하는 FFT 윈도우를 보상하기 위해 연속적으로 회전될 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명은 도시된 바와 같이, 도 1의 예시적인 OFDM 수신기와 통합된다. 보다 상세하게는, 시스템(60)은 FFT(46)이 출력들 및 반송파 주파수 에러를 보상하는 처리 유닛(예를 들어, 도 3의 등화기(82) 및/또는 전단 주파수 오프셋 보정 유닛(도시하지 않음))의 입력들에 결합된다. 또한, 시스템(60)의 출력은 FFT(46)에 다시 공급된다. 이 배열로써, 시스템(60)은 FFT(46)로부터 수신된 OFDM 샘플들로부터의 파일럿들을 추출하고 시변 채널에 의해 야기된 독립 위상 에러들이 없는 주파수 오프셋 추정치를 도출한다. 시스템(60)은 또한 FFT 윈도우 드리프트를 보상(예를 들어, 등화기(82)에서)하고 보정(예를 들어, FFT(46)에서)하기 위해 추출된 파일럿들을 처리한다.

Claims

직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;OFDM) 신호를 OFDM 수신기에서 처리하는 방법에 있어서,

상기 OFDM 신호를 수신하는 단계;

상기 수신된 OFDM 신호로부터 복수의 파일럿들을 추출하는 단계;

독립 위상 에러들을 감소시키기 위해 상기 복수의 추출된 파일럿들을 처리하는 단계(62~78)로서, 상기 독립 위상 에러들은 시변 채널에 의해 야기된 독립적인 파일럿 위상 회전들을 나타내는, 상기 복수의 추출된 파일럿들을 처리하는 단계(62~78);

상기 독립 위상 에러들이 미리 결정된 값으로 감소된 후, 상기 복수의 추출된 파일럿들에 대한 공통 위상 에러를 계산하는 단계(68, 70)로서, 상기 공통 위상 에러는 반송파 주파수 오프셋에 의해 야기된 평균 파일럿 위상 회전을 나타내는, 상기 공통 위상 에러를 계산하는 단계(68, 70);

노이즈의 영향들을 감소시키기 위해 상기 공통 위상 에러를 적분하는 단계(72); 및

상기 적분된 공통 위상 에러로부터 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치를 도출(80)하는 단계를 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 반송파 주파수 오프셋 추정치를 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 보정하는 단계(82)를 더 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 추출된 파일럿들을 처리하는 단계는 별개의 위상 고정 루프(62~66, 74~78)를 통해 상기 복수의 파일럿들 중 각각의 파일럿을 통과시키는 단계를 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 추출된 파일럿들을 처리하는 단계는 시분할 위상 고정 루프(time-shared phase-lock loop)를 통해 상기 복수의 파일럿들 중 각각의 파일럿을 통과시키는 단계를 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 미리 결정된 값은 제로인, OFDM 신호를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 미리 결정된 값은 상기 도출된 반송파 주파수 오프셋 추정치가 일정하도록 선택되는, OFDM 신호를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서,

미리 결정된 한 쌍의 추출된 파일럿들 간의 위상차를 계산하는 단계(84);

상기 계산된 위상차를 임계치와 비교하는 단계로서, 상기 임계치는 미리 결정된 FFT 윈도우 오프셋을 나타내는, 상기 계산된 위상차를 임계치와 비교하는 단계; 및

상기 계산된 위상차가 상기 임계치를 초과하면, 업스트림 FFT 모듈의 FFT 윈도우를 조정하는 단계(88)를 더 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치를 도출하는 단계는,

상기 계산된 위상차의 변화 레이트를 추적하는 단계(86); 및

상기 추적된 변화 레이트를 보상하기 위해 상기 도출된 반송파 주파수 오프셋 추정치를 조정하는 단계(74)로서, 상기 추적된 변화 레이트는 FFT 윈도우 오프셋으로 인한 위상 회전을 나타내는, 상기 도출된 반송파 주파수 오프셋 추정치를 조정하는 단계(74)를 더 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 OFDM 수신기는 무선 LAN 어댑터, 홈 네트워킹 단말기, 휴대용 단말기, 및 데스크톱 단말기 중 하나에서 구현되는, OFDM 신호를 처리하는 방법.
직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호를 처리하는 시스템에 있어서,

OFDM 신호로부터 복수의 파일럿들을 수신하고 각 파일럿의 독립 위상 에러를 감소시키기 위한 처리 모듈(62~78)로서, 상기 독립 위상 에러는 시변 채널에 의해 야기된 독립적인 파일럿 위상 회전을 나타내는, 상기 처리 모듈(62~78); 및

상기 처리 모듈에 결합된 반송파 주파수 오프셋 추정기 모듈(80)로서, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정기 모듈은 각 파일럿의 독립 위상 에러가 미리 결정된 값으로 감소된 후 상기 복수의 파일럿들로부터 반송파 주파수 오프셋 추정치를 도출하고, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정기 모듈(80)은,

상기 복수의 파일럿들에 대한 공통 위상 에러를 계산하는 평균화 유닛(68)으로서, 상기 공통 위상 에러는 반송파 주파수 오프셋에 의해 야기된 평균 파일럿 위상 회전을 나타내는, 상기 평균화 유닛(68); 및

노이즈의 영향들을 감소시키기 위해 상기 공통 위상 에러를 적분하는 적분기 유닛(72)을 포함하는, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정기 모듈(80)을 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 OFDM 수신기는 무선 LAN 어댑터, 홈 네트워킹 단말기, 휴대용 단말기, 및 데스크톱 단말기 중 하나에서 구현되는, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 미리 결정된 값은 제로인, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 미리 결정된 값은 상기 도출된 반송파 주파수 오프셋 추정치가 일정하도록 선택되는, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 처리 모듈은 복수의 위상 고정 루프들(62~66, 74~78)을 포함하며, 각각의 위상 고정 루프는 사용자 데이터 세그먼트 내의 미리 결정된 파일럿 전용인, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 처리 모듈은 사용자 데이터 세그먼트 내의 모든 파일럿들을 처리하기 위해 클록된 시분할 위상 고정 루프를 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
삭제
제 11 항에 있어서, 상기 처리 모듈은,

사용자 데이터 세그먼트 내의 2개의 미리 결정된 파일럿들간의 위상차를 계산하는 위상차 계산기(84); 및

상기 계산된 위상차가 미리 결정된 값을 초과하면 업스트림 FFT 윈도우의 위치 지정을 조정하는 FFT 윈도우 동기 유닛(88)을 더 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
제 18 항에 있어서,

상기 반송파 주파수 오프셋 모듈은, 상기 위상차 계산기(84)에 결합되어, 다중 사용자 데이터 세그먼트들에 대해 상기 계산된 위상차의 변화를 추적하는 위상차 레이트 추정기(86)를 더 포함하며, 상기 추정기(86)는 드리프팅 FFT 윈도우(drifting FFT window)로 인한 위상 회전들에 대해 상기 도출된 반송파 주파수 오프셋을 보상하는, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호를 처리하는 시스템에 있어서,

OFDM 신호로부터 복수의 파일럿들을 추출하는 수단;

상기 추출된 파일럿들로부터 독립 위상 에러들을 제거하는 수단(62~78)으로서, 상기 독립 위상 에러들은 시변 채널에 의해 야기된 독립 위상 회전들을 나타내는, 상기 제거 수단(62~78);

FFT 윈도우 드리프트를 보상하기 위해 상기 추출된 파일럿들을 처리하는 수단(84, 88);

상기 독립 위상 에러들이 미리 결정된 값으로 감소된 후, 상기 복수의 추출된 파일럿들에 대한 공통 위상 에러를 계산하는 수단(68, 70)으로서, 상기 공통 위상 에러는 반송파 주파수 오프셋에 의해 야기된 평균 파일럿 위상 회전을 나타내는, 상기 공통 위상 에러를 계산하는 수단(68, 70); 및

상기 공통 위상 에러로부터 반송파 주파수 오프셋 추정치를 도출하는 수단(80)을 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 시스템.
직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호를 OFDM 수신기에서 처리하는 방법에 있어서,

상기 OFDM 신호를 수신하는 단계;

상기 수신된 OFDM 신호로부터 복수의 파일럿들을 추출하는 단계;

독립 위상 에러들을 감소시키기 위해 상기 복수의 추출된 파일럿들을 처리하는 단계(62~78)로서, 상기 독립 위상 에러들은 시변 채널에 의해 야기된 독립적인 파일럿 위상 회전들을 나타내는, 상기 복수의 추출된 파일럿들을 처리하는 단계(62~78);

상기 독립 위상 에러들이 미리 결정된 값으로 감소된 후, 상기 복수의 처리된 파일럿들로부터 반송파 주파수 오프셋 추정치를 도출하는 단계(80);

미리 결정된 한 쌍의 추출된 파일럿들 간의 위상차를 계산하는 단계(84);

상기 계산된 위상차를 임계치와 비교하는 단계로서, 상기 임계치는 미리 결정된 FFT 윈도우 오프셋을 나타내는, 상기 계산된 위상차를 임계치와 비교하는 단계; 및

상기 계산된 위상차가 상기 임계치를 초과하면, 업스트림 FFT 모듈의 FFT 윈도우를 조정하는 단계(88)를 포함하는, 상기 OFDM 신호를 처리하는 방법.
직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호를 처리하는 시스템에 있어서,

OFDM 신호로부터 복수의 파일럿들을 수신하고, 각 파일럿의 독립 위상 에러를 감소시키는 처리 모듈(62~78, 84, 88)로서, 상기 독립 위상 에러는 시변 채널에 의해 야기된 독립적인 파일럿 위상 회전을 나타내고, 상기 처리 모듈은,

사용자 데이터 세그먼트 내의 두 개의 미리 결정된 파일럿들 간의 위상차를 계산하는 위상차 계산기(84); 및

상기 계산된 위상차가 미리 결정된 값을 초과하면, 업스트림 FFT 윈도우의 위치 지정을 조정하는 FFT 윈도우 동기 유닛(88)을 더 포함하는, 상기 처리 모듈(62~78, 84, 88); 및

상기 처리 모듈에 결합된 반송파 주파수 오프셋 추정기 모듈(80)로서, 상기 반송파 주파수 오프셋 처리 모듈은 각 파일럿의 독립 위상 에러가 미리 결정된 값으로 감소된 후 상기 복수의 파일럿들로부터 반송파 주파수 오프셋 추정치를 도출하는, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정기 모듈(80)을 포함하는, OFDM 신호를 처리하는 시스템.