KR100553542B1 - 주파수의 선택적 시변 채널 환경에서 강건한시간동기복원이 가능한 시간동기복원장치 및 그의시간동기 복원방법 - Google Patents

주파수의 선택적 시변 채널 환경에서 강건한시간동기복원이 가능한 시간동기복원장치 및 그의시간동기 복원방법 Download PDF

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주파수의 선택적 시변 채널 환경에서 강건한 시간동기복원이 가능한 시간동기복원장치 및 그의 시간동기 복원방법이 개시된다. 시간동기 복원장치는, 주파수영역상의 수신신호에 대한 다중 경로를 추정하는 다중경로 추정부와,추정된 다중 경로 중 가장 큰 신호를 선택하고 가장 큰 신호의 경로 지연값을 추정하는 다중경로 선택부, 및 가장 큰 신호의 경로 지연값에 기초하여 심벌 타이밍 옵셋을 검출하여 피드백시키는 DLL(Delayed Locked Loop)부를 가지고 있으며, 검출된 심벌 타이밍 옵셋 중 소수배 심벌 타이밍 옵셋에 기초하여 샘플링 타이밍을 보상하는 위상 보상부, 및 검출된 심벌 타이밍 옵셋 중 정수배 심벌 타이밍 옵셋에 기초하여 FFT(Fast Fourier Transform) 윈도우를 조정하는 윈도우 조정부를 갖는다. 따라서, 다중경로 중 가장 강한 신호를 적응적으로 DLL의 기준신호로 정함으로써, 다중경로 중 어느 한 신호가 오랫동안 딥 페이딩(deep pading)상태 일지라도 적응적으로 심벌 타이밍 옵셋을 검출할 수 있다.
DLL, 심벌 타이밍 옵셋, FFT 윈도우, 시간 동기 복원

Description

주파수의 선택적 시변 채널 환경에서 강건한 시간동기복원이 가능한 시간동기복원장치 및 그의 시간동기 복원방법{A robust timing recovery apparatus over frequency selsctive time-varying channels and a method timing recovering}
도 1은 본 발명에 따른 시간동기 복원장치를 가지는 수신기에 대한 개략적인 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 시간동기 복원장치에 의해서 획득모드에서 설정된 FFT 윈도우를 나타낸 도,
도 3은 본 발명에 따른 시간동기 복원 장치의 시간 동기 복원 방법에 대한 흐름도, 그리고,
도 4는 본 발명에 따른 시간동기 복원장치의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
400 : 시간동기 복원장치 410 : 심벌 타이밍 추정부
420 : 윈도우 조정부 430 : 다중경로 추정부
440 : 다중경로 선택부 450 : DLL부
451 : 옵셋 검출부 453 : 피드백부
460 : 위상 보상부
본 발명은 통신 시스템의 시간 동기(Timing Synchronization)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수 선택적 시변 채널 환경에서 보다 강건한 시간 동기 복원을 수행할 수 있는 시간동기 복원장치 및 그의 시간동기 복원방법에 관한 것이다.
유럽에서는 통신 시스템의 디지털 변조 방식으로, 대역폭당의 전송 속도 향상과 간섭 방지의 이중 효과를 얻을 수 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM)방식의 DVB-T 를 채택하고 있다.
이러한 DVB-T와 같은 통신 시스템은 신뢰성 있는 통신을 수행하기 위해 송신측과 수신측 간의 동기화가 반드시 필요하며, 동기화는 주파수 동기화(frequency Synchronization)와 시간 동기화(Timing Synchronization)를 갖는다.
시간 동기(Timing Synchronization)는 심벌 동기와 샘플링 클럭 동기로 나누어진다.
심벌 동기의 목적은, OFDM 심벌 중 유효신호에 대해 고속 퓨리에 변환(FFT)을 수행하기 위해서 보호구간과 유효구간을 경계지점을 찾기 위한 것이다. 반면, 샘플링 클럭 동기의 목적은, 송신기와 수신기의 샘플링 클럭 위상과 샘플링 클럭 주파수를 일치시키는 것이다.
OFDM 방식의 통신 시스템에서의 샘플링 클럭 위상 옵셋은 심벌 동기가 보호 구간 안쪽에서 이루어지면 ISI(inter symbol interference)를 발생시키지는 않기 때문에 등화기에서 간단히 보상하면 된다. 그러나, 샘플링 클럭 주파수 옵셋은 심벌 타이밍 드리프트(drift)를 유발시키기 때문에 지속적인 심벌 타이밍 옵셋의 추정과 보상이 필요하다.
심벌 타이밍 옵셋의 추정과 보상 과정이 정확하지 않을 경우에는 심벌 타이밍 지터(jitter)가 발생된다. 심벌 타이밍 지터는 일반적인 보간기법(interpolation)을 이용한 채널 추정 알고리듬 및 두 개의 연속적인 OFDM 심벌을 이용한 잔류반송파 주파수 옵셋 추적 알고리듬의 성능 열화를 가져온다.
이와 같은 심벌 타이밍 지터를 최소화하기 위하여 종래에는 Baogue Yang 알고리듬(Baogue Yang, Khaled Ben Letaief, Roger S. Cheng and Zhigang Cao, "Timing recovery for OFDM transmission", IEEE journal on selected areas in comm.vol. 18. No. 2000)을 사용하여 가장 먼저 도착한 신호를 기준으로 주파수 영역에서 DLL(Delayed Locked Loop)을 사용하여 시간 동기를 복원하였다.
그러나, 주파수 선택적 시변 채널 환경에서 가장 먼저 도착한 신호가 매우 약할 경우는 그 신호의 시간 경로 지연값을 추정하기 어려운 문제점이 있다. 이와 같이, 가장 먼저 도착한 신호의 시간 경로 지연값을 추정하지 못한 경우에는, 두번째 도착한 신호를 기준으로 DLL이 동작하게 되며, 이에 의해 인접한 다음 심벌의 프리-에코(pre-echo)에 의한 ISI가 발생하게 된다.
또한, 선택된 DLL의 기준신호가 딥 페이딩(deep fading)을 오랫동안 겪을 경우에는 기준신호에 대한 추적이 불가능하게 됨으로써 시간 동기에 악영향을 주게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 통신 시스템에서 주파수 선택적 시변 채널 환경에서 신뢰성 있는 시간 동기 복원이 가능한 시간동기 복원장치 및 그의 시간동기 복원방법을 제공하는 것이다
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시간동기 복원장치는, 주파수영역상의 수신신호에 대한 다중 경로를 추정하는 다중경로 추정부; 추정된 상기 다중 경로 중 가장 큰 신호를 선택하고, 상기 가장 큰 신호의 경로 지연값을 추정하는 다중경로 선택부; 상기 가장 큰 신호의 경로 지연값에 기초하여 심벌 타이밍 옵셋을 산출하는 옵셋 검출부; 및 산출된 상기 심벌 타이밍 옵셋을 소수배 심벌 타이밍 옵셋과 정수배 심벌 타이밍 옵셋으로 분리하여 피드백시키는 피드백부;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 심벌 타이밍 옵셋 중 소수배 심벌 타이밍 옵셋에 기초하여 샘플링 타이밍을 보상하는 위상 보상부; 및 상기 심벌 타이밍 옵셋 중 정수배 심벌 타이밍 옵셋에 기초하여 FFT(Fast Fourier Transform) 윈도우를 조정하는 윈도우 조정부;를 더 포함한다.
상기 옵셋 검출부는, 상기 가장 큰 신호의 상기 경로 지연값을 이용하여 Early 파일럿과 Late 파일럿을 생성하는 기준신호생성부; 상기 Early 파일럿과 고속 퓨리에 변환된 상기 수신신호의 분산파일럿과 상관값을 취하고, 그의 제곱한 값을 각각 산출하는 제1상관기 및 제1제곱기; 상기 Late 파일럿과 고속 퓨리에 변환된 상기 수신신호의 분산파일럿과 상관값을 취하고, 그의 제곱한 값을 각각 산출하는 제2상관기 및 제2제곱기; 및 산출된 상기 각각의 제곱한 값을 가산하는 가산기;를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 시간동기 복원방법은, 고속 퓨리에 변환된 주파수영역상에서의 수신신호에 대한 다중 경로를 추정하는 다중경로 추정단계; 추정된 상기 다중 경로 중 가장 큰 신호를 선택하고, 상기 가장 큰 신호의 경로 지연값을 추정하는 다중경로 선택단계; 상기 가장 큰 신호의 경로 지연값에 기초하여 심벌 타이밍 옵셋을 산출하는 검출단계; 및 산출된 상기 심벌 타이밍 옵셋을 소수배 심벌 타이밍 옵셋과 정수배 심벌 타이밍 옵셋으로 분리하여 피드백시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 검출단계는, 상기 가장 큰 신호의 상기 경로 지연값을 이용하여 Early 파일럿과 Late 파일럿을 생성하는 기준신호생성단계; 상기 Early 파일럿과 고속 퓨리에 변환된 상기 수신신호의 분산파일럿과 상관값을 취하고, 그의 제곱한 값을 각각 산출하는 제1산출단계; 상기 Late 파일럿과 고속 퓨리에 변환된 상기 수신신호의 분산파일럿과 상관값을 취하고, 그의 제곱한 값을 각각 산출하는 제2산출단계; 및 산출된 상기 각각의 제곱한 값을 가산하는 단계;를 포함한다.
따라서, 다중경로 중 가장 큰 신호를 적응적으로 DLL의 기준신호로 정함으로써, 다중경로 중 어느 한 신호가 오랫동안 딥 패딩(deep pading)상태 일지라도 적응적으로 심벌 타이밍 옵셋을 검출할 수 있다. 또한, FFT 윈도우 시작점을 보호구간 안쪽으로 어느 정도 여유를 두어 설정함으로써 프리-에코(Pre-echo)신호에 의한 ISI를 방지 할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 심벌 타이밍 복원장치를 가지는 DVB-T 통신 시스템에 대한 개략적인 블록도이다.
DVB-T 통신 시스템은 ADC(Analog to Digital Converter)부(100), 심벌 타이밍 복원장치(400), FFT(Fast Fourier Transform)부(300), 등화부(500), 및 FEC(forward error corrector)부(600) 등을 갖는다.
ADC부(100)는 수신된 아날로그 OFDM 신호를 샘플링(sampling), 양자화(Quantization), 및 코딩(Coding)을 통해 디지털신호로 변환한다.
시간동기 복원장치(400)는 ADC부(100)에서 OFDM 신호의 샘플링과정에서 발생한 샘플링 옵셋, 및 OFDM 신호 중 유효신호에 대해서 고속 퓨리에 변환을 수행하기 위해 FFT 윈도우 시작점을 조정한다.
FFT부(300)는 심벌 타이밍 복원장치(400)의 동작모드에 대응하여 조정된 윈도우 시작점에 기초하여 OFDM 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)을 수행한다.
등화부(500)는 FFT부(300)에서 출력된 고속 퓨리에 변환된 OFDM 신호에 대해 전송 채널 상에서 발생한 왜곡을 보상한다.
FEC부(600)는 OFDM 신호의 데이터에 대해 설정된 에러검출방식에 의해 에러를 검출하고, 검출된 데이터의 에러를 정정한다.
이하에서는 본 발명에 따른 시간동기 복원장치(400)에 대해 보다 상세하게 설명한다.
시간동기 복원장치(400)는 심벌 타이밍 추정부(410), 윈도우 조정부(420), 다중경로 추정부(430), 다중경로 선택부(440), DLL(Delayed Locked Loop)부(450), 및 위상 보상부(460) 등을 가지며, 심벌 타이밍 복원 과정은 획득모드(①)와 추적모드(②)로 나누어진다.
심벌 타이밍 추정부(410)는 시간동기 복원장치(400)의 동작모드가 획득모드인 경우(①), 수신된 OFDM 신호에 대해 대략적으로 심벌 타이밍을 추정한다. 일반적으로 수신된 OFDM 신호는 인접 심벌간 간섭(ISI:inter symbol interference)을 방지하기 위해 유효구간의 뒤쪽 일부분의 심벌구간을 유효구간의 앞부분에 복사한 보호구간(Guard Interval)을 갖는다. 따라서, 보호구간과 유효구간의 경계지점을 대략적으로 설정한다.
대략적으로 설정된 보호구간과 유효구간의 경계지점에 의한 FFT 윈도우 시작점(θFFT)은 다음의 수학식1과 같이 나타난다.
Figure 112003017488555-pat00001
여기서, r(k)는 시간영역에서 수신된 k 번째 OFDM 샘플이고, N은 FFT 사이즈이고, L은 보호구간의 길이이고, *는 복소공액을 의미하며, μ는 모의실험에 의해 얻은 여유 샘플 길이이며, 바람직하게는 20샘플이다.
도 2은 다중 경로가 3개인 채널에 대해 획득모드에서 설정된 FFT 윈도우에 대한 예시도이다.
도시된 바와 같이, 심벌의 시작지점인 보호구간의 시작점인 상관값 첨두치 지점이 다중 경로에 의해 약간 뒤로 밀려 있고, 이에 보호구간길이 L를 더한 지점이 보호구간과 유효구간의 경계지점에서 약간 뒤로 밀려 있다. 여기에, 여유 샘플 길이 μ를 빼 주어 획득모드의 FFT 윈도우가 설정된다. 여기서, 설정된 여유 샘플 길이 μ에 대한 심벌 타이밍 옵셋은 등화부(500)에서 보상가능하다.
윈도우 조정부(420)는 심벌 타이밍 추정부(410)에서 설정된 FFT 윈도우 시작점에 맞추어 고속 퓨리에 변환을 수행하기 위한 FFT 윈도우(FFT window)을 조정한다.
다중경로 추정부(430)는 시간동기 복원장치(400)의 동작모드가 추적모드인 경우(②), FFT부(300)에 고속 퓨리에 변환된 주파수 영역에서의 OFDM 신호에 대한 다중 경로를 추정한다. 즉, 고속 퓨리에 변환된 주파수 영역에서의 OFDM 신호에 포함된 분산 파일럿(Scattered Pilot)을 추출한 후, 각 파일럿이 실린 부반송파의 주 파수 응답함수(H'n,k)는 최소자승추정기법(Least Square Estimation)에 의해 다음의 수학식 2과 같이 정의된다.
Figure 112003017488555-pat00002
여기서, P'n,k 는 주파수 영역에서 n 번째 심벌의 k 번째 부반송파에 실린 분산파일럿이고, Pk 는 수신기에서 이미 알고 있는 분산파일럿이다. Ps 는 한 심벌내의 분산파일럿이 위치한 색인(index)을 나타낸다. 예컨데, 시간영역에서 OFDM 샘플의 1/2간격의 채널 임펄스 응답함수를 구하기 위해서 M개의 0을 삽입한 후, 2M 포인트 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 채널의 임펄스 응답함수(h"n,i)를 추정하며, 추정된 채널의 임펄스 응답함수(h"n,i)는 다음의 수학식 3와 같이 나타난다.
Figure 112003017488555-pat00003
여기서, △는 인접한 분산파일럿의 간격을 나타내고, H"n,k 는 H'n,kk 에 M개의 0을 삽입한 후의 분산파일럿이 실린 부반송파의 주파수 응답함수를 나타낸다. M은 한 개의 심벌내 분산파일럿의 개수를 나타내고, kmin_p 는 한 개의 심벌내 분산파일럿 의 첫 번째 부반송파의 위치를 나타낸다.
다중경로 선택부(440)는 다중경로 추정부(430)에서 추정된 다중 경로에 대해 가장 강한 신호를 선택하고, 그의 경로 지연값을 추정한다. 즉, 수학식 3에 의해 구한 채널의 임펄스 응답함수(h"n,i)로부터 가장 강한 신호의 경로 지연값(S'max )을 추정하면, 다음의 수학식 4과 같이 나타난다.
Figure 112003017488555-pat00004
DLL부(450)는 다중경로 선택부(440)에서 선택된 가장 강한 신호의 경로 지연값(S'max)을 이용하여 ADC부(100)의 샘플링 과정 및 FFT부(300)의 고속 퓨리에 변환 과정에서 발생한 OFDM 신호의 심벌 타이밍 옵셋을 검출하는 옵셋 검출부(451)와, 검출된 심벌 타이밍 옵셋을 피드백시키는 피드백부(453)를 갖는다.
옵셋 검출부(451)는 기준신호생성부(451-1), 제1상관기(451-2), 제1제곱기(451-3), 제2상관기(451-4), 제2제곱기(451-5), 및 가산기(451-6)를 갖는다.
기준신호생성부(451-1)는 다중경로 선택부(440)에서 선택된 가장 강한 신호의 경로 지연값(S'max)을 이용하여 다음의 수학식 5와 같은, 기준신호인 Early 파일럿(Pe(k))과 Late 파일럿(Pl(k))을 생성한다.
Figure 112003017488555-pat00005
Figure 112003017488555-pat00006
여기서,
Figure 112003017488555-pat00007
는 수신기에서 이미 알고 있는 기준신호의 Early 혹은 Late 위상을 의미하며, 값은 0.5로 정한다.
제1상관기(451-2) 및 제1제곱기(451-3)에 의해 기준신호생성부(451-1)에서 생성된 Early 파일럿(Pe(k))과 고속 퓨리에 변환된 OFDM 신호의 분산파일럿에 대해 상관값을 취하여 제곱한 값을 산출한다.
제2상관기(451-4) 및 제2제곱기(451-5)에 의해 기준신호생성부(451-1)에서 생성된 Late 파일럿(Pl(k))과 고속 퓨리에 변환된 OFDM 신호의 분산파일럿에 대해 상관값을 취하여 제곱한 값을 산출한다.
가산기(451-6)은 제1 및 제2제곱기(451-3,451-5)에서 산출된 제곱한 값을 가산하여 심벌 타이밍 옵셋을 검출한다. 즉, 각각의 상관값에 대한 제곱의 차이를 구하면 심벌 타이밍 옵셋, a(n, S'max)은 다음의 수학식 6와 같이 나타난다.
Figure 112003017488555-pat00008
여기서, E[a(n,S'max)]는 유효 성분이고, na(n)는 평균이 0인 루프 노이즈(Loop noise) 성분이다. 유효 성분은 다음의 수학식 7과 같이 나타난다.
Figure 112003017488555-pat00009
여기서, A는 분산파일럿의 전력을 나타내며, S(S'max,
Figure 112003017488555-pat00010
)는 정규화된 S-Curve를 갖는다. 즉, S(S'max,
Figure 112003017488555-pat00011
)는 다음의 수학식 8과 같이 나타난다.
Figure 112003017488555-pat00012
Figure 112003017488555-pat00013
피드백부(453)은 LPF(Low Pass Filter)부(453-1)와 NCO(Numerically Controlled Oscillator)부(453-2)를 갖는다. LPF부(453-1)는 심벌 타이밍 옵셋, a(n, S'max)을 저역통과 필터링하고, NCO부(453-2)에서는 저역통과 필터링된 심벌 타이밍 옵셋, a(n, S'max)에 대해 소수배 심벌 타이밍 옵셋(Fra.)과 정수배 심벌 타이밍 옵셋(Int.)을 분리하여 위상 보상부(460)와 윈도우 조정부(420)로 각각 피드백시킨다.
즉, 위상 보상부(460)는 소수배 심벌 타이밍 옵셋(Fra.)을 기초하여 샘플링 클럭 주파수 옵셋을 보상하고, 윈도우 조정부(420)는 정수배 심벌 타이밍 옵셋(Int.)을 기초하여 FFT 윈도우 타이밍의 시작점을 재조정한다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 획득모드에서 설정된 FFT 윈도우의 시작점의 드리프트(drift)를 방지하게 됨으로써 시간 동기 복원을 수행한다.
도 3은 본 발명에 따른 시간 동기 복원 장치에 의해 시간 동기 복원 방법에 대한 흐름도이며, 이를 참조하여 시간 동기 복원 방법을 상세하게 설명한다.
수신된 OFDM 신호는 ADC부(100)에 의해 샘플링, 양자화, 및 코딩되어 디지털신호로 변환한다. 디지털 신호로 변환된 OFDM 신호는 시간동기 복원장치(400)에 입력된다.
먼저, 시간동기 복원장치(400)는 획득모드(①)로 동작한다. 즉, 심벌 타이밍 추정부(410)는 수신된 OFDM 신호에 대해 대략적으로 도 2에 도시된 바와 같이 FFT 윈도우 시작점(θFFT)을 설정한다(S311). 즉, 상관값 첨두치 지점에 보호구간길이 L을 더하고, 여유 샘플 길이 μ를 빼서 FFT 윈도우를 설정한다. 윈도우 조정부(420)는 설정된 FFT 윈도우 시작점에 맞추어 FFT 윈도우을 조정한다.
FFT부(300)는 획득모드에서 설정된 FFT 윈도우에 대응하는 OFDM 신호를 고속 퓨리에 변환한다(S313).
이 후, 시간동기 복원장치(400)는 추적모드(②)로 동작한다.
다중경로 추정부(430)는 고속 퓨리에 변환된 주파수 영역에서의 OFDM 신호에 기초하여 채널의 임펄스 응답함수(h"n,i)를 추정함으로써 다중경로를 추정한다(S321).
다중경로 선택부(440)는 다중경로 추정부(430)에서 추정된 다중경로에 대해 가장 강한 신호를 선택하고, 채널의 임펄스 응답함수(h"n,i)로 부터 가장 강한 신호의 경로 지연값(S'max)을 추정한다(S323). 따라서, 선택된 가장 강한 신호가 딥 페이딩 상태인 경우에는 추정된 다중경로 중 새로운 강한 신호를 기준신호로 선택함으로써 종래와 같은 기준신호의 추적 실패를 막을 수 있다.
DLL부(450)는 선택된 가장 강한 신호의 경로 지연값(S'max)을 이용하여 심벌 타이밍 옵셋을 검출하고, 피드백하여 시간 동기를 복원한다. 보다 상세하게는, 먼저, 기준신호생성부(451-1)는 다중경로 선택부(440)에서 선택된 가장 강한 신호의 경로 지연값(S'max)을 이용하여, 기준신호인, Early 파일럿(Pe(k))과 Late 파일럿(Pl(k))을 생성한다(S325).
제1상관기(451-2) 및 제1제곱기(451-3)에 의해 기준신호생성부(451-1)에서 생성된 Early 파일럿(Pe(k))과 고속 퓨리에 변환된 OFDM 신호의 분산파일럿에 대해 상관값을 취하여 제곱한 값을 산출한다.
제2상관기(451-4) 및 제2제곱기(451-5)에 의해 기준신호생성부(451-1)에서 생성된 Late 파일럿(Pl(k))과 고속 퓨리에 변환된 OFDM 신호의 분산파일럿에 대해 상관값을 취하여 제곱한 값을 산출한다.
가산기(451-6)는 제1 및 제2제곱기(451-3,451-5)에서 산출된 제곱한 값을 가산하여 심벌 타이밍 옵셋, a(n, S'max)을 검출한다(S327).
검출된 심벌 타이밍 옵셋, a(n, S'max)은 LPF부(453-1)에 의해 저역통과필터링되고, NCO부(453-2)에 의해 소수배 심벌 타이밍 옵셋(Fra.)과 정수배 심벌 타이밍 옵셋(Int.)으로 분리되어 위상 보상부(460) 및 윈도우 조정부(420)로 각각 피드백된다.
따라서, 위상 보상부(460)는 소수배 심벌 타이밍 옵셋(Fra.)을 기초하여 샘플링 클럭 주파수 옵셋을 보상하고 윈도우 조정부(420)는 정수배 심벌 타이밍 옵셋(Int.)을 기초하여 설정된 FFT 윈도우 시작점을 재조정함으로써, 시간동기 복원을 수행한다(S329).
도 4은 본 발명에 따른 시간 동기 복원 장치(400)와 종래의 Baogue Yang 알고리듬을 이용한 시간동기 복원장치의 성능을 비교한 그래프이다. 예컨데, 채널의 파워 딜레이 프로파일(Power delay profile)은 COST207 도심지역 모델을 사용하고, 신호대 잡음비(SNR)는 10dB로 하였다.
도 4(a)는 도플러 주파수 10Hz 일때, 심벌 타이밍 옵셋에 대한 정상상태 DLL 추적 에러를 보여 주는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 심벌 타이밍 옵셋의 정상상태 DLL 추적 에러가 훨씬 더 작고 부드러운 곡선을 보여주고 있다.
또한, 4(b)는 도플러 주파수 5Hz 조건에서, 가장 먼저 도착한 경로 신호가 딥 페이딩(deep fading)을 오랫 동안 겪을 경우, 종래의 시간동기 복원장치는 기준신호의 추적하지 못해 추적 에러 크게 발생하는 반면, 본 발명에 따른 시간동기 복 원장치는 추적 에러가 거의 발생하지 않는 것을 볼 수 있다.
이상에서와 같이, 다중경로 중 가장 강한 신호를 적응적으로 DLL의 기준신호로 정함으로써, 다중경로 중 어느 한 신호가 오랫동안 딥 페이딩(deep pading)상태 일지라도 적응적으로 심벌 타이밍 옵셋을 검출할 수 있다. 또한, FFT 윈도우 시작점을 보호구간 안쪽으로 어느 정도 여유를 두어 설정함으로써 프리-에코(Pre-echo)신호에 의한 ISI를 방지 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 심벌 타이밍 옵셋을 검출하는 기준신호로 다중 경로 중 가장 강한 신호를 적응적으로 설정함으로써 심벌 타이밍 옵셋의 정상상태 DLL 추적 에러를 최소화 한다.
둘째, FFT 윈도우 시작점을 보호구간 안쪽으로 어느 정도 여유를 두고 조정함으로써 인접한 다음 심벌에 의한 간섭을 막을 수 있다.
세째, 다중 경로 중 가장 강한 신호를 기준신호로 설정함으로써 경로 추적이 보다 쉽고, 가장 강한 신호의 DLL S-Curve는 약한 신호의 DLL S-Curve에 비해 왜곡이 작으므로 심벌 타이밍 옵셋의 추적 에러가 작다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (20)

  1. 주파수영역상의 수신신호에 대한 다중 경로를 추정하는 다중경로 추정부;
    추정된 상기 다중 경로 중 가장 큰 신호를 선택하고, 상기 가장 큰 신호의 경로 지연값을 추정하는 다중경로 선택부;
    상기 가장 큰 신호의 경로 지연값에 기초하여 심벌 타이밍 옵셋을 산출하는 옵셋 검출부; 및
    산출된 상기 심벌 타이밍 옵셋을 소수배 심벌 타이밍 옵셋과 정수배 심벌 타이밍 옵셋으로 분리하여 피드백시키는 피드백부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 심벌 타이밍 옵셋 중 소수배 심벌 타이밍 옵셋에 기초하여 샘플링 타이밍을 보상하는 위상 보상부; 및
    상기 심벌 타이밍 옵셋 중 정수배 심벌 타이밍 옵셋에 기초하여 FFT(Fast Fourier Transform) 윈도우를 조정하는 윈도우 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 옵셋 검출부는,
    상기 가장 큰 신호의 상기 경로 지연값을 이용하여 Early 파일럿과 Late 파일럿을 생성하는 기준신호생성부;
    상기 Early 파일럿과 고속 퓨리에 변환된 상기 수신신호의 분산파일럿과 상관값을 취하고, 그의 제곱한 값을 각각 산출하는 제1상관기 및 제1제곱기;
    상기 Late 파일럿과 고속 퓨리에 변환된 상기 수신신호의 분산파일럿과 상관값을 취하고, 그의 제곱한 값을 각각 산출하는 제2상관기 및 제2제곱기; 및
    산출된 상기 각각의 제곱한 값을 가산하는 가산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다중경로 추정부에서 추정된 다중 경로의 채널 임펄스 응답함수(h"n,i)는 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원장치:
    Figure 112003017488555-pat00014
    여기서, △는 인접한 분산파일럿의 간격, H"n,k 는 H'n,kk 에 M개의 0을 삽입한 후의 분산파일럿이 실린 부반송파의 주파수 응답함수, M은 한 개의 심벌내 분산파일럿의 개수, kmin_p 는 한 개의 심벌내 분산파일럿의 첫 번째 부반송파의 위치임.
  6. 제 5항에 있어서,
    추정된 상기 다중 경로 중 가장 큰 신호의 경로 지연값(S'max)은 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원장치:
    Figure 112005048179019-pat00015
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 가장 큰 신호의 경로 지연값(S'max)에 기초하여 생성된 Early 파일럿(Pe(k))과 Late 파일럿(Pl(k))은 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원장치:
    Figure 112005048179019-pat00016
    Figure 112005048179019-pat00017
    여기서,
    Figure 112005048179019-pat00018
    는 수신기의 기준파일럿의 Early 및 Late 위상이고, Pk 는 수신기의 기준파일럿, Ps 는 한 개의 심벌내의 기준파일럿이 위치한 색인임.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 Early 파일럿(Pe(k))과 상기 Late 파일럿(Pl(k))에 의해 산출된 심벌 타이밍 옵셋, a(n, S'max)은 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원장치:
    Figure 112003017488555-pat00019
    여기서, E[a(n,S'max)]는 유효성분이고, na(n)는 평균이 0인 루프 노이즈(Loop noise) 성분임.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 유효 성분, E[a(n,S'max)]는 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원장치:
    Figure 112003017488555-pat00020
    여기서, A는 분산파일럿의 전력임.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 S(S'max,
    Figure 112003017488555-pat00021
    )은 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 시간동기 복원장치:
    Figure 112003017488555-pat00022
    Figure 112003017488555-pat00023
  11. 고속 퓨리에 변환된 주파수영역상에서의 수신신호에 대한 다중 경로를 추정하는 다중경로 추정단계;
    추정된 상기 다중 경로 중 가장 큰 신호를 선택하고, 상기 가장 큰 신호의 경로 지연값을 추정하는 다중경로 선택단계; 및
    상기 가장 큰 신호의 경로 지연값에 기초하여 심벌 타이밍 옵셋을 산출하는 검출단계; 및
    산출된 상기 심벌 타이밍 옵셋을 소수배 심벌 타이밍 옵셋과 정수배 심벌 타이밍 옵셋으로 분리하여 피드백시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 심벌 타이밍 옵셋 중 소수배 심벌 타이밍 옵셋에 기초하여 샘플링 타이밍을 보상하는 위상 보상단계; 및
    상기 심벌 타이밍 옵셋 중 정수배 심벌 타이밍 옵셋에 기초하여 FFT(Fast Fourier Transform) 윈도우를 조정하는 윈도우 조정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원방법.
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 검출단계는,
    상기 가장 큰 신호의 상기 경로 지연값을 이용하여 Early 파일럿과 Late 파일럿을 생성하는 기준신호생성단계;
    상기 Early 파일럿과 고속 퓨리에 변환된 상기 수신신호의 분산파일럿과 상관값을 취하고, 그의 제곱한 값을 각각 산출하는 제1산출단계;
    상기 Late 파일럿과 고속 퓨리에 변환된 상기 수신신호의 분산파일럿과 상관값을 취하고, 그의 제곱한 값을 각각 산출하는 제2산출단계; 및
    산출된 상기 각각의 제곱한 값을 가산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 다중경로 추정단계에서 추정된 다중 경로의 채널 임펄스 응답함수(h"n,i)는 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원방법:
    Figure 112003017488555-pat00024
    여기서, △는 인접한 분산파일럿의 간격, H"n,k 는 H'n,kk 에 M개의 0을 삽입한 후의 분산파일럿이 실린 부반송파의 주파수 응답함수, M은 한 개의 심벌내 분산파일럿의 개수, kmin_p 는 한 개의 심벌내 분산파일럿의 첫 번째 부반송파의 위치임.
  16. 제 15항에 있어서,
    추정된 상기 다중 경로 중 가장 큰 신호의 경로 지연값(S'max)은 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원방법:
    Figure 112005048179019-pat00025
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 가장 큰 신호의 경로 지연값(S'max)에 기초하여 생성된 Early 파일럿(Pe(k))과 Late 파일럿(Pl(k))은 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원방법:
    Figure 112005048179019-pat00026
    Figure 112005048179019-pat00027
    여기서,
    Figure 112005048179019-pat00028
    는 수신기의 기준파일럿의 Early 및 Late 위상이고, Pk 는 수신기의 기준파일럿, Ps 는 한 개의 심벌내의 기준파일럿이 위치한 색인임.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 Early 파일럿(Pe(k))과 상기 Late 파일럿(Pl(k))에 의해 산출된 심벌 타이밍 옵셋, a(n, S'max)은 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원방법:
    Figure 112003017488555-pat00029
    여기서, E[a(n,S'max)]는 유효성분이고, na(n)는 평균이 0인 루프 노이즈(Loop noise) 성분임.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 유효 성분, E[a(n,S'max)]는 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 시간동기 복원방법:
    Figure 112003017488555-pat00030
    여기서, A는 분산파일럿의 전력임.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 S(S'max,
    Figure 112003017488555-pat00031
    )은 다음의 식과 같이 나타나는 것을 특징으로 시간동기 복원방법:
    Figure 112003017488555-pat00032
    Figure 112003017488555-pat00033
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