KR20060059667A - 프레임 시작 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 프레임을 수신하면 프리앰블의 상관(correlation)을 취하여 가장 큰 값의 상관값을 갖는 위치(구간)를 찾음으로써 프레임 시작을 추정하는데, 프레임의 시작을 정확히 추정하기 위해 순환 프리픽스를 이용한다. 본 발명의 실시예는 이 순환 프리픽스와 그와 동일한 심볼의 마지막 부분을 상관하여 가장 큰 값의 상관값을 갖는 위치(구간)를 순환 프리픽스의 시작 위치로 추정한다. 그에 따라 순환 프리픽스의 시작 위치로부터 정확한 프레임의 시작 위치가 추정된다.
프리앰블, 프레임

Description

프레임 시작 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD ESTIMATING START OF FRAME}
도 1은 통신 시스템에서 초기 동기를 위해 사용되는 프리앰블 패턴을 나타낸 도면,
도 2는 종래의 프레임 시작점 추정기의 블록 구성도를 나타낸 도면,
도 3은 무선 통신 시스템에서 다중 섹터 환경에서의 주파수 사용의 예를 보인 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레임 시작 추정기의 블록 구성도,
도 5는 프리앰블과 OFDM 심볼로 구성된 일반적인 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상관기의 동작 모드에 따른 출력 결과를 모식적으로 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 시작 추정기의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 시작 추정 방법을 나타낸 도면.
본 발명은 주기적으로 반복되는 프리앰블 패턴을 이용하여 동기 획득을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
통신 시스템에서는 송신기에서 동기 신호를 수신기에 전송하고 수신기에서 동기 신호를 이용하여 동기를 맞춘다. 이러한 통신 시스템으로서 최근 고속의 데이터를 전송하기 위해 OFDMA 방식을 채용한 통신시스템이 IEEE 802.16 표준화 회의에서 제안되었다. 이 IEEE 802.16 규격에 따르면 OFDMA 방식의 통신시스템에서 송신기는 프리앰블 패턴을 수신기로 전송하고 수신기는 수신한 프리앰블 패턴으로부터 프레임의 시작 즉, 프레임의 동기를 획득한다.
도 1은 통신 시스템에서 초기 동기를 위해 사용되는 프리앰블 패턴을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 프리앰블(10)은 반복 패턴(12,13,14)을 포함한다. 또한 프리앰블(10)은 순환 프리픽스(CP: cyclic prefix)(11)를 포함한다. 순환 프리픽스를 설명하면, FDMA 방식 통신 시스템에서 심볼의 전송은 심볼 단위로 이루어지나 OFDM 심볼이 다중경로 채널을 통해 전송되는 동안 이전 심볼에 의한 영향을 받게 된다. 이러한 OFDM 심볼간 간섭을 방지하기 위해 연속된 심볼 사이에 채널의 최대지연확산보다 긴 보호구간(guard interval)을 삽입한다. 보호구간에는 부반송파의 지연에 의해 발생할 수 있는 직교성의 파괴를 방지하기 위해 유효 심볼 구간에서 마지막 구간의 신호를 복사하여 삽입하게 되며 이를 순환 프리픽스라 한다.
한편, 이러한 프레임의 시작을 추정하는 기술은 "Frequency/timing recovery for orthogonal frequency division multiplexed signals"라는 명칭의 미국 특허 제6,459,745호에 개시되어 있다. 이 특허에서 프레임 동기 알고리즘은 프리앰블이 도 1과 같이 길이 L인 신호의 반복 형태로 구성되어 있는 것에 착안하여 반복 형태의 신호를 상관하면 그 상관값이 최대가 되는 특징을 이용하여 프레임의 시작을 추정한다. 즉, 이 특허는 일정한 크기 창 동안의 수신 신호와 그 신호의 일정 지연값 간의 상관값(correlation)을 계산하고 이를 이용하여 프레임의 시작점을 찾는 방법이다. 예컨대, 프리앰블의 창 크기를 W, 지연값을 D라고 할 때 프레임 시작점 추정기의 구조는 도 2와 같다. 도 2에서 W, D는 프리앰블의 구조 및 구현 방법에 따라 몇 가지 값 중 선택이 가능한데 하나의 예로서 반복 패턴이 3번 나타나는 경우 W=2L+CP, D=L로 할 수 있다.
도 2는 종래의 프레임 시작점 추정기의 블록 구성도를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 프레임 시작 추정기는 공액기(22), 제1 지연기(24), 상관기(26), 제2 지연기(28), 합산기(30) 및 제3 지연기(32)를 포함한다. 공액기(22)는 수신 신호를 공액화하여 상관기(26)로 출력한다. 그리고 제1 지연기는 수신 신호를 반복 주기 L만큼 지연시켜 상관기(26)로 출력한다. 상관기(26)는 수신신호와 그 지연 신호를 상관시켜 합산기(30)로 출력한다. 그리고 제2 지연기(28)는 상관기(26)로부터 출력되는 상관값을 프리앰블의 창 크기 W만큼 지연시켜 합산기(30)로 출력한다. 합산기(30)는 상관기(26)로부터 출력되는 상관값과 제2 지연기(28)로부터 출력되는 지연된 상관값을 합산한다. 마지막으로 제3 지연기(32)는 합산기(30)의 출 력값을 1만큼 지연시켜 다시 합산기로 출력한다. 즉, 상관기(26)의 출력을 지속적으로 더해주는 역할을 하는 제3 지연기(32)와 합산기(30)의 동작에 제2 지연기(28)의 출력을 빼주기 되므로 제 2 지연기(28), 제3 지연기(32), 합산기(30)이 결합되어 상관기(26)의 출력을 W 구간 동안만 더해주는 역할을 하게 된다.
이 때 계산된 상관값은 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112004056033836-PAT00001
이 때 n0를 프레임의 시작점이라고 하면 C(n)은 n=n0에서 크기가 최대값을 갖기 때문에 |C(n)|이 n의 일정 구간 내에서 최대가 되는 점을 찾음으로써 프리앰블의 시작점, 즉 프레임의 시작점을 추정할 수 있다.
이러한 종래 기술은 프리앰블이 길이 L인 신호의 반복된 형태로 이루어진다는 가정을 기반으로 한다. 이러한 가정은 간섭 신호가 강하게 입력되는 경우 만족하지 않을 수도 있다. OFDM과 같은 다중 반송파 시스템에서 반복된 형태의 프리앰블을 생성하기 위해서는 주파수 영역에서 전송 신호 사이에 주기적으로 0을 채우고 이를 IFFT를 통해 시간 영역 신호로 바꾸어 주어 전송해야 한다. 예를 들어 IEEE 802.16e에서 제시된 프리앰블의 경우 주파수 영역에서 3개의 부반송파 중 1개에만 신호를 삽입하고 나머지는 0을 채운 뒤 IFFT함으로써 3번 반복되는 형태를 갖는다.
그런데, 다중 섹터 환경에서 이러한 구조의 프리앰블을 생성할 때는 신호의 삽입 위치를 셀마다 다르게 함으로써 섹터 아이디 추정 또는 프리앰블을 이용한 채널 추정 시 간섭에 의한 성능 저하를 줄이도록 설계 되어 있다.
도 3은 무선 통신 시스템에서 다중 섹터 환경에서의 주파수 사용의 예를 보인 도면이다. 무선 통신 시스템에서 셀은 여러 개의 섹터로 분할될 수 있다. 각 섹터는 주파수 영역에서 3개의 부반송파 중 1개에만 신호를 삽입하고 나머지는 0을 채운 뒤 IFFT함으로써 3번 반복되는 형태를 갖는다. 그러나 이러한 다중 섹터 환경에서는 섹터 경계에서 각 섹터의 신호가 합해져 도 3에 도시된 바와 같이 주파수 영역 신호가 0 없이 모든 반송파에 채워진 모양으로 나타나게 된다. 이는 시간 영역 신호의 반복 패턴이 약화되는 결과를 초래하게 된다. 따라서 시간 영역 신호의 반복 패턴을 기반으로 제시된 종래 기술의 경우 심각한 성능 저하를 겪게 된다.
따라서 본 발명은 다중 섹터 환경 하에서 섹터 간의 간섭 신호에 의한 성능 저하를 보완할 수 있는 프레임 시작 추정기 및 그 방법을 제공한다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예는 프레임을 수신하면 프리앰블의 상관(correlation)을 취하여 가장 큰 값의 상관값을 갖는 위치(구간)를 찾음으로써 프레임 시작을 추정하는데, 프레임의 시작을 정확히 추정하기 위해 순환 프리픽스를 이용한다. 순환 프리픽스는 유효 심볼 구간에서 마지막 부분에서 신호를 순환 프리픽스의 구간 만큼 복사하여 프리앰블 또는 심볼에 삽입한 것이다. 그러므로, 프리앰블 또는 심볼에서 순환 프리픽스는 프리앰블 또는 심볼의 마지막 부분과 동일한데, 본 발명의 실시예는 이 순환 프리픽스와 그와 동일한 마지막 부분을 상관하여 가장 큰 값의 상관값을 갖는 위치(구간)를 순환 프리픽스의 시작 위치로 추정한다. 순환 프리픽스의 시작 위치로부터 정확한 프레임의 시작 위치가 추정된다. 또, 본 발명의 실시예는 프리앰블의 상관(correlation)과 순환 프리픽스의 상관을 행하도록 상관기의 창 크기 및 지연값을 가변적으로 조정한다.
이를 위해 본 발명의 실시예는 통신 시스템에서 프레임의 시작을 추정하는 장치를 제공한다. 이 프레임 시작 추정기는 가변 창 크기와 가변 지연 값을 가짐으로써 프레임 시작의 추정을 위한 상관값을 출력하는 제1 모드 및 순환 프리픽스 시작의 추정을 위한 상관값을 출력하는 제2 모드중 적어도 하나의 모드에서 동작하는 상관기와, 상기 상관기가 제1 모드 및 제2 모드중 어느 하나의 모드에서 동작하도록 제어하는 제어 블록과, 상기 상관기로부터의 상관값을 입력받고 일정 시간 구간 동안의 입력값중 최대값의 상대적 위치를 출력하는 최대값 위치 출력기를 포함한다.
상기 프레임 시작 추정기는 프레임의 매 샘플마다 1씩 증가하며 하나의 프레임 구간의 샘플의 개수를 최대 카운터값으로서 갖는 카운터와, 상기 최대값 위치 출력기의 출력을 결합하여 최종 프레임 시작점을 출력하는 최종 결과 출력기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어 블록은 프레임 시작을 추정하기 위한 처음 프레임을 수신 하면 처음 프레임 구간 동안 상기 상관기를 제1 모드에서 동작하도록 제어하고, 다음 프레임 이후부터는 상기 상관기를 제2 모드에서 동작하도록 제어한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 실시예에 따른 프레임 시작 추정기의 구성 및 동작을 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레임 시작 추정기의 블록 구성도이고, 도 5는 프리앰블과 OFDM 심볼로 구성된 일반적인 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 프레임 시작 추정기는 도 4에서 나타낸 바와 같이 가변 창 크기와 지연 값을 갖는 상관기(110), 일정 시간 구간 동안 입력 중 최대값의 상대적 위치를 반환하는 최대값 위치 출력기(120), 전체 알고리즘의 제어를 담당하는 제어 블록(140), 최대값이 한 프레임의 샘플수 (Ts) 인 카운터(counter)(150), 그리고 최대값 위치 출력기의 출력을 결합하여 최종 프레임 시작점을 출력하는 최종 결과 출력기(130)로 이루어진다.
그리고 도 5를 참조하면, 무선 통신 시스템에서 프레임은 다운링크 프레임(200)과 업링크 프레임(300)으로 구성된다. OFDM/OFDMA 시스템에서 다운링크 프레임(200)은 단말로 수신되는 프레임이며 업링크 프레임(300)은 단말로부터 송신되는 프레임이다. 다운링크 프레임(200)은 프리앰블(210) 및 OFDM 심볼들(220)로 이루어진다. 그리고 프리앰블(210)은 전술한 바와 같이 순환 프리픽스(CP: cyclic prefix)(211) 및 반복 패턴(212,213,214)을 포함한다. 순환 프리픽스(211)는 CP에 의해 지시되는 창의 크기를 가지며, 각 반복 패턴(212,213,214)은 L에 의해 지시되는 창의 크기를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따라 프레임 시작 추정기는 프레임을 수신하면 프리앰블의 상관(correlation)을 취하여 가장 큰 값의 상관값을 갖는 위치(구간)를 찾음으로써 프레임 시작을 추정한다. 또한 프레임 시작 추정기는 프레임의 시작을 정확히 추정하기 위해 순환 프리픽스를 이용한다. 순환 프리픽스는 도 5에 도시된 바와 같이 프리앰블(210) 또는 OFDM 심볼(220)에 포함되어 있는데 전술한 바와 같이 유효 심볼 구간에서 마지막 부분에서 신호를 순환 프리픽스의 구간 만큼 복사하여 삽입한 것이다. 즉, 프리앰블 또는 심볼에서 순환 프리픽스는 프리앰블 또는 심볼의 마지막 구간과 동일하다. 그에 따라 순환 프리픽스와 그와 동일한 마지막 부분을 상관하여 가장 큰 값의 상관값을 갖는 위치(구간)는 순환 프리픽스의 시작 위치로 추정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 다운링크 프레임에서 프리앰블을 추정함과 동시에 프리앰블의 순환 프리픽스를 추정함으로써 프레임 시작점의 추정에 신뢰를 제공한다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상관기(110)는 2가지 모드로 동작한다. 모드 1은 프레임의 시작을 추정하기 위한 동작 모드이고, 모드 2는 순환 프리픽스의 시작을 추정하기 위한 동작 모드이다. 물론, 본 발명의 실시예에서 모드 1만을 수행함으로써, 프레임 시작 위치를 검출할 수 있다. 그러나 더 정확한 시작 위치를 검출하기 위해, 모드 1의 결과에 따른 프레임 시작 위치로 추정되는 소정의 오차 범위 내에서 모드 2를 수행함으로써, 좀더 정밀한 프레임 시작 위치를 추정할 수 있다.
도 6에 본 발명의 실시예에 따른 상관기의 동작 모드에 따른 출력 결과가 모식적으로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 상관기(110)는 모드 1에서 각 프레임의 시작 위치에서 최대 상관값을 출력하고, 모드 2에서 프리앰플 또는 심볼의 순환 프리픽스의 시작 위치에서 최대 상관값을 출력한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상관기는 모드 1에서 동작시에는 프레임의 시작점에선만 최대 상관값을 발생하고 모드 2에서 동작시에는 매 심볼마다 최대 상관값을 발생한다. 여기에서 모드 1의 최대 상관값은 인접 섹터에 따른 간섭 신호에 의해 민감하여 추정 성능이 떨어진다. 그러나 모드 2의 최대 상관값은 인접 섹터에 따른 간섭 신호도 순환 프리픽스를 갖는 심볼의 구조를 갖기 때문에 인섭 섹터에 따른 간섭 신호에 의해서도 그 추정 성능은 변화가 없다. 본 발명의 실시예는 이 2가지 모드를 결합하여 최종 프레임 시작점을 찾는다.
구체적으로 상관기(110)는 모드 1에서 프리앰블의 반복 패턴간의 상관값을 합산하는데 요구되는 창의 크기를 가지며, 상관을 위한 지연값은 반복 패턴의 주기로 한다. 예컨대, 도 5와 같이 3개의 반복 패턴을 갖는다면 상관기(110)는 모드 1에서 창의 크기를 2L+CP으로 하고 지연값은 L으로 한다. 구체적으로 상관기(110)는 모드 1에서 반복 패턴 212와 반복 패턴 213 간의 상관값과 반복 패턴 213와 반복 패턴 214 간의 상관값을 2L 구간 동안 합산한다. 그리고, 상관기(110)는 각 상관값 을 얻기 위해 반복 패턴을 그 주기 즉, L만큼 지연시킨다. 그에 따라 상관기(110)는 모드 1에서 전체 다운링크 프레임에서 프리앰블 즉, 프레임의 시작을 추정할 수 있다.
그리고 상관기(110)는 모드 2에서 순환 프리픽스의 상관값을 합산하는데 요구되는 창의 크기를 가지며, 상관을 위한 지연값은 프리앰블 또는 심볼에서 순환 프리픽스와 그 동일 부분 간의 구간으로 한다. 예컨대, 도 5에서와 같은 심볼(220)인 경우 상관기(110)는 창의 크기를 CP으로 하고 지연값은 N으로 한다.
구체적으로 상관기(110)는 모드 2에서 순환 프리픽스(211, 221)과 그 동일 부분간의 상관값을 CP 구간 동안 합산한다. 그리고, 상관기(110)는 순환 프리픽스의 상관값을 얻기 위해 순환 프리픽스를 N만큼 지연시킨다. 그에 따라 상관기(110)는 모드 2에서 프리앰블 또는 심볼에서 순환 프리픽스의 시작을 추정할 수 있다.
카운터(150)는 알고리즘 실행 전체 구간 동안 매 샘플마다 1씩 증가하며 카운터 값이 프레임 구간인 TS에 대응한 값에 도달하면 항상 0으로 리셋되도록 구성된다. 카운터(150)는 카운터 값을 알고리즘 제어 블록(140) 및 최대값 위치 출력기(120)에 제공한다. 최대값 위치 출력기(120)는 카운터(150)로부터 카운터값 및 상관기(110)로부터 상관값을 제공받고 프레임 구간에서 상관값이 최대값이 될 때의 카운터값을 제어 블록(140)으로 출력한다. 상기와 같이 구성된 프레임 시작 추정기의 동작을 도 7을 참조하여 설명한다.
알고리즘 제어 블록(140)은 상관기(110)가 각 모드에서 동작하도록 제어한 다. 제어 블록(140)은 처음 프레임 구간에서는 상관기(110)가 모드 1에서 동작하도록 제어한다. 모드 1에서 상관기(110)는 프리앰블의 반복 패턴간을 상관하여 그 상관값을 출력한다. 그리고 최대값 위치 출력기(120)는 도 7에 도시된 바와 같은 상관값이 최대값이 될 때의 카운트값 n0을 제어 블록(140)으로 출력한다. 그에 따라 제어 블록(140)은 최대값 위치 출력기(120)로부터 상관값이 최대값이 될 때의 카운터값 n0을 제공받는다.
이후, 알고리즘 제어 블록(140)은 다음 프레임 구간에서 카운터값이 n0-Te이 되면 카운터값을 0으로 리셋한다. Te는 추정값의 오차 범위를 고려하기 위한 것이다. 상세하게, n0는 프레임 구간에서 상관값이 최대값이 될 때의 카운트값이다. 상관값이 최대가 되는 지점이 프레임의 시작점으로 추정되는데, 이 추정값의 오차 범위를 고려하여 n0는 ±Te의 오차 범위를 갖는다. 이어서 알고리즘 제어 블록(140)은 카운터값이 [0, 2Te] 사이에서 상관기(110)를 모드 2에서 동작하도록 제어한다. 그에 따라 상관기(110)는 n0-Te 지점으로부터 n0+Te 지점까지 모드 2로 동작한다. 모드 2에서 상관기(110)는 순환 프리픽스와 프리앰블 또는 심볼의 동일한 마지막 부분을 상관하여 그 상관값을 출력한다. 그리고 최대값 위치 출력기(120)는 상관값이 최대값이 될 때의 카운트값 n1을 최종 위치 출력기(130)로 출력한다.
이어서, 알고리즘 제어 블록(140)은 다음 순환 프리픽스의 상관값을 구하도 록 다음 심볼에서의 [N+CP, 2Te+N+CP] 구간에서 상관기(110)를 모드 2로 동작시킨다. 그에 따라 최대값 위치 출력기(120)는 상관값이 최대값이 될 때의 카운트값 n2를 최종 위치 출력기(130)로 출력한다. 또, 알고리즘 제어 블록(140)은 그 다음 심볼에서의 [2*(N+CP), 2Te+2*(N+CP)] 구간에서 상관기(110)를 모드 2로 동작시킴으로써 최대값 위치 출력기(120)가 상관값이 최대값이 될 때의 카운트값 n3를 최종 위치 출력기(130)로 출력하도록 한다. 이와 같은 방식으로 알고리즘 제어 블록(140)은 (M-1)개의 심볼까지 순환 프리픽스의 시작 위치를 추정한다.
그리고 최종 위치 출력기(130)는 최대값 위치 출력기(120)로부터 출력된 추정 프리픽스 시작 위치들을 다음 수학식 2에 따라 결합하여 최종 프레임의 시작점을 추정한다.
Figure 112004056033836-PAT00002
상기 수학식 2에서, M은 순환 프리픽스 시작 위치의 개수이다. 그리고, CP는 순환 프리픽스의 구간이고, N은 프리앰블 또는 심볼의 전체 구간에서 순환 프리픽스의 구간을 뺀 구간이며, N+CP는 프리앰블 또는 심볼의 전체 구간이다. 또 nm은 각 추정된 프리픽스의 시작 위치를 나타낸다.
최종적으로 추정한 값에서 카운터값을 0으로 리셋하면 카운터값 0이 프레임 의 시작점이 되도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 시작 추정 방법을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 프레임 시작 추정기는 프레임을 수신하면 단계 310에서 프레임 시작을 추정하기 위한 처음 프레임인지를 판단한다. 수신 프레임이 프레임 시작을 추정하기 위한 처음 프레임이면 프레임 시작 추정기는 단계 320으로 진행하여 프레임의 시작 위치를 추정한다. 전술한 바와 같이, 프레임의 시작 위치는 프리앰블의 상관(correlation)을 취하여 가장 큰 값의 상관값을 갖는 위치(구간)를 찾음으로써 추정된다.
이어서 프레임 시작 추정기는 단계 330으로 진행하여 다음 프레임이 수신되는 지를 판단한다. 다음 프레임이 수신되었으면 단계 340으로 진행하여 추정된 프레임 시작 부근에서 순환 프리픽스의 시작 위치를 추정한다. 즉, 프레임 시작 추정기는 순환 프리픽스와 프리앰블 또는 심볼의 동일한 마지막 부분을 상관하여 그 상관값을 출력하고 상관값이 최대값이 될 때의 위치를 순환 프리픽스의 시작 위치로 추정한다. 그리고 프레임 시작 추정기는 단계 370으로 진행하여 추정한 순환 프리픽스의 시작 위치의 개수가 소정 개수인가를 판단한다. 순환 프리픽스의 시작 위치는 다수의 순환 프리픽스 시작 위치들로부터 평균적으로 구해질 수 있다. 그리고 통신 시스템은 프레임의 시작점을 추정하기에 충분한 프레임을 송신하기 때문에, 프레임 시작 추정기는 미리 정해진 심볼 개수에 대해 순환 프리픽스의 시작 위치를 추정한다.
도 8을 참조하면, 프레임 시작 추정기는 추정한 순환 프리픽스의 시작 위치 의 개수가 소정 개수가 되면 단계 380에서 추정 프리픽스 시작 위치들을 상기 수학식 2에 따라 결합하여 최종 프레임의 시작점을 추정한다.
상기 단계 320에서와 같이 모드 1만을 수행함으로써, 프레임 시작 위치를 검출할 수 있다. 그러나 더 정확한 시작 위치를 검출하기 위해, 모드 1의 결과에 따른 프레임 시작 위치로 추정되는 소정의 오차 범위 내에서 단계 340에서와 같은 모드 2를 수행함으로써, 좀더 정밀한 프레임 시작 위치를 추정할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 802.16 규격의 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 방식을 예로 보였으나, 본 발명은 반복되는 프리앰블 패턴을 활용하여 비동기 방식(delay and correlation)으로 프레임 동기를 구현하는 타 시스템에 적용이 가능하다. 예컨대, 본 발명은 반복되는 프리앰블 패턴을 갖는 일반적인 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템에 적용이 가능하다.
따라서, 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 프레임 동기를 위해 가변 창 크기와 지연값을 갖는 상관기를 이용하여 그 결과를 적절히 결합함으로써 다중 섹터 환경과 같은 간섭이 심한 경우에도 상당한 정확도를 가지고 프레임의 시작점을 추정할 수 있다.

Claims (20)

  1. 통신 시스템에서 프레임의 시작을 추정하는 장치에 있어서,
    가변 창 크기와 가변 지연 값을 가짐으로써 프레임 시작의 추정을 위한 상관값을 출력하는 제1 모드 및 순환 프리픽스 시작의 추정을 위한 상관값을 출력하는 제2 모드중 적어도 하나의 모드에서 동작하는 상관기와,
    상기 상관기가 제1 모드 및 제2 모드중 어느 하나의 모드에서 동작하도록 제어하는 제어 블록과,
    상기 상관기로부터의 상관값을 입력받고 일정 시간 구간 동안의 입력값중 최대값의 상대적 위치를 출력하는 최대값 위치 출력기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임의 매 샘플마다 1씩 증가하며 하나의 프레임 구간의 샘플의 개수를 최대 카운터값으로서 갖는 카운터와,
    상기 최대값 위치 출력기의 출력을 결합하여 최종 프레임 시작점을 출력하는 최종 결과 출력기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 블록은 프레임 시작을 추정하기 위한 처음 프레임을 수신하면 처음 프레임 구간 동안 상기 상관기를 제1 모드에서 동작하도록 제어하고, 다음 프레임 이후부터는 상기 상관기를 제2 모드에서 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 최대값 위치 출력기는 상기 카운터로부터의 카운트값을 입력받고 일정 시간 구간 동안 상기 상관기로부터의 상관값중 최대값에서의 카운트값을 상기 제어 블록에 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 통신 시스템에서 프레임의 시작을 추정하는 방법에 있어서,
    상기 프레임 시작을 추정하기 위한 처음 프레임을 수신하면 처음 프레임 구간 동안 프레임 시작의 추정을 위한 상관값을 출력하는 단계와,
    다음 프레임 이후부터 순환 프리픽스 시작의 추정을 위한 상관값을 출력하는 단계와,
    일정 시간 구간 동안의 상기 상관값중 최대값의 상대적 위치를 출력하는 단계와,
    상기 상대적 위치들로부터 프레임의 시작을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    프레임의 매 샘플마다 1씩 증가하는 카운터값을 출력하는 단계와,
    상기 카운터값을 상기 상대적 위치로서 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 통신 시스템에서 프레임의 시작을 추정하는 장치에 있어서,
    가변 창 크기와 가변 지연 값을 갖는 상관기와,
    상기 상관기로부터의 상관값을 입력받고 일정 시간 구간 동안의 입력값중 최대값의 상대적 위치를 계산하여 프레임 시작을 추정하는 최대값 위치 출력기 및
    상기 상관기의 가변 창 크기 및 가변 지연 값을 제공하기 위한 모드 제어 신호를 출력하고, 상기 최대값 위치 출력기를 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 상관기는 상기 모드 제어 신호에 따라 각 프레임의 시작 위치에서 최대 상관값을 갖도록 하는 가변 창 크기 값(2L+CP) 및 가변 지연 값(L)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 상관기는 상기 모드 제어 신호에 따라 프리앰블 또는 심볼의 순환 프리픽스(CP) 의 시작 위치에서 최대 상관값을 갖도록 하는 가변 창 크기(CP) 및 가변 지연값(N)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 상관기는 상기 모드 제어 신호에 따라 각 프레임의 시작 위치에서 최대 상관값을 갖도록 하는 가변 창 크기 값(2L+CP) 및 가변 지연 값(L)을 갖는 제 1모드를 실행하고, 상기 상관기는 상기 모드 제어 신호에 따라 프리앰블 또는 심볼의 순환 프리픽스(CP) 의 시작 위치에서 최대 상관값을 갖도록 하는 가변 창 크기(CP) 및 가변 지연값(N)을 갖는 제 2 모드를 실행하되,
    상기 제2 모드는 적어도 1프레임 이상 제 1모드가 수행된 이후에 실행되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제1 모드 수행에 의한 최대값이 될 때의 카운트 값(n0)을 제공받아, 다음 프레임에서의 카운트 값이 주어진 오차 범위내에 들어올 때 상기 제2 모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제2 모드 수행에 의한 최대값이 될 때의 카운트 값(n1)을 제공받아 다음 프레임에서의 카운트 값이 주어진 오차 범위내에 들어올 때 상기 제2 모드를 수행하도록 반복해서 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 최대값 위치 출력기는 (m-1)개의 심볼까지 아래 수학식을 계산하여 프레임 시작 위치(nf)를 추정하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112004056033836-PAT00003
    여기에서, M은 순환 프리픽스 시작 위치의 개수이고, CP는 순환 프리픽스의 구간이며, N은 프리앰블 또는 심볼의 전체 구간에서 순환 프리픽스의 구간을 뺀 구간이고, N+CP는 프리앰블 또는 심볼의 전체 구간이며 nm은 각 추정된 프리픽스의 시작 위치이다.
  14. 통신 시스템에서 프레임의 시작을 추정하는 방법에 있어서,
    가변 창 크기와 가변 지연 값을 갖는 상관기를 동작시켜, 프레임의 일정 구간동안 상관값을 계산하여 출력하는 단계
    상기 상관값 중 최대값의 위치를 계산하여 프레임 시작 위치를 추정하는 단계 및
    상기 상관기의 가변 창 크기 및 가변 지연 값을 제공하기 위한 모드 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 상관기는 상기 모드 제어 신호에 따라 각 프레임의 시작 위치에서 최대 상관값을 갖도록 하는 가변 창 크기 값(2L+CP) 및 가변 지연 값(L)을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 상관기는 상기 모드 제어 신호에 따라 프리앰블 또는 심볼의 순환 프리픽스(CP) 의 시작 위치에서 최대 상관값을 갖도록 하는 가변 창 크기(CP) 및 가변 지연값(N)을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 상관기는 상기 모드 제어 신호에 따라 각 프레임의 시작 위치에서 최대 상관값을 갖도록 하는 가변 창 크기 값(2L+CP) 및 가변 지연 값(L)을 갖는 제 1모드를 실행하고, 상기 상관기는 상기 모드 제어 신호에 따라 프리앰블 또는 심볼의 순환 프리픽스(CP) 의 시작 위치에서 최대 상관값을 갖도록 하 는 가변 창 크기(CP) 및 가변 지연값(N)을 갖는 제 2 모드를 실행하되,
    상기 제2 모드는 적어도 1프레임 이상 제 1모드가 수행된 이후에 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제 1 모드 수행에 의한 최대값이 될 때의 카운트 값(n0)을 제공받아, 다음 프레임에서의 카운트 값이 주어진 오차 범위내에 들어올 때 상기 제2 모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제 2 모드 수행에 의한 최대값이 될 때의 카운트 값(n1)을 제공받아 다음 프레임에서의 카운트 값이 주어진 오차 범위내에 들어올 때 상기 제 2모드를 수행하도록 반복해서 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 최대값 위치 출력단계는 (m-1) 심볼까지 아래 수학식을 계산하여 프레임 시작 위치(nf)를 추정하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112004056033836-PAT00004
    여기서, M은 순환 프리픽스 시작 위치의 개수이고, CP는 순환 프리픽스의 구 간이며, N은 프리앰블 또는 심볼의 전체 구간에서 순환 프리픽스의 구간을 뺀 구간이고, N+CP는 프리앰블 또는 심볼의 전체 구간이며 nm은 각 추정된 프리픽스의 시작 위치이다.
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