KR101007271B1 - Method for detecting time synchronization - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 통신시스템의 수신단에서 수신한 신호에서 시간동기를 검출하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 다중경로 채널환경의 이동통신 시스템에서 정확한 시간동기를 검출하는 방법이다.BACKGROUND OF THE
SC-FDE(Single Carrier-Frequency Domain Equalizer) 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multipleing) 전송 방식은 높은 주파수 효율 및 다중입출력(Multi Input Multi Output) 기술과의 결합 용의성 때문에 차세대 무선랜 및 4세대 이동통신을 위한 전송방식으로 고려되고 있다. 이러한 장점을 얻기 위해, 수신 측에서는 수신된 신호에 대해 적정 위치에서 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform) 연산을 수행하여 신호를 복원한다. 따라서 SC-FDE 및 OFDM 전송방식에서 정확한 신호 복원을 위해서는 적절한 FFT 시간동기 시점을 찾는 것이 중요하다.Single Carrier-Frequency Domain Equalizer (SC-FDE) and Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) transmissions are the next generation of wireless LANs because of their high frequency efficiency and ease of coupling with Multi Input Multi Output (Multi-Input Output) technology. It is considered as a transmission method for 4G mobile communication. To achieve this advantage, the receiver performs Fast Fourier Transform (FFT) operation on the received signal at an appropriate position to recover the signal. Therefore, it is important to find an appropriate FFT time synchronization time point for accurate signal recovery in SC-FDE and OFDM transmission.
SC-FDE 및 OFDM 전송 방식은 시간동기를 위해 송신단과 수신단에서 약속된 신호(이하, 프리앰블)를 이용하는 방법과, 송신된 신호 자체의 신호적 특성을 이용하여 시간동기를 수행하는 시간 동기 방법이 있다.SC-FDE and OFDM transmission methods include a method of using a signal (hereinafter, referred to as a preamble) promised at a transmitter and a receiver for time synchronization, and a time synchronization method using time signal synchronization using signal characteristics of the transmitted signal itself. .
이중에서 프리앰블을 이용하여 시간동기를 검출하는 방법은, 수신단에서 수신된 프리앰블의 상관 특성을 이용하여 시간동기를 추정한다. 즉, 기존의 시간동기방법은 수신된 프리앰블의 상관특성을 측정한 후, 측정된 상관도를 기준으로 시간동기 시점을 결정한다. 상관도 측정의 설계 특성 때문에, 측정된 상관도에서 가장 큰 값을 가지는 시점을 시간동기 시점으로 결정한다.In the method of detecting time synchronization using the preamble, the time synchronization is estimated using the correlation characteristics of the preamble received at the receiving end. That is, the conventional time synchronization method determines the time synchronization point based on the measured correlation degree after measuring the correlation characteristics of the received preamble. Because of the design characteristics of the correlation measurement, the time point having the largest value in the measured correlation is determined as the time synchronization time point.
그런데 이러한 종래의 프리앰블을 이용한 시간동기 시점 결정 방식은, 다중경로 채널환경에서는 그 성능이 급격히 열화되는 문제가 있었다. 즉, 다중경로 채널환경에서 측정되는 상관도는 채널의 임펄스응답(impulse response)과 같은 형태의 상관도를 가지는데, 다중경로 채널환경에서의 임펄스응답은 첫 번째 채널 탭이 항상 제일 큰 값을 가지지 않기 때문에 정확한 시간동기 시점을 결정할 수 없는 문제가 있었다.However, the conventional time synchronization timing determination method using the preamble has a problem in that its performance deteriorates rapidly in a multipath channel environment. In other words, the correlation measured in the multipath channel environment has the same type of correlation as the impulse response of the channel.In the multipath channel environment, the impulse response always has the largest value. There was a problem that can not determine the exact time synchronization point.
예를 들어, 다중경로 채널환경에서 임펄스응답 형태의 상관도를 도시한 도 1을 참조하면, 다중경로 채널환경에서의 임펄스응답이 세번째 채널 탭에서 가장 클 경우, 첫번째 채널 탭의 위치가 정확한 시간동기 시점임에도 불구하고 기존의 방식으로는 세번째 채널 탭 위치를 시간동기 시점으로 결정하게 되어 시간동기 시점 추정에 오류가 발생하게 되는 문제가 있었다. For example, referring to FIG. 1, which shows a correlation of impulse response types in a multipath channel environment, when the impulse response in the multipath channel environment is the largest in the third channel tap, the position of the first channel tap is precisely time synchronized. In spite of the viewpoint, the conventional method determines the third channel tap position as the time synchronization point, causing an error in the time synchronization point estimation.
본 발명의 기술적 과제는 다중경로채널에서 시간동기 시점 검출 성능의 열화되는 문제점을 극복하여, 다중경로 채널환경에서도 정확한 시간동기 검출이 가능한 동기 방법을 제공하는데 있다. 또한, 시간동기 시점을 검출하는데 있어서 후보 그룹군을 미리 선정한 후 이를 이용하여 정확한 시간동기 시점을 검출하는 방법을 제공하는데 있다. 또한, 시간동기 시점을 검출하는데 있어서 신호대 잡음비를 고려하여 가변적으로 시간동기 시점을 결정하는 동기 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a synchronization method capable of accurately detecting time synchronization even in a multipath channel environment by overcoming a problem of deterioration of time synchronization time detection performance in a multipath channel. In addition, the present invention provides a method for detecting an accurate time synchronization point by selecting a candidate group group in advance in detecting the time synchronization point. Another object of the present invention is to provide a synchronization method for variably determining a time synchronization time point in consideration of a signal-to-noise ratio in detecting a time synchronization time point.
본 발명의 실시 형태는 수신된 신호들의 프리앰블 상관특성(correlation feature)인 상관도를 측정하는 과정과, 상기 상관도 중에서 가장 큰 상관도를 가지는 최대 상관도 샘플을 찾아내는 과정과, 상기 최대 상관도 샘플의 위치를 기준으로 시간동기 시점의 후보 샘플 그룹인 유효 후보군을 결정하는 과정과, 상기 유효 후보군 중에서 특정한 샘플의 위치를 선택하여 시간동기 시점으로 결정하는 과정을 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring correlation, which is a preamble correlation feature of received signals, finding a maximum correlation sample having the largest correlation among the correlations, and the maximum correlation sample. Determining a valid candidate group that is a candidate sample group at a time synchronization point based on a position of, and selecting a location of a specific sample from the valid candidate group to determine a time synchronization point.
상기 유효 후보군은, 상기 최대 상관도 샘플이 위치한 시점보다 일정 구간 왼쪽에 위치한 시점부터 상기 최대 상관도 샘플이 위치한 시점까지의 구간 내에 있은 샘플들임을 특징으로 한다.The valid candidate group is characterized in that the samples in the interval from the time point located to the left of the predetermined interval than the time point where the maximum correlation sample is located to the time point where the maximum correlation sample is located.
상기 유효 후보군 중에서 특정한 샘플의 위치를 선택하는 것은, 특정 임계값(Tth , SNR)보다 큰 상관도를 갖는 유효 후보군 내의 샘플들 중에서 가장 앞선 시점을 갖는 샘플의 위치를 선택한다.Selecting the position of a particular sample from the valid candidate group selects the position of the sample having the earliest point in time among samples in the valid candidate group having a correlation greater than a specific threshold value T th , SNR .
상기 임계값(Tth , SNR)은, 수신되는 신호의 신호대 잡음비(SNR)에 따라 가변적으로 변화함을 특징으로 한다. The threshold values T th and SNR vary according to the signal-to-noise ratio SNR of the received signal.
상기 임계값(Tth , SNR)은, ρ는 신호대 잡음비(SNR)의 값, χρ는 신호대 잡음비(SNR)에 따라 임계값을 결정할 경우 각 통신시스템 별로 적용되는 변수라 할 때, When the threshold value (T th , SNR ), ρ is the value of the signal-to-noise ratio (SNR), χ ρ is a variable applied to each communication system when determining the threshold value according to the signal-to-noise ratio (SNR),
임을 특징으로 한다. It is characterized by that.
본 발명의 실시예에 따르면 본 발명은 다중경로 채널환경에서도 정확한 시간동기를 검출할 수 있는 효과가 있다. 또한, 정확한 시간동기를 검출함으로 인해 SC-FDE 및 OFDM과 같은 무선통신시스템의 다중경로 채널환경에서 수신성능을 크게 향상시키는 효과가 있다. 또한, SC-FDE 및 OFDM 시스템뿐만 아니라 정확한 시간동기를 필요로 하는 단일 반송파 시스템에서도 수신 성능을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 동일한 원리로서 MIMO(Multi Input Multi Output) 시스템의 시간 동기 방법에 적용할 경우에도 성능 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the present invention has an effect of detecting accurate time synchronization even in a multipath channel environment. In addition, due to the accurate time synchronization detection, the reception performance is greatly improved in a multipath channel environment of a wireless communication system such as SC-FDE and OFDM. In addition, SC-FDE and OFDM systems as well as a single carrier system requiring accurate time synchronization has an effect of improving the reception performance. In addition, when applied to the time synchronization method of the MIMO (Multi Input Multi Output) system, the performance can be improved.
도 1은 다중경로 채널환경에서 임펄스응답 형태의 상관도이다.
도 2는 통신시스템의 예를 간략히 도시한 블록도이다.
도 3은 통신시스템에서의 수신단의 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신시스템의 수신단에서 적용되는 시간동기 검출모듈의 동작 과정을 도시한 블록도이다.
도 5는 정확한 동기시점에 임펄스 형태로 나타나는 상관도 측정결과를 도시한 그림이다.
도 6은 프리앰블을 구비한 프레임을 도시한 그림이다.
도 7은 타이밍 매트릭 한 실시예를 도시한 그림이다.
도 8은 본 발명의 실시예인 시간동기 결정부를 다중경로 채널 환경에 실제 적용했을 때의 성능향상 모습을 도시한 그림이다.1 is a correlation diagram of an impulse response type in a multipath channel environment.
2 is a block diagram schematically illustrating an example of a communication system.
3 is a block diagram illustrating a configuration of a receiving end in a communication system.
4 is a block diagram illustrating an operation process of a time synchronization detection module applied at a receiving end of a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a correlation measurement result appearing in the form of an impulse at an accurate synchronization point.
6 illustrates a frame having a preamble.
7 is a diagram illustrating an embodiment of a timing metric.
8 is a diagram illustrating performance improvement when the time synchronization determiner, which is an embodiment of the present invention, is actually applied to a multipath channel environment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 2는 통신시스템의 예를 간략히 도시한 블록도이다.2 is a block diagram schematically illustrating an example of a communication system.
도시된 송신단(10)과 수신단(20)은 프레임(frame)을 사용하여 통신 서비스를 제공한다. 따라서, 송신단(10)과 수신단(20)은 프레임의 송신 및 수신을 위해 서로의 시간동기 시점(동기정보)을 획득하는 것이 필요하다. 시간동기 시점(동기정보)을 획득하기 위해서 송신단(10)은 수신단(20)으로 전송한 프레임의 시작 위치를 알 수 있는 동기용 신호를 수신단(20)으로 전송한다. 송신단(10)으로부터 전송된 동기용 신호 및 프레임을 수신한 수신단(20)은, 상기 동기용 신호를 이용하여 상기 프레임의 시작 위치, 즉, 프레임 타이밍(frame timing)을 확인한다. 이때 수신단(20)은 확인된 프레임 타이밍을 이용하여 수신한 프레임을 복조한다. 여기서 동기용 신호는 송신단(10)과 수신단(20)이 미리 약속하고 있는 특정 프리앰블 시퀀스(preamble sequence)가 이용되는 것이 일반적이다.
The illustrated transmitting
도 3은 통신시스템에서의 수신단의 구성 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of a receiving end in a communication system.
송신단으로부터 전송된 프레임은 수신 안테나(600)를 통해 수신된다. 수신 안테나(600)에 수신된 프레임은 시간동기 검출모듈(400) 및 역다중화모듈(500)로 전송된다. 시간동기 검출모듈(400)은 수신된 프레임 중에서 프리앰블(preamble)을 분석하여 동기정보와 채널추정 정보를 검출한다. 이때 시간동기 검출모듈(400)은 동기정보를 이용하여 수신된 프레임의 시작 위치를 판별한다.The frame transmitted from the transmitter is received through the receive
프레임의 시작 위치가 판별되면, 역다중화모듈(500)는 프레임의 시작 위치를 참조하여 수신된 프레임의 전송 데이터를 푸리에변환(FFT) 하여 PHY 헤더와 MAC 헤더 및 데이터를 구분한다. 이렇게 구분된 신호들은 각각 PHY 헤더 분석모듈(100), MAC 헤더 분석모듈(200), 데이터 복원모듈(300)에 입력된다.When the start position of the frame is determined, the
PHY 헤더 분석모듈(100)은 역다중화모듈(500)로부터 전송된 PHY 헤더를 분석하여 그 결과 정보를 데이터 복원모듈(300)로 전송한다. MAC 헤더 분석모듈(200)은 역다중화모듈(500)로부터 전송된 MAC 헤더를 분석하여 그 결과 정보를 데이터 복원모듈(300)로 전송한다. 이에 따라 데이터 복원모듈(300)은 PHY 헤더 분석모듈(100) 및 MAC 헤더 분석모듈(200)로부터 전송된 각 헤더의 분석 결과 정보를 이용하여 역다중화모듈(500)로부터 전송된 데이터를 최종적으로 복원한다.
The PHY
본 발명의 실시예는 상기 시간동기 검출모듈(400)에서, SC-FDE(Single Carrier-Frequency Domain Equalizer) 및 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 같은 전송방식을 사용하는 무선통신 시스템에서 정확한 시간동기 시점을 검출하도록 한다. 이하, 본 발명의 실시예에서 설명하는 시간동기 검출모듈은 상기 무선통신시스템뿐만 아니라 시간동기를 필요로 하는 모든 통신시스템에 적용이 가능하다. 특히, SC-FDE 및 OFDM 전송 방식을 사용하는 통신시스템의 다중경로 채널하에서 적절한 고속 푸리에 변환(FFT) 시점을 제공하기 위한 시간동기 검출에 효과적으로 이용될 수 있다.An embodiment of the present invention provides an accurate time synchronization point in a wireless communication system using a transmission scheme such as Single Carrier-Frequency Domain Equalizer (SC-FDE) and Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) in the time
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신시스템의 수신단에서 적용되는 시간동기 검출모듈의 동작 과정을 도시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an operation process of a time synchronization detection module applied at a receiving end of a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예인 시간동기 검출모듈은, 수신된 신호의 상관특성을 측정하는 상관도 측정부(410), 측정된 상관도 중에서 가장 큰 상관도를 가지는 샘플 위치를 찾아내는 최대 상관도 산출부(420), 최종 시간동기 시점을 결정하기 위해 최대 상관도 산출부 출력값을 기준으로 유효 후보군을 결정하는 유효 후보군 산출부(430), 유효 후보군 중에서 최종 시간 동기 시점을 결정하는 시간동기 추정부(440)를 가진다. Time synchronization detection module according to an embodiment of the present invention, the
이하에서는, 시간동기 검출모듈의 상기 각각의 기능부의 동작 모습을 각각의 과정으로서 설명한다.Hereinafter, the operation of the respective functional units of the time synchronization detection module will be described as respective processes.
상관도 측정부(410)는 수신되는 신호들에 있는 프리앰블의 상관특성(correlation feature)을 상관도로서 측정하는 과정을 가진다(S410). 상관도 측정부(410)는 잡음, 채널 및 간섭이 존재하는 환경에서 정확한 상관도를 측정하기 위해 미리 설계된 프리앰블에 대해 상관특성을 측정하여 상관도를 최대 상관도 산출부 및 유효 후보군 산출부에 제공한다. 만약, 주파수 환경에서 잡음 및 간섭이 없을 경우, 도 5와 같이 정확한 동기 시점에서만 임펄스(impluse) 특성을 가지게 된다.The
상관도 측정은 프리앰블의 상관특성(correlation feature)을 측정하여 이루어지는데, 이러한 프리앰블의 예시를 도 6에 도시하였다. 도 6은 일반적인 통신시스템에서 이용되는 프레임의 구조를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 프레임은 프리앰블과 데이터로 구성된다. 프리앰블은 프레임의 동기를 맞추고 채널 추정을 위한 용도로 이용된다. 데이터에 포함되는 정보로는 사용자에 의해 선택되어 전송이 요구된 데이터 및/또는 통신시스템의 제어정보 등이 될 수 있다. 프레임의 구조는 도 6에 도시된 바와 같이 통신시스템에 따라 고정된 포맷일 수 있으나, 다른 통신시스템의 경우 프리앰블이 데이터의 중간 또는 끝 부분에 위치할 수 있다. 즉, 프레임에서 프리앰블은 통신시스템에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다.
Correlation measurement is performed by measuring correlation characteristics of a preamble. An example of such a preamble is illustrated in FIG. 6. 6 is a diagram showing the structure of a frame used in a general communication system. As shown, the frame consists of a preamble and data. The preamble is used for synchronization of frames and channel estimation. The information included in the data may be data selected by a user and requested to be transmitted and / or control information of a communication system. The structure of the frame may be a fixed format according to the communication system as shown in FIG. 6, but in other communication systems, the preamble may be located at the middle or the end of the data. That is, in the frame, the preamble may be arranged at various locations according to the communication system.
상관도 측정부(410)는 도 6에 도시한 프레임 내의 프리앰블을 이용하여 상관특성을 측정하게 되는데, 이러한 상관도 측정 방식은 기존에 많은 논문 및 특허에서 그 방법을 제시하고 있다. 본 발명의 실시예 설명에서는 상관도 측정 대표 기술인 상호상관도 측정 방법(cross-correlation method)을 예시로 설명하도록 한다.The
상기 상호상관도 측정 방법은 하기 [식 1]에 의해 표현된다.The cross-correlation measurement method is represented by the following [Formula 1].
[식 1][Equation 1]
상기에서 yn은 샘플링된 수신된 신호의 샘플을 나타낸다. n은 수신신호의 샘플인덱스로, 샘플인덱스 0을 정확한 시간동기 시점으로 한다. Pk는 프리앰블의 k번째 샘플을 나타낸다. ()*는 임의 신호의 공액복소수를 나타낸다. 잡음과 간섭이 없을 경우 상기 [식 1]의 방법을 이용한 상관도 측정부의 출력은 도 5와 같이 임펄스(impulse) 특성을 가진다. 일반적으로 도 5와 같이 상관도 측정부에서 측정된 상관도값(Rn)을 타이밍 매트릭이라고 명명하며, 이하 본 발명의 실시예에서도 도 5와 같은 상관도 측정 결과를 타이밍 매트릭이라고 명명하기로 한다.
Where y n represents a sample of the sampled received signal. n is a sample index of the received signal, and makes
최대 상관도 산출부(420)는 상관도 측정부에서 측정된 상관도 중에서 가장 큰 상관도를 가지는 최대 상관도 샘플 위치를 찾아내는 과정을 수행한다(S420). 이를 위하여 상기 최대 상관도 산출부(420)는, 상기 상관도 측정부의 출력 Rn의 값 중에서, Rn이 가장 클 때의 샘플의 위치인 샘플 인덱스(nmax;이하, 최대 상관도 샘플 인덱스라 함)를 출력한다. 즉, 최대 상관도 산출부의 출력값인 최대 상관도 샘플 인덱스(nmax)는 하기 [식 2]와 같이 표현할 수 있다. 하기에서 argmax 함수는 Rn이 최대값을 가질 때의 샘플인덱스를 가리킨다.The
[식 2][Equation 2]
nmax = argmax(Rn)
n max = argmax (R n )
유효 후보군 산출부(430)는 최종 시간동기 시점을 결정하기 위해 최대 상관도 샘플의 위치(최대 상관도 샘플 인덱스)를 기준으로 유효 후보군을 결정하는 과정을 수행한다(S430).The valid
유효 후보군 산출부(430)는, 상관도 측정부의 출력값(Rn)및 최대 상관도 산출부의 출력인 최대 상관도 샘플 인덱스(nmax)를 입력으로 받아, 이를 바탕으로 하여 정확한 시간동기 시점이 될 수 있는 유효 후보군을 구성한다. 즉, 가장 큰 상관도를 갖는 샘플 위치를 시간동기 시점으로 직접 추정하는 기존 방식의 문제점을 보완하기 위하여, 정확한 시간동기 시점이 될 수 있는 시점들을 모아서 유효 후보군을 구성한다. The valid candidate
유효 후보군(Cnmax)의 구성은, 유효 후보군의 전체 갯수를 M개로 설계할 때, 타이밍 매트릭 중 최대 상관도를 가지는 샘플 인덱스에서부터 M-1 샘플 이전까지의 샘플들로서, 총 M개의 샘플로 구성된다. 이러한 유효 후보군(Cnmax)를 수식으로 표현하면 하기 [식 3]과 같다.The configuration of the effective candidate group Cn max consists of a total of M samples as samples from the sample index having the maximum correlation among the timing metrics to before the M-1 sample when the total number of the valid candidate groups is designed to M. . The effective candidate group Cn max is expressed by the following formula.
[식 3][Equation 3]
도 7은 타이밍 매트릭 한 실시예를 도시한 그림으로서, 유효 후보군 산출부에서 구성한 유효 후보군은, 최대 상관도 위치인 nmax를 포함하여 좌측으로 M개의 샘플들로 구성된다. 즉, 유효 후보군은, 최대 상관도 샘플이 위치한 시점(nmax)보다 일정구간 왼쪽에 위치한 시점(nmax-M-1)부터 상기 최대 상관도 샘플이 위치한 시점(nmax)까지 구간 내의 샘플들로 이루어진다.FIG. 7 is a diagram showing an example of a timing metric. The valid candidate group configured in the valid candidate group calculating unit includes M samples to the left including n max , which is the maximum correlation position. That is, the valid candidate group includes samples in the interval from the time point n ma xM-1 located to the left of the predetermined interval than the time point n max at which the maximum correlation sample is located to the time point n max at which the maximum correlation sample is located. Is done.
유효 후보군을 상기와 같이 타이밍 매트릭 중 최대 상관도를 가지는 샘플 인덱스에서부터 M-1 샘플 이전까지의 샘플들로 구성하는 이유는, 다중경로 채널환경에는 타이밍 매트릭의 특성상 최대 상관도를 가지는 시점이 항상 정확한 시간동기 시점보다 같거나 늦게 나타나기 때문이다. 즉, 정확한 시간동기 시점은 타이밍 매트릭에서 최대 상관도 시점의 보다 왼쪽(샘플인덱스가 작은쪽)에 존재한다. 따라서 유효 후보군은 타이밍 매트릭 중 최대 상관도를 가지는 샘플 인덱스에서 왼쪽편으로 존재하는 M개의 Rn값으로 구성된다. 여기서, M의 결정은 본 발명의 기술을 적용하는 SC-FDE 시스템 및 OFDM 시스템의 시스템 파라미터(system parameter) 및 적용 채널 환경에 의해 결정되는 값이며, 이 값은 일반적으로 경험적 시험 방법을 통해 최적의 값을 찾을 수 있다.
The reason for configuring the effective candidate group as samples from the sample index having the maximum correlation among the timing metrics to before the M-1 sample is that in the multipath channel environment, the point of time having the maximum correlation is always accurate due to the characteristics of the timing metric. This is because they appear the same or later than time synchronization. In other words, the exact time synchronization point exists on the left side of the maximum correlation point (the sample index is smaller) in the timing metric. Therefore, the valid candidate group is composed of M R n values present on the left side of the sample index having the maximum correlation among the timing metrics. Here, the determination of M is a value determined by the system parameter and the application channel environment of the SC-FDE system and the OFDM system to which the present invention is applied, and this value is generally optimal through an empirical test method. You can find the value.
최종 시간동기 추정부(440)는 유효 후보군 중에서 최종 시간 동기 시점을 결정하는데, 즉, 유효 후보군 산출부(430)의 출력인 유효 후보군(Cnmax)을 입력받아 최종 시간동기 시점을 결정한다(S440). 최종 시간동기 시점의 결정은 유효 후보군 중에서 특정 임계값(Tth,SNR)을 넘는 Rn중 가장 왼편의 Rn의 인덱스(즉, 임계값을 넘는 Rn중 가장 작은 인덱스)를 최종 시간동기 시점(nfinal)으로 결정한다.The final
이를 수식으로 표현하면, 하기의 [식 4]와 같이 최종 시간동기 시점을 결정할 수 있는데, 하기에서 argmax 함수는 유효 후보군 Cnmax내에서 임계값을 넘는 Rn중 가장 작은 인덱스를 가리킨다.Expressed by the equation, it is possible to determine the final time synchronization time point as shown in [Equation 4] below, the argmax function indicates the smallest index of R n over the threshold in the valid candidate group Cn max .
[식 4][Equation 4]
nfinal = argmin(Rn > Tth,SNR) (여기에서, Rn ∈ Cnmax)n final = argmin (R n > T th, SNR ) (where Rn ∈ Cn max )
상기에서, 임계값(Tth,SNR)을 설정하는 이유는 유효 후보군의 샘플 중에서 왼편에 있는 샘플들의 경우, 일반적으로 노이즈 구간을 포함할 수 있다. 따라서 임계값은 이러한 노이즈 구간의 샘플을 최종 시간동기 시점으로 결정하지 않고 정확한 시간동기 시점을 찾기 위한 기준 값으로 사용된다. 이런 관계에서, 임계값의 설정에 따라 본 발명의 성능이 달라질 수 있다. 따라서 임계값은 특정한 고정값으로 설정될 수 있으며, 또한, 다른 실시예로서, 성능 향상을 위해 임계값을 고정값으로 사용하지 않고 신호대 잡음비(SNR; Signal to Noise Ratio)가 변화되는 것에 따라 적응적으로 변경되는 임계값으로 설정할 수 있다. 임계값을 고정값이 아닌 신호대 잡음비(SNR) 변화되는 것에 따라 변경되는 값으로 설정할 수 있음으로 인해 최적의 시간동기 추정이 가능하다.In the above, the reason for setting the threshold values T th and SNR may generally include a noise section for samples on the left side among samples of the valid candidate group. Therefore, the threshold value is used as a reference value for finding an accurate time synchronization point without determining a sample of such a noise period as the final time synchronization point. In this relationship, the performance of the present invention may vary depending on the setting of the threshold. Thus, the threshold may be set to a specific fixed value, and in another embodiment, is adaptive as the Signal to Noise Ratio (SNR) changes without using the threshold as a fixed value for improved performance. It can be set to the threshold value changed to. The threshold can be set to a value that changes as the signal-to-noise ratio (SNR) changes rather than a fixed value, thereby enabling optimal time synchronization estimation.
상술하면, 임계값을 신호대 잡음비(SNR) 변화되는 것에 따라 적응적으로 변경될 수 있는 임계값으로 설정할 경우, 임계값(Tth , SNR)은 하기 [식 5]와 같이 정의될 수 있다.In detail, when the threshold value is set to a threshold value that can be adaptively changed as the signal-to-noise ratio (SNR) changes, the threshold values T th and SNR may be defined as shown in
[식 5][Equation 5]
상기에서 ρ는 실제 무선채널 환경에 따라 적응적으로 변하는 전력값으로서, 그 실시예로는 수신기에서 측정한 SNR값이 될 수 있다. 또한, χρ는 SNR에 따라 적응적으로 임계값을 결정하기 위한 변수이다. χρ는 본 발명의 실시예를 적용하고자 하는 시스템에 따라 다르게 정의되며, 그 값은 모의 실험을 통해 경험적으로 찾을 수 있다. 상기와 같이 본 발명의 실시예에서의 임계값은 SNR 변화에 따라 그 값이 적응적으로 변화할 수 있으며, 이를 통해 최적의 시간동기 추정이 가능하다.In the above, ρ is a power value adaptively changed according to an actual radio channel environment, and in this embodiment, may be an SNR value measured by a receiver. Also, χ ρ is a variable for adaptively determining the threshold value according to the SNR. χ ρ is defined differently according to the system to which the embodiment of the present invention is applied, and its value can be found empirically through simulation. As described above, the threshold value in the embodiment of the present invention may be adaptively changed according to the SNR change, thereby enabling optimal time synchronization.
참고로, 도 7을 참고하면, 유효 후보군 내에서 상기 설정된 임계값을 넘는 샘플들 중에서 가장 좌측에 있는 샘플이 시간동기 시점으로 결정된다.
For reference, referring to FIG. 7, the leftmost sample among the samples exceeding the set threshold in the valid candidate group is determined as a time synchronization time point.
도 8은 본 발명의 실시예인 시간동기 결정부를 다중경로 채널 환경에 실제 적용했을 때의 성능향상 모습을 나타낸 것이다. 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예를 적용할 경우, 다중경로 채널환경에서도 평균이 거의 0(zero)에 가깝고 분산이 10-2의 분포를 가지는 등과 같이 거의 정확한 시간동기를 수행할 수 있음을 확인할 수 있다. 정확한 시간동기의 수행은 SC-FDE 및 OFDM 시스템의 수신 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 SC-FDE 및 OFDM 방식뿐만 아니라 정확한 시간동기를 필요로 하는 단일 반송파(single carrier) 시스템에 적용할 경우에도 동일한 성능 향상을 얻을 수 있으며, 마찬가지로 MIMO(Multi Input Multi Output) 시스템의 시간동기 방법에 적용할 경우에도 성능 향상을 크게 얻을 수 있다.FIG. 8 shows the performance improvement when the time synchronization determiner, which is an embodiment of the present invention, is actually applied to a multipath channel environment. As shown in FIG. 8, when the embodiment of the present invention is applied, almost accurate time synchronization can be performed even in a multipath channel environment such that the average is nearly zero and the variance is 10 −2 . It can be confirmed. Performing accurate time synchronization can greatly improve the reception performance of SC-FDE and OFDM systems. In addition, the embodiment of the present invention can achieve the same performance when applied to a single carrier system requiring accurate time synchronization as well as SC-FDE and OFDM scheme, and likewise MIMO (Multi Input Multi Output) In case of applying to the time synchronization method of the system, the performance improvement can be obtained greatly.
상기에서 본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.While the invention has been described above with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the invention is not limited thereto, but is defined by the claims that follow. Accordingly, one of ordinary skill in the art may variously modify and modify the present invention without departing from the spirit of the following claims.
400: 시간동기 검출모듈 410: 상관도 측정부
420: 최대 상관도 산출부 430: 유효 후보군 산출부
440: 최종 시간동기 추정부400: time synchronization detection module 410: correlation measurer
420: maximum correlation calculator 430: effective candidate group calculator
440: final time synchronization estimation unit
Claims (7)
상기 상관도 중에서 가장 큰 상관도를 가지는 최대 상관도 샘플을 찾아내는 과정;
상기 최대 상관도 샘플의 위치를 기준으로 시간동기 시점의 후보 샘플 그룹인 유효 후보군을 결정하는 과정;
상기 유효 후보군 중에서 특정한 샘플의 위치를 선택하여 시간동기 시점으로 결정하는 과정을 포함하며,
상기 상관도를 측정하는 것은, 잡음과 간섭이 없는 환경에서 임펄스(impulse) 특성의 출력값을 상관도로 가지도록 함을 특징으로 하는 시간동기 검출방법.Measuring a correlation that is a preamble correlation feature of the received signals;
Finding a maximum correlation sample having the largest correlation among the correlations;
Determining an effective candidate group which is a candidate sample group at a time synchronization point based on the position of the maximum correlation sample;
Selecting a location of a specific sample from the valid candidate group and determining a time synchronization point;
Measuring the correlation, time synchronization detection method characterized in that to have a correlation value of the output value of the impulse (impulse) characteristics in an environment free from noise and interference.
에 의해 산출되는 시간동기 검출방법.The method according to claim 6, wherein the threshold value (T th, SNR ), ρ is a value of the signal-to-noise ratio (SNR), χ ρ is a variable applied to each communication system when determining the threshold value according to the signal-to-noise ratio (SNR). time,
Time synchronization detection method calculated by.
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