KR20130104020A - Ｏｆｄｍ 통신 시스템에서 ｆｆｔ 윈도우 위치 결정 방법 및 ｏｆｄｍ 수신기 - Google Patents

Ｏｆｄｍ 통신 시스템에서 ｆｆｔ 윈도우 위치 결정 방법 및 ｏｆｄｍ 수신기 Download PDF

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Abstract

OFDM 통신 시스템에서, OFDM 신호 내에 포함되고 보호 구간 및 데이터 구간을 포함하는 OFDM 심볼을 복원하기 위한 FFT 윈도우의 위치 결정 방법이 개시된다. 다중 경로 페이딩 채널을 통하여 전송된 상기 OFDM 신호에 기초하여, 다중 경로 페이딩 채널 중 최단 경로(first arrival path)에 상응하는 제1 위치 및 최장 경로(last arrival path)에 상응하는 제2 위치를 검출한다. 제1 위치, 제2 위치 및 보호 구간의 길이에 기초하여, 보호 구간 내에 포함되도록 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정한다.

Description

ＯＦＤＭ 통신 시스템에서 ＦＦＴ 윈도우 위치 결정 방법 및 ＯＦＤＭ 수신기{METHOD OF DETERMINING POSITION OF FFT WINDOW IN OFDM COMMUNICATION SYSTEM AND OFDM RECEIVER}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법 및 상기 방법을 이용하는 OFDM 수신기에 관한 것이다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 통신 시스템에서는 다수의 직교 반송파 주파수에 데이터를 병렬로 할당하고 이를 동시에 전송함으로써 고속의 데이터 전송 속도를 구현할 수 있다. OFDM 통신 시스템의 수신단에서는 수신된 신호를 복원하기 위해서는 심볼의 동기화가 중요하며, 특히 보호 구간의 길이가 짧은 경우에는 심볼의 동기 위치에 따라서 성능에 차이가 있다.
구체적으로 OFDM 통신 시스템에의 송신단에서는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 과정을 통해 얻어진 다수의 샘플을 다수의 직교 반송파 주파수에 할당하여 하나의 OFDM 심볼로서 전송하며, 이 때 인접 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI)을 제거하기 위하여 각 OFDM 심볼에 보호 구간(Guard Interval; GI)을 삽입한다. 즉, 하나의 OFDM 심볼은 보호 구간 및 데이터 구간으로 구성될 수 있다. 수신단에서는 수신된 OFDM 심볼에 대한 FFT 과정을 통해 데이터를 복원하며, 이 때 안테나를 통해 수신되는 신호로부터 보호 구간에 해당하는 영역과 데이터 구간에 해당하는 영역을 구분하여 실제 데이터 구간에 대한 FFT를 수행할 수 있도록 FFT 윈도우(Window)의 위치를 결정한다.
이상적인 OFDM 통신 시스템에서는 데이터 구간과 일치하도록 FFT 윈도우의 위치를 결정하는 것이 바람직하다. 하지만 실제 시스템 상에서는 수신되는 신호가 통신 채널 및 필터를 거치기 때문에, 복원하고자 하는 OFDM 심볼은 채널과 필터에 의해서 이전 OFDM 심볼로부터 ISI의 영향을 받고 필터에 의해서 다음 OFDM 심볼로부터 ISI의 영향을 받을 수 있다. 상기 채널 및 필터의 영향을 최소화할 수 있도록 FFT 윈도우의 위치를 효율적으로 결정하는 것은 OFDM 통신 시스템의 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 및 성능을 향상시키기 위한 중요한 요인이 될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 다중 경로 지연이 존재하는 채널 상황에서 효율적으로 최적의 FFT 윈도우의 위치를 설정할 수 있는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 FFT 윈도우 위치 결정 방법을 이용하는 OFDM 수신기를 제공하는 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에서 OFDM 신호 내에 포함되고 보호 구간 및 데이터 구간을 포함하는 OFDM 심볼을 복원하기 위한 FFT 윈도우 위치 결정 방법에서는, 다중 경로 페이딩 채널을 통하여 전송된 상기 OFDM 신호에 기초하여, 상기 다중 경로 페이딩 채널 중 최단 경로(first arrival path)에 상응하는 제1 위치 및 최장 경로(last arrival path)에 상응하는 제2 위치를 검출한다. 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 보호 구간의 길이에 기초하여, 상기 보호 구간 내에 포함되도록 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정한다.
상기 제1 위치 및 상기 제2 위치를 검출함에 있어서, 상기 OFDM 신호에 기초하여 생성된 복수의 상관 피크들 중 가장 먼저 발생된 제1 상관 피크 및 가장 나중에 발생된 제2 상관 피크를 검출할 수 있다. 상기 제1 상관 피크의 발생 시점에 상응하는 상기 OFDM 신호 내의 위치를 상기 제1 위치로 설정할 수 있다. 상기 제2 상관 피크의 발생 시점에 상응하는 상기 OFDM 신호 내의 위치를 상기 제2 위치로 설정할 수 있다.
상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정함에 있어서, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여 채널 추정 길이를 획득할 수 있다. 상기 제1 위치, 상기 보호 구간의 길이 및 상기 채널 추정 길이에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제2 위치보다 앞서는 제3 위치로 설정할 수 있다.
상기 제3 위치는 상기 제2 위치보다 7 샘플(sample)만큼 앞설 수 있다.
상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정함에 있어서, 미리 정해진 제1 기준 위치가 상기 제3 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제1 위치보다 앞서는 상기 제1 기준 위치로 변경할 수 있다. 상기 제3 위치가 상기 제1 기준 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제3 위치로 유지할 수 있다.
상기 제1 기준 위치는 상기 제1 위치보다 2 샘플만큼 앞설 수 있다.
상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정함에 있어서, 상기 다중 경로 페이딩 채널의 경로에 따른 위상의 변화량에 기초하여, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제1 보정을 더 수행할 수 있다.
상기 제1 보정을 수행함에 있어서, 상기 다중 경로 페이딩 채널의 경로에 따른 위상의 변화량을 측정할 수 있다. 상기 제1 위치, 상기 FFT 윈도우의 현재 시작 위치 및 상기 위상의 변화량에 기초하여 제1 오프셋 값을 연산할 수 있다. 상기 제1 오프셋 값에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 현재 시작 위치보다 뒤에 위치하는 제4 위치로 변경할 수 있다.
상기 제1 보정을 수행함에 있어서, 미리 정해진 제2 기준 위치가 상기 제4 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제2 기준 위치로 변경할 수 있다. 상기 제4 위치가 상기 제2 기준 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제4 위치로 유지할 수 있다.
상기 제1 보정을 수행함에 있어서, 상기 제1 오프셋 값이 0보다 작거나 같은 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 유지할 수 있다.
상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정함에 있어서, 상기 보호 구간의 길이가 기준 길이보다 짧은 제1 길이인지 더 판단할 수 있다. 상기 판단 결과에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제2 보정을 더 수행할 수 있다.
상기 제2 보정을 수행함에 있어서, 상기 제1 위치, 상기 FFT 윈도우의 현재 시작 위치 및 상기 제1 길이에 기초하여 제2 오프셋 값을 연산할 수 있다. 상기 제2 오프셋 값에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 현재 시작 위치보다 뒤에 위치하는 제5 위치로 변경할 수 있다.
상기 제2 보정을 수행함에 있어서, 미리 정해진 제3 기준 위치가 상기 제5 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제3 기준 위치로 변경할 수 있다. 상기 제5 위치가 상기 제3 기준 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제5 위치로 유지할 수 있다.
상기 FFT 윈도우의 길이는 상기 데이터 구간의 길이와 동일할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에서 OFDM 신호 내에 포함되고 보호 구간 및 데이터 구간을 포함하는 OFDM 심볼을 복원하기 위한 OFDM 수신기는, 아날로그-디지털 변환부, FFT 윈도우 결정부, FFT부 및 신호 처리부를 포함한다. 상기 아날로그-디지털 변환부는 다중 경로 페이딩 채널을 통하여 전송된 상기 OFDM 신호에 대한 샘플링을 수행하여 디지털 샘플링 신호를 발생한다. 상기 FFT 윈도우 결정부는 상기 디지털 샘플링 신호에 기초하여 FFT 윈도우의 위치를 결정한다. 상기 FFT부는 상기 FFT 윈도우의 위치에 기초하여 상기 디지털 샘플링 신호를 FFT 변환하여 주파수 영역 신호들을 발생한다. 상기 신호 처리부는 상기 주파수 영역 신호들에 기초하여 상기 데이터 구간에 상응하는 데이터를 복원하여 출력 데이터를 발생한다. 상기 FFT 윈도우 결정부는, 상기 다중 경로 페이딩 채널 중 최단 경로(first arrival path)에 상응하는 제1 위치 및 최장 경로(last arrival path)에 상응하는 제2 위치를 검출하고, 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 보호 구간의 길이에 기초하여 상기 보호 구간 내에 포함되도록 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하여 상기 FFT 윈도우의 위치를 결정한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 OFDM 통신 시스템에서의 FFT 윈도우 위치 결정 방법에서는, 다중 경로 페이딩 채널 중 최단 경로에 상응하는 제1 위치뿐 아니라 상기 최장 경로에 상응하는 제2 위치를 함께 이용하여 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정함으로써, 효율적으로 FFT 윈도우의 위치를 결정할 수 있고 효율적으로 최적의 심볼 타이밍 동기화를 수행할 수 있다. 또한 제2 위치가 검출되지 않거나 OFDM 신호에 SGI 모드가 적용된 경우에 선형 위상 정보 또는 SGI 정보를 기초로 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 보정을 수행함으로써, FFT 윈도우의 위치를 더욱 효율적으로 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 제1 위치 및 제2 위치를 검출하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 3 및 4는 도 1의 FFT 윈도우 위치 결정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 도 1의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 6은 FFT 윈도우의 시작 위치의 변화에 따른 OFDM 수신기의 성능을 나타내는 표이다.
도 7은 도 1의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 7의 방법에 기초하여 설정된 FFT 윈도우의 시작 위치에 따른 PER 성능을 나타내는 표이다.
도 9는 도 1의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계의 또 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 10a, 10b, 10c, 10d, 11a, 11b, 11c 및 11d는 도 9의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 도 9의 방법에 기초하여 설정된 FFT 윈도우의 시작 위치에 따른 PER 성능을 나타내는 표이다.
도 13은 도 1의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계의 또 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 14는 도 13의 방법에 기초하여 설정된 FFT 윈도우의 시작 위치에 따른 PER 성능을 나타내는 표이다.
도 15는 도 1의 FFT 윈도우 위치 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 수신기를 나타내는 블록도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법을 나타내는 순서도이다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 통신 시스템에서, OFDM 송신기는 입력 데이터를 변조하여 OFDM 신호를 발생하고, 상기 OFDM 신호는 다중 경로 페이딩 채널(multi-path fading channel)을 통하여 전송되며, OFDM 수신기는 상기 OFDM 신호를 수신하고 복조하여 출력 데이터를 발생한다. 상기 OFDM 신호는 복수의 OFDM 심볼들을 포함하며, 각각의 OFDM 심볼은 ISI를 제거하기 위한 보호 구간 및 실제 데이터를 포함하는 데이터 구간을 포함한다. OFDM 수신기는 OFDM 신호에 포함되는 각 OFDM 심볼에서 보호 구간과 데이터 구간을 구분하여 실제 데이터에 대한 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행할 수 있도록 FFT 윈도우(Window)의 위치를 결정할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법에서는, 다중 경로 페이딩 채널을 통하여 전송된 상기 OFDM 신호에 기초하여, 상기 다중 경로 페이딩 채널 중 최단 경로(first arrival path)에 상응하는 제1 위치 및 최장 경로(last arrival path)에 상응하는 제2 위치를 검출한다(단계 S100). 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 OFDM 신호에 포함되는 OFDM 심볼의 보호 구간의 길이에 기초하여, 상기 보호 구간 내에 포함되도록 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정한다(단계 S300).
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 FFT 윈도우 위치 결정 방법에서는, 상기 최단 경로에 상응하는 제1 위치뿐 아니라 상기 최장 경로에 상응하는 제2 위치를 함께 이용하여 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정할 수 있다. 따라서 최단 경로에 상응하는 위치 또는 최대 신호 세기를 가지는 경로에 상응하는 위치만을 이용하여 FFT 윈도우의 위치를 결정하는 종래의 방식에 비하여 효율적으로 FFT 윈도우의 위치를 결정할 수 있으며, 효율적으로 최적의 심볼 타이밍 동기화를 수행할 수 있다.
도 2는 도 1의 제1 위치 및 제2 위치를 검출하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다. 도 3 및 4는 도 1의 FFT 윈도우 위치 결정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2, 3 및 4를 참조하면, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치를 검출하는 단계(S100)에서는, OFDM 신호(110)에 기초하여 생성된 복수의 상관 피크들(correlation peak, 132, 134, 136) 중 제1 상관 피크(132) 및 제2 상관 피크(136)를 검출할 수 있다(단계 S110). 제1 상관 피크(132)는 미리 정해진 문턱 값(threshold value)보다 큰 복수 개의 상관 피크들 중 가장 먼저 발생된 것으로 상기 최단 경로에 상응할 수 있다. 제2 상관 피크(136)는 상기 문턱 값보다 큰 복수 개의 상관 피크들 중 가장 나중에 발생된 것으로 상기 최장 경로에 상응할 수 있다.
상술한 바와 같이, OFDM 신호(110)는 복수의 OFDM 심볼들을 포함하며, 각각의 OFDM 심볼은 데이터 구간(DI) 및 데이터 구간(DI)의 앞쪽에 배치되는 보호 구간(GI)을 포함할 수 있다. 보호 구간(GI)은 데이터 구간(DI)의 뒷부분에 대한 복사본을 포함하는 순환 프리픽스(Cyclic Prefix; CP) 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 상기 OFDM 신호는 상기 다중 경로 페이딩 채널을 통해 전송되며, 이에 따라 도 4에 도시된 것과 같은 복수 개의 지연된 신호들(112, 114, 116)을 중첩하여 포함하는 형태로 수신될 수 있다.
OFDM 신호(110)가 복수 개의 신호들(112, 114, 116)을 중첩하여 포함하기 때문에 중첩된 신호들 각각의 보호 구간(GI)과 데이터 구간(DI)의 경계 지점에서 복수 개의 상관 피크들(132, 134, 136)이 발생될 수 있다. 도 15를 참조하여 후술하는 바와 같이, IEEE 802.11n 통신 프로토콜에서는 L-LTF(Long Training Field) 프리앰블(preamble)에서 교차 상관(cross-correlation)을 이용하여 상관 피크들(132, 134, 136)에 대한 위치 정보를 획득할 수 있다.
제1 상관 피크(132)의 발생 시점에 상응하는 OFDM 신호(110) 내의 위치를 제1 위치(POSF)로 설정하며(단계 S120), 제2 상관 피크(136)의 발생 시점에 상응하는 OFDM 신호(110) 내의 위치를 제2 위치(POSL)로 설정할 수 있다(단계 S130). 예를 들어, 상기 획득된 위치 정보를 미리 정해진 간격만큼 뒤쪽으로 적용하여 제1 위치(POSF) 및 제2 위치(POSL)를 설정할 수 있다. 제1 위치(POSF) 및 제2 위치(POSL)는 보호 구간(GI)에 포함될 수도 있고 포함되지 않을 수도 있다.
하나의 OFDM 심볼의 보호 구간(GI) 및 데이터 구간(DI)은 통신 프로토콜에 따라서 미리 정해진 개수의 샘플(sample)들을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 위치(POSF) 및 제2 위치(POSL)는 OFDM 심볼 내의 특정 샘플 위치에 대응하도록 표현될 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.11n 통신 프로토콜에서 보호 구간(GI)은 16개의 샘플을 포함하고 데이터 구간(DI)은 64개의 샘플을 포함할 수 있다. 제1 위치(POSF)가 보호 구간(GI) 내의 12번째 샘플의 위치에 대응하는 경우에 제1 위치(POSF)는 12로 표현될 수 있으며, 제2 위치(POSL)가 데이터 구간(DI)의 2번째 샘플의 위치에 대응하는 경우에 제2 위치(POSL)는 18(=16+2)로 표현될 수 있다.
한편, 실시예에 따라서, 상기 다중 경로 페이딩 채널 상에서 지연이 전혀 발생하지 않아 하나의 상관 피크만이 검출되거나, 상기 다중 경로 페이딩 채널 상에서 지연이 매우 길게 발생하여 미리 정해진 검출 시간 동안에 하나의 상관 피크만이 검출될 수 있다. 상기와 같이 하나의 상관 피크만이 검출된 경우에는, 상기 검출된 상관 피크의 발생 시점에 상응하는 OFDM 신호 내의 위치를 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치로 설정할 수 있다. 즉, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 동일한 것으로 설정될 수 있다.
도 5는 도 1의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 3 및 5를 참조하면, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계(S300)에서는, 제1 위치(POSF) 및 제2 위치(POSL)에 기초하여 채널 추정 길이를 획득할 수 있다(단계 S310). 예를 들어, 상기 채널 추정 길이는 하기의 [수학식 1]과 같이 획득될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기의 [수학식 1]에서, LENG_CH는 상기 채널 추정 길이를 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 채널 추정 길이는 실제 채널의 길이라기보다는, 상기 다중 경로 페이딩 채널 상에서 존재하는 지연, 즉 다중 경로에 의한 지연 시간에 상응할 수 있다.
제1 위치(POSF), 보호 구간(GI)의 길이 및 상기 채널 추정 길이에 기초하여 FFT 윈도우(120)의 시작 위치(POSFFT)를 제2 위치(POSL)보다 앞서는 제3 위치로 설정할 수 있다(단계 S320).
일 실시예에서, FFT 윈도우(120)의 길이는 상기 OFDM 심볼의 데이터 구간(DI)의 길이와 실질적으로 동일하며, 따라서 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 설정하는 경우에 FFT 윈도우(120)의 위치는 자동적으로 결정될 수 있다. 이전 심볼에 의한 인접 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI) 현상(111a) 및 다음 심볼에 의한 ISI 현상(111b)을 최소화하기 위하여, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)는 데이터 구간(DI)의 시작 위치보다 앞쪽에, 즉 보호 구간(GI) 내에 포함되도록 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이, IEEE 802.11n 통신 프로토콜에서 보호 구간(GI)은 16개의 샘플을 포함하므로, 상기 보호 구간(GI)의 길이는 16으로 표현될 수 있다. 상기 다중 경로에 의한 지연 특성과 노이즈 특성(예를 들어, AWGN(Additive White Gaussian Noise))을 고려하면, 제1 위치(POSF)를 기준으로 한 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)는 하기의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 다중 경로에 의한 지연이 존재하지 않는 경우에 제1 위치(POSF)와 제2 위치(POSL)는 실질적으로 동일하므로, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)는 보호 구간(GI)의 중간 위치로 설정될 수 있다. 한편, 실험적으로 채널 추정 길이(LENG_CH)를 상기의 [수학식 1]에 기초하여 획득된 값의 두 배로 설정하는 경우에 OFDM 수신기의 PER(Packet Error Rate) 성능이 더 우수하였다. 즉, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)는 하기의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
즉, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)는 제2 위치(POSL)보다 8 샘플만큼 앞서는 위치로 설정될 수 있다.
도 6은 FFT 윈도우의 시작 위치의 변화에 따른 PER 성능을 나타내는 표이다.
도 6에서, POSL-6, POSL-7, POSL-8, POSL-9 및 POSL-10은 각각 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 제2 위치(POSL)보다 6, 7, 8, 9 및 10 샘플만큼 앞서는 위치로 설정한 경우를 나타낸다. AWGN은 상기 다중 경로에 의한 지연이 존재하지 않는 경우를 나타내고, TGnB, TGnD, TGnE 및 TGnF는 각각 상기 다중 경로에 의한 지연이 존재하는 경우를 나타낸다. TGnB가 상기 채널 추정 길이가 가장 짧으며(즉, 지연량이 가장 적으며), TGnF가 상기 채널 추정 길이가 가장 길다(즉, 지연량이 가장 많다). AWGN의 경우에 PER 값을 계산하기 위한 SNR 값은 20dB로 적용하였고, TGnB, TGnD 및 TGnE의 경우에 PER 값을 계산하기 위한 SNR 값은 26dB로 적용하였으며, TGnF의 경우에 PER 값을 계산하기 위한 SNR 값은 30dB로 적용하였다. OFDM 신호가 HT Mixed 프레임 포맷을 가지고 MCS6(16-QAM rate 3/4)로 전송되는 경우를 가정하여 PER 값이 계산되었다.
도 6을 참조하면, 다중 경로에 의한 지연이 존재하지 않거나 지연량이 적은 경우(즉, AWGN 및 TGnB의 경우)에 POSL-8보다 POSL-7의 성능이 더 우수하므로, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 POSL-7로 재설정할 수 있다. 즉, 상기 제3 위치는 제2 위치(POSL)보다 7 샘플만큼 앞서는 위치(POSL-7)일 수 있다. 한편, 상기와 같이 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 POSL-7로 재설정하는 경우에, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)가 보호 구간(GI)이 아닌 데이터 구간(DI)에 포함될 가능성이 있다. 따라서 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 보호 구간(GI)에 포함시키기 위한 제1 상한선을 설정할 필요가 있으며, 도 7을 참조하여 이를 후술하도록 한다.
도 7은 도 1의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계(S300)에서는, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 상기 제3 위치(예를 들어, POSL-7)로 설정(도 5의 단계 S320)한 이후에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)의 제1 상한선을 설정하기 위하여, 상기 제3 위치가 미리 정해진 제1 기준 위치보다 앞서는지 여부를 판단할 수 있다(단계 S410). 상기 제1 기준 위치는 제1 위치(POSF)를 기준으로 하여 나타낼 수 있고, 제1 위치(POSF)보다 앞서는 위치일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기준 위치는 제1 위치(POSF)보다 2 샘플만큼 앞서는 위치(POSF-2)일 수 있다.
상기 판단 결과에 따라 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)가 변경 또는 유지될 수 있다. 제1 기준 위치(POSF-2)가 제3 위치(POSL-7)보다 앞서는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 제1 기준 위치(POSF-2)로 변경할 수 있고(단계 S420), 제3 위치(POSL-7)가 제1 기준 위치(POSF-2)보다 앞서는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 제3 위치(POSL-7)로 유지할 수 있다(단계 S430). 즉, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)는 제1 기준 위치(POSF-2) 또는 제3 위치(POSL-7) 중 앞선 위치로 설정될 수 있다.
도 8은 도 7의 방법에 기초하여 설정된 FFT 윈도우의 시작 위치에 따른 PER 성능을 나타내는 표이다.
도 8에서, HT는 OFDM 신호가 HT Mixed 프레임 포맷을 가지는 경우를 나타내고, HTSTBC는 OFDM 신호가 HT Mixed 프레임 포맷을 가지고 STBC(Space-Time Block Coding) 방식으로 전송된 경우를 나타내고, GF는 OFDM 신호가 HT Greenfield 프레임 포맷을 가지는 경우를 나타내며, GFSTBC는 OFDM 신호가 HT Greenfield 프레임 포맷을 가지고 STBC 방식으로 전송된 경우를 나타낸다. AWGN, TGnB, TGnD, TGnE 및 TGnF는 도 6을 참조하여 상술한 것과 동일한 경우를 나타낸다. OFDM 신호가 MCS6(16-QAM rate 3/4)로 전송되는 경우를 가정하여 PER 값이 계산되었다.
도 8을 참조하면, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT)를 제1 기준 위치(POSF-2) 또는 제3 위치(POSL-7) 중 앞선 위치로 설정하면 다중 경로에 의한 지연량이 많은 경우(즉, HT의 TGnE 및 TGnF의 경우)에 성능이 개선되었으나, 다중 경로에 의한 지연량이 많고 OFDM 신호가 STBC 방식으로 전송된 경우(즉, HTSTBC의 TGnF, 및 GFSTBC의 TGnE 및 TGnF의 경우)에는 성능 열화가 존재함을 확인할 수 있다. STBC 방식이 적용되는 경우에 CDD(Cyclic Delay Diversity)의 영향으로 채널 추정 길이가 실제보다 길어질 수 있고, 이에 따라 제2 위치(POSL)가 검출되지 않는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이와 같이 제2 위치(POSL)가 검출되지 않는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제1 보정을 수행할 필요가 있으며, 도 9를 참조하여 이를 후술하도록 한다.
도 9는 도 1의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계의 또 다른 예를 나타내는 순서도이다. 도 10a, 10b, 10c, 10d, 11a, 11b, 11c 및 11d는 도 9의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9를 참조하면, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계(S300)에서는, 도 7에 도시된 방법에 따라 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 변경 또는 유지한 이후에, 상기 다중 경로 페이딩 채널의 경로에 따른 위상의 변화량에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제1 보정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 10a의 예에서 제1 위치(POSFa) 및 제2 위치(POSLa)에 기초하여 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFTa)가 제3 위치(POSLa-7)로 설정되었고, 도 10b의 예에서 제1 위치(POSFb) 및 제2 위치(POSLb)에 기초하여 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFTb)가 제1 기준 위치(POSLb-2)로 설정되었다. 도 10c 및 10d의 예에서 하나의 상관 피크만이 검출되어 제1 위치(POSFc, POSFd) 및 제2 위치(POSLc, POSLd)가 각각 동일하게 설정되었고, 이에 기초하여 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFTc, POSFFTd)가 각각 제3 위치(POSLc-7, POSLd-7)로 설정되었다. 이 중에서, 특히 도 10c의 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFTc)가 상대적으로 보호 구간(GI)의 앞쪽에 설정되어 PER 성능이 열화될 수 있으므로, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFTc)에 대한 보정이 필요할 수 있다.
상기 제1 보정을 수행하기 위하여, 상기 다중 경로 페이딩 채널의 경로에 따른 상기 위상의 변화량을 측정할 수 있다(단계 S510). 상기 위상의 변화량은 선형 위상(linear phase) 정보일 수 있으며, 심볼 타이밍 동기화 위치에 따라서 채널의 반송파 별 위상이 변하므로 상기 위상의 변화량에 기초하여 채널에 대한 정보를 얻을 수 있다. 상기 위상의 변화량에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 보정할 수 있다. 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 보정하는데 이용되는 LPP 보정 위치는 하기의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
상기의 [수학식 4]에서, POSLP는 상기 LPP 보정 위치를 나타내고, LPP는 상기 위상의 변화량을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 10a 및 10b의 예에 각각 대응되는 도 11a 및 도 11b의 예에서, 제1 위치(POSFa, POSFb) 및 제2 위치(POSLa, POSLb)의 중간 정도의 지점에 LPP 보정 위치(POSLPa, POSLPb)가 설정될 수 있다. 도 10c 및 10d의 예에 각각 대응되는 도 11c 및 도 11d의 예에서, LPP 보정 위치(POSLPc, POSLPd)는 측정된 위상의 변화량 및 이전에 결정된 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFTc, POSFFTd)에 기초하여 설정될 수 있다. 이와 같이, 다중 경로에 의한 지연이 존재하는 경우에 상기 위상의 변화량은 최단 경로와 최장 경로의 중간 위치에 상응할 수 있으며, 다중 경로에 의한 지연이 존재하지 않는 경우에 상기 위상의 변화량은 상관 피크가 발생된 위치와 FFT 윈도우의 시작 위치의 차이인 오프셋에 대한 함수로 표현될 수 있다.
제1 위치(POSF), 상기 FFT 윈도우의 현재 시작 위치 및 위상의 변화량(LPP)에 기초하여 제1 오프셋 값을 연산할 수 있다(단계 S520). 예를 들어, LPP 보정 위치(POSLP)에 기초하여 제2 위치를 추정하고, 추정된 제2 위치에 기초하여 상기 제1 오프셋 값을 연산할 수 있다. 제2 위치는 하기의 [수학식 5]와 같이 추정될 수 있으며, [수학식 5]를 [수학식 3]에 대입하여 [수학식 6]과 같이 상기 제1 오프셋 값을 연산할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00005
[수학식 6]
Figure pat00006
상기의 [수학식 5] 및 [수학식 6]에서, POSL'는 상기 추정된 제2 위치를 나타내고, POSFFT는 도 7의 단계 S420 또는 S430에서 설정된 FFT 윈도우의 현재 시작 위치(즉, 제1 기준 위치 또는 제3 위치)를 나타내고, POSFFT'는 상기 제1 보정에 의하여 보정된 FFT 윈도우의 시작 위치를 나타내며, OFFSET1은 상기 제1 오프셋 값을 나타낼 수 있다. 한편, 실제 측정된 위상의 변화량(LLP)을 이용하므로, 상기의 [수학식 6]에서 POSFFT'는 POSL'-7이 아닌 POSL'-8로 연산되었다.
제1 오프셋 값(OFFSET1)이 0보다 큰지 판단하여(단계 S530), 제1 오프셋 값(OFFSET1)이 0보다 작거나 같은 경우에 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 현재 시작 위치(POSFFT)로 유지하고(단계 S580), 제1 오프셋 값(OFFSET1)이 0보다 큰 경우에 제1 오프셋 값(OFFSET1)에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 제4 위치로 변경할 수 있다(단계 S540). 도 10c를 참조하여 상술한 바와 같이, 상기 제1 보정은 FFT 윈도우의 시작 위치가 상대적으로 앞쪽에 설정된 경우의 성능 열화를 보정하기 위한 것이므로, 제1 오프셋 값(OFFSET1)이 0보다 작은 경우에 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 더 앞쪽으로 이동하지 않고 현재 시작 위치(POSFFT)로 유지하며, 제1 오프셋 값(OFFSET1)이 0보다 큰 경우에 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 현재 시작 위치(POSFFT)보다 뒤에 위치하는 상기 제4 위치로 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기의 [수학식 6]에 나타난 것처럼, 상기 제4 위치는 현재 시작 위치(POSFFT)보다 제1 오프셋 값(OFFSET1)만큼 뒤에 위치할 수 있다.
한편, 상기 제1 보정에 의해 상기 FFT 윈도우의 시작 위치가 지나치게 뒤로 이동하여 데이터 구간(DI)에 포함되는 경우를 방지하기 위한 제2 상한선을 설정할 필요가 있다. 즉, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT')를 상기 제4 위치(예를 들어, POSFFT+OFFSET1)로 보정(단계 S540)한 이후에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT')의 제2 상한선을 설정하기 위하여, 상기 제4 위치가 미리 정해진 제2 기준 위치보다 앞서는지 여부를 판단할 수 있다(단계 S550). 상기 제2 기준 위치는 제1 위치(POSF)를 기준으로 하여 나타낼 수 있고, 제1 위치(POSF)보다 뒤에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 기준 위치는 제1 위치(POSF)보다 4 샘플만큼 뒤의 위치(POSF+4)일 수 있다.
상기 판단 결과에 따라 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT')가 변경 또는 유지될 수 있다. 제2 기준 위치(POSF+4)가 제4 위치(POSFFT+OFFSET1)보다 앞서는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT')를 제2 기준 위치(POSF+4)로 변경할 수 있고(단계 S560), 제4 위치(POSFFT+OFFSET1)가 제2 기준 위치(POSF+4)보다 앞서는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT')를 제4 위치(POSFFT+OFFSET1)로 유지할 수 있다(단계 S430). 즉, FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT')는 제2 기준 위치(POSF+4) 또는 제4 위치(POSFFT+OFFSET1) 중 앞선 위치로 설정될 수 있다.
도 12는 도 9의 방법에 기초하여 설정된 FFT 윈도우의 시작 위치에 따른 PER 성능을 나타내는 표이다.
도 12를 참조하면, 도 8과 비교하였을 때 다중 경로에 의한 지연량이 많고 OFDM 신호가 STBC 방식으로 전송된 경우(즉, HTSTBC의 TGnF, 및 GFSTBC의 TGnE 및 TGnF의 경우)에 PER 성능이 개선된 것을 확인할 수 있다.
한편, OFDM 신호가 HT Mixed 프레임 포맷을 가지는 경우에, 보호 구간(GI)이 미리 정해진 기준 길이보다 짧은 제1 길이를 가지는 짧은 보호 구간(Short Guard Interval; SGI) 모드가 사용될 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.11n 통신 프로토콜에서 보호 구간(GI)은 16개의 샘플을 포함하지만 짧은 보호 구간(SGI)은 8개의 샘플을 포함할 수 있으며, 이 경우에 상기 기준 길이는 16이고 상기 제1 길이는 8일 수 있다. 따라서 SGI 모드가 사용되는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제2 보정을 수행할 필요가 있으며, 도 13을 참조하여 이를 후술하도록 한다.
도 13은 도 1의 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계의 또 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계(S300)에서는, 도 9에 도시된 방법에 따라 상기 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 상기 제1 보정을 수행한 이후에, 상기 보호 구간의 길이가 상기 기준 길이보다 짧은 상기 제1 길이인지 판단하고(단계 S610), 상기 판단 결과에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제2 보정을 선택적으로 수행할 수 있다.
상기 보호 구간의 길이가 상기 제1 길이인 경우에, 제1 위치(POSF), 상기 FFT 윈도우의 현재 시작 위치 및 상기 제1 길이에 기초하여 제2 오프셋 값을 연산하고(단계 S620), 상기 제2 오프셋 값에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 현재 시작 위치보다 뒤에 위치하는 제5 위치로 변경할 수 있다(단계 S630). 한편, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치가 지나치게 뒤로 이동하는 경우를 방지하기 위한 제3 상한선을 설정할 필요가 있다. 즉, 상기 제5 위치가 미리 정해진 제3 기준 위치보다 앞서는지 여부를 판단하여(단계 S640), 상기 제3 기준 위치가 상기 제5 위치보다 앞서는 경우에 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제3 기준 위치로 변경할 수 있고(단계 S650), 상기 제5 위치가 상기 제3 기준 위치보다 앞서는 경우에 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제5 위치로 유지할 수 있다(단계 S660). 즉, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치는 상기 제3 기준 위치 또는 상기 제5 위치 중 앞선 위치로 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치는 하기의 [수학식 7]과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00007
상기의 [수학식 7]에서, POSFFT'는 도 9의 단계 S560, S570 또는 S580에서 설정된 FFT 윈도우의 현재 시작 위치를 나타내고, OFFSET2는 상기 제2 오프셋 값을 나타내며, POSFFT"는 상기 제2 보정에 의하여 보정된 FFT 윈도우의 시작 위치를 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 제2 오프셋 값(OFFSET2)은 상기 제1 길이의 절반, 즉 4로 설정될 수 있고, SGI 모드가 적용된 경우에 상기 제3 기준 위치는 제1 위치(POSF)와 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 기준 위치(POSF)가 제5 위치(POSFFT'+4)보다 앞서는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT")를 제3 기준 위치(POSF)로 변경할 수 있고, 제5 위치(POSFFT'+4)가 제3 기준 위치(POSF)보다 앞서는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT")를 제5 위치(POSFFT'+4)로 유지할 수 있다. 즉, 제3 기준 위치(POSF)가 제5 위치(POSFFT'+4)보다 앞서는 경우에, 제2 오프셋 값(OFFSET2)은 (POSF-POSFFT')에 상응할 수 있다.
다른 실시예에서, 제2 오프셋 값(OFFSET2)은 상기 제1 길이의 절반, 즉 4로 설정될 수 있고, STBC 방식 및 SGI 모드가 모두 적용된 경우에 상기 제3 기준 위치는 제1 위치(POSF)보다 4 샘플만큼 뒤의 위치(POSF+4), 즉 상기 제2 기준 위치와 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 기준 위치(POSF+4)가 제5 위치(POSFFT'+4)보다 앞서는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT")를 제3 기준 위치(POSF+4)로 변경할 수 있고, 제5 위치(POSFFT'+4)가 제3 기준 위치(POSF+4)보다 앞서는 경우에 FFT 윈도우의 시작 위치(POSFFT")를 제5 위치(POSFFT'+4)로 유지할 수 있다. 즉, 제3 기준 위치(POSF+4)가 제5 위치(POSFFT'+4)보다 앞서는 경우에, 제2 오프셋 값(OFFSET2)은 (POSF+4-POSFFT')에 상응할 수 있다.
한편, 상기 보호 구간의 길이가 상기 제1 길이가 아닌 상기 기준 길이인 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 현재 시작 위치로 유지할 수 있다(단계 S670).
도 14는 도 13의 방법에 기초하여 설정된 FFT 윈도우의 시작 위치에 따른 PER 성능을 나타내는 표이다.
도 14에서, SGI는 SGI 모드가 적용된 경우를 나타내고, STBCSGI는 STBC 방식 및 SGI 모드가 모두 적용된 경우를 나타낸다. 도 14를 참조하면, 다중 경로에 의한 지연이 존재하지 않거나 지연량이 적은 경우(즉, AWGN, TGnB 및 TGnD의 경우)에 성능이 개선되었음을 확인할 수 있다.
도 15는 도 1의 FFT 윈도우 위치 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, OFDM 신호는 HT Mixed 프레임 포맷(HT)을 가지거나 HT Greenfield 프레임 포맷(GT)을 가질 수 있다. 각 프레임 포맷의 L-LTF 프리앰블이 제공되는 시점(T1a, T2a)에서 도 5 및 7을 참조하여 상술한 바와 같이 FFT 윈도우의 시작 위치가 설정될 수 있고, 각 프레임 포맷의 HT-SIG 프리앰블이 제공되는 시점(T1b) 또는 HT-SIG 프리앰블의 제공이 완료된 시점(T2b)에서 도 9를 참조하여 상술한 바와 같은 제1 보정이 수행될 수 있으며, 각 프레임 포맷의 데이터가 제공되기 직전의 시점(T1c, T2c)에서 도 13을 참조하여 상술한 바와 같은 제2 보정이 수행될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 수신기를 나타내는 블록도이다.
도 16을 참조하면, OFDM 수신기(200)는 아날로그-디지털 변환부(210), FFT 윈도우 결정부(220), FFT부(230) 및 신호 처리부(240)를 포함하며, 채널 추정부(250)를 더 포함할 수 있다.
아날로그-디지털 변환부(210)는 다중 경로 페이딩 채널을 통하여 전송된 OFDM 신호(RS)에 대한 샘플링을 수행하여 디지털 샘플링 신호(DSS)를 발생한다. OFDM 신호(RS)는 복수의 OFDM 심볼들을 포함하며, 각 OFDM 심볼은 보호 구간 및 데이터 구간을 포함한다. FFT 윈도우 결정부(220)는 디지털 샘플링 신호(DSS)에 기초하여 FFT 윈도우의 위치를 결정하고 FFT 윈도우 결정 신호(POSFFT)를 발생한다. FFT부(230)는 FFT 윈도우 결정 신호(POSFFT)에 포함된 상기 FFT 윈도우의 위치에 기초하여 디지털 샘플링 신호(DSS)를 FFT 변환하여 주파수 영역 신호들(FS)을 발생한다. 신호 처리부(240)는 주파수 영역 신호들(FS)에 기초하여 상기 OFDM 심볼의 데이터 구간에 상응하는 데이터를 복원하여 출력 데이터(ODATA)를 발생한다.
OFDM 수신기(200)의 구성은 FFT 윈도우 결정부(220)와 관련된 사항을 제외하고는 당업자에게 알려진 사항에 의해 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, OFDM 수신기(200)는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier), 믹서(Mixer), I/Q 복조기(I/Q Demodulator), 클럭 복원기(Clock Recovery unit) 등을 구비하는 RF 수신부를 더 포함할 수 있다. 신호 처리부(240)는 등화기(Equalizer), 직렬화기(Serializer), 복조기(Demodulator), 디인터리버(Deinterleaver), 디코더(Decoder) 등을 포함하여 구현될 수 있다.
FFT 윈도우 결정부(220)는 상기 다중 경로 페이딩 채널 중 최단 경로(first arrival path)에 상응하는 제1 위치 및 최장 경로(last arrival path)에 상응하는 제2 위치를 검출하고, 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 보호 구간의 길이에 기초하여 상기 보호 구간 내에 포함되도록 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하여 상기 FFT 윈도우의 위치를 결정한다. 이를 위하여, FFT 윈도우 결정부(220)는 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치를 검출하는 교차 상관부(미도시) 및 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하여 FFT 윈도우 결정 신호(POSFFT)를 발생하는 FFT 윈도우 시작 위치 설정부(미도시)를 포함하여 구현될 수 있다. 상기 교차 상관부는 도 2를 참조하여 상술한 것과 같은 동작을 통해 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치를 검출할 수 있다. 상기 FFT 윈도우 시작 위치 설정부는 도 5, 7, 9 및/또는 13을 참조하여 상술한 것과 같은 동작을 통해 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정할 수 있다.
한편, 채널 추정부(250)는 주파수 영역 신호들(FS)에 기초하여 OFDM 신호(RS)가 전송되는 상기 다중 경로 페이딩 채널을 추정하고, 상기 다중 경로 페이딩 채널의 경로에 따른 위상의 변화량(LPP)을 측정할 수 있다. 위상의 변화량(LPP)은 선형 위상(linear phase) 정보일 수 있으며, FFT 윈도우 결정부(220)는 도 9를 참조하여 상술한 것과 같이 위상의 변화량(LPP)에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제1 보정을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 FFT 윈도우 위치 결정 방법은 OFDM 심볼을 이용하는 다양한 통신 장치 또는 시스템에 적용될 수 있으며, 특히 무선 랜에 적용되는 IEEE 802.11x와 ETSI HIPERLAN/2, 무선 광대역 접속 기술에 적용된 IEEE 802.16x, 그리고 디지털 오디오/비디오 방송(DAB/DVB) 표준 등과 같은 다양한 무선 통신 기술을 이용하는 통신 시스템 등에 유용하게 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템에서, OFDM 신호 내에 포함되고 보호 구간 및 데이터 구간을 포함하는 OFDM 심볼을 복원하기 위한 FFT 윈도우의 위치 결정 방법으로서,
    다중 경로 페이딩 채널을 통하여 전송된 상기 OFDM 신호에 기초하여, 상기 다중 경로 페이딩 채널 중 최단 경로(first arrival path)에 상응하는 제1 위치 및 최장 경로(last arrival path)에 상응하는 제2 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 보호 구간의 길이에 기초하여, 상기 보호 구간 내에 포함되도록 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계를 포함하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치를 검출하는 단계는,
    상기 OFDM 신호에 기초하여 생성된 복수의 상관 피크들 중 가장 먼저 발생된 제1 상관 피크 및 가장 나중에 발생된 제2 상관 피크를 검출하는 단계;
    상기 제1 상관 피크의 발생 시점에 상응하는 상기 OFDM 신호 내의 위치를 상기 제1 위치로 설정하는 단계; 및
    상기 제2 상관 피크의 발생 시점에 상응하는 상기 OFDM 신호 내의 위치를 상기 제2 위치로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계는,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여 채널 추정 길이를 획득하는 단계; 및
    상기 제1 위치, 상기 보호 구간의 길이 및 상기 채널 추정 길이에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제2 위치보다 앞서는 제3 위치로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제3 위치는 상기 제2 위치보다 7 샘플(sample)만큼 앞서는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계는,
    미리 정해진 제1 기준 위치가 상기 제3 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제1 위치보다 앞서는 상기 제1 기준 위치로 변경하는 단계; 및
    상기 제3 위치가 상기 제1 기준 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제3 위치로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 기준 위치는 상기 제1 위치보다 2 샘플만큼 앞서는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계는,
    상기 다중 경로 페이딩 채널의 경로에 따른 위상의 변화량에 기초하여, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제1 보정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 보정을 수행하는 단계는,
    상기 다중 경로 페이딩 채널의 경로에 따른 위상의 변화량을 측정하는 단계;
    상기 제1 위치, 상기 FFT 윈도우의 현재 시작 위치 및 상기 위상의 변화량에 기초하여 제1 오프셋 값을 연산하는 단계; 및
    상기 제1 오프셋 값에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 현재 시작 위치보다 뒤에 위치하는 제4 위치로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 보정을 수행하는 단계는,
    미리 정해진 제2 기준 위치가 상기 제4 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제2 기준 위치로 변경하는 단계; 및
    상기 제4 위치가 상기 제2 기준 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제4 위치로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 보정을 수행하는 단계는,
    상기 제1 오프셋 값이 0보다 작거나 같은 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하는 단계는,
    상기 보호 구간의 길이가 기준 길이보다 짧은 제1 길이인지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치에 대한 제2 보정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제2 보정을 수행하는 단계는,
    상기 제1 위치, 상기 FFT 윈도우의 현재 시작 위치 및 상기 제1 길이에 기초하여 제2 오프셋 값을 연산하는 단계; 및
    상기 제2 오프셋 값에 기초하여 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 현재 시작 위치보다 뒤에 위치하는 제5 위치로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제2 보정을 수행하는 단계는,
    미리 정해진 제3 기준 위치가 상기 제5 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제3 기준 위치로 변경하는 단계; 및
    상기 제5 위치가 상기 제3 기준 위치보다 앞서는 경우에, 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 상기 제5 위치로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 FFT 윈도우의 길이는 상기 데이터 구간의 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템에서 FFT 윈도우 위치 결정 방법.
  15. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템에서, OFDM 신호 내에 포함되고 보호 구간 및 데이터 구간을 포함하는 OFDM 심볼을 복원하기 위한 OFDM 수신기로서,
    다중 경로 페이딩 채널을 통하여 전송된 상기 OFDM 신호에 대한 샘플링을 수행하여 디지털 샘플링 신호를 발생하는 아날로그-디지털 변환부;
    상기 디지털 샘플링 신호에 기초하여 FFT 윈도우의 위치를 결정하는 FFT 윈도우 결정부;
    상기 FFT 윈도우의 위치에 기초하여 상기 디지털 샘플링 신호를 FFT 변환하여 주파수 영역 신호들을 발생하는 FFT부; 및
    상기 주파수 영역 신호들에 기초하여 상기 데이터 구간에 상응하는 데이터를 복원하여 출력 데이터를 발생하는 신호 처리부를 포함하고,
    상기 FFT 윈도우 결정부는, 상기 다중 경로 페이딩 채널 중 최단 경로(first arrival path)에 상응하는 제1 위치 및 최장 경로(last arrival path)에 상응하는 제2 위치를 검출하고, 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 및 상기 보호 구간의 길이에 기초하여 상기 보호 구간 내에 포함되도록 상기 FFT 윈도우의 시작 위치를 설정하여 상기 FFT 윈도우의 위치를 결정하는 OFDM 수신기.
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