KR102025324B1

KR102025324B1 - 주파수 오프셋 추정 방법

Info

Publication number: KR102025324B1
Application number: KR1020170125586A
Authority: KR
Inventors: 강병수
Original assignee: (주)에프씨아이
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-09-25
Also published as: US10707943B2; CN109561039A; KR20190036413A; US20190097711A1; TW201916650A; CN109561039B; TWI674783B

Abstract

주파수 오프셋 추정 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선랜 시스템의 송신단으로부터 주기적으로 송출된 복수개의 훈련 신호를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 장치에 있어서, 상기 복수개의 훈련 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에서 수신된 훈련 신호의 위상을 기 설정된 측정 주기마다 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 훈련 신호의 위상을 저장하는 저장부; 및 연산부를 포함하되, 상기 연산부는, 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 상기 저장부로부터 읽어들이고, 상기 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산한 후, 상기 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정하고, 계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여하여 가중평균을 계산하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 장치를 제공한다.

Description

주파수 오프셋 추정 방법{METHOD FOR ESTIMATING FREQUENCY OFFSET}

본 발명은 주파수 오프셋 추정 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 무선랜(Wireless Local Area Network) 시스템에서 STF(Short Training Field)를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

일반적으로 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 함) 방식은 고속의 데이터 신호를 저속의 데이터 신호로 변환한 후, 상호 직교성을 갖는 각각의 부반송파(sub-carrier)에 변조한 데이터 신호를 실어 보내는 데이터 전송 방식이다.

OFDM 방식은 송수신단 간의 주파수 오프셋(offset)이 발생하게 되면 부반송파 간의 직교성이 감소되고 채널 간섭(ICI: InterChannel Interference)이 발생하여 신호의 크기와 위상이 변하게 된다.

따라서 OFDM 방식을 사용하는 무선랜 시스템의 경우 데이터 전송에 앞서 STF(Short Training Field, 짧은 훈련 신호열)와 LTF(Long Training Field, 긴 훈련 신호열)로 이루어진 프리엠블(preamble) 구간을 두어 주파수 오프셋을 추정한 후, 추정된 값에 따라 주파수 오프셋을 보상하게 된다.

무선랜 시스템에서 주파수 오프셋을 정밀하게 보상하는 방법이 한국 공개특허 제10-2005-0034116호(2005.04.14. 공개)에 개시되어 있다. 한국 공개특허 제10-2005-0034116호는 무선랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 STF의 길이를 이용하여 코얼스(coarse) 주파수 오프셋을 추정하여 보상하고, 코얼스 주파수 오프셋을 보상한 긴 훈련 신호열을 이용하여 파인(fine) 주파수 오프셋을 추정하여 보상함에 있어서, 파인 주파수 오프셋 보상 시점을 달리함으로써 주파수 오프셋 계산 및 보상으로 인한 시간 지연을 줄이는 방법을 개시하고 있다.

그러나 종래 기술 및 한국 공개특허 제10-2005-0034116호는 특정 시간 간격 떨어져 있는 훈련 신호 사이만을 이용하므로 주파수 오프셋 추정값의 검증이 불가능하고 달성 가능한 정확도에도 한계가 있다.

본 발명에서 제안하는 주파수 오프셋 추정 방법에 의하면 복수개의 시간 간격만큼 떨어진 훈련 신호 쌍을 이용하여 복수개의 주파수 오프셋 추정값을 도출하고, 도출된 복수개의 주파수 오프셋 추정값의 가중평균을 계산하여 최종 주파수 오프셋을 도출함으로써 주파수 오프셋 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선랜 시스템의 송신단으로부터 주기적으로 송출된 복수개의 훈련 신호를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 장치에 있어서, 상기 복수개의 훈련 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에서 수신된 훈련 신호의 위상을 기 설정된 측정 주기마다 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 훈련 신호의 위상을 저장하는 저장부; 및 연산부를 포함하되, 상기 연산부는, 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 상기 저장부로부터 읽어들이고, 상기 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산한 후, 상기 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정하고, 계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여하여 가중평균을 계산하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 무선랜 시스템의 송신단으로부터 주기적으로 송출된 복수개의 훈련 신호를 이용하여 수신단이 주파수 오프셋을 추정하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 훈련 신호를 수신하는 과정; 상기 수신부에서 수신된 훈련 신호의 위상을 기 설정된 측정 주기마다 측정하는 과정; 상기 측정부에서 측정된 훈련 신호의 위상을 상기 수신단 내부의 저장 장치에 저장하는 과정; 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 상기 저장 장치로부터 읽어들이는 과정; 상기 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 상기 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산하고, 상기 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정하는 과정; 및 상기 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에서 계산된 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여하여 가중평균을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면 무선랜 시스템에서 주파수 오프셋을 종래 기술보다 더 정확하게 추정하여 보상할 수 있으므로, 부반송파 간의 간섭 현상을 최소화시켜 무선랜 시스템 전체의 통신 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 무선랜 패킷의 구조를 예시한 도면이다.
도 2는 종래 무선랜 시스템에서 STF를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 방법을 예시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 방법을 예시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 장치를 예시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단의 주파수 오프셋 추정 방법을 예시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추장 방법을 사용하였을 때의 잔여 주파수 오프셋을 도수 분포도의 형태로 표시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되어 있더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 일 실시예의 구성요소를 설명함에 있어서 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 등이 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 해당 부분이 다른 구성요소를 부가하는 것을 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. '~부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 '하드웨어', '소프트웨어' 또는 '하드웨어와 소프트웨어의 결합'으로 구현될 수 있다.

도 1은 무선랜 패킷의 구조를 예시한 도면이다.

도 1에 도시된 것과 같이 OFDM 방식을 사용하는 무선랜 시스템의 패킷은 본 데이터에 앞서 STF와 LTF로 이루어진 프리엠블(preamble) 구간을 가지고 있다. 이와 같은 패킷 구조에서 STF는 패킷의 가장 앞에 위치하기 때문에 패킷 검출, 자동 이득 조절(Automatic Gain Control), 시간 동기, 주파수 동기 등의 다양한 목적으로 활용되고 있다.

STF를 이용한 주파수 오프셋 추정 방법은 STF에서 동일한 신호(이하, '훈련 신호')가 일정한 주기로 반복 전송되는 것을 이용하여, 반복된 훈련 신호 간의 거리와 위상 회전량으로부터 주파수 오프셋을 추정한다. 이와 같은 방법으로 주파수 오프셋을 추정할 때, 주파수 오프셋 계산에 사용된 훈련 신호 쌍의 수가 많을수록 노이즈, 측정 오차 등이 수정되므로 추정 정확도가 높아진다.

또한 쌍을 이루는 훈련 신호 간의 시간 간격이 짧을수록 추정 가능한 주파수 오프셋의 범위가 증가하는 대신 추정 정확도는 떨어지고, 쌍을 이루는 훈련 신호 간의 거리가 멀수록 추정 가능한 주파수 오프셋의 범위가 감소하는 대신 추정 정확도는 높아진다.

정리하자면 주파수 오프셋 추정에 사용된 훈련 신호 쌍의 수가 많을수록, 쌍을 이루는 훈련 신호 간의 거리가 멀수록 주파수 오프셋 추정값의 정확도는 높아진다.

도 2는 종래 무선랜 시스템에서 STF를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 방법을 예시한 블록도이다.

STF에서 동일한 훈련 신호가 일정한 주기로 반복하여 전송된다고 할 때, 도 2에 개시된 방법은 수신단에서 0.8 ㎲의 입력 신호를 저장할 수 있는 버퍼를 사용하여 0.8 ㎲ 떨어진 훈련 신호 쌍의 위상 차이를 계산한다. 위상 차이는 누적시켜 잡음 효과를 줄여준다.

훈련 신호의 수신이 완료되면 수신단은 위상 차이의 누적값을 훈련 신호 쌍의 수로 나누어 위상 차이의 평균값을 구한 후, atan 함수를 이용하여 주파수 오프셋을 추정한다.

1. 본 발명의 일 실시예

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 방법을 예시한 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 방법은 주파수 오프셋 추정에 사용되는 훈련 신호 쌍의 간격을 다양하게 설정함으로써 한정된 수의 훈련 신호로도 주파수 오프셋 추정값의 정확도를 향상시킬 수 있다.

종래 기술의 경우 STF에서 동일한 훈련 신호가 일정한 주기로 반복하여 전송된다고 할 때, 무선랜 시스템의 수신단은 기 설정된 측정 주기마다 훈련 신호의 위상을 측정하여 메모리에 저장하고, 훈련 신호 사이의 시간 간격이 측정 주기와 동일한 훈련 신호 쌍을 이용하여 주파수 오프셋을 추정하였다.

예컨대 측정 주기가 0.8 ㎲일 경우 0.8 ㎲마다 훈련 신호의 위상을 측정하여 메모리에 저장하고, 훈련 신호 사이의 시간 간격이 0.8 ㎲인 훈련 신호 쌍만을 이용하여 주파수 오프셋을 추정하였다.

그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 방법은 훈련 신호 사이의 시간 간격이 측정 주기의 정수배인 훈련 신호 쌍들을 함께 이용함으로써 주파수 오프셋 추정값의 정확도를 괄목할 만할 정도로 향상시켰다.

예컨대 무선랜 시스템의 수신단이 0.8 ㎲마다 훈련 신호의 위상을 측정하여 메모리에 저장한다고 할 때, 훈련 신호 사이의 시간 간격이 0.8 ㎲인 훈련 신호 쌍뿐만이 아니라, 훈련 신호 사이의 시간 간격이 0.8 ㎲의 정수배, 즉, 1.6 ㎲, 2.4 ㎲, 3.2 ㎲인 훈련 신호 쌍도 함께 이용하여 주파수 오프셋을 추정한다.

이와 관련하여 쌍을 이루는 훈련 신호 간의 시간 간격이 짧을수록 추정 가능한 주파수 오프셋의 범위가 증가하고 쌍을 이루는 훈련 신호 간의 시간 간격이 길수록 추정 가능한 주파수 오프셋의 범위가 감소하는 문제가 있다.

예컨대 0.8 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용하여 추정 가능한 주파수 오프셋의 범위는 -2.0 ~ 2.0이고, 1.6 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용하여 추정 가능한 주파수 오프셋의 범위는 -1.0 ~ 1.0이며, 2.4 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용하여 추정 가능한 주파수 오프셋의 범위는 -0.67 ~ 0.67이고, 3.2 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용하여 추정 가능한 주파수 오프셋의 범위는 -0.5 ~ 0.5이다. 따라서 다양한 시간 간격의 훈련 신호 쌍을 이용할 경우, 각 시간 간격의 훈련 신호 쌍을 이용하여 추정할 수 있는 범위를 넘어서는 주파수 오프셋을 어떻게 측정할 수 있는지 문제가 있다.

그러나 훈련 신호 쌍의 거리를 다르게 하여 주파수 오프셋의 추정 범위가 달라지더라도 주파수 오프셋 추정값이 완전히 관련이 없는 전혀 엉뚱한 값으로 출력되는 것은 아니다. 추정한 결과값이 추정 범위를 넘게 될 경우 위상값이 추정 범위 내에서 돌아간 결과를 얻게 되기 때문이다.

예를 들어 주파수 오프셋이 1.2이고 잡음이 없는 경우를 가정하면, 0.8 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용한 주파수 추정 범위는 -2 ~ 2이므로 1.2의 주파수 오프셋을 추정할 수 있지만, 1.6 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용하여 추정된 주파수 오프셋은 1.2 - 2.0인 -0.8로 계산되고, 2.4 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용하여 추정된 주파수 오프셋은 1.2 - 1.34인 -0.14로 계산되며, 3.2 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용하여 추정된 주파수 오프셋은 1.2 - 1.0인 0.2로 계산된다. 즉 추정 범위를 넘어갔을 때의 결과값이 어떻게 변하는지 알 수 있으므로, 0.8 ㎲ 거리를 가지는 훈련 신호 쌍을 이용하여 다른 거리를 가지는 훈련 신호 쌍에서 도출된 주파수 오프셋 추정값을 보정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 방법에서 훈련 신호 사이의 시간 간격이 3.2 ㎲ 이상, 예컨대 4.0 ㎲, 4.8 ㎲인 훈련 신호 쌍을 추가로 이용하여 주파수 오프셋을 추정할 수도 있다. 그러나 본 명세서에서는 편의상 훈련 신호 사이의 시간 간격이 0.8 ㎲, 1.6 ㎲, 2.4 ㎲, 3.2 ㎲인 훈련 신호 쌍을 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 방법을 예로 들어 설명한다.

훈련 신호 사이의 시간 간격이 0.8 ㎲인 훈련 신호 쌍을 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 과정으로서, 수신단은 수신단의 내부 저장 장치에 저장된 훈련 신호들 중에서 0.8 ㎲만큼 떨어진 훈련 신호 쌍의 위상 차이를 누적하여 그 평균을 계산하고, 위상 차이의 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정한다. 0.8 ㎲ 간격의 훈련 신호 쌍으로부터 계산된 주파수 오프셋 추정값을 offset_1이라고 한다.

훈련 신호 사이의 시간 간격이 1.6 ㎲인 훈련 신호 쌍을 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 과정으로서, 수신단은 수신단의 내부 저장 장치에 저장된 훈련 신호들 중에서 1.6 ㎲만큼 떨어진 훈련 신호 쌍의 위상 차이를 누적하여 그 평균을 계산하고, 위상 차이의 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정한다. 1.6 ㎲ 간격의 훈련 신호 쌍으로부터 계산된 주파수 오프셋 추정값을 offset_2라고 한다.

훈련 신호 사이의 시간 간격이 2.4 ㎲인 훈련 신호 쌍을 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 과정으로서, 수신단은 수신단의 내부 저장 장치에 저장된 훈련 신호들 중에서 2.4 ㎲만큼 떨어진 훈련 신호 쌍의 위상 차이를 누적하여 그 평균을 계산하고, 위상 차이의 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정한다. 2.4 ㎲ 간격의 훈련 신호 쌍으로부터 계산된 주파수 오프셋 추정값을 offset_3이라고 한다.

훈련 신호 사이의 시간 간격이 3.2 ㎲인 훈련 신호 쌍을 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 과정으로서, 수신단은 수신단의 내부 저장 장치에 저장된 훈련 신호들 중에서 3.2 ㎲만큼 떨어진 훈련 신호 쌍의 위상 차이를 누적하여 그 평균을 계산하고, 위상 차이의 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정한다. 3.2 ㎲ 간격의 훈련 신호 쌍으로부터 계산된 주파수 오프셋 추정값을 offset_4라고 한다.

수신단은 서로 다른 시간 간격을 가지는 훈련 신호 쌍으로부터 계산된 주파수 오프셋 추정값인 offset_1, offset_2, offset_3, offset_4에 가중치를 부여하여 가중평균을 계산함으로써 최종 주파수 오프셋 추정값을 도출한다.

가중치는 각 시간 간격을 가지는 훈련 신호 쌍에 대하여, 시간 간격의 길이 및 훈련 신호 쌍의 수에 기초하여 부여된다.

예컨대 3.2 ㎲ 동안 주파수 오프셋을 추정하고, 훈련 신호의 송출 주기가 40 MHz이면, 128 샘플이 입력으로 들어오게 된다.

offset_1의 경우 0.8 ㎲ (32 samples) 떨어진 신호들을 이용하기 때문에 offset_1 추정에 사용되는 샘플의 개수는 128 - 32 = 96개이다.

offset_2의 경우 1.6 ㎲ (64 samples) 떨어진 신호들을 이용하기 때문에 offset_2 추정에 사용되는 샘플의 개수는 128 - 64 = 64개이다.

offset_3의 경우 2.4 ㎲ (96 samples) 떨어진 신호들을 이용하기 때문에 offset_3 추정에 사용되는 샘플의 개수는 128 - 96 = 32개이다.

offset_4의 경우 3.2 ㎲ (128 samples) 떨어진 신호들을 이용하기 때문에 offset_4 추정에 사용되는 샘플의 개수는 128 - 128 = 0개이다.

주파수 오프셋 추정값의 정확도는 계산에 사용된 샘플의 수가 많을수록, 계산할 때 비교되는 두 샘플 사이의 거리가 멀수록 정확해진다. 다시 말해 주파수 오프셋 추정에 사용된 훈련 신호 쌍의 수가 많을수록, 쌍을 이루는 훈련 신호 간의 거리가 멀수록 주파수 오프셋 추정값의 정확도는 높아진다.

가중치 부여시 훈련 신호 쌍의 수, 쌍을 이루는 훈련 신호 간의 거리에 대하여 산술적으로 비례하여 가중치를 부여할 수도 있고, 훈련 신호 쌍의 수 및 훈련 신호 간의 거리를 대입값으로 하는 별도의 가중치 부여 함수를 이용하여 가중치를 부여할 수도 있다. 본 명세서에서는 산술적으로 비례하여 가중치를 부여하는 것을 예로 들어 설명한다.

산술적으로 비례하여 가중치를 부여할 때 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여한 결과는 다음과 같다.

offset_1은 96개의 훈련 신호 쌍을 이용하고 있으며, 훈련 신호 간의 거리가 0.8(측정 주기의 1배)이므로, offset_1에 가중치를 부여한 결과는 offset_1 × 96 × 1이다.

offset_2는 64개의 훈련 신호 쌍을 이용하고 있으며, 훈련 신호 간의 거리가 1.6(측정 주기의 2배)이므로, offset_2에 가중치를 부여한 결과는 offset_2 × 64 × 2이다.

offset_3은 32개의 훈련 신호 쌍을 이용하고 있으며, 훈련 신호 간의 거리가 2.4(측정 주기의 3배)이므로, offset_3에 가중치를 부여한 결과는 offset_3 × 32 × 3이다.

offset_4는 0개의 훈련 신호 쌍을 이용하고 있으며, 훈련 신호 간의 거리가 3.2(측정 주기의 4배)이므로, offset_4에 가중치를 부여한 결과는 offset_4 × 0 × 4이다.

수신단은 가중치 계산 후 가중평균을 계산하여 최종 주파수 오프셋 추정값을 도출한다. 최종 주파수 오프셋 추정값은 다음과 같다.

최종 주파수 오프셋 추정값 = (offset_1×96×1 + offset_2×64×2 + offset_3×32×3 + offset_4×0×4) / (96×1 + 64×2 + 32×3 + 0×4)

2. 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 장치의 블록도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 장치를 예시한 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 장치는 수신부(110), 측정부(120), 저장부(130) 및 연산부(140)를 포함한다.

무선랜 시스템의 송신단은 STF에서 동일한 훈련 신호를 일정한 주기로 반복 전송한다.

수신부(110)는 무선랜 시스템의 송신단으로부터 송출된 훈련 신호를 수신한다.

측정부(120)는 기 설정된 측정 주기마다 훈련 신호의 위상을 측정한다. 예컨대 0.8 ㎲마다 훈련 신호의 위상을 측정할 수 있다.

측정된 위상은 저장부(130)에 저장된다. 저장부는 메모리일 수도 있고, 버퍼일 수도 있다. 예컨대 저장부는 0.8 ㎲의 입력 신호를 저장할 수 있는 버퍼일 수 있다.

연산부(140)는 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 저장부(130)로부터 읽어들이고, 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산한 후, 위상 차이의 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정한다.

연산부(140)는 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여 계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여한 후, 가중평균을 계산함으로써 최종 주파수 오프셋 추정값을 도출한다.

연산부(140)에서 훈련 신호 쌍의 위 상 차이를 계산하기 위한 복수개의 시간 간격은 측정 주기의 정수배인 것이 바람직하다. 예컨대 측정 주기가 0.8 ㎲인 경우, 복수개의 시간 간격은 0.8 ㎲, 1.6 ㎲, 2.4 ㎲, 3.2 ㎲ 등이 될 수 있다.

연산부(140)는 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여 계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여할 때, 각 시간 간격의 길이에 기초하여 가중치를 부여할 수 있다. 또한 연산부(140)는 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 수에 기초하여 가중치를 부여할 수 있다.

구체적으로, 연산부(140)는 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여 계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여할 때, 각 시간 간격이 길면 더 큰 가중치를 부여할 수 있다. 또한 연산부(140)는 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 수가 많으면 더 큰 가중치를 부여할 수 있다.

구체적인 가중치 부여 방법 및 가중평균 계산 방법은 위에서 설명한 것과 같다.

3. 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 방법의 순서도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단의 주파수 오프셋 추정 방법을 예시한 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수신단의 주파수 오프셋 추정 방법은 수신 과정(S210), 측정 과정(S220), 저장 과정(S230), 리딩 과정(S240), 위상 차이 계산 과정(S250) 및 가중평균 계산 과정(S260)을 포함한다.

수신단은 무선랜 시스템의 송신단으로부터 송출된 훈련 신호를 수신한다(S210).

수신단은 기 설정된 측정 주기마다 훈련 신호의 위상을 측정한다(S220). 예컨대 0.8 ㎲마다 훈련 신호의 위상을 측정할 수 있다.

수신단은 측정된 위상을 수신단 내부의 저장 장치에 저장한다(S230). 저장 장치는 메모리일 수도 있고, 버퍼일 수도 있다. 예컨대 저장 장치는 0.8 ㎲의 입력 신호를 저장할 수 있는 버퍼일 수 있다.

수신단은 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 저장 장치로부터 읽어들이고(S240), 읽어들인 위상을 이용하여 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산한 후, 위상 차이의 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정한다(S250).

수신단은 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여 계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여한 후, 가중평균을 계산함으로써 최종 주파수 오프셋 추정값을 도출한다(S260).

훈련 신호 쌍의 위상 차이를 계산하기 위한 복수개의 시간 간격은 측정 주기의 정수배인 것이 바람직하다. 예컨대 측정 주기가 0.8 ㎲인 경우, 복수개의 시간 간격은 0.8 ㎲, 1.6 ㎲, 2.4 ㎲, 3.2 ㎲ 등이 될 수 있다.

수신단은 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여 계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여할 때, 각 시간 간격의 길이에 기초하여 가중치를 부여할 수 있다. 또한 수신단은 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 수에 기초하여 가중치를 부여할 수 있다.

구체적으로, 수신단은 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여 계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 가중치를 부여할 때, 각 시간 간격이 길면 더 큰 가중치를 부여할 수 있다. 또한 수신단은 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 수가 많으면 더 큰 가중치를 부여할 수 있다.

구체적인 가중치 부여 방법 및 가중평균 계산 방법은 위에서 설명한 것과 같으므로 그 자세한 설명은 생략한다.

도 5는 S210 내지 S260을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과할 뿐, S210 내지 S260의 실행이 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 S210 내지 S260의 순서를 변경하거나, S210 내지 S260에서 하나 이상의 과정을 생략하거나, S210 내지 S260에서 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 등 도 5의 방법을 다양하게 수정 및 변형할 수 있을 것이다.

한편, 전술한 실시예들로 설명된 주파수 오프셋 추정 방법은 컴퓨터 또는 스마트폰으로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터 또는 스마트폰이 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터 또는 스마트폰이 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터 또는 스마트폰이 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, ROM, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, CD-ROM, DVD 등), 플래시 메모리(예를 들면, USB, SSD) 등과 같은 저장매체를 포함한다. 또한 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터 또는 스마트폰이 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추장 방법을 사용하였을 때의 잔여 주파수 오프셋을 도수 분포도의 형태로 표시한 그래프이다. 실험에 사용된 실제 주파수 오프셋은 0이고, SNR은 6 dB, 계산에 사용된 STF의 길이는 4.25 ㎲ 이다.

도 6의 (a)는 종래 기술에 따른 주파수 오프셋 추정 결과이고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 결과이다. (a)와 비교하였을 때 (b)는 잔여 주파수 오프셋이 더욱 0에 가까워져 추정 정확도가 향상된 것을 알 수 있다.

잔여 주파수 오프셋의 분산값 결과 또한 종래 기술은 6.4182이었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정에서는 2.0482로서 본 발명의 성능이 월등히 우수한 것을 알 수 있다.

본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 본 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 따라서 본 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등하거나 균등하다고 인정되는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 수신부 120: 측정부
130: 저장부 140: 연산부

Claims

무선랜 시스템의 송신단으로부터 주기적으로 송출된 복수개의 훈련 신호를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 장치에 있어서,
상기 복수개의 훈련 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신부에서 수신된 훈련 신호의 위상을 기 설정된 측정 주기마다 측정하는 측정부;
상기 측정부에서 측정된 훈련 신호의 위상을 저장하는 저장부; 및
연산부를 포함하되,
상기 연산부는,
기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 상기 저장부로부터 읽어들이고, 상기 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산한 후, 상기 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정하고,
계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 상기 각 시간 간격의 길이에 기초하여 가중치를 부여하여 가중평균을 계산하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 각 시간 간격은 상기 측정 주기의 정수배인 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 연산부는 상기 각 시간 간격이 길면 더 큰 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 장치.
무선랜 시스템의 송신단으로부터 주기적으로 송출된 복수개의 훈련 신호를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 장치에 있어서,
상기 복수개의 훈련 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신부에서 수신된 훈련 신호의 위상을 기 설정된 측정 주기마다 측정하는 측정부;
상기 측정부에서 측정된 훈련 신호의 위상을 저장하는 저장부; 및
연산부를 포함하되,
상기 연산부는,
기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 상기 저장부로부터 읽어들이고, 상기 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산한 후, 상기 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정하고,
계산된 각 주파수 오프셋 추정값에 상기 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 수에 기초하여 가중치를 부여하여 가중평균을 계산하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 장치.
제5항에 있어서,
상기 연산부는 상기 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 수가 많으면 더 큰 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 장치.
무선랜 시스템의 송신단으로부터 주기적으로 송출된 복수개의 훈련 신호를 이용하여 수신단이 주파수 오프셋을 추정하는 방법에 있어서,
상기 복수개의 훈련 신호를 수신하는 과정;
수신된 훈련 신호의 위상을 기 설정된 측정 주기마다 측정하는 과정;
측정된 훈련 신호의 위상을 내부의 저장 장치에 저장하는 과정;
기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 상기 저장 장치로부터 읽어들이는 과정;
상기 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 상기 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산하고, 상기 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정하는 과정; 및
상기 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에서 계산된 주파수 오프셋 추정값에 상기 각 시간 간격의 길이에 기초하여 가중치를 부여하여 가중평균을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
제7항에 있어서,
상기 각 시간 간격은 상기 측정 주기의 정수배인 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
삭제
제7항에 있어서,
상기 가중평균을 계산하는 과정은,
상기 각 시간 간격이 길면 더 큰 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
무선랜 시스템의 송신단으로부터 주기적으로 송출된 복수개의 훈련 신호를 이용하여 수신단이 주파수 오프셋을 추정하는 방법에 있어서,
상기 복수개의 훈련 신호를 수신하는 과정;
수신된 훈련 신호의 위상을 기 설정된 측정 주기마다 측정하는 과정;
측정된 훈련 신호의 위상을 내부의 저장 장치에 저장하는 과정;
기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 위상을 상기 저장 장치로부터 읽어들이는 과정;
상기 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에 대하여, 상기 훈련 신호 쌍의 위상 차이의 평균값을 계산하고, 상기 평균값으로부터 주파수 오프셋을 추정하는 과정; 및
상기 기 설정된 복수개의 시간 간격 각각에서 계산된 주파수 오프셋 추정값에 상기 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 수에 기초하여 가중치를 부여하여 가중평균을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
제11항에 있어서,
상기 가중평균을 계산하는 과정은,
상기 각 시간 간격만큼 이격된 훈련 신호 쌍의 수가 많으면 더 큰 가중치를 부여하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
제7항, 제8항, 제10항, 제11항, 또는 제12항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.