KR100258960B1

KR100258960B1 - Tps start position detection apparatus and method of ofdm system

Info

Publication number: KR100258960B1
Application number: KR1019970077762A
Authority: KR
Inventors: 김동규; 박소라; 최형진
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2000-06-15
Also published as: KR19990057694A

Abstract

PURPOSE: A device for detecting a TPS(Transmission Parameter Signalling) starting location in an OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexer) system is provided to perform a phase quantization and a differential decoding of a receiving TPS signal, and to detect a synchronous word, by using a quantizer, a comparator, a cumulator and a TPS starting location detector. CONSTITUTION: An ADC(Analog-To-Digital Converter)(210) converts a received OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexer) analog signal into a digital signal. An FFT unit(Fast Fourier Transform)(230) performs an FFT for samples outputted from the ADC(210). A TPS(Transmission Parameter Signalling) detector(240) extracts a TPS complex signal transmitted through a pre-assigned sub carrier wave, and multiplies complex values by a determined integer, then performs a phase quantization. A differential decoder(250) compares the two complex quantization values each other, and cumulates a compared result value, then decides bits of a receiving TPS signal by using a code of the cumulated value. A TPS starting location detector(260) compares two bit values of the TPS signal, and decides whether the bit values are the same each other, then cumulates a compared value, finally detects a location having a maximum cumulated value as a TPS starting location.

Description

ＯＦＤＭ 시스템의 ＴＰＳ 시작 위치 검출 장치 및 그 방법TPS starting position detection device and method of OPDM system

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multipexer: 이하 OFDM이라 칭함) 시스템에 관한 것으로서 특히 OFDM 시스템에서 TPS(Transmission Parameter Signalling)의 시작 위치 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an Orthogonal Frequency Division Multipexer (hereinafter, called OFDM) system, and more particularly, to an apparatus and method for detecting a start position of transmission parameter signaling (TPS) in an OFDM system.

일반적으로 유럽 지상파 방송용 OFDM 전송방식에서 N개의 부반송파중 특정 부반송파는 데이터를 전송하는 데 사용하지 않고 대신 송신측 송신 방식에 관련된정보를 전송한다. 송신측 송신 방식이란 송신측이 OFDM 신호를 전송하는 데 사용되는 방식에 대한 정보 즉, 채널 부호율(code rate), 변조 방식(constellation pattern), 보호구간(guard interval)의 길이, 전송 모드(transmission mode), 프레임 번호(frame number) 등을 의미하며, 유럽 규격에서는 이 정보를 전송하는 데 사용되는 부반송파를 TPS(Transmission Parameter Signalling) 부반송파라고 한다.In general, in the European terrestrial broadcasting OFDM transmission method, a specific subcarrier of N subcarriers is not used to transmit data, but instead transmits information related to a transmission side transmission method. The transmission side transmission method is information on a scheme used by the transmission side to transmit an OFDM signal, that is, a channel code rate, a constellation pattern, a length of a guard interval, and a transmission mode. mode), frame number, etc. In the European standard, a subcarrier used to transmit this information is called a TPS (Transmission Parameter Signaling) subcarrier.

유럽 지상파 방송용 OFDM 전송 방식의 규격에 정해진 TPS 전송 방식은 다음과 같다. 전송 모드는 전송하는 데 사용되는 부반송파의 총 개수에 따라 두 가지 모드 즉, 2K모드와 8k 모드로 분류된다. TPS 신호를 전송하기 위하여 2k 모드는 총 17개의 부반송파, 그리고 8k 모드는 총 68개의 부반송파를 사용한다.The TPS transmission scheme specified in the European terrestrial broadcasting OFDM transmission scheme is as follows. Transmission modes are classified into two modes, 2K mode and 8k mode, according to the total number of subcarriers used for transmission. In order to transmit the TPS signal, 2k mode uses a total of 17 subcarriers, and 8k mode uses a total of 68 subcarriers.

TPS 신호의 구성은 다음과 같다. TPS 신호는 총 68비트의 길이를 가지며 1비트의 초기화 비트, 16비트(1 워드)의 동기 비트, 37비트의 정보 비트, 그리고 14비트의 오류 정정 비트로 이루어져 있다. 68비트의 길이를 가지는 것은 유럽 OFDM 방식에서 1개의 프레임(frame)이 68개의 OFDM 심볼로 구성되기 때문이다. 각 OFDM 심볼은 1 비트의 TPS 정보를 전송하므로 결국 68비트의 TPS 정보를 모두 전송하는 데 1 프레임이 걸린다. 더구나 1개의 수퍼 프레임(super-frame)은 4개의 프레임으로 구성된다. 한 OFDM 심볼안의 모든 TPS 부반송파는 동일한 정보를 전송한다. TPS 신호를 s_n 라 정의한다. 여기서 n은 n번째 비트를 의미한다. 각 TPS 부반송파에 대한 TPS의 첫 번째 비트인 초기화 비트 s₀ 는 각 부반송파 번호 n에 대응하는 PRBS(Pseudo Random Binary Sequence)에서 생성된 n번째 비트에서 얻을 수 있으며 이 비트는 TPS 정보의 변조 방식인 차등 부호 BPSK(Differential Binary Phase Shift Keying, DBPSK)을 초기화한다. 초기화 비트 다음에 따라오는 16비트의 동기화 비트 s₁∼s₁₆ 는 표 1과 같다. 다음의 37비트의 정보 비트 s₁₇∼s₅₃ 는 전술한 바와 같이 송신측의 전송 방식에 대한 정보들로 구성되어 있으며 나머지 14비트의 오류 정정 비트 s₅₄∼s₆₇ 는 68비트의 TPS 신호의 전송중 발생하는 오류를 검출하고 정정하는 데 사용된다.The configuration of the TPS signal is as follows. The TPS signal has a total length of 68 bits and consists of one bit of initialization bits, 16 bits (one word) of sync bits, 37 bits of information bits, and 14 bits of error correction bits. The length of 68 bits is because one frame is composed of 68 OFDM symbols in the European OFDM scheme. Since each OFDM symbol transmits 1 bit of TPS information, it takes 1 frame to transmit all 68 bits of TPS information. Moreover, one super-frame consists of four frames. All TPS subcarriers in one OFDM symbol carry the same information. TPS signal s _n It is defined as N is the nth bit. Initialization bit, which is the first bit of TPS for each TPS subcarrier s ₀ Can be obtained from the nth bit generated from the PBS (Pseudo Random Binary Sequence) corresponding to each subcarrier number n. This bit initializes the differential code BPSK (Differential Binary Phase Shift Keying, DBPSK), which is a modulation method of TPS information. 16-bit synchronization bit following the initialization bit s _{1 to} s ₁₆ Is shown in Table 1. The next 37 bits of information bits s _17- s ₅₃ As described above, is composed of information on the transmission method of the transmitting side, and the remaining 14 bits of error correction bits s _{54 to} s ₆₇ Is used to detect and correct errors that occur during the transmission of the 68-bit TPS signal.

TPS 신호의 변조 방식은 DBPSK(Differential Binary Phase Shift Keying)을 사용하며, 1개의 OFDM 심볼에서 모든 TPS 부반송파는 동일한 정보를 전송한다. DBPSK는 매 프레임의 TPS 신호의 s₀ 에 의해 초기화 되며 수학식 1과 같이 변조된다.The modulation scheme of the TPS signal uses differential binary phase shift keying (DBPSK), and all TPS subcarriers in one OFDM symbol transmit the same information. DBPSK is used to determine the TPS signal s ₀ It is initialized by and modulated as shown in Equation 1.

여기서 k 는 TPS 부반송파 번호, m 은 프레임 번호, n 은 OFDM 심볼 번호, s_n 은 TPS 신호에서 n번째 비트이며 c 는 TPS 부반송파를 변조하는 복소 신호이고 심볼 번호 n〉0 일 때 적용된다. 초기화 과정은 매 프레임의 첫 번째 심볼에서 결정되는데 수학식 2와 같다.here k Is the TPS subcarrier number, m Is the frame number, n Is an OFDM symbol number, s _n Is the nth bit in the TPS signal c Is a complex signal that modulates a TPS subcarrier and is a symbol number n> 0 Applied when The initialization process is determined from the first symbol of every frame, as shown in Equation 2.

여기서 w_k 는 PRBS 시퀀스에서 k번째 비트를 의미하며 이 비트는 k번 부반송파에 대응된다. 최종적으로 w_k 는 0 혹은 1의 값을 가지므로 DBPSK로 변조하여 전송되는 복소점은 {1,0} 혹은 {-1,0}이 된다.here w _k Denotes the k th bit in the PRBS sequence, which corresponds to k subcarriers. Finally w _k Since the value has a value of 0 or 1, the complex point transmitted by modulating with DBPSK becomes {1,0} or {-1,0}.

도 1은 일반적인 OFDM 시스템에서 TPS의 시작 위치 검출 장치를 보이는 블록도이며, 수신되는 OFDM 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부(110), 상기 ADC부(110)로부터 발생하는 변조 데이터를 고속 푸리에 변환하는 FFT부(130), 상기 FFT부(130)의 출력 중 TPS 신호를 추출하는 TPS 추출부(140), 상기 TPS 추출부(140)의 TPS 부반송파를 통하여 수신된 복소 신호를 차등 복호하는 차등 복호부(150), 상기 차등 복호부(150)로부터 복호된 TPS 비트열에서 2개의 동기 워드(word:16개 비트)에 대한 상관 작업을 수행하여 TPS의 시작 지점에 해당하는 최대 상관 값에 대한 위치를 검출하는 상관부(160)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for detecting a starting position of a TPS in a general OFDM system. The ADC unit 110 converts a received OFDM analog signal into a digital signal, and modulates data generated from the ADC unit 110 at high speed Fourier. A differential to decode the complex signal received through the TPS subcarrier of the TPS extractor 140 and the TPS extractor 140 to extract the TPS signal from the output of the FFT unit 130 to be converted The decoder 150 performs correlation on two sync words (word: 16 bits) in the TPS bit string decoded from the differential decoder 150 to obtain a maximum correlation value corresponding to the start point of the TPS. It is composed of a correlator 160 for detecting the position.

도 1에 도시된 바와 같이 기존에는 TPS 추출부(140)에서 TPS 신호를 추출하고, 차등복호화부(150)를 이용하여 차등 복호화를 수행하고, 상관부(160)를 이용하여 동기 비트의 위치를 검출한다. 특히 TPS 신호의 정확한 전달을 위해서 다수의 부반송파를 사용하고 있으므로 동일한 정보가 병렬로 동시에 전달된다(2k 모드에서는 17개, 8k 모드에서는 68개). 따라서 다수의 TPS 부반송파를 통하여 수신된 정보를 처리하는 데 있어서 각 TPS 부반송파에 대한 각각에 대한 TPS 신호 복원과정이 필요하다. 예를 들면 8k 모드의 경우 총 68개에 대한 TPS 신호 복원기를 구현해야 하므로 복잡성이 증가하게 된다. 또한 동기 비트는 각 TPS 부반송파에 대응되는 초기화 비트와 프레임 번호(표 1의 1,3프레임 및 2,4프레임)에 따라 총 4가지의 형태로 수신가능하므로 각 형태에 대한 상관부(160)가 필요하며, 그 동작 과정에서도 동기 비트의 크기인 16비트(동기 워드)에 대한 상관작업을 수행해야 하므로 계산량이 많은 문제점이 있다.As shown in FIG. 1, the TPS extractor 140 extracts the TPS signal, performs differential decoding using the differential decoder 150, and uses the correlation unit 160 to determine the position of the sync bit. Detect. In particular, since multiple subcarriers are used for accurate transmission of the TPS signal, the same information is simultaneously transmitted in parallel (17 in 2k mode and 68 in 8k mode). Accordingly, in processing information received through a plurality of TPS subcarriers, a TPS signal reconstruction process for each TPS subcarrier is required. For example, the 8k mode adds complexity to 68 TPS signal reconstructors. In addition, since the synchronization bit can be received in four types according to the initialization bit and the frame number (1, 3 and 2, 4 frames in Table 1) corresponding to each TPS subcarrier, the correlation unit 160 for each type is There is a problem in that a large amount of computation is required because a correlation operation on 16 bits (synchronization words), which is the size of a sync bit, must be performed in the operation process.

본 발명이 이루고자하는 기술적과제는 OFDM 시스템에서 TPS 신호의 복원을 위해 위상 양자화기, 비교기, 누적기 그리고 단순화한 TPS 시작 위치검출기를 이용하여 위상 양자화 및 수신 TPS신호의 차등복호를 수행한 후 동기 워드를 검출함으로서 정확한 TPS 신호의 시작 위치를 찾는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem of the present invention is to perform phase quantization and differential decoding of a received TPS signal using a phase quantizer, a comparator, an accumulator, and a simplified TPS start position detector to recover a TPS signal in an OFDM system. The present invention provides an apparatus and a method for finding a correct starting position of a TPS signal by detecting a.

도 1은 일반적인 OFDM 시스템에서 TPS의 시작 위치 검출 장치를 보이는 블록도이다.1 is a block diagram showing an apparatus for detecting a starting position of a TPS in a typical OFDM system.

도 2는 본 발명에 따른 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치를 보이는 블록도이다.2 is a block diagram showing an apparatus for detecting a TPS start position in an OFDM system according to the present invention.

도 3은 도 2의 위상 양자화기의 출력 특성을 도시한 것이다.3 illustrates output characteristics of the phase quantizer of FIG. 2.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 OFDM 시스템에서 TPS의 시작 위치를 검출하는 장치에 있어서, 수신되는 상기 OFDM 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환 수단; 상기 아날로그 디지털 변환 수단으로부터 출력되는 샘플들을 고속 푸리에 변환하는 FFT 수단; 상기 FFT 수단의 FFT 출력중에서 사전에 할당된 부반송파를 통하여 전송된 TPS 복소 신호를 추출하여 그 복소값들에 소정의 정수를 곱하고 위상 양자화하는 TPS 검출수단; 상기 TPS 검출수단에서 출력되는 두 개의 복소 양자화값을 서로 비교하여 그 결과값을 누적하고, 그 누적된 값의 부호를 이용하여 수신 TPS 신호의 비트를 판정하는 차등복호수단; 상기 차등복호수단에서 판정된 TPS 신호의 두 값을 비교하여 크기가 같은지 여부를 결정하여 그 비교값을 누적하고, 그 누적된 값이 최대인 지점을 TPS 시작 위치로 검출하는 TPS 시작 위치 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치이다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides an apparatus for detecting a starting position of a TPS in an OFDM system, comprising: an analog to digital conversion means for converting the received OFDM analog signal into a digital signal; FFT means for fast Fourier transforming samples output from the analog-to-digital conversion means; TPS detection means for extracting a TPS complex signal transmitted through a pre-allocated subcarrier from the FFT output of the FFT means, multiplying the complex values by a predetermined integer, and performing phase quantization; Differential decoding means for comparing the two complex quantization values output from the TPS detection means with each other, accumulating the resultant values, and determining the bits of the received TPS signal using the signs of the accumulated values; Comparing the two values of the TPS signal determined by the differential decoding means, determining whether the magnitudes are the same, accumulating the comparison values, and detecting the point at which the accumulated value is maximum as the TPS start position; TPS start position detection device of an OFDM system, characterized in that it comprises a.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 OFDM 시스템에서 TPS의 시작 위치를 검출하는 방법에 있어서, OFDM 신호를 고속 푸리에 변환한 FFT 출력중에서 사전에 할당된 부반송파를 통하여 전송된 TPS 복소 신호를 추출하여 그 복소값들에 소정의 정수를 곱하고 위상 양자화하는 과정; 상기 과정에서 출력되는 두 개의 복소 양자화값을 서로 비교하여 그 결과값을 누적하고, 그 누적된 값의 부호를 이용하여 수신 TPS 신호의 비트를 판정하는 과정; 상기 과정에서 판정된 TPS 신호의 두 값을 비교하여 크기가 같은지 여부를 결정하여 그 비교값을 누적하고, 그 누적된 값이 최대인 지점을 TPS 시작 위치로 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 방법이다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method for detecting a starting position of a TPS in an OFDM system, by extracting a TPS complex signal transmitted through a pre-allocated subcarrier from an FFT output obtained by fast Fourier transforming an OFDM signal. Multiplying the complex values by a predetermined integer and quantizing the phases; Comparing the two complex quantization values output in the above process, accumulating the resultant values, and determining a bit of the received TPS signal using a sign of the accumulated value; Comparing the two values of the TPS signal determined in the above process to determine whether the magnitudes are the same, accumulating the comparison values, and detecting a point at which the accumulated value is maximum as the TPS start position. TPS start position detection method of an OFDM system.

이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2의 장치는 ADC부(210), FFT부(230), TPS 검출부(240), 차등 복호부(250), TPS 시작 위치 검출부(260)로 구성되며, 상기 TPS검출부(240)는 TPS추출기(242), 곱셈기(243), 위상 양자화기(244), 제1레지스터(246)를 포함하며, 상기 차등 복호기(250)는 제1비교기(252), 제1누적기(254), 판정기(256), 제2레지스터(258)를 포함하며, 상기 TPS 시작 위치 검출부(260)는 제2비교기(262), 제2누적기(264), 최대값 위치 검출기(266)를 포함한다.The apparatus of FIG. 2 includes an ADC unit 210, an FFT unit 230, a TPS detector 240, a differential decoder 250, and a TPS start position detector 260. The TPS detector 240 is a TPS extractor. 242, a multiplier 243, a phase quantizer 244, and a first register 246, wherein the differential decoder 250 includes a first comparator 252, a first accumulator 254, and a determiner. And a second register 258, and the TPS start position detector 260 includes a second comparator 262, a second accumulator 264, and a maximum position detector 266.

도 3은 도 2의 위상 양자화기(244)의 출력 특성을 도시한 것이며, x축은 실수부(Re[.])이고 y축은 허수부(Im[.]이다.FIG. 3 shows the output characteristics of the phase quantizer 244 of FIG. 2, where the x-axis is the real part Re [.] And the y-axis is the imaginary part Im [.].

우선, OFDM 신호의 심볼에 관해 고찰해 보면 FFT의 크기가 N일 때 심볼은 송신 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform: 이하 IFFT라 칭함)의 출력인 N개의 실효 데이터 샘플과 심볼간의 간섭을 방지하기 위하여 심볼사이에 삽입하는 G개의 샘플 길이를 가지는 보호구간 (Guard Interval)으로 구성된다. 즉, 송신기에서는 IFFT에서 출력된 N개의 복소값과 이 중 마지막 G개를 복사하여 총 (G+N)개의 샘플로 이루어진 한 개의 OFDM 심볼을 순차적으로 전송한다.First, when considering the symbol of the OFDM signal, when the FFT size is N, the symbol prevents interference between N effective data samples and symbols, which are outputs of the Inverse Fast Fourier Transform (IFFT). For this purpose, it consists of Guard Interval with G sample length inserted between symbols. That is, the transmitter sequentially transmits one OFDM symbol consisting of a total of (G + N) samples by copying the N complex values output from the IFFT and the last G of them.

수학식 3은 IFFT에서 출력된 복소값으로 이루어진 n번째 심볼을 나타낸 것이다. 여기서 n는 심볼 번호이며 k 는 반송파 번호이며 p는 샘플 시간을 의미하고 X(·) 와 x(·) 는 각각 송신 IFFT의 입력 복소값과 출력 복소값을 나타낸다. 수학식 3의 두 번째 식에서 첫째항은 보호구간 부분이고 둘째항은 실효데이터 구간을 의미한다.Equation 3 shows an n th symbol composed of complex values output from the IFFT. Where n is the symbol number k Is the carrier number and p is the sample time X (·) Wow x (·) Denote the input complex value and output complex value of the transmission IFFT, respectively. In the second equation of Equation 3, the first term is the guard interval and the second term is the effective data interval.

도 2에 도시된 바와 같이 아날로그-디지탈 변환부(ADC)(210)는 입력되는 수학 식3와 같은 OFDM 신호를 샘플링하여 수학식 2와 같은 디지털 데이터로 변환한다. 다음 FFT부(130)는 ADC(210)로부터 출력되는 샘플들중 수학식 3의 첫째항인 보호간격을 제거한 후 둘째항을 순차적으로 입력시켜 복조시킨다.As illustrated in FIG. 2, the analog-to-digital converter (ADC) 210 samples an OFDM signal, such as Equation 3, to be converted into digital data, such as Equation 2. Next, the FFT unit 130 removes the protection interval, which is the first term of Equation 3, from among the samples output from the ADC 210, and sequentially inputs and demodulates the second term.

TPS 검출부(240)는 FFT 출력중에서 TPS 신호 전송을 위해 사전에 할당된 부반송파를 통하여 전송된 복소값을 추출하여 그 복소값들에 +1 또는 -1을 곱하고 위상 양자화를 수행하며, 병렬 처리 혹은 직렬 처리가 모두 가능하다. TPS 추출부(240)를 더 상세하게 설명하면 TPS 추출기(242)는 FFT부(230)의 FFT 출력중에서 TPS 신호 전송을 위해 사전에 할당된 번호에 대한 부반송파의 수신 복소값을 추출한다. TPS 추출기(242)에서 추출된 각 TPS 신호는 대응되는 PRBS의 비트에 의해 초기화되므로 2가지의 신호 패턴이 발생된다. 따라서 수신된 TPS 신호를 처리하는 데 편리를 위해 PRBS의 영향을 제거하여야 한다. 곱셈기(243)는 TPS 부반송파 번호에 대응되는 PRBS의 비트가 0일 경우 수신 복소값에 -1을 곱하며 반대로 1일 경우 1을 곱한다. 다시말하면 k번 부반송파에 대응되는 초기화 비트는 PRBS 시퀀스에서 k번째 비트( w_k )이다. k번째 비트( w_k )가 1인 경우 k번 부반송파에 대한 출력값에 ＋1을 곱하고 반대로 k번째 비트( w_k )가 0인 경우 k번 부반송파에 대한 출력값에 －1을 곱한다. 송신측에서 TPS 신호를 DBPSK로 변조할 때 TPS 부반송파 번호 k에 대응하는 초기화 비트에 따라서 동일한 정보는 2가지의 다른 형태로 전송될 수 있다. 따라서 수신측에서는 k번째 비트( w_k )에 따라 수신 복소점에 ＋1 혹은 －1을 곱하므로서 초기화 비트에 의한 영향을 제거하여 동일한 정보를 쉽게 처리할 수 있다. n번째 심볼의 k번째 TPS 부반송파에 대한 곱셈기(243)의 출력값( p(n,k) )은 수학 식4와 같이 나타내진다.The TPS detector 240 extracts a complex value transmitted through a subcarrier previously allocated for TPS signal transmission from the FFT output, multiplies the complex values by +1 or -1, and performs phase quantization. Processing is all possible. In more detail, the TPS extractor 240 extracts a reception complex value of a subcarrier with respect to a number previously assigned for TPS signal transmission from the FFT output of the FFT unit 230. Since each TPS signal extracted by the TPS extractor 242 is initialized by the corresponding bits of the PRBS, two signal patterns are generated. Therefore, the influence of PRBS should be removed for the convenience of processing the received TPS signal. The multiplier 243 multiplies the received complex value by -1 when the bit of the PRBS corresponding to the TPS subcarrier number is 0 and vice versa. In other words, the initialization bit corresponding to subcarrier k is the kth bit in the PRBS sequence ( w _k )to be. kth bit ( w _k ) Is 1, the output value for subcarrier k is multiplied by +1 and vice versa. w _k If) is 0, the output value for subcarrier k is multiplied by -1. When the transmitter modulates the TPS signal into DBPSK, the same information may be transmitted in two different forms according to an initialization bit corresponding to the TPS subcarrier number k. Therefore, on the receiving side, the kth bit ( w _k By multiplying the received complex point by +1 or -1, the same information can be easily processed by eliminating the influence of the initialization bit. output value of multiplier 243 for the kth TPS subcarrier of the nth symbol p (n, k) ) Is expressed as in Equation 4.

여기서 Y(n,k) 는 n번째 심볼의 k번째 부반송파에 대한 FFT의 출력 복소값이다.here Y (n, k) Is the output complex value of the FFT for the kth subcarrier of the nth symbol.

위상 양자화기(244)는 곱셈기(243)의 출력값( p(n,k) )을 위상에 대해 양자화한다. 위상 양자화기(244)의 특성에 대한 예는 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 입력 복소값에 대하여 2비트 위상 양자화 값 즉, a₀(00), a₁(01), a₂(10), a₃(11)를 출력한다. 위상 양자화기(244)는 수학 식5에 도시된 바와 같이 곱셈기(243)의 출력값( p(n,k) )을 2비트 양자화한다.Phase quantizer 244 outputs the output value of multiplier 243 ( p (n, k) ) Is quantized with respect to the phase. An example of the characteristics of phase quantizer 244 is shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, a 2-bit phase quantization value, i.e., a ₀ (00), a ₁ (01), a ₂ (10), and a ₃ (11) is output with respect to the input complex value. The phase quantizer 244 outputs the output value of the multiplier 243 as shown in equation (5). p (n, k) ) Is 2-bit quantized.

여기서 Q[⋅] 는 위상 양자화를 나타낸다.here Q [⋅] Denotes phase quantization.

다른 실시예로 위상 양자화기(244)는 1비트 혹은 3비트로도 양자화 가능하다.In another embodiment, the phase quantizer 244 may be quantized with 1 bit or 3 bits.

제1레지스터(246)는 차등 복호를 위해서 연속 수신된 두 개의 값이 필요하기 때문에 위상 양자화기(244)의 출력값( p′(n,k) )을 저장한다.Since the first register 246 needs two consecutively received values for differential decoding, the output value of the phase quantizer 244 ( p '(n, k) Save).

차등복호부(250)는 TPS 검출부(240)에서 출력되는 두 개의 복소 양자화값을 서로 비교하여 그 결과값을 누적하고, 그 누적된 값의 부호를 이용하여 수신 TPS 신호의 비트를 판정한다. 차등복호부(250)를 더 상세히 설명하면 제1비교기(252)는 TPS 추출부(240)에서 출력되는 (n-1)번째 심볼과 n번째 심볼에서 k번째 TPS 부반송파를 통하여 수신된 두 개의 복소값의 양자화값 p′(n-1,k) , p(n,k) 을 서로 비교한다. 이 때 두 개의 입력값에 대한 출력값은 표 2에 의해 정해진다. 즉 차등 복호는 연속적으로 수신된 두 개 신호간에 위상의 변화가 존재하는지 여부에 따라 그 값이 결정되기 때문이다. 제1누적기(254)는 수학 식6에 나타난 바와 같이 한 개의 OFDM 심볼 구간동안 제1비교기(252)에서 출력되는 출력값을 누적한다. 특히 전송 모드가 2k인 경우 TPS부반송파의 개수는 17개, 8k 인 경우 경우 TPS부반송파의 개수는 68개이다.The differential decoding unit 250 compares two complex quantization values output from the TPS detection unit 240, accumulates the resultant values, and determines the bits of the received TPS signal using the signs of the accumulated values. Referring to the differential decoder 250 in more detail, the first comparator 252 uses two complexes received through the k th TPS subcarrier from the (n-1) th symbol and the n th symbol output from the TPS extractor 240. The quantized value of the value p '(n-1, k) , p (n, k) Are compared to each other. At this time, the output values for the two input values are determined by Table 2. In other words, the differential decoding is determined based on whether there is a change in phase between two consecutively received signals. As shown in Equation 6, the first accumulator 254 accumulates output values output from the first comparator 252 during one OFDM symbol period. In particular, when the transmission mode is 2k, the number of TPS subcarriers is 17, and when 8k, the number of TPS subcarriers is 68.

여기서

는 제1비교기(252)의 출력값이다. 제1누적기(254)에서 각 전송 모드에 따라 누적을 수행한 후 판정기(256)는 수학 식7에 나타난 바와 같이 제1누적기(254)의 결과값이 양수 혹은 음수인지의 여부를 이용하여 n번째 심볼을 통하여 전송된 n번째 TPS 신호값이 0 혹은 1인지를 판정한다.here

Is the output value of the first comparator 252. After accumulating according to each transmission mode in the first accumulator 254, the determiner 256 uses whether the result value of the first accumulator 254 is positive or negative, as shown in Equation (7). It is determined whether the n th TPS signal value transmitted through the n th symbol is 0 or 1.

제2레지스터(258)는 판정기(256)의 출력값을 68개 OFDM 심볼동안 68개의 출력값을 저장한다. 68개의 비트열에서 동기 비트의 위치를 검출한다.The second register 258 stores the output value of the determiner 256 for 68 output values for 68 OFDM symbols. The position of the sync bit is detected in the 68 bit strings.

TPS 시작 위치 검출부(260)는 68개의 비트열에서 동기 비트의 위치를 검출하며, 차등복호부(250)에서 출력되는 대응되는 두 값을 비교하여 크기가 같은지 여부를 결정하여 그 비교값을 누적하고, 그 누적된 값이 최대인 지점을 동기가 시작되는 지점으로 검출한다. 이 때 동기 비트는 사전에 정의된 프레임 번호(표 1의 1,3프레임 및 2,4 프레임)에 따라 다르게 전송되므로 2가지의 형태에 대해서 모두 상관작업을 수행해야 한다. 그러나 본 발명은 동기 비트의 배열 형태를 이용하여 프레임 번호에 관계없이 동기 비트의 위치를 추출할 수 있도록한다. TPS 시작 위치 검출부(260)를 더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 표 1에 도시된 바와 같이 동기비트 s₁∼s₁₆ 에서 일부가 반복된다. 즉 s₁ 과 s₂ , s₃ 과 s₄ , s₅∼s₆ 과 s₇∼s₈ 그리고 s₉∼s₁₂ 과 s₁₃∼s₁₆ 이다. 그러므로 반복되는 부분을 한 쌍 씩 묶으면 다음 과같이 총 8쌍으로 만들 수 있다. 즉,

,

,

,

,

,

,

,

이다. 따라서 제2비교기(262)는 통상적으로 이용하고 잇는 미끄럼 윈도우기(도시안됨)을 이용하며, 68개의 수신 TPS 비트에서 연속한 16 비트구간에 대해 대응되는 값을 비교하여 동기 비트의 위치를 검출한다. 이 때 표 3와 같이 비교되는 두 값이 같을 경우 1을 출력하고 다를 경우 -1을 출력한다. 다른 실시예로 제2비교기(262)의 출력값은 (+1, -1)이외에 (+1, 0) 혹은 (+2, -2)로 할 수있다. 누적기(264)는 수학 식8에 나타낸바와 같이 16비트 구간에 대한 제2비교기(262)의 결과값을 누적한다.The TPS start position detector 260 detects the position of the sync bit in the 68 bit strings, compares two corresponding values output from the differential decoder 250, determines whether the sizes are the same, and accumulates the comparison values. The point where the accumulated value is maximum is detected as the point where synchronization starts. In this case, since the sync bit is transmitted differently according to the predefined frame number (1, 3 frame and 2, 4 frame in Table 1), it is necessary to perform correlation on both types. However, the present invention makes it possible to extract the position of the sync bit regardless of the frame number by using the arrangement of the sync bits. The TPS start position detector 260 will be described in more detail as follows. Sync bits as shown in Table 1

s _{1 to} s ₁₆

Some are repeated. In other words

s ₁

and

s ₂

,

s ₃

and

s ₄

,

s _5- s ₆

and

s _7- s ₈

And

s _9- s ₁₂

and

s _13- s ₁₆

to be. Therefore, if you repeat a pair of repeated parts, you can make a total of 8 pairs as follows. In other words,

,

to be. Accordingly, the second comparator 262 uses a sliding window window (not shown) that is typically used, and detects the position of the sync bit by comparing corresponding values for consecutive 16-bit sections in 68 received TPS bits. . In this case, as shown in Table 3, if the two values being compared are the same, 1 is output and if it is different, -1 is output. In another embodiment, the output value of the second comparator 262 may be (+1, 0) or (+2, -2) in addition to (+1, -1). The accumulator 264 accumulates the result of the second comparator 262 for the 16-bit interval as shown in Equation (8).

여기서 n은 수신 TPS 신호에서 16비트구간의 미끄럼 윈도우기의 시작지점을 나타내며 b 와 c 는 대응되는 지점을 의미한다. 최대값 위치 검출기(266)는 수학 식9에 나타낸바와 같이 제2누적기(264)에서 누적된 누적값( s(n) )중 최대인 지점을 검출한다. 즉 이 지점이 TPS의 시작 지점에 해당하는 동기 워드(16 동기 비트)가 시작되는 지점(TPS의 시작 지점)을 의미한다. 따라서 동기 비트 다음에 TPS의 정보 비트가 이어지므로 TPS의 시작 지점을 자동적으로 알 수 있게 된다. 또한 다른 실시예로 제2비교기(262)의 출력값을 반대로 사용할 경우 즉, (+1,-1)대신에 (-1,+1)로 출력할 경우 최소값에 대한 위치로 검출된다.Where n is the starting point of the sliding window in the 16-bit section of the received TPS signal. b Wow c Means the corresponding point. The maximum position detector 266 is a cumulative value accumulated in the second accumulator 264 as shown in equation (9). s (n) The maximum point is detected. In other words, this point means the start point of the sync word (16 sync bits) corresponding to the start point of the TPS (start point of the TPS). Therefore, since the sync bit is followed by the information bit of the TPS, the starting point of the TPS is automatically known. In another embodiment, when the output value of the second comparator 262 is used in reverse, that is, when the output value is output as (-1, + 1) instead of (+ 1, -1), it is detected as the position of the minimum value.

상술한 바와 같이 기존에는 TPS 파일롯을 통하여 수신된 신호를 각각 처리하나 본 발명에서는 누적기를 사용함으로서 TPS 파일롯 개수에 관계 없이 모든 TPS 수신 신호를 누적하여 한번에 처리 가능하며, 위상 양자화기로 FFT 출력값을 2비트로 감소시킬 수있으며, 위상 양자화기에의한 위상 양자화를 통하여 두 값을 서로 비교함으로서 FFT 윈도우 위치 옵셋의 영향을 줄일 수있으며, 수신 TPS 신호에서 반복되는 패턴을 검출하여 TPS의 시작 위치를 검출함으로서 기존의 상관기를 이용한 상관 작업에 비해 계산량을 1/4로 줄일 수 있다.As described above, conventionally, each signal received through the TPS pilot is processed, but in the present invention, by using an accumulator, all TPS received signals can be accumulated and processed at one time regardless of the number of TPS pilots, and the FFT output value is 2-bit with a phase quantizer. Phase quantization by means of phase quantizer can be used to reduce the effect of FFT window position offset by comparing two values with each other, and by detecting the repeating pattern in the received TPS signal to detect the starting position of the TPS. Computation can be reduced to a quarter compared to correlation work using correlators.

프레임 번호구분Frame number classification 1, 3 프레임1, 3 frames 2, 4 프레임2, 4 frames 동기 비트(s₁∼s₁₆)Sync bit (s _{1 to} s ₁₆ ) 0011 0101 1110 11100011 0101 1110 1110 1100 1010 0001 00011100 1010 0001 0001

p'(n-1,k)p'(n,k)p '(n-1, k) p' (n, k) 00 1One 1010 1111 00 +1+1 00 -1-One 00 1One 00 +1+1 00 -1-One 1010 -1-One 00 +1+1 00 1111 00 -1-One 00 +1+1

tps(n+b)tps(n+c)tps (n + b) tps (n + c) 00 1One 00 +1+1 -1-One 1One -1-One +1+1

Claims

OFDM 시스템에서 TPS의 시작 위치를 검출하는 장치에 있어서,An apparatus for detecting a starting position of a TPS in an OFDM system,

수신되는 상기 OFDM 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환 수단;Analog to digital conversion means for converting the received OFDM analog signal into a digital signal;

상기 아날로그 디지털 변환 수단으로부터 출력되는 샘플들을 고속 푸리에 변환하는 FFT 수단;FFT means for fast Fourier transforming samples output from the analog-to-digital conversion means;

상기 FFT 수단의 FFT 출력중에서 사전에 할당된 부반송파를 통하여 전송된 TPS 복소 신호를 추출하여 그 복소값들에 소정의 정수를 곱하고 위상 양자화하는 TPS 검출수단;TPS detection means for extracting a TPS complex signal transmitted through a pre-allocated subcarrier from the FFT output of the FFT means, multiplying the complex values by a predetermined integer, and performing phase quantization;

상기 TPS 검출수단에서 출력되는 두 개의 복소 양자화값을 서로 비교하여 그 결과값을 누적하고, 그 누적된 값의 부호를 이용하여 수신 TPS 신호의 비트를 판정하는 차등복호수단;Differential decoding means for comparing the two complex quantization values output from the TPS detection means with each other, accumulating the resultant values, and determining the bits of the received TPS signal using the signs of the accumulated values;

상기 차등복호수단에서 판정된 TPS 신호의 두 비트값을 비교하여 크기가 같은지 여부를 결정하여 그 비교값을 누적하고, 그 누적된 값이 최대인 지점을 TPS 시작 위치로 검출하는 TPS 시작 위치 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치.TPS start position detection means for comparing two bit values of the TPS signal determined by the differential decoding means to determine whether the magnitude is the same, accumulating the comparison values, and detecting a point at which the accumulated value is maximum as the TPS start position. Apparatus for detecting a TPS start position of an OFDM system comprising a.

제1항에 있어서, 상기 TPS 검출수단은The method of claim 1, wherein the TPS detecting means

상기 FFT 수단으로부터 출력되는 복소값들중 TPS부 반송파를 통하여 전송된 TPS 복소 신호를 추출하는 TPS 추출기;A TPS extractor for extracting a TPS complex signal transmitted through a TPS subcarrier among the complex values output from the FFT means;

상기 TPS 추출기로부터 출력되는 TPS 수신 복소값에 부반송파 번호에 대응되는 PRBS에 의해 소정의 정수를 곱하는 곱셈기;A multiplier multiplying a TPS reception complex value output from the TPS extractor by a predetermined integer by a PRBS corresponding to a subcarrier number;

상기 곱셈기로부터 출력되는 TPS 수신 복소신호들의 위상을 양자화하는 위상 양자화기;A phase quantizer for quantizing the phases of the TPS received complex signals output from the multiplier;

상기 위상 양자화기에서 출력되는 양자화값들을 저장하는 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치.And a register for storing quantization values output from the phase quantizer.

제2항에 있어서, 상기 곱셈기는 TPS 부반송파 번호에 대응되는 PRBS의 비트가 0일 경우 수신 복소값에 -1을 곱하며 반대로 1일 경우 1을 곱하는 것임을 특징으로 하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치.The apparatus of claim 2, wherein the multiplier multiplies a received complex value by -1 when the bit of the PRBS corresponding to the TPS subcarrier number is 0, and multiplies by 1 when the bit is 0. .

제1항에 있어서, 상기 차등복호수단은The method of claim 1, wherein the differential decoding means

상기 위상 양자화기에서 양자화된 양자화값들중 동일한 TPS 부반송파에 대하여 연속 수신된 2개의 OFDM 심볼내 TPS 수신 양자화된 값들을 비교하는 제1비교기;A first comparator for comparing TPS received quantized values in two consecutively received OFDM symbols for the same TPS subcarrier among the quantized values quantized in the phase quantizer;

상기 제1비교기로부터 출력되는 비교값을 누적하는 제1누적기;A first accumulator for accumulating a comparison value output from the first comparator;

상기 제1누적기의 누적값의 부호로 TPS 비트를 판정하는 판정기를 포함하는 것을 특징으로하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치.And a determiner for determining a TPS bit by the sign of the cumulative value of the first accumulator.

제4항에 있어서, 상기 제1누적기는 상기 제1비교기에서 출력되는 비교값이 한번에 처리되는 것임을 특징으로 하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치.5. The apparatus of claim 4, wherein the first accumulator is to process the comparison value output from the first comparator at one time.

제4항에 있어서, 상기 판정기에 출력되는 출력값을 소정갯수의 OFDM 심볼 동안 저장하는 레지스터를 더 포함하는 것을 특징으로하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치.5. The apparatus of claim 4, further comprising a register for storing an output value output to the determiner for a predetermined number of OFDM symbols.

제4항에 있어서, 상기 판정기는 제1누적기의 결과값이 양수 혹은 음수인지의 여부를 이용하여 n번째 심볼을 통하여 전송된 n번째 TPS 신호값이 0 혹은 1인지를 판정하는 것임을 특징으로하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치.5. The method of claim 4, wherein the determiner determines whether the value of the n th TPS signal transmitted through the n th symbol is 0 or 1 using whether the result value of the first accumulator is positive or negative. TPS start position detection device of OFDM system.

제1항에 있어서, 상기 TPS 시작 위치 검출수단은The method of claim 1, wherein the TPS start position detecting means

상기 판정기에서 생성된 TPS 비트열에서 TPS의 시작 지점전에 위치한 동기 비트 위치를 찾기 위해 연속적인 소정 비트내에 대응되는 두 비트값을 비교하여 두 값이 같거나 다를 경우 각각 그에 해당하는 값을 출력하는 제2비교기;To find the sync bit position located before the start point of the TPS in the TPS bit string generated by the determiner, compare two bit values corresponding to a predetermined predetermined bit and output corresponding values when the two values are the same or different. A second comparator;

상기 제2비교기에서 비교된 비교값들을 누적하는 제2누적기;A second accumulator for accumulating the comparison values compared in the second comparator;

상기 제2누적기의 누적값들중 두 비트가 같을 경우에 해당하는 최대인 지점을 검출하여 그 위치를 TPS의 시작 지점으로 검출하는 최대값 위치 검출기를 포함하는 것을 특징으로하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 장치.TPS start of the OFDM system, characterized in that it comprises a maximum position detector for detecting the maximum point corresponding to the case where two bits of the cumulative value of the second accumulator is the same and the position as the starting point of the TPS Position detection device.

OFDM 시스템에서 TPS의 시작 위치를 검출하는 방법에 있어서,In the method for detecting the starting position of the TPS in an OFDM system,

OFDM 신호를 고속 푸리에 변환한 FFT 출력중에서 사전에 할당된 부반송파를 통하여 전송된 TPS 복소신호를 추출하여 그 복소값들에 소정의 정수를 곱하고 위상 양자화하는 과정;Extracting a TPS complex signal transmitted through a pre-allocated subcarrier from the FFT output of the fast Fourier transformed OFDM signal, multiplying the complex values by a predetermined integer, and performing phase quantization;

상기 과정에서 출력되는 두 개의 위상 양자화값을 서로 비교하여 그 결과값을 누적하고, 그 누적된 값의 부호를 이용하여 수신 TPS 신호의 비트를 판정하는 과정;Comparing two phase quantization values output in the above process, accumulating the resultant values, and determining a bit of a received TPS signal using a sign of the accumulated value;

상기 과정에서 판정된 TPS 신호의 두 비트값을 비교하여 크기가 같은지 여부를 결정하여 그 비교값을 누적하고, 그 누적된 값이 최대인 지점을 TPS 시작 위치로 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템의 TPS 시작 위치 검출 방법.And comparing the two bit values of the TPS signal determined in the process to determine whether the magnitudes are the same, accumulating the comparison values, and detecting a point at which the accumulated value is maximum as the TPS start position. TPS start position detection method of an OFDM system.