KR100973477B1

KR100973477B1 - Ｏｆｄｍ 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100973477B1
Application number: KR1020080103397A
Authority: KR
Inventors: 장은석
Original assignee: 주식회사 텔레칩스
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-08-03
Also published as: KR20100044314A

Abstract

본 발명은 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 기술에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 시스템에서 OFDM 심볼에 대한 미세 타이밍 동기를 추정해서 OFDM 심볼에 실린 데이터를 인접 심볼간의 간섭 없이 복조하기 위한 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 시간 영역에서의 GI 구간에 대한 자기 상관 에너지를 이용하여 채널 프로파일의 대략적인 위치 및 길이를 추정하고, 파일럿 부반송파 위치에서 추정된 채널 값을 보간 방법없이 IFFT해서 얻어낸 CIR을 이용하여 정확하게 타이밍 오차를 추정할 수 있는 효과가 있다.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), GI(Guard Interval), 타이밍 동기(싱크)

Description

ＯＦＤＭ 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치 및 방법{Fine timing synchronization estimator in OFDM system and method for the same}

본 발명은 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 기술에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM으로 표기함) 시스템에서 OFDM 심볼에 대한 미세 타이밍 동기를 추정해서 OFDM 심볼에 실린 데이터를 인접 심볼간의 간섭 없이 복조하기 위한 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 기술에 관한 것이다.

OFDM 시스템의 송신단은 고속의 데이터를 각 반송파가 직교 관계에 있는 다수의 부반송파에 나누어 실어 다중 전송하는 디지털 변조 방식을 이용한다. OFDM 시스템의 수신단은 다수의 부반송파에 나누어 실린 데이터를 복조해야 한다. 종래 OFDM 시스템의 수신단에서 데이터 복조를 올바로 수행하기 위해서는 무선 신호를 샘플링한 데이터에 대해 정확한 FFT(Fast Fourier Transform) 구간을 획득해야 한다. 정확한 FFT 구간을 획득하기 위해서는 미세 타이밍 동기 추정 방식이 이용된 다.

미세 타이밍 동기 추정 방식에는 주기적으로 전송되는 훈련 심볼(Training Sequence)을 이용하여 미세 타이밍을 추정하는 방식과 OFDM 심볼의 보호 구간(Guard Interval, 이하 GI로 표기함)에 대한 자기 상관을 이용하여 미세 타이밍을 추정하는 방식 등이 있다.

주기적으로 훈련 심볼을 전송하는 OFDM 시스템의 경우에는 훈련 심볼을 전송하는 구간에서는 데이터 신호를 전송하지 못하므로 데이터 전송용량이 낮아지는 문제점이 있다.

또한, OFDM 심볼의 보호 구간을 이용한 미세 타이밍 추정 방식의 경우에는 페이딩(fading) 환경이나 무선 채널의 최대 지연 시간(Maximum Delay)이 긴 환경에서 정확한 타이밍을 추정할 수 없는 상황이 발생한다. 따라서 OFDM 시스템이 정확한 타이밍 동기를 수행하지 못하므로 인접 심볼간 간섭(Inter Symbol Interference, 이하 ISI로 표기함)이 발생하게 되고, ISI 발생으로 인해 시스템의 데이터 복조 성능이 열화되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 OFDM 시스템에서 OFDM 심볼에 실린 데이터를 인접 심볼간의 간섭 없이 복조하기 위해 OFDM 심볼에 대해 정확한 데이터 구간을 획득하기 위한 미세 타이밍 동기를 추정하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 기술을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 OFDM 시스템은 채널 추정기(Channel Estimator)를 통해 추정된 채널 정보를 이용하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Tramsform) 연산을 수행해서 연산 결과로 채널 응답(Channel Impulse Response, 이하 CIR로 표기함)을 구해 미세 타이밍 추정기로 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 OFDM 시스템은 상관 에너지 분석기(Correlation Energy Analyzer)를 이용하여 초기 타이밍 동기 과정에서 획득한 초기 싱크의 시작점을 기준으로 해서 이전 OFDM 심볼의 뒤쪽에 위치하는 GI 구간만큼의 데이터, 다음 OFDM 심볼의 앞쪽에 위치하는 GI 구간만큼의 데이터를 이용하여 자기 상관 에너지를 연산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 OFDM 시스템은 FFT 크기와 파일럿 부반송파 간격의 전송 파라미터 및 상관 에너지 분석기의 연산 결과를 통해 채널 프로파일의 위치와 최대 지연 시간을 추정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 OFDM 시스템은 채널 프로파일의 위치와 서치 윈도우의 크기로 실제 프로파일을 찾고, 실제 프로파일 중 가장 앞쪽의 프로파일과 가장 뒤쪽의 프로파일을 찾아 미세 타이밍 동기 값을 추정하고 FFT 시작 구간의 여유 샘플을 확보하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치는 OFDM 심볼에서 보호 구간에 대한 상관 에너지를 계산해서 출력하는 상관 에너지 분석기; 상관 에너지 분석기에 의해 계산된 상관 에너지를 분석해서 분석된 정보에 기반하여 채널 응답에서 서치 윈도우의 위치를 변경하고 타이밍 옵셋을 계산하는 미세 타이밍 추정기; 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 변경해서 연산을 수행하는 연산부; 연산부의 연산 결과에서 채널 추정하는 채널 추정기; 및 채널 추정기의 채널 추정값을 인버스 연산하여 시간 영역의 채널 응답을 미세 타이밍 추정기로 출력하는 인버스 연산부;를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 상관 에너지 분석기는 OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간과 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간간의 제1상관 에너지 연산, OFDM 심벌의 앞쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간의 앞쪽 구간간의 제0상관 에너지 연산, OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간의 뒤쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 OFDM 심벌의 뒤쪽 구간간의 제2상관 에너지 연산을 수행해서 세 개의 상관 에너지 연산값을 출력하게 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미세 타이밍 추정기는 제1상관 에너지와 제2상관 에너지가 제0상관 에너지보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우를 초기 싱크의 오른쪽에 인접해서 위치시키고 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 채널 응답과 초기 싱크간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하게 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미세 타이밍 추정기는 제1상관 에너지가 제0,제2상관 에너지보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우의 중앙 위치를 초기 싱크에 위치시키고 초기 싱크로부터 왼쪽에 위치하는 서치 윈도우의 채널 응답간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하게 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미세 타이밍 추정기는 제0상관 에너지와 제1상관 에너지가 제2상관 에너지보다 크면 서치 윈도우를 초기 싱크의 왼쪽에 위치시키고 초기 싱크와 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 채널 응답간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하게 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 방법은 (a) 상관 에너지 분석기가 OFDM 심볼에서 보호 구간에 대한 상관 에너지를 계산해서 출력하는 단계; (b) 미세 타이밍 추정기는 상관 에너지 분석기에 의해 계산된 상관 에너지를 분석해서 분석된 정보에 기반하여 채널 응답에서 서치 윈도우의 위치를 변경하고 타이밍 옵셋을 계산하는 단계; (c) 연산부가 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 변경해서 연산을 수행하는 단계; (d) 채널 추정기는 연산부의 연산 결과에서 채널 추정하는 단계; 및 (e) 인버스 연산부가 채널 추정기의 채널 추정값을 인버스 연산하여 시간 영역의 채널 응답을 상기 미세 타이밍 추정기로 출력하는 단계;를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 (a) 단계는, 상관 에너지 분석기가 OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간과 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간간의 제1상관 에너지 연산, OFDM 심벌의 앞쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간의 앞쪽 구간간의 제0상관 에너지 연산, OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간의 뒤쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 OFDM 심벌의 뒤쪽 구간간의 제2상관 에너지 연산을 수행해서 세 개의 상관 에너지 연산값을 출력하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 (b) 단계에서, 미세 타이밍 추정기는 제1상관 에너지와 제2상관 에너지가 제0상관 에너지보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우를 초기 싱크의 오른쪽에 인접해서 위치시키고 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 채널 응답과 초기 싱크간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 (b) 단계에서, 미세 타이밍 추정기는 제1상관 에너지가 제0,제2상관 에너지보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우의 중앙 위치를 초기 싱크에 위치시키고 초기 싱크로부터 왼쪽에 위치하는 서치 윈도우의 채널 응답간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 (b) 단계에서, 미세 타이밍 추정기는 제0상관 에너지와 제1상관 에너지가 제2상관 에너지보다 크면 서치 윈도우를 초기 싱크의 왼쪽에 위치시키고 초기 싱크와 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 채널 응답간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 시간 영역에서의 GI 구간에 대한 자기 상관 에너지를 이용하여 채널 프로파일의 대략적인 위치 및 길이를 추정하고, 파일럿 부반송파 위치에서 추정된 채널 값을 보간 방법없이 IFFT해서 얻어낸 CIR을 이용하여 정확하게 타이밍 오차를 추정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 정확하게 채널 프로파일의 길이를 추정함으로써 FFT 시작점을 추정하는데 있어 ISI의 영향을 최소화하도록 FFT 구간을 획득할 수 있도록 해서 ISI로 인한 성능 열화가 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 파일럿 부반송파에서 추정한 채널 정보에 보간 방법을 사용해서 채널 프로파일이 반복되는 경우에 GI 구간의 자기 상관 에너지를 이용하여 채널 정보의 대략적인 위치를 추정해서 실제 채널 정보에 대한 위치를 파악하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 장치 및 방법에 대한 배경 기술에 대해 설명한다.

채널의 최대 지연 시간이 긴 무선 채널 환경에서 초기 싱크를 찾는 과정만으로는 정확한 타이밍 동기를 획득하기 어렵고, 정확한 타이밍 동기를 획득하지 못한 상태에서 수신 신호의 샘플링 데이터를 FFT하여 수신 신호를 복호할 경우 ISI가 발 생해서 시스템의 성능이 열화하는 주요 원인이 된다. 따라서 초기 싱크를 찾는 과정 이후 미세 타이밍 정보를 획득하여 정확한 FFT 구간에 대한 정보를 획득해야 한다.

본 발명에 따른 OFDM 시스템은 파일럿 부반송파의 위치에서 추정한 채널 정보를 이용하여 미세 타이밍 정보를 획득하고 정확한 FFT 구간을 추정하여 ISI에 의한 성능 열화없이 수신 신호를 복조할 수 있다. OFDM 시스템은 파일럿 부반송파에서 추정한 채널 정보를 IFFT하여 CIR을 획득할 수 있고, CIR을 분석하면 현재 FFT 기준 위치에서 어느 정도의 타이밍 옵셋(timing offset)이 존재하는지를 추정할 수 있다.

그러나 이러한 OFDM 시스템은 파일럿 부반송파의 위치에서 추정된 채널값이 정확해야 하고 주파수 영역에서 별도의 보간 방법을 사용하여 주파수 영역에서 정확한 채널 추정이 수행돼야 하고, 이를 바탕으로 하여 IFFT하였을 경우 정확한 CIR을 얻을 수 있다. 하지만 OFDM 시스템에서 파일럿 부반송파 위치의 채널 정보만을 이용하고 나머지 부반송파에 대한 보간 방법없이 '0'값을 사용하여 IFFT를 수행할 경우 CIR은 파일럿 부반송파의 간격에 해당하는 부반송파 개수만큼의 채널 정보가 반복적으로 나타난다. 따라서 반복적으로 출력된 CIR에서 실제 채널 정보가 어느 것인지 판단할 수 없다. 또한, 보간 방법을 사용하더라도 CIR에서 실제 채널 프로파일이 반복되는 형태로 나타나는 경우에도 실제 채널 프로파일이 어느 것인지 판단할 수 없다.

위와 같이 반복적으로 나타나는 간섭 성분으로 인해 OFDM 시스템은 원하는 채널 정보의 CIR 상에서의 위치 정보를 필요로 한다. 이러한 위치 정보는 시간 영역에서 OFDM 심볼의 GI 구간에 대한 자기 상관(auto-correlation) 정보를 이용하여 획득할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[도 1]은 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치의 구성을 보인 블록도이다.

미세 타이밍 동기 추정 장치는 상관 에너지 분석기(100), 미세 타이밍 추정기(200), 연산부(300), 채널 추정기(400), 및 인버스 연산부(500)를 포함한다.

상관 에너지 분석기(100)는 OFDM 심볼에서 보호 구간에 대한 상관 에너지를 계산해서 출력한다.

미세 타이밍 추정기(200)는 상관 에너지 분석기(100)에 의해 계산된 상관 에너지를 분석해서 분석된 정보에 기반하여 CIR에서 서치 윈도우의 위치를 변경하고 타이밍 옵셋을 계산한다.

연산부(300)는 미세 타이밍 추정기(200)의 계산 결과인 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 변경해서 FFT 연산을 수행한다.

채널 추정기(400)는 연산부(300)의 FFT 연산 결과에서 파일럿 부반송파를 이용하여 무선 채널 환경을 추정한다.

인버스 연산부(500)는 채널 추정기(400)의 채널 추정값을 IFFT 연산하여 시간 영역의 CIR을 미세 타이밍 추정기(200)로 출력한다.

[도 2]는 본 발명에서 OFDM 심볼의 구조를 보인 예시도이다.

OFDM 심볼은 보호 구간(Guard Interval: GI)(110)과 유효 심볼(Useful Symbol)(120)로 구성된다. GI 구간(110)에는 유효 심볼(120)의 뒤쪽에 위치하고 GI 구간(110)의 크기에 해당하는 구간을 복사한 신호가 위치한다. 따라서 GI 구간(110)과 유효 심볼(120)의 뒤쪽 구간에 대해 자기 상관을 연산할 경우 상관도가 크게 나타난다. 즉 두 데이터가 동일할 경우 가장 큰 상관도를 나타내며, 서로 다른 데이터인 경우에는 낮은 상관도를 나타낸다.

[도 3]은 본 발명에 따른 상관 에너지 분석기가 GI 구간에 대해 상관도를 연산하는 예를 보인도이다.

상관 에너지 분석기(100)는 OFDM 심볼의 특징인 상관도를 이용하여 3개의 GI 구간에 대한 상관도를 계산해서 상관도 계산 결과를 미세 타이밍 추정기(200)로 출력한다. 상관 에너지 분석기(100)는 [수학식 1]을 이용하여 GI 구간에 대한 상관도를 계산한다.

여기서, N_FFT는 FFT 크기이고, N_GI는 GI 구간의 크기이다.

상관 에너지 분석기(100)는 현재 수신한 OFDM 심볼을 기준으로 GI 구간만큼 앞의 구간(600)에 대한 자기 상관 에너지와, 현재 OFDM 심볼에 대한 GI 구간(610)의 자기 상관 에너지와, 현재 OFDM 심볼에서 GI 구간만큼 뒤쪽 구간(620)에 대한 자기 상관 에너지를 비교함으로써 현재 OFDM 심볼에 대한 채널 프로파일의 대략적인 위치와 최대 지연 시간을 추정할 수 있다.

[도 4]는 도 3의 GI 구간에 대한 상관도 연산에서 GI 1과 GI 2의 상관도가 높게 나타난 예를 보인도이다.

CIR이 두 개의 프로파일로 구성되어 있고, 두 CIR의 간격이 GI 구간의 크기이면 도 4에 도시된 바와 같이 3 개의 OFDM 심볼로 풀어서 나타낼 수 있다. 여기서, GI 0의 상관도는 매우 작게 나타나고, GI 1과 GI 2의 상관도는 높게 나타난다. 이러한 GI 상관도 분포는 GI 1을 기준으로 뒤쪽에 CIR의 프로파일이 하나 더 존재한다는 것을 의미한다.

[도 5]는 GI 1과 GI 2의 상관도가 높을 때 CIR에서 서치 윈도우가 위치하는 예를 보인도이다.

미세 타이밍 추정기(200)는 상관 에너지 분석기(100)에서 연산된 e(0), e(1) 및 e(2)의 값을 이용하여 CIR 결과에서 실제 채널 정보에 대한 부분에 서치 윈도우 를 배치시켜 실제 채널 정보만을 이용한다. 여기서, 서치 윈도우의 크기는 FFT 크기 정보와 파일럿 부반송파의 간격 정보에 의해 아래 [수학식 2]로 결정된다.

미세 타이밍 추정기(200)는 GI 0에 비해 GI 1과 GI 2의 상관도가 높을 때 서치 윈도우를 초기 싱크에 인접해서 오른쪽에 위치하도록 배치한다. 미세 타이밍 추정기(200)는 서치 윈도우에 포함된 CIR 중 맨 왼쪽에 위치하는 CIR과 초기 싱크간의 타이밍 옵셋을 계산해서 계산된 타이밍 옵셋을 연산부(300)에 제공한다.

[도 6]은 도 3의 GI 구간에 대한 상관도 연산에서 GI 0와 GI 1의 상관도가 높게 나타난 예를 보인도이다.

CIR이 두 개의 프로파일로 구성되어 있고, 두 CIR의 간격이 GI 구간의 크기이면 도 6에 도시된 바와 같이 3 개의 OFDM 심볼로 풀어서 나타낼 수 있다. 여기서, GI 2의 상관도는 매우 작게 나타나고, GI 0와 GI 1의 상관도는 높게 나타난다. 이러한 GI 상관도 분포는 GI 1을 기준으로 앞쪽에 CIR의 프로파일이 하나 더 존재한다는 것을 의미한다.

[도 7]은 GI 0와 GI 1의 상관도가 높을 때 CIR에서 서치 윈도우가 위치하는 예를 보인도이다.

미세 타이밍 추정기(200)는 GI 2에 비해 GI 0과 GI 1의 상관도가 높을 때 서치 윈도우를 초기 싱크에 인접해서 왼쪽에 위치하도록 배치한다. 서치 윈도우가 초기 싱크의 왼쪽에 위치하는 것은 초기 싱크가 서치 윈도우의 오른쪽에 위치함을 의미한다. 이러한 배치는 CIR이 반복되어 나타나고 이로 인해 초기 싱크도 CIR의 반복 구간에 위치한다. 도 7에 도시된 초기 싱크는 서치 윈도우의 오른쪽 맨 끝에 위치한다.

미세 타이밍 추정기(200)는 서치 윈도우에 포함된 CIR 중 맨 왼쪽에 위치하는 채널 프로파일과 초기 싱크간의 타이밍 옵셋을 계산해서 계산된 타이밍 옵셋을 연산부(300)에 제공한다.

[도 8]은 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 방법의 동작 흐름도이다.

상관 에너지 분석기(100)가 OFDM 심볼에서 보호 구간에 대한 상관 에너지를 계산해서 계산 결과를 미세 타이밍 추정기(200)로 출력한다. 이러한 동작을 상세히 설명하면, 상관 에너지 분석기(100)가 OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간과 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간간의 제1상관 에너지(e(1)) 연산, OFDM 심벌의 앞쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간의 앞쪽 구간간의 제0상관 에너지(e(0)) 연산, OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간의 뒤쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 OFDM 심벌의 뒤쪽 구간간의 제2상관 에너지(e(2)) 연산을 수행해서 세 개의 상관 에너지 연산값을 미세 타이밍 추정기(200)로 출력한다(S101).

미세 타이밍 추정기(200)는 상관 에너지 분석기(100)에 의해 계산된 상관 에너지를 분석해서(S102) 분석된 정보에 기반하여 CIR에서 서치 윈도우의 위치를 변경하고 타이밍 옵셋을 계산한다.

미세 타이밍 추정기(200)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1상관 에너지(e(1)) 와 제2상관 에너지(e(2))가 제0상관 에너지(e(0))보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우를 초기 싱크의 오른쪽에 인접해서 위치시키고(S103) 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 CIR과 초기 싱크간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정한다(S107). 또한, 미세 타이밍 추정기는 제2상관 에너지(e(2))가 가장 큰 경우에도 초기 싱크를 기준으로 오른쪽에 서치 윈도우를 위치시켜 타이밍 옵셋을 계산하고 실제 채널 정보만을 포함하는 CIR 결과로부터 미세 타이밍 동기를 획득한다.

미세 타이밍 추정기(200)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1상관 에너지(e(1))가 제0,제2상관 에너지(e(0), e(2))보다 크면 초기 싱크를 기준으로 양 옆으로 서치 윈도우 크기의 1/2만큼씩 서치 윈도우를 위치시키고(S104) 초기 싱크로부터 왼쪽에 위치하는 서치 윈도우의 CIR간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정한다(S107).

미세 타이밍 추정기(200)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제0상관 에너지(e(0))와 제1상관 에너지(e(1))가 제2상관 에너지(e(2))보다 크면 서치 윈도우를 초기 싱크의 왼쪽에 위치시키고(S105) 초기 싱크와 상기 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 CIR간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정한다(S107). 또한, 미세 타이밍 추정기는 제0상관 에너지(e(0))이 큰 경우에도 초기 싱크를 기준으로 왼쪽에 서치 윈도우를 위치시켜 타이밍 옵셋을 계산하고, 서치 윈도우 내에 있는 CIR 정보만을 실제 채널 정보로 인식한다.

연산부(300)는 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 변경해서 FFT 연산을 수행한다. 채널 추정기(400)는 연산부(300)의 연산 결과에서 채널 추정한다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치의 구성을 보인 블록도,

도 2는 본 발명에서 OFDM 심볼의 구조를 보인 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 상관 에너지 분석기가 GI 구간에 대해 상관도를 연산하는 예를 보인도,

도 4는 도 3의 GI 구간에 대한 상관도 연산에서 GI 1과 GI 2의 상관도가 높게 나타난 예를 보인도,

도 5는 GI 1과 GI 2의 상관도가 높을 때 CIR에서 서치 윈도우가 위치하는 예를 보인도,

도 6은 도 3의 GI 구간에 대한 상관도 연산에서 GI 0와 GI 1의 상관도가 높게 나타난 예를 보인도,

도 7은 GI 0와 GI 1의 상관도가 높을 때 CIR에서 서치 윈도우가 위치하는 예를 보인도,

도 8은 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 방법의 동작 흐름도,

도 9는 GI 구간에 대한 상관도 연산 결과에 따른 서치 윈도우의 배치와 타이밍 옵셋을 표시한 예시도이다.

Claims

OFDM 심볼에서 보호 구간에 대한 상관 에너지를 계산해서 출력하는 상관 에너지 분석기;

상기 상관 에너지 분석기에 의해 계산된 상관 에너지를 분석해서 분석된 정보에 기반하여 채널 응답에서 서치 윈도우의 위치를 변경하고 타이밍 옵셋을 계산하는 미세 타이밍 추정기;

상기 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 변경해서 연산을 수행하는 연산부;

상기 연산부의 연산 결과에서 채널 추정하는 채널 추정기; 및

상기 채널 추정기의 채널 추정값을 인버스 연산하여 시간 영역의 채널 응답을 상기 미세 타이밍 추정기로 출력하는 인버스 연산부;

를 포함하여 구성되는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 상관 에너지 분석기는 OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간과 상기 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간간의 제1상관 에너지 연산, 상기 OFDM 심벌의 앞쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 상기 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간의 앞쪽 구간간의 제0상관 에너지 연산, 상기 OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간의 뒤쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 상기 OFDM 심벌의 뒤쪽 구간간의 제2상관 에너지 연산을 수행해서 세 개의 상관 에너지 연산값을 출력하게 구성된 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 미세 타이밍 추정기는 상기 제1상관 에너지와 상기 제2상관 에너지가 상기 제0상관 에너지보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우를 초기 싱크의 오른쪽에 인접해서 위치시키고 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 채널 응답과 초기 싱크간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하게 구성된 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 미세 타이밍 추정기는 상기 제1상관 에너지가 제0,제2상관 에너지보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우의 중앙 위치를 초기 싱크에 위치시키고 초기 싱크로부터 왼쪽에 위치하는 서치 윈도우의 채널 응답간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하게 구성된 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 미세 타이밍 추정기는 상기 제0상관 에너지와 상기 제1상관 에너지가 상기 제2상관 에너지보다 크면 서치 윈도우를 초기 싱크의 왼쪽에 위치시키고 초기 싱크와 상기 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 채널 응답간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하게 구성된 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 장치.
(a) 상관 에너지 분석기가 OFDM 심볼에서 보호 구간에 대한 상관 에너지를 계산해서 출력하는 단계;

(b) 미세 타이밍 추정기는 상기 상관 에너지 분석기에 의해 계산된 상관 에너지를 분석해서 분석된 정보에 기반하여 채널 응답에서 서치 윈도우의 위치를 변경하고 타이밍 옵셋을 계산하는 단계;

(c) 연산부가 상기 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 변경해서 연산을 수행하는 단계;

(d) 채널 추정기는 상기 연산부의 연산 결과에서 채널 추정하는 단계; 및

(e) 인버스 연산부가 상기 채널 추정기의 채널 추정값을 인버스 연산하여 시간 영역의 채널 응답을 상기 미세 타이밍 추정기로 출력하는 단계;

를 포함하여 구성되는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 방법.
청구항 6에 있어서,

상기 (a) 단계는, 상기 상관 에너지 분석기가 OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간과 상기 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간간의 제1상관 에너지 연산, 상기 OFDM 심벌의 앞쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 상기 OFDM 심벌의 유효 구간의 뒤쪽 구간의 앞쪽 구간간의 제0상관 에너지 연산, 상기 OFDM 심벌의 싱크 위치에서의 보호 구간의 뒤쪽에 위치하는 보호 구간 크기의 영역과 상기 OFDM 심벌의 뒤쪽 구간간의 제2상관 에너지 연산을 수행해서 세 개의 상관 에너지 연산값을 출력하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 (b) 단계에서, 상기 미세 타이밍 추정기는 상기 제1상관 에너지와 상기 제2상관 에너지가 상기 제0상관 에너지보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우를 초기 싱크의 오른쪽에 인접해서 위치시키고 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 채널 응답과 초기 싱크간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 (b) 단계에서, 상기 미세 타이밍 추정기는 상기 제1상관 에너지가 제0,제2상관 에너지보다 크면 채널 응답에서 서치 윈도우의 중앙 위치를 초기 싱크에 위치시키고 초기 싱크로부터 왼쪽에 위치하는 서치 윈도우의 채널 응답간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 (b) 단계에서, 상기 미세 타이밍 추정기는 상기 제0상관 에너지와 상기 제1상관 에너지가 상기 제2상관 에너지보다 크면 서치 윈도우를 초기 싱크의 왼쪽에 위치시키고 초기 싱크와 상기 서치 윈도우에서 왼쪽에 위치하는 채널 응답간의 타이밍 옵셋만큼 싱크 위치를 조정하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 미세 타이밍 동기 추정 방법.