KR970005600B1 - 직교 주파수 분할 다중화 신호의 블록 오프셋 추정 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직교 주파수 분할 다중화 신호의 블록 오프셋 추정 방법

제1도는 본 발명에 따라 블록 오프셋을 구하는 것을 단계별로 설명하기 위한 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 신호의 프레임을 나타낸 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 수신기를 설명하기 위한 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 엔벨로프 검출부 120 : 아날로그/디지털 변환부

130 : 버퍼 140 : 복조부

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 신호의 블록 오프셋(Block offset) 추정에 관한 것으로, 특히, 직교 주파수 분할 다중화 신호의 블록 오프셋을 더욱 신속정확하게 추정하기에 적합한 직교 주파수 분할 다중화 신호의 블록 오프셋 추정 방법에 관한 것이다.

이와 관련하여, 종래에는 위상 이동 변조(Phase Shift Keying; PSK)한 직교 주파수 분할 다중화 신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)하면 블록 오프셋이 어긋난 정도에 따라 샘플값의 분포의 폭이 달라지는 것을 이용하였다.

따라서, 약간 당겨서 고속 푸리에 변환한 것과 밀어서 고속 푸리에 변환한 것으로부터 분포의 폭을 측정하여 그 폭이 줄어드는 방향으로 움직여서 샘플 클록 주파수를 조절하여 블록 오프셋을 맞출 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 기술에 있어서는 정확한 블록 오프셋을 측정하지 못하고 방향만 제시하며, 직교 주파수 분할 다중화 신호의 복조를 위한 고속 푸리에 변환 외에 약간 당겨서 고속 푸리에 변환한 것과 밀어서 고속 푸리에 변환한 것으로부터 분포의 폭을 측정하는 등의 수행이 더 필요하기 때문에 계산량이 많아진다.

본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 계산을 간단히 하면서도 신속정확하게 블록 오프셋을 추정할 수 있는 직교 주파수 분할 다중화 신호의 블록 오프셋 추정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 변조된 신호를 고속 푸리에 변환한 결과로부터 채널(Dhannel) 특성을 알아내서 인접 반송파(Carrier) 간의 위상차를 나타내는 복소수를 구한 후 그 복소수의 평균값으로부터 자연 시간을 추정하여 블록 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 이와같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도를 참조하면, 제1도는 본 발명에 따라 블록 오프셋을 구하는 것을 단계별로 설명하기 위한 개략도로, 먼저, 기저대역(Baseband) 신호의 위상 레퍼런스(Phase reference) 슬롯(Slot)을 고속 푸리에 변환하다(10).

다음, 고속 푸리에 변환된 신호에 따라 수신기측에서 알고 있는 그 위상 레퍼런스의 켤레 복소수(Complex conjugate)를 곱하여 채널의 특성을 구하며, 그 채널 특성으로부터 인접하는 반송파 간의 위상자를 나타내는 복소수의 평균을 구한다(20, 30).

이때, 그 인접한 반송파 간의 위상의 차를 구하면 블록 오프셋을 계산할 수 있지만 0°내지 360°의 값을 갖는 아아크탄젠트(arctan) 값을 구하기가 어렵기 때문에 우선 그 인접한 반송파 간의 위상차를 나타내는 복소수를 구하여 평균한 것의 위상을 구함으로써 0°에 가까운 아아크탄젠트 값을 한번 계산하고, 이와 같은 위상차에 소정의 상수를 곱해서 블록 오프셋을 구한다(40, 50).

따라서, 블록 오프셋을 상기 최종적인 블록 오프셋 만큼 조절하며, 데이카, 슬롯에서도 이와 같은 방법으로 블록 오프셋을 추정할 수 있다.

예를 들어, 데이타 신호가 8 위상 이동 변조(8PSK)되어 있다면 고속 푸리에 변환 단계(10)에 따른 값에 8승을 함으로써 모든 데이타를 1+j0으로 만들 수 있으나, 블록 오프셋이 맞지 않을 경우는 반송파에 따라 위상이 들어가게 되므로 이 값으로부터 상기와 같이 위상차를 구하고 소정의 상수를 곱하므로써 블록 오프셋을 구할 수 있다.

여기서, 위상차가 0°부근임을 알고 있으므로 테일러 시리즈를 이용하여 복소수의 위상을 구한다.

제2도는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중화 신호의 프레임을 나타낸 개략도로, 먼저, 첫 번째 슬롯에는 0을 넣어서 엔벨로프디렉터(Envelope detecter)(도면층에 도시되지 않음)가 프레임 시작을 알아낼 수 있도록 한다.

다음, 두번째 슬롯부터는 크기가 일정하고 위상이 πk²/N(N=0, 1, 2, 3, …, N-1)인 복소수 신호를 직교 주파수 분할 다중화 변조해서 넣으며, 다섯번째 슬롯부터 백번째 슬롯까지는 8 위상 이동변조로된 데이타를 넣는다.

제3도를 참조하면, 제3도는 본 발명에 따른 수신기를 설명하기 위한 블록도로, 먼저, 엔벨로프 검출부(110)의 출력은 두번째 슬롯의 시작점에서 상승되므로 이에 복조부(140)가 상승 에지(Rising edge)를 검출해서 버퍼(First In First Out; FIFO)(130)를 리셋시키면 이때부터 아날로그/디지탈 변환부(120)의 출력 데이타가 버퍼(130)에 지정된다.

이때, 버퍼(130)에 1280개의 샘플이 저장될 때마다 복조부(140)에서 읽어가는데, 복조부(140)는 에지 검출된 위치에서 일정샘플 떨어진 지점의 샘플을 1024개 취하여 직교 주파수 분할 다중화 복조한다.

여기서, 일정 샘플은 엔벨로프 검출부(110)의 정확도 및 채널 조건 그리고 블록 주파수 등에 의해서 결정되는데, 엔벨로프 검출부(110)가 최대 1μs 오차가 있다면 4MHz샘플링해서 4샘플이 된다.

따라서, 고속 푸리에 변환을 취하는 첫번째 데이타가 가드인터벌(Guard interval) 경계에서 최대 10개 샘플 위치에 놓이게 하기 위해 초기에 상기 일정 샘플을 246으로 하고 여기에다 추정된 블록 오프셋을 더해서 정확한 경계를 찾는다.

이때, 읽어들인 1024개의 샘플을 고속 푸리에 변화하면 의미가 있는 데이타는 512개이고, 원하는 채널만 부분적으로 고속 푸리에 변환하면 두 채널, 즉, 채널 당 32포인트이므로 64포인트의 값만 구할 수 있다.

따라서, 한 채널 32포인트만 갖고 블록 오프셋을 추정한다.

여기서, 상기 사용된 각 용어를 간단하게 설명하면 다음과 같다.

직교 주파수 분할 다중화 : 하나의 광대역 채널을 여러 개의 주파수 대역으로 분할한 다음, 분할된 각 대역을 서로 다른 직교 신호들에 할당함으로써 하나의 채널을 이용하여 여러 개의 신호를 동시에 전송할 수 있도록 하는 다중화 방식.

블록 : 1024배열, 1024포인트 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform: DCT)을 수행할 때의 기본 단위.

고속 푸리에 변환 : 이산 푸리에 변환을 고속으로 계산하기 위한 알고리즘으로, 대표적인 것으로는 쿨리-튜키(Cooley-Kukey)의 2ⁿ알고리즘과 토마스(Thomas)와 굿(Good)의 소인수 알고리즘이 있다.

채널 : 신호의 전송을 위한 한 개의 주파수 대역.

반송파 : 음향, 영상 신호 등의 각종 신호를 채널로 전송하기 위해 변조할 때 사용하는 파형으로, 반송파는 어떤 알려진 기준 신호로부터 변조를 통해 값이 변화되는 특성(예를 들어 진폭, 주파수, 위상 등)을 하나 이상 갖추고 있어야 하며, 사인파, 무한 펄스열 등이 사용되고, 변조 과정에서 정보를 갖는 변조 신호에 의해 변조된다.

위상 이동 변도 : 정보를 가진 입릭 신호에 따라 반송파의 순간 위상을 예정된 몇 가지 값으로 변화시키는 디지털 변조 방식으로, 위상 이동 변조에는 반송파가 가질 수 있는 순간 위상의 수에 따라 이진 위상 이동 변조(Binary Phase Shift Keying; BPSK), 직각 위상 이동 변조(Quadrature Phase Shift Key-ing; QPSK) 등이 있는데, 지각 위상 이동 변조는 변조파의 순간 위상이 4가지의 값을 가질 수 있도록 하는 위상 이동 변조이다.

기저 대역 : 변조하기 전의 정보를 나타내는 신호의 주파수 대역으로, 변조 신호로 반송파를 변조하면 원래 신호의 스펙트럼의 중심이 반송파 주파수의 위치로 이동하게 되는데, 이 때 변조 후의 주파수 대역의 입장에서 변조 전의 원래 주파수 대역를 지시할 때 그것을 기저 대역이라고 한다.

이산 푸리에 변환 : 직교 변환의 하나로서 주어진 입력 신호에 대한 변환의 결과가 그 신호의 주파수 성분에 대한 정보를 나타내는 것으로, 즉 어떤 연속 입력 신호를 나이쿼스트 주파수 이상으로 표본화를 하여 얻은 이산 데이터를 이산 푸리에 변환을 하면 그 신호의 주파수 특성을 주파수 영역에서 표본화된 이산 데이터가 얻어지면, 그 이산 푸리에 변환은 입력 신호를 {X(n): n=0, 1, 2, …, N-1}이라고 하고 출력 신호를 {X(m): m=0, 1, 2, 3, …, N-1}이라고 하면 다음과 같은 관계식으로 정의된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 블록 오프셋 추정을 위해 고속 푸리에 변환을 별도로 하지 않고, 위상 차이가 복소수 1+0j에 가까운 값으로 복소수에서 평균을 구해서 한 변의 아아크탄제트연산으로 블록 오프셋 추정이 가능하므로 계산량이 적어져서 블록 오프셋 추정이 신속하며, 채널의 특성으로부터 구해내므로 정확하다.

Claims (1)

1. 기저 대역 신호의 위상 레퍼런스 부분을 고속 푸리에 변환하는 단계(10)와; 상기 고속 푸리에 변화에 의한 신호에 상기 위상 레퍼런스의 컬레 복소수를 곱하여 채널의 특성을 구하며, 그 채널 특성의 인접하는 반송파 간의 위상차를 구하는 단계(20, 30)와: 상기 인접한 반송파 간의 위상차를 나타내는 복소수를 구하여 평균한 것의 위상을 구하고, 이에 소정의 상수를 곱해서 블록 오프셋을 구하는 단계(40, 50)를 포함하여 이루어지는 직교 주파수 분할 다중의 신호의 블록 오프셋 추정 방법.