KR20130060489A - Integer frequency offset estimation and cell index detection apparatus and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서의 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법에 관한 것으로서, 특히 높은 계산 복잡도를 줄이기 위해서 정수배 주파수 오차 추정과 셀 ID 검출을 분리시켜 수행하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an integer frequency error estimation method and a cell ID index detection method in an orthogonal frequency division multiple access system. In particular, an integer frequency error estimation method performed by separating integer frequency error and cell ID detection in order to reduce high computational complexity and A cell ID index detection apparatus and method.
차세대 무선 통신에서는 초고속 데이터 전송을 위해 전체의 채널을 여러 개의 직교하는 부채널로 나누어 병렬적으로 전송하는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: OFDMA) 방법이 주로 사용된다. 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 표준화된 LTE 기술은 Release 10 핵심 기술로서 하향링크 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 및 상향링크 SC FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 전송 방식을 채택하여 전송 용량의 증대 및 높은 대역폭 효율을 실현한다.In next-generation wireless communication, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDMA), which divides an entire channel into multiple orthogonal subchannels and transmits it in parallel for ultra-high speed data transmission, is mainly used. LTE technology, currently standardized in the 3rd Generation Partnership Project (3GPP), is a
OFDMA 기반의 하향링크 시스템은 주파수 오차에 매우 민감한 특징을 가진다.The OFDMA-based downlink system is very sensitive to frequency error.
주파수 오차는 부반송파 간격에 따라 정수배와 소수배 주파수 오차로 나뉜다. 특히, 정수배 주파수 오차는 FFT(Fast Fourier Transform) 이후 주파수 영역에서 신호를 순환 이동시키므로 복원된 데이터의 위치가 완전히 어긋남으로써 원래 전송 신호와 전혀 다른 데이터로 복조된다.The frequency error is divided into integer and decimal frequency errors according to the subcarrier spacing. In particular, since the integer frequency error cyclically shifts the signal in the frequency domain after the fast fourier transform (FFT), the recovered data is completely displaced and demodulated into completely different data from the original transmission signal.
또한, OFDMA 기반의 하향링크 시스템에서는 다른 시스템과는 달리 프리앰블 심벌이 존재하지 않아 초기 셀 탐색 및 동기화를 위하여 한정된 PS(Primary Synchronization) 신호를 사용하며, 초기 셀 탐색 시 셀 ID 인덱스 검출 및 검출 시간에 매우 민감하다.In addition, unlike other systems, the OFDMA-based downlink system does not have a preamble symbol, and thus uses a limited primary synchronization signal (PS) for initial cell search and synchronization. Very sensitive.
이러한 정수배 주파수 오차를 추정하고, 빠른 초기 셀 탐색을 하기 위한 방법은 종래 기술로 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출을 동시에 이루어지는 방법이 제시 되었다. 종래 기술은 수신된 PS 신호와 수신기에서 미리 약속된PS 신호 간의 상호 상관 값을 구하여 추정한다. 이때, 수신기에서는 많은 양의 복소수 곱셈과 덧셈이 계산되므로 높은 계산 복잡도가 요구되어 실제 구현 시 많은 비용 및 하드웨어의 높은 복잡성이 발생하는 문제점이 있었다.As a method for estimating the integer frequency error and performing a quick initial cell search, a method of simultaneously performing integer frequency error estimation and cell ID index detection has been proposed. The prior art obtains and estimates a cross-correlation value between the received PS signal and the PS signal previously promised at the receiver. In this case, since a large amount of complex multiplications and additions are calculated in the receiver, a high computational complexity is required, and thus there is a problem in that a large cost and high complexity of hardware are generated in actual implementation.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 하향 링크 시스템의 높은 계산 복잡도를 줄이기 위해서 정수배 주파수 오차 추정과 셀 ID 검출을 분리시켜 수행하는데 그 목적이 있다.In order to solve this problem, an object of the present invention is to separate and perform integer frequency error estimation and cell ID detection in order to reduce the high computational complexity of a downlink system using an orthogonal frequency division multiple access scheme.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법은,In order to achieve the above object, an integer frequency error estimation method according to a feature of the present invention and a cell ID index detection method include:
송신기로부터 수신한 PS(Primary Synchronization) 신호를 수신기에서 시간 축에서 주파수 축으로 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)하여 신호를 처리하는 단계; 상기 고속 푸리에 변환한 PS 신호에서 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하는 단계; 상기 연산한 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값들을 상기 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 단계; 상기 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 상기 선택한 실수부에서 최대값을 구해 정수배 주파수 오차를 추정하는 단계; 상기 추정한 정수배 주파수 오차가 보상된 신호에서 상기 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하는 단계; 상기 연산한 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값들을 상기 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 단계; 및 상기 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 상기 선택한 실수부에서 최대값을 구해 셀 ID 인덱스를 검출하는 단계를 포함한다.Processing a signal by performing a Fast Fourier Transform (Primary Synchronization) signal received from a transmitter from a time axis to a frequency axis at a receiver; Calculating a correlation value between left subcarriers and right subcarriers based on a direct current (DC) subcarrier in the fast Fourier transformed PS signal; Multiplying the correlation values of the calculated left subcarriers and the right subcarriers by correlation values placed at left and right symmetrical positions with respect to the DC subcarrier; Selecting a real part after summing the multiplied correlation values, estimating an integer multiple frequency error by obtaining a maximum value in the selected real part; Calculating a correlation value between left subcarriers and right subcarriers based on the DC subcarrier in the signal with the estimated integer frequency error compensated; Multiplying the correlation values of the calculated left subcarriers and the right subcarriers by correlation values placed at left and right symmetrical positions with respect to the DC subcarrier; And selecting a real part after adding up the multiplied correlation values, and obtaining a maximum value from the selected real part to detect a cell ID index.
본 발명의 특징에 따른 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치는,Integer frequency error estimation and cell ID index detection apparatus according to a feature of the present invention,
송신기로부터 수신한 PS(Primary Synchronization) 신호를 수신기에서 시간 축에서 주파수 축으로 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)하여 신호를 처리하는 고속 푸리에 변환부; 상기 고속 푸리에 변환한 PS 신호에서 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하여 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 제1 상관값 연산부; 상기 제1 상관값 연산부에서 곱해진 상관 값들의 합을 계산하는 제1 신호 샘플 덧셈기; 상기 제1 신호 샘플 덧셈기의 출력된 값에서 실수부를 선택하고 이 중 최대값을 구해 정수배 주파수 오차를 추정하는 정수배 주파수 오차 추정기; 상기 정수배 주파수 오차 추정기에서 출력된 상기 정수배 주파수 오차가 보상된 신호에서 상기 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하여 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 제2 상관값 연산부; 상기 제2 상관값 연산부에서 곱해진 상관 값들의 합을 계산하는 제2 신호 샘플 덧셈기; 및 상기 제2 신호 샘플 덧셈기의 출력된 값에서 실수부를 선택하고 이 중 최대값을 구해 셀 ID 인덱스를 검출하는 셀 ID 검출기를 포함한다.A fast Fourier transform unit for processing a signal by performing a fast Fourier Transform (PS) signal received from a transmitter from a time axis to a frequency axis at a receiver; A first correlation value calculator configured to calculate a correlation value between left subcarriers and right subcarriers based on a DC (Direct Current) subcarrier in the fast Fourier transformed PS signal and multiply correlation values placed at left and right symmetric positions; A first signal sample adder for calculating a sum of correlation values multiplied by the first correlation value calculator; An integer frequency error estimator that selects a real part from an output value of the first signal sample adder, obtains a maximum value thereof, and estimates an integer frequency error; A second correlation value calculating unit that calculates a correlation value between left subcarriers and right subcarriers based on the DC subcarrier based on the DC subcarrier compensated signal output from the integer frequency error estimator and multiplies correlation values positioned at left and right symmetric positions; ; A second signal sample adder for calculating a sum of correlation values multiplied by the second correlation value calculator; And a cell ID detector for selecting a real part from an output value of the second signal sample adder, obtaining a maximum value thereof, and detecting a cell ID index.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 정수배 주파수 오차를 추정한 후, 셀 ID 인덱스를 검출함으로써 종래의 방식과 동일한 성능을 가지면서 계산 복잡도를 줄이고 실제적으로 하드웨어 구현 시 소요되는 비용과 하드웨어 수를 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the above-described configuration, the present invention estimates integer frequency error in an OFDMA-based downlink system, and then detects a cell ID index to reduce computational complexity while actually performing hardware implementation in the same manner as the conventional scheme. This can reduce the cost and the number of hardware.
도 1은 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템의 PS 신호와 SS 신호의 프레임 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템의 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템을 이용한 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 검출 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 정수배 주파수 오차 추정 기법의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 셀 ID 검출 기법의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 검출 기법과 종래 기법의 계산 복잡도의 비교를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 D=3에서 SNR에 따른 종래 및 본 발명의 정수배 주파수 오차 추정의 실패 확률을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 SNR에 따른 종래 및 본 발명의 셀 ID 인덱스 검출의 실패 확률을 나타낸 도면이다.1 is a conceptual diagram illustrating a frame structure of a PS signal and an SS signal in an OFDMA-based downlink system.
2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an integer frequency error estimation and cell ID index detection apparatus of an OFDMA based downlink system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an integer frequency error estimation method and a cell ID detection method using an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a structure of an integer frequency error estimation technique in an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a structure of a cell ID detection scheme in an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a comparison of computational complexity of an integer frequency error estimation and cell ID detection technique and a conventional technique in an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a failure probability of the integer frequency error estimation according to the conventional and the present invention according to SNR at D = 3 in an OFDMA based downlink system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a failure probability of cell ID index detection according to the prior art and the present invention according to SNR in an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서 초기 셀 탐색은 단말이 셀에 접속하기 위한 초기 프레임 동기, 주파수 동기 및 셀 ID 검출, CP 길이 검출의 단계를 포함하며 단말기에서 가장 최초로 수행되는 과정이다.In the OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention, the initial cell search includes initial frame synchronization, frequency synchronization and cell ID detection, and CP length detection for the UE to access the cell. It is a process.
이때, 초기 셀 탐색 과정은 크게 PS(Primary Synchronization) 신호 검출 단계와 SS(Secondary Synchronization) 신호 검출 단계로 나눌 수 있다.At this time, the initial cell search process can be roughly divided into a primary signal (PS) detection step and a secondary signal (SS) detection step.
본 발명은 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 검출 기법을 제안이므로 PS 신호 검출 단계만을 고려한다.Since the present invention proposes an integer frequency error estimation and cell ID detection scheme, only the PS signal detection step is considered.
도 1은 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템의 PS 신호와 SS 신호의 프레임 구조를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a frame structure of a PS signal and an SS signal in an OFDMA-based downlink system.
본 발명은 송신기에서 N개의 부반송파를 가지는 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템의 송신 신호를 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)에 의해 발생시킨다.The present invention generates a transmission signal of an OFDMA based downlink system having N subcarriers by an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT).
상호 상관 함수식 기반의 정수배 주파수 동기 오차 및 셀 ID 검출을 위하여 전송되는 OFDM 신호인 PS 신호는 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스가 할당되어 있는 신호이다.The PS signal, which is an OFDM signal transmitted for integer frequency synchronization error and cell ID detection based on a cross correlation function, is a signal to which a ZC (Zadoff Chu) sequence is assigned.
OFDMA 기반의 하향 링크 시스템의 FDD(Frequency Division Duplex) 모드에서 10ms 길이의 한 프레임은 20개의 슬롯(0.5ms)으로 구성된다.In a frequency division duplex (FDD) mode of an OFDMA based downlink system, one frame of 10 ms length consists of 20 slots (0.5 ms).
Extend CP(Cyclic Prefix) 모드일 경우, 한 슬롯은 6개의 OFDM 심볼로 구성되며, 1번째, 11번째 슬롯의 마지막 슬롯들이 PS 신호들의 위치이다.In the extended cyclic prefix (CP) mode, one slot includes six OFDM symbols, and the last slots of the first and eleventh slots are positions of PS signals.
PS 신호는 5ms의 1/2 무선 프레임을 단위로 전송되며, 수신기에서 프레임 동기와 셀 ID 정보를 구분하는데 이용된다.The PS signal is transmitted in units of 1/2 radio frames of 5ms, and is used by the receiver to distinguish frame synchronization and cell ID information.
PS 신호는 3종류의 셀 ID 정보를 구분하기 위해 루트 인덱스(Root Index) u를 달리하는 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스가 할당된다.The PS signal is assigned a ZC (Zadoff Chu) sequence having a different root index u to distinguish three kinds of cell ID information.
ZC 시퀀스는 DC(Direct Current) 부반송파를 중심으로 63개의 부반송파에 할당되며 DC 부반송파에 0의 값이 할당된다.The ZC sequence is allocated to 63 subcarriers around a DC (direct current) subcarrier and a value of 0 is assigned to the DC subcarrier.
셀 ID를 구분하기 위한 인덱스 u는 25, 29, 34로 결정되고 생성식은 다음의 [수학식 1]과 같이 표현한다.The index u for distinguishing the cell ID is determined by 25, 29, and 34, and the generation expression is expressed as in
여기서, 는 주파수 영역에서의 PS 신호이고, DC 부반송파를 중심으로 의 부반송파 인덱스가 좌우 대칭을 이루고 있으며, 이는 본 발명에서의 중요한 특징이다.here, Is the PS signal in the frequency domain, and is centered on the DC subcarrier. The subcarrier index of is symmetrical, which is an important feature of the present invention.
전술한 [수학식 1]에서 알 수 있듯이, 의 위상 증가는 PS 신호의 부반송파 인덱스의 제곱에 비례하며 인접한 부반송파의 위상 차이는 다음의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.As can be seen from the
OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서 수신된 신호의 시간 및 소수배 주파수 오차가 완전히 보상되었다고 가정할 때, 정수배 주파수 오차가 발생한 주파수 영역의 수신된 k번째 부반송파 신호는 다음의 [수학식 3]과 같다.Assuming that the time and decimal frequency errors of the received signal in the OFDMA-based downlink system are completely compensated, the received k-th subcarrier signal in the frequency domain where the integer frequency error occurs is expressed by
여기서, 는 주파수 영역의 수신된 PS 신호의 k번째 부반송파 신호, 는 전송된 PS 신호의 k번째 부반송파 신호, 는 보호 구간 길이, 는 부반송파 간격으로 정규화된 정수배 주파수 오차, 는 주파수 영역의 채널 응답, 는 평균이 0이고 분산이 인 복소 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN)이다.here, Is the kth subcarrier signal of the received PS signal in the frequency domain, Is the kth subcarrier signal of the transmitted PS signal, Is the guard interval length, Is an integer frequency error normalized to the subcarrier spacing, Is the channel response in the frequency domain, The average is 0 and the variance is Phosphorus complex additive white Gaussian noise (AWGN).
종래 기술은 수신된 PS 신호 와 수신기에서 미리 약속된 간의 상호 상관 값을 구하여 그 값이 최대가 되는 지점을 추정한다.The prior art is a received PS signal In advance and in the receiver Obtain the cross-correlation value between and estimate the point where the value is maximum.
전술한 [수학식 3]은 고속 푸리에 변환부를 통해 변환된 주파수 영역의 수신된 PS 신호를 나타낸다.
종래 기술은 정수배 주파수 오차와 셀 ID 인덱스를 동시에 검출하는 기법으로 다음의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.The prior art is a technique for detecting an integer frequency error and a cell ID index at the same time, which can be represented by
여기서, 은 추정된 정수배 주파수 오차, 은 추정된 셀 ID 인덱스, 는 x의 실수 부분이며, d와 D는 각각 정수배 주파수 오차 추정의 시행값과 송수신기의 발진기에 의해 발생할 수 있는 최대 정수배 주파수 오차의 크기()는 다음의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.here, Is an estimated integer frequency error, Is the estimated cell ID index, Is the real part of x, and d and D are the magnitude of the integer frequency error estimate and the maximum integer frequency error that can be generated by the transceiver's oscillator. ) Can be expressed as
종래의 정수배 주파수 오차와 셀 ID 인덱스를 동시에 검출하는 기법은 부반송파 간격이 15 kHz이고, 주파수 오차 추정 범위 범위 내에서 주파수 오차가 발생한다고 가정하면, 는 {-2, -1, 0, 1, 2}이고, u는 {25, 29, 34}의 루트 인덱스에서 검출된다.In the conventional technique of detecting an integer frequency error and a cell ID index simultaneously, assuming that a subcarrier spacing is 15 kHz and a frequency error occurs within a frequency error estimation range, Is {-2, -1, 0, 1, 2} and u is detected at the root index of {25, 29, 34}.
종래 기술은 정수배 주파수 오차와 셀 ID 인덱스를 동시에 추정된다. 따라서, 검출되는 총 경우의 수는 15가지이다.The prior art estimates the integer frequency error and the cell ID index simultaneously. Thus, the total number of detected cases is fifteen.
종래의 정수배 주파수 오차 및 셀 ID 인덱스의 동시 추정 방법은 수신기에서 많은 양의 복소수 곱셈과 덧셈이 계산되므로 높은 계산 복잡도가 요구된다.In the conventional method of simultaneously estimating integer frequency error and cell ID index, a large amount of complex multiplication and addition are calculated at the receiver, and thus high computational complexity is required.
본 발명은 종래 기술의 복잡한 연산량을 줄이기 위하여 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서 고속 푸리에 변환 이후에 주파수 영역에서의 PS 신호의 DC 부반송파를 기준으로 대칭적인 구조를 통해 셀 ID 검출과 상관없이 정수배 주파수 오차와 셀 ID 검출을 분리하여 추정하는 방법을 제안한다.The present invention provides an integer frequency error regardless of cell ID detection through a symmetrical structure based on the DC subcarrier of the PS signal in the frequency domain after the fast Fourier transform in an OFDMA based downlink system to reduce the complexity of the prior art. A method of separating and estimating cell ID detection is proposed.
다음, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템의 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치를 상세하게 설명한다.Next, an integer frequency error estimation and cell ID index detection apparatus of an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템의 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an integer frequency error estimation and cell ID index detection apparatus of an OFDMA based downlink system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치는 고속 푸리에 변환부(100), 제1 상관값 연산부(110), 제1 신호 샘플 덧셈기(120) 및 정수배 주파수 오차(Integer Frequency Offset, IFO) 추정기(130), 제2 상관값 연산부(140), 제2 신호 샘플 덧셈기(150) 및 셀 ID 검출기(160)를 포함한다. 여기서, 제1 상관값 연산부(110)는 제1 LS(Left Side) 상관기(112), 제1 RS(Right Side) 상관기(114) 및 제1 상관값 곱셈기(116)를 포함하고, 제2 상관값 연산부(140)는 제2 LS 상관기(142), 제2 RS 상관기(144) 및 제2 상관값 곱셈기(146)를 포함한다.An integer frequency error estimation and cell ID index detection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a fast
본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템은 송신기의 수신 신호를 수신 신호를 처리하는 수신기를 의미한다.An OFDMA based downlink system according to an embodiment of the present invention refers to a receiver for processing a received signal from a received signal of a transmitter.
고속 푸리에 변환부(100)는 송신기로부터 수신한 PS(Primary Synchronization) 신호를 수신기에서 시간 축에서 주파수 축으로 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)하여 신호를 처리한다.The fast
제1 LS 상관기(112)는 고속 푸리에 변환한 PS 신호에서 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들의 상관 값을 연산한다.The
제1 RS 상관기(114)는 고속 푸리에 변환한 PS 신호에서 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산한다.The
제1 상관값 곱셈기(116)는 제1 LS 상관기(112)에서 연산한 왼쪽 부반송파들과 제1 RS 상관기(114)에서 연산한 오른쪽 부반송파들의 상관 값들을 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱한다.The first
제1 신호 샘플 덧셈기(120)는 제1 상관값 곱셈기(116)에서 곱해진 모든 신호 샘플 값들의 합을 계산한다.The first
정수배 주파수 오차(Integer Frequency Offset, IFO) 추정기(130)는 제1 신호 샘플 덧셈기(120)에서 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 선택한 실수부에서 최대값을 구해 정수배 주파수 오차를 추정한다.The integer frequency offset (IFO)
제2 LS 상관기(142)는 정수배 오차 추정기에서 추정한 정수배 주파수 오차를 보상된 신호에서 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들의 상관 값을 연산한다.The
제2 RS 상관기(144)는 정수배 오차 추정기에서 추정한 정수배 주파수 오차를 보상된 신호에서 DC 부반송파를 기준으로 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산한다.The
제2 상관값 곱셈기(146)는 제2 LS 상관기(142)에서 연산한 왼쪽 부반송파들과 제2 RS 상관기(144)에서 연산한 오른쪽 부반송파들의 상관 값들을 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱한다.The second
제2 신호 샘플 덧셈기(150)는 제2 상관값 곱셈기(146)에서 곱해진 모든 신호 샘플 값들의 합을 계산한다.The second
셀 ID 검출기(160)는 제2 신호 샘플 덧셈기(150)에서 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 선택한 실수부에서 최대값을 구해 셀 ID 인덱스를 검출한다.The
다음, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템을 이용한 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 검출 방법을 상세하게 설명한다.Next, an integer frequency error estimation and cell ID detection method using an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템을 이용한 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 검출 방법을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an integer frequency error estimation method and a cell ID detection method using an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention.
수학식 계산의 편의를 위해 PS 신호의 DC 부반송파의 인덱스 k=N/2라 가정할 때, 정수배 주파수 오차 추정 방법은 다음의 [수학식 6]과 같이 표현한다.For convenience of calculation, assuming that the index k = N / 2 of the DC subcarrier of the PS signal, the integer frequency error estimation method is expressed as
도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 정수배 주파수 오차 추정 방법은 제1 LS 상관기(112), 제1 RS 상관기(114), 제1 상관값 곱셈기(116), 제1 신호 샘플 덧셈기(120) 및 정수배 주파수 오차 추정기(130)를 통해 구현된다.As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the integer frequency error estimation method includes a
고속 푸리에 변환부(100)는 송신기에서 수신된 PS 신호는 시간 축에서 주파수 축으로 고속 푸리에 변환을 한다(S100).The fast
왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 계산하는 방법은 전술한 [수학식 6]의 , 로 나타나 있다.The method of calculating the correlation value between the left subcarriers and the right subcarriers is described in
제1 LS 상관기(112) 및 제1 RS 상관기(114)는 고속 푸리에 변환한 신호에서 주파수 축의 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 계산한다(S102, 수학식 7).The
이와 같은 주파수 영역의 는 DC 부반송파의 좌측 연산, 는 DC 부반송파의 우측 연산으로 다음의 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.In this frequency domain Is the left operation of the DC subcarrier, Is the right side operation of the DC subcarrier and can be expressed as
여기서, 은 통계적으로 와 유사하다.here, Is statistically Similar to
제1 상관값 곱셈기(116)는 왼쪽과 오른쪽에서 구한 상관 값들을 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱한다(S104, 수학식 8).The first
즉, , 이와 같이 구해진 상관 값끼리 곱하게 되고 곱해진 값들은 30개의 신호 샘플을 만들게 된다.In other words, In this way, the correlation values obtained are multiplied and the multiplied values make 30 signal samples.
전술한 [수학식 7]에서 이고, 라고 가정하면, 는 다음의 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다.In [Equation 7] described above ego, Let's say Can be expressed as
로 나타낸다. Respectively.
제1 신호 샘플 덧셈기(120)는 제1 상관값 곱셈기(116)에서 곱해진 신호 샘플들의 합을 계산한다(S106, 수학식 9). 여기서, S106 단계는 전술한 [수학식 6]의 로 나타나 있다.The first
전술한 [수학식 8]을 이용하여 [수학식 6]의 신호 성분의 평균은 다음의 [수학식 9]와 같이 근사화할 수 있다.Using the
여기서, 이며, AWGN이 다른 주파수 채널 응답으로 무상관하게 된다.here, And AWGN has nothing to do with other frequency channel responses.
정수배 주파수 오차 추정은 모든 셀 ID 루트 인덱스 {25, 29, 34}에서 이므로 셀 ID 검출과 상관없이 정수배 주파수 오차를 추정할 수 있다.Integer frequency error estimate is obtained at all cell ID root indices {25, 29, 34} Therefore, the integer frequency error can be estimated regardless of the cell ID detection.
정수배 주파수 오차 추정기(130)는 제1 신호 샘플 덧셈기(120)에서 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 선택된 실수부에서 최대값을 구하여 정수배 주파수 오차를 추정한다(S108).The integer
종래 기술과 비교하여 정수배 주파수 오차와 셀 ID 검출을 동시에 할 경우, 15번의 상관 절차를 연산한다. 본 발명은 인 경우, 셀 ID 검출과 상관없이 발생 가능한 정수배 주파수 오차 범위인 5가지의 경우만을 고려한다.When the integer frequency error and the cell ID detection are performed at the same time as compared with the prior art, 15 correlation procedures are calculated. The present invention In this case, only five cases that are integer frequency error ranges that can occur regardless of cell ID detection are considered.
다시 말해, 정수배 주파수 오차 추정기(130)는 {-2, -1, 0, 1, 2}의 5가지 중에서 1개의 정수배 주파수 오차가 구해지면, 정수배 주파수 오차를 보상한다.In other words, the integer
도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 셀 ID 인덱스를 검출하는 방법은 제2 LS 상관기(142), 제2 RS 상관기(144), 제2 상관값 곱셈기(146), 제2 신호 샘플 덧셈기(150) 및 셀 ID 검출기(160)를 통해 구현된다.As shown in Figs. 2, 3 and 5, the method for detecting the cell ID index includes the
셀 ID 인덱스를 검출하는 방법은 전술한 [수학식 7]을 사용하여 셀 ID 인덱스를 검출하면, 다음의 [수학식 10]과 같이 나타낼 수 있다.A method of detecting a cell ID index may be expressed as shown in
는 전술한 [수학식 6]을 사용하여 정수배 주파수 오차가 보상된 신호를 나타낸다. Denotes a signal whose integer frequency error is compensated for by using
제2 LS 상관기(142) 및 제2 RS 상관기(144)는 정수배 주파수 오차 추정기(130)로부터 수신한 정수배 주파수 오차가 보상된 신호에서 주파수 축의 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 계산한다(S110).The
제2 상관값 곱셈기(146)는 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들에서 구한 상관 값들을 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱한다(S112).The second
S110 단계와, S112 단계는 다음의 [수학식 11]과 같이 나타낼 수 있다.Step S110 and step S112 can be represented by
전술한 [수학식 10]에서 일 경우, 이며, 는 다음의 [수학식 11]과 같이 표현된다.In [Equation 10] described above If it is, Is, Is expressed as
제2 신호 샘플 덧셈기(150)는 제2 상관값 곱셈기(146)에서 곱해진 신호 샘플들의 합을 계산한다(S114, 수학식 12).The second
전술한 [수학식 11]에서 알 수 있듯이 종래 기술과 비교하여 정수배 주파수 오차와 셀 ID 검출을 동시에 할 경우, 15번의 상관 절차를 연산한다.As can be seen from
본 발명의 셀 ID 검출 방법은 발생 가능한 셀 ID 루트 인덱스 범위인 3가지의 경우만을 고려한다(셀 ID 인덱스 {25, 29, 34} 중 하나를 구한다).The cell ID detection method of the present invention considers only three cases of possible cell ID root index ranges (one of cell ID indexes {25, 29, 34} is obtained).
전술한 [수학식 5]를 이용하여 일 때, 의 평균을 유도하면 다음의 [수학식 12]와 같이 표현된다.Using
이고, Spss는 PS 신호에 할당된 부반송파 인덱스들의 집합이다. 라고 가정하면, 전술한 [수학식 10]의 은 으로 근사화할 수 있다. S pss is a set of subcarrier indices assigned to the PS signal. Assuming that the
셀 ID 검출기(160)는 제2 신호 샘플 덧셈기(150)에서 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고 선택한 실수부에서 최대값을 구하여 셀 ID 인덱스를 검출한다(S116).The
결과적으로 종래 기술과 본 발명의 셀 ID 검출 방법은 같은 에러 검출 성능을 갖는다.As a result, the cell ID detection method of the prior art and the present invention have the same error detection performance.
하지만, 전술한 [수학식 9]와 [수학식 11]을 통해 본 발명의 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 검출은 종래 기술보다 더 낮은 상관 절차 연산을 수행함을 확인하였다.However, it was confirmed from the
또한, 본 발명의 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 검출은 전술한 [수학식 9]와 [수학식 11]에 의해 주파수 영역의 채널 상관 값의 영향만을 받는 것을 확인하였다.In addition, it was confirmed that the integer frequency error estimation and the cell ID detection of the present invention are only affected by the channel correlation values in the frequency domain by the above-described
본 발명은 높은 계산 복잡도를 줄이기 위하여 종래 기술과 달리 정수배 주파수 오차 추정과 셀 ID 검출을 분리시켜 추정하는 방식을 제안한다.The present invention proposes a method of separately estimating integer frequency error estimation and cell ID detection in order to reduce high computational complexity.
[수학식 6]에서 제시한 주파수 영역의 상호 상관식을 이용하고 [수학식 9]에서 셀 ID 검출과 상관없이 정수배 주파수 오차를 추정할 수 있는 것을 확인하였다.Using the cross-correlation of the frequency domain presented in [Equation 6], it was confirmed that the integer frequency error can be estimated in [Equation 9] irrespective of the cell ID detection.
[수학식 10]과 [수학식 11]을 통해 셀 ID 인덱스를 검출하는 상호 상관식을 제시하고 셀 ID 인덱스 검출 방법을 확인하였다.Through
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 검출 기법과 종래 기법의 계산 복잡도의 비교를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a comparison of computational complexity of an integer frequency error estimation and cell ID detection technique and a conventional technique in an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 실제 구현 및 모의 실험을 위해 3GPP LTE 하향 링크 FDD 모드의 표준 규격을 따르는 인 OFDMA 시스템을 고려하였으며, ITU-R에 정의된 COST 231 채널모델(CM)을 고려하였다.The present invention conforms to the standard specification of 3GPP LTE downlink FDD mode for practical implementation and simulation The OFDMA system is considered and the COST 231 channel model (CM) defined in ITU-R is considered.
본 발명의 실시예에 따른 정수배 주파수 오차 추정과 셀 ID 검출 방법의 계산 복잡도를 복소수 곱셈의 연산수로 표현하는 경우, 각각 90·(2D+1)과 90·3이다.When the computational complexity of the integer frequency error estimation and the cell ID detection method according to the embodiment of the present invention is expressed by the number of operations of complex multiplication, it is 90 · (2D + 1) and 90 · 3, respectively.
이에 반해, 종래 기술은 복소수 곱셈 계산 복잡도를 표현하면, 정수배 주파수 오차 추정과 셀 ID 검출 방법이 동시에 추정되므로 120·(2D+1)·3으로 동일한 복잡도를 가진다.On the other hand, in the conventional art, when the complexity multiplication calculation complexity is expressed, since the integer frequency error estimation and the cell ID detection method are simultaneously estimated, the complexity is 120 · (2D + 1) · 3.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 정수배 주파수 오차 추정과 셀 ID 검출 방법의 계산 복잡도를 복소수 덧셈의 연산수로 표현하는 경우, 각각 29·(2D+1)과 59·3이다.On the other hand, when the computational complexity of the integer frequency error estimation and the cell ID detection method according to the embodiment of the present invention is expressed by the number of operations of complex addition, it is 29 · (2D + 1) and 59 · 3, respectively.
종래 기술은 복소수 덧셈 계산 복잡도를 표현하면, 정수배 주파수 오차 추정과 셀 ID 검출 방법이 동시에 추정되므로 59·(2D+1)·3으로 동일한 복잡도를 가진다.In the prior art, when expressing the complex addition calculation complexity, since the integer frequency error estimation and the cell ID detection method are estimated simultaneously, they have the same complexity as 59 · (2D + 1) · 3.
각 방식의 복잡도를 비교하여 보면, 본 발명의 실시예에 따른 정수배 주파수 오차 추정과 셀 ID 검출 방법의 계산 복잡도는 종래 기술에 비해 복소수 곱셈 연산과 복소수 덧셈 연산이 모두 적어지므로 전체적인 시스템의 복잡도가 낮아지게 된다.Comparing the complexity of each method, the computational complexity of the integer frequency error estimation and the cell ID detection method according to the embodiment of the present invention is less complex than the prior art because both the complex multiplication operation and the complex addition operation is low complexity of the overall system You lose.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 D=3에서 SNR에 따른 종래 및 본 발명의 정수배 주파수 오차 추정의 실패 확률을 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a failure probability of the integer frequency error estimation according to the conventional and the present invention according to SNR at D = 3 in an OFDMA based downlink system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 정수배 주파수 오차 추정 방식의 성능이 심각한 주파수 선택적 페이딩을 겪는 Vehicular B 채널에서 종래 기술과 비슷한 성능을 가지는 것을 확인하였다.It was confirmed that the performance of the integer frequency error estimation scheme of the present invention has similar performance to that of the prior art in the Vehicular B channel which suffers from severe frequency selective fading.
즉, 본 발명의 정수배 주파수 오차 추정 방식의 성능이 채널 통계와 관련된 것을 알 수 있다.In other words, it can be seen that the performance of the integer multiple frequency error estimation method is related to channel statistics.
그리고 정수배 주파수 오차 추정 방식의 성능을 높이기 위하여 채널 지연 확산이 작아야 한다는 것을 전술한 [수학식 8]과 모의 실험 결과를 통해 확인하였다.In addition, it was confirmed through the simulation results and the
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템에서의 SNR에 따른 종래 및 본 발명의 셀 ID 인덱스 검출의 실패 확률을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a failure probability of cell ID index detection according to the prior art and the present invention according to SNR in an OFDMA-based downlink system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 셀 ID 인덱스 검출 성능이 Pedestrian 채널과 Vehicular 채널에서 종래의 셀 ID 인덱스 검출 성능과 거의 비슷한 성능을 가지는 것을 확인하였다.It was confirmed that the cell ID index detection performance of the present invention has almost the same performance as the conventional cell ID index detection performance in the Pedestrian channel and the Vehicular channel.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 셀 ID 인덱스 검출 방식이 종래 기술보다 낮은 계산 복잡도를 가지므로 효과적으로 초기 셀 탐색시 검출 시간을 감소시킬 수 있다.As shown in FIG. 6, since the cell ID index detection method of the present invention has a lower computational complexity than the prior art, it is possible to effectively reduce the detection time during initial cell search.
본 발명은 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템 환경을 적용한 모의 실험에서 종래 기술과 비슷한 성능을 보이며 복잡도의 감소를 확인할 수 있다.The present invention shows a similar performance to that of the prior art in the simulation using the OFDMA-based downlink system environment and can confirm the reduction in complexity.
따라서, 본 발명에 따른 OFDMA 기반의 하향 링크 시스템은 실제적으로 하드웨어 구현 시에 소요되는 비용을 종래 기술보다 낮출 수 있다.Therefore, the OFDMA-based downlink system according to the present invention can actually lower the cost of hardware implementation than the prior art.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and / or method, but may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded And such an embodiment can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
100: 고속 푸리에 변환부
110: 제1 상관값 연산부
112: 제1 LS 상관기
114: 제1 RS 상관기
116: 제1 상관값 곱셈기
120: 제1 신호 샘플 덧셈기
130: 정수배 주파수 오차 추정기
140: 제2 상관값 연산부
142: 제2 LS 상관기
144: 제2 RS 상관기
146: 제2 상관값 곱셈기
150: 제2 신호 샘플 덧셈기
160: 셀 ID 검출기100: fast Fourier transform unit
110: first correlation value calculator
112: first LS correlator
114: first RS correlator
116: First correlation value multiplier
120: first signal sample adder
130: integer frequency error estimator
140: second correlation value calculator
142: second LS correlator
144: second RS correlator
146: second correlation value multiplier
150: second signal sample adder
160: cell ID detector
Claims (16)
상기 고속 푸리에 변환한 PS 신호에서 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하는 단계;
상기 연산한 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값들을 상기 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 단계;
상기 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 상기 선택한 실수부에서 최대값을 구해 정수배 주파수 오차를 추정하는 단계;
상기 추정한 정수배 주파수 오차가 보상된 신호에서 상기 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하는 단계;
상기 연산한 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값들을 상기 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 단계; 및
상기 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 상기 선택한 실수부에서 최대값을 구해 셀 ID 인덱스를 검출하는 단계
를 포함하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법.Processing a signal by performing a Fast Fourier Transform (Primary Synchronization) signal received from a transmitter from a time axis to a frequency axis at a receiver;
Calculating a correlation value between left subcarriers and right subcarriers based on a direct current (DC) subcarrier in the fast Fourier transformed PS signal;
Multiplying the correlation values of the calculated left subcarriers and the right subcarriers by correlation values placed at left and right symmetrical positions with respect to the DC subcarrier;
Selecting a real part after summing the multiplied correlation values, estimating an integer multiple frequency error by obtaining a maximum value in the selected real part;
Calculating a correlation value between left subcarriers and right subcarriers based on the DC subcarrier in the signal with the estimated integer frequency error compensated;
Multiplying the correlation values of the calculated left subcarriers and the right subcarriers by correlation values placed at left and right symmetrical positions with respect to the DC subcarrier; And
Selecting a real part after adding the multiplied correlation values, and obtaining a maximum value from the selected real part to detect a cell ID index
Integer frequency error estimation and cell ID index detection method comprising a.
상기 고속 푸리에 변환하여 처리한 주파수 영역의 수신한 PS 신호는 아래의 [수식 1]에 의해 표현하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법:
[수식 1]
여기서, 는 주파수 영역의 수신된 PS 신호의 k번째 부반송파 신호, 는 전송된 PS 신호의 k번째 부반송파 신호, 는 보호 구간 길이, 는 부반송파 간격으로 정규화된 정수배 주파수 오차, 는 주파수 영역의 채널 응답, 는 평균이 0이고 분산이 인 복소 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN)임.The method of claim 1,
A method of estimating integer frequency error and detecting cell ID index, wherein the received PS signal in the frequency domain processed by the fast Fourier transform is represented by Equation 1 below:
[Equation 1]
here, Is the kth subcarrier signal of the received PS signal in the frequency domain, Is the kth subcarrier signal of the transmitted PS signal, Is the guard interval length, Is an integer frequency error normalized to the subcarrier spacing, Is the channel response in the frequency domain, The average is 0 and the variance is Phosphorus complex additive white Gaussian noise (AWGN).
상기 고속 푸리에 변환하여 처리한 주파수 영역의 수신한 PS 신호에서 상기 DC 부반송파를 기준으로 상기 왼쪽 부반송파들과 상기 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 아래의 [수식 2]를 이용하여 연산하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법:
[수식 2]
여기서, 는 상기 왼쪽 부반송파들의 상관 값의 연산을 나타내고, 는 상기 오른쪽 부반송파들의 상관 값의 연산을 나타냄.The method of claim 2,
Integer frequency error estimation and cell for calculating a correlation value between the left subcarriers and the right subcarriers based on the DC subcarriers in the received PS signal in the frequency domain processed by the fast Fourier transform using Equation 2 below To detect ID index:
[Equation 2]
here, Denotes a calculation of a correlation value of the left subcarriers, Denotes a calculation of a correlation value of the right subcarriers.
상기 연산한 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값들을 상기 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 단계는, 서 이고, 라고 가정하면, 아래의 [수식 3]에 의해 표현하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법:
[수식 3]
여기서, 로 나타냄.The method of claim 3,
Multiplying the correlation values of the computed left subcarriers and the right subcarriers by correlation values placed at left and right symmetric positions with respect to the DC subcarrier, ego, , An integer multiple frequency error estimation and cell ID index detection method expressed by Equation 3 below:
[Equation 3]
here, Represented by.
상기 곱해진 상관 값들의 모든 신호 샘플 값들을 합하는 단계는 아래의 [수식 4]에 의해 표현하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법:
[수식 4]
여기서, 임.5. The method of claim 4,
The summation of all signal sample values of the multiplied correlation values may include an integer frequency error estimation and a cell ID index detection method represented by Equation 4 below:
[Equation 4]
here, being.
상기 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 상기 선택한 실수부에서 최대값을 구해 정수배 주파수 오차를 추정하는 단계는,
상기 정수배 주파수 오차를 아래의 [수식 5]를 이용하여 추정하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법.
[수식 5]
The method of claim 5,
Selecting a real part after summing the multiplied correlation values, and estimating an integer multiple frequency error by obtaining a maximum value in the selected real part,
An integer frequency error estimation and cell ID index detection method for estimating the integer frequency error using Equation 5 below.
[Equation 5]
상기 추정한 정수배 주파수 오차가 보상된 신호에서 상기 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하여 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 단계는,
아래의 [수식 6]에 의해 표현하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법:
[수식 6]
여기서, 는 상기 왼쪽 부반송파들의 상관 값의 연산을 나타내고, 는 상기 오른쪽 부반송파들의 상관 값의 연산을 나타냄.The method according to claim 6,
Computing a correlation value between the left subcarriers and the right subcarriers based on the DC subcarrier in the signal compensated for the estimated integer frequency error multiplied by the correlation values placed in the left and right symmetric positions,
Integer frequency error estimation and cell ID index detection method expressed by Equation 6 below:
[Equation 6]
here, Denotes a calculation of a correlation value of the left subcarriers, Denotes a calculation of a correlation value of the right subcarriers.
상기 곱해진 상관 값들을 합한 후에 실수부를 선택하고, 상기 선택한 실수부에서 최대값을 구해 셀 ID 인덱스를 검출하는 단계는,
아래의 [수식 7]에 의해 표현하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 방법:
[수식 7]
여기서, 는 상기 [수식 5]를 이용하여 상기 정수배 주파수 오차가 보상된 신호임.The method of claim 7, wherein
Selecting a real part after summing the multiplied correlation values, and obtaining a maximum value from the selected real part to detect a cell ID index,
Integer frequency error estimation and cell ID index detection method expressed by Equation 7 below:
[Equation 7]
here, Is a signal in which the integer frequency error is compensated for using [Equation 5].
상기 고속 푸리에 변환한 PS 신호에서 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하여 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 제1 상관값 연산부;
상기 제1 상관값 연산부에서 곱해진 상관 값들의 합을 계산하는 제1 신호 샘플 덧셈기;
상기 제1 신호 샘플 덧셈기의 출력된 값에서 실수부를 선택하고 이 중 최대값을 구해 정수배 주파수 오차를 추정하는 정수배 주파수 오차 추정기;
상기 정수배 주파수 오차 추정기에서 출력된 상기 정수배 주파수 오차가 보상된 신호에서 상기 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하여 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 제2 상관값 연산부;
상기 제2 상관값 연산부에서 곱해진 상관 값들의 합을 계산하는 제2 신호 샘플 덧셈기; 및
상기 제2 신호 샘플 덧셈기의 출력된 값에서 실수부를 선택하고 이 중 최대값을 구해 셀 ID 인덱스를 검출하는 셀 ID 검출기
를 포함하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치.A fast Fourier transform unit for processing a signal by performing a fast Fourier Transform (PS) signal received from a transmitter from a time axis to a frequency axis at a receiver;
A first correlation value calculator configured to calculate a correlation value between left subcarriers and right subcarriers based on a DC (Direct Current) subcarrier in the fast Fourier transformed PS signal and multiply correlation values placed at left and right symmetric positions;
A first signal sample adder for calculating a sum of correlation values multiplied by the first correlation value calculator;
An integer frequency error estimator that selects a real part from an output value of the first signal sample adder, obtains a maximum value thereof, and estimates an integer frequency error;
A second correlation value calculating unit that calculates a correlation value between left subcarriers and right subcarriers based on the DC subcarrier based on the DC subcarrier compensated signal output from the integer frequency error estimator and multiplies correlation values positioned at left and right symmetric positions; ;
A second signal sample adder for calculating a sum of correlation values multiplied by the second correlation value calculator; And
A cell ID detector for detecting a cell ID index by selecting a real part from an output value of the second signal sample adder and obtaining a maximum value among them
Integer frequency error estimation and cell ID index detection apparatus comprising a.
상기 고속 푸리에 변환부는,
상기 고속 푸리에 변환하여 처리한 주파수 영역의 수신한 PS 신호를 아래의 [수식 8]에 의해 표현하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치:
[수식 8]
여기서, 는 주파수 영역의 수신된 PS 신호의 k번째 부반송파 신호, 는 전송된 PS 신호의 k번째 부반송파 신호, 는 보호 구간 길이, 는 부반송파 간격으로 정규화된 정수배 주파수 오차, 는 주파수 영역의 채널 응답, 는 평균이 0이고 분산이 인 복소 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN)임.10. The method of claim 9,
Wherein the fast Fourier transform unit comprises:
An integer frequency error estimation and cell ID index detection apparatus for expressing the received PS signal in the frequency domain processed by the fast Fourier transform by Equation 8 below:
[Equation 8]
here, Is the kth subcarrier signal of the received PS signal in the frequency domain, Is the kth subcarrier signal of the transmitted PS signal, Is the guard interval length, Is an integer frequency error normalized to the subcarrier spacing, Is the channel response in the frequency domain, The average is 0 and the variance is Phosphorus complex additive white Gaussian noise (AWGN).
상기 제1 상관값 연산부는 상기 고속 푸리에 변환부에서 처리한 주파수 영역의 수신한 PS 신호에서 상기 DC 부반송파를 기준으로 상기 왼쪽 부반송파들과 상기 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 아래의 [수식 9]를 이용하여 연산하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치:
[수식 9]
여기서, 는 상기 왼쪽 부반송파들의 상관 값의 연산을 나타내고, 는 상기 오른쪽 부반송파들의 상관 값의 연산을 나타냄.The method of claim 10,
The first correlation calculator calculates a correlation value between the left subcarriers and the right subcarriers based on the DC subcarriers in the received PS signal in the frequency domain processed by the fast Fourier transform unit using Equation 9 below. Compute integer frequency error estimation and cell ID index detection device:
[Equation 9]
here, Denotes a calculation of a correlation value of the left subcarriers, Denotes a calculation of a correlation value of the right subcarriers.
상기 제1 상관값 연산부는
상기 연산한 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값들을 상기 DC 부반송파를 기준으로 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 단계는, 서 이고, 라고 가정하면, 아래의 [수식 10]에 의해 표현하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치:
[수식 10]
여기서, 로 나타냄.The method of claim 11,
The first correlation value calculator
Multiplying the correlation values of the computed left subcarriers and the right subcarriers by correlation values placed at left and right symmetric positions with respect to the DC subcarrier, ego, , An integer multiple frequency error estimation and cell ID index detection apparatus represented by Equation 10 below:
[Equation 10]
here, Represented by.
상기 제1 신호 샘플 덧셈기는
상기 제1 상관값 연산부에서 곱해진 상관 값들의 모든 신호 샘플 값들을 아래의 [수식 11]을 이용하여 합하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치:
[수식 11]
여기서, 임.The method of claim 12,
The first signal sample adder
An integer frequency error estimation and cell ID index detection apparatus for adding all signal sample values of correlation values multiplied by the first correlation value calculator using Equation 11 below:
[Equation 11]
here, being.
상기 정수배 주파수 오차 추정기는
상기 제1 신호 샘플 덧셈기에서 출력된 값에서 실수부를 선택하고 이 중 최대값을 구해 정수배 주파수 오차를 아래의 [수식 12]를 이용하여 추정하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치:
[수식 12]
The method of claim 13,
The integer frequency error estimator
An integer multiple frequency error estimation and cell ID index detection apparatus for selecting a real part from a value output from the first signal sample adder, obtaining a maximum value, and estimating an integer frequency error using Equation 12 below:
[Equation 12]
상기 제2 상관값 연산부는
상기 정수배 주파수 오차 추정기에서 출력된 상기 정수배 주파수 오차가 보상된 신호에서 상기 DC 부반송파를 기준으로 왼쪽 부반송파들과 오른쪽 부반송파들의 상관 값을 연산하여 좌우 대칭적인 위치에 놓인 상관 값끼리 곱하는 아래의 [수식 13]에 의해 표현하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치:
[수식 13]
여기서, 는 상기 왼쪽 부반송파들의 상관 값의 연산을 나타내고, 는 상기 오른쪽 부반송파들의 상관 값의 연산을 나타냄.15. The method of claim 14,
The second correlation value calculator
In the signal compensated for the integer frequency error output from the integer frequency error estimator, a correlation value between left and right subcarriers is calculated based on the DC subcarrier and multiplied by correlation values placed at left and right symmetric positions. Integer frequency error estimation and cell ID index detection device represented by
[Equation 13]
here, Denotes a calculation of a correlation value of the left subcarriers, Denotes a calculation of a correlation value of the right subcarriers.
상기 셀 ID 검출기는
상기 제2 신호 샘플 덧셈기의 출력된 값에서 실수부를 선택하고 이 중 최대값을 구해 셀 ID 인덱스를 아래의 [수식 14]를 이용하여 검출하는 정수배 주파수 오차 추정 및 셀 ID 인덱스 검출 장치:
[수식 14]
여기서, 는 상기 [수식 12]를 이용하여 상기 정수배 주파수 오차가 보상된 신호, u={25, 29}, u=34일 경우, 임.16. The method of claim 15,
The cell ID detector is
An integer multiple frequency error estimation and cell ID index detection device for selecting a real part from an output value of the second signal sample adder, obtaining a maximum value, and detecting a cell ID index using Equation 14 below:
[Equation 14]
here, Is a signal in which the integer frequency error is compensated using the equation (12), u = {25, 29}, u = 34, being.
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- 2011-11-30 KR KR1020110126574A patent/KR101284533B1/en not_active IP Right Cessation
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