KR101023563B1 - A Method for Analysing OFDM Frequency Offset Estimation Accuracy Using a Repeated Training Symbol - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법은, 기법 1, 기법 2 및, 기법 3에 대해, 각각 주파수 옵셋 추정 정확도를 분석하는 방법에 있어서, 상기 방법이, 주파수 옵셋을 추정하기 위한 모의 실험에 대한 OFDM 심벌을 생성하는 단계와; 생성된 OFDM 심벌을 AWGN(덧셈꼴 백색 정규 잡음: additive white Gaussian noise) 환경 또는 레일레이 페이딩 채널에서 각각 전송시키는 단계; 정규화된 주파수 옵셋을 설정하는 단계 및; 최적의 기법을 선택하기 위해 평균 제곱 오류 값(mean squear error: MSE)을 통한 각 기법의 주파수 옵셋 추정 정확도를 비교하는 단계를 갖추어 이루어진다.In the OFDM frequency offset estimation accuracy analysis method using repeated training symbols according to the present invention, for the method 1, the method 2, and the method 3, respectively, the method for analyzing the frequency offset estimation accuracy, the method, the frequency offset Generating an OFDM symbol for a simulation to estimate; Transmitting the generated OFDM symbols in an AWGN (additive white Gaussian noise) environment or a Rayleigh fading channel, respectively; Setting a normalized frequency offset; Comparing the frequency offset estimation accuracy of each technique with mean squear error (MSE) is performed to select the optimal technique.

Description

반복되는 훈련 심벌을 이용한 오에프디엠 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법{A Method for Analysing OFDM Frequency Offset Estimation Accuracy Using a Repeated Training Symbol}A method for analysing OFDM frequency offset estimation accuracy using a repeated training symbol}

본 발명은 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법에 관한 것으로, 특히 하나의 기법을 사용하는 방식들에 비해 각 기법들의 성능을 비교, 분석하여 효율적으로 주파수 옵셋을 추정하도록 된 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to an OFDM frequency offset estimation accuracy analysis method using repeated training symbols. The present invention relates to an OFDM frequency offset estimation accuracy analysis method using training symbols.

직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing; OFDM) 기술은 가용 주파수 대역을 다수의 부대역으로 나누고, 신호를 서로 직교인 각각의 부대역 반송 주파수를 중심으로 중첩되게 할당하여 전송하는 방식이다.Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is a method of dividing an available frequency band into a plurality of subbands, and assigning and transmitting signals superimposed on respective subband carrier frequencies orthogonal to each other.

단일 반송파 시스템에 비해 다중경로 페이딩 채널 환경에서 성능이 우수하고, 전송 속도가 빠르며, 주파수 효율이 좋기 때문에, 무선 통신 표준 변조 방식으로 각광받는 기술이다(참고문헌 1 참조).Compared to a single carrier system, it has a high performance, a high transmission speed, and a high frequency efficiency in a multipath fading channel environment.

그러나, OFDM 시스템은 주파수 옵셋에 매우 민감하다는 단점을 가지고 있다(참고문헌 2 참조). 주파수 옵셋이 발생하게 되면, 부반송파 사이의 직교성이 파괴되고, 이로 인해 부반송파간의 간섭(intercarrier interference; ICI)이 발생하여 시스템의 성능이 급격히 떨어지게 된다. 따라서, OFDM 시스템에서 주파수 옵셋 추정 기술은 매우 중요한 기술 중 하나이다.However, OFDM systems have the disadvantage of being very sensitive to frequency offsets (see Ref. 2). When a frequency offset occurs, the orthogonality between subcarriers is broken, which causes intercarrier interference (ICI), resulting in a drastic drop in system performance. Therefore, the frequency offset estimation technique is one of the very important techniques in the OFDM system.

이와 같은 종래의 OFDM 시스템에서 주파수 옵셋 추정 기술의 단점을 해결하기 위하여 지금까지 많은 기법들이 연구되어 왔다.Many techniques have been studied to solve the disadvantage of the frequency offset estimation technique in the conventional OFDM system.

먼저, Cox는 두 개의 반복되는 구간을 가지는 훈련 심벌을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하는 기법을 제안하였다(참고문헌 3 참조). 그러나, 정수 주파수 옵셋을 추정하기 위하여 두 개의 훈련 심벌을 이용하기 때문에, 데이터 전송 효율이 떨어졌으며, 한 개의 훈련 심벌로는 부반송파 간격으로 정규화된 범위인 [-1, 1) 사이의 주파수 옵셋만을 추정할 수 있었다.First, Cox proposed a technique for estimating frequency offset using training symbols with two repeated intervals (see Ref. 3). However, since two training symbols are used to estimate the integer frequency offset, data transmission efficiency is reduced, and one training symbol estimates only the frequency offset between [-1, 1), which is a normalized range of subcarrier intervals. Could.

Morelli는 Cox 기법을 보완하여 한 개의 훈련 심벌을 이용해서 주파수 옵셋을 추정하는 기법을 제안하였다(참고문헌 4 참조). 이 기법을 통해 심벌 하나로 신호의 대역폭 전범위에 걸쳐 주파수 옵셋을 추정할 수 있었다.Morelli proposed a technique for estimating the frequency offset using a single training symbol as a complement to the Cox technique (see Ref. 4). This technique allowed us to estimate the frequency offset over the full bandwidth of the signal with a single symbol.

후에, Song은 옵셋 추정 범위를 단계적으로 늘려서 정확한 옵셋 추정을 할 수 있는 다단 주파수 옵셋 추정기에 대한 기법을 제시하였다(참고문헌 5 참조). Song의 기법은 Morelli 기법의 복잡한 시스템에 비해 비교적 간단하게 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.Later, Song presented a technique for a multi-stage frequency offset estimator that can increase the offset estimation stepwise to make accurate offset estimation (see Ref. 5). Song's technique is relatively simple to estimate frequency offsets compared to the more complex systems of the Morelli technique.

그러나, 이러한 종래의 기술들은 반복되는 훈련 심벌을 이용한 한 가지 기법 을 통해 직교 주파수 분할 다중화 신호의 주파수 옵셋을 추정하였다. 즉, 상황에 관계없이 한 가지 기법만을 이용하므로 효율적으로 주파수 옵셋을 추정할 수 없었다.However, these conventional techniques estimate the frequency offset of an orthogonal frequency division multiplexing signal through one technique using repetitive training symbols. In other words, the frequency offset could not be estimated efficiently because only one technique was used regardless of the situation.

참고문헌references

[1] R. Van nee and R. Prasad, OFDM for Wreless Multimedia Communications. Norwood, MA: Artech House, 2000.[1] R. Van nee and R. Prasad, OFDM for Wreless Multimedia Communications. Norwood, MA: Artech House, 2000.

[2] P. H. Moose, "A technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction," IEEE Trans. Commun., vol. 42, pp. 2908-2914, Oct. 1994.[2] PH Moose, "A technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction," IEEE Trans. Commun. , vol. 42, pp. 2908-2914, Oct. 1994.

[3] T. M. Schmidl and D. C. Cox, "Robust frequency and timing synchronization for OFDM," IEEE Trans. Commun., vol. 45, pp. 1613-1621, Dec. 1997.[3] TM Schmidl and DC Cox, "Robust frequency and timing synchronization for OFDM," IEEE Trans. Commun. , vol. 45, pp. 1613-1621, Dec. 1997.

[4] M. Morelli and U. Mengali, "An improved frequency offset estimator for OFDM applications," IEEE Commun. Lett., vol. 3, pp. 75-77, mar. 1999.[4] M. Morelli and U. Mengali, "An improved frequency offset estimator for OFDM applications," IEEE Commun. Lett. , vol. 3, pp. 75-77, mar. 1999.

[5] H.-K. Song et al., "Frequency-offset synchronization and channel estimation for OFDM-based transmission," IEEE Commun. Lett., vol. 4, pp. 95-97, Mar. 2000.[5] H.-K. Song et al., "Frequency-offset synchronization and channel estimation for OFDM-based transmission," IEEE Commun. Lett. , vol. 4, pp. 95-97, Mar. 2000.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 기존의 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서 반복되는 훈련 심벌을 이용한 각각 다른 세 가지 기법들을 사용한 결과를 비교 및 분석한 다음, 시스템의 상황에 맞는 적절한 기법을 선택해서 효율적으로 주파수 옵셋을 추정할 수 있도록 된 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and compares and analyzes the results of using three different techniques using repeated training symbols in an existing orthogonal frequency division multiplexing system, and then selects an appropriate technique for the situation of the system. It is an object of the present invention to provide an OFDM frequency offset estimation accuracy analysis method using a repeated training symbol that can select and efficiently estimate a frequency offset.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반복되는 훈련 심벌을 이용한 오에프디엠 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법은, In order to achieve the above object, the method of analyzing the accuracy of the OFM die frequency offset using repeated training symbols according to the present invention,

Figure 112010066166167-pat00070
(여기서,
Figure 112010066166167-pat00071
, r1,n은 수신된 첫 번째 훈련심벌, N은 역 고속 푸리에 변환의 크기임)에 의해, 소수 주파수의 옵셋을 추정하고, 식
Figure 112010066166167-pat00072
Figure 112010066166167-pat00073
(여기서, R 1,k은 주파수 옵셋의 정수 부분을 추정하기 위해 채널을 통과하여 수신된 첫 번째 훈련 심벌의 고속 푸리에 변환된 신호, R 2,k는 두 번째 훈련 심벌의 고속 푸리에 변환된 신호,
Figure 112010066166167-pat00074
는 훈련심벌의 상관값이고,
Figure 112010066166167-pat00075
임)에 의해 정수 주파수 옵셋을 추정하는 기법 1과,expression
Figure 112010066166167-pat00070
(here,
Figure 112010066166167-pat00071
where r 1, n is the first training symbol received and N is the magnitude of the inverse fast Fourier transform).
Figure 112010066166167-pat00072
And
Figure 112010066166167-pat00073
Where R 1, k is the fast Fourier transformed signal of the first training symbol received through the channel to estimate the integer portion of the frequency offset, R 2, k is the fast Fourier transformed signal of the second training symbol,
Figure 112010066166167-pat00074
Is the correlation of training symbols,
Figure 112010066166167-pat00075
Technique 1 for estimating integer frequency offset by

Figure 112010066166167-pat00076
(여기서,
Figure 112010066166167-pat00077
, I는 훈련심벌이 반복되는 횟수임)에 의해 H개의 주파수 옵셋 후보군
Figure 112010066166167-pat00078
을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하는 기법 2 및,expression
Figure 112010066166167-pat00076
(here,
Figure 112010066166167-pat00077
, I is a training symbol repeated a number of times Im) H of frequency offset by the candidate that
Figure 112010066166167-pat00078
A technique for estimating frequency offset using

Figure 112010066166167-pat00079
(여기서,
Figure 112010066166167-pat00080
는 소수 주파수 옵셋 추정치이고, qi 는 식
Figure 112010066166167-pat00081
와 같은 조건을 만족하는 정수, k는 OFDM 심벌의 부반송파 인덱스임)에 의해 순차적으로 주파수 옵셋을 추정하여 각 단계별로 정의된 주파수 옵셋 추정치의 후보 값을 산출하고, 최종 단계에서 하나의 주파수 옵셋 추정치
Figure 112010066166167-pat00082
을 결정하여 주파수 옵셋을 추정하는 기법 3에 대해, 각각 주파수 옵셋 추정 정확도를 분석하는 방법에 있어서,expression
Figure 112010066166167-pat00079
(here,
Figure 112010066166167-pat00080
Is a fractional frequency offset estimate and q i is
Figure 112010066166167-pat00081
K is the subcarrier index of the OFDM symbol) to sequentially estimate the frequency offset to produce candidate values of the frequency offset estimates defined at each step, and at the final step, one frequency offset estimate.
Figure 112010066166167-pat00082
In Method 3 for estimating the frequency offset by determining the frequency offset, respectively, the method for analyzing the frequency offset estimation accuracy,

상기 방법이,This method,

주파수 옵셋을 추정하기 위한 모의 실험에 대한 OFDM 심벌을 생성하는 단계와;Generating an OFDM symbol for a simulation to estimate the frequency offset;

생성된 OFDM 심벌을 AWGN(덧셈꼴 백색 정규 잡음: additive white Gaussian noise) 환경 또는 레일레이 페이딩 채널에서 각각 전송시키는 단계;Transmitting the generated OFDM symbols in an AWGN (additive white Gaussian noise) environment or a Rayleigh fading channel, respectively;

정규화된 주파수 옵셋을 설정하는 단계 및;Setting a normalized frequency offset;

최적의 기법을 선택하기 위해 평균 제곱 오류 값(mean squear error: MSE)을 통한 각 기법의 주파수 옵셋 추정 정확도를 비교하는 단계를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 한다.Comparing the frequency offset estimation accuracy of each technique by means of mean squear error (MSE) to select the optimal technique.

또한 본 발명에 있어서, 상기 OFDM 심벌은, 표본간격이 0.2㎲, 부반송파의 개수가 1024개, 보호구간의 표본개수가 40개인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the OFDM symbol is characterized in that the sample interval is 0.2 ㎲, the number of subcarriers is 1024, the number of samples of the guard interval is 40.

또한 본 발명에 있어서, 상기 레일레이 페이딩 채널은, 다중경로 개수가 25개, 다중경로 지연 길이 24 샘플, 다중경로 신호 파워

Figure 112010066166167-pat00014
(여기서, E는 신호의 파워, Ai는 다중경로 신호를 나타냄), 이동체의 속도 134km/h, 반송파 주파수 1GHz, 최대 도플러 주파수 125 Hz로 모델링되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the Rayleigh fading channel, the number of multipath 25, multipath delay length 24 samples, multipath signal power
Figure 112010066166167-pat00014
(Where E is the power of the signal, A i represents the multipath signal), the speed of the moving object is 134 km / h, the carrier frequency 1 GHz, the maximum Doppler frequency 125 Hz.

또한 본 발명에 있어서, 상기 정규화된 주파수 옵셋이 0.3인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the normalized frequency offset is 0.3.

또한 본 발명에 있어서, 상기 모의 실험이 다수 회 이루어지되, 상기 모의 실험의 횟수가 10000번인 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the simulation is made a plurality of times, characterized in that the number of times of the simulation is 10,000 times.

또한 본 발명에 있어서, 상기 기법 1,2,3에 대한 주파수 옵셋 추정 정확도가 SNR(신호대 잡음비: signal-to-noise ratio)에 대한 각 기법의 MSE와, 각 기법의 주파수 옵셋 추정 범위 및, 각 기법의 구현 복잡도를 기초로 분석되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the frequency offset estimation accuracy for the techniques 1,2,3 is the MSE of each technique with respect to signal-to-noise ratio (SNR), the frequency offset estimation range of each technique, and It is characterized in that it is analyzed based on the implementation complexity of the technique.

또한 본 발명에 있어서, 상기 각 기법에 따른 주파수 옵셋 추정 범위가, 기법 1은 [-1, 1)을 갖고, 기법 2 및 3은 [-N/2, N/2)를 갖는 것을 특징으로 한다.Also, in the present invention, the frequency offset estimation range according to each of the above techniques is characterized in that technique 1 has [-1, 1), and techniques 2 and 3 have [-N / 2, N / 2). .

또한 본 발명에 있어서, 상기 각 기법에 따른 구현 복잡도는, 기법 1에서의 곱셈기 개수 및 덧셈기 개수가 각각 N/2+1 및 N/2이고, 기법 2에서의 곱셈기 개수 및 덧셈기 개수가 각각 H(N-mM+2)+3 및 H(N-mM)이며(여기서, M은 곱셈기 개수를 나타냄), 기법 3에서의 곱셈기 개수 및 덧셈기 개수가 각각 N/2i+i+2 및 N/2i인 것을 특징으로 한다.Also, in the present invention, the implementation complexity according to each of the above techniques is that the number of multipliers and adders in technique 1 is N / 2 + 1 and N / 2, respectively, and the number of multipliers and adders in technique 2 is H ( N-mM + 2) +3 and H (N-mM), where M represents the number of multipliers, and the number of multipliers and adders in technique 3 are N / 2 i + i + 2 and N / 2, respectively. i is characterized in that.

본 발명에 따르면, 기존의 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서 반복되는 훈련 심벌을 이용한 각각 다른 세 가지 기법들을 사용한 결과를 비교 및 분석하여 시스템의 상황에 맞는 적절한 기법을 선택하여 효율적인 주파수 옵셋 추정을 수행할 수 있게 된다.According to the present invention, an efficient frequency offset estimation can be performed by comparing and analyzing the results of three different techniques using repeated training symbols in a conventional orthogonal frequency division multiplexing system to select an appropriate technique suitable for a system situation. Will be.

이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

시간 영역에서, OFDM 심벌 모형은 역 고속 푸리에 변환에 의해 다음의 식 (a)와 같이 표현된다. In the time domain, the OFDM symbol model is represented by the inverse fast Fourier transform as in the following equation (a).

Figure 112009018375557-pat00015
(a)
Figure 112009018375557-pat00015
(a)

여기서, c k k번째 부반송파의 위상 편이 변조(phase shift keying: PSK) 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation: QAM) 심벌이고, N은 역 고속 푸리에 변환의 크기이다. OFDM 심벌은 부호 간 간섭(intersymbol interference : ISI)을 방지하기 위해, 다중경로에 의한 심벌의 최대 지연 시간보다 긴 보호 구간(cyclic prefix: CP)을 갖는다. 다중 경로 채널 환경에서, 시간 오차가 완벽히 추정되었다고 가정한다면 주파수 옵셋이 존재할 때의 수신된 신호는 다음의 식 (b)와 같이 된다.Here, c k is a phase shift keying (PSK) or quadrature amplitude modulation (QAM) symbol of the k- th subcarrier, and N is the magnitude of an inverse fast Fourier transform. In order to prevent intersymbol interference (ISI), an OFDM symbol has a cyclic prefix (CP) longer than a maximum delay time of a multipath symbol. In a multipath channel environment, assuming that the time error is perfectly estimated, the received signal when there is a frequency offset is given by the following equation (b).

Figure 112009018375557-pat00016
(b)
Figure 112009018375557-pat00016
(b)

여기서,

Figure 112009018375557-pat00017
는 부반송파 간격으로 정규화된 주파수 옵셋으로, 정수 부분
Figure 112009018375557-pat00018
과 소수 부분
Figure 112009018375557-pat00019
으로 구성된다.
Figure 112009018375557-pat00020
은 평균이 0이고, 분산이
Figure 112009018375557-pat00021
인 덧셈꼴 백색 정규 잡음(additive white Gaussian noise : AWGN)이며,
Figure 112009018375557-pat00022
은 다음의 식 (c)와 같이 정의된다.here,
Figure 112009018375557-pat00017
Is the frequency offset normalized to the subcarrier interval, where the integer part
Figure 112009018375557-pat00018
And fractional parts
Figure 112009018375557-pat00019
It consists of.
Figure 112009018375557-pat00020
Is 0 and the variance is
Figure 112009018375557-pat00021
Additive white Gaussian noise (AWGN),
Figure 112009018375557-pat00022
Is defined as in the following equation (c).

Figure 112009018375557-pat00023
(c)
Figure 112009018375557-pat00023
(c)

여기서,

Figure 112009018375557-pat00024
은 채널 계수이고, L은 다중 경로 개수이다. here,
Figure 112009018375557-pat00024
Is the channel coefficient and L is the number of multipaths.

본 발명에서는 상기한 수신된 신호 r n 을 바탕으로 세 가지 주파수 옵셋 추정 기법을 비교 및 분석하게 된다.In the present invention, three frequency offset estimation techniques are compared and analyzed based on the received signal r n .

먼저, Cox 기법(이하, 기법 1로 칭함)에서는 주파수 옵셋을 추정하기 위해 시간 영역에서 두 개의 훈련 심벌을 사용한다. 동일한 두 부분이 반복되는 첫 번째 훈련 심벌은 동일한 부분을 두 번 반복하기 위해서 짝수 번째 부반송파에는 의사 잡음 신호를 보내고 홀수 번째 부반송파에는 0을 보낸다. 그 뒤, 역 고속 푸리 에 변환 과정을 거치면 시간영역에서 반복된 신호가 나오게 되며, 이러한 반복성을 이용하여 주파수 옵셋을 추정할 수 있다. 먼저 수신된 첫 번째 심벌인 r 1, n 의 반복되는 부분의 위상을 이용하여 주파수 옵셋의 소수 부분을 다음의 식 (1)과 같이 추정한다. First, the Cox technique (hereinafter referred to as technique 1) uses two training symbols in the time domain to estimate the frequency offset. The first training symbol in which two identical parts are repeated sends a pseudo noise signal to the even subcarrier and zeros to the odd subcarrier to repeat the same part twice. Subsequently, an inverse fast Fourier transform process results in a repeated signal in the time domain. The frequency offset can be estimated using this repeatability. First , the fractional part of the frequency offset is estimated using the phase of the repeated part of the first received symbol r 1, n as shown in Equation (1) below.

Figure 112009018375557-pat00025
(1)
Figure 112009018375557-pat00025
(One)

여기서,

Figure 112009018375557-pat00026
이다. 식 (1)로부터, ∠의 범위는 [-π,π)이므로, 첫 번째 훈련 심벌을 이용한 기법 1의 소수 주파수 옵셋 추정 범위는
Figure 112009018375557-pat00027
임을 알 수 있다.here,
Figure 112009018375557-pat00026
to be. From Eq. (1), the range of ∠ is [-π, π), so the fractional frequency offset estimation range of technique 1 using the first training symbol is
Figure 112009018375557-pat00027
It can be seen that.

다음에, 주파수 옵셋의 정수 부분을 추정하기 위해 채널을 통과하여 수신된 첫 번째 훈련 심벌의 고속 푸리에 변환된 신호를 R 1,k, 두 번째 훈련 심벌의 고속 푸리에 변환된 신호를 R 2,k로 가정한다. 그리고, 수신단에서 잡음이 섞이지 않은 첫 번째 훈련 심벌과 두 번째 훈련심벌을 발생하여 훈련 심벌의 상관값

Figure 112009018375557-pat00028
을 생성한다. 상기 고속 푸리에 변환된 R 1,k, R 2,k
Figure 112009018375557-pat00029
를 이용하여 다음의 식 (2) 및 식 (3)과 같이 정수 주파수 옵셋을 추정한다.Next, the fast Fourier transformed signal of the first training symbol received through the channel to R 1, k and the Fast Fourier transformed signal of the second training symbol to R 2, k to estimate the integer portion of the frequency offset. Assume In addition, the correlation between the training symbols is generated by generating the first training symbol and the second training symbol without noise mixing at the receiving end.
Figure 112009018375557-pat00028
. The fast Fourier transformed R 1, k , R 2, k and
Figure 112009018375557-pat00029
Equation (2) and Eq. (3) are used to estimate the integer frequency offset.

Figure 112009018375557-pat00030
(2)
Figure 112009018375557-pat00030
(2)

Figure 112009018375557-pat00031
(3)
Figure 112009018375557-pat00031
(3)

여기서,

Figure 112009018375557-pat00032
이다.here,
Figure 112009018375557-pat00032
to be.

Morelli 기법(이하, 기법 2로 칭함)은 I개의 동일한 부분을 가진 한 개의 훈련 심벌을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하며, ±I/2의 추정 범위를 갖는다. 상기 기법 2의 주파수 옵셋 추정 과정은 다음의 식 (4)와 같다.The Morelli technique (hereinafter referred to as technique 2) estimates the frequency offset using one training symbol with I identical parts and has an estimation range of ± I / 2. The frequency offset estimation process of the above technique 2 is given by the following equation (4).

Figure 112009018375557-pat00033
(4)
Figure 112009018375557-pat00033
(4)

여기서, M = N/I이고, H는 임의의 값으로서 I-1 보다 작거나 같다.Where M = N / I and H is any value less than or equal to I -1.

다음에, R m 의 위상 값을 이용하여 다음의 식 (5)와 같이 주파수 옵셋의 후보군을 추정한다.Next, a candidate group of frequency offsets is estimated using the phase value of R m as shown in Equation (5) below.

Figure 112009018375557-pat00034
(5)
Figure 112009018375557-pat00034
(5)

여기서, [ㆍ]는 ㆍ을 2π로 나눈 나머지 값을 나타낸다. 마지막으로, 다음의 식 (6)의 BLUE(best linear unbiased estimation) 이론을 통해 H개의 주파수 옵셋 후보군

Figure 112009018375557-pat00035
을 이용하여 최종 주파수 옵셋을 추정한다.Here, [·] represents the remaining value obtained by dividing • by 2π. Finally, the H frequency offset candidates through the best linear unbiased estimation (BLUE) equation
Figure 112009018375557-pat00035
We estimate the final frequency offset using

Figure 112009018375557-pat00036
(6)
Figure 112009018375557-pat00036
(6)

여기서,

Figure 112009018375557-pat00037
이다.here,
Figure 112009018375557-pat00037
to be.

Song 기법(이하, 기법 3으로 칭함)은 다단 주파수 옵셋 추정기를 이용하여 주파수 옵셋을 추정한다. 기법 3은 하나의 OFDM 훈련 심벌을 이용하여 기법 1 보다 넓은 범위의 주파수 옵셋 추정이 가능하다.Song technique (hereinafter referred to as technique 3) estimates frequency offset using a multi-stage frequency offset estimator. Technique 3 can estimate a frequency offset in a wider range than technique 1 using one OFDM training symbol.

도 2는 기법 3의 다단 주파수 옵셋 추정에 대한 훈련 심벌 구조를 나타낸 도면으로, 도 2에 도시된 바와 같이 기법 3은 i의 값에 따라 하나의 훈련 심벌을 2 i 개의 동일한 블럭으로 그룹화 한다. 그리고, 각 그룹 사이의 위상차를 이용하여 다음의 식 (7)과 같이 i개의 소수 주파수 옵셋 추정치

Figure 112009018375557-pat00038
를 산출한다.Figure 2 is a view of the training symbol structure for a multi-stage frequency offset estimation scheme of the third, also group the single training symbol according to the value of the method 3 is i, as shown in a 2 i of the same block. Then, i fractional frequency offset estimates are obtained using the phase difference between the groups as shown in Equation (7) below.
Figure 112009018375557-pat00038
Calculate

Figure 112009018375557-pat00039
(7)
Figure 112009018375557-pat00039
(7)

상기 식 (7)에서 산출한 i개의

Figure 112009018375557-pat00040
를 이용하여 아래의 과정을 통해 최종 주파수 옵셋 추정치를 얻는다. I dogs calculated from the above formula (7)
Figure 112009018375557-pat00040
By using the following process to obtain the final frequency offset estimate.

도 3은 기법 3의 다단 주파수 옵셋 추정 과정을 나타낸 도면으로, 먼저 기법 3은 도 3에 도시된 바와 같이 순차적으로 주파수 옵셋을 추정하며, 이때 각 단계별로 정의된 주파수 옵셋 추정치의 후보 값은 다음의 식 (8)과 같이 정의된다.FIG. 3 is a diagram illustrating a multi-stage frequency offset estimation process of Technique 3. First, Technique 3 estimates frequency offset sequentially as shown in FIG. 3, wherein candidate values of the frequency offset estimates defined for each stage are as follows. It is defined as Equation (8).

Figure 112009018375557-pat00041
(8)
Figure 112009018375557-pat00041
(8)

상기 식 (8)에서 q i 는 다음의 식 (9)와 같은 조건을 만족하는 정수이다.In said formula (8), q i is an integer which satisfy | fills the conditions similar to following formula (9).

Figure 112009018375557-pat00042
(9)
Figure 112009018375557-pat00042
(9)

식 (8), 식 (9)에서와 같이 단계별 주파수 옵셋 후보인

Figure 112009018375557-pat00043
q i 에 따라 다양한 값을 가지게 된다. 이때 추정 단계가 한 단계 증가하면, 식 (9)에 의해 옵셋 후보의 개수는 1/2만큼 줄어들게 된다.As in Eq. (8), Eq. (9),
Figure 112009018375557-pat00043
Has various values depending on q i . At this time, if the estimating step is increased by one step, the number of offset candidates is reduced by 1/2 according to equation (9).

첫 번째 단계에서는 가장 많은 표본들을 이용하여 소수 주파수 옵셋이 추정 되기 때문에 [-1, 1)의 범위의 정확한 소수 주파수 옵셋 추정치

Figure 112009018375557-pat00044
과 다양한 정수 주파수 옵셋 후보 q 1이 결정된다.In the first step, since the fractional frequency offset is estimated using the largest number of samples, an accurate fractional frequency offset estimate in the range of [-1, 1) is obtained.
Figure 112009018375557-pat00044
And various integer frequency offset candidates q 1 are determined.

첫 번째 단계의

Figure 112009018375557-pat00045
을 포함한 다양한 주파수 옵셋 후보들이 순차적으로 다음 단계의 주파수 옵셋 후보들과 비교되면서, 첫 번째 단계의 주파수 옵셋 후보들 중, 각 단계에서 추정된 주파수 옵셋에 가까운 후보들이 선택된다. 결국, 각 단계를 거치면서 선택되는 주파수 옵셋의 후보가 줄어들게 되고, 결국 최종 단계에서 하나의 주파수 옵셋 추정치
Figure 112009018375557-pat00046
이 결정된다. 여기서, 각 단계별 주파수 옵셋 추정 범위는
Figure 112009018375557-pat00047
이다.First step
Figure 112009018375557-pat00045
The various frequency offset candidates including are sequentially compared with the frequency offset candidates of the next stage, and candidates close to the frequency offset estimated in each stage are selected among the frequency offset candidates of the first stage. As a result, candidates for the frequency offset selected during each step are reduced, resulting in one frequency offset estimate at the end.
Figure 112009018375557-pat00046
This is determined. Here, the frequency offset estimation range for each step is
Figure 112009018375557-pat00047
to be.

상기와 같기 제안된 다단 주파수 옵셋 추정 기법은 계속되는 비교와 선택을 통해서 비교적 간단한 구현으로 정확한 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.The proposed multistage frequency offset estimation technique can estimate the exact frequency offset with a relatively simple implementation through continuous comparison and selection.

도 1은 본 발명에 따른 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법을 수행하기 위한 개요도로서, 상기 세 가지 기법에 대해 각각의 기법의 성능을 비교 및 분석하고, 이 비교 및 분석의 결과를 토대로 시스템의 상황에 맞는 최적의 기법을 선택할 수 있도록 되는 것이다.1 is a schematic diagram for performing an OFDM frequency offset estimation accuracy analysis method using repetitive training symbols according to the present invention. The performance of each of the three techniques is compared and analyzed, and the results of the comparison and analysis Based on this, it is possible to select the optimal technique for the situation of the system.

즉, 주파수 옵셋을 추정하기 위한 모의 실험에 대한 OFDM 심벌을 생성하고, 생성된 OFDM 심벌을 AWGN 환경 또는 레일레이 페이딩 채널에서 각각 전송시킨다. 그리고, 정규화된 주파수 옵셋을 설정하고, 최적의 기법을 선택하기 위해 평균 제 곱 오류 값(mean squear error: MSE)을 통한 각 기법의 주파수 옵셋 추정 정확도를 비교한다.That is, an OFDM symbol for a simulation for estimating a frequency offset is generated, and the generated OFDM symbol is transmitted in an AWGN environment or a Rayleigh fading channel, respectively. Then, to set the normalized frequency offset, to compare the frequency offset estimation accuracy of each technique by means of mean squear error (MSE) to select the optimal technique.

본 발명은 세 가지 주파수 옵셋 추정 기법들의 비교를 위해서 각 기법의 주파수 옵셋 추정 범위, 구현 복잡도, 그리고 덧셈꼴 백색 정규 잡음 환경(additive white Gaussian noise: AWGN) 및 레일레이(Rayleigh) 페이딩 채널 환경에서 세가지 기법의 평균 제곱 오류 값(mean squear error: MSE)을 통한 각 기법의 주파수 옵셋 추정 정확도를 비교할 수 있다.In order to compare the three frequency offset estimation techniques, the present invention provides three methods for frequency offset estimation range, implementation complexity, and additive white Gaussian noise (AWGN) and Rayleigh fading channel environment. The mean squear error (MSE) of the techniques can be used to compare the frequency offset estimation accuracy of each technique.

각 기법의 주파수 옵셋 추정 정확도 비교를 위한 모의실험 환경은 다음의 표 1과 같다.The simulation environment for comparing the frequency offset estimation accuracy of each technique is shown in Table 1 below.

Figure 112009018375557-pat00048
Figure 112009018375557-pat00048

즉, 덧셈꼴 백색 정규 잡음 환경(additive white Gaussian noise: AWGN) 및 레일레이(Rayleigh) 페이딩 채널 환경에서 세 기법의 평균 제곱 오류 값(mean squear error: MSE)을 통한 각 기법의 주파수 옵셋 추정 정확도를 비교하는 과정은 다음과 같다.In other words, we estimate the accuracy of frequency offset estimation for each technique through mean squear error (MSE) of the three techniques in additive white Gaussian noise (AWGN) and Rayleigh fading channel environments. The comparison process is as follows.

먼저, 주파수 옵셋을 추정하기 위해서 위의 모의 실험 환경에 맞는 OFDM 심벌을 생성한다. 표본간격이 0.2㎲, 부반송파의 개수가 1024개, 그리고 보호구간의 표본개수가 40개인 OFDM 심벌을 생성한다. 이와 같이 생성된 OFDM 심벌을 AWGN 환경과 레일레이 페이딩 채널에서 각각 전송 시킨다. 여기서, 레일레이 페이딩 채널은 다중경로 개수가 25개, 다중경로 지연 길이 24 샘플, 다중경로 신호 파워

Figure 112009018375557-pat00049
, 이동체의 속도 134km/h, 반송파 주파수 1GHz, 최대 도플러 주파수 125Hz로 모델링 한다.First, in order to estimate the frequency offset, an OFDM symbol suitable for the simulation environment is generated. An OFDM symbol with a sample spacing of 0.2 ms, a number of subcarriers of 1024, and a number of samples of a guard interval is generated. The OFDM symbol thus generated is transmitted in the AWGN environment and the Rayleigh fading channel. Here, the Rayleigh fading channel has 25 multipaths, 24 multipath delay lengths, and multipath signal power.
Figure 112009018375557-pat00049
The model is modeled with a moving speed of 134 km / h, a carrier frequency of 1 GHz, and a maximum Doppler frequency of 125 Hz.

그리고, 정규화된 0.3의 주파수 옵셋을 설정하고, 상기한 세가지 기법들을 이용해서 전송한 OFDM 심벌들의 주파수 옵셋을 추정한다. 정규화된 0.3의 주파수 옵셋에 근접한 값을 추정한것 일수록 정확한 추정이라 할 수 있다. 여기서, 정규화된 주파수 옵셋과 실제 기법을 이용해 추정한 주파수 옵셋값과의 차이를 나타내는 MSE를 통해 추정의 정확도를 파악한다. 좀 더 정확한 실험을 위해 모의실험 횟수를 10000번으로 늘려서 추정의 정확도를 실험한다.Then, the frequency offset of the normalized 0.3 is set, and the frequency offset of the transmitted OFDM symbols is estimated using the above three techniques. The closer to the normalized frequency offset of 0.3, the more accurate the estimation. Here, the accuracy of the estimation is determined by MSE indicating the difference between the normalized frequency offset and the frequency offset value estimated using the actual technique. For more accurate experiments, increase the number of simulations to 10000 to test the accuracy of the estimate.

세가지 기법의 주파수 옵셋 추정 정확도는 도 4 및 도 5와 같이 비교할 수 있다.Frequency offset estimation accuracy of the three techniques can be compared as shown in FIG. 4 and FIG.

도 4는 AWGN 환경에 있어서 본 발명의 방법에 따라 구현된 SNR에 대한 세 기법의 MSE를 나타낸 그래프로서, 도 4로부터 기법 3과 기법 1의 MSE는 서로 같은 것 을 확인할 수 있으며, 기법 2의 MSE가 SNR 전 범위에 걸쳐 가장 낮음을 확인할 수 있다. 여기서, 기법 3과 기법 2의 성능이 같은 이유는 기법 1의 소수 주파수 옵셋 추정 과정이 기법 3에서 i = 1인 경우의 주파수 옵셋 추정 과정과 동일하기 때문이다.FIG. 4 is a graph showing MSE of three techniques for SNR implemented according to the method of the present invention in an AWGN environment. From FIG. 4, MSEs of Technique 3 and Technique 1 are identical to each other. It can be seen that is the lowest over the entire SNR range. Here, the performance of technique 3 and technique 2 is the same because the process of estimating the fractional frequency offset of technique 1 is the same as the process of estimating frequency offset when i = 1 in technique 3.

또한, 기법 2는 단순히 주파수 옵셋 후보들 중에서 한 개의 주파수 옵셋을 선택하는 것이 아닌 BLUE라는 추정 이론을 이용하여 최적의 주파수 옵셋을 산출하기 때문에, 다른 두 기법에 비해 더 좋은 성능을 나타낸다.In addition, since technique 2 calculates an optimal frequency offset using the estimation theory of BLUE rather than simply selecting one frequency offset among frequency offset candidates, it shows better performance than the other two techniques.

도 5는 레일레이 페이딩 채널 환경에 있어서 본 발명의 방법에 따라 구현된 SNR에 대한 세 기법의 MSE를 나타낸 그래프로서, 도 4와 마찬가지로 기법 1과 기법 3의 MSE는 서로 같음을 관찰할 수 있으며, 기법 2가 가장 낮은 MSE를 가짐을 알 수 있다. 다만, AWGN 채널 환경과는 다르게 SNR이 높아질수록 세 기법의 MSE가 같아짐을 확인할 수 있다.5 is a graph showing the MSE of the three techniques for the SNR implemented according to the method of the present invention in a Rayleigh fading channel environment, it can be observed that the MSE of the technique 1 and 3 is the same as in FIG. It can be seen that technique 2 has the lowest MSE. However, unlike the AWGN channel environment, as the SNR increases, the MSE of the three schemes is the same.

도 6은 세 기법의 주파수 옵셋 추정 범위를 나타낸 것으로, 세 기법의 주파수 옵셋 추정 범위는 도 6과 같이 비교가 가능하다. 하나의 훈련 심벌을 이용했을 때, 각 기법의 추정 가능한 범위를 나타내었다.FIG. 6 shows the frequency offset estimation ranges of the three schemes, and the frequency offset estimation ranges of the three schemes can be compared as shown in FIG. 6. When one training symbol was used, the estimated range of each technique is shown.

기법 1은 하나의 훈련 심벌을 이용하여 [-1, 1)의 주파수 옵셋 추정 범위를 갖는다. 기법 1은 2개의 훈련 심벌을 이용하여 신호의 대역폭 전 범위에 걸쳐 추정이 가능하지만, 이러한 경우 다른 두 기법과 비교하여 데이터 효율이 떨어진다는 단점이 있다.Technique 1 has a frequency offset estimation range of [-1, 1) using one training symbol. Technique 1 can be estimated over the full bandwidth of the signal using two training symbols, but in this case, there is a disadvantage in that data efficiency is lower than that of the other two techniques.

기법 2와 기법 3은 모두 하나의 훈련 심벌을 이용하여 대역폭 전 범위, 즉 -N/2∼N/2까지의 범위에 걸쳐 주파수 옵셋을 추정할 수 있게 된다. 따라서, 하나의 훈련 심벌을 이용하므로 기법 1보다 데이터 효율이 좋음을 알 수 있다.In both techniques 2 and 3, a single training symbol can be used to estimate the frequency offset over the entire bandwidth, that is, from -N / 2 to N / 2. Therefore, since one training symbol is used, data efficiency is better than that of Technique 1.

마지막으로, 세 기법의 구현 복잡도를 비교할 수 있다. 세 기법들의 구현 복잡도는 표 2와 같다.Finally, the implementation complexity of the three techniques can be compared. The implementation complexity of the three techniques is shown in Table 2.

표 2 기법 1,2,3의 구현 복잡도                   Table 2 Implementation Complexity of Techniques 1,2,3

곱셈기 개수(M)Multiplier Count (M) 덧셈기 개수(A)Adder count (A) Cox(기법 1)Cox (Technique 1) N/2+1N / 2 + 1 N/2N / 2 Morelli(기법 2)Morelli (Technique 2) H(N-mM+2)+3H (N-mM + 2) +3 H(N-mM)H (N-mM) Song(기법 3)Song (Technique 3) N/2i+i+2N / 2 i + i + 2 N/2i N / 2 i

곱셈기의 개수(M) 및 덧셈기의 개수(A)는, 기법 1에서의 식 (1)과, 기법 2에서의 식 (6) 및, 기법 3에서의 식 (7)을 토대로 결정되는 것으로, 상기 식 (1), (6), (7)에서 몇 번을 더하게 되는지, 몇 번을 곱하게 되는지를 토대로 상기 각각의 식의 덧셈 횟수와, 곱셈 횟수를 나타낸다.The number of multipliers (M) and the number of adders (A) are determined based on equation (1) in technique 1, equation (6) in technique 2, and equation (7) in technique 3, In the equations (1), (6) and (7), the number of additions and the number of multiplications of the above equations are shown based on how many times are added or multiplied.

즉, 기법 1의 식 (1)로부터 결정되는 곱셈기 개수(M)는 N/2+1로 되고, 덧셈기의 개수(A)는 N/2로 된다. 또한, 기법 2의 식 (6)으로부터 결정되는 곱셈기 개수(M)는 H(N-mM+2)+3로 되고, 덧셈기의 개수(A)는 H(N-mM)로 된다. 또한, 기법 3의 식 (7)로부터 결정되는 곱셈기 개수(M)는 N/2i+i+2로 되고, 덧셈기의 개수(A)는 N/2i로 된다. That is, the number of multipliers M determined from equation (1) of technique 1 is N / 2 + 1, and the number A of adders is N / 2. Further, the number of multipliers M determined from equation (6) of technique 2 is H (N-mM + 2) +3, and the number A of adders is H (N-mM). Further, the number of multipliers M determined from equation (7) of technique 3 is N / 2 i + i + 2, and the number A of adders is N / 2 i .

이에 따르면, 세 기법 중 기법 3이 가장 간단히 구현 될 수 있으며, 기법 2의 구현이 가장 복잡함을 알 수 있다.According to this, it can be seen that technique 3 is the simplest to implement among the three techniques, and the implementation of technique 2 is the most complicated.

상기한 3가지 항목, 즉 SNR에 대한 각 기법의 MSE와, 각 기법의 주파수 옵셋 추정 범위 및, 각 기법의 구현 복잡도에 대한 비교를 통해, 기법 2는 주파수 옵셋 추정 정확도가 가장 높고, 하나의 훈련 심벌을 통해 신호의 전 대역폭에 걸쳐 주파수 옵셋 추정이 가능하지만, 구현 면에서 다른 두 기법보다 복잡함을 알 수 있었다. 반면, 기법 3은 기법 2와 동일한 주파수 옵셋 추정 범위를 가지고, 기법 1과 동일한 추정 정확도를 지니면서 가장 간단히 구현될 수 있다. By comparing the MSE of each technique with respect to the above three items, the frequency offset estimation range of each technique, and the complexity of implementation of each technique, technique 2 has the highest frequency offset estimation accuracy and one training. The symbol can be used to estimate the frequency offset over the full bandwidth of the signal, but the implementation is more complex than the other two techniques. On the other hand, technique 3 has the same frequency offset estimation range as technique 2, and can be implemented most simply with the same estimation accuracy as technique 1.

상기한 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 기법들의 성능 분석을 통해 시스템의 상황에 따른 데이터 전송 효율과 주파수 옵셋 추정 범위, 그리고 구현 복잡도를 만족하는 기법을 선택하여 효율적으로 주파수 옵셋을 추정할 수 있게 된다.Through the performance analysis of the OFDM frequency offset estimation techniques using the repeated training symbols, a frequency offset can be efficiently estimated by selecting a method satisfying the data transmission efficiency, the frequency offset estimation range, and the implementation complexity according to the system situation. Will be.

한편, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.In addition, this invention is not limited to the said Example, It can variously deform and implement within the range which does not deviate from the summary of this invention.

도 1은 본 발명에 따른 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 오에프디엠 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법을 수행하기 위한 개요도,1 is a schematic diagram for performing a method of analyzing the accuracy of the OFM die frequency offset estimation using repeated training symbols, according to the present invention,

도 2는 기법 3의 다단 주파수 옵셋 추정에 대한 훈련 심벌 구조를 나타낸 도면,2 is a diagram showing a training symbol structure for multi-stage frequency offset estimation of Technique 3;

도 3은 기법 3의 다단 주파수 옵셋 추정 과정을 나타낸 도면,3 is a diagram illustrating a multi-stage frequency offset estimation process of Technique 3;

도 4는 AWGN 환경에 있어서 본 발명의 방법에 따라 구현된 SNR에 대한 세 기법의 MSE를 나타낸 그래프,4 is a graph showing the MSE of three techniques for SNR implemented according to the method of the present invention in an AWGN environment,

도 5는 레일레이 페이딩 채널 환경에 있어서 본 발명의 방법에 따라 구현된 SNR에 대한 세 기법의 MSE를 나타낸 그래프,5 is a graph showing the MSE of three techniques for SNR implemented according to the method of the present invention in a Rayleigh fading channel environment,

도 6은 세 기법의 주파수 옵셋 추정 범위를 나타낸 도면이다.6 shows a frequency offset estimation range of three techniques.

Claims (8)

Figure 112010066166167-pat00083
(여기서,
Figure 112010066166167-pat00084
, r1,n은 수신된 첫 번째 훈련심벌, N은 역 고속 푸리에 변환의 크기임)에 의해, 소수 주파수의 옵셋을 추정하고, 식
Figure 112010066166167-pat00085
Figure 112010066166167-pat00086
(여기서, R 1,k은 주파수 옵셋의 정수 부분을 추정하기 위해 채널을 통과하여 수신된 첫 번째 훈련 심벌의 고속 푸리에 변환된 신호, R 2,k는 두 번째 훈련 심벌의 고속 푸리에 변환된 신호,
Figure 112010066166167-pat00087
는 훈련심벌의 상관값이고,
Figure 112010066166167-pat00088
임)에 의해 정수 주파수 옵셋을 추정하는 기법 1과,
expression
Figure 112010066166167-pat00083
(here,
Figure 112010066166167-pat00084
where r 1, n is the first training symbol received and N is the magnitude of the inverse fast Fourier transform).
Figure 112010066166167-pat00085
And
Figure 112010066166167-pat00086
Where R 1, k is the fast Fourier transformed signal of the first training symbol received through the channel to estimate the integer portion of the frequency offset, R 2, k is the fast Fourier transformed signal of the second training symbol,
Figure 112010066166167-pat00087
Is the correlation of training symbols,
Figure 112010066166167-pat00088
Technique 1 for estimating integer frequency offset by
Figure 112010066166167-pat00089
(여기서,
Figure 112010066166167-pat00090
, I는 훈련심벌이 반복되는 횟수임)에 의해 H개의 주파수 옵셋 후보군
Figure 112010066166167-pat00091
을 이용하여 주파수 옵셋을 추정하는 기법 2 및,
expression
Figure 112010066166167-pat00089
(here,
Figure 112010066166167-pat00090
, I is a training symbol repeated a number of times Im) H of frequency offset by the candidate that
Figure 112010066166167-pat00091
A technique for estimating frequency offset using
Figure 112010066166167-pat00092
(여기서,
Figure 112010066166167-pat00093
는 소수 주파수 옵셋 추정치이고, qi 는 식
Figure 112010066166167-pat00094
와 같은 조건을 만족하는 정수, k는 OFDM 심벌의 부반송파 인덱스임)에 의해 순차적으로 주파수 옵셋을 추정하여 각 단계별로 정의된 주파수 옵셋 추정치의 후보 값을 산출하고, 최종 단계에서 하나의 주파수 옵셋 추정치
Figure 112010066166167-pat00095
을 결정하여 주파수 옵셋을 추정하는 기법 3에 대해, 각각 주파수 옵셋 추정 정확도를 분석하는 방법에 있어서,
expression
Figure 112010066166167-pat00092
(here,
Figure 112010066166167-pat00093
Is a fractional frequency offset estimate and q i is
Figure 112010066166167-pat00094
K is the subcarrier index of the OFDM symbol) to sequentially estimate the frequency offset to produce candidate values of the frequency offset estimates defined at each step, and at the final step, one frequency offset estimate.
Figure 112010066166167-pat00095
In Method 3 for estimating the frequency offset by determining the frequency offset, respectively, the method for analyzing the frequency offset estimation accuracy,
상기 방법이,This method, 주파수 옵셋을 추정하기 위한 모의 실험에 대한 OFDM 심벌을 생성하는 단계와;Generating an OFDM symbol for a simulation to estimate the frequency offset; 생성된 OFDM 심벌을 AWGN(덧셈꼴 백색 정규 잡음: additive white Gaussian noise) 환경 또는 레일레이 페이딩 채널에서 각각 전송시키는 단계;Transmitting the generated OFDM symbols in an AWGN (additive white Gaussian noise) environment or a Rayleigh fading channel, respectively; 정규화된 주파수 옵셋을 설정하는 단계 및;Setting a normalized frequency offset; 최적의 기법을 선택하기 위해 평균 제곱 오류 값(mean squear error: MSE)을 통한 각 기법의 주파수 옵셋 추정 정확도를 비교하는 단계를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법.Comparing the frequency offset estimation accuracy of each technique using mean squear error (MSE) to select the optimal technique, OFDM frequency offset estimation accuracy analysis using repeated training symbols Way.
제1항에 있어서, 상기 OFDM 심벌은, 표본간격이 0.2㎲, 부반송파의 개수가 1024개, 보호구간의 표본개수가 40개인 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법.The method of claim 1, wherein the OFDM symbol has a sample spacing of 0.2 ms, a number of subcarriers of 1024, and a number of samples of a guard interval of 40. 제1항에 있어서, 상기 레일레이 페이딩 채널은, 다중경로 개수가 25개, 다중경로 지연 길이 24 샘플, 다중경로 신호 파워
Figure 112010066166167-pat00096
(여기서, E는 신호의 파워, Ai는 다중경로 신호를 나타냄), 이동체의 속도 134km/h, 반송파 주파수 1GHz, 최대 도플러 주파수 125 Hz로 모델링되는 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법.
2. The method of claim 1, wherein the Rayleigh fading channel has a multipath number of 25, a multipath delay length of 24 samples, and a multipath signal power.
Figure 112010066166167-pat00096
(Where E is the signal power, A i is the multipath signal), the speed of the moving object is 134 km / h, the carrier frequency is 1 GHz, the maximum Doppler frequency is modeled at an OFDM frequency with repeated training symbols Offset estimation accuracy analysis method.
제1항에 있어서, 상기 정규화된 주파수 옵셋이 0.3인 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법.The method of claim 1, wherein the normalized frequency offset is 0.3. 제1항에 있어서, 상기 모의 실험이 다수 회 이루어지되, 상기 모의 실험의 횟수가 10000번인 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법.The method of claim 1, wherein the simulation is performed a plurality of times, and the number of simulations is 10,000 times. 제1항에 있어서, 상기 기법 1,2,3에 대한 주파수 옵셋 추정 정확도가 SNR(신호대 잡음비: signal-to-noise ratio)에 대한 각 기법의 MSE와, 각 기법의 주파수 옵셋 추정 범위 및, 각 기법의 구현 복잡도를 기초로 분석되는 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법.2. The method of claim 1, wherein the frequency offset estimation accuracy for the techniques 1,2,3 is determined by the MSE of each technique with respect to signal-to-noise ratio (SNR), the frequency offset estimation range of each technique, and Accuracy analysis method for OFDM frequency offset estimation using repeated training symbols characterized in that the analysis based on the implementation complexity of the technique. 제6항에 있어서, 상기 각 기법에 따른 주파수 옵셋 추정 범위가, 기법 1은 [-1, 1)을 갖고, 기법 2 및 3은 [-N/2, N/2)를 갖는 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법.7. The method of claim 6, wherein the frequency offset estimation range according to each technique is that technique 1 has [-1, 1) and techniques 2 and 3 have [-N / 2, N / 2). Accuracy Analysis Method for OFDM Frequency Offset Estimation Using Repeated Training Symbols. 제6항에 있어서, 상기 각 기법에 따른 구현 복잡도는, 기법 1에서의 곱셈기 개수 및 덧셈기 개수가 각각 N/2+1 및N/2이고, 기법 2에서의 곱셈기 개수 및 덧셈기 개수가 각각 H(N-mM+2)+3 및 H(N-mM)이며(여기서, M은 곱셈기 개수를 나타냄), 기법 3에서의 곱셈기 개수 및 덧셈기 개수가 각각 N/2i+i+2 및 N/2i인 것을 특징으로 하는 반복되는 훈련 심벌을 이용한 OFDM 주파수 옵셋 추정 정확도 분석방법.7. The method of claim 6, wherein the implementation complexity of each technique is that the number of multipliers and adders in technique 1 is N / 2 + 1 and N / 2, respectively, and the number of multipliers and adders in technique 2 is H ( N-mM + 2) +3 and H (N-mM), where M represents the number of multipliers, and the number of multipliers and adders in technique 3 are N / 2 i + i + 2 and N / 2, respectively. OFDM frequency offset estimation accuracy analysis method using a repeated training symbol, characterized in that i .
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