KR20090079831A

KR20090079831A - 주파수 편이 추정장치, 그 추정장치를 포함하는 신호처리장치 및 그 추정장치를 이용한 주파수 편이 추정방법

Info

Publication number: KR20090079831A
Application number: KR1020090003740A
Authority: KR
Inventors: 조영훈
Original assignee: 주식회사 코아로직
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2009-07-22
Also published as: US8149962B2; EP2081343A2; KR101048304B1; CN101488937A; CN101488937B; US20090185646A1

Abstract

본 발명은 주파수 편이가 심한 높은 도플러 주파수를 가지는 채널 또는 음영지역에서도 정확한 주파수 편이 추정이 가능하고, 검색 구간이 넓으면서도 심볼 추정 시간이 짧으며, 또한 면적 증가의 문제도 함께 해결할 수 있는 주파수 편이 추정장치, 그 추정장치를 포함하는 신호처리장치 및 그 추정장치를 이용한 주파수 편이 추정방법을 제공한다. 그 주파수 편이 추정장치는 시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역으로 변환시키는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)부; 상기 FFT부로부터 출력된 두 FFT 심볼 간의 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 상관값(correlation)을 출력하는 켤레복소수 곱셈부; 상기 상관값을 저장하는 상관값 기억장치; 상기 상관값 기억장치에 저장된 상관값을 더하는 덧셈기부;을 포함하고, 상기 덧셈기부의 출력값들을 참조하여 주파수 편이를 추정한다.

Description

주파수 편이 추정장치, 그 추정장치를 포함하는 신호처리장치 및 그 추정장치를 이용한 주파수 편이 추정방법{Apparatus for estimating frequency shift, signal processing apparatus comprising the same, and method of estimating frquency shift using the same}

본 발명은 무선 통신 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 통신 시스템 상에서 주파수 변복조 시에 발생하는 주파수 편이를 제거하기 위한 주파수 편이 추정장치, 그 추정장치를 포함하는 신호처리장치 및 그 추정장치를 이용한 주파수 편이 추정방법에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서 주파수 변복조 시에 주파수 편이가 발생하는데, 이러한 주파수 편이를 제거하기 위하여, 주파수 편이를 소수부와 정수부로 나누어, 각각 주파수 옵셋(offset)을 추정한다. 일반적으로 소수부는 고속 프리에 변환(Fast Fourer Transform: FFT) 이전 또는 이후에 샘플로 추정하게 되며, 정수부는 FFT 이후에 샘플로 추정한다.

DVB-TH(Digital Video Broadcasting - Terrestrial Handhelds)의 경우, 부반송파(sub-carrier)와 함께 전송되는 연속 파일럿(Continual Pilot: CP)을 사용하 여, 정수부 주파수 편이를 추정한다. 이러한 CP를 이용한 정수부 주파수 편이 추정장치는 CP를 포함한 반송파의 샘플을 모아서 수행하게 되는데, CP의 인덱스를 1로 하는 정합필터를 사용하여 2 심볼(symbol) 이내에서 추정할 수 있다. 그러나, 이러한 정합필터를 이용한 주파수 편이 추정장치는 추가적인 정합필터의 사용으로 인하여 면적 면에서 비효율적이다는 문제가 있다.

그에 따라, 근래에는 추정시간을 늘이는 대신에 면적을 줄이는 기술이 소개되고 있으며, 더 나아가 CP의 부호비트만을 모아서 추정하는 방식도 소개되고 있다. 그러나 그러한 방법들은 높은 도플러 주파수를 가지는 채널 또는 음영지역에서 정확한 정수부 주파수 편이 추정값을 찾을 수 없다는 심각한 문제점이 있다.

한편, 정합필터 사용 대신에 심볼 내에서 부반송파 100개가 넘는 CP 간격을 갖는 CP을 모아서 정수부 주파수 편이를 검색하는 방법이 있는데, 이 방식은 45 개의 CP를 포함하는 FFT 2K 반송파 모드의 경우에 단지 12 개의 파일럿만을 이용할 수 있으며, 검색 범위도 +/- 50 부반송파 인덱스 구간으로 한정된다는 단점이 있다. 또한, 이 방식에서 검색구간을 늘리려면 CP 간격을 부반송파 100개 이상으로 증가시켜야 하는데, 그렇게 되면 1 심볼 내에서 활용할 수 있는 CP의 수는 더욱 줄어들게 되어, 검출율을 높이기 위해서는, 추정 심볼 시간을 늘려야 하는 절충이 필요하다. 더 나아가, 이 방식의 경우 CP을 모아서 합치는 과정에 레지스터(register)를 이용하게 되는데, 레지스터의 용량에 따른 면적 증가 문제 또한 발생한다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주파수 편이가 심한 높은 도플러 주파수를 가지는 채널 또는 음영지역에서도 정확한 주파수 편이 추정이 가능하고, 검색 구간이 넓으면서도 심볼 추정 시간이 짧으며, 또한 면적 증가의 문제도 함께 해결할 수 있는 주파수 편이 추정장치, 그 추정장치를 포함하는 신호처리장치 및 그 추정장치를 이용한 주파수 편이 추정방법을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역으로 변환시키는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)부; 상기 FFT부로부터 출력된 두 FFT 심볼 간의 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 상관값(correlation)을 출력하는 켤레복소수 곱셈부; 상기 상관값을 저장하는 상관값 기억장치; 상기 상관값 기억장치에 저장된 상관값을 더하는 덧셈기부;을 포함하고, 상기 덧셈기부의 출력값들을 참조하여 주파수 편이를 추정하는 주파수 편이 추정장치를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 상관값 기억장치는, 신호처리 과정 중 채널을 추정하는 채널 추정장치에서 사용하는 FFT 심볼 기억 장치 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 채널 추정장치는 채널 추정을 위하여 3개 이상의 FFT 심볼 기억 장치를 사용하는데, 상기 두 FFT 심볼의 켤레복소수 곱셈을 위해 상기 FFT 심볼 기억 장치들 중 제1 FFT 심볼 기억 장치가 이용되며, 상기 FFT 심볼 기억 장치들 중 제2 FFT 심볼 기억 장치가 상기 상관값 기억장치로 이용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 상관값 기억장치는 상기 CP 간의 거리를 데이터 길이로 하는 부기억장치로 직렬 형태로 나누어져 연결되고, 상기 CP 상관값은 각각의 부기억장치로 저장되며, 상기 출력값들 중 최대값에 해당되는 부반송파 인덱스가 주파수 편이 추정값이 된다.

본 발명의 상기 주파수 편이 추정장치는, 상기 추정값을 시간에 따라 평균하는 추정값 평균장치를 더 포함할 수 있다. 상기 추정값 평균 장치는, 상기 채널 추정장치에서 사용하는 FFT 심볼 기억 장치에 상기 추정값을 저장하여 평균 추정값을 구할 수 있는데, 예컨대 상기 FFT 심볼 기억 장치들 중 제3 FFT 심볼 기억 장치가 상기 추정값 평균장치에 이용될 수 있다. 상기 추정값의 평균을 취하는 횟수는 RSSI(Received Signal Strength Indication)값을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 주파수 편이 추정장치는 정수부 주파수 편이를 추정하게 되는데, 주파수 편이 추정구간은 - FFT/2 ~ + FFT/2 반송파 구간일 수 있다. 한편, 상기 주파수 편이 추정장치는 소수부 주파수 편이에도 이용될 수도 있다.

본 발명은 또한 상기 과제를 달성하기 위하여, 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털(Analog-Digital: AD) 변환기(convertor); 상기 디지털 신호에 대한 주파수 편이를 추정하는 1항의 주파수 편이 추정장치; 상기 주파수 편이 추정값으로 상기 디지털 신호의 주파수를 보상하는 주파수 옵셋 보상기; 및 적어도 3개의 FFT 심볼 기억장치를 이용하여 보상된 상기 디지털 신호의 채널을 추정하는 채널 추정장치;를 포함하는 신호처리장치를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 주파수 편이 추정장치는 정수부 주파수 편이를 추정하게 되는데, 상기 신호처리장치는 상기 FFT부를 통한 FFT 전 또는 후의 샘플을 이용하여 소수부 주파수 편이를 추정하는 소수부 주파수 편이 추정장치를 포함할 수 있다.

더 나아가 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)을 통해 시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역으로 변환시키는 단계; 연속된 두 개의 FFT 심볼(symbol)을 켤레복소수(conjugate complex) 곱셈하여 두 FFT 심볼 간의 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 상관값(correlation)을 생성하는 단계; 상기 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 간의 거리를 데이터 길이로 하여 상기 상관값을 상관값 기억장치에 저장하는 단계; 상기 상관값 기억장치에 저장된 상관값을 덧셈기를 통해 더하는 단계; 및 상기 덧셈기의 출력된 값들 중 최대값에 해당되는 부반송파(sub-carrier) 인덱스를 찾아 주파수 편이 추정값을 구하는 단계;를 포함하는 주파수 편이 추정방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 주파수 편이 추정방법은 정수부 주파수 편이를 추정하며, 전술한 바와 같이 채널 추정장치의 기억장치를 이용하여 주파수 편이를 추정한다. 또한, 본 발명의 주파수 편이 추정방법은 - FFT/2 ~ + FFT/2 반송파 구간을 검색구간으로 하여 추정할 수 있다.

본 발명의 주파수 편이 추정장치, 그 추정장치를 포함한 그 추정장치를 포함하는 신호처리장치 및 그 추정장치를 이용한 주파수 편이 추정방법은 높은 도플러 주파수를 가지는 채널 또는 음영지역에서도 정확한 주파수 편이 추정이 가능하다.

또한, 검색 구간을 종래의 +/- 50 부반송파 인덱스 구간 등과 같이 일정 범위로 한정하지 않고 -- FFT/2 ~ + FFT/2의 반송파 전 구간을 검색구간으로 하여 주파수 편이를 추정할 수 있다.

더 나아가, 추가적인 정합필터나 레지스터 등을 이용하지 않기 때문에 메모리에 따른 면적 증가 등의 문제도 획기적으로 해결할 수 있다.

한편, 본 발명의 주파수 편이 추정장치는 정수부 주파수 편이 추정 이후에, 소수부의 주파수 편이 추정에도 이용될 수 있다. 즉, 본 발명의 주파수 편이 추정장치는 정수부 및 소수부 모두의 주파수 편이 추정에 이용될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소와 바로 연결될 수도 있지만, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 구조나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 편이 추정장치에 개략적인 구조도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 주파수 편이 추정장치(1000)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)부(100), 켤레복소수(conjugate complex) 곱셈부(200), 상관값 기억장치(500), 덧셈기부(300) 및 추정값 평균장치(400)를 포함한다.

FFT부(100)는 시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역으로 변환시키고, 켤레복소수 곱셈부(200)는 상기 FFT부(100)로부터 순차적으로 출력된 두 개의 FFT 심볼(symbol)을 곱셈기(240)를 통해 켤레복소수(conjugate complex) 곱셈하여 두 FFT 심볼 간의 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 상관값(correlation)을 출력한다. 여기서, A가 켤레복소수 곱셈되어 합쳐진 심볼에 나타난 CP 상관값을 지시한다.

FFT부(100)로부터 나오는 신호는 일반적으로 2개의 복소 신호, 즉 I 신호(I-signal) 및 Q 신호(Q-signal)이고 각각의 신호에 대하여 켤레복소수 곱셈부(200)에서 CP 상관값을 출력한다. 여기서, CP 상관값만을 언급하고 있지만 일반 데이터에 대한 상관값도 출력하게 됨은 물론이다. 이러한 일반 데이터에 대한 상관값은 CP 상관값에 대한 노이즈로서 작용하여 상대적으로 적은 크기의 앰플리튜드(amplitude)를 갖는데, 그에 따라 돌출된 CP 상관값을 찾기가 용이해진다.

CP 상관값을 생성하기 위해서는 FFT부(100)로부터 연속으로 출력된 두 FFT 심볼을 곱해야 하는데, 그에 따라 앞 FFT 심볼은 기억장치(510)에 저장되어 1심볼 시간 지연되고 뒤에 출력된 FFT 심볼은 곱셈기(240) 내에서 켤레 복소수 FFT 심볼로 변환된다.

여기서, FFT 심볼 지연을 위해 사용되는 기억장치(510)는 일반적인 레지스터 등의 모든 기억장치가 사용될 수도 있지만, 본 실시예에서는 DVB-TH에서의 채널 추정장치에서 이용하는 FFT 심볼 기억장치를 이용한다. 채널 추정장치는 신호의 동기 획득 과정 중 가장 마지막에 수행되는 채널을 추정하는 장치로서, 일반적으로 3개 이상의 FFT 심볼 기억 장치 특히 4개의 FFT 심볼 기억 장치를 이용한다. 즉, 채널 추정장치는 심볼 복구를 위해서 채널을 추정하는데 적어도 3개 이상의 심볼이 필요하며, 그에 따라 심볼들을 지연시키기 위해 3개 이상의 FFT 심볼 기억 장치가 필요하다.

그러나 채널 추정장치가 채널 추정을 수행하기 전에는 그러한 3개 이상의 FFT 심볼 기억 장치는 비활성 상태로 대기하게 된다. 따라서, 그러한 비활성 상태의 FFT 심볼 기억장치를 본 실시예의 주파수 편이 추정장치의 켤레복소수 곱셈부에서 활용함으로써, 추가적인 기억장치를 사용으로 인해 소비되는 면적을 낭비를 줄일 수 있다.

상관값 기억장치(500)는 CP 상관값을 저장하게 되는데, 일정 부반송파 구간 내의 특정 CP 값만을 선택하여 그 구간을 데이터 길이로 하여 저장하는 것이 아니라, 나타난 모든 CP 상관값들에 대하여 CP 간의 거리를 데이터 길이로 하여, 각 CP 상관값들을 저장하게 된다. 일정 부반송파 간격으로 CP 상관값들을 저장함에 따라, 종래와 같이 불규칙한 CP에 대한 인덱스 정보를 롬(ROM)에 저장할 필요가 없으므로 불필요한 롬을 제거할 수 있는 이점이 있다. 이러한 상관값 기억장치(500)는 CP 상관값을 저장하기 위하여, CP 간의 거리를 데이터 길이로 하는 소부분, 즉 부기억장치들로 나누어지며, 이러한 부기억장치는 직렬로 연결된다. 결국, 각 CP 상관값은 해당 부기억장치에 저장된다.

한편, 이러한 상관값 기억장치(500)는 종래와 같이 메모리 용량이 큰 레지스터를 이용하는 것이 아니라, 전술한 채널 추정장치의 또 다른 FFT 심볼 기억장치를 활용한다. 그에 따라서, 종래 레지스터를 이용하던 방식에 비해, 또는 정합 필터를 이용하는 방식에 비해 신호 처리 장치의 메모리 면적을 획기적으로 감축시킬 수 있는 장점을 갖는다.

덧셈기부(300)는 덧셈기(320)를 통해 상관값 기억장치(500)에 저장된 CP 상관값들을 더한다. 이와 같이 각각의 CP 상관값들이 합쳐진 최종적인 출력신호는 어느 한 부분이 돌출된 형태를 나타내고, 그 돌출된 부분, 즉 합쳐진 출력 신호에서 최대값 부분의 부반송파 인덱스에 해당하는 값이 주파수 편이 또는 옵셋 추정값으로 결정된다. 만약 주파수 편이 추정값이 이미 알려진 기준 부반송파 인덱스와 일치하면 주파수 편이는 없는 것이고 만약 차이가 있다면 차후에 주파수 편이 보상부에서 그만큼을 보상하게 된다.

본 실시예의 주파수 편이 장치(1000)는 추정값 평균장치(400)를 더 포함하는데, 앞서와 같은 과정을 통해서도 높은 도플러 주파수를 가지는 채널이나 음영지역에서는 신호의 왜곡이 심하여 주파수 편이를 정확히 추정할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 그에 따라, 검출율을 높이기 위해 추정값을 여러 개 취하여 평균을 취하는 추정값 평균장치(400)를 둠으로써, 좀더 정확한 주파수 편이를 추정할 수 있다.

추정값 평균장치(400)에서 평균을 취하는 횟수는 RSSI(Received Signal Strength Indication)값을 통해 조정하는 것이 바람직하다. 즉, 수신된 신호의 세 기에 따라 적절히 평균을 취하는 횟수를 정할 수 있다. 도면상, RSSI값 측정부(420)의 신호를 입력받은 평균횟수 조절기(440)의 제어를 통해 위와 같은 추정값의 평균을 구하게 된다.

한편, 추정값 평균을 위해서는 추정값들을 저장하는 기억장치(520)가 필요한데, 이러한 기억장치(520)는 전술한 채널 추정장치의 또 다른 FFT 심볼 기억장치가 이용될 수 있다.

결국, 본 실시예의 주파수 편이 추정장치는 차후 채널 추정을 위해 사용하는 FFT 심볼 기억장치 3개를 켤레복소수 곱셈을 위한 기억장치(510), CP 상관값 저장을 위한 기억장치(500) 및 추정값 평균을 위한 기억장치(520)로 활용함으로써, 정수부 주파수 편이를 추정하는 데에 있어서, 추가적인 메모리 장치가 불필요하여 획기적인 메모리 면적 축소의 효과를 갖는다.

그 후의 과정은 I 신호 및 Q 신호를 절대치 계산기(D) 및 덧셈기(B)를 통해 합치는 과정, 앞서 찾은 부반송파 인덱스 값에 기초하여 신호의 위상을 보상하는 과정들이 진행된다. 여기서, 최대값 인덱스 검출부(C)에서 최종적인 주파수 편이가 결정된다. 여기서 결정되는 주파수 편이 추정값은 정수부 주파수 편이 추정값이다. 한편, 본 발명의 주파수 편이 추정장치는 소수부의 주파수 편이 추정도 가능한데, 그에 대해서는 도 6에서 설명한다.

도 2는 도 1의 주파수 편이 추정장치가 채널 추정장치의 FFT 심벌 기억 장치를 이용하는 모습을 보여주고 있다.

도 2를 참조하면, 도 1에서 주파수 편이 장치 내의 여러 기억장치가 채널 추 정장치의 FFT 심볼 기억장치를 이용하는 모습을 좀더 상세하게 보여주고 있다. 즉, 윗부분에 FFT 된 I 신호 및 Q 신호에 대해서 채널 추정을 위하여 적어도 3개, 예컨대 4개의 FFT 심벌 기억장치들이 사용되는 있는 모습이 도시되고, 아랫부분에 이러한 FFT 심벌 기억장치가 주파수 편이 추정장치의 기억장치로 활용하고 있는 모습을 보여준다.

켤레복소수 곱셈을 위한 기억장치(510) 및 추정값 평균을 위한 기억장치(520)는 채널 추정장치의 FFT 심벌 기억장치 중 제1 및 제3 FFT 심벌 기억장치를 활용하여 심벌 전체를 저장시킨다. 한편, 상관값 기억장치(500)는 제2 FFT 심벌 기억장치가 이용되는데, 앞서의 기억장치와는 달리 제2 FFT 심벌 기억장치가 CP 간격만큼을 데이터 길이를 갖는 부기억장치로 나누어져 각각의 부기억장치로 CP 상관값들이 나누어져 저장된다. 이러한 부기억장치로 데이터 상관값들도 함께 저장되며, 전술한 바와 같이 저장된 각 CP 상관값들은 덧셈기를 통해 합쳐지게 된다.

한편, 설명상 순서대로 FFT 심벌 기억장치가 이용되는 식으로 설명하였으나, 순서에 상관없이 비활성 상태에 있는 어떤 FFT 심벌 기억장치도 주파수 편이 추정장치의 기억장치로 이용될 수 있음은 물론이다. 즉, 제4 또는 제5 FFT 심벌 기억 장치가 있는 경우, 그러한 FFT 심벌 기억 장치도 주파수 편이 추정장치에 이용될 수 있다는 의미이다.

도 3a 및 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 주파수 편이 추정장치를 포함하는 신호처리장치에 대한 구조도이다.

도 3a를 참조하면, 본 실시예의 신호처리장치는 아날로그-디지털(Analog- Digital: AD) 변환기(convertor)(2000), 주파수 편이 추정장치(1000), 주파수 옵셋 보상부(3000) 및 채널 추정장치(4000)를 포함한다. AD 변환기(2000)는 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 주파수 편이 추정장치(1000)는 도 1에서 설명한 주파수 편이 추정장치로서 정수부의 주파수 편이를 추정한다. 주파수 옵셋 보상부(3000)는 주파수 편이 추정장치(1000)에서 추정한 추정값을 기반으로 하여 신호의 주파수 옵셋을 보상한다. 주파수 옵셋 보상부(3000)의 출력신호는 AD 변환기(2000)의 출력신호와 곱셈기(3200)를 통해 켤레 곱셈되어 다시 주파수 편이 추정을 위한 주파수 편이 추정장치(1000)로 입력된다. 한편, 채널 추정장치(4000)는 보상된 신호에 대한 채널을 추정한다.

채널 추정장치(4000)는 전술한 바와 같이 적어도 3개의 FFT 심볼 기억장치를 포함하는데, 이러한 FFT 심볼 기억장치는 채널 추정 동작을 수행하기 전까지는 비활성 상태로 유지된다. 이러한 비활성 상태의 FFT 심볼 기억장치가 주파수 편이 추정장치(1000)에서 활용된다. 그에 따라, 종래 정합필터나 레지스터를 이용하는 방식에 비해 메모리 면적 활용 면에서 매우 효율적인 신호처리장치를 구현할 수 있게 한다.

도 3b를 참조하면, 일반적으로 신호처리장치는 정수부 주파수 편이 추정뿐만이 아니라 소수부의 주파수 편이도 추정하여 보상하게 된다. 이러한 소수부 주파수 편이 추정은 FFT부(100)을 통한 FFT 수행 전이나, 또는 FFT 수행 후에 행해질 수 있는데, 본 실시예는 FFT 수행 전에 소수부 주파수 편이를 추정하는 모습을 보여준다.

소수부 주파수 편이 추정장치(5000)를 통해 추정된 소수부 주파수 편이 추정값은 정수부 주파수 편이 추정값과 마찬가지로 주파수 옵셋 보상부(3000)로 입력되어 신호의 주파수 옵셋 보상에 이용된다.

도 3a 및 3b에서 신호처리장치를 도 1의 주파수 편이 추정장치(1000)를 중심으로 몇 개의 구성부분으로만 도시하였지만, 그 외에 심벌 타이밍 추정부, 윈도우 조정부, 채널 추정장치 후의 에러신호 제거부 등의 다양한 구성요소가 더 포함되어 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주파수 편이 추정방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 주파수 편이 추정방법은 먼저, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)을 통해 시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역으로 변환시킨다(S100). 다음, 연속된 두 개의 FFT 심볼(symbol)을 켤레복소수(conjugate complex) 곱셈하여 두 FFT 심볼 간의 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 상관값(correlation)을 생성한다(S200). 여기서, 연속한 FFT 심볼 간의 켤레복소수 곱셈을 위하여 채널 추정장치의 FFT 심벌 기억장치가 이용된다.

그 후, CP 간의 거리를 데이터 길이로 하여 상기 CP 상관값을 상관값 기억장치에 저장한다(S300). 상관값 기억장치 역시 채널 추정장치의 FFT 심벌 기억장치가 이용되는데, 심볼 전체를 기억하는 것이 아니라, CP 간격을 데이터 길이로 하는 부기억장치로 나누어져 각각의 CP 상관값들이 저장되게 된다. 이렇게 상관값 기억장치에 저장된 CP 상관값들이 덧셈기를 통해 각각 더해진다(S400).

마지막으로 덧셈기의 출력된 값들 중 최대값에 해당되는 부반송파(sub-carrier) 인덱스를 찾아 주파수 편이 추정값을 구한다(S500). 이러한 과정을 통해서 구해진 주파수 편이 추정값이 정수부의 주파수 편이 추정값임은 전술한 바와 같다.

한편, 주파수 편이가 심한 높은 도플러 주파수를 가지는 채널 또는 음영지역에서도 정확한 주파수 편이 추정하기 위하여, 앞서 추정값의 평균을 구하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 추정값 평균을 위해서는 기억장치가 더 필요한데, 역시 채널 추정장치의 비활성 FFT 심볼 기억장치를 활용할 수 있음은 물론이다. 한편, 추정값 평균의 횟수는 전술한 바와 같이 RSSI값을 기반으로 하여 조정하는 것이 바람직하다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주파수 편이 추정장치에 개략적인 구조도이다.

도 5a 및 5b를 참조하면, 본 실시예의 주파수 편이 추정장치는 도 1과 유사하나, 소수부의 주파수 편이를 추정하기 위하여 소수부 추정을 위한 부분들이 더 추가되어 있다. 즉, 미끄럼 평균기(Sliding Average), ARCTAN부, 루프 필터부가 소수부 주파수 추정을 위하여 추가되어 있다. 또한, 정수부 주파수 편이 추정에 따른 주파수 편이를 보상하기 위한 제1 및 제2 디지털 다운 컨버터(600, 700)이 주파수 편이 장치 전단부로 배치되어 있다. 이러한 구성 부분들은 종래의 정수부 및 소수부 주파수 편이 추정 장치에 이용되는 부분들이기 때문에 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

한편, 정수부 추정값 또는 소수부 추정값을 통해 수파수 편이를 보정하기 위한 NCO(Numerical Control Oscillator, 620)는 코사인(Cosine)과 사인(Sine) 정형 파형을 저장하는 롬(ROM)이다. NCO 입력주소 계산부(610)는 NCO(620)의 코사인과 사인 정형파 생성을 위한 어드레스를 계산하여 [0 ~ 2π]까지의 값을 출력한다. 결국, NCO는 NCO 입력주소 계산부(610)를 통해 입력된 [0 ~ 2π] 값에 해당하는 코사인과 사인 복소수 파형을 출력한다. 이렇게 출력된 NCO 신호는 켤레 복소수 곱셈기(630, 730)로 입력되어 원래의 신호로 복귀된 뒤에 다시 주파수 편이 장치를 통해 편이 추정과정을 반복하게 된다. 또한, 제1 디지털 다운 컨버터(600)에 포함된 인접채널 간섭제거 필터(640)는 명칭대로 인접 채널 간을 간섭을 제거하기 위한 필터이다. 소수부 주파수 편이 추정은 정수부 주파수 편이 추정값이 획득된 후, 수행되는데, 그 과정은 정수부 주파수 편이 추정 과정과 동일하고 추가된 구성 부분들을 통해 후반부에서 소수부의 주파수 편이가 보정되는 것만 다르다.

일반적으로 정수부는 2 ~ 10 심볼 내에서 어느 정도 정확한 주파수 편이가 추정되지만, 소수부는 약 30 심볼까지 이와 같은 추정 과정을 수행하여 어느 정도 정확한 주파수 편이를 추정하게 된다.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 2는 도 1의 주파수 편이 추정장치가 채널 추정장치의 FFT 심벌 기억 장치를 이용하는 모습을 보여주는 구조도이다.

도 3a 및 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 주파수 편이 추정장치를 포함하는 신호처리 장치에 대한 구조도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 편이 추정방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

Claims

시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역으로 변환시키는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)부;

상기 FFT부로부터 출력된 두 FFT 심볼 간의 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 상관값(correlation)을 출력하는 켤레복소수 곱셈부;

상기 상관값을 저장하는 상관값 기억장치;

상기 상관값 기억장치에 저장된 상관값을 더하는 덧셈기부;을 포함하고,

상기 덧셈기부의 출력값들을 참조하여 주파수 편이를 추정하는 주파수 편이 추정장치.
제1 항에 있어서,

상기 상관값 기억장치는,

신호처리 과정 중 채널을 추정하는 채널 추정장치에서 사용하는 FFT 심볼 기억 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정장치.
제1 항에 있어서,

상기 상관값 기억장치는 상기 CP 간의 거리를 데이터 길이로 하는 부기억장치가 직렬 형태로 나누어져 연결되고, 상기 CP 상관값은 각각의 부기억장치로 저장되는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정장치.
제1 항에 있어서,

상기 주파수 편이 추정장치는,

상기 추정값을 시간에 따라 평균하는 추정값 평균장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정장치.
제4 항에 있어서,

상기 추정값 평균 장치는,

신호 처리 과정 중 채널을 추정하는 채널 추정장치에서 사용하는 FFT 심볼 기억 장치에 상기 추정값을 저장하여 평균 추정값을 구하는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정장치.
제5 항에 있어서,

상기 채널 추정장치는 채널 추정을 위하여 3개 이상의 FFT 심볼 기억 장치를 사용하고,

상기 두 FFT 심볼의 켤레복소수 곱셈을 위해 상기 FFT 심볼 기억 장치들 중 제1 FFT 심볼 기억 장치가 이용되며,

상기 FFT 심볼 기억 장치들 중 제2 FFT 심볼 기억 장치가 상기 상관값 기억장치로 이용되며,

상기 FFT 심볼 기억 장치들 중 제3 FFT 심볼 기억 장치가 상기 추정값 평균 장치에 이용되는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정장치.
제5 항에 있어서,

상기 추정값의 평균을 취하는 횟수는 RSSI(Received Signal Strength Indication)값을 이용하는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정장치.
제1 항에 있어서,

상기 주파수 편이 추정장치는 정수부 주파수 편이를 추정하는 장치인 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정장치.
제1 항에 있어서,

상기 주파수 편이 추정장치는 소수부 주파수 편이에도 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정장치.
수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털(Analog-Digital: AD) 변환기(convertor);

고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)부, 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 상관값(correlation)을 출력하는 켤레복소수 곱셈부, 상기 상관값을 저장하는 상관값 기억장치, 및 상기 상관값 기억장치에 저장된 상관값을 더하는 덧셈기부를 구비하고, 상기 디지털 신호에 대한 주파수 편이를 추정하는 주파수 편이 추정장치;

상기 주파수 편이 추정값으로 상기 디지털 신호의 주파수를 보상하는 주파수 옵셋 보상기; 및

적어도 3개의 FFT 심볼 기억장치를 이용하여 보상된 상기 디지털 신호의 채널을 추정하는 채널 추정장치;를 포함하는 신호처리장치.
제10 항에 있어서,

상기 주파수 편이 추정장치는 정수부 주파수 편이를 추정하며,

상기 신호처리장치는 상기 FFT부를 통한 FFT 수행 전 또는 수행 후의 샘플을 이용하여 소수부 주파수 편이를 추정하는 소수부 주파수 편이 추정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제10 항에 있어서,

상기 주파수 편이 추정장치는 정수부 주파수 편이를 추정 후, 소수부 주파수편이 추정에 이용되는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제10 항에 있어서,

상기 상관값 기억장치는 상기 CP 간의 거리를 데이터 길이로 하는 부기억장치가 직렬 형태로 나누어져 연결되고, 상기 CP 상관값은 각각의 부기억장치로 저장되는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제10 항에 있어서,

상기 상관값 기억장치로 3개 이상의 상기 FFT 심볼 기억 장치 중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
제10 항에 있어서,

상기 주파수 편이 추정장치는,

상기 추정값을 시간에 따라 평균하는 추정값 평균장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.
고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)을 통해 시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역으로 변환시키는 단계;

켤레복소수(conjugate complex) 곱셈을 통해 두 FFT 심볼 간의 연속 파일럿(Continuous Pilot: CP) 상관값(correlation)을 생성하는 단계;

상기 상관값을 상관값 기억장치에 저장하는 단계;

상기 상관값 기억장치에 저장된 상관값을 덧셈기를 통해 더하는 단계; 및

상기 덧셈기의 출력값들을 참조하여 주파수 편이 추정값을 구하는 단계;를 포함하는 주파수 편이 추정방법.
제16 항에 있어서,

상기 상관값 기억장치는 상기 CP 간의 거리를 데이터 길이로 하는 부기억장치가 직렬 형태로 나누어져 연결되고,

상기 저장 단계에서 상기 CP 상관값을 각각의 부기억장치에 저장하는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정방법.
제16 항에 있어서,

상기 상관값 기억장치는,

신호처리 과정 중 채널을 추정하는 채널 추정장치에서 사용하는 FFT 심볼 기억 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정방법.
제16 항에 있어서,

상기 주파수 편이 추정방법은,

상기 추정값을 시간에 따라 평균하는 평균 추정값을 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 편이 추정방법.