KR101094439B1 - 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 동기 획득 결과에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치를 사이클릭 프리픽스 방향으로 기 정의된 샘플 옵셋 크기만큼 이동시켜 고속 푸리에 변환을 수행한다.

따라서, 불완전한 동기 획득 에러로 인해 고속 푸리에 변환 시작 위치가 데이터 구간을 침범하지 못하게 한다.

고속 푸리에 변환(FFT), 옵셋, 사이클릭 프리픽스(CP)

Description

고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치 및 그 방법{Apparatus for setting up start point of Fast Fourier Transform and method thereof}

본 발명은 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT 성장동력기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-011-03, 과제명: 멀티홉 WiBro용 relay/mesh 통신 시스템 개발].

와이브로(WiBro) 시스템의 하향링크 PUSC(Partial Usage SubChannel) 채널에서 프레임 동기 오차가 발생하여 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하, 'FFT'라 통칭함) 시작 시점이 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 통칭함) 구간이 아닌 데이터 구간으로 지정되면 엄청난 성능 열화가 발생한다.

그러나 종래에는 이를 해결하기 위한 방안이 전혀 마련되어 있지 않다. 즉 이러한 프레임 동기 획득 에러에 대비하여 FFT 시작 시점을 CP 구간 쪽으로 몇 샘플 옵셋을 주어서 하는지에 대한 구체적인 방안이 마련되어 있지 않다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 프레임 동기 획득 에러를 최소화한 수신기를 구현하기 위한 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치가 제공된다. 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치에 따르면 동기 획득 결과에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치를 사이클릭 프리픽스 방향으로 기 정의된 샘플 옵셋 크기만큼 이동시키는 시작 위치 결정부; 및 상기 시작 위치 결정부가 이동시킨 고속 푸리에 변환 시작 위치를 입력받아 고속 푸리에 변환을 수행하는 고속 푸리에 변환부를 포함한다.

본 발명의 다른 한 실시예에 따르면, 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 방법이 제공된다. 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 방법에 따르면, 동기 획득 결과에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치를 사이클릭 프리픽스 방향으로 이동시킬 기 정의된 샘플 옵셋 크기를 결정하는 단계; 상기 고속 푸리에 변환 시작 위치가 결정되면, 결정된 상기 고속 푸리에 변환 시작 위치를 상기 기 정의된 샘플 옵셋 크기만큼 상기 사이클릭 프리픽스 방향으로 이동시키는 단계; 및 이동된 고속 푸리에 변환 시작 위치를 기점으로 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 수신단의 FFT 시작시점을 인위적으로 CP 구간 쪽으로 적당한 옵셋을 줌으로써 프레임동기획득 에러에 따른 강인한 수신기를 만들 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치 및 그 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치를 나타낸다.

도 1에 보인 바와 같이, FFT 시작 시점이 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하, 'FFT'라 통칭함) 시작 시점이 항상 d=0 이면 최상이지만, 이 FFT 시작 시점은 프레임 동기 획득 지점에 따라서 달라진다.

와이브로 시스템의 하향링크 수신부의 PUSC(Partial Usage SubChannel) 채널에서 프레임 동기 오차가 있을 때 간단한 채널 추정 방식인 LS(Least Square) 방식 및 선형보간법(Linear Interpolation)으로 채널 추정을 한 결과 프레임 동기 획득이 불안하여 오류가 생겼을 때 정확한 동기 지점보다 이 전에 동기를 획득하면 FFT 시작 시점이 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 통칭함) 구간 쪽으로 위치한다. 이 후에 동기를 획득하면 FFT 시작 시점이 데이터(Data) 구간에 위치한다.

만약, FFT 시작 시점이 Data 구간에 위치(d= +1 ~ +10) 하게 되면 ICI (Inter Carrier Interference)로 인하여 성능이 아주 열화된다.

반면 CP 구간에 위치하면 이론적으로는 괜찮지만 실제 와이브로 시스템에서의 구현은 속도 문제로 인해 채널 추정 방법을 불완전한 방법인 LS(Least Square) 방법을 사용하고 있어서 FFT 시작 지점에 따라서 도 2 및 도 3과 같이 차이가 난다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 QPSK 에서의 성능 그래프를 나타내며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 16QAM 에서의 성능 그래프를 나타낸다. 이때, 가로축은 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 통칭함)로서 비트에너지(Eb)와 No(Noise)의 비 값을 나타내고, 세로축은 비트에러율(Bit Error Ration)을 나타낸다.

먼저, 도 2에 따르면 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)에서는 d=-15 샘 플까지는 성능열화의 차이가 0.2dB 이하로 미미하다.

또한, 도 3에 따르면, 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)에서는 d=-10 샘플까지가 성능열화가 차이가 미미하다.

이와 같이, CP 구간 쪽으로 어느 정도의 옵셋이 생기는 프레임 동기 획득 오차가 발생해도 시스템 성능에 영향을 거의 미치지 않는지를 시뮬레이션으로 확인하였다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치의 이동을 나타낸다.

도 4에 따르면, FFT 시작 시점을 인위적으로 CP 구간 쪽으로 적당한 옵셋만큼 주어 FFT 시작 시점을 이동시킨다. 이렇게 하면 프레임 동기 오차가 생겨서 FFT 시작시점이 CP 구간이 아닌 데이터 구간으로 지정되면 엄청난 성능열화가 생기는 것을 대비할 수 있다.

여기서, 적당한 옵셋의 범위는 도 2, 도 3의 시뮬레이션 결과를 토대로 정하는데, 본 발명의 실시예에 따르면 FFT 시작지점으로부터 5 ~ 10 샘플정도 CP구간으로 옵셋을 주는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 5에 따르면, 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치는 수신부(100), 고속 푸리에 변환부(200) 및 시작 위치 결정부(300)를 포함한다.

수신부(100)가 신호를 수신하여 전달하면 고속 푸리에 변환부(200)는 시작 위치 결정부(300)가 결정한 위치에서 FFT를 수행한다.

시작 위치 결정부(300)는 도 4에 보인 바와 같이, FFT 시작 위치를 결정한다. 즉 동기 획득 결과에 따른 FFT 시작지점으로부터 5 ~ 10 샘플 정도 CP구간으로 옵셋을 주어 FFT 시작 위치를 결정한다. 따라서, 불완전한 동기획득 에러로부터 FFT 시작시점이 데이터 구간으로 침범하는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 방법을 나타낸 순서도이다.

도 6에 따르면, 시작 위치 결정부(도 5의 300)는 도 2, 도 3의 여러 샘플들을 시뮬레이션한 값을 토대로 d=0인 샘플과 0.2~0.5dB 이내의 SNR 차이를 가지는 샘플들로 샘플 그룹을 선정한다(S101).

시작 위치 결정부(300)는 S101 단계에서 선정한 샘플 그룹들을 토대로 CP 구간으의 샘플 옵셋 값을 설정한다(S103). 실시예에 따르면, d=5~10 샘플 옵셋을 주는 것이 바람직하다.

이후, 수신부(100)를 통해 신호가 수신되면 시작 위치 결정부(300)는 동기 획득 결과에 따른 FFT 시작 위치를 S103 단계에서 설정한 샘플 옵셋만큼 이동시킨다(S107).

고속 푸리에 변환부(200)는 시작 위치 결정부(300)가 S107 단계에서 결정한 FFT 시작 위치를 전달받아 FFT 변환을 수행한다(S109).

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 QPSK 에서의 성능 그래프를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 16QAM 에서의 성능 그래프를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치의 이동을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고속 푸리에 변환 방법을 나타낸 순서도이다.

Claims (6)

1. 신호 대 잡음비의 값을 이용하여 샘플 옵셋 크기를 결정하고, 동기 획득 결과에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치를 사이클릭 프리픽스 방향으로 상기 샘플 옵셋 크기만큼 이동시키는 시작 위치 결정부; 및

   상기 시작 위치 결정부가 이동시킨 고속 푸리에 변환 시작 위치를 입력받아 고속 푸리에 변환을 수행하는 고속 푸리에 변환부

   를 포함하는 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 시작 위치 결정부는,

   기 정의된 특정 데시벨(dB) 구간의 신호 대 잡음비 값을 가지는 복수의 샘플들을 선정하고, 상기 복수의 샘플들로 구성된 샘플 구간을 상기 기 정의된 샘플 옵셋 크기로 결정하는 것을 특징으로 하는 고속 푸리에 변환 시작 위치 설정 장치.
4. 동기 획득 결과에 따른 고속 푸리에 변환 시작 위치를 사이클릭 프리픽스 방향으로 이동시킬 기 정의된 샘플 옵셋 크기를 신호 대 잡음비의 값을 이용하여 결정하는 단계;

   상기 고속 푸리에 변환 시작 위치가 결정되면, 결정된 상기 고속 푸리에 변환 시작 위치를 상기 기 정의된 샘플 옵셋 크기만큼 상기 사이클릭 프리픽스 방향으로 이동시키는 단계; 및

   이동된 고속 푸리에 변환 시작 위치를 기점으로 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계

   를 포함하는 고속 푸리에 변환 방법.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   기 정의된 특정 데시벨(dB) 구간의 신호 대 잡음비 값을 가지는 복수의 샘플들을 선정하는 단계; 및

   선정된 상기 복수의 샘플들로 구성된 샘플 구간을 상기 사이클릭 프리픽스 구간의 샘플 옵셋 크기로 설정하는 단계

   를 포함하는 고속 푸리에 변환 방법.

Images