KR20100076473A - Auto correlation calculator and auto correlation calculating method for carrier frequency offset estimation in mimo-ofdm based wlan system - Google Patents

Auto correlation calculator and auto correlation calculating method for carrier frequency offset estimation in mimo-ofdm based wlan system Download PDF

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KR20100076473A KR1020080134536A KR20080134536A KR20100076473A KR 20100076473 A KR20100076473 A KR 20100076473A KR 1020080134536 A KR1020080134536 A KR 1020080134536A KR 20080134536 A KR20080134536 A KR 20080134536A KR 20100076473 A KR20100076473 A KR 20100076473A
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Abstract

PURPOSE: An autocorrelation calculator and an autocorrelation calculating method are provided to reduce the number of a delay register by using a part of received training symbols as a sample signal. CONSTITUTION: Multiple signal delay units(100) output a sample delay signal by delaying sample signals of received training symbols from multiple receiving antennas. A time multiplexing unit(200) partitions multiple sample signals and sample delay signals at different time intervals according to each receiving-antenna. An autocorrelation unit performs autocorrelation between the sample signal and the sample delay signal according to the receiving antenna which are outputted from the time multiplexing unit.

Description

ＭＩＭＯ-ＯＦＤＭ 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기 및 자기 상관 계산 방법 {AUTO CORRELATION CALCULATOR AND AUTO CORRELATION CALCULATING METHOD FOR CARRIER FREQUENCY OFFSET ESTIMATION IN MIMO-OFDM BASED WLAN SYSTEM}AUTO CORRELATION CALCULATOR AND AUTO CORRELATION CALCULATING METHOD FOR CARRIER FREQUENCY OFFSET ESTIMATION IN MIMO-OFDM BASED WLAN SYSTEM}

본 발명은 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기 및 자기 상관 계산 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타임-멀티플렉싱 기법을 사용하여 하드웨어의 복잡성을 감소시킬 수 있는 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기 및 자기 상관 계산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an autocorrelation calculator and an autocorrelation calculation method for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM-based WLAN system. More particularly, the present invention relates to a carrier frequency capable of reducing hardware complexity by using a time-multiplexing technique. It relates to an autocorrelation calculator and an autocorrelation calculation method for offset estimation.

OFDM은 멀티-경로 전파에 강인하므로, IEEE 802.11a/g/n 표준에서 WLAN과 같은 다양한 무선 통신을 위한 효율적인 전송 기술이다. MIMO-OFDM 기술은 높은 데이터 전송율과 멀티-경로 페이딩 채널에서 스펙트럼 효율을 제공하므로 차세대 통신을 위한 가장 유망한 기술로 고려된다. 그러나, OFDM과 MIMO-OFDM 시스템은 동기화 에러에 민감하며, 이러한 동기화 에러는 캐리어간 간섭 및 심볼간 간섭을 야기한다.Since OFDM is robust to multi-path propagation, it is an efficient transmission technique for various wireless communications such as WLAN in the IEEE 802.11a / g / n standard. MIMO-OFDM technology is considered the most promising technology for next-generation communications because it provides high data rates and spectral efficiency in multi-path fading channels. However, OFDM and MIMO-OFDM systems are sensitive to synchronization errors, which cause intercarrier interference and intersymbol interference.

MIMO-OFDM 기반 동기화 시스템의 하드웨어 복잡성은 안테나 개수의 증가에 의해 선형적으로 증가된다. 그러므로, 효율적인 동기화 기술은 실제 MIMO-OFDM 송수신기 설계를 위한 주요한 이슈중 하나이다. The hardware complexity of the MIMO-OFDM based synchronization system increases linearly with the increase in the number of antennas. Therefore, efficient synchronization technique is one of the major issues for the actual MIMO-OFDM transceiver design.

도 1은 IEEE802.11a 표준에서 제시된 프리엠블 구조이다. 도 1을 참조하면, t1 내지 t10은 쇼트 트레이닝 심볼(STS;Short Training Symbol)을 의미하고, T1, T2는 롱 트레이닝 심볼(LTS; Long Training Symbol)을 의미한다. 10개의 쇼트 트레이닝 심볼은 심볼 타이밍 동기화 및 대략적 반송파 주파수 오프셋 추정(Coarse CFO Estimation)에 사용되며, 가드 인터벌(GI2)를 갖는 2개의 롱 트레이닝 심볼은 정밀 반송파 주파수 오프셋 추정 (Fine CFO Estimation) 및 채널 추정에 사용된다.1 is a preamble structure presented in the IEEE802.11a standard. Referring to FIG. 1, t 1 to t 10 refer to a short training symbol (STS), and T 1 and T 2 refer to a long training symbol (LTS). Ten short training symbols are used for symbol timing synchronization and coarse carrier frequency offset estimation (Coarse CFO Estimation), and two long training symbols with guard interval (GI2) are used for fine carrier frequency offset estimation (Fine CFO Estimation) and channel estimation. Used for

도 2는 종래 기술의 일 예에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 방법의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of an autocorrelation method for carrier frequency offset estimation according to an example of the prior art.

MIMO-OFDM WLAN 시스템에서, 자기 상관과 반송파 주파수 오프셋 추정은 이하의 [식 1]과 [식 2]로 정의된다.In the MIMO-OFDM WLAN system, autocorrelation and carrier frequency offset estimation are defined by Equations 1 and 2 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112008089336292-PAT00001
Figure 112008089336292-PAT00001

[식 2][Equation 2]

Figure 112008089336292-PAT00002
Figure 112008089336292-PAT00002

여기서, Nr은 수신기 안테나의 개수, Lx는 쇼트 트레이닝 심볼 및 롱 트레이 닝 심볼 길이, 각각 16 및 64이다. N은 FFT 크기이고, ε은 정규화된 반송파 주파수 오프셋값이다. 대략적 반송파 주파수 오프셋 추정(16 샘플)과 정밀 반송파 주파수 오프셋 추정(64 샘플)을 위한 지연 레지스터가 효율적인 설계를 위하여 공유되더라도, 실수부 및 허수부 각각 최소한 64개의 지연 레지스터가 필요하다. Here, Nr is the number of receiver antennas, Lx is the short training symbol and the long training symbol length, respectively 16 and 64. N is the FFT magnitude and ε is the normalized carrier frequency offset value. Although the delay registers for the coarse carrier frequency offset estimate (16 samples) and the precision carrier frequency offset estimate (64 samples) are shared for efficient design, at least 64 delay registers, respectively, are needed for the real and imaginary parts.

도 2에 도시된 바와 같이, 수신 안테나의 개수, Nr이 4일때, 식1의 자기 상관을 수행하기 위하여, IEEE 802.11n 레거시 프리엠블, IEEE 802.11a 프리엠블에서는 256개의 지연 레지스터가 필요하다. 이와 같은 구성에 의하면, MIMO 시스템 내의 수신 안테나의 개수가 증가하면, 각 수신 안테나 브랜치에서의 지연 레지스터 역시 선형적으로 증가하므로, 하드웨어의 복잡도 역시 증가하게 되는 문제점이 발생한다.As shown in FIG. 2, when the number of receive antennas, Nr is 4, in order to perform autocorrelation of Equation 1, 256 delay registers are required in the IEEE 802.11n legacy preamble and the IEEE 802.11a preamble. According to this configuration, when the number of receive antennas in the MIMO system increases, the delay register in each receive antenna branch also increases linearly, which causes a problem that the complexity of hardware also increases.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산시, 하드웨어 복잡도를 감소시킬 수 있는 자기 상관 계산기를 제공하기 위한 것이다.Disclosure of Invention The present invention is to overcome the above-described problems, and an object of the present invention is to solve autocorrelation that can reduce hardware complexity in autocorrelation calculation for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM-based WLAN system. It is to provide a calculator.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다수의 수신 안테나로부터 수신된 트레이닝 심볼의 샘플 신호를 소정 주기 만큼 지연시켜서, 샘플 지연 신호를 출력 시키는 다수의 신호 지연부; 상기 다수의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 입력 신호로 인가 받아, 상기 다수의 샘플 신호 및 샘플 지연 신호를 각 수신 안테나별로 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력시키는 시간 다중화부; 및 상기 시간 다중화부에서 출력된 각 수신 안테나별 샘플 신호 및 샘플 지연 신호간의 자기 상관을 수행하는 자기 상관 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기가 제공된다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a plurality of signal delay unit for outputting a sample delay signal by delaying the sample signal of the training symbol received from the plurality of receive antennas by a predetermined period; A time multiplexing unit receiving the plurality of sample signals and the sample delay signals as input signals and dividing the plurality of sample signals and the sample delay signals into different time intervals for each receiving antenna and outputting the divided signals; And an autocorrelation unit for performing autocorrelation between a sample signal and a sample delay signal for each reception antenna output from the time multiplexer. A calculator is provided.

상기 샘플 신호는 상기 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부 선택된 신호인 것을 특징으로 한다.The sample signal is characterized in that the selected part of the entire signal of the training symbol.

상기 샘플 신호의 길이는 '트레이닝 심볼의 전체 신호 길이/수신 안테나 개수'로 정해지는 것을 특징으로 한다.The length of the sample signal is defined as 'total signal length of the training symbol / number of receiving antennas'.

상기 자기 상관 유닛은 상기 시간 다중화부에서 출력된 샘플 지연 신호를 입 력신호로 인가 받아, 상기 입력신호의 복소 공액을 출력시키는 공액부; 상기 시간 다중화부에서 출력된 샘플 신호와 상기 공액부에서 출력된 출력 신호간의 자기 상관을 수행하는 복소수 곱셈부; 및 일정 주기 동안 상기 복소수 곱셈부에서 출력되는 자기 상관 출력신호를 합산하는 덧셈부를 포함한다.The autocorrelation unit may include: a conjugate unit for receiving a sample delay signal output from the time multiplexer as an input signal and outputting a complex conjugate of the input signal; A complex multiplier for performing autocorrelation between the sample signal output from the time multiplexer and the output signal output from the conjugate unit; And an adder configured to add the autocorrelation output signals output from the complex multiplier for a predetermined period.

상기 시간 다중화부는 상기 다수의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 입력 받아, 단일의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 출력하는 멀티플렉서; 및 상기 멀티플렉서의 동작 및 상기 신호 지연부의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 카운터를 포함한다.The time multiplexer may include a multiplexer configured to receive the plurality of sample signals and sample delay signals, and output a single sample signal and a sample delay signal; And a counter outputting a control signal for controlling the operation of the multiplexer and the operation of the signal delay unit.

본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따르면, 다수의 수신 안테나로부터 트레이닝 심볼을 수신하는 단계; 수신된 다수의 트레이닝 심볼을 소정 주기 만큼 지연시키는 단계; 상기 다수의 트레이닝 심볼을 입력받아, 각 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부인 샘플 신호를 선택하여 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력하고, 상기 다수의 지연된 트레이닝 심볼을 입력받아, 각 지연된 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부인 샘플 지연 신호를 선택하여 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력하는 단계; 및 수신 안테나별로 순차적으로 출력되는 상기 샘플 신호와 샘플 지연 신호간의 자기 상관을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산 방법이 제공된다.According to another exemplary embodiment of the present invention, there is provided a method including receiving training symbols from a plurality of receiving antennas; Delaying the plurality of received training symbols by a predetermined period; Receives the plurality of training symbols, selects a sample signal which is a part of the entire signal of each training symbol, divides the output into different time intervals, receives the plurality of the delayed training symbols, and receives the plurality of delayed training symbols among all the signals of the delayed training symbol. Selecting a part of the sample delay signal and dividing the sample delay signal into different time intervals; And performing autocorrelation between the sample signal and the sample delay signal sequentially output for each receiving antenna. The autocorrelation calculation method for estimating a carrier frequency offset of a MIMO-OFDM based WLAN system is provided. .

본 발명에서와 같이, 수신된 트레이닝 심볼 중 일부만을 샘플 신호로 선택하여 사 용함으로써, 지연 레지스터의 개수를 감소시키고, 시간 다중화 방식을 활용하여 수신 안테나의 개수에 상관없이 단일의 자기 상관 유닛을 공유할 수 있게 되어, 하드웨어의 복잡성을 현저히 감소시키는 효과를 얻게 된다.As in the present invention, by selecting and using only a part of the received training symbols as a sample signal, the number of delay registers is reduced, and a single autocorrelation unit is shared regardless of the number of receiving antennas by utilizing a time multiplexing scheme. This can significantly reduce the complexity of the hardware.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 방법의 개념도이다. 도 3에 도시된 자기 상관 방법은 SISO 성능과 같은 시스템 성능을 유지함으로써, 수신 안테나의 개수에 상관없이 고정된 지연 레지스터 개수를 사용하는 방식으로서, 이하의 [식 3]과 같이 표현된다.3 is a conceptual diagram of an autocorrelation method for carrier frequency offset estimation according to an embodiment of the present invention. The autocorrelation method shown in FIG. 3 maintains system performance such as SISO performance, and thus uses a fixed delay register number regardless of the number of receiving antennas, and is represented by Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

Figure 112008089336292-PAT00003
Figure 112008089336292-PAT00003

이에 따르면, 각 수신 브랜치의 지연 레지스터의 수는 1/Nr로 감소된다. 즉, 롱 트레이닝 심볼의 전체 신호 길이가 64샘플이더라도 각 수신 안테나의 브랜치에서 단지 처음 16 샘플만 자기 상관 계산을 수행한다. According to this, the number of delay registers of each reception branch is reduced to 1 / Nr. That is, even if the total signal length of the long training symbol is 64 samples, only the first 16 samples in the branch of each receive antenna perform the autocorrelation calculation.

그 결과, 본 실시예에 따른 MIMO-OFDM WLAN 시스템의 자기 상관 계산기는 SISO 시스템의 자기 상관 계산기와 거의 동일한 하드웨어 복잡도를 갖게 된다. As a result, the autocorrelation calculator of the MIMO-OFDM WLAN system according to the present embodiment has almost the same hardware complexity as the autocorrelation calculator of the SISO system.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에에 따른 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반 송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 방법의 개념도이다. 도 4에는 타임-멀티플렉싱 기법을 적용하여 다수의 수신 안테나에서 자기 상관을 수행할 때 단일의 자기 상관 유닛을 공유함으로써, 하드웨어의 복잡성을 감소시킬 수 있는 방안에 대한 개념도가 도시된다.4 is a conceptual diagram of an autocorrelation method for carrier frequency offset estimation of a MIMO-OFDM based WLAN system according to another embodiment of the present invention. 4 is a conceptual diagram illustrating a method of reducing complexity of hardware by sharing a single autocorrelation unit when performing autocorrelation in multiple receiving antennas by applying a time-multiplexing technique.

도 4를 참조하면, 쇼트 트레이닝 심볼(STS)을 사용하여 대략적 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산시, 각 수신 안테나는 상이한 시간 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행한다. 즉, 제1 수신 안테나(RX1)는 T1 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행하며, 제2 수신 안테나(RX2)는 T2 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행하며, 제3 수신 안테나(RX3)는 T3 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행하고, 제4 수신 안테나(RX4)는 T4 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행한다.Referring to FIG. 4, in the autocorrelation calculation for the approximate carrier frequency offset estimation using the short training symbol (STS), each receiving antenna performs autocorrelation calculation during different time intervals. That is, the first receiving antenna RX1 performs autocorrelation calculation during the T1 period, the second receiving antenna RX2 performs autocorrelation calculation during the T2 period, and the third receiving antenna RX3 performs self-correlation during the T3 period. The correlation calculation is performed, and the fourth receiving antenna RX4 performs the autocorrelation calculation during the T4 period.

이와 마찬가지로, 롱 트레이닝 심볼(LTS)을 사용하여 정밀 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산시에도, 각 수신 안테나는 상이한 시간 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행한다. 즉, 제1 수신 안테나(RX1)는 T5 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행하며, 제2 수신 안테나(RX2)는 T6 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행하며, 제3 수신 안테나(RX3)는 T7 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행하고, 제4 수신 안테나(RX4)는 T8 구간 동안에 자기 상관 계산을 수행한다.Similarly, even in autocorrelation calculations for precision carrier frequency offset estimation using long training symbols (LTS), each receive antenna performs autocorrelation calculations for different time intervals. That is, the first receiving antenna RX1 performs autocorrelation calculation during the T5 section, the second receiving antenna RX2 performs autocorrelation calculation during the T6 section, and the third receiving antenna RX3 performs self-correlation during the T7 section. The correlation calculation is performed, and the fourth receiving antenna RX4 performs the autocorrelation calculation during the T8 period.

본 발명에 따른 타임-멀티플렉싱 기법을 적용한 자기 상관 계산 방법은 이하의 식4로 표현된다.The autocorrelation calculation method applying the time-multiplexing technique according to the present invention is represented by the following expression (4).

[식 4][Equation 4]

Figure 112008089336292-PAT00004
Figure 112008089336292-PAT00004

이때, Nr은 수신 안테나 개수, Lx는 쇼트 트레이닝 심볼의 전체 신호 길이 또는 롱 트레이닝 심볼의 전체 신호 길이를 의미한다. 자기 상관 타이밍은 수신 안테나 인덱스 j에 좌우되며, 자기 상관을 수행하기 위한 샘플의 수는 모든 수신 안테나에서 동일하게 세팅된다. In this case, Nr means the number of receiving antennas, Lx means the total signal length of the short training symbol or the total signal length of the long training symbol. The autocorrelation timing depends on the receive antenna index j, and the number of samples for performing autocorrelation is set equal at all receive antennas.

위에서 살펴본 바와 같이, 각 수신 안테나는 서로 상이한 시간 구간 동안에 순차적으로 자기 상관 계산을 수행함으로써, 다수의 자기 상관 유닛을 필요로 하지 않으며, 단일의 자기 상관 유닛을 공유할 수 있게 되며, 그 결과 자기 상관 유닛의 하드웨어 복잡성을 감소시킬 수 있게 된다.As discussed above, each receive antenna performs autocorrelation calculations sequentially during different time intervals, thereby eliminating the need for multiple autocorrelation units and sharing a single autocorrelation unit, resulting in autocorrelation. It is possible to reduce the hardware complexity of the unit.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기의 기능 블록도 및 개략적인 회로도이다. 5 and 6 are functional block diagrams and schematic circuit diagrams of an autocorrelation calculator for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM based WLAN system according to the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 자기 상관 계산기는 신호 지연부(100), 시간 다중화부(200) 및 자기 상관 유닛(300)을 포함한다.5 and 6, the autocorrelation calculator according to the present invention includes a signal delay unit 100, a time multiplexer 200, and an autocorrelation unit 300.

신호 지연부(100)는 다수의 수신 안테나로부터 수신된 트레이닝 심볼의 샘플 신호를 소정 주기만큼 지연시켜서, 샘플 지연 신호를 출력 시킨다. 본 실 시예의 경우, 4개의 수신 안테나(RX1, RX2, RX3, RX4)를 사용하며, 신호 지연부(100)도 수신 안테나의 수에 대응되게 제1 신호 지연부 내지 제4 신호 지연부로 구성되며, 각 신호 지연부는 샘플 신호에 상응하는 개수의 지연 레지스터로 구성된다. 이는 설명의 편의를 위하여 예로서 설명하는 것으로서, 수신 안테나의 개수나 신호 지연부의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.The signal delay unit 100 delays the sample signals of the training symbols received from the plurality of receive antennas by a predetermined period and outputs the sample delay signals. In this embodiment, four receive antennas RX1, RX2, RX3, and RX4 are used, and the signal delay unit 100 also includes first signal delay units to fourth signal delay units corresponding to the number of receive antennas. Each signal delay section is composed of a number of delay registers corresponding to the sample signal. This is described as an example for convenience of description, and the number of receiving antennas and the number of signal delay units are not limited thereto.

시간 다중화부(200)는 다수의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 입력 신호로 인가 받아, 다수의 샘플 신호 및 샘플 지연 신호를 각 수신 안테나별로 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력시킨다. 자기 상관 유닛(300)은 시간 다중화부(200)에서 출력된 각 수신 안테나별 샘플 신호 및 샘플 지연 신호간의 자기 상관을 수행한다.The time multiplexer 200 receives a plurality of sample signals and a sample delay signal as input signals, divides the plurality of sample signals and the sample delay signals into different time intervals for each receiving antenna, and outputs the divided signals. The autocorrelation unit 300 performs autocorrelation between the sample signal for each receive antenna and the sample delay signal output from the time multiplexer 200.

한편, 본 실시예에서 샘플 신호는 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부 선택된 신호를 의미하며, 샘플 신호의 길이는 '트레이닝 심볼의 전체 신호 길이/수신 안테나 개수'로 정해진다. 즉, 본 실시예에서 쇼트 트레이닝 심볼의 전체 신호 길이는 16 샘플이며, 수신 안테나 개수는 4개이므로, 대략적 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산시 사용되는 샘플 신호의 길이는 16/4 = 4가 된다. 롱 트레이닝 심볼의 전체 신호 길이는 64 샘플이므로, 정밀 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산시 사용되는 샘플 신호의 길이는 64/4 = 16이 된다.Meanwhile, in the present embodiment, the sample signal refers to a part of a selected signal among all the signals of the training symbol, and the length of the sample signal is determined as 'the total signal length of the training symbol / number of receiving antennas'. That is, in the present embodiment, since the total signal length of the short training symbol is 16 samples and the number of receiving antennas is 4, the length of the sample signal used in the autocorrelation calculation for the approximate carrier frequency offset estimation is 16/4 = 4. do. Since the total signal length of the long training symbol is 64 samples, the length of the sample signal used in the autocorrelation calculation for the precision carrier frequency offset estimation is 64/4 = 16.

시간 다중화(200)와 자기 상관 유닛(300)의 구성을 상세히 살펴보면, 시간 다중화부(200)는 멀티플렉서(210) 및 카운터(230)를 포함한다. 멀티플렉서(210)는 다수의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 입력 받아, 단일의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 출력시킨다. 그리고, 카운터(230)는 멀티플렉서(210)의 동작과, 신호 지연부(100)의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다. Looking at the configuration of the time multiplexing 200 and the autocorrelation unit 300 in detail, the time multiplexing unit 200 includes a multiplexer 210 and a counter 230. The multiplexer 210 receives a plurality of sample signals and sample delay signals, and outputs a single sample signal and a sample delay signal. The counter 230 outputs a control signal for controlling the operation of the multiplexer 210 and the operation of the signal delay unit 100.

자기 상관 유닛(300)은 복소수 곱셈부(310), 공액부(330) 및 덧셈부(350)를 포함하며, 공액부(330)는 시간 다중화부(300)에서 출력된 샘플 지연 신호를 입력신호로 인가 받아, 입력신호의 복소 공액을 출력시킨다. 복소수 곱셈부(310)는 시간 다중화부(300)에서 출력된 샘플 신호와 공액부(330)에서 출력된 출력 신호간의 자기 상관을 수행한다. 그리고, 덧셈부(350)는 일정 주기 동안 복소수 곱셈부에서 출력되는 자기 상관 출력신호를 합산하는 기능을 수행한다.The autocorrelation unit 300 includes a complex multiplier 310, a conjugate 330, and an adder 350, and the conjugate 330 receives the sample delay signal output from the time multiplexer 300. Is applied to output a complex conjugate of the input signal. The complex multiplier 310 performs autocorrelation between the sample signal output from the time multiplexer 300 and the output signal output from the conjugate 330. The adder 350 performs a function of summing the autocorrelation output signals output from the complex multiplier for a predetermined period.

도 7은 본 발명에 따른 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a method for calculating autocorrelation for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM based WLAN system according to the present invention.

도 7을 참조하면, 우선 다수의 수신 안테나로부터 트레이닝 심볼을 수신하는 과정을 수행한다(S710). 그 다음에, 수신된 다수의 트레이닝 심볼을 소정 주기만큼 지연시키는 과정을 수행한다(S720). Referring to FIG. 7, first, a process of receiving training symbols from a plurality of receive antennas is performed (S710). Next, a process of delaying the plurality of received training symbols by a predetermined period is performed (S720).

그리고 나서, 다수의 트레이닝 심볼을 입력받아, 각 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부인 샘플 신호를 선택하여 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력하고, 다수의 지연된 트레이닝 심볼을 입력받아, 각 지연된 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부인 샘플 지연 신호를 선택하여 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력하는 과정을 수행한다(S730).Then, a plurality of training symbols are input, a sample signal which is a part of the entire signal of each training symbol is selected, divided into different time intervals, and the plurality of delayed training symbols are inputted, and the entire signal of each delayed training symbol is received. In operation S730, a sample delay signal that is a part of the signal is selected and divided into different time intervals.

수신 안테나별로 순차적으로 출력되는 상기 샘플 신호와 샘플 지연 신호간의 자기 상관을 수행하는 과정을 수행한다(S740).A process of performing autocorrelation between the sample signal and the sample delay signal sequentially output for each receiving antenna is performed (S740).

도 8 및 도 9는 종래 기술과 본 발명에 따른 성능 평가를 비교한 그래프이다. 도 8 및 도 9에서는 수신 안테나 개수가 4개일 때, 정밀 반송파 주파수 오프셋 추정에 대한 성능을 평가한 것이다. 본 발명은 64 샘플 기반(각 수신 안테나에서 사용되는 샘플 신호의 길이는 16임)이며, 종래 기술은 256 샘플 기반(각 수신 안테나에서 사용되는 샘플 신호의 길이는 전체 신호 길이와 동일한 64임)에 따른 정밀 반송파 주파수 오프셋 추정의 성능 평가이다.8 and 9 are graphs comparing the performance evaluation according to the prior art and the present invention. In FIG. 8 and FIG. 9, when the number of receiving antennas is four, the performance of precision carrier frequency offset estimation is evaluated. The present invention is based on 64 samples (the length of the sample signal used at each receive antenna is 16), and the prior art is based on 256 sample base (the length of the sample signal used at each receive antenna is 64 equal to the total signal length). Performance evaluation of precision carrier frequency offset estimation.

도 8에 도시된 바와 같이, 종래 기술은 노이즈에 강인하므로, MSE(Mean Square Error) 성능에서 본 발명보다 성능이 낫다. 이는 자기 상관에 더 많은 샘플이 사용되기 때문이며, 이것은 MIMO 안테나에 의해 수신 다이버시티의 개선을 의미한다. 그러나, 도 9에 도시된 바와 같이, BER(Bit Error Rate)의 경우 본 발명에 따른 성능은 종래 기술과 거의 비슷하게 나오며, 모든 모듈레이션 모드에서 1dB 이하이다. 이는 본 발명에 따른 64 샘플 기반 기술의 MSE 성능은 256 샘플 기반의 성능 보다 나쁘지만, BER 면에서는 적절한 성능을 획득하는데 충분하다는 것을 알 수 있다. As shown in Fig. 8, the prior art is robust to noise, and therefore, the performance is better than the present invention in the mean square error (MSE) performance. This is because more samples are used for autocorrelation, which means an improvement in receive diversity by the MIMO antenna. However, as shown in FIG. 9, in the case of the bit error rate (BER), the performance according to the present invention is almost similar to that of the prior art, and is 1 dB or less in all modulation modes. This indicates that the MSE performance of the 64 sample-based technique according to the present invention is worse than that of the 256 sample-based technique, but it is sufficient to obtain appropriate performance in terms of BER.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기 및 자기 상관 계산 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an exemplary embodiment of an autocorrelation calculator and autocorrelation calculation method for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM-based WLAN system according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. As claimed in the following claims, any person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made therein without departing from the gist of the present invention. will be.

도 1은 IEEE802.11a 표준에서 제시된 프리엠블 구조이다.1 is a preamble structure presented in the IEEE802.11a standard.

도 2는 종래 기술의 일 예에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 방법의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of an autocorrelation method for carrier frequency offset estimation according to an example of the prior art.

도 3은 종래 기술의 다른 예에본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 방법의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of an autocorrelation method for carrier frequency offset estimation according to another embodiment of the present invention in another example of the prior art.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 방법의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of an autocorrelation method for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM based WLAN system according to another embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기의 기능 블록도 및 개략적인 회로도이다.5 and 6 are functional block diagrams and schematic circuit diagrams of an autocorrelation calculator for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM based WLAN system according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a method for calculating autocorrelation for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM based WLAN system according to the present invention.

도 8 및 도 9는 종래 기술과 본 발명에 따른 성능 평가를 비교한 그래프이다.8 and 9 are graphs comparing the performance evaluation according to the prior art and the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100 : 신호 지연부100: signal delay unit

200 : 시간 다중화부200: time multiplexer

300 : 자기 상관 유닛300: autocorrelation unit

Claims (6)

MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기에 있어서,An autocorrelation calculator for carrier frequency offset estimation of a MIMO-OFDM based wireless LAN system, 다수의 수신 안테나로부터 수신된 트레이닝 심볼의 샘플 신호를 소정 주기만큼 지연시켜서, 샘플 지연 신호를 출력 시키는 다수의 신호 지연부;A plurality of signal delay units for delaying a sample signal of a training symbol received from a plurality of receive antennas by a predetermined period and outputting a sample delay signal; 상기 다수의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 입력 신호로 인가 받아, 상기 다수의 샘플 신호 및 샘플 지연 신호를 각 수신 안테나별로 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력시키는 시간 다중화부; 및 A time multiplexing unit receiving the plurality of sample signals and the sample delay signals as input signals and dividing the plurality of sample signals and the sample delay signals into different time intervals for each receiving antenna and outputting the divided signals; And 상기 시간 다중화부에서 출력된 각 수신 안테나별 샘플 신호 및 샘플 지연 신호간의 자기 상관을 수행하는 자기 상관 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기.Autocorrelation calculator for carrier frequency offset estimation of the MIMO-OFDM-based WLAN system, characterized in that it comprises an autocorrelation unit for performing the autocorrelation between the sample signal and the sample delay signal for each receiving antenna output from the time multiplexer . 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 샘플 신호는 상기 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부 선택된 신호인 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기.The sample signal is a self-correlation calculator for carrier frequency offset estimation of the MIMO-OFDM-based wireless LAN system, characterized in that the selected part of the entire signal of the training symbol. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 샘플 신호의 길이는 '트레이닝 심볼 전체 신호 길이/수신 안테나 개수'로 정해지는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기.The length of the sample signal is the auto-correlation calculator for the carrier frequency offset estimation of the MIMO-OFDM-based WLAN system, characterized in that the length of the total length of the training symbols / the number of receiving antennas. 제1항에 있어서, 상기 자기 상관 유닛은,The method of claim 1, wherein the autocorrelation unit is 상기 시간 다중화부에서 출력된 샘플 지연 신호을 입력신호로 인가 받아, 상기 입력신호의 복소 공액을 출력시키는 공액부;A conjugate unit for receiving a sample delay signal output from the time multiplexer as an input signal and outputting a complex conjugate of the input signal; 상기 시간 다중화부에서 출력된 샘플 신호와 상기 공액부에서 출력된 출력 신호간의 자기 상관을 수행하는 복소수 곱셈부; 및A complex multiplier for performing autocorrelation between the sample signal output from the time multiplexer and the output signal output from the conjugate unit; And 일정 주기 동안 상기 복소수 곱셈부에서 출력되는 자기 상관 출력신호를 합산하는 덧셈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기.An autocorrelation calculator for carrier frequency offset estimation of a MIMO-OFDM-based WLAN system, comprising: an adder configured to add an autocorrelation output signal output from the complex multiplier for a predetermined period. 제1항에 있어서, 상기 시간 다중화부는,The method of claim 1, wherein the time multiplexing unit, 상기 다수의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 입력 받아, 단일의 샘플 신호와 샘플 지연 신호를 출력하는 멀티플렉서; 및A multiplexer receiving the plurality of sample signals and sample delay signals and outputting a single sample signal and a sample delay signal; And 상기 멀티플렉서의 동작 및 상기 신호 지연부의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산기.And a counter for outputting a control signal for controlling the operation of the multiplexer and the operation of the signal delay unit. The autocorrelation calculator for the carrier frequency offset estimation of the MIMO-OFDM-based WLAN system. MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산 방법에 있어서,An autocorrelation calculation method for carrier frequency offset estimation in a MIMO-OFDM based wireless LAN system, 다수의 수신 안테나로부터 트레이닝 심볼을 수신하는 단계;Receiving a training symbol from a plurality of receive antennas; 수신된 다수의 트레이닝 심볼을 소정 주기만큼 지연시키는 단계;Delaying the received plurality of training symbols by a predetermined period; 상기 다수의 트레이닝 심볼을 입력받아, 각 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부인 샘플 신호를 선택하여 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력하고, 상기 다수의 지연된 트레이닝 심볼을 입력받아, 각 지연된 트레이닝 심볼의 전체 신호 중 일부인 샘플 지연 신호를 선택하여 서로 상이한 시간 구간으로 분할하여 출력하는 단계; 및Receives the plurality of training symbols, selects a sample signal which is a part of the entire signal of each training symbol, divides the output into different time intervals, receives the plurality of the delayed training symbols, and receives the plurality of delayed training symbols among all the signals of the delayed training symbol. Selecting a part of the sample delay signal and dividing the sample delay signal into different time intervals; And 수신 안테나별로 순차적으로 출력되는 상기 샘플 신호와 샘플 지연 신호간의 자기 상관을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO-OFDM 기반 무선랜 시스템의 반송파 주파수 오프셋 추정을 위한 자기 상관 계산 방법.And performing auto-correlation between the sample signal and the sample delay signal sequentially output for each receiving antenna.
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