KR20110135661A - Ofdm receiver being capable of estimating timing in multi-path fading channel, ofdm system having the same and timing estimation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타이밍 추정이 가능한 OFDM 시스템 및 타이밍 추정방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수신 신호의 자기상관 기법 및 프리앰블 간의 상호상관 기법을 이용하고, 타이밍 메트릭을 통해 단계별 타이밍 추정치를 연산함으로써 최적 타이밍 추정치를 획득할 수 있는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기, 이를 포함하는 OFDM 시스템 및 이들의 타이밍 추정방법에 관한 것이다.The present invention relates to an OFDM system and a timing estimation method capable of timing estimation. More specifically, an OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, which uses an autocorrelation technique of a received signal and a cross-correlation technique of a preamble, and obtains an optimal timing estimate by calculating a stepwise timing estimate through a timing metric. The present invention relates to an OFDM system and a timing estimation method thereof.
직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 칭함) 시스템은 임펄스 잡음 및 다중경로 페이딩 채널(multi-path fading channel) 환경에 강인하며 효율적인 스펙트럼 사용 등의 특징 때문에 IEEE 802.11a와 같은 무선 랜(WLANs, Wireless Local Area Networks), 지상파 디지털 오디오 방송(DAB, Digital Audio Broadcasting) 그리고 디지털 비디오 방송 (DVB-T, Digital Video Broadcasting-Terrestrial) 등의 무선 표준 변조 방식으로 사용되고 있다.Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems are robust to impulse noise and multi-path fading channel environments, and can be used in wireless LANs such as IEEE 802.11a because of their efficient spectrum usage. Wireless standard modulation methods such as WLANs, Wireless Local Area Networks, Digital Audio Broadcasting (DAB), and Digital Video Broadcasting-Terrestrial (DVB-T) are used.
하지만, 이러한 장점들에도 불구하고 OFDM 시스템은 반송파 주파수 에러 및 타이밍 에러에 매우 민감하다는 문제점을 갖고 있다. 특히, 타이밍 에러는 OFDM 신호의 고속 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform) 입력 시의 시작점을 결정하는 데 영향을 미치므로, FFT 이후의 처리 과정에 있어 지속적으로 영향을 미치게 된다.However, despite these advantages, the OFDM system has a problem in that it is very sensitive to carrier frequency errors and timing errors. In particular, the timing error affects the determination of the starting point at the time of the fast Fourier transform (FFT) input of the OFDM signal, and thus has a continuous influence on the processing after the FFT.
타이밍 에러를 줄이기 위해 Schmidl(T. Schmidl and D. C. Cox, “Robust frequency and timing synchronization for OFDM systems,” IEEE Trans. Commun., vol. 45, no. 12, pp. 1613-1621, Dec. 1997.)은 두 반복적인 부분으로 구성된 프리앰블(preamble) 및 반복적인 부분 간의 자기상관(autocorrelation)을 이용하는 타이밍 추정 기법을 제안하였다.Schmidl (T. Schmidl and DC Cox, “Robust frequency and timing synchronization for OFDM systems,” IEEE Trans. Commun., Vol. 45, no. 12, pp. 1613-1621, Dec. 1997.) Proposed a timing estimation technique that uses a preamble consisting of two repetitive parts and autocorrelation between repetitive parts.
그러나 이 기법에서 타이밍 추정을 위한 타이밍 메트릭(timing metric)은 정확한 타이밍 지점 주위에 평평한 부분이 존재하여 잡음 및 채널의 영향이 없더라도 정확한 타이밍 지점을 찾는 데 어려움이 있다.However, in this technique, the timing metric for timing estimation is difficult to find the exact timing point even if there is a flat part around the exact timing point without the influence of noise and channel.
이러한 문제점을 보완하기 위해, Park(B. Park, H. Cheon, C. Kang, and D. Hong, “A novel timing estimation method for OFDM systems,” IEEE Commun. Lett., vol. 7, no. 5, pp. 239-241, May 2003.)이 새로운 형태의 프리앰블을 이용하여 기존의 타이밍 메트릭의 평평한 부분을 제거하고 첨예한 형태로 나타나게끔 개선하는 기법을 제안하였다.To address this problem, Park (B. Park, H. Cheon, C. Kang, and D. Hong, “A novel timing estimation method for OFDM systems,” IEEE Commun. Lett., Vol. 7, no. 5 , pp. 239-241, May 2003.) proposed a technique to remove the flat part of the existing timing metric and to make it appear sharp by using a new type of preamble.
그러나, 이러한 기법들은 다중경로 페이딩 채널 환경을 고려하지 않았기 때문에 다중경로 페이딩 채널 환경에서 타이밍을 추정하였을 때, 추정 성능이 낮아진다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 다중경로 페이딩 채널 환경에서도 타이밍 추정을 높일 수 있는 수신기 및 타이밍 추정 방법의 필요성이 대두된다.However, since these techniques do not consider the multipath fading channel environment, there is a problem that the estimation performance is lowered when timing is estimated in the multipath fading channel environment. Therefore, there is a need for a receiver and a timing estimation method that can improve timing estimation even in a multipath fading channel environment.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템에 발생할 수 있는 타이밍 에러를 제거하여 타이밍 추정의 성능을 향상시킬 수 있는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기, 이를 포함하는 OFDM 시스템 및 이들의 타이밍 추정방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above necessity, and an object of the present invention is to estimate timing in a multipath fading channel that can improve the performance of timing estimation by eliminating timing errors that may occur in an OFDM system in a multipath fading channel. The present invention provides an OFDM receiver, an OFDM system including the same, and a timing estimation method thereof.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 심볼간 간섭 제거를 위해 순환 전치(CP, Cyclic Prefix)가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호(Baseband OFDM Sample Signal)와 수신단의 타이밍 오차 추정을 위해 생성된 프리앰블 신호를 이용하여 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기에 있어서, 수신단에 위치하고 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하고 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 추정치를 연산하는 제 1타이밍 추정부; 수신단에 위치하고, 1차 타이밍 추정치에 기초한 제 1타이밍 추정범위에서 수신 신호와 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하고, 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 추정치를 연산하는 제 2타이밍 추정부; 및 수신단에 위치하고 2차 타이밍 추정치에 기초한 제 2타이밍 추정범위에서 연속되는 타이밍들 간의 상호상관 함수에 기반한 증폭량 비교를 통해 최적 타이밍 추정치를 연산하는 최적 타이밍 추정부;를 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기를 제공함으로써 달성될 수 있다.An object of the present invention as described above, the baseband OFDM sample signal (CP) with a cyclic prefix (CP, Cyclic Prefix) is inserted to remove the inter-symbol interference and the preamble signal generated for the timing error estimation of the receiver In an OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, a timing metric value is calculated based on an autocorrelation function of a received signal located at a receiver and including a baseband OFDM sample signal and based on the calculated timing metric value. A first timing estimator for calculating a primary timing estimate; Calculate a filtered timing metric value based on a cross-correlation function between the received signal and the preamble signal in a first timing estimation range based on the first timing estimate, and calculating the second timing estimate based on the filtered timing metric value. A second timing estimator for calculating; And an optimum timing estimator configured to calculate an optimum timing estimate by comparing an amplification amount based on a cross-correlation function between successive timings in a second timing estimation range based on a second timing estimate based on a second timing estimate. It can be achieved by providing an OFDM receiver capable of estimation.
프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조인 것이 바람직하다.The preamble signal is preferably a repetitive structure of a random sequence.
순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호는 다음의 수학식The baseband OFDM sample signal with the cyclic prefix inserted is expressed as
, ,
(여기서, x(k)는 기저대역 OFDM 샘플 신호, N은 총 부반송파의 개수, X(n)은 n번째 부반송파에서의 변조된 심볼 샘플, NG는 순환 전치의 길이임)Where x (k) is the baseband OFDM sample signal, N is the total number of subcarriers, X (n) is the modulated symbol sample at the nth subcarrier, and N G is the length of the cyclic prefix.
에 의해 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
프리앰블 신호는 다음의 수학식The preamble signal is represented by the following equation
(여기서, S는 프리앰블, AN /2는 길이가 N/2인 랜덤 시퀀스, N은 총 부반송파의 개수임)Where S is a preamble, A N / 2 is a random sequence of length N / 2, and N is the total number of subcarriers
에 의해 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
자기상관 함수는 다음의 수학식The autocorrelation function is
(여기서, Ra(d)는 자기상관 함수, N은 총 부반송파의 개수, r(d+k)는 수신신호의 복소치, r(d+k+N/2)는 N/2 지연된 수신신호의 복소치, *는 켤레 복소수 연산임)Where Ra (d) is the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, r (d + k) is the complex value of the received signal, and r (d + k + N / 2) is the N / 2 delay of the received signal. Complex, * is a conjugate complex operation)
에 의해 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
타이밍 메트릭값은 자기상관 함수에 자기상관 함수의 폭만큼 써메이션 윈도우(summation window)를 적용한 것이 바람직하다.The timing metric value is preferably a summation window applied to the autocorrelation function by the width of the autocorrelation function.
타이밍 메트릭값은 다음의 수학식The timing metric value is expressed as
(여기서, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, Ra(d-k-N/2-NG+1)는 자기상관 함수, N+NG-1은 자기상관 함수의 폭, N은 총 부반송파의 개수, NG는 순환 전치의 길이임)Where Ma (d) is the timing metric value, Ra (dkN / 2-N G +1) is the autocorrelation function, N + N G -1 is the width of the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, N G Is the length of the cyclic prefix)
에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
1차 타이밍 추정치는 다음의 수학식The first timing estimate is
(여기서, 는 1차 타이밍 추정치, Ma(d)는 타이밍 메트릭값임)(here, Is the primary timing estimate, Ma (d) is the timing metric)
에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
상호상관 함수는 다음의 수학식The cross-correlation function is
, ,
(여기서, Rc(d)는 상호상관 함수, r(d+k)는 수신된 신호, S(k)는 프리앰블, *는 켤레 복소수 연산, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)Where Rc (d) is a cross-correlation function, r (d + k) is a received signal, S (k) is a preamble, * is a conjugate complex operation, d is a first timing estimation range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
필터링된 타이밍 메트릭값은 다음의 수학식The filtered timing metric value is expressed as
, ,
(여기서, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, Rc(d)는 상호상관 함수, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)Where Mc (d) is a filtered timing metric value, Rc (d) is a cross-correlation function, Ma (d) is a timing metric value, d is a first timing estimation range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
2차 타이밍 추정치는 다음의 수학식The second-order timing estimate is
, ,
(여기서, 는 2차 타이밍 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)(here, Is the secondary timing estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the first timing estimate range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
최적 타이밍 추정치는 다음의 수학식The optimal timing estimate is
, , , ,
(여기서,는 최적 타이밍 추정치, Rc(d)는 상호상관 함수, d는 제 2타이밍 추정범위, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)(here, Is the optimal timing estimate, Rc (d) is the cross-correlation function, d is the second timing estimate range, L is the number of taps in the channel, and N G is the length of the cyclic prefix)
에 의하여 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable to represent by.
한편, 본 발명의 목적은 OFDM 수신기를 포함하고, 송신단에 위치하고 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성하는 샘플 생성부; 및 송신단에 위치하고 프리앰블 신호를 생성하는 프리앰블 생성부;를 더 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 시스템을 제공함으로써 달성될 수 있다.On the other hand, an object of the present invention comprises a sample generator for generating a baseband OFDM sample signal including an OFDM receiver, the baseband OFDM sample signal is located at the transmitting end and inserted with a cyclic prefix; And a preamble generator positioned at a transmitter and generating a preamble signal. The OFDM system may further include an OFDM system capable of timing estimation in a multipath fading channel.
한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, 심볼간 간섭 제거를 위해 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호와 수신단의 타이밍 오차 추정을 위해 생성된 프리앰블 신호를 이용하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법에 있어서, 수신단의 제 1타이밍 추정부가 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하는 단계(S300); 제 1타이밍 추정부가 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 추정치를 연산하는 단계(S400); 수신단의 제 2타이밍 추정부가 1차 타이밍 추정치에 기초한 제 1타이밍 추정범위에서 수신 신호와 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하는 단계(S500); 제 2타이밍 추정부가 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 추정치를 연산하는 단계(S600); 및 수신단의 최적 타이밍 추정부가 2차 타이밍 추정치에 기초한 제 2타이밍 추정범위에서 연속되는 타이밍들 간의 상호상관 함수에 기반한 증폭량 비교를 통해 최적 타이밍 추정치를 연산하는 단계(S700);를 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.Meanwhile, an object of the present invention is another category, which is a timing of an OFDM receiver in a multipath fading channel using a baseband OFDM sample signal having a cyclic prefix pre-inserted for inter-symbol interference cancellation and a preamble signal generated for timing error estimation of a receiver. A method of estimating, comprising: calculating, by a first timing estimator, a timing metric value based on an autocorrelation function of a received signal including a baseband OFDM sample signal (S300); Calculating a first timing estimate based on the calculated timing metric value by the first timing estimator (S400); Calculating a filtered timing metric value based on a cross-correlation function between a received signal and a preamble signal in a first timing estimation range based on a first timing estimate by a second timing estimator of the receiving end (S500); Calculating a second timing estimate based on the filtered timing metric value by the second timing estimator (S600); And calculating, by the optimum timing estimator of the receiver, an optimum timing estimate through an amplification comparison based on a cross-correlation function between successive timings in the second timing estimation range based on the second timing estimate (S700). It can be achieved by providing a method for timing estimation of an OFDM receiver in a channel.
제 1타이밍 추정부의 타이밍 메트릭값 연산단계(S300)는 자기상관 함수에 자기상관 함수의 폭만큼 써메이션 윈도우를 적용하는 단계인 것이 바람직하다.The timing metric value calculating step (S300) of the first timing estimator may be a step of applying the summation window to the autocorrelation function by the width of the autocorrelation function.
제 1타이밍 추정부의 1차 타이밍 추정치 연산단계(S400)는 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍을 1차 타이밍 추정치로 추정하는 단계인 것이 바람직하다.Preferably, the first timing estimation unit calculating step (S400) of the first timing estimator is a step of estimating a timing at which the timing metric becomes the maximum as the primary timing estimate.
제 2타이밍 추정부의 필터링된 타이밍 메트릭값 연산단계(S500)에서, 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조를 갖는 것이 바람직하다.In operation S500 of filtering timing metric values of the second timing estimator, the preamble signal preferably has a repetitive structure of a random sequence.
제 2타이밍 추정부의 2차 타이밍 추정치 연산단계(S600)는 필터링된 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍을 2차 타이밍 추정치로 추정하는 단계인 것이 바람직하다.In operation S600, the second timing estimation unit may estimate the timing at which the filtered timing metric becomes the maximum as the second timing estimate.
최적 타이밍 추정부의 최적 타이밍 추정치 연산단계(S700)는 증폭량이 가장 큰 타이밍을 최적 타이밍으로 추정하는 단계인 것이 바람직하다.The optimum timing estimation value calculating step S700 of the optimum timing estimating unit is preferably a step of estimating the timing with the largest amplification amount as the optimum timing.
한편, 본 발명의 목적은 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법을 포함하고,On the other hand, an object of the present invention includes a timing estimation method of an OFDM receiver,
제 1타이밍 추정부의 타이밍 메트릭값 연산단계(S300) 이전에, 송신단의 샘플 생성부가 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성하는 단계(S100); 및 송신단의 프리앰블 생성부가 프리앰블 신호를 생성하는 단계(S200);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 추정방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.Generating a baseband OFDM sample signal in which a cyclic prefix is inserted before the timing metric value calculating step S300 of the first timing estimator (S300); And a step of generating a preamble signal by the preamble generator of the transmitter (S200). The method may be achieved by providing a timing estimation method of an OFDM system in a multipath fading channel.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템에 발생할 수 있는 타이밍 에러를 제거하여 타이밍 추정의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention as described above, the timing error that may occur in the OFDM system in the multipath fading channel may be removed to improve the performance of the timing estimation.
또한, 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 경우, 송신 신호를 정확히 복조하기 위해서는 주파수 오차뿐만 아니라 심볼 동기를 고려하여야 하는데 심볼 시작점을 정확히 추정하여 심볼간 간섭(ISI, Inter-Symbol Interference)을 방지함으로써 수신 신호를 바르게 복원할 수 있는 효과가 있다.In addition, in an OFDM system in a multipath fading channel, in order to accurately demodulate a transmission signal, not only the frequency error but also the symbol synchronization should be taken into consideration. There is an effect that can restore the signal correctly.
도 1은 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 시스템의 일 실시예에 따른 구성을 나타낸 구성도,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍에 대한 자기상관 함수의 절대값을 나타낸 그래프,
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중경로 페이딩 채널에서 자기상관 함수에 써메이션 윈도우를 적용한 타이밍 메트릭값을 타이밍에 대해 나타낸 그래프,
도 3a 및 도 3b는 종래 Park의 타이밍 추정 기법을 통해 타이밍에 대한 상관값을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 시스템의 일 실시예에 따라 타이밍에 대한 상관값을 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 추정방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an OFDM system capable of timing estimation in a multipath fading channel according to the present invention;
2A is a graph illustrating the absolute value of an autocorrelation function for timing in a multipath fading channel, in accordance with an embodiment of the present invention;
FIG. 2B is a graph showing timing metric values for timing using a saturation window applied to an autocorrelation function in a multipath fading channel according to an embodiment of the present invention; FIG.
3A and 3B are graphs showing correlation values with respect to timing through a timing estimation technique of the conventional park;
4 is a graph illustrating a correlation value with respect to timing according to an embodiment of an OFDM system capable of timing estimation in a multipath fading channel of the present invention;
5 is a flowchart sequentially showing an embodiment of a timing estimation method of an OFDM system in a multipath fading channel of the present invention.
<< OFDMOFDM 시스템의 구성> System Configuration>
도 1은 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 시스템의 일 실시예에 따른 구성을 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, OFDM 시스템의 일 실시예는 OFDM 수신기(10)와 OFDM 송신기(20)를 포함하여 구성된다. 그리고, OFDM 수신기(10)는 제 1타이밍 추정부(110), 제 2타이밍 추정부(120) 및 최적 타이밍 추정부(130)를 포함하며 아울러, 알에프 리시버(140, Radio Frequency Reciever) 및 FFT(Fast Fourier Transform)부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, OFDM 송신기(20)는 샘플 생성부(210) 및 프리앰블 생성부(220)를 포함하고 알에프 트랜스미터(230, Radio Frequency Transmmiter)를 더 포함하여 구성될 수 있다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an OFDM system capable of timing estimation in a multipath fading channel according to the present invention. As shown in FIG. 1, one embodiment of an OFDM system includes an
본 발명인 OFDM 시스템의 작용을 간략히 설명하면, 송신단인 송신기(20)에서 순환 전치(CP, Cyclic Prefix)를 삽입한 기저대역 OFDM 샘플 신호와 프리앰블 신호가 생성되어 알에프 트랜스미터(230)에 의해 송신되면, 수신단인 수신기(10)에서 OFDM 샘플 신호와 프리앰블 신호를 포함하는 수신 신호를 기초로 제 1타이밍 추정치, 제 2타이밍 추정치 및 최적 타이밍 추정치를 연산함으로써 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 정확한 심볼 타이밍을 획득하게 된다.Briefly describing the operation of the OFDM system of the present invention, when a baseband OFDM sample signal and a preamble signal in which a cyclic prefix (CP, Cyclic Prefix) is inserted in the
우선, 도 1을 참조하여 OFDM 송신기(20) 구성에 대하여 설명한다.First, the configuration of the
샘플 생성부(210)는 심볼(symbol)간 간섭(ISI, Intersymbol Interference) 제거를 위해 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성한다. 이러한 샘플 생성부(210)는 데이터 소스의 인코딩수단(미도시), 부호화수단(미도시) 및 변조수단(미도시) 등을 포함할 수 있으나 본 발명의 요지를 벗어나거나 기 공지된 구성들이므로 자세한 설명은 생략한다. 여기서, OFDM 샘플 신호는 다음의 수학식 1The
(여기서, x(k)는 기저대역 OFDM 샘플 신호, N은 총 부반송파의 개수, X(n)은 n전째 부반송파에서의 변조된 심볼 샘플, NG는 순환 전치의 길이임)Where x (k) is the baseband OFDM sample signal, N is the total number of subcarriers, X (n) is the modulated symbol sample at the nth subcarrier, and N G is the length of the cyclic prefix.
에 의하여 나타낼 수 있다.Can be represented by
그리고, 순환 전치는 OFDM 샘플 신호에서 심볼간 간섭 방지용 보호구간으로 역할을 하며, 부반송파(sub carrier wave) 간의 직교성(othorgonality)의 파괴를 방지하기 위해 유효 심볼 구간의 마지막 구간 또는 첫 구간에 삽입되거나 복사되는 신호이다.The cyclic prefix acts as an inter-symbol interference protection section in the OFDM sample signal, and is inserted or copied in the last or first interval of the effective symbol interval to prevent the destruction of orthogonality between subcarriers. Signal.
프리앰블 생성부(220)는 타이밍 오차 추정을 위해 프리앰블 신호를 생성하는데 여기서 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조를 갖는 신호열로 구성된다. 특히, 본 실시예에서는 다음의 수학식 2The
(여기서, S는 프리앰블, AN /2는 길이가 N/2인 랜덤 시퀀스, N은 총 부반송파의 개수임)Where S is a preamble, A N / 2 is a random sequence of length N / 2, and N is the total number of subcarriers
에 의해 나타낼 수 있다.Can be represented by
알에프 트랜스미터(230)는 상기와 같은 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호 및 프리앰블 신호를 송신하기 위한 구성이다. The
이 밖에도 OFDM 송신기가 기본적으로 갖추어야할 구성으로서 S/P(Serial to Paralle), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 및 DAC(Digital Analogue Converter) 등이 있을 수 있는데, 이들 구성은 기 공지된 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.In addition, the basic configuration of the OFDM transmitter may include Serial to Paralle (S / P), Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), and Digital Analogue Converter (DAC). These configurations are the same as the known configurations. Detailed description will be omitted.
이하, 도 1을 참조하여 OFDM 수신기(10)의 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the
제 1타이밍 추정부(110)는 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하고 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 추정치를 연산하는 역할을 한다.The
수신 신호는 덧셈꼴 백색 정규 잡음(AWGN, Additive White Gaussian Noise)을 포함하는 복소치로 표현될 수 있는데, 수신 신호의 복소치는 다음의 수학식 3The received signal may be represented as a complex value including Additive White Gaussian Noise (AWGN). The complex value of the received signal is expressed by the following equation (3).
(여기서, r(k)는 수신 신호의 복소치, ε는 정수 타이밍 옵셋, w(k)는 평균 0인 복소 덧셈꼴 백색 정규 잡음, h(m)은 주파수 선택적 채널의 임펄스 응답, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)Where r (k) is the complex value of the received signal, ε is the integer timing offset, w (k) is the complex additive white normal noise with an average of 0, h (m) is the impulse response of the frequency-selective channel, and L is the channel. Number of taps, N G is the length of the cyclic prefix)
에 의해 나타내어 진다.It is represented by
따라서, 자기상관 함수는 복소치 샘플로서 다음의 수학식 4Therefore, the autocorrelation function is a complex sample and
(여기서, Ra(d)는 자기상관 함수, N은 총 부반송파의 개수, r(d+k)는 수신 신호의 복소치, r(d+k+N/2)는 N/2 지연된 수신신호의 복소치, *는 켤레 복소수 연산임)Where Ra (d) is the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, r (d + k) is the complex value of the received signal, and r (d + k + N / 2) is the N / 2 delay of the received signal. Complex, * is a conjugate complex operation)
에 의해 나타낼 수 있다.Can be represented by
그리고, 타이밍 메트릭값은 자기상관 함수에 자기상관 함수의 폭만큼 써메이션 윈도우(summation window)를 적용한 것으로서, 다음의 수학식 5The timing metric value is obtained by applying a summation window to the autocorrelation function by the width of the autocorrelation function.
(여기서, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, Ra(d-k-N/2-NG+1)는 자기상관 함수, N+NG-1은 자기상관 함수의 폭, N은 총 부반송파의 개수, NG는 순환 전치의 길이임)Where Ma (d) is the timing metric value, Ra (dkN / 2-N G +1) is the autocorrelation function, N + N G -1 is the width of the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, N G Is the length of the cyclic prefix)
에 의하여 나타낼 수 있다. Can be represented by
또한, 1차 타이밍 추정치는 타이밍 메트릭값(Ma(d))이 최대가 되는 타이밍을 구한 것으로서 다음의 수학식 6The first timing estimate is obtained by calculating the timing at which the timing metric value Ma (d) is maximized.
(여기서, 는 1차 타이밍 추정치, Ma(d)는 타이밍 메트릭값임)(here, Is the primary timing estimate, Ma (d) is the timing metric)
에 의하여 나타낼 수 있다.Can be represented by
한편, 제 2타이밍 추정부(120)는 1차 타이밍 추정치()에 기초한 제 1타이밍 추정범위에서 수신 신호와 프리앰블 신호 사이의 상호상관(cross-correlation) 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하고, 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 추정치를 연산하는 역할을 한다.Meanwhile, the
여기서, 상호상관 함수는 다음의 수학식 7Here, the cross-correlation function is
(여기서, Rc(d)는 상호상관 함수, r(d+k)는 수신된 신호, S(k)는 프리앰블, *는 켤레 복소수 연산, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)Where Rc (d) is a cross-correlation function, r (d + k) is a received signal, S (k) is a preamble, * is a conjugate complex operation, d is a first timing estimation range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
에 의하여 나타낼 수 있다.Can be represented by
그리고, 필터링된 타이밍 메트릭값은 다음의 수학식 8The filtered timing metric value is represented by Equation 8 below.
(여기서, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, Rc(d)는 상호상관 함수, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)Where Mc (d) is a filtered timing metric value, Rc (d) is a cross-correlation function, Ma (d) is a timing metric value, d is a first timing estimation range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
에 의하여 나타낼 수 있다.Can be represented by
그리고, 필터링된 타이밍 메트릭값(Mc(d))을 기초로 연산되는 2차 타이밍 추정치는 다음의 수학식 9The second timing estimate calculated based on the filtered timing metric value Mc (d) is expressed by the following equation (9).
(여기서, 는 2차 타이밍 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)(here, Is the secondary timing estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the first timing estimate range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
에 의하여 구해질 수 있다.Can be obtained.
한편, 최적 타이밍 추정부(130)는 2차 타이밍 추정치에 기초한 제 2타이밍 추정범위에서 연속되는 타이밍들 간의 상호상관 함수에 기반한 증폭량 비교를 통해 최적 타이밍 추정치를 연산하는 역할을 한다.Meanwhile, the
여기서, 최적 타이밍 추정치는 다음의 수학식 10Here, the optimum timing estimate is expressed by
(여기서,는 최적 타이밍 추정치, Rc(d)는 상호상관 함수, d는 제 2타이밍 추정범위, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)(here, Is the optimal timing estimate, Rc (d) is the cross-correlation function, d is the second timing estimate range, L is the number of taps in the channel, and N G is the length of the cyclic prefix)
에 의하여 구해질 수 있다.Can be obtained.
알에프 리시버(140, Radio Frequency Reciever)는 상술한 기저대역 OFDM 샘플 신호 및 프리앰블 신호를 포함하는 수신 신호를 수신하는 역할을 하며, FFT(Fast Fourier Transform)부(150)는 최적 타이밍 추정치에 기초한 입력 시작점 정보를 토대로 입력되는 수신 신호의 고속 푸리에 변환을 수행한다. RF receiver (140) serves to receive the received signal including the baseband OFDM sample signal and the preamble signal described above, FFT (Fast Fourier Transform)
물론, 고속 푸리에 변환된 입력 신호 심볼은 데이터 심볼 복원부(160)를 통해 송신된 신호인 데이터 심볼로 복원되며 이를 위해 OFDM 수신기(10)의 데이터 심볼 복원부(160)는 데이터 소스의 디코딩수단(미도시), 복호화수단(미도시), P/S(Paralle to Serial, 미도시) 및 ADC(Analogue Digital Converter, 미도시) 등의 구성을 더 포함할 수 있는데 이들 구성은 기 공지된 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
Of course, the fast Fourier transformed input signal symbol is restored to a data symbol which is a signal transmitted through the data
<실험 그래프><Experiment graph>
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍에 대한 자기상관 함수의 절대값을 나타낸 그래프이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중경로 페이딩 채널에서 자기상관 함수에 써메이션 윈도우를 적용한 타이밍 메트릭값을 타이밍에 대해 나타낸 그래프이다. 각각의 그래프는 세로축이 자기상관 함수의 절대값 및 타이밍 메트릭값이며, 가로축을 타이밍 축으로 갖는다.FIG. 2A is a graph illustrating an absolute value of an autocorrelation function for timing in a multipath fading channel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a graph of an autocorrelation function in a multipath fading channel according to an embodiment of the present invention. The timing metric value to which the summing window is applied is a graph showing the timing. In each graph, the vertical axis is the absolute value of the autocorrelation function and the timing metric value, and the horizontal axis is the timing axis.
도 2a 및 도 2b에 도시된 그래프는 SNR(Signal to Noise Ratio)= 0 dB, 총 부반송파 개수 N = 256의 조건에서 3번에 걸쳐 실험한 결과 그래프이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 자기상관 함수에 자기상관 함수의 폭 만큼의 써메이션 윈도우를 적용한 결과인 타이밍 메트릭값(Ma(d))은 타이밍 0 주변에서 큰 값을 가짐을 알 수 있다.2A and 2B are graphs of three experiments under conditions of SNR (Signal to Noise Ratio) = 0 dB and the total number of subcarriers N = 256. FIG. As shown in FIG. 2B, it can be seen that the timing metric value Ma (d), which is a result of applying the summation window equal to the width of the autocorrelation function to the autocorrelation function, has a large value around
도 3a 및 도 3b는 각각 다중경로 페이딩이 없을 경우와 있을 경우에 대하여 종래 Park의 타이밍 추정 기법을 통해 타이밍에 대한 상관값을 나타낸 그래프이다. 각 그래프의 세로축은 상관값 축을 나타내고 가로축은 타이밍 축을 나타낸다.3A and 3B are graphs showing correlation values with respect to timings through conventional timing estimation techniques of parks with and without multipath fading, respectively. The vertical axis of each graph represents the correlation value axis and the horizontal axis represents the timing axis.
도 3b에 도시된 바와 같이, 다중경로 페이딩이 있을 경우에는 없을 경우의 도 3a의 그래프와 달리 0이 아닌 타이밍을 최적 타이밍으로 추정하게 된다.As shown in FIG. 3B, unlike the graph of FIG. 3A when there is no multipath fading, a non-zero timing is estimated as an optimal timing.
도 4는 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 시스템의 일 실시예에 따라 타이밍에 대한 상관값을 나타낸 그래프이다. 그래프의 가세로축은 상관값 축을 나타내고 가로축은 타이밍 축을 나타낸다.4 is a graph illustrating a correlation value with respect to timing according to an embodiment of an OFDM system capable of timing estimation in a multipath fading channel according to the present invention. The vertical axis of the graph represents the correlation value axis and the horizontal axis represents the timing axis.
도 4에 도시된 바와 같이, 최적 타이밍 추정치()는 제 2 타이밍 추정범위인 에서 0을 최적 타이밍으로 추정한다.
As shown in Fig. 4, the optimum timing estimate ( ) Is the second timing
<타이밍 추정 방법>Timing Estimation Method
도 5는 본 발명인 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 추정방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 순서도이다. 상술한 바와 같이, OFDM 시스템은 OFDM 수신기(10)와 OFDM 송신기(20)를 포함하여 구성되므로 이하 각각의 구성에서 수행되는 단계 모두를 포함하여 설명한다.5 is a flowchart sequentially showing an embodiment of a timing estimation method of an OFDM system in a multipath fading channel of the present invention. As described above, since the OFDM system includes the
도 5를 참조하여 본 실시예를 설명하면, 우선 OFDM 송신기(20)에서 송신단의 샘플 생성부(210)가 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성한다(S100).Referring to FIG. 5, the embodiment of the present invention will first generate a baseband OFDM sample signal in which a cyclic prefix is inserted by the
다음, 송신단의 프리앰블 생성부(220)가 프리앰블 신호를 생성한다(S200).Next, the
다음, OFDM 수신기(10)에서 수신단의 제 1타이밍 추정부(110)가 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산한다(S300). 특히, 타이밍 메트릭값 연산단계(S300)는 자기상관 함수에 자기상관 함수의 폭만큼 써메이션 윈도우를 적용함으로써 수행된다.Next, the
다음, 제 1타이밍 추정부(110)가 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 추정치를 연산한다(S400). 여기서, 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍을 1차 타이밍 추정치로 연산한다.Next, the
다음, 수신단의 제 2타이밍 추정부(120)가 1차 타이밍 추정치에 기초한 제 1타이밍 추정범위에서 수신 신호와 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산한다(S500). 여기서, 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조를 갖는 것이 바람직하다.Next, the
다음, 제 2타이밍 추정부(120)가 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 추정치를 연산한다(S600). 여기서, 필터링된 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍을 2차 타이밍 추정치로 연산한다.Next, the
마지막으로, 수신단의 최적 타이밍 추정부(130)가 2차 타이밍 추정치에 기초한 제 2타이밍 추정범위에서 연속되는 타이밍들 간의 상호상관 함수에 기반한 증폭량 비교를 통해 최적 타이밍 추정치를 연산함으로써(S700) OFDM 시스템의 타이밍 추정방법의 일 실시예가 수행될 수 있다. 여기서, 최적 타이밍 추정치 연산단계(S700)는 증폭량이 가장 큰 타이밍을 최적 타이밍으로 추정하는 단계인 것이 바람직하다.
Finally, the optimal
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. In addition, the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the detailed description above. Also, it is to be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention.
10: OFDM 수신기
20: OFDM 송신기
110: 제 1타이밍 추정부
120: 제 2타이밍 추정부
130: 최적 타이밍 추정부
140: 알에프 리시버
150: FFT부
160: 데이터 심볼 복원부
210: 샘플 생성부
220: 프리앰블 생성부
230: 알에프 트랜스미터10: OFDM receiver
20: OFDM transmitter
110: first timing estimation unit
120: second timing estimation unit
130: optimal timing estimation unit
140: RF receiver
150: FFT part
160: data symbol recovery unit
210: sample generator
220: preamble generation unit
230: RF transmitter
Claims (20)
상기 수신단에 위치하고 상기 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하고 상기 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 추정치를 연산하는 제 1타이밍 추정부;
상기 수신단에 위치하고, 상기 1차 타이밍 추정치에 기초한 제 1타이밍 추정범위에서 상기 수신 신호와 상기 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하고, 상기 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 추정치를 연산하는 제 2타이밍 추정부; 및
상기 수신단에 위치하고 상기 2차 타이밍 추정치에 기초한 제 2타이밍 추정범위에서 연속되는 타이밍들 간의 상기 상호상관 함수에 기반한 증폭량 비교를 통해 최적 타이밍 추정치를 연산하는 최적 타이밍 추정부;를 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
An OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel using a baseband OFDM sample signal having a cyclic prefix pre-inserted for inter-symbol interference cancellation and a preamble signal generated for timing error estimation of a receiver,
A first timing estimator for calculating a timing metric value based on an autocorrelation function of a received signal located at the receiving end and including the baseband OFDM sample signal and calculating a first timing estimate based on the calculated timing metric value;
Calculate a filtered timing metric value based on a cross-correlation function between the received signal and the preamble signal in a first timing estimation range based on the first timing estimate, based on the filtered timing metric value A second timing estimator for calculating a second timing estimate; And
A multipath fading channel including a multipath fading channel located at the receiving end and calculating an optimum timing estimate by comparing an amplification amount based on the cross-correlation function between successive timings in a second timing estimation range based on the second timing estimate; An OFDM receiver capable of timing estimation at.
상기 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 1,
The preamble signal is an OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, characterized in that the repetitive structure of a random sequence.
상기 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호는 다음의 수학식
,
(여기서, x(k)는 기저대역 OFDM 샘플 신호, N은 총 부반송파의 개수, X(n)은 n번째 부반송파에서의 변조된 심볼 샘플, NG는 순환 전치의 길이임)
에 의해 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 1,
The baseband OFDM sample signal with the cyclic prefix inserted is represented by the following equation
,
Where x (k) is the baseband OFDM sample signal, N is the total number of subcarriers, X (n) is the modulated symbol sample at the nth subcarrier, and N G is the length of the cyclic prefix.
And an OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel.
상기 프리앰블 신호는 다음의 수학식
(여기서, S는 프리앰블, AN /2는 길이가 N/2인 랜덤 시퀀스, N은 총 부반송파의 개수임)
에 의해 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 1,
The preamble signal is represented by the following equation
Where S is a preamble, A N / 2 is a random sequence of length N / 2, and N is the total number of subcarriers
And an OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel.
상기 자기상관 함수는 다음의 수학식
(여기서, Ra(d)는 자기상관 함수, N은 총 부반송파의 개수, r(d+k)는 수신신호의 복소치, r(d+k+N/2)는 N/2 지연된 수신신호의 복소치, *는 켤레 복소수 연산임)
에 의해 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 1,
The autocorrelation function is
Where Ra (d) is the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, r (d + k) is the complex value of the received signal, and r (d + k + N / 2) is the N / 2 delay of the received signal. Complex, * is a conjugate complex operation)
And an OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel.
상기 타이밍 메트릭값은 상기 자기상관 함수에 상기 자기상관 함수의 폭만큼 써메이션 윈도우를 적용한 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
6. The method of claim 5,
The timing metric value is an OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, characterized in that the summation window is applied to the autocorrelation function by the width of the autocorrelation function.
상기 타이밍 메트릭값은 다음의 수학식
(여기서, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, Ra(d-k-N/2-NG+1)는 자기상관 함수, N+NG-1은 자기상관 함수의 폭, N은 총 부반송파의 개수, NG는 순환 전치의 길이임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 6,
The timing metric value is represented by the following equation
Where Ma (d) is the timing metric value, Ra (dkN / 2-N G +1) is the autocorrelation function, N + N G -1 is the width of the autocorrelation function, N is the total number of subcarriers, N G Is the length of the cyclic prefix)
OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
상기 1차 타이밍 추정치는 다음의 수학식
(여기서, 는 1차 타이밍 추정치, Ma(d)는 타이밍 메트릭값임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 7, wherein
The first timing estimate is represented by the following equation
(here, Is the primary timing estimate, Ma (d) is the timing metric)
OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
상기 상호상관 함수는 다음의 수학식
,
(여기서, Rc(d)는 상호상관 함수, r(d+k)는 수신된 신호, S(k)는 프리앰블, *는 켤레 복소수 연산, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 8,
The cross-correlation function is
,
Where Rc (d) is a cross-correlation function, r (d + k) is a received signal, S (k) is a preamble, * is a conjugate complex operation, d is a first timing estimation range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
상기 필터링된 타이밍 메트릭값은 다음의 수학식
,
(여기서, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, Rc(d)는 상호상관 함수, Ma(d)는 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 9,
The filtered timing metric value is represented by the following equation
,
Where Mc (d) is a filtered timing metric value, Rc (d) is a cross-correlation function, Ma (d) is a timing metric value, d is a first timing estimation range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
상기 2차 타이밍 추정치는 다음의 수학식
,
(여기서, 는 2차 타이밍 추정치, Mc(d)는 필터링된 타이밍 메트릭값, d는 제 1타이밍 추정범위, 는 1차 타이밍 추정치, N은 총 부반송파의 개수임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
The method of claim 10,
The second timing estimate is represented by the following equation
,
(here, Is the secondary timing estimate, Mc (d) is the filtered timing metric value, d is the first timing estimate range, Is the primary timing estimate, N is the total number of subcarriers)
OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
상기 최적 타이밍 추정치는 다음의 수학식
, ,
(여기서,는 최적 타이밍 추정치, Rc(d)는 상호상관 함수, d는 제 2타이밍 추정범위, L은 채널의 탭 수, NG는 순환 전치의 길이임)
에 의하여 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 수신기.
12. The method of claim 11,
The optimal timing estimate is
, ,
(here, Is the optimal timing estimate, Rc (d) is the cross-correlation function, d is the second timing estimate range, L is the number of taps in the channel, and N G is the length of the cyclic prefix)
OFDM receiver capable of timing estimation in a multipath fading channel, characterized in that represented by.
송신단에 위치하고 상기 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성하는 샘플 생성부; 및
상기 송신단에 위치하고 상기 프리앰블 신호를 생성하는 프리앰블 생성부;를 더 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 타이밍 추정이 가능한 OFDM 시스템.
13. An OFDM receiver according to any one of the preceding claims,
A sample generation unit positioned at a transmitter and generating a baseband OFDM sample signal having the cyclic prefix inserted therein; And
And a preamble generator positioned at the transmitting end to generate the preamble signal.
상기 수신단의 제 1타이밍 추정부가 상기 기저대역 OFDM 샘플 신호를 포함하는 수신 신호의 자기상관 함수에 기반하여 타이밍 메트릭값을 연산하는 단계(S300);
상기 제 1타이밍 추정부가 상기 연산된 타이밍 메트릭값을 기초로 1차 타이밍 추정치를 연산하는 단계(S400);
상기 수신단의 제 2타이밍 추정부가 상기 1차 타이밍 추정치에 기초한 제 1타이밍 추정범위에서 상기 수신 신호와 상기 프리앰블 신호 사이의 상호상관 함수에 기반한 필터링된 타이밍 메트릭값을 연산하는 단계(S500);
상기 제 2타이밍 추정부가 상기 필터링된 타이밍 메트릭값을 기초로 2차 타이밍 추정치를 연산하는 단계(S600); 및
상기 수신단의 최적 타이밍 추정부가 상기 2차 타이밍 추정치에 기초한 제 2타이밍 추정범위에서 연속되는 타이밍들 간의 상기 상호상관 함수에 기반한 증폭량 비교를 통해 최적 타이밍 추정치를 연산하는 단계(S700);를 포함하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법.
A method for estimating timing of an OFDM receiver in a multipath fading channel using a baseband OFDM sample signal having a cyclic prefix pre-inserted for inter-symbol interference and a preamble signal generated for timing error estimation of a receiver,
Calculating, by the first timing estimator of the receiver, a timing metric value based on an autocorrelation function of the received signal including the baseband OFDM sample signal (S300);
Calculating, by the first timing estimator, a first timing estimate based on the calculated timing metric value (S400);
Calculating, by the second timing estimator, the filtered timing metric value based on a cross-correlation function between the received signal and the preamble signal in a first timing estimation range based on the first timing estimate;
Calculating, by the second timing estimator, a second timing estimate based on the filtered timing metric value (S600); And
Calculating, by the optimum timing estimator of the receiving end, an optimum timing estimate through an amplification comparison based on the cross-correlation function between successive timings in a second timing estimation range based on the second timing estimate (S700); Timing Estimation Method of an OFDM Receiver in a Path Fading Channel.
상기 제 1타이밍 추정부의 타이밍 메트릭값 연산단계(S300)는,
상기 자기상관 함수에 상기 자기상관 함수의 폭만큼 써메이션 윈도우를 적용하는 단계인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법.
The method of claim 14,
The timing metric value calculating step (S300) of the first timing estimator,
And applying a summing window to the autocorrelation function by the width of the autocorrelation function.
상기 제 1타이밍 추정부의 1차 타이밍 추정치 연산단계(S400)는,
상기 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍을 1차 타이밍 추정치로 추정하는 단계인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법.
The method of claim 14,
The first timing estimation value calculating step (S400) of the first timing estimator,
Estimating a timing at which the timing metric is maximized as a primary timing estimate.
상기 제 2타이밍 추정부의 필터링된 타이밍 메트릭값 연산단계(S500)에서,
상기 프리앰블 신호는 랜덤 시퀀스의 반복적인 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법.
The method of claim 14,
In operation S500 of filtering timing metric values of the second timing estimator,
The preamble signal has a repetitive structure of a random sequence, the timing estimation method of the OFDM receiver in a multipath fading channel.
상기 제 2타이밍 추정부의 2차 타이밍 추정치 연산단계(S600)는,
상기 필터링된 타이밍 메트릭값이 최대가 되는 타이밍을 2차 타이밍 추정치로 추정하는 단계인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법.
The method of claim 14,
In operation S600, the second timing estimation unit calculates the second timing estimation unit.
Estimating a timing at which the filtered timing metric is maximized as a second timing estimate.
상기 최적 타이밍 추정부의 최적 타이밍 추정치 연산단계(S700)는,
상기 증폭량이 가장 큰 타이밍을 최적 타이밍으로 추정하는 단계인 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 수신기의 타이밍 추정방법.
The method of claim 14,
The optimum timing estimate calculation step (S700) of the optimum timing estimator,
And estimating the timing with the largest amount of amplification as an optimal timing.
상기 제 1타이밍 추정부의 타이밍 메트릭값 연산단계(S300) 이전에,
송신단의 샘플 생성부가 상기 순환 전치가 삽입된 기저대역 OFDM 샘플 신호를 생성하는 단계(S100); 및
상기 송신단의 프리앰블 생성부가 상기 프리앰블 신호를 생성하는 단계(S200);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중경로 페이딩 채널에서 OFDM 시스템의 타이밍 추정방법.20. A method for estimating timing of an OFDM receiver according to any one of claims 14 to 19,
Before the timing metric value calculating step (S300) of the first timing estimator,
Generating a baseband OFDM sample signal to which the cyclic prefix is inserted (S100); And
And a step (S200) of generating a preamble signal by the preamble generator of the transmitter. The timing estimation method of an OFDM system in a multipath fading channel, characterized in that it further comprises.
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