KR20120059243A - Method and device for estimation frequency offset in the OFDM system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식에서의 주파수 오프셋 추정 방식 및 주파수 오프셋 추정이 가능한 수신기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직교 부호화 분할 다중 방식의 통신 시스템에서 주파수 오프셋이 존재하는 경우 이를 정확하게 추정하여 보상해주기 위한 주파수 오프셋 추정 방법 및 수신기를 제안하기 위한 것이다.The present invention relates to a frequency offset estimation method and a receiver capable of frequency offset estimation in an orthogonal coded frequency division multiplexing method. To propose a frequency offset estimation method and receiver.
직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 'OFDM'이라 칭함)은 주파수의 직교성을 이용하여 시호를 전송하는 통신 방식으로써, DVB(Digital Video Broadcasting)와 무선 랜 등에서 현재 사용중이다. OFDM 방식을 이용하면 고속 이동시에도 부가 데이터 서비스를 안정적으로 수신할 수 있어 차세대 이동 통신 시스템의 핵심 기술로 고려되고 있다.Orthogonal Frequency Division Multiplexing (hereinafter, referred to as 'OFDM') is a communication method for transmitting time signals using orthogonality of frequencies, and is currently used in digital video broadcasting (DVB) and wireless LAN. By using the OFDM scheme, it is possible to stably receive additional data services even at high speeds and is considered as a core technology of the next generation mobile communication system.
OFDM 시스템은 전체 전송 대역에 다수의 부반송파가 존재하게 되고 서로 다른 부반송파들 사이에 직교성이 성립되므로, 주파수 영역에서 신호를 만들어 역이산 푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT)을 통해 시간 영역의 전송 신호를 만든 후 채널로 전송한다.In OFDM system, since there are a large number of subcarriers in the entire transmission band and orthogonality is established between different subcarriers, a signal is generated in the frequency domain and an inverse discrete fourier transform (IDFT) is used to transmit the time domain. After creating a transmission to the channel.
수신기에서는 채널을 통해 수신된 신호에서 보호구간의 신호를 제거한 후 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)하여 다시 주파수 영역으로 변환한 뒤 전송된 데이터 심볼을 복원하게 된다.The receiver removes the signal of the guard interval from the signal received through the channel, performs a Discrete Fourier Transform (DFT), converts the signal back into the frequency domain, and restores the transmitted data symbol.
이때, 적절한 DFT 구간, 즉 보호구간 내에서 채널 지연에 의해 손상되지 않은 부분에서 DFT가 이루어지지 않으면 심볼간 간섭이나 부반송파간 간섭이 발생하며 원하는 수신 신호를 분리해낼 수 없으므로, 적절한 DFT 구간을 찾아내는 심볼 동기화 과정과, 채널 추정을 위한 파일럿의 검출, 데이터의 적절한 검출을 위해 프레임간의 경계를 찾아내는 프레임 동기화 과정 등이 수행된다. 또한, 일단 OFDM 신호에 동기가 맞추어지면서 이 신호가 어느 셀에서 전송된 신호인가를 확인하는 셀 확인 과정도 요구된다.In this case, if the DFT is not performed in the proper DFT section, that is, the portion that is not damaged by the channel delay in the guard section, inter-symbol interference or inter-carrier interference occurs and the desired received signal cannot be separated. A synchronization process, a detection of a pilot for channel estimation, a frame synchronization process of finding a boundary between frames for proper detection of data, and the like are performed. In addition, once the synchronization with the OFDM signal is synchronized, a cell identification process for confirming in which cell the signal is transmitted is also required.
직교 부호화 주파수 분할 다중 방식(Coded OFDM)은 특히 다중 경로가 존재하는 주파수 선택적인 환경에서 보다 높은 전송 속도를 위해 제안된 방식이다. 그러나, 이 방식은 반송 주파수 오프셋에 민감하다는 특징을 갖고 있으며, 주파수 오프셋은 주로 송신기와 수신기의 국부 발진기 간의 반송 주파수가 달라서 발생하게 된다. 이러한 반송 주파수 오프셋은 주파수 분할 다중 방식에서 부반송파간 간섭을 초래할 수 있으며, 이는 시스템의 성능 측면에서 중요한 성능 감소 요인이 될 수 있다.Orthogonal Coded Frequency Division Multiplexing (Coded OFDM) is a proposed scheme for higher transmission rates, especially in frequency selective environments where multiple paths exist. However, this method is characterized by being sensitive to the carrier frequency offset, which is mainly caused by different carrier frequencies between the local oscillator of the transmitter and the receiver. Such carrier frequency offset may cause intercarrier interference in frequency division multiplexing, which may be a significant performance reduction factor in terms of system performance.
주파수 분할 다중 방식 시스템에 있어서, 다양한 ICI 소거법이 종래에 제안되었다. 그러나, 종래 기술에서 제안된 ICI 소거법을 적용할 경우, 주파수 효율의 손실을 가져오게 되는 문제점이 있다. In the frequency division multiplexing system, various ICI cancellation methods have been proposed in the past. However, when applying the ICI cancellation method proposed in the prior art, there is a problem that the loss of frequency efficiency.
또 다른 방법으로 주파수 분할 다중 방식 시스템에서 송신기와 수신기의 주파수 및 시간 차이를 이용하여 오프셋을 추정하는 방식이 제안되어 왔으며, 이에 대한 연구가 계속되고 있다. As another method, a method of estimating an offset using a frequency and time difference between a transmitter and a receiver in a frequency division multiplexing system has been proposed.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 주파수 오프셋 추정의 문제점을 극복하기 위한 것으로, OFDM 방식에서 송신기와 수신기간의 주파수 및 샘플링 시간 차이를 이용하여 오프셋을 추정하는 방식을 제안하고자 한다.The present invention is to overcome the problems of frequency offset estimation of the prior art as described above, and proposes a scheme for estimating the offset using the frequency and sampling time difference between the transmitter and the receiver in the OFDM scheme.
구체적으로, 본 발명은 송신기와 수신기간의 주파수 차이에 의해 발생하는 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset)과 송신기와 수신기간의 샘플링하는 클럭 시간 차이에 의해 발행하는 샘플링 주파수 오프셋(sampling frequency offset)을 결합하여 추정하는 방식을 제안하고자 한다.Specifically, the present invention combines a carrier frequency offset generated by a frequency difference between a transmitter and a receiver and a sampling frequency offset issued by a clock time difference sampling between the transmitter and the receiver. We propose a method of estimating by
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태 일 실시예에 따른 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식의 통신 시스템에서의 주파수 오프셋 추정 방법은, 송신기로부터 수신한 수신 신호의 반송파 인덱스, 상기 수신신호에 대해 적용되는 FFT(Fast Fourier Transform) 변환 길이 및 cyclic prefix 길이를 기반으로 주파수 오프셋 추정에 사용되는 특정 파라미터를 계산하는 단계; 상기 수신 신호 및 상기 특정 파라미터를 이용하여 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset)을 추정하는 단계; 및 상기 특정 파라미터 및 추정된 상기 반송파 주파수 오프셋을 이용하여 샘플링 주파수 오프셋(sampling frequency offset)을 추정하는 단계를 포함한다.Frequency offset estimation method in an orthogonal coded frequency division multiplexing communication system according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is applied to a carrier index of a received signal received from a transmitter and the received signal. Calculating a specific parameter used for frequency offset estimation based on the fast fourier transform (FFT) transform length and the cyclic prefix length; Estimating a carrier frequency offset using the received signal and the specific parameter; And estimating a sampling frequency offset using the specific parameter and the estimated carrier frequency offset.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 특정 파라미터는 하기 수학식 1과 같이 정의되는 제1 파라미터(a1) 및, 제2 파라미터(b1)를 포함할 수 있다.The specific parameter according to an embodiment of the present invention may include a first parameter a 1 and a second parameter b 1 defined as in Equation 1 below.
<수학식 1>&Quot; (1) "
상기 수학식 1에서, R0(k) 및 R1(k)는 상기 수신신호에 포함되는 제1 수신신호 및 제2 수신신호를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 cyclic prefix 길이를 나타내고, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소인 상기 수신신호의 서브 반송파 인덱스를 나타낸다.In Equation 1, R 0 (k) and R 1 (k) represent a first received signal and a second received signal included in the received signal, N represents an FFT length, and N g represents a cyclic prefix length. K denotes the subcarrier index of the received signal which is an element of the M set defined by M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, ..., K / 2-1}. .
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반송파 주파수 오프셋 추정 단계는, 상기 수신 신호 및 상기 특정 파라미터를 토대로 정의될 수 있다.The carrier frequency offset estimation step according to an embodiment of the present invention may be defined based on the received signal and the specific parameter.
<수학식 2><Equation 2>
상기 수학식 2에서, 는 추정된 반송파 주파수 오프셋을 나타내고, R0(k) 및 R1(k)는 상기 수신신호에 포함되는 제1 수신 신호 및 제2 수신신호를 나타내고, a1 및 b1은 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 cyclic prefix 길이를 나타내고, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소인 상기 수신신호의 서브 반송파 인덱스를 나타낸다.In Equation 2, Represents an estimated carrier frequency offset, R 0 (k) and R 1 (k) represent a first received signal and a second received signal included in the received signal, and a 1 and b 1 are included in the specific parameter. Represents a first parameter and a second parameter, N represents an FFT length, N g represents a cyclic prefix length, and k represents M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, .. , Subcarrier index of the received signal which is an element of the M set defined by K / 2-1}.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 샘플링 주파수 오프셋 추정 단계는, 상기 추정된 반송파 주파수 오프셋 및 상기 특정 파라미터를 토대로 정의되는 하기 수학식 3을 이용할 수 있다.The sampling frequency offset estimating step according to an embodiment of the present invention may use Equation 3 defined based on the estimated carrier frequency offset and the specific parameter.
<수학식 3>&Quot; (3) "
상기 수학식 3에서, 은 추정된 샘플링 주파수 오프셋을 나타내고, 는 추정된 반송파 주파수 오프셋을 나타내고, a1 및 b1은 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 나타낸다.In Equation 3, Represents the estimated sampling frequency offset, Denotes the estimated carrier frequency offset, and a 1 and b 1 denote the first parameter and the second parameter included in the specific parameter.
바람직하게는, 상기 제1 수신 신호(R0) 및 상기 제2 수신 신호(R1)는 하기 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.Preferably, the first received signal R 0 and the second received signal R 1 may be defined as in Equation 4 below.
<수학식 4>&Quot; (4) "
상기 수학식 4에서, 으로 , 을 이용하고, Xm은 상기 통신 시스템의 송신기로부터 전송된 노운 심볼을 나타내고, Vm은 노이즈 신호를 나타낸다.In Equation 4, to , X m denotes a known symbol transmitted from a transmitter of the communication system, and V m denotes a noise signal.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양태 일 실시예에 따른 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식의 통신 시스템에서의 주파수 오프셋 추정이 가능한 수신기는, 송신기로부터 전송되는 무선 신호를 수신하기 위한 수신 모듈 및 상기 송신기로부터 전송되는 신호와 상기 수신 모듈을 통해 수신한 신호간의 주파수 오프셋(frequency offset)을 추정하기 위한 주파수 오프셋 추정 모듈을 포함하되, 상기 주파수 오프셋 추정 모듈은, 수신한 상기 수신 신호의 반송파 인덱스, 상기 수신신호에 대해 적용되는 FFT(Fast Fourier Transform) 변환 길이 및 cyclic prefix 길이를 기반으로 주파수 오프셋 추정에 사용되는 특정 파라미터를 계산하고, 계산된 상기 특정 파라미터를 이용하여 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset) 및 샘플링 주파수 오프셋(sampling frequency offset)을 추정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a receiver capable of frequency offset estimation in an orthogonal coded frequency division multiplexing communication system includes a receiving module for receiving a radio signal transmitted from a transmitter and the And a frequency offset estimating module for estimating a frequency offset between a signal transmitted from a transmitter and a signal received through the receiving module, wherein the frequency offset estimating module comprises: a carrier index of the received signal; Calculate a specific parameter used for frequency offset estimation based on a fast fourier transform (FFT) transform length and a cyclic prefix length applied to the received signal, and use the calculated specific parameter to calculate a carrier frequency offset and Sampling frequency offset Can be estimated.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 주파수 오프셋 추정 모듈은 기 설정된 하기 수학식 5를 이용하여 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터(a1) 및, 제2 파라미터(b1)를 계산할 수 있다.The frequency offset estimation module according to an embodiment of the present invention may calculate the first parameter a 1 and the second parameter b 1 included in the specific parameter by using Equation 5 below.
<수학식 5><Equation 5>
상기 수학식 5에서, R0(k) 및 R1(k)는 상기 수신신호에 포함되는 제1 수신신호 및 제2 수신신호를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 cyclic prefix 길이를 나타내고, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소인 상기 수신신호의 서브 반송파 인덱스를 나타낸다.In Equation 5, R 0 (k) and R 1 (k) represent a first received signal and a second received signal included in the received signal, N represents an FFT length, and N g represents a cyclic prefix length. K denotes the subcarrier index of the received signal which is an element of the M set defined by M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, ..., K / 2-1}. .
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 주파수 오프셋 추정 모듈은 기 설정된 하기 수학식 6을 이용하여 상기 추정된 상기 반송파 주파수 오프셋을 도출할 수 있다.The frequency offset estimation module according to an embodiment of the present invention may derive the estimated carrier frequency offset by using Equation 6 below.
<수학식 6><Equation 6>
상기 수학식 6에서, 는 추정된 반송파 주파수 오프셋을 나타내고, R0(k) 및 R1(k)는 상기 수신신호에 포함되는 제1 수신 신호 및 제2 수신신호를 나타내고, a1 및 b1은 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 cyclic prefix 길이를 나타내고, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소인 상기 수신신호의 서브 반송파 인덱스를 나타낸다.In Equation 6, Represents an estimated carrier frequency offset, R 0 (k) and R 1 (k) represent a first received signal and a second received signal included in the received signal, and a 1 and b 1 are included in the specific parameter. Represents a first parameter and a second parameter, N represents an FFT length, N g represents a cyclic prefix length, and k represents M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, .. , Subcarrier index of the received signal which is an element of the M set defined by K / 2-1}.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 주파수 오프셋 추정 모듈은 상기 특정 파라미터 및 추정된 상기 반송파 주파수 오프셋을 이용하여 상기 샘플링 주파수 오프셋을 추정하되,기 설정된 하기 수학식 7을 이용하여 상기 추정된 샘플링 주파수 오프셋을 도출할 수 있다.The frequency offset estimation module according to an embodiment of the present invention estimates the sampling frequency offset by using the specific parameter and the estimated carrier frequency offset, but the estimated sampling frequency offset by using Equation 7 below. Can be derived.
<수학식 7><Equation 7>
상기 수학식 7에서, 은 추정된 샘플링 주파수 오프셋을 나타내고, 는 추정된 반송파 주파수 오프셋을 나타내고, a1 및 b1은 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 나타낸다.In Equation 7, Represents the estimated sampling frequency offset, Denotes the estimated carrier frequency offset, and a 1 and b 1 denote the first parameter and the second parameter included in the specific parameter.
상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.The above embodiments are only some of the preferred embodiments of the present invention, and various embodiments reflecting the technical features of the present invention are based on the detailed description of the present invention described below by those skilled in the art. Can be derived and understood.
본 발명에 따르면, OFDM 방식에서 송신기와 수신기간의 주파수 및 샘플링 시간 차이를 이용하여 주파수 오프셋 추정 방식의 정확성 및 신뢰성을 높일 수 있다.According to the present invention, the accuracy and reliability of the frequency offset estimation method can be improved by using the frequency and sampling time difference between the transmitter and the receiver in the OFDM method.
또한, 본 발명에 따르면 간소화된 near ML 추정 함수를 이용하여 주파수 오프셋 추정을 효율적으로 수행할 수 있다. In addition, according to the present invention, frequency offset estimation can be efficiently performed using a simplified near ML estimation function.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 프리엠블 구조의 일 예를 나타내는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정을 위한 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식의 송수신기의 일 예를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정을 수행하기 위해 near ML 추정 방식을 이용하는 일 예를 나타내는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, included as part of the detailed description in order to provide a thorough understanding of the present invention, provide examples of the present invention and together with the description, describe the technical idea of the present invention.
1 shows an example of a preamble structure related to the present invention.
2 is a block diagram illustrating an example of a transceiver of an orthogonal coding frequency division multiplexing scheme for frequency offset estimation according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of using a near ML estimation method to perform frequency offset estimation according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are only used to distinguish one component from another component. Used.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description, together with the accompanying drawings, is intended to illustrate exemplary embodiments of the invention and is not intended to represent the only embodiments in which the invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art appreciates that the present invention may be practiced without these specific details.
ODFM 시스템은 동기화 오류(synchronization error)가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 특히, 송신기와 수신기의 주파수 차이에 의해서 발생하는 반송파 주파수 오프셋(Carrier Frequency Offset: CFO)과 송신기와 수신기의 샘플링하는 클럭 시간 차이에 의해 발생하는 샘플링 주파수 오프셋(Sampling Frequency Offset: SFO)은 간섭을 발생시키고 OFDM 시스템 성능을 저하시킬 수 있다.The ODFM system has a problem that synchronization errors may occur. In particular, a Carrier Frequency Offset (CFO) caused by the frequency difference between the transmitter and the receiver and a Sampling Frequency Offset (SFO) caused by the clock time difference between the transmitter and the receiver generate interference. And degrade the OFDM system performance.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 CFO 및 SFO를 결합하여 추정하는 방법을 제안하고자 한다. In order to solve this problem, the present invention proposes a method of combining and estimating the CFO and SFO.
먼저, 주파수 오프셋 추정을 위해 이용되는 프리엠블에 대하여 간략하게 설명한다. OFDM 시스템에서 프리엠블은 데이터가 전송되기 전 미리 약속된 트레이닝 심볼(training symbol)로 구성되어 시간 동기(timing synchronization), 캐리어 주파수 오프셋 추정, 샘플링 주파수 오프셋 추정 및 채널 추정 등에 이용된다.First, the preamble used for frequency offset estimation will be briefly described. In an OFDM system, a preamble consists of a training symbol previously promised before data is transmitted, and is used for timing synchronization, carrier frequency offset estimation, sampling frequency offset estimation, and channel estimation.
도 1은 본 발명과 관련된 프리엠블 구조의 일 예를 나타내는 것이다.1 shows an example of a preamble structure related to the present invention.
도 1을 참조하면, 프리엠블은 제1 트레이닝 심볼과 제2 트레이닝 심볼로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 1, the preamble may be divided into a first training symbol and a second training symbol.
제1 트레이닝 심볼은 OFDM 심볼 2개로 구성하는 반면 제2 트레이닝 심볼은 하나의 OFDM 심볼로 구성한다. 제2 트레이닝 심볼은 짝수번째 서브반송파를 통해 데이터를 전송하는 홀수번째 서브 반송파를 통해서는 0을 전송하는 방식으로 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The first training symbol consists of two OFDM symbols while the second training symbol consists of one OFDM symbol. The second training symbol may be represented by Equation 1 by transmitting 0 through an odd subcarrier for transmitting data through an even subcarrier.
상기 수학식 1에서, X[k]는 제2 트레이닝 심볼상에서 m번째 OFDM 심볼에 k번째 서브반송파에 전송되는 트레이닝 시퀀스를 나타내고, dk는 k번째 서브반송파를 위한 파일럿을 나타낸다. 즉, 제2 트레이닝 심볼은 짝수번째 서브반송파에서는 파일럿을 전송하고 홀수번째 서브반송파에서는 0을 전송한다. In Equation 1, X [k] represents the training sequence that is sent to the k-th sub-carrier in the m-th OFDM symbol on a second training symbol, d k represents the k th sub-carrier for the pilot. That is, the second training symbol transmits pilot on the even subcarrier and 0 on the odd subcarrier.
본 발명에서는 제1 트레이닝 심볼 및 제2 트레이닝 심볼에 대하여 CFO 및 SFO를 결합하여 추정하는 주파수 오프셋 추정 방식을 제안하며, 설명의 간명함을 위하여 이하 본 발명의 실시예에서는 제2 트레이닝 심볼에 대한 주파수 오프셋 추정 방식에 대하여 설명한다.The present invention proposes a frequency offset estimation method for combining and estimating the CFO and the SFO for the first training symbol and the second training symbol, and for simplicity of explanation, in the following embodiment of the present invention, the frequency offset for the second training symbol is provided. The estimation method will be described.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정을 위한 직교 부호화 주파수 분할 다중 방식의 송수신기의 일 예를 나타내는 블럭도이다.2 is a block diagram illustrating an example of a transceiver of an orthogonal coding frequency division multiplexing scheme for frequency offset estimation according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 송신기(200) 블럭은 2개의 노운 심볼(known symbol)을 직렬 신호에서 병렬 신호로 변환하기 위한 S/P(Serial to Parallel)변환기(201), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 변환기(202), P/S(Parallel to Serial) 변환기(203), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 D/A(Digital to Analog)컨버터(204) RF 국부발진기(205) 및 신호를 전송하기 위한 송신모듈(206)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the
또한, 수신기(300) 블럭은 송신기(200)로부터 전송된 신호를 수신하기 위한 수신 모듈(301), 수신된 신호에 주파수 합성을 수행하기 위한 RF 국부 발진기(302), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D(Analog to Digital)(303), S/P(Serial to Parallel)변환기(304), FFT(Fast Fourier Transform) 변환기(305), P/S(Parallel to Serial) 변환기(306) 및 수신 신호에 대한 주파수 오프셋을 추정을 수행하기 위한 주파수 오프셋 추정 모듈(307)을 포함한다.In addition, the
도 2를 참조하면, 송신기(200)에서는 2개의 노운 심볼(known symbol)을 송신기에 포함된 각 변환기를 거쳐 수신기(300)로 전송한다. 노운 심볼 Xm(k)는 QPSK와 같은 complex constellatio으로부터 독립적으로 얻은 값이며, S/P 변환기(201)를 거쳐 직렬 신호에서 수학식 2에서 정의되는 병렬 형태의 전송 벡터로 구성된다.Referring to FIG. 2, the
상기 수학식 2의 전송 벡터 는 이후 IFFT 변환기(202)를 거쳐서 시간 도메인 전송 벡터로 구성되고, 다시 P/S 변환기(203)를 거쳐서 직렬 신호로 변환된다. Transmission Vector of Equation 2 Is then composed of a time domain transmission vector via an
P/S 변환기(203)를 거친 전송 벡터는 D/A 컨버터(204)에서 송신기의 샘플링 주기(T)에 따라 시간마다 디지털 신호로 샘플링된다. 샘플링된 전송 벡터는 D/A 컨버터(204)에서 아날로그 신호로 변환되고, 변환된 아날로그 신호를 수학식 3과 같다.The transmission vector passing through the P /
상기 수학식 3에서, m은 OFDM 심볼 인덱스를 나타내고, k는 OFDM 서브반송파 인덱스를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 주기적 전치 부호(cyclic prefix ) 길이를 나타내고, u(t)는 유닛 스텝 함수를 나타낸다. 또한, OFDM 서브반송파 인덱스(k)는 {-K/2, ..., K/2-1}로 정의된다. In Equation 3, m denotes an OFDM symbol index, k denotes an OFDM subcarrier index, N denotes an FFT length, N g denotes a cyclic prefix length, and u (t) denotes a unit. Represents a step function. Also, the OFDM subcarrier index k is defined as {-K / 2, ..., K / 2-1}.
상기 수학식 3에서 아날로그 신호로 변환된 노운 심볼 는 RF 국부 발진기(205)로부터 공급되는 주파수 합성을 위한 LO 주파수와 합성된다. 합성된 노운 심볼 는 수학식 4와 같이 송신기의 반송파 주파수(fc)를 이용한 업 컨버전(up-conversion) 형태로 구성된다.Known symbol converted to an analog signal in Equation 3 Is synthesized with the LO frequency for frequency synthesis supplied from the RF
상기 수학식 4에서, 은 의 in-phase 성분을 나타내고, 는 의 구적법(quadrature) 성분을 나타낸다.In Equation 4, silver Represents the in-phase component of, Is The quadrature component of.
이와 같이, 업 컨버전된 노운 신호 x(t)는 송신 모듈(206)을 통해 다중 경로 채널을 이용하여 수신기(300)로 전송된다. As such, the up-converted knockdown signal x (t) is transmitted to the
수신기(300)의 수신 모듈(301)을 통해 수신된 신호는 상기 수학식 4와 같이 다중 경로 채널을 통해 변형된 형태의 송신 신호에 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 잡음(백색 잡음)이 더해진 형태로 수학식 5와 같은 형태로 수신될 수 있다.The signal received through the receiving
상기 수학식 5에서 은 다중 경로 채널로 정의되고, αl 은 real값의 attenuation factor를 나타내고, τl은 딜레이 성분을 나타내고, w(t)는 수신신호에 포함되는 노이즈를 나타낸다.In Equation 5 Is defined as a multipath channel, α l represents an attenuation factor of a real value, τ l represents a delay component, and w (t) represents noise included in a received signal.
수신기에서는 이와 같은 수신 신호에 대해 수신기의 반송파 주파수(fc')를 이용하여 다운-컨버전(down-conversion)을 수행하여 하기 수학식 6과 같이 변환할 수 있다. The receiver may perform down-conversion on the received signal using the carrier frequency f c ′ of the receiver and convert the received signal as shown in Equation 6 below.
상기 수학식 6에서, 은 수신신호에 포함된 노이즈에 RF 국부발진기(302)로부터 인가된 LO 주파수 성분()이 합성된 형태를 나타낸다.In Equation 6, Is the LO frequency component applied from the RF
상기 수학식 6의 다운-컨버전된 수신 신호는 A/D 컨버터(303)에서 수신기의 샘플링 주기(T')인 시간마다 discrete한 디지털 신호로 변환된다. 하기 수학식 7은 시간 도메인에서의 샘플링된 수신 신호를 나타내는 것이다.The down-converted received signal of Equation 6 is the sampling period T 'of the receiver in the A /
상기 수학식 7에서, 으로 정의되고, 으로 정의된다.In Equation 7, Defined as Is defined.
상기 수학식 7의 샘플링된 수신 신호는 S/P 변환기(304)에서 직렬 신호에서 병렬 신호 형태로 변환되며, 와 같은 벡터 형태고 구성된다. 이를 FFT 변환기(305)에서 FFR 변환을 수행하면 하기 수학식 8과 같은 주파수 도메인에서의 수신 벡터 신호로 나타낼 수 있다.The sampled received signal of Equation 7 is converted from a serial signal to a parallel signal form in the S /
이와 같은 수신 벡터 신호는 P/S 변환기(306)를 거쳐 하기 수학식 9와 같은 주파수 도메인 상의 직렬 형태의 수신 신호로 변환된다.The received vector signal is converted into a serial received signal in the frequency domain as shown in Equation 9 through the P /
상기 수학식 9에서, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소로 정의되고, 는 의 주파수 응답을 나타낸다. In Equation 9, k is defined as an element of the M set defined by M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, ..., K / 2-1}, Is Represents the frequency response.
그리고, 반송파간 간섭(intercarrier interference: ICI) 노이즈는 수학식 10과 같이 정의될 수 있다.In addition, intercarrier interference (ICI) noise may be defined as in Equation 10.
상기 수학식 9 및 수학식 10에서 는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 함수를 이용하여 정의되며, 구체적으로는 반송파 주파수 오프셋(CFO)과 샘플링 주파수 오프셋(SFO)의 함수를 이용한다. In Equations 9 and 10 Is defined using a frequency offset estimation function according to an embodiment of the present invention, and specifically, a function of a carrier frequency offset (CFO) and a sampling frequency offset (SFO) is used.
하기 수학식 11은 본 발명에서 수신기(300)의 주파수 오프셋 추정 모듈(306)에서 추정하는 CFO(ε) 및 SFO(η)를 정의하는 수학식이다. 본 발명의 실시예에서는 CFO(ε) 및 SFO(η)에 대한 Joint Maximum-Likelihood function(이하, '조인트 ML 함수'라 칭함)을 위해 송신기(200) 및 수신기(300)의 반송파 주파수 및 샘플링 주기를 이용하여 CFO(ε) 및 SFO(η)를 정의한다.Equation 11 below defines the CFO (ε) and SFO (η) estimated by the frequency offset
상기 수학식 11에서 △f는 로 송신기(200)의 반송파 주파수(fc)와 수신기(300)의 반송파 주파수(fc')의 차로 정의된다. 또한, 상기 수학식 10에서 T는 송신기(200)의 샘플링 주기를 나타내고, T'는 수신기(300)의 샘플링 주기를 나타낸다.Δf in Equation 11 This is defined as the difference between the carrier frequency f c of the
상기 수학식 11에서 정의되는 CFO(ε) 및 SFO(η)를 이용하는 함수 는 하기 수학식 12와 같이 정의된다.Function using CFO (ε) and SFO (η) defined in Equation 11 above Is defined as in Equation 12 below.
다시 상기 수학식 8에서 나타나는 주파수 영역에서의 수신신호를 벡터형태로 표현하면, 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.If the received signal in the frequency domain represented by Equation 8 is expressed in a vector form, it can be expressed as Equation 13 below.
상기 수학식 13에서 노이즈와 관련된 벡터는 송신기(200)로부터 신호를 수신하는 과정에서 수신한 노이즈() 벡터 및 ICI 벡터()의 합인 으로 나타낼 수 있다. 여기서, 은 영점 평균 및 코베리언스 행렬(covariance matrix)의 가우시안 분산 벡터인 로 추정할 수 있다.In Equation 13, a vector related to noise is noise received in a process of receiving a signal from the transmitter 200. ) And ICI vectors ( Sum of) It can be represented as here, Is the Gaussian variance vector of the zero mean and covariance matrix It can be estimated as
이후, 수신기(300)의 주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 상기 수학식 13과 같이 구해진 두 개의 OFDM 노운 심볼을 이용한 주파수 오프셋 추정을 위한 조인트 ML 함수를 이용할 수 있다. 하기 수학식 14는 CFO(ε) 및 SFO(η)를 이용하여 추정되는 CFO() 및 SFO()을 도출하기 위한 함수이다.Thereafter, the frequency offset
상기 수학식 14에서 은 수신신호 벡터이다. 송신기(200)로부터 동일한 2개의 노운 심볼()이 전송된다고 가정하면 수신신호 벡터()는 하기 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다. In Equation 14 Is the received signal vector. The same two known symbols from the transmitter 200 ( ) Is transmitted, the received signal vector ( ) May be expressed as in Equation 15 below.
상기 수학식 15에서 및 N은 수학식 16과 같이 정의될 수 있다.In Equation 15 And N may be defined as in Equation 16.
상기 수학식 14에서 CFO(ε)및 SFO(η)은 제1 수신신호 벡터(Ro )에 대한 정보를 주지 않으므로, 으로 가정할 수 있다. 이에 따라, 상기 수학식 14는 하기 수학식 17과 같이 간단하게 유도할 수 있다.In Equation 14 CFO (ε) and SFO (η) does not give information on the first received signal vector (R o), Can be assumed. Accordingly, Equation 14 may be simply derived as in Equation 17 below.
상기 수학식 17에서 추정되는 CFO(ε) 및 SFO(η)는 likelihood function 에 대한 최대값으로 나타낼 수 있다. likelihood function 의 평균은 으로, 코베리언스는 인 가우시안 벡터로 가정하면 likelihood function 는 수학식 18과 같이 도출할 수 있다.CFO (ε) and SFO (η) estimated in Equation 17 are likelihood functions It can be expressed as the maximum value for. likelihood function The average of By, Coberians Assuming a Gaussian vector that is likelihood function Can be derived as in Equation 18.
상기 수학식 18에서 으로 정의되므로, 이를 이용하여 상기 수학식 17을 벡터의 정의를 이용하여 계산하면, 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 모듈(307)에서 주파수 오프셋 추정을 위해 이용하는 조인트 ML 함수의 최종 형태는 하기 수학식 19와 같이 정의할 수 있다.In Equation 18 Since the equation 17 is calculated using the definition of the vector, the final form of the joint ML function used for the frequency offset estimation in the frequency offset
주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 추정 방식의 일 예로, 상기 수학식 19에 정의된 조인트 ML 함수에서 CFO(ε) 및 SFO(η)의 2차원 서치(Two-dimensional search) 과정에 따라 추정된 CFO() 및 추정된 SFO()를 도출할 수 있다. 2차원 서치 과정은 일정 범위 내 있는 CFO와 SFO 값들을 상기 수학식 19에 대입하여 계산한 값의 최소값을 구하는 방식이다.The frequency offset
또는, 일정 범위 내 속한 CFO와 SFO를 모두 대입하여 그중 최소값을 나타내는 CFO 및 SFO를 추정된 값으로 보는 방식과 달리, 본 발명의 일 실시예에 따라 간소화된 near ML 추정 방식을 이용할 수 있다.Alternatively, unlike the method of substituting all CFOs and SFOs within a predetermined range and viewing the estimated CFOs and SFOs as the estimated values, a simplified near ML estimation method may be used according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 near ML 추정 방식은 상술한 주파수 오프셋 추정 함수에서 CFO(ε) 및 SFO(η)와 관련없는 상수 부분을 소거하여 간소화된 near ML 추정 함수를 이용하는 것이다.The near ML estimation method according to an embodiment of the present invention uses a simplified near ML estimation function by canceling constant portions not related to CFO (ε) and SFO (η) in the frequency offset estimation function described above.
상기 수학식 20은 본 발명의 일 실시에에 따른 near ML 추정 함수로서, 상기 수학식 19에서 CFO(ε) 및 SFO(η)와 직접적으로 관련없는 상수 부분을 소거한 것이다.Equation 20 is a near ML estimation function according to an embodiment of the present invention, in which Equation 19 eliminates constant portions not directly related to CFO (ε) and SFO (η).
여기서, CFO(ε) 및 SFO(η)가 충분히 작은 경우 상기 수학식 20에서 를 하기 수학식 21과 같이 Taylor series expansion의 2차항 수식으로 근사화할 수 있다.Herein, when CFO (ε) and SFO (η) are sufficiently small, It can be approximated by the quadratic formula of Taylor series expansion as in Equation 21 below.
상기 수학식 21에서, CFO(ε) 및 SFO(η)가 충분히 작은 경우 으로 근사화할 수 있고, 이에 따라 상기 수학식 21은 하기 수학식 22와 같이 간소화될 수 있다.In Equation 21, when CFO (ε) and SFO (η) are sufficiently small It can be approximated to, and accordingly, Equation 21 can be simplified as shown in Equation 22 below.
상기 수학식 22를 상기 수학식 20의 함수에 대입하면, 함수는 하기 수학식 23과 같이 나타낼 수 있다.Equation 22 to Equation 20 If you assign it to a function, The function can be expressed as in Equation 23 below.
상기 수학식 20의 주파수 오프셋 추정 함수 에 따라 함수를 최대화하기 위해, SFO(η)에 대한 2차 함수인 함수가 를 만족하는 때의 SFO(η)를 구할 수 있다. 이에 따라 추정된 SFO()는 하기 수학식 24와 같이 CFO(ε)에 대한 함수로 나타낼 수 있다.Frequency offset estimation function of Equation 20 Depending on the To maximize the function, the quadratic function for SFO (η) Function The SFO (η) at the time of satisfying can be obtained. The estimated SFO ( ) Can be expressed as a function of CFO (ε) as shown in Equation 24 below.
상기 수학식 24와 같이 CFO(ε)에 대한 함수로 나타낼 수 있는 추정된 SFO()를 구성하는 계수 a1 및 상수 b1은 하기 수학식 25와 같이 정의될 수 있다.The estimated SFO, which can be expressed as a function of CFO (ε), The coefficient a 1 and the constant b 1 constituting) may be defined as in Equation 25 below.
상기 수학식 25와 같이, 계수 a1 및 상수 b1은 상술한 수신신호 벡터, OFDM 서브 반송파 인덱스(k), FFT 길이를 나타내는 N 및 cyclic prefix 길이를 나타내는 Ng에 관한 함수로 나타낼 수 있다. 인덱스(k)는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소이다.As shown in Equation 25, the coefficient a 1 and the constant b 1 may be expressed as a function of the reception signal vector, the OFDM subcarrier index k, N representing the FFT length, and N g representing the cyclic prefix length. The index k is an element of the M set defined by M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, ..., K / 2-1}.
즉, 주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 기 설정된 상기 수학식 20과 같은 near ML 추정 함수를 통해 주파수 오프셋 값을 도출하기 위하여, 임의의 CFO(ε) 값을 이용하여 상기 수학식 24와 같이 추정된 SFO()를 도출할 수 있다. 이 과정에서, 주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 송신기(200)로부터 수신한 수신신호(R0, R1)를 이용하여 상기 수학식 25와 같이 정의되는 상기 수학식 24의 계수 a1 및 상수 b1을 구할 수 있다. That is, the frequency offset
이에 따라, 추정된 SFO()에 관한 함수인 상기 수학식 23에 대입하여 CFO(ε)에 대한 함수로 정리하면, 함수는 하기 수학식 26과 같이 함수로 변환된다.Accordingly, the estimated SFO ( Substituting into Equation 23, which is a function of The function is as shown in Equation 26 Converted to a function.
상기 수학식 20의 주파수 오프셋 추정 함수에 따라 상기 수학식 26과 같이 정리된 CFO(ε)에 대한 2차 함수인 함수를 최대화하기 위해, 를 만족하는 CFO(ε)를 구할 수 있다. A quadratic function for the CFO (ε) summed up as in Equation 26 according to the frequency offset estimation function in Equation 20 To maximize the function, The CFO (ε) satisfying can be obtained.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 near ML 추정에 의한 추정된 CFO()는 하기 수학식 27을 통해 도출할 수 있다.Accordingly, the estimated CFO by near ML estimation according to an embodiment of the present invention ) Can be derived from Equation 27 below.
즉, 주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 기 설정된 near ML 추정 함수에 따라 수신신호(R0, R1)으로부터 상기 수학식 27과 같이 정의되는 추정된 CFO()값을 도출될할 수 있다. 그리고, 상기 수학식 27을 통해 도출된 추정된 CFO() 값을 으로 가정하여 상기 수학식 24에 대입하면, 하기 수학식 28과 같이 추정된 CFO()에 대한 함수로 정리되는 추정된 SFO()를 구할 수 있다. That is, the frequency offset
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 near ML 추정 함수인 상기 수학식 20으로부터 도출되는 상기 수학식 28과 같이 간소화된 추정 함수를 이용하여 추정된 CFO() 및 추정된 SFO()를 구할 수 있다.Accordingly, the frequency offset
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정을 수행하기 위해 near ML 추정 방식을 이용하는 일 예를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an example of using a near ML estimation method to perform frequency offset estimation according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 수신기(300)의 주파수 오프셋 추정 모듈(307)에서 송신기(200)로부터 수신한 수신 신호를 이용하여 주파수 오프셋을 추정하는 과정을 설명하기 위한 것이다.In detail, the frequency offset
도 3을 참조하면, 수신기(300)는 송신기(200)로부터 2개의 OFDM 신호를 수신한다(S301).Referring to FIG. 3, the
수신기의 주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 기 설정된 near ML 추정 함수인 상기 수학식 20에 따라 추정된 CFO() 및 추정된 SFO()를 도출하기 위해, 수신 신호 벡터(R0. R1)를 이용하여 상기 수학식 25와 같이 정의되는 계수 a1과 상수 b1을 계산한다(S302).The frequency offset
그리고, 주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 수신 신호 벡터(R0. R1)와 전 단계에서 계산한 계수 a1및 상수 b1을 이용하여 추정된 CFO()를 계산한다(S303). 추정된 CFO()를 계산하기 위한 함수로는 상기 수학식 27을 이용한다.In addition, the frequency offset
추정된 CFO()가 도출되면, 주파수 오프셋 추정 모듈(307)은 단계 S302에서 구한 계수 a1과 상수 b1 을 이용하여 상기 수학식 28과 같이 정의되는 추정된 SFO()를 계산한다(S304).Estimated CFO ( Is derived, the frequency offset
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to explain, and the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (10)
송신기로부터 수신한 수신 신호의 반송파 인덱스, 상기 수신신호에 대해 적용되는 FFT(Fast Fourier Transform) 변환 길이 및 cyclic prefix 길이를 기반으로 주파수 오프셋 추정에 사용되는 특정 파라미터를 계산하는 단계;
상기 수신 신호 및 상기 특정 파라미터를 이용하여 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset)을 추정하는 단계; 및
상기 특정 파라미터 및 추정된 상기 반송파 주파수 오프셋을 이용하여 샘플링 주파수 오프셋(sampling frequency offset)을 추정하는 단계를 포함하는, 주파수 오프셋 추정 방법.A frequency offset estimation method in a orthogonal coding frequency division multiplex communication system,
Calculating a specific parameter used for frequency offset estimation based on a carrier index of a received signal received from a transmitter, a fast fourier transform (FFT) transform length and a cyclic prefix length applied to the received signal;
Estimating a carrier frequency offset using the received signal and the specific parameter; And
Estimating a sampling frequency offset using the specific parameter and the estimated carrier frequency offset.
상기 특정 파라미터는 하기 수학식 1과 같이 정의되는 제1 파라미터(a1) 및, 제2 파라미터(b1)를 포함하는, 주파수 오프셋 추정 방법.
<수학식 1>
상기 수학식 1에서, R0(k) 및 R1(k)는 상기 수신신호에 포함되는 제1 수신신호 및 제2 수신신호를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 cyclic prefix 길이를 나타내고, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소인 상기 수신신호의 서브 반송파 인덱스를 나타낸다.The method of claim 1,
The specific parameter includes a first parameter (a 1 ) and a second parameter (b 1 ) defined as in Equation 1 below.
<Equation 1>
In Equation 1, R 0 (k) and R 1 (k) represent a first received signal and a second received signal included in the received signal, N represents an FFT length, and N g represents a cyclic prefix length. K denotes the subcarrier index of the received signal which is an element of the M set defined by M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, ..., K / 2-1}. .
상기 반송파 주파수 오프셋 추정 단계는,
상기 수신 신호 및 상기 특정 파라미터를 토대로 정의되는 하기 수학식 2를 이용하는, 주파수 오프셋 추정 방법.
<수학식 2>
상기 수학식 2에서, 는 추정된 반송파 주파수 오프셋을 나타내고, R0(k) 및 R1(k)는 상기 수신신호에 포함되는 제1 수신 신호 및 제2 수신신호를 나타내고, a1 및 b1은 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 cyclic prefix 길이를 나타내고, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소인 상기 수신신호의 서브 반송파 인덱스를 나타낸다.The method of claim 1,
The carrier frequency offset estimating step,
Using Equation 2 defined based on the received signal and the specific parameter.
&Quot; (2) "
In Equation 2, Represents an estimated carrier frequency offset, R 0 (k) and R 1 (k) represent a first received signal and a second received signal included in the received signal, and a 1 and b 1 are included in the specific parameter. Represents a first parameter and a second parameter, N represents an FFT length, N g represents a cyclic prefix length, and k represents M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, .. , Subcarrier index of the received signal which is an element of the M set defined by K / 2-1}.
상기 샘플링 주파수 오프셋 추정 단계는,
상기 추정된 반송파 주파수 오프셋 및 상기 특정 파라미터를 토대로 정의되는 하기 수학식 3을 이용하는, 주파수 오프셋 추정 방법.
<수학식 3>
상기 수학식 3에서, 은 추정된 샘플링 주파수 오프셋을 나타내고, 는 추정된 반송파 주파수 오프셋을 나타내고, a1 및 b1은 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 나타낸다.The method of claim 1,
The sampling frequency offset estimating step,
And using Equation 3 defined based on the estimated carrier frequency offset and the specific parameter.
<Equation 3>
In Equation 3, Represents the estimated sampling frequency offset, Denotes the estimated carrier frequency offset, and a 1 and b 1 denote the first parameter and the second parameter included in the specific parameter.
상기 제1 수신 신호(R0) 및 상기 제2 수신 신호(R1)는 하기 수학식 4와 같이 정의되는, 주파수 오프셋 추정 방법.
<수학식 4>
상기 수학식 4에서, 으로 , 을 이용하고, Xm은 상기 통신 시스템의 송신기로부터 전송된 노운 심볼을 나타내고, Vm은 노이즈 신호를 나타낸다.The method of claim 2,
The first received signal (R 0 ) and the second received signal (R 1 ) are defined as in Equation 4, frequency offset estimation method.
<Equation 4>
In Equation 4, to , X m denotes a known symbol transmitted from a transmitter of the communication system, and V m denotes a noise signal.
송신기로부터 전송되는 무선 신호를 수신하기 위한 수신 모듈;
상기 송신기로부터 전송되는 신호와 상기 수신 모듈을 통해 수신한 신호간의 주파수 오프셋(frequency offset)을 추정하기 위한 주파수 오프셋 추정 모듈을 포함하되,
상기 주파수 오프셋 추정 모듈은,
수신한 상기 수신 신호의 반송파 인덱스, 상기 수신신호에 대해 적용되는 FFT(Fast Fourier Transform) 변환 길이 및 cyclic prefix 길이를 기반으로 주파수 오프셋 추정에 사용되는 특정 파라미터를 계산하고, 계산된 상기 특정 파라미터를 이용하여 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset) 및 샘플링 주파수 오프셋(sampling frequency offset)을 추정하는, 수신기.A receiver capable of frequency offset estimation in an orthogonal coding frequency division multiplex communication system,
A receiving module for receiving a radio signal transmitted from a transmitter;
A frequency offset estimation module for estimating a frequency offset between a signal transmitted from the transmitter and a signal received through the receiving module,
The frequency offset estimation module,
Calculate a specific parameter used for frequency offset estimation based on a carrier index of the received signal, a fast fourier transform (FFT) transform length and a cyclic prefix length applied to the received signal, and use the calculated specific parameter And estimating a carrier frequency offset and a sampling frequency offset.
상기 주파수 오프셋 추정 모듈은 기 설정된 하기 수학식 5를 이용하여 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터(a1) 및, 제2 파라미터(b1)를 계산하는, 수신기.
<수학식 5>
상기 수학식 5에서, R0(k) 및 R1(k)는 상기 수신신호에 포함되는 제1 수신신호 및 제2 수신신호를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 cyclic prefix 길이를 나타내고, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소인 상기 수신신호의 서브 반송파 인덱스를 나타낸다.The method of claim 6,
The frequency offset estimation module calculates a first parameter (a 1 ) and a second parameter (b 1 ) included in the specific parameter by using Equation 5 below.
<Equation 5>
In Equation 5, R 0 (k) and R 1 (k) represent a first received signal and a second received signal included in the received signal, N represents an FFT length, and N g represents a cyclic prefix length. K denotes the subcarrier index of the received signal which is an element of the M set defined by M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, ..., K / 2-1}. .
상기 주파수 오프셋 추정 모듈은 기 설정된 하기 수학식 6을 이용하여 상기 추정된 상기 반송파 주파수 오프셋을 도출하는, 수신기.
<수학식 6>
상기 수학식 6에서, 는 추정된 반송파 주파수 오프셋을 나타내고, R0(k) 및 R1(k)는 상기 수신신호에 포함되는 제1 수신 신호 및 제2 수신신호를 나타내고, a1 및 b1은 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 나타내고, N은 FFT 길이를 나타내고, Ng는 cyclic prefix 길이를 나타내고, k는 M={-K/2, ..., -1, 0, 1, ..., K/2-1}로 정의되는 M집합의 원소인 상기 수신신호의 서브 반송파 인덱스를 나타낸다.The method of claim 6,
The frequency offset estimation module derives the estimated carrier frequency offset using Equation 6 below.
&Quot; (6) "
In Equation 6, Represents an estimated carrier frequency offset, R 0 (k) and R 1 (k) represent a first received signal and a second received signal included in the received signal, and a 1 and b 1 are included in the specific parameter. Represents a first parameter and a second parameter, N represents an FFT length, N g represents a cyclic prefix length, and k represents M = {-K / 2, ..., -1, 0, 1, .. , Subcarrier index of the received signal which is an element of the M set defined by K / 2-1}.
상기 주파수 오프셋 추정 모듈은 상기 특정 파라미터 및 추정된 상기 반송파 주파수 오프셋을 이용하여 상기 샘플링 주파수 오프셋을 추정하되,
기 설정된 하기 수학식 7을 이용하여 상기 추정된 샘플링 주파수 오프셋을 도출하는, 수신기.
<수학식 7>
상기 수학식 7에서, 은 추정된 샘플링 주파수 오프셋을 나타내고, 는 추정된 반송파 주파수 오프셋을 나타내고, a1 및 b1은 상기 특정 파라미터에 포함되는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 나타낸다.The method of claim 6,
The frequency offset estimation module estimates the sampling frequency offset using the specific parameter and the estimated carrier frequency offset,
A receiver for deriving the estimated sampling frequency offset using a preset equation (7).
&Quot; (7) "
In Equation 7, Represents the estimated sampling frequency offset, Denotes the estimated carrier frequency offset, and a 1 and b 1 denote the first parameter and the second parameter included in the specific parameter.
상기 제1 수신 신호(R0) 및 상기 제2 수신 신호(R1)는 하기 수학식 8과 같이 정의되는, 수신기.
<수학식 8>
상기 수학식 8에서, 으로 , 을 이용하고, Xm은 상기 통신 시스템의 송신기로부터 전송된 노운 심볼을 나타내고, Vm은 노이즈 신호를 나타낸다.The method of claim 7, wherein
The first received signal (R 0 ) and the second received signal (R 1 ) are defined as in Equation 8 below.
<Equation 8>
In Equation 8, to , X m denotes a known symbol transmitted from a transmitter of the communication system, and V m denotes a noise signal.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100120912A KR20120059243A (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Method and device for estimation frequency offset in the OFDM system |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180058652A (en) * | 2016-11-24 | 2018-06-01 | 한국전자통신연구원 | Method for estimating channel and cfo of wireless communication system |
KR20210080161A (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-30 | 국민대학교산학협력단 | Method of transmitting and receiving signal and apparatus thereof |
-
2010
- 2010-11-30 KR KR1020100120912A patent/KR20120059243A/en not_active Application Discontinuation
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KR20210080161A (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-30 | 국민대학교산학협력단 | Method of transmitting and receiving signal and apparatus thereof |
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