KR101023593B1 - 오에프디엠 기반 디지털 비디오 방송 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법 - Google Patents

오에프디엠 기반 디지털 비디오 방송 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101023593B1
KR101023593B1 KR1020090026539A KR20090026539A KR101023593B1 KR 101023593 B1 KR101023593 B1 KR 101023593B1 KR 1020090026539 A KR1020090026539 A KR 1020090026539A KR 20090026539 A KR20090026539 A KR 20090026539A KR 101023593 B1 KR101023593 B1 KR 101023593B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency offset
pilot
estimating
ofdm
prime
Prior art date
Application number
KR1020090026539A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100108072A (ko
Inventor
송정한
정다해
이영포
이명수
윤석호
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020090026539A priority Critical patent/KR101023593B1/ko
Publication of KR20100108072A publication Critical patent/KR20100108072A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101023593B1 publication Critical patent/KR101023593B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/391—Modelling the propagation channel
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2689—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
    • H04L27/2695—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with channel estimation, e.g. determination of delay spread, derivative or peak tracking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/06—Testing, supervising or monitoring using simulated traffic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법은, 연속 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 1과, 분산 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 2 및, 연속 파일럿과 분산 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 3에 대해, 각각 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 방법에 있어서, 상기 방법이, 소수배 주파수 옵셋을 추정하기 위한 모의 실험에 대한 OFDM 심벌을 생성하는 단계와; 생성된 OFDM 심벌을 AWGN(덧셈꼴 백색 정규 잡음: additive white Gaussian noise) 환경과 다중 경로 레일리 채널 환경에서 각각 전송시키는 단계; 소수배 주파수 옵셋을 설정하는 단계 및; 최적의 기법을 선택하기 위해, 설정된 소수배 주파수 옵셋과 실제 기법을 이용해서 추정한 소수배 주파수 옵셋 값과의 차이를 나타내는 SNR(신호대 잡음비: signal to noise ratio)에 대한 MSE(평균제곱오차: mean squared error) 및, 상기 각 기법에 따른 소수배 주파수 옵셋 추정 범위를 토대로 소수배 주파수 옵셋 추정의 성능을 비교하는 단계를 갖추어 이루어진다.

Description

오에프디엠 기반 디지털 비디오 방송 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법{A Method for Estimating Pilot Aided Fractional Frequency Offset for DVB systems Based on OFDM}
본 발명은 소수배 주파수 옵셋 추정 방법에 관한 것으로, 특히 OFDM 시스템을 기반으로 하는 DVB 시스템에서 파일럿을 이용하여 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 세 가지 기법의 성능을 각각 덧셈꼴 백색 정규 잡음(AWGN) 환경과 다중 경로 레일리(multipath Rayleigh) 채널 환경에서 분석하도록 된 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 시스템은 주파수 이용효율이 높고, 다중 경로 페이딩 및 임펄스 잡음 채널 환경에서 효율적인 전송이 가능한 장점으로 인해 널리 이용되고 있으며, 무선 구내 지역 네트워크(wireless local area networks: WLAN's) 및 디지털 비디오 방송(digital video broadcasting: DVB)과 디지털 오디오 방송(digital audio broadcasting: DAB)의 표준으로 사용되고 있다(참고문헌 1 및 2 참조).
그러나, OFDM 시스템의 성능은 송수신단에 위치한 발진기 불일치 및 송수신단의 이동에 따른 도플러 주파수에 의해 발생되는 주파수 옵셋에 의해 많은 영향을 받는 단점이 있다.
한편, 주파수 옵셋은 부반송파 간격으로 정규화된 후, 그 크기에 따라 정수배 주파수 옵셋과 소수배 주파수 옵셋으로 나눌 수 있다.
여기서, 정수배 주파수 옵셋은 수신단에서 고속 푸리에 변환(Fast Fourier transform: FFT)을 통해 복조된 OFDM 심벌의 부반송파 색인의 순환 이동을 초래하고, 소수배 주파수 옵셋은 부반송파 간 간섭(intercarrier interference: ICI)을 일으킨다(참고문헌 3 및 4 참조).
이는 OFDM 시스템의 성능 저하를 초래하기 때문에 수신단에서 데이터 복조 전에 반드시 추정되고 보상되어야 한다.
참 고 문 헌
[1] M. Morelli, A. N. D'Andrea, and U. Mengali, "Frequency ambiguity resolution in OFDM systems," IEEE Commun. Letters, vol. 4, pp. 134-136, Apr. 2000.
[2] E.-S. Shim, S.-T. Kim, H.-K. Song, and Y.-H. You, "OFDM carrier frequency offset estimation methods with improved performance," IEEE Trans. Broadcasting, vol. 53, pp. 567-573, June 2007.
[3] P. H. Moose, "A technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction," IEEE Trans. Commun., vol. 42, pp. 2908-2914, Oct. 1994.
[4] J.-J. van de Beek, M. Sandell, and P. O. Borjesson, "ML estimation of time and frequency offset in OFDM systems," IEEE Trans. Signal Processing, vol. 45, pp. 1800-1805, July 1997.
[5] ETSI ETS 300 744, "Digital video broadcasting (DVB): frame structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television (DVB-T)," ETSI, Tech. Rep., Mar. 1997.
[6] M. Li and W. Zhang, "A novel method of carrier frequency offset estimation for OFDM systems," IEEE Trans. Consumer Electronics, vol. 49, pp. 965-972, Nov. 2003.
[7] P. Liu, B.-B. Li, Z.-Y. Lu, and F.-K. Gong, "A new frequency synchronization scheme for OFDM," IEEE Trans. Consumer Electronics, vol. 50, pp. 823-828, Aug. 2004.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, OFDM 시스템을 기반으로 하는 DVB 시스템에서 파일럿을 이용하여 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 세 가지 기법의 성능을 각각 덧셈꼴 백색 정규 잡음(additive white Gaussian noise: AWGN) 환경과 다중 경로 레일리(multipath Rayleigh) 채널 환경에서 분석하도록 된 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법은,
식
Figure 112010066167641-pat00036
(여기서, N은 역 푸리에 변환의 크기, Ns는 보호구간을 포함하는 OFDM 심벌의 길이, arg(x)는 x의 위상 값, C는 연속 파일럿 색인의 집합, xl,k는 연속하여 수신된 l번째와 l-1번째 OFDM 심벌에서의 연속파일럿의 상관값을 나타냄)에 의해, 연속 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 1과,
식
Figure 112010066167641-pat00037
(여기서, Q는 분산 파일럿의 총 개수, xl,Sl,n은 연속하여 수신된 l번째와 l-1번째 OFDM 심벌에서의 분산 파일럿의 상관값을 나타냄)에 의해, 분산 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 2 및,
식
Figure 112010066167641-pat00038
(여기서, bk 는 OFDM 심벌 내에 있는 k번째 파일럿의 색인, xl,bk는 수신된 l번째와 l+4번째 OFDM 심벌에서의 연속 파일럿과 분산 파일럿의 상관값을 나타냄)에 의해, 연속 파일럿과 분산 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 3에 대해, 각각 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 방법에 있어서,
상기 방법이,
소수배 주파수 옵셋을 추정하기 위한 모의 실험에 대한 OFDM 심벌을 생성하는 단계와;
생성된 OFDM 심벌을 AWGN(덧셈꼴 백색 정규 잡음: additive white Gaussian noise) 환경과 다중 경로 레일리 채널 환경에서 각각 전송시키는 단계;
소수배 주파수 옵셋을 설정하는 단계 및;
최적의 기법을 선택하기 위해, 설정된 소수배 주파수 옵셋과 실제 기법을 이용해서 추정한 소수배 주파수 옵셋 값과의 차이를 나타내는 SNR(신호대 잡음비: signal to noise ratio)에 대한 MSE(평균제곱오차: mean squared error) 및, 상기 각 기법에 따른 소수배 주파수 옵셋 추정 범위를 토대로 소수배 주파수 옵셋 추정의 성능을 비교하는 단계를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 OFDM 심벌은, 2K 모드 DVB 시스템을 사용하고, 신호는 QPSK 방식으로 생성하며, IFFT의 크기는 2048, 보호구간의 길이는 128샘플인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 다중 경로 레일리 채널은, 도플러 주파수가 300㎐, 다중 경로의 수는 6개로 하고, 상기 다중 경로가 각각 0샘플, 10샘플, 20샘플, 30샘플, 40샘플, 50샘플씩 지연되며, 각 경로의 전력이 지수적으로 감소하도록 된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 소수배 주파수 옵셋이 0.1인 것을 특징으로 한 다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 각 기법에 따른 소수배 주파수 옵셋 추정 범위가, 기법 1 및 2는 -N/2Ns∼N/2Ns의 범위이고, 기법 3은 -N/8Ns∼N/8Ns의 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 기법들의 각각의 성능을 비교하고, 그 성능 비교 결과를 기초로 효율적인 주파수 옵셋을 추정해서 시스템의 상황에 맞는 적절한 기법을 선택할 수 있게 된다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, OFDM 시스템의 신호 모형에 대해 설명한다,
DVB 시스템은 부반송파의 개수에 의해 2K 모드와 8K 모드로 나눌 수 있다. 본 발명에서는 2048개의 부반송파 중 데이터 및 파일럿을 전송하는데 1705개의 부반송파를 사용하는 2K 모드 DVB 시스템을 고려한다. 총 N개의 부반송파 중 2k+1개의 부반송파를 데이터 및 파일럿을 전송하는데 사용하는 OFDM 시스템에서, l번째 OFDM 심벌의 n번째 샘플 s l,n 은 다음의 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009018689410-pat00004
(1)
여기서, k는 부반송파 색인이고, N은 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier transform: IFFT)의 크기를 나타내고, a l,k 는 l번째 OFDM 심벌의 k번째 부반송파를 통해 전송되는 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying: QPSK) 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation: QAM) 신호를 나타낸다.
채널을 통과한 후, 수신된 l번째 OFDM 심벌의 n번째 샘플은 다음의 식 (2)와 같다.
Figure 112009018689410-pat00005
(2)
여기서, N s 는 보호구간을 포함하는 OFDM 심벌의 길이를 의미하고, H l,k 는 l번째 OFDM 심벌의 k번째 샘플에서의 채널 임펄스 응답을 의미하며, w l,n 은 평균이 0인 복소 AWGN을 각각 의미한다. 그리고,
Figure 112009018689410-pat00006
와
Figure 112009018689410-pat00007
는 부반송파 간격으로 정규화된 정수배 주파수 옵셋과 소수배 주파수 옵셋을 각각 의미한다.
본 발명에서는 수신단에서 정수배 주파수 옵셋이 소수배 주파수 옵셋을 추정 하기 전에 완벽하게 추정되고 보상되었다고 가정한다. 그리고, 고속 푸리에 변환 이후, l번째 OFDM 심벌의 k번째 샘플은 다음의 식 (3)과 같다.
Figure 112009018689410-pat00008
(3)
여기서,
Figure 112009018689410-pat00009
이며, W l,k 는 잡음을 의미한다.
도 2는 2K 모드 DVB 시스템에서 송신단과 수신단이 서로 그 위치와 크기를 알고 있는 연속 파일럿(continual pilots: CPs) 및 분산 파일럿(scattered pilots: SPs)의 위치 패턴을 나타낸다.
하나의 OFDM 심벌에 연속 파일럿은 45개, 분산 파일럿은 142개 또는 143개가 삽입되며, 연속 파일럿은 모든 OFDM 심벌에서 동일한 색인에 위치한다. 그리고, 하나의 OFDM 심벌에서 분산 파일럿은 12개의 부반송파마다 삽입되고, 분산 파일럿의 패턴은 4개의 OFDM 심벌을 주기로 반복된다. 파일럿의 크기는 +4/3 또는 -4/3이고, 그 값은 의사 랜덤 이진 수열(pseudo random binary sequence: PRBS)에 의해 결정되며, OFDM 심벌의 동일한 색인에 위치한 파일럿의 크기는 서로 같다. 한편, Kmin과 Kmax는 각각 데이터와 파일럿을 전송하는 부반송파의 가장 작은 색인과 가장 큰 색인을 각각 나타낸다(참고문헌 5 참조).
이어, 기법 1,2,3에 따른 소수배 주파수 옵셋 추정 기법을 설명한다.
기법 1: 연속 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 기법(참고문헌 6 참조)
기법 1은 연속하여 수신된 두 개의 OFDM 심벌 내 동일한 색인에 위치한 연속 파일럿을 이용하여 소수배 주파수 옵셋을 추정한다. 연속하여 수신된 l번째와 l-1번째 OFDM 심벌에서 연속 파일럿의 상관 값은 다음의 식 (4)와 같다.
Figure 112009018689410-pat00010
(4)
여기서, β 2은 전달되는 연속 파일럿의 전력을 나타내고,
Figure 112009018689410-pat00011
는 잡음을 나타낸다. 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기본적인 개념은 연속하는 두 OFDM 심벌에서의 연속 파일럿 간 상관값의 위상 회전을 추정하고, 이로부터 다음의 식 (5)와 같이 소수배 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
Figure 112009018689410-pat00012
(5)
arg(x)는 x의 위상 값이며, C는 연속 파일럿 색인의 집합을 나타낸다. 기법 1의 소수배 주파수 옵셋 추정 범위는
Figure 112009018689410-pat00013
이며, 보호구간의 길이가 OFDM 심벌의 1/16인 경우, 추정 범위는
Figure 112009018689410-pat00014
이다.
기법 2: 분산 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 기법(참고문헌 6 참조)
기법 2는 연속하여 수신된 두 OFDM 심벌에 위치한 분산 파일럿을 이용하여 소수배 주파수 옵셋을 추정한다. DVB 시스템에서 4개의 OFDM 심벌을 주기로 분산 파일럿 패턴이 반복되고, 하나의 OFDM 심벌 내에서는 12개의 부반송파마다 분산 파일럿이 위치한다. 분산 파일럿의 이러한 특징을 이용하여 소수배 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
4종류의 분산 파일럿은
Figure 112009018689410-pat00015
으로 표시할 수 있고,
Figure 112009018689410-pat00016
는 4진 덧셈 모듈로 연산을 나타낸다. 수신된 OFDM 심벌의 분산 파일럿 패턴을 수신단에서 알고 있다고 가정하면, 분산 파일럿을 이용하여 다음의 식 (6)과 같이 상관값을 계산할 수 있다.
Figure 112009018689410-pat00017
(6)
S l,n 은 l번째 수신된 OFDM 심벌의 n번째 분산 파일럿의 색인을 의미하고,
Figure 112009018689410-pat00018
은 m번째 분산 파일럿의 패턴 중에서 n번째 분산 파일럿의 색인을 의미하며,
Figure 112009018689410-pat00019
은 잡음을 각각 의미한다. 식 (6)에서 구한 상관 값으로부터 위상 회전을 추정하고, 이로부터 다음의 식 (7)과 같이 소수배 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
Figure 112009018689410-pat00020
(7)
Q는 분산 파일럿의 총 개수를 의미한다. 기법 2의 소수배 주파수 옵셋 추정 범위는
Figure 112009018689410-pat00021
이며, 보호구간의 길이가 OFDM 심벌의 1/16인 경우
Figure 112009018689410-pat00022
으로 기법 1의 소수배 주파수 옵셋 추정 범위와 같다.
기법 3: 연속 파일럿과 분산 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 기법(참고문헌 7 참조)
DVB 시스템에서 연속 파일럿과 분산 파일럿은 4개 OFDM 심벌을 주기로 반복되는 패턴을 지닌다. 기법 3은 4개의 OFDM 심벌 만큼 떨어져 있는 파일럿의 이러한 특징을 이용한다. 즉, 기법 3에서는 OFDM 심벌에 있는 모든 연속 파일럿과 분산 파일럿을 사용하여 다음의 식 (8)과 같이 상관값을 계산할 수 있고, 다음의 식 (9)와 같이 소수배 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
Figure 112009018689410-pat00023
(8)
b k 는 OFDM 심벌 내에 있는 k번째 파일럿의 색인을 나타내고,
Figure 112009018689410-pat00024
는 l번째 OFDM 심벌의 b k 번째 샘플을 나타낸다.
Figure 112009018689410-pat00025
(9)
기법 3은 기법 1, 2와 동일하게 파일럿 상관 값의 위상 회전을 추정하여, 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법이다. 기법 3의 소수배 주파수 옵셋 추정 범위는
Figure 112009018689410-pat00026
이며, 보호구간의 길이가 OFDM 심벌의 1/16인 경우
Figure 112009018689410-pat00027
로 기법 1과 2의 소수배 주파수 옵셋 추정 범위의 1/4이다.
도 1은 본 발명에 따른 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법을 수행하기 위한 개요도로서, 상기한 세 가지의 소수배 주파수 옵셋 추정 기법에 대해 각각의 성능을 비교 및 분석하고, 이 비교 및 분석의 결과를 토대로 시스템의 상황에 맞는 최적의 기법을 선택할 수 있도록 되는 것이 다.
즉, 먼저 소수배 주파수 옵셋을 추정하기 위한 모의 실험에 대한 OFDM 심벌을 생성하고, 생성된 OFDM 심벌을 AWGN 환경과 다중 경로 레일리 채널 환경에서 각각 전송시킨다, 이어, 소수배 주파수 옵셋 값을 설정하고, 설정된 소수배 주파수 옵셋 값과 실제 기법을 이용해서 추정한 소수배 주파수 옵셋 값과의 차이를 나타내는 MSE를 통해 소수배 주파수 옵셋 추정의 성능을 비교해서 최적의 기법을 선택하게 된다.
본 발명은 상기한 세 가지 소수배 주파수 옵셋 추정 기법들의 성능 분석을 위해, 덧셈꼴 백색 정규 잡음 환경(additive white Gaussian noise: AWGN) 환경과, 다중 경로 레일리(multipath Rayleigh) 채널 환경에서 모의실험을 하고, 동일한 조건에서 신호대잡음비(signal to noise ratio: SNR)에 따른 평균제곱오차(mean squared error: MSE)를 비교한다.
먼저, 소수배 주파수 옵셋을 추정하기 위해서 모의 실험 환경에 맞는 OFDM 심벌을 생성하되, 2K 모드 DVB 시스템을 사용하고, 신호는 QPSK 방식으로 생성하며, IFFT의 크기는 2048, 보호구간의 길이는 128샘플인 OFDM 심벌을 생성한다.
이와 같이 생성된 OFDM 심벌을 AWGN 환경과 다중 경로 레일리 채널 환경에서 각각 전송시킨다. 여기서, 다중 경로 레일리 채널 환경에 있어서 도플러 주파수는 300㎐, 다중 경로의 수는 6개로 하였다. 그리고, 다중 경로는 각각 0샘플, 10샘플, 20샘플, 30샘플, 40샘플, 50샘플씩 지연되고, 각 경로의 전력은 지수적으로 감소하는 특성을 지닌다.
그리고, 소수배 주파수 옵셋은 0.1로 설정하고, 상기한 세 가지 기법들을 이용해서 전송한 OFDM 심벌들의 소수배 주파수 옵셋을 추정한다.
이어, 설정된 소수배 주파수 옵셋과 실제 기법을 이용해서 추정한 소수배 주파수 옵셋 값과의 차이를 나타내는 MSE를 통해 추정의 성능을 비교한다.
세 가지 기법의 주파수 옵셋 추정에 대한 성능은 도 3 및 도 4와 같이 비교할 수 있다.
도 3은 AWGN 환경에 있어서 본 발명의 방법에 따라 구현된 SNR에 대한 세 기법의 MSE를 나타낸 그래프로서, AWGN 환경에서 세 가지 기법의 성능을 분석해 보았을 때 모든 연속 파일럿과 분산 파일럿을 사용한 기법 3의 소수배 주파수 옵셋 추정 성능이 기법 1과 2에 비해 우수함을 확인할 수 있다. 이는 소수 주파수 옵셋 추정시 많은 파일럿을 사용할수록 상관값의 크기가 커지고 추정 성능이 향상되기 때문이다.
도 4는 다중 경로 레일리 채널 환경에 있어서 본 발명의 방법에 따라 구현된 SNR에 대한 세 기법의 MSE를 나타낸 그래프로서, 다중 경로 레일리 채널 환경에서는 도 4에 도시된 바와 같이 낮은 SNR에서의 성능은 모든 연속 파일럿과 분산 파일럿을 사용한 기법 3이 가장 우수하지만, SNR이 증가할수록 기법 3은 채널의 영향을 많이 받기 때문에, 다른 기법들에 비해 성능이 떨어짐을 알 수 있다. 이에 비해, 기법 1과 기법 2는 연속하는 두 심벌을 이용하기 때문에 기법 3에 비해 채널의 영향을 적게 받아 SNR이 증가함에 따라 기법 3에 비해 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 세 기법의 주파수 옵셋 추정 범위를 나타낸 도면으로, 세 가지 기법의 주파수 옵셋 추정 범위에 대한 비교가 가능하다.
기법 1 및 2는 -N/2Ns∼N/2Ns까지의 범위에 걸쳐 소수배 주파수 옵셋을 추정할 수 있고, 기법 3은 -N/8Ns∼N/8Ns까지의 범위에 걸쳐 소수배 주파수 옵셋을 추정할 수 있음을 알 수가 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면 AWGN 환경에서는 가장 많은 파일럿을 사용하는 기법 3의 성능이 가장 우수함을 알 수가 있다. 그리고, 다중 경로 레일리 채널 환경의 낮은 SNR에서는 기법 3의 소수배 주파수 옵셋 추정 성능이 우수하지만, SNR이 증가할수록 기법 2의 소수배 주파수 옵셋 추정 성능이 다른 기법들에 비해 우수함을 알 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법을 수행하기 위한 개요도,
도 2는 2K 모드 DVB 시스템에서 송신단과 수신단이 서로 그 위치와 크기를 알고 있는 연속 파일럿(continual pilots: CPs) 및 분산 파일럿(scattered pilots: SPs)의 위치 패턴을 나타낸 도면,
도 3은 AWGN 환경에 있어서 본 발명의 방법에 따라 구현된 SNR에 대한 세 기법의 MSE를 나타낸 그래프,
도 4는 다중 경로 레일리 채널 환경에 있어서 본 발명의 방법에 따라 구현된 SNR에 대한 세 기법의 MSE를 나타낸 그래프,
도 5는 세 기법의 주파수 옵셋 추정 범위를 나타낸 도면이다.

Claims (5)

  1. 식
    Figure 112010066167641-pat00039
    (여기서, N은 역 푸리에 변환의 크기, Ns는 보호구간을 포함하는 OFDM 심벌의 길이, arg(x)는 x의 위상 값, C는 연속 파일럿 색인의 집합, xl,k는 연속하여 수신된 l번째와 l-1번째 OFDM 심벌에서의 연속파일럿의 상관값을 나타냄)에 의해, 연속 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 1과,
    식
    Figure 112010066167641-pat00040
    (여기서, Q는 분산 파일럿의 총 개수, xl,Sl,n은 연속하여 수신된 l번째와 l-1번째 OFDM 심벌에서의 분산 파일럿의 상관값을 나타냄)에 의해, 분산 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 2 및,
    식
    Figure 112010066167641-pat00041
    (여기서, bk 는 OFDM 심벌 내에 있는 k번째 파일럿의 색인, xl,bk는 수신된 l번째와 l+4번째 OFDM 심벌에서의 연속 파일럿과 분산 파일럿의 상관값을 나타냄)에 의해, 연속 파일럿과 분산 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 기법 3에 대해, 각각 소수배 주파수 옵셋을 추정하는 방법에 있어서,
    상기 방법이,
    소수배 주파수 옵셋을 추정하기 위한 모의 실험에 대한 OFDM 심벌을 생성하는 단계와;
    생성된 OFDM 심벌을 AWGN(덧셈꼴 백색 정규 잡음: additive white Gaussian noise) 환경과 다중 경로 레일리 채널 환경에서 각각 전송시키는 단계;
    소수배 주파수 옵셋을 설정하는 단계 및;
    최적의 기법을 선택하기 위해, 설정된 소수배 주파수 옵셋과 실제 기법을 이용해서 추정한 소수배 주파수 옵셋 값과의 차이를 나타내는 SNR(신호대 잡음비: signal to noise ratio)에 대한 MSE(평균제곱오차: mean squared error) 및, 상기 각 기법에 따른 소수배 주파수 옵셋 추정 범위를 토대로 소수배 주파수 옵셋 추정의 성능을 비교하는 단계를 갖추어 이루어진 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 OFDM 심벌은, 2K 모드 DVB 시스템을 사용하고, 신호는 QPSK 방식으로 생성하며, IFFT의 크기는 2048, 보호구간의 길이는 128샘플인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다중 경로 레일리 채널은, 도플러 주파수가 300㎐, 다중 경로의 수는 6개로 하고, 상기 다중 경로가 각각 0샘플, 10샘플, 20샘플, 30샘플, 40샘플, 50샘플씩 지연되며, 각 경로의 전력이 지수적으로 감소하도록 된 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소수배 주파수 옵셋이 0.1인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 각 기법에 따른 소수배 주파수 옵셋 추정 범위가, 기법 1 및 2는 -N/2Ns∼N/2Ns의 범위이고, 기법 3은 -N/8Ns∼N/8Ns의 범위인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 DVB 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법.
KR1020090026539A 2009-03-27 2009-03-27 오에프디엠 기반 디지털 비디오 방송 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법 KR101023593B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090026539A KR101023593B1 (ko) 2009-03-27 2009-03-27 오에프디엠 기반 디지털 비디오 방송 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090026539A KR101023593B1 (ko) 2009-03-27 2009-03-27 오에프디엠 기반 디지털 비디오 방송 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100108072A KR20100108072A (ko) 2010-10-06
KR101023593B1 true KR101023593B1 (ko) 2011-03-21

Family

ID=43129700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090026539A KR101023593B1 (ko) 2009-03-27 2009-03-27 오에프디엠 기반 디지털 비디오 방송 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101023593B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111342917A (zh) * 2020-02-27 2020-06-26 咪咕文化科技有限公司 信干噪比评估方法及多媒体广播组播方法、电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030042377A (ko) * 2001-11-22 2003-05-28 에스케이 텔레콤주식회사 직교 주파수 분할 다중화 신호의 주파수 오프셋 추정 장치및 그 방법
JP2008136162A (ja) * 2006-10-31 2008-06-12 Oki Electric Ind Co Ltd 周波数オフセット検出器とｏｆｄｍシンボル検出器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030042377A (ko) * 2001-11-22 2003-05-28 에스케이 텔레콤주식회사 직교 주파수 분할 다중화 신호의 주파수 오프셋 추정 장치및 그 방법
JP2008136162A (ja) * 2006-10-31 2008-06-12 Oki Electric Ind Co Ltd 周波数オフセット検出器とｏｆｄｍシンボル検出器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100108072A (ko) 2010-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Morelli et al. Frequency ambiguity resolution in OFDM systems
Awoseyila et al. Robust time-domain timing and frequency synchronization for OFDM systems
Nishad et al. Carrier frequency offset estimation in OFDM systems
Lee et al. SNR analysis of OFDM systems in the presence of carrier frequency offset for fading channels
Filippi et al. OFDM symbol synchronization using frequency domain pilots in time domain
Toumpakaris et al. Estimation of integer carrier frequency offset in OFDM systems based on the maximum likelihood principle
Baek et al. Effective symbol timing recovery based on pilot-aided channel estimation for MISO transmission mode of DVB-T2 system
Shim et al. OFDM carrier frequency offset estimation methods with improved performance
KR101023593B1 (ko) 오에프디엠 기반 디지털 비디오 방송 시스템에서 파일럿을 이용한 소수배 주파수 옵셋 추정 방법
Baek et al. Improved CIR-based receiver design for DVB-T2 system in large delay spread channels: Synchronization and equalization
KR101042737B1 (ko) 오에프디엠 시스템에서 파일럿 상관값 기반 시간 옵셋에 강인한 정수 주파수 옵셋 추정 방법 및 장치
EP2245814B1 (en) Frame timing and carrier frequency recovery for frequency selective signals
KR101042836B1 (ko) 오에프디엠 시스템에서 동일한 샘플 거리만큼 떨어진 파일럿들의 조합을 이용한 주파수 동기화 방법 및 장치
KR101023563B1 (ko) 반복되는 훈련 심벌을 이용한 오에프디엠 주파수 옵셋 추정정확도 분석방법
KR20090131543A (ko) 직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 차동 결합을 이용한정수 주파수 옵셋 추정 방법 및 그 장치
Zhang et al. A robust timing and frequency synchronization scheme for DVB-T2 system
Shim et al. Synchronization receiver for OFDM-based FM broadcasting systems
KR101262560B1 (ko) 오에프디엠 시스템에서 반복되는 훈련 심벌을 이용하는 주파수 옵셋 추정 방법
You et al. Multiplication-free estimation of integer frequency offset for OFDM-based DRM systems
Akbar et al. Performance analysis of carrier frequency offset estimation techniques for OFDM systems
Shim et al. Pilot subset partitioning based integer frequency offset estimation for OFDM systems with cyclic delay diversity
Rathkanthiwar et al. Methods of frequency offset estimation in OFDM based system
Mehra et al. Various techniques for frequency offset estimation in OFDM system: A survey
KR101450393B1 (ko) Ｏｆｄｍ 타이밍 오프셋 추정방법 및 추정시스템
Lee et al. Decision feedback differential detection with postdetection diversity reception for DPSK/OFDM systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150115

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee