KR20230090121A - 5g 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플과 짝수 번째 샘플을 각각 구분·추출하여 자기 상관 연산을 수행하고, 각각 연산된 자기 상관 값을 이용하여 심볼 타이밍 오차를 추정함으로써, 동기화 절차 중 가장 먼저 수행되는 시간영역에서의 심볼 타이밍 오차를 보다 정확하게 추정하여 정확하게 심볼을 복조할 수 있도록 하는 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치는, CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 추출하는 추출부; 상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 각각 나누어 자기 상관 연산을 수행하는 연산부; 상기 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING SYMBOL TIMING OFFSET FOR 5G COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심볼 타이밍 오차를 보다 정확하게 추정하여 정확하게 심볼을 복조할 수 있도록 하는 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.

세계 통신 표준 단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 Phase-I에 해당하는 5G 표준 규격을 발표한 후, eMBB(enhanced Mobile BroadBand), mMTC(massive Machine Type Communication), URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communication)를 지원하는 5G 통신이 전세계적으로 상용화 되었다.

5G NR(New Radio)은 기존 4G의 기술에서 발전된 형태로 진화하였으며, 물리계층의 주요 파라미터들을 살펴보면, 고정된 통신자원을 사용하는 것이 아닌, 다양한 통신 시나리오에 따라 유연하게 주파수 및 시간 자원을 사용할 수 있도록, 뉴머롤로지(Numerology)의 개념을 도입하였다.

3GPP TS 38.211표준에서는 뉴머롤로지의 표현을 μ로 정의하고 있으며, μ={0, 1, 2, 3, 4, 5}의 값에 따라 SCS(Subcarrier Spacing) 즉, 부반송파 간격이 15KHz ~ 480KHz에 해당하는 값을 갖게 된다.

또한, 뉴머롤로지의 값에 따라 부반송파 간격뿐만 아니라, 1개의 프레임당 갖는 슬롯의 개수 또한 다른 값을 갖게 된다.

이는 5G NR의 도입으로 인해 그동안 통신 성능이 뒷받침하지 못해서 서비스되지 못했던 다양한 ICT(Information and Communication Technologies) 분야의 서비스를 실현시킬 수 있도록 유연하게 통신 자원을 활용한다는 특징이 있다.

3GPP에서는 5G NR 기반의 데이터 통신을 위해 CP(Cyclic Prefix)-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조기술을 채택하였다.

5G NR 기반의 통신 시스템은 5G NR 디바이스와 5G 이동 통신망과 연동 되어야 하며, 이를 위해 가장 먼저 수행되는 것이 동기화 절차(Synchronization Procedure)이다.

동기화 절차는 크게 pre-FFT(Fast Fourier Transform) 구간, 즉 시간영역에서 수행되는 동기화 절차가 있고, post-FFT 구간, 즉 주파수 영역에서 수행되는 동기화 절차가 있다.

동기화 오차의 종류로는 크게 심볼 타이밍 오차, 주파수 오차가 있는데, 이들은 다시 정수배 및 소수배 오차로 구분된다.

심볼 타이밍 오차가 존재할 경우, 5G NR 시스템의 수신기에서 수신 받은 신호의 정확한 심볼 시작 지점을 찾지 못하게 되고, 이는 결국 정확한 신호를 복조할 수 없게 된다.

또한, 심볼 타이밍 오차는 ISI(Inter Symbol Interference)를 유발하게 되고, 결국 ICI(Inter Carrier Interference) 발생으로 인해 직교성이 상실되면서 5G NR의 성능 저하를 유발한다.

따라서, 다중 경로 페이딩 채널을 겪는 5G NR 시스템에서 시스템의 성능 저하를 유발시키는 ISI 및 ICI의 영향을 제거하기 위해, 5G NR 통신 환경에 적합한 보다 정확하고 신속한 심볼 타이밍 오차 추정 및 보상 기술이 요구된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0075218호 (2016.06.29. 공개)

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플과 짝수 번째 샘플을 각각 구분·추출하여 자기 상관 연산을 수행하고, 각각 연산된 자기 상관 값을 이용하여 심볼 타이밍 오차를 추정함으로써, 동기화 절차 중 가장 먼저 수행되는 시간영역에서의 심볼 타이밍 오차를 보다 정확하게 추정하여 정확하게 심볼을 복조할 수 있도록 하는 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치는, CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 추출하는 추출부; 상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 각각 나누어 자기 상관 연산을 수행하는 연산부; 상기 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치에서, 상기 연산부는, 상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플과, 상기 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 홀수 번째 샘플 간 자기 상관 연산을 수행하고, 상기 추출된 짝수 번째 CP 샘플과, 상기 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 짝수 번째 샘플 간의 자기 상관 연산을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치에서, 홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값을 정규화하는 처리부;를 더 포함하고, 상기 추정부는, 상기 처리부에서 정규화된 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법은, 추출부에서, 수신한 CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 추출하는 추출 단계; 연산부에서, 상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 각각 나누어 자기 상관 연산을 수행하는 연산 단계; 추정부에서, 상기 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 추정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법에서, 상기 연산 단계는, 상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플과, 상기 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 홀수 번째 샘플 간 자기 상관 연산을 수행하고, 상기 추출된 짝수 번째 CP 샘플과, 상기 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 짝수 번째 샘플 간의 자기 상관 연산을 수행하는 단계인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법에서, 처리부에서, 상기 홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값을 정규화하는 정규화 단계;를 더 포함하고, 상기 추정 단계는, 상기 정규화된 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 단계인 것을 특징으로 한다.

기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.

본 발명에 의하면, CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플과 짝수 번째 샘플을 각각 구분·추출하여 자기 상관 연산을 수행하고, 각각 연산된 자기 상관 값을 이용하여 심볼 타이밍 오차를 추정함으로써, 동기화 절차 중 가장 먼저 수행되는 시간영역에서의 심볼 타이밍 오차를 보다 정확하게 추정할 수 있게 되고, 이로 인하여 정확하게 심볼을 복조할 수 있게 된다.

도 1은 5G NR 시스템의 프레임 구조를 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 3은 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법을 설명하기 위한 플로우차트.
도 4는 종래 기술에 따른 심볼 타이밍 오차 추정 성능 결과와 본 발명의 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법에 따른 심볼 타이밍 오차 추정 성능 결과를 예시적으로 보인 도면.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

우선, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치 및 방법에 대해 설명하기에 앞서, 3GPP 표준 규격에 명시된 5G NR 시스템에서 부반송파 간격에 따라 유연하게 할당되는 프레임 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 5G NR 시스템의 프레임 구조를 보인 도면이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 5G NR 시스템에서는 길이가 10ms인 한 개의 프레임은 길이가 1ms인 10개의 서브 프레임으로 구성된다.

이 부분까지는 4G LTE와 같은 구조를 갖지만, 5G NR 시스템에서의 프레임 구조는 뉴머롤로지의 개념이 도입되어, 부반송파 간격에 따라 각 서브프레임마다 할당되는 슬롯의 개수는 달라진다.

각 슬롯은 노멀형(Normal CP)의 경우에는 14개의 CP-OFDM 심볼로 구성되고, 확장형(Extended CP)의 경우에는 12개의 CP-OFDM 심볼로 구성된다.

한편, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치 및 방법은 모든 부반송파 간격에 적용될 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 부반송파 간격(SubCarrier Spacing:SCS)은 15KHz이고, 노멀형(Normal CP)인 경우를 가정하여 설명을 진행하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치(100)는 추출부(110), 연산부(120), 처리부(130), 추정부(140) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 추출부(110)는 5G NR 시스템의 수신기가 수신 받은 CP-OFDM 심볼에서 CP(Cyclic Prefix)의 홀수 번째 샘플과 짝수 번째 샘플들을 구분하여 추출한다.

CP는 채널 간 간섭을 방지하기 위하여 가드 인터벌(GI) 구간에 삽입하는 신호로, OFDM 전송 방식에서 다중 경로에 의한 심볼 간 간섭을 제거하기 위해 GI를 삽입한다. GI 구간에 신호가 없으면 서브캐리어의 직교성이 무너져 채널 간 간섭이 발생한다. 이를 방지하기 위하여 심볼 구간 뒷부분의 신호 일부를 복사하여 삽입하며, 이 신호를 CP라고 한다.

시간 영역에서 5G NR 시스템의 수신기가 수신 받은 l번째 CP-OFDM 심볼의 n번째 샘플 신호(

)는 수학식 1로 정의될 수 있다.

수학식 1에서, h(d)는 최대 지연 확산 값이 L인 채널 임펄스 응답,

는 컨볼루션(convolution) 연산,

은 송신기에서 전송한 신호,

은 평균이 0인 가산성 백색 가우시안 잡음, τ는 심볼 타이밍 오차,

는 소수배 주파수 오차, N은 FFT 크기,

은 송신기에서 전송한 신호가 무선 채널 환경을 거치면서 본래의 전송 신호가 소수배 주파수 오차에 의해 위상이 회전된 것을 의미한다.

수학식 1로 정의되는 샘플 신호들로 이루어지는 CP-OFDM 심볼을 수신한 추출부(110)는 수신한 CP-OFDM 심볼에서 홀수 번째 및 착수 번째 CP 샘플들을 구분하여 추출한다.

즉, 추출부(110)는 수신한 CP-OFDM 심볼에서 홀수 번째 샘플들을 하나의 그룹으로 추출하고, 수신한 CP-OFDM 심볼에서 짝수 번째 샘플들을 하나의 그룹으로 추출할 수 있다.

연산부(120)는 추출부(110)에서 추출된 홀수 번째 CP 샘플과 착수 번째 CP 샘플을 각각 나누어 자기 상관 연산을 수행한다.

구체적으로 연산부(120)는 추출부(110)에서 추출된 홀수 번째 CP 샘플과, 해당 CP 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 홀수 번째 샘플 간의 자기 상관 연산을 수행하고, 추출부(110)에서 추출된 짝수 번째 CP 샘플과, 해당 CP 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 짝수 번째 샘플 간의 자기 상관 연산을 수행할 수 있다.

여기서, CP-OFDM 심볼을 구성하는 홀수 번째 CP 샘플들간 자기 상관 연산은 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.

수학식 2에서,

는 CP의 길이를 의미하고, *는 콘쥬게이트(conjugate) 연산을 의미한다.

그리고, CP-OFDM 심볼을 구성하는 짝수 번째 CP 샘플들간 자기 상관 연산은 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.

처리부(130)는 연산부(120)에서 연산된 홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플간 자기 상관 연산 값을 정규화한다.

연산부(120)에서 연산된 홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값을 처리부(130)에서 정규화하는 이유는, 수신 신호의 전력에 의한 영향을 받지 않게 하기 위함이다.

처리부(130)에서 수행하는 연산부(120)에서 연산된 홀수 번째 샘플들간 상관 연산 값의 정규화는 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.

그리고, 짝수 번째 샘플들간 상관 연산 값의 정규화는 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.

추정부(140)는 처리부(130)에서 정규화된 자기 상관 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정한다.

추정부(140)는 처리부(130)에서 정규화된 홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값을 수학식 6과 같이 각각 곱하였을 때, 최대 값을 갖게 하는 샘플의 구간을 추정하게 된다.

수학식 6이 최대 값을 갖게 하는 샘플 구간(t)이 심볼의 시작점, 즉 심볼 타이밍 오차 값이 되므로, 수학식 6이 최대 값을 갖게 하는 샘플 구간(t)를 구하는 방법은 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.

수학식 7에서 arg max는 중괄호 안의

값이 최대 값을 갖는 t 지점을 찾아내는 함수를 의미한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 심볼 타이밍 오차 추정 장치는 5G NR 통신을 위하여 다양한 5G 통신 장비 및 디바이스에 설치될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법은 도 2에 도시된 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치(100)와 실질적으로 동일한 구성 상에서 진행되므로, 도 2의 심볼 타이밍 오차 추정 장치(100)와 동일한 구성 요소에 대해 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

우선, 5G NR 시스템의 송신기가 송신한 CP-OFDM 심볼을 5G NR 시스템의 수신기가 수신하면(210), 추출부(110)는 수신기가 수신한 CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 구분하여 추출한다(220).

상기한 단계 220을 통해 추출부(110)가 송신기로부터 수신 받은 CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 추출하면, 연산부(120)가 추출부(110)로부터 이를 인가받아 추출부(110)에서 추출된 홀수 번째 CP 샘플들과 착수 번째 CP 샘플들을 각각 나누어 자기 상관 연산을 수행한다(230, 240).

구체적으로 상기한 단계 230에서 연산부(120)는 상기한 단계 220에서 추출된 홀수 번째 CP 샘플과, 해당 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 홀수 번째 샘플 간의 자기 상관 연산을 수행하고(수학식 2 참고), 상기한 단계 240에서 연산부(120)는 상기한 단계 220에서 추출된 짝수 번째 CP 샘플과, 해당 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 짝수 번째 샘플 간의 자기 상관 연산을 수행할 수 있다(수학식 3 참고).

이후에는, 수신기가 송신기로부터 수신한 수신 신호의 전력에 의한 영향을 최소화하기 위해 처리부(130)는 연산부(120)에서 연산된 홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값을 수학식 4 및 수학식 5와 같이 각각 정규화한다(250).

이후, 추정부(140)는 상기한 단계 250에서 정규화된 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정한다(260).

상기한 단계 260에서 추정부(140)는 상기한 단계 250에서 정규화된 홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값을 수학식 6과 같이 각각 곱하였을 때, 최대 값을 갖게 하는 샘플의 구간을 추정하게 된다.

수학식 6이 최대 값을 갖게 하는 샘플 구간(t)이 심볼의 시작점, 즉 심볼 타이밍 오차 값이 되므로, 수학식 6이 최대 값을 갖게 하는 샘플 구간(t)를 구하는 식은 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플과 짝수 번째 샘플을 각각 구분·추출하여 자기 상관 연산을 수행하고, 각각 연산된 자기 상관 값을 이용하여 심볼 타이밍 오차를 추정함으로써, 동기화 절차 중 가장 먼저 수행되는 시간영역에서의 심볼 타이밍 오차를 보다 정확하게 추정할 수 있게 됨에 따라, 정확하게 심볼을 복조할 수 있게 된다.

도 4는 종래 기술에 따른 심볼 타이밍 오차 추정 성능 결과와 본 발명의 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법에 따른 심볼 타이밍 오차 추정 성능 결과를 예시적으로 보인 도면으로, 도 4를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법에 따른 심볼 타이밍 오차 추정 방법이 종래 기술에 따른 심볼 타이밍 오차 추정 방법보다 최대 자기 상관 연산 값을 찾아내기가 유리하다는 것을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

110. 추출부,
120. 연산부,
130. 처리부,
140. 추정부

Claims (7)

1. CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 추출하는 추출부;
   상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 각각 나누어 자기 상관 연산을 수행하는 연산부;
   상기 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연산부는,
   상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플과, 상기 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 홀수 번째 샘플 간 자기 상관 연산을 수행하고,
   상기 추출된 짝수 번째 CP 샘플과, 상기 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 짝수 번째 샘플 간의 자기 상관 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는,
   5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값을 정규화하는 처리부;를 더 포함하고,
   상기 추정부는,
   상기 처리부에서 정규화된 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는,
   5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 장치.
   
4. 추출부에서, 수신한 CP-OFDM 심볼에서 CP의 홀수 번째 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 추출하는 추출 단계;
   연산부에서, 상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플들과 짝수 번째 샘플들을 각각 나누어 자기 상관 연산을 수행하는 연산 단계;
   추정부에서, 상기 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 추정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 연산 단계는,
   상기 추출된 홀수 번째 CP 샘플과, 상기 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 홀수 번째 샘플 간 자기 상관 연산을 수행하고,
   상기 추출된 짝수 번째 CP 샘플과, 상기 샘플과 동일한 샘플 값을 갖는 CP-OFDM 심볼의 마지막 부분에 위치한 샘플 구간의 짝수 번째 샘플 간의 자기 상관 연산을 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는,
   5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   처리부에서, 상기 홀수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값과 짝수 번째 샘플들간 자기 상관 연산 값을 정규화하는 정규화 단계;를 더 포함하고,
   상기 추정 단계는,
   상기 정규화된 자기 상관 연산 값이 최대 값을 갖게 하는 샘플 위치를 추정하는 단계인 것을 특징으로 하는,
   5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법.
   
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 5G 통신 시스템용 심볼 타이밍 오차 추정 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.

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