KR20070049420A - Ofdm 시스템에서 pn 수열을 이용한 프리엠블 수열생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법 - Google Patents

Ofdm 시스템에서 pn 수열을 이용한 프리엠블 수열생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070049420A
KR20070049420A KR1020050106554A KR20050106554A KR20070049420A KR 20070049420 A KR20070049420 A KR 20070049420A KR 1020050106554 A KR1020050106554 A KR 1020050106554A KR 20050106554 A KR20050106554 A KR 20050106554A KR 20070049420 A KR20070049420 A KR 20070049420A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sequence
time synchronization
frequency offset
ofdm
preamble
Prior art date
Application number
KR1020050106554A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100723634B1 (ko
Inventor
김희욱
강군석
안도섭
이호진
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020050106554A priority Critical patent/KR100723634B1/ko
Priority to PCT/KR2006/003602 priority patent/WO2007055469A1/en
Priority to EP06798731A priority patent/EP1946469A1/en
Publication of KR20070049420A publication Critical patent/KR20070049420A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100723634B1 publication Critical patent/KR100723634B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655Synchronisation arrangements
    • H04L27/2668Details of algorithms
    • H04L27/2673Details of algorithms characterised by synchronisation parameters
    • H04L27/2675Pilot or known symbols
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073Synchronisation aspects
    • H04B1/7075Synchronisation aspects with code phase acquisition
    • H04B1/7077Multi-step acquisition, e.g. multi-dwell, coarse-fine or validation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • H04J13/0007Code type
    • H04J13/0022PN, e.g. Kronecker
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • H04J13/10Code generation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602Signal structure
    • H04L27/261Details of reference signals
    • H04L27/2613Structure of the reference signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602Signal structure
    • H04L27/261Details of reference signals
    • H04L27/2613Structure of the reference signals
    • H04L27/26134Pilot insertion in the transmitter chain, e.g. pilot overlapping with data, insertion in time or frequency domain
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655Synchronisation arrangements
    • H04L27/2657Carrier synchronisation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655Synchronisation arrangements
    • H04L27/2662Symbol synchronisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 OFDM 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, OFDM 시스템의 송신측에서는 시간 도메인에서 자기상관 성질이 좋은 PN 수열이 되도록 주파수 도메인상에서 프리엠블 신호를 생성하고, 수신측에서는 상기 프리엠블 수열 생성시 사용된 PN(Pseudo Noise)수열을 이용하여 시간 도메인에서 심볼 동기 및 부반송파 주파수 옵셋 추정을 수행함으로써, OFDM 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, OFDM 수신 시스템에서의 시간동기 및 주파수 옵셋 추정 방법에 있어서, 시간 도메인상에서 OFDM 수신신호의 프리엠블의 위치를 찾아 심볼 동기를 맞추는 시간동기 단계; 및 상기 시간동기 단계에서 동기화된 수신신호에 상기 PN 수열을 차동 부호화한 수열을 곱함으로써, 시간도메인 상에서 부반송파의 주파수 옵셋을 추정하는 주파수옵셋 추정 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 OFDM 시스템에서의 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 등에 이용됨.
직교 주파수 분할 다중화, OFDM, 프리엠블 수열, PN 수열, 주파수 옵셋 추정, 시간 동기

Description

OFDM 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법{Method for generating Preamble Sequence using PN Sequence, and Method for Time Synchronization and Frequency Offset Estimation using PN Sequence in an OFDM communication system}
도 1 은 OFDM 시스템내의 시간 도메인에서의 OFDM 프레임의 구조도,
도 2 는 본 발명에 따른 OFDM 프레임에서의 프리엠블의 일실시예 구조도,
도 3 은 본 발명에 따른 OFDM 송신 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 4 는 본 발명에 따른 OFDM 수신 시스템에서 프리엠블 수열을 이용한 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 PN(Pseudo Noise) 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDM 시스템의 송신측에서는 시간 도메인에서 자기상관의 성질이 좋은 PN 수열이 되도록 주파수 도메인상에서 프리엠블 신호를 생성하고, 수신측에서는 상기 프리엠블 수열 생성시 사용된 PN 수열을 이용하여 시간 도메인에서 심볼 동기 및 부반송파 주파수 옵셋 추정을 수행함으로써, OFDM 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 다중화 접속방식(OFDM)은 대역 사용에 있어 효율적인 디지털 전송 방식으로서, 최근 유럽의 디지털 오디오 방송이나 디지털 비디오 방송, 비대칭 디지털 전송시스템(ADSL), 그리고 무선 근거리 접속망(WLAN) 등과 같은 디지털 전송 시스템에 응용되고 있다. 직교 주파수 분할 다중화 접속 방식은 고속통신의 주요한 문제가 되는 심볼 간 간섭(ISI)에 강인하고, 그리고 주파수 선택적 페이딩을 주파수 비선택적 페이딩으로 보이게 하는 장점을 가지고 있다.
그러나, OFDM 시스템은 단일 주파수 시스템(single carrier system)에 비해서 송신기와 수신기의 오실레이터의 부정합이나 이동에 따른 도플러 주파수 이동에 의한 반송주파수 오차에 민감하다는 단점이 있다. 이러한 반송 주파수 오차는 OFDM 시스템에서 각 부반송파(subcarrier)들 간의 직교성을 깨트리기 때문에 반송파간 간섭(ICI)을 야기하게 된다. 따라서 작은 반송 주파수 오차로도 상당한 성능의 열화를 가져오게 되는 주파수 동기화 문제는 OFDM 시스템 구현에 있어 가장 중요한 문제 중 하나로 주목받아 왔다.
그리고, OFDM 시스템에서 최적의 샘플링 시간을 찾을 수 있는 "eye opening" 이 존재하지 않기 때문에, OFDM 시스템에서 심볼 동기는 단일 주파수 시스템에서의 그것과는 다르다. OFDM에서 시간 동기는 한 OFDM 심볼의 시작 추정치를 찾는 것을 의미한다. 보통 순환 접두부(CP: Cyclic Prefix)를 사용하기 때문에 OFDM 시스템은 심볼 동기 오차에 덜 민감하지만, CP 이내의 오차를 벗어나지 않도록 추정되어 져야 한다.
현재 OFDM 동기화 방법은 크게 블라인드(blind)한 방식과 데이터 의존 방식으로 나눌 수 있다. 우선 데이터 의존 방식의 경우에는 시간 동기 및 주파수 옵셋의 정수 및 소수 부분 모두를 추정하기 위해 두 개의 파이럿 심볼을 사용하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 두 개의 파일럿 블록을 이용하기 때문에 데이터율이 감소하는 문제점이 있고, 또한 시간 동기에 있어 CP 길이에 해당하는 시간 동기 추정의 모호성이 존재한다는 문제점이 있었다.
한편, 블라인드한 방식으로 CP를 이용하여 시간 동기 및 주파수 옵셋의 소부 부분을 추정하는 방법이 있는데, 이 방법은 데이터 심볼 부분과 CP 부분의 상관관계를 이용한다. 그러나 이 방법은 주파수 옵셋의 정수 부분을 추정하지 못하는 문제점이 있고, 또한 심볼 동기는 이룰 수 있지만 프레임의 시작점을 알아낼 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, OFDM 시스템의 송신측에서는 시간 도메인에서 자기상관의 성질이 좋은 PN 수열이 되도록 주파수 도메인상에서 프리엠블 신호를 생성하고, 수신측에서는 상기 프리엠블 수열 생성시 사용된 PN 수열을 이용하여 시간 도메인에서 심볼 동기 및 부반송파 주파수 옵셋 추정을 수행함으로써, OFDM 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 송신 시스템에서의 프리엠블 수열 생성 방법에 있어서, 자기상관이 높은 PN 수열을 생성하는 PN수열 생성 단계; 및 시간 도메인에서 상기 PN 수열이 프리엠블 수열이 되도록, 주파수 도메인상에서 상기 PN 수열에 역푸리에변환(IFFT) 행렬의 역행렬을 곱함으로써 프리엠블 수열을 생성하는 프리엠블 생성 단계를 포함한다.
한편, 본 발명은, OFDM 수신 시스템에서의 시간 동기 방법에 있어서, 송신측에서 프리엠블 수열 생성에 사용된 PN 수열을 저장하고 있는 PN수열 저장 단계; 및 OFDM 수신신호에 대하여 상기 PN 수열을 이용하여 이동 합산(Moving Sum)을 취하면서, 이동합산값이 최대가 되는 위치를 찾아 프리엠블 위치로 동기를 맞추는 시간 동기 단계를 포함한다.
한편, 본 발명은, OFDM 수신 시스템에서의 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법에 있어서, 시간 도메인상에서 OFDM 수신신호의 프리엠블의 위치를 찾아 심볼 동기를 맞추는 시간 동기 단계; 및 상기 시간 동기 단계에서 동기화된 수신신호에 상기 PN 수열을 차동 부호화한 수열을 곱함으로써, 시간도메인 상에서 부반송파의 주파수 옵셋을 추정하는 주파수옵셋 추정 단계를 포함한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 OFDM 시스템내의 시간 도메인에서의 OFDM 프레임의 구조도를 나타내고, 도 2는 OFDM 프레임에서의 프리엠블의 일실시예 구조도를 나타낸다. 그리고, 도 3 은 본 발명에 따른 OFDM 송신 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법에 대한 일실시예 흐름도를 나타낸다.
기존의 프레임 구조(도1 참조)에서는 반복구조를 가지는 프리엠블(preamble)을 보내고, 이어서 데이터를 전송하게 된다. 이러한 반복구조를 가지기 위해, 기존에는 주파수 도메인에서 홀수번째 부반송파에만 데이터를 보내고 짝수번째 부반송파에는 아무것도 보내지 않는다. 여기서, 홀수번째 부반송파에 전송되는 프리엠블 수열은 첨두대 평균전력비(PAPR: Peak to Average Power Ratio)를 줄이는 방향으로 설계되어야, 전송기에서 증폭기의 비선형성을 해결할 수 있다.
반면, 본 발명에서는 시간 도메인에서 프리엠블 수열을 생성(설계)하는 것이 아니라 주파수 도메인에서 생성(설계)한다.
먼저, 프리엠블 수열을 생성하기 위하여, 자기 상관의 성질이 좋은(자기 상관값이 높은) PN 수열을 생성한다(301). 이와 같이, 본 발명에서는 다른 신호의 간섭을 줄이기 위해, 프리엠블 수열로 PN 수열을 이용하나, 자기상관이 좋은(높은) 다른 수열도 이용될 수 있다.
PN 수열을 프리엠블 수열로 이용하면, OFDM에서 가장 문제가 되는 PAPR이 "1"로 최소가 되어, 기존 방법이 가지고 있는 PAPR로 인한 전송 전력 제한 문제에 대해 좀 더 여유를 가지게 됨으로써, 프리엠블 신호를 더 큰 전력으로 전송할 수 있어 더욱 정확한 동기를 맞출 수 있게 하는 장점이 있다. 그리고 OFDMA 상항링크 시스템의 경우 단말기의 증폭기는 기지국보다 성능이 좋지 못하기 때문에 PAPR에 더 민감하여, 본 발명과 같이 최소의 PAPR을 가지는 프리엠블 수열을 생성하면, 더 많은 이점이 있게 된다.
다음은, 시간 도메인에서 PN 수열이 프리엠블 수열이 되도록, 주파수 메인상에서 PN 수열에 역푸리에변환(IFFT) 행렬의 역행렬을 곱함으로써 프리엠블 수열을 생성하는 과정을 수행한다(302).
즉, 시간도메인에서 PN 수열이 되도록 하기 위해, 주파수 도메인에서 전송되어 져야 할 신호를 구하는 과정은 다음과 같다.
N개의 데이터 심볼을 가지는 OFDM 심볼을 위해, 먼저 N × N의 역 푸리에 변환(IFFT) 행렬 M을 다음의 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112005064234783-PAT00001
여기서,
Figure 112005064234783-PAT00002
와 같다.
상기와 같이 정의하였을 경우, 예를 들어 PN 수열 중 자기 상관 성질이 좋은 N의 길이를 가지는 골드 수열(Gold Sequence) 벡터를 s 라고 하면, 전송되어야 하는 주파수 도메인 신호(프리엠블 신호) p는 다음의 [수학식 2]와 같이 구할 수 있다.
Figure 112005064234783-PAT00003
여기서는, 사용하지 않는 부반송파가 없다고 가정하였다. 만약 양쪽 부반송 파를 사용하지 않을 경우에도, 이와 같은 방법으로 양쪽 반송파의 신호를 "0"으로 하는 행렬을 곱함으로써 프리엠블 수열을 구할 수 있다. 도 2는 이러한 주파수 도메인 프리엠블 구조를 보여준다. 즉, 주파수 도메인에서의 p는 전송 전에 푸리에변환 행렬이 곱해져서 시간도메인 신호로 변환되기 때문에 PN 수열인 s로 전송되는 것이다.
상기와 같은 방법으로 시간 도메인에서 프리엠블 수열을 설계할 경우 시간 동기가 시간 도메인에서 이루어지기 때문에 동기 알고리즘에 효율적인 프리엠블 수열을 설계하는 것이 용이하다는 장점이 있다. 또한, 시간 도메인에서 PN 수열을 사용할 경우, PN 수열의 좋은 자기 상관 특성에 의해 더 효과적으로 시간 동기를 맞출 수 있을 뿐만 아니라, 상향링크의 경우 초기 동기 시 여러 사용자가 기지국에 동시에 접속을 시도하기 때문에 다른 사용자 신호가 동기를 맞추는 사용자 신호에 간섭을 주어 동기 성능이 나빠질 수 있지만 이는 사용자마다 다른 PN 수열을 할당함으로써 다른 사용자 간섭을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 OFDM 수신 시스템에서 프리엠블 수열을 이용한 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, OFDM 수신 시스템에서 신호를 수신하면, 시간 도메인에서 프리엠블의 위치를 찾는 시간 동기 과정이 수행된다(400 내지 408).
수신단은 프리엠블의 수열이 시간 도메인에서 PN 수열로 생성(설계)되어 전송된다는 것을 알고 있기 때문에, 수신단에서는 미리 메모리에 저장하고 있는 상기 PN 수열(송신측에서 프리엠블 생성시 사용한 PN 수열)을 수신신호와 이동 합산 (moving sum)하면서 최대값이 되는 위치를 찾게 되고 그 위치에서 시간 동기를 맞추게 된다.
이와 같은 시간 동기 방법을 도 4에 따라 설명하면 다음과 같다.
시간 도메인상에서 k번째 수신 신호 샘플을 r k 라 할 때, OFDM 심볼이 N개의 샘플값으로 이루어져 있기 때문에 이동 합산(moving sum)의 시작점이 θ인 수신 신호 벡터 r θ 는 다음의 [수학식 3]과 같다.
Figure 112005064234783-PAT00004
여기서, T는 전치 행렬을 나타낸다.
따라서 수신신호벡터 r θ 를 PN 수열 s와 이동 합산(moving sum)한 값 X(θ)는 다음의 [수학식 4]와 같이 구한다(402).
Figure 112005064234783-PAT00005
X(θ)가 최대가 되는 θ을 찾음으로써, 시간 동기를 맞출 수 있다.
즉, θ= 0 (400)부터 θ를 증가시켜 가면서(406), 상기 [수학식 4]와 같이 OFDM 수신신호에 대하여 PN 수열을 이용하여 이동 합산(Moving Sum)을 취하면서(402) 이동합산값이 최대가 되는 위치를 찾아, 그 위치를 프리엠블 위치로 하여 시 간 동기를 맞추게 된다.
그러나, θ 찾는 시간을 줄이기 위해 임계값 TH θ 를 설정하여(404) X(θ)가 임계값을 초과할 때의 θ을 가지고 시간 동기를 맞춘 후, 시간 동기 과정을 종료하게 된다(408).
상기와 같은 본 발명을, 기존의 반복구조의 프리엠블을 이용하는 시간 동기방법과 비교해 보면, 다음과 같다.
먼저 기존의 방법은 반복구조를 통해 보내게 되기 때문에 다중경로 환경에서 채널의 영향이 작으며, 또한 반복 구조를 통해 시간 도메인에서 주파수 옵셋의 소수 부분을 추정할 수 있는 장점이 있다. 이에 반해 본 발명은 다중경로 환경에서 채널 정보를 모르고 있기 때문에 채널의 영향을 직접 줄일 수는 없으나, PN 수열의 좋은 자기 상관 특성을 이용함으로써 다른 채널 지연에 의한 간섭을 현저히 줄일 수 있다.
그리고, 기존의 방법이 추정을 위해 사용하는 샘플 수가 반복구조를 가지기 때문에 N/2이지만, 본 발명의 경우에는 N 개이다. 평균추정오차가 대략 샘플 수에 반비례하여 증가하기 때문에 본 발명이 샘플 수로만 봤을 때는 3dB 정도의 이점이 있다.
또한, 기존의 방법에 있어서, 이동 합산(moving sum)을 했을 때, 동기가 여러 샘플 간격을 두고 맞지 않았을 경우에는 상관이 없지만, 동기가 한 두 샘플 간격을 두고 맞지 않을 경우에는 동기가 맞았을 때의 이동 합산(moving sum) 값과의 차이가 크지 않아 최대점을 찾기가 쉽지 않다. 그러나 본 발명의 경우에는, PN 수열의 좋은 자기 상관 특성으로 인해 한 두 샘플 동기가 맞지 않더라도 이동 합산(moving sum) 값은 동기가 맞았을 때의 값에 비해 현저하게 작게 되므로 최대값을 찾기 위한 임계값 설정하기가 휠씬 용이하다는 장점을 가지고 있다.
하지만, 앞에서도 언급했듯이 반복 구조를 가지고 있지 않기 때문에 시간도메인에서 주파수 옵셋을 다른 방법으로 추정하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 주파수 옵셋 추정 방법(310)을 설명하기로 한다.
먼저 다음의 [수학식 5]와 같은 수열을 정의한다.
Figure 112005064234783-PAT00006
여기서, sk가 PN 수열이므로 차동 부호화한 Ck 또한 PN 수열이 된다.
시간 동기가 정확히 맞았다고 가정하고, n번째 시간 도메인 수신 신호 샘플을 r n 이라고 할 때, 다음의 [수학식 6]이 성립한다.
Figure 112005064234783-PAT00007
여기서, 근사화는 근접한 샘플들 사이의 채널값이 거의 유사하다는 가정과 함께 수신 SNR이 높다는 가정하에 이루어졌으며, 이러한 가정은 일반적인 시스템에서는 일반적으로 타당하다.
따라서 주파수 옵셋 ε은 다음의 [수학식 7]과 같이 추정될 수 있다.
즉, 시간동기 과정(400 내지 408)에서 동기화된 수신신호에 PN 수열을 차동 부호화한 수열을 곱함으로써, 시간도메인 상에서 부반송파의 주파수 옵셋을 추정하게 된다.
Figure 112005064234783-PAT00008
여기서 주파수 옵셋 ε의 추정 범위는 기존의 방법이 -1/2<ε<1/2의 주파수 옵셋의 소수부분밖에 추정하지 못하는데 반해, 본 발명의 경우는 - N/2<ε<N/2 로서 옵셋 추정 범위가 훨씬 넓어지는 장점이 있다, 또한, 기존의 방법이 평균하는 샘플수가 N/2개인데 반해, 본 발명의 경우는 N-1개의 더 많은 샘플들을 통해 간섭을 평균화할 수 있다. 그리고 Ck가 PN 수열을 가지기 때문에 이로 인한 간섭 제거 효과도 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 시간 동기 과정 및 주파수 옵셋 추정 과정을 통하여 구한 보다 정확한 시간 옵셋(θcorrect), 주파수 옵셋(εcorrect)을 이용하여 보상하게 된다(412). 이 때 사용되는 보상 방법은 기존의 방법을 사용하기 때문에 그 설명은 생략하기로 한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 실시예는 기본적인 OFDM 시스템상에서 설명하였으나, 본 발명은 OFDM을 기반으로 하는 OFDMA 등의 모든 시스템의 상하향 링크에서 적용가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 직교 주파수 다중 분할(OFDM) 시스템, 특히 OFDMA 상향링크 같은 간섭이 많이 존재하는 시스템에서, 시간영역에서 PN 수열이 되도록 주파수 도메인에서 프리엠블 수열을 설계함으로써, 시간 동기 및 더 넓은 범위의 주파수 옵셋을 효과적으로 동시에 추정할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 프리엠블 수열이 시간 도메인에서 PN 수열이 되도록 설계 함으로써, PAPR을 현저히 낮출 수 있고, 신속/용이하게 시간 동기 및 주파수 옵셋 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 상향링크의 경우에는 다른 사용자의 간섭을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 수신측에서 주파수 옵셋의 정수 부분과 소수 부분을 함께 추정함으로써, 주파수 옵셋의 추정 범위가 넓다는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 송신 시스템에서의 프리엠블 수열 생성 방법에 있어서,
    자기상관값이 높은 PN(Pseudo Noise) 수열을 생성하는 PN수열 생성 단계; 및
    시간 도메인에서 상기 PN 수열이 프리엠블 수열이 되도록, 주파수 도메인상에서 상기 PN 수열에 역푸리에변환(IFFT) 행렬의 역행렬을 곱함으로써 프리엠블 수열을 생성하는 프리엠블 생성 단계
    를 포함하는 OFDM 송신 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리엠블 생성 단계는,
    상기 PN 수열(S)의 길이가 N일 때, 하기 [수학식 1]과 [수학식 2]를 이용하여 프리엠블 수열(P)을 생성하는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신 시스템에서 PN 수열을 이용한 프리엠블 수열 생성 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112005064234783-PAT00009
    여기서,
    Figure 112005064234783-PAT00010
    [수학식 2]
    Figure 112005064234783-PAT00011
    여기서, S 길이가 N인 PN 수열, 은 N×N의 IFFT 행렬을 나타냄.
  3. OFDM 수신 시스템에서의 시간 동기 방법에 있어서,
    송신측에서 프리엠블 수열 생성에 사용된 PN 수열을 저장하고 있는 PN수열 저장 단계; 및
    OFDM 수신신호에 대하여 상기 PN 수열을 이용하여 이동 합산(Moving Sum)을 취하면서, 이동합산값이 최대가 되는 위치를 찾아 프리엠블 위치로 동기를 맞추는 시간 동기 단계
    를 포함하는 OFDM 수신 시스템에서 PN수열을 이용한 시간 동기 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 시간 동기 단계는,
    이동합산값을 소정의 임계치와 비교하여, 소정의 임계치를 초과하는 이동합산값을 최대값으로 하여 시간동기를 맞추는 것을 특징으로 하는 OFDM 수신 시스템에서 PN수열을 이용한 시간 동기방법.
  5. OFDM 수신 시스템에서의 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법에 있어서,
    시간 도메인상에서 OFDM 수신신호의 프리엠블의 위치를 찾아 심볼 동기를 맞추는 시간 동기 단계; 및
    상기 시간 동기 단계에서 동기화된 수신신호에 상기 PN 수열을 차동 부호화한 수열을 곱함으로써, 시간도메인 상에서 부반송파의 주파수 옵셋을 추정하는 주파수옵셋 추정 단계
    를 포함하는 OFDM 수신 시스템에서 PN수열을 이용한 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 시간 동기 단계는,
    상기 OFDM 수신신호에 대하여 상기 PN 수열을 이용하여 이동합산(Moving Sum)을 취하면서 이동 합산값이 최대가 되는 위치를 찾아, 프리엠블 위치로 동기를 맞추는 것을 특징으로 하는 OFDM 수신시스템에서 PN수열을 이용한 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 주파수옵셋 추정 단계는,
    하기 [수학식 3]과 [수학식 4]를 이용하여 시간도메인 상에서 주파수 옵셋(ε)을 추정하는 것을 특징으로 하는 OFDM 수신 시스템에서 PN수열을 이용한 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112005064234783-PAT00012
    [수학식 4]
    Figure 112005064234783-PAT00013
    여기서, S 는 송신측에서 프리엠블 수열 생성시 사용한 PN 수열, Ck는 상기 PN 수열을 차동 부호화한 수열, N은 1개의 OFDM 심볼이 갖는 샘플 개수, rn은 n번째 수신신호 샘플을 의미함.
KR1020050106554A 2005-11-08 2005-11-08 Ofdm 시스템에서 pn 수열을 이용한 프리엠블 수열생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법 KR100723634B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050106554A KR100723634B1 (ko) 2005-11-08 2005-11-08 Ofdm 시스템에서 pn 수열을 이용한 프리엠블 수열생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법
PCT/KR2006/003602 WO2007055469A1 (en) 2005-11-08 2006-09-11 Method for generating preamble sequence using pn sequence, and method for time synchronization and frequency offset estimation using pn sequence
EP06798731A EP1946469A1 (en) 2005-11-08 2006-09-11 Method for generating preamble sequence using pn sequence, and method for time synchronization and frequency offset estimation using pn sequence

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050106554A KR100723634B1 (ko) 2005-11-08 2005-11-08 Ofdm 시스템에서 pn 수열을 이용한 프리엠블 수열생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070049420A true KR20070049420A (ko) 2007-05-11
KR100723634B1 KR100723634B1 (ko) 2007-06-04

Family

ID=38023430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050106554A KR100723634B1 (ko) 2005-11-08 2005-11-08 Ofdm 시스템에서 pn 수열을 이용한 프리엠블 수열생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1946469A1 (ko)
KR (1) KR100723634B1 (ko)
WO (1) WO2007055469A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100799539B1 (ko) * 2006-09-21 2008-01-31 한국전자통신연구원 Ofdm 통신망에 있어 이웃 시퀀스간 곱의 자기 상관성이좋은 프리앰블을 이용한 시간 동기 방법 및 이를 이용한주파수 옵셋 추정 방법
KR100882435B1 (ko) * 2007-08-22 2009-02-06 인하대학교 산학협력단 Ir―uwb 시스템 기반 심볼 타이밍 추정 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2099187B1 (en) * 2008-03-07 2011-05-25 Sony Corporation Wireless system using a new type of preamble for a burst frame
US20100124292A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Advanced Micro Devices, Inc. Method and System for Receiver Synchronization
KR102113785B1 (ko) 2013-09-12 2020-05-21 삼성전자주식회사 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어방법
CN112187685B (zh) * 2019-07-04 2022-04-15 瑞昱半导体股份有限公司 协同式预编码方法及通信系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100799539B1 (ko) * 2006-09-21 2008-01-31 한국전자통신연구원 Ofdm 통신망에 있어 이웃 시퀀스간 곱의 자기 상관성이좋은 프리앰블을 이용한 시간 동기 방법 및 이를 이용한주파수 옵셋 추정 방법
US8223858B2 (en) 2006-09-21 2012-07-17 Electronics And Telecommunications Research Institute Time synchronization method and frequency offset estimation method using the same in OFDM network
KR100882435B1 (ko) * 2007-08-22 2009-02-06 인하대학교 산학협력단 Ir―uwb 시스템 기반 심볼 타이밍 추정 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP1946469A1 (en) 2008-07-23
WO2007055469A1 (en) 2007-05-18
KR100723634B1 (ko) 2007-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4000057B2 (ja) Ofdm通信装置
US7613104B2 (en) Method, apparatus and computer program product providing synchronization for OFDMA downlink signal
EP1424821B1 (en) Symbol timing for MIMO OFDM and other wireless communication systems
KR100890182B1 (ko) Mb-ofdm 시스템 기반 채널 및 주파수 옵셋결합추정장치 및 방법
US8223858B2 (en) Time synchronization method and frequency offset estimation method using the same in OFDM network
US20030179776A1 (en) Multicarrier transmitter, multicarrier receiver, and multicarrier wireless communication method
KR100729726B1 (ko) 직교 주파수 분할 다중화 방식의 통신 시스템의 타이밍획득 및 반송파 주파수 오차 추정 장치 및 방법
KR100715194B1 (ko) 직교 주파수 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 하향링크신호를 송신하는 기지국 장치 및 사용자 단말기의하향링크 초기 동기화 및 셀탐색 장치 및 방법
KR20100001592A (ko) 무선통신 시스템에서 심볼 타이밍 오프셋 추정 방법 및장치
KR20070056480A (ko) 직교주파수다중 방식의 무선통신 시스템에서 반송파 주파수동기 장치 및 방법
KR20030016121A (ko) 대칭형 프리앰블 생성방법 및 대칭형 프리앰블을 적용한오에프디엠 신호의 심볼/주파수 동기 방법
EP1790100A1 (en) Apparatus and method for frequency synchronization in ofdm system
KR100377356B1 (ko) 대칭구조의 프리앰블을 적용한 직교 주파수 분할 다중전송 방식 신호의 심볼/주파수 동기 방법
EP1779570B1 (en) Method for detecting ofdm symbol timing in ofdm system
WO2009107146A1 (en) Optimal training sequence and channel estimation method and system for superimposed training based ofdm systems
KR100723634B1 (ko) Ofdm 시스템에서 pn 수열을 이용한 프리엠블 수열생성 방법과, 시간 동기 및 주파수옵셋 추정 방법
KR20100060456A (ko) 무선 통신 시스템에서 주파수 추정 방법 및 장치
KR101421406B1 (ko) 광대역 무선접속 통신 시스템에서 주파수 동기를 위한 상관장치 및 방법
KR20050092063A (ko) 직교 분할 다중 접속 시스템에서 파일럿 신호 생성 방법및 장치
CN100499622C (zh) 一种正交频分复用时频同步的方法
CN104836770B (zh) 一种基于相关平均与加窗的定时估计方法
US20100266078A1 (en) Radio communication device, and reception quality estimation method
KR100626644B1 (ko) 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 주파수 및 시간옵셋 추정 방법과 그를 이용한 장치
KR20110135662A (ko) 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 오차 추정이 가능한 ofdm 수신기, 이를 포함하는 ofdm 시스템 및 이들의 타이밍 오차 추정방법
KR100770008B1 (ko) 직교 주파수 분할 다중화 통신시스템에서 다이버시티를이용한 시간 및 주파수 옵셋 추정 방법 및 그 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110511

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee