KR20000065699A - 직교주파수분할다중 통신시스템 수신기의 잔류주파수 오프셋보상장치 및 방법 - Google Patents

직교주파수분할다중 통신시스템 수신기의 잔류주파수 오프셋보상장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

가.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
직교주파수분할다중방식을 이용한 통신시스템에 관한 것이다.
나.발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
직교주파수분할다중 통신시스템 수신기에서 보호구간을 이용한 잔류주파수 오프셋 보상장치 및 방법을 제공한다.
다.발명의 해결방법의 요지
본 발명은 직교주파수분할다중(OFDM) 통신시스템 수신기의 주파수 오프셋 보상장치에 있어서, 미세주파수 동기되어 입력되는 직교주파수분할다중신호 프레임을 프레임 단위로 버퍼링하는 메모리와, 상기 입력되는 직교주파수분할다중신호 프레임내 각 심볼의 보호구간 데이터를 추출하는 보호구간 추출부와, 상기 입력되는 직교주파수분할다중신호 프레임내 각 심볼테일구간 데이터를 추출하는 심볼테일 추출부와, 상기 보호구간 추출부와 심볼테일 추출부로부터 추출되는 대응되는 각 데이터의 위상차를 검출하는 위상차 검출부와, 상기 위상차 검출부로부터 출력되는 각 데이터의 위상차를 심볼단위로 누적시키는 위상차 누적부와, 상기 위상차 누적부로부터 출력되는 상기 누적된 각 심볼의 위상차를 평균하여 평균 위상차를 연산하는 평균위상차 연산부와, 상기 메모리로부터 출력되는 상기 직교주파수분할다중신호 프레임내 각 심볼의 위상을 상기 평균위상차 연산부로부터 출력되는 평균 위상차만큼 보상하여 출력시키는 주파수 오프셋 보정부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
라.발명의 중요한 용도
직교주파수분할다중 통신시스템에서 잔류주파수 오프셋 보상시 이용한다.

Description

직교주파수분할다중 통신시스템 수신기의 잔류주파수 오프셋 보상장치 및 방법{A RESIDUAL FREQUENCY OFFSET COMPENSATION APPARATUS AND METHOD IN OFDM SYSTEM}
본 발명은 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 이하 "OFDM"이라함)방식을 이용한 통신시스템에 관한 것으로, 특히 OFDM시스템 수신기의 잔류주파수 오프셋 보상장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 OFDM방식은 입력되는 심볼열을 병렬화한 후, 이들을 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파로 변조시켜 전송하는 방식으로, 기존의 단일 반송파 전송 방식과 비교하면, 동일한 심볼 전송율을 유지하면서도 심볼 주기를 병렬화한 부채널 수만큼 증가시킬 수 있어 다경로 전송에 의한 심볼간의 간섭을 줄일 수 있다. 또한 기존의 주파수분할다중(Frequency Division Multiplexing:FDM)방식과는 달리 각 부채널의 스펙트럼이 서로 중첩되는 특성이 있으므로 대역효율이 높고, 스펙트럼의 형태가 사각파 모양으로 전력이 각 주파수 대역에 균일하게 분포하여 동일 채널 간섭 신호에 강하다. 이와 같은 이유로 OFDM방식은 근래에 들어 이동 통신 및 디지털 HDTV 시스템과 같이 다경로 전송에 의하여 수신되는 심볼 간의 간섭이 심한 데이터 통신에 채택되어 사용되고 있다.
한편 상기 디지털 데이터 통신 시스템에서는 채널 특성에 의하여 수신기의 동조기가 불안정할 경우 송신 주파수와 수신 주파수의 동기화가 이루어지지 않아 주파수 오프셋이 발생한다.
이러한 주파수 오프셋의 발생은 수신 신호의 위상을 변화시켜 시스템의 복호성능을 저하시키게 되는데 특히 다중 반송파를 사용하는 OFDM방식에서는 심볼의 검출이 각 부채널 별로 이루어져 주파수 오프셋이 발생할 경우 각 부반송파 주파수 사이의 직교성이 유지되지 않아 인접 부채널 간의 간섭 현상이 발생하며, OFDM의 부채널 수가 증가할수록 각 부반송파들이 정해진 대역 안에 조밀하게 분포하여 작은 주파수 오프셋 발생에도 인접 부채널간의 간섭이 심하게 발생하게 된다.
따라서 이를 위해 종래 OFDM방식 시스템에서는 고속퓨리에변환(Fast fourier Transform :이하 "FFT"라 함)윈도우 위치 복원 후, 미세주파수 동기에 의해 주파수 동기를 맞추고 있으나 미세주파수 동기를 찾은 이후에도 잔존하는 위상회전량에 의해 심볼 간에 위상이 달라 프레임의 뒷부분으로 갈수록 위상회전량이 누적되어 FFT복조에 영향을 미치는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같이 종래 OFDM방식 시스템에서는 미세주파수 동기를 찾은 이후에도 잔존하는 위상회전량에 의해 심볼 간에 위상이 달라 프레임의 뒷부분으로 갈수록 위상회전량이 누적되어 FFT복조에 영향을 미치는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 OFDM시스템 수신기에서 보호구간을 이용하여 미세주파수 동기후에도 심볼 간에 발생하는 잔류주파수 오프셋을 보상하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
도 1은 직교주파수분할다중신호 프레임 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수분할다중 통신시스템 수신기의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수분할다중 통신시스템 수신기의 잔류주파수 오프셋 보상장치의 상세 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수분할다중신호 프레임 구성도.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 OFDM시스템 수신기의 주파수 오프셋 보상장치에 있어서, 미세주파수 동기되어 입력되는 OFDM신호 프레임을 프레임 단위로 버퍼링하는 메모리와, 상기 입력되는 OFDM신호 프레임내 각 심볼의 보호구간 데이터를 추출하는 보호구간 추출부와, 상기 입력되는 OFDM신호 프레임내 각 심볼테일구간 데이터를 추출하는 심볼테일 추출부와, 상기 보호구간 추출부와 심볼테일 추출부로부터 추출되는 대응되는 각 데이터의 위상차를 검출하는 위상차 검출부와, 상기 위상차 검출부로부터 출력되는 각 데이터의 위상차를 심볼단위로 누적시키는 위상차 누적부와, 상기 위상차 누적부로부터 출력되는 상기 누적된 각 심볼의 위상차를 평균하여 평균 위상차를 연산하는 평균위상차 연산부와, 상기 메모리로부터 출력되는 상기 OFDM신호 프레임내 각 심볼의 위상을 상기 평균위상차 연산부로부터 출력되는 평균 위상차만큼 보상하여 출력시키는 주파수 오프셋 보정부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM신호의 프레임 구성도를 도시한 것으로, 상기 도 1에 도시된 바와 같이 각 OFDM신호 프레임은 15개의 심볼로 구성되어 있으며, 각 데이터 심볼은 256개로 구성된 원래 데이터와 44개로 구성된 보호구간 데이터(100)를 포함하여 이루어져 있다. 상기 보호구간(Guard interval) 데이터(100)는 원래 심볼의 뒷부분 44개의 데이터를 복사하여 각 심볼의 앞부분에 삽입한 것으로 심볼간 잔류위상차를 구하는데 이용된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM시스템 수신기의 블록 구성을 도시한 것이다. 상기 도 2를 참조하면, OFDM시스템 수신기는 FFT윈도우 위치복원부(200)와 미세주파수 동기부(202)와 잔류주파수 오프셋 보상부(204)와 보호구간 제거부(206)와 FFT부(208)와 등화부(Equalizer)(210) 등으로 구성된다. FFT원도우 위치복원부(200)는 수신되는 OFDM신호 프레임의 NULL 심볼을 이용하여 FFT원도우 위치복원을 수행하며 대략적인 주파수 동기를 맞춘다. 미세주파수 동기부(202)는 상기 OFDM신호 프레임의 동기(Sync) 심볼을 이용하여 전체 프레임에 대한 초기 동기를 맞춘다. 이때 상기 미세주파수 동기부(202)에서는 동기 심볼을 이용하여 전체 프레임에 대한 동기를 한번만 수행하기 때문에 프레임 뒷부분의 데이터에서는 미세하게나마 주파수 오프셋이 발생하게 된다. 잔류주파수 오프셋 보상부(204)는 상기 미세주파수 동기 이후에도 OFDM신호 프레임 잔류하는 상기 주파수 오프셋을 상기 보호구간을 이용하여 각 심볼단위로 잔류주파수 오프셋 보상을 수행한다. 보호구간 제거부(206)는 잔류주파수 오프셋 보상을 위해 심볼에 삽입된 보호구간을 FFT수행전에 제거한다. FFT부(208)는 OFDM신호 프레임에 대해 고속퓨리에변환(FFT)을 수행하여 복조시킨다. 등화부(210)는 채널에러를 보상하기 위해 상기 복조된 OFDM신호 프레임을 등화시킨다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 도 2의 잔류주파수 오프셋 보상부의 상세 블록 구성도를 도시한 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 잔류주파수 오프셋 보상부(204)는 프레임 버퍼 메모리(Frame buffer memory)(300)와 보호구간 추출부(302)와 심볼테일(Symbol tail) 추출부(304)와 위상차 검출부(306)와 위상차 누적부(308)와 평균위상차 연산부(310) 및 주파수 오프셋 보정부(312)로 구성된다. 프레임 버퍼 메모리(300)는 상기 도 2의 미세주파수 동기부(202)로부터 미세주파수 동기되어 입력되는 OFDM 신호를 프레임 단위로 버퍼링하였다가 심볼단위로 주파수 오프셋 보정부(312)로 출력시킨다. 상기 보호구간 추출부(302)는 상기 미세주파수 동기되어 입력되는 OFDM신호 프레임중 각 심볼의 보호구간 데이터를 추출하여 위상차 검출부(306)로 인가시킨다. 심볼테일 추출부(304)는 상기 미세주파수 동기되어 입력되는 OFDM신호 프레임중 각 심볼의 뒷부분에 상기 보호구간 데이터와 동일하게 존재하는 데이터를 추출하여 위상차 검출부(306)로 인가시킨다. 위상차 검출부(306)는 상기 보호구간 추출부(302)와 심볼테일 추출부(304)로부터 추출되어 인가되는 44개 각 데이터들을 각각 대응시켜 복소 곱셈(Complex multipling)을 행하여 각 대응된 데이터별로 위상차를 검출하여 출력시킨다.
도 4는 상기 OFDM신호 프레임의 심볼 구성을 도시한 것으로, 상기 위상차 검출부(306)에서는 상기 도 4에서 보여지는 바와 같이 각 데이터 심볼의 앞부분에 삽입된 보호구간의 데이터(400)와 상기 심볼의 뒷부분에 위치한 심볼테일구간 데이터(402)가 상기 보호구간 추출부(302) 및 심볼테일 추출부(304)로부터 각각 추출되어 상기 도 4의 데이터 0 심볼에서 보여지는 바와 같이 각 대응하는 데이터의 위상차(θ1,θ2,θ3,…θn)가 검출되게 된다.
이때 상기 보호구간 추출부(302)로부터 추출되는 데이터는 원래 상기 심볼의 뒷부분의 일정수의 데이터를 복사해서 심볼의 앞에 삽입한 것이므로 이상적인 신호에서는 상기 심볼테일 추출부(304)로부터 추출되는 데이터들과 위상이 같아야 하지만 전송 중의 여러 가지 영향에 의해 주파수 오프셋이 발생하게 된다. 위상차 누적부(308)는 상기 위상차 검출부(306)로부터 인가되는 보호구간 각 데이터의 위상차를 심볼단위로 누적시킨다. 평균위상차 연산부(310)는 상기 위상차 누적부(308)에서 인가되는 상기 보호구간 데이터의 위상차 누적값을 아래의 [수학식 1]에서와 같이 평균하여 평균위상차(θ)를 연산한다.
주파수 오프셋 보정부(312)는 상기 프레임 버퍼 메모리(300)로부터 인가되는 OFDM신호 프레임내 각 심볼의 위상을 상기 평균위상차 연산부(310)로부터 인가되는 주파수 오프셋값만큼 보상하여 잔류주파수 오프셋이 보상된 OFDM신호를 상기 보호구간 제거부(206)로 출력시키게된다.
따라서 미세주파수 동기후에도 OFDM신호 프레임의 각 심볼에 삽입된 보호구간 데이터를 이용하여 잔류주파수 오프셋 보상을 수행함으로써 훨씬 더 정밀한 주파수 동기를 얻을 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 OFDM신호 프레임의 각 심볼에 삽입된 보호구간 데이터를 이용하여 잔류주파수 오프셋을 보상함으로써 정밀한 주파수 동기를 얻을 수 있게 되어 통신시스템의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 직교주파수분할다중(OFDM) 통신시스템 수신기의 주파수 오프셋 보상장치에 있어서,
    미세주파수 동기되어 입력되는 직교주파수분할다중신호 프레임을 프레임 단위로 버퍼링하는 메모리와,
    상기 입력되는 직교주파수분할다중신호 프레임내 각 심볼의 보호구간 데이터를 추출하는 보호구간 추출부와,
    상기 입력되는 직교주파수분할다중신호 프레임내 각 심볼테일구간 데이터를 추출하는 심볼테일 추출부와,
    상기 보호구간 추출부와 심볼테일 추출부로부터 추출되는 대응되는 각 데이터의 위상차를 검출하는 위상차 검출부와,
    상기 위상차 검출부로부터 출력되는 각 데이터의 위상차를 심볼단위로 누적시키는 위상차 누적부와,
    상기 위상차 누적부로부터 출력되는 상기 누적된 각 심볼의 위상차를 평균하여 평균 위상차를 연산하는 평균위상차 연산부와,
    상기 메모리로부터 출력되는 상기 직교주파수분할다중신호 프레임내 각 심볼의 위상을 상기 평균위상차 연산부로부터 출력되는 평균 위상차만큼 보상하여 출력시키는 주파수 오프셋 보정부로 이루어짐을 특징으로 하는 직교주파수분할다중 통신시스템 수신기의 잔류주파수 오프셋 보상장치.
  2. 직교주파수분할다중 통신시스템 수신기에서 잔류주파수 오프셋 보상방법에 있어서,
    미세주파수 동기되어 입력되는 직교주파수분할다중신호 프레임내 각 심볼의 보호구간 데이터를 추출하는 과정과,
    상기 직교주파수분할다중신호 프레임내 각 심볼테일구간 데이터를 추출하는 과정과,
    상기 추출되어 대응되는 각 데이터의 위상차를 심볼단위로 누적시키는 과정과,
    상기 누적된 위상차를 평균하여 평균 위상차를 구하는 과정과,
    상기 각 심볼의 위상을 상기 평균 위상만큼 보상시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 잔류주파수 오프셋 보상방법.
KR1019990012309A 1999-04-08 1999-04-08 직교주파수분할다중 통신시스템 수신기의 잔류주파수 오프셋보상장치 및 방법 KR20000065699A (ko)

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