KR101538595B1 - Method for Time Synchronization and Carrier Frequency Offset Compesation in Optical OFDM System - Google Patents

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KR101538595B1 KR1020140190422A KR20140190422A KR101538595B1 KR 101538595 B1 KR101538595 B1 KR 101538595B1 KR 1020140190422 A KR1020140190422 A KR 1020140190422A KR 20140190422 A KR20140190422 A KR 20140190422A KR 101538595 B1 KR101538595 B1 KR 101538595B1
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Abstract

Disclosed are a method and an apparatus for a time synchronization and a carrier frequency offset compensation in an optical OFDM system. The disclosed apparatus comprises: a receiving portion for receiving an OFDM symbol where a first training symbol and a second training symbol are inserted; a fractional frequency offset estimation portion for estimating a fractional frequency offset by using the first training symbol; a time synchronization portion for carrying out the time synchronization by using the first training symbol; an integer frequency offset estimation portion for estimating an integer frequency offset by using the first training symbol and the second training symbol after a compensation for the estimated fractional frequency offset and the time synchronization are done; and an offset compensation portion for compensating the estimated fractional frequency offset and the estimated integer frequency offset. The first training symbol is inserted in front of the OFDM symbol, and the second training symbol is inserted between the first training symbol and the OFDM symbol. The first training symbol has a structure that one unit symbol is repeated twice. The first training symbol and the second training symbol have mutually different frequencies. The disclosed apparatus and the method have an advantage of estimating and compensating the integer frequency offset and the fractional frequency offset at once with a simple DSP calculation without a complicated hardware such as PLL.

Description

광 OFDM 시스템에서 시간 동기화 및 반송파 주파수 오프셋 보상 방법 {Method for Time Synchronization and Carrier Frequency Offset Compesation in Optical OFDM System}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a time synchronization and a carrier frequency offset compensation method in an optical OFDM system,

본 발명은 시간 동기화 및 반송파 주파수 오프셋 보상 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 OFDM 시스템에서의 시간 동기화 및 반송파 주파수 오프셋 보상 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a time synchronization and carrier frequency offset compensation method and apparatus, and more particularly, to a time synchronization and carrier frequency offset compensation method and apparatus in an optical OFDM system.

OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식은 높은 전송 속도의 신호를 전송하기 위해, 서로 직교하는 다수의 서브 캐리어를 할당하고 상대적으로 낮은 심볼 속도로 각 서브 캐리어를 통하여 데이터를 전송하는 통신 방식이다. OFDM 통신 기술은 높은 스펙트럼 효율과 다중 페이딩 효과에 대처할 수 있는 기술로 WiMAX, Wireless LAN, ADSL, 디지털 라디오 및 비디오 방송 시스템 등에서 많이 사용되고 있다.An orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme is a communication scheme in which a plurality of orthogonal subcarriers are allocated and data is transmitted through each subcarrier at a relatively low symbol rate in order to transmit a signal having a high transmission rate. OFDM communication technology is widely used in WiMAX, wireless LAN, ADSL, digital radio and video broadcasting systems because it can cope with high spectral efficiency and multiple fading effects.

한편, 코히어런트 광 OFDM에서는 상대적으로 큰 전력을 갖는 로컬 오실레이터 레이저와 수신 신호가 간섭하여 하향 변환되고 광검출기에 의해 전기 신호로 변환된다. On the other hand, coherent optical OFDM interferes with a local oscillator laser having a relatively large power to be down-converted and converted into an electric signal by a photodetector.

코히어런트 광 OFDM 시스템은 확산(Dispersion) 요인에 의해 시간 지연이 발생하게 되며, 이를 보상하기 위한 시간 동기화가 필요하다. 또한, 실제 광 통신 시스템에서는 송/수신기 발진기의 부정합으로 인해 소스 레이저 다이오드와 로컬 오실레이터 레이저 다이오드간의 캐리어 주파수 오프셋이 발생하므로 수신기 성능 향상을 위해 이를 추정 및 보상하는 기술이 요구되고 있다. In the coherent optical OFDM system, a time delay occurs due to a spreading factor, and time synchronization is required to compensate for the delay. In a practical optical communication system, carrier frequency offset occurs between a source laser diode and a local oscillator laser diode due to inconsistency of a transmitter / receiver oscillator, so that a technology for estimating and compensating for the improvement of receiver performance is required.

코히어런트 광 OFDM 시스템에서 반송파 주파수 오프셋은 두가지로 분류될 수 있다. 첫번째 주파수 오프셋은 부반송파에 상응하는 간격을 가진 정수배 오프셋이다. 정수배 오프셋이 발생할 경우 부반송파 인덱스의 순환 이동이 야기되며 다른 부반상포에 데이터가 실려 잘못된 위치에서 복조가 되는 문제가 발생한다. In a coherent optical OFDM system, carrier frequency offsets can be classified into two types. The first frequency offset is an integer multiple of offset with intervals corresponding to the subcarriers. When an integer multiple offset occurs, a cyclic shift of the subcarrier index is caused, and data is loaded in other subcarriers, causing demodulation at the wrong position.

두번째 주파수 오프셋은 부반송파 간격의 소수배에 해당하는 주파수 오프셋이다. 소수배 오프셋이 발생하게 될 경우 다른 부반송파의 데이터가 유입되어 신호의 직교성을 유지할 수 없는 문제가 발생한다. The second frequency offset is a frequency offset corresponding to a fraction of the subcarrier spacing. If a fractional offset occurs, data of other subcarriers may be introduced and the orthogonality of the signal can not be maintained.

이와 같은 오프셋 보상을 위해 대표적으로 사용하는 기술은 PLL(Phase Lock Loop)을 사용하는 기술이다. 그러나, PLL은 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 하드웨어 복잡도를 증가시키는 문제점이 있다. A technique that is typically used for such offset compensation is a technique using a PLL (Phase Lock Loop). However, PLLs are not only costly, but they also increase hardware complexity.

반송파 주파수 오프셋 보상을 위한 또 다른 기술로 보호구간을 이용한 추정 방법이 있는데, 이 방법으로는 소수배 오프셋만 추정할 수 있으며 정수배 오프셋을 추정할 수 없는 문제점이 있다.Another technique for carrier frequency offset compensation is to use a guard interval estimation method. However, this method can only estimate a fractional offset and can not estimate an integer offset.

오프셋 보상을 위한 또 다른 기술로 동일한 훈련 심볼을 연속적으로 사용하는 기법이 있으나, 이 기법으로는 소수배 오프셋만 추정할 수 있는 문제점이 있다.
Another technique for offset compensation is to use the same training symbol successively, but this technique has a problem in that it can only estimate a fractional offset.

본 발명의 일측면은 PLL과 같은 복잡한 하드웨어를 수반하지 않고 단순한 DSP(Digital Signal Processing) 연산으로 정수배 오프셋과 소수배 오프셋을 한번에 추정하고 보상할 수 있는 광 코히어런트 OFDM 시스템에서 시간 동기화 및 반송파 주파수 오프셋 추정 방법 및 장치를 제안하는 것이다.
In one aspect of the present invention, in a coherent OFDM system capable of estimating and compensating integer multi-valued offset and fractional offset at a time by a simple digital signal processing (DSP) operation without complicated hardware such as PLL, Offset estimation method and apparatus.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼이 삽입된 OFDM 심볼을 수신하는 수신부; 상기 제1 훈련 심볼을 이용하여 소수배 오프셋을 추정하는 소수배 오프셋 추정부; 상기 제1 훈련 심볼을 이용하여 시간 동기화를 수행하는 시간 동기화부; 상기 추정된 소수배 오프셋에 대한 보상 및 상기 시간 동기화가 이루어진 후 상기 제1 훈련 심볼 및 상기 제2 훈련 심볼을 이용하여 정수배 오프셋을 추정하는 정수배 오프셋 추정부; 및 상기 추정된 소수배 오프셋 및 상기 추정된 정수배 오프셋을 보상하는 오프셋 보상부를 포함하되, 상기 제1 훈련 심볼은 OFDM 데이터 심볼 앞에 먼저 삽입되고 상기 제2 훈련 심볼은 제1 훈련심볼과 OFDM 데이터 심볼 사이에 삽입되며, 상기 제1 훈련 심볼은 하나의 단위 심볼이 두 번 반복되는 구조이며, 상기 제1 훈련 심볼과 상기 제2 훈련 심볼은 서로 다른 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a receiver comprising: a receiver for receiving an OFDM symbol including a first training symbol and a second training symbol; A decimal multiple offset estimator for estimating a decimal multiple offset using the first training symbol; A time synchronization unit for performing time synchronization using the first training symbol; An integer multiple offset estimator for estimating an integer multiple offset using the first training symbol and the second training symbol after compensation for the estimated fractional offset and after the time synchronization; And an offset compensator for compensating for the estimated fractional offset and the estimated integer multiple offset, wherein the first training symbol is inserted before the OFDM data symbol and the second training symbol is inserted between the first training symbol and the OFDM data symbol Wherein the first training symbol is a structure in which one unit symbol is repeated twice, and the first training symbol and the second training symbol have different frequencies. In the optical OFDM system, Device is provided.

상기 소수배 주파수 오프셋 추정부는 CP 구간을 포함한 제1 훈련 심볼 구간 사이에 설정되는 제1 윈도우 및 제2 윈도우를 이동시키면서 상기 제1 윈도우의 데이터 및 상기 제2 윈도우의 데이터 사이의 상관 연산을 수행하여 소수배 오프셋을 추정한다. Wherein the fractional frequency offset estimator performs a correlation operation between the data of the first window and the data of the second window while moving the first window and the second window set between the first training symbol intervals including the CP interval Estimate a fractional offset.

상기 제1 윈도우 및 제2 윈도우는 CP의 시작점 및 OFDM 심볼의 시작점 사이에서 미리 설정된 인덱스 간격만큼 이동 슬라이딩되면서 인덱스별 상관 연산 결과가 출력된다. The first window and the second window are slid by a predetermined index interval between the start point of the CP and the start point of the OFDM symbol, and the correlation result of each index is output.

상기 소수배 오프셋 추정부는 상기 인덱스별로 출력되는 상관 연산 결과 중 가장 첫 번째 인덱스의 연산 결과를 이용하여, 이를 두 훈련심볼을 포함한 OFDM 전체 심볼 데이터 수신 시간의 1초(가장 처음 수신 시간)일 때의 소수배 오프셋으로 추정한다.  The prime offset estimator uses the result of the operation of the first index among the correlation results output for each index to determine whether the OFDM symbol data reception time is 1 second (the first reception time) Estimate with a fractional offset.

상기 시간 동기화부는 상기 인덱스별 상관 연산 결과를 수신 전력으로 나눠 정규화한 값을 최대로 하는 인덱스를 추정하고, 추정된 인덱스가 OFDM 신호의 시작점으로 설정되도록 시간 동기화를 수행한다.  The time synchronization unit estimates an index that maximizes a value normalized by dividing the index-based correlation calculation result by the received power, and performs time synchronization so that the estimated index is set as a starting point of the OFDM signal.

상기 제1 윈도우 및 상기 제2 윈도우의 사이즈는 상기 제1 훈련 심볼의 1/2 사이즈이다. The size of the first window and the second window is a half size of the first training symbol.

상기 인덱스별 상관 연산은 다음의 수학식에 의해 이루어진다. The index-by-index correlation operation is performed by the following equation.

Figure 112014126266664-pat00001

Figure 112014126266664-pat00001

상기 정수배 오프셋 추정부는 수신 심볼에 포함된 상기 제1 훈련 심볼 및 상기 제2 훈련 심볼에 대해 FFT를 수행한 후 정수배 오프셋을 추정한다. The integer multiple offset estimator performs an FFT on the first training symbol and the second training symbol included in the received symbol, and estimates an integer multiple of the offset.

상기 정수배 오프셋 추정부는 상기 FFT 수행 결과와 송신신호에서의 두 훈련심볼인 레퍼런스 FFT를 비교하여 정수배 오프셋이 발생하였는지 여부를 판단한다. The integer multiple offset estimator compares the result of the FFT and a reference FFT, which is two training symbols in a transmission signal, to determine whether an integer multiple offset has occurred.

정수배 오프셋이 발생하였을 경우, 상기 FFT 결과의 주파수 인덱스를 조절하여 정수배 오프셋을 추정한다. When an integer multiple offset occurs, the frequency index of the FFT result is adjusted to estimate an integer multiple offset.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 하나의 단위 심볼이 두 번 이상 반복되는 구조를 가진 제1 훈련 심볼 생성부; 상기 제1 훈련 심볼과 서로 다른 주파수를 가지는 제2 훈련 심볼 생성부; 상기 제1 훈련 심볼 및 상기 제2 훈련 심볼을 OFDM 심볼에 삽입하는 훈련 심볼 삽입부를 포함하되, 상기 훈련 심볼 삽입부는, 상기 제1 훈련 심볼은 OFDM 심볼 데이터 앞에 삽입되고, 상기 제2 훈련 심볼은 제1 훈련 심볼과 OFDM 심볼 데이터 사이에 삽입되는 광 OFDM 심볼 송신 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating training symbols, comprising: a first training symbol generator having a structure in which one unit symbol is repeated twice or more; A second training symbol generator having a different frequency from the first training symbol; And a training symbol inserter for inserting the first training symbol and the second training symbol into an OFDM symbol, wherein the training symbol inserter inserts the first training symbol before OFDM symbol data, There is provided an optical OFDM symbol transmitting apparatus interposed between one training symbol and OFDM symbol data.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼이 삽입된 OFDM 심볼을 수신하는 단계(a); 상기 제1 훈련 심볼을 이용하여 소수배 오프셋을 추정하는 단계(b); 상기 제1 훈련 심볼을 이용하여 시간 동기화를 수행하는 단계(c); 상기 제1 훈련 심볼 및 상기 제2 훈련 심볼을 이용하여 정수배 오프셋을 추정하는 단계(d); 및 상기 추정된 소수배 오프셋 및 상기 추정된 정수배 오프셋을 보상하는 단계(e)를 포함하되, 상기 제1 훈련 심볼은 OFDM 심볼 데이터 앞에 삽입되고 상기 제2 훈련 심볼은 제1 훈련 심볼과 OFDM 심볼 데이터 사이에 삽입되며, 상기 제1 훈련 심볼은 하나의 단위 심볼이 두 번 반복되는 구조이며, 상기 제1 훈련 심볼과 상기 제2 훈련 심볼은 서로 다른 주파수를 가지는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법이 제공된다.
According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for decoding an OFDM symbol, comprising: (a) receiving an OFDM symbol including a first training symbol and a second training symbol; Estimating a fractional offset using the first training symbol; Performing time synchronization using the first training symbol; Estimating an integer multiple offset using the first training symbol and the second training symbol; (E) compensating for the estimated decimal multiple offset and the estimated integer multiple offset, wherein the first training symbol is inserted before OFDM symbol data and the second training symbol comprises a first training symbol and OFDM symbol data Wherein the first training symbol is a structure in which one unit symbol is repeated twice, and the first training symbol and the second training symbol are different from each other in a frequency offset compensation method in an optical OFDM system having different frequencies do.

본 발명의 실시예들에 따르면, PLL과 같은 복잡한 연산을 수행하지 않고 단순한 연산으로 시간 동기화 및 정수배 오프셋과 소수배 오프셋을 한번에 추정하고 보상할 수 있는 장점이 있다.
According to embodiments of the present invention, there is an advantage that time synchronization, integer multiple offset and fractional offset can be estimated and compensated at once by a simple operation without complicated operation such as PLL.

도 1은 본 발명이 적용되는 코히어런트 광 OFDM 시스템에서 OFDM 송신 장치의 개략적인 구조를 도시한 도면.
도 2는 주파수 오프셋 현상을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 보상 및 시간 동기화 장치의 전체적인 구조를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 보상 및 시간 동기를 위해 송신 장치에서 삽입하는 훈련 심볼의 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수배 오프셋 추정 및 시간 동기화를 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수배 오프셋 추정을 위해 FFT를 수행한 일례를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수배 오프셋 추정을 위해 인덱스를 조절하는 일례를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 보상 및 시간 동기화의 전체적인 흐름을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수배 오프셋 추정 및 시간 동기화 방법을 도시한 순서도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수배 오프셋 추정 및 보상 방법을 도시한 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a schematic structure of an OFDM transmitting apparatus in a coherent optical OFDM system to which the present invention is applied; Fig.
2 is a graph for explaining the frequency offset phenomenon.
3 is a block diagram illustrating an overall structure of an offset compensation and time synchronization apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram illustrating a structure of a training symbol inserted in a transmitting apparatus for frequency offset compensation and time synchronization according to an embodiment of the present invention;
5 is a conceptual diagram for explaining a prime offset estimation and time synchronization according to an embodiment of the present invention;
6 is a diagram illustrating an example of FFT performed for integer-valued offset estimation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates an example of adjusting indexes for integer-valued offset estimation according to an embodiment of the present invention; FIG.
8 is a diagram illustrating an overall flow of frequency offset compensation and time synchronization according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a prime offset estimation and time synchronization method according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating an integer multiple offset estimation and compensation method according to an embodiment of the present invention;

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
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. 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. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

도 2는 주파수 오프셋 현상을 설명하기 위한 그래프이다. 2 is a graph for explaining the frequency offset phenomenon.

도 2를 참조하면, 실선으로 표시된 그래프는 송신부에서 변조된 신호이고, 점선으로 표시된 그래프는 수신부에서 주파수 오프셋이 발생한 신호이다. Referring to FIG. 2, a solid line represents a signal modulated by a transmitter, and a dotted line represents a signal where a frequency offset occurs in a receiver.

코히어런트 광 OFDM 시스템에서, 주파수 오프셋의 원인은 다양하나 송/수신기 및 발진기의 부정합에 의해 주로 발생하게 된다. In a coherent optical OFDM system, the causes of the frequency offset vary, but are mainly caused by mismatching of the transmitter / receiver and the oscillator.

도 2를 참조하면, 송신부에서 변조된 신호에 비해 수신부에서 변조된 신호는 소정 주파수만큼 이동되며, 이때 주파수 오프셋 값은

Figure 112014126266664-pat00002
로 표시되어 있다. Referring to FIG. 2, the signal modulated by the receiver is shifted by a predetermined frequency in comparison with the signal modulated by the transmitter,
Figure 112014126266664-pat00002
Respectively.

이와 같은 주파수 오프셋은 정수배 오프셋 및 소수배 오프셋으로 구분되며, 정수배 오프셋은 서브캐리어 간격의 정수배만큼 주파수 오프셋이 발생하는 것을 의미한다. Such a frequency offset is divided into an integer multiple offset and a fractional multiple offset, and an integer multiple offset means that a frequency offset occurs by an integer multiple of a subcarrier interval.

정수배 오프셋이 발생할 경우에는 신호의 직교성 자체는 유지하게 되나 서브캐리어 인덱스의 인덱스의 순환 이동으로 인해 다른 부반송파에 데이터가 실리는 문제가 발생하게 된다. 다른 서브 캐리어에 데이터가 실릴 경우 신호의 BER(Bit Error Ratio)는 낮아지게 된다. When an integer multiple offset occurs, the orthogonality of the signal itself is maintained, but the problem of data being transferred to other subcarriers due to the cyclic shift of the index of the subcarrier index occurs. When data is carried in another subcarrier, the bit error ratio (BER) of the signal is lowered.

소수배 오프셋은 서브 캐리어의 소수배만큼 발생하는 오프셋으로 소수배 오프셋이 발생할 경우에는 신호의 직교성이 깨지게 되어 심볼 간 간섭을 초래하며, BER도 낮아지게 된다.A fractional offset is an offset that occurs by a fraction of a subcarrier. If a fractional offset occurs, the orthogonality of the signal is broken, resulting in intersymbol interference and lower BER.

도 1은 본 발명이 적용되는 코히어런트 광 OFDM 시스템에서 OFDM 송신 장치의 개략적인 구조를 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing a schematic structure of an OFDM transmission apparatus in a coherent optical OFDM system to which the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 OFDM 송신 장치는 제1 훈련 심볼 생성부(100), 제2 훈련 심볼 생성부(110) 및 훈련 심볼 삽입부(120)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an optical OFDM transmitter according to an embodiment of the present invention includes a first training symbol generator 100, a second training symbol generator 110, and a training symbol inserter 120.

제1 훈련 심볼 생성부(100)는 제1 훈련 심볼을 생성하고, 제2 훈련 심볼 생성부(110)는 제2 훈련 심볼을 생성한다. The first training symbol generator 100 generates a first training symbol and the second training symbol generator 110 generates a second training symbol.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 보상 및 시간 동기를 위해 송신 장치에서 삽입하는 훈련 심볼의 구조를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a structure of a training symbol inserted in a transmitting apparatus for frequency offset compensation and time synchronization according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 심볼은 제1 훈련 심볼(400) 및 제2 훈련 심볼(410)을 포함한다. Referring to FIG. 4, a training symbol according to an embodiment of the present invention includes a first training symbol 400 and a second training symbol 410.

제1 훈련 심볼(400)은 제1 주파수를 가지는 심볼이며, 제2 훈련 심볼(410)은 제2 주파수를 가지는 심볼이다. 제1 주파수와 제2 주파수는 서로 상이한 주파수이다.The first training symbol 400 is a symbol having a first frequency and the second training symbol 410 is a symbol having a second frequency. The first frequency and the second frequency are different from each other.

코히어런트 광 OFDM 신호는 다수의 심볼로 이루어지며 훈련 심볼 삽입부(120)는 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼이 OFDM 데이터 심볼 이전에 삽입된다. 일례로, 제1 훈련 심볼은 OFDM 데이터 심볼 이전에 CP(Cyclic Prefix)를 포함하여 삽입되고, 제2 훈련 심볼은 제1 훈련 심볼과 OFDM 데이터 심볼 사이에 CP를 포함하여 삽입된다. The coherent optical OFDM signal is composed of a plurality of symbols, and the training symbol inserting unit 120 inserts the first training symbol and the second training symbol before the OFDM data symbol. For example, the first training symbol is inserted before the OFDM data symbol, including the CP (Cyclic Prefix), and the second training symbol is inserted including the CP between the first training symbol and the OFDM data symbol.

서로 다른 주파수를 가지는 두 개의 훈련 심볼을 OFDM 데이터 심볼 이전에 순서대로 삽입하는 것에 의해 시간 동기화 및 소수배 오프셋 및 정수배 오프셋을 모두 추정하고 보상하는 것이 가능하다. 두 훈련 심볼의 주파수를 다르게 설정함으로써 정수배 오프셋을 두 개의 이종 훈련 심볼을 이용하여 추정할 수 있게 된다. It is possible to estimate and compensate both time synchronization and both decimal and integer multiple offsets by inserting two training symbols with different frequencies in sequence prior to the OFDM data symbols. By setting the frequency of the two training symbols differently, an integer multiple offset can be estimated using two different training symbols.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 훈련 심볼은 하나의 단위 심볼이 두 번 반복되는 구조를 가지며, 송신단과 수신단에서 모두 알고 있는 심볼이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the first training symbol has a structure in which one unit symbol is repeated twice, and is known to both the transmitting end and the receiving end.

제1 훈련 심볼을 반분할 경우 두 개의 반복된 심볼 형태는 동일하게 된다. 제1 훈련 심볼을 단위 심볼이 두 번 반복되는 구조로 형성하는 것은 소수배 오프셋 추정 및 시간 동기화를 위한 것이며, 제1 훈련 심볼을 이용하여 소수배 오프셋을 추정하고 시간 동기화를 수행하는 방법은 별도의 도면을 참조하여 상세히 설명한다. When the first training symbol is halved, the two repeated symbol shapes are identical. The first training symbol is formed to have a structure in which the unit symbol is repeated twice. The second training symbol is used for estimation of the fractional offset and the time synchronization. The method of estimating the fractional offset using the first training symbol, Will be described in detail with reference to the drawings.

한편, 제2 훈련 심볼은 제1 훈련 심볼과 달리 단위 심볼이 반복되는 형태일 필요는 없다. 도 4에는 제2 훈련 심볼의 주파수가 제1 훈련 심볼에 비해 낮은 경우가 도시되어 있으나 제2 훈련 심볼의 주파수가 제1 훈련 심볼에 비해 높아도 무방하다. On the other hand, the second training symbol does not have to be a unit symbol repeated form unlike the first training symbol. FIG. 4 shows a case where the frequency of the second training symbol is lower than that of the first training symbol. However, the frequency of the second training symbol may be higher than that of the first training symbol.

도 4에서, CP(Cyclic Prefix)는 심볼간 간섭(Inter Symbol Interference: ISI)을 줄이기 위해 심볼 사이에 설정되는 보호구간이다. 일반적으로 이전 심볼의 후반부 데이터를 CP 데이터로 활용한다. In FIG. 4, a CP (Cyclic Prefix) is a guard interval set between symbols to reduce Inter Symbol Interference (ISI). Generally, the latter half of the previous symbol is used as CP data.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 보상 및 시간 동기화 장치의 전체적인 구조를 도시한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating an overall structure of an offset compensation and time synchronization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 오프셋 보상 및 시간 동기화 장치는 코히어런트 광 OFDM 시스템의 수신 장치에 구비되는 장치로서, 도 2와 같이 두 종류의 훈련 심볼이 삽입되도록 변조된 신호를 채널을 통해 수신하여 오프셋 추정/보상 및 시간 동기화를 수행하는 장치이다. The offset compensation and time synchronization apparatus shown in FIG. 3 is an apparatus provided in a reception apparatus of a coherent optical OFDM system. As shown in FIG. 2, the offset compensation and time synchronization apparatus shown in FIG. 3 receives a signal modulated to insert two kinds of training symbols through a channel, / Compensation and time synchronization.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오프셋 보상 및 시간 동기화 장치는 소수배 오프셋 추정부(300), 시간 동기화부(320), 정수배 오프셋 추정부(340) 및 오프셋 보상부(360)를 포함할 수 있다. 3, the apparatus for offset compensation and time synchronization according to an exemplary embodiment of the present invention includes a prime estimation unit 300, a time synchronization unit 320, an integer multiple offset estimation unit 340, and an offset compensation unit 360 ).

소수배 오프셋 추정부(300)는 소수배 오프셋을 추정하는 기능을 한다. 소수배 오프셋 추정부(300)는 제1 훈련 심볼을 이용하여 소수배 오프셋을 추정한다. 오프셋 보상부(360)는 소수배 오프셋 추정부(300)에서 추정된 오프셋을 보상한다. The prime offset estimation unit 300 functions to estimate a prime offset. A decimal multiple offset estimator 300 estimates a decimal multiple offset using a first training symbol. The offset compensating unit 360 compensates the offset estimated by the decimal multiple offset estimating unit 300. [

소수배 오프셋 추정부(300)는 인덱스 조절부(310), 상관 연산부(312) 및 오프셋 추정부(314)를 포함한다. The decimal multiple offset estimating unit 300 includes an index adjusting unit 310, a correlation calculating unit 312, and an offset estimating unit 314.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수배 오프셋 추정 및 시간 동기화를 설명하기 위한 개념도이다. 5 is a conceptual diagram for explaining a prime offset estimation and time synchronization according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 소수배 오프셋 추정부을 위해 서로 사이즈가 동일한 두 개의 윈도우를 설정한다. 윈도우는 CP 구간 및 제1 훈련 심볼 구간을 이동하도록 설정된 윈도우이다. Referring to FIG. 5, two windows having the same size as each other are set for a decimal multiplier. The window is a window set to move the CP section and the first training symbol section.

인덱스 조절부(310)는 소수배 오프셋 추정을 위해 설정되는 윈도우의 슬라이딩 인덱스를 조절하는 기능을 한다. The index adjusting unit 310 adjusts the sliding index of the window to be set for estimating the prime number offset.

도 5에서, 제1 윈도우 및 제2 윈도우는 초기 위치가 d로 설정되며, 초기 위치에서 상관 연산부(312)는 제1 윈도우(500)의 데이터와 제2 윈도우(510) 데이터간 상관 연산을 수행한다. 제1 윈도우 및 제2 윈도우의 사이즈는 제1 훈련 심볼의 1/2 사이즈를 가진다. 5, the initial positions of the first window and the second window are set to d, and at the initial position, the correlation computing unit 312 performs a correlation operation between the data of the first window 500 and the data of the second window 510 do. The sizes of the first window and the second window have a half size of the first training symbol.

초기 위치에서 제1 윈도우(500)의 데이터와 제2 윈도우(510)의 데이터간 상관 연산이 수행되면, 인덱스 조절부(310)는 미리 설정된 인덱스 간격만큼 제1 윈도우(500) 및 제2 윈도우(510)를 슬라이딩시킨다. When the correlation between the data of the first window 500 and the data of the second window 510 is performed at the initial position, the index adjuster 310 adjusts the first window 500 and the second window 510 510).

상관 연산부(312)는 제1 윈도우(500) 및 제2 윈도우(510)가 슬라이딩시키면서 제1 윈도우(500)의 데이터와 제2 윈도우(510)의 데이터간 상관 연산을 수행한다. The correlation operation unit 312 performs correlation between the data of the first window 500 and the data of the second window 510 while sliding the first window 500 and the second window 510.

제 윈도우(500) 및 제2 윈도우(510)를 슬라이딩시키면서 제1 윈도우(500)의 데이터와 제2 윈도우(510)의 데이터간 상관 연산을 수행하는 작업은 제2 윈도우가 제1 훈련 심볼 구간의 끝까지 도달할 때가지 이루어진다. The task of performing the correlation operation between the data of the first window 500 and the data of the second window 510 while sliding the window 500 and the second window 510 is to perform the correlation operation between the data of the first window 500 and the data of the second window 510, It is done until it reaches the end.

예를 들어, 10번의 인덱스 조절(슬라이딩)이 이루어진 경우, 상관 연산부(312)는 각 인덱스별로 10개의 상관 연산 데이터를 출력한다. For example, when index adjustment (sliding) is performed 10 times, the correlation operation unit 312 outputs 10 correlation operation data for each index.

오프셋 추정부(314)는 상관 연산부의 인덱스별 상관 연산 데이터 중 첫 번째 인덱스의 데이터(예를 들어, d=0)를 이용하여 오프셋을 추정하는 기능을 한다. The offset estimator 314 estimates an offset using data (for example, d = 0) of the first index in the correlation calculation data for each index of the correlation calculator.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인덱스(d)별 제1 윈도우와 제2 윈도우간의 상관 연산 데이터 P(d)는 다음의 수학식 1과 같다. According to an embodiment of the present invention, the correlation calculation data P (d) between the first window and the second window for each index d is expressed by the following equation (1).

Figure 112014126266664-pat00003
Figure 112014126266664-pat00003

위 수학식 1에서,

Figure 112014126266664-pat00004
는 제1 윈도우의 데이터를 의미하고,
Figure 112014126266664-pat00005
는 제2 윈도우의 데이터를 의미한다. 또한, T는 제1 훈련 심볼(또는 제2 훈련 심볼)의 심볼 주기를 의미한다.In Equation (1) above,
Figure 112014126266664-pat00004
Quot; means data of the first window,
Figure 112014126266664-pat00005
Means data of the second window. Also, T denotes a symbol period of the first training symbol (or second training symbol).

오프셋 추정부(314)는 인덱스별 상관 연산 데이터 중 가장 첫 번째 인덱스의 데이터를 판단한다. 다수의 상관 연산 데이터 중 두 훈련심볼을 포함한 OFDM 심볼 데이터의 첫 번째 프레임의 시간(1초)에서의 인덱스를 선택하는 것이다.The offset estimation unit 314 determines the data of the first index among the index-based correlation calculation data. (1 second) of the first frame of OFDM symbol data including two training symbols among a plurality of correlation calculation data.

가장 첫 번째 인덱스가 선택되면, 해당 인덱스를 이용하여 오프셋 추정부(314)는 소수배 주파수 오프셋을 추정한다. When the first index is selected, the offset estimator 314 estimates the fractional frequency offset using the index.

소수패 오프셋은 가장 큰 상관 연산 데이터 값을 이용하여 추정 가능하며, 이는 다음의 수학식 2와 같다. The fractional L offsets can be estimated using the largest correlation data values, as shown in Equation 2 below.

Figure 112014126266664-pat00006
Figure 112014126266664-pat00006

시간 동기화부(320)는 소수배 오프셋 추정부에서 획득하는 인덱스별 상관 연산 데이터를 이용한다. 구체적으로, 시간 동기화부(320)는 인덱스별 상관 연산 데이터(P(d))를 수신 전력으로 나눠 정규화한 값이 최대일 때의 인덱스(d)를 구한다. 구해진 인덱스(시간 도메인에서 CP의 시작점과의 시간 간격)를 OFDM 신호의 시작점으로 설정하는 시간 동기화를 수행한다. The time synchronization unit 320 uses index-based correlation operation data obtained by the fractional-multiple-offset estimator. Specifically, the time synchronization unit 320 obtains the index d when the value normalized by dividing the index-based correlation calculation data P (d) by the received power is the maximum. And performs time synchronization to set the obtained index (the time interval with the start point of the CP in the time domain) to the starting point of the OFDM signal.

오프셋 보상부(360)는 소수배 오프셋 추정부(300)에서 추정된 오프셋을 보상한다. 일례로, 오프셋 보상부(360)는 추정된 소수배 오프셋을 시간 축에서 음수 텀(term)으로 곱하는 방식으로 오프셋 보상을 수행할 수 있을 것이다. 추정된 오프셋을 보상하는 방법은 널리 알려져 있으면 알려진 방법 중 어느 방법을 사용하여도 무방하다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다. The offset compensating unit 360 compensates the offset estimated by the decimal multiple offset estimating unit 300. [ In one example, the offset compensator 360 may perform offset compensation by multiplying the estimated decimal offset by a negative term in the time axis. It will be apparent to those skilled in the art that any method known in the art may be used to compensate for the estimated offset.

또한, 오프셋 보상부(360)는 후술하는 정수배 오프셋이 추정된 이후에 시간 축에서 정수배 오프셋을 보상하는 기능을 함께 수행할 수 있을 것이다. The offset compensator 360 may also perform a function of compensating for an integer multiple offset in the time axis after the integer multiple offset described later is estimated.

정수배 오프셋 추정부(340)는 정수배 오프셋이 발생하였을 경우 정수배 오프셋의 발생을 감지하고 오프셋의 정도를 추정하는 기능을 한다. The integer multipath offset estimator 340 detects the occurrence of an integer multiple offset when the integer multiple offset occurs and estimates the degree of the offset.

정수배 오프셋 추정부(340)는 FFT부(350), 상관 연산부(352), 오프셋 감지부(354), 인덱스 조절부(356) 및 오프셋 추정부(358)를 포함한다. The integer multiple offset estimating unit 340 includes an FFT unit 350, a correlation calculating unit 352, an offset detecting unit 354, an index adjusting unit 356 and an offset estimating unit 358.

정수배 오프셋 추정부(340)에서의 정수배 오프셋 추정은 소수배 오프셋 추정 및 시간 동기화가 이루어진 후에 수행된다. The integer multiple offset estimation at the integer multiple offset estimator 340 is performed after the fractional offset estimation and time synchronization are performed.

정수배 오프셋 추정(340)은 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼을 이용하여 이루어진다. FFT부(350)는 시간 동기화 및 소수배 오프셋 보상이 이루어진 수신 신호로부터 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼에 대한 주파수 변환을 수행한다. Integer offset estimation 340 is performed using a first training symbol and a second training symbol. The FFT unit 350 performs frequency conversion on the first training symbol and the second training symbol from the received signal in which time synchronization and fractional offset compensation are performed.

소수배 오프셋 추정이 타임 도메인에서 이루어지는 것과는 달리 정수배 오프셋 추정은 주파수 도메인에서 이루어진다. Unlike the fractional offset estimation is performed in the time domain, the integer multiple offset estimation is performed in the frequency domain.

제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼은 송신단과 수신단이 이미 알고 있는 데이터이다. 상관 연산부(352)는 송신단에서 알고 있는 송신신호 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼의 FFT 값(이하, 레퍼런스 FFT)과 수신 신호의 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼의 FFT 값에 대한 상관 연산을 수행한다. The first training symbol and the second training symbol are data already known by the receiving end and the receiving end. The correlation calculator 352 performs a correlation calculation (hereinafter referred to as a FFT calculation) on the FFT values of the transmission signal first training symbol and the second training symbol (hereinafter referred to as reference FFT) and the FFT values of the first training symbol and the second training symbol, .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수배 오프셋 추정을 위해 FFT를 수행한 일례를 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating an example in which FFT is performed for integer-valued offset estimation according to an embodiment of the present invention.

도 6의 (a)는 수신 신호의 대해 FFT를 수행한 결과이며, (b)는 이미 알고 있는 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼에 대해 FFT를 수행한 결과이다. 도 6에서, (a)와 (b)는 상이하며, (a)와 (b)가 상이하다는 것은 수신 신호에 정수배 오프셋이 발생하였다는 것을 의미한다. 6A is a result of performing an FFT on a received signal, and FIG. 6B is a result of performing an FFT on a known first training symbol and a second training symbol. In FIG. 6, (a) and (b) are different, and (a) and (b) are different, which means that an integer multiple offset has occurred in the received signal.

오프셋 감지부(354)는 상관 연산부(352)의 상관 연산 결과를 이용하여 정수배 오프셋이 발생하였는지 여부를 감지하다. 수신 신호의 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼에 대한 FFT 결과와 레퍼런스 FFT 결과가 동일할 경우 오프셋 감지부(354)는 정수배 오프셋이 발생하지 않았다고 판단한다. 수신 신호의 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼에 대한 FFT 결과와 레퍼런스 볼 FFT 결과가 일치하지 않을 경우 오프셋 감지부(354)는 정수배 오프셋이 발생하였다고 판단한다. The offset detecting unit 354 detects whether an integer multiple offset has occurred using the result of correlation calculation of the correlation calculating unit 352. [ If the FFT result for the first training symbol and the second training symbol of the received signal is equal to the reference FFT result, the offset detection unit 354 determines that an integer multiple offset has not occurred. If the FFT result for the first training symbol and the second training symbol of the received signal does not match the reference ball FFT result, the offset detection unit 354 determines that an integer multiple offset has occurred.

인덱스 조절부(356) 및 오프셋 추정부(358)는 정수배 오프셋이 발생하였다고 판단되는 경우 인덱스를 조절하면서 정수배 오프셋을 추정하는 기능을 한다. The index adjusting unit 356 and the offset estimating unit 358 function to estimate an integer multiple offset while adjusting indexes when it is determined that an integer multiple offset has occurred.

정수배 오프셋 추정은 주파수 도메인에서 이루어지기 때문에 인덱스 조절부(356)에서 조절되는 인덱스는 주파수 인덱스이다. 도 6에서, 주파수 도메인의 f1, f2, f3 등이 주파수 인덱스에 해당된다. Since the integer multiple offset estimation is performed in the frequency domain, the index adjusted by the index adjusting unit 356 is a frequency index. In Fig. 6, f1, f2, f3, etc. in the frequency domain are divided into frequency indices.

제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼은 서로 상이한 주파수를 가지기에 주파수 도메인에서 서로 다른 주파수 인덱스에서 나타난다. 인덱스 조절부(356)는 수신 신호에 대한 FFT 결과에서 신호가 나타나는 주파수 인덱스를 변경시킨다. The first training symbol and the second training symbol have different frequencies and therefore appear in different frequency indices in the frequency domain. The index adjusting unit 356 changes the frequency index at which the signal appears in the FFT result for the received signal.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수배 오프셋 추정을 위해 인덱스를 조절하는 일례를 도시한 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of adjusting indexes for integer multiple offset estimation according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 7을 참조하면, 수신 신호의 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼에 대한 FFT는 f1과 f3에서 나타난다. 인덱스 조절부(356)는 도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 신호가 (f1, f3) 조합을 제외한 다른 주파수 인덱스에서 나타나도록 주파수 인덱스를 조절하는 것이다. Referring to FIG. 7, FFTs for the first training symbol and the second training symbol of the received signal appear at f1 and f3. The index adjusting unit 356 adjusts the frequency index so that the two signals appear at different frequency indices except for the combination of (f1, f3), as shown in Fig.

예를 들어, 총 6개의 주파수 인덱스가 존재할 경우 (f1, f3)를 제외한 모든 경우의 수에 대해 신호가 나타나는 두 개의 주파수 인덱스를 변경시키는 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, (f2, f4), (f3, f5), (f1, f4)와 같이 다양한 조합으로 주파수 인덱스를 조절한다. For example, if there are six frequency indexes in total, the two frequency indexes in which the signal appears for all the cases except (f1, f3) are changed. The frequency index is adjusted in various combinations such as (f2, f4), (f3, f5), and (f1, f4), as shown in FIG.

6개의 주파수 인덱스가 존재하고 2개의 주파수 인덱스에서 신호가 나타날 때 조합 가능한 모든 경우의 수는 (6C2 -1)이다. When there are six frequency indices and the signal appears at two frequency indices, the total number of possible combinations is ( 6 C 2 -1).

오프셋 추정부(358)는 인덱스 조절부에 의해 인덱스가 조절된 FFT 결과와 레퍼런스 FFT를 비교한다. 인덱스가 조절된 FFT 결과와 레퍼런스 FFT는 상관 연상부(352)의 상관 연산을 이용하여 비교될 수 있을 것이다. The offset estimation unit 358 compares the FFT result indexed by the index adjustment unit and the reference FFT. The indexed FFT result and the reference FFT may be compared using the correlation operation of the correlation associate 352.

오프셋 추정부(358)는 가장 큰 상관 연산에 상응하는 인덱스를 판단하고 가장 큰 상관 연산에 상응하는 주파수 인덱스와 수신 신호의 FFT 결과 신호가 나타나는 주파수 인덱스의 차이를 이용하여 정수배 주파수 오프셋을 추정한다. The offset estimator 358 determines an index corresponding to the largest correlation operation and estimates an integer frequency offset using a difference between a frequency index corresponding to the largest correlation operation and a frequency index indicating an FFT result signal of the received signal.

추정된 정수배 오프셋은 오프셋 보상부(360)에 의해 시간 축에서 해당 옵셋을 음수 term으로 곱해주어 보상될 수 있다. 오프셋 보상부(360)는 소수배 오프셋 추정부에서 추정된 소수배 오프셋을 보상한 후 정수배 오프셋이 추정되면 정수배 오프셋을 보상하는 것이다. The estimated integer multiple offset can be compensated by multiplying the offset in the time axis by a negative term by the offset compensator 360. The offset compensator 360 compensates the decimal multiple offset estimated by the decimal multiple offset estimator and then compensates the integer multiple offset when the integer multiple offset is estimated.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 보상 및 시간 동기화의 전체적인 흐름을 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating an overall flow of frequency offset compensation and time synchronization according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼이 순서대로 OFDM 심볼 데이터 이전에 삽입된 OFDM 심볼을 수신한다(단계 800). Referring to FIG. 8, a first training symbol and a second training symbol sequentially receive OFDM symbols inserted before OFDM symbol data (step 800).

OFDM 심볼이 수신되면, 제1 훈련 심볼을 이용하여 소수배 주파수 오프셋을 추정하고, 추정된 소수배 주파수 오프셋을 보상한다(단계 802). When the OFDM symbol is received, the first training symbol is used to estimate the fractional frequency offset and the estimated fractional frequency offset is compensated (step 802).

또한, 소수배 주파수 오프셋을 추정할 때 사용하는 상관 연산 결과를 이용하여 시간 동기화를 수행한다(단계 804). In addition, time synchronization is performed using the result of the correlation operation used in estimating the fractional frequency offset (step 804).

소수배 오프셋 보상 및 시간 동기화가 이루어진 상태에서 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼에 대한 FFT 결과를 이용하여 정수배 주파수 오프셋을 추정하고 정수배 주파수 오프셋을 보상한다(단계 806). The FFT results for the first training symbol and the second training symbol are used to estimate the integer frequency offset and compensate for the integer frequency offset (step 806) with the decimal offset compensation and time synchronization performed.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수배 오프셋 추정 및 시간 동기화 방법을 도시한 순서도이다. 9 is a flowchart illustrating a method for estimating a prime offset and a time synchronization method according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 우선 인덱스(타임 도메인에서 윈도우 이동을 위한 인덱스)를 조절해가면서 제1 윈도우의 데이터와 제2 윈도우 데이터의 상관 연산을 수행한다(단계 900). Referring to FIG. 9, first, the correlation between the data of the first window and the data of the second window is performed while adjusting the index (index for moving the window in the time domain) (step 900).

인덱스별 상관 연산 결과가 획득되면, 상관 연산 결과 중 가장 첫 번째 인덱스의 연산결과를 이용하여 수학식 2와 같이 소수배 주파수 오프셋을 추정(수학식 2에 d=0 적용)한다(단계 902). When a result of correlation calculation by index is obtained, a fractional frequency offset is estimated (d = 0 in Equation 2) by using the calculation result of the first index among correlation results (Step 902).

소수배 주파수 오프셋이 추정되면, 추정된 오프셋을 시간 축에서 음수 텀으로 곱하는 방식에 의해 소수배 주파수 오프셋을 보상한다(단계 904). Once the fractional frequency offset is estimated, the fractional frequency offset is compensated for by multiplying the estimated offset in the time axis by the negative term (step 904).

각 인덱스별 상관 연산 결과를 수신 전력으로 나눠 정규화한 값이 최대일 때의 인덱스(d)를 구하며 해당 인덱스(d)가 OFDM 신호의시작점이 되도록 시간 동기화를 수행한다(단계 906). The index (d) is obtained by dividing the result of correlation calculation for each index by the received power and the normalized value is maximized, and time synchronization is performed so that the index (d) becomes the starting point of the OFDM signal (step 906).

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정수배 오프셋 추정 및 보상 방법을 도시한 순서도이다. 10 is a flowchart illustrating an integer multiple offset estimation and compensation method according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 우선 수신 신호의 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼에 대한 FFT를 수행한다(단계 1000). Referring to FIG. 10, an FFT is performed on a first training symbol and a second training symbol of a received signal (step 1000).

제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼에 대한 FFT 결과를 미리 알고 있는 레퍼런스 FFT 결과와 비교한다(단계 1002). The FFT result for the first training symbol and the second training symbol is compared with a known reference FFT result (step 1002).

FFT 결과와 레퍼런스 FFT가 동일할 경우, 정수배 오프셋이 발생하지 않았다고 판단한다(단계 1004). FFT 연산 결과와 레퍼런스 FFT의 비교는 상관 연산을 이용할 수 있다. If the FFT result and the reference FFT are the same, it is determined that an integer multiple offset has not occurred (step 1004). The comparison between the FFT operation result and the reference FFT can use correlation operation.

FFT 결과와 레퍼런스 FFT가 동일하지 않을 경우, 주파수 인덱스를 조절하면서 레퍼런스 FFT와의 상관 연산을 수행한다(단계 1006). If the FFT result and the reference FFT are not identical, a correlation operation with the reference FFT is performed while adjusting the frequency index (step 1006).

단계 1006의 상관 연산 결과 중 레퍼런스 FFT와 가장 높은 상관도를 가지는 주파수 인덱스를 찾아내고 해당 주파수 인덱스를 이용하여 정수배 오프셋을 추정한다(단계 1008). A frequency index having the highest correlation with the reference FFT is found in the correlation calculation result of step 1006, and an integer multiple offset is estimated using the frequency index (step 1008).

정수배 오프셋이 추정되면, 추정된 오프셋에 기초하여 오프셋 보상을 수행한다(단계 1010). If an integer multiple offset is estimated, offset compensation is performed based on the estimated offset (step 1010).

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (20)

제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼이 삽입된 OFDM 심볼을 수신하는 수신부;
상기 제1 훈련 심볼을 이용하여 소수배 오프셋을 추정하는 소수배 오프셋 추정부;
상기 제1 훈련 심볼을 이용하여 시간 동기화를 수행하는 시간 동기화부;
상기 추정된 소수배 오프셋에 대한 보상 및 상기 시간 동기화가 이루어진 후 상기 제1 훈련 심볼 및 상기 제2 훈련 심볼을 이용하여 정수배 오프셋을 추정하는 정수배 오프셋 추정부; 및
상기 추정된 소수배 오프셋 및 상기 추정된 정수배 오프셋을 보상하는 오프셋 보상부를 포함하되,
상기 제1 훈련 심볼은 OFDM 심볼 앞에 삽입되고 상기 제2 훈련 심볼은 제1 훈련심볼과 OFDM 심볼 데이터 사이에 삽입되며, 상기 제1 훈련 심볼은 적어도 하나의 단위 심볼이 두 번 이상 반복되는 구조이고, 상기 제1 훈련 심볼과 상기 제2 훈련 심볼은 서로 다른 주파수를 가지며,
상기 소수배 주파수 오프셋 추정부는 OFDM 심볼의 CP 구간 및 제1 훈련 심볼 구간 사이에 설정되는 제1 윈도우 및 제2 윈도우를 이동시키면서 상기 제1 윈도우의 데이터 및 상기 제2 윈도우의 데이터 사이의 상관 연산을 수행하여 소수배 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치.
A receiver for receiving an OFDM symbol including a first training symbol and a second training symbol;
A decimal multiple offset estimator for estimating a decimal multiple offset using the first training symbol;
A time synchronization unit for performing time synchronization using the first training symbol;
An integer multiple offset estimator for estimating an integer multiple offset using the first training symbol and the second training symbol after compensation for the estimated fractional offset and after the time synchronization; And
And an offset compensator for compensating the estimated decimal multiple offset and the estimated integer multiple offset,
Wherein the first training symbol is inserted before an OFDM symbol and the second training symbol is inserted between a first training symbol and OFDM symbol data, wherein the first training symbol is a structure in which at least one unit symbol is repeated twice or more, Wherein the first training symbol and the second training symbol have different frequencies,
Wherein the fractional frequency offset estimator calculates correlation between data of the first window and data of the second window while moving the first window and the second window set between the CP section and the first training symbol interval of the OFDM symbol And estimates a fractional multiple of the frequency offset.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 윈도우 및 제2 윈도우는 CP의 시작점 및 OFDM 심볼의 시작점 사이에서 미리 설정된 인덱스 간격만큼 이동 슬라이딩되면서 인덱스별 상관 연산 결과가 출력되는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치. The method according to claim 1,
Wherein the first window and the second window are slidingly moved by a preset index interval between a start point of a CP and a start point of an OFDM symbol, and a result of index-by-index correlation calculation is output. 제3항에 있어서,
상기 소수배 오프셋 추정부는 상기 인덱스별로 출력되는 상관 연산 결과 중 가장 첫 번째 인덱스의 연산 결과를 이용하여 소수배 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치. The method of claim 3,
Wherein the fractional offset estimator estimates a fractional offset using an operation result of the first index among correlation results output by the index. 제3항에 있어서,
상기 시간 동기화부는 상기 인덱스별 상관 연산 결과를 수신 전력으로 나눠 정규화한 값을 최대로 하는 인덱스를 추정하고, 추정된 인덱스가 OFDM 신호의 시작점으로 설정되도록 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치. The method of claim 3,
Wherein the time synchronization unit estimates an index that maximizes a value normalized by dividing the index-based correlation calculation result by the received power, and performs time synchronization so that the estimated index is set as a starting point of the OFDM signal. / RTI > 제1항에 있어서,
상기 제1 윈도우 및 상기 제2 윈도우의 사이즈는 상기 제1 훈련 심볼의 1/2 사이즈인 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치. The method according to claim 1,
Wherein the size of the first window and the size of the second window is a half size of the first training symbol. 제3항에 있어서,
상기 인덱스별 상관 연산은 다음의 수학식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치.
Figure 112014126266664-pat00007

위 수학식에서,
Figure 112014126266664-pat00008
는 제1 윈도우의 데이터를 의미하고,
Figure 112014126266664-pat00009
는 제2 윈도우의 데이터를 의미하며, T는 제1 훈련 심볼(또는 제2 훈련 심볼)의 심볼 주기를 의미함.
The method of claim 3,
Wherein the index-dependent correlation calculation is performed according to the following equation.
Figure 112014126266664-pat00007

In the above equation,
Figure 112014126266664-pat00008
Quot; means data of the first window,
Figure 112014126266664-pat00009
Denotes the data of the second window, and T denotes the symbol period of the first training symbol (or the second training symbol).
제1항에 있어서,
상기 정수배 오프셋 추정부는 수신 심볼에 포함된 상기 제1 훈련 심볼 및 상기 제2 훈련 심볼에 대해 FFT를 수행한 후 정수배 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치. The method according to claim 1,
Wherein the integer multiple offset estimator performs an FFT on the first training symbol and the second training symbol included in the received symbol and estimates an integer multiple of the offset. 제8항에 있어서,
상기 정수배 오프셋 추정부는 상기 FFT 수행 결과와 레퍼런스 FFT를 비교하여 정수배 오프셋이 발생하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치. 9. The method of claim 8,
Wherein the integer multiple offset estimator compares the FFT result with a reference FFT to determine whether an integer multiple offset has occurred. 제9항에 있어서,
정수배 오프셋이 발생하였을 경우, 상기 FFT 결과의 주파수 인덱스를 조절하여 정수배 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 장치. 10. The method of claim 9,
And estimates an integer multiple of the offset by adjusting a frequency index of the FFT result when an integer multiple offset occurs. 삭제delete 제1 훈련 심볼을 이용하여 소수배 오프셋을 추정하는 단계(b);
상기 제1 훈련 심볼을 이용하여 시간 동기화를 수행하는 단계(c);
상기 제1 훈련 심볼 및 제2 훈련 심볼을 이용하여 정수배 오프셋을 추정하는 단계(d); 및,
상기 추정된 소수배 오프셋 및 상기 추정된 정수배 오프셋을 보상하는 단계(e)를 포함하되,
상기 제1 훈련 심볼은 OFDM 심볼 앞에 삽입되고 상기 제2 훈련 심볼은 제1 훈련 심볼과 OFDM 심볼 데이터 사이에 삽입되며, 상기 제1 훈련 심볼은 하나의 단위 심볼이 두 번 반복되는 구조이며, 상기 제1 훈련 심볼과 상기 제2 훈련 심볼은 서로 다른 주파수를 가지며,
상기 단계(b)는 CP 구간을 포함한 제1 훈련 심볼 구간 사이에 설정되는 제1 윈도우 및 제2 윈도우를 이동시키면서 상기 제1 윈도우의 데이터 및 상기 제2 윈도우의 데이터 사이의 상관 연산을 수행하여 소수배 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법. (B) estimating a fractional offset using a first training symbol;
Performing time synchronization using the first training symbol;
(D) estimating an integer multiple offset using the first training symbol and the second training symbol; And
(E) compensating for the estimated decimal multiple offset and the estimated integer multiple offset,
Wherein the first training symbol is inserted before the OFDM symbol and the second training symbol is inserted between the first training symbol and the OFDM symbol data, wherein the first training symbol is a structure in which one unit symbol is repeated twice, Wherein the first training symbol and the second training symbol have different frequencies,
Wherein the step (b) carries out a correlation operation between the data of the first window and the data of the second window while moving the first window and the second window set between the first training symbol interval including the CP interval, And estimating a frequency offset offset in the optical OFDM system. 삭제delete 제12항에 있어서,
상기 제1 윈도우 및 제2 윈도우는 CP의 시작점 및 OFDM 심볼의 시작점 사이에서 미리 설정된 인덱스 간격만큼 이동 슬라이딩되면서 인덱스별 상관 연산 결과가 출력되는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법. 13. The method of claim 12,
Wherein the first window and the second window are slidingly moved by a predetermined index interval between a start point of a CP and a start point of an OFDM symbol, and a result of correlation-by-index correlation is output. 제14항에 있어서,
상기 단계(b)는 상기 인덱스별로 출력되는 상관 연산 결과 중 가장 첫 번째 인덱스의 연산 결과를 이용하여 소수배 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법. 15. The method of claim 14,
Wherein the step (b) estimates a fractional offset using an operation result of the first index among correlation results output by the index. 제14항에 있어서,
상기 단계(c)는 상기 인덱스별 상관 연산 결과를 수신 전력으로 나눠 정규화한 값을 최대로 하는 인덱스를 추정하고, 추정된 인덱스가 OFDM 신호의 시작점으로 설정되도록 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법. 15. The method of claim 14,
Wherein the step (c) estimates an index that maximizes a value obtained by normalizing the index-based correlation calculation result by dividing the received power by the received power, and performs time synchronization so that the estimated index is set as a starting point of the OFDM signal. A method for frequency offset compensation in an OFDM system. 제12항에 있어서,
상기 제1 윈도우 및 상기 제2 윈도우의 사이즈는 상기 제1 훈련 심볼의 1/2 사이즈인 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법. 13. The method of claim 12,
Wherein the size of the first window and the size of the second window is a half size of the first training symbol. 제15항에 있어서,
상기 인덱스별 상관 연산은 다음의 수학식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법.
Figure 112014126266664-pat00010

위 수학식에서,
Figure 112014126266664-pat00011
는 제1 윈도우의 데이터를 의미하고,
Figure 112014126266664-pat00012
는 제2 윈도우의 데이터를 의미하며, T는 제1 훈련 심볼(또는 제2 훈련 심볼)의 심볼 주기를 의미함. 16. The method of claim 15,
Wherein the index-by-index correlation operation is performed according to the following equation.
Figure 112014126266664-pat00010

In the above equation,
Figure 112014126266664-pat00011
Quot; means data of the first window,
Figure 112014126266664-pat00012
Denotes the data of the second window, and T denotes the symbol period of the first training symbol (or the second training symbol). 제12항에 있어서,
상기 단계(d)는 수신 심볼에 포함된 상기 제1 훈련 심볼 및 상기 제2 훈련 심볼에 대해 FFT를 수행한 후 정수배 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법. 13. The method of claim 12,
Wherein the step (d) estimates an integer multiple of an offset by performing an FFT on the first training symbol and the second training symbol included in the received symbol. 제19항에 있어서,
상기 단계(d)는 상기 FFT 수행 결과와 레퍼런스 FFT를 비교하여 정수배 오프셋이 발생하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 광 OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 보상 방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the step (d) compares the result of the FFT and a reference FFT to determine whether an integer multiple offset has occurred.
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