KR100845101B1 - Apparatus of Frequency Offset Compensation using Various Frequency Offset Estimation Range - Google Patents

Apparatus of Frequency Offset Compensation using Various Frequency Offset Estimation Range Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 다양한 주파수 오프셋 추정범위를 이용하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 주파수 오프셋 추정성능이 추정범위의 제곱에 반비례한다는 것에 착안하여 추정범위가 넓을 때의 주파수 오프셋 추정값과 추정범위가 좁을 때의 주파수 오프셋 추정값을 모두 사용하여 추정범위가 넓으며 그 추정성능 또한 우수한 다양한 주파수 오프셋 추정범위를 이용하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치를 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 주파수 오프셋 추정값을 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 보상하기 위한 보상 수단을 구비하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치에 있어서, 저역통과필터 및 A/D 변환 수단을 통해 입력된 신호의 기준 검출쌍과 각각 다른 심볼 지연시간을 갖는 타 검출쌍과의 위상차를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하되 상기 심볼 지연시간에 상응하는 주파수 오프셋 추정범위별로 주파수 오프셋 추정값을 산출하기 위한 주파수 오프셋 추정 수단, 및 상기 주파수 오프셋 추정 수단에 의해 심볼 지연시간별로 산출된 주파수 오프셋 추정값들 중 하나를 주파수 오프셋 추정범위의 크기순으로 선택하여 상기 보상 수단에 인가하기 위한 선택 수단을 구비하며; 상기 주파수 오프셋 추정 수단은, 상기 A/D 변환 수단으로부터 입력받은 디지털 신호를 역확산하기 위한 역확산 수단, 상기 역확산 수단으로부터 입력받은 역확산된 신호를 복조하기 위한 복조 수단, 상기 복조 수단으로부터 출력되어 칩 레벨(Chip Level)로 동작하는 신호를 심볼 레벨(Symbol Level)로 데시메이션(Decimation)하기 위한 심볼 레벨 데시메이터(Symbol Level Decimator), 상기 심볼 레벨 데시메이터로부터 심볼 데시메이션이 이루어진 신호를 바람직하게는 256 칩(Chip)의 배수만큼 지연시켜 다양한 지연신호를 생성하기 위한 지연 수단, 상기 지연 수단으로부터 256 칩의 배수만큼 지연된 다양한 상기 지연신호에 대해 각각 켤레 복소 신호 생성하기 위한 켤레 복소 신호 생성수단, 및 상기 심볼 레벨 데시메이터의 출력신호와 상기 켤레 복소 신호 생성수단의 출력신호를 곱한 신호에서 위상을 추출하여 다양한 주파수 오프셋 추정범위에 상응하는 다양한 주파수 오프셋 값을 추출하기 위한 주파수 오프셋 추출수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 주파수 오프셋 보상장치 등에 이용됨.

Figure R1020020003582

주파수 오프셋, 추정범위, 검출쌍, 심볼지연

1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

The present invention relates to a carrier frequency offset compensation device using various frequency offset estimation ranges.

2. The technical problem to be solved by the invention

In view of the fact that the frequency offset estimation performance is inversely proportional to the square of the estimation range, the estimation range is wide and the estimation performance is wide using both the frequency offset estimation value when the estimation range is wide and the frequency offset estimation value when the estimation range is narrow. In addition, to provide a carrier frequency offset compensation device using a variety of excellent frequency offset estimation range.

3. Summary of Solution to Invention

The present invention relates to a carrier frequency offset compensation device including a compensation means for compensating a carrier frequency offset using a frequency offset estimate, wherein each of the reference detection pairs of the signal input through the low pass filter and the A / D conversion means A frequency offset estimating means for estimating a frequency offset by using a phase difference with another detection pair having a different symbol delay time, and for calculating a frequency offset estimate for each frequency offset estimation range corresponding to the symbol delay time, and the frequency offset estimating means Selecting means for selecting one of the frequency offset estimates calculated for each symbol delay time in the order of magnitude of the frequency offset estimation range and applying it to the compensation means; The frequency offset estimating means includes despreading means for despreading the digital signal input from the A / D conversion means, demodulation means for demodulating the despread signal received from the despreading means, and output from the demodulation means. A symbol level decimator for decimating a signal operating at a chip level to a symbol level, and a signal for which symbol decimation is performed from the symbol level decimator Preferably, a delay means for generating various delay signals by delaying by a multiple of 256 chips, and a complex complex signal generating means for generating a complex conjugate signal for each of the various delay signals delayed by a multiple of 256 chips from the delay means. And outputting the output signal of the symbol level decimator and the conjugate complex signal generating means. And a frequency offset extracting means for extracting a phase from a signal multiplied by the output signal to extract various frequency offset values corresponding to various frequency offset estimation ranges.

4. Important uses of the invention

The present invention is used in the frequency offset compensation device.

Figure R1020020003582

Frequency Offset, Estimated Range, Detection Pair, Symbol Delay

Description

다양한 주파수 오프셋 추정범위를 이용하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치{Apparatus of Frequency Offset Compensation using Various Frequency Offset Estimation Range} Carrier frequency offset compensation device using various frequency offset estimation range {Apparatus of Frequency Offset Compensation using Various Frequency Offset Estimation Range}             

도 1 은 반송파 주파수 오프셋에 따른 복조신호의 크기변화를 나타낸 설명도.1 is an explanatory diagram showing a magnitude change of a demodulated signal according to a carrier frequency offset.

도 2 는 공통 파일럿 채널 패턴을 나타낸 설명도.2 is an explanatory diagram showing a common pilot channel pattern.

도 3 은 종래의 1심볼 지연된 두 반송파 주파수 오프셋 검출쌍을 나타낸 설명도.3 is an explanatory diagram showing a conventional one symbol delayed two carrier frequency offset detection pair.

도 4 는 3심볼 지연된 두 반송파 주파수 오프셋 검출쌍을 나타낸 설명도.4 is an explanatory diagram showing two carrier frequency offset detection pairs with three symbol delays;

도 5 는 종래의 검출쌍간의 시간지연이 1심볼인 제 1 주파수 오프셋 추정부의 상세 구성도.5 is a detailed configuration diagram of a first frequency offset estimator in which a time delay between conventional detection pairs is one symbol.

도 6 은 본 발명에 따른 검출쌍간의 시간지연이 3심볼인 제 2 주파수 오프셋 추정부의 일실시예 상세 구성도.6 is a detailed block diagram of an embodiment of a second frequency offset estimating unit in which a time delay between detection pairs is three symbols according to the present invention;

도 7 은 본 발명에 따른 다양한 반송파 주파수 오프셋 추정값을 갖는 반송파 주파수 오프셋 보상장치의 일실시예 구성도.
7 is a configuration diagram of an embodiment of a carrier frequency offset compensation device having various carrier frequency offset estimates according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

700 : 주파수 오프셋 보상장치 701 : 저역통과필터700: frequency offset compensation device 701: low pass filter

702 : A/D 변환부 703 : 주파수 오프셋 추정부       702: A / D converter 703: frequency offset estimator

704 : 선택부 705 : 루프 필터        704: selection unit 705: loop filter

706 : 전압 제어 발진기
706: Voltage Controlled Oscillator

본 발명은 다양한 주파수 오프셋 추정범위를 이용하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 추정범위가 넓을 때의 주파수 오프셋 추정값과 추정범위가 작을 때의 주파수 오프셋 추정값을 단계적으로 모두 사용하여 추정 성능도 우수하고 추정 범위도 넓게 하기 위한 다양한 주파수 오프셋 추정범위를 이용하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a carrier frequency offset compensator using various frequency offset estimation ranges, and more particularly, to estimate performance by using both a frequency offset estimation value when the estimation range is wide and a frequency offset estimation value when the estimation range is small. The present invention relates to a carrier frequency offset compensation device using various frequency offset estimation ranges for better and wider estimation ranges.

3세대 이동통신의 표준화가 급속히 진행됨에 따라 ITU(International Telecommunications Union)에서 IMT(International Mobile Telecommunications) 2000으로 불리며, ETSI(European Telecommunications Standards Institute)에서 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)으로 불리는 시스템은 현재의 2세대 시스템에서 제공되는 서비스를 높은 데이터 전송률로써 확장시킬 전망이다. 이러한 높은 전송률이 필요한 주요한 응용 중 하나가 무선 패킷 전송이 될 것이며, UMTS는 비디오와 같은 높은 전송률의 서킷 스위치 서비스를 제공할 것이다.With the rapid progress of standardization of 3G mobile communication, the system called International Mobile Telecommunications (IMT) 2000 in the International Telecommunications Union (ITU) and the Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) in the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) The service provided by the generation system will be extended with high data rate. One of the major applications requiring this high rate will be wireless packet transmission, and UMTS will provide high-rate circuit switch services such as video.

한편, 비동기 무선통신 시스템(WCDMA)은 유럽과 일본에서 UMTS/IMT-2000의 기본적인 무선접속 기술로 선택되었으며, 2세대 협대역 CDMA에 비해 WCDMA 무선접속은 중요한 개선사항들을 제공하며, 또한 높은 전송률 서비스를 제공한다. 즉, 넓은 밴드 폭과 역방향 동기검파에 따라 보다 향상된 커버리지(Coverage)와 커패시티(Capacity)를 제공하며, 고용량 계층적 셀 구조를 위한 주파수간 핸드오버를 제공한다. 또한, 적응 안테나와 다중 사용자 검출과 같은 용량 개선 기술과 빠르고 효과적인 패킷 접속 프로토콜을 제공한다.On the other hand, asynchronous wireless communication system (WCDMA) has been selected as the basic radio access technology for UMTS / IMT-2000 in Europe and Japan. To provide. That is, it provides more coverage and capacity according to wide bandwidth and backward synchronization detection, and provides inter-frequency handover for high capacity hierarchical cell structure. It also provides capacity improvement techniques such as adaptive antennas and multi-user detection and fast and efficient packet access protocols.

하지만, 이러한 장점을 보유한 WCDMA 시스템이 제대로 동작하기 위해서 최초 동기화 과정이 필요하다. 그 중에서 특히 반송파 주파수 추정은 매우 중요하며, 시스템에 반송파 주파수 오프셋이 존재할 경우 데이터가 정상적으로 복조될 수 없으며, 설령 복조된다 하더라도 복조된 데이터의 신뢰성이 떨어지게 된다.However, an initial synchronization process is required for the WCDMA system with this advantage to work properly. Among them, carrier frequency estimation is particularly important, and when there is a carrier frequency offset in the system, the data cannot be demodulated normally, and even if demodulated, the reliability of the demodulated data is deteriorated.

도 1 은 반송파 주파수 오프셋에 따른 복조신호의 크기변화를 나타낸 설명도로서, 도면에 도시된 바와 같이 반송파 주파수 오프셋이 커질수록 복조신호의 크기는 급격히 감소하게 된다.FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a change in the size of a demodulated signal according to a carrier frequency offset. As shown in the figure, as the carrier frequency offset increases, the size of the demodulated signal decreases rapidly.

도 2 는 공통 파일럿 채널 패턴을 나타낸 설명도로서, 반송파 주파수 추정은 상기 도 2에 도시된 바와 같은 패턴을 갖는 공통 파일럿 채널을 사용하여 이루어진다.FIG. 2 is an explanatory diagram showing a common pilot channel pattern, and carrier frequency estimation is performed using a common pilot channel having a pattern as shown in FIG.

한편, 도 2에서 "A"는 1+j이며 256칩 길이의 파일럿 심볼이다. Meanwhile, in FIG. 2, "A" is 1 + j and is a 256-chip long pilot symbol.

또한, 기지국에서는 2개의 전송 안테나를 사용하며, "안테나 #1"은 첫 번째 안 테나를 나타내며, "안테나 #2"는 두 번째 안테나를 나타낸다. 이러한 파일럿 패턴을 이용한 반송파 주파수 오프셋 추정은 먼저 두 심볼을 하나의 검출쌍(Detection Pair)으로 설정하여 이루어진다.In addition, the base station uses two transmit antennas, "antenna # 1" represents the first antenna, "antenna # 2" represents the second antenna. The carrier frequency offset estimation using the pilot pattern is performed by first setting two symbols as one detection pair.

도 3 은 종래의 1심볼 지연된 두 반송파 주파수 오프셋 검출쌍을 나타낸 설명도이며, 이러한 검출쌍을 이용한 반송파 주파수 오프셋 추정은 다음과 같이 이루어진다. FIG. 3 is an explanatory diagram showing two conventional carrier frequency offset detection pairs delayed by one symbol, and the carrier frequency offset estimation using the detection pair is performed as follows.

반송파 주파수 오프셋 추정은 다음과 같은 가정하에 이루어진다.Carrier frequency offset estimation is performed under the following assumption.

안테나 #1으로부터의 채널특성:

Figure 112002001994133-pat00001
(복소수)Channel characteristics from antenna # 1:
Figure 112002001994133-pat00001
(Complex)

안테나 #2으로부터의 채널특성:

Figure 112002001994133-pat00002
(복소수)Channel characteristics from antenna # 2:
Figure 112002001994133-pat00002
(Complex)

Figure 112002001994133-pat00003
(
Figure 112002001994133-pat00004
: 주파수 오프셋)
Figure 112002001994133-pat00003
(
Figure 112002001994133-pat00004
: Frequency offset)

Figure 112002001994133-pat00005
: 송신단과 수신단 사이의 위상차
Figure 112002001994133-pat00005
= Phase difference between transmitter and receiver

먼저, 기지국의 각 안테나로부터의 전송된 신호를 하기의 [수학식 1]과 같이 정의한다.
First, a signal transmitted from each antenna of the base station is defined as shown in Equation 1 below.

Figure 112002001994133-pat00006
Figure 112002001994133-pat00006

Figure 112002001994133-pat00007
Figure 112002001994133-pat00007

따라서, 반송파 주파수 오프셋이 존재하는 경우 수신단에서 보여지는 신호는 하기의 [수학식 2]와 같이 표현된다.
Therefore, when the carrier frequency offset exists, the signal seen by the receiver is expressed by Equation 2 below.

Figure 112002001994133-pat00008
Figure 112002001994133-pat00008

Figure 112002001994133-pat00009
Figure 112002001994133-pat00009

여기서,

Figure 112002001994133-pat00010
,
Figure 112002001994133-pat00011
, here,
Figure 112002001994133-pat00010
,
Figure 112002001994133-pat00011
,

Figure 112002001994133-pat00012
,
Figure 112002001994133-pat00013
이다.
Figure 112002001994133-pat00012
,
Figure 112002001994133-pat00013
to be.

따라서, 수신된 신호의 복소 포락선은 하기의 [수학식 3]과 같이 표현된다.
Therefore, the complex envelope of the received signal is expressed by Equation 3 below.

Figure 112002001994133-pat00014
Figure 112002001994133-pat00014

Figure 112002001994133-pat00015
Figure 112002001994133-pat00015

Figure 112002001994133-pat00016

Figure 112002001994133-pat00016

여기서, 상기 [수학식 2]와 상기 [수학식 3]을 함께 고려하면, 상기 [수학식 3]에서 표현된 수신신호의 복소 포락선은 하기의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있 다.
Here, when considering [Equation 2] and [Equation 3] together, the complex envelope of the received signal expressed in [Equation 3] can be represented as shown in [Equation 4].

Figure 112002001994133-pat00017
Figure 112002001994133-pat00017

Figure 112002001994133-pat00018
Figure 112002001994133-pat00018

Figure 112002001994133-pat00019
Figure 112002001994133-pat00019

Figure 112002001994133-pat00020

Figure 112002001994133-pat00020

상기 [수학식 4]에서, T는 256 의사잡음(PN : Pseudo Noise) chip의 길이, D(t)는 송신한 신호, C(t)는 확산신호, 아래첨자 1과 2는 안테나의 번호를 각각 나타낸다.
In Equation 4, T is the length of 256 pseudo noise chips, D (t) is a transmitted signal, C (t) is a spread signal, and subscripts 1 and 2 are antenna numbers. Represent each.

한편, 역확산후 수신된 신호는 하기의 [수학식 5]와 같이 표현된다.
On the other hand, the signal received after despreading is expressed as shown in Equation 5 below.

Figure 112002001994133-pat00021
Figure 112002001994133-pat00021

Figure 112002001994133-pat00022
Figure 112002001994133-pat00022

여기서,

Figure 112002001994133-pat00023
는 역확산 신호를 나타낸다. here,
Figure 112002001994133-pat00023
Denotes a despread signal.

한편, 상기 [수학식 5]에서,

Figure 112002001994133-pat00024
로 가정하고
Figure 112002001994133-pat00025
가 역확산기간동안 일정하다고 가정하면,
Figure 112002001994133-pat00026
기간동안 파일럿 패턴은
Figure 112002001994133-pat00027
이므로 상기 [수학식 5]는 하기의 [수학식 6]과 같이 변형되어 표현될 수 있다.
On the other hand, in [Equation 5],
Figure 112002001994133-pat00024
Assuming
Figure 112002001994133-pat00025
Assuming that is constant during the despreading period,
Figure 112002001994133-pat00026
The pilot pattern over the period
Figure 112002001994133-pat00027
Therefore, Equation 5 may be modified and expressed as shown in Equation 6 below.

Figure 112002001994133-pat00028
Figure 112002001994133-pat00028

Figure 112002001994133-pat00029
Figure 112002001994133-pat00029

Figure 112002001994133-pat00030
Figure 112002001994133-pat00030

Figure 112002001994133-pat00031

Figure 112002001994133-pat00031

상기 [수학식 6]을 이용하면, 위상차에 대한 변화검출은 하기의 [수학식 7]을 통해 얻을 수 있다.
Using Equation 6, the change detection for the phase difference can be obtained through Equation 7 below.

Figure 112002001994133-pat00032
Figure 112002001994133-pat00032

Figure 112002001994133-pat00033
Figure 112002001994133-pat00033

Figure 112002001994133-pat00034

Figure 112002001994133-pat00034

따라서, 반송파 주파수 오프셋은 상기 [수학식 7]의 위상으로부터 구해질 수 있으며, 하기의 [수학식 8]과 같이 표현된다.
Therefore, the carrier frequency offset can be obtained from the phase of Equation 7, and is expressed as Equation 8 below.

Figure 112002001994133-pat00035
Figure 112002001994133-pat00035

상기 [수학식 8]에서,

Figure 112002001994133-pat00036
이므로 반송파 주파수 오프셋
Figure 112002001994133-pat00037
은 하기의 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있다.
In Equation 8,
Figure 112002001994133-pat00036
Carrier frequency offset
Figure 112002001994133-pat00037
May be represented as in Equation 9 below.

Figure 112002001994133-pat00038
Figure 112002001994133-pat00038

여기서 arg() 함수는

Figure 112002001994133-pat00039
의 추정범위를 가지므로 추정가능한 반송파 주파수 오프셋 범위는
Figure 112002001994133-pat00040
로 주어진다. 또한,
Figure 112002001994133-pat00041
이므로 추정범위는
Figure 112002001994133-pat00042
이다.Where the arg () function
Figure 112002001994133-pat00039
Since the estimated range of carrier frequency offset is
Figure 112002001994133-pat00040
Is given by Also,
Figure 112002001994133-pat00041
Since the estimated range is
Figure 112002001994133-pat00042
to be.

상기 살펴본 바와 같이, 임의의 검출쌍과 1 심볼 지연된 검출쌍을 사용하여 주파수 오프셋을 추정하는 경우, 그 추정범위는

Figure 112002001994133-pat00043
로 비교적 넓은 편이나, 추정범위와 Trade-off 관계에 있는 추정성능은 떨어지는 문제점이 있었다.
As described above, when the frequency offset is estimated by using any detection pair and one symbol delayed detection pair, the estimation range is
Figure 112002001994133-pat00043
Although it is relatively wide, the estimation performance in the trade-off relationship with the estimation range is inferior.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주파수 오프셋 추정성능은 추정범위의 제곱에 반비례한다는 것에 착안하여 추정범위가 넓을 때의 주파수 오프셋 추정값과 추정범위가 좁을 때의 주파수 오프셋 추정값을 모두 사용하여 추정범위도 넓으며 그 추정성능 또한 우수한 다양한 주파수 오프셋 추정범위를 이용하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, and the frequency offset estimation performance is inversely proportional to the square of the estimation range. It is an object of the present invention to provide a carrier frequency offset compensation device using various frequency offset estimation ranges which have wide estimation ranges and excellent estimation performance using all frequency offset estimates.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주파수 오프셋 추정값을 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 보상하기 위한 보상 수단을 구비하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치에 있어서, 저역통과필터 및 A/D 변환 수단을 통해 입력된 신호의 기준 검출쌍과 각각 다른 심볼 지연시간을 갖는 타 검출쌍과의 위상차를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하되 상기 심볼 지연시간에 상응하는 주파수 오프셋 추정범위별로 주파수 오프셋 추정값을 산출하기 위한 주파수 오프셋 추정 수단, 및 상기 주파수 오프셋 추정 수단에 의해 심볼 지연시간별로 산출된 주파수 오프셋 추정값들 중 하나를 주파수 오프셋 추정범위의 크기순으로 선택하여 상기 보상 수단에 인가하기 위한 선택 수단을 구비하며; 상기 주파수 오프셋 추정 수단은, 상기 A/D 변환 수단으로부터 입력받은 디지털 신호를 역확산하기 위한 역확산 수단, 상기 역확산 수단으로부터 입력받은 역확산된 신호를 복조하기 위한 복조 수단, 상기 복조 수단으로부터 출력되어 칩 레벨(Chip Level)로 동작하는 신호를 심볼 레벨(Symbol Level)로 데시메이션(Decimation)하기 위한 심볼 레벨 데시메이터(Symbol Level Decimator), 상기 심볼 레벨 데시메이터로부터 심볼 데시메이션이 이루어진 신호를 바람직하게는 256 칩(Chip)의 배수만큼 지연시켜 다양한 지연신호를 생성하기 위한 지연 수단, 상기 지연 수단으로부터 256 칩의 배수만큼 지연된 다양한 상기 지연신호에 대해 각각 켤레 복소 신호 생성하기 위한 켤레 복소 신호 생성수단, 및 상기 심볼 레벨 데시메이터의 출력신호와 상기 켤레 복소 신호 생성수단의 출력신호를 곱한 신호에서 위상을 추출하여 다양한 주파수 오프셋 추정범위에 상응하는 다양한 주파수 오프셋 값을 추출하기 위한 주파수 오프셋 추출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a carrier frequency offset compensation device including a compensation means for compensating a carrier frequency offset using a frequency offset estimate, the signal input through a low pass filter and an A / D conversion means. A frequency offset estimating means for estimating a frequency offset by using a phase difference between a reference detection pair of and another detection pair having a different symbol delay time, for each frequency offset estimation range corresponding to the symbol delay time; And selecting means for selecting one of frequency offset estimation values calculated for each symbol delay time by said frequency offset estimation means in order of magnitude of a frequency offset estimation range, and applying it to said compensation means; The frequency offset estimating means includes despreading means for despreading the digital signal input from the A / D conversion means, demodulation means for demodulating the despread signal received from the despreading means, and output from the demodulation means. A symbol level decimator for decimating a signal operating at a chip level to a symbol level, and a signal for which symbol decimation is performed from the symbol level decimator Preferably, a delay means for generating various delay signals by delaying by a multiple of 256 chips, and a complex complex signal generating means for generating a complex conjugate signal for each of the various delay signals delayed by a multiple of 256 chips from the delay means. And the output signal of the symbol level decimator and the conjugate complex signal generating means. Extracting the phase from the signal multiplied by the output signal, it characterized in that it comprises a frequency offset extracting means for extracting a range of frequency offset value corresponding to a different frequency offset estimation range.

일반적으로, 위상차를 이용한 반송파 주파수 오프셋 추정에서 추정성능은 추정범위의 제곱에 반비례한다. 즉, 추정범위가 1/2로 줄어들면 추정성능은 4배로 향상되며, 1/4로 줄어들면 추정성능은 16배로 향상된다. In general, in the carrier frequency offset estimation using the phase difference, the estimation performance is inversely proportional to the square of the estimation range. In other words, if the estimated range is reduced to 1/2, the estimated performance is increased by four times, and if it is reduced to 1/4, the estimated performance is improved by 16 times.

이렇듯, 추정성능과 추정범위는 반비례하게 되며, 두 인자 사이에 Trade-off가 존재하게 된다. As such, the estimation performance and the estimation range are inversely proportional, and there is a trade-off between the two factors.

한편, 주파수 오프셋 추정에 있어서, 그 추정성능도 중요하지만 반송파 주파수 오프셋이 얼마나 생길지 수신단에서는 예측할 수 없으므로 넓은 추정범위를 가져야 한다는 조건 역시 중요하다.On the other hand, in the frequency offset estimation, the estimation performance is also important, but it is also important that the receiver has a wide estimation range because the receiver cannot predict how much the carrier frequency offset will occur.

따라서, 본 발명에서는 추정 범위가 넓을 때의 추정 값과 추정 범위가 작을 때의 추정값 모두를 사용하여 추정 성능을 향상시키고 추정 범위도 넓힐 수 있다. Therefore, in the present invention, the estimation performance can be improved and the estimation range can be widened by using both the estimation value when the estimation range is wide and the estimation value when the estimation range is small.

전술한 바와 같이, 파일럿 패턴에서 기존의 검출쌍(검출쌍끼리 1심볼 지연)을 이용하여 추정된 반송파 주파수 오프셋을

Figure 112002001994133-pat00044
이라고 하면,
Figure 112002001994133-pat00045
의 추정범위는
Figure 112002001994133-pat00046
가 된다. As described above, in the pilot pattern, the carrier frequency offset estimated using an existing detection pair (one symbol delay between detection pairs) is obtained.
Figure 112002001994133-pat00044
Speaking of
Figure 112002001994133-pat00045
The estimated range of
Figure 112002001994133-pat00046
Becomes

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 는 3심볼 지연된 두 반송파 주파수 오프셋 검출쌍을 나타낸 설명도이다.4 is an explanatory diagram showing two carrier frequency offset detection pairs with a three symbol delay.

그 바람직한 실시예로서 임의의 검출쌍과 그로부터 3심볼 지연된 검출쌍을 상기 도 4에 도시된 바와 같이 구성하여 위상의 변화를 구하면 하기의 [수학식 10]과 같이 표현된다.
As a preferred embodiment, an arbitrary detection pair and a three-symbol delayed detection pair are configured as shown in FIG. 4 to obtain a change in phase, which is expressed by Equation 10 below.

Figure 112002001994133-pat00047
Figure 112002001994133-pat00047

Figure 112002001994133-pat00048
Figure 112002001994133-pat00048

Figure 112002001994133-pat00049

Figure 112002001994133-pat00049

따라서, 새로운 검출쌍으로부터 구해진 반송파 주파수 오프셋은 상기의 [수학식 10]으로부터 하기의 [수학식 11]과 같이 구해진다.
Therefore, the carrier frequency offset obtained from the new detection pair is obtained from Equation 10 as shown in Equation 11 below.

Figure 112002001994133-pat00050
Figure 112002001994133-pat00050

상기 [수학식 11]에서,

Figure 112002001994133-pat00051
이므로 반송파 주파수 오프셋
Figure 112002001994133-pat00052
은 하기의 [수학식 12]와 같이 표현된다.
In [Equation 11],
Figure 112002001994133-pat00051
Carrier frequency offset
Figure 112002001994133-pat00052
Is expressed by Equation 12 below.

Figure 112002001994133-pat00053
Figure 112002001994133-pat00053

한편, 상기 [수학식 12]에서 arg()함수는

Figure 112002001994133-pat00054
의 추정범위를 가지므로 추정가능한 반송파 주파수 오프셋 범위는
Figure 112002001994133-pat00055
로 주어진다. On the other hand, in [Equation 12] arg () function is
Figure 112002001994133-pat00054
Since the estimated range of carrier frequency offset is
Figure 112002001994133-pat00055
Is given by

한편,

Figure 112002001994133-pat00056
이므로, 추정범위는
Figure 112002001994133-pat00057
이다. Meanwhile,
Figure 112002001994133-pat00056
Since the estimated range is
Figure 112002001994133-pat00057
to be.

여기서, 추정범위가 검출쌍과의 시간지연이 1심볼인 종래 기술에 비해 1/3으로 줄었으므로 추정성능은 9배 증가하여 보다 정확한 반송파 주파수 오프셋 추정이 가능하다. Here, since the estimation range is reduced to 1/3 compared to the conventional technique in which the time delay with the detection pair is 1 symbol, the estimation performance is increased by 9 times, which enables more accurate carrier frequency offset estimation.

도 5 는 종래의 검출쌍간의 시간지연이 1심볼인 제 1 주파수 오프셋 추정부의 상세 구성도로서, 제 1 주파수 오프셋 추정부(500)는 수신단에서 수신되어 A/D 변환된 디지털 신호를 입력받아 역확산하기 위한 역확산기(501)와, 역확산기(501)로부터 출력된 신호를 복조하기 위한 복조기(502)와, 복조기(502)로부터 출력되어 칩 레벨(Chip Level)로 동작하는 신호를 심볼 레벨(Symbol Level)로 데시메이션(Decimation) 하기 위한 심볼 레벨 데시메이터(503)와, 심볼 레벨 데시메이터(503)에서 심볼 레벨 데시메이션이 이루어진 신호를 256 칩만큼 지연시키기 위한 256 칩 지연기(504)와, 256 칩 지연기(504)에서 256 칩만큼 지연된 신호의 켤레 복소 신호를 구하기 위한 켤레 복소 신호 생성기(505)와, 심볼 레벨 데시메이터(503)의 출력신호와 켤레 복소 신호 생성기(505)의 출력신호를 곱한 신호에서 위상을 추출하기 위한 위상 추출기(506)를 포함한다.FIG. 5 is a detailed configuration diagram of a first frequency offset estimator in which a time delay between conventional detection pairs is one symbol, and the first frequency offset estimator 500 receives an A / D converted digital signal and receives an inverse The despreader 501 for spreading, the demodulator 502 for demodulating the signal output from the despreader 501, and the signal output from the demodulator 502 to operate at a chip level are symbol level ( A symbol level decimator 503 for decimating at a symbol level, a 256 chip delay 504 for delaying a signal at which a symbol level decimation is performed in the symbol level decimator 503 by 256 chips; A complex complex signal generator 505 for obtaining a complex complex signal of a signal delayed by 256 chips in a 256 chip delay unit 504, an output signal of the symbol level decimator 503, and an output of the complex complex signal generator 505. God multiplied by signal A phase extractor 506 for extracting phase from the call.

도 6 은 본 발명에 따른 검출쌍간의 시간지연이 3심볼인 제 2 주파수 오프셋 추정부의 일실시예 상세 구성도로서, 제 2 주파수 오프셋 추정부(600)는 수신단에서 수신되어 A/D 변환된 디지털 신호를 입력받아 역확산하기 위한 역확산기(601)와, 역확산기(601)로부터 출력된 신호를 복조하기 위한 복조기(602)와, 복조기(602)로부터 출력되어 칩 레벨(Chip Level)로 동작하는 신호를 심볼 레벨(Symbol Level)로 데시메이션(Decimation) 하기 위한 심볼 레벨 데시메이터(Symbol Level Decimator)(603)와, 심볼 레벨 데시메이터(603)에서 심볼 레벨 데시메이션이 이루어진 신호를 3*256 칩만큼 지연시키기 위한 3*256 칩 지연기(604)와, 3*256 칩 지연기(604)에서 3*256 칩만큼 지연된 신호의 켤레 복소 신호를 구하기 위한 켤레 복소 신호 생성기(605)와, 심볼 레벨 데시메이터(603)의 출력신호와 켤레 복소 신호 생성기(605)의 출력신호를 곱한 신호에서 위상을 추출하기 위한 위상 추출기(606)를 포함한다.6 is a detailed configuration diagram of a second frequency offset estimator having a time delay between three detection pairs according to an embodiment of the present invention, wherein the second frequency offset estimator 600 is A / D-converted at the receiving end. A despreader 601 for receiving and despreading a signal, a demodulator 602 for demodulating a signal output from the despreader 601, and an output from the demodulator 602 to operate at a chip level. A symbol level decimator 603 for decimating a signal at symbol level, and a symbol level decimation signal at the symbol level decimator 603 for 3 * 256 chips. A 3 * 256 chip delay 604 for delaying by, a conjugate complex signal generator 605 for obtaining a complex complex signal of a signal delayed by 3 * 256 chips in the 3 * 256 chip delayer 604, and a symbol level. Pair with output signal of decimator 603 And a phase extractor 606 for extracting a phase from the signal multiplied by the output signal of the small signal generator 605.

도 7 은 본 발명에 따른 다양한 반송파 주파수 오프셋 추정값을 갖는 반송파 주파수 오프셋 보상장치의 일실시예 구성도로서, 주파수 오프셋 보상장치(700)는 수신된 신호의 저주파수 대역만을 통과시키기 위한 저역통과필터(701)와, 저역통과필터(701)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키기 위한 A/D 변환부(702)와, 기준 검출쌍으로부터 각각 다른 심볼지연시간을 가진 검출쌍으로 구성되어 다양한 주파수 오프셋 추정범위를 가짐으로써 그에 따른 다양한 주파수 오프셋 추정값을 산출하기 위한 주파수 오프셋 추정부(703)와, 먼저 주파수 오프셋 추정부(703)에서 가장 넓은 주파수 오프셋 추정범위를 갖는 주파수 오프셋 추정부(500)의 주파수 오프셋 값을 입력받고, 이후 소정의 지연시간 간격으로 점차 주파수 오프셋 추정범위가 적은 주파수 오프셋 추정부의 주파수 오프셋 값을 입력받기 위한 선택부(704)와, 선택부(704)에서 선택된 주파수 오프셋 값에 상응하는 필터링 동작을 수행하기 위한 루프 필터(705)와, 루프 필터(705)의 출력신호를 입력받아 이의 전압에 상응하는 발진신호를 발생시켜 저역통과필터(701)의 입력단에 궤환시켜 주파수 오프셋을 보상하기 위한 전압 제어 발진기(706)를 포함한다.7 is a block diagram of an embodiment of a carrier frequency offset compensation device having various carrier frequency offset estimates according to the present invention. The frequency offset compensation device 700 includes a low pass filter 701 for passing only a low frequency band of a received signal. ), An A / D converter 702 for converting an analog signal output from the low pass filter 701 into a digital signal, and a detection pair having a different symbol delay time from the reference detection pair. Frequency offset estimator 703 for calculating various frequency offset estimates according to the estimated range, and first, frequency of frequency offset estimator 500 having the widest frequency offset estimation range in frequency offset estimator 703. Frequency that receives offset value and gradually decreases frequency offset estimation range at predetermined delay time interval An output of the loop filter 705 and the loop filter 705 for performing a filtering operation corresponding to the frequency offset value selected by the selection unit 704, a selection unit 704 for receiving the frequency offset value of the offset estimation unit It includes a voltage controlled oscillator 706 for receiving the signal to generate an oscillation signal corresponding to the voltage thereof, feedback to the input terminal of the low pass filter 701 to compensate for the frequency offset.

즉, 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 보상장치는 최초 주파수 오프셋이 비교적 클 것이므로

Figure 112002001994133-pat00058
를 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 보상하며, 일정시간
Figure 112002001994133-pat00059
가 지난 후에는 잔여 반송파 주파수 오프셋이 보다 작아질 것이므로
Figure 112002001994133-pat00060
를 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 보상한다. That is, since the carrier frequency offset compensation device according to the present invention will have a relatively large initial frequency offset
Figure 112002001994133-pat00058
Compensate the carrier frequency offset using
Figure 112002001994133-pat00059
After, the residual carrier frequency offset will be smaller
Figure 112002001994133-pat00060
Compensate the carrier frequency offset using

한편, 보다 정밀한 주파수 오프셋이 필요한 경우, 일정시간

Figure 112002001994133-pat00061
가 지난 후 보다 작은 주파수 오프셋 추정범위에 해당하는 주파수 오프셋 값으로써 반송파 주파수 오프셋을 보상하며, 이러한 동작은 소정의 기준치보다 주파수 오프셋이 더 작아질 때까지 계속된다.On the other hand, if a more precise frequency offset is required,
Figure 112002001994133-pat00061
After that, the carrier frequency offset is compensated with a frequency offset value corresponding to a smaller frequency offset estimation range, and the operation continues until the frequency offset becomes smaller than a predetermined reference value.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

상기한 바와 같은 본 발명은, 반송파 주파수 오프셋 보상장치에서 반송파 주파수 오프셋 추정범위가 넓을 때의 주파수 오프셋 추정값과 그 추정범위가 좁을 때의 주파수 오프셋 추정값을 단계적으로 모두 사용하여 상호 trade-off 관계에 있는 주파수 오프셋 추정범위와 추정성능을 모두 향상시켜, 추정범위가 넓으면서도 추정성능 또한 우수한 반송파 주파수 오프셋 보상을 할 수 있는 효과가 있다.

In the present invention as described above, the carrier frequency offset compensator is in a trade-off relationship by using both a frequency offset estimation value when the carrier frequency offset estimation range is wide and a frequency offset estimation value when the estimation range is narrow in steps. By improving both the frequency offset estimation range and the estimation performance, the carrier frequency offset compensation can be performed while the estimation range is wide and the estimation performance is excellent.

Claims (3)

주파수 오프셋 추정값을 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 보상하기 위한 보상 수단을 구비하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치에 있어서,A carrier frequency offset compensator comprising compensation means for compensating a carrier frequency offset using a frequency offset estimate, 저역통과필터 및 A/D 변환 수단을 통해 입력된 신호의 기준 검출쌍과 각각 다른 심볼 지연시간을 갖는 타 검출쌍과의 위상차를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하되 상기 심볼 지연시간에 상응하는 주파수 오프셋 추정범위별로 주파수 오프셋 추정값을 산출하기 위한 주파수 오프셋 추정 수단, 및 The frequency offset is estimated by using a phase difference between the reference detection pair of the signal input through the low pass filter and the A / D conversion means and another detection pair having a different symbol delay time, but the frequency offset corresponding to the symbol delay time. Frequency offset estimation means for calculating a frequency offset estimation value for each range, and 상기 주파수 오프셋 추정 수단에 의해 심볼 지연시간별로 산출된 주파수 오프셋 추정값들 중 하나를 주파수 오프셋 추정범위의 크기순으로 선택하여 상기 보상 수단에 인가하기 위한 선택 수단을 구비하며;Selecting means for selecting one of the frequency offset estimation values calculated for each symbol delay time by said frequency offset estimation means in order of magnitude of a frequency offset estimation range and applying it to said compensation means; 상기 주파수 오프셋 추정 수단은,The frequency offset estimating means, 상기 A/D 변환 수단으로부터 입력받은 디지털 신호를 역확산하기 위한 역확산 수단,Despreading means for despreading the digital signal received from the A / D conversion means, 상기 역확산 수단으로부터 입력받은 역확산된 신호를 복조하기 위한 복조 수단,Demodulation means for demodulating the despread signal received from the despreading means, 상기 복조 수단으로부터 출력되어 칩 레벨(Chip Level)로 동작하는 신호를 심볼 레벨(Symbol Level)로 데시메이션(Decimation)하기 위한 심볼 레벨 데시메이터(Symbol Level Decimator),A symbol level decimator for decimating a signal output from the demodulation means operating at a chip level to a symbol level, 상기 심볼 레벨 데시메이터로부터 심볼 데시메이션이 이루어진 신호를 바람직하게는 256 칩(Chip)의 배수만큼 지연시켜 다양한 지연신호를 생성하기 위한 지연 수단,Delay means for generating various delay signals by delaying a signal subjected to symbol decimation from the symbol level decimator by a multiple of 256 chips; 상기 지연 수단으로부터 256 칩의 배수만큼 지연된 다양한 상기 지연신호에 대해 각각 켤레 복소 신호 생성하기 위한 켤레 복소 신호 생성수단, 및Conjugate complex signal generating means for generating a conjugate complex signal for each of the various delay signals delayed by a multiple of 256 chips from the delay means, and 상기 심볼 레벨 데시메이터의 출력신호와 상기 켤레 복소 신호 생성수단의 출력신호를 곱한 신호에서 위상을 추출하여 다양한 주파수 오프셋 추정범위에 상응하는 다양한 주파수 오프셋 값을 추출하기 위한 주파수 오프셋 추출수단 Frequency offset extraction means for extracting a phase from a signal multiplied by the output signal of the symbol level decimator and the output signal of the conjugate complex signal generating means to extract various frequency offset values corresponding to various frequency offset estimation ranges 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다양한 주파수 오프셋 추정범위를 이용하는 반송파 주파수 오프셋 보상장치.Carrier frequency offset compensation device using a variety of frequency offset estimation range comprising a. 삭제delete 삭제delete
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