KR101444275B1

KR101444275B1 - 무선랜의 중심주파수 보상 장치

Info

Publication number: KR101444275B1
Application number: KR1020140038404A
Authority: KR
Inventors: 황용석; 장한용
Original assignee: (주)아이앤씨테크놀로지
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2014-09-26
Also published as: WO2015152513A1

Abstract

본 발명은 무선랜에서 중심주파수를 추정하여 보상할 때 프라이머리 주파수 채널의 중심 주파수를 추정하여 오차를 보정한 후 그 보정 결과를 근거로 의 중심 주파수를 보상함으로써, 프라이머리 상위주파수 채널의 중심 주파수를 보다 정밀하게 보정할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 제2저역필터에서 출력되는 상기 프라이머리 주파수 채널의 신호에서 중심 주파수 오차를 추정하는 중심주파수 추정기; 상기 중심주파수 추정기에서 추정된 중심 주파수 오차에서 중심주파수 위치에 따른 보정값을 보정하되, 상기 프라이머리 하위 주파수 채널의 위치별 보정값을 계산하고, 그 보정값을 근거로 샘플링 주파수 오차로 인한 옵셋을 보정하는 중심주파수 보정기; 및 상기 중심주파수 보정기에서의 중심주파수 오차를 이용하여 제1저역필터에서 출력되는 프라이머리 상위주파수 채널의 신호에 대한 중심주파수 오차를 보상하는 중심주파수 보상기;를 구비한다.

Description

무선랜의 중심주파수 보상 장치{COMPENSATION APPARATUS FOR CENTER FREQUENCY OF WIRELESS LAN}

본 발명은 무선랜에서 중심주파수를 추정하여 보상하는 기술에 관한 것으로, 특히 40MHz, 80MHz, 160MHz 신호를 수신하는 경우에 프라이머리 주파수 채널의 중심 주파수 오차를 추정하고, 그 중심 주파수 오차 값을 샘플링 주파수 오차로 보정한 후 그 보정 결과를 근거로 40MHz, 80MHz, 160MHz 신호의 중심 주파수를 보상할 수 있도록 한 무선랜의 중심주파수 보상 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 802.11a,g,ac 무선랜(WLAN)을 사용하는 시스템에서는 신호 수신 시에 중심 주파수 오차를 추정하여 보상한다. 예를 들어, STF(Short Train Field) 심볼 및 LTF(Long Train Field) 심볼에서 중심 주파수 오차를 추정하고 LTF 심볼부터 중심주파수 오차를 보상한다. LTF 심볼은 채널 추정에 사용되며, 이때 추정된 채널값은 이후 심볼에서 채널을 보상하는데 사용된다. 따라서, 중심 주파수 오차에 대한 추정 정확도에 의해 채널 추정값이 영향을 받게 된다.

중심 주파수 오차 추정 시에 STF 와 LTF 심볼 내의 반복되는 구간의 상관값을 이용한다. STF 심볼은 16 샘플이 10번 반복되고, LTF 심볼은 64 샘플이 2번 반복된다. 참고로, 아래의 [표 1]에서와 같이 짧은 훈련 신호열은 t_k가 16샘플에 해당하고, T₁,T₂는 64샘플에 해당한다.

802.11ac에서는 20MHz, 40MHz, 80MHz 및 160MHz 등의 대역폭(bandwidth)을 사용한다. 예를 들어, 802.11ac에서 80MHz 대역을 사용하는 경우, 이를 20MHz로 나누어 그에 따른 4개의 대역폭 중에서 하나가 프라이머리 20MHz 채널(Primary 20MHz channel)로 설정된다.

수신된 비이컨(Beacon) 신호를 이용하여 프라이머리 채널의 위치를 미리 인식할 수 있다. 프라이머리 20MHz 채널에는 신호가 있지만, 나머지 채널에는 신호가 없을 수도 있다. STF, LTF 신호를 수신한 시점에서는 어떤 대역폭을 통해 수신된 신호인지 알 수 없다. 따라서, 프라이머리 20MHz 채널의 대역폭만을 고려해야 하며, 802.11a,g 경우에서처럼 20MHz 신호에 대해서 주파수 추정 방법을 사용할 수 있다.

그런데, 종래의 시스템에서는 프라이머리 채널의 중심주파수를 보상할 때 해당 프라이머리 채널상에서 획득한 보상정보를 이용하여 중심주파수를 보상한다.예를 들어, 80MHz 채널(Primary 80MHz channel)의 중심 주파수를 보상하는 경우 프라이머리 20MHz 채널상에서 획득한 보상정보를 이용하여 80MHz 채널의 중심주파수를 보상한다.

이와 같이, 종래의 무선랜 시스템에서는 수신 신호의 중심주파수를 보상할 때 프라이머리 채널에서 구한 중심주파수 오차를 이용하여 수신 신호의 중심 주파수 오차를 보상하게 되어 있어 중심 주파수 오차를 보다 정밀하게 보상하는데 어려움이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신호가 수신될 때 프라이머리 채널에서 주파수 오차를 추정하고, 샘플링 주파수 오차로 인한 옵셋을 보정한 다음 그 결과값을 이용하여 프라이머리 수신 신호의 중심 주파수를 보상하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선랜의 중심주파수 보상장치는, 안테나 및 고주파 처리부를 통해 공급되는 아날로그의 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기; 상기 아날로그 디지털 변환기로부터 출력되는 신호를 저역필터링하여 출력하는 제1저역필터; 상기 아날로그 디지털 변환기로부터 출력되는 신호에서 프라이머리 주파수 채널의 신호를 저역필터링하여 출력하는 제2저역필터; 상기 제2저역필터에서 출력되는 상기 프라이머리 주파수 채널의 신호에서 중심 주파수 오차를 추정하는 중심주파수 추정기; 상기 중심주파수 추정기에서 추정된 중심 주파수 오차에서 상기 프라이머리 주파수 채널의 위치와 샘플링 주파수 오차를 이용하여 보정값을 계산하고, 그 보정값을 근거로 중심 주파수 오차를 보정하는 중심주파수 보정기; 및 상기 중심주파수 보정기에서의 중심주파수 오차를 이용하여 상기 제1저역필터에서 출력되는 상기 신호에 대한 중심주파수 오차를 보상하는 중심주파수 보상기;를 포함한다.

본 발명은 프라이머리 채널의 신호가 수신될 때 프라이머리 주파수 채널의 중심주파수 오차를 추정하여 샘플링 주파수 오차로 인한 옵셋을 보정한 다음 그 보정 정보를 이용하여 수신 신호의 중심 주파수를 보상함으로써, 수신 신호의 중심 주파수 오차를 보다 정밀하게 보정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선랜의 중심주파수 보상장치의 블록도이다.
도 2는 프라이머리 20MHz 채널의 구간을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제실시예에 의한 무선랜의 중심주파수 보상장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 중심주파수 보상장치(100)는 아날로그 디지털 변환기(ADC)(110), 제1저역필터(120), 제2저역필터(130), 중심주파수 추정기(140), 중심주파수 보정기(150), 중심주파수 보상기(160),및 고속 푸리에 변환기(FFT: Fast-Fourier Transform)(170)를 포함한다.

아날로그 디지털 변환기(110)는 안테나 및 고주파(RF:Radio Frequency) 처리부(도면에 미도시)를 통해 공급되는 아날로그의 신호를 디지털 신호로 변환한다. 상기 아날로그 디지털 변환기(110)의 샘플링 주파수는 대역폭의 2배가 될 수 있다.

제1저역필터(120)는 상기 아날로그 디지털 변환기(110)로부터 출력되는 신호 중에서 신호 예를 들어, 80MHz 신호를 저역필터링하여 출력한다.

제2저역필터(130)는 상기 아날로그 디지털 변환기(110)로부터 신호 예를 들어, 프라이머리 80MHz 신호가 출력될 때 그 중에서 프라이머리 주파수 채널의 신호 예를 들어, 프라이머리 20MHz 채널의 신호를 저역필터링하여 출력한다.

중심주파수 추정기(140)는 상기 제2저역필터(130)에서 출력되는 프라이머리 20MHZ 채널의 신호에서 중심 주파수 오차를 추정한다.

중심주파수 보정기(150)는 상기 중심주파수 추정기(140)에서 추정된 중심 주파수 오차에서 중심주파수 위치에 따른 보정값을 보정한다. 이때, 상기 중심주파수 보정기(150)는 프라이머리 20MHz 채널의 위치별 보정값을 계산하고, 그 보정값을 근거로 샘플링 주파수 오차로 인한 옵셋을 보정한다.

중심주파수 보상기(160)는 상기 중심주파수 보정기(150)에서의 중심주파수 오차를 이용하여 상기 제1저역필터(120)에서 출력되는 80MHz 채널의 신호에 대한 중심주파수 오차를 보상한다.

상기 설명에서와 같이 본 발명이 적용되는 802.11ac 무선랜(WLAN)에서는 프라이머리 20MHz 채널(Primary 20MHz channel)에서 구한 중심 주파수 오차를 이용하여 LTF(Long Train Field) 심볼에서부터 이어지는 심볼의 주파수 오차를 보상한다. 오차가 있는 주파수 오차 추정값을 보상하는 경우 채널 추정값에 오차가 나타난다. 실제로, 프라이머리 20MHz 채널의 위치에 따라서 중심 주파수 오차 추정값에 옵셋이 존재한다. 프라이머리 20MHz 채널의 구간은 도 2에서와 같이 위치할 수 있다.

도 2에서 제1채널구간(D1) 또는 제4채널구간(D4)이 프라이머리 20MHz 채널구간인 경우가 제2채널구간(D2) 또는 제3채널구간(D3)이 프라이머리 20MHz 채널구간인 경우에 비하여 중심 주파수 오차 추정값에 옵셋이 더 크게 존재한다. 그 이유는 중심 주파수 오차와 함께 샘플링 주파수에 의해 상기 옵셋이 결정되기 때문이다. 때문이다.

중심 주파수 오차는 없고 샘플링 주파수 오차만 있는 경우를 예로 하여 상기 샘플링 주파수 오차에 의한 영향에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

중심 주파수와 샘플링 주파수는 동일한 오실레이터로부터 생성되므로 중심주파수 오차는 샘플링 주파수 오차의 상수 곱으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 안테나로부터 수신되는 신호를 160MHz로 샘플링할 때 샘플링 주파수 오차를 △f_s라고 하면, 상기 도 2에서 20MHz 채널구간(D1,D2,D3,D4)은 중심주파수 오차가 -△f_s*3/8, -△f_s/8, △f_s/8, △f_s*3/8만큼 존재하는 것으로 추정될 수 있다.

이때, 중심 주파수 오차(△f_c)가 존재하는 경우, 그 중심 주파수 오차(△f_c)는 △f_c-△f_s*3/8, △f_c-△f_s/8, △f_c+△f_s/8, △f_c+△f_s*3/8로 추정될 수 있다.

이와 같은 경우 예를 들어, 프라이머리 20MHz 채널이 도 2에서 제1채널구간(D1)에 위치하는 경우 △f_c-△f_s*3/8을 중심주파수 오차로 추정하게 되고, 이를 보상하는 경우에 각 채널구간(D1,D2,D3,D4)에서 잔여 중심주파수 오차는 0, △f_s*2/8, △f_s*4/8, △f_s*6/8로 추정될 수 있다.

다른 예를 들어, 상기 프라이머리 20MHz 채널이 제2구간(D2)에 위치하는 경우 △f_c-△f_s/8를 중심주파수 오차로 추정하게 되고, 상기 중심주파수 오차를 보정한 후 각각의 채널구간(D1,D2,D3,D4)에서 잔여 중심주파수 오차는 각각 -△f_s*2/8, 0, △f_s*2/8, -△f_s*4/8로 추정될 수 있다.

특히 중심 주파수 오차가 크고, 신호대잡음비(SNR)가 높으며, 높은 변조율을 사용하여 수신 신호를 변조하는 경우 잔여 중심주파수 오차 △f_s*6/8로 인한 성능 손실이 발생될 수 있다.

이와 같은 이유로 인하여, 상기 도 1의 설명에서와 같이 추정된 중심 주파수 오차에서 샘플링 주파수 오차를 보정한 후에 수신 신호에서 주파수 오차를 보상하는 것이 수신성능 향상에 좋은 영향을 미친다는 결론을 얻을 수 있다.

아래의 [표 2]는 80MHz의 수신신호에서 중심주파수 채널 구간(D1,D2,D3,D4)별 보정값의 예를 나타낸 것이다. 160MHz의 수신신호에서도 중심주파수 채널 구간(D1,D2,D3,D4)별 보정값을 상기 80MHz 수신신호에서와 동일한 방법으로 계산해 낼 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 도 1의 설명에서와 같이, 802.11ac 수신기에서 수신 신호 예를 들어, 80MHz 신호가 수신될 때 그 중에서 프라이머리 20MHz 채널의 신호를 분리한 후 중심 주파수 오차를 추정하여 샘플링 주파수 오차로 인한 옵셋을 보정한 다음 80MHz 채널의 중심 주파수 오차를 보상한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

200 : 중심주파수 보상장치 210 : 아날로그 디지털 변환기
220 : 제1저역필터 230 : 제2저역필터
240 : 중심주파수 추정기 250 : 중심주파수 보정기
260 : 중심주파수 보상기 270 : 고속 푸리에 변환기

Claims

안테나 및 고주파 처리부를 통해 공급되는 아날로그의 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;
상기 아날로그 디지털 변환기로부터 출력되는 신호를 저역필터링하여 출력하는 제1저역필터;
상기 아날로그 디지털 변환기로부터 출력되는 신호에서 프라이머리 주파수 채널의 신호를 저역필터링하여 출력하는 제2저역필터;
상기 제2저역필터에서 출력되는 상기 프라이머리 주파수 채널의 신호에서 중심 주파수 오차를 추정하는 중심주파수 추정기;
상기 중심주파수 추정기에서 추정된 중심 주파수 오차에서 중심주파수 위치에 따른 보정값을 보정하되, 상기 프라이머리 주파수 채널의 위치별 보정값을 계산하고, 그 보정값을 근거로 샘플링 주파수 오차로 인한 옵셋을 보정하는 중심주파수 보정기; 및
상기 중심주파수 보정기에서의 중심주파수 오차를 이용하여 상기 제1저역필터에서 출력되는 신호에 대한 중심주파수 오차를 보상하는 중심주파수 보상기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 중심주파수 보상 장치.
제1항에 있어서, 상기 프라이머리 주파수 채널의 신호는 프라이머리 20MHz 채널의 신호인 것을 특징으로 하는 무선랜의 중심주파수 보상 장치.
제1항에 있어서, 상기프라이머리 주파수 채널의 신호는 80MHz 채널의 신호인 것을 특징으로 하는 무선랜의 중심주파수 보상 장치.
제1항에 있어서, 상기 중심주파수 추정기는 상기 아날로그 디지털 변환기를 통해 수신되는 신호를 160MHz로 샘플링할 때 상기 샘플링 주파수 오차를 △f_s라고 하면, 4 개의 20MHz 채널구간은 중심주파수 오차가 -△f_s*3/8, -△f_s/8, △f_s/8, △f_s*3/8만큼 존재하는 것으로 추정하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 중심주파수 보상 장치.
제4항에 있어서, 상기 중심주파수 추정기는 중심 주파수 오차 △f_c가 존재하는 경우, △f_c-△f_s*3/8, △f_c-△f_s/8, △f_c+△f_s/8, △f_c+△f_s*3/8의 중심주파수 오차를 추정하는 것을 특징으로 하는 무선랜의 중심주파수 보상 장치.