KR101226493B1 - Receiver noise whitering using repeat signal - Google Patents

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KR101226493B1
KR101226493B1 KR1020110013157A KR20110013157A KR101226493B1 KR 101226493 B1 KR101226493 B1 KR 101226493B1 KR 1020110013157 A KR1020110013157 A KR 1020110013157A KR 20110013157 A KR20110013157 A KR 20110013157A KR 101226493 B1 KR101226493 B1 KR 101226493B1
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황용승
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Abstract

본 발명은 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기가 개시된다. 일 실시 예에서, 수신되는 유효신호 내 일정 신호간격을 갖는 반복신호를 이용하여 원시 노이즈 신호를 검출하고 이를 출력하는 노이즈 신호 검출부; 및 상기 노이즈 신호 검출부에 의해 출력되는 원시 노이즈 신호를 이용하여 노이즈 추정치를 추정하고, 추정된 노이즈를 이용하여 예측 필터 계수를 계산하며, 계산된 예측 필터 계수를 이용하여 감쇄된 노이즈 신호를 출력하는 노이즈 예측 추정 필터를 포함하는 것으로, 수신기에 의해 신호 검출을 용이하게 하기 위해 반복적으로 전송되는 반복신호를 포함하는 유효신호를 통해 예측 필터 계수를 계산하고, 계산된 예측 필터 계수 이용하여 수신된 유효신호를 필터링하여 노이즈 백색화를 수행하는 것입니다. The present invention discloses a noise whitening receiver using a repetitive signal. In one embodiment, a noise signal detection unit for detecting a raw noise signal by using a repetitive signal having a predetermined signal interval within the received valid signal and outputs it; And noise for estimating a noise estimate using the raw noise signal output by the noise signal detector, calculating a predictive filter coefficient using the estimated noise, and outputting the attenuated noise signal using the calculated predictive filter coefficient. A prediction estimation filter is included, and the prediction filter coefficients are calculated using a valid signal including a repetitive signal repeatedly transmitted to facilitate signal detection by a receiver, and the received valid signal is calculated using the calculated prediction filter coefficients. Is to filter out the noise whitening.

Description

반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기{RECEIVER NOISE WHITERING USING REPEAT SIGNAL}Noise whitening receiver using repetitive signal {RECEIVER NOISE WHITERING USING REPEAT SIGNAL}

본 발명은 수신 성능 향상을 위해 사용하는 노이즈 백색화를 위한 필터에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 반복된 신호를 이용하여 유색 노이즈를 백색화하기 위한 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기에 관한 것이다.
The present invention relates to a filter for whitening noise used to improve reception performance, and more particularly, to a noise whitening receiver using a repetitive signal for whitening colored noise using a repeated signal.

통신 시스템의 수신기에 입력되는 노이즈가 유색 잡음일 경우에는 노이즈 신호 사이의 자기 상관특성을 이용하여 노이즈의 크기를 줄일 수 있다. When the noise input to the receiver of the communication system is colored noise, the amount of noise can be reduced by using autocorrelation between the noise signals.

하지만 일반적으로 감소시켜야 할 노이즈는 수신할 의미가 있는 신호와 함께 유입이 되어 노이즈만을 별도로 구분하고 그 특성을 이용하기에는 별도의 방법이 사용되어야 한다. However, in general, noise to be reduced is introduced with a signal that is meaningful to be received, so that only noise is to be separated and a separate method should be used to use its characteristics.

종래 노이즈를 구분하는 방법으로는 의미 있는 유효신호가 입력되기 이전에 노이즈만이 입력되는 구간에서 노이즈 특성을 계산하는 방법과, 의미 있는 유효신호로부터 송신 신호를 검출하고 이를 바탕으로 노이즈를 추정하여 그 특성을 계산하는 방법이 있다. Conventional noise discrimination method is to calculate the noise characteristics in a section where only noise is input before a meaningful valid signal is input, detect a transmission signal from the meaningful valid signal and estimate the noise based on the noise signal. There is a way to calculate the characteristics.

도 1a는 종래 통신 시스템에서의 유색 노이즈 제거 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 1A is a diagram illustrating a configuration of a colored noise removing device in a conventional communication system.

종래 통신 시스템에서는 현재까지 검출된 노이즈를 이용하여 미래의 노이즈를 추정하여 감소시키는 방법을 이용하고 있다. Conventional communication systems use a method of estimating and reducing future noise using noise detected up to now.

이를 위해 종래 통신 시스템에서는 유효신호가 수신되기 전 수신기에 노이즈만이 입력될 때, 노이즈가 상호 일정한 어떤 상관관계를 갖는 특성을 이용하는 노이즈를 추정한다. To this end, in a conventional communication system, when only noise is input to a receiver before a valid signal is received, the noise is estimated using a characteristic having a certain correlation with each other.

따라서 종래 통신 시스템에서는 수신기에 노이즈만이 입력될 경우 그 크기를 줄일 수 있는 예측(prediction) 필터(20)를 사용하며, 그 구성은 도 1a에 도시된 바와 같다. Therefore, the conventional communication system uses a prediction filter 20 that can reduce the size when only the noise is input to the receiver, the configuration is as shown in Figure 1a.

종래 통신 시스템의 예측 필터는 입력 신호를 한 샘플 지연시키는 다수개의 지연 소자로 이루어져 있는 것으로, 송신기로부터 원시 노이즈 신호(

Figure 112011010648353-pat00001
)가 입력되면, 예측 필터의 지연소자는 입력된 원시 노이즈 신호(
Figure 112011010648353-pat00002
)를 한 샘플 지연시킨 후 예측 필터 계수를 곱한 결과 값과, 다음 지연소자를 통해 지연된 원시 노이즈 신호(
Figure 112011010648353-pat00003
)에 예측 필터의 다음 계수를 곱한 결과 값을 더하는 방법을 반복적으로 마지막 지연소자까지 적용함으로써 노이즈 신호의 추정치(
Figure 112011010648353-pat00004
)를 계산한다. 이때, 노이즈 신호의 추정치는 [수학식 1]을 통해 계산될 수 있다. The predictive filter of the conventional communication system is composed of a plurality of delay elements for delaying an input signal by one sample.
Figure 112011010648353-pat00001
) Is input, the delay element of the prediction filter is input raw noise signal (
Figure 112011010648353-pat00002
) Is delayed by one sample and multiplied by the predictive filter coefficients, and the raw noise signal delayed by the next delay element (
Figure 112011010648353-pat00003
) Is applied to the last delay element repeatedly by multiplying the result of multiplying the next coefficient of the prediction filter and adding the value.
Figure 112011010648353-pat00004
Calculate In this case, an estimate of the noise signal may be calculated through Equation 1.

Figure 112011010648353-pat00005
Figure 112011010648353-pat00005

여기서, Cm은 노이즈의 자기상관치에 따라 정해지는 필터의 계수이며, M개 의 탭을 갖는 유한 임펄스 응답(FIR) 필터를 이용하여 노이즈를 추정하는 방법이다. Here, Cm is a coefficient of the filter determined according to the autocorrelation of noise, and is a method of estimating noise using a finite impulse response (FIR) filter having M taps.

노이즈의 크기를 줄이기 위하여 [수학식 1]에서 노이즈 신호의 추정치(

Figure 112011010648353-pat00006
)를 현재의 노이즈 신호(
Figure 112011010648353-pat00007
)에서 뺀 나머지 노이즈 결과 값(
Figure 112011010648353-pat00008
)은 [수학식 2]와 같다. In order to reduce the amount of noise, the estimated value of the noise signal
Figure 112011010648353-pat00006
) To the current noise signal (
Figure 112011010648353-pat00007
Minus remaining noise result (
Figure 112011010648353-pat00008
) Is the same as [Equation 2].

Figure 112011010648353-pat00009
Figure 112011010648353-pat00009

여기서, 예측 필터 계수 {

Figure 112011010648353-pat00010
}는 [수학식 3]에 도시된 바와 같이 최적화를 통해 계산될 수 있다. Where the predictive filter coefficient {
Figure 112011010648353-pat00010
} May be calculated through optimization as shown in Equation 3.

Figure 112011010648353-pat00011
Figure 112011010648353-pat00011

여기서,

Figure 112011010648353-pat00012
은 예측 필터 계수이고,
Figure 112011010648353-pat00013
는 노이즈 결과값이다.
here,
Figure 112011010648353-pat00012
Is the predictive filter coefficient,
Figure 112011010648353-pat00013
Is the noise result.

그리고 [수학식 3]을 만족하는 해는 잘 알려져 있는 Wierner-Hopf 식의 해인 [수학식 4]와 같다. And the solution satisfying [Equation 3] is the same as the well-known solution of Wierner-Hopf [Equation 4].

Figure 112011010648353-pat00014
Figure 112011010648353-pat00014

여기서, c는

Figure 112011010648353-pat00015
이고, Q는 M-by-M 메트릭스로 그 요소
Figure 112011010648353-pat00016
로 주어지며, p는 M-by-1 백터로 그 구성요소
Figure 112011010648353-pat00017
로 계산된다.
Where c is
Figure 112011010648353-pat00015
Q is an M-by-M metric
Figure 112011010648353-pat00016
Where p is the M-by-1 vector and its components
Figure 112011010648353-pat00017
.

이에, 시간에 따라 변하는 노이즈를 추적하여 감쇄시키기 위해서는 least-mean-square 방법을 이용한 [수학식 5]와 같은 필터 계수 계산 방식이 사용될 수 있다. Accordingly, in order to track and attenuate noise that changes with time, a filter coefficient calculation method such as Equation 5 using a least-mean-square method may be used.

Figure 112011010648353-pat00018
Figure 112011010648353-pat00018

여기에서,

Figure 112011010648353-pat00019
는 시간 k에서의 필터 계수로 구성된 M-by-1 벡터이고, μ는 임의의 작은 양의 상수이고,
Figure 112011010648353-pat00020
이다. From here,
Figure 112011010648353-pat00019
Is an M-by-1 vector of filter coefficients at time k, μ is any small positive constant,
Figure 112011010648353-pat00020
to be.

이러한 상기의 방법은 노이즈만이 입력될 때 필터의 계수를 계산하는데 유용하게 사용될 수 있는 방법이다. This method is a method that can be usefully used to calculate the coefficients of the filter when only noise is input.

이와 같이 구해진 노이즈를 이용하여 유효신호가 함께 들어올 때는 필터에서는 노이즈를 제거할 수 있게 된다.
When the valid signals are introduced together using the noise thus obtained, the filter can remove the noise.

도 1b는 종래 통신 시스템에서 유효신호와 노이즈가 함께 입력될 경우 유색 노이즈 제거 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 1B is a diagram illustrating a configuration of a colored noise removing device when a valid signal and noise are input together in a conventional communication system.

도 1b에 도시된 바와 같이 종래 통신 시스템에서 유효신호와 노이즈가 함께 입력될 경우 유색 노이즈 제거 장치는 송신 신호에서 원시 노이즈 신호를 검출하는 원시 노이즈 신호 추출부(10)와 예측(prediction) 필터(20)를 포함한다. As shown in FIG. 1B, when a valid signal and noise are input together in a conventional communication system, the colored noise removing apparatus may include a raw noise signal extractor 10 and a prediction filter 20 that detect a raw noise signal from a transmission signal. ).

송신된 신호와 노이즈가 함께 유입되는 구간에서 필터의 계수를 계산하는 방법으로는 노이즈 신호 추출부(10)를 통해 송신 신호를 먼저 검출하고, 이를 이용하여 원시 노이즈 신호만을 추정한 후에 상기 방법을 사용할 수도 있다. As a method of calculating the coefficient of the filter in the section where the transmitted signal and the noise flow together, the transmission signal is first detected by the noise signal extractor 10, and only the original noise signal is estimated using the method, and then the method is used. It may be.

이를 식으로 나타내면 [수학식 6]과 같다. This is represented by the equation (6).

Figure 112011010648353-pat00021
Figure 112011010648353-pat00021

여기서,

Figure 112011010648353-pat00022
는 신호와 함께 유입되는 노이즈를 나타내며, 함수 f()는 현재까지 유입된 신호를 이용하여 노이즈를 제외한 수신된 신호를 추정하는 함수를 나타낸다. here,
Figure 112011010648353-pat00022
Denotes the noise introduced with the signal, and the function f () denotes a function of estimating the received signal excluding the noise by using the inputted signal.

그러나, 종래 통신 시스템에서 유효신호와 노이즈가 함께 입력될 경우 유색 노이즈 제거 장치는 노이즈 신호 추출부(10)의 송신 신호의 검출 성능에 따라 노이즈 추정의 정확도가 결정되며, 송신 신호의 검출 성능은 다시 노이즈 추정의 정확도에 영향을 받는 불안정한 구조를 가진다. However, when the valid signal and the noise are input together in the conventional communication system, the colored noise removing apparatus determines the accuracy of the noise estimation according to the detection performance of the transmission signal of the noise signal extraction unit 10, and the detection performance of the transmission signal is again determined. It has an unstable structure that is affected by the accuracy of the noise estimation.

또한 신호대 노이즈의 비가 낮을 경우에는 노이즈의 추정 정확도가 낮아져 노이즈를 감소시키는 목적을 달성할 수 없는 문제점이 있다. In addition, when the signal-to-noise ratio is low, there is a problem in that the estimation accuracy of the noise is lowered and the purpose of reducing the noise cannot be achieved.

그뿐만 아니라, 종래 통신 시스템에서 유효신호와 노이즈가 함께 입력될 경우 유색 노이즈 제거 장치는 유효신호내 반복신호를 이용하지 않고 유효신호 자체를 이용하여 원시 노이즈 신호를 검출하고, 결정된 노이즈 추정치를 지속적으로 이용하는 문제점이 있다. In addition, when a valid signal and noise are input together in a conventional communication system, the colored noise removing device detects a raw noise signal using the valid signal itself instead of using a repetitive signal in the valid signal and continuously determines the determined noise estimate. There is a problem to use.

또한, 종래 통신 시스템에서 유효신호와 노이즈가 함께 입력될 경우 유색 노이즈 제거 장치는 한번 결정된 노이즈 추정치를 이용하여 추후에 적용함으로써 시간에 따라 변하는 노이즈의 특성을 실시간으로 추적할 수 없는 문제점이 있다.
In addition, when a valid signal and noise are input together in the conventional communication system, the colored noise removing apparatus may not track the characteristics of the noise that changes with time in real time by applying the noise estimate determined later.

본 발명은 상기 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수신기에 의해 신호 검출을 용이하게 하기 위해 유효신호 내 일정 간격을 갖는 반복신호를 통해 예측 필터 계수를 계산하고, 계산된 예측 필터 계수 이용하여 수신된 유효신호를 필터링하여 노이즈 백색화를 수행하는 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기를 제공함에 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, in order to facilitate detection of a signal by a receiver, a prediction filter coefficient is calculated through a repetitive signal having a predetermined interval within a valid signal, and received using the calculated prediction filter coefficient. It is an object of the present invention to provide a noise whitening receiver using a repetitive signal for filtering a valid signal to perform noise whitening.

또한, 본 발명은 유효신호 없이 노이즈만이 유입될 경우에도 예측 필터 계수를 계산하고, 계산된 예측 필터 계수 이용하여 수신된 유효신호를 필터링하여 노이즈 백색화를 수행하는 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기를 제공함에 다른 목적이 있다.
In addition, the present invention calculates a predictive filter coefficient even when only noise is introduced without a valid signal, and filters the effective signal received using the calculated predictive filter coefficient, and performs a noise whitening using a repetitive signal that performs noise whitening. There is another purpose in providing it.

본 발명의 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기의 일 측면은 수신되는 유효신호 내 일정 신호간격을 갖는 반복신호를 이용하여 원시 노이즈 신호를 검출하고 이를 출력하는 노이즈 신호 검출부; 및 상기 노이즈 신호 검출부에 의해 출력되는 원시 노이즈 신호를 이용하여 노이즈 추정치를 추정하고, 추정된 노이즈를 이용하여 예측 필터 계수를 계산하며, 계산된 예측 필터 계수를 이용하여 감쇄된 노이즈 신호를 출력하는 노이즈 예측 추정 필터를 포함한다. One aspect of a noise whitening receiver using a repetitive signal of the present invention includes: a noise signal detector for detecting and outputting a raw noise signal using a repetitive signal having a predetermined signal interval within a valid signal received; And noise for estimating a noise estimate using the raw noise signal output by the noise signal detector, calculating a predictive filter coefficient using the estimated noise, and outputting the attenuated noise signal using the calculated predictive filter coefficient. It includes a predictive estimation filter.

또한, 상기 노이즈 예측 추정 필터로부터 제공되는 예측 필터 계수를 이용하여 수신된 유효신호에서 노이즈를 제거하여 출력하는 노이즈 신호 제거 필터를 더 포함한다. The apparatus may further include a noise signal removing filter which removes and outputs noise from the valid signal received using the prediction filter coefficients provided from the noise prediction estimation filter.

여기서, 상기 노이즈 신호 검출부는, 수신되는 유효신호 내 일정 신호간격을 갖는 반복신호에서 다음 반복신호를 뺀 원시 노이즈 신호를 상기 노이즈 예측 추정 필터로 출력할 수 있다. Here, the noise signal detector may output a raw noise signal obtained by subtracting a next repetition signal from a repetition signal having a predetermined signal interval within the received valid signal to the noise prediction estimation filter.

그리고, 상기 노이즈 신호 검출부는 일정 신호간격을 갖는 반복신호에 따라 원시 노이즈 신호를 검출하기 위한 해당 반복신호를 선택한다. The noise signal detection unit selects a corresponding repetitive signal for detecting the original noise signal according to a repetitive signal having a predetermined signal interval.

한편, 유효신호에 일정 신호간격을 갖는 반복신호인 심볼신호가 존재하거나 반복된 가드 인터벌(Guard interval) 신호가 포함되어 있을 경우 원시 노이즈 신호가 상기 노이즈 예측 추정 필터에 입력되도록 스위칭하고, 신호 복조를 위한 데이터만이 존재하는 구간에서는 원시 노이즈 신호와 유효신호가 상기 노이즈 예측 추정 필터에 입력되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함할 수 있다. On the other hand, when a valid signal has a symbol signal which is a repetitive signal having a predetermined signal interval or includes a repeated guard interval signal, the raw noise signal is switched to be input to the noise prediction estimation filter, and signal demodulation is performed. The control unit may further include a switching unit configured to switch the raw noise signal and the valid signal to be input to the noise prediction estimation filter in a section in which only data for the target data exists.

이때, 상기 노이즈 예측 추정 필터는, 유효신호에서 복조를 위한 신호만이 존재할 경우, 이전에 계산된 예측 필터 계수를 상기 노이즈 신호 제거 필터에 제공한다. In this case, when only a signal for demodulation exists in the valid signal, the noise prediction estimation filter provides a previously calculated prediction filter coefficient to the noise signal removal filter.

그리고 상기 노이즈 예측 추정 필터는, 반복된 심볼신호가 유입되는 구간, 노이즈만이 유입되는 구간 및 가드 인터벌(Guard interval) 신호가 존재하는 구간에서는 예측 필터 계수를 검출하기 위한 동작을 수행하고, 존재하지 않을 경우 예측 필터 계수의 검출을 중단할 수 있다. The noise prediction estimation filter performs an operation for detecting a prediction filter coefficient in a section in which a repeated symbol signal is introduced, a section in which only noise is introduced, and a section in which a guard interval signal is present. If not, detection of the predictive filter coefficients can be stopped.

여기서 상기 반복된 신호는, 초기에 반복하여 전송되는 프레임의 짧은 심볼신호이거나, 가드 인터벌 신호이다.
Here, the repeated signal is a short symbol signal of a frame that is repeatedly transmitted initially or is a guard interval signal.

전술된 구성에 의해 본 발명에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기는 수신기에 의해 신호 검출을 용이하게 하기 위해 유효신호 내 일정 간격을 갖는 반복신호를 통해 예측 필터 계수를 계산하고, 계산된 예측 필터 계수 이용하여 수신된 유효신호를 필터링하여 노이즈 백색화를 수행하는 뛰어난 효과가 있다. With the above-described configuration, the noise whitening receiver using the repetitive signal according to the present invention calculates the predictive filter coefficients through repetitive signals having a predetermined interval within the effective signal to facilitate signal detection by the receiver, and calculates the calculated predictive filter. There is an excellent effect of performing noise whitening by filtering the received valid signal using the coefficient.

또한, 본 발명은 유효신호 없이 노이즈만이 유입될 경우에도 예측 필터 계수를 계산하고, 계산된 예측 필터 계수 이용하여 수신된 유효신호를 필터링하여 노이즈 백색화를 수행할 수 있는 다른 뛰어난 효과가 있다. In addition, the present invention has another excellent effect of calculating the predictive filter coefficient even when only the noise is introduced without the effective signal, and filtering the received valid signal using the calculated predictive filter coefficient to perform noise whitening.

그리고 본 발명은 OFDM(직교 주파수 분할 다중) 신호와 같이 유효한 심볼의 일부를 심볼의 처음 부분에 삽입하여 송신하는 경우에 시간에 따라 변하는 노이즈의 특성도 실시간으로 추적하여 최적화된 노이즈의 백색화를 달성할 수 있는 또 다른 뛰어난 효과가 있다.
According to the present invention, when a part of a valid symbol such as an OFDM (orthogonal frequency division multiplex) signal is inserted and transmitted at the beginning of the symbol, the characteristics of the noise varying with time are also tracked in real time to achieve an optimized whitening of the noise. There is another outstanding effect that can be done.

도 1a는 종래 통신 시스템에서의 유색 노이즈 제거 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 1b는 종래 통신 시스템에서 유효신호와 노이즈가 함께 입력될 경우 유색 노이즈 제거 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 OFDM인 IEEE 802.11a 방식에서 사용하는 송신 신호의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타낸 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기의 구성을 나타낸 도면이다. 1A is a diagram illustrating a configuration of a colored noise removing device in a conventional communication system.
1B is a diagram illustrating a configuration of a colored noise removing device when a valid signal and noise are input together in a conventional communication system.
2 is a diagram showing the configuration of a noise whitening receiver using a repetitive signal according to the present invention;
3 is a diagram illustrating a configuration of a noise whitening receiver using a repetitive signal according to FIG. 2.
4 is a diagram showing the structure of a transmission signal used in the IEEE 802.11a scheme of OFDM.
5 is a diagram showing the configuration of a noise whitening receiver using a repetitive signal showing another embodiment according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기의 구성을 나타낸 기능블록도이다. 2 is a functional block diagram showing the configuration of a noise whitening receiver using a repetitive signal according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기는 노이즈 신호 검출부(100), 노이즈 예측 추정 필터(200) 및 노이즈 신호 제거 필터(300)를 포함하며, 스위칭부(400)를 더 포함할 수 있다. The noise whitening receiver using a repetitive signal according to an embodiment of the present invention includes a noise signal detector 100, a noise prediction estimation filter 200, and a noise signal removal filter 300, and further includes a switching unit 400. It may include.

노이즈 신호 검출부(100)는 수신되는 유효신호 내 일정 신호간격을 갖는 반복신호를 이용하여 원시 노이즈 신호를 검출하고 이를 노이즈 예측 추정 필터(200)로 출력한다. 즉, 노이즈 신호 검출부(100)는 수신되는 유효신호에서 일정 신호 간격을 갖는 반복신호에서 다음 반복신호를 뺀 원시 노이즈 신호를 노이즈 예측 추정 필터(200)로 출력할 수 있다. 여기서, 반복신호의 신호간격은 "0"일 수도 있다. The noise signal detector 100 detects a raw noise signal by using a repetitive signal having a predetermined signal interval within a valid signal received and outputs the raw noise signal to the noise prediction estimation filter 200. That is, the noise signal detector 100 may output the raw noise signal obtained by subtracting the next repetition signal from the repetition signal having a predetermined signal interval from the received valid signal to the noise prediction estimation filter 200. Here, the signal interval of the repetitive signal may be "0".

그리고 노이즈 예측 추정 필터(200)는 노이즈 신호 검출부(100)에 의해 출력되는 원시 노이즈 신호를 이용하여 노이즈 추정치를 추정하고, 추정된 노이즈 신호를 이용하여 예측(prediction) 필터 계수를 계산하며, 계산된 예측 필터 계수를 이용하여 감쇄된 노이즈 신호를 출력한다. 즉, 노이즈 예측 추정 필터(200)는 입력 신호를 한 샘플 지연시키는 다수개의 지연 소자로 이루어져 있는 것으로, 외부로부터 노이즈 신호(

Figure 112011010648353-pat00023
)가 입력되면, 예측 필터의 지연소자는 입력된 원시 노이즈 신호(
Figure 112011010648353-pat00024
)를 한 샘플 지연시킨 후 예측 필터 계수를 곱한 결과값을 다음 지연소자를 통해 지연된 원시 노이즈 신호(
Figure 112011010648353-pat00025
)에 예측 필터의 다음 계수를 곱한 결과 값을 더하는 방법으로 마지막 지연소자를 통해 지연된 노이즈 신호(
Figure 112011010648353-pat00026
)에 마지막 예측 필터의 마지막 계수를 곱한 결과값들을 더한 노이즈 신호의 추정치(
Figure 112011010648353-pat00027
)를 [수학식 1]을 통해 계산한다. The noise prediction estimation filter 200 estimates a noise estimate using the raw noise signal output by the noise signal detection unit 100, calculates a prediction filter coefficient using the estimated noise signal, and calculates The attenuated noise signal is output using the predictive filter coefficients. That is, the noise prediction estimation filter 200 is composed of a plurality of delay elements for delaying an input signal by one sample.
Figure 112011010648353-pat00023
) Is input, the delay element of the prediction filter is input raw noise signal (
Figure 112011010648353-pat00024
) Is delayed by one sample and multiplied by the predictive filter coefficients, and the resulting delayed raw noise signal (
Figure 112011010648353-pat00025
) Is multiplied by the next coefficient of the prediction filter to add the value of the noise signal delayed through the last delay element (
Figure 112011010648353-pat00026
) Is an estimate of the noise signal, obtained by multiplying the last coefficient of the last prediction filter by
Figure 112011010648353-pat00027
) Is calculated using Equation 1.

이때, 노이즈 신호(

Figure 112011010648353-pat00028
)는 노이즈 신호 검출부(100)에 의해 수신되는 유효신호에서 일정 신호 간격을 갖는 반복신호(Zk)에서 다음 반복신호(Zk -L)를 뺀 값으로 나타낼 수 있다. 여기서, L은 반복되는 신호의 간격을 나타낸다. At this time, the noise signal (
Figure 112011010648353-pat00028
) May be represented by a value obtained by subtracting a next repetition signal Z k -L from a repetitive signal Z k having a predetermined signal interval from the valid signal received by the noise signal detection unit 100. Where L represents the interval of the repeated signal.

이에, 예측 필터 계수는 [수학식 7]에 나타난 바와 같이 일정 신호간격을 갖는 반복신호인 심볼신호를 이용하여 계산할 수 있다. Accordingly, the predictive filter coefficient may be calculated using a symbol signal that is a repetitive signal having a predetermined signal interval as shown in Equation (7).

Figure 112011010648353-pat00029
Figure 112011010648353-pat00029

여기서, Zk는 신호와 노이즈 신호가 함께 포함된 수신기의 유효신호이고,

Figure 112011010648353-pat00030
의 M-by-1 백터이며, L은 반복되는 신호의 간격을 나타내며 신호간격이 없을 수도 있다. Here, Z k is a valid signal of a receiver including a signal and a noise signal,
Figure 112011010648353-pat00030
Is an M-by-1 vector, where L represents the interval of the repeated signal and may not have a signal interval.

또한, 노이즈 신호 제거 필터(300)는 노이즈 예측 추정 필터(200)로부터 제공되는 예측 필터 계수(Cm)를 이용하여 수신된 유효신호에서 원시 노이즈 신호(Rk)를 제거하여 출력할 수 있다.
In addition, the noise signal removing filter 300 may remove and output the raw noise signal R k from the valid signal received using the prediction filter coefficient C m provided from the noise prediction estimation filter 200.

한편, 본 발명의 스위칭부(400)는 유효신호에 포함된 일정 신호간격을 갖는 반복신호인 심볼신호가 존재하거나 가드 인터벌(Guard interval) 신호가 존재할 경우 원시 노이즈 신호가 노이즈 예측 추정 필터(200)에 입력되도록 스위칭하고, 신호 복조를 위한 신호만이 존재하는 구간에서는 원시 노이즈 신호와 신호 복조를 위한 신호가 노이즈 예측 추정 필터(200)에 입력되도록 스위칭한다. On the other hand, the switching unit 400 of the present invention, if there is a symbol signal that is a repetitive signal having a predetermined signal interval included in the effective signal or the guard interval signal (Guard interval) signal is present in the raw noise signal noise prediction estimation filter 200 In a section in which only a signal for signal demodulation exists, the raw noise signal and a signal for signal demodulation are switched to be input to the noise prediction estimation filter 200.

여기서, 노이즈 예측 추정 필터(200)는 유효신호에 신호 복조를 위한 신호만이 존재할 경우, 이전에 계산된 예측 필터 계수를 노이즈 신호 제거 필터(300)에 제공한다. Here, when only a signal for signal demodulation exists in the valid signal, the noise prediction estimation filter 200 provides a previously calculated prediction filter coefficient to the noise signal removal filter 300.

이에, 노이즈 예측 추정 필터(200)는 반복된 심볼신호가 유입되는 구간, 노이즈만이 유입되는 구간 및 가드 인터벌 신호가 존재하는 구간에서는 예측 필터 계수를 검출하기 위한 동작을 수행하고, 존재하지 않을 경우 예측 필터 계수의 검출을 중단한다. Therefore, the noise prediction estimation filter 200 performs an operation for detecting prediction filter coefficients in a section in which a repeated symbol signal flows in, a section in which only noise flows in, and a section in which a guard interval signal exists, and does not exist. The detection of the predictive filter coefficients is stopped.

한편, 노이즈 신호 검출부(100)는 일정 신호간격을 갖는 반복신호의 종류에 따라 원시 노이즈 신호를 검출하기 위한 반복신호를 선택할 수 있다. Meanwhile, the noise signal detector 100 may select a repetitive signal for detecting the original noise signal according to the type of repetitive signal having a predetermined signal interval.

여기서, 반복신호는 IEEE(미국전기전자학회) 802.11 송신 신호 중 초기에 반복하여 전송되는 프레임의 짧은 심볼신호이거나, 가드 인터벌 신호일 수 있다.
Here, the repetitive signal may be a short symbol signal of a frame repeatedly transmitted initially in the IEEE (Electrical and Electronics Engineers) 802.11 transmission signal, or may be a guard interval signal.

이러한, 본 발명에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기에 대한 동작에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. The operation of the noise whitening receiver using the repetitive signal according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

IEEE 802.11에 따른 무선랜과 같은 일반적인 통신 시스템에서는 송신되는 프레임 초기에 반복되는 반복 심볼신호를 전송하여 수신단에서 신호검출, 자동이득조절, 주파수 및 위상의 추정, 동기화, 채널 응답추정 등의 동작을 수행하도록 하고 있다. In a general communication system such as a wireless LAN according to IEEE 802.11, a repeating symbol signal is transmitted at the beginning of a transmitted frame to perform an operation such as signal detection, automatic gain control, frequency and phase estimation, synchronization, and channel response estimation at a receiving end. I'm trying to.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 IEEE 802.11a 시스템에서 송신신호의 구조는 프레임의 초기에 반복되는 심볼신호(t1 내지 t10), 신호 다중 경로로 인한 심볼간 간섭을 최소화하기 위하여 cyclic prefix라는 심볼의 일부를 반복하여 전송하는 가드 인터벌 신호(Gl2, Gl), 가드 인터벌 신호(Gl2, Gl) 사이의 T1, T2 심볼 및 유효 데이터(D1 내지 Dn)들로 이루어져 있다. That is, as shown in FIG. 4, the structure of the transmission signal in the IEEE 802.11a system is a symbol signal (t1 to t10) that is repeated at the beginning of the frame, the symbol of the cyclic prefix in order to minimize the inter-symbol interference due to the signal multi-path It consists of guard interval signals Gl2 and Gl repeatedly transmitting a part, T1 and T2 symbols between guard interval signals Gl2 and Gl and valid data D1 to Dn.

본 발명에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기는 상기와 같은 무선통신 환경에서 다른 송신기로부터 도 4에 도시된 바와 같이 프레임의 초기에 반복되는 심볼신호(t1 내지 t10)를 수신한다. The noise whitening receiver using the repetitive signal according to the present invention receives symbol signals t1 to t10 that are repeated at the beginning of the frame as shown in FIG. 4 from another transmitter in the wireless communication environment as described above.

그러면, 노이즈 신호 검출부(100)는 수신되는 유효신호 내에 일정 신호간격을 갖는 반복신호를 이용하여 원시 노이즈 신호를 검출하고 이를 노이즈 예측 추정 필터(200)로 출력한다. 즉, 노이즈 신호 검출부(100)는 수신되는 유효신호에서 일정 신호간격을 갖는 심볼신호를 뺌으로서 원시 노이즈 신호를 검출하고 이를 노이즈 예측 추정 필터(200)로 출력할 수 있다. Then, the noise signal detection unit 100 detects the raw noise signal using a repetitive signal having a predetermined signal interval in the received valid signal and outputs it to the noise prediction estimation filter 200. That is, the noise signal detector 100 may detect a raw noise signal by subtracting a symbol signal having a predetermined signal interval from the received valid signal, and output the raw noise signal to the noise prediction estimation filter 200.

이어서, 노이즈 예측 추정 필터(200)는 노이즈 신호 검출부(100)에 의해 출력되는 원시 노이즈 신호를 이용하여 노이즈 추정치를 추정하고, 추정된 노이즈 추정치를 이용하여 예측 필터 계수를 계산하며, 계산된 예측 필터 계수를 이용하여 감쇄된 노이즈 신호를 출력한다. 즉, 노이즈 예측 추정 필터(200)는 [수학식 7]을 이용하여 예측 필터 계수를 계산할 수 있다. Next, the noise prediction estimation filter 200 estimates a noise estimate using the raw noise signal output by the noise signal detection unit 100, calculates a prediction filter coefficient using the estimated noise estimate, and calculates the calculated prediction filter. The attenuated noise signal is output using the coefficient. That is, the noise prediction estimation filter 200 may calculate the prediction filter coefficients using Equation 7.

한편, 노이즈 신호 제거 필터(300)는 노이즈 예측 추정 필터(200)로부터 제공되는 예측 필터 계수를 이용하여 수신된 유효신호에서 노이즈를 제거하여 출력한다.
Meanwhile, the noise signal removal filter 300 removes and outputs noise from the valid signal received using the prediction filter coefficients provided from the noise prediction estimation filter 200.

본원 발명의 다른 실시예에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기는 도 4에 도시된 바와 같이 GL2, Gl와 같은 가드 인터벌 신호가 존재하는 구간에서 노이즈 신호 검출부(100)는 반복적으로 입력되는 가드 인터벌 신호만을 통해 원시 노이즈 신호가 검출될 수 있도록 가드 인터벌 신호만을 선택한다. 즉, 노이즈 신호 검출부(100)는 송신기로부터 전송되는 유효신호에서 프레임 초기에 반복되는 심볼신호와 가드 인터벌 신호를 처리하기 위한 다른 신호간격 정보를 이용한다. In the noise whitening receiver using a repetitive signal according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, in a section in which guard interval signals such as GL2 and Gl exist, the noise signal detection unit 100 is repeatedly input to a guard interval. Only the guard interval signal is selected so that the raw noise signal can be detected only through the signal. That is, the noise signal detection unit 100 uses other signal interval information for processing the symbol signal and the guard interval signal that are repeated at the beginning of the frame in the valid signal transmitted from the transmitter.

도 4에 도시된 바와 같이 심볼신호의 경우 다름 프레임이 바로 위치하고 있는데 반해, 가드 인터벌 신호는 다른 프레임 심볼(T1, T2) 다음에 위치하고 있는 것으로, 노이즈 신호 검출부(100)는 가드 인터벌 신호 사이에 다른 신호들이 존재하는 신호(T1, T2 및 D1)는 선택하지 않고 다음 가드 인터벌 신호(GL2, Gl)를 선택하여 원시 노이즈 신호를 검출하고 이를 노이즈 예측 추정 필터(200)로 제공한다. As shown in FIG. 4, in the case of the symbol signal, the other frame is located immediately, whereas the guard interval signal is located after the other frame symbols T1 and T2, and the noise signal detection unit 100 differs between the guard interval signals. The signals T1, T2, and D1 in which the signals are present are not selected, and the next guard interval signals GL2 and G1 are selected to detect the raw noise signal and provide it to the noise prediction estimation filter 200.

그러면, 노이즈 예측 추정 필터(200)는 노이즈 신호 검출부(100)를 통해 제공된 원시 노이즈 신호를 이용하여 노이즈 추정치를 추정하고, 추정된 노이즈를 이용하여 예측(prediction) 필터 계수를 계산하며, 계산된 예측 필터 계수를 이용하여 감쇄된 노이즈 신호를 출력할 수 있으며 예측 필터 계수를 계산하여 노이즈 신호 제거 필터(300)에 제공할 수 있다.
Then, the noise prediction estimation filter 200 estimates a noise estimate using the raw noise signal provided through the noise signal detection unit 100, calculates a prediction filter coefficient using the estimated noise, and calculates the calculated prediction. The attenuated noise signal may be output using the filter coefficients, and the predictive filter coefficients may be calculated and provided to the noise signal removal filter 300.

한편, 노이즈 예측 추정 필터(200)는 반복된 심볼신호가 유입되는 구간, 노이즈만이 유입되는 구간 및 가드 인터벌 신호가 존재하는 구간에서는 예측 필터 계수를 검출하기 위한 동작을 수행하고, 해당 신호들이 존재하지 않고 복조를 위한 심볼들만이 존재할 경우 예측 필터 계수의 검출을 중단할 수 있다. Meanwhile, the noise prediction estimation filter 200 performs an operation for detecting a prediction filter coefficient in a section in which a repeated symbol signal is introduced, a section in which only noise is introduced, and a section in which a guard interval signal is present, and corresponding signals are present. If only symbols for demodulation exist, the detection of the prediction filter coefficients can be stopped.

여기서, 유효신호에서 복조를 위한 신호만이 존재할 경우, 노이즈 예측 추정 필터(200)는 이전에 계산된 예측 필터 계수를 노이즈 신호 제거 필터(300)에 제공한다.
Here, if only a signal for demodulation exists in the valid signal, the noise prediction estimation filter 200 provides the previously calculated prediction filter coefficients to the noise signal removal filter 300.

반면에, 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기는 도 5에 도시된 바와 같이 노이즈 신호 검출부(100)와 노이즈 신호 제거 필터(300) 사이에 연결되어, 유효신호에 일정 신호간격을 갖는 반복신호인 심볼신호가 존재하거나 반복된 가드 인터벌 신호가 포함되어 있을 경우 원시 노이즈가 노이즈 신호 제거 필터(300)에 입력되도록 스위칭하고, 신호 복조를 위한 데이터만이 존재하는 구간에서는 원시 노이즈 신호와 유효신호가 노이즈 신호 제거 필터(300)에 입력되도록 스위칭할 수 있다.
On the other hand, the noise whitening receiver using a repetitive signal according to another embodiment of the present invention is connected between the noise signal detection unit 100 and the noise signal cancellation filter 300, as shown in Figure 5, the effective signal When a symbol signal, which is a repetitive signal having a predetermined signal interval, or a repeated guard interval signal is included, raw noise is switched to be input to the noise signal removing filter 300, and in a section where only data for signal demodulation exists. The raw noise signal and the valid signal may be switched to be input to the noise signal removing filter 300.

전술된 상세한 설명이 여러 실시예에 적용된 바와 같이 본 발명의 기본적인 신규한 특징들을 도시하고 기술하고 언급하였지만, 예시된 시스템의 형태 및 상세 사항에 대해 본 발명의 의도를 벗어남이 없이 여러 생략, 교체 및 변경이 이 기술 분야에 숙련된 자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
Although the foregoing detailed description has shown, described, and mentioned the basic novel features of the invention as applied to the various embodiments, various omissions, substitutions, and changes in the form and details of the illustrated system may be made without departing from the intention of the invention. It will be appreciated that changes may be made by those skilled in the art.

100 : 노이즈 신호 검출부 200 : 노이즈 예측 추정 필터
300 : 노이즈 신호 제거 필터 400 : 스위칭부 100: noise signal detector 200: noise prediction estimation filter
300: noise signal removal filter 400: switching unit

Claims (7)

수신되는 유효신호 내의 반복신호를 이용하여 원시 노이즈 신호를 검출하는 노이즈 신호 검출부; 및
상기 노이즈 신호 검출부에 의해 검출된 원시 노이즈 신호를 이용하여 노이즈를 추정하고, 추정된 노이즈를 이용하여 노이즈 예측 필터 계수를 계산하는 노이즈 예측 추정 필터를 포함하되,
상기 노이즈 예측 추정 필터는 반복된 심볼신호가 유입되는 구간, 노이즈만이 유입되는 구간 및 가드 인터벌 신호가 존재하는 구간에서는 예측 필터 계수를 계산하기 위한 동작을 수행하고, 존재하지 않을 경우 예측 필터 계수의 계산을 중단하는 것을 특징으로 하는 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기.A noise signal detector for detecting a source noise signal using a repetitive signal in the received valid signal; And
And a noise prediction estimation filter for estimating noise using the raw noise signal detected by the noise signal detection unit, and calculating noise prediction filter coefficients using the estimated noise.
The noise prediction estimation filter performs an operation for calculating a prediction filter coefficient in a section in which a repeated symbol signal is introduced, a section in which only noise is introduced, and a section in which a guard interval signal is present. Noise whitening receiver using a repeating signal, characterized in that to stop the calculation. 제 1항에 있어서,
상기 노이즈 예측 추정 필터로부터 제공되는 예측 필터 계수를 이용하여 수신된 유효신호에서 노이즈를 제거하여 출력하는 노이즈 신호 제거 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기.
The method of claim 1,
And a noise signal removal filter for removing noise from the valid signal received using the prediction filter coefficients provided from the noise prediction estimation filter and outputting the noise.
제 1항에 있어서,
상기 노이즈 신호 검출부는,
수신되는 유효신호 내 일정 신호간격을 갖는 반복신호에서 다음 반복신호를 뺀 원시 노이즈 신호를 상기 노이즈 예측 추정 필터로 출력하는 것을 특징으로 하는 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기.
The method of claim 1,
The noise signal detector,
A noise whitening receiver using a repetitive signal, characterized in that for outputting a raw noise signal obtained by subtracting a next repetitive signal from a repetitive signal having a predetermined signal interval within a valid signal received.
제 3항에 있어서,
상기 반복 신호는,
초기에 반복하여 전송되는 프레임의 짧은 심볼신호이거나, 가드 인터벌 신호인 것을 특징으로 하는 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기.
The method of claim 3,
The repetition signal is,
A noise whitening receiver using a repetitive signal, characterized in that a short symbol signal of a frame repeatedly transmitted initially or a guard interval signal.
제 1 항에 있어서,
유효신호에 일정 신호간격을 갖는 반복신호인 심볼신호가 존재하거나 반복된 가드 인터벌(Guard interval) 신호가 포함되어 있을 경우 원시 노이즈 신호가 상기 노이즈 예측 추정 필터에 입력되도록 스위칭하고, 신호 복조를 위한 데이터만이 존재하는 구간에서는 원시 노이즈 신호와 유효신호가 상기 노이즈 예측 추정 필터에 입력되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기.
The method of claim 1,
When a valid signal contains a symbol signal that is a repetitive signal having a predetermined signal interval or includes a repeated guard interval signal, the raw noise signal is switched to be input to the noise prediction estimation filter, and data for signal demodulation And a switching unit for switching a source noise signal and a valid signal to be input to the noise prediction estimation filter in a section in which there is a bay.
제 2 항에 있어서,
상기 노이즈 예측 추정 필터는,
유효신호에서 복조를 위한 신호만이 존재할 경우, 이전에 계산된 예측 필터 계수를 상기 노이즈 신호 제거 필터에 제공하는 것을 특징으로 하는 반복 신호를 이용한 노이즈 백색화 수신기. The method of claim 2,
The noise prediction estimation filter is,
And if only a signal for demodulation exists in a valid signal, a previously calculated predictive filter coefficient is provided to the noise signal rejection filter. 삭제delete
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