KR20060129035A - 프레임 동기화 및 초기 심볼 타이밍 획득 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

견고한 초기 프레임 탐지 및 심볼 동기화 시스템 및 방법이 제시된다. 특히, 제 1 파일롯이 세 개의 획득 스테이지들과 관련하여 사용된다. 제 1 스테이지에서, 제 1 파일롯 심볼과 관련된 상관 곡선의 리딩 에지를 관찰하기 위한 시도가 이루어진다. 제 2 스테이지에서, 상관 곡선의 평평한 부분 및/또는 트레일링 에지를 관찰하도록 시도함으로써 리딩 에지가 제 1 스테이지에서 탐지되었는지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 또한, 제 2 스테이지 동안에, 주파수 루프가 주파수 오프셋을 설명하기 위해 갱신될 수 있다. 제 3 스테이지는 트레일링 에지가 제 2 스테이지에서 이미 관찰되지 않았다면 곡선의 트레일링 에지를 관찰하기 위한 스테이지이다. 제 1 파일롯의 탐지되고 및 수신 확인되면, 그 다음에 제 2 파일롯이 세밀한 심볼 타이밍을 획득하기 위해 사용될 수 있다.

Description

프레임 동기화 및 초기 심볼 타이밍 획득 시스템 및 방법{FRAME SYNCHRONIZATION AND INITIAL SYMBOL TIMING ACQUISITION SYSTEM AND METHOD}
본 출원은 출원 번호가 60/540,089이고, 출원일이 2004년 1월 28일이며, 발명의 명칭이 "A Procedure to Acquire Frame Synchronization and Initial OFDM Symbol Timing from the Detection of TDM Pilot"인 미국 특허 가출원에 대한 우선권을 주장한다. 또한, 본 출원은 출원 번호가 10/931,324(어토니 도킷 번호 030569)이고, 출원일이 2004년 8월 3일이며, 발명의 명칭이 "Synchronization in a Broadcast OFDM System using Time Division Multiplexed Pilots"인 미국 특허 출원에 대한 우선권을 주장한다. 전술한 출원들은 참조로서 여기에 통합된다.
다음의 설명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 신호 획득 및 동기화에 관한 것이다.
고용량 및 신뢰가능한 통신 시스템들에 대한 요구가 증가하고 있다. 오늘날, 데이터 트래픽은 주로 데스크톱 또는 휴대용 컴퓨터들뿐만 아니라 이동 전화기들로부터 발생한다. 시간이 경과하여 기술이 발전하면서, 이들 중 일부는 아직 개발되지 않은, 다른 통신 장치들로부터의 요구가 증가할 것이라는 사실은 예측가능하다. 예를 들어, 다른 소비 장치들처럼 현재 어플라이언스와 같은 통신 장치들로 생각되지 않은 장치들이 전송을 위한 거대한 양의 데이터를 발생시킬 것이다. 또한, 현재 다른 장치들 중에서 이동 전화기 및 PDA(Personal Digital Assistant)와 같은 장치들은 보다 널리 보급될 뿐만 아니라 크고 복잡한 인터랙티브 멀티미디어 애플리케이션들을 지원하기 위해 전례없는 큰 대역폭을 요구할 것이다.
데이터 트래픽은 유선에 의해 전송될 수 있으나, 현재 무선 통신에 대한 수요가 존재하고 급격하게 증가하게 될 것이다. 사람들의 증가하는 이동성은 이와 관련된 기술이 또한 휴대가능하도록 요구하고 있다. 그리하여, 오늘날 많은 사람들은 음성 및 데이터 전송(예를 들어, 모바일 웹, 이메일, 인스턴스 메시징. . . )을 위해 이동 전화기들과 PDA들을 사용한다. 추가적으로, 무선 홈 및 오피스 네트워크들을 구축하고 또한 학교들, 커피 하우스들, 공항들 및 다른 공공 장소들에서 인터넷 접속이 가능한 핫스팟(hotspot)들을 요구하는 사람들의 수가 증가하고 있다. 또한, 자동차들, 보트들, 비행기들, 기차들 등과 같은 교통 수단들에서 컴퓨터 및 통신 기술을 통합하기 위한 큰 규모의 움직임이 계속되고 있다. 필수적으로, 컴퓨팅 및 통신 기술들은 보다 유비쿼터스(ubiquitous)하게 될 것이기 때문에, 가장 실용적이고 편리한 통신 매체로서 특히 무선 영역에 대한 요구가 계속해서 증가하게 될 것이다.
일반적으로, 무선 통신 프로세서는 전송자와 수신자 모두를 포함한다. 전송자는 캐리어 신호를 통해 데이터를 변조하고 그 다음에 전송 매체(예를 들어, 무선 주파수)를 통해 캐리어 신호를 전송한다. 수신기는 그 후에 상기 전송 매체를 통한 캐리어 신호의 수신을 담당한다. 보다 상세하게는, 수신기는 신호의 시작, 신 호에 포함된 정보, 신호가 메시지를 포함하는지 여부를 결정하기 위해 수신된 신호를 동기화시키기 위한 작업을 수행한다. 그러나, 동기화는 잡음, 간섭 및 다른 인자들로 인하여 복잡하게 된다. 이러한 방해에도 불구하고, 수신기는 신호를 탐지 또는 식별하고 통신을 가능하게 하기 위해 컨텐트를 해석하여야 한다.
현재, 사용되고 있는 많은 기존의 확산 주파수 변조 기술들이 있다. 이러한 기술들을 통해, 협대역 정보 신호의 전력은 큰 전송 주파수 대역을 통해 확산되거나 커지게 된다. 이러한 확산은 적어도 이러한 전송들이 일반적으로 작은 스펙트럼 전력 밀도에 기인한 시스템 잡음에 적응되기 때문에 바람직하다. 그러나, 이러한 기존의 시스템들이 가지는 문제점 중 하나는 다중경로 지연 확산이 복수의 사용자들 사이에서 간섭이 유발한다는 것이다.
급격하게 상업적으로 수용되고 있는 표준들 중 하나는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)이다. OFDM은 병렬 전송 통신 방식이며, 여기서 하이-레이트 데이터 스트림은 많은 수의 로우-레이트 스트림들로 분할되고 특정한 주파수들 또는 톤들만큼 떨어진 간격으로 다수의 서브-캐리어들을 통해 동시에 전송된다. 주파수들의 정확한 간격은 톤들 사이의 직교성을 제공한다. 직교 주파수들은 통신 신호들 사이에서 누화(crosstalk) 또는 간섭을 최소화하거나 또는 제거한다. 높은 전송 레이트들과 간섭에 대한 저항성에 더하여, 주파수들이 상호 간섭없이 오버랩될 수 있기 때문에, 높은 스펙트럼 효율을 얻을 수 있다.
그러나, OFDM 시스템들이 가지는 하나의 문제점은 이들 시스템들이 수신기 동기화 에러들에 민감하다는 것이다. 이것은 시스템 성능의 저하를 초래할 수 있 다. 특히, 시스템은 서브 캐리어들 및 네트워크 사용자들 사이에서 직교성을 상실할 수 있다. 직교성을 유지하기 위해, 전송기 및 수신기는 동기화되어야 한다. 즉, 수신기 동기화는 성공적인 OFDM 통신들을 위해 가장 중요하다.
따라서, 빠르고 신뢰성 있는 초기 프레임 동기화를 위한 신규한 시스템 및 방법이 요구된다.
다음은 아래에서 개시되는 몇몇 양상들 및 실시예들에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 간략화된 개요를 나타낸다. 이러한 개요는 광범위한 개관이 아니며 키/결정적인 엘리먼트들을 식별하기 위해 의도된 것도 아니다. 개요의 목적은 이후에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서론으로서 간략화된 형태로 몇몇 개념들 및 원리들을 제시하는 것이다.
간략하게 설명하면, 초기 프레임 획득을 용이하게 하기 위한 다양한 시스템들 및 방법들이 여기에 제시된다. 상기 시스템들 및 방법들은 제 1 파일롯 심볼(예를 들어, OFDM 환경에서 TDM 파일롯 심볼)을 탐지함으로써 초기 프레임 동기화를 획득한다. 파일롯 심볼 탐지를 용이하게 하기 위해, 지연 상관기가 사용될 수 있다. 지연 상관기는 입력 샘플들의 스트림을 수신하고, 입력 샘플들을 이들의 지연된 버전들과 상관시키고, 파일롯 심볼을 탐지하기 위해 사용될 수 있는 다수의 탐지 메트릭들 또는 상관 결과들을 발생시킨다. 탐지 메트릭들 또는 상관값들이 하나의 시간 주기 동안 관측되면, 이들은 리딩 에지(leading edge), 평평한 구역(flat zone) 및 트레일링 에지(trailing edge)를 포함하는 상관 곡선(curve)으로 지칭되는 것을 생성하며, 여기서 상관 곡선은 지연 상관기에 의한 에너지 분배 출력이다. 제 1 파일롯 심볼의 탐지는 세 가지 스테이지들로 나누어진다: 상관 곡선의 리딩 에지를 탐지하고, 상관 곡선의 평평한 구역 부분을 탐지하거나 관측함으로써 리딩 에지의 탐지를 확인하고, 마지막으로 상관 곡선의 트레일링 에지를 탐지한다.
제 1 스테이지에서, 상관 곡선의 리딩 에지를 관측하거나 또는 탐지하기 위한 시도가 이루어진다. 상관 출력 또는 메트릭 또는 이들의 몇몇 함수(예를 들어, 제곱된 출력)의 크기는 프로그래밍된 임계값과 비교된다. 상관 출력이 미리 결정된 수의 연속적인 입력 샘플들(예를 들어, 64) 동안 임계값을 초과하면, 시스템 및 방법은 제 2 스테이지를 진행할 수 있다.
제 2 스테이지에서, 리딩 에지의 탐지를 확인하고 상관 곡선의 평평한 구역을 관찰하기 위한 시도가 이루어진다. 여러 개의 카운트들 또는 카운터들이 이러한 기능과 다른 기능을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 카운트는 새로운 샘플이 수신되고 상관될 때마다 증가될 수 있다. 제 2 카운트는 상관 출력이 동일한 임계값을 초과할 때마다 증가될 수 있다. 또한, 제 3 카운트는 상관 출력이 임계값보다 낮은 연속적인 횟수의 개수를 추적하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 카운터들은 그 후에, 다른 것들 사이에서, 예컨대 잡음에 기인한 거짓 리딩 에지가 탐지되었는지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 거짓 포지티브가 탐지되면, 새로운 리딩 에지가 스테이지 1에 위치되어야 할 것이다. 거짓 리딩 에지가 탐지되지 않으면, 상기 시스템 및 방법은 미리 결정된 시간 주기 동안 또는 예를 들어 리딩 에지가 늦게 탐지되었다면 일정한 트레일링 에지가 관찰될 때까지 스테이지 2에 남아있게 된다. 또한 적어도 하나의 추가적인 동기화 기능이 이러한 제 2 스테이지 동안 제공될 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다. 특히, 주파수 루프 누산기(accumulator)(예를 들어, 주파수 고정 루프, 자동 주파수 제어 루프. . . )는 주파수 오프셋에 대하여 주기적으로 제로로 갱신되거나 또는 주파수 오프셋을 탐지할 수 있다. 또한, 파일롯 상관 곡선의 트레일링 에지가 여기서 탐지되면, 세밀한 타이밍 시스템 또는 방법에 의해 사용되도록 시간 인스턴스가 탐지에 앞서서 저장될 수 있다.
스테이지 3은 트레일링 에지가 스테이지 2에서 이미 관찰되지 않았다면 트레일링 에지의 탐지와 관련된다. 여기서 적어도 하나의 카운터는 상관 출력이 임계값보다 작은 연속적인 횟수들의 개수를 추적하기 위해 사용될 수 있다. 상기 카운터 값이 미리 결정되거나 또는 프로그래밍된 값(예를 들어, 32)보다 크면, 그 후에 트레일링 에지가 탐지된다. 또한 트레일링 에지의 탐지 바로 이전의 시간에 대응하는 시간 인스턴스가 저장될 수 있다. 상기 시간 인스턴스는 그 후에 다음의 무선 심볼(예를 들어, OFDM 심볼)에 의해 이용될 수 있으며, 이러한 무선 심볼의 일례는 제 2 TDM 파일롯이다. 일 실시예에 따르면, 이러한 시간 인스턴스는 제 2 파일롯 심볼의 256번째 샘플에 대응할 수 있다. 그러나, 카운터가 프로그래밍된 임계값보다 작거나 또는 일정한 트레일링 에지가 타임 아웃 주기(예를 들어, 1024개의 입력 샘플들) 동안 관찰되지 않으면, 상기 시스템 및 방법은 카운터들과 주파수 누산기를 재설정하고 제 1 스테이지에서 다른 리딩 에지의 탐색을 시작할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 TDM 파일롯-1을 성공적으로 탐지하면, TDM 파일롯-2가 세밀한 OFDM 심볼 타이밍을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 그 후에, OFDM 심볼 데이터를 디코딩하기 위한 시도가 이루어진다. 주파수 루프는 제 1 TDM 심볼을 탐지한 후에 트래킹 모드에서 동작할 수 있다. OFDM 심볼 데이터의 디코딩이 실패하면, 그 후에 주파수 제어 루프가 수렴(converge)하는데 실패하였다고 간주되며 전체 획득 프로세서는 다음 프레임 또는 수퍼-프레임을 통해 반복된다.
특히, 초기 프레임 탐지 및 동기화를 위한 방법에 여기에 제시된다. 먼저, 적어도 일부가 파일롯 심볼과 관련된 입력 신호들의 스트림이 수신된다. 상기 신호들로부터의 상관 곡선과 이들의 지연된 복사본들을 형성하는 상관 출력들이 생성된다. 상관 곡선의 가능성 있는 리딩 에지는 상관 출력들로부터 탐지된다. 그 후에, 리딩 에지 탐지가 확인되고 트레일링 에지가 상관 출력들로부터 탐지된다.
유사하게, 지연 상관 컴포넌트, 리딩 에지 탐지 컴포넌트, 확인 컴포넌트 및 트레일링 에지 컴포넌트를 포함하는 프레임 탐지 및 동기화 시스템이 여기에 제시된다. 지연 상관 컴포넌트는 입력 샘플들의 스트림을 수신하고, 입력 샘플들을 이들의 지연된 버전들과 상관시키고, 상관 곡선을 형성하는 복수의 출력들을 생성한다. 리딩 에지 탐지 컴포넌트는 출력들을 수신하여 임계값과 비교하고, 상관 곡선의 가능성 있는 리딩 에지를 탐지하는 경우에 신호를 발생시킨다. 확인 컴포넌트는 리딩 에지 탐지 컴포넌트로부터 신호를 수신하면 리딩 에지 탐지를 확인하기 위해 추가적인 출력들을 상기 임계값과 비교한다. 트레일링 에지 컴포넌트는 확인 컴포넌트로부터 신호를 수신하고 상관 곡선의 트레일링 에지의 위치를 결정하기 위해 추가적인 출력들을 비교한다.
본 발명의 양상들, 장점들 및 특징들은 아래의 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 보다 명백할 것이다.
도 1은 조잡한(coarse) 프레임 탐지 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2a는 이상적인 단일 경로 환경에서 상관 곡선의 그래프를 나타낸다.
도 2b는 실제적인 다중 경로 환경에서 상관 곡선의 그래프를 나타낸다.
도 3은 확인 컴포넌트의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램이다.
도 4는 트레일링 에지 컴포넌트의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램이다.
도 5는 지연 상관 컴포넌트의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램이다.
도 6은 세밀한 프레임 탐지 시스템의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램이다.
도 7은 초기의 조잡한 프레임 탐지 방법론의 플로우차트 다이어그램이다.
도 8은 리딩 에지 탐지 방법론의 플로우차트 다이어그램이다.
도 9는 리딩 에지 확인 및 평평한 구역 탐지 방법론의 플로우차트 다이어그램이다.
도 10a는 리딩 에지 확인 및 평평한 구역 탐지 방법론의 플로우차트 다이어그램이다.
도 10b는 리딩 에지 확인 및 평평한 구역 탐지 방법론의 플로우차트 다이어그램이다.
도 11은 트레일링 에지 탐지 방법론의 플로우차트 다이어그램이다.
도 12는 프레임 동기화 방법론의 플로우차트 다이어그램이다.
도 13은 다양한 양상들 및 실시예들을 위한 적합한 동작 환경에 대한 블록 다이어그램이다.
도 14는 OFDM 시스템에서 사용하기 위한 수퍼-프레임 구조의 일 실시예에 대한 다이어그램이다.
도 15a는 TDM 파일롯-1의 일 실시예에 대한 다이어그램이다.
도 15b는 TDM 파일롯-2의 일 실시예에 대한 다이어그램이다.
도 16은 기지국의 TX 데이터 및 파일롯 프로세서의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램이다.
도 17은 기지국의 OFDM 변조기의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램이다.
도 18a는 TDM 파일롯-1의 시간-도메인 표현에 대한 다이어그램이다.
도 18b는 TDM 파일롯-2의 시간-도메인 표현에 대한 다이어그램이다.
도 19는 무선 장치의 동기화 및 채널 추정 유니트의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램이다.
도 20은 파일롯-2 OFDM 심볼에 기반하여 타이밍 동기화를 수행하는 심볼 타이밍 탐지기의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램이다.
도 21a는 TDM 파일롯-2 OFDM 심볼에 대한 프로세싱의 타이밍 다이어그램이다.
도 21b는 IDFT 유니트로부터의 L2-탭 채널 임펄스 응답의 타이밍 다이어그램이다.
도 21c는 상이한 윈도우 시작 위치들에서 채널 탭들의 에너지에 대한 플롯이다.
도 22는 TDM 및 FDM 파일롯들의 결합을 통한 파일롯 전송 방식에 대한 다이어그램이다.
다양한 양상들 및 실시예들은 유사한 도면부호들이 유사한 또는 대응 엘리먼트들을 언급하는 첨부된 도면들을 참조로 하여 지금 기술된다. 그러나, 도면들 및 상세한 설명은 기술된 특정 형태들로 실시예들을 제한하는 것으로 의도치 않는다. 오히려, 의도는 모든 수정들, 균등물들 및 대안들을 커버하는 것이다.
본 출원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "컴포넌트" 및 "시스템"은 컴퓨터 관련 엔티티, 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합, 소프트웨어 또는 실행 소프트웨어중 어느 하나를 언급하는 것으로 의도된다. 예컨대, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 프로세스, 프로세서, 객체, 실행가능 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터(예컨대, 데스크톱, 휴대용, 소형, 팜,...)일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 설명으로서, 컴퓨터 장치상에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨터 장치 그 자체가 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트들은 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 배치될 수 있으며, 하나의 컴포넌트는 하나의 컴퓨터에 국한될 수 있으며 및/또는 두개 이상의 컴퓨터 사이에 분산될 수 있다.
게다가, 양상들은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 기술된 양상들을 구현하기 위하여 컴퓨터를 제어하는 이들의 임의의 결합을 생성하기 위하여 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술들을 사용하는 제조방법, 제조장치 또는 제조 물품으로서 구현될 수 있다. 여기에서 사용된 용어 "제조물품"(또는 선택적으로 "컴퓨터 프로그램 제품")은 임의의 컴퓨터 판독가능 장치, 캐리어 또는 미디어로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 것으로 의도된다. 예컨대, 컴퓨터 판독가능 미디어는 자기 저장장치들(예컨대, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립들,...), 광디스크들(예컨대, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다방면 디스크(DVD)...), 스마트 카드들, 및 플래시 메모리 장치들(예컨대, 카드, 스택)을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 부가적으로, 전자 메일을 전송 및 수신할 때 또는 인터넷 또는 근거리통신망(LAN)과 같은 네트워크를 액세스할 때 사용되는 것과 같은 컴퓨터-판독가능 전자 데이터를 반송하기 위하여 캐리어파가 사용될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
대응하는 상세한 설명에 따르면, 가입자국과 관련한 다양한 양상들이 기술된다. 가입자국은 시스템, 가입자 유닛, 이동국, 모바일, 원격국, 액세스 포인트, 기지국, 원격 단말, 액세스 단말, 사용자 단말, 사용자 에이전트, 또는 사용자 장비라 불릴 수 있다. 가입자국은 셀룰러 전화, 코드리스(cordless) 전화, 세션 초기화 프로토콜(SIP) 전화, 무선 로컬 루프(WLL)국, 개인휴대단말(PDA), 무선 접속 능력을 가진 핸드헬드 장치 또는 무선 모뎀에 접속된 다른 처리장치일 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1에는 프레임 탐지 시스템(100)이 도시되어 있다. 특히, 시스템(100)은 무선 심볼 전송들(예컨대, OFDM 심볼들)의 동기화와 연관된 수신측 서브 시스템이다. 동기화는 일반적으로 프레임 및 심볼 타이밍을 획득하기 위하여 수신기에 의하여 수행되는 프로세스를 언급한다. 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 프레임 탐지는 프레임 또는 수퍼-프레임의 시작부에서 전송된 파일럿 또는 트레이닝 심볼들의 식별에 기초한다. 일 실시예에서, 파일럿 심볼들은 시분할 다중화(TDM) 파일럿들이다. 특히, 제 1 파일럿 심볼은 특히 심볼 경계에서 프레임을 개략적으로 추정하기 위하여 사용될 수 있는 반면에, 제 2 파일럿 심볼은 이러한 추정을 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 시스템(100)은 비록 그것이 다른 트레이닝 심볼들의 탐지와 관련하여 사용될 수 있을지라도 주로 프레임 탐지를 위한 제 1 파일럿 심볼의 탐지와 관련되어 사용된다. 시스템(100)은 지연된 상관기 컴포넌트(110), 리딩 에지 탐지 컴포넌트(120), 확인 컴포넌트(130), 및 트레일링 에지 탐지 컴포넌트(130)를 포함한다.
지연된 상관기 컴포넌트(110)는 무선 장치 수신기(미도시)로부터 디지털 입력 신호들의 스트림을 수신한다. 지연된 상관기 컴포넌트(110)는 입력 신호들을 처리하며, 탐지 메트릭들 또는 이와 연관된 상관 출력들(Sn)을 생성한다. 탐지 메트릭 또는 상관 출력은 하나의 파일럿 시퀀스와 연관된 에너지를 지시한다. 입력 신호들의 스트림들로부터 탐지 메트릭들을 생성하는 계산 메커니즘들은 이하에서 더 상세히 기술될 것이다. 탐지 메트릭들은 추가 처리를 위하여 리딩 에지 컴포넌 트(120), 확인 컴포넌트(130), 및 트레일링 에지 컴포넌트(140)에 제공된다.
도 2a 및 도 2b를 간략하게 참조하면, 파일럿 상관 출력들을 기술하는 두개의 전형적인 도면들이 명확화를 위하여 그리고 식별된 문제점들 중 한 문제점을 용이하게 인식하여 해결하기 위하여 제공된다. 상관도들은 시간에 따른 탐지 메트릭의 크기에 의하여 포착된 상관기 출력을 도시한다. 도 2a는 잡음없는 채널에서의 상관기 출력을 도시한다. 상관기 출력은 명확하게 리딩 에지, 평평한 부분 및 트레일링 에지를 가진다. 도 2b는 다중경로 현상들에 영향을 받는 채널(예컨대, 잡음이 채널의 전형적인 상관 곡선을 기술한다. 파일럿 존재하나 이 파일럿이 채널 잡음 및 다중경로 지연에 의하여 감지될 수 있는 것이 인지될 수 있다. 통상적으로, 단일 임계치가 파일럿 심볼을 탐지하기 위하여 사용된다. 특히, 임계치는 상관값들이 세트 또는 미리 결정된 임계치보다 클 때 심볼의 시작을 탐지하기 위하여 사용된다. 도 2a의 이상적인 경우에, 임계치는 평평한 구역 값에 근접하게 세팅되며, 심볼은 그것이 평평한 구역값을 교차할 때 탐지된다. 다음으로, 트레일링 에지를 결정하기 위하여 카운트가 초기화된다. 선택적으로, 트레일링 에지는 곡선값들이 임계치 이하로 하락할 때 단순하게 탐지될 수 있다. 불행하게도, 이러한 종래의 방법들 및 기술들은 실제 다중경로 환경에서 효율적이지 않다. 도 2b로부터 확인될 수 있는 바와 같이, 리딩 에지는 다중경로 현상들로 인하여 값들이 확산되고 이로 인해 잡음이 리딩 에지를 불명료하게 할때 용이하게 결정될 수 없다. 이는 다수의 긍정 오류 탐지들을 유발할 수 있다. 게다가, 신호의 확산은 트레일링 에지를 탐지하기 위한 샘플들의 카운팅을 방해하며, 잡음은 값이 임계치 이하로 하 락할 때 트레일링 에지의 탐지를 방해할 것이다. 여기에 기술된 기술들은 적어도 실세계 다중경로 환경에 효과적인 강한 파일럿 및 프레임 탐지 시스템 및 방법을 제공한다.
도 1을 다시 참조하면, 리딩 에지 컴포넌트(120)는 상관 곡선의 잠재적 리딩 에지를 탐지하기 위하여 사용될 수 있다(예컨대, 여기서, 상관 곡선은 시간에 따른 에너지 분배를 나타냄). 리딩 에지 컴포넌트(120)는 지연된 상관기 컴포넌트(120)로부터 일련의 탐지 메트릭 값들(Sn)을 수신한다. 수신시에, 값은 고정된 또는 프로그램가능 임계치(T)와 비교된다. 특히, Sn >= T인지의 여부에 관한 결정이 이루어진다. 만일 Sn >= T이면, 카운트 또는 카운터(예컨대, 런 카운트)는 증가된다. 선택적으로, 만일 Sn < T이면, 카운터를 제로로 세팅될 수 있다. 카운터는 임계치 이상인 다수의 연속적 상관 출력값들을 저장한다. 리딩 에지 컴포넌트(120)는 미리 결정된 또는 프로그래밍된 수의 샘플들이 분석되도록 상기 카운터를 모니터링한다. 일 실시예에 따르면, 이는 런 카운트 = 64에 대응할 수 있다. 그러나, 이러한 값이 특정 환경의 특정 시스템에서 탐지를 최적화하기 위하여 수정될 수 있다. 이러한 기술은 샘플들이 시간의 길이 동안 계속해서 임계치 이상에서 머물러야 하기 때문에 리딩 에지가 초기 잡음 또는 확산의 결과로서 잘못 탐지될 수 있는 가능성이 적기 때문에 유리하다. 일단 조건(들)이 만족되면, 리딩 에지 컴포넌트는 잠재적 리딩 에지의 탐지를 선언할 수 있다. 다음으로, 신호는 이를 지시하는 확인 컴포넌트(130)에 제공될 수 있다.
명칭이 암시되기 때문에, 확인 컴포넌트(130)는 리딩 에지가 실제로 리딩 에지 컴포넌트(120)에 의하여 탐지되는지를 확인하기 위하여 동작할 수 있다. 리딩 에지 후에, 긴 평평한 주기가 예상된다. 그러므로, 만일 평평한 부분이 탐지되면, 이는 파일럿 심볼의 리딩 에지가 리딩 에지 컴포넌트(120)에 의하여 탐지되는 신뢰성을 증가시킨다. 만일 그렇지 않으면, 새로운 리딩 에지가 탐지될 필요가 있다. 리딩 에지 컴포넌트(120)로부터의 신호의 수신시에, 확인 컴포넌트(130)는 부가 탐지 메트릭 값들(Sn)을 수신하여 분석하기 시작할 수 있다.
도 3을 참조하면, 확인 컴포넌트(130)의 전형적인 일 구현에 대한 블록도가 명확한 이해를 위하여 제공된다. 확인 컴포넌트(130)는 프로세서(310), 임계치(320), 간격 카운트(330), 히트 카운트(340), 런 카운트(350) 및 주파수 누산기(360)를 포함하거나 또는 이들과 연관될 수 있다. 프로세서(310)는 임계치(320), 간격 카운터(330), 히트 카운터(340), 런 카운터(350) 및 주파수 누산기(360)와 통신가능하게 접속된다. 게다가, 프로세서(310)는 상관값들(Sn)을 수신 및/또는 검색할 수 있을 뿐만 아니라 리딩 에지 컴포넌트(120)(도 1) 및 트레일링 에지 컴포넌트(140)(도 1)와 상호 작용할 수 있다(예컨대 신호들을 수신 및 전송할 수 있다). 임계치(320)는 리딩 에지 컴포넌트(120(도 1)에 의하여 사용되는 것과 동일한 임계치일 수 있다. 게다가, 임계치가 하드 코딩된 값으로서 확인 컴포넌트(130)의 일부분으로서 기술되는 반면에 예컨대 임계치(320)는 특히 이러한 임계치의 프로그래밍을 용이하게 하기 위하여 컴포넌트의 외부로부터 수신 및/또는 검색될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 간단히 말해서, 간격 카운트(330)는 주파수 누산기(360)를 사용하여 주파수 오프셋을 결정하는 주파수 고정루프를 갱신할 때를 결정하고 또한, 트레일링 에지를 탐지할 때 사용될 수 있다. 히트 카운트(340)는 심볼 평평한 구역을 탐지하기 위하여 사용될 수 있으며, 런 카운트(350)는 트레일링 에지를 식별하기 위하여 사용된다.
상관값들의 초기 프로세싱 이전에, 프로세서(310)는 예컨대 카운터들(330, 340, 350)의 각각의 카운터뿐만 아니라 주파수 누산기(360)를 제로로 초기화할 수 있다. 그 다음에, 프로세서(310)는 상간 출력(Sn) 및 임계치(420)를 수신 및 검색할 수 있다. 그 다음에, 간격 카운트(430)는 새로운 샘플이 검색될 때 증가될 수 있다. 새로운 상관 샘플이 검색될 때마다, 간격 카운트(430)는 증가될 수 있다. 다음에, 프로세서(310)는 상관값과 임계치(320)를 비교할 수 있다. 만일 Sn가 임계치보다 크거나 또는 동일하면, 히트 카운트는 증가될 수 있다. 런 카운트와 관련하여, 런 카운트는 Sn이 임계치(320)보다 작은 경우에 증가될 수 있으며 그렇지 않으면 제로로 세팅된다. 리딩 에지와 유사하게, 런 카운트는 임계치 이하의 연속 샘플들의 수를 지시할 수 있다. 카운트 값들은 특히 리딩 에지가 탐지되었는지, 또는 긍정 오류가 존재하는지 또는 리딩 에지가 다른 방식으로 손실되는지(늦게 도달되는지)를 결정하기 위하여 분석될 수 있다.
일 실시예에서, 확인 컴포넌트(130)는 리딩 에지 컴포넌트(120)가 런 카운트 및 히트 카운트를 검사함으로써 오류 리딩 에지를 탐지하였는지를 결정할 수 있다. 값들이 임계치보다 크거나 또는 동일한 상관 곡선의 평평한 구역을 확인 컴포넌트가 탐지해야 하기 때문에, 만일 히트 카운트가 충분히 낮고 런 카운트가 세팅된 값보다 크거나 또는 히트 카운트 및 런 카운트가 실질적으로 동일하면, 리딩 에지의 부정확한 탐지로 인하여 잡음이 유발될 수 있다는 것이 결정될 수 있다. 특히, 수신된 상관값들이 예상된 값과 일치하지 않는다는 것에 유의해야 한다. 일 실시예에 따르면, 런 카운트가 128보다 크거나 또는 동일할때 그리고 히트 카운트가 400보다 작을 때 오류 리딩 에지가 야기될 수 있다는 결정이 이루어진다.
리딩 에지가 손실되거나 또는 적절한 타이밍보다 너무 늦게 탐지되었다는 것이 런 카운트 및 히트 카운트의 값들을 비교함으로써 확인 컴포넌트(130)에 의하여 결정될 수 있다. 특히, 히트 카운트 및 런 카운트가 충분히 큰 경우에 상기와 같은 결정이 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 이는 런 카운트가 786보다 크거나 또는 동일하고 히트 카운트가 400보다 크거나 또는 동일할 때 결정될 수 있다. 물론, 여기에 기술된 모든 특정 값들과 마찬가지로, 특정 프레임 구조 및/또는 환경 동안 값들이 최적화 또는 조절될 수 있다.
확인 컴포넌트(130)는 적절한 리딩 에지가 탐지되는지를 결정하기 위하여 평평한 구역을 분석하면서 곡선의 트레일링 에지의 탐지를 시작할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 만일 트레일링 에지가 탐지되면, 확인 컴포넌트는 성공적으로 종료될 수 있다. 트레일링 에지를 탐지하기 위하여, 간격 카운트 및 런 카운트가 사용될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 간격 카운트는 수신 및 상관된 입력 샘플들의 수를 포함한다. 평평한 구역의 길이는 특정 카운트 내에서 있는 것으로 알려 진다. 그러므로, 만일 잠재적 리딩 에지를 탐지하고 적절한 수의 평평한 구역 샘플들을 수신한 후에 트레일링 에지의 일부 증거가 존재하면, 확인 컴포넌트는 트레일링 에지의 탐지를 선언할 수 있다. 트레일링 에지의 증거가 런 카운트에 제공될 수 있으며, 런 카운트는 상관값이 임계치 이하인 연속횟수를 카운트한다. 일 실시예에서, 확인 컴포넌트(130)는 간격 카운트가 34*128(4352)보다 크거나 또는 동일하고 런 카운트가 제로보다 클 때 트레일링 에지의 탐지를 선언할 수 있다.
만일 확인 컴포넌트가 앞의 3가지 조건중 어느 하나를 탐지하지 못하면, 확인 컴포넌트는 단순히 상관값들을 계속해서 수신하여 카운터들을 갱신할 수 있다. 만일 조건들 중 하나가 검출되면, 프로세서는 조건들 중 하나가 실제로 발생하였다는 신뢰성을 증가시키기 위하여 카운터들에 하나 이상의 부가 검사들을 제공할 수 있다. 특히, 프로세서(310)는 리딩 에지 탐지 후에 관찰될 것으로 예상되는, 평평한 구역에서의 최소수의 히트들을 강조할 수 있다. 예컨대, 프로세서는 히트 카운트가 2000과 같은 세팅값보다 큰지 여부를 테스트할 수 있다. 여기에 기술된 프레임 구조의 일 실시예에 따르면, 평평한 구역에서의 예상된 수의 히트들은 4000 이상인 34*128이어야 한다. 그러나, 잡음이 실제 결과들을 조작할 것이며, 그 결과 게이팅 값은 대략 4,000 이하로 세팅될 수 있다. 만일 부가 조건들이 충족되면, 확인 컴포넌트(130)는 트레일링 에지 컴포넌트에 신호를 제공할 수 있으며, 선택적으로 새로운 리딩 에지의 위치를 설정하기 위하여 리딩 에지 컴포넌트에 시그널링할 수 있다.
확인 컴포넌트(130)가 시간 인스턴트들을 저장하고 주파수들을 갱신하는 것 과 같은 부가 기능들을 제공할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 도 1의 주 프레임 탐지 시스템(100)은 프레임 및 심볼 경계들을 개략적으로 검출한다. 따라서, 더 세밀한 동기화를 획득하기 위하여 일부 미세-조정이 나중에 수행될 필요가 있을 것이다. 따라서, 미세 타이밍 시스템 및/또는 방법에 의하여 나중에 사용하기 위하여 적어도 하나의 시간 기준이 저장되어야 한다. 일 실시예에 따르면, 런 카운트가 제로와 동일할 때마다, 시간 인스턴스는 트레일링 에지를 탐지하기 직전의 시간 또는 상관 곡선 평평한 구역에 대한 마지막 시간의 추정치로서 저장될 수 있다. 게다가, 적절한 동기화가 적절한 주파수를 고정하는 것을 필요로 한다. 그러므로, 프로세서(310)는 입력이 주기적일 때와 같은 특정 시간에 주파수 누산기(360)를 이용하여 주파수 고정 루프를 갱신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 주파수 고정 루프는 예컨대 간격 카운터에 의하여 추적되는 128 입력 샘플들마다 갱신될 수 있다.
도1을 참조하면, 트레일링 에지 컴포넌트(140)는 확인 컴포넌트(130)에 의해 검출되지 않으면 트레일링 에지를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 말하자면, 트레일링 에지 컴포넌트(140)는 다른 리딩 에지가 리딩 에지 컴포넌트(120)에 의해 검출될 수 있도록 트레일링 에지 또는 간단히 타임아웃을 검출하도록 동작할 수 있다.
도4를 참조하면, 트레일링 에지 컴포넌트(140)가 도시된다. 트레일링 에지 컴포넌트(140)는 프로세서(410), 임계치(420), 및 간격 카운트(430) 및 런 카운트(440)를 포함하거나 이들과 관련될 수 있다. 다른 검출 컴포넌트와 마찬가지로, 트레일링 에지 컴포넌트(140)는 지연된 상관 컴포넌트(110)로부터 다수의 상관값을 수신할 수 있으며 제1 파일럿 심볼(예를 들어, TDM 파일럿 심볼)과 관련한 상관 곡선 트레일링 에지의 검출을 용이하게 하도록 적절한 카운트를 증가시킬 수 있다. 특히, 프로세서(410)는 상관값을 임계치(420)와 비교하고 간격 카운트(430) 및 런 카운트(440)를 파퓰레이팅(populate)한다. 비록 임계치(420)가 트레일링 에지 컴포넌트의 일부로 설명되었지만, 중앙 프로그램의 위치와 같은 컴포넌트의 외부로부터 수신 또는 검색될 수 있음을 알아야 한다. 프로세서(410)가 자신의 첫 번째 비교에 앞서, 간격 카운트(430) 및 런 카운트(410)를 0으로 초기화할 수 있다는 것도 당연히 이해해야 할 것이다. 간격 카운트(430)는 수신된 상관 출력의 수를 저장한다. 따라서, 각각의 수신된 또는 검색된 상관값의 경우, 프로세서(410)는 간격 카운트(430)를 증가시킬 수 있다. 런 카운트는 상관값 또는 출력이 임계치(420)보다 작은 회수의 연속한 수를 저장한다. 만일 상관값이 임계치보다 작으면, 프로세서(410)는 런 카운트(440)를 증가시킬 수 있으며, 그렇지 않으면, 런 카운트(440)는 0으로 설정된다. 프로세서(140)를 대신하여 트레일링 에지 컴포넌트(140)는 예를 들어, 간격 카운트 값 또는 런 카운트 값이 간격 카운트(430) 및/또는 런 카운트(440)를 이용하여 충족될 수 있는지를 테스트할 수 있다. 예를 들어, 만일 런 카운트(440)가 소정의 값에 도달하면, 트레일링 에지 컴포넌트는 트레일링 에지의 탐지를 표시할 수 있다. 만일 그렇지 않다면, 트레일링 에지 컴포넌트(140)는 상관값을 계속하여 수신할 수 있고 카운트를 업데이트할 수 있다. 그러나 만일 간격 카운트(430)가 현저히 크면, 이는 트레일링 에지가 검출되지 않을 것이고 새로운 에지가 위치될 필요가 있음을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 값은 8*128(1024)일 수 있다. 반면에, 만일 런 카운트(440)가 값을 히트 또는 초과하면, 이는 트레일링 에지가 검출되었음을 나타낼 수 있다. 실시예에 따라, 이러한 값은 32가 될 수 있다.
게다가, 트레일링 에지 컴포넌트(140)가 세밀한 타이밍의 획득에 이용하기 위해 시간 인스턴스를 저장할 수 있음을 알아야 한다. 일 실시예에 따라, 트레일링 에지 컴포넌트(140)는 런 카운트가 0과 동일하고 그로 인해 트레일링 에지 탐지에 바로 앞서서 시간 인스턴스를 제공할 때마다 시간 인스턴스를 저장할 수 있다. 일 실시예 및 후술된 프레임 구조에 따라, 저장된 시간 인스턴스는 다음 OFDM 심볼(TDM 파일럿-2)에서 256번째 샘플에 대응할 수 있다. 세밀한 프레임 탐지 시스템은 연속적으로 이후의 섹션에서 설명되는 바와 같이 상기 값을 개량할 수 있다.
도5는 일 실시예에 따른 추가 상세 설명에서 지연된 상관 컴포넌트(110)를 도시한다. 지연된 상관 컴포넌트(110)는 프레임 탐지를 위해 파일럿-1 OFDM 심볼의 주기적 특성을 활용한다. 일 실시예에서, 상관기(110)는 프레임 탐지를 용이하게 하기 위해 이하의 탐지 메트릭을 이용한다:
Figure 112006061925586-PCT00001
식(1)
여기서, Sn은 샘플 주기(n)에 대한 탐지 메트릭; "*"은 공액 복소수; 및
Figure 112006061925586-PCT00002
은 x의 제곱한 크기이다.
식(1)은 두 연속한 파일럿-1 시퀀스 또는
Figure 112006061925586-PCT00003
에서 두 입력 샘플
Figure 112006061925586-PCT00004
와
Figure 112006061925586-PCT00005
사이의 지연된 상관을 계산한다. 이러한 지연된 상관은 채널 게인 추정을 필요로 하지 않고 통신 채널의 영향을 제거하며, 부가적으로 통신 채널에 의해 수신된 에너지를 코히어런트하게 결합시킨다. 식(1)은 복소수인, 누산된 상관 결과 Cn을 얻기 위해 파일럿-1 시퀀스의 모든 L1 샘플에 대한 상관 결과를 누산한다. 이어 식(1)은 Cn의 제곱된 크기로서 샘플 주기 n 동안 결정 메트릭 또는 상관 출력 Sn을 유도한다. 결정 메트릭 Sn은, 지연된 상관에 대해 사용된 두 시퀀스들 사이의 매치가 존재하면, 하나의 수신된 파일럿-1 시퀀스의 길이(L1)의 에너지를 나타낸다.
지연된 상관 컴포넌트(110) 내에서, (길이 L1의) 시프트 레지스터(512)는 입력 샘플{rn}을 수신, 저장 및 시프팅하고, L1 샘플 주기에 의해 지연된 입력 샘플
Figure 112006061925586-PCT00006
을 제공한다. 샘플 버퍼는 시프트 레지스터(512)를 대신하여 사용될 수 있다. 유닛(516)은 또한 입력 샘플을 수신하고 공액 복소수 입력 샘플
Figure 112006061925586-PCT00007
을 제공한다. 각각의 샘플 주기(n)에 대해, 곱셈기(514)는 유닛(516)으로부터의 공액 복소수된 입력 샘플(
Figure 112006061925586-PCT00008
)을 갖는 시프트 레지스터(512)로부터 지연된 입력 샘플(
Figure 112006061925586-PCT00009
)을 곱셈하고, 상관 결과(cn)를 (길이 L1의) 시프트 레지스터(522) 및 합산기(524)에 제공한다. 소문자 cn은 하나의 입력 샘플에 대한 상관 결과이며, 대문자 Cn은 L1 입력 샘플에 대한 누산된 상관 결과를 나타낸다. 시프트 레지스터(522)는 곱셈기(514)로부터의 상관 결과{cn}를 수신, 저장 및 지연시키고, L1 샘플 주기만큼 지연된 상관 결과
Figure 112006061925586-PCT00010
를 제공한다. 각각의 샘플 주기(n) 동안, 합산기(524)는 곱셈기(514)로부터의 결과(cn)를 갖는 레지스터(526)의 출력(Cn -1)을 수신 및 합산하며, 추가로 시프트 레지스터(522)로부터 지연된 결과(
Figure 112006061925586-PCT00011
)를 감산하고 그 출력(Cn)을 레지스터(526)에 제공한다. 합산기(524) 및 레지스터(526)는 식(1)에서 합산 동작을 실행하는 누산기를 형성한다. 시프트 레지스터(522) 및 합산기(524)는 L1개의 최근의 상관 결과(cn 내지
Figure 112006061925586-PCT00012
)의 합을 러닝 또는 슬라이딩 합산을 실행하도록 구성된다. 이는 곱셈기(514)로부터의 가장 최근의 상관 결과(cn)를 합산하고, 시프트 레지스터(522)에 의해 제공된, 상관 결과(
Figure 112006061925586-PCT00013
)를 앞선 L1의 샘플 주기로부터 감산함으로써 달성된다. 유닛(532)은 합산기(524)로부터 누산된 출력(Cn)의 제곱된 크기를 계산하며, 탐지 메트릭(Sn)을 제공한다.
도6은 세밀한 프레임 탐지 시스템(600)을 도시한다. 시스템(600)은 세밀한 타이밍 컴포넌트(610) 및 데이터 디코더 컴포넌트(620)를 포함한다. 세밀한 타이밍 컴포넌트(610)는 조잡한(coarse) 프레임 탐지 시스템(100)(도1)에 의해 저장된 시간 인스턴스를 수신할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 시간 인스턴스는 TDM 파일럿-2일 수 있는 다음 OFDM 심볼의 256번째 샘플에 대응할 수 있다. 이는 다중 경로 효과에 영향을 받는 채널에 대해 다소 임의적으로 최적화된다. 세밀한 타이밍 컴포넌트(610)는 이러한 조잡한 시간 추정(Tc)을 개선시키기 위해 TDM 파일럿-2를 이용할 수 있다. 기술 분야에 공지된 메커니즘을 포함하여 세밀한 타이밍을 용이하게 하기 위한 많은 메커니즘이 있다. 일 실시예에 따라, 주파수 고정 루프 또는 자동 주파수 제어 루프가 트래킹 모드의 획득에 따라 스위칭될 수 있는데, 이들은 에러 및 상이한 트래킹 루프 대역폭을 계산하기 위해 상이한 알고리즘을 사용한다. 데이터 디코더 컴포넌트(620)는 하나 이상의 데이터 OFDM 심볼을 디코딩하도록 시도할 수 있다. 이는 동기화가 달성된 추가의 확신을 제공하는 추가의 단계이다. 만일 데이터가 디코딩되지 않으면, 새로운 리딩 에지가 리딩 에지 컴포넌트(120)(도1)에 의해 다시 탐지될 것이다. 정밀 타이밍에 관련한 추가의 세부 사항이 이하에 설명된다.
앞서 설명된 시스템의 예에서, 구현될 수 있는 방법들이 도7-12의 흐름도를 참조하여 더욱 상세히 이해될 것이다. 설명의 간략화를 위해, 방법이 연속한 블록들로 설명되고 도시되었지만, 소정의 블록들이 본 명세서에 설명되고 도시된 것과 상이한 순서 및/또는 다른 블록과 동시에 발생하는 것처럼 주요 방법은 블록의 순서의 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 더욱이, 설명된 모든 블록이 제공된 방법을 실행하기 위해 요구되어야 하는 것은 아니다.
부가적으로, 본 명세서에 설명된 방법은 이러한 방법을 컴퓨터 장치에 전송 및 전달을 용이하게 하기 위한 제조물에 저장될 수 있음을 이해해야 한다. 사용된, 제조물이란 용어는 소정의 컴퓨터 판독가능 장치, 캐리어, 또는 미디어로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 것으로 사용된다.
도7을 참조하면, 초기 프레임 결정을 위한 강고한 방법이 설명된다. 방법은 필수적으로 3단계를 포함한다. 제1 단계(710)에서, 파일럿 심볼 리딩 에지를 관찰하려는 시도가 행해진다. 리딩 에지는 지연 상관기에 의해 생성된 다수의 탐지 메트릭 또는 상관 출력값을 분석함으로써 탐지될 수 있다. 특히, 탐지 메트릭(Sn) 또는 이와 관련한 소정의 함수(예를 들어, Sn 2...)는 임계값과 비교될 수 있다. 리딩 에지의 잠재적인 결정은 메트릭이 임계치보다 크거나 같은 횟수에 대해 예측될 수 있다. 단계(720)에서, 탐지된 리딩 에지는 추가의 상관값을 관측하고 이들을 임계치와 비교함으로써 확정된다. 여기서, 상관 출력은 상관 출력이 임계치를 초과하는 회수와 관련하여 행해진 임계치 및 관측과 다시 비교된다. 프로세스는 예정된 시간 주기(평평한 구역에 대응함)보다 크거나 같은 동안 또는 일치하는 트레일링 에지의 탐지시 이 단계에 존재할 수 있다. 주파수 누산기를 주기적으로 업데이트 하는 주파수 오프셋이 여기서 획득될 수 있음을 이해해야 한다. 만일 확인 조건 중 어느 것도 충족되지 않으면, 리딩 에지 탐지 실패이며, 절차는 초기화되고 다시 단계(710)에서 시작될 수 있다. 단계(730)에서, 앞서 관측되지 않았다면, 트레일링 에지를 관측하기 위한 시도가 행해진다. 만일 상관기 출력이 연속한 샘플의 수 , 예를 들어, 32에 대한 임계치 이하로 유지되면, TDM 파일럿 탐지가 표시되고 초기 주파수 획득은 완성된 것으로 간주된다. 만일 이러한 조건이 충족되지 않으면, 프로세스는 초기화될 수 있고 단계(710)에서 다시 시작된다. 초기 OFDM 심볼 시간 추정은 트레일링 에지에 기초한다. 트레일링 에지의 관측 동안 처음으로 임계치 이하로 상관 출력이 떨어지는 시간 인스턴스는, 본 명세서에서 예를 들어, TDM 파일럿-2인 다음 OFDM 심볼에서 지표(예를 들어, 256번째 샘플)로서 보여질 수 있다.
도8은 리딩 에지 탐지 방법(800)을 도시한 흐름도이다. 단계(810)에서, 송신된 입력 샘플이 수신된다. 단계(820)에서 수신된 입력 및 그 지연된 버전에 대해 지연된 상관이 실행된다. 상관 출력은 이어 결정 블록(830)에 제공된다. 단계(830)에서, 상관 출력은 고정되거나 프로그램 가능한 임계값과 비교된다. 만일 상관값이 임계치보다 크거나 같으면, 런 카운트 또는 카운터는 단계(840)에서 증가된다. 만일 상관값이 임계값보다 작으면 런 카운트는 단계(850)에서 0으로 설정된다. 런 카운트는 이어 단계(860)에서 다중 경로 환경에서 리딩 에지의 탐지를 위해 최적화된 예정된 값과 비교된다. 일 실시예에서, 상기 값은 64 입력 샘플일 수 있다. 만일 런 카운트가 예정된 값과 같으면 프로세스는 종료된다. 만일 런 카운트가 상기 값과 같으면, 추가의 입력값이 단계(810)에서 수신되고 프로세스 프로세스가 반복된다.
도9는 리딩 에지 확인 방법(900)의 흐름도이다. 방법(900)은 조잡한 또는 초기 프레임 탐지 방법에서 제2 단계를 나타내는데, 여기서 리딩 에지 탐지는 평평한 구역 및/또는 트레일링 에지로 불리는 추가의 예상된 결과의 탐지에 의해 확인( 또는 거절)된다. 단계(190)에서, 다양한 입력 샘플 중 하나가 수신된다. 지연된 상관은 단계(920)에서 상관 출력을 생성하기 위해 입력 샘플 및 그 지연된 버전에 대해 수행된다. 다수의 상관 출력은 이어 연속한 결정을 하기 위해 프로그램 가능한 임계치에 대해 분석된다. 단계(930)에서 결정은 특히 채널 잡음으로부터 초래될 수 있는 잘못된 리딩 에지가 검출되었는지에 대해 행해진다. 이러한 결정은 상관 출력 값이 임계치 이상으로 충분하지 않으면 행해질 수 있다. 단계(940)에서, 결정은 리딩 에지가 너무 늦게 탐지되었는지에 대해 행해진다. 다시 말해, 리딩 에지는 파일럿의 평평한 구역 범위에 만족될 때까지 탐지되지 않는다. 단계(950)에서 결정은 리딩 에지가 관찰되었는지에 대해 행해진다. 지금까지 수신된 상관 출력에 기초하여 이러한 조건 중 어느 것도 참이지 않으면, 프로세스는 더 많은 입력 샘플이 수신되는 단계(910)에서 계속된다. 만일 조건 중 하나가 참이면, 프로세스는 단계(960)에서 계속하며, 탐지되었다는 확신을 제공하기 위해 충분히 긴 평평한 구역이 관찰되었는지에 관한 추가의 결정이 행해진다. 만일 그렇다면, 절차는 종료될 수 있다. 만일 그렇지 않다면, 프로세스는 새로운 리딩 에지를 탐지하기 위해 방법(800)(도8)과 같은 다른 방법으로 진행할 수 있다. 일 실시예에서, 새로운 파일럿 심볼은 앞선 파일럿 심볼 이후 바로 전송될 것이다.
도10은 평평한 구역을 검색하고 특정 실시예에 따라 리딩 에지의 탐지를 확인하는 더욱 상세한 방법(1000)을 나타낸다. 특정 프로세스에서, 3개의 카운트 또는 카운터들이 사용된다: 간격 카운트, 히트 카운트 및 런 카운트. 단계(1010)에서, 카운트는 모두 0으로 초기화된다. 단계(1012)에서, 입력 샘플이 수신된다. 간격 카운트가 입력 샘플의 수신을 나타내기 위해 단계(1014)에서 증가된다. 비록 블록도에서 상세하게 도시되지 않았지만 주파수 루프는 간격 카운트에 의해 트래킹될 때 128 샘플마다 업데이트될 수 있다. 단계(1016)에서, 지연된 상관은 상관 출력(Sn)을 생성하기 위해 입력 샘플 및 시간 지연된 버전을 이용하여 수행된다. Sn이 임계치(T)보다 크거나 같은 지에 관하여 단계(1018)에서 결정이 행해진다. 만일 Sn>=T이면, 히트 카운트는 단계(1020)에서 증가되고, 방법은 단계(1028)로 진행할 수 있다. 만일 그렇지 않다면, 결정은 Sn<T인 지에 관해 단계(1022)에서 행해진다. 만일 그렇다면, 런 카운트는 단계(1024)에서 증가된다. 만일 그렇지 않다면, 런 카운트는 0으로 초기화되고 시간이 절약된다. 따라서 절약된 시간은 트레일링 에지의 관찰 이전의 시간 인스턴스를 제공한다. 결정 블록(1022)이 반드시 엄격하게 적용되지 않지만 명확화 및 이러한 방법 프로세스가 도시된 바와 같이 고정될 필요가 없음을 강조하기 위해 제공된다. 상기 방법은 단계(1028)로 진행하는데, 여기서 히트 카운트 및 런 카운트가 잘못된 리딩 에지가 탐지되었는지를 결정하기 위해 자세히 조사된다. 일 실시예에서, 이는 128보다 크거나 같은 런 카운트에 대응할 수 있으며, 히트 카운트는 400보다 작다. 만일 잘못된 포지티브가 탐지된 것으로 결정되면, 프로세스는 새로운 리딩 에지가 위치하는 단계(1036)로 진행한다. 만일 잘못된 포지티브가 결정될 수 없으면, 프로세스는 결정 블록(1030)으로 진행한다. 단계(1030)에서, 런 카운트 및 히트 카운트는 리딩 에지가 늦게 탐지되었는지를 결정하기 위해 분석된다. 일 특징에 실시예에 따라, 이는 런 카운트가 768보 다 크거나 같고 히트 카운트가 400보다 크거나 같을 때에 대응할 수 있다. 만일 이러한 경우, 프로세스는 단계(1034)로 진행할 수 있다. 만일 리딩 에지가 늦게 탐지되지 않으면, 프로세스는 단계(1032)로 진행하는데, 여기서 초기 카운트 및 런 카운트는 트레일링 에지가 관찰되었는지를 결정하기 위해 분석된다. 일 실시예에서, 이는 간격 카운트가 4352(34*128)보다 크거나 같고 런 카운트가 0보다 큰 경우일 수 있다. 다시 말해, 평평한 구역의 전체 길이가 탐지되고 임계치 이하의 하락이 탐지된다. 대답이 아니오이면, 모든 세 개의 조건들은 실패하였고, 프로세스는 1012로 진행하며, 여기서 더 많은 입력 샘플들이 수신된다. 대답이 예이면, 상기 방법론이 확실하게 평평한 구역이 탐지되었다는 것을 결정할 수 있도록 하기 위해 충분한 값들이 임계치보다 크게 관측되었다는 결정이 1034에서 이루어진다. 보다 구체적으로, 히트 카운트는 몇몇 프로그래밍 가능한 값보다 크다. 일 실시예에서, 상기 값은 2000일 수 있다. 그러나, 이것은 다소 임의적이다. 이상적으로, 프로세스는 34*128(4352)개의 샘플들이 임계값보다 큰 것을 관측하여야 하지만, 잡음이 카운트를 조절할 수 있다. 그리하여, 프로그래밍 가능한 값은 평평한 구역이 탐지되었다는 특정한 레벨의 확신을 제공하는 최적인 레벨로 설정될 수 있다. 히트 카운트가 제공된 값보다 크면, 프로세스는 종료된다. 그렇지 않으면, 프로세스는 1036으로 진행하며, 여기서 새로운 에지가 탐지되도록 요구된다.
도 11은 트레일링 에지 탐지 방법론(1100)의 일 실시예를 나타낸다. 트레일링 에지 방법론은, 이전에 탐지되지 않았다면, 파일롯 심볼과 관련된 상관 곡선의 트레일링 에지를 탐지하기 위해 이용될 수 있다. 1110에서, 간격 및 런 카운터를 포함하는 카운터들이 0으로 초기화된다. 1112에서, 입력 샘플들이 수신된다. 1114에서, 간격 카운트는 수신된 샘플에 대응하여 증가된다. 1116에서, 각각의 입력 샘플은 상관 출력 Sn을 생성하기 위해 지연 상관기에 의해 사용된다. 1118에서, 상관 출력 Sn이 프로그래밍 가능한 임계값(T)보다 작은지 여부에 대한 결정이 이루어진다. Sn<T 이면, 런 카운트는 증가되며 프로세스는 1126으로 진행한다. 상관 출력이 상기 임계값보다 크지 않으면, 1122에서 런 카운트는 0으로 설정되고 1124에서 시간 인스턴스가 저장될 수 있다. 1126에서, 성공적인 식별을 확실하게 선언하기 위해 충분한 상관 출력들이 연속적으로 관측되었는지에 대한 결정이 이루어진다. 일 실시예에서, 이것은 32보다 크거나 또는 같은 런 타임에 대응한다. 런 타임이 충분히 크면, 프로세스는 성공적으로 종료될 수 있다. 런 타임이 충분히 크기 않으면, 프로세스는 결정 블록(1128)으로 진행한다. 1128에서, 간격 카운트는 결정 방법(1100)이 타임 아웃되어야 하는지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 간격 카운트가 8*128(1024)과 동일하면, 트레일링 에지 탐지 방법(1100)은 타임 아웃된다. 상기 방법이 1128에서 타임 아웃되지 않는다면, 1112에서 다시 시작하여 추가적인 샘플들이 수신되고 분석될 수 있다. 1128에서, 상기 방법이 타임 아웃되면, 상기 방법(1100)이 트레일링 에지를 관측하는데 실패하였기 때문에, 새로운 파일롯 리딩 에지가 탐지되도록 요구될 것이다.
도 12는 프레임 동기화 방법론(1200)을 나타낸다. 1210에서, 프로세스는 자동 이득 제어(AGC)가 설정되도록 대기한다. 자동 이득 제어는 신호가 적절하게 처 리될 수 있도록 일정한 신호 강도 또는 레벨을 제공하기 위해 입력 신호를 조절한다. 1220에서, 주파수 고정 루프(FLL) 누산기가 초기화된다. 1214에서, 가능성 있는 리딩 에지가 탐지된다. 1216에서, 리딩 에지는 평평한 구역 및/또는 트레일링 에지의 탐지에 의해 확인될 수 있다. 유효한 리딩 에지가 탐지되지 않았다고 1218에서 결정되면, 상기 방법은 1212로 되돌아간다. 또한 이 시점에서 주파수 고정 루프가, 예를 들어, 초기 주파수 오프셋을 획득하기 위해 주파수 누산기를 사용하여 주기적으로 갱신될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 1220에서, 트레일링 에지가 이전에 관측되지 않았다면, 트레일링 에지가 탐지될 수 있다. 세밀한 타이밍을 위해 나중에 사용될 수 있도록 트레일링 에지의 초기 딥(dip) 바로 전에 시간이 저장될 수 있다. 트레일링 에지가 1222에서 탐지되지 않고 이전에도 탐지되지 않았다면, 상기 방법은 1212로 되돌아간다. 트레일링 에지가 탐지되었다면, 초기의 조잡한 탐지는 완료가 된 것이다. 절차는 1224로 계속되며, 여기서 주파수 고정 루프는 트래킹 모드로 스위칭된다. 세밀한 타이밍은 제 2 TDM 파일롯 심볼과 이전의 조잡한 추정에 의해 제공된 정보를 이용하여 획득된다. 특히, 저장된 시간 인스턴스(Tc)는 제 2 파일롯 심볼 내에서 특정한 샘플 오프셋에 대응할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 저장된 시간 샘플은 제 2 파일롯 심볼의 256번째 샘플에 대응할 수 있다. 다음의 섹션들에서 설명될 바와 같이, 특정한 알고리즘들이 타이밍 추정을 향상시키기 위해 이용될 수 있다. 세밀한 타이밍 획득의 종료되면, 하나 이상의 데이터 심볼들이 검색될 수 있고 이러한 심볼들을 디코딩하기 위한 시도가 1228에서 이루어질 수 있다. 1230에서 디코딩이 성공적이었다면, 프로세스는 종료된다. 그러나, 프로세스가 성공적이지 못하였다면, 상기 방법은 1212로 되돌아간다.
다음은 위에서 설명된 특정한 발명의 양상들에 대한 환경을 제공하기 위한 복수의 적절한 동작 환경들 중 하나에 대하여 논의한다. 또한, 명확화 및 이해를 돕기 위해, 상세한 설명은 시간 분할 다중화된 파일롯들 - TDM 파일롯-1 및 TDM 파일롯-2 - 에 대한 일 실시예로서 제공된다.
아래에서 설명되는 동기화 기법들은 다양한 멀티-캐리어 시스템들에 대하여 그리고 업링크 및 다운링크에 대하여 사용될 수 있다. 다운링크(또는 순방향 링크)는 기지국들로부터 무선 장치들로의 통신 링크를 지칭하며, 업링크(또는 역방향 링크)는 무선 장치들로부터 기지국들로의 통신 링크를 지칭한다. 명확화를 위해, 이러한 기법들은 OFDM 시스템의 다운링크에 대하여 아래에서 설명된다.
도 13은 OFDM 시스템(1300)에 있는 기지국(1310)과 무선 장치(1350)에 대한 블록 다이어그램이다. 기지국(1310)은 일반적으로 고정된 스테이션이며 또한 베이스 트랜시버 시스템(BTS), 액세스 포인트 또는 몇몇 다른 용어로 지칭될 수 있다. 무선 장치(1350)는 고정되거나 또는 이동성일 수 있으며 사용자 터미널, 모바일 스테이션 또는 몇몇 다른 용어로 지칭될 수 있다. 무선 장치(1350)는 또한 셀룰러폰, 핸드헬드 장치, 무선 모듈, PDA(personal digital assistant) 등과 같은 휴대용 유니트일 수 있다.
기지국(1310)에서, TX 데이터 및 파일롯 프로세서(1320)는 상이한 타입들의 데이터(예를 들어, 트래픽/패킷 데이터 및 오버헤드/제어 데이터)를 수신하고 데이터 심볼들을 생성하기 위해 수신된 데이터를 처리(예를 들어, 인코딩, 인터리빙 및 심볼 매핑)한다. 여기서 사용되는 바와 같이, "데이터 심볼"은 데이터에 대한 변조 심볼이고, "파일롯 심볼"은 파일롯에 대한 변조 심볼이며, 변조 심볼은 변조 방식(예를 들어, M-PSK, M-QAM 등)에 대한 신호 배열에 있는 포인트에 대한 복소값이다. 프로세서(1320)는 또한 파일롯 심볼들을 생성하기 위해 파일롯 데이터를 처리하고 데이터 및 파일롯 심볼들을 OFDM 변조기(1330)로 제공한다.
OFDM 변조기(1330)는 데이터 및 파일롯 심볼들을 적절한 서브밴드들과 심볼 주기들에 대하여 다중화시키고 또한 아래에서 설명된 바와 같이 OFDM 심볼들을 생성하기 위해 다중화된 심볼들에 대하여 OFDM 변조를 수행한다. 전송 유니트(TMTR)(1332)는 OFDM 심볼들을 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한 변조된 신호를 생성하기 위해 아날로그 신호(들)을 조절(예를 들어, 증폭, 필터링 및 주파수 업컨버팅)한다. 기지국(1310)은 그 후에 변조된 신호를 안테나(1334)로부터 시스템의 무선 장치들로 전송한다.
무선 장치(1350)에서, 기지국(1310)으로부터 전송된 신호는 안테나(1352)에 의해 수신되며 수신 유니트(RCVR)(1354)로 제공된다. 수신 유니트(1354)는 수신된 신호를 조절(예를 들어, 필터링, 증폭 및 주파수 다운컨버팅)하고 입력 심볼들의 스트림을 얻기 위해 조절된 신호를 디지털화한다. OFDM 복조기(1360)는 수신된 데이터 및 파일롯 심볼들을 얻기 위해 입력 샘플들에 대하여 OFDM 복조를 수행한다. OFDM 복조기(1360)는 또한 기지국(1310)에 의해 전송된 데이터 심볼들의 추정인, 탐지된 데이터 심볼들을 얻기 위해 채널 추정(예를 들어, 주파수 응답 추정)을 이용하여 수신된 데이터 심볼들에 대하여 탐지(예를 들어, 매칭된 필터링)를 수행한다. OFDM 복조기(1360)는 탐지된 데이터 심볼들을 수신(RX) 데이터 프로세서(1370)로 제공한다.
동기화/채널 추정 유니트(1380)는 위에서 그리고 아래에서 설명되는 바와 같이 수신 유니트(1354)로부터 입력 샘플들을 수신하고 프레임 및 심볼 타이밍을 결정하기 위한 동기화를 수행한다. 유니트(1380)는 또한 OFDM 변조기(1360)로부터 수신된 파일롯 심볼들을 사용하여 채널 추정을 획득한다. 유니트(1380)는 심볼 타이밍과 채널 추정을 OFDM 복조기(1360)로 제공하고 프레임 타이밍을 RX 데이터 프로세서(1370) 및/또는 제어기(1390)로 제공할 수 있다. OFDM 복조기(1360)는 OFDM 복조를 수행하기 위해 심볼 타이밍을 이용하고 수신된 데이터 심볼들에 대한 탐지를 수행하기 위해 채널 추정을 이용한다.
RX 데이터 프로세서(1370)는 OFDM 복조기(1360)로부터의 탐지된 데이터 심볼들을 처리(예를 들어, 심볼 디매핑, 디인터리빙 및 디코딩)하고 디코딩된 데이터를 제공한다. RX 데이터 프로세서(1370) 및/또는 제어기(1390)는 기지국(1310)에 의해 전송된 상이한 타입들의 데이터를 복원하기 위해 프레임 타이밍을 이용할 수 있다. 일반적으로, OFDM 복조기(1360) 및 RX 데이터 프로세서(1370)에 의한 프로세싱은 각각 기지국(1310)에서의 OFDM 변조기(1330) 및 TX 데이터 및 파일롯 프로세서(1320)에 의한 프로세싱과 상보적이다.
제어기들(1340 및 1390)은 각각 기지국(110)과 무선 장치(1350)에서의 동작 을 제어한다. 메모리 유니트들(1342 및 1392)은 각각 제어기들(1340 및 1390)에 의해 사용되는 프로그램 코드들 및 데이터에 대한 저장 매체를 제공한다.
기지국(1310)은 단일 무선 장치에 대한 포인트-투-포인트 전송, 무선 장치들의 그룹에 대한 멀티-캐스트 전송, 커버리지 영역 내에 있는 모든 무선 장치들에 대한 브로드캐스트 전송 또는 이들의 임의의 결합을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 자신의 커버리지 영역 내에서 파일롯 및 오버헤드/제어 데이터를 모든 무선 장치들로 브로드캐스팅할 수 있다. 기지국(1310)은 또한 특정한 무선 장치들에 대하여 사용자별로 특정된 데이터를 전송하고, 무선 장치들의 그룹으로 멀티-캐스트 데이터를 전송하며, 그리고/또는 모든 무선 장치들로 데이터를 브로드캐스팅할 수 있다.
도 14는 OFDM 시스템(1300)을 위해 사용될 수 있는 수퍼-프레임 구조(1400)를 나타낸다. 데이터 및 파일롯은 수퍼-프레임에서 전송될 수 있으며, 각각의 수퍼-프레임은 미리 결정된 시간 간격(예를 들어, 1초)을 가진다. 슈퍼-프레임은 또한 프레임, 시간 슬롯 또는 몇몇 다른 용어로 지칭될 수 있다. 도 14에서 도시된 실시예에 있어서, 각각의 수퍼-프레임은 제 1 TDM 파일롯(또는 "TDM 파일롯-1")에 대한 필드(1412), 제 2 TDM 파일롯(또는 "TDM 파일롯-2")에 대한 필드(1414), 오버헤드/제어 데이터에 대한 필드(1416) 및 트래픽/패킷 데이터에 대한 필드(1418)를 포함한다.
네 개의 필드들(1412 내지 1418)은 각각의 슈퍼-프레임에서 시간 분할 다중화되며, 그 결과 오직 하나의 필드가 임의의 주어진 시점에서 전송된다. 네 개의 필드들은 또한 동기화 및 데이터 복원을 용이하게 하기 위해 도 14에 도시된 순서로 배치된다. 각각의 슈퍼-프레임에서 먼저 전송되는 필드들(1412 및 1414)의 파일롯 OFDM 심볼들은 상기 수퍼-프레임에서 다음에 전송되는 필드들(1416)의 오버헤드 OFDM 심볼들을 탐지하기 위해 이용될 수 있다. 필드(1416)로부터 획득된 오버헤드 정보는 수퍼-프레임에서 마지막으로 전송되는 필드(1418)에서 전송된 트래픽/패킷 데이터의 복원을 위해 이용될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 필드(1412)는 TDM 파일롯-1에 대하여 하나의 OFDM 심볼을 전달하고, 필드(1414)는 또한 TDM 파일롯-2에 대하여 하나의 OFDM 심볼을 전달한다. 일반적으로, 각각의 필드는 임의의 간격을 가질 수 있으며, 필드들은 임의의 순서로 배치될 수 있다. TDM 파일롯-1 및 TDM 파일롯-2는 무선 장치들에 의한 동기화를 용이하게 하기 위해 각각의 프레임에서 주기적으로 브로드캐스팅된다. 오버헤드 필드(1416) 및/또는 데이터 필드(1418)는 또한 아래에서 설명될 바와 같이 데이터 심볼들과 함께 주파수 분할 다중화된 파일롯 심볼들을 포함할 수 있다.
OFDM 시스템은 BW MHz의 전체 시스템 대역폭을 가지며, 이러한 시스템 대역폭은 OFDM을 이용하여 N개의 직교 서브밴드들로 분할된다. 인접한 서브밴드들 간의 간격은 BW/N MHz이다. N개의 전체 서브밴드들 중에서, M개의 서브밴드들은 파일롯 및 데이터 전송을 위해 사용될 수 있으며(여기서, M<N), 나머지 N-M개의 서브밴드들은 사용되지 않고 보호 서브밴드들로서 제공될 수 있다. 일 실시예에서, OFDM 시스템은 N=4096의 전체 서브밴드들, M=4000의 사용가능한 서브밴드들 및 N-M=96의 보호 서브밴드들을 가지는 OFDM 구조를 이용한다. 일반적으로, 임의의 개 수의 전체, 사용가능한 그리고 보호 서브밴드들을 가지는 임의의 OFDM 구조가 OFDM 시스템을 위해 사용될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, TDM 파일롯들 1 및 2는 시스템에서 무선 장치들에 의한 동기화를 용이하게 하기 위해 설계될 수 있다. 무선 장치는 각 프레임의 시작 부분을 탐지하고, 심볼 타이밍에 대한 조잡한 추정치를 획득하고, 주파수 에러를 추정하기 위해 TDM 파일롯-1을 이용할 수 있다. 무선 장치는 그 다음에 보다 정확한 심볼 타이밍을 획득하기 위해 TDM 파일롯-2를 이용할 수 있다.
도 15a는 주파수 도메인에서 TDM 파일롯-1의 일 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예에서, TDM 파일롯-1은 L1개의 서브밴드들을 통해 전송된 L1개의 파일롯 심볼들을 포함하며, 서브밴드 당 하나의 파일롯 심볼이 TDM 파일롯-1을 위해 사용된다. L1개의 서브밴드들은 N개의 전체 서브밴드들을 통해 균일하게 분포되며 S1개(S1=N/L1)의 서브밴드들만큼 동일한 간격으로 배치된다. 예를 들어, N=4096, L1=128 및 S1=32이다. 그러나, 다른 값들이 또한 N, L1 및 S1을 위해 사용될 수 있다. TDM 파일롯-1에 대한 이러한 구조는 아래에서 설명될 바와 같이 (1) 심각한 다중-경로 채널을 포함하는 다양한 타입들의 채널에서 프레임을 탐지하기 위한 양호한 성능을 제공하고, (2) 심각한 다중-경로 채널에서 충분히 정확한 주파수 에러 추정과 조잡한 심볼 타이밍을 제공하고, (3) 무선 장치들에서의 프로세싱을 단순화시킬 수 있다.
도 15b는 주파수 도메인에서 TDM 파일롯-2의 일 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예에서, TDM 파일롯-2는 L2개(L2>L1)의 서브밴드들을 통해 전송된 L2개의 파일롯 심볼들을 포함한다. L2개의 서브밴드들은 N개의 전체 서브밴드들을 통해 균일하게 분포되고 S2개(S2=N/L2)의 서브밴드들만큼 동일한 간격으로 배치된다. 예를 들어, N=4096, L2=2048 및 S2=2이다. 또한, 다른 값들이 N, L2 및 S2를 위해 사용될 수 있다. TDM 파일롯-2에 대한 이러한 구조는 심각한 다중-경로 채널을 포함하는 다양한 타입들의 채널에서 정확한 심볼 타이밍을 제공할 수 있다. 무선 장치들은 또한 아래에서 설명될 바와 같이 (1) TDM 파일롯-2 이후에 즉시 발생할 수 있는, 다음 OFDM 심볼이 도착하기 전에 심볼 타이밍을 획득하기 위한 효율적인 방식으로 TDM 파일롯-2를 처리하고, (2) 상기 다음 OFDM 심볼로 심볼 타이밍을 적용할 수 있다.
보다 큰 주파수 에러가 TDM 파일롯-1을 이용하여 정정될 수 있도록, 더 작은 값이 L1을 위해 사용된다. 파일롯-2 시퀀스가 더 길도록 더 큰 값이 L2를 위해 사용되며, 이는 무선 장치가 파일롯-2 시퀀스로부터 더 긴 채널 임펄스 응답 추정을 얻을 수 있도록 한다. TDM 파일롯-1에 대한 L1개의 서브밴드들은 S1개의 동일한 파일롯 시퀀스들이 TDM 파일롯-1에 대하여 생성되도록 선택된다. 유사하게, TDM 파일롯-2에 대한 L2개의 서브밴드들은 S2개의 동일한 파일롯-2 시퀀스들이 TDM 파일롯-2에 대하여 생성되도록 선택된다.
도 16은 기지국(1310)의 TX 데이터 및 파일롯 프로세서(1320)의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램을 나타낸다. 프로세서(1320) 내에서, TX 데이터 프로세서 (1610)는 데이터 심볼들을 생성하기 위해 트래픽/패킷 데이터를 수신하고, 인코딩하고, 인터리빙하고 심볼 매핑한다.
일 실시예에서, 의사-랜덤 번호(PN) 발생기(1620)는 TDM 파일롯들 1 및 2 모두에 대한 데이터를 발생시키기 위해 사용된다. PN 발생기(1620)는, 예를 들어, 발생기 다항식 g(x)=x15+x14+1을 구현하는 15-탭 선형 피드백 시프트 레지스터(LFSR)를 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 경우에, PN 발생기(1620)는 (1) 직렬로 연결된 15개의 지연 엘리먼트들(1622a 내지 1622o)과 (2) 지연 엘리먼트들(1622a 내지 1622o) 사이에 연결된 합산기(1624)를 포함한다. 지연 엘리먼트(1622o)는 파일롯 데이터를 제공하며, 파일롯 데이터는 또한 지연 엘리먼트(1622a)의 입력과 합산기(1624)의 한쪽 입력으로 피드백된다. PN 발생기(1620)는 TDM 파일롯들 1 및 2에 대한 상이한 초기 상태들, 예컨대 TDM 파일롯-1에 대한 '011010101001110'과 TDM 파일롯-2에 대한 '010110100011100'으로 초기화될 수 있다. 일반적으로, 임의의 데이터가 TDM 파일롯들 1 및 2를 위해 사용될 수 있다. 파일롯 데이터는 파일롯 OFDM 심볼의 피크 진폭과 평균 진폭 사이의 차이를 줄이기 위해(즉, TDM 파일롯에 대한 시간-도메인 파형에서의 피크-대-평균 변화를 최소화하기 위해) 선택될 수 있다. TDM 파일럿-2에 대한 파일럿 데이터는 데이터를 스크램블하기 위해 사용된 동일한 PN 발생기를 사용하여 생성될 수 있다. 무선 장치들은 TDM 파일럿-2를 위해 사용되는 데이터를 알고 있지만, TDM 파일럿-1을 위해 사용되는 데이터를 알고 있을 필요는 없다.
비트-대-심볼 매핑 유니트(1630)는 PN 발생기로부터 파일럿 데이터를 수신하여 변조 방식에 기초하여 파일럿 데이터의 비트들을 파일럿 심볼들로 매핑한다. 서로 다른 또는 동일한 변조 방식들은 TDM 파일럿들 1 및 2를 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, QPSK는 TDM 파일럿들 1 및 2 모두를 위해 사용될 수 있다. 상기 경우에, 매핑 유니트(1630)는 파일럿 데이터를 2비트 이진 값들로 그룹화하고, 추가로 각각의 2비트 값을 특정 파일럿 변조 심볼로 매핑한다. 각각의 파일럿 심볼은 QPSK를 위한 신호 배열에서 복소값이다. 만약 QPSK가 TDM 파일럿들을 위해 사용되면, 매핑 유니트(1630)는 TDM 파일럿 1에 대한 2L1 파일럿 데이터 비트들을 L1 파일럿 심볼들로 매핑하고, TDM 파일럿 2에 대한 2L2 파일럿 데이터 비트들을 L2 파일럿 심볼들로 매핑한다. 멀티플렉서(Mux;440)는 TX 데이터 프로세서(1610)로부터 데이터 심볼들, 매핑 유니트(1630)로부터 파일럿 심볼들, 제어기(1340)로부터 TDM_Ctrl 신호를 수신한다. 멀티플렉서(1640)는 도 14에 도시된 것과 같이, OFDM 변조기(1330)에 TDM 파일럿 1 및 2 필드들에 대한 파일럿 심볼들 및 각각의 프레임의 오버헤드 및 데이터 필드들에 대한 데이터 심볼들을 제공한다.
도 17은 기지국(1310)에서 OFDM 변조기(1330)의 일 실시예에 대한 블록 다이어그램을 도시한다. 심볼-대-서브밴드 매핑 유니트(1710)는 TX 데이터 및 파일럿 프로세서(1320)로부터 데이터 및 파일럿 심볼들을 수신하여 상기 심볼들을 제어기(1340)로부터의 Subband_Mux_Ctrl 신호에 기초한 적절한 서브밴드들로 매핑한다. 각각의 OFDM 심볼 주기에서, 매핑 유니트(1710)는 데이터 또는 파일럿 전송을 위해 사용된 각각의 서브밴드에 하나의 데이터 또는 파일럿 심볼을 제공하고, 각각의 비사용 서브밴드들에 "제로 심볼"(0의 신호 값임)을 제공한다. 사용되지 않는 서브밴드들을 위해 지정된 파일럿 심볼들은 0 심볼들로 대체된다. 각각의 OFDM 심볼 주기 동안, 매핑 유니트(1710)는 N개의 전체 서브밴드들에 대하여 N개의 "전송 심볼들"을 제공하며, 각각의 전송 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼 또는 제로 심볼이 될 수 있다. 역 이산 푸리에 변환(IDFT) 유니트(1720)는 각각의 OFDM 심볼 주기 동안 N개의 전송 심볼들을 수신하고, N개의 전송 심볼들을 N-포인트 IDFT를 사용하여 N 시간 영역으로 변환하며, N 시간 영역 샘플들을 포함하는 "변환된" 심볼을 제공한다. 각각의 샘플은 하나의 샘플 주기에서 전송될 복소 값이다. N-포인트 역 고속 푸리에 변환(IFFT)은 일반적으로 N이 2의 제곱수인 경우에 N-포인트 IDFT 대신에 수행될 수 있다. 병렬-직렬(P/S) 변환기(1730)는 각각의 변환된 심볼에 대하여 N개의 샘플들을 직렬화한다. 사이클릭 프리픽스 발생기(1740)는 N+C 샘플들을 포함하는 OFDM 심볼을 형성하기 위해 각각의 변환된 심볼의 일 부분(또는 C 샘플들)을 반복한다. 사이클릭 프리픽스는 통신 채널에서 긴 확산 지연에 의해 발생된 심볼간 간섭(ISI) 및 캐리어간 간섭(ICI)을 제거하는데 사용된다. 확산 지연은 수신기에 최초 도달한 신호 인스턴스와 최종 도달한 신호 인스턴스 사이의 시간 차이이다. OFDM 심볼 주기(또는 간단히 "심볼 주기")는 하나의 OFDM 심볼 간격이며, N+C 샘플 주기들과 동일하다.
도 18a는 TDM 파일럿-1의 시간 영역 표현을 도시한다. TDM 파일럿-1에 대한 OFDM 심볼(또는 "파일럿-1 OFDM 심볼")은 길이 N의 변환된 심볼 및 길이 C의 사이 클릭 프리픽스를 포함한다. TDM 파일럿 1에 대한 L1 파일럿 심볼들이 S1 서브밴드들로 이격된 L1 서브밴드들을 통해 전송되고, 제로 심볼들이 남아있는 서브밴드들을 통해 전송되기 때문에, TDM 파일럿 1에 대한 변환된 심볼은 S1 동일한 파일럿-1 시퀀스들을 포함하며, 각각의 파일럿-1 시퀀스는 L1 시간-영역 샘플들을 포함한다. 각각의 파일럿-1 시퀀스는 TDM 파일럿 1에 대한 L1 파일럿 심볼들에 L1-포인트 IDFT를 수행하여 생성될 수 있다. TDM 파일럿-1에 대한 사이클릭 프리픽스는 변환된 심볼 중 C 최우측(rightmost) 샘플들을 포함하며, 변환된 심볼 앞에 삽입된다. 파일럿-1 OFDM 심볼은 총 S1+C/L1 파일럿-1 시퀀스들을 포함한다. 예를 들어, 만약 N=4096, L1=128, S1=32, 및 C=512이면, 파일럿-1 OFDM 심볼은 36 파일럿-1 시퀀스들을 포함할 것이며, 각각의 파일럿-1 시퀀스는 128 시간-영역 샘플들을 포함한다.
도 18b는 TDM 파일럿-1의 시간 영역 표현을 도시한다. TDM 파일럿-2에 대한 OFDM 심볼(또는 "파일럿-2 OFDM 심볼")은 길이 N의 변환된 심볼 및 길이 C의 사이클릭 프리픽스를 포함한다. TDM 파일럿 2에 대한 변환된 심볼은 S2 동일한 파일럿-2 시퀀스들을 포함하며, 각각의 파일럿-2 시퀀스는 L2 시간-영역 샘플들을 포함한다. TDM 파일럿-2에 대한 사이클릭 프리픽스는 변환된 심볼 중 C 최우측(rightmost) 샘플들을 포함하며, 변환된 심볼 앞에 삽입된다. 예를 들어, 만약 N=4096, L2=128, S2=2, 및 C=512이면, 파일럿-2 OFDM 심볼은 2개의 파일럿-2 시퀀스 들을 포함할 것이며, 각각의 파일럿-2 시퀀스는 2048 시간-영역 샘플들을 포함한다. TDM 파일럿 2에 대한 사이클릭 프리픽스는 파일럿-2 시퀀스의 일부분만을 포함한다.
도 19는 무선 장치(1350;도 13)에서 동기 및 채널추정 유니트(1380)의 일 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다. 유니트(1380) 내에서, 프레임 검출기(100; supra에 상세히 도시된 것과 같이)는 수신기 유니트(1354)로부터 입력 샘플들을 수신하고, 입력 샘플들을 처리하여 각각의 프레임의 시작을 검출하며, 프레임 타이밍을 제공한다. 심볼 타이밍 검출기(1920)는 입력 샘플들 및 프레임 타이밍을 수신하고, 입력 샘플들을 처리하여 수신된 OFDM 심볼들의 시작을 검출하며, 심볼 타이밍을 제공한다. 주파수 에러 추정기(1912)는 수신된 OFDM 심볼들에서 주파수 에러를 추정한다. 채널 추정기(1930)는 심볼 타이밍 검출기(1920)로부터 출력을 수신하여 채널 추정치를 유도한다.
도 1에 상세히 도시된 것과 같이, 프레임 검출기(100)는 예를 들면, 수신기 유니트(1354)로부터의 입력 샘플들 내의 TDM 파일럿-1을 검출함으로써 프레임 동기화를 수행한다. 간단함을 위해, 본 설명은 통신 채널이 부가의 백색 가우시안 작음(AWGN) 채널이라고 가정한다. 각각의 샘플 주기 동안의 입력 샘플은 다음과 같이 표현될 수 있다:
rn = xn + wn 식(2)
상기 n은 샘플 주기에 대한 인덱스이고;
xn은 샘플 주기 n내에 기지국에 의해 전송된 시간 영역 샘플이며;
rn은 샘플 주기 n내에 무선 장치에 의해 획득된 입력 샘플이며;
wn은 샘플 주기 n 동안의 잡음이다.
주파수 에러 추정기(1912)는 수신된 파일럿-1 OFDM 심볼에서 주파수 에러를 추정한다. 상기 주파수 에러는 예를 들어, 기지국 및 무선 장치에서 오실레이터들의 주파수들의 차이, 도플러 시프트 등등과 같은 다양한 원인들로 인한 것일 수 있다. 주파수 에러 추정기(1912)는 하기와 같이, 각각의 파일럿-1 시퀀스(최종 파일럿-1 시퀀스는 제외함)에 대한 주파수 에러 추정치를 발생할 수 있다:
Figure 112006061925586-PCT00014
식(1)
상기 ri,j는 l번째 파일럿-1 시퀀스에 대한 i번째 입력 샘플이고;
arg(x)는 x의 실수부에 대한 x의 허수부의 비율의 아크-탄젠트이거나, Arg(x)=arctan[Im(x)/Re(x)]이며;
GD는 GD=2πㆍL1/fsamp 이며;
△fl는 l번째 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 에러 추정치이다.
탐지가능한 주파수 에러들의 범위는 다음과 같이 주어진다:
Figure 112006061925586-PCT00015
식(2)
상기 fsamp는 입력 샘플 레이트이다. 식(2)은 파일럿-1 시퀀스의 길이에 따라 결정되고 역의 관계인 검출된 주파수 에러들의 범위를 표시한다. 주파수 에러 추정기(1912)는 프레임 검출기 구성요소(100) 내에서 실행될 수 있으며, 특히 누산된 상관 결과들이 합산기(524)로부터 사용가능하기 때문에 지연된 상관기 구성요소(110)에 의해 실행될 수 있다.
주파수 에러 추정치들은 다양한 방식들로 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 에러 추정치는 무선 장치에서 임의의 검출된 주파수 에러에 대하여 보정을 시도하는 주파수 트래킹 루프를 업데이트하는데 사용될 수 있다. 주파수 트래킹 루프는 무선 장치에서 주파수 하향변환을 위해 사용된 캐리어 신호의 주파수를 조절할 수 있다. 주파수 에러 추정치들은 또한 파일럿-1 OFDM 심볼에 대한 단일 주파수 에러 추정치 △f를 획득하기 위해 평균될 수 있다. 상기 △f는 OFDM 복조기(160) 내의 N-포인트 DFT 이전 또는 이후에 주파수 에러 정정을 위해 사용될 수 있다. 서브밴드 간격의 정수 배인 주파수 오프셋 △f을 보정하기 위해 사용될 수 있는 사후-DDFT 주파수 에러 정정을 위해, N-포인트 DFT로부터 수신된 심볼들은 △f 서브밴드들에 의해 표시될 수 있고, 각각의 적용가능한 서브밴드 k에 대한 주파수-보정된 심볼
Figure 112006061925586-PCT00016
은
Figure 112006061925586-PCT00017
로 획득될 수 있다. 사전-DFT 주파수 에러 정정을 위해, 입력 샘플들은 주파수 에러 추정치 △f에 의해 위상 회전될 수 있고, N-포인트 DFT는 위상-회전된 샘플들에 수행될 수 있다.
프레임 검출 및 프레임 에러 추정은 파일럿-1 OFDM 심볼에 기초하여 다른 방 식들로 수행될 수 있다. 예를 들어, 프레임 검출은 기지국에서 생성된 실제 파일럿-1 시퀀스를 가지는 파일럿-1 OFDM 심볼에 대한 입력 샘플들 사이에서 직접 상관을 수행하여 달성될 수 있다. 직접 상관은 각각의 강한 신호 인스턴스(또는 다중경로)에 대한 높은 상관 결과를 제공한다. 하나 이상의 다중 경로 또는 피크가 주어진 기지국에 대하여 획득될 수 있기 때문에, 무선 장치는 타이밍 정보를 획득하기 위해 검출된 피크들에 사후 처리를 수행할 것이다. 프레임 검출은 지연된 상관 및 직접 상관의 조합에 의해 달성될 수 있다.
도 20은 파일럿-2 OFDM 심볼에 기초하는 시간 동기화를 수행하는 심볼 타이밍 검출기(1920)의 일 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다. 심볼 타이밍 검출기(1920) 내에서, 샘플 버퍼(2012)는 수신기 유니트(1354)로부터 입력 샘플들을 수행하고, 파일럿-2 OFDM 심볼에 대한 L2 입력 샘플들의 "샘플" 윈도우를 저장한다. 샘플 윈도우의 시작은 프레임 검출기(100)로부터의 프레임 타이밍에 기초하여 유니트(2010)에 의해 결정된다.
도 21a는 파일럿-2 OFDM 심볼에 대한 처리의 타이밍 도를 도시한다. 프레임 검출기(100)는 파일럿-1 OFDM 심볼에 기초하여 조밀한 심볼 타이밍(TC로 표시)을 제공한다. 파일럿-2 OFDM 심볼은 길이 L2의(예를 들어, N=4096이고 L2=2048이면 길이 2048인 2개의 파일럿-2 시퀀스들) S2 동일한 파일럿-2 시퀀스들을 포함한다. L2 입력 샘플들의 윈도우는 동일한 샘플 주기 TW에서 시작하는 파일럿-2 OFDM 심볼에 대 한 샘플 버퍼(912)에 의해 수집된다. 샘플 윈도우의 시작은 조밀한 심볼 타이밍으로부터 초기 오프셋 OSinit 만큼 지연되거나, TW=TC+OSinit이다. 초기 오프셋은 정확할 필요는 없고, 하나의 완전한 파일럿-2 시퀀스가 샘플 버퍼(2012)내에 수집되는 것을 보장하도록 선택된다. 초기 오프셋은 파일럿-2 OFDM 심볼에 대한 처리가 다음 OFDM 심볼의 도착 이전에 종료될 수 있도록 선택될 수 있고, 따라서, 파일럿-2 OFDM 심볼로부터 획득된 심볼 타이밍은 상기 다음 OFDM 심볼에 적용될 수 있다.
도 20으로 되돌아가서, DFT 유니트(2014)는 샘플 버퍼(2012)에 의해 수집된 L2 입력 샘플들에 L2-포인트 DFT를 수행하여 L2 수신된 파일럿 심볼들에 대한 L2 주파수-영역 값들을 제공한다. 만약 샘플 윈도우의 시작이 파일럿-2 OFDM 심볼의 시작에 정렬되지 않으면(즉, TW≠TS), 채널 임펄스 응답은 순환하여 시프트되며, 이는 채널 임펄스 응답의 제 1 부분이 뒷부분과 겹쳐지는 것을 의미한다. 파일럿 복조 유니트(2016)는 각각의 파일럿 서브밴드 k에 대하여 수신된 파일럿 심볼 Rk을 상기 서브밴드에 대하여 공지된 파일럿 심볼 P* k 또는 RkㆍP* k와 곱하여 L2 수신 파일럿 심볼들에서 변조를 제거한다. 유니트(2016)는 또한 비사용 서브밴드들에 대하여 수신된 파일럿 심볼들을 제로 심볼들로 세팅한다. IDFT 유니트(2018)는 L2 파일럿 복조된 심볼들에 L2 포인트 IDFT를 수행하여 L2 시간-영역 값들을 제공하며, 상기 값들은 기지국(110)과 무선 장치(150) 사이의 통신 채널에 대한 임펄스 응답의 L2 탭 들이다.
도 21b는 IDFT 유니트(2018)로부터의 L2-탭 채널 임펄스 응답을 도시한다. L2 탭들의 각각은 상기 탭 지연에서 복소 채널 이득과 연관된다. 채널 임펄스 응답은 순환하여 시프트될 수 있으며, 이는 채널 임펄스 응답의 테일 부분이 IDFT 유니트(2018)로부터의 출력의 앞 부분에 겹쳐지거나 발생할 수 있음을 의미한다.
도 20으로 되돌아가서, 심볼 타이밍 섹터(2020)는 채널 임펄스 응답의 에너지에서의 피크를 검색함으로써 심볼 타이밍을 결정할 수 있다. 피크 검출은 도 21b에 도시된 것과 같이, "검출" 윈도우를 채널 임펄스 응답에 제공함으로써 달성될 수 있다. 검출 윈도우 크기는 하기에서 설명되는 것과 같이 결정될 수 있다. 각각의 윈도우 시작 위치에서, 검출 윈도우 내에 속하는 모든 탭들의 에너지가 계산된다.
도 21c는 서로 다른 윈도우 시작 위치들에서 채널 탭들의 에너지의 플롯을 도시한다. 검출 윈도우는 순환적으로 우측으로 시프트 되며, 따라서, 검출 윈도우의 우측 에지가 인덱스 L2에서 최종 탭에 도달할 때, 윈도우가 인덱스 1에서 제 1 탭과 겹쳐진다. 에너지는 각각의 윈도우 시작 위치에 대하여 동일한 개수의 채널 탭들로 수집된다.
검출 윈도우 크기 LW는 시스템의 예상 확산 지연에 기초하여 선택될 수 있다. 무선 장치에서의 확산 지연은 무선 장치의 최초 및 최종 도달 신호 성분들 사이의 시간 차이이다. 시스템의 확산 지연은 시스템에서 모든 무선 장치들 사이의 최대 확산 지연이다. 검출 윈도우의 크기가 시스템의 확산 지연과 동일하거나 그 이상이면, 적절히 정렬된 경우에, 검출 윈도우는 채널 임펄스 응답의 모든 에너지를 포착할 것이다. 검출 윈도우 크기 LW는 또한 채널 임펄스 응답의 시작을 검출하는데 있어 모호성을 방지하기 위해 L2의 1/2 미만(또는 LW≤L2/2)이 되도록 선택된다. 채널 임펄스 응답의 시작은 (1) 모든 L2 윈도우 시작 위치들 사이에서 피크 에너지를 결정하고, (2) 다수의 윈도우 시작 위치들이 동일한 피크 에너지를 가지는 경우에 피크 에너지를 가지는 최우측 윈도우 시작 위치를 식별함으로써 검출될 수 있다. 서로다른 윈도우 시작 위치들에 대한 에너지들이 평균되거나 필터링되어 잡음 채널 내의 채널 임펄스 응답의 시작에 대하여 더 정확한 추정치를 획득한다. 임의의 경우에, 채널 임펄스 응답의 시작은 TB로 표시되고, 샘플 윈도우의 시작과 채널 임펄스 응답의 시작 사이의 오프셋은 TOS=TB-TW이다. 채널 임펄스 응답 TB의 시작이 결정되면 세밀한 심볼 타이밍이 고유하게 계산될 수 있다.
도 21a와 관련하여, 세밀한 심볼 타이밍은 수신된 OFDM 심볼의 시작을 표시한다. 세밀한 심볼 타이밍 TS는 각각의 그 다음에 수신된 OFDM 심볼에 대한 "DFT" 윈도우를 정확하고 적절하게 배치하기 위해 이용될 수 있다. DFT 윈도우는 각각의 수신된 OFDM 심볼들에 대하여 수집할 (N+C 개의 입력 샘플들 중에서) 특정한 N개의 입력 샘플들을 표시한다. DFT 윈도우 내에 있는 N개의 입력 샘플들은 그 후에 수신된 OFDM 심볼에 대한 N개의 수신된 데이터/파일롯 심볼들을 얻기 위해 N-포인트 DFT를 통해 변환된다. 각각의 수신된 OFDM 심볼들에 대한 DFT 윈도우의 정확한 배치는 (1) 이전 또는 다음 OFDM 심볼로부터의 인터-심볼 간섭, (2) 채널 추정의 저하(예를 들어, 적절하지 않은 DFT 윈도우 배치는 에러가 있는 채널 추정을 야기할 수 있음), (3) 사이클릭 프리픽스(예를 들어, 주파수 트래킹 루프, 자동 이득 제어(AGC) 등)에 의존하는 프로세스들에서의 에러들 및 (4) 다른 해로운 효과들을 피하기 위해 필요하다.
파일롯-2 OFDM 심볼은 또한 보다 정확한 주파수 에러 추정을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 주파수 에러는 파일롯-2 시퀀스들을 이용하고 수학식 (3)에 기반하여 추정될 수 있다. 이러한 경우에, 합산은 파일롯-2 시퀀스에 대하여 (L1개의 샘플들 대신에) L2개의 샘플들을 통해 수행된다.
IDFT 유니트(2018)로부터의 채널 임펄스 응답은 또한 기지국(1310)과 무선 장치(1350) 사이의 통신 채널에 대한 주파수 응답 추정을 획득하기 위해 이용될 수 있다. 유니트(2022)는 L2-탭 채널 임펄스 응답을 수신하고, 채널 임펄스 응답의 시작점이 인덱스 1에 있도록 채널 임펄스 응답을 순환적으로 시프트하고, 순환적으로-시프트된 채널 임펄스 응답 뒤에 적절한 개수의 제로들을 삽입하여, N-탭 채널 임펄스 응답을 제공한다. DFT 유니트(2024)는 그 후에 N-탭 채널 임펄스 응답에 대하여 N-포인트 DFT를 수행하고 주파수 응답 추정을 제공하며, 주파수 응답 추정은 N개의 전체 서브밴드들에 대한 N개의 복소 채널 이득들로 구성된다. OFDM 복조기(1360)는 다음 OFDM 심볼들에서 수신된 데이터 심볼들을 탐지하기 위해 주파수 응 답 추정을 이용할 수 있다. 채널 추정은 또한 몇몇 다른 방식들로 획득될 수 있다.
도 22는 TDM 및 FDM 파일롯들의 결합을 통한 파일롯 전송 방식을 나타낸다. 기지국(1310)은 무선 장치들에 의한 초기 획득을 용이하게 하기 위해 각각의 수퍼-프레임에서 TDM 파일롯들 1 및 2를 전송할 수 있다. TDM 파일롯들에 대한 오버헤드는 두 개의 OFDM 심볼들이며, 이는 수퍼-프레임의 크기와 비교할 때 작을 수 있다. 기지국(1310)은 또한 각각의 수퍼-프레임에 있는 남아있는 OFDM 심볼들의 전부, 대부분 또는 일부에 있는 FDM 파일롯을 전송할 수 있다. 도 22에 도시된 실시예에서, FDM 파일롯은 대안적인 서브밴드들의 세트를 통해 전송되며, 그 결과 파일롯 심볼들은 짝수 심볼 주기들에 있는 서브밴드들의 하나의 세트와 홀수 심볼 주기들에 있는 서브밴드들의 다른 세트를 통해 전송된다. 각각의 세트는 무선 장치들에 의한 채널 추정과 가능하면 주파수 및 시간 트래킹을 지원하기 위해 충분한 수(Lfdm)의 서브밴드들을 포함한다. 각각의 세트의 서브밴드들은 N개의 전체 서브밴드들을 통해 균일하게 분포되며 Sfdm=N/Lfdm개의 서브밴드만큼 동일한 간격으로 배치된다. 또한, 하나의 세트에 있는 서브밴드들은 다른 세트에 있는 서브밴드들에 관련하여 스태거(staggered)되거나 또는 오프셋될 수 있으며, 그 결과 두 개의 세트들에 있는 서브밴드들은 서로에 대하여 인터레이스(interlace)된다. 예를 들어, N=4096, Lfdm=512, Sfdm=8이고, 두 개의 세트들에 있는 서브밴드들은 네 개의 서브밴드들에 의해 스태거될 수 있다. 일반적으로, 임의의 개수의 서브밴드 세트들이 FDM 파일롯을 위해 사용될 수 있으며, 각각의 세트는 임의의 개수의 서브밴드들과 N개의 전체 서브밴드들 중 임의의 하나를 포함할 수 있다.
무선 장치는, 예를 들어, (다음 OFDM 심볼들에 대한 DFT 윈도우의 적절한 배치를 위한) 프레임 동기화, 주파수 오프셋 추정 및 세밀한 심볼 타이밍 획득을 위한 초기 동기화를 위하여 TDM 파일롯들 1 및 2를 사용할 수 있다. 무선 장치는, 예를 들어, 첫번째로 기지국에 접속하는 경우, 첫번째로 또는 긴 주기의 비활성 이후에 데이터를 수신하거나 요청하는 경우, 처음에 전원이 인가되는 경우 등에서 초기 동기화를 수행할 수 있다.
무선 장치는 아래에서 설명되는 바와 같이 파일롯-1 OFDM 심볼의 존재에 대하여 탐지하고 그리하여 수퍼-프레임의 시작점을 탐지하기 위하여 파일롯-1 시퀀스들의 지연된 상관을 수행할 수 있다. 그 후에, 무선 장치는 파일롯-1 OFDM 심볼에서 주파수 에러를 추정하고 파일롯-2 OFDM 심볼을 수신하기 전에 상기 주파수 에러에 대하여 정정하기 위해 파일롯-1 시퀀스들을 이용할 수 있다. 파일롯-1 OFDM 심볼은 데이터 OFDM 심볼들의 사이클릭 프리픽스 구조를 사용하는 기존의 방법들보다 큰 주파수 에러에 대한 추정과 다음(파일롯-2) OFDM 심볼에 대한 DFT 윈도우의 보다 신뢰성있는 배치를 허용한다. 파일롯-1 OFDM 심볼은 그리하여 큰 다중-경로 지연 확산을 가지는 지상 무선 채널에 대하여 향상된 성능을 제공할 수 있다.
무선 장치는 다음에 수신된 OFDM 심볼들에 대하여 보다 정확하게 DFT 윈도우를 배치하도록 세밀한 심볼 타이밍을 획득하기 위해 파일롯-2 OFDM 심볼을 사용할 수 있다. 무선 장치는 또한 채널 추정 및 주파수 에러 추정을 위해 파일롯-2 OFDM 심볼을 사용할 수 있다. 파일롯-2 OFDM 심볼은 세밀한 심볼 타이밍의 빠르고 정확한 결정과 DFT 윈도우의 적절한 배치를 허용한다.
무선 장치는 채널 추정과 시간 트래킹 그리고 가능하면 주파수 트래킹을 위해 FDM 파일롯을 사용할 수 있다. 무선 장치는 위에서 설명된 바와 같이 파일롯-2 OFDM 심볼에 기반하여 초기 채널 추정을 획득할 수 있다. 무선 장치는 도 11에 도시된 바와 같이 특히 FDM 파일롯이 수퍼-프레임을 통해 전송되는 경우에, 보다 정확한 채널 추정을 획득하기 위해 FDM 파일롯을 사용할 수 있다. 무선 장치는 또한 수신된 OFDM 심볼들에 있는 주파수 에러를 정정할 수 있는 주파수-트래킹 루프를 갱신하기 위해 FDM 파일롯을 사용할 수 있다. 무선 장치는 또한 (예를 들어, 통신 채널의 채널 임펄스 응답의 변화들에 기인하여) 입력 샘플들의 타이밍 드리프트를 설명할 수 있는 시간 트래킹 루프를 갱신하기 위해 FDM 파일롯을 사용할 수 있다.
여기에 설명된 동기화 기법들은 다양한 수단들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 기법들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 동기화를 지원하기 위해 사용되는 기지국에서의 프로세싱 유니트들(예를 들어, TX 데이터 및 파일롯 프로세서(120))은 하나 이상의 ASIC들(application specific integrated circuits), DSP들(digital signal processors), DSPD들(digital signal processing devices), PLD들(programmable logic devices), FPGA들(field programmable gate arrays), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 여기에 설명된 기능들을 수행하기 위해 설계된 다른 전자 유니트들, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 동기화를 수행하기 위해 사용되는 무선 장치에서의 프로세싱 유니트들(예를 들어, 동기화 및 채널 추정 유니트(180))은 또한 하나 이상의 ASIC들, DSP들 등에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현에 있어서, 동기화 기법들은 여기에 설명된 다양한 기능들을 수행하는 프로그램 모듈들(예를 들어, 루틴들, 프로그램들, 컴포넌트들, 절차들, 기능들, 데이터 구조들, 방식들. . . )과 결합하여 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유니트들(예를 들어, 도 13의 메모리 유니트(1392))에 저장되고 프로세서(예를 들어, 제어기(190))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유니트는 프로세서 내에서 구현되거나 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법들이 단일-프로세서 또는 멀티-프로세서 컴퓨터 시스템들, 미니-컴퓨팅 장치들, 개인용 컴퓨터들뿐만 아니라 메인프레임 컴퓨터들, 핸드-헬드 컴퓨팅 장치들, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그래밍 가능한 소비자 전자 장치들 등을 포함하는 다른 시스템 컴퓨터 구성들을 통해 실시될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
여기서 사용되는 바와 같이, OFDM은 또한 다수의 사용자들이 OFDM 채널들을 공유하는 직교 주파수 분할 다중화 접속(OFDMA) 아키텍쳐를 포함할 수 있다.
위에서 설명된 것은 다양한 양상들 및 실시예들을 포함한다. 물론, 컴포넌트들 또는 방법들의 모든 착안가능한 결합들을 제시하는 것은 가능하지 않다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있 다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. 또한, 용어 "포함한다(include)"가 상세한 설명 또는 청구범위에서 사용되는 범위에 대하여, 이러한 용어는 청구항에서 과도적인(transitional) 단어로서 사용될 때 "구성하는(comprising)"으로 해석되는 바와 같이 용어 "구성하는(comprising)"과 유사한 방식으로 포함되도록 의도된 것이다.

Claims (78)

  1. 초기 프레임 탐지 및 동기화 방법으로서,
    적어도 일부가 파일롯 심볼과 관련되는 입력 신호들의 스트림을 수신하는 단계;
    상기 신호들과 상기 신호들의 지연된 복사본들로부터 상관 곡선을 형성하는 상관 출력들을 생성하는 단계;
    상기 상관 출력들로부터 상기 상관 곡선의 가능성 있는 리딩 에지(leading edge)를 탐지하는 단계;
    상기 상관 출력들로부터 리딩 에지 탐지를 확인하는 단계; 및
    상기 상관 출력들로부터 상기 곡선의 트레일링 에지(trailing edge)를 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가능성 있는 리딩 에지를 탐지하는 단계는,
    상관 출력을 임계값과 비교하는 단계;
    상기 출력이 상기 임계값보다 작거나 또는 같으면 카운터를 증가시키는 단계; 및
    상기 카운터가 미리 정의된 값과 동일한지 여부를 결정하기 위해 상기 카운터를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 정의된 값은 64인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리딩 에지 탐지를 확인하는 단계는 평평한 구역(flat zone) 및/또는 트레일링 에지를 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 평평한 구역은 상기 상관값들이 임계치보다 크거나 또는 같은 횟수를 카운트함으로써 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지는 상기 상관 출력이 임계값보다 작은 횟수를 카운트함으로써 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 리딩 에지 탐지를 확인하는 단계는,
    상기 상관 출력이 임계값보다 크거나 또는 같은 경우에 제 1 카운터를 증가시키는 단계;
    상기 상관 출력이 상기 임계값보다 작으면 제 2 카운터를 증가시키고, 그렇지 않으면 상기 제 2 카운터를 제로로 설정하는 단계; 및
    수신된 것을 판독(decipher)하기 위해 상기 제 1 및 제 2 카운터들의 값들을 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 카운터가 실질적으로 상기 제 2 카운터와 동일하면 거짓(false) 리딩 에지가 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 카운터가 제로이면 세밀한 타이밍 알고리즘에 의해 사용하기 위한 시간을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    수신되고 상관된 각각의 새로운 샘플에 대하여 제 3 카운터를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 카운터가 전체 평평한 구역이 수신되었다고 표시하고 상기 제 2 카운터가 제로보다 크면, 상기 트레일링 에지의 시작 부분이 관측되는 것을 특징으 로 하는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 카운터 값이 평평한 구역 또는 트레일링 에지의 탐지를 선언하기 전에 잡음의 효과를 경감(temper)시키지 않고 가지게 되는 값의 절반보다 크거나 또는 동일하도록 요청하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지의 탐지 이전에 주기적으로 주파수-고정 루프를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지를 탐지하는 단계는,
    상기 상관 값이 임계값보다 작으면 제 1 카운터를 증가시키고, 그렇지 않으면 상기 제 1 카운터를 제로로 설정하는 단계; 및
    언제 상기 제 1 카운터가 미리 결정된 값과 동일하게 되는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 값은 32인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 카운터가 제로이면, 세밀한 타이밍 알고리즘에 의해 사용하기 위한 시간을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    미리 결정된 개수의 샘플들 이후에 트레일링 에지 탐지 프로세스의 타임 아웃을 용이하게 하기 위해 수신되는 모든 샘플에 대하여 제 2 카운터를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일롯 심볼은 TDM 심볼인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 프레임 동기화 및 초기 심볼 타이밍 획득을 위해 컴퓨터로 구현되는 방법으로서,
    적어도 복수의 무선 심볼들을 전송하는 브로드캐스트 신호들을 수신하는 단계;
    제 1 파일롯 심볼과 관련된 상관 출력의 가능성 있는 리딩 에지를 탐지하는 단계;
    상관 출력의 평평한 구역을 탐지함으로써 리딩 에지 탐지를 확인하는 단계; 및
    상기 상관 출력의 트레일링 에지를 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 무선 심볼들은 OFDM 심볼들인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 파일롯 심볼은 TDM 파일롯 심볼인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 출력이 미리 결정된 개수의 연속적인 횟수동안 임계값을 초과하는지 여부를 결정하기 위해 지연된 상관기의 출력을 분석함으로써 상기 가능성 있는 리딩 에지가 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 평평한 구역의 관측 동안에 주기적으로 주파수 루프를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    트레일링 에지의 탐지 바로 전에 시간 인스턴스를 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 시간 인스턴스는 제 2 파일롯 심볼의 특정 개수의 샘플들과 관련되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 파일롯 심볼은 TDM 파일롯 심볼인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 주파수 루프를 트래킹 모드로 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 2 파일롯 심볼과 상기 저장된 시간 인스턴스를 이용하여 세밀한 타이밍을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 19 항에 있어서,
    상기 평평한 구역을 탐지하는 단계는,
    새로운 신호 샘플들과 이들의 지연된 버전을 상관시킴으로써 상관 출력들을 생성하는 단계;
    상기 상관 출력을 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 상관 출력이 상기 임계값보다 크거나 또는 동일하면 카운터를 증가시키는 단계를 포함하며, 상기 카운터 값이 이상적인 환경에서 탐지될 값의 적어도 절반인 경우에 상기 평평한 구역이 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 19 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지를 탐지하는 단계는,
    새로운 신호 샘플들과 이들의 지연된 버전을 상관시킴으로써 상관 출력들을 생성하는 단계;
    각각의 상관 출력을 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 상관 출력이 상기 임계값보다 작으면 카운터를 증가시키고 그렇지 않으면 런 카운터를 제로로 설정하는 단계를 포함하며, 제 2 카운터가 미리 결정된 값보다 크거나 또는 동일하면 평평한 구역 탐지가 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 초기 무선 심볼 프레임 탐지 및 조잡한(coarse) 심볼 타이밍 획득을 위해 컴퓨터로 구현되는 방법으로서,
    적어도 일부가 파일롯 심볼과 관련되는 브로드캐스트 입력 신호들의 스트림을 수신하는 단계;
    상기 신호들과 상기 신호들의 지연된 복사본들로부터 시간에 따른 상관 곡선을 형성하는 상관 출력들을 생성하는 단계;
    상기 상관 곡선의 리딩 에지를 탐지하는 단계;
    상기 상관 곡선의 평평한 구역 부분을 탐지하는 단계; 및
    상기 곡선의 트레일링 에지를 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 파일롯 심볼들은 OFDM 파일롯 심볼인 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 리딩 에지를 탐지하는 단계는,
    상관 출력을 임계값과 비교하는 단계;
    상기 출력이 상기 임계값보다 작거나 또는 같으면 카운터를 증가시키고 그렇지 않으면 상기 카운터를 제로로 설정하는 단계; 및
    상기 카운터가 미리 결정된 값과 동일한지 여부를 결정하기 위해 상기 카운터를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 평평한 구역을 탐지하는 단계는,
    상기 상관 출력을 임계값과 비교하는 단계;
    상기 상관 출력이 상기 임계값보다 크거나 또는 동일하면 제 2 카운터를 증 가시키는 단계; 및
    상기 카운터 값이 이상적인 환경에서 예상되는 값보다 작은 미리 결정된 값보다 크거나 또는 동일한지 여부를 결정하기 위해 상기 카운터 값을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    신호 주파수 오프셋을 설명하기 위해 주기적으로 주파수 로프를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지를 탐지하는 단계는,
    상기 상관 값이 상기 임계값보다 작으면 제 3 카운터를 증가시키고 그렇지 않으면 상기 카운터를 제로로 설정하는 단계; 및
    상기 카운터가 미리 결정된 값과 동일한지 여부와 언제 동일한지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 3 카운터가 제로와 동일하면 상기 시간을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 프레임 탐지 및 동기화 시스템으로서,
    입력 샘플들의 스트림을 수신하고, 입력 샘플들과 이들의 지연된 버전들을 상관시키고, 상관 곡선을 형성하는 복수의 출력들을 생성하는 지연 상관기 컴포넌트;
    출력들을 수신하고, 상기 출력들을 임계값과 비교하고, 상기 상관 곡선의 가능성 있는 리딩 에지를 탐지하면 신호를 생성하는 리딩 에지 컴포넌트;
    상기 리딩 에지 컴포넌트로부터 상기 신호를 수신하면, 상기 리딩 에지가 탐지되었다는 것을 확인하기 위해 추가적인 출력들을 상기 임계값과 비교하는 확인 컴포넌트; 및
    상기 확인 컴포넌트로부터 신호를 수신하면, 상기 상관 곡선의 트레일링 에지의 위치를 정하기 위해 추가적인 출력들을 상기 임계값과 비교하는 트레일링 에지 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 리딩 에지 컴포넌트는 상기 출력이 미리 결정된 개수의 연속적인 샘플동안 상기 임계값보다 크거나 또는 동일하게 유지되면 상기 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 샘플들의 연속적인 개수는 64인 것을 특징으로 하는 시스템.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 확인 컴포넌트는,
    상기 출력이 상기 임계값보다 크거나 또는 동일한 횟수를 저장하는 히트 카운터;
    상기 임계값보다 작은 연속적인 출력들의 개수를 저장하는 런 카운터; 및
    출력들을 수신하고, 출력들을 임계치와 비교하고, 카운터들이 위치하는(populate) 프로세싱 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 런 카운터와 상기 히트 카운터는 리딩 에지가 탐지되지 않았다는 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 런 카운터는 128보다 크거나 또는 동일한 값을 가지며, 상기 히트 카운터는 400보다 작은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  43. 제 40 항에 있어서,
    상기 런 카운터와 상기 히트 카운터는 상기 리딩 에지 컴포넌트가 상기 리딩 에지를 탐지하기에 느리다는 것을 표시하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 런 카운터는 768보다 크거나 또는 동일하며, 상기 히트 카운터는 400보다 큰 것을 특징으로 하는 시스템.
  45. 제 40 항에 있어서,
    생성되고 분석된 출력 값들의 수를 저장하는 간격 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 런 카운터와 관련된 상기 간격 카운터는 상기 상관 곡선의 트레일링 에지의 탐지를 표시하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 간격 카운터는 4352보다 크거나 또는 동일하며, 상기 런 카운터는 제로보다 큰 것을 특징으로 하는 시스템.
  48. 제 45 항에 있어서,
    상기 간격 카운터에 의해 표시되는 바와 같이 주파수-고정 루프의 매 128개의 출력들을 갱신하는 컴포넌트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  49. 제 45 항에 있어서,
    상기 확인 컴포넌트는 상기 런 카운터가 제로일 때 상기 시간 인스턴스를 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  50. 제 37 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지 컴포넌트는,
    상기 상관 값이 상기 임계치보다 작은 연속적인 횟수를 저장하는 런 카운터; 및
    상관 값들을 수신하고, 상기 상관 값을 상기 임계값과 비교하고 값이 트레일링 에지 탐지를 표시하는 상기 런 카운터를 증가시키는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지 컴포넌트는 상기 런 카운터의 값이 32일 때 트레일링 에지를 탐지하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  52. 제 50 항에 있어서,
    새로운 상관 값이 수신될 때마다 증가되는 간격 카운터를 더 포함하며, 상기 간격 카운터는 상기 트레일링 에지에 대한 탐색을 타임 아웃시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 간격 카운터가 8*128보다 크거나 또는 동일하면 상기 트레일링 에지에 대한 탐색이 타임 아웃되도록 하는 컴포넌트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  54. 제 52 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지 컴포넌트는 런 카운터가 제로인 경우에 상기 시간을 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  55. 무선 장치로서,
    적어도 하나의 프레임이 파일롯 심볼을 포함하는, 복수의 무선 심볼 프레임들을 포함하는 브로드캐스트 전송들을 수신하는 수신 컴포넌트; 및
    상기 파일롯 심볼의 탐지로부터 프레임의 시작을 식별하는 프레임 탐지 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 무선 심볼 프레임들은 OFDM 심볼들인 것을 특징으로 하는 시스템.
  57. 제 55 항에 있어서,
    상기 파일롯 심볼은 TDM 파일롯 심볼인 것을 특징으로 하는 시스템.
  58. 제 55 항에 있어서,
    수신된 신호들의 이들의 지연된 버전들로부터 출력 값들을 생성하는 상관기를 더 포함하며, 상기 출력 값들은 시간에 따라 상관 곡선을 생성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 프레임 탐지 컴포넌트는,
    제 1 프로그래밍 가능한 값, 임계값 및 상기 상관기 출력에 기반하여 상관 곡선의 리딩 에지를 탐지하는 리딩 에지 컴포넌트;
    제 2 프로그래밍 가능한 값, 상기 임계값 및 상기 상관기 출력에 기반하여 상기 상관 곡선의 평평한 부분을 식별하는 평평한 구역 컴포넌트; 및
    제 3 프로그래밍 가능한 값, 상기 임계값 및 상기 상관기 출력에 기반하여 상기 상관 곡선의 트레일링 에지를 탐지하는 트레일링 에지 컴포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 리딩 에지 컴포넌트는 상기 상관기 출력이 상기 제 1 프로그래밍 값과 동일하거나 또는 더 큰 연속적인 횟수동안 상기 임계값보다 크거나 또는 동일하면 리딩 에지를 탐지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 평평한 구역 컴포넌트는 상기 상관기 출력이 상기 제 2 프로그래밍 값과 동일하거나 또는 더 큰 연속적인 횟수동안 상기 임계값보다 크거나 또는 동일하면 평평한 구역을 탐지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지 컴포넌트는 상기 상관기 출력이 상기 제 3 프로그래밍 값과 동일하거나 또는 더 큰 연속적인 횟수동안 상기 임계값보다 작으면 트레일링 에지를 탐지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  63. 초기 프레임 탐지 시스템에 있어서,
    적어도 일부분이 파일롯 심볼과 관련된 신호들의 스트림을 수신하기 위한 수단;
    상기 신호들과 이들의 지연된 복사본들로부터 상관 출력들을 생성하기 위한 수단; 및
    상기 상관 출력들로부터 리딩 에지, 평평한 구역 및 트레일링 에지를 탐지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 파일롯 심볼은 TDM 파일롯 심볼인 것을 특징으로 하는 시스템.
  65. 제 63 항에 있어서,
    상기 리딩 에지를 탐지하기 위한 수단은 출력 값들을 임계값과 비교하기 위한 수단을 포함하며, 상기 리딩 에지는 상기 출력 값들이 제 1 프로그래밍 가능한 개수의 연속적인 횟수동안 상기 임계값보다 크면 탐지되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  66. 제 65 항에 있어서,
    상기 평평한 구역을 탐지하기 위한 수단은 출력 값들을 상기 임계값과 비교하기 위한 수단을 포함하며, 상기 평평한 구역은 상기 출력 값들이 제 2 프로그래밍 가능한 개수의 횟수동안 상기 임계값보다 크거나 또는 동일하면 탐지되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  67. 제 66 항에 있어서,
    조잡한 주파수 오프셋을 탐지하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  68. 제 67 항에 있어서,
    평평한 구역 탐지 이후에 그리고 상기 트레일링 에지의 초기 탐지 이전에 시간을 저장하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  69. 제 66 항에 있어서,
    상기 트레일링 에지를 탐지하기 위한 수단은 상기 출력 값들과 상기 임계치를 비교하기 위한 수단을 포함하며, 상기 트레일링 에지는 상기 임계값이 제 3 프로그래밍 가능한 개수의 횟수동안 상기 임계값보다 작은 경우에 탐지되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  70. 초기 프레임 탐지 및 동기화에 관한 방법을 수행하기 위한 명령들을 실행하는 마이크로프로세서로서,
    상기 명령들은,
    신호 샘플들과 이들의 지연된 복사본들로부터 상관 메트릭들을 생성하는 명령; 및
    상기 메트릭들과 임계값을 비교함으로써 리딩 에지, 평평한 구역 및 트레일링 에지를 탐지하는 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서.
  71. 제 70 항에 있어서,
    상기 메트릭이 제 1 미리 결정된 개수의 연속적인 횟수동안 상기 임계값보다 크면 리딩 에지가 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  72. 제 71 항에 있어서,
    상기 메트릭이 제 2 미리 결정된 개수의 횟수동안 상기 임계값보다 크면 리딩 에지 탐지 후에 평평한 구역이 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  73. 제 70 항에 있어서,
    상기 메트릭이 제 3 미리 결정된 개수의 연속적인 횟수동안 상기 임계값보다 작으면 트레일링 에지가 탐지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  74. 제 70 항에 있어서,
    평평한 구역 탐지와 관련하여 주파수 오프셋을 설명하기 위해 주파수-고정 루프를 갱신하는 명령을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  75. 제 70 항에 있어서,
    상기 평평한 구역의 적어도 일부에 대한 탐지 이후에 그리고 초기 트레일링 에지 탐지 이전에 시간을 저장하는 명령을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  76. 프레임 탐지 및 동기화를 위한 시스템으로서,
    적어도 하나의 파일롯 심볼을 포함하는 복수의 데이터 패킷들을 수신하는 제 1 컴포넌트;
    상기 데이터 패킷들로부터 상관 메트릭들을 생성하는 제 2 컴포넌트; 및
    파일롯 심볼이 수신되었는지 여부를 결정하기 위해 시간에 따라 상기 메트릭들을 분석하는 제 3 컴포넌트를 포함하며,
    제 1 개수의 횟수동안 메트릭 값들이 일관되게 임계값보다 작고, 제 2 개수의 횟수동안 상기 메트릭 값들이 상기 임계값보다 크거나 또는 동일하며, 제 3 개수의 횟수동안 상기 메트릭 값들이 일관되게 상기 임계값보다 작은 것을 탐지하면 상기 파일롯 심볼이 수신되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  77. 제 76 항에 있어서,
    상기 메트릭 값들이 상기 임계값보다 크거나 또는 동일하면 주파수 오프셋을 설명하는 제 4 컴포넌트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  78. 제 77 항에 있어서,
    상기 제 3 컴포넌트는 상기 메트릭 값들이 상기 임계값보다 크거나 또는 동일한 것을 탐지한 이후에 그리고 상기 메트릭 값들이 일관되게 상기 임계값보다 작은 것을 탐지하기 바로 전에 시간을 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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