KR102574425B1

KR102574425B1 - 기저대역의 ofdm 수신 장치 및 그 장치에서의 샘플 클럭 오류 추정 방법

Info

Publication number: KR102574425B1
Application number: KR1020210042051A
Authority: KR
Inventors: 최용희; 윤영호; 장은석
Original assignee: 주식회사 텔레칩스
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2023-09-04
Also published as: KR20220077824A

Abstract

기저대역의 OFDM 수신 장치 및 그 장치에서의 샘플 클럭 오류 추정 방법이 개시된다.
이 장치에서, 아날로그/디지털 컨버터는 알에프 블록의 기저대역 수신 신호를 샘플링하여 기저대역 샘플 데이터를 출력한다. 주파수 보상 필터는 캐리어 주파수 오류값을 참조하여 기저대역 샘플 데이터에 대해 캐리어 주파수 성분을 보상하고 수신 신호의 대역폭에 상응하는 주파수 대역을 필터링하여 샘플 데이터를 출력한다. 사이클릭 추정부는 샘플 데이터에서 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값에 기반하여 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값을 계산하여 샘플 클럭 오류 추정값을 획득한다. 주파수 오류 추정부는 샘플 클럭 오류 추정값과 알에프 중심 캐리어 주파수를 곱하여 생성된 캐리어 주파수 오류값을 주파수 보상 필터에 제공한다.

Description

기저대역의 OFDM 수신 장치 및 그 장치에서의 샘플 클럭 오류 추정 방법 {Apparatus for receiving Orthogonal Frequency Division Multiplexing signal based on baseband and Method for estimating error of sample clock}

본 발명은 기저대역의 OFDM 수신 장치 및 그 장치에서의 샘플 클럭 오류 추정 방법에 관한 것이다.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송수신기는 주파수 추정을 위해 별도의 OFDM 심볼 또는 주파수 추정용 부반송파를 추가하는 구성을 구비한다. 이러한 주파수 도메인의 추정 방식은 FFT(Fast Fourier Transform) 수행 후 해당 심볼 혹은 부반송파에 대한 상관성을 이용하여 주파수 오류를 추정한다.

전술한 OFDM 송수신기의 수신기에서 주파수 추정용 OFDM 심볼을 사용하는 경우 심볼의 높은 자기 상관성을 요구하며 이러한 심볼에 대한 주파수 오류 추정시 상관값을 계산하기 위해서는 높은 연산량을 필요로 하는 등의 문제를 해결하기 위해, 송신기와 수신기의 이격으로 발생하는 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix) 상관값의 주기적 이동 현상인 샘플 클럭의 타이밍 오류를 추정하고, 추정된 정보에 기반하여 캐리어 주파수 오류를 추정하는 기저대역의 OFDM 수신 기술이 새로이 제공되었다(한국 등록특허 제10-1080671호 참조).

이러한 OFDM 수신 기술에서는 프리 윈도우(pre-window)와 포스트 윈도우(post-window)의 상관값의 차이를 이용하여 선형적 특성을 갖는 오류를 계산하여 해당 오류가 0으로 수렴하도록 하고 있다.

그런데, 실내 환경에서는 다중 경로 간의 지연이 매우 짧게 되며, 이러한 환경에서 인접한 다중 경로 간의 위상 차이가 크게 나타나는 경우 프리 윈도우와 포스트 윈도우 각각의 상관값이 음수 값이 발생하게 되며, 이러한 음수 값의 제곱을 취하여 에너지로 사용함에 따라 잘못된 오류 추정이 수행될 수 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실내 환경에서 다중 경로간의 지연이 매우 짧아서 위상 차이가 크게 나타나는 경우에도 샘플 클럭 오류 추정의 선형적 특성이 정확하게 나타날 수 있도록 하는 기저대역의 OFDM 수신 장치 및 그 장치에서의 샘플 클럭 오류 추정 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기저대역의 OFDM 수신 장치가 제공되며, 이 장치는,

알에프 블록의 기저대역 수신 신호를 샘플링하여 기저대역 샘플 데이터를 출력하는 아날로그/디지털 컨버터, 캐리어 주파수 오류값을 참조하여 상기 기저대역 샘플 데이터에 대해 캐리어 주파수 성분을 보상하고 수신 신호의 대역폭에 상응하는 주파수 대역을 필터링하여 샘플 데이터를 출력하는 주파수 보상 필터, 상기 샘플 데이터에서 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값에 기반하여 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값을 계산하여 샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는 사이클릭 추정부, 그리고 상기 샘플 클럭 오류 추정값과 알에프 중심 캐리어 주파수를 곱하여 생성된 캐리어 주파수 오류값을 상기 주파수 보상 필터에 제공하는 주파수 오류 추정부를 포함한다.

여기서, 상기 사이클릭 추정부는, 상기 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값의 제곱급을 계산하여 상관 보정값으로 설정하는 상관 보정값 계산부, 상기 상관 보정값을 상기 보호 구간과 N-1 샘플 간격을 가진 프리 윈도우 구간에 적용하여 대응하는 프리 상관값을 계산하는 프리 상관값 계산부 - N은 샘플 데이터의 개수를 나타냄 -, 그리고 상기 상관 보정값을 상기 보호 구간과 N+1 샘플 간격을 가진 포스트 윈도우 구간에 적용하여 대응하는 포스트 상관값을 계산하는 포스트 상관값 계산부를 포함한다.

또한, 상기 프리 상관값 계산부는 상기 보호 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값과, 상기 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값의 상관에 의해 상기 프리 상관값을 계산하고, 상기 포스트 상관값 계산부는 상기 보호 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값과, 상기 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값의 상관에 의해 상기 포스트 상관값을 계산한다.

또한, 상기 사이클릭 추정부는, 상기 프리 상관값 계산부에 의해 계산된 프리 상관값을 사용하여 프리 상관 에너지를 계산하는 프리 상관 에너지 계산부, 상기 포스트 상관값 계산부에 의해 계산된 포스트 상관값을 사용하여 포스트 상관 에너지를 계산하는 포스트 상관 에너지 계산부, 그리고 상기 포스트 상관 에너지에서 상기 프리 상관 에너지를 뺀 값을 상기 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값으로 나누어 샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는 샘플 클럭 오류 계산부를 더 포함한다.

또한, 상기 상관 보정값은 미리 설정된 스케일러에 의한 나눗셈 연산을 통해 조정 가능하다.

또한, 상기 사이클릭 추정부는, 상기 샘플 클럭 오류 추정값을 누적하고 누적된 값에 기반해서 상기 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 속도를 제어하는 루프 필터를 더 포함한다.

또한, 상기 알에프 블록의 다운 컨버전 클럭과 상기 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 클럭은 동일한 주파수를 갖도록 구성된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 샘플 클럭 오류 추정 방법이 제공되며, 이 방법은,

기저대역의 OFDM 수신 장치에서 샘플 클럭 오류를 추정하는 방법으로서, 알에프 블록의 기저대역 수신 신호를 샘플링하여 기저대역 샘플 데이터를 획득하는 단계, 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값에 기초하는 상관 보정값을 설정하는 단계, 상기 상관 보정값에 기반하여 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값을 계산하는 단계, 그리고 상기 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값의 에너지를 계산하여 샘플 클럭 오류 추정값을 생성하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 상관 보정값은 상기 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값의 제곱근으로 설정되며, 상기 상관 보정값은 미리 설정된 스케일러에 의한 나눗셈 연산을 통해 조정 가능하다.

또한, 상기 상관값을 계산하는 단계는, 상기 보호 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값과, 상기 보호 구간과 N-1 샘플 간격을 가진 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값의 상관에 의해 프리 상관값을 계산하는 단계 - N은 샘플 데이터의 개수를 나타냄 -, 그리고 상기 보호 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값과, 상기 보호 구간과 N+1 샘플 간격을 가진 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값의 상관에 의해 포스트 상관값을 계산하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 샘플 클럭 오류 추정값을 생성하는 단계는, 상기 프리 상관값을 사용하여 프리 상관 에너지를 계산하는 단계, 상기 포스트 상관값을 사용하여 포스트 상관 에너지를 계산하는 단계, 그리고 상기 포스트 상관 에너지에서 상기 프리 상관 에너지를 뺀 값을 상기 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값으로 나누어 샘플 클럭 오류 추정값을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 실내 환경에서 다중 경로간의 지연이 매우 짧아서 위상 차이가 크게 나타나는 경우에도 샘플 클럭 오류의 선형적 특성이 정확하게 나타날 수 있도록 한다.

이로 인해, 실내 환경에서 다중 경로간에 위상 차이가 크게 나타나는 경우에도 정확한 OFDM 신호 수신이 가능하다.

도 1은 종래 기저대역의 OFDM 수신 장치에서의 프리 윈도우 및 포스트 윈도우 각각의 상관 에너지를 도시한다.
도 2는 종래 기저대역의 OFDM 수신 장치에서 추정되는 샘플 클럭 오류의 선형적 특성을 도시한 도면이다.
도 3은 종래 기저대역의 OFDM 수신 장치에서 프리 윈도우의 상관값과 포스트 윈도우의 상관값이 음수값으로 발생하는 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에서 나타난 프리 윈도우의 상관값과 포스트 윈도우의 상관값에 기초하여 계산되는 프리 상관 에너지 및 포스트 상관 에너지를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 프리 상관 에너지 및 포스트 상관 에너지를 사용하여 추정된 샘플 클럭 오류를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기저대역의 OFDM 수신 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 사이클릭 추정부의 상세 구성을 나태난 블록도이다.
도 8은 본 발명을 설명하기 위한 OFDM 심볼과 상관 윈도우를 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기저대역의 OFDM 수신 장치에서 추정된 샘플 클럭 오류를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 기저대역의 OFDM 수신 방법의 동작 흐름도이다.
도 11은 도 10에 도시된 샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는 과정에 대한 구체적인 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저, 종래의 기저대역의 OFDM 수신 장치에서의 문제점에 대해 설명한다. 특히, 이러한 기저대역의 OFDM 수신 장치는 알에프(RF, Radio Frequence) 블록의 다운 컨버전 클럭과 샘플링 클럭을 동일하게 사용하는 OFDM 수신 장치이다.

전술한 바와 같이, 종래의 기저대역의 OFDM 수신 장치에서는 프리 윈도우와 포스트 윈도우 각각의 상관값의 차이를 이용하여 선형적 특성을 갖는 오류를 계산하여 해당 오류가 0으로 수렴하도록 하고 있다.

도 1은 종래 기저대역의 OFDM 수신 장치에서의 프리 윈도우 및 포스트 윈도우 각각의 상관 에너지를 도시한다. 도 1에서, CEpre가 프리 윈도우의 상관 에너지를 나타내고, CEpost가 포스트 윈도우의 상관 에너지를 나타내며, 이 두 가지 상관 에너지의 차이가 추정되는 오류를 나타낸다. 이러한 오류는 도 2에 도시된 바와 같이, 선형적 특성을 갖는다.

그런데, 종래의 기저대역의 OFDM 수신 장치가 실내 환경에 위치하는 경우, 실내 환경에서는 다중 경로 간의 지연이 매우 짧아서 인접한 다중 경로 간의 위상 차이가 크게 발생하며, 이로 인해 프리 윈도우의 상관값과 포스트 윈도우의 상관값이 음수값으로 생성되는 경우가 발생한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 프리 윈도우의 상관값, 특히 프리 윈도우의 상관값의 실수값(CVpreR)과 포스트 윈도우의 상관값, 특히 포스트 윈도우의 상관값의 실수값(CVpostR)이 음수값으로 크게 발생하였음을 알 수 있다.

이와 같이, 프리 윈도우의 상관값과 포스트 윈도우의 상관값이 음수값으로 크게 발생하는 경우, 상관값의 제곱을 취하여 상관 에너지를 산출하여 사용하면 도 4에 도시된 바와 같이, 음수값인 상관값이 상관 에너지에 반영되어 프리 윈도우의 상관 에너지(CEpre1)와 포스트 윈도우의 상관 에너지(CEpost1)와 같이 산출되고, 이 두 가지 상관 에너지의 차이가 추정되는 오류가 산출된다. 이러한 오류는 도 5에 도시된 바와 같이 나타나며, 추정된 에러를 보면 선형적 특성이 나타나지 않고, 총 3군데에서 0으로 수렴되는 결과를 나타낸다. 결국, 잘못된 구간에서 오류를 0으로 추정하는 문제가 발생한다.

이하, 전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기저대역의 OFDM 수신 장치에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기저대역의 OFDM 수신 장치의 구성을 보인 블록도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 수신 장치(10)는 클럭 발생기(100), 알에프 블록(200), 아날로그/디지털 컨버터(300), 주파수 보상 필터(400), 사이클릭 추정부(500) 및 주파수 오류 추정부(600)를 포함한다.

알에프 블록(200)은 클럭 발생기(100)로부터 클럭을 입력받아 안테나(800)를 통해 수신된 수신 신호와 혼합하여 수신 신호의 주파수 대역을 기저 대역으로 다운 컨버전하여 아날로그/디지털 컨버터(300)로 출력한다.

아날로그/디지털 컨버터(300)는 알에프 블록(200)의 기저대역 수신 신호를 샘플링하여 획득된 기저대역 샘플 데이터를 주파수 보상 필터(400)로 출력한다. 여기서, 알에프 블록(200)의 다운 컨버전 클럭과 아날로그/디지털 컨버터(300)의 샘플링 클럭은 동일한 주파수를 갖도록 구성된다.

주파수 보상 필터(400)는 주파수 오류 추정부(600)에서 입력되는 캐리어 주파수 오류값을 참조하여 기저대역 샘플 데이터에 대해 캐리어 주파수 성분을 보상하고 수신 신호의 대역폭에 상응하는 주파수 대역을 필터링하여 샘플 데이터를 사이클릭 추정부(500)로 출력한다. 즉, 주파수 보상 필터(400)는 캐리어 주파수 성분이 보상된 기저대역 샘플 데이터에 대해 수신 신호의 대역폭에 상응하는 주파수 대역을 필터링한 샘플 데이터를 사이클릭 추정부(500)로 출력한다.

사이클릭 추정부(500)는 주파수 보상 필터(400)로부터 출력되는 샘플 데이터에서 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값을 산출하여 샘플 클럭 오류 추정값을 획득한다.

도 7은 도 6에 도시된 사이클릭 추정부(500)의 상세 구성을 나태난 블록도이고, 도 8은 본 발명을 설명하기 위한 OFDM 심볼과 상관 윈도우를 나타낸 예시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 사이클릭 추정부(500)는 온 상관값 계산부(510), 온 에너지 계산부(520), 상관 보정값 계산부(530), 프리 상관값 계산부(540), 프리 에너지 계산부(550), 포스트 상관값 계산부(560), 포스트 에너지 계산부(570), 샘플 클럭 오류 계산부(580) 및 루프 필터(590)를 포함한다.

온 상관값 계산부(510)는 보호 구간(GI : Guard Interval)(710)의 샘플 데이터와, 보호 구간(710)과 N 샘플 간격을 가진 온 윈도우 구간(740)의 샘플 데이터간에 온 상관값을 계산한다.

온 에너지 계산부(520)는 온 상관값 계산부(510)에서 계산된 온 상관값을 제곱하여 온 상관 에너지를 계산한다.

상관 보정값 계산부(530)는 보호 구간(710)의 샘플 데이터의 자기 상관값의 제곱근을 계산하여 상관 보정값으로 설정한다. 이 때, 상관 보정값은 본 발명의 실시예에 따른 기저대역의 OFDM 수신 장치(10)의 통계적 성능에 따라 스케일러(scaler)에 의해 조정될 수 있다. 예를 들어, 상관 보정값에 대해 미리 설정된 스케일러에 의한 나눗셈 연산을 통해 상관 보정값이 조정될 수 있다. 이 때, 미리 설정된 스케일러의 값은 기저대역의 OFDM 수신 장치(10)의 통계적 성능에 따라 미리 조정될 수 있다.

프리 상관값 계산부(540)는 보호 구간(710)의 샘플 데이터와, 보호 구간(710)과 N-1 샘플 간격을 가진 프리 윈도우 구간(730)의 샘플 데이터간의 프리 상관값을 계산한다. 이 때, 프리 상관값 계산부(514)는 상관 보정값 계산부(530)에서 계산된 상관 보정값을 반영하여 프리 상관값을 계산한다. 구체적으로, 프리 상관값 계산부(540)는 보호 구간(710)의 샘플 데이터에 상관 보정값을 더하고, 프리 윈도우 구간(730)의 샘플 데이터에 상관 보정값을 더하여 프리 상관값을 계산함으로써 상관 보정값이 반영된 프리 상관값을 계산할 수 있다.

프리 에너지 계산부(550)는 프리 상관값 계산부(540)에서 계산된 프리 상관값을 실수 부분과 허수 부분으로 분리하고 각각 제곱하여 더해서 프리 상관 에너지를 계산한다.

포스트 상관값 계산부(560)는 보호 구간(710)의 샘플 데이터와, 보호 구간(710)과 N+1 샘플 간격을 가진 포스트 윈도우 구간(720)의 샘플 데이터간에 포스트 상관값을 계산한다. 마찬가지로, 포스트 상관값 계산부(560)도 상관 보정값 계산부(530)에서 계산된 상관 보정값을 반영하여 포스트 상관값을 계산한다. 구체적으로, 포스트 상관값 계산부(560)는 보호 구간(710)의 샘플 데이터에 상관 보정값을 더하고, 포스트 윈도우 구간(720)의 샘플 데이터에 상관 보정값을 더하여 포스트 상관값을 계산함으로써 상관 보정값이 반영된 포스트 상관값을 계산할 수 있다.

포스트 에너지 계산부(570)는 포스트 상관값 계산부(560)에서 계산된 포스트 상관값을 실수 부분과 허수 부분으로 나누고 각각 제곱하여 더해서 포스트 상관 에너지를 계산한다.

전술한 내용에 대한 보다 구체적인 설명은 다음과 같다.

먼저, 종래 기술에 따라 계산되는 프리 상관값(Corr_e)과 포스트 상관값(Corr_l)은 다음의 [수학식 1]과 같이 계산된다.

여기서, r(t)는 보호 구간(710)의 샘플 데이터를 나타내고, r(t+fft-1)은 프리 윈도우 구간(730)의 샘플 데이터를 나타내며, r(t+fft+1)은 포스트 윈도우 구간(730)의 샘플 데이터를 나타내고, fft는 보호 구간(710)과 N 샘플 간격을 가진 시점의 시간을 나타낸다.

[수학식 1]에 따른 프리 상관값과 포스트 상관값을 사용하여 산출되는 프리 상관 에너지(Erg_e) 및 포스트 상관 에너지(Erg_l)는 다음의 [수학식 2]와 같이 계산된다.

그런데, 전술한 [수학식 1]에서 프리 상관값과 포스트 상관값이 음수값을 가지는 것을 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 수신 장치(10)에서는, 먼저 다음의 [수학식 3]에 따라 상관 보정값()이 계산된다.

[수학식 3]에 따른 상관 보정값은 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값의 제곱근에 해당한다. 이러한 상관 보정값은 미리 설정된 스케일러(scaler)에 의해 조정될 수 있으며, 예를 들어 다음의 [수학식 4]와 같이 스케일러에 의한 나눗셈 연산에 의해 조정될 수 있다. 여기서 [수학식 4]의 연산은 필요에 따라 적용된다. 일 예로 처리하는 프로세서가 부동소수점 연산을 지원하는 경우에는 스케일러를 사용하여 신호 크기를 조절할 필요가 없지만, 처리하는 프로세서가 한정된 데이터 범위를 가지는 연산을 지원하는 경우에는 스케일러를 사용하여 보정값의 크기를 조절할 필요가 있다.

그 후, 전술한 상관 보정값이 반영된 프리 상관값(Corr_e1)과 포스트 상관값(Corr_l1)이 다음의 [수학식 5]와 같이 계산될 수 있다.

[수학식 5]에서와 같이, 상관 보정값이 보호 구간의 샘플 데이터, 프리 윈도우 구간(710)의 샘플 데이터 및 포스트 윈도우 구간(720)의 샘플 데이터에 각각 더해져서 프리 상관값과 포스트 상관값이 계산됨으로써, 결과적으로 프리 상관값과 포스트 상관값에서 음수값이 발생하지 않게 된다. 여기서 상관 보정값의 신호 크기가 프리 상관값(Corr_e1)과 포스트 상관값(Corr_l1)에서 상관 보정값이 더해지기 전의 값보다 크므로, 프리 상관값과 포스트 상관값이 음수가 발생되는 것을 회피할 수 있다. 이러한 상태에서 이하에서 상관 에너지를 구하는 과정에서 상관 보정값의 제곱 연산을 수행함으로써 그 값이 증가하게 된다.

다르게는, 전술한 프리 상관값(Corr_e1)과 포스트 상관값(Corr_l1)은 다음의 [수학식 6]과 같이 계산될 수도 있다. 이는 전술한 [수학식 1]에서와 같이 종래 기술에 따라 계산되는 프리 상관값(Corr_e)과 포스트 상관값(Corr_l)에 각각 상관 보정값 를 더해줘서 결과적인 프리 상관값(Corr_e1)과 포스트 상관값(Corr_l1)이 음수가 되지 않도록 하는 것이다.

[수학식 5]에 따른 프리 상관값과 포스트 상관값을 사용하여 산출되는 프리 상관 에너지(Erg_e1) 및 포스트 상관 에너지(Erg_l1)는 다음의 [수학식 7]과 같이 계산된다.

다음, 샘플 클럭 오류 계산부(580)는 포스트 에너지 계산부(570)에서 계산된 포스트 상관 에너지에서 프리 에너지 계산부(550)에서 계산된 프리 상관 에너지를 뺀 값을 보호 구간 자기 상관값으로 나누어 샘플 클럭 오류 추정값을 획득한다. 샘플 클럭 오류 계산부(580)는 획득된 샘플 클럭 오류 추정값을 루프 필터(590)와 주파수 오류 추정부(600)로 출력한다.

샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는 내용에 대한 보다 구체적인 설명은 다음과 같다.

먼저, 종래 기술에 따라 획득되는 샘플 클럭 오류 추정값은 다음의 [수학식 8]과 같이, 종래 기술에 따른 OFDM 수신 장치에서의 프리 상관 에너지, 포스트 상관 에너지 및 보호 구간 자기 상관값(norm)을 사용하여 계산된다.

그런데 이러한 오류 추정값은 프리 상관값 및 포스트 상관값에 음수값이 존재하는 경우, 그 값들이 프리 상관 에너지 및 포스트 상관 에너지에 반영됨으로써, 결과적으로 [수학식 8]을 통해 계산되는 오류 추정값에 문제가 발생하게 된다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 본원 발명의 OFDM 수신 장치(10)에서는 상관 보정값()이 반영된 프리 상관값과 포스트 상관값이 계산되고, 이들을 사용하여 프리 상관 에너지 및 포스트 상관 에너지가 계산된 후, 이러한 프리 상관 에너지, 포스트 상관 에너지 및 보호 구간 자기 상관값(norm1)을 사용하여 다음의 [수학식 9]와 같이 샘플 클럭 오류 추정값이 계산될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에서, 상관 보정값이 반영된 프리 상관값과 포스트 상관값을 사용하여 [수학식 9]와 같이 오류 추정값을 산출함으로써, 인접한 다중 경로 환경에서 위상 차이가 큰 지연이 발생되는 경우에도 추정되는 오류가 예를 들어 도 9에 도시된 바아 같이, 선형적인 특성을 가질 수 있다.

다음, 루프 필터(590)는 샘플 클럭 오류 계산부(580)에서 계산된 샘플 클럭 오류 추정값을 누적하고 누적된 값에 기반해서 아날로그/디지털 컨버터(300)의 샘플링 속도를 제어한다. 루프 필터(590)는 누적된 값이 플러스 값이면 아날로그/디지털 컨버터(300)의 샘플링 속도를 증가시키고, 마이너스 값이면 아날로그/디지털 컨버터(300)의 샘플링 속도를 감소시킨다.

주파수 오류 추정부(600)는 샘플 클럭 오류 계산부(580)로부터 입력받은 샘플 클럭 오류 추정값과 알에프 중심 캐리어 주파수를 곱하여 생성된 캐리어 주파수 오류값을 주파수 보상 필터(400)에 제공한다. 주파수 보상 필터(400)는 주파수 오류 추정부(600)에서 입력되는 캐리어 주파수 오류값을 참조하여 기저대역 샘플 데이터에 대해 캐리어 주파수 성분을 보상한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 기저대역의 OFDM 수신 방법의 동작 흐름도이다. 도 10에 따른 기저대역의 OFDM 수신 방법은 전술한 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 기저대역의 OFDM 수신 장치(10)에 의해 수행될 수 있다.

도 10을 참조하면, OFDM 수신 장치(10)는 수신 신호의 주파수 대역을 기저 대역으로 다운 컨버전한다(S100).

그 후, OFDM 수신 장치(10)는 기저대역 수신 신호를 샘플링하여 기저대역 샘플 데이터를 획득한다(S110).

다음, OFDM 수신 장치(10)는 주파수 오류 추정 단계에서 계산된 캐리어 주파수 오류값을 참조하여 기저대역 샘플 데이터에 대해 캐리어 주파수 성분을 보상한다(S120). 그리고, OFDM 수신 장치(10)는 캐리어 주파수 성분이 보상된 기저대역 샘플 데이터에 대해 수신 신호의 대역폭에 상응하는 주파수 대역을 필터링하여 샘플 데이터를 획득한다.

그 후, OFDM 수신 장치(10)는 획득된 샘플 데이터에서 보호 구간의 자기 상관값에 기반하여 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값을 계산하여 샘플 클럭 오류 추정값을 획득한다(S130).

계속해서, OFDM 수신 장치(10)는 주파수 오류 추정 단계에서 샘플 클럭 오류 추정값과 알에프 중심 캐리어 주파수를 곱하여 캐리어 주파수 오류값을 생성한다(S140). OFDM 수신 장치(10)는 캐리어 주파수 오류값을 참조하여 기저대역 샘플 데이터에 대해 캐리어 주파수 성분을 보상한다.

도 11은 도 10에 도시된 샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는 과정에 대한 구체적인 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 먼저 OFDM 수신 장치(10)는 보호 구간(710)의 샘플 데이터의 자기 상관값의 제곱근을 계산하여 상관 보정값으로 설정한다(S131).

다음, OFDM 수신 장치(10)는 보호 구간의 샘플 데이터와, 보호 구간과 N 샘플 간격을 가진 온 윈도우 구간의 샘플 데이터간에 온 상관값을 계산하고(S132), 계산된 온 상관값을 제곱하여 온 상관 에너지를 계산한다(S133).

또한, OFDM 수신 장치(10)는 [수학식 5]에 나타낸 바와 같이, 보호 구간의 샘플 데이터에 상관 보정값을 더한 값과, 보호 구간과 N-1 샘플 간격을 가진 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상관 보정값을 더한 값을 사용하여 프리 상관값을 계산하고(S134), [도 6]에 나타낸 바와 같이, 계산된 프리 상관값을 실수 부분과 허수 부분으로 분리하고 각각 제곱하여 더해서 프리 상관 에너지를 계산한다(S135).

또한, OFDM 수신 장치(10)는 [수학식 5]에 나타낸 바와 같이, 보호 구간의 샘플 데이터 데이터에 상관 보정값을 더한 값과, 보호 구간과 N+1 샘플 간격을 가진 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상관 보정값을 더한 값을 사용하여 포스트 상관값을 계산하고(S136), [도 6]에 나타낸 바와 같이, 계산된 포스트 상관값을 실수 부분과 허수 부분으로 분리하고 각각 제곱하여 더해서 포스트 상관 에너지를 계산한다(S137).

그 후, OFDM 수신 장치(10)는 [수학식 8]에 나타낸 바와 같이, 포스트 상관 에너지에서 프리 상관 에너지를 뺀 값을 보호 구간 자기 상관값으로 나누어 샘플 클럭 오류 추정값을 획득한다(S138). 여기서, 샘플 클럭 오류 추정값은 샘플 데이터의 샘플 수 변화량을 의미한다.

OFDM 수신 장치(10)는 샘플 클럭 오류 추정값을 누적하고 누적된 값에 기반해서 알에프 블록(200)의 기저대역 수신 신호를 샘플링하는 샘플링 속도를 제어한다. OFDM 수신 장치(10)는 누적된 값이 플러스 값이면 샘플링 속도를 증가시키고, 마이너스 값이면 샘플링 속도를 감소시킨다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

알에프 블록의 기저대역 수신 신호를 샘플링하여 기저대역 샘플 데이터를 출력하는 아날로그/디지털 컨버터,
캐리어 주파수 오류값을 참조하여 상기 기저대역 샘플 데이터에 대해 캐리어 주파수 성분을 보상하고 수신 신호의 대역폭에 상응하는 주파수 대역을 필터링하여 샘플 데이터를 출력하는 주파수 보상 필터,
상기 샘플 데이터에서 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값에 기반하여 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값을 계산하여 샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는 사이클릭 추정부, 그리고
상기 샘플 클럭 오류 추정값과 알에프 중심 캐리어 주파수를 곱하여 생성된 캐리어 주파수 오류값을 상기 주파수 보상 필터에 제공하는 주파수 오류 추정부
를 포함하며,
상기 사이클릭 추정부는 상기 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값의 제곱근을 계산하여 상관 보정값으로 설정하고, 상기 보호 구간과 N-1 샘플 간격을 가진 프리 윈도우 구간과 상기 보호 구간과 N+1 샘플 간격을 가진 포스트 윈도우 구간 각각의 상관값을 계산할 때, 상기 각각의 상관값이 음수값을 갖지 않도록, 상기 보호 구간의 샘플 데이터, 상기 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터 및 상기 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터에 각각 상기 상관 보정값을 더하고, 상기 상관 보정값이 더해진 보호 구간의 샘플 데이터 및 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터를 사용하여 프리 상관값을 계산하고, 상기 상관 보정값이 더해진 보호 구간의 샘플 데이터 및 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터를 사용하여 포스트 상관값을 계산하며,
상기 사이클릭 추정부는 계산된 상기 프리 상관값과 상기 포스트 상관값의 에너지를 각각 계산하여 상기 샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는,
기저대역의 OFDM 수신 장치.
제1항에 있어서,
상기 사이클릭 추정부는,
상기 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값의 제곱근을 계산하여 상관 보정값으로 설정하는 상관 보정값 계산부,
상기 상관 보정값을 상기 보호 구간과 N-1 샘플 간격을 가진 프리 윈도우 구간에 적용하여 대응하는 프리 상관값을 계산하는 프리 상관값 계산부 - N은 샘플 데이터의 개수를 나타냄 -, 그리고
상기 상관 보정값을 상기 보호 구간과 N+1 샘플 간격을 가진 포스트 윈도우 구간에 적용하여 대응하는 포스트 상관값을 계산하는 포스트 상관값 계산부
를 포함하는, 기저대역의 OFDM 수신 장치.
제2항에 있어서,
상기 프리 상관값 계산부는 상기 보호 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값과, 상기 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값의 상관에 의해 상기 프리 상관값을 계산하고,
상기 포스트 상관값 계산부는 상기 보호 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값과, 상기 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값의 상관에 의해 상기 포스트 상관값을 계산하는,
기저대역의 OFDM 수신 장치.
제2항에 있어서,
상기 사이클릭 추정부는,
상기 프리 상관값 계산부에 의해 계산된 프리 상관값을 사용하여 프리 상관 에너지를 계산하는 프리 상관 에너지 계산부,
상기 포스트 상관값 계산부에 의해 계산된 포스트 상관값을 사용하여 포스트 상관 에너지를 계산하는 포스트 상관 에너지 계산부, 그리고
상기 포스트 상관 에너지에서 상기 프리 상관 에너지를 뺀 값을 상기 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값으로 나누어 샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는 샘플 클럭 오류 계산부
를 더 포함하는, 기저대역의 OFDM 수신 장치.
제2항에 있어서,
상기 상관 보정값은 미리 설정된 스케일러에 의한 나눗셈 연산을 통해 조정 가능한,
기저대역의 OFDM 수신 장치.
제2항에 있어서,
상기 사이클릭 추정부는,
상기 샘플 클럭 오류 추정값을 누적하고 누적된 값에 기반해서 상기 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 속도를 제어하는 루프 필터
를 더 포함하는, 기저대역의 OFDM 수신 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알에프 블록의 다운 컨버전 클럭과 상기 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 클럭은 동일한 주파수를 갖도록 구성된,
기저대역의 OFDM 수신 장치.
기저대역의 OFDM 수신 장치에서 샘플 클럭 오류를 추정하는 방법으로서,
알에프 블록의 기저대역 수신 신호를 샘플링하여 기저대역 샘플 데이터를 획득하는 단계,
보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값의 제곱근을 계산하여 상관 보정값으로 설정하는 단계,
상기 상관 보정값에 기반하여 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값을 계산하는 단계, 그리고
상기 사이클릭 프리픽스에 해당하는 구간에 대한 상관값의 에너지를 계산하여 샘플 클럭 오류 추정값을 생성하는 단계
를 포함하며,
상기 상관값을 계산하는 단계에서, 상기 보호 구간과 N-1 샘플 간격을 가진 프리 윈도우 구간과 상기 보호 구간과 N+1 샘플 간격을 가진 포스트 윈도우 구간 각각의 상관값을 계산할 때, 상기 각각의 상관값이 음수값을 갖지 않도록, 상기 보호 구간의 샘플 데이터, 상기 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터 및 상기 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터에 각각 상기 상관 보정값을 더하고, 상기 상관 보정값이 더해진 보호 구간의 샘플 데이터 및 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터를 사용하여 프리 상관값을 계산하고, 상기 상관 보정값이 더해진 보호 구간의 샘플 데이터 및 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터를 사용하여 포스트 상관값을 계산하며,
상기 상관값을 계산하는 단계에서, 계산된 상기 프리 상관값과 상기 포스트 상관값의 에너지를 각각 게산하여 상기 샘플 클럭 오류 추정값을 획득하는,
샘플 클럭 오류 추정 방법.
제8항에 있어서,
상기 상관 보정값은 미리 설정된 스케일러에 의한 나눗셈 연산을 통해 조정 가능한,
샘플 클럭 오류 추정 방법.
제8항에 있어서,
상기 상관값을 계산하는 단계는,
상기 보호 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값과, 상기 보호 구간과 N-1 샘플 간격을 가진 프리 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값의 상관에 의해 프리 상관값을 계산하는 단계 - N은 샘플 데이터의 개수를 나타냄 -, 그리고
상기 보호 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값과, 상기 보호 구간과 N+1 샘플 간격을 가진 포스트 윈도우 구간의 샘플 데이터에 상기 상관 보정값을 더한 값의 상관에 의해 포스트 상관값을 계산하는 단계
를 포함하는, 샘플 클럭 오류 추정 방법.
제10항에 있어서,
상기 샘플 클럭 오류 추정값을 생성하는 단계는,
상기 프리 상관값을 사용하여 프리 상관 에너지를 계산하는 단계,
상기 포스트 상관값을 사용하여 포스트 상관 에너지를 계산하는 단계, 그리고
상기 포스트 상관 에너지에서 상기 프리 상관 에너지를 뺀 값을 상기 보호 구간의 샘플 데이터의 자기 상관값으로 나누어 샘플 클럭 오류 추정값을 생성하는 단계
를 포함하는, 샘플 클럭 오류 추정 방법.