KR20010064275A - Compensation for the Doppler Frequency Shift using FFT - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A Doppler frequency transition compensating method using an FFT(Fast Fourier Transform) is provided to compare signal component powers of two frequencies adjacent to an IF(Intermediate Frequency), and to control an output frequency of a local oscillator. CONSTITUTION: After performing a frequency transition to a base band, a system detects a Doppler frequency transition. According to a detected result, the system compensates a remaining carrier wave frequency of a base band receiving signal. The system performs an FFT(Fast Fourier Transform) for the signal, and calculates a power distribution of a discrete frequency component. The system estimates a remaining carrier wave frequency error. The system reduces noises by using an LPF(Low Pass Filer). The system controls a frequency of a local oscillator, and compensates the remaining carrier wave frequency error. If errors are generated while compensating the remaining carrier wave frequency error, the system returns to a remaining carrier wave frequency compensation step or an error estimating step according to an error kind.

Description

고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법 {Compensation for the Doppler Frequency Shift using FFT}Compensation for Doppler Frequency Shift Using Fast Fourier Transform {Compensation for the Doppler Frequency Shift using FFT}

본 발명은 도플러 주파수 천이가 존재하는 채널 환경 하에서 디지털 무선 통신시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 고속퓨리에변환을 이용한 복잡도가 감소된 도플러 주파수 천이 보상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital wireless communication system in a channel environment in which a Doppler frequency shift exists. More specifically, the present invention relates to a Doppler frequency shift compensation method using a fast Fourier transform.

도플러 주파수 천이를 보상하려면, 먼저 반송파 주파수 오차를 검출하고, 검출 결과에 의거하여 국부 발생 반송파 주파수를 조절해야 한다. 종래의 반송파 주파수 오차를 검출하는 기법으로는 시간 영역에서 연속한 두 구간 동안의 수신신호의 평균 위상을 비교하는 방식이나, 서로 다른 두 주파수 신호 성분 전력을 비교하는 방식을 이용한다. 시간 영역에서 평균 위상을 비교하는 방식은 복소 신호에 대하여 위상 값을 계산하는 연산 또는 복소 곱셈 연산을 수행하여야 한다. 서로 다른 두 주파수 신호 성분 전력을 비교하는 방식은 혼합기와 여파기를 두 개씩 사용하거나 크기가 큰 고속퓨리에변환기를 사용하여 해당 주파수 성분을 추출한다.To compensate for the Doppler frequency shift, the carrier frequency error must first be detected, and then the locally generated carrier frequency must be adjusted based on the detection result. Conventional techniques for detecting the carrier frequency error use a method of comparing the average phase of the received signal during two consecutive sections in the time domain, or a method of comparing the power of two different frequency signal components. The method of comparing the average phase in the time domain should perform a calculation or a complex multiplication operation for calculating a phase value with respect to the complex signal. To compare the power of two different frequency signal components, the frequency components are extracted by using a mixer and two filters or by using a large fast Fourier transformer.

이러한 종래의 반송파 주파수 천이 보상방법은 회로 구현시 복잡도가 크다. 또한, 반송파 주파수 오차 검출의 정밀도를 조절함에 있어서 보간기를 사용할 경우, 복잡도가 추가적으로 증가하게 되는 문제점이 있다.The conventional carrier frequency shift compensation method has a large complexity in implementing a circuit. In addition, when using an interpolator in adjusting the precision of carrier frequency error detection, there is a problem that the complexity is further increased.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 크기가 작은 고속퓨리에변환기를 이용하여 주파수 영역에서의 전력 평형기법을 사용함으로써 복잡도가 최소화되는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the Doppler frequency using a fast Fourier transform, the complexity is minimized by using a power balancing technique in the frequency domain using a small fast Fourier transformer It is to provide a transition compensation method and apparatus.

또한, 고속퓨리에변환 연산 전 단계에서의 상관 연산 길이를 조절함으로써 빠른 초기 주파수 획득과 정밀한 최종 주파수 보상을 수행할 수 있는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a Doppler frequency shift compensation method and apparatus using a fast Fourier transform that can perform fast initial frequency acquisition and precise final frequency compensation by adjusting a correlation operation length in a step before a fast Fourier transform operation.

도 1은 직접시퀀스 확산대역신호(DS-CDMA) 방식을 사용하는 무선통신시스템의 수신기에서 무선주파수신호를 수신한 후부터 도플러 천이 및 의사잡음(PN) 부호 타이밍 복원을 도시한 흐름도,1 is a flowchart illustrating Doppler transition and PN code timing recovery after receiving a radio frequency signal at a receiver of a wireless communication system using a direct sequence spread spectrum signal (DS-CDMA) scheme;

도 2는 도 1의 흐름도에 대응되는 무선통신시스템의 수신기를 도시한 블록도,2 is a block diagram illustrating a receiver of a wireless communication system corresponding to the flowchart of FIG. 1;

도 3은 상세 도플러 천이 보상부를 도시한 상세 구성도,3 is a detailed block diagram illustrating a detailed Doppler transition compensation unit;

도 4는 여러 잔류 반송파 주파수오차 △f에 대하여 상관기의 길이에 따른 상관기 출력신호의 신호 성분 전력을 도시한 그래프도,4 is a graph showing signal component power of a correlator output signal according to a correlator length for various residual carrier frequency errors Δf;

도 5는 단일 톤 입력의 주파수에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터의 각 요소들 간의 간섭 상태를 도시한 그래프도,5 is a graph showing the interference state between the elements of the fast Fourier transform result vector with respect to the frequency of a single tone input;

도 6은 크기가 4인 고속퓨리에변환 처리기의 내부 구성도,6 is an internal configuration diagram of a fast Fourier transform processor of size 4,

도 7은 배경 잡음이 없는 채널 환경에 대하여 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 간단한 구조의 고속퓨리에변환 처리기와 잔류 반송파 주파수오차 추정결과특성을 여러 상관 길이에 따라 도시한 그래프도,FIG. 7 is a graph illustrating a fast Fourier transform processor and a residual carrier frequency error estimation result characteristic having a simple structure as shown in FIG.

도 8은 고속퓨리에변환 기반 2차원 검색에 의한 PN(Pseudo-random Noise, 의사 랜덤 잡음) 부호 타이밍 동기획득 및 대략적 도플러 천이추정과 상세 도플러 천이보상루프의 연동 구조를 도시한 블록도,8 is a block diagram illustrating an interlocking structure of PN (Pseudo-random Noise) pseudo timing acquisition by fast Fourier transform-based two-dimensional retrieval and an approximate Doppler transition estimation and a detailed Doppler transition compensation loop;

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 고속퓨리에변환 기반 PN 부호 동기획득 및 대략적 도플러 천이 검출부의 연동 흐름도,9 is a flowchart illustrating a fast Fourier transform-based PN code synchronization acquisition and an approximate Doppler transition detector according to an embodiment of the present invention;

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 고속퓨리에변환 기반 상세 도플러 천이 보상부와 PN 부호 동기 획득부 및 대략적 도플러 천이 검출부 간의 연동 흐름도이다.FIG. 10 is a flowchart illustrating an interlocking operation between a fast Fourier transform-based detailed Doppler transition compensation unit, a PN code synchronization acquisition unit, and an approximate Doppler transition detection unit according to an embodiment of the present invention.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법은, 수신신호에 대하여 기저 대역으로 주파수 천이한 후, 대략적인 도플러 주파수 천이를 검출하고, 검출 결과에 따라 기저 대역 수신신호의 잔류 반송파 주파수를 보상하는 제 1 단계와; 상기 대략적인 도플러 주파수 천이 검출과 보상이 된 신호에 대하여 고속퓨리에변환 연산을 수행하여 이산 주파수 성분의 전력 분포를 계산하는 제 2 단계; 상기 고속퓨리에변환 연산 결과로부터 잔류 반송파 주파수 오차를 추정하는 제 3 단계; 상기 잔류 반송파 주파수 오차 추정 결과에 대하여 저역 통과 여파기를 사용하여 잡음을 감소시키는 제 4 단계; 상기 저역 통과 여파된 결과에 따라 국부 발진기의 주파수를 조절함으로써 잔류 반송파 주파수 오차를 보상하고 상기 제 2 단계로 진행하는 제 5 단계; 및 상기 잔류 반송파 주파수 오차 보상시, 오류가 발생할 경우 오류의 종류에 따라 상기 제 1 단계 또는 제 2 단계로부터 반복 수행하는 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the Doppler frequency shift compensation method using the fast Fourier transform according to the present invention, after the frequency shift to the baseband with respect to the received signal, detects the approximate Doppler frequency shift, and the baseband according to the detection result A first step of compensating for the residual carrier frequency of the received signal; Calculating a power distribution of discrete frequency components by performing a fast Fourier transform operation on the approximate Doppler frequency shift detection and compensation signal; Estimating a residual carrier frequency error from the fast Fourier transform calculation result; A fourth step of reducing noise using a low pass filter for the residual carrier frequency error estimation result; A fifth step of compensating for a residual carrier frequency error by adjusting a frequency of a local oscillator according to the low pass filtered result and proceeding to the second step; And a sixth step of repeating from the first or second step according to the type of error when an error occurs when compensating for the residual carrier frequency error.

바람직하게는, 상기 제 1 단계는, 상기 수신 신호가 직접 시퀀스 확산 대역신호이면, 기저 대역으로 주파수 천이한 후, 국부 발생 PN 부호와 상관을 취함으로써 상기 수신 신호를 역환산하고 대략적인 도플러 주파수 천이를 검출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the first step, if the received signal is a direct sequence spread spectrum signal, frequency shifting is performed to the baseband, and then inversely converted to the received signal by correlating with a locally generated PN code to approximate Doppler frequency shifting. It is characterized in that for detecting.

바람직하게는, 상기 제 2 단계는, 상기 제 1 단계의 출력신호와 동일 수의 0을 패딩하여 인접한 주파수 빈 간의 상관을 의도적으로 발생시키는 제 1 소단계와, 상기 0 패딩된 신호를 크기가 고속퓨리에변환 연산을 수행하는 제 2 소단계를 포함하고, 상기 제 3 단계는, 상기 고속퓨리에변환 출력 벡터 중 인접 주파수 빈 간의 상관의 대칭성을 이용하여 주파수 0에 해당하는 주파수 빈과 인접한 두 주파수 빈의 신호 성분 차로부터 잔류 반송파 주파수 오차를 추정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the second step includes a first substep of deliberately generating a correlation between adjacent frequency bins by padding the same number of zeros with the output signal of the first step; And a second sub-step of performing a Fourier transform operation, wherein the third step is performed by using the symmetry of the correlation between adjacent frequency bins of the fast Fourier transform output vectors. The residual carrier frequency error is estimated from the signal component difference.

보다 바람직하게는, 상기 제 2 단계의 제 2 소단계는, 2개의 덧셈기와 2개의 뺄셈기로 구성된 크기가 4인 고속퓨리에변환 연산기를 이용하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the second sub-step of the second step is characterized by using a fast Fourier transform calculator of size 4 consisting of two adders and two subtractors.

보다 바람직하게는, 상기 제 3 단계는, 고속퓨리에변환 연산 결과벡터 중 C[1] 과 C[2P-1]을 아래의 수식에 적용하여 크기 제곱값의 차이를 구함으로써, 잔류 반송파 주파수 오차를 추정하는 것을 특징으로 한다.More preferably, in the third step, by applying C [1] and C [2P-1] of the fast Fourier transform operation vector to the following equation to obtain the difference between the magnitude squared values, the residual carrier frequency error is determined. It is characterized by estimating.

[수식][Equation]

보다 바람직하게는, 상기 제 3 단계는, 고속퓨리에변환 연산 결과벡터 중 C[1] 과 C[2P-1]을 아래의 수식에 적용하여 크기 차이를 구함으로써, 잔류 반송파 주파수 오차를 추정하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the third step is to estimate the residual carrier frequency error by applying the C [1] and C [2P-1] of the fast Fourier transform operation vector to the following equation to obtain the magnitude difference. It features.

[수식][Equation]

바람직하게는, 상기 제 4 단계는, 상기 대략적인 도플러 주파수 천이 보상된 신호를 넓은 대역폭의 루프 여파기를 통과시켜 잔류 반송파 주파수 오차를 짧은 시간 내에 일정 범위 내로 빠르게 수렴시키는 제 1 소단계와; 상기 잔류 반송파 주파수 오차가 일정 범위내로 수렴되면, 루프 여파기 대역폭을 좁혀서 정상 상태에서의 잔류 반송파 주파수 오차를 최종적으로 목표하는 허용 범위 이내로 수렴시키는 제 2 소단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the fourth step comprises: a first sub-step of passing the approximate Doppler frequency shift compensated signal through a wide bandwidth loop filter to quickly converge residual carrier frequency error within a predetermined range within a short time; And if the residual carrier frequency error converges within a predetermined range, narrowing the loop filter bandwidth so as to converge the residual carrier frequency error in a steady state within a target tolerance finally.

보다 바람직하게는, 상기 제 4 단계는, 상기 잔류 반송파 주파수 오차를 측정하여 일정 범위 이내로 수렴되는 지가 검출되면 상기 제 2 소단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the fourth step is characterized in that the second sub-step is performed when it is detected that the residual carrier frequency error converges within a predetermined range.

보다 바람직하게는, 상기 제 4 단계는, 상기 잔류 반송파 주파수 오차가 일정 범위 이내로 수렴된 것으로 추정되는 시간이 지나면 상기 루프 여파기의 대역폭을 강제로 재설정한 후 상기 제 2 소단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.More preferably, in the fourth step, the second sub-step may be performed after forcibly resetting the bandwidth of the loop filter after a time estimated that the residual carrier frequency error has converged within a predetermined range. do.

보다 바람직하게는, 상기 제 6 단계는, 상기 잔류 반송파 주파수 오차 보상시, 잔류 반송파 주파수 복원 오류가 발생하는 제 1 소단계와, 상기 발생 오류에 대한 PN 부호 타이밍 및 도플러 주파수 천이 보상에서의 오류 발생 여부를 확인하는 제 2 소단계, 및 상기 확인된 발생 오류 종류에 따라 PN 부호 타이밍 획득단계, 대략적인 도플러 주파수 천이 검출단계, 및 잔류 반송파 주파수 오차 추정단계 중 적어도 한 단계로 진행하여 그 이후의 단계들을 반복 수행하는 제 3 소단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the sixth step may include a first sub-step of generating a residual carrier frequency reconstruction error during compensation of the residual carrier frequency error, and generating an error in PN code timing and Doppler frequency shift compensation for the occurrence error. A second sub-step of checking whether or not, and a PN code timing acquisition step, an approximate Doppler frequency shift detection step, and a residual carrier frequency error estimation step according to the identified occurrence type of error, and then thereafter And a third substep of repeating these steps.

보다 더 바람직하게는, 상기 제 6 단계의 제 1 소단계는, 상기 잔류 반송파 주파수 오차 검출에 사용되는 고속퓨리에변환 결과 벡터 중 C[1]과 C[2P-1], 그리고 C[0]의 복소 크기 값들의 패턴을 이용하여 검출하는 것을 특징으로 한다.Even more preferably, the first sub-step of the sixth step may include C [1], C [2P-1], and C [0] of the fast Fourier transform result vectors used to detect the residual carrier frequency error. Detecting using a pattern of complex magnitude values.

보다 더 바람직하게는, 상기 제 6 단계의 제 2 소단계는, 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터 요소 중 최대값에 대하여 임계치 검사를 Ct 번 수행하여 Tt 번 이상 통과하면 PN 부호 타이밍 오차가 발생하지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.Even more preferably, in the second sub-step of the sixth step, the PN code timing error is performed by performing the threshold check Ct times on the maximum value of the vector elements of the fast Fourier transform result on the despread signal and passing Tt times or more. It is characterized by determining that does not occur.

보다 더 바람직하게는, 상기 제 6 단계의 제 2 소단계는, 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터 요소 중 최대값에 대하여 임계치 검사 결과가 Tt 번 연속적으로 통과하면 PN 부호 타이밍 오차가 발생하지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.Even more preferably, in the second sub-step of the sixth step, a PN code timing error occurs when the threshold check result passes Tt times continuously with respect to the maximum value of the fast Fourier transform result vector elements for the despread signal. It is characterized by determining not to.

보다 더 바람직하게는, 상기 제 6 단계의 제 2 소단계는, 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터 요소 중 최대값의 위치로부터 대략적인 도플러 주파수 천이 추정를 Cf 번 수행하여 Tf 번 이상 동일한 결과를 얻으면 도플러 주파수 천이 추정 오차가 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이하인 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.Even more preferably, the second sub-step of the sixth step may be performed by performing the approximate Doppler frequency shift estimate Cf times from the position of the maximum value of the fast Fourier transform result vector elements for the despread signal, thereby performing the same Tf times or more. It is characterized by determining that the Doppler frequency shift estimation error is equal to or less than the frequency detection resolution of the fast Fourier transform.

보다 더 바람직하게는, 상기 제 6 단계의 제 2 소단계는, 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터 요소 중 최대값의 위치로부터 대략적인 도플러 주파수 천이 추정이 Tf 번 동일한 결과를 얻으면 도플러 주파수 천이 추정 오차가 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이하인 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.Even more preferably, the second sub-step of the sixth step is performed so that the Doppler frequency is obtained if the approximate Doppler frequency transition estimate is equal to Tf times from the position of the maximum value of the fast Fourier transform result vector elements for the despread signal. It is characterized by determining that the transition estimation error is equal to or less than the frequency detection resolution of the fast Fourier transform.

보다 더 바람직하게는, 상기 제 6 단계의 제 2 소단계는, 상기 제 1 소단계에서 잔류 반송파 주파수 복원 오류가 발생한 것으로 판정되고, PN 부호 타이밍 오차가 발생하지 않은 것으로 판정되고, 도플러 주파수 천이 추정 오차가 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이하인 것으로 판정되면, 잔류 반송파 주파수 오차가 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이하이고 잔류 반송파 주파수 정밀 복원단계에서 복원 가능한 범위 이상의 범위에 포함되는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.Even more preferably, in the second sub-step of the sixth step, it is determined that a residual carrier frequency recovery error has occurred in the first sub-step, it is determined that no PN code timing error occurs, and the Doppler frequency shift estimation If it is determined that the error is equal to or less than the frequency detection resolution of the fast Fourier transform, it is determined that the residual carrier frequency error is equal to or less than the frequency detection resolution of the fast Fourier transform and falls within a range that can be restored in the residual carrier frequency precision recovery step. .

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법"을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the "Doppler frequency shift compensation method using a fast Fourier transform" according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.

도 1은 직접시퀀스 확산대역신호(DS-CDMA) 방식을 사용하는 무선통신시스템의 수신기에서 무선주파수신호를 수신한 후부터 도플러 천이 및 의사잡음(PN) 부호 타이밍 복원을 도시한 흐름도이다. 도 2는 도 1의 흐름도에 대응되는 무선통신시스템의 수신기를 도시한 블록도이다.1 is a flowchart illustrating Doppler transition and pseudo noise (PN) code timing recovery after receiving a radio frequency signal at a receiver of a wireless communication system using a direct sequence spread spectrum signal (DS-CDMA) scheme. 2 is a block diagram illustrating a receiver of a wireless communication system corresponding to the flowchart of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 이 무선통신시스템의 수신기는 무선주파 증폭기 및 여파기(201), 무선주파/중간주파 주파수 변환기(202), 중간주파 증폭기 및 여파기(203), 중간주파-기저대역 주파수 변환기(204), 아날로그-디지털 변환기(205), 동기화부(210), 복조기(206), 및 동기유실여부검출부(207)를 포함한다. 이 동기화부(210)는 의사잡음 부호 추적부(211)와, 역확산 상관기(212), 혼합기, 수치제어발진기(216), 국부 의사잡음 부호 발생기(215), 의사잡음 부호 동기획득부(2146), 도플러 주파수 천이추정부(213)를 포함한다.2, a receiver of this wireless communication system includes a radio frequency amplifier and a filter 201, a radio frequency / intermediate frequency converter 202, an intermediate frequency amplifier and a filter 203, and an intermediate frequency to baseband frequency converter ( 204, an analog-to-digital converter 205, a synchronization unit 210, a demodulator 206, and a synchronization loss detection unit 207. The synchronization unit 210 includes a pseudo noise code tracking unit 211, a despread correlator 212, a mixer, a numerically controlled oscillator 216, a local pseudo noise code generator 215, and a pseudo noise code synchronization acquisition unit 2146. ), And the Doppler frequency shift estimating unit 213.

수신부의 안테나로 수신되는 신호는 여러 사용자의 직접시퀀스 확산대역신호와 파일럿 채널신호가 혼합된 신호로서, 무선주파 증폭기 및 여파기(201)는 수신된 무선주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 증폭하고 대역 외 잡음을 제거하여 수신 채널을 선택한다(S101). 무선주파/중간주파 주파수 변환기(202)는 이 무선주파 신호를 중간주파수로 주파수 변환한다(S102). 중간주파 증폭기 및 여파기(203)는 이 중간주파 신호를 증폭하고 잡음을 제거하여 여파한다(S103). 중간주파-기저대역주파수 변환기(204)는 이 중간주파 신호를 기저대역으로 변환한다(S104).The signal received by the antenna of the receiver is a mixed signal of a direct sequence spread band signal and a pilot channel signal of several users, and the radio frequency amplifier and the filter 201 amplify the received radio frequency (RF) signal and band The reception channel is selected by removing the external noise (S101). The radio frequency / intermediate frequency converter 202 frequency-converts this radio frequency signal to an intermediate frequency (S102). The intermediate frequency amplifier and the filter 203 amplify the intermediate frequency signal, remove the noise, and filter (S103). The intermediate frequency-baseband frequency converter 204 converts the intermediate frequency signal to the baseband (S104).

이 기저대역으로 주파수 천이된 다음 아날로그-디지털 변환기(205)는 칩 주파수로 표본화되어 디지털신호로 변환한다(S105). 이때, 기저대역으로의 주파수 천이는 도플러 주파수 천이가 고려되지 않은 고정된 주파수의 국부 발진기와 혼합기에 의하여 수행된 것이며, 따라서 기저대역 신호에는 도플러 주파수 천이에 의한 잔류 반송파 주파수 오차가 존재한다. 이 오차를 동기화부(210)에 의해 보상한다.After the frequency shift to this baseband, the analog-to-digital converter 205 is sampled at the chip frequency and converted into a digital signal (S105). At this time, the frequency shift to the baseband is performed by a local oscillator and a mixer of a fixed frequency without considering the Doppler frequency shift, and thus there is a residual carrier frequency error due to the Doppler frequency shift in the baseband signal. This error is compensated for by the synchronization unit 210.

칩 주파수로 표본화된 기저대역 신호는 파일럿 채널에 할당된 국부발생 의사잡음 부호와 혼합기에서 혼합되고, 역확산 상관기(212)에서 역확산된다. 의사잡음(PN) 부호동기 획득부(214)는 이 역확산된 의사잡음의 동기를 획득하고(S106), 도플러 주파수 천이 추정부(213)는 이 역확산된 의사잡음의 대략적인 도플러 천이 추정 및 보상한다(S107). 그 후, 정밀한 도플러 천이 추정 및 보상단계(S108)와 의사잡음 부호 동기의 정밀 보상 및 추적단계(S109)가 동시에 수행된다.The baseband signal sampled at chip frequency is mixed in the mixer with the locally generated pseudonoise code assigned to the pilot channel and despread in despread correlator 212. The pseudo noise (PN) code synchronization acquisition unit 214 acquires the synchronization of the despread pseudo noise (S106), and the Doppler frequency shift estimation unit 213 estimates the approximate Doppler transition of the despread pseudo noise. Compensate (S107). Thereafter, a precise Doppler transition estimation and compensation step S108 and a precision compensation and tracking step S109 of pseudo noise code synchronization are performed simultaneously.

이러한 일련의 동기화 작업이 완료되어 반송파 주파수와 의사잡음 부호 타이밍의 오차가 허용 가능한 범위 내로 수렴하면, 동기화부(210) 내의 역확산 상관기(212)의 출력신호가 복조기(206)로 전송되어 심벌 복조를 수행한다(S110). 이때, 수신신호에 포함된 잡음과 간섭신호등의 영향으로 수신부가 동작하는 도중에 반송파 주파수 및 의사잡음 부호 타이밍의 동기가 유실되는 경우가 발생할 수 있다. 동기유실 여부 검출부(207)는 복조 과정에서 발생하는 신호 품질 저하 여부, 동기 유실 여부 등을 관찰하여 신호 품질이 저하되고(S111), 의사동기 부호 동기가유실되었으면(S112), 동기화부(210)에 의사잡음 부호 동기 획득에 대한 초기화신호를 출력한다(S113). 동기가 유실되지 않았으나 반송파 주파수 오차가 정밀한 도플러 천이 보상범위를 초과하였으면(S114), 대략적인 도플러 천이 보상루프를 초기화하고(S116), 반송파 주파수 오차가 정밀한 도플러 천이 보상범위를 초과하지 않았으면 정밀한 도플러 천이 보상 루프를 초기화한다(S115).When this series of synchronization operations is completed and the error of the carrier frequency and the pseudo noise code timing converges within an acceptable range, the output signal of the despread correlator 212 in the synchronization unit 210 is transmitted to the demodulator 206 to demodulate the symbols. Perform (S110). In this case, the synchronization of the carrier frequency and the pseudo-noise code timing may be lost while the receiver is in operation due to noise and interference signals included in the received signal. The synchronization loss detection unit 207 observes whether or not signal quality deterioration or synchronization loss occurs in the demodulation process, and the signal quality is degraded (S111). If the pseudo-synchronization code synchronization is lost (S112), the synchronization unit 210 is detected. In step S113, an initialization signal for pseudo noise code synchronization acquisition is output. If synchronization is not lost, but the carrier frequency error exceeds the precise Doppler transition compensation range (S114), the approximate Doppler transition compensation loop is initialized (S116), and if the carrier frequency error does not exceed the precise Doppler transition compensation range, the precise Doppler The transition compensation loop is initialized (S115).

도 3은 상세 도플러 천이 보상부를 도시한 상세 구성도이다. 칩 주파수로 표본화된 입력신호는 수치제어발진기(NCO : Numerically Controlled Oscillator)(311)에 의해 발생된 단일 톤신호와 혼합기(312)에서 혼합된다. 이 수치제어발진기(311)의 출력신호의 주파수는 동작 초기에는 0으로 주어지며, 도 3에 도시된 도플러 주파수 천이 보상부가 적절하게 동작할 경우 수치제어발진기의 출력 신호의 주파수는 입력 신호가 가지는 잔류 반송파 주파수 오차에 근접하도록 조절된다. 따라서, 동작 초기에는 NCO(311)와 혼합기(312)에 의한 주파수 천이는 발생하지 않는다.3 is a detailed block diagram illustrating a detailed Doppler transition compensation unit. The input signal sampled at the chip frequency is mixed in the mixer 312 with a single tone signal generated by a Numerically Controlled Oscillator (NCO) 311. The frequency of the output signal of the numerically controlled oscillator 311 is given as 0 at the beginning of operation. When the Doppler frequency shift compensator shown in FIG. 3 operates properly, the frequency of the output signal of the numerically controlled oscillator remains in the input signal. Adjusted to approximate carrier frequency error. Thus, no frequency shift occurs by the NCO 311 and the mixer 312 at the beginning of operation.

혼합기(312)를 통과한 신호는 국부 의사잡음 부호 발생기(302)에 의하여 생성된 파일럿 채널에 할당된 PN 부호 신호와 길이가 X 칩(X: 양의 정수)인 상관기(301)에 의하여 상관이 취해짐으로써 역확산된다. 본 발명은 국부 발생 PN 부호의 타이밍은 아래 문헌들에서 설명된 기법들 중 하나의 방법을 이용하여 획득할 수 있다.The signal passing through mixer 312 is correlated by PN code signal assigned to pilot channel generated by local pseudonoise code generator 302 by correlator 301 of length X chip (X: positive integer). Despread by taking. The timing of the locally generated PN code can be obtained using one of the techniques described in the following documents.

첫째, U. Cheng, W. J. Hurd and J. I. Statman, Spread-spectrum code acquisition in the presence of Doppler shift and data modulation, IEEETransactions on Communications, vol. 38, no. 2, pp. 241-250, February 1990.First, U. Cheng, W. J. Hurd and J. I. Statman, Spread-spectrum code acquisition in the presence of Doppler shift and data modulation, IEEE Transactions on Communications, vol. 38, no. 2, pp. 241-250, February 1990.

둘째, M. Ishizu, M. Katayama, T. Yamazato and A. Ogawa, Initial acquisition of code timing and carrier frequencies of CDM down-link signals in multiple-LEO-satellite communication systems, IEICE Transactions on Fundamentals, vol. E81-A, no. 11, pp. 2281-2290, November 1998.Second, M. Ishizu, M. Katayama, T. Yamazato and A. Ogawa, Initial acquisition of code timing and carrier frequencies of CDM down-link signals in multiple-LEO-satellite communication systems, IEICE Transactions on Fundamentals, vol. E81-A, no. 11, pp. 2281-2290, November 1998.

셋째, P. M. Grant, S. M. Spangenberg, I. Scott, S. McLaughlin, G. J. R. Prvey and D. G. M. Cruickshank, Doppler estimation for fast acquisition in spread spectrum communication systems, Proceedings of IEEE ISSSTA, vol. 1, pp. 106-109, 1998.Third, P. M. Grant, S. M. Spangenberg, I. Scott, S. McLaughlin, G. J. R. Prvey and D. G. M. Cruickshank, Doppler estimation for fast acquisition in spread spectrum communication systems, Proceedings of IEEE ISSSTA, vol. 1, pp. 106-109, 1998.

역확산에 사용되는 상관기의 길이가 길수록 상관기 출력신호의 잡음 성분 전력은 감소하지만, 0이 아닌 잔류 반송파 주파수 오차가 존재할 경우 상관기 출력 신호의 신호 성분 전력도 감소한다.The longer the correlator length used for despreading, the lower the noise component power of the correlator output signal, but also the signal component power of the correlator output signal when there is a non-zero residual carrier frequency error.

도 4는 여러 잔류 반송파 주파수오차 △f에 대하여 상관기의 길이에 따른 상관기 출력신호의 신호 성분 전력을 도시한 그래프도이다. 이 결과로부터, 상관기의 길이는 상관기에서의 신호 전력 손실이 충분히 작은 범위(예를 들면 0.1 dB) 내에서 최대값으로 선택하는 것이 바람직하다. 역확산 처리를 거친 파일럿 채널신호는 잔류 반송파 주파수 오차에 해당하는 주파수를 가지는 이산 시간 정현파신호가 된다.4 is a graph showing signal component power of a correlator output signal according to the correlator length for various residual carrier frequency errors Δf. From this result, it is preferable that the length of the correlator is selected as the maximum value within a range (for example, 0.1 dB) where the signal power loss in the correlator is sufficiently small. The despreading pilot channel signal becomes a discrete time sinusoidal signal having a frequency corresponding to the residual carrier frequency error.

역확산 처리를 거친 상관기 출력 신호 c[n] (n: 정수)은 길이가 P(P: 양의 정수)인 버퍼(303)에 저장된 후 P개의 제로 패딩(zero-padding)이 이루어진 후 크기가 2P인 고속퓨리에변환기(304)에 의하여 수학식 1과 같이 주파수 영역으로 전환된다.The despread correlator output signal c [n] (n: integer) is stored in a buffer 303 of length P (P: positive integer) and then sized after P zero-paddings have been made. The fast Fourier transformer 304, which is 2P, is converted into the frequency domain as shown in Equation 1.

여기서, k=0,1, ,2P-1 이다.Where k = 0, 1, 2P-1.

고속퓨리에변환기(304) 입력신호의 샘플링 주파수는 칩 주파수의 1/X 배이므로, 고속퓨리에변환 결과의 주파수 해상도는 칩 주파수의 1/(2XP) 배가 되며, 제로 패딩에 의하여 k번째 주파수 빈과 k+2m-1(m: 정수)번째 주파수 빈 사이에는 직교성이 성립되지 않으므로 0이 아닌 상관 값을 가진다. 고속퓨리에변환된 신호는 버퍼(305)에 임시 저장되고, 크기제곱연산기(306)에서 크기제곱 연산된다.Since the sampling frequency of the input signal of the fast Fourier transformer 304 is 1 / X times the chip frequency, the frequency resolution of the fast Fourier transform result is 1 / (2XP) times the chip frequency, and the k-th frequency bin and k are zero-padded. Since orthogonality is not established between + 2m-1 (m: integer) th frequency bins, it has a nonzero correlation value. The fast Fourier transformed signal is temporarily stored in the buffer 305 and square-scaled by the magnitude-squared operator 306.

도 5는 단일 톤 입력의 주파수에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터의 각 요소들 간의 간섭 상태를 도시한 그래프도이다. 도 5에서는 고속퓨리에변환 처리기의 복잡도를 고려하여 고속퓨리에변환 크기를 4로 설정하였으며, 따라서 고속퓨리에변환 입력 신호로는 두 개의 상관 결과값이 사용된다. 고속퓨리에변환 크기를 4로 설정하고 2개의 제로 패딩이 사용될 경우 고속퓨리에변환 연산기는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 네 개의 덧셈기와 네 개의 뺄셈기로 간단히 구현될 수 있으며 곱셈기는 사용되지 않는다.FIG. 5 is a graph illustrating interference states between elements of a fast Fourier transform result vector with respect to a frequency of a single tone input. In FIG. 5, the fast Fourier transform size is set to 4 in consideration of the complexity of the fast Fourier transform processor. Therefore, two correlation results are used as the fast Fourier transform input signal. If the fast Fourier transform size is set to 4 and two zero paddings are used, the fast Fourier transform operator can be simply implemented with four adders and four subtractors, as shown in FIG. .

도 5의 결과로부터, 짝수 개의 주파수 빈만큼 떨어진 두 주파수 빈들 사이는 직교성에 의하여 상관값이 0이 되며, 홀수 개의 주파수 빈만큼 떨어진 두 주파수 빈들 간에는 상관값이 0이 아님을 확인할 수 있다. 또한, 후자의 경우에, 인접한 주파수 빈 간의 상관값은 인접하지 않은 빈 간의 상관값에 비하여 월등히 큼을 알 수 있다. 본 발명은 인접한 두 주파수 빈 간의 상관값을 이용하며, 도 5에서 보인 상관 특성의 대칭성을 이용하기로 한다. 이 경우 도 6의 (a)에서 C[1]과 C[3]만 필요하므로, 고속퓨리에변환 처리기는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 2개의 덧셈기와 두 개의 뺄셈기를 가지는 간단한 구조의 처리기로 대체될 수 있다.From the results of FIG. 5, it can be seen that a correlation value is 0 due to orthogonality between two frequency bins separated by even frequency bins and that the correlation value is not 0 between two frequency bins separated by odd frequency bins. Also, in the latter case, it can be seen that the correlation value between adjacent frequency bins is significantly larger than the correlation value between non-adjacent bins. The present invention uses a correlation value between two adjacent frequency bins and uses the symmetry of the correlation characteristics shown in FIG. 5. In this case, since only C [1] and C [3] are needed in FIG. 6A, the fast Fourier transform processor has a simple structure having two adders and two subtractors as shown in FIG. Can be replaced with a processor.

본 발명은 잔류 반송파 주파수 오차가 수학식 2의 범위에 속하는 경우를 가정한다.The present invention assumes a case where the residual carrier frequency error is within the range of Equation 2.

이때, 고속퓨리에변환 결과 벡터 중 C[1]과 C[2P-1]의 크기를 비교하면 입력 신호의 잔류 반송파 주파수 오차를 추정할 수 있다. 즉, 본 발명은 수학식 3에 의하여 고속퓨리에변환 결과 벡터 중 C[1]과 C[2P-1]의 크기제곱값의 차이로부터 잔류 반송파 주파수 오차를 추정한다.In this case, by comparing the magnitudes of C [1] and C [2P-1] in the fast Fourier transform result vector, the residual carrier frequency error of the input signal may be estimated. That is, the present invention estimates the residual carrier frequency error from the difference between the magnitude squared values of C [1] and C [2P-1] in the fast Fourier transform result vector according to equation (3).

즉, 크기제곱연산기(306)에서 출력되는 C[1]의 크기제곱값과 C[2P-1]의 크기제곱연산값이 각각의 레지스터(307, 308)에 저장되고, 감산기(309)는 두 값을 차를 계산하며, 루프 여파기(310)는 이 차이값으로부터 잔류 반송파 주파수 오차를 추정한 후 수치제어발진기(311)로 제공한다.That is, the magnitude squared value of C [1] and the magnitude squared value of C [2P-1] output from the magnitude squared operator 306 are stored in the registers 307 and 308, respectively. The difference value is calculated, and the loop filter 310 estimates the residual carrier frequency error from the difference value and provides it to the numerically controlled oscillator 311.

이 식에서 크기 제곱 연산은 문헌 E. D. Kaplan, Understanding GPS: Principles and Applications. Boston: Altech House, 1996에서 제시된 Robertson 근사식을 이용함으로써 근사적으로 간단히 구현될 수 있는 크기 연산으로 대체될 수 있으며, 이때 수학식 3은 다음 수학식 4로 대체될 수 있다.The magnitude squared operation in this equation is described in E. D. Kaplan, Understanding GPS: Principles and Applications. By using the Robertson approximation presented in Boston: Altech House, 1996, it can be replaced with a size operation that can be simply implemented, where Equation 3 can be replaced by Equation 4.

본 특허에서는 수학식 3에 의한 잔류 반송파 주파수 오차 추정식을 사용하는 것으로 설명하기로 한다. 도 7은 배경 잡음이 없는 채널 환경에 대하여 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 구조의 고속퓨리에변환 처리기와 수학식 3을 사용하는 잔류 반송파 주파수 오차 추정 결과 특성을 여러 상관 길이에 따라 도시한 그래프도이다. 이 결과로부터 수학식 2에 해당하는 범위 내의 잔류 반송파 주파수 오차에 대해서는 잔류 반송파 주파수 오차 보상이 가능함을 알 수 있다.In the present patent, a residual carrier frequency error estimation equation according to Equation 3 will be described. FIG. 7 illustrates the characteristics of the estimation result of the residual carrier frequency error using a fast Fourier transform processor having a structure as shown in FIG. 6 (b) and Equation 3 for a channel environment without background noise according to various correlation lengths. It is a graph figure. From this result, it can be seen that the residual carrier frequency error compensation can be performed for the residual carrier frequency error within the range corresponding to Equation 2.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 PN 부호 타이밍과 도플러 주파수 천이에 대한 2차원 검색 기법과의 연동을 위한 구성도이다.8 is a block diagram of a PN code timing and a 2D retrieval technique for Doppler frequency transition according to an embodiment of the present invention.

이는 다음의 문헌들에 의해 제안되었다.This is suggested by the following documents.

첫째, U. Cheng, W. J. Hurd and J. I. Statman, Spread-spectrum code acquisition in the presence of Doppler shift and data modulation, IEEE Transactions on Communications, vol. 38, no. 2, pp. 241-250, February 1990.First, U. Cheng, W. J. Hurd and J. I. Statman, Spread-spectrum code acquisition in the presence of Doppler shift and data modulation, IEEE Transactions on Communications, vol. 38, no. 2, pp. 241-250, February 1990.

둘째, S. Okuda, M. Katayama, T. Yamazato and A. Ogawa, A new block demodulator for DS/SS signal with carrier frequency offset, Proceedings of IEEE International Symposium on PIMRC, vol. 1, pp. 203-207, 1995.Second, S. Okuda, M. Katayama, T. Yamazato and A. Ogawa, A new block demodulator for DS / SS signal with carrier frequency offset, Proceedings of IEEE International Symposium on PIMRC, vol. 1, pp. 203-207, 1995.

셋째, J. Y. Kim and J. H. Lee, Acquisition performance of a DS/CDMA system in a mobile satellite environment, IEICE Transactions on Communications, vol. E80-B, no. 1, pp. 40-48, January 1997.Third, J. Y. Kim and J. H. Lee, Acquisition performance of a DS / CDMA system in a mobile satellite environment, IEICE Transactions on Communications, vol. E80-B, no. 1, pp. 40-48, January 1997.

넷째, M. Ishizu, M. Katayama, T. Yamazato and A. Ogawa, Initial acquisition of code timing and carrier frequencies of CDM down-link signals in multiple-LEO-satellite communication systems, IEICE Transactions on Fundamentals, vol. E81-A, no. 11, pp. 2281-2290, November 1998.Fourth, M. Ishizu, M. Katayama, T. Yamazato and A. Ogawa, Initial acquisition of code timing and carrier frequencies of CDM down-link signals in multiple-LEO-satellite communication systems, IEICE Transactions on Fundamentals, vol. E81-A, no. 11, pp. 2281-2290, November 1998.

다섯째, P. M. Grant, S. M. Spangenberg, I. Scott, S. McLaughlin, G. J. R. Prvey and D. G. M. Cruickshank, Doppler estimation for fast acquisition inspread spectrum communication systems, Proceedings of IEEE ISSSTA, vol. 1, pp. 106-109, 1998.Fifth, P. M. Grant, S. M. Spangenberg, I. Scott, S. McLaughlin, G. J. R. Prvey and D. G. M. Cruickshank, Doppler estimation for fast acquisition inspread spectrum communication systems, Proceedings of IEEE ISSSTA, vol. 1, pp. 106-109, 1998.

고속퓨리에변환을 이용한 PN 부호 타이밍과 도플러 주파수 천이획득을 수행하는 2차원 검색기법은 먼저, 수신 신호를 역확산하기 위한 국부 발생 PN 부호의 타이밍을 일정 간격(한 칩 또는 반 칩 구간씩)으로 변화시켜 가면서 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 처리 결과 벡터의 요소들의 전력 중 최대값이 일정 임계치를 초과하는 국부 PN 부호의 타이밍을 찾음으로써 PN 부호 타이밍 획득을 수행한다.The two-dimensional retrieval technique of PN code timing and Doppler frequency shift acquisition using fast Fourier transform first changes the timing of the locally generated PN code for despreading the received signal at regular intervals (one chip or half chip interval). As a result of the fast Fourier transform processing on the despread signal, the PN code timing acquisition is performed by finding the timing of the local PN code whose maximum value of power of the elements of the vector exceeds a predetermined threshold.

또한, 이렇게 획득한 PN 부호 타이밍에 대한 고속퓨리에변환 처리 결과 벡터 중 최대 전력을 가지는 요소의 위치로부터 도플러 주파수 천이에 대한 대략적인 추정을 얻는다. 이 과정에서 추정 결과의 신뢰도를 높이기 위하여 복소 크기 제곱 연산 결과에 대하여 길이가 M(M: 양의 정수)인 비동위상 결합(noncoherent combining)을 수행하며, 임계치 검사 및 도플러 주파수 천이의 대략적인 추정 결과에 대하여 일정 회수 이상의 검증을 거친다. 여기서, 도플러 주파수 천이추정이 대략적이라 한 것은, 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도의 한계 이내의 정밀도를 가질 수 없기 때문이다. 현실적인 복잡도를 가지는 대부분의 시스템에서는 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이상의 정밀도가 요구되므로 본 발명과 같은 잔류 반송파 주파수 복원기법이 필요하다. 획득된 PN 부호 타이밍은 본 발명이 적용된 도플러 주파수 천이보상 이후 혹은 도플러 주파수 천이보상과 동시에 수행되는 PN 부호 추적부에 의하여 더욱 정밀한 복원이 이루어진다.Also, a rough estimate of the Doppler frequency transition is obtained from the position of the element having the maximum power in the fast Fourier transform processing result vector for the PN code timing thus obtained. In this process, noncoherent combining of length M (M: positive integer) is performed on the complex-squared calculation result to increase the reliability of the estimation result. More than a certain number of times to verify. Here, the Doppler frequency transition estimate is approximated because it cannot have accuracy within the limits of the frequency detection resolution of the fast Fourier transform. In most systems having a realistic complexity, a precision of more than the frequency detection resolution of the fast Fourier transform is required, and thus a residual carrier frequency recovery technique such as the present invention is required. The obtained PN code timing is more precisely restored by a PN code tracking unit performed after Doppler frequency shift compensation or simultaneously with Doppler frequency shift compensation.

도플러 주파수 천이에 대한 대략적인 추정결과는 입력 신호와 혼합되는 국부 발생 반송파의 주파수를 조절하는 데 사용된다. 대략적인 도플러 주파수 천이보상이 이루어진 후에는 고속퓨리에변환 결과 벡터 중 주파수 0에 해당하는 요소 C[0]에 인접한 주파수 빈 요소 C[1]과 C[2P-1]을 사용하여 본 발명에서 제안하는 기법에 의하여 대략적인 도플러 주파수 보상한 후 잔류 반송파 주파수 오차를 검출한다. 검출된 잔류 반송파 주파수 오차는 루프 여파기를 거쳐 잡음 성분과 고주파 성분을 줄이고, 앞서 검출된 대략적 도플러 주파수 천이 검출 결과와 함께 국부 발생 반송파 주파수를 조절하는 데 사용된다.Approximate estimates of the Doppler frequency shift are used to adjust the frequency of the locally generated carrier mixed with the input signal. After the approximate Doppler frequency shift compensation is performed, the frequency bin elements C [1] and C [2P-1] adjacent to element C [0] corresponding to frequency 0 in the fast Fourier transform result vector are proposed in the present invention. After the approximate Doppler frequency compensation by the technique, the residual carrier frequency error is detected. The detected residual carrier frequency error is used to reduce the noise component and the high frequency component through the loop filter and to adjust the locally generated carrier frequency with the coarse Doppler frequency shift detection result detected earlier.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상장치는, 역확산 상관기(801)와 고속퓨리에변환 처리기(804), 그리고 복소 크기 제곱 연산기(809)를 2차원 검색부와 공유한다. 따라서, 2차원 검색 기법을 사용하는 수신부에 본 발명을 적용할 경우에는 추가적으로 뺄셈기와 루프 여파기(818), 수치제어발진기(820) 뿐으로, 최소한의 복잡도로써 도플러 주파수 천이 보상을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 8, a Doppler frequency shift compensator using a fast Fourier transform according to the present invention includes a despread correlator 801, a fast Fourier transform processor 804, and a complex magnitude squared operator 809. Share with Therefore, when the present invention is applied to a receiver using a two-dimensional retrieval technique, only the subtractor, the loop filter 818, and the numerically controlled oscillator 820 can perform Doppler frequency shift compensation with minimal complexity.

도 9는 도 8의 구조 중 고속퓨리에변환기를 이용한 2차원 검색 관련부의 동작 흐름도이다. 도면에서, PN 부호 타이밍과 대략적인 도플러 주파수 천이 검출 결과에 대한 검증기법으로, Ct(Ct: 양의 정수) 또는 Cf(Cf: 양의 정수)번의 검출 결과 중 Tt(Tt: 양의 정수) 또는 Tf(Tf: 양의 정수) 번 이상 동일한 추정 결과를 얻을 경우 해당 추정 결과가 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 방법을 채택한다.FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of a 2D search related unit using a fast Fourier transformer of FIG. 8. In the figure, as a verification technique for the PN code timing and the approximate Doppler frequency shift detection result, Tt (Tt: positive integer) or Ct (Ct: positive integer) or Cf (Cf: positive integer) If a Tf (Tf: positive integer) result in the same estimate more than once, the method determines that the estimate is reliable.

여기서, Ct 는 PN 부호동기 획득검증을 위해 수행해야 할 임계치 검사회수이고, Cf 는 대략적인 도플러 천이 추정 검증을 위하여 수행해야 할 검사회수이며, Tt 는 PN 부호동기 획득검증을 위해 통과해야 하는 최소 임계치 검사회수이고, Tf 는 대략적인 도플러 천이 추정 검증을 위하여 통과해야 하는 최소 검사회수이다.Where Ct is the number of threshold checks to be performed for PN code acquisition acquisition verification, Cf is the number of checks to be performed for approximate Doppler transition estimation verification, and Tt is the minimum threshold to pass for PN code synchronization acquisition verification. Tf is the minimum number of inspections that must pass for verification of the approximate Doppler transition estimate.

도 9를 참조하면, 먼저, 검사회수(Ntest), PN 부호동기 획득검증에서 검사 통과회수(Tcnt), 및 대략적인 도플러 천이 추정 검증에서의 검사통과회수(Fcnt)를 0으로 초기화한다(S901).Referring to FIG. 9, first, the test count Ntest, the test pass count Tcnt in the PN code synchronization acquisition verification, and the test pass count Fcnt in the approximate Doppler transition estimation verification are initialized to 0 (S901). .

다음, 국부 의사잡음 부호 발생기(802)에 의하여 생성된 파일럿 채널에 할당된 PN 부호 신호와 길이가 X 칩(X: 양의 정수)인 상관기(801)에 의하여 상관이 취해짐으로써 역확산된다. 역확산 처리를 거친 상관기 출력 신호 c[n] (n: 정수)은 길이가 P(P: 양의 정수)인 버퍼(803)에 저장된 후 P개의 제로 패딩(zero-padding)이 이루어진 후 크기가 2P인 고속퓨리에변환기(Fast Fourier Transform)(804)에 의하여 주파수 영역으로 전환된다. 고속퓨리에변환된 신호는 버퍼(805)에 임시 저장되고, 크기제곱연산기(806)에서 크기제곱 연산되고, 쉬프트레지스터(810)의 출력신호와 결합기(811)에서 비동위상 결합된다(S902).The PN code signal assigned to the pilot channel generated by the local pseudo-noise code generator 802 is then despread by correlation being taken by the correlator 801 of length X chip (X: positive integer). The despread correlator output signal c [n] (n: integer) is stored in a buffer 803 of length P (P: positive integer) and then sized after P zero-paddings. The fast Fourier transform 804, which is 2P, is converted into the frequency domain. The fast Fourier transformed signal is temporarily stored in the buffer 805, square-scaled by the magnitude squared operator 806, and is non-phase coupled to the output signal of the shift register 810 by the combiner 811 (S902).

이 출력신호는 검출부(812)로 입력되어 고속퓨리에변환 출력벡터의 요소 중 최대 전력값과 그 위치를 검출한다(S903). 이때, 최대 전력값이 임계치보다 크면(S904) 단계 S905로 진행하고, 최대 전력값이 임계치보다 크지 않으면(S904) 단계 S915로 진행한다.This output signal is input to the detector 812 to detect the maximum power value and its position among the elements of the fast Fourier transform output vector (S903). At this time, if the maximum power value is greater than the threshold (S904), the process proceeds to step S905, and if the maximum power value is not greater than the threshold (S904), the process proceeds to step S915.

단계 S905에서는 Tcnt를 1 증가시키고, 검사회수(Ntest)도 1 증가시킨다.검사회수(Ntest)가 0이 인지를 검사하여(S907), 0이면 최대전력값의 위치를 레지스터(815)의 변수 INDEXprev에 저장한(S908) 후 단계 S902로 되돌아간다.In step S905, Tcnt is increased by 1 and the number of times of test (Ntest) is also increased by 1. When the number of times of test (Ntest) is 0 (S907), if it is 0, the position of the maximum power value is determined by the variable INDEXprev of the register 815. After the data has been stored (S908), the process returns to step S902.

한편, 단계 S907에서 검사회수가 0이 아니면 단계 S909로 진행하여 고속퓨리에변환 출력벡터의 요소 중 최대 전력값의 위치가 변수 INDEXprev 와 같은 지를 검사한다. S909의 검사 결과가 '예'이면 Fcnt 를 1 증가시키고 단계 S911 로 진행한다. S909의 검사 결과가 '아니오'이면 바로 단계 S911 로 진행한다.On the other hand, if the number of checks is not zero in step S907, the flow advances to step S909 to check whether the position of the maximum power value among the elements of the fast Fourier transform output vector is equal to the variable INDEXprev. If the result of the check in S909 is YES, Fcnt is increased by 1 and the flow proceeds to step S911. If the result of the check in S909 is no, the process proceeds directly to step S911.

단계 S911에서 검사회수가 정해진 일정값(A)보다 작으면, Tcnt 와 Tt를 비교한다(S912). Tcnt 가 Tt보다 크지 않으면 단계 S916 으로 진행하고, Tcnt 가 Tt보다 크면 단계 S913 으로 진행한다. 단계 S913에서는 Fcnt 와 Ft를 비교한다(S913) 단계 S913의 비교 결과 Fcnt 가 Ft 보다 크면 대략적인 도플러 천이 추정을 완료한 것이다(S914). 이 대략적인 도플러 주파수 천이 추정값은 가산기(819)로 제공되어 루프 여파기(818)로부터 제공되는 정밀한 잔류 반송파 주파수 오차 추정값과 더해진다. 단계 S913의 비교 결과 Fcnt 가 Ft 보다 크지 않으면 단계 S902로 되돌아가서 위의 단계들을 반복 수행한다.If the number of inspections in step S911 is smaller than a predetermined predetermined value A, Tcnt and Tt are compared (S912). If Tcnt is not greater than Tt, the process proceeds to step S916. If Tcnt is greater than Tt, the process proceeds to step S913. In step S913, Fcnt and Ft are compared (S913). As a result of the comparison of step S913, if Fcnt is larger than Ft, the approximate Doppler transition estimation is completed (S914). This approximate Doppler frequency shift estimate is provided to the adder 819 and added to the precise residual carrier frequency error estimate provided from the loop filter 818. If Fcnt is not greater than Ft as a result of the comparison in step S913, the process returns to step S902 and the above steps are repeated.

한편, 단계 S916에서는 클럭발생기(814)를 구동하여 국부 PN 부호타이밍을 반 칩 구간만큼 이동시킨 후, 단계 S901 로 진행하여 위의 단계들을 반복 수행한다.Meanwhile, in step S916, the clock generator 814 is driven to move the local PN code timing by half a chip period, and then the process proceeds to step S901 to repeat the above steps.

상기와 같은 도 9에 보인 검증방식 대신 연속된 Tt 또는 Tf 번의 추정 결과가 일치할 경우에 해당 추정 결과가 신뢰할 수 있는 것으로 판정하는 방법을 채택할 수도 있다.Instead of the verification method shown in FIG. 9, a method of determining that the estimation result is reliable when the estimation results of consecutive Tt or Tf times coincide may be adopted.

도 10은 2차원 검색에 의한 PN 부호 타이밍 및 도플러 주파수 천이 보상 기법과 본 발명의 연동 기법을 흐름도로 나타낸 것이다. 도면에서는 본 발명을 사용한 잔류 반송파 주파수 복원과정이 두 단계에 걸쳐서 수행하는 방안을 도시하였다. 즉, 도 9의 PN 부호 타이밍 및 대약적인 도플러 주파수 천이 천이 추정이 완료되면(S1001), 고속퓨리에변환 연산 전 단계에서의 상관 연산 길이를 짧게 설정함으로써 루프 대역폭을 비교적 넓게 하여 잔류 반송파 주파수 오차를 짧은 시간 안에 일정 범위 이내로 감소시키는 1차 정밀 복원 단계(S1002)를 수행하고, 그 후에는 상관 연산 길이를 증가시켜 루프 대역폭을 축소시킴으로써 정상 상태에서의 잔류 반송파 주파수 오차를 최종적으로 목표하는 범위 이내로 감소시키는 2차 정밀 복원 단계(S1003)를 수행한다.10 is a flowchart illustrating a PN code timing and Doppler frequency shift compensation technique using a two-dimensional search and an interworking scheme of the present invention. In the drawings, a method of performing a residual carrier frequency recovery process using the present invention in two steps is illustrated. That is, when the PN code timing and the approximate Doppler frequency transition estimation of FIG. 9 are completed (S1001), the loop bandwidth is relatively widened by shortening the residual carrier frequency error by setting the correlation operation length short in the step before the fast Fourier transform operation. After performing the first precision recovery step (S1002) to reduce within a certain range in time, and then reduce the loop bandwidth by increasing the correlation operation length to reduce the residual carrier frequency error in the steady state within the final target range The second precision restoration step S1003 is performed.

이때, 1차 정밀 복원 단계에 의하여 잔류 반송파 주파수 오차가 일정 범위 이내로 수렴하였는지 여부를 검출하는 대신, 사전 분석 결과에 의하여 추정되는 최대 수렴 시간 이후 별도의 수렴 여부 검출 과정 없이 루프 여파기의 대역폭을 축소할 수도 있다. 잔류 반송파 주파수 오차에 대한 2차 정밀 복원 단계에서는 계속적으로 잔류 반송파 주파수 오차가 잔류 반송파 주파수 복원 루프의 복원 가능 범위를 벗어났는지를 검사하여 잔류 반송파 주파수 오차가 복원 가능 범위를 벗어난 경우, 도 9에서 설명된 PN 부호 타이밍 및 대략적인 도플러 주파수 천이 추정 및 검증 과정을 수행하고, 그 결과에 따라 도 9의 적절한 단계부터 반복 수행한다.In this case, instead of detecting whether the residual carrier frequency error converged within a predetermined range by the first precision reconstruction step, the bandwidth of the loop filter may be reduced without a separate convergence detection process after the maximum convergence time estimated by the preliminary analysis result. It may be. In the second precision recovery step for the residual carrier frequency error, if the residual carrier frequency error is out of the restorable range of the residual carrier frequency recovery loop by continuously checking whether the residual carrier frequency error is out of the restorable range, it will be described with reference to FIG. 9. The PN code timing and the approximate Doppler frequency shift estimation and verification process are performed, and the procedure is repeated from the appropriate step of FIG.

이때, 잔류 반송파 주파수 오차가 복원 가능 범위를 벗어나는 경우에 대한 검출 방식으로는 잔류 반송파 주파수 오차 검출에 사용되는 고속퓨리에변환 결과벡터의 요소 C[1]과 C[2P-1], 그리고 C[0]의 복소 크기 값들의 패턴에 의한 검출 외에도, 본 발명을 포함한 모든 동기화 처리 이후의 복조부에서 SNR 또는 비트 검출 오율 등을 측정함으로써 수행될 수 있다.In this case, as a detection method for the case where the residual carrier frequency error is out of the restorable range, elements C [1], C [2P-1], and C [0 of the fast Fourier transform result vector used for the residual carrier frequency error detection are used. In addition to the detection by the pattern of the complex magnitude values of], it can be performed by measuring the SNR or the bit detection error rate in the demodulator after all synchronization processing including the present invention.

이러한 2차 정밀 복원 단계 수행 중 동기가 유실되면(S1004), 단계 S1003으로 다시 진행하여 2차 정밀 복원단계를 다시 수행한다.If synchronization is lost during the execution of the second precision restoration step (S1004), the process proceeds to step S1003 again to perform the second precision restoration step again.

다음, PN 부호 동기 획득 및 대략적인 도플러 천이 보상부의 동작을 검증하는데(S1005), Ct 번의 임계치 검사 결과 중 Tt 번 이상 검사를 통과하지 않으면 PN 부호 타이밍 오차가 발생한 것으로 판정하여 즉, PN 부호 동기가 유실된 것으로 판정하여(S1006), PN 부호 동기 재획득단계(S1007)로 진행한다. 이 단계 S1007은 도 9의 단계 S917과 연계되는 바, 국부 발생 PN 부호 타이밍을 일정 간격 변화시킨 후 도 9의 S901부터 반복 수행한다.Next, to verify the operation of the PN code synchronization acquisition and the approximate Doppler transition compensator (S1005), if the Pt code timing error does not pass more than Tt times out of the Ct threshold check results, it is determined that a PN code synchronization error occurs. It is determined that it is lost (S1006), and the process proceeds to the PN code synchronization reacquisition step (S1007). This step S1007 is associated with step S917 of FIG. 9, and is repeated from S901 of FIG. 9 after changing the locally generated PN code timing at a predetermined interval.

한편, PN 부호 타이밍 및 대략적인 도플러 주파수 천이 추정 및 검증 결과, Cf 번의 대략적 도플러 주파수 천이 추정 결과 중 Tf 번 이상 추정 결과가 일치하지 않으면 PN 부호 타이밍 오차는 발생하지 않고 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이상의 도플러 주파수 오차가 발생한 것으로 판정하여 즉, 도플러 천이 획득이 유실된 것으로 판정하여(S1008), 도플러 천이 획득 유실단계(S1009)로 진행한다. 이 단계 S1009는 도 9의 단계 S918과 연계되는 바, 현재의 PN 부호 타이밍을 그대로 유지하면서 도 9의 단계 S901로부터 반복 수행한다. 만약, PN 부호 타이밍 오차도 발생하지 않고 도플러 주파수 천이 추정 오차도 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도를 초과하지 않는 것으로 검증될 경우에는, 잔류 반송파 주파수 오차가고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도보다 작고, 잔류 반송파 주파수의 2차 정밀 복원 단계에서 복원 가능한 범위보다 큰 범위에 속하는 경우로 판정하여, 정밀한 도플러 천이 보상 루프를 초기화한(S1010) 다음, 잔류 반송파 주파수의 1차 정밀 복원 단계에서부터 반복 수행한다.On the other hand, if the PN code timing and the approximate Doppler frequency shift estimation and verification result and the Cf times Doppler frequency shift estimation result do not match at least Tf times, the PN code timing error does not occur and the frequency detection resolution of the fast Fourier transform is higher than that. It is determined that the Doppler frequency error has occurred, that is, it is determined that the Doppler transition acquisition is lost (S1008), and the flow proceeds to the Doppler transition acquisition loss step (S1009). This step S1009 is associated with step S918 in Fig. 9, and is repeated from step S901 in Fig. 9 while maintaining the current PN code timing. If no PN code timing error occurs and the Doppler frequency shift estimation error is verified to not exceed the frequency detection resolution of the fast Fourier transform, the residual carrier frequency error is smaller than the frequency detection resolution of the fast Fourier transform and the residual carrier is After determining that the frequency falls within a range larger than the range that can be restored in the second precision recovery step of the frequency, the fine Doppler transition compensation loop is initialized (S1010), and then repeated from the first precision recovery step of the residual carrier frequency.

본 문서에서는 본 발명의 내용을 효과적으로 설명하기 위한 일 실시예로서 직접 시퀀스 확산 대역 신호를 사용하는 무선 통신 시스템을 대상으로 하지만, 수신 신호에 대한 역확산 처리부를 제외하면 단일 주파수 신호에 대하여 적용될 수 있다.In this document, a wireless communication system using a direct sequence spread spectrum signal is provided as an embodiment for effectively explaining the present invention. However, the present invention can be applied to a single frequency signal except for a despreading process for a received signal. .

위에서 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술 사항을 벗어남이 없어 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화에나 변경에 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above, these examples are intended to illustrate rather than limit this invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments are possible without departing from the technical details of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustment examples.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 크기가 작은 고속퓨리에변환을 이용하여 주파수 영역에서 중심 주파수에 인접한 두 주파수 신호 성분 전력을 비교하여 국부 발진기의 출력 주파수를 조절함으로써 복잡도가 낮은 도플러 주파수 천이 보상을 할 수 있는 효과가 있다. 특히, 고속퓨리에변환을 이용한 2차원 검색 기법을 사용하는 수신부의 경우에는 본 발명을 구현하기 위하여 추가적으로 요구되는 복잡도 증가가 거의 없다는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, the Doppler frequency shift compensation with low complexity can be compensated by adjusting the output frequency of the local oscillator by comparing the powers of two frequency signal components adjacent to the center frequency in the frequency domain by using a small fast Fourier transform. It has an effect. In particular, in the case of a receiver using a two-dimensional retrieval technique using a fast Fourier transform, there is an advantage that there is almost no increase in complexity additionally required to implement the present invention.

또한, 본 발명은 고속퓨리에변환 연산기를 변화시키지 않고도 고속퓨리에변환 연산 전단계에서의 상관 길이를 변화시킴으로써 주파수 복원 정밀도를 조절할 수 있기 때문에, 초기 주파수 획득속도를 빠르게 하면서 동시에 최종 주파수 복원 정밀도도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can adjust the frequency recovery precision by changing the correlation length in the previous step of the fast Fourier transform operation without changing the fast Fourier transform operator, thereby increasing the initial frequency acquisition speed and at the same time improving the final frequency recovery accuracy. It has an effect.

Claims (16)

수신신호에 대하여 기저 대역으로 주파수 천이한 후, 대략적인 도플러 주파수 천이를 검출하고, 검출 결과에 따라 기저 대역 수신 신호의 잔류 반송파 주파수를 보상하는 제 1 단계와;A first step of frequency shifting the baseband with respect to the received signal, detecting an approximate Doppler frequency shift, and compensating for the residual carrier frequency of the baseband received signal according to the detection result; 상기 대략적인 도플러 주파수 천이 검출과 보상이 된 신호에 대하여 고속퓨리에변환 연산을 수행하여 이산 주파수 성분의 전력 분포를 계산하는 제 2 단계;Calculating a power distribution of discrete frequency components by performing a fast Fourier transform operation on the approximate Doppler frequency shift detection and compensation signal; 상기 고속퓨리에변환 연산 결과로부터 잔류 반송파 주파수 오차를 추정하는 제 3 단계;Estimating a residual carrier frequency error from the fast Fourier transform calculation result; 상기 잔류 반송파 주파수 오차 추정 결과에 대하여 저역 통과 여파기를 사용하여 잡음을 감소시키는 제 4 단계;A fourth step of reducing noise using a low pass filter for the residual carrier frequency error estimation result; 상기 저역 통과 여파된 결과에 따라 국부 발진기의 주파수를 조절함으로써 잔류 반송파 주파수 오차를 보상하고 상기 제 2 단계로 진행하는 제 5 단계; 및A fifth step of compensating for a residual carrier frequency error by adjusting a frequency of a local oscillator according to the low pass filtered result and proceeding to the second step; And 상기 잔류 반송파 주파수 오차 보상시, 오류가 발생할 경우 오류의 종류에 따라 상기 제 1 단계 또는 제 3 단계로부터 반복 수행하는 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.The Doppler frequency shift compensation method using the fast Fourier transform, characterized in that for performing the residual carrier frequency error compensation, the sixth step of repeating from the first step or the third step in accordance with the type of error if an error occurs. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계는,The method of claim 1, wherein the first step, 상기 수신 신호가 직접 시퀀스 확산 대역신호이면, 기저 대역으로 주파수 천이한 후, 국부 발생 PN 부호와 상관을 취함으로써 상기 수신 신호를 역환산하고 대략적인 도플러 주파수 천이를 검출하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.If the received signal is a direct sequence spread band signal, the frequency shifted to the baseband and then correlated with a locally generated PN code to inversely convert the received signal and detect an approximate Doppler frequency shift. Doppler frequency shift compensation method using. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는,The method of claim 1, wherein the second step, 상기 제 1 단계의 출력신호와 동일 수의 0을 패딩하여 인접한 주파수 빈 간의 상관을 의도적으로 발생시키는 제 1 소단계와, 상기 0 패딩된 신호를 크기가 고속퓨리에변환 연산을 수행하는 제 2 소단계를 포함하고,A first substep of deliberately generating correlations between adjacent frequency bins by padding the same number of zeros with the output signal of the first step, and a second substep of performing a fast Fourier transform operation with a magnitude of the zero-padded signal Including, 상기 제 3 단계는,The third step, 상기 고속퓨리에변환 출력 벡터 중 인접 주파수 빈 간의 상관의 대칭성을 이용하여 주파수 0에 해당하는 주파수 빈과 인접한 두 주파수 빈의 신호 성분 차로부터 잔류 반송파 주파수 오차를 추정하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.Using the fast Fourier transform, the residual carrier frequency error is estimated from the signal component difference between two adjacent frequency bins and a frequency bin corresponding to frequency 0 using the symmetry of the correlation between adjacent frequency bins of the fast Fourier transform output vectors. Doppler frequency shift compensation method. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 소단계는,The method of claim 3, wherein the second substep is 2개의 덧셈기와 2개의 뺄셈기로 구성된 크기가 4인 고속퓨리에변환 연산기를 이용하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.A Doppler frequency shift compensation method using a fast Fourier transform, characterized by using a fast Fourier transform calculator of size 4 consisting of two adders and two subtractors. 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,The method of claim 3, wherein the third step, 고속퓨리에변환 연산 결과벡터 중 C[1] 과 C[2P-1]을 아래의 수식에 적용하여 크기 제곱값의 차이를 구함으로써, 잔류 반송파 주파수 오차를 추정하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.Using the fast Fourier transform, the residual carrier frequency error is estimated by applying the C [1] and C [2P-1] of the fast Fourier transform operation vector to the following equation to obtain the difference between the magnitude squared values. Doppler frequency shift compensation method. [수식][Equation] 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,The method of claim 3, wherein the third step, 고속퓨리에변환 연산 결과벡터 중 C[1] 과 C[2P-1]을 아래의 수식에 적용하여 크기 차이를 구함으로써, 잔류 반송파 주파수 오차를 추정하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.Doppler frequency shift using fast Fourier transform by estimating the residual carrier frequency error by applying the magnitude difference by applying C [1] and C [2P-1] to the following equation Compensation Method. [수식][Equation] 제 1 항에 있어서, 상기 제 4 단계는,The method of claim 1, wherein the fourth step, 상기 대략적인 도플러 주파수 천이 보상된 신호를 넓은 대역폭의 루프 여파기를 통과시켜 잔류 반송파 주파수 오차를 짧은 시간 내에 일정 범위 내로 빠르게 수렴시키는 제 1 소단계와;A first substep of passing the approximate Doppler frequency shift compensated signal through a wide bandwidth loop filter to quickly converge residual carrier frequency error within a predetermined range within a short time; 상기 잔류 반송파 주파수 오차가 일정 범위내로 수렴되면, 루프 여파기 대역폭을 좁혀서 정상 상태에서의 잔류 반송파 주파수 오차를 최종적으로 목표하는 허용 범위 이내로 수렴시키는 제 2 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.And a second sub-step for narrowing the loop filter bandwidth to converge the residual carrier frequency error in a steady state within a target tolerance range when the residual carrier frequency error converges within a predetermined range. Doppler frequency shift compensation method. 제 7 항에 있어서, 상기 제 4 단계는, 상기 잔류 반송파 주파수 오차를 측정하여 일정 범위 이내로 수렴되는 지가 검출되면 상기 제 2 소단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.8. The method of claim 7, wherein the fourth step comprises performing the second sub-step when the residual carrier frequency error is detected and converged within a predetermined range, and performing the second sub-step. . 제 7 항에 있어서, 상기 제 4 단계는, 상기 잔류 반송파 주파수 오차가 일정 범위 이내로 수렴된 것으로 추정되는 시간이 지나면 상기 루프 여파기의 대역폭을 강제로 재설정한 후 상기 제 2 소단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.8. The method of claim 7, wherein the fourth step comprises performing the second sub-step after forcibly resetting the bandwidth of the loop filter after a time estimated that the residual carrier frequency error has converged within a predetermined range. Doppler frequency shift compensation method using fast Fourier transform. 제 2 항에 있어서, 상기 제 6 단계는,The method of claim 2, wherein the sixth step is 상기 잔류 반송파 주파수 오차 보상시, 잔류 반송파 주파수 복원 오류가 발생하는 제 1 소단계와,A first substep of generating a residual carrier frequency recovery error when the residual carrier frequency error is compensated for; 상기 발생 오류에 대한 PN 부호 타이밍 및 도플러 주파수 천이 보상에서의 오류 발생 여부를 확인하는 제 2 소단계, 및A second substep of checking whether an error occurs in PN code timing and Doppler frequency shift compensation for the occurrence error, and 상기 확인된 발생 오류 종류에 따라 PN 부호 타이밍 획득단계, 대략적인 도플러 주파수 천이 검출단계, 및 잔류 반송파 주파수 오차 추정단계 중 적어도 한 단계로 진행하여 그 이후의 단계들을 반복 수행하는 제 3 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.A third sub-step of repeating the subsequent steps by proceeding to at least one of a PN code timing acquisition step, an approximate Doppler frequency shift detection step, and a residual carrier frequency error estimation step according to the identified occurrence type of error; Doppler frequency shift compensation method using a fast Fourier transform, characterized in that. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 소단계는,The method of claim 8, wherein the first substep is 상기 잔류 반송파 주파수 오차 검출에 사용되는 고속퓨리에변환 결과 벡터 중 C[1]과 C[2P-1], 그리고 C[0]의 복소 크기 값들의 패턴을 이용하여 검출하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.The fast Fourier transform of the fast Fourier transform result vector used for detecting the residual carrier frequency error is detected using a pattern of complex magnitude values of C [1], C [2P-1], and C [0]. Doppler frequency shift compensation method using. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 소단계는,The method of claim 8, wherein the second substep is 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터 요소 중 최대값에 대하여 임계치 검사를 Ct 번 수행하여 Tt 번 이상 통과하면 PN 부호 타이밍 오차가 발생하지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.Doppler using Fast Fourier Transform characterized in that the PN code timing error does not occur if Tt is passed more than Tt by performing threshold checking on the maximum value of the vector elements of the fast Fourier transform result of the despread signal. Frequency shift compensation method. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 소단계는,The method of claim 8, wherein the second substep is 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터 요소 중 최대값에 대하여 임계치 검사 결과가 Tt 번 연속적으로 통과하면 PN 부호 타이밍 오차가 발생하지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.Doppler frequency shift using Fast Fourier Transform characterized in that it is determined that PN code timing error does not occur when the threshold test result passes Tt times with respect to the maximum value of fast Fourier transform result vector elements for despread signal. Compensation Method. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 소단계는,The method of claim 8, wherein the second substep is 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터 요소 중 최대값의 위치로부터 대략적인 도플러 주파수 천이 추정를 Cf 번 수행하여 Tf 번 이상 동일한 결과를 얻으면 도플러 주파수 천이 추정 오차가 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이하인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.If the fast Fourier transform result of the fast Fourier transform on the despread signal is approximately Cf times the Doppler frequency shift estimation from the position of the maximum value, the Doppler frequency shift estimation error is less than the frequency detection resolution of the fast Fourier transform. Doppler frequency shift compensation method using a fast Fourier transform characterized in that the determination. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 소단계는,The method of claim 8, wherein the second substep is 역확산된 신호에 대한 고속퓨리에변환 결과 벡터 요소 중 최대값의 위치로부터 대략적인 도플러 주파수 천이 추정이 Tf 번 동일한 결과를 얻으면 도플러 주파수 천이 추정 오차가 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이하인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.If the roughly Doppler frequency shift estimation results in the same Tf times from the position of the maximum value of the fast Fourier transform result vector elements for the despread signal, the Doppler frequency shift estimation error is determined to be equal to or less than the frequency detection resolution of the fast Fourier transform. Doppler frequency shift compensation method using fast Fourier transform. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 소단계는,The method of claim 8, wherein the second substep is 상기 제 1 소단계에서 잔류 반송파 주파수 복원 오류가 발생한 것으로 판정되고, PN 부호 타이밍 오차가 발생하지 않은 것으로 판정되고, 도플러 주파수 천이 추정 오차가 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이하인 것으로 판정되면, 잔류 반송파 주파수 오차가 고속퓨리에변환의 주파수 검출 해상도 이하이고 잔류 반송파 주파수 정밀 복원단계에서 복원 가능한 범위 이상의 범위에 포함되는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 고속퓨리에변환을 이용한 도플러 주파수 천이 보상방법.If it is determined that a residual carrier frequency recovery error has occurred in the first sub-step, it is determined that no PN code timing error has occurred, and it is determined that the Doppler frequency shift estimation error is less than or equal to the frequency detection resolution of the fast Fourier transform, the residual carrier frequency A method for compensating the Doppler frequency shift using a fast Fourier transform, wherein the error is determined to be equal to or less than a frequency detection resolution of the fast Fourier transform and is within a range that is more than a range recoverable in the residual carrier frequency precision restoring step.
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