KR20060016183A

KR20060016183A - 직교 주파수 분할 다중화 방식의 심볼 구성 및 동기 획득방법

Info

Publication number: KR20060016183A
Application number: KR1020040064541A
Authority: KR
Inventors: 진용석; 임빈철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2006-02-22
Also published as: CN101006669B; CN101006669A

Abstract

본 발명은 SNR(Signal to Noise Ratio)이 좋지 않은 환경에서도 최대치 특성이 기존의 순환 프리픽스(CP)를 이용한 방법보다 우수하다. 또한 심볼의 연속성을 유지시켜, 각 부반송파의 직교성을 보장하며 경로지연에 의한 인접 심볼의 간섭을 받지 않는다. 본 발명에 따른 심볼 구성 및 동기 획득 방법은 순환 프리픽스와 순환 서픽스가 모두 적용된 직교 주파수 분할 다중전송 방식(OFDM)에 있어서, 상기 순환 프리픽스는 심볼 끝지점의 신호들로 구성되고, 상기 순환 서픽스는 심볼 시작지점의 신호들로 구성된 것을 특징으로 한다.

OFDM심볼, 타이밍 매트릭, cyclic prefix, cyclic suffix

Description

직교 주파수 분할 다중화 방식의 심볼 구성 및 동기 획득 방법{METHOD FOR COMPOSING OFDM SYMBOL AND DETECTING OFDM SYMBOL TIMING}

도1은 순환 프리픽스가 적용된 OFDM심볼의 구조를 나타낸 도면.

도는 순환 서픽스가 적용된 OFDM 심볼의 구조를 나타낸 도면.

도3은 순환 프리픽스와 순환 서픽스가 모두 적용된 OFDM 심볼의 구조를 나타낸 도면.

도4는 일반적인 OFDM 심볼의 길이를 나타낸 도면.

도5는 순환 프리픽스 또는 순환 서픽스를 이용한 상관관계 값의 일반적인 형태를 나타낸 그래프.

도6은 본 발명에 따른 OFDM 심볼의 구조를 나타낸 도면.

도7(a)는 일반적인 OFDM심볼을 나타낸 도면.

도7(b)는 본 발명에 따른 OFDM심볼을 나타낸 도면.

도8은 종래 순환 프리픽스를 이용한 OFDM심볼의 타이밍 매트릭(SNR=0dB) 에 대한 그래프.

도9는 본 발명에 따른 OFDM심볼의 타이밍 매트릭 (SNR=0dB)에 대한 그래프.

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM라 약함)방식 시스템에 관한 것으로서, 특히 OFDM시스템에서 심볼 동기를 획득하는 방법에 관한 것이다.

도1은 순환 프리픽스가 적용된 OFDM심볼의 구조를 나타낸 것으로, OFDM심볼 끝부분의 일부를 순환 프리픽스에 삽입한 것이다. 그리고 도2는 순환 서픽스가 적용된 OFDM 심볼의 구조를 나타낸 것으로, OFDM심볼 앞부분의 일부를 순환 서픽스에 삽입한 것이다.

OFDM 심볼은 지연에 의한 인접 심볼의 간섭을 피하기 위해 도1에 도시된 바와 같이, 심볼 앞에 순환 프리픽스(cyclic prefix)를 삽입하거나 도2에 도시된 바와 같이 심볼 뒤에 순환 서픽스(cyclic suffix)를 덧붙인다. 또는 도3에 도시된 바와 같이, 순환 프리픽스(CP)와 순환 서픽스(CS)를 심볼의 앞과 뒤에 각각 삽입한다.

일반적으로 심볼 동기를 맞추기 위해서는 순환 프리픽스와 심볼의 뒷부분이 같다는 점 또는 순환 서픽스와 심볼의 앞부분이 같다는 점을 이용한다.

도4는 일반적인 OFDM 심볼의 길이를 나타낸 도면이다.

도4에 도시된 바와 같이, 순환 프리픽스(CP)나 순환 서픽스(CS)의 길이를 L이라 하고, OFDM심볼의 길이를 N이라 하고, 수신된 신호를 r_m이라고 할 때, 순환 프리픽스(혹은 CP)를 이용하는 방법에서는 타이밍 매트릭(timing metric)의 최대값을 찾는 방법으로 심볼의 시작점을 찾는다. 하기 [수식 1]은 순환 프리픽스를 이용하여 타이밍 매트릭(timing metric)의 최대값을 찾는 수식이다.

여기서, P_CP(d)는 상관 메트릭으로,

에 의해 구해지고, R_CP(d)는 OFDM샘플 크기의 커다란 변화에 대하여 상기 상관 메트릭(P_CP(d))을 정규화시키기 위한 것(OFDM심볼의 에너지)으로,

에 의해 구해진다.

상기 타이밍 매트릭(M_CP(d))을 최대로 하는 d값(타임 인덱스(time index))이 CP의 위치를 알려준다. 따라서, OFDM심볼의 시작점은 d+L임을 알 수 있다.

순환 서픽스(혹은 CS)를 이용하여 타이밍 매트릭(timing metric)의 최대값을 찾는 것도 그 원리는 상기 순환 프리픽스를 이용하는 방법과 동일하다. 하기 [수식 2]는 순환 서픽스를 이용하여 타이밍 매트릭(timing metric)의 최대값을 찾는 수식이다.

여기서, P_CS(d)는

에 의해 구해지고, R_CS(d)는

에 의해 구해진다.

상기 타이밍 매트릭(M_CS(d))을 최대로 하는 d값이 OFDM심볼의 시작점을 알려준다. 따라서 심볼의 시작점이 d인 것을 알 수 있다.

순환 프리픽스(CP)와 순환 서픽스(CS)를 모두 이용하는 방법은 [수식 1]과 [수식 2]를 합하여 타이밍 매트릭(timing metric)의 최대값을 찾는다.

이와 같은 종래 OFDM 심볼 동기 획득 방법에서는 이용할 수 있는 정보량이 순환 프리픽스(CP)나 순환 서픽스(CS)에 한정되어 있다. 일반적으로 순환 프리픽스(CP)나 순환 서픽스(CS)는 심볼 길이의 1/4 ~ 1/32 정도 밖에 되지 않기 때문에 적은 데이터를 갖는다. 이렇게 적은 데이터를 이용하여 상관관계를 구하면 순환 프리픽스(CP)나 순환 서픽스(CS)의 구조적인 문제로 인해 도5를 통해 알 수 있듯, 잡음이 없는 상황에서도 상관관계의 최고값이 명확히 구분되지 않는다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은,

순환 프리픽스와 순환 서픽스를 모두 적용하는 OFDM심볼의 구성을 새롭게 정의하고, 새로운 타이밍 매트릭을 이용하여 심볼동기을 보다 정확히 수행하는 직교 주파수 분할 다중화 방식의 심볼 구성 및 동기 획득 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 심볼 구성 및 동기 획득 방법은

순환 프리픽스와 순환 서픽스가 모두 적용된 직교 주파수 분할 다중전송 방식(OFDM)에 있어서, 상기 순환 프리픽스는 심볼 끝지점의 신호들로 구성되고, 상기 순환 서픽스는 심볼 시작지점의 신호들로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 직교 주파수 분할 다중전송 방식은 하기 타이밍 매트릭을 이용하여 동기를 맞춘다.

(여기서, P(d)는 상관 메트릭이고, R(d)는 OFDM심볼의 에너지이고, d는 타임 인덱스(time index)이다.)

바람직하게, 상기 상관 메트릭(P(d))은 하기 수식에 의해 구해진다.

P(d) =

바람직하게, 상기 OFDM심볼의 에너지(R(d))는 하기 수식에 의해 구해진다.

R(d) =

본 발명은 순환 프리픽스(CP)와 순환 서픽스(CS)를 모두 이용하는 OFDM 심볼의 구성방법을 새롭게 정의하고, 심볼 동기를 보다 정확하게 획득할 수 있는 타이밍 매트릭(timing metric)을 제안한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같 다.

도6은 본 발명에 따른 OFDM 심볼의 구조를 나타낸 도면이다.

도6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 심볼 동기획득 방법은 심볼A의 앞부분을 순환 서픽스에 삽입하고, 심볼A의 뒷부분은 순환 프리픽스에 삽입시킨다. 이는 심볼구조의 연속성을 유지시키기 위함이다. 심볼의 연속성이 유지되지 않으면 각 부반송파의 직교성을 보장할 수 없으며 경로지연에 약한 성능을 보이게 된다.

도7(a)는 일반적인 OFDM심볼을 나타낸 것이고, 도7(b)는 본 발명에 따른 OFDM심볼을 나타낸 것으로, 도7(a)의 OFDM심볼에 본 발명이 제안한 바에 따라 순환 프리픽스와 순환 서픽스를 삽입한 것이다.

각 부반송파에 실리는 데이터는 실수 값과 허수 값으로 나눌 수 있으며, 도7(a)와 (b)에 나열된 a는 실수값이며, b는 허수값이다.

도7(a)에 나열된 심볼을 심볼A라고 했을 때, 본 발명에 따른 심볼 동기획득 방법은 도7(b)에 도시된 바와 같이, 심볼A의 앞부분인

를 순환 서픽스에 삽입하고, 심볼A의 뒷부분인

를 순환 프리픽스에 삽입하여 아래 나열된 구조의 심볼을 형성한다.

본 발명에 따른 타이밍 매트릭(timing metric)의 최대값을 찾는 수식은 하기 [수식 3]과 같다.

여기서, P(d)는

에 의해 구해지고,

R(d)는

에 의해 구해진다.

M(d)를 구성하는 상기 P(d), R(d)는 [수식 3]과 같이 절대값을 취할 수도 있고 real값을 취할 수도 있다.

본 발명은 종래기술과의 비교 실험을 통해, 심볼 시작시점을 찾는 정확성이 10%정도 높은 것으로 판정되었다.

또한, 본 발명에 따른 심볼 동기획득 방법은 심볼의 연속성을 유지시켜, 각 부반송파의 직교성을 보장하며 경로지연에 의한 인접 심볼의 간섭을 받지 않는다. 그리고 도9와 도10의 비교를 통해서도 알 수 있듯, SNR(Signal to Noise Ratio)이 좋지 않은 환경에서도 최대치 특성이 기존의 순환 프리픽스(CP)를 이용한 방법보다 우수하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

순환 프리픽스와 순환 서픽스가 모두 적용된 직교 주파수 분할 다중전송 방식(OFDM)에 있어서,

상기 순환 프리픽스는 심볼 끝지점의 신호들로 구성되고, 상기 순환 서픽스는 심볼 시작지점의 신호들로 구성된 것을 특징으로 하는 심볼 구성 및 동기 획득 방법.
제1항에 있어서, 상기 직교 주파수 분할 다중전송 방식은

하기 타이밍 매트릭을 이용하여 동기를 맞추는 것을 특징으로 하는 심볼 구성 및 동기 획득 방법.

(여기서, P(d)는 상관 메트릭이고, R(d)는 OFDM심볼의 에너지이고, d는 타임 인덱스(time index)이다.)
제2항에 있어서, 상기 상관 메트릭(P(d))은

하기 수식에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 심볼 구성 및 동기 획득 방법.

P(d) =
제2항에 있어서, 상기 OFDM심볼의 에너지(R(d))는

하기 수식에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 심볼 구성 및 동기 획득 방법.

R(d) =