KR20070060928A - Time and frequency offset estimation with antenna diversity in ofdm communication system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 일반적인 OFDM 시스템을 설명하기 위한 개념도,1 is a conceptual diagram illustrating a general OFDM system;
도 2 는 일반적인 OFDM 심볼 구조를 나타낸 도면,2 is a diagram illustrating a general OFDM symbol structure;
도 3 은 두 개의 안테나를 사용하는 OFDM 시스템을 설명하기 위한 개념도,3 is a conceptual diagram illustrating an OFDM system using two antennas;
도 4 는 본 발명에 따른 OFDM 통신시스템에서 주파수 옵셋 및 시간 동기를 위한 추정 장치의 일실시예 구성도이다.4 is a configuration diagram of an estimation apparatus for frequency offset and time synchronization in an OFDM communication system according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템에서 시간 및 주파수 옵셋 추정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDM 통신 시스템에서 안테나의 다이버시티를 결합하여 낮은 신호대 잡음비 및 다중 경로 채널 환경에서도 시간 및 주파수 옵셋 추정이 가능한 추정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for estimating time and frequency offset in an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) communication system. More particularly, the present invention relates to a low signal-to-noise ratio by combining diversity of antennas in an OFDM communication system. The present invention relates to a method and apparatus for estimating time and frequency offset in a multipath channel environment.
본 발명에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템, OFCDM(Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing) 시스템 등을 포함한다.In the present invention, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system includes an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system, an orthogonal frequency and code division multiplexing (OFCDM) system, and the like.
직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 접속 방식은 대역 사용에서 효율적인 디지털 전송 방식으로, 창(Chang)에 의해 처음 제안되었다. OFDM 접속 방식은 최근 유럽의 디지털 오디오 방송이나 디지털 비디오 방송, 비대칭 디지털 전송시스템(ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line), 그리고 무선 근거리 접속망(WLAN: Wireless Local Area Network) 등과 같은 디지털 전송 시스템에 응용되고 있다. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) access is an efficient digital transmission scheme in band usage, and was first proposed by Chang. Recently, the OFDM access method has been applied to digital transmission systems such as digital audio broadcasting, digital video broadcasting, Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL), and Wireless Local Area Network (WLAN) in Europe.
이러한 직교 주파수 분할 다중화 접속 방식은 높은 주파수 사용 효율과 고속통신에 있어서 주요한 문제가 되는 심볼 간 간섭(ISI)에 강인하고, 그리고 주파수 선택적 페이딩을 비선택적 페이딩으로 보이게 하는 장점을 가지고 있다. 하지만, OFDM 접속 방식은 단일 주파수 시스템(single carrier system)에 비해서 송신기와 수신기의 오실레이터가 부정합하거나 혹은 수신기에서 도플러 주파수 이동으로 인한 반송 주파수 오차에 민감하다는 치명적인 단점이 있다. 이러한 반송 주파수 오차는 OFDM 시스템에서 각 부반송파 사이의 직교성을 파괴하고, 이에 따라 각 부판송파들은 다른 반송파로부터 반송파간 간섭(ICI)의 영향을 받게 된다. 따라서, 작 은 반송 주파수 오차로도 상당한 성능의 열화를 가져오게 되는 주파수 동기화 문제는 OFDM 시스템 구현에 있어 가장 중요한 문제 중 하나로 주목 받아 왔다. The orthogonal frequency division multiplexing scheme has the advantage of being robust against inter-symbol interference (ISI), which is a major problem in high frequency usage efficiency and high speed communication, and making frequency selective fading appear non-selective fading. However, the OFDM access scheme has a fatal disadvantage compared to a single carrier system in that oscillators of the transmitter and the receiver are inconsistent or sensitive to carrier frequency errors due to Doppler frequency shift in the receiver. This carrier frequency error breaks the orthogonality between subcarriers in an OFDM system, whereby each subcarrier is affected by intercarrier interference (ICI) from another carrier. Therefore, the frequency synchronization problem, which causes considerable performance degradation even with a small carrier frequency error, has been noted as one of the most important problems in implementing an OFDM system.
이와 같은 OFDM 시스템의 문제를 해결하기 위한 많은 안들이 제시되었는데, 크게 데이터 의존 방식과 블라인드 방식으로 나눌 수 있다.Many proposals have been made to solve the problems of the OFDM system, but it can be largely divided into a data dependent method and a blind method.
먼저, 시간 동기 및 주파수 옵셋의 정수 및 소수 모두를 추정하기 위해 두 개의 파일럿 심볼을 사용하는 데이터 의존 방식은, 블라인드한 방식보다 빠르고 신뢰성 있는 주파수 오차 추정이 가능하나, 두 개의 파일럿 블록을 이용하기 때문에 데이터율이 감소하고 전력 효율이 떨어지는 단점이 있다.First, the data dependent method using two pilot symbols for estimating both integer and decimal number of time synchronization and frequency offset can be estimated faster and more reliably than the blind method, but since it uses two pilot blocks, The disadvantage is that the data rate is reduced and power efficiency is lowered.
이에 반해, 블라인드 방법은 심볼 간 간섭(ISI)을 줄이기 위해 삽입되어 지는 CP(Cyclic Prefix)를 이용하여 주파수 동기를 맞추기 때문에 데이터 율이 감소하거나 전력 효율이 감소하지 않는다.In contrast, the blind method uses a cyclic prefix (CP) which is inserted to reduce the inter-symbol interference (ISI), so that the data rate is not reduced or the power efficiency is not reduced.
종래의 블라인드한 방식은 CP를 이용하고, 주파수 동기화 추정 방법 중 가장 좋다는 ML(Maximum Likelihood)를 이용하여 주파수 옵셋을 추정한 다음 보상하는 방식이다. 종래 블라인드한 방식은 시간 동기가 맞았을 때 CP에 해당하는 부분과 CP로 복사된 부분 사이에 주파수 옵셋에 해당되는 위상차만 있고 나머지는 동일한 성질을 이용한다. 하지만, 이와 같은 블라인드한 방식은 AWGN 채널에서 높은 신호대 잡음비(SNR)에서는 성능이 좋으나, 낮은 신호대 잡음비 및 다중 경로 채널 환경에서는 성능이 좋지 않은 문제점이 있다.The conventional blind method is a method of estimating and then compensating for a frequency offset using a CP and using a maximum likelihood (ML), which is the best frequency synchronization estimation method. In the conventional blind method, when the time synchronization is correct, only the phase difference corresponding to the frequency offset between the portion corresponding to the CP and the portion copied to the CP uses the same property. However, such a blind method has good performance at high signal-to-noise ratio (SNR) in AWGN channel, but has low performance at low signal-to-noise ratio and multipath channel environment.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, OFDM 통신시스템에서 안테나의 다이버시티를 결합하여 낮은 신호대 잡음비 및 다중 경로 채널 환경에서도 좋은 성능의 시간 옵셋 및 주파수 옵셋 추정이 가능한 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, and a method and apparatus capable of estimating a good performance time offset and frequency offset even in a low signal-to-noise ratio and a multipath channel environment by combining antenna diversity in an OFDM communication system The purpose is to provide.
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 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 적어도 두 개의 안테나를 통해 수신된 신호에 대한 시간 및 주파수 옵셋을 추정하는 장치에 있어서, 상기 수신된 신호에 대해 임의의 지수만큼 지연시키는 지연수단; 상기 지연수단에 의해 지연된 신호에 대한 제곱값과 원래의 수신 신호에 대한 제곱값을 가산하는 제1 가산수단; 상기 제1 가산수단의 가산 결과에 대해 주어진 임의의 개수만큼 합산을 수행한 후, 상기 합산 결과에, 상기 수신된 신호에 각각 가해진 가중치와 신호 전력과 잡음 전력을 이용해 계산된 값을 곱해 제1 합산값을 계산하는 제1 합산수단; 상기 지연수단에 의해 지연된 수신 신호의 복소수의 허수 부분의 부호를 바꾼 값과, 원래의 수신 신호를 가산하는 제2 가산수단; 상기 제2 가산수단의 결과를 주어진 임의의 개수만큼 합산하여 제2 합산값을 산출하는 제2 합산수단; 상기 제2 합산수 단의 절대값과 상기 제1 합산수단의 결과값을 감산하여 최대가 되는 값을 검출하는 시간 옵셋 검출수단; 및 상기 제2 합산수단의 절대값에 대해 각을 산출한 후, 상기 시간 옵셋 검출수단에 의해 검출된 시간 옵셋을 이용해 주파수 옵셋을 산출하는 주파수 옵셋 산출수단을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for estimating a time and frequency offset of a signal received through at least two antennas, comprising: delay means for delaying the received signal by an arbitrary exponent; First adding means for adding a square value for the signal delayed by the delay means and a square value for the original received signal; After adding the given number to the addition result of the first adding means, the sum is multiplied by a value calculated by using the weight and signal power and noise power applied to the received signal, respectively, to add the first sum. First summing means for calculating a value; Second adding means for adding a value that changes the sign of an imaginary imaginary part of the received signal delayed by said delay means and an original received signal; Second adding means for adding a result of the second adding means by a given number to calculate a second sum value; Time offset detection means for detecting a maximum value by subtracting an absolute value of the second summation step and a result value of the first summation means; And frequency offset calculating means for calculating an angle with respect to the absolute value of the second summing means and then calculating a frequency offset using the time offset detected by the time offset detecting means.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 적어도 두 개의 안테나를 통해 수신된 신호에 대한 시간 및 주파수 옵셋을 추정하는 방법에 있어서, 수신된 신호에 대해 임의의 지수만큼 지연된 신호에 대한 제곱값과 원래의 수신 신호에 대한 제곱값을 가산하는 제1 단계; 상기 제1 단계의 가산 결과에 대해 주어진 임의의 개수만큼 합산을 수행한 후, 상기 합산 결과에, 상기 수신된 신호에 각각 가해진 가중치와 신호 전력과 잡음 전력을 이용해 계산된 값을 곱하는 제2 단계; 임의의 지수만큼 지연된 수신 신호의 복소수의 허수 부분의 부호를 바꾼 값과 원래의 수신 신호를 가산하는 제3 단계; 상기 제3 단계의 결과에 대해 주어진 임의의 개수만큼 합산하는 제4 단계; 상기 제4 단계의 합산값에 대한 절대값과 상기 제2 단계의 결과값을 감산하여 최대가 되는 시간 옵셋 값을 검출하는 제5 단계; 및 상기 제4 단계의 합산값에 대한 절대값에 대해 각을 산출한 후, 상기 제5 단계에서 검출된 시간 옵셋 값을 이용해 주파수 옵셋을 산출하는 제6 단계를 포함한다.In addition, the method according to the present invention for achieving the above object, in the method for estimating the time and frequency offset for a signal received through at least two antennas, for a signal delayed by any exponent for the received signal A first step of adding a square value and a square value of the original received signal; A second step of performing an addition by any given number to the addition result of the first step, and then multiplying the addition result by a value calculated by using the weight and signal power and noise power applied to the received signal, respectively; A third step of adding an original received signal with a value changed from a sign of a imaginary imaginary part of the received signal delayed by an arbitrary exponent; A fourth step of summing up any number given for the result of the third step; A fifth step of detecting a maximum time offset value by subtracting an absolute value of the total value of the fourth step and a result value of the second step; And a sixth step of calculating an angle with respect to the absolute value of the sum of the fourth step and then calculating a frequency offset using the time offset value detected in the fifth step.
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. 또 한, 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.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시 예에서는 2개의 안테나를 사용하는 기본적인 OFDM 시스템을 대상으로 설명하나, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 여러 개의 안테나를 사용하는 OFDM을 기반으로 하는 OFDMA 등의 모든 시스템의 상하향 링크에서 적용 가능함은 당연하다 할 것이다.Although an embodiment of the present invention describes a basic OFDM system using two antennas, the method and apparatus according to the present invention are applied to uplink and downlink links of all systems such as OFDMA based on OFDM using multiple antennas. The possibilities are natural.
도 1 은 한 개의 안테나 사이의 전송 과정을 보여주는 일반적인 OFDM 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a general OFDM system showing a transmission process between one antenna.
도 1에 도시된 바와 같이 전송 신호는 역이산여현변환기(IDFT)(11)와 병렬/직렬 변환기(12)를 통해 수신단으로 전송되고, 수신단에서는 역으로 직렬/병렬 변환기(13)와 이산여현변환기(DFT)(14)를 통해 전송되는 신호를 수신한다.As shown in FIG. 1, the transmission signal is transmitted to the receiver through an inverse discrete cosine converter (IDFT) 11 and a parallel / serial converter 12, and the receiver is inversely connected to the serial / parallel converter 13 and the discrete cosine converter. (DFT) 14 receives the signal transmitted.
도 1에서 S0, S1, S2, …, SN +L-1은 CP에 해당한다. 도 1에는 총 N개의 반송파를 이용하고, L개의 CP가 있는 시스템을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하여 이와 같은 시스템에서 ML(Maximum Likelihood) 추정 과정을 살펴보면 다음과 같다.1, S 0 , S 1 , S 2 ,. , S N + L-1 corresponds to CP. 1 shows a system using a total of N carriers and having L CPs. Referring to FIG. 2, a process of estimating maximum likelihood (ML) in such a system is as follows.
우선 도 2에 도시된 바와 같이 2N+L 개의 심볼들을 관찰한다. 여기서 I와 I'를 제외하고는 각 심볼들은 랜덤하게 들어온다고 할 수 있으므로 독립성이 보장되고, I와 I'는 주파수 옵셋을 제외하고는 같은 심볼이므로 두 심볼들 사이에는 상 관이 있다. 이를 이용하여 시간 옵셋(θ)과 주파수 옵셋(ε)이 주어졌을 때 수신된 신호 r의 확률 밀도 함수를 구한 다음 log-likelihood 함수를 통해 추정을 하게 된다. 이와 같은 종래의 시간 옵셋과 주파수 옵셋을 추정하는 기술은 이미 공지된 기술로 본 발명에서는 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.First, 2N + L symbols are observed as shown in FIG. 2. Here, except for I and I ', each symbol is randomly inputted, so independence is guaranteed. Since I and I' are the same symbols except for frequency offset, there is correlation between the two symbols. Given the time offset θ and the frequency offset ε, the probability density function of the received signal r is obtained and then estimated using the log-likelihood function. The conventional technique for estimating the time offset and the frequency offset is a well-known technique and a detailed description thereof will be omitted.
도 3은 본 발명에 따른 시간 및 주파수 옵셋 추정 방법을 설명하기에 앞서 기술적 이해를 위해 두 개의 수신 안테나를 사용하는 시스템의 모델을 도시한 것이다.3 illustrates a model of a system using two receive antennas for technical understanding before explaining the method for estimating time and frequency offset according to the present invention.
일반적으로 OFDM 다이버시티 수신기는 두 개의 안테나와, 각각의 안테나를 통해 수신된 신호를 디지털 신호로 변환한 다음 고속 퓨리에 변환을 통해 원 신호로 복조하는 두 개의 복조기와, 각각의 복조기를 통해 복조된 신호에 대해 전송 상에서 발생한 왜곡을 보상하는 두 개의 등화부와, 각각의 등화부를 통해 왜곡이 보상된 신호를 합성하는 합성부를 포함한다.In general, an OFDM diversity receiver includes two antennas, two demodulators that convert a signal received through each antenna into a digital signal, and then demodulate the original signal through a fast Fourier transform, and a demodulated signal through each demodulator. And two equalizers for compensating for distortion occurring in the transmission with respect to the < RTI ID = 0.0 > and < / RTI >
도 3에서 제1 안테나는 r1 신호를 수신하고, 제2 안테나는 r2 신호를 수신하는 것으로 가정한다. 두 수신 신호가 독립적이 되도록 두 안테나는 λ/2 이상으로 분리되어 있다. 그리고 수신된 신호는 각각 P1, P2 만큼 가중치가 더해진다. 본 발명에서는 상기 가중치가 더해진 신호를 이용하여 ML 추정기를 유도한다.In FIG. 3, it is assumed that the first antenna receives the r1 signal and the second antenna receives the r2 signal. The two antennas are separated by λ / 2 or more so that the two received signals are independent. The received signals are P 1 and P 2 , respectively. As the weight is added. In the present invention, the ML estimator is derived using the weighted signal.
AWGN 채널이라 가정하고 수신된 신호 r은 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.Assuming that the AWGN channel, the received signal r can be expressed as Equation (1).
여기서 수신된 신호 r를 I에 속하는 심볼과 그렇지 않은 심볼에 대해 생각해 보면, I에 속하는 심볼은 I'에 그 심볼을 복사한 CP가 존재하기 때문에 I와 그것과 N만큼 떨어진 I'에는 상관이 존재하고 나머지 신호는 랜덤하게 전송된다고 할 수 있으므로 N만큼 떨어진 신호 사이에는 독립성이 성립된다. 따라서 ML(Maximum Likelihood) 추정을 위해 수신된 신호의 확률 밀도 함수를 이용한 log-likelihood 함수를 구해 보면 수학식 2와 같다.If we consider the received signal r as a symbol belonging to I and a symbol not belonging to I, a symbol belonging to I has a correlation at I 'and I' apart from N because it has CP copied the symbol to I '. Since the remaining signals are transmitted randomly, independence is established between signals separated by N. Therefore, the log-likelihood function using the probability density function of the received signal for ML (Maximum Likelihood) estimation is calculated as in
이것을 이용하여 γ,Φ을 수학식 3과 같이 정의할 때,Using this to define γ, Φ as shown in equation (3),
log-likelihood 함수를 최대화 하는 시간, 주파수 옵셋은 수학식 4와 같은 방법으로 추정할 수 있다.The time and frequency offset for maximizing the log-likelihood function can be estimated by the method shown in Equation 4.
따라서, 수학식 4에 의해 시간 및 주파수 옵셋 추정기는 수학식 5와 같다.Therefore, according to Equation 4, the time and frequency offset estimator is equal to Equation 5.
수학식 5에서 ρ2는 I에 해당하는 신호들 사이의 상관 관계가 수학식 6과 같기 때문에, 수학식 7과 같은 값을 가진다.In Equation 5 ρ 2 has the same value as Equation 7, because the correlation between the signals corresponding to I is equal to Equation 6.
수학식6과 7에서 은 신호 전력을, 은 잡음 전력을 각각 의미한다.In Equations 6 and 7 Signal power, Means noise power respectively.
도 4는 이상에서 설명한 시간 및 주파수 옵셋 추정 과정을 구현한 시간 및 주파수 옵셋 추정 장치의 일 실시예 구성도이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of a time and frequency offset estimating apparatus implementing the time and frequency offset estimating process described above.
두 안테나를 통해 수신한 신호를 이용하여 먼저 시간 옵셋을 추정한 후, 주 파수 옵셋을 추정하게 된다. 여기서 P1과 P2는 안테나 결합 방법에 따라 달라진다. 동일 이득 결합 방법의 경우 P1= P2=1이 되고, 선택 결합 방법은 둘 중에 신호대 잡음비가 큰 신호 부분을 1로 나머지는 0으로 하고, MRC(Maximum Ratio Combining)의 경우는 두 신호를 더했을 때 신호대 잡음비가 최대가 되도록 P1과 P2를 결정하게 된다.The time offset is first estimated using the signals received through the two antennas, and then the frequency offset is estimated. Where P 1 and P 2 depend on the antenna coupling method. In the case of equal gain combining method, P 1 = P 2 = 1, and in the selective combining method, the signal part having the largest signal-to-noise ratio is 1, the rest is 0, and in the case of MRC (Maximum Ratio Combining), two signals are added. P 1 and P 2 are determined to maximize the signal-to-noise ratio.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 시간 및 주파수 옵셋 추정 장치를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, the apparatus for estimating time and frequency offset according to the present invention is as follows.
본 발명에 따른 시간 및 주파수 옵셋 추정장치는, 두 안테나를 통해 수신된 신호를 임의의 Z 지수만큼 지연시키는 지연기(101)와, 상기 지연기(101)에 의해 지연된 신호에 대한 제곱값을 산출하기 위한 제1 제곱값 산출기(102)와, 안테나를 통해 수신된 신호에 대한 제곱값을 산출하기 위한 제2 제곱값 산출기(103)와, 상기 제1 제곱값 산출기(102)의 결과값과 상기 제2 제곱값 산출기(103)의 결과값을 가산하기 위한 제1 가산기(104)와, 상기 가산기(104)의 출력에 대해 주어진 임의의 개수만큼 합산을 수행한 후, 두 수신된 신호에 가해진 가중치와 신호 전력과 잡음 전력에 의해 주어지는 임의의 값을 곱하는 제1 합산기(105)와, 상기 지연기(101)에 의해 지연된 신호에 대해 복소수의 허수 부분의 부호를 바꾸기 위한 컨주게이터(conjugator)(106)와, 안테나를 통해 수신된 신호와 상기 컨주게이터(106)의 출력을 가산하는 제2 가산기(107)와, 상기 제2 가산기(107)의 출력에 대해 주어진 임의의 개수만큼 합산을 수행하는 제2 합산기(108)와, 상기 제2 합산기(108)의 결과값 에 대한 절대값에서 상기 제1 합산기(105)의 출력을 감산하는 감산기(109)와, 상기 감산기(109)의 감산 결과 중 최대가 되는 시간 옵셋을 검출하는 검출기(110)와, 상기 제2 합산기(108)의 결과값에 대한 절대값에 대해 라디안 단위의 각을 구하고, 상기 검출기(110)에 의해 검출된 시간 옵셋을 이용해 주파수 옵셋을 산출하는 주파수 옵셋 산출부(111)를 포함한다.The apparatus for estimating time and frequency offset according to the present invention includes a
본 발명에 따른 시간 및 주파수 옵셋 추정기의 가장 큰 특징은 지연된 수신 신호의 제곱값과 수신 신호의 제곱값을 가산한 후, 주어진 임의의 개수만큼 합산을 수행하고, 상기 합산을 수행한 결과에, 두 수신된 신호에 가해진 가중치와 신호 전력과 잡음 전력에 의해 주어지는 임의의 값을 반영하여 시간 옵셋을 추정하는 데 있다. 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 시간 및 주파수 옵셋을 추정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.The biggest feature of the time and frequency offset estimator according to the present invention is to add the square value of the delayed received signal and the square value of the received signal, and then add the sum as many as the given number, and to the result of performing the sum, The time offset is estimated by reflecting a weight applied to the received signal and an arbitrary value given by the signal power and the noise power. A method of estimating time and frequency offset according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 as follows.
먼저, 두 개의 안테나를 통해 수신된 신호에 가중치가 부여된 수신 신호를 입력받아 임의의 지수만큼 지연을 시킨다. 그리고, 지연된 수신 신호에 대한 제곱값인 제1 제곱값을 산출하고, 지연되지 않은 수신 신호에 대한 제곱값인 제2 제곱값을 산출하여 제1 제곱값과 제2 제곱값을 가산한다.First, a received signal weighted to a signal received through two antennas is input and delayed by an arbitrary index. The first square value, which is the square value of the delayed received signal, is calculated, and the second square value, which is the square value of the non-delayed received signal, is calculated to add the first square value and the second square value.
그런 다음, 상기 가산 결과에 대해 주어진 임의의 개수만큼 합산을 수행한 후, 상기 합산 결과값에, 상기 두 개의 안테나를 통해 수신된 신호에 각각 가해진 가중치와 신호 전력과 잡음 전력에 의해 계산된 값(ρ2)을 2로 나눈 값을 곱해 제1 합산값을 계산한다.Then, the sum is performed as many as the given number for the addition result, and then the weight calculated by the weight and the signal power and the noise power applied to the signals received through the two antennas, respectively, ρ 2 ) is multiplied by 2 to calculate the first sum.
이와 동시에, 지연된 수신 신호의 복소수의 허수 부분의 부호를 바꾼 다음, 원래의 수신 신호와 가산하고, 상기 가산 결과를 주어진 임의의 개수만큼 합산하여 제2 합산값을 산출한 후, 상기 제2 합산값의 절대값을 산출한다.At the same time, the sign of the complex imaginary part of the delayed received signal is changed, and then added with the original received signal, the sum result is added by an arbitrary number to calculate a second sum value, and then the second sum value. Calculate the absolute value of.
그런 다음, 상기 제2 합산값의 절대값에서 상기 제1 합산값을 감산하여 최대가 되는 시간 옵셋 값을 검출한다.Then, the first sum value is subtracted from the absolute value of the second sum value to detect a time offset value that maximizes.
이후, 상기 검출된 시간 옵셋을 이용해 주파수 옵셋을 추정하게 되는데, 제2 합산값의 절대값에 대해 라디안 단위의 각을 구하고, 상기 검출된 시간 옵셋을 이용해 주파수 옵셋을 산출한다.Thereafter, the frequency offset is estimated using the detected time offset. An angle in radians is obtained with respect to an absolute value of the second sum value, and the frequency offset is calculated using the detected time offset.
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.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은, 다이버시티 OFDM 통신시스템에서 가중치를 이용해 시간 및 주파수 옵셋을 추정함으로써, 낮은 신호대 잡음비 및 다중 경로 채널 환경에서도 좋은 성능의 시간 및 주파수 옵셋 추정이 가능한 효과가 있다.As described above, in the diversity OFDM communication system, time and frequency offsets are estimated using weights, and thus time and frequency offset estimation can be performed with good performance even in a low signal-to-noise ratio and a multipath channel environment.
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