KR20050034117A - 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치 및그 방법 - Google Patents

무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치 및그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 랜 시스템에서 잔류 주파수 오프셋(offset)을 보상하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 잔류 주파수 오프셋을 보상하기에 앞서 무선 랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 제1 OFDM 심볼에 대해 채널 보상을 먼저 수행한 후, 채널 보상이 이루어진 제1 OFDM 심볼의 위상 오차 추정값에 따라 샘플링 주파수 오프셋을 계산한다. 이때, 본 발명은 바이어스 주파수 오프셋도 함께 계산하여 이후에 들어오는 제2 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋 보상시 바이어스 주파수 오프셋도 함께 보상될 수 있도록 한다. 이는 곧, 잔류 주파수 오프셋을 점차적으로 줄여나가 무선 랜 시스템의 성능을 개선할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 채널 보상을 먼저 수행한 후 잔류 주파수 오프셋 보상을 추후에 수행함으로써, 안정적인 시스템 구현을 할 수 있다.

Description

무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치 및 그 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING RESIDUAL FREQUENCY OFFSET OF WIRELESS LOCAL AREA NETWORK SYSTEM}
본 발명은 잔류 주파수 오프셋(offset)을 보상하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 랜 시스템에서의 바이어스(bias) 주파수 오프셋을 포함하는 잔류 주파수 오프셋을 보상하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM' 이라 함) 시스템(송신단)은 고속의 데이터 신호를 저속의 데이터 신호로 변환한 후, 상호 직교성을 갖는 소정 개수의 부 반송파(sub-carrier)들에 변조한 데이터 신호를 실어서 수신단으로 보낸다.
그런데, 이러한 OFDM 방식은 송수신단 간의 주파수 오프셋(offset)이 발생하게 되면, 부 반송파간의 직교성이 감소하게 되고, 이는 곧 ICI(Inter Channel Interference) 라는 채널 간섭을 일으켜 송수신하는 신호의 크기와 위상을 변화시킨다.
따라서, 이러한 OFDM 방식을 사용하는 고속 무선 랜 시스템의 경우, 데이터를 전송시키기에 앞서 일반적으로 10개의 짧은 훈련 신호열과 2개의 긴 훈련 신호열로 이루어진 프리엠블(preamble) 구간을 전송한다. 이 두 종류의 훈련 신호를 이용하여 위상 왜곡을 보상한다. 그리고, 이때 프리엠블 구간 사이에 GI(Guard Interval : 보호 구간)를 두어 전송함으로써, ISI(InterSymbol Interference) 발생을 막는다.
이후, 무선 랜 시스템(송신단)이 수신단으로 해당 데이터를 전송하면, 이는 FFT(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT' 라 함)를 거쳐 부 반송파에 실려 들어오게 되는데, 이때 수신단은 긴 훈련 신호열을 이용하여 전송 채널의 특성을 추정 및 보상하는 과정을 거쳐 수신한 데이터를 복호화한다.
하지만, 상기한 방법은 위상 왜곡 정도를 정확히 추정하여 보상해 주는 과정에서 위상 오차를 정확히 보상해 주지 못하여 잔류 위상 왜곡이 발생하며, 이는 곧 서브 캐리어의 잔류 주파수 오프셋을 발생시킨다. 그리고, 정확하지 못한 샘플링 주파수로 인하여 샘플링 주파수 오프셋까지 발생하게 된다.
따라서, 상기한 오프셋들이 줄줄이 발생하는 경우, 채널을 보상한다 할지라도 잔여 오프셋으로 인하여 부정확한 복호화가 이루어지게 되는 것이다.
자세히 설명하면, 기존의 수신단(잔류 주파수 오프셋 보상 장치)은 송신단으로부터 수신하는 제1 OFDM 심볼(-일정 개수의 부 반송파에 실려 오는 데이터 단위-)에 대해 먼저 채널 보상을 한 후, 채널 보상한 제1 OFDM 심볼의 파일롯 정보를 이용하여 제1 위상 오차 정보를 추정한다.
이후, 수신단은 두 번째로 수신하는 제2 OFDM 심볼에 대해 앞서 추정한 제1 위상 오차 정보를 이용하여 서브 캐리어 주파수 오프셋과 샘플링 주파수 오프셋을 추정하여 보상한다. 그리고, 수신단은 제2 OFDM 심볼을 이용하여 제2 위상 오차 정보를 추정한 후, 이를 제1 위상 오차 정보와 합산하여 제3 OFDM 심볼을 보상한다.
이러한 동작 과정에 대한 표시예가 첨부한 도 1이다.
도 1은 종래 기술에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 결과를 개념적으로 도시한 그래프도이다.
도 1에 도시되어 있듯이, 종래 기술에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 결과를 보면, 제1 OFDM 심볼에서부터 제2 및 제3 OFDM 심볼에 이르기까지 일정 크기의 잔류 주파수 오프셋(△0)이 존재함을 알 수 있다.
이는, 현재 OFDM 심볼의 위상 오차 및 캐리어 주파수 오프셋은 다음 차례에 수신하는 OFDM 심볼의 잔류 주파수 오프셋을 보상할 뿐, 자기 자신에 대한 주파수 오프셋 보상은 이루지지 않기 때문이다.
즉, 제1 OFDM 심볼은 위상 오차 보상, 즉 캐리어 주파수 오프셋 보상이 이루어지지 않은채 그대로 출력되며, 제2 OFDM 심볼은 첫 번째 캐리어 주파수 오프셋만 이 보상된 채로 출력되며, 제3 OFDM 심볼은 첫 번째 캐리어 주파수 오프셋과 두 번째 주파수 오프셋을 누적한 값이 보상되어 출력된다. 이는 곧, 전체적인 바이어스 주파수 오프셋이 잔류하는 결과를 초래한다.
이러한 오프셋 보상 방법과 관련된 기술로는, 특허권자가 (주)삼성전자인 [특허명칭 : 효율적인 심볼 타이밍 옵셋을 추정하는 OFDM 수신 시스템 및 그 방법, 등록번호 : 10-2001-32495호]가 있는데, 이는 위상 회전차 정보의 실수와 허수를 각각 누적하여 심볼 타이밍 옵셋을 추정함으로써, 적은 계산량으로도 채널의 영향에 둔감한 심볼 타이밍 옵셋을 추정한다.
하지만, 상기한 기술은 심볼 타이밍 옵셋을 먼저 추정한 후, 채널 보상을 그 이후에 수행함으로써, 안정적인 OFDM 수신 시스템을 구현하기가 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 채널 보상이 이루어진 OFDM 심볼의 위상 오차 추정값에 따라 바이어스 주파수 오프셋을 계산하여 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋까지 캐리어 주파수 오프셋과 함께 보상함으로써, 잔류 주파수 오프셋을 점차 줄여 시스템의 성능을 개선할 수 있는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치는, 무선 랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 잔류 주파수 오프셋을 보상하는 장치에 있어서, 상기 송신단으로부터 수신하는 긴 훈련 신호열을 이용하여 채널 상태를 추정하고, 상기 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 상기 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼을 보상하는 채널 보상부; 상기 보상한 OFDM 심볼의 적어도 한 개 이상의 파일롯(Piolt)을 추출한 후, 상기 추출한 파일롯과 사전에 알고 있는 파일롯 정보를 비교하여 상기 OFDM 심볼의 위상 오차를 추정하는 오차 추정부; 상기 추정한 위상 오차에 따라, 상기 송신단으로부터 수신한 OFDM 심볼의 누적된 캐리어 주파수 오프셋을 계산하는 캐리어 주파수 오프셋 계산부; 상기 보상한 OFDM 심볼 이전에 수신한 이전 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋에 일정 크기의 파라미터를 가산하여 상기 보상한 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋을 계산하는 바이어스 주파수 오프셋 계산부; 및 상기 계산한 바이어스 및 누적 캐리어 주파수 오프셋을 합산하여 상기 OFDM 심볼 이후에 수신하는 다음 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 보상하여 출력시키는 캐리어 주파수 오프셋 보상부를 포함한다.
그리고, 상기 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼을 고속 푸리에 변환하여 상기 채널 보상부로 출력시키는 FFT부; 상기 채널 추정부에서 추정한 위상 오차에 따라, 상기 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼의 누적된 샘플링 주파수 오프셋을 계산하는 샘플링 주파수 오프셋 계산부; 상기 계산한 누적 샘플링 주파수 오프셋에 따라, 샘플링하고자 하는 OFDM 심볼의 샘플링 위치가 기준 수치를 벗어났으면, 상기 벗어난 수치 관련 데이터를 상기 FFT부로 알려 샘플링의 시작 위치를 조정하는 FFT 윈도우 시작 위치 조정부; 및 상기 샘플링의 시작 위치가 조정되어 출력되는 다음 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 보상하여 출력시키는 샘플링 주파수 오프셋 보상부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 무선 랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 잔류 주파수 오프셋을 보상하는 방법에 있어서, a)상기 송신단으로부터 수신하는 긴 훈련 신호열을 이용하여 채널 상태를 추정한 후, 상기 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 상기 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼을 보상하는 단계; b)상기 보상한 OFDM 심볼의 적어도 한 개 이상의 파일롯(Piolt)을 추출한 후, 상기 추출한 파일롯과 사전에 알고 있는 파일롯 정보를 비교하여 상기 OFDM 심볼의 위상 오차를 추정하는 단계; c)상기 추정한 OFDM 심볼의 위상 오차에 따라, 상기 송신단으로부터 수신한 OFDM 심볼의 누적된 캐리어 주파수 오프셋을 계산하는 단계; d)상기 OFDM 심볼 이전에 수신한 이전 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋에 일정 크기의 파라미터를 가산하여 상기 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋을 계산하는 단계; 및 e)상기 계산한 바이어스 및 누적 캐리어 주파수 오프셋을 합산한 후, 상기 합산한 주파수 오프셋으로 상기 OFDM 심볼 이후에 수신하는 다음 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 보상하는 단계를 포함한다.
그리고, f)상기 추정한 OFDM 심볼의 위상 오차에 따라, 상기 송신단으로부터 수신한 OFDM 심볼의 누적된 샘플링 주파수 오프셋을 계산하는 단계; g)상기 계산한 누적 샘플링 주파수 오프셋에 따라, 샘플링하고자 하는 OFDM 심볼의 샘플링 위치가 기준 수치를 벗어났으면, 상기 벗어난 수치 만큼 샘플링의 시작 위치를 조정하는 단계; 및 h)상기 샘플링의 시작 위치가 조정되어 출력되는 다음 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 보상하여 출력시키는 단계를 더 포함한다.
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. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 장치를 세부적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 장치(100)는 FFT부(110)와 채널 보상부(120), 오차 추정부(점선 표시), 캐리어 주파수 오프셋 계산부(150), 바이어스 주파수 오프셋 계산부(160), 합산부(170), 캐리어 주파수 오프셋 보상부(180), 샘플링 주파수 오프셋 계산부(190), FFT 윈도우 시작 위치 조정부(200) 및 샘플링 주파수 오프셋 보상부(210)를 포함한다. 이때, 오차 추정부는 파일롯 추출부(130)와 위상 오차 추정부(140)를 포함한다.
자세히 설명하면, 먼저 FFT부(110)는 무선 랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 OFMD 심볼(일명, 제1 OFDM 심볼로서 현재 수신하는 OFDM 심볼)을 FFT(Fast Fourier Transform : 고속 푸리에 변환, 이하 'FFT' 라 함) 변환 처리한다.
이때, 무선 랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼은 52개의 서브 캐리어를 통해 실려 오는 48개의 데이터와 4개의 파일롯(pilot)을 포함한다. 이러한 구성은 본 발명에 한정되는 것이 아니라, 경우에 따라는 그 이상 또는 그 이하의 데이터 수를 포함할 수도 있다.
다음으로, 채널 보상부(120)는 FFT부(110)로부터 수신하는 제1 OFDM 심볼 전에 수신한 긴 훈련 신호열을 이용하여 채널의 상태를 추정한 후, 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 제1 OFDM 심볼을 보상한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에서는 무선 랜 시스템의 안정화를 위하여, 잔류 주파수 오프셋을 보상하기 전에 채널 보상을 먼저 수행한 후, 채널 보상이 이루어진 OFDM 심볼에 기초하여 잔류 주파수 오프셋을 보상한다.
파일롯 추출부(130)는 채널 보상부(120)로부터 수신하는 제1 OFDM 심볼, 즉 채널 보상이 이루어진 OFDM 심볼의 파일롯(pilot, 앞서 언급한 바와 같이 4개 정도)을 추출한다.
위상 오차 추정부(140)는 추출한 파일롯 정보와 수신단측에서 이미 알고 있는 파일롯 정보를 비교하여 제1 OFDM 심볼의 위차 오차를 추정한다. 이때, 위상 오차 추청부(140)는 심볼 단위로 위상 오차, 즉 위상 왜곡을 추정한다.
캐리어 주파수 오프셋 계산부(150)는 추정한 위상 오차에 따라, 제1 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 계산한다. 그리고, 캐리어 주파수 오프셋 계산부(150) 역시 OFDM 심볼 단위로 캐리어 주파수 오프셋을 계산한다.
바이어스 주파수 오프셋 계산부(160)는 추정한 위상 오차에 따라, 제1 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋으로 인해 발생하는 바이어스 오프셋을 계산하는데, 이는 이전 심볼에서 구한 캐리어 주파수 오프셋의 0.6 내지 0.9배 사이의 적절한 값을 더한 값이다. 하지만, 이는 본 발명에 한정되는 것이 아니라, 경우에 따라서는 그 이상의 값을 더하거나 또는 뺄 수도 있다.
다음으로, 합산부(170)는 계산한 제1 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋과 바이어스 주파수 오프셋을 합산하여 출력한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 장치(100)는 채널 보상이 이루어진 제1 OFDM 심볼을 이용하여 제2 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 보상함에 있어, 제1 OFDM 심볼에 대해서는 보상할 수 없었던 잔류 주파수 오프셋인 바이어스 주파수 오프셋을 추가로 계산 및 합산시켜 출력함으로써, 제2 OFDM 심볼의 잔류 주파수 오프셋이 보상될 수 있도록 한다.
그리고, 잔류 주파수 오프셋 보상 장치(100)는 이후에 수신되는 제3 OFDM 심볼 역시, 새로 계산한 바이어스 주파수 오프셋과 앞서 계산한 바이어스 주파수 오프셋을 누적하여 출력시키는 결과가 되므로, 제3 OFDM 심볼은 제2 OFDM 심볼 보다 더 많은 양의 잔류 주파수 오프셋이 보상된다.
다음으로, 캐리어 주파수 오프셋 보상부(180)는 합산부(170)로부터 수신하는 캐리어 및 바이어스 주파수 오프셋의 합에 따라, 제2 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 보상한다.
샘플링 주파수 오프셋 계산부(190)는 앞서 추정한 위상 오차에 따라, 제1 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 계산한다.
FFT 윈도우 시작 위치 조정부(200)는 계산한 샘플링 주파수의 오프셋에 따라, 샘플링하고자 하는 OFDM 심볼의 위치가 단일 샘플의 주파수 오프셋의 범위를 벗어났는지를 확인한다. 확인 결과, 기준 수치를 벗어났으면 FFT 윈도우 시작 위치 조정부(200)는 이를 FFT부(110)로 알려 샘플링 시작 위치가 조정될 수 있도록 한다. 즉, FFT부(110)는 FFT 윈도우 시작 위치 조정부(200)의 위치 조정 지시에 따라, 윈도우(window)의 시작 위치를 조정한다.
샘플링 주파수 오프셋 보상부(210)는 계산한 샘플링 주파수 오프셋에 따라, 제2 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 보상하여 출력시킨다. 이렇게 출력되는 제2 OFMD 심볼은 복호화부(미도시)를 통해 복호화가 이루어진다.
그러면 여기서, 상기한 기능부들 중 주요 기능부 몇 가지에 대해 첨부한 도면을 통해 알아본다.
도 2는 도 1에 도시한 채널 보상부(120)의 구성을 세부적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 채널 보상부(120)는 지연부(121)와 합산부(122), 나눗셈부(123), 곱셈부(124), 메모리부(125) 및 보상부(126)를 포함한다.
먼저, 지연부(121)는 FFT부(110)로부터 수신하는 긴 훈련 신호열을 저장하는데, 합산부(122)에서의 채널 추정에 대한 계산이 완료될 때 까지 저장한다.
즉, 합산부(122)는 수신한 긴 훈련 신호열에 대한 I 채널과 Q 채널 각각의 제곱의 합을 구한다.
나눗셈부(123)는 구한 각 채널의 제곱의 합으로 수신한 긴 훈련 신호열을 나누며, 곱셈부(124)는 나눗셈부(123)에서 구한 채널 정보에 이미 알고 있는 긴 훈련 신호열 정보를 곱한다.
그리고, 메모리부(125)는 이러한 과정을 통한 결과값을 저장해 두며, 보상부(126)는 긴 훈련 신호열 이후에 제1 OFMD 심볼이 들어오면 상기한 결과값을 통한 채널 보상을 수행한다.
다음으로, 도 4는 도 2에 도시한 캐리어 주파수 오프셋 계산부의 구성을 세부적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시되어 있듯이, 캐리어 주파수 오프셋 계산부(150)는 제1 누적부(151)와 평균부(152), 제1 곱셈부(153), 제2 곱셈부(154), 제2 누적부(155) 및 합산부(156)를 포함한다.
제1 누적부(151)는 위상 오차 추정부(140)로부터 수신하는 추정한 위상 오차를 누적시키며, 평균부(152)는 누적시킨 위상 오차의 평균값을 구한다.
그리고, 제1 곱셈부(153)는 평균부(152)에서 구한 평균값에 일정 크기의 제1 파미터를 곱하는 반면, 제2 곱셈부(154)는 평균부(152)에서 구한 평균값에 제1 파라미터와는 다른 크기의 제2 파라미터를 곱하고, 제2 누적부(155)는 곱한 값을 심볼 단위로 누적시킨다.
합산부(156)는 제1 곱셈부(153)와 제2 곱셈부(154)로부터 수신하는 결과값을 합산하여 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다.
도 5는 도 2에 도시한 샘플링 주파수 오프셋 계산부의 구성을 세부적으로 도시한 도면이다
도 5에 도시되어 있듯이, 샘플링 주파수 오프셋 계산부(190)는 제1 곱셈부(191)와 제1 누적부(192), 나눗셈부(193), 제2 곱셈부(194), 제3 곱셈부(195), 제2 누적부(196) 및 합산부(197)를 포함한다.
제1 곱셈부(191)는 위상 오차 추정부(140)로부터 수신하는 위상 오차에 해당 파일롯의 위치 정보를 곱하며, 제1 누적부(192)는 위치 정보를 곱한 결과값을 누적시킨다.
나눗셈부(193)는 누적시킨 결과값을 I 및 Q 채널 각각의 제곱의 합으로 나누며, 제2 곱셈부(194)는 나눈 결과값에 일정 크기의 제1 파미미터를 곱하는 반면, 제3 곱셈부(195)는 나눈 결과값에 제1 파라미터와는 다른 크기의 제2 파라미터를 곱한다.
제2 누적부(196)는 제2 파라미터를 곱한 결과값을 심볼 단위로 누적시키며, 합산부(197)는 누적시킨 결과값과 제2 곱셈부(194)로부터 수신하는 결과값을 합산하여 샘플링 주파수 오프셋을 추정한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치(100)는 채널 보상이 이루어진 OFDM 심볼에 기초하여 잔류 주파수 오프셋을 보상함으로써, 시스템의 안정화를 이룰 수 있다.
그리고, 잔류 주파수 오프셋 보상 장치(100)는 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 계산하여 이후에 수신하는 OFDM 심볼의 위상 오차를 조정함에 있어, OFDM 심볼의 위상 오차 추정값에 따른 바이어스 주파수 오프셋을 계산하여 위상 오차 조정시 함께 조정되로록 한다. 이를 통하여, 각각의 OFDM 심볼별로 발생하는 잔류 주파수 오프셋을 점점 더 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 이는 곧 시스템의 성능 저하를 방지할 수 있다.
그러면 여기서, 이러한 구성을 이루는 잔류 주파수 오프셋 보상 장치의 동작 과정에 대해 첨부한 도면을 통해 알아본다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 6에 도시되어 있듯이, 잔류 주파수 오프셋 보상 장치(100)의 FFT부(110)는 무선 랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 OFMD 심볼(일명, 제1 OFDM 심볼)을 FFT 변환 처리한다(S610).
이후, 채널 보상부(120)는 FFT부(110)로부터 수신하는 제1 OFDM 심볼 전에 이미 수신한 긴 훈련 신호열(sequence)을 이용하여 채널의 상태를 추정한 후, 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 제1 OFDM 심볼을 보상한다(S620).
이처럼, 본 발명의 실시예에서는 무선 랜 시스템의 안정화를 위하여, 잔류 주파수 오프셋을 보상하기 전에 채널 보상을 먼저 수행한 후, 채널 보상이 이루어진 OFDM 심볼에 기초하여 잔류 주파수 오프셋을 보상한다.
이후, 파일롯 추출부(130)는 채널 보상부(120)로부터 수신하는 제1 OFDM 심볼, 즉 채널 보상이 이루어진 OFDM 심볼의 파일롯을 추출하며, 위상 오차 추정부(140)는 추출한 파일롯 정보와 수신단측에서 이미 알고 있는 파일롯 정보를 비교하여 제1 OFDM 심볼의 위차 오차를 추정한다(S630). 이때, 위상 오차 추청부(140)는 심볼 단위로 위상 오차, 즉 위상 왜곡을 추정한다.
이후, 바이어스 주파수 오프셋 계산부(160)는 추정한 위상 오차에 따라, 제1 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋으로 인해 발생하는 바이어스 주파수 오프셋을 계산한다(S641).
이때, 바이어스 주파수 오프셋 계산부(160)는 이전에 수신한 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋이 1이라면, 이후에 수신한 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋은 보통 1.6 내지 1.9로 계산한다.
그리고, 바이어스 주파수 오프셋 계산부(160)는 누적에 의한 바이어스 주파수 오프셋을 계산하는데, 예를 들어 제3 OFDM 심볼의 위상 오차 추정값에 따라 제3 OFDMA 심볼의 바이어스 주파수 오프셋을 계산하는 경우, 제1 및 제2 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋까지 모두 누적시킨 바이어스 주파수 오프셋을 계산한다.
이는, 순차적으로 들어오는 OFDM 심볼의 잔류 주파수 오프셋을 보상함에 있어, 위상 오차 대비인 바이어스 주파수 오프셋까지 추가적으로 보상될 수 있도록 함으로써, OFDM 심볼의 잔류 주파수 오프셋을 점차적으로 줄이기 위함이다. 이는 곧 시스템의 성능을 개선시킨다.
이러한 잔류 주파수 오프셋 보상 결과에 대한 표시예가 첨부한 도 7이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 결과를 개념적으로 도시한 그래프도이다.
도 7에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 장치(100)는 제1 OFDM 심볼에 대해서는 캐리어 및 샘플링 주파수 오프셋이 보상되지 않아 일정 크기(△O)의 바이어스 주파수 오프셋이 남아 있는 반면, 그 이후에 수신하는 제2 및 제3 OFDM 심볼로 갈수록 잔류 주파수 오프셋(△1->△2)이 점차 줄어들었음을 알 수 있다. 이는 곧 무선 랜 시스템의 성능 개선을 의미한다.
한편, 캐리어 주파수 오프셋 계산부(150)는 추정한 위상 오차에 따라, 제1 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 계산한다(S642).
이때, 캐리어 주파수 오프셋 계산부(150) 역시 누적에 의한 캐리어 주파수 오프셋을 계산하는데, 예를 들어 제3 OFDM 심볼의 위상 오차 추정값에 따라 제3 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 계산하는 경우, 제1 및 제2 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋까지 모두 누적시킨 캐리어 주파수 오프셋을 계산한다. 이는 선형적으로 증가하여 들어오는 OFDM 심볼의 잔류 주파수 오프셋을 보상하기 위함이다.
이후, 합산부(170)는 계산한 제1 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋과 바이어스 주파수 오프셋을 합산(S643)하며, 캐리어 주파수 오프셋 보상부(180)는 합산부(170)로부터 수신하는 주파수 오프셋의 합산 결과에 따라, 제2 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 보상한다(S644).
한편, 샘플링 주파수 오프셋 계산부(190)는 앞서 추정한 제1 OFDM 심볼의 위상 오차에 따라, 제1 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 계산한다(S651).
이후, FFT 윈도우 시작 위치 조정부(200)는 계산한 샘플링 주파수의 오프셋에 따라, 샘플링한 심볼의 위치가 단일 샘플의 주파수 오프셋의 범위를 벗어났는지를 확인한다(S652).
확인 결과, 기준 수치를 벗어났으면 FFT 윈도우 시작 위치 조정부(200)는 이를 FFT부(110)로 알려 FFT의 윈도우(window)의 위치가 조정(S653)되도록 한 후, 샘플링 주파수 오프셋에서 부 반송파 할당 주파수를 제한다(S654).
이후, 샘플링 주파수 오프셋 보상부(210)는 캐리어 주파수 오프셋이 보상된 제2 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 보상하여 출력시킨다(S660).
이처럼, 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치 및 그 방법은 채널 보상이 이루어진 현재 OFDM 심볼의 위상 오차 추정값에 기초하여 캐리어 주파수 오프셋을 계산한 후, 계산한 캐리어 주파수 오프셋에 따라 이후에 들어오는 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 보상한다.
이때, 잔류 주파수 오프셋 보상 장치는 상기한 위상 오차 추정값에 기초한 바이어스 주파수 오프셋도 함께 계산하며, 이를 통해 이후에 들어오는 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋까지 보상한다.
그런데, 이때 잔류 주파수 오프셋 보상 장치가 계산하는 바이어스 주파수 오프셋은 이전에 수신한 적어도 한 개 이상의 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋의 누적량으로서, 이를 이용하여 선형적으로 증가하여 들어오는 OFMD 심볼의 잔류 주파수를 점차적으로 줄여간다.
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치 및 그 방법은 채널 보상이 이루어진 OFDM 심볼을 기준으로 잔류 주파수 오프셋을 보상함으로써, 안정적인 시스템 구현을 이룰 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 위상 오차 추정값에 기초한 바이어스 주파수 오프셋도 함께 계산하여 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋까지 보상함으로써, 잔류 주파수 오프셋 보상 후 바이어스 주파수 오프셋을 점차 줄여 시스템의 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 결과를 개념적으로 도시한 그래프도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 장치를 세부적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 채널 등화부의 구성을 세부적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 캐리어 주파수 오프셋 계산부의 구성을 세부적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시한 샘플링 주파수 오프셋 계산부의 구성을 세부적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 잔류 주파수 오프셋 보상 결과를 개념적으로 도시한 그래프도이다.

Claims (12)

  1. 무선 랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 잔류 주파수 오프셋을 보상하는 장치에 있어서,
    상기 송신단으로부터 수신하는 긴 훈련 신호열을 이용하여 채널 상태를 추정하고, 상기 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 상기 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼을 보상하는 채널 보상부;
    상기 보상한 OFDM 심볼의 적어도 한 개 이상의 파일롯(Piolt)을 추출한 후, 상기 추출한 파일롯과 사전에 알고 있는 파일롯 정보를 비교하여 상기 OFDM 심볼의 위상 오차를 추정하는 오차 추정부;
    상기 추정한 위상 오차에 따라, 상기 송신단으로부터 수신한 OFDM 심볼의 누적된 캐리어 주파수 오프셋을 계산하는 캐리어 주파수 오프셋 계산부;
    상기 보상한 OFDM 심볼 이전에 수신한 이전 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋에 일정 크기의 파라미터를 가산하여 상기 보상한 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋을 계산하는 바이어스 주파수 오프셋 계산부; 및
    상기 계산한 바이어스 및 누적 캐리어 주파수 오프셋을 합산하여 상기 OFDM 심볼 이후에 수신하는 다음 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 보상하여 출력시키는 캐리어 주파수 오프셋 보상부
    를 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼을 고속 푸리에 변환하여 상기 채널 보상부로 출력시키는 FFT부;
    상기 채널 추정부에서 추정한 위상 오차에 따라, 상기 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼의 누적된 샘플링 주파수 오프셋을 계산하는 샘플링 주파수 오프셋 계산부;
    상기 계산한 누적 샘플링 주파수 오프셋에 따라, 샘플링하고자 하는 OFDM 심볼의 샘플링 위치가 기준 수치를 벗어났으면, 상기 벗어난 수치 관련 데이터를 상기 FFT부로 알려 샘플링의 시작 위치를 조정하는 FFT 윈도우 시작 위치 조정부; 및
    상기 샘플링의 시작 위치가 조정되어 출력되는 다음 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 보상하여 출력시키는 샘플링 주파수 오프셋 보상부
    를 더 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 채널 보상부는,
    상기 FFT부로부터 수신하는 긴 훈련 신호열을 지연시키는 지연부;
    상기 수신한 긴 훈련 신호열의 위치 정보인 I 채널과 Q 채널 각각의 제곱을 합산하는 합산부;
    상기 합산한 결과값으로 상기 지연시킨 긴 훈련 신호열을 나누는 나눗셈부;
    상기 나눈 결과값인 채널 정보에 이미 알고 있는 긴 훈련 신호열을 각각 곱하는 곱셈부;
    상기 곱한 결과값을 심볼 단위로 누적해서 저장하는 메모리부; 및
    상기 저장한 누적값을 상기 긴 훈련 신호열 이후에 수신하는 OFDM 심볼에 보상하는 보상부
    를 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 캐리어 주파수 오프셋 계산부는,
    상기 오차 추정부로부터 수신하는 OFDM 심볼의 위상 오차를 심볼 단위로 누적시키는 제1 누적부;
    상기 누적시킨 위상 오차의 평균값을 구하는 평균부;
    상기 구한 평균값에 일정 크기의 제1 파라미터를 곱하는 제1 곱셈부;
    상기 제1 파라미터와는 다른 크기의 제2 파라미터를 상기 구한 평균값에 곱하는 제2 곱셈부;
    상기 제2 곱셈부의 결과 값을 심볼 단위로 누적시키는 제2 누적부; 및
    상기 제1 곱셈부와 제2 곱셈부로부터 수신하는 결과값을 합산하여 상기 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 계산하는 합산부
    를 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 샘플링 주파수 오프셋 계산부는,
    상기 위상 오차 추정부로부터 수신하는 OFDM 심볼의 위상 오차에 해당 파일롯의 위치 정보를 곱하는 제1 곱셈부;
    상기 곱한 결과값을 심볼 단위로 누적시키는 제1 누적부;
    상기 누적시킨 결과값을 위치 정보인 I 채널 및 Q 채널 각각의 제곱의 합으로 나누는 나눗셈부;
    상기 나눈 결과값에 일정 크기의 제1 파라미터를 곱하는 제2 곱셈부;
    상기 제1 파라미터와는 다른 크기의 제2 파라미터를 상기 나눈 결과값에 곱하는 제3 곱셈부;
    상기 제2 곱셈부의 결과값을 심볼 단위로 누적시키는 제2 누적부; 및
    상기 제2 곱셈부와 제3 곱셈부로부터 수신하는 결과값을 합산하여 상기 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 계산하는 합산부
    를 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 바이어스 주파수 오프셋 계산부는,
    상기 이전 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋에 특정값을 더하여 상기 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋을 계산하는 것을 특징으로 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 장치.
  7. 무선 랜 시스템의 송신단으로부터 수신하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 잔류 주파수 오프셋을 보상하는 방법에 있어서,
    a)상기 송신단으로부터 수신하는 긴 훈련 신호열을 이용하여 채널 상태를 추정한 후, 상기 추정한 채널 상태 정보를 이용하여 상기 송신단으로부터 수신하는 OFDM 심볼을 보상하는 단계;
    b)상기 보상한 OFDM 심볼의 적어도 한 개 이상의 파일롯(Piolt)을 추출한 후, 상기 추출한 파일롯과 사전에 알고 있는 파일롯 정보를 비교하여 상기 OFDM 심볼의 위상 오차를 추정하는 단계;
    c)상기 추정한 OFDM 심볼의 위상 오차에 따라, 상기 송신단으로부터 수신한 OFDM 심볼의 누적된 캐리어 주파수 오프셋을 계산하는 단계;
    d)상기 OFDM 심볼 이전에 수신한 이전 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋에 일정 크기의 파라미터를 가산하여 상기 OFDM 심볼의 바이어스 주파수 오프셋을 계산하는 단계; 및
    e)상기 계산한 바이어스 및 누적 캐리어 주파수 오프셋을 합산한 후, 상기 합산한 주파수 오프셋으로 상기 OFDM 심볼 이후에 수신하는 다음 OFDM 심볼의 캐리어 주파수 오프셋을 보상하는 단계
    를 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    f)상기 추정한 OFDM 심볼의 위상 오차에 따라, 상기 송신단으로부터 수신한 OFDM 심볼의 누적된 샘플링 주파수 오프셋을 계산하는 단계;
    g)상기 계산한 누적 샘플링 주파수 오프셋에 따라, 샘플링하고자 하는 OFDM 심볼의 샘플링 위치가 기준 수치를 벗어났으면, 상기 벗어난 수치 만큼 샘플링의 시작 위치를 조정하는 단계; 및
    h)상기 샘플링의 시작 위치가 조정되어 출력되는 다음 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 보상하여 출력시키는 단계
    를 더 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    i)상기 송신단으로부터 수신한 OFDM 심볼을 고속 푸리에 변환하여 출력시키는 단계
    를 더 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 a)단계는,
    상기 수신하는 긴 훈련 신호열을 지연시키는 단계;
    상기 긴 훈련 신호열을 지연시키는 동안, 상기 긴 훈련 신호열의 위치 정보인 I 채널과 Q 채널 각각을 제곱하여 합산하는 단계;
    상기 합산한 결과값으로 상기 지연시킨 긴 훈련 신호열을 나누는 단계;
    상기 나눈 결과값인 채널 정보에 이미 알고 있는 긴 훈련 신호열을 각각 곱하는 단계;
    상기 곱한 결과값을 심볼 단위로 누적시키는 단계; 및
    상기 누적시킨 결과값을 상기 긴 훈련 신호열 이후에 수신하는 OFDM 심볼에 보상하는 단계
    를 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    상기 b)단계에서 추정하는 OFDM 심볼의 위상 오차를 심볼 단위로 누적시키는 단계;
    상기 누적시킨 심볼 단위의 위상 오차 평균값을 구하는 단계;
    상기 구한 평균값에 일정 크기의 제1 파라미터를 곱하는 단계;
    상기 제1 파라미터와는 다른 크기의 제2 파라미터를 상기 구한 평균값에 곱하는 단계;
    상기 제2 파라미터를 곱한 결과값을 심볼 단위로 누적시키는 단계; 및
    상기 누적시킨 결과값과 상기 제1 파라미터를 곱한 결과값을 합산하여 상기 OFDM 심볼의 누적 캐리어 주파수 오프셋을 계산하는 단계
    를 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 f)단계는,
    상기 b)단계에서 추정하는 OFDM 심볼의 위상 오차에 해당 파일롯의 위치 정보를 곱하는 단계;
    상기 곱한 결과값을 심볼 단위로 누적시키는 단계;
    상기 누적시킨 결과값을 각 OFDM 심볼의 위치 정보인 I 채널 및 Q 채널 각각의 제곱의 합으로 나누는 단계;
    상기 나눈 결과값에 일정 크기의 제1 파라미터를 곱하는 단계;
    상기 제1 파라미터와는 다른 크기의 제2 파라미터를 상기 나눈 결과값에 곱하는 단계;
    상기 제2 파라미터를 곱한 결과값을 심볼 단위로 누적시키는 단계; 및
    상기 누적시킨 결과값과 상기 제1 파라미터를 곱한 결과값을 합산하여 상기 OFDM 심볼의 샘플링 주파수 오프셋을 계산하는 단계
    를 포함하는 무선 랜 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 보상 방법.
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