KR20060126798A

KR20060126798A - 무선 통신망에서의 주파수 취득 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20060126798A
Application number: KR1020067017390A
Authority: KR
Inventors: 알록 케이. 굽타; 퓨연 링
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-12-08
Also published as: KR100886817B1; WO2005074222A1; CN1998210A; EP1712052A1

Abstract

개시된 실시예들은 무선 통신망에서의 초기 주파수 취득을 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 한 형태에서, 초기 주파수 취득 방법은 송신기로부터 입력 샘플 스트림을 수신하고, 수신된 입력 샘플들을 기초로 송신기 및 수신기에 관련된 주파수 오프셋에 대한 추정치를 결정하며, 주파수 오프셋을 보상하여 초기 주파수 취득을 달성하는 동작들을 포함한다.

Description

무선 통신망에서의 주파수 취득 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR FREQUENCY ACQUISITION IN A WIRELESS COMMUNICATION NETWORK}

본 출원은 "가변 이득 VCXO에 대한 OFDM 수신기의 초기 주파수 취득을 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 2004년 1월 28일자 제출된 미국 예비출원 60/539,941호의 이익을 청구한다.

본 출원은 "TDM 파일럿의 검출로부터 프레임 동기 및 초기 OFDM 심벌 타이밍을 취득하기 위한 프로시저"라는 명칭으로 2004년 1월 28일자 제출된 미국 예비출원 60/540,089호에 대한 우선권을 청구한다. 상술한 출원들의 전체는 본원에 참조로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초기 주파수 취득 및 동기화에 관한 것이다.

고용량이며 신뢰성 있는 통신 시스템에 대한 요구가 증가하고 있다. 오늘날, 데이터 트래픽은 주로 휴대 전화뿐 아니라 데스크탑 또는 휴대형 컴퓨터로부터 발생한다. 시간이 지나고 기술이 발전함에 따라, 다른 통신 장치들로부터의 요구가 증가할 것을 예측할 수 있으며, 일부는 아직 개발되지 않았다. 예를 들어, 가전과 같이 현재 통신 장치로 여겨지지 않는 장치들이나 다른 가전 기기는 상당량의 전송 데이터를 생성하게 될 것이다. 더욱이, 휴대 전화나 개인 휴대 단말(PDA)과 같은 오늘날의 장치들이 무엇보다도 널리 보급될 뿐 아니라 전례 없는 대역폭을 요구하여 크고 복잡한 상호 작용 및 멀티미디어 애플리케이션을 지원할 것이다.

데이터 트래픽은 유선으로 전송될 수 있지만, 무선 통신에 대한 요구가 일반적이며 계속해서 급증할 것이다. 우리 사회의 점점 증가하는 이동성은 이와 관련된 기술이 휴대용일 것도 요구한다. 따라서 오늘날 많은 사람이 음성 및 데이터 전송(예를 들어, 모바일 웹, 이메일, 인스턴트 메시징...)을 위해 휴대 전화 및 PDA를 이용한다. 추가로, 사람 수의 증가는 무선 가정 및 사무용 네트워크를 구성하고 또한 무선 핫스팟(hotspot)을 요구하여 학교, 커피숍, 공항 및 다른 공공 장소에서 인터넷 접속을 가능하게 하고 있다. 또 추가로, 자동차, 보트, 비행기, 기차 등과 같은 수송 차량에서 컴퓨터와 통신 기술의 통합으로의 대규모 이동이 계속되고 있다. 본질적으로, 컴퓨팅 및 통신 기술이 계속해서 점점 더 유비쿼터스화 됨에 따라, 무선 부문, 특히 사실상 흔히 가장 실용적이고 편리한 통신 매체의 요구가 계속해서 늘어날 것이다.

일반적으로, 무선 통신 프로세스는 송신기 및 수신기를 포함한다. 송신기는 반송파 신호로 데이터를 변조한 뒤 그 반송파 신호를 전송 매체(예를 들어, 무선 주파수)를 통해 전송한다. 수신기는 전송 매체를 통한 반송파 신호의 수신을 담당한다. 특히, 수신기에는 수신 신호를 동기화하여 신호의 시작, 신호에 포함된 정보 및 신호가 메시지를 포함하는지 여부를 결정하는 작업이 부과된다. 그러나 동기화는 잡음, 간섭 및 다른 요소들에 의해 복잡해진다. 이러한 장애에도 불구하 고, 수신기는 여전히 신호를 검출 또는 식별하고 컨텐츠를 해석하여 통신을 가능하게 해야 한다.

통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등 다양한 통신 서비스를 제공하도록 넓게 전개된다. 이들 시스템은 유효한 시스템 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자에게 동시에 통신을 지원할 수 있는 시간, 주파수 및/또는 코드 분할 다중 접속 시스템일 수 있다. 이러한 다중 접속 시스템들의 예는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템, 다중 반송파 CDMA(MC-CDMA), 광대역 CDMA(W-CDMA), 고속 다운링크 패킷 접속(HSDPA), 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템, 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템을 포함한다.

고속으로 상업적 승인을 얻는 변조 방식들 중 하나는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)에 기반한다. OFDM은 고속 데이터 스트림이 다수의 저속 스트림으로 분할되어 특정 주파수 또는 톤으로 간격을 둔 다수의 부반송파를 통해 동시에 전송되는 병렬 전송 통신 방식이다. 주파수들의 정확한 간격은 톤들 간의 직교성을 제공한다. 직교 주파수들은 통신 신호들 간의 크로스토크 또는 간섭을 최소화하거나 제거한다. 고속 전송률 및 간섭에 대한 저항성 외에도, 주파수가 상호 간섭 없이 중첩될 수 있을 때 높은 스펙트럼 효율이 얻어질 수 있다.

그러나 OFDM 시스템은 수신기 동기 에러에 민감할 수 있다. 이는 시스템 성능 열화를 야기할 수 있다. 특히, 시스템은 부반송파들, 이에 따라 네트워크 사용자들 간의 직교성을 상실할 수 있다. 직교성을 유지하기 위해, 송신기 및 수신기는 동기화될 수 있다. 요컨대, 수신기 동기화는 성공적인 OFDM 통신에 탁월하다.

따라서 OFDM/OFDMA 시스템에 대한 신속하고 신뢰성 있는 초기 주파수 취득 및 동기화의 신규 시스템 및 방법이 필요하다.

본 발명의 상기 및 다른 형태들은 다음의 상세한 설명 및 하기에 간략히 설명하는 첨부 도면들로부터 명백해질 것이다.

도 1은 개략(coarse) 프레임 검출 시스템의 블록도이다.

도 2a는 이상적 단일 경로 환경에서의 상관 곡선 그래프이다.

도 2b는 실제 다중 경로 환경에서의 상관 곡선 그래프이다.

도 3은 확정 컴포넌트에 관한 실시예의 블록도이다.

도 4는 후미 컴포넌트에 관한 실시예의 블록도이다.

도 5는 지연 상관기 컴포넌트에 관한 실시예의 블록도이다.

도 6은 미세 프레임 검출 시스템에 관한 실시예의 블록도이다.

도 7은 초기 개략 프레임 검출 방법의 흐름도이다.

도 8은 선단 검출 방법의 흐름도이다.

도 9는 선단 확정 및 평탄 영역 검출 방법의 흐름도이다.

도 10a는 선단 확정 및 평탄 영역 검출 방법의 흐름도이다.

도 10b는 선단 확정 및 평탄 영역 검출 방법의 흐름도이다.

도 11은 후미 검출 방법의 흐름도이다.

도 12는 프레임 동기화 방법의 흐름도이다.

도 13은 개시된 실시예들을 구현하기에 적당한 동작 환경의 개략적 블록도이다.

도 14는 OFDM 시스템에 사용하기 위한 수퍼 프레임 구조의 실시예에 관한 도면이다.

도 15a는 TDM 파일럿-1의 실시예에 관한 도면이다.

도 15b는 TDM 파일럿-2의 실시예에 관한 도면이다.

도 16은 액세스 포인트에서 TX 데이터 및 파일럿 프로세서의 실시예에 관한 블록도이다.

도 17은 액세스 포인트에서 OFDM 변조기의 실시예에 관한 블록도이다.

도 18a는 TDM 파일럿-1의 시간 영역 표현에 관한 도면이다.

도 18b는 TDM 파일럿-2의 시간 영역 표현에 관한 도면이다.

도 19는 액세스 단말에서 동기화 및 채널 추정 유닛의 실시예에 관한 블록도이다.

도 20은 주파수 고정 루프(FLL)의 블록도이다.

개시된 실시예들은 첨부 도면을 참조로 설명되며, 전체에 걸쳐 동일하거나 대응하는 엘리먼트들에는 동일한 부호로 표시한다. 그러나 도면 및 이에 대한 상세한 설명은 발명을 개시된 특정 실시예들에 한정하는 것이 아님을 이해해야 한다. 그보다, 개시된 실시예들은 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물 및 대안을 커버하는 것이다.

본 출원에 사용된 것과 같이, "컴포넌트" 및 "시스템"이란 용어들은 컴퓨터 관련 엔티티, 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어 조합, 소프트웨어 또는 실행중인 소프트웨어를 말하는 것이다. 예를 들어, 컴포넌트는 이에 한정되는 것은 아니지만 프로세서상에서 실행하는 프로세스, 프로세서, 객체, 엑스큐터블, 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터(예를 들어, 데스크탑, 휴대형, 미니, 팜...)일 수 있다. 예로서, 컴퓨터 장치상에서 실행하는 애플리케이션과 장치 자체 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있으며, 하나의 컴포넌트가 하나의 컴퓨터상에 집중될 수도 있고, 그리고/또는 2개 이상의 컴퓨터 사이에 분산될 수도 있다.

더욱이, 개시된 실시예들의 형태는 개시된 방법들을 구현하도록 컴퓨터를 제어하는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합을 제시하는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 이용한 제조 방법, 장치 또는 물품으로서 구현될 수 있다. 여기서 사용된 "제조 물품"(또는 대안으로 "컴퓨터 프로그램 제품")이란 용어는 임의의 컴퓨터 판독 가능 장치, 캐리어 또는 매체로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 것이다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체는 이에 한정 되는 것은 아니지만 자기 기억 장치(예를 들어, 하드디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립...), 광 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD)...), 스마트 카드 및 플래시 메모리 장치(예를 들어, 카드, 스틱)를 포함할 수 있다. 추가로, 전자 메일 송수신 또는 인터넷이나 근거리 통신망(LAN) 등의 네트워크 접속에 사용되는 것과 같은 컴퓨터 판독 가능 전자 데이터의 운반에 반송파가 사용될 수 있는 것으로 인식해야 한다. 물론, 당업자들은 개시된 실시예들의 범위 또는 진의를 벗어나지 않으면서 이 구성에 대해 많은 변형이 이루어질 수 있는 것으로 인식할 것이다.

개시된 실시예들 및 대응하는 개시는 가입자국에 관련하여 설명된다. 가입자국은 시스템, 가입자 유닛, 이동국, 모바일, 원격국, 액세스 포인트, 원격 단말, 액세스 단말, 사용자 단말, 사용자 에이전트 또는 사용자 기기라 할 수도 있다. 가입자국은 셀룰러폰, 무선 전화기, 세션 초기화 프로토콜(SIP) 전화, 무선 로컬 루프(WLL) 스테이션, 개인 휴대 단말(PDA), 무선 접속 능력을 가진 핸드헬드 장치, 또는 무선 모뎀에 접속된 다른 처리 장치일 수도 있다.

처음에, 도 1과 관련하여 프레임 검출 시스템(100)이 설명된다. 보다 구체적으로, 시스템(100)은 OFDM 전송의 동기화에 관련된 수신기 측 서브 시스템이다. 동기화는 일반적으로 프레임 및 심벌 타이밍을 얻기 위해 수신기에 의해 수행되는 프로세스를 말한다. 이어지는 섹션에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 프레임 검출은 프레임 또는 수퍼 프레임의 시작에 전송되는 파일럿 또는 트레이닝 심벌의 식별을 기초로 한다. 일 실시예에서, 파일럿 심벌들은 시분할 다중화(TDM) 파일럿 이다. 특히, 제 1 파일럿 심벌은 특히 프레임 및 OFDM 심벌 경계의 개략적 추정에 이용될 수 있으며, 제 2 파일럿 심벌은 이러한 추정의 개선에 이용될 수 있다. 시스템(100)은 다른 트레이닝 심벌들의 검출에 관련하여 이용될 수 있지만 주로 프레임 검출을 위한 제 1 파일럿의 검출에 관련된다. 시스템은 지연 상관기 컴포넌트(110), 선단 검출 컴포넌트(120), 확정 컴포넌트(130) 및 후미 컴포넌트(140)를 포함한다.

지연 상관기 컴포넌트(110)는 액세스 단말 수신기(도시 생략)로부터 디지털 입력 신호 스트림을 수신한다. 지연 상관기 컴포넌트(110)는 입력 신호들을 처리하여 검출 메트릭 또는 이와 관련된 상관 출력(S_n)을 산출한다. 검출 메트릭 또는 상관 출력은 하나의 파일럿 시퀀스와 관련된 에너지를 나타낸다. 입력 신호 스트림으로부터 검출 메트릭을 생성하는 연산 메커니즘은 하기에 상세히 제시될 것이다. 검출 메트릭은 추후의 처리를 위해 선단 컴포넌트(120), 확정 컴포넌트(130) 및 후미 컴포넌트(140)에 제공된다.

간단히 도 2a 및 2b와 관련하여, 간결성을 위해 그리고 인지된 문제점들 중 하나의 인식을 용이하게 하고 극복하기 위해 2개의 예시적인 파일럿 상관도가 설명된다. 상관도 또는 곡선은 시간에 따른 검출 메트릭의 크기로 취득된 상관기 출력을 나타낸다. 도 2a는 잡음이 없는 단일 경로 채널의 상관기 출력을 나타낸다. 상관기 출력은 명확하게 선단, 평탄부 및 그 뒤의 후미를 갖는다. 도 2b는 잡음이 있는 다중 경로 채널의 예시적인 상관 곡선을 나타낸다. 파일럿이 있는 것으로 관 측될 수 있지만, 이는 채널 잡음 및 다중 경로 지연에 의해 불명료해진다. 종래에는, 파일럿 심벌을 검출하는데 단일 임계값이 사용된다. 특히, 상관값이 설정된 또는 미리 결정된 임계값보다 클 때 임계값이 사용되어 심벌의 시작을 결정한다. 도 2a의 이상적인 경우, 임계값은 평탄한 영역값에 가깝게 설정되고, 그 값을 지날 때 심벌이 검출된다. 그 후, 카운트가 초기화되어 후미를 결정한다. 대안으로, 곡선 값들이 임계값 아래로 내려갈 때 간단히 후미가 검출될 수 있었다. 공교롭게도, 이러한 종래의 방법 및 기술은 실제 다중 경로 환경에서는 효과적이지 않다. 도 2b로부터 알 수 있듯이, 다중 경로는 상관값들을 확산시킬 수 있고 잡음은 선단을 더 모호하게 할 수 있으므로 상관값들로부터 선단이 쉽게 결정될 수 없다. 이는 상당수의 오탐지를 일으킬 수 있다. 더욱이, 신호의 확산은 후미를 검출하기 위한 샘플 카운팅에 전도성이 없으며 값이 임계값 아래로 떨어질 때 잡음이 후미의 검출을 방해하게 된다. 본원에 개시된 기술들은 실제 다중 경로 환경에서 파일럿 및 프레임 검출의 확고한 시스템 및 방법을 제공한다.

도 1로 돌아가면, 상관 곡선의 잠재적 선단을 검출하기 위해 선단 컴포넌트(120)가 이용될 수 있다. 선단 컴포넌트(120)는 지연 상관기 컴포넌트(120)로부터 일련의 검출 메트릭 값들(S_n)을 수신한다. 수신시 상기 값은 고정된 또는 프로그래밍 가능한 임계값(T)과 비교된다. 특히, S_n>=T인지 여부에 관한 판단이 이루어진다. 맞다면, 카운트 또는 카운터(예를 들어, 실행 카운트)가 증분된다. 혹은, S_n<T라면, 카운터는 0으로 설정될 수 있다. 이로써 카운터는 임계값 이상인 연속한 상관 출력값들의 수를 저장한다. 선단 컴포넌트(120)는 이 카운터를 모니터링하여 미리 결정된 또는 프로그래밍된 개수의 샘플이 확실히 분석되게 한다. 실시예에 따르면, 이는 실행 카운트 = 64일 때에 대응될 수 있다. 그러나 이 값은 특정 환경에서 특별한 시스템에서의 검출을 최적화하도록 변경될 수 있는 것으로 인식해야 한다. 이 기술은 긴 시간 동안 샘플들이 계속해서 임계값 이상을 유지해야 하기 때문에 초기 잡음 또는 확산 결과로서 선단이 잘못 검출될 가능성을 작게 한다는 점에서 유리하다. 조건(들)이 충족되면, 선단 컴포넌트는 잠재적 선단의 검출을 선언할 수 있다. 이어서, 확정 컴포넌트(130)에 신호가 제공되어 이것을 지시할 수 있다.

명칭이 제시하는 바와 같이, 확정 컴포넌트(130)는 선단이 확실히 선단 컴포넌트(120)에 의해 검출되었음을 확정하도록 동작할 수 있다. 선단에 이어, 긴 평탄 기간이 예상된다. 그러므로 평탄부가 검출된다면, 이는 파일럿 심벌의 선단이 선단 컴포넌트(120)에 의해 검출되었다는 확신을 높인다. 그렇지 않다면, 새로운 선단이 검출될 필요가 있을 것이다. 선단 컴포넌트(120)로부터의 신호 수신시, 확정 컴포넌트(130)는 추가 검출 메트릭 값(S_n)의 수신 및 분석을 시작할 수 있다.

도 3으로 돌아가면, 명확한 이해를 돕기 위해 확정 컴포넌트(130)의 예시적인 일 실시예의 블록도가 나타난다. 확정 컴포넌트(130)는 프로세서(310), 임계값(320), 간격 카운트(330), 히트 카운트(340), 실행 카운트(350) 및 주파수 누산기(360)를 포함하거나 이와 관련될 수 있다. 프로세서(310)는 임계값(320), 간격 카 운트(330), 히트 카운트(340), 실행 카운트(350) 및 주파수 누산기(360)와 통신하도록 연결된다. 더욱이, 프로세서(310)는 선단 컴포넌트(120)(도 1) 및 후미 컴포넌트(140)(도 1)와 상호 작용(예를 들어, 신호 수신 및 송신)할 뿐 아니라 상관값(S_n)을 수신 및/또는 구하도록 동작할 수 있다. 임계값(320)은 선단 컴포넌트(120)(도 1)에 의해 이용된 것과 동일한 임계값일 수 있다. 더욱이, 임계값은 내장된 값으로서 확정 컴포넌트(130)의 일부로 도시되는 한편, 예컨대 임계값(320)은 컴포넌트 외부에서 수신 및/또는 구해질 수 있어, 무엇보다도 이러한 값의 프로그래밍을 용이하게 할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 요컨대, 간격 카운트(330)는 주파수 고정 루프를 업데이트하여 주파수 누적기(360)에 의해 주파수 오프셋을 결정하는 시기를 결정하고 후미를 검출하는데 사용될 수 있다. 히트 카운트(340)는 심벌 평탄 영역을 검출하는데 이용될 수 있고, 실행 카운트(350)는 후미를 식별하는데 사용된다.

상관값의 초기 처리 전에,프로세서(310)는 각 카운트(330, 340, 350) 및 주파수 누적기(360)를 예를 들어 0으로 초기화할 수 있다. 이어서 프로세서(310)는 상관 출력(S_n) 및 임계값(420)을 수신 또는 구할 수 있다. 그 다음, 새로운 샘플이 구해졌음을 표시하기 위해 간격 카운트(430)가 증분될 수 있다. 새로운 상관 샘플이 구해질 때마다 간격 카운트(430)가 증분될 수 있다. 프로세서(310)는 그 후 상관값과 임계값(320)을 비교할 수 있다. S_n이 임계값보다 크거나 같다면, 히트 카운트가 증분될 수 있다. 실행 카운트와 같이, S_n이 임계값(320)보다 작다면 증분될 수 있고, 그렇지 않으면 0으로 설정된다. 선단과 마찬가지로, 실행 카운트는 임계값 이하의 연속한 샘플들의 수를 지시할 수 있다. 카운트 값들은 분석되어, 무엇보다도 선단이 검출되었는지, 오탐지가 있었는지, 또는 선단이 획득되지 못했는지(예를 들어, 늦게 획득되었는지)를 판단할 수 있다.

일 실시예에서, 확정 컴포넌트(130)는 실행 카운트 및 히트 카운트를 조사함으로써 선단 컴포넌트(120)가 잘못된 선단을 검출했다고 판단할 수 있다. 확정 컴포넌트는 값들이 임계값보다 크거나 같은 상관 곡선의 평탄한 영역을 검출해야 하기 때문에, 히트 카운트가 충분히 낮고 실행 카운트가 설정값보다 크거나 히트 카운트 및 실행 카운트가 실질적으로 동일하다면, 잡음이 선단의 부정확한 검출을 야기할 수 있다고 판단될 수 있다. 특히, 수신된 상관값들은 예상되는 것과 일치하지 않는다는 점이 주목될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 실행 카운트가 128보다 크거나 같고 히트 카운트가 400보다 작을 때 잘못된 선단이 검출될 수 있는 것으로 판단한다.

실행 카운트 및 히트 카운트의 값들을 다시 비교함으로써, 선단이 획득되지 않았거나 그렇지 않고 적절한 타이밍 동안 너무 늦게 검출되었다는 판단이 확정 컴포넌트(130)에 의해 이루어질 수 있다. 특히, 히트 카운트 및 실행 카운트가 충분히 크다면, 이러한 판단이 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 이는 실행 카운트가 786보다 크거나 같고 히트 카운트가 400보다 크거나 같을 때 결정될 수 있다. 물론, 그리고 본원에 제공되는 모든 지정값들에 관해, 그 값들은 특정 프레임구조 및/또는 환경에 대해 최적화 또는 조정될 수 있다.

확정 컴포넌트(130)는 평탄한 영역을 분석하여 적절한 선단이 검출되었는지 여부를 결정하는 동안 곡선의 후미 검출을 시작할 수 있다. 후미가 검출된다면, 확정 컴포넌트는 성공적으로 종료될 수 있다. 후미를 검출하기 위해, 간격 카운트 및 실행 카운트가 이용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 간격 카운트는 수신 및 상관된 입력 샘플들의 수를 포함한다. 평탄한 영역의 길이는 특정 카운트 내에 있는 것으로 알려져 있다. 그러므로 잠재적 선단을 검출하고 적절한 수의 평탄 영역 샘플을 수신한 후 어떤 후미의 흔적이 있다면, 확정 컴포넌트는 후미의 검출을 선언할 수 있다. 후미의 흔적은 실행 카운트에 의해 제공될 수 있으며, 실행 카운트는 상관값이 임계값 이하인 연속한 회수를 카운트한다. 일 실시예에서, 확정 컴포넌트(130)는 간격 카운트가 34*128(4352)보다 크거나 같고 실행 카운트가 0보다 클 때 후미의 검출을 선언할 수 있다.

확정 컴포넌트가 상기 3가지 조건 중 어떤 하나의 검출에 실패한다면, 상관값들의 수신 및 카운터들의 업데이트를 간단히 계속할 수 있다. 조건들 중 하나가 검출되면, 프로세서는 카운터들에 관한 하나 이상의 추가 체크를 제공하여 조건들 중 하나가 실제 발생했다는 확신을 높일 수 있다. 특히, 프로세서(310)는 선단 검출 후 관측될 것으로 예상되는 것으로서 평탄한 영역에서의 최소 히트 수를 강조할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 히트 카운트가 2000과 같은 설정값보다 큰지 여부를 검사할 수 있다. 본원에 개시된 프레임 구조의 일 실시예에 따르면, 평탄 영역에서 예상되는 히트 수는 4,000 이상인 34*128이어야 한다. 그러나 잡음이 실제 결과를 경감시키게 되므로 게이팅 값은 4,000보다 다소 작게 설정될 수 있다. 추 가 조건이 충족되면, 확정 컴포넌트(130)는 후미 컴포넌트에 신호를 제공하고 교대로 선단 컴포넌트에 신호를 제공하여 새로운 선단의 위치를 정할 수 있다.

확정 컴포넌트(130) 또한 시간 인스턴스의 저장 및 주파수 업데이트 등의 추가 기능성을 제공할 수 있는 것으로 인식되어야 한다. 도 1의 객체 프레임 검출 시스템(100)은 프레임 및 심벌 경계의 개략 검출을 제공하고 있다. 이에 따라, 보다 정확한 동기를 얻기 위해서는 나중에 어떤 미세 조정이 수행될 필요가 있을 것이다. 따라서 미세 타이밍 시스템 및/또는 방법에 나중에 사용하기 위해 적어도 하나의 시간 기준이 저장되어야 한다. 일 실시예에 따르면, 매번 실행 카운트는 0과 같다. 시간 인스턴스는 후미 검출 직전 시간 또는 상관 곡선 평탄 영역에 대한 최종 시간의 추정치로서 저장될 수 있다. 더욱이, 적절한 동기화는 적절한 주파수의 고정을 필요로 한다. 그러므로 프로세서(310)는 입력이 주기적일 때와 같이 특정 시간에 주파수 누적기(360)를 이용하여 주파수 고정 루프를 업데이트할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 주파수 고정 루프는 예를 들어 간격 카운트에 의해 추적되는 128개의 입력 샘플마다 업데이트될 수 있다.

도 1로 돌아가면, 후미를 검출하기 위해 확정 컴포넌트(130)에 의해 검출되지 않는다면 후미 컴포넌트(140)가 이용될 수 있다. 요컨대, 후미 컴포넌트(140)는 후미를 검출하거나 단순히 타임아웃되어 다른 선단이 선단 컴포넌트(120)에 의해 검출될 수 있도록 동작할 수 있다.

도 4로 돌아가면, 후미 컴포넌트(140)의 실시예가 도시된다. 후미 컴포넌트(140)는 프로세서(410), 임계값(420), 간격 카운트(430) 및 실행 카운트(440)를 포 함하거나 이와 관련될 수 있다. 다른 검출 컴포넌트들과 마찬가지로, 후미 컴포넌트(140)는 지연 상관기 컴포넌트(110)로부터 다수의 상관값을 수신하고 적절한 카운트를 증분하여 제 1 TDM 파일럿 심벌과 관련된 상관 곡선 후미의 검출을 용이하게 할 수 있다. 특히, 프로세서(410)는 상관값을 임계값(420)과 비교할 수 있고, 간격 카운트(430)와 실행 카운트(440) 중 하나 또는 둘 다를 실장할 수 있다. 임계값(420)은 후미 컴포넌트의 일부로 도시되지만, 이는 중앙 프로그램 위치와 같이 컴포넌트 외부로부터 수신되거나 구해질 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 또한, 프로세서(410)는 그 첫 번째 비교 전에 간격 카운트(430) 및 실행 카운트(440)를 0으로 초기화할 수 있는 것으로 물론 인식되어야 한다. 간격 카운트(430)는 수신된 상관 출력들의 수를 저장한다. 따라서 각 수신 또는 구해진 상관값으로, 프로세서(410)는 간격 카운트(430)를 증분할 수 있다. 실행 카운트는 상관값 또는 출력이 임계값(420)보다 작은 일련의 회수를 저장한다. 상관값이 임계값보다 작다면, 프로세서(410)는 실행 카운트(440)를 증분할 수 있고, 그렇지 않으면 실행 카운트(440)는 0으로 설정될 수 있다. 후미 컴포넌트(140)는 프로세서(410)에 의해 예를 들어 간격 카운트(430 및/도는 실행 카운트(440)를 이용하여 간격 카운트 값 또는 실행 카운트 값이 충족되었는지 여부를 검사할 수 있다. 예를 들어, 실행 카운트(440)가 특정 값을 달성하면, 후미 컴포넌트는 후미의 검출을 선언할 수 있다. 그렇지 않다면, 후미 컴포넌트(140)는 상관값의 수신 및 카운트의 업데이트를 계속할 수 있다. 그러나 간격 카운트(430)가 충분히 크다면, 이는 후미가 검출되지 않을 것이며 새로운 선단의 위치가 정해질 필요가 있음을 지시할 수 있다. 일 실시예에 서, 이 값은 8*128(1024)일 수 있다. 한편, 실행 카운트(440)가 값에 이르거나 초과한다면, 이는 후미가 검출되었음을 지시할 수 있다. 실시예에 따르면, 이 값은 32일 수 있다.

추가로, 후미 컴포넌트(140) 또한 미세 타이밍 취득에 사용하기 위한 시간 인스턴스를 저장할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 실시예에 따르면, 후미 컴포넌트(140)는 실행 카운트가 0과 같을 때마다 시간 인스턴스를 저장함으로써 후미 검출 직전에 시간 인스턴스를 제공할 수 있다. 일 실시예 및 하기에 설명하는 프레임 구조에 따르면, 저장된 시간 인스턴스는 다음 OFDM 심벌(TDM 파일럿-2)에서 256번째 샘플에 대응할 수 있다. 그 후에 미세 프레임 검출 시스템이 다음 섹션에서 설명하는 바와 같이 그 값을 개선할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따라 지연 상관기 컴포넌트(110)를 더욱 상세히 나타낸다. 지연 상관기 컴포넌트(110)는 프레임 검출을 위해 파일럿-1 OFDM 심벌의 주기적 특성을 이용한다. 일 실시예에서, 상관기(110)는 다음 검출 메트릭을 이용하여 프레임 검출을 용이하게 한다:

, (1) S_n은 샘플 주기(n)에 대한 검출 메트릭이고, "*"은 복소 켤레를 나타내며, |x|²은 x의 제곱 크기를 나타낸다. 식(1)은 2개의 연속한 파일럿-1 시퀀스에서 2개의 입력 샘플(r _i , r _i _- _L1) 사이의 지연 상관 또는 c _i = r _i _- _L1·r _i ^*을 계산한다. 이 지연 상관은 채널 이득 추정을 필요로 하지 않고 통신 채널의 영향을 제거하며, 추가로 통신 채널에 의해 수신된 에너지를 코히어런트 결합한다. 식(1)은 파일럿-1 시퀀스의 L₁개의 모든 샘플에 대한 상관 결과를 누적하여 누적된 상관 결과(C _n )를 얻으며, 이는 복소값이다. 식(1)은 샘플 주기(n)에 대한 판정 메트릭 또는 상관 출력(S_n)을 제곱 크기(C _n )로서 유도한다. 지연 상관에 사용되는 두 시퀀스가 서로 매치한다면, 판정 메트릭(S_n)은 길이가 L₁인 하나의 수신 파일럿-1 시퀀스의 에너지를 나타낸다.

지연 상관기 컴포넌트(110) 내에서, (L₁ 길이의) 시프트 레지스터(512)는 입력 샘플들 {r _n }을 수신, 저장 및 시프트하여, L₁ 샘플 주기만큼 지연된 입력 샘플들 {r _n- _L1}을 제공한다. 시프트 레지스터(512) 대신 샘플 버퍼가 사용될 수도 있다. 유닛(516)은 입력 샘플들을 수신하고 복소 켤레 입력 샘플들 {r _n ^*}을 제공한다. 샘플 주기(n)마다 곱셈기(514)는 시프트 레지스터(512)로부터 지연된 입력 샘플(r _n _- _L1)을 유닛(516)으로부터의 복소 켤레 입력 샘플(r _n ^*)과 곱하여 상관 결과(c _n )를 (L₁ 길이의) 시프트 레지스터(522) 및 합산기(524)에 제공한다. 소문자 c _n 은 하나의 입력 샘플에 대한 상관 결과를 나타내고, 대문자 C _n 은 L₁개의 입력 샘플에 대한 누적된 상관 결과를 나타낸다. 시프트 레지스터(522)는 곱셈기(514)로부터의 상관 결과 {c _n }을 수신, 저장 및 지연시켜, L₁개의 샘플 주기만큼 지연된 상관 결과 {c _n _- _L1}를 제공한다. 샘플 주기(n)마다, 합산기(524)는 레지스터(426)의 출력(C _n _- ₁)을 수신하여 곱셈기(414)로부터의 결과(c _n )와 합산하고, 시프트 레지스터(522)로부터의 지연된 결과(c _n _- _L1)를 감산하여, 레지스터(526)에 그 출력(C _n )을 제공한다. 합산기(524) 및 레지스터(426)는 식(1)의 합산 연산을 수행하는 누적기를 형성한다. 시프트 레지스터(522) 및 합산기(524)는 가장 최근의 L₁개의 상관 결과(c _n ~ c _n _- _L1 ₊₁)의 실행 또는 슬라이딩 합을 수행하도록 구성된다. 이는 곱셈기(514)로부터의 가장 최근 상관 결과(c _n )를 합산하고 L₁개의 샘플 주기로부터 미리 상관 결과(c _n _- _L1)를 감산함으로써 달성되며, 이는 시프트 레지스터(522)에 의해 제공된다. 유닛(532)은 합산기(524)로부터 누적된 출력(C _n )의 제곱 크기를 계산하여 검출 메트릭(S _n )을 제공한다.

도 6은 미세 프레임 검출 시스템(600)을 나타낸다. 시스템(650)은 미세 타이밍 컴포넌트(610) 및 데이터 디코더 컴포넌트(620)를 포함한다. 미세 타이밍 컴포넌트(610)는 개략 프레임 검출 시스템(100)(도 1)에 의해 저장된 시간 인스턴스를 수신할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이 시간 인스턴스는 다음 OFDM 심벌의 256번째 샘플에 해당할 수 있으며, 이는 TDM 파일럿-2일 수 있다. 이는 다중 경로에 대해 다소 임의로 최적화된다. 미세 타이밍 컴포넌트(610)는 TDM 파일럿-2 심벌을 이용하여 이 개략 타이밍 추정치(T_c)를 개선한다. 공지된 것을 포함하여 미세 타이밍을 용이하게 하는 많은 메커니즘이 있다. 본원에서 일 실시예에 따르면, 주파수 고정 루프 또는 자동 주파수 제어 루프가 취득에서 추적 모드로 전환될 수 있고, 이는 서로 다른 알고리즘을 이용하여 에러 및 서로 다른 추적 루프 대역폭을 계산한다. 데이터 디코더 컴포넌트(620)는 하나 이상의 데이터 OFDM 심벌의 디코딩을 시도할 수 있다. 이는 동기화가 달성되었다는 추가 확신을 제공하는 추가 단계이다. 데이터가 디코딩되지 않으면, 선단 컴포넌트(120)(도 1)에 의해 새로운 선단이 또 검출되어야 할 것이다. 미세 타이밍에 관한 추가 상세는 하기에 제공된다.

상술한 예시적인 시스템들의 관점에서, 구현될 수 있는 방법은 도 7 내지 도 12의 흐름도를 참조로 보다 잘 이해될 것이다. 설명의 간소화를 위해 방법은 일련의 블록으로 도시 및 설명되지만, 어떤 블록들은 여기에 도시하고 설명하는 것과 다른 순서로 그리고/또는 다른 블록들과 동시에 일어날 수 있기 때문에, 이는 블록 순서에 의해 제한되지 않는 것으로 이해 및 인식되어야 한다. 더욱이, 도시한 모든 블록이 개시된 방법을 반드시 구현할 필요가 있는 것은 아니다.

추가로, 이후에 그리고 본 명세서 전반적으로 개시된 방법은 제조 물품에 저장되어 이러한 방법을 컴퓨터 장치에 이송 및 전달하는데 용이하게 할 수 있다. 사용된 바와 같이, 제조 물품이란 용어는 임의의 컴퓨터 판독 가능 장치, 캐리어 또는 매체로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 것이다.

도 7에서는, 초기 OFDM 프레임 검출의 확고한 방법이 도시된다. 상기 방법 은 본질적으로 3 단계를 포함한다. 제 1 단계(710)에서, 선단이 검출되는 파일럿 심벌을 관측하기 위한 시도가 이루어진다. 선단은 지연 상관기에 의해 산출되는 다수의 검출 메트릭 또는 상관 출력값을 분석함으로써 검출될 수 있다. 특히, 검출 메트릭(S_n) 또는 이들의 어떤 함수(예를 들어, S_n ² ...)가 임계값과 비교될 수 있다. 선단의 잠재적 검출은 메트릭이 임계값보다 크거나 같은 회수에 기초할 수 있다. 720에서, 검출된 선단은 추가 상관값을 관측하고 이들을 임계값과 비교함으로써 확정된다. 여기서, 상관기 출력이 또 임계값과 비교되고, 상관기 출력이 임계값을 초과하는 회수에 관련하여 관측이 이루어진다. 프로세스는 (평탄한 영역에 대응하는) 미리 결정된 기간 동안이나 그 이상 또는 일정한 후미의 검출시 이 단계에 머물 수 있다. 또한, 여기서 주파수 오프셋이 취득될 수 있으며, 주파수 누적기가 주기적으로 업데이트될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 어떤 확정 조건도 충족되지 않으면, 선단의 오검출이 있었고 프로시저는 초기화되어 710에서 다시 시작할 수 있다. 730에서, 사전에 관측되지 않았다면 후미를 관측하기 위한 시도가 이루어진다. 상관기 출력이 다수의 연속한 샘플, 예를 들어 32개의 샘플에 대해 임계값 이하를 유지한다면, TDM 파일럿 검출이 선언되고 초기 주파수 취득이 완료된 것으로 추정될 수 있다. 이 조건이 충족되지 않으면, 프로세스는 초기화되어 710에서 다시 시작할 수 있다. 초기 OFDM 심벌 시간 추정은 후미를 기초로 한다. 상관기 출력이 후미의 관측 동안의 제 1 시간에 대해 임계값 이하로 내려갈 때의 시간 인스턴스는 다음 OFDM 심벌, 여기서는 TDM 파일럿-2에 인덱스(예를 들어 256번 째 샘플)로 제시될 수 있다.

도 8은 선단 검출 방법(800)을 나타내는 흐름도이다. 810에서, 전송된 입력 샘플들이 수신된다. 820에서는, 수신된 입력 및 이들의 지연된 버전에 대해 지연 상관이 수행된다. 그 다음, 상관 출력이 판정 블록(830)에 제공된다. 830에서, 상관 출력은 고정된 또는 프로그래밍된 임계값과 비교된다. 상관값이 임계값보다 크거나 같다면, 840에서 실행 카운트 또는 카운터가 증분된다. 상관값이 임계값보다 작다면, 850에서 실행 카운트가 0으로 설정된다. 860에서, 실행 카운트는 다중 경로 환경에서 선단의 검출을 위해 최적화된 미리 결정된 값과 비교된다. 일 실시예에서, 이 값은 64개의 입력 샘플일 수 있다. 실행 카운트가 미리 결정된 값과 동일하다면, 프로세스가 종료된다. 실행 카운트가 상기 값과 같지 않다면, 810에서 추가 입력값들이 수신되고 프로세스가 반복된다.

도 9는 선단 확정 방법(900)의 흐름도이다. 방법(900)은 개략 또는 초기 프레임 검출 방법의 제 2 단계를 나타내며, 여기서 추가 예상 결과, 즉 평탄한 영역 및/또는 후미의 검출에 의해 선단 검출이 확정(또는 거부)된다. 910에서, 무수한 입력 샘플 중 하나가 수신된다. 920에서, 입력 샘플 및 이들의 지연된 버전에 대해 지연 상관이 수행되어 상관 출력을 산출한다. 다수의 상관기 출력은 이어지는 판정을 위해 프로그래밍 가능한 임계값에 대해 분석된다. 930에서, 잘못된 선단이 검출되었는지 여부에 관한 판단이 이루어지며, 잘못된 선단의 검출은 무엇보다도 채널 잡음으로부터 발생할 수 있다. 이 판단은 임계값 이상의 상관 출력값이 충분하지 않은지 여부에 대해 이루어질 수 있다. 940에서, 선단이 너무 늦게 검출되었 는지 여부에 대한 판단이 이루어진다. 즉, 파일럿의 평탄한 영역에 들어갈 때까지 선단이 검출되지 않았다. 950에서, 후미가 관측되고 있는지 여부에 대한 판단이 이루어진다. 이와 같이 수신된 상관 출력을 기초로 어떤 조건도 충족되지 않는다면, 프로세스는 910에서 계속하여 더 많은 입력 샘플이 수신된다. 어떤 한 조건이 충족되면, 프로세스는 960으로 진행하여 충분히 긴 평탄 영역이 관측되었는지에 관한 추가 판단이 이루어짐으로써 이것이 검출되었다는 확신을 제공한다. "예"라면, 프로시저는 종료할 수 있다. "아니오"라면, 프로세스는 (도 8의) 방법(800)과 같이 다른 방법으로 진행하여 새로운 선단을 검출할 수 있다. 일 실시예에서는, 이전 파일럿 심벌의 1초 뒤 새로운 파일럿 심벌이 전송될 것이다.

도 10은 특정 실시예에 따라 평탄 영역을 검출하고 선단의 검출을 확정하는 보다 상세한 방법(1000)을 나타낸다. 이 특정한 프로세스에서는 3개의 카운트 또는 카운터, 즉 간격 카운트, 히트 카운트 및 실행 카운트가 사용된다. 1010에서 카운터들은 모두 0으로 초기화된다. 1012에서, 입력 샘플들이 수신된다. 1014에서, 입력 샘플의 수신을 지시하기 위해 간격 카운트가 증분된다. 블록도에 구체적으로 나타내지 않았지만, 주파수 루프는 간격 카운트에 의해 추적되는 것과 같이 128개의 샘플마다 업데이트될 수 있는 것으로 이해해야 한다. 1016에서, 입력 샘플 및 이들의 시간 지연된 버전을 이용하여 지연 상관이 수행되어 상관 출력(S_n)을 산출한다. 1018에서는, S_n이 임계값(T)보다 크거나 같은지 여부에 관한 판단이 이루어진다. S_n>=T라면, 1020에서 히트 카운트가 증분되고 프로세스는 1028로 진행할 수 있다. 그렇지 않다면, 1022에서 S_n<T에 관한 판단이 이루어진다. "예"라면, 1024에서 실행 카운트가 증분한다. "아니오"라면, 실행 카운트는 0으로 초기화되고 시간이 저장된다. 따라서 저장된 시간은 후미 관측 전의 시간 인스턴스를 제공한다. 판정 블록(1022)은 여기서 엄밀히 필수적이진 않지만, 간결성을 위해 그리고 이러한 방법의 순서가 도시한 바와 같이 고정될 필요가 없다는 점을 더 강조하기 위해 제공되는 것으로 이해해야 한다. 상기 방법은 1028로 진행하여, 잘못된 선단이 검출되었는지를 판단하기 위해 히트 카운트 및 실행 카운트가 자세히 조사된다. 일 실시예에서, 이는 128보다 크거나 같은 실행 카운트 및 400보다 작은 히트 카운트에 대응한다. 오탐지가 검출된 것으로 판단되면, 프로세스는 1036으로 진행하여 새로운 선단의 위치가 결정된다. 오탐지로 판단될 수 없었다면, 프로세스는 판정 블록(1030)으로 진행한다. 1030에서, 실행 및 히트 카운트가 분석되어 선단이 늦게 검출되었는지를 판단한다. 한 특정 실시예에 따르면, 이는 실행 카운트가 768보다 크거나 같고 히트 카운트가 400보다 크거나 같을 때에 대응한다. 이러한 경우라면, 프로세스는 1034에서 계속될 수 있다. 선단이 늦게 검출되지 않았다면, 프로세스는 1032로 진행하여, 간격 카운트 및 실행 카운트가 분석되어 후미가 관측되고 있는지를 판단한다. 일 실시예에서는 간격 카운트가 4352(34*128)보다 크거나 같고 실행 카운트가 0보다 크다. 즉, 평탄 영역의 전체 길이가 검출되었고 임계값 이하의 강하가 관측되었다. "아니오"라면, 3개의 모든 조건이 실패했고 프로세스는 1012로 진행하여 더 많은 입력 샘플이 수신된다. "예"라면, 1034에 서 임계값 이상인 충분한 값들이 관측되었는지에 대한 판단이 이루어져 상기 방법이 평탄 영역이 검출되었다는 확신을 갖고 결정할 수 있게 한다. 보다 구체적으로, 히트 카운트는 어떤 프로그래밍 가능한 값보다 크다. 일 실시예에서, 이 값은 2000일 수 있다. 그러나 이는 다소 임의이다. 이상적으로, 프로세스는 34*128(4352)개의 샘플이 임계값 이상인 것으로 인식해야 하지만, 잡음이 카운트를 경감시킬 수 있다. 따라서 프로그래밍 가능 값은 평탄 영역이 검출되었다는 특정 레벨의 확신을 제공하는 최적 레벨로 설정될 수 있다. 히트 카운트가 제공된 값보다 크다면, 프로세스가 종료한다. 그렇지 않다면, 프로세스는 1036으로 진행하여 새로운 선단이 검출되어야 한다.

도 11은 후미 검출 방법(1100)의 일 실시예를 나타낸다. 후미 방법은 파일럿 심벌에 관련된 상관 곡선의 후미가 이전에 검출되지 않았다면 이를 검출하는데 이용될 수 있다. 1110에서, 간격 및 실행 카운터를 포함하는 카운터들이 0으로 초기화된다. 1112에서 입력 샘플들이 수신된다. 1114에서, 수신 샘플에 대응하여 간격 카운트가 증분된다. 각 입력 샘플은 1116에서 상관 출력(S_n)을 산출하도록 지연 상관기에 의해 이용된다. 1118에서, 상관 출력(S_n)이 프로그래밍 가능한 임계값(T)보다 작은지에 관한 판단이 이루어진다. S_n<T라면, 실행 카운트가 증분되고 프로세스는 1126으로 진행한다. 상관 출력이 임계값보다 작다면, 1122에서 실행 카운터가 0으로 설정되고 1124에서 시간 인스턴스가 저장될 수 있다. 1126에서, 충분한 상관 출력이 연속적으로 관측되었는지에 관한 판단이 이루어져 이들의 성공적 인 식별을 확신을 갖고 선언한다. 일 실시예에서, 이는 32보다 크거나 같은 실행 시간에 대응한다. 실행 시간이 충분히 크다면, 프로세스는 성공적으로 종료할 수 있다. 실행 시간이 충분히 크지 않다면, 프로세스는 판정 블록(1128)으로 진행한다. 1128에서, 검출 방법(1100)이 타임아웃 되어야 하는지에 관한 판단을 위해 간격 카운터가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 간격 카운트가 8*128(1024)과 같다면, 후미 검출 방법(1100)은 타임아웃 된다. 1128에서, 상기 방법이 타임아웃 되지 않는다면, 1112에서 다시 시작하여 추가 샘플들이 수신되어 분석될 수 있다. 1128에서 상기 방법이 타임아웃 되지 않는다면, 상기 방법(1100)은 후미 관측에 실패했기 때문에 새로운 파일럿 선단이 검출되어야 할 것이다.

도 12는 프레임 동기화 방법(1200)을 나타낸다. 1210에서, 프로세스는 우선 설치를 위해 자동 이득 제어를 대기한다. 자동 이득 제어는 입력 신호를 조정하여 신호가 적절히 처리될 수 있도록 일정한 신호 세기 또는 레벨을 제공한다. 1220에서 주파수 고정 루프 누적기가 초기화된다. 1214에서 잠재적 선단이 검출된다. 1216에서 평탄 영역 및/또는 후미의 검출에 의해 선단이 확정될 수 있다. 1218에서 유효 선단이 검출되지 않은 것으로 판단되면, 프로시저는 1210에서 다시 시작한다. 이 시점에서, 주파수 고정 루프가 주파수 누적기에 의해 주기적으로 업데이트되어, 예를 들어 초기 주파수 오프셋을 취득할 수 있는 것으로 이해해야 한다. 1220에서, 이전에 검출되지 않았다면 후미가 검출될 수 있다. 여기서 후미의 최초 하강 직전에 미세 타이밍을 위해 나중에 사용하기 위해 시간이 저장될 수 있다. 1222에서 후미가 검출되지 않고 이전에 검출되지 않았다면, 프로세스는 1210으로 진행하여 상기 방법이 다시 시작한다. 후미가 검출되었다면, 최초 개략 검출이 완료하였다. 프로시저는 1224로 진행하여 주파수 고정 루프가 추적 모드로 전환된다. 제 2 TDM 파일럿 심벌 및 이전 개략 추정에 의해 제공된 정보를 이용하여 미세 타이밍이 취득된다. 특히, 저장된 시간 인스턴스(T_c)는 제 2 파일럿 심벌 내의 특정 샘플 오프셋에 대응할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 저장된 시간 샘플은 제 2 파일럿 심벌의 256번째 샘플에 대응할 수 있다. 뒤의 섹션에서 설명하는 바와 같이 그 타이밍 추정을 개선하기 위해 특정 알고리즘이 이용될 수 있다. 미세 타이밍 취득의 종료시, 하나 이상의 데이터 심벌이 구해지고, 1228에서 이러한 심벌의 디코딩이 시도된다. 1230에서 디코딩이 성공했다면, 프로세스가 종료한다. 그러나 프로세스가 성공적이지 않다면, 방법은 1212에서 다시 시작한다.

다음은 상술한 특정 방법 형태에 대한 상황을 제공하기에 적당한 다수의 동작 환경 중 하나의 설명이다. 또한, 명확한 이해를 위해, 시분할 다중화 파일럿 - TDM 파일럿-1 및 TDM 파일럿-2의 일 실시예에 관한 상세한 설명이 제공된다.

하기에 설명하는 전반적인 동기화 기술은 다양한 다중 반송파 시스템과 다운링크 및 업링크에 사용될 수 있다. 다운링크(또는 순방향 링크)는 액세스 포인트에서 액세스 단말로의 통신 링크를 말하고, 업링크(또는 역방향 링크)는 액세스 단말에서 액세스 포인트로의 통신 링크를 말한다. 간결성을 위해, 이러한 기술들은 OFDM 시스템의 다운링크에 관련하여 하기에 설명한다.

도 13은 OFDM 시스템(1300)에서 액세스 포인트(AP; 1310) 및 액세스 단말 (AT; 1350)의 블록도를 나타낸다. 액세스 포인트(1310)는 일반적으로 고정국이며, 기지국 트랜시버 시스템(BTS), 기지국 또는 다른 어떤 용어로도 지칭할 수 있다. 액세스 단말(1350)은 고정될 수도 이동할 수도 있으며, 사용자 단말, 이동국 또는 다른 어떤 용어로도 지칭할 수 있다. 액세스 단말(1350)은 셀룰러폰, 핸드헬드 장치, 무선 모듈, 개인 휴대 단말(PDA) 등과 같은 휴대형 유닛일 수도 있다.

액세스 포인트(1310)에서, TX 데이터 및 파일럿 프로세서(1320)는 다른 형태의 데이터(예를 들어, 트래픽/패킷 데이터 및 오버헤드/제어 데이터)를 수신하고, 수신된 데이터를 처리(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 심벌 매핑)하여 데이터 심벌들을 생성한다. 여기서 사용되는 바와 같이, "데이터 심벌"은 데이터의 변조 심벌이고, "파일럿 심벌"은 파일럿의 변조 심벌이며, 변조 심벌은 변조 방식(예를 들어, M-PSK, M-QAM 등)에 대한 신호 성상도의 포인트에 대한 복소값이다. 프로세서(1320)는 또한 파일럿 데이터를 처리하여 파일럿 심벌을 생성하고 데이터 및 파일럿 심벌을 OFDM 변조기(1330)에 제공한다.

OFDM 변조기(1330)는 데이터 및 파일럿 심벌을 적절한 부대역 및 심벌 주기에 다중화하고, 다중화된 심벌들에 OFDM 변조를 수행하여 후술하는 바와 같이 OFDM 심벌을 생성한다. 송신기 유닛(TMTR; 1332)은 OFDM 심벌들을 하나 이상의 아날로그 신호로 변환하고 아날로그 신호(들)를 추가로 조정(예를 들어, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환)하여 변조 신호를 생성한다. 액세스 포인트(1310)는 안테나(1334)로부터 시스템의 액세스 단말에 변조 신호를 전송한다.

액세스 단말(1350)에서, 액세스 포인트(1310)로부터 전송된 신호는 안테나 (1352)에 의해 수신되고 수신기 유닛(RCVR; 1354)에 제공된다. 수신기 유닛(1354)은 수신 신호를 조정(예를 들어, 필터링, 증폭 및 주파수 하향 변환)하고, 조정된 신호를 디지털화하여 입력 샘플 스트림을 취득한다. OFDM 복조기(1360)는 입력 샘플들에 대해 OFDM 복조를 수행하여 수신 데이터 및 파일럿 심벌들을 취득한다. OFDM 복조기(1360)는 채널 추정(예를 들어, 주파수 응답 추정)에 의해 수신 데이터 심벌들에 대한 검출(예를 들어, 매칭된 필터링)을 수행하여 검출된 데이터 심벌을 취득하며, 이는 액세스 포인트(1310)에 의해 전송된 데이터 심벌들의 추정치이다. OFDM 복조기(1360)는 검출된 데이터 심벌들을 수신(RX) 데이터 프로세서(1370)에 제공한다.

동기/채널 추정 유닛(1380)은 수신기 유닛(1354)으로부터 입력 샘플들을 수신하고 동기화를 수행하여 상기 및 하기에 설명하는 바와 같이 프레임 및 심벌 타이밍을 결정한다. 또한, 유닛(1380)은 OFDM 복조기(1360)로부터 수신된 파일럿 심벌들을 이용하여 채널 추정치를 유도한다. 유닛(1380)은 심벌 타이밍 및 채널 추정치를 OFDM 복조기(1360)에 제공하고 RX 데이터 프로세서(1370) 및/또는 제어기(1390)에 프레임 타이밍을 제공할 수 있다. OFDM 복조기(1360)는 심벌 타이밍을 이용하여 OFDM 복조를 수행하고 채널 추정을 이용하여 수신 데이터 심벌들에 대한 검출을 수행한다.

RX 데이터 프로세서(1370)는 OFDM 복조기(1360)로부터 검출된 데이터 심벌들을 처리(예를 들어, 심벌 디매핑, 디인터리빙 및 디코딩)하여 디코딩 데이터를 제공한다. RX 데이터 프로세서(1370) 및/또는 제어기(1390)는 프레임 타이밍을 이용 하여 액세스 포인트(1310)에 의해 전송된 여러 종류의 데이터를 복원할 수 있다. 일반적으로, OFDM 복조기(1360) 및 RX 데이터 프로세서(1370)에 의한 처리는 액세스 포인트(1310)에서 OFDM 변조기(1330) 및 TX 데이터 및 파일럿 프로세서(1320)에 의한 처리에 각각 상보적이다.

제어기(1340, 1390)는 액세스 포인트(110) 및 액세스 단말(1350)에 각각 동작을 지시한다. 메모리 유닛(1342, 1392)은 각각 제어기(1340, 1390)에 의해 사용되는 프로그램 코드 및 데이터를 위한 저장소를 제공한다.

액세스 포인트(1310)는 단일 액세스 단말에 대한 점-대-점 전송, 액세스 단말 그룹에 대한 멀티캐스트 전송, 그 커버리지 영역 하의 모든 액세스 단말에 대한 브로드캐스트 전송 또는 이들의 임의의 조합을 전송할 수 있다. 예를 들어, 액세스 포인트(1310)는 파일럿 및 오버헤드/제어 데이터를 그 커버리지 영역 하의 모든 액세스 단말에 방송할 수 있다. 액세스 포인트(1310)는 또한 사용자 지정 데이터를 지정된 액세스 단말에, 멀티캐스트 데이터를 액세스 단말 그룹에, 그리고/또는 브로드캐스트 데이터를 모든 액세스 단말에 전송할 수 있다.

도 14는 OFDM 시스템(1300)에 사용될 수 있는 수퍼 프레임 구조(1400)를 나타낸다. 데이터 및 파일럿은 수퍼 프레임들로 전송될 수 있으며, 각 수퍼 프레임은 미리 결정된 시간 듀레이션(예를 들어, 1초)을 갖는다. 수퍼 프레임은 프레임, 타임 슬롯 또는 다른 어떤 용어로도 지칭될 수 있다. 도 14에 나타낸 실시예의 경우, 각 수퍼 프레임은 제 1 TDM 파일럿(또는 "TDM 파일럿-1")을 위한 필드(1412), 제 2 TDM 파일럿(또는 "TDM 파일럿-2")을 위한 필드(1414), 오버헤드/제어 데이터 를 위한 필드(1416) 및 트래픽/패킷 데이터를 위한 필드(1418)를 포함한다.

4개의 필드(1412~1418)는 소정 순간에 한 필드만이 전송되도록 각 수퍼 프레임으로 시분할 다중화된다. 또한, 4개의 필드는 도 14에 나타낸 순서대로 배치되어 동기화 및 데이터 복원을 용이하게 한다. 각 수퍼 프레임에서 처음 전송되는 필드(1412, 1414)의 파일럿 OFDM 심벌들은 필드(1416)의 오버헤드 OFDM 심벌들의 검출에 사용될 수 있으며, 이는 수퍼 프레임에서 다음에 전송된다. 필드(1416)로부터 취득된 오버헤드 정보는 필드(1418)에서 전송된 트래픽/패킷 데이터의 복원에 사용될 수 있으며, 이는 수퍼 프레임에서 마지막으로 전송된다.

실시예에서, 필드(1412)는 TDM 파일럿-1의 하나의 OFDM 심벌을 운반하고, 필드(1414)는 TDM 파일럿-2의 하나의 OFDM 심벌을 운반한다. 일반적으로, 각 필드는 임의의 듀레이션을 가질 수 있으며, 필드는 임의의 순서로 배치될 수 있다. TDM 파일럿-1 및 TDM 파일럿-2는 각 프레임에서 주기적으로 방송되어 액세스 단말들에 의한 동기화를 용이하게 한다. 오버헤드 필드(1416) 및/또는 데이터 필드(1418)는 후술하는 바와 같이 데이터 심벌로 주파수 분할 다중화되는 파일럿 심벌들을 포함할 수도 있다.

OFDM 시스템은 BW ㎒의 전체 시스템 대역폭을 가지며, 이 대역폭은 OFDM을 이용하여 N개의 직교 부대역으로 분할된다. 인접한 부대역들의 간격은 BW/N ㎒이다. N개의 전체 부대역 중 M개의 부대역이 파일럿 및 데이터 전송에 사용되고, M<N이며, 나머지 N-M개의 부대역은 미사용되어 보호 부대역의 역할을 할 수 있다. 실시예에서, OFDM 시스템은 총 N = 4096개의 부대역을 갖는 OFDM 구조를 이용하며, M = 4000개의 미사용 부대역 및 N-M = 96개의 보호 부대역을 갖는다. 일반적으로, 임의의 총 부대역, 미사용 및 보호 부대역 수를 갖는 임의의 OFDM 구조가 OFDM 시스템에 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, TDM 파일럿 1 및 2는 시스템에서 액세스 단말에 의한 동기화를 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 액세스 단말은 TDM 파일럿-1을 이용하여 각 프레임의 시작을 검출하고, 개략적 심벌 타이밍을 취득하며, 주파수 에러를 추정한다. 액세스 단말은 그 후 TDM 파일럿-2를 이용하여 더욱 정확한 심벌 타이밍을 취득할 수 있다.

도 15a는 주파수 영역에서 TDM 파일럿-1의 실시예를 나타낸다. 이 실시예의 경우, TDM 파일럿-1은 TDM 파일럿-1에 사용되는 부대역당 하나씩 L₁개의 부대역 상에서 전송되는 L₁개의 파일럿 심벌을 포함한다. L₁개의 부대역은 N개의 전체 부대역에 걸쳐 균등하게 분포되고 S₁개의 부대역만큼 동일한 간격을 두며, S₁ = N/L₁이다. 예를 들어, N = 4096, L₁ = 128, S₁ = 32이다. 그러나 N, L₁, S₁에 다른 값들이 사용될 수도 있다. 이러한 TDM 파일럿-1의 구조는 후술하는 바와 같이 (1) 엄밀한 다중 경로 채널을 포함하는 여러 형태의 채널에서 양호한 프레임 검출 성능을 제공하고, (2) 엄밀한 다중 경로 채널에서 충분히 정확한 주파수 에러 추정치 및 개략 심벌 타이밍을 제공하며, (3) 액세스 단말에서의 처리를 간소화한다.

도 15b는 주파수 영역에서 TDM 파일럿-2의 실시예를 나타낸다. 이 실시예의 경우, TDM 파일럿-2는 L₂개의 부대역 상에서 전송되는 L₂개의 파일럿 심벌을 포함하며, L₂ > L₁이다. L₂개의 부대역은 N개의 전체 부대역에 걸쳐 균등하게 분포되고 S₂개의 부대역만큼 동일한 간격을 두며, S₂ = N/L₂이다. 예를 들어, N = 4096, L₂ = 2048, S₂ = 2이다. 또한, N, L₂, S₂에 다른 값들이 사용될 수도 있다. 이러한 TDM 파일럿-2의 구조는 엄밀한 다중 경로 채널을 포함하는 여러 형태의 채널에서 정확한 심벌 타이밍을 제공할 수 있다. 또한, 액세스 단말들은 후술하는 바와 같이 (1) 효율적인 방식으로 TDM 파일럿-2를 처리하여 TDM 파일럿-2 직후 발생할 수 있는 다음 OFDM 심벌의 도착 전에 심벌 타이밍을 취득할 수 있으며, (2) 심벌 타이밍을 이 다음 OFDM 심벌에 적용할 수 있다.

TDM 파일럿-1로 더 큰 주파수 에러가 교정될 수 있도록 L₁에 더 작은 값이 사용된다. 파일럿-2 시퀀스가 더 길도록 L₂에 더 큰 값이 사용되며, 이는 액세스 단말이 파일럿-2 시퀀스로부터 더 긴 채널 임펄스 응답 추정치를 취득할 수 있게 한다. TDM 파일럿-1에 대해 S₁개의 동일한 파일럿-1 시퀀스가 생성되도록 TDM 파일럿-1에 대해 L₁개의 부대역이 선택된다. 마찬가지로, TDM 파일럿-2에 대해 S₂개의 동일한 파일럿-2 시퀀스가 생성되도록 TDM 파일럿-2에 대해 L₂개의 부대역이 선택된다.

도 16은 액세스 포인트(1310)에서 TX 데이터 및 파일럿 프로세서(1320)의 실 시예의 블록도를 나타낸다. 프로세서(1320) 내에서, TX 데이터 프로세서(1610)는 트래픽/패킷 데이터를 수신, 인코딩, 인터리빙 및 심벌 매핑하여 데이터 심벌들을 생성한다.

실시예에서, TDM 파일럿 1 및 2에 대한 데이터를 생성하기 위해 의사 난수(PN) 생성기(1620)가 사용된다. PN 생성기(1620)는 예를 들어 생성기 다항식 g(x) = x¹⁵+ x¹⁴ + 1을 구현하는 15-탭 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR)로 구현될 수 있다. 이 경우, PN 생성기(1620)는 (1) 직렬로 연결된 15개의 지연 엘리먼트(1622a~1622o) 및 (2) 지연 엘리먼트(1622n, 1622o) 사이에 연결된 합산기(1624)를 포함한다. 지연 엘리먼트(1622o)는 파일럿 데이터를 제공하며, 이는 지연 엘리먼트(1622a)의 입력 및 합산기(1624)의 한 입력에도 피드백된다. PN 생성기(1620)는 TDM 파일럿 1 및 2에 대해 여러 초기 상태, 예를 들어 TDM 파일럿-1에 대해서는 '011010101001110'로 TDM 파일럿-2에 대해서는 '010110100011100'으로 초기화될 수 있다. 일반적으로, 임의의 데이터가 TDM 파일럿 1 및 2에 사용될 수 있다. 파일럿 데이터는 피크 진폭과 파일럿 OFDM 심벌의 평균 진폭과의 차를 줄이도록(예를 들어, TDM 파일럿에 대한 시간 영역 파형의 피크-대-평균 편차를 최소화하도록) 선택될 수 있다. TDM 파일럿-2에 대한 파일럿 데이터 또한 스크램블링 데이터에 사용된 동일한 PN 생성기로 생성될 수 있다. 액세스 단말은 TDM 파일럿-2에 사용된 데이터의 지식을 갖고 있지만 TDM 파일럿-1에 사용된 데이터를 알 필요 없다.

비트-대-심벌 매핑 유닛(1630)은 PN 생성기(1620)로부터 파일럿 데이터를 수 신하여 변조 방식을 기초로 파일럿 데이터의 비트들을 파일럿 심벌들에 매핑한다. TDM 파일럿 1 및 2에 동일한 또는 다른 변조 방식이 사용될 수 있다. 실시예에서, TDM 파일럿 1 및 2에 모두 QPSK가 사용된다. 이 경우, 매핑 유닛(1630)은 파일럿 데이터를 2-비트 이진값으로 그룹화하고 각 2-비트 값을 지정된 파일럿 변조 심벌에 또 매핑한다. 각 파일럿 심벌은 QPSK에 대한 신호 성상도의 복소값이다. QPSK가 TDM 파일럿에 사용된다면, 매핑 유닛(1630)은 TDM 파일럿 1에 대한 2L₁개의 파일럿 데이터 비트를 L₁개의 파일럿 심벌에 매핑하고, 또 TDM 파일럿 2에 대한 L₂개의 파일럿 데이터 비트를 L₂개의 파일럿 심벌에 매핑한다. 다중화기(Mux; 440)는 TX 데이터 프로세서(1610)로부터 데이터 심벌들을 수신하고, 매핑 유닛(1630)으로부터 파일럿 심벌들을 수신하며, 제어기(1340)로부터 TDM_Ctrl 신호를 수신한다. 다중화기(1640)는 OFDM 변조기(1330)에 도 14에 나타낸 것과 같은 TDM 파일럿 1 및 2 필드에 대한 파일럿 심벌들 및 각 프레임의 오버헤드 및 데이터 필드에 대한 데이터 심벌들을 제공한다.

도 17은 액세스 포인트(1310)에서 OFDM 변조기(1330)의 실시예에 관한 블록도를 나타낸다. 심벌-대-부대역 매핑 유닛(1710)은 TX 데이터 및 파일럿 프로세서(1320)로부터 데이터 및 파일럿 심벌들을 수신하고 이들 심벌들을 제어기(1340)로부터의 Subband_Mux_Ctrl 신호를 기초로 적절한 부대역 상에 매핑한다. 각 OFDM 심벌 주기에서, 매핑 유닛(1710)은 데이터 또는 파일럿 전송에 사용되는 각 부대역 상에 하나의 데이터 또는 파일럿 심벌을 제공하고 각각의 미사용 부대역에 대해서 는 (신호 값이 0인) "제로 심벌"을 제공한다. 사용되지 않는 부대역에 지정된 파일럿 심벌들은 제로 심벌들로 대체된다. OFDM 심벌 주기마다, 매핑 유닛(1710)은 N개의 "송신 심벌"을 N개의 총 부대역에 제공하고, 각 송신 심벌은 데이터 심벌, 파일럿 심벌 또는 제로 심벌일 수 있다. 이산 푸리에 역변환(IDFT) 유닛(1720)은 OFDM 심벌 주기마다 N개의 송신 심벌을 수신하고, N개의 송신 심벌을 N-점 IDFT에 의해 시간 영역으로 변환하여, N개의 시간 영역 샘플을 포함하는 "변환" 심벌을 제공한다. 각 샘플은 하나의 샘플 주기에 전송될 복소값이다. N이 2의 거듭제곱이라면, N-점 IDFT 대신 N-점 고속 푸리에 역변환(IFFT)이 수행될 수도 있으며, 이것이 일반적인 경우이다. 병렬-대-직렬(P/S) 변환기(1730)는 변환 심벌마다 N개의 샘플을 차례로 나열한다. 순환 프리픽스 생성기(1740)는 각 변환 심벌의 일부(또는 C개의 샘플)를 반복하여 N+C개의 샘플을 포함하는 OFDM 심벌을 형성한다. 통신 채널의 오랜 지연 확산에 의해 발생한 심벌간 간섭(ISI) 및 반송파간 간섭(ICI)과 경합하기 위해 순환 프리픽스가 사용된다. 지연 확산은 수신기에 가장 먼저 도착한 신호 인스턴스와 가장 늦게 도착한 신호 인스턴스와의 시간 차이다. OFDM 심벌 주기(또는 간단히 "심벌 주기")는 하나의 OFDM 심벌의 듀레이션이며 N+C 샘플 주기와 같다.

도 18a는 TDM 파일럿-1의 시간 영역 표현을 나타낸다. TDM 파일럿-1에 대한 OFDM 심벌(또는 "파일럿-1 OFDM 심벌")은 길이가 N인 변환 심벌과 길이가 C인 순환 프리픽스로 구성된다. TDM 파일럿 1에 대한 L₁개의 파일럿 심벌은 S₁개의 부대역만 큼 균등하게 간격을 둔 L₁개의 부대역 상에서 전송되고, 나머지 부대역 상에서 제로 심벌들이 전송되기 때문에, TDM 파일럿 1에 대한 변환 심벌은 S₁개의 동일 파일럿-1 시퀀스를 포함하며, 각 파일럿-1 시퀀스는 L₁개의 시간 영역 샘플을 포함한다. 각 파일럿-1 시퀀스는 TDM 파일럿 1에 대한 L₁개의 파일럿 심벌에 대해 L₁-점 IDFT를 수행함으로써 생성될 수도 있다. TDM 파일럿-1에 대한 순환 프리픽스는 변환 심벌의 최우측 C개의 샘플로 구성되며, 변환 심벌 앞에 삽입된다. 따라서 파일럿-1 OFDM 심벌은 총 S₁ + C/L₁개의 파일럿-1 시퀀스를 포함한다. 예를 들어, N = 4096, L₁ = 128, S₁ = 32, C= 512라면, 파일럿-1 OFDM 심벌은 36개의 파일럿-1 시퀀스를 포함하게 되고, 각 파일럿-1 시퀀스는 128개의 시간 영역 샘플을 포함한다.

도 18b는 TDM 파일럿-2의 시간 영역 표현을 나타낸다. TDM 파일럿-2에 대한 OFDM 심벌(또는 "파일럿-2 OFDM 심벌") 또한 길이가 N인 변환 심벌과 길이가 C인 순환 프리픽스로 구성된다. TDM 파일럿 2에 대한 변환 심벌은 S₂개의 동일 파일럿-2 시퀀스를 포함하며, 각 파일럿-2 시퀀스는 L₂개의 시간 영역 샘플을 포함한다. TDM 파일럿 2에 대한 순환 프리픽스는 변환 심벌의 최우측 C개의 샘플로 구성되며, 변환 심벌 앞에 삽입된다. 예를 들어, N = 4096, L₂ = 2048, S₂ = 2, C= 512라면, 파일럿-2 OFDM 심벌은 2개의 완전한 파일럿-2 시퀀스를 포함하게 되고, 각 파일럿-2 시퀀스는 2048개의 시간 영역 샘플을 포함한다. TDM 파일럿 2에 대한 순환 프리 픽스는 파일럿-2 시퀀스의 일부만 포함하게 된다.

도 19는 액세스 단말(3150)에서 동기화 및 채널 추정 유닛(1380)의 실시예에 관한 블록도를 나타낸다. 유닛(1380) 내에서, (상술한 바와 같은) 프레임 검출기(100)가 수신기 유닛(1354)으로부터 입력 샘플들을 수신하고, 입력 샘플들을 처리하여 각 프레임의 시간을 검출하고 프레임 타이밍을 제공한다. 심벌-타이밍 검출기(1920)는 입력 샘플 및 프레임 타이밍을 수신하고, 입력 샘플들을 처리하여 수신된 OFDM 심벌들의 시작을 검출하고 심벌 타이밍을 제공한다. 주파수 오프셋 추정기(1912)는 수신된 OFDM 심벌들의 주파수 오프셋을 추정한다. 채널 추정기(1930)는 심벌 타이밍 검출기(1920)로부터 출력을 수신하고 채널 추정치를 유도한다.

도 1에서 더 상세히 설명한 바와 같이, 프레임 검출기(100)는 수신기 유닛(1354)으로부터의 입력 샘플들에서 TDM 파일럿-1을 검출함으로써 프레임 동기화를 수행한다. 간소화를 위해, 상세한 설명은 통신 채널이 추가 백색 가우시안 잡음(AWGN) 채널인 것으로 가정한다. 각 샘플 주기의 입력 샘플은 다음과 같이 나타낼 수 있다: r _n = x _n + w _n , (2) 여기서 n은 샘플 주기의 인덱스이고; x _n 은 샘플 주기(n)로 액세스 포인트에 의해 전송된 시간 영역 샘플이고, r _n 은 샘플 주기(n)로 액세스 포인트에 의해 취득된 입력 샘플이며, w _n 은 샘플 주기(n) 동안의 잡음이다.

주파수 오프셋 추정기(1912)는 수신된 파일럿-1 OFDM 심벌에서 주파수 오프셋을 추정한다. 이 주파수 오프셋은 예를 들어 액세스 포인트와 액세스 단말에서 오실레이터의 주파수 차, 도플러 시프트 등 다양한 소스에 기인할 수 있다. 주파수 오프셋 추정기(1912)는 (마지막 파일럿-1 시퀀스를 제외하고) 파일럿-1 시퀀스마다 주파수 오프셋 추정치를 다음과 같이 생성할 수 있다:

(3) 여기서 r _l _,i 는 l번째 파일럿-1 시퀀스에 대한 i번째 입력 샘플이고; Arg(x)는 x의 실수 성분에 대한 x의 허수 성분의 비의 아크-탄젠트 또는 Arg(x) = arctan[Im(x)/Re(x)]; G _D 는 검출기 이득이며,

이고; Δf _l 은 l번째 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 오프셋 추정치이다. 검출 가능한 주파수 오프셋의 범위는 다음과 같이 주어질 수 있다:

또는

(4) 여기서 f _samp 는 입력 샘플 레이트이다. 식(4)은 검출된 주파수 오프셋의 범위가 파일럿-1 시퀀스의 길이에 좌우되고 역비례한다는 것을 지시한다. 누적된 상관 결과 또한 합산기(524)로부터 입수할 수 있기 때문에 주파수 오프셋 추정기(1912)는 프 레임 검출기 컴포넌트(100) 내에, 보다 구체적으로는 지연 상관기 컴포넌트(110)에 의해 구현될 수도 있다.

주파수 오프셋 추정치는 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 각 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 오프셋 추정치는 액세스 단말에서 검출된 주파수 오프셋을 교정하고자 하는 주파수 추적 루프를 업데이트하는데 사용될 수도 있다. 주파수 추적 루프는 액세스 단말에서 주파수 하향 변환에 사용되는 반송파 신호의 주파수를 조정할 수 있는 위상 고정 루프(PLL)일 수도 있다. 주파수 오프셋 추정치들은 평균하여 파일럿-1 OFDM 심벌에 대한 단일 주파수 오프셋 추정치(Δf)를 얻을 수 있다. 이 Δf는 OFDM 복조기(160) 내에서 N-점 DFT 전이나 뒤에 주파수 오프셋 교정에 사용될 수 있다. 부대역 간격의 정수배인 주파수 오프셋(Δf)을 교정하는데 사용될 수 있는 사후 DFT 주파수 오프셋 교정의 경우, N-점 DFT로부터의 수신 심벌들은 Δf개의 부대역에 의해 변환되어, 적용 가능한 각 부대역(k)에 대한 주파수 교정 심벌(

)이

로서 취득될 수 있다. 사전 DFT 주파수 오프셋 교정의 경우, 입력 샘플들은 주파수 오프셋 추정치(Δf)에 의해 위상 회전될 수 있고, 위상 회전 샘플에 대해 N-점 DFT가 수행될 수 있다.

파일럿-1 OFDM 심벌에 기초한 다른 방식으로 프레임 검출 및 주파수 오프셋 추정이 수행될 수도 있다. 예를 들어, 프레임 검출은 파일럿-1 OFDM 심벌에 대한 입력 샘플들과 액세스 포인트에서 생성된 실제 파일럿-1 시퀀스와의 직접 상관을 수행함으로써 달성될 수 있다. 직접 상관은 각각의 강한 신호 인스턴스(또는 다중 경로)에 높은 상관 결과를 제공한다. 소정 액세스 포인트에 대해 하나 이상의 다중 경로 또는 피크가 구해질 수 있기 때문에, 액세스 단말은 검출된 피크에 사후 처리를 수행하여 타이밍 정보를 얻게 된다. 프레임 검출 또한 지연 상관 및 직접 상관의 조합으로 달성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 반송파 주파수 및 샘플링 클록 주파수 취득 및/도는 추적이 단일 폐쇄 루프 보상기를 통해 수신기에서 달성된다. 일 실시예에서, 1차 주파수 고정 루프(FLL)가 사용되고, 다른 제어 방식, 예를 들어 임의의 복잡도의 선형, 비선형, 적응형, 전문 시스템 및 신경망이 사용될 수도 있다. 반송파 주파수 및/또는 샘플링 클록 주파수는 예를 들어 수신기에서 전압 제어 로컬 오실레이터(VCXO)로부터 유도될 수 있다. 일반적으로, 이러한 로컬 오실레이터는 환경적 요소, 예를 들어 수명, 온도, 제조사 등에 매우 민감하며, 결정론적 출력(주파수) 대 입력(전압) 특성을 갖지 않는다. 반송파 주파수 및/또는 샘플링 클록 주파수가 공통 VCXO로부터 유도되어야 한다면, VCXO를 직접 제어하는 단일 FLL이 반송파 및 샘플링 클록 주파수 취득 및 추적을 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 예를 들어 각 OFDM 심벌에서, OFDM 프레임의 각 부분에서, 또는 이들의 조합에서 주파수 오프셋을 추정하기 위해 순환 프리픽스 상관이 사용된다. 전송된 신호 x(t)가 주기적 성분을 갖는다면, 즉 x[kTs]=x[(k+N)Ts](여기서 Ts는 샘플링 주기, k는 시간 인덱스, N은 주기 수이며, 수신 신호는 r(t)로 표기됨)라면, r*[kTs]r[(k+N)Ts]의 위상은 하기에 설명하는 바와 같이 송신기 및 수신기와 관련된 반송파 주파수 에러의 측정을 제공한다.

초기 위상 오프셋(φ) 및 주파수 오프셋(Δf)을 갖는 수신 신호를 다음과 같이 정의한다:

(5) 여기서 n(t)는 잡음 신호를 나타낸다. 수신 신호의 샘플링된 버전은 다음과 같다:

OFDM 심벌의 순환 프리픽스는 파형의 주기적 구조를 정의하여, 상기 알고리즘을 이용한 주파수 오프셋 추정에 적합하게 한다.

도 20은 일 실시예에 따른 주파수 고정 루프(FLL)의 블록도를 나타낸다. {r_m,k}는 (OFDM) 심벌의 수신 샘플 시퀀스를 나타내고, m은 (OFDM) 심벌 인덱스를 나타내며, k는 샘플 시간 인덱스, 예를 들어 k=0, 1, 2, ..., 4607을 나타낸다. 일 실시예에서, 도 20의 상부에 나타낸 바와 같이, k=0~511의 샘플 시간 인덱스는 수신된 OFDM 심벌의 순환 프리픽스부를 나타내고, FFT 윈도우는 k=512의 샘플 시간 인덱스에서 시작하며, k=4607에서 끝난다. FLL 동작의 주파수 추적 모드의 경우, 주파수 오프셋의 m번째 추정치는 다음과 같이 구할 수 있다:

여기서 G_D는 여기서 이전에 정의한 바와 같이 검출기 이득이다.

FLL의 주파수 취득 모드의 경우, 주파수 오프셋의 m번째 추정치가 상기 식 (8)이나 이전에 주어진 식(4)에 의해 취득될 수 있으며, 하기에 반복된다. 즉,

여기서 m은 제 1 OFDM 심벌에서 샘플들의 제곱 시퀀스들, 예를 들어 각각 128 샘플의 1~32 시퀀스의 주기 수 인덱스이다. 일 실시예에서, 식(8) 및/또는 (9)의 상관 입력 샘플들은 OFDM 프레임의 제 1 파일럿 심벌 동안 수신된 입력 샘플들의 적어도 2개의 시퀀스에 속한다. 적어도 2개의 입력 샘플 시퀀스는 각각 128 샘플의 연속한 시퀀스일 수 있다. 추정된 주파수 오프셋은 미리 결정된 회수 업데이트될 수 있으며, 이는 OFDM 프레임의 제 1 파일럿 심벌에서 샘플들의 제곱 시퀀스 수, 예를 들어 약 32에 대응할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 식(8)이나 (9)에 의해 주어진 주파수 오프셋은 예를 들어 512 샘플(추적 모드) 또는 128 샘플(취득 모드) 크기의 버퍼(2002), 주파수 오프셋 검출기(2004(추적 모드) 또는 2006(취득 모드)) 및 2-대-1 MUX(2008)를 이용함으로써 구현될 수 있으며, 이는 경우에 따라 검출기(2004, 2006) 중 하나로부터 출력을 선택한다. MUX(2008)의 출력은 예를 들어 곱셈기(2010)에 의해 이득 파라미터로 스케일링 된 다음 주파수 오프셋 누적기(2012)에 공급될 수 있다. 주파수 오프셋 누적기(2012)는 주파수 오프셋의 실제 값을 생성한다.

일 실시예에서, 적어도 2개의 모드에서 주파수 오프셋 보상이 실행될 수 있다. CDMA 부분이 VCXO를 디지털 제어할 수 있는 CDMA에 의한 OFDMA 동작의 동시 모드에서, 스위치(2014)는 "1" 위치로 닫히고, 루프는 폐쇄된다. OFDMA 부분이 VCXO를 분석적으로 제어할 수 있는 단독 모드에서, 스위치(2014)는 "2" 위치로 열리고 루프가 개방되어, FLL은 DAC(2016)를 통해 VCXO를 직접 제어한다. 일 실시예에서, DAC(2016)은 펄스 밀도 변조기(PDM) 및 RC 필터를 포함하는 1-비트 DAC일 수 있다. 이 경우, 실제 주파수 오프셋 값(Δf)은 VCXO에 적용되는 잠재적 차로 변환되어 주파수 오프셋이 보상된다.

CDMA 제어의 경우, 실제 주파수 오프셋 값은 스위치(2014)를 통해 위상 누적기(2018)에 공급된다. 위상 누적기(2018)는 실제 위상 오프셋(φ) 값을 생성한다. 일 실시예에서, sin/cos 룩업 테이블(2020)은 복소수 "cosφ - jsinφ"를 생성하고, 이는 입력 샘플들의 위상을 회전시키기 위한 exp(-jφ)를 정의한다. 위상 회전기, 예를 들어 복소 곱셈기(2024)는 입력 샘플들을 복소수 "cosφ - jsinφ"과 곱함으로써 입력 샘플들의 위상 오프셋 또는 동등하게 주파수 오프셋을 보상한다.

일 실시예에 따르면, 주파수 오프셋 검출기(2004, 2006)의 이득, VCXO 이득, 및/또는 VCXO 주파수와 반송파 주파수의 비 등이 루프 이득 파라미터(α)에 함께 묶일 수 있다. 파라미터(α)는 또한 2의 거듭제곱 수로 양자화될 수도 있고, 곱셈기(2010)는 간단한 프로그래밍 가능 시프터로 대체될 수도 있다. α는 2개의 동작 모드에서 α는 서로 다를 수도 있다는 점에 유의한다. 일 실시예에 따르면, α는 주파수 오프셋이 미리 결정된 시간에 미리 결정된 값, 예를 들어 0에 수렴할 때까지 증분하여 FLL에 적용된다. 증분은 FLL의 안정성을 유지하기에 충분히 작고, 미리 결정된 시간에, 예를 들어 제 1 TDM 파일럿 동안 주파수 에러가 미리 결정된 레벨로 신속히 수렴하기에 충분히 크게, 예를 들어 0.2로 선택된다.

개시된 실시예들은 다음 기술들 중 임의의 하나 또는 조합에 적용될 수 있다: 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템, 다중 반송파 CDMA(MC-CDMA), 광대역 CDMA(W-CDMA), 고속 다운링크 패킷 접속(HSDPA), 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템, 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템.

본원에 개시된 주파수 취득 및 동기화 기술은 다양한 수단으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 동기화를 지원하는데 사용되는 액세스 포인트에서의 처리 유닛들(예를 들어, TX 데이터 및 파일럿 프로세서(120))은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 장치(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 장치(PLD), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 본원에 개시된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다. 동기화를 수행하는데 사용되는 액세스 단말에서의 처리 유닛들(예를 들어, 동기 및 채널 추정 유닛(180)) 또한 하나 이상의 ASIC, DSP 등 내에 구현될 수 있다.

소프트웨어 구현의 경우, 동기화 기술은 여기서 설명한 다양한 기능을 수행하는 프로그램 모듈(예를 들어, 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 프로시저, 함수, 데이터 구조, 스키마...)과 조합하여 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛(예를 들어, 도 13의 메모리 유닛(1392))에 저장될 수 있으며, 프로세서(예를 들어, 제어기(190))에 의해 실행된다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있다. 더욱이, 당업자들은 대상 발명 방법들이 단일 프로세서나 멀티 프로세서 컴퓨터 시스템, 소형 연산 장치, 메인 프레임 컴퓨터는 물론, 개인용 컴퓨터, 핸드헬드 연산 장치, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그래밍 가능 가전 기기 등을 포함하는 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다는 점을 이해할 것이다.

상술한 것은 대상 발명의 일부 실시예들의 예를 포함한다. 물론, 개시된 실시예를 설명하기 위한 컴포넌트나 방법에 대해 생각할 수 있는 모든 조합을 기술할 수는 없지만, 당업자들은 많은 추가 조합 및 치환이 가능한 것으로 인식할 수 있다. 따라서 개시된 실시예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 변경, 변형 및 수정을 포함하는 것이다. 더욱이, 상세한 설명이나 청구범위에서 "포함"이란 용어가 사용되는 범위에 대해, 이러한 용어는 "구비하는"이란 용어가 첨구범위에서 과도적인 단어로 사용될 때 해석되는 것과 비슷한 방식으로 포함되는 것이다.

Claims

무선 통신망에서의 초기 주파수 취득 방법으로서,

입력 샘플 스트림을 수신하는 단계;

상기 수신된 입력 샘플들을 기초로 주파수 오프셋에 대한 추정치를 결정하는 단계; 및

상기 주파수 오프셋을 보상함으로써 초기 주파수 취득을 달성하는 단계를 포함하는, 초기 주파수 취득 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 입력 샘플 스트림을 수신하는 단계는 변조 프레임의 제 1 파일럿 심벌에 속하는 입력 샘플들을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 주파수 오프셋에 대한 추정치를 결정하는 단계는 상기 제 1 파일럿 심벌 동안 수신된 입력 샘플들의 적어도 2개의 시퀀스에 속하는 상관 입력 샘플들을 누적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 입력 샘플들의 적어도 2개의 시퀀스는 각각 128개의 연속한 샘플 시퀀스이며, 상기 방법은 미리 결정된 회수 동안 상기 주파수 오프셋을 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 미리 결정된 회수는 상기 제 1 파일럿 심벌에서 샘플들의 제곱 시퀀스의 수에 대응하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 미리 결정된 회수는 약 32인 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주파수 오프셋을 보상하는 단계는 이득 파라미터에 의해 상기 주파수 오프셋을 스케일링하는 단계를 포함하고, 상기 이득 파라미터는 상기 주파수 오프셋이 미리 결정된 기간 동안 보상되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 기간은 제 1 파일럿 심벌의 듀레이션인 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 주파수 오프셋을 보상하는 단계는 상기 스케일링된 주파수 오프셋을 누적함으로써 실제 주파수 오프셋을 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 주파수 오프셋을 보상하는 단계는 상기 실제 주파수 오프셋을 기초로 로컬 오실레이터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 주파수 오프셋을 보상하는 단계는 상기 입력 샘플들을 위상 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 위상 회전 단계는 상기 실제 주파수 오프셋을 위상 오프셋으로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 위상 회전 단계는 상기 위상 오프셋을 기초로 상기 입력 샘플들을 위상 회전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 방법.
무선 통신망에서의 초기 주파수 취득 방법을 구현하기 위한 수단을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은,

입력 샘플 스트림을 수신하는 단계;

상기 수신된 입력 샘플들을 기초로 주파수 오프셋에 대한 추정치를 결정하는 단계; 및

상기 주파수 오프셋을 보상함으로써 초기 주파수 취득을 달성하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 매체.
무선 통신망에서의 초기 주파수 취득 장치로서,

입력 샘플 스트림을 수신하는 수단;

상기 수신된 입력 샘플들을 기초로 주파수 오프셋에 대한 추정치를 결정하는 수단; 및

상기 주파수 오프셋을 보상함으로써 초기 주파수 취득을 달성하는 수단을 포함하는, 초기 주파수 취득 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 입력 샘플 스트림을 수신하는 수단은 변조 프레임의 제 1 파일럿 심벌에 속하는 입력 샘플들을 수신하는 수단을 포함하고, 상기 주파수 오프셋에 대한 추정치를 결정하는 수단은 상기 제 1 파일럿 심벌 동안 수신된 입력 샘플들의 적어 도 2개의 시퀀스에 속하는 상관 입력 샘플들을 누적하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 입력 샘플들의 적어도 2개의 시퀀스는 각각 128개의 연속한 샘플 시퀀스이며, 상기 장치는 미리 결정된 회수 동안 상기 주파수 오프셋을 업데이트하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 미리 결정된 회수는 상기 제 1 파일럿 심벌에서 샘플들의 제곱 시퀀스의 수에 대응하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 미리 결정된 회수는 약 32인 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 주파수 오프셋을 보상하는 수단은 이득 파라미터에 의해 상기 주파수 오프셋을 스케일링하는 수단을 포함하고, 상기 이득 파라미터는 상기 주파수 오프셋이 미리 결정된 기간 동안 보상되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 기간은 제 1 파일럿 심벌의 듀레이션인 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 주파수 오프셋을 보상하는 수단은 상기 스케일링된 주파수 오프셋을 누적함으로써 실제 주파수 오프셋을 구하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 주파수 오프셋을 보상하는 수단은 상기 실제 주파수 오프셋을 기초로 로컬 오실레이터를 제어하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 주파수 오프셋을 보상하는 수단은 상기 입력 샘플들을 위상 회전시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 23 항에 있어서,

상기 위상 회전 수단은 상기 실제 주파수 오프셋을 위상 오프셋으로 변환하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 24 항에 있어서,

상기 위상 회전 수단은 상기 위상 오프셋을 기초로 상기 입력 샘플들을 위상 회전하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
무선 통신망에서의 초기 주파수 취득 장치로서,

입력 샘플 스트림을 수신하도록 구성된 수신기;

상기 수신된 입력 샘플들을 기초로 주파수 오프셋에 대한 추정치를 결정하도록 구성된 프로세서; 및

상기 주파수 오프셋을 보상함으로써 초기 주파수 취득을 달성하도록 구성된 보상기를 포함하는, 초기 주파수 취득 장치.
제 26 항에 있어서, 상기 보상기는 이득 파라미터에 의해 상기 주파수 오프셋을 스케일링하도록 구성된 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 27 항에 있어서, 상기 보상기는 실제 주파수 오프셋을 생성하도록 구성된 누적기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
제 28 항에 있어서, 상기 보상기는 위상 회전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 주파수 취득 장치.
무선 통신망에서의 초기 주파수 취득 방법을 구현하도록 프로그래밍 되는 적어도 하나의 프로세서로서, 상기 방법은,

입력 샘플 스트림을 수신하는 단계;

상기 수신된 입력 샘플들을 기초로 주파수 오프셋에 대한 추정치를 결정하는 단계; 및

상기 주파수 오프셋을 보상함으로써 초기 주파수 취득을 달성하는 단계를 포함하는, 프로세서.