KR101295159B1 - Method of timing offset detection for initial ranging process of fixed wireless communication system and apparatus for performing the same - Google Patents

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KR101295159B1
KR101295159B1 KR1020120028499A KR20120028499A KR101295159B1 KR 101295159 B1 KR101295159 B1 KR 101295159B1 KR 1020120028499 A KR1020120028499 A KR 1020120028499A KR 20120028499 A KR20120028499 A KR 20120028499A KR 101295159 B1 KR101295159 B1 KR 101295159B1
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이경훈
황원준
최형진
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A detection method and device of a time offset for the initial ranging of a fixed-type wireless communications system are provided to improve performance degradation caused by code errors. CONSTITUTION: A detection device (1300) of a time offset for the initial ranging of a fixed-type wireless communications system includes an interval dividing part (1310), an error generation determining part (1330), and an error correcting part (1350). The interval dividing part divides a symbol into a confidence interval and a distrust interval, designates an interval containing a code transition point as the distrust interval, and designates an interval not containing the code transition point as the confidence interval. If a time offset value, which is estimated through a differential operation between sub-carriers separated by d numbers, is included in the distrust interval, the error generation determining part determines whether a code error is generated. If a code error is generated according to the determination result, the error correcting part corrects the code error. [Reference numerals] (1310) Interval dividing part; (1330) Error generation determining part; (1350) Error correcting part; (1370) Aggravated equalization part

Description

고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법 및 장치{METHOD OF TIMING OFFSET DETECTION FOR INITIAL RANGING PROCESS OF FIXED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}METHOD OF TIMING OFFSET DETECTION FOR INITIAL RANGING PROCESS OF FIXED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}

본 발명은 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 오프셋을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 누적 차동 연산 기반의 오프셋 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and apparatus for detecting an offset for initial ranging in a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for detecting offset based on a cumulative differential operation.

OFDMA 시스템은 상향링크에서의 부반송파 간 직교성을 유지하기 위하여 모든 단말 신호들이 기지국에 동기화되어야 한다. 이는 초기 레인징이라 불리는 초기 상향링크 동기 과정을 통해 이루어지며, 시스템은 이러한 초기 레인징 과정을 통해 서로 다른 전송 지연 시간(TTD, Transmission Time Delay) 및 수신 전력으로 인해 발생하는 니어/파(near/far) 문제에 대한 보상이 가능하다.In an OFDMA system, all terminal signals must be synchronized to a base station in order to maintain orthogonality between subcarriers in uplink. This is done through an initial uplink synchronization process called initial ranging, and the system uses this initial ranging process to achieve near / waves caused by different transmission delay times (TTDs) and received power. far) compensation for problems is possible.

넓은 상관 대역폭(coherence bandwidth)을 갖는 고정형 무선 통신 환경에서는 초기 레인징의 시간 오프셋 검출 기법으로 누적 차동 검출 기법의 적용이 가능하다. 차동 연산을 수행하는 두 부반송파 간 간격을 늘려가며 시간 오프셋 값을 추정하고, 이를 누적해 최종 시간 오프셋 값을 검출하는 방식이며, 누적에 따른 잡음 억제 효과를 통해 검출 성능의 개선이 가능하다. 그러나, 잡음 및 부반송파 간 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response, CFR) 특성 차이로 인하여 발생하는 추정 시간 오프셋 값의 부호 오류는 검출 성능의 열화를 유발한다.
In a fixed wireless communication environment having a wide coherence bandwidth, a cumulative differential detection technique may be applied as a time offset detection technique for initial ranging. It is a method of estimating the time offset value by increasing the interval between two subcarriers performing the differential operation, accumulating it and detecting the final time offset value, and improving the detection performance through the noise suppression effect. However, a sign error of an estimated time offset value caused by a difference in channel frequency response (CFR) characteristics between noise and subcarriers causes deterioration of detection performance.

한국 등록 특허 제 10-0682162호("심볼 타이밍 오프셋 및 반송파 주파수 에러 복원 시스템 및 방법과, 다이버시티 시스템 및 방법", 아이비큐티 디지털 코포레이션, 2001년 12월 07일 공개)Korean Patent No. 10-0682162 ("Symbol Timing Offset and Carrier Frequency Error Recovery Systems and Methods and Diversity Systems and Methods", IBQ Digital Corporation, Dec. 7, 2001)

전술한 바와 같이, 고정형 운용을 고려하는 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 누적 차동 연산 기반 시간 오프셋 검출 기법 적용시, 잡음 및 CFR 의 특성 차이로 인해 추정 시간 오프셋 값의 부호 오류가 존재하여 발생하는 추정 성능 열화를 극복하기 위한 방안이 필요하다. As described above, when applying a cumulative differential calculation based time offset detection technique for initial ranging of a wireless communication system considering fixed operation, a sign error of an estimated time offset value occurs due to a difference in noise and CFR characteristics. What is needed is a way to overcome the estimated performance degradation.

본 발명의 목적은, 누적 차동 연산 기반 시간 오프셋 검출 기법 적용시 발생하는 부호 오류를 정정하고 가중 평균화 과정을 통해 나타나는 누적 효과를 이용함으로써, 보다 개선된 성능을 가지는 시간 오프셋 추정 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a time offset estimation method with improved performance by correcting a sign error occurring when applying a cumulative differential operation based time offset detection technique and using a cumulative effect that is obtained through weighted averaging.

또한 본 발명의 다른 목적은, 누적 차동 연산 기반 시간 오프셋 검출 기법 적용시 발생하는 부호 오류를 정정하고 가중 평균화 과정을 통해 나타나는 누적 효과를 이용함으로써, 보다 개선된 성능을 가지는 시간 오프셋 추정 장치를 제공하는 것이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a time offset estimation apparatus having improved performance by correcting a sign error that occurs when applying a time offset detection technique based on a cumulative differential operation and using a cumulative effect that occurs through a weighted averaging process. will be.

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법은 심볼을 신뢰 구간(Confidence Interval, CI) 및 비신뢰 구간(Distrust Interval, DI)으로 분할하는 단계; d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값이 상기 비신뢰 구간에 포함될 경우, 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 단계; 및 상기 판정 결과 부호 오류가 발생한 경우 부호 오류를 정정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 심볼을 신뢰 구간 및 비신뢰 구간으로 분할하는 단계는 부호 천이 지점을 포함하는 구간을 비신뢰 구간으로 지정하고, 부호 천이 지점을 포함하지 않는 구간을 신뢰 구간으로 지정할 수 있다. 또한, 상기 부호 천이 지점은 ±0 또는 ±NFFT/2 샘플 지점인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 심볼을 신뢰 구간 및 비신뢰 구간으로 분할하는 단계는 상기 심볼을 5 구간으로 분할하되, 부호 천이 지점의 왼쪽 또는 오른쪽으로 NFFT(FFT 크기, Fast Fourier Transform Size)의 8분의 1 만큼 이동한 지점을 각 구간의 경계로 할 수 있다. 여기서, 상기 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 단계는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 단계; 및 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 및 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값의 부호가 다를 경우 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 단계는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 단계; 및 하기의 수학식In order to achieve the above object of the present invention, a time offset detection method for initial ranging in a fixed wireless communication system according to an embodiment of the present invention includes a symbol confidence interval (CI) and a distrust interval (Distrust Interval). , DI); determining whether a sign error occurs when a time offset value estimated through a differential operation between d interval subcarriers is included in the untrusted interval; And correcting a sign error when a sign error occurs as a result of the determination. Here, in the step of dividing the symbol into a confidence interval and an untrusted interval, an interval including a code transition point may be designated as an untrusted interval, and an interval not including a code transition point may be designated as a confidence interval. The code transition point may be ± 0 or ± NFFT / 2 sample points. The step of dividing the symbol into a confidence interval and an untrusted interval divides the symbol into five intervals, but the symbol transition point. The point shifted by one-eighth of the NFFT (FFT Fourier Transform Size) to the left or the right of the edge may be the boundary of each section. The determining of whether a sign error occurs may include searching for an initial time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through subcarrier differential operations of the d integer multiple number intervals; The first time offset value included in the confidence interval is different from the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers and the time offset value estimated through the differential operation between the subcarriers of the d integer multiple number interval. In this case, the method may include determining that a sign error has occurred. The determining of whether a sign error occurs may include searching for an initial time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through subcarrier differential operations of the d integer multiples; And the following equation

Figure 112012022680241-pat00001
Figure 112012022680241-pat00001

- 단, 여기서 sgn은 사인 펑션(Sine function),

Figure 112012022680241-pat00002
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값,
Figure 112012022680241-pat00003
는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값, NFFT는 FFT 크기를 나타냄 - 을 만족하지 못하면 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 부호 오류를 정정하는 단계는 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값의 부호를 역전시킬 수 있다. 여기서, d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도, 차동 연산의 누적 횟수 및 정규화 과정의 잡음 분산 감소 효과를 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 가중 평균화하여 누적하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 누적하는 단계는 하기의 수학식Where sgn is a sine function,
Figure 112012022680241-pat00002
Is a time offset value estimated by a differential operation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00003
The method may include determining that a code error has occurred if the time offset value estimated through the differential operation between subcarriers of the integer multiple number interval, N FFT indicates the FFT size, is not satisfied. The correcting of the sign error may reverse the sign of the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers. The method may further include weighting and averaging the estimated time offset values based on a frequency domain channel correlation between d interval subcarriers, a cumulative number of differential operations, and a noise variance reduction effect of a normalization process. Can be. In addition, the accumulating step is the following equation

Figure 112012022680241-pat00004
Figure 112012022680241-pat00004

- 단, 여기서,

Figure 112012022680241-pat00005
는 누적 차동 연산 기반의 시간 오프셋 값, Nrange는 최대 부반송파 간 간격, (Ncode-d)는 차동 연산의 누적 횟수, Rf(d)는 d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도,
Figure 112012022680241-pat00006
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값을 정규화한 값의 크기를 나타냄 - 을 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 누적하는 것을 특징으로 할 수 있다. -Where,
Figure 112012022680241-pat00005
Is the time offset value based on the cumulative differential operation, N range is the maximum interval between subcarriers, (N code -d) is the cumulative number of differential operations, R f (d) is the frequency domain channel correlation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00006
The estimated time offset value may be accumulated based on a value obtained by normalizing a time offset value estimated through a differential operation between d interval subcarriers.

전술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치는 심볼을 신뢰 구간(Confidence Interval, CI) 및 비신뢰 구간(Distrust Interval, DI)으로 분할하는 구간 분할부; d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값이 상기 비신뢰 구간에 포함될 경우, 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 오류 발생 판단부; 및 상기 판정 결과 부호 오류가 발생한 경우 부호 오류를 정정하는 오류 정정부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 구간 분할부는 부호 천이 지점을 포함하는 구간을 비신뢰 구간으로 지정하고, 부호 천이 지점을 포함하지 않는 구간을 신뢰 구간으로 지정할 수 있다. 또한, 상기 부호 천이 지점은 ±0 또는 ±NFFT/2 샘플 지점인 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 상기 구간 분할부는 상기 심볼을 5 구간으로 분할하되, 부호 천이 지점의 왼쪽 또는 오른쪽으로 NFFT(FFT 크기, Fast Fourier Transform Size)의 8분의 1 만큼 이동한 지점을 각 구간의 경계로 할 수 있다. 여기서, 상기 오류 발생 판정부는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 신뢰 오프셋 탐색부; 및 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 및 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값의 부호가 다를 경우 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 부호 비교부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 오류 발생 판정부는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 신뢰 오프셋 탐색부; 및 하기의 수학식An apparatus for detecting time offset for initial ranging of a fixed wireless communication system according to an embodiment of the present invention for achieving another object of the present invention described above may include a symbol between a confidence interval (CI) and an untrusted interval (Distrust). An interval division unit for dividing into Interval, DI); an error occurrence determining unit determining whether a sign error occurs when a time offset value estimated through a differential operation between d interval subcarriers is included in the untrusted interval; And an error correction unit that corrects a sign error when a sign error occurs as a result of the determination. Here, the interval dividing unit may designate a section including a code transition point as an untrusted section, and designate a section not including a code transition point as a confidence section. The code transition point may be ± 0 or ± NFFT / 2 sample points. Here, the interval dividing unit divides the symbol into five intervals, and may make the boundary of each interval a point shifted by one-eighth of the NFFT (FFT Fourier Transform Size) to the left or right of the code transition point. have. The error occurrence determining unit may include: a confidence offset search unit searching for an initial time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through subcarriers differential operations of the d integer multiples; The first time offset value included in the confidence interval is different from the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers and the time offset value estimated through the differential operation between the subcarriers of the d integer multiple number interval. In this case, it may include a sign comparison unit that determines that a sign error has occurred. The error occurrence determining unit may include: a confidence offset search unit searching for an initial time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through subcarriers differential operations of the d integer multiples; And the following equation

Figure 112012022680241-pat00007
Figure 112012022680241-pat00007

- 단, 여기서 sgn은 사인 펑션(Sine function),

Figure 112012022680241-pat00008
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값,
Figure 112012022680241-pat00009
는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값, NFFT는 FFT 크기를 나타냄 - 을 만족하지 못하면 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 부호 비교부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 오류 정정부는 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값의 부호를 역전시킬 수 있다. 또한, d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도, 차동 연산의 누적 횟수 및 정규화 과정의 잡음 분산 감소 효과를 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 가중 평균화하여 누적하는 가중 평균화부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가중 평균화부는 하기의 수학식Where sgn is a sine function,
Figure 112012022680241-pat00008
Is a time offset value estimated by a differential operation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00009
May include a code comparison unit that determines that a code error has occurred if the time offset value estimated through the differential operation between subcarriers of the number of integer multiples, N FFT indicates the FFT size, is not satisfied. Here, the error correction unit may reverse the sign of the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers. The apparatus may further include a weighted averaging unit that weights and averages the estimated time offset values based on the frequency domain channel correlation between the d interval subcarriers, the cumulative number of differential operations, and the noise variance reduction effect of the normalization process. Here, the weighted averaging unit is the following equation

Figure 112012022680241-pat00010
Figure 112012022680241-pat00010

- 단, 여기서,

Figure 112012022680241-pat00011
는 누적 차동 연산 기반의 시간 오프셋 값, Nrange는 최대 부반송파 간 간격, (Ncode-d)는 차동 연산의 누적 횟수, Rf(d)는 d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도,
Figure 112012022680241-pat00012
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값을 정규화한 값의 크기를 나타냄 - 을 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 누적하는 것을 특징으로 할 수 있다.
-Where,
Figure 112012022680241-pat00011
Is the time offset value based on the cumulative differential operation, N range is the maximum interval between subcarriers, (N code -d) is the cumulative number of differential operations, R f (d) is the frequency domain channel correlation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00012
The estimated time offset value may be accumulated based on a value obtained by normalizing a time offset value estimated through a differential operation between d interval subcarriers.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법 및 장치에 따르면 정수배 추정 시간 오프셋 값과의 부호 비교를 통한 부호 오류 정정 기법을 적용하여 부호 오류로 인한 성능 열화를 개선하고, 채널 상관도 및 잡음 분산에 따른 가중 평균화 과정을 통해 누적하는 각 추정 시간 오프셋 값에 높은 신뢰도를 부여할 수 있다. 따라서, 기존 기법에 비하여 정확한 시간 오프셋 검출 성능을 얻을 수 있다.
As described above, according to the method and apparatus for detecting a time offset for initial ranging in a fixed wireless communication system according to an embodiment of the present invention, a sign error is applied by applying a sign error correction technique by comparing a sign with an integer estimated time offset value. The performance deterioration due to the error can be improved, and weighted averaging based on channel correlation and noise variance can give high reliability to each estimated time offset value. Therefore, accurate time offset detection performance can be obtained as compared with the conventional technique.

도 1은 WiBro 시스템에서의 주파수 영역 레인징 채널 구조를 나타내는 개념도이다.
도 2는 WiBro 시스템에서의 시간 영역 레인징 채널 구조를 나타내는 개념도이다.
도 3은 추정된 시간 오프셋 값의 2가지 부호 파트와 부호 천이 지점을 나타낸 개념도이다.
도 4는 종래의 누적 차동 연산 기반 시간 오프셋 검출 기법을 나타내는 개념도이다.
도 5는 2가지 부호 오류 유형의 예를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호 천이 지점을 고려한 5가지 부호 파트 설정 및 정수배 추정 시간 오프셋 값과의 부호 비교를 통한 부호 오류 정정 방법을 나타내는 개념도이다.
도 7은 TTD 300 샘플, 7km SUI-1 채널 모델에서 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 추정 방법과 기존 방법의 시간 오프셋 추정 성능을 비교한 그래프이다.
도 8은 TTD 300 샘플, 7km SUI-2 채널 모델에서 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 추정 방법과 기존 방법의 시간 오프셋 추정 성능을 비교한 그래프이다.
도 9는 TTD 500 샘플, 7km SUI-1 채널 모델에서 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 추정 방법과 기존 방법의 시간 오프셋 추정 성능을 비교한 그래프이다.
도 10은 TTD 500 샘플, 7km SUI-2 채널 모델에서 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 추정 방법과 기존 방법의 시간 오프셋 추정 성능을 비교한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 검출 방법의 흐름도이다.
도 12는 도 12의 부호 오류 발생 여부 판정 단계의 상세 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 오류 발생 판정부의 상세 블록도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a frequency domain ranging channel structure in a WiBro system.
2 is a conceptual diagram illustrating a time domain ranging channel structure in a WiBro system.
3 is a conceptual diagram illustrating two code parts and a sign transition point of an estimated time offset value.
4 is a conceptual diagram illustrating a conventional cumulative differential operation based time offset detection technique.
5 is a conceptual diagram illustrating an example of two types of sign error.
6 is a conceptual diagram illustrating a method of correcting a code error by setting five code parts in consideration of a code transition point and comparing a sign with an integer estimated time offset value according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph comparing the time offset estimation performance of the offset estimation method and the conventional method according to an embodiment of the present invention in a TTD 300 sample, 7km SUI-1 channel model.
8 is a graph comparing the time offset estimation performance of the offset estimation method and the conventional method according to an embodiment of the present invention in a TTD 300 sample, 7km SUI-2 channel model.
9 is a graph comparing the time offset estimation performance of the offset estimation method and the conventional method according to an embodiment of the present invention in a TTD 500 sample, 7km SUI-1 channel model.
FIG. 10 is a graph comparing time offset estimation performance of an offset estimation method and a conventional method in a TTD 500 sample, 7 km SUI-2 channel model.
11 is a flowchart of a time offset detection method according to an embodiment of the present invention.
12 is a detailed flowchart of a step of determining whether a sign error occurs in FIG. 12.
13 is a block diagram illustrating a configuration of an apparatus for detecting time offsets according to an embodiment of the present invention.
14 is a detailed block diagram of the error occurrence determining unit of FIG. 13.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present disclosure rather unclear.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.In addition, the components shown in the embodiments of the present invention are shown independently to represent different characteristic functions, which does not mean that each component is composed of separate hardware or software constituent units. That is, each constituent unit is included in each constituent unit for convenience of explanation, and at least two constituent units of the constituent units may be combined to form one constituent unit, or one constituent unit may be divided into a plurality of constituent units to perform a function. The integrated embodiments and separate embodiments of the components are also included within the scope of the present invention, unless they depart from the essence of the present invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

단말은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The terminal may be a mobile station (MS), a user equipment (UE), a user terminal (UT), a wireless terminal, an access terminal (AT), a terminal, a subscriber unit, a subscriber station (SS) ), A wireless device, a wireless communication device, a Wireless Transmit / Receive Unit (WTRU), mobile node, mobile or other terms. Various embodiments of the terminal may be used in various applications such as cellular telephones, smart phones with wireless communication capabilities, personal digital assistants (PDAs) with wireless communication capabilities, wireless modems, portable computers with wireless communication capabilities, Devices, gaming devices with wireless communication capabilities, music storage and playback appliances with wireless communication capabilities, Internet appliances capable of wireless Internet access and browsing, as well as portable units or terminals incorporating combinations of such functions However, the present invention is not limited thereto.

기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
A base station generally refers to a fixed point for communicating with a terminal, and includes a base station, a Node-B, an eNode-B, a base transceiver system (BTS), and an access point. access point).

본 발명의 부호 오류 정정 및 가중 평균화 과정은 차동 연산을 수행하는 부반송파 간의 간격을 증가시켜가며 추정 시간 오프셋 값을 획득해 누적하는 누적 차동 연산 기반 시간 오프셋 검출 방법을 기반으로 하여 설계된다.The sign error correction and weighted averaging process of the present invention is designed based on a cumulative differential operation based time offset detection method that increases and spaces between subcarriers performing differential operations and obtains and accumulates estimated time offset values.

도 1은 WiBro 시스템에서의 주파수 영역 레인징 채널 구조를 나타내는 개념도이고, 도 2는 WiBro 시스템에서의 시간 영역 레인징 채널 구조를 나타내는 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a frequency domain ranging channel structure in a WiBro system, and FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a time domain ranging channel structure in a WiBro system.

본 발명에서는 WiBro 시스템의 초기 레인징 채널 구조와 동일한 레인징 채널 구조를 고려한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주파수 영역에서의 초기 레인징 채널 구조는 144개의 부반송파(sub-carriers)로 이루어진 6개의 부채널(sub-channel)로 구성된다. 또한, 각각의 부반송파는 PN(Pseudo Noise) 시퀀스를 BPSK 변조(Binary Phase Shift Keying modulation)한 형태이다. 도 2에 도시된 바와 같이 시간 영역에서의 레인징 코드는 위상의 연속성을 유지하기 위하여 두 개의 연속된 OFDMA 심볼, 즉 제 1 레인징 심볼 및 제 2 레인징 심볼로 전송한다. 부반송파 간의 직교성 파괴 방지를 위해 유효 심볼 구간의 마지막 구간의 신호를 복사하여 앞쪽에 삽입(Cyclic Prefix, CP) 또는 첫 구간의 신호를 복사하여 뒤쪽에 삽입(Cyclic Suffix, CS)한다. 따라서, TTD의 크기가 NFFT(Fast Fourier Transform Size, FTT 크기) 이내일 경우, 최소 두 번째 레인징 심볼에서는 직교성이 유지된다.
The present invention considers the same ranging channel structure as the initial ranging channel structure of the WiBro system. As shown in FIG. 1, the initial ranging channel structure in the frequency domain is composed of six sub-channels of 144 subcarriers. In addition, each subcarrier is a form of BPSK modulation of a PN (Pseudo Noise) sequence. As shown in FIG. 2, the ranging code in the time domain transmits two consecutive OFDMA symbols, that is, a first ranging symbol and a second ranging symbol, to maintain phase continuity. To prevent orthogonal destruction between subcarriers, the signal of the last section of the effective symbol section is copied and inserted in the front (Cyclic Prefix, CP) or the signal of the first section is copied and inserted in the rear (Cyclic Suffix, CS). Therefore, when the size of the TTD is within N FFT (Fast Fourier Transform Size, FTT size), orthogonality is maintained in at least the second ranging symbol.

기지국은 일반적으로 주파수 영역에서의 차동 연산 기반 검출 방식을 통하여 상향링크 신호의 TTD를 추정한다. 레인징 신호의 두 번째 심볼 구간에 대해 하기의 수학식 1과 같이 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행한 후, 하기의 수학식 2와 같이 수신된 레인징 신호를 임의의 레인징 코드로 나눈다.The base station generally estimates the TTD of the uplink signal through a differential operation based detection scheme in the frequency domain. After performing a Fast Fourier Transform (FFT) operation on the second symbol interval of the ranging signal as shown in Equation 1 below, the received ranging signal is divided into an arbitrary ranging code as shown in Equation 2 below.

Figure 112012022680241-pat00013
Figure 112012022680241-pat00013

Figure 112012022680241-pat00014
Figure 112012022680241-pat00014

여기서 n은 시간 영역 샘플 인덱스, k는 주파수 영역 부반송파 인덱스, i는 임의의 레인징 코드 인덱스를 의미한다. 또한, τ는 TTD 값을 나타내며, NFFT는 FFT 크기를 나타낸다. X i (k)는 전송된 레인징 코드, H(k)는 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response, CFR)을 나타내며, y[n]과 Y(k)는 각각 시간 영역에서의 수신 레인징 신호와 주파수 영역에서의 수신 레인징 신호를 나타낸다. TTD는 주파수 영역에서 선형 위상 회전을 발생시키며, 일정한 위상 오프셋 값을 획득하고 CFR의 영향을 제거하기 위하여 기지국은 하기의 수학식 3과 같이 2개의 인접 부반송파 간 차동 연산을 수행한다.Where n is a time domain sample index, k is a frequency domain subcarrier index, and i is an arbitrary ranging code index. In addition, τ represents a TTD value and N FFT represents an FFT size. X i (k) represents the transmitted ranging code, H (k) represents the Channel Frequency Response (CFR), and y [n] and Y (k) represents the received ranging signal in the time domain, respectively Receive ranging signals in the frequency domain. The TTD generates linear phase rotation in the frequency domain, and in order to obtain a constant phase offset value and remove the influence of the CFR, the base station performs a differential operation between two adjacent subcarriers as shown in Equation 3 below.

Figure 112012022680241-pat00015
Figure 112012022680241-pat00015

여기서 (·)*는 공액 복소 곱 연산을 의미한다. 상기 수학식 3은 두 인접 부반송파 간 CFR 특성이 정확히 같은 값을 갖는다는 가정이 필요하다. 이후, 기지국은 하기의 수학식 4와 같은 arc-tan 연산을 통해 τ를 추정한다.Where (·) * means conjugate complex product operation. Equation 3 requires the assumption that the CFR characteristics between two adjacent subcarriers have exactly the same value. Thereafter, the base station estimates τ through an arc-tan operation as shown in Equation 4 below.

Figure 112012022680241-pat00016
Figure 112012022680241-pat00016

여기서 Ncode는 레인징 코드의 길이를 나타낸다. 상기 수학식 4에서의 arc-tan 연산 특성에 의하여, 추정 시간 오프셋

Figure 112012022680241-pat00017
값의 부호는
Figure 112012022680241-pat00018
의 크기가 FFT 크기의 절반보다 작은지, 또는 큰지에 따라 결정된다.
Where N code represents the length of the ranging code. Estimated time offset by arc-tan operation characteristic in Equation 4
Figure 112012022680241-pat00017
The sign of the value is
Figure 112012022680241-pat00018
It depends on whether the size of is less than or equal to half the size of the FFT.

도 3은 추정된 시간 오프셋 값의 2가지 부호 파트와 부호 천이 지점을 나타낸 개념도이다.

Figure 112012022680241-pat00019
의 크기가 NFFT/2보다 작은 경우에는 음의 부호를 나타내며, 반대로 NFFT/2보다 큰 경우에는 양의 부호를 갖는다. 또한,
Figure 112012022680241-pat00020
의 부호는 NFFT/2 지점에서 부호 천이를 나타내게 된다.
3 is a conceptual diagram illustrating two code parts and a sign transition point of an estimated time offset value.
Figure 112012022680241-pat00019
If the size is smaller than N FFT / 2 is represents the negative sign or, conversely, it has a positive sign if greater than N FFT / 2. Also,
Figure 112012022680241-pat00020
The sign of denotes a sign transition at the N FFT / 2 point.

고정형 운용을 고려하는 무선 통신 환경은 채널의 주파수 선택도(frequency selectivity)를 감소시키는 LOS(Loss of Signal) 성분이 존재하기 때문에 채널의 상관 대역폭(coherence bandwidth)이 매우 크다. 이러한 특성을 고려하여 고정형 무선 통신 시스템에서는 시간 오프셋 검출에 누적 차동 검출 기법의 적용이 가능하다. 이 기법은 다수의 톤 간격을 갖는 부반송파 간 차동 연산을 수행하여 TTD를 추정하는 기법으로, 부반송파 간 톤 간격을 증가시켜가며 추정한 다수의 시간 오프셋 값을 누적함으로써 검출 성능의 개선이 가능하다. 하기의 수학식 5와 같이 d개 부반송파 간격을 갖는 부반송파 간 차동 연산을 수행해 하기의 수학식 6과 같이 d배의 위상 회전 값

Figure 112012022680241-pat00021
을 추정한다.In a wireless communication environment considering fixed operation, the coherence bandwidth of the channel is very large because there is a Loss of Signal (LOS) component that reduces the frequency selectivity of the channel. In consideration of these characteristics, a cumulative differential detection technique can be applied to time offset detection in a fixed wireless communication system. This technique estimates TTD by performing differential operation between subcarriers with multiple tone intervals. It is possible to improve detection performance by accumulating multiple estimated time offset values by increasing the tone interval between subcarriers. As shown in Equation 5 below, a differential operation between subcarriers having d subcarrier spacings is performed, and a phase rotation value of d times as shown in Equation 6 below.
Figure 112012022680241-pat00021
.

Figure 112012022680241-pat00022
Figure 112012022680241-pat00022

Figure 112012022680241-pat00023
Figure 112012022680241-pat00023

여기서 Nrange는 누적 차동 연산 수행 시의 최대 부반송파 간 간격을 의미한다.Here, N range means the interval between the maximum subcarriers when performing the cumulative differential operation.

도 4는 종래의 누적 차동 연산 기반 시간 오프셋 검출 기법을 나타내는 개념도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 영역에서의 시간 오프셋 값

Figure 112012022680241-pat00024
의 크기는 d에 비례하여 증가한다. 또한,
Figure 112012022680241-pat00025
의 크기가 NFFT/2 보다 클 경우, arc-tan 연산 특성에 의하여
Figure 112012022680241-pat00026
의 부호가 반전된다. 따라서, 추정 시간 오프셋 값은 부반송파 간 간격 d와 부호 천이 경계를 고려하여 하기의 수학식 7과 같은 정규화 과정이 요구된다.4 is a conceptual diagram illustrating a conventional cumulative differential operation based time offset detection technique. As shown in FIG. 4, a time offset value in a time domain estimated through a differential operation between d interval subcarriers
Figure 112012022680241-pat00024
The size of increases in proportion to d. Also,
Figure 112012022680241-pat00025
If the size of is greater than N FFT / 2,
Figure 112012022680241-pat00026
The sign of is reversed. Therefore, the estimated time offset value requires a normalization process as shown in Equation 7 below in consideration of the interval d between subcarriers and a code transition boundary.

Figure 112012022680241-pat00027
Figure 112012022680241-pat00027

여기서 ysign

Figure 112012022680241-pat00028
부터
Figure 112012022680241-pat00029
까지 추정된 시간 오프셋 값들이 음의 부호에서 양의 부호로 변화하는 횟수를 의미한다. 이후, 하기의 수학식 8과 같이 정규화된 시간 오프셋 값들을 누적한다.Where y sign is
Figure 112012022680241-pat00028
from
Figure 112012022680241-pat00029
The number of times the estimated time offset values change from a negative sign to a positive sign. Then, the normalized time offset values are accumulated as shown in Equation 8 below.

Figure 112012022680241-pat00030
Figure 112012022680241-pat00030

누적 차동 검출 기법은 누적을 통한 성능 개선이 가능하나, 잡음 및 부반송파 간 CFR특성 차이로 인하여 추정된 시간 오프셋 값들의 부호가 역전될 경우 시간 오프셋 검출 성능이 크게 열화되는 문제점이 존재한다. Cumulative differential detection can improve performance through accumulation, but there is a problem in that time offset detection performance is greatly degraded when the codes of estimated time offset values are reversed due to the difference in CFR characteristics between noise and subcarriers.

도 5는 2가지 부호 오류 유형의 예를 나타낸 개념도이다. 특히, 잡음과 CFR 특성의 차이로 인한 영향이 크지 않더라도,

Figure 112012022680241-pat00031
가 부호 천이 경계인 0 또는 NFFT/2 샘플 지점에 근접할 경우 추정 시간 오프셋 값의 부호가 역전되어 정규화 과정에서 잘못된 TTD 값을 추정하게 될 가능성이 높다. 따라서, 기존의 누적 차동 검출 기법에 의해 추정된 시간 오프셋 값들을 누적하기 위해서는 도 5에 도시된 바와 같은 부호 오류 문제를 해결해야 한다.
5 is a conceptual diagram illustrating an example of two types of sign error. In particular, even if the effect of the difference between the noise and the CFR characteristics is not significant,
Figure 112012022680241-pat00031
Is close to 0 or N FFT / 2 sample point, which is the sign transition boundary, it is likely that the sign of the estimated time offset value will be reversed, leading to the estimation of an incorrect TTD value during normalization. Therefore, in order to accumulate time offset values estimated by the existing cumulative differential detection technique, a sign error problem as illustrated in FIG. 5 must be solved.

부호 오류 정정Sign error correction

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호 천이 지점을 고려한 5가지 부호 파트 설정 및 정수배 추정 시간 오프셋 값과의 부호 비교를 통한 부호 오류 정정 방법을 나타내는 개념도이다. 6 is a conceptual diagram illustrating a method of correcting a code error by setting five code parts in consideration of a code transition point and comparing a sign with an integer estimated time offset value according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 하나의 심볼을 5개의 TTD 추정 구간으로 구분한다. 부호 천이 경계와 근접한 세 구간(611, 613, 615)을 비신뢰구간(DI, Distrust Interval)이라 정의하고, 나머지 두 구간(612, 614)을 신뢰 구간(CI, Confidence Interval)이라 정의한다. CI 내에 존재하는 추정 시간 오프셋 값들의 잡음 마진은 충분히 크므로 부호가 항상 옳다고 가정한다. 반면에, DI 내에 위치하는 추정 시간 오프셋 값들은 작은 잡음 마진을 갖기 때문에, 부호 오류가 나타났을 가능성이 있다고 판단한다. 따라서, 추정 시간 오프셋 값이 DI 내에 있을 경우, 부호 오류의 발생 유무를 반드시 확인하여야 한다.
As shown in FIG. 6, one symbol is first divided into five TTD estimation intervals. Three intervals 611, 613, and 615 proximate to the code transition boundary are defined as a Distrust Interval (DI), and the remaining two intervals 612 and 614 are defined as a Confidence Interval (CI). The noise margin of the estimated time offset values present in CI is large enough so that the sign is always correct. On the other hand, since the estimated time offset values located in DI have a small noise margin, it is determined that a sign error may occur. Therefore, if the estimated time offset value is within DI, it must be checked whether a sign error occurs.

부호 오류의 발생 유무를 파악하기 위하여, d개 부반송파 간격의 n배에 해당하는 n·d개 부반송파 간 차동 연산을 순차적으로 수행하고, 그중 CI 내에 위치하는 최초의

Figure 112012022680241-pat00032
를 탐색한다.
Figure 112012022680241-pat00033
는 CI 내에 위치하므로 부호가 옳다고 가정하며,
Figure 112012022680241-pat00034
Figure 112012022680241-pat00035
간 부호 비교를 통하여
Figure 112012022680241-pat00036
의 부호가 옳은지, 또는 역전되었는지 확인이 가능하다. 부호 오류가 발생하지 않았다면,
Figure 112012022680241-pat00037
Figure 112012022680241-pat00038
는 하기의 수학식 9와 같은 간단한 조건을 만족하게 된다.In order to determine whether a sign error occurs, a differential operation between n · d subcarriers corresponding to n times the d subcarrier intervals is sequentially performed, and the first one located in the CI is performed.
Figure 112012022680241-pat00032
.
Figure 112012022680241-pat00033
Assumes the sign is correct because it is located within the CI,
Figure 112012022680241-pat00034
Wow
Figure 112012022680241-pat00035
By comparing the sign between
Figure 112012022680241-pat00036
It is possible to check whether the sign of is correct or reversed. If no sign error occurred,
Figure 112012022680241-pat00037
Wow
Figure 112012022680241-pat00038
Is satisfied with a simple condition as shown in Equation 9 below.

Figure 112012022680241-pat00039
Figure 112012022680241-pat00039

단, 여기서 sgn은 사인 펑션(Sine function),

Figure 112012022680241-pat00040
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값,
Figure 112012022680241-pat00041
는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값, NFFT는 FFT 크기를 나타낸다. Where sgn is the sine function,
Figure 112012022680241-pat00040
Is a time offset value estimated by a differential operation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00041
Denotes a time offset value estimated through differential operations between subcarriers of the d integer multiples, and N FFT denotes an FFT size.

그러나,

Figure 112012022680241-pat00042
Figure 112012022680241-pat00043
의 관계가 상기 수학식 9의 조건을 만족하지 않는다면,
Figure 112012022680241-pat00044
에 부호 오류가 발생했음을 의미하며,
Figure 112012022680241-pat00045
의 부호를 역전시키는 간단한 과정을 통해 부호 오류 정정이 가능하다.
But,
Figure 112012022680241-pat00042
Wow
Figure 112012022680241-pat00043
If the relationship does not satisfy the condition of Equation 9,
Figure 112012022680241-pat00044
Means a sign error occurred in,
Figure 112012022680241-pat00045
Code error correction is possible through a simple process of reversing the sign of.

가중 평균화 기법Weighted averaging technique

신뢰도를 기반으로 한 가중치를 부여하는 가중 평균화 기법을 적용하여 더욱 개선된 시간 오프셋 추정 성능을 보일 수 있다. By applying a weighted averaging technique that assigns weights based on the reliability, the time offset estimation performance can be further improved.

먼저

Figure 112012022680241-pat00046
의 신뢰도는 하기의 수학식 10과 같은 d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도에 비례한다.first
Figure 112012022680241-pat00046
The reliability of is proportional to the frequency domain channel correlation between d interval subcarriers as shown in Equation 10 below.

Figure 112012022680241-pat00047
Figure 112012022680241-pat00047

여기서 L은 다중 경로의 수, σ i 2은 i번째 경로의 전력을 의미하며, τ i 는 i번째 경로의 샘플 지연을 의미한다. Where L is the number of multipaths, σ i 2 is the power of the i-th path, and τ i is the sample delay of the i-th path.

둘째로,

Figure 112012022680241-pat00048
의 신뢰도는 각 차동 연산의 누적 횟수 (Ncode-d)에 비례한다. 잡음 억제 효과로 인하여, 누적 횟수가 증가할수록 해당하는 추정 값은 더 높은 신뢰도를 가지게 된다. Secondly,
Figure 112012022680241-pat00048
The reliability of is proportional to the cumulative number of each differential operation (N code -d). Due to the noise suppression effect, as the cumulative number increases, the corresponding estimated value has higher reliability.

마지막으로,

Figure 112012022680241-pat00049
는 상기 수학식 7에 따라 정규화 과정을 수행해야 하는데, 이 과정에서 잡음 분산이 1/d2만큼 감소하는 효과가 나타난다. Finally,
Figure 112012022680241-pat00049
Should perform a normalization process according to Equation 7, in which the noise variance is reduced by 1 / d 2 .

따라서, 하기의 수학식 11과 같이 위의 세 가지 신뢰도에 따른 가중치를 각 추정 시간 오프셋 값에 적용하여 누적 및 평균화함으로써 최적의 누적 효과를 얻을 수 있다.Therefore, as shown in Equation 11 below, an optimal cumulative effect may be obtained by applying the above three reliability weights to each estimated time offset value and accumulating and averaging them.

Figure 112012022680241-pat00050
Figure 112012022680241-pat00050

단, 여기서,

Figure 112012022680241-pat00051
는 누적 차동 연산 기반의 시간 오프셋 값, Nrange는 최대 부반송파 간 간격, (Ncode-d)는 차동 연산의 누적 횟수, Rf(d)는 d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도,
Figure 112012022680241-pat00052
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값을 정규화한 값의 크기를 나타낸다.
Where,
Figure 112012022680241-pat00051
Is the time offset value based on the cumulative differential operation, N range is the maximum interval between subcarriers, (N code -d) is the cumulative number of differential operations, R f (d) is the frequency domain channel correlation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00052
Denotes the magnitude of a value obtained by normalizing a time offset value estimated through a differential operation between d interval subcarriers.

고정형 무선 통신 시스템의 초기 Early days of fixed wireless communication systems 레인징을Ranging 위한 시간 오프셋 검출 방법 Time offset detection method

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 검출 방법의 흐름도이고, 도 12는 도 11의 부호 오류 발생 여부 판정 단계의 상세 흐름도이다. 11 is a flowchart of a time offset detection method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a detailed flowchart of a step of determining whether a sign error occurs in FIG. 11.

도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법은 먼저 심볼을 신뢰 구간(Confidence Interval, CI) 및 비신뢰 구간(Distrust Interval, DI)으로 분할한다(S110). 오프셋 값에 있어서, 부호 천이 지점은 ±0 또는 ±NFFT/2 샘플 지점이 될 수 있다. 여기서, 부호 천이 지점을 포함하는 구간을 비신뢰 구간으로 지정하고, 부호 천이 지점을 포함하지 않는 구간을 신뢰 구간으로 지정할 수 있다. As shown in FIGS. 11 to 12, a method for detecting a time offset for initial ranging in a fixed wireless communication system according to an embodiment of the present invention first includes a symbol confidence interval (CI) and an untrust interval (Distrust). Interval, DI) (S110). For offset values, the sign transition point can be ± 0 or ± NFFT / 2 sample points. Here, a section including a sign transition point may be designated as an untrusted section, and a section not including a sign transition point may be designated as a confidence section.

다시 도 6을 참조하면, 심볼을 분할함에 있어서, 상기 심볼을 5 구간으로 분할하되, 부호 천이 지점의 왼쪽 또는 오른쪽으로 NFFT(FFT 크기, Fast Fourier Transform Size)의 8분의 1 만큼 이동한 지점을 각 구간의 경계로 하는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 부호 천이 경계와 근접한 세 구간을 비신뢰 구간(DI)로 지정하고, 나머지 두 구간을 신뢰 구간(CI)로 지정할 수 있다. 상기 신뢰 구간과 비신뢰 구간의 경계는 도 6에 도시된 바와 같이, -NFFT/8, -3NFFT/8, ±NFFT/2, +3NFFT/8 및 + NFFT/8일 수 있다. Referring to FIG. 6 again, in dividing the symbol, the symbol is divided into five intervals, and the left or right side of the code transition point is shifted by one eighth of the N FFT (FFT Fourier Transform Size). It may be characterized in that as a boundary of each section. That is, as shown in FIG. 6, three intervals close to the code transition boundary may be designated as an untrusted interval DI, and the remaining two intervals may be designated as a confidence interval CI. The boundary between the confidence interval and the untrusted interval may be -N FFT / 8, -3N FFT / 8, ± N FFT / 2, + 3N FFT / 8, and + N FFT / 8, as shown in FIG. .

심볼의 구간 분할이 완료되면, d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값이 상기 비신뢰 구간에 포함될 경우, 부호 오류의 발생 여부를 판정한다(S130). CI 내에 존재하는 추정 시간 오프셋 값들의 잡음 마진은 충분히 크므로 부호가 항상 옳다고 가정하고, DI 내에 위치하는 추정 시간 오프셋 값들은 작은 잡음 마진을 갖기 때문에, 부호 오류가 나타났을 가능성이 있다고 판단하고 부호 오류의 발생 여부를 판단한다. When the interval division of the symbol is completed, it is determined whether a code error occurs when the time offset value estimated through the differential operation between d interval subcarriers is included in the untrusted interval (S130). It is assumed that the sign is always correct because the noise margin of the estimated time offset values present in the CI is large enough, and since the estimated time offset values located in the DI have a small noise margin, it is determined that a sign error may occur, Determine whether or not.

여기서, 상기 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 단계(S130)는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 단계(S131) 및 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 및 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값의 부호가 다를 경우 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 단계(S132)를 포함할 수 있다. 신뢰 구간에 포함된 시간 오프셋 값의 경우 부호가 옳다고 가정하므로, 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값의 부호는 신뢰 구간에 포함된 최초의 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값과 부호가 같다고 가정한다. In the determining of whether a sign error occurs (S130), searching for a first time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through subcarrier differential operations of the d integer multiple number intervals ( S131) and a sign of the first time offset value included in the confidence interval among time offset values estimated through the differential operation between the d interval subcarriers and time offset values estimated through the differential operation between the subcarriers of the d integer multiple number interval. If is different may include the step (S132) to determine that a sign error has occurred. Since the sign is assumed to be correct for the time offset value included in the confidence interval, the sign of the time offset value estimated by the differential operation between the d interval subcarriers is the difference between the subcarriers of the first d integer number intervals included in the confidence interval. It is assumed that the sign is equal to the time offset value estimated through the operation.

여기서, 상기 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 단계(S132)는 하기의 수학식을 만족하지 못하면 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 할 수 있다. Here, the step (S132) of determining that the sign error occurs may be characterized as determining that a sign error occurs if the following equation is not satisfied.

Figure 112012022680241-pat00053
Figure 112012022680241-pat00053

단, 여기서 sgn은 사인 펑션(Sine function),

Figure 112012022680241-pat00054
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값,
Figure 112012022680241-pat00055
는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값, NFFT는 FFT 크기를 나타낸다. Where sgn is the sine function,
Figure 112012022680241-pat00054
Is a time offset value estimated by a differential operation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00055
Denotes a time offset value estimated through differential operations between subcarriers of the d integer multiples, and N FFT denotes an FFT size.

상기 판정 결과 부호 오류가 발생한 경우 부호 오류를 정정한다(S150). 부호 오류의 정정은 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값의 부호를 역전시키는 것을 특징으로 할 수 있다. If a sign error occurs as a result of the determination, the sign error is corrected (S150). The correction of the sign error may be characterized by reversing the sign of the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers.

상기 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법은 d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도, 차동 연산의 누적 횟수 및 정규화 과정의 잡음 분산 감소 효과를 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 가중 평균화하여 누적하는 단계(S170)를 더 포함할 수 있다. 상기 누적하는 단계(S170)는 전술한 가중 평균화 기법에 따른다.
The time offset detection method for the initial ranging of the fixed wireless communication system includes the estimated time offset value based on the frequency domain channel correlation between d interval subcarriers, the cumulative number of differential operations, and the noise variance reduction effect of the normalization process. The method may further include accumulating by weighted averaging (S170). The accumulating step S170 is based on the weighted averaging technique described above.

고정형 무선 통신 시스템의 초기 Early days of fixed wireless communication systems 레인징을Ranging 위한 시간 오프셋 검출 장치 Time offset detection device for

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 검출 장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 14는 도 13의 오류 발생 판정부의 상세 블록도이다. FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of an apparatus for detecting time offsets according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a detailed block diagram of an error occurrence determining unit of FIG. 13.

도 13 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치(1300)는 심볼을 신뢰 구간(Confidence Interval, CI) 및 비신뢰 구간(Distrust Interval, DI)으로 분할하는 구간 분할부(1310), d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값이 상기 비신뢰 구간에 포함될 경우, 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 오류 발생 판단부(1330) 및 상기 판정 결과 부호 오류가 발생한 경우 부호 오류를 정정하는 오류 정정부(1350)를 포함할 수 있다. 또한, d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도, 차동 연산의 누적 횟수 및 정규화 과정의 잡음 분산 감소 효과를 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 가중 평균화하여 누적하는 가중 평균화부(1370)를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 13 to FIG. 14, the apparatus 1300 for time offset detection for initial ranging of a fixed wireless communication system according to an embodiment of the present invention may include a symbol as a confidence interval (CI) and an untrusted symbol. Interval segmentation unit 1310 that divides the interval (Distrust Interval, DI), when the time offset value estimated by the differential operation between the d interval subcarrier is included in the untrusted interval, an error that determines whether a code error occurs The determination unit 1330 may include an error correction unit 1350 that corrects a sign error when a sign error occurs. The apparatus further includes a weighted averaging unit 1370 that weights and averages the estimated time offset values based on the frequency domain channel correlation between d interval subcarriers, the cumulative number of differential operations, and the noise variance reduction effect of the normalization process. can do.

여기서, 상기 구간 분할부(1310)는 부호 천이 지점을 포함하는 구간을 비신뢰 구간으로 지정하고, 부호 천이 지점을 포함하지 않는 구간을 신뢰 구간으로 지정할 수 있다. 또한, 상기 부호 천이 지점은 ±0 또는 ±NFFT/2 샘플 지점일 수 있다. 상기 구간 분할부(1310)는 상기 심볼을 5 구간으로 분할하되, 부호 천이 지점의 왼쪽 또는 오른쪽으로 NFFT(FFT 크기, Fast Fourier Transform Size)의 8분의 1 만큼 이동한 지점을 각 구간의 경계로 할 수 있다. Here, the interval dividing unit 1310 may designate a section including a code transition point as an untrusted section, and designate a section not including a code transition point as a confidence section. Further, the sign transition point may be ± 0 or ± NFFT / 2 sample points. The interval dividing unit 1310 divides the symbol into five intervals, and the boundary of each interval is a point shifted by one eighth of the N FFT (FFT size, Fast Fourier Transform Size) to the left or right of the code transition point. You can do

상기 오류 발생 판정부(1330)는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 신뢰 오프셋 탐색부(1331) 및 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 및 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값의 부호가 다를 경우 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 부호 비교부(1333)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The error occurrence determination unit 1330 is a confidence offset search unit 1331 for searching for an initial time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through subcarrier differential operations of the d integer multiples. If the sign of the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers and the time offset value estimated through the differential operation between the subcarriers of the d integer number intervals is different, the sign of the first time offset value included in the confidence interval is different. And a code comparison unit 1333 for determining that an error has occurred.

또한, 상기 오류 발생 판정부(1330)는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 신뢰 오프셋 탐색부(1331) 및 하기의 수학식을 만족하지 못하면 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 부호 비교부(1333)를 포함할 수도 있다. In addition, the error occurrence determining unit 1330 searches for the first time offset value included in the confidence interval among time offset values estimated through the subcarrier differential operation of the d integer multiples. And a code comparison unit 1333 for determining that a code error has occurred if the following equation is not satisfied.

Figure 112012022680241-pat00056
Figure 112012022680241-pat00056

단, 여기서 sgn은 사인 펑션(Sine function),

Figure 112012022680241-pat00057
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값,
Figure 112012022680241-pat00058
는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값, NFFT는 FFT 크기를 나타낸다. Where sgn is the sine function,
Figure 112012022680241-pat00057
Is a time offset value estimated by a differential operation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00058
Denotes a time offset value estimated through differential operations between subcarriers of the d integer multiples, and N FFT denotes an FFT size.

상기 오류 정정부(1350)는 상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값의 부호를 역전시키는 것을 특징으로 할 수 있다. The error correction unit 1350 may reverse the sign of the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers.

또한, 상기 가중 평균화부(1370)는 전술한 가중 평균화 기법을 기반으로 한다. In addition, the weighted averaging unit 1370 is based on the weighted averaging technique described above.

실험예Experimental Example

도 7 내지 10은 SUI(Stanford University Interim) 채널 환경에서의 시간 오프셋 추정 RMSE(Root Mean Square Error) 성능을 비교한 것이다. 7 to 10 compare time offset estimation root mean square error (RMS) performance in a Stanford University Interim (SUI) channel environment.

도 7은 TTD 300 샘플, 7km SUI-1 채널 모델에서 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 추정 방법과 기존 방법의 시간 오프셋 추정 성능을 비교한 그래프이고, 도 8은 TTD 300 샘플, 7km SUI-2 채널 모델에서 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 추정 방법과 기존 방법의 시간 오프셋 추정 성능을 비교한 그래프이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 기존의 누적 차동 검출 기법은 Nrange가 증가할수록 검출 성능이 개선되며, 제안 기법은 기존 기법에 비하여 더 큰 성능 이득을 얻을 수 있다.7 is a graph comparing time offset estimation performance of an offset estimation method and a conventional method according to an embodiment of the present invention in a TTD 300 sample, 7 km SUI-1 channel model, and FIG. 8 is a TTD 300 sample, 7 km SUI-2. In the channel model, it is a graph comparing the time offset estimation performance of the offset estimation method and the conventional method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the conventional cumulative differential detection technique improves detection performance as the N range increases, and the proposed technique can obtain a larger performance gain than the conventional technique.

도 9는 TTD 500 샘플, 7km SUI-1 채널 모델에서 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 추정 방법과 기존 방법의 시간 오프셋 추정 성능을 비교한 그래프이고, 도 10은 TTD 500 샘플, 7km SUI-2 채널 모델에서 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 추정 방법과 기존 방법의 시간 오프셋 추정 성능을 비교한 그래프이다. TTD가 500 샘플인 경우는 TTD가 부호 천이 경계와 근접한 상황으로, 부호 오류가 발생할 가능성이 매우 높다. 따라서, 부호 오류로 인하여 기존 기법은 Nrange가 증가할수록 잘못된 부호를 갖는 추정 시간 오프셋 누적 횟수가 증가함으로써 성능이 열화됨을 확인할 수 있다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 Nrange가 증가할수록 여전히 성능 이득이 있음을 확인할 수 있다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 추정 시간 오프셋 값의 크기에 따른 모든 부호 오류를 높은 정확도로 정정이 가능함을 보여준다.
9 is a graph comparing time offset estimation performance of an offset estimation method and a conventional method according to an embodiment of the present invention in a TTD 500 sample, 7 km SUI-1 channel model, and FIG. 10 is a TTD 500 sample, 7 km SUI-2. In the channel model, it is a graph comparing the time offset estimation performance of the offset estimation method and the conventional method according to an embodiment of the present invention. If the TTD is 500 samples, it is very likely that a sign error occurs because the TTD is close to the sign transition boundary. Therefore, due to the sign error, the conventional technique can confirm that performance deteriorates by increasing the estimated time offset accumulation count with an incorrect sign as the N range increases. On the other hand, the method according to an embodiment of the present invention can be seen that there is still a performance gain as the N range increases. This shows that the method according to an embodiment of the present invention can correct all sign errors according to the magnitude of the estimated time offset value with high accuracy.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시 예를 설명한 것이며, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 실시 가능한 범위까지 본 발명의 범위에 있다고 할 것이다.
What has been described above has described one embodiment according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and as claimed in the following claims, without departing from the gist of the present invention, the field to which the present invention belongs. It will be within the scope of the present invention to the extent that a person skilled in the art can change.

1300 : 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치
1310 : 구간 분할부
1330 : 오류 발생 판정부
1331 : 신뢰 오프셋 탐색부
1333 : 부호 비교부
1350 : 오류 정정부
1370 : 가중 평균화부
1300: time offset detection device for initial ranging
1310: section divider
1330: error occurrence determination unit
1331: confidence offset search unit
1333: code comparison unit
1350: error correction unit
1370: weighted average

Claims (18)

고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법에 있어서,
심볼을 신뢰 구간(Confidence Interval, CI) 및 비신뢰 구간(Distrust Interval, DI)으로 분할하는 단계;
d개 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값이 상기 비신뢰 구간에 포함될 경우, 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 단계; 및
상기 판정 결과 부호 오류가 발생한 경우 부호 오류를 정정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
A time offset detection method for initial ranging of a fixed wireless communication system,
Dividing the symbol into a confidence interval (CI) and a distrust interval (DI);
determining whether a sign error occurs when a time offset value estimated through a differential operation between d subcarriers is included in the untrusted interval; And
And correcting a sign error when a sign error occurs as a result of the determination.
제 1항에 있어서, 상기 심볼을 신뢰 구간 및 비신뢰 구간으로 분할하는 단계는
부호 천이 지점을 포함하는 구간을 비신뢰 구간으로 지정하고, 부호 천이 지점을 포함하지 않는 구간을 신뢰 구간으로 지정하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
The method of claim 1, wherein dividing the symbol into a confidence interval and an untrusted interval
A time offset detection method for initial ranging in a fixed wireless communication system, characterized in that a section including a code transition point is designated as an untrusted section, and a section without a code transition point is designated as a trusted section.
제 2항에 있어서, 상기 부호 천이 지점은
±0 또는 ±NFFT/2 샘플 지점인 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
The method of claim 2, wherein the sign transition point is
A time offset detection method for initial ranging in a fixed wireless communication system, characterized in that it is ± 0 or ± N FFT / 2 sample points.
제 2항에 있어서, 상기 심볼을 신뢰 구간 및 비신뢰 구간으로 분할하는 단계는
상기 심볼을 5 구간으로 분할하되, 부호 천이 지점의 왼쪽 또는 오른쪽으로 NFFT(FFT 크기, Fast Fourier Transform Size)의 8분의 1 만큼 이동한 지점을 각 구간의 경계로 하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
The method of claim 2, wherein dividing the symbol into a confidence interval and an untrusted interval
The wireless signal is divided into five sections, and the fixed wireless point is characterized in that the boundary of each section is a point shifted by one-eighth of the NFTFT (FFT Fourier Transform Size) to the left or right of the code transition point. A time offset detection method for initial ranging of a communication system.
제 1항에 있어서, 상기 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 단계는
상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 단계; 및
상기 d개 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 및 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값의 부호가 다를 경우 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
The method of claim 1, wherein determining whether the sign error occurs
Searching for a first time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through the differential operation between subcarriers of the d integer multiple number intervals; And
The sign of the first time offset value included in the confidence interval is different from the time offset value estimated through the differential operation between the subcarriers of the d intervals and the time offset value estimated through the differential operation between the subcarriers of the d integer multiples. And determining that a code error has occurred in the case of initial ranging of the fixed wireless communication system.
제 1항에 있어서, 상기 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 단계는
상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 단계; 및
하기의 수학식
Figure 112012022680241-pat00059

- 단, 여기서 sgn은 사인 펑션(Sine function),
Figure 112012022680241-pat00060
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값,
Figure 112012022680241-pat00061
는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값, NFFT는 FFT 크기를 나타냄 - 을 만족하지 못하면 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
The method of claim 1, wherein determining whether the sign error occurs
Searching for a first time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through the differential operation between subcarriers of the d integer multiple number intervals; And
Equation
Figure 112012022680241-pat00059

Where sgn is a sine function,
Figure 112012022680241-pat00060
Is a time offset value estimated by a differential operation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00061
The fixed wireless communication comprising the step of determining that a code error occurs if the time offset value estimated by the differential operation between the sub-carrier interval of the integer multiple times, N FFT indicates the FFT size-is not satisfied A method for detecting time offsets for initial ranging of a system.
제 1항에 있어서, 상기 부호 오류를 정정하는 단계는
상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값의 부호를 역전시키는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
The method of claim 1, wherein correcting the sign error
And reversing a sign of a time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers.
제 1항에 있어서,
d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도, 차동 연산의 누적 횟수 및 정규화 과정의 잡음 분산 감소 효과를 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 가중 평균화하여 누적하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
The method of claim 1,
and weighting averaging the estimated time offset values based on the frequency domain channel correlation between the d interval subcarriers, the cumulative number of differential operations, and the noise variance reduction effect of the normalization process. A time offset detection method for initial ranging of a communication system.
제 8항에 있어서, 상기 누적하는 단계는
하기의 수학식
Figure 112012022680241-pat00062

- 단, 여기서,
Figure 112012022680241-pat00063
는 누적 차동 연산 기반의 시간 오프셋 값, Nrange는 최대 부반송파 간 간격, (Ncode-d)는 차동 연산의 누적 횟수, Rf(d)는 d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도,
Figure 112012022680241-pat00064
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값을 정규화한 값의 크기를 나타냄 - 을 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 누적하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 방법.
The method of claim 8, wherein the accumulating step
Equation
Figure 112012022680241-pat00062

-Where,
Figure 112012022680241-pat00063
Is the time offset value based on the cumulative differential operation, N range is the maximum interval between subcarriers, (N code -d) is the cumulative number of differential operations, R f (d) is the frequency domain channel correlation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00064
Denotes the magnitude of a value obtained by normalizing an estimated time offset value through a differential operation between d interval subcarriers, and accumulates the estimated time offset value on the basis of an initial ranging of the fixed wireless communication system. Time offset detection method.
고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치에 있어서,
심볼을 신뢰 구간(Confidence Interval, CI) 및 비신뢰 구간(Distrust Interval, DI)으로 분할하는 구간 분할부;
d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값이 상기 비신뢰 구간에 포함될 경우, 부호 오류의 발생 여부를 판정하는 오류 발생 판정부; 및
상기 판정 결과 부호 오류가 발생한 경우 부호 오류를 정정하는 오류 정정부를 포함하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
An apparatus for detecting time offset for initial ranging in a fixed wireless communication system,
An interval dividing unit for dividing the symbol into a confidence interval (CI) and an untrust interval (DI);
an error occurrence determining unit that determines whether a sign error occurs when a time offset value estimated through a differential operation between d interval subcarriers is included in the untrusted interval; And
And an error correction unit for correcting a sign error when a sign error occurs as a result of the determination.
제 10항에 있어서, 상기 구간 분할부는
부호 천이 지점을 포함하는 구간을 비신뢰 구간으로 지정하고, 부호 천이 지점을 포함하지 않는 구간을 신뢰 구간으로 지정하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
The method of claim 10, wherein the section divider
And a section including a code transition point as an untrusted section, and a section without a code transition point as a trusted section.
제 11항에 있어서, 상기 부호 천이 지점은
±0 또는 ±NFFT/2 샘플 지점인 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
12. The method of claim 11, wherein the sign transition point is
A time offset detection device for initial ranging in a fixed wireless communication system, characterized in that it is ± 0 or ± N FFT / 2 sample points.
제 11항에 있어서, 상기 구간 분할부는
상기 심볼을 5 구간으로 분할하되, 부호 천이 지점의 왼쪽 또는 오른쪽으로 NFFT(FFT 크기, Fast Fourier Transform Size)의 8분의 1 만큼 이동한 지점을 각 구간의 경계로 하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
The method of claim 11, wherein the section divider
The wireless signal is divided into five sections, and the fixed wireless point is characterized in that the boundary of each section is a point shifted by one-eighth of the NFTFT (FFT Fourier Transform Size) to the left or right of the code transition point. An apparatus for detecting time offsets for initial ranging of a communication system.
제 10항에 있어서, 상기 오류 발생 판정부는
상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 신뢰 오프셋 탐색부; 및
상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 및 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값의 부호가 다를 경우 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 부호 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
The method of claim 10, wherein the error occurrence determination unit
A confidence offset search unit searching for a first time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through the differential operation between subcarriers of the d integer multiples; And
When the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers and the first time offset value included in the confidence interval among the time offset values estimated through the differential operation between the subcarriers of the d integer number interval are different, And a code comparator for determining that a code error has occurred.
제 10항에 있어서, 상기 오류 발생 판정부는
상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값 중 신뢰 구간에 포함되는 최초의 시간 오프셋 값을 탐색하는 신뢰 오프셋 탐색부; 및
하기의 수학식
Figure 112012022680241-pat00065

- 단, 여기서 sgn은 사인 펑션(Sine function),
Figure 112012022680241-pat00066
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값,
Figure 112012022680241-pat00067
는 상기 d개의 정수배 개수 간격의 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값, NFFT는 FFT 크기를 나타냄 - 을 만족하지 못하면 부호 오류가 발생한 것으로 판정하는 부호 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
The method of claim 10, wherein the error occurrence determination unit
A confidence offset search unit searching for a first time offset value included in a confidence interval among time offset values estimated through the differential operation between subcarriers of the d integer multiples; And
Equation
Figure 112012022680241-pat00065

Where sgn is a sine function,
Figure 112012022680241-pat00066
Is a time offset value estimated by a differential operation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00067
The fixed radio includes a code comparison unit for determining that a code error has occurred if the time offset value estimated by the differential operation between the sub-carriers of the interval of d integer multiples, N FFT indicates the FFT size-is not satisfied. An apparatus for detecting time offsets for initial ranging of a communication system.
제 10항에 있어서, 상기 오류 정정부는
상기 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값의 부호를 역전시키는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
The method of claim 10, wherein the error correction unit
And a time offset detection device for initial ranging in the fixed wireless communication system, wherein the sign of the time offset value estimated through the differential operation between the d interval subcarriers is reversed.
제 10항에 있어서,
d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도, 차동 연산의 누적 횟수 및 정규화 과정의 잡음 분산 감소 효과를 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 가중 평균화하여 누적하는 가중 평균화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
The method of claim 10,
and a weighted averaging unit that weights and averages the estimated time offset values based on the frequency domain channel correlation between the d interval subcarriers, the cumulative number of differential operations, and the noise variance reduction effect of the normalization process. An apparatus for detecting time offsets for initial ranging of a wireless communication system.
제 17항에 있어서, 상기 가중 평균화부는
하기의 수학식
Figure 112012022680241-pat00068

- 단, 여기서,
Figure 112012022680241-pat00069
는 누적 차동 연산 기반의 시간 오프셋 값, Nrange는 최대 부반송파 간 간격, (Ncode-d)는 차동 연산의 누적 횟수, Rf(d)는 d개 간격 부반송파 간 주파수 영역 채널 상관도,
Figure 112012022680241-pat00070
는 d개 간격 부반송파 간 차동 연산을 통해 추정된 시간 오프셋 값을 정규화한 값의 크기를 나타냄 - 을 기반으로 상기 추정된 시간 오프셋 값을 누적하는 것을 특징으로 하는 고정형 무선 통신 시스템의 초기 레인징을 위한 시간 오프셋 검출 장치.
18. The method of claim 17, wherein the weighted averaging unit
Equation
Figure 112012022680241-pat00068

-Where,
Figure 112012022680241-pat00069
Is the time offset value based on the cumulative differential operation, N range is the maximum interval between subcarriers, (N code -d) is the cumulative number of differential operations, R f (d) is the frequency domain channel correlation between d interval subcarriers,
Figure 112012022680241-pat00070
Denotes the magnitude of a value obtained by normalizing an estimated time offset value through a differential operation between d interval subcarriers, and accumulates the estimated time offset value on the basis of an initial ranging of the fixed wireless communication system. Time offset detection device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000003009A (en) * 1998-06-25 2000-01-15 윤종용 Searching window size setting method of mobile terminal in cellular system
KR20090009060A (en) * 2007-07-19 2009-01-22 인하대학교 산학협력단 Receiver for frame synchronization in wireless communication systems and method thereof
US20090193284A1 (en) 2008-01-24 2009-07-30 Canon Kabushiki Kaisha Methods for synchronizing applicative clock signals in a synchronous communications network, corresponding emitter and receiver devices, computer-readable storage means

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