KR101151195B1 - 강건한 동기획득을 위한 상관 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

강건한 동기획득을 위한 상관 장치 및 방법을 개시한다. 강건한 동기획득을 위한 상관 방법은 수신 심볼에 대한 수신 심볼 위상차를 구하는 단계와, 상관 심볼에 대한 상관 심볼 위상차를 구하는 단계와, 수신 심볼 위상차와 상관 심볼 위상차를 이용하여 수신 심볼의 차등 상관 값을 구하는 단계와, 수신 심볼 위상차를 이용하여 수신 심볼의 유클리드 거리 값을 구하는 단계와, 차등 상관 값과 유클리드 거리 값을 이용하여 수신 심볼의 합 상관값을 구하는 단계를 포함한다.
동기, 직접 상관, 차등 상관

Description

강건한 동기획득을 위한 상관 장치 및 방법{Apparatus and Method of correlating for acquiring Robust Synchronization}
본 발명은 강건한 동기획득을 위한 상관 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크기 합 상관 방식 및 벡터 합 상관 방식을 이용하여 동기를 획득하는 상관 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-008-02, 과제명: 21GHz 대역 위성방송 전송 기술개발].
상관 장치는 수신 심볼에 대한 상관값을 산출한다. 산출된 상관값은 초기 프레임 동기 과정에서 기초 자료로 활용될 수 있다.
예를 들어, 상관 장치에서 산출되는 상관값은 위성방송 시스템의 초기 프레임 동기 과정에서 기초 자료로 이용될 수 있다.
한편, 위성방송 시스템은 방송과 통신의 융합 추세와 더불어 인터넷과 멀티미디어 콘텐츠 등 양방향 서비스에 적합한 기술로써, 대용량 멀티미디어통신 등 신규 서비스의 안정적인 제공을 위해 주어진 위성중계기의 전송 대역폭과 신호 전 력에서 높은 전송용량의 확보가 요구된다. 특히 DVB-S2 (Digital Video Broadcasting Satellite Version 2) 시스템은 최저 -2.35dB의 신호 대 잡음비 (SNR; Signal-to-Noise Ratio) 및 대역폭 대비 ±20%의 큰 주파수 오차 환경에서 동작한다. 이에, 수신단에서는 반송파 복구를 위해 큰 주파수 오차와 낮은 신호 대 잡음비 환경을 극복할 수 있는 초기 프레임 동기 과정이 요구됨에 따라, 신뢰성 있는 상관값을 산출할 수 있는 상관 장치 및 방법이 필요하다.
프레임 동기 수행시, 수신된 심볼 열과 프리앰블인 SoF (Start of Frame) 심볼 열을 이용하여 상관값을 구하는 동기 상관 방식(Coherent Correlation Method)이 일반적이다.
동기 상관 방식에서의 상관값은 [수학식 1]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00001
여기서,
Figure 112008079527013-pat00002
은 수신된 심볼 열을 의미하고, [수학식 2]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00003
는 수신단에서 상관을 위한 SoF 심볼 열을 의미한다. 또한,
Figure 112008079527013-pat00004
은 SoF 심볼 개수를 의미한다.
Figure 112008079527013-pat00005
여기서,
Figure 112008079527013-pat00006
는 전송된 심볼 열을 의미하고,
Figure 112008079527013-pat00007
는 AWGN 샘플을 의미한다.
그러나, 이러한 방식은 주파수 오차가 큰 환경에서는 심각한 성능 열화가 발생할 수 있다. 이에, 인접 심볼간의 위상 차이를 이용하여 주파수 오차에 의한 성능 열화를 극복할 수 있는 차등 상관 방식(Differential Correlation Method)이 제안되었다.
차등 상관 방식에서의 상관값은 [수학식 3]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00008
차등 상관 방식은 주파수 오차를 극복할 수 있는 간단한 방법이며, 이러한 방식을 확장한 D-GPDI 방식(Differential-Generalized Post Detection Integration)이 제안되었다
D-GPDI 방식에서의 상관값은 [수학식 4]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00009
D-GPDI 방식은 [수학식 3]의 차등 상관 방식보다 복잡도가 증가하지만 더 많은 차등 정보를 활용함으로써, 향상된 동기 성능을 갖는다.
또한, 동기 상관 방식과 D-GPDI 방식을 결합한 GPDI(Generalized Post Detection Integration) 방식이 제안되었다.
GPDI 방식에서의 상관값은 [수학식 5]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00010
뿐만 아니라, 근사 ML(Maximum-likelihood) 방식으로 유도된 CLD-1, CLD-2 방식도 제안되었다.
CLD-1 방식에서의 상관값은 [수학식 6]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00011
CLD-2 방식에서의 상관값은 [수학식 7]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00012
CLD-2는 CLD-1에서의 제곱 성분을 제거한 방식으로 낮은 SNR에서는 CLD-1이 우수한 성능을 보이며, 높은 SNR에서는 CLD-2가 우수한 성능을 보인다.
프레임 동기 수행시, 낮은 SNR에서 주파수 오차가 작을 때와 클 때 각각에 대해 상기 방식들 보다 더 향상된 성능을 보이는 상관 방법을 제안하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수신 심볼에 대한 유클리드 거리 값을 이용한 크기 합 상관 방식 및 벡터 합 상관 방식을 사용함으로써, 보다 더 향상된 동기 성능을 갖는 강건한 동기 획득을 위한 상관 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 수신 심볼과 상기 수신 심볼을 지연시킨 지연 수신 심볼 간의 수신 심볼 위상차를 구하는 수신 심볼 위상차 계산부와, 상관 심볼(SOF)과 상기 상관 심볼을 지연시킨 지연 상관 심볼 간의 상관 심볼 위상차를 구하는 상관 심볼 위상차 계산부와, 수신 심볼 위상차와 상기 상관 심볼 위상차를 이용하여 상기 수신 심볼의 차등 상관값을 구하는 차등 상관부와, 수신 심볼 위상차를 이용하여 상기 수신 심볼의 유클리드 거리 값을 구하는 유클리드 거리 계산부와, 상기 차등 상관값과 상기 유클리드 거리 값을 이용하여 상기 수신 심볼의 합 상관값을 구하는 합 상관부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법은 수신 심볼에 대한 수신 심볼 위상차를 구하는 단계와, 상관 심볼에 대한 상관 심볼 위상차를 구하는 단계와, 상기 수신 심볼 위상차와 상기 상관 심볼 위상차를 이용하여 상기 수신 심볼의 차등 상관 값을 구하는 단계와, 상기 수신 심볼 위상차를 이용하여 상기 수신 심볼의 유클리드 거리 값을 구하는 단계와, 상기 차등 상관 값과 상기 유클리드 거리 값을 이용하여 상기 수신 심볼의 합 상관값을 구하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치 및 방법은 수신 심볼에 대한 유클리드 거리 값을 이용한 크기 합 상관 방식 및 벡터 합 상관 방식을 사용함으로써, 주파수 오차를 극복할 수 있다. 또한, 동기 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 도 1은 DVB-S2 시스템 물리 계층의 일반적인 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, DVB-S2 시스템 물리 계층의 일반적인 프레임은 PL(Physical Layer) 헤더 (101)와 FEC (Forward Error Correction) 프레임 (103)을 포함하여 구성된다.
PL 헤더(101)는 26 심볼의 SoF(Start of Frame)(105)와 64 심볼의 PLSC(Physical Layer Signalling Code)(107)으로 구성된다. PLSC(107)는 변조 방식, 부호화율, FEC 프레임 내의 파일럿 심볼(109)의 삽입 유무 정보를 부호화하고 있다.
프레임은 PLSC(107)에 포함된 변조 방식 (QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK), FEC(103)의 데이터 길이 (64800 or 16200 bits/frame), 파일럿 심볼(109)의 삽입 유/무에 따라 16 가지의 프레임 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법은 크기 합 상관 방식(Magnitude sum correlation method)과 벡터 합 상관 방식 (Vector sum correlation method)을 포함한다.
첫번째 상관 기법의 크기 합 상관 방식은 CLD-2의 두번째 항을 변형한 방식으로, [수학식 8]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00013
여기서, 두번째 항은 괄호 안의 첫번째 항에 대한 (N-1) 차원의 유클리드 거리(dimensional Euclidean distance)를 의미한다.
두번째 상관 기법의 벡터 합 상관 방식은 크기 합 상관 방식의 [수학식 8]을 복소 합 상관 방식으로 변형한 것으로, [수학식 9]에 의하여 나타낼 수 있다.
Figure 112008079527013-pat00014
여기서,
Figure 112008079527013-pat00015
는 주파수 오차,
Figure 112008079527013-pat00016
는 심볼시간 구간,
Figure 112008079527013-pat00017
는 심볼 간의 거리를 의미한다. 이때,
Figure 112008079527013-pat00018
이고,
Figure 112008079527013-pat00019
는
Figure 112008079527013-pat00020
를 만족하는 최대 자연수를 의미한다.
예를 들어, 대역폭 대비 주파수 오차
Figure 112008079527013-pat00021
일 경우에는 D = 25를 적용하며,
Figure 112008079527013-pat00022
일 경우에는 D = 2를 적용한다.
벡터 합 상관 방식에서, 두번째 항은 첫번째 항의
Figure 112008079527013-pat00023
차원의 유클리드 거리(dimensional Euclidean distance)를 의미한다.
여기서, (N-1) 차원이란 최대 N-1 개의 차원에서 각 벡터들의 유클리드 거리가 크기(scalar값)가 되어 합을 수행한 것이고
Figure 112008079527013-pat00024
차원이란 최대
Figure 112008079527013-pat00025
의 차원에서 각 벡터 합들의 유클리드 거리를 바로 구한 것이다.
벡터 합 상관 방식은 상관값 계산 시 복소 합 방식을 사용하기 때문에, 주파수 오차가 작을 경우에는 크기 합 상관 방식보다 우수할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법 즉, 크기 합 상관 방식과 벡터 합 상관 방식은 주파수 오차가 존재하는 환경에서 우수한 성능을 가지는 CLD-1 및 CLD-2보다 더 향상된 성능을 갖는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 N개의 심볼을 수신할 때, 1부터 N-1의 수신 심볼에 대한 제1 크기 합 상관값을 구하는 제1 서브 상관부(200a), 2부터 N-1의 수신 심볼에 대한 제2 크기 합 상관값을 구하는 제2 서브 상관부(200b), 및 N-1의 수신 심볼에 대한 제N-1 크기 합 상관값을 구하는 제N-1 서브 상관부(200c)를 포함할 수 있다.
제1 서브 상관부(200a)는 수신 심볼 위상차 계산부(201), 상관 심볼 위상차 계산부(203), 차등 상관부(205), 유클리드 거리 계산부(213), 및 합 상관부(221)를 포함한다.
수신 심볼 위상차 계산부(201)는 수신 심볼과 수신 심볼을 지연시킨 지연 수신 심볼 간의 수신 심볼 위상차를 구한다.
구체적으로, 수신 심볼 위상차 계산부(201)는 수신된 제1 수신 심볼과 제1 수신 심볼을 소정의 간격으로 지연시킨 제1 지연 수신 심볼 간의 제1 수신 심볼 위상차를 구하는 제1 수신 심볼 위상차 계산부(201a)와 수신된 제2 수신 심볼과 제2 수신 심볼을 소정의 간격으로 지연시킨 제2 지연 수신 심볼 간의 제2 수신 심볼 위상차를 구하는 제2 수신 심볼 위상차 계산부(201b)를 포함한다.
여기서, 제1 수신 심볼 위상차 계산부(201a)는 수신된 제1 수신 심볼과 제1 지연 수신 심볼에 대한 제1 수신 복소 켤레를 곱하여 제1 수신 심볼 위상차를 구할 수 있고, 제2 수신 심볼 위상차 계산부(201b)는 수신된 제2 수신 심볼과 제2 지연 수신 심볼에 대한 제2 수신 복소 켤레를 곱하여 제2 수신 심볼 위상차를 구할 수 있다.
상관 심볼 위상차 계산부(203)는 상관 심볼(SOF)과 상관 심볼을 지연시킨 지연 상관 심볼 간의 상관 심볼 위상차를 구한다.
구체적으로, 상관 심볼 위상차 계산부(203)는 제1 상관 심볼(SOF)과 제1 상관 심볼을 소정의 간격으로 지연시킨 제1 지연 상관 심볼 간의 제1 상관 심볼 위상차를 구하는 제1 상관 심볼 위상차 계산부(203a)와 제2 상관 심볼과 제2 상관 심볼을 소정의 간격으로 지연시킨 제2 지연 상관 심볼 간의 제2 상관 심볼 위상차를 구하는 제2 상관 심볼 위상차 계산부(203b)를 포함한다.
여기서, 제1 상관 심볼 위상차 계산부(203a)는 제1 상관 심볼에 대한 제1 상관 복소 켤레와 제1 지연 상관 심볼을 곱하여 제1 상관 심볼 위상차를 구할 수 있고, 제2 상관 심볼 위상차 계산부(203b)는 제2 상관 심볼에 대한 제2 상관 복소 켤레와 제2 지연 상관 심볼을 곱하여 제2 상관 심볼 위상차를 구할 수 있다.
차등 상관부(205)는 수신 심볼 위상차와 상관 심볼 위상차를 이용하여, 수신 심볼의 차등 상관값을 구한다.
구체적으로, 차등 상관부(205)는 곱셈부(207), 합산부(209), 및 절대값 처리부(211)를 포함한다.
곱셈부(207)는 제1 수신 심볼 위상차와 제1 상관 심볼 위상차를 곱하여 제1 위상차 곱셈 값을 출력하는 제1 곱셈부(207a)와, 제2 수신 심볼 위상차와 제2 상관 심볼 위상차를 곱하여 제2 위상차 곱셈 값을 출력하는 제2 곱셈부(207b)를 포함한다.
합산부(209)는 제1 위상차 곱셈 값 및 제2 위상차 곱셈 값을 더하여 위상차 곱셈 합을 출력한다.
절대값 처리부(211)는 위상차 곱셈 합에 절대값을 취하여 차등 상관값을 출력한다.
유클리드 거리 계산부(213)는 수신 심볼 위상차를 이용하여, 수신 심볼의 유클리드 거리 값을 구한다.
구체적으로, 유클리드 거리 계산부(213)는 제곱부(215), 합산부(217), 및 제곱근 처리부(219)를 포함한다.
제곱부(215)는 제1 수신 심볼 위상차를 제곱하는 제1 제곱부(215a)와 제2 수신 심볼 위상차를 제곱하는 제2 제곱부(215b)를 포함한다.
합산부(217)는 제1 제곱값과 제2 제곱값을 더하여 제곱값 합을 출력한다.
제곱근 처리부(219)는 제곱값 합에 제곱근을 취하여 제1 수신 심볼과 제2 수신 심볼 간의 유클리드 거리 값을 출력한다.
합 상관부(221)는 상관 제1 합산부(221a), 및 상관 제2 합산부(221b)를 포함한다.
상관 제1 합산부(221a)는 차등 상관값과 유클리드 거리 값을 이용하여 제1 크기 합 상관값을 구한다. 즉, 상관 제1 합산부(221a)는 차등 상관값과 유클리드 거리 값의 차를 이용하여 제1 크기 합 상관값을 구할 수 있다.
상관 제2 합산부(221b)는 제1 크기 합 상관값, 제2 크기 합 상관값, 및 제N-1 크기 합 상관값을 더하여, 크기 합 상관 값을 구할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치의 구조는 도 2를 참조하여 설명한 상관 장치의 구조와 동일함으로, 그 내용은 생략한다.
다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 [수학식 9]의 D에 대응하는 수만큼의 서브 상관부를 포함한다.
또한, 서브 상관부는 차등 상관부(305)는 곱셈부(307), 및 합산부(309)만을 포함한다. 또한, 유클리드 거리 계산부(311)는 제곱부(313), 합산부(315)를 포함한다.
그리고, 합 상관부(323)는 절대값 처리부(317), 제곱근 처리부(319), 및 합산부(321)를 포함한다.
절대값 처리부(317)는 제1 서브 상관부(300a)의 제1 차등 상관값, 제2 서브 상관부(300b)의 제2 차등 상관값, 및 제D-1 서브 상관부(300c)의 제D-1 차등 상관값을 더한 값에 절대값을 취한다.
제곱근 처리부(319)는 제1 서브 상관부(300a)의 제1 유클리드 거리 값, 제2 서브 상관부(300b)의 제2 유클리드 거리 값, 및 제D-1 서브 상관부(300c)의 제 D-1 유클리드 거리 값을 더한 값에 제곱근을 취한다.
합산부(321)는 절대값 처리부(317)의 출력 신호와 제곱근 처리부(319)의 출력 신호를 이용하여 벡터 합 상관값을 구한다. 즉, 합산부(321)는 절대값 처리 부(317)의 출력 신호와 제곱근 처리부(319)의 출력 신호의 차를 이용하여 벡터 합 상관값을 구할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 수신된 심볼에 대한 수신 심볼 위상차를 구한다(S401).
구체적으로, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 수신된 제1 수신 심볼과 제1 수신 심볼을 소정의 간격으로 지연시킨 제1 지연 수신 심볼 간의 제1 수신 심볼 위상차를 구하고, 수신된 제2 수신 심볼과 제2 수신 심볼을 소정의 간격으로 지연시킨 제2 지연 수신 심볼 간의 제2 수신 심볼 위상차를 구한다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 상관 심볼에 대한 상관 심볼 위상차를 구한다(S403).
구체적으로, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 제1 상관 심볼(SOF)과 제1 상관 심볼을 소정의 간격으로 지연시킨 제1 지연 상관 심볼 간의 제1 상관 심볼 위상차를 구하고, 제2 상관 심볼과 제2 상관 심볼을 소정의 간격으로 지연시킨 제2 지연 상관 심볼 간의 제2 상관 심볼 위상차를 구한다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 수신 심볼 위상차와 상관 심볼 위상차를 이용하여 차등 상관값을 구한다(S405).
즉, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 제1 및 제2 수신 심볼 위상차와 제1 및 제2 상관 심볼 위상차를 이용하여 수신 심볼의 차등 상관값을 구한다.
구체적으로, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 제1 수신 심볼 위상차와 제1 상관 심볼 위상차를 곱하여 제1 위상차 곱셈 값을 출력하고, 제2 수신 심볼 위상차와 제2 상관 심볼 위상차를 곱하여 제2 위상차 곱셈 값을 출력한다. 이후, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 제1 위상차 곱셈 값 및 제2 위상차 곱셈 값을 더하여 위상차 곱셈 합을 출력한 후, 위상차 곱셈 합에 절대값을 취하여 차등 상관값을 출력한다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 수신 심볼 위상차를 이용하여 수신 심볼의 유클리드 거리 값을 구한다(S407).
즉, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 제1 및 제2 수신 심볼 위상차를 이용하여 유클리드 거리 값을 구한다.
구체적으로, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 제1 수신 심볼 위상차를 및 제2 수신 심볼 위상차를 각각 제곱하여 제1 제곱값 및 제2 제곱값을 출력하고, 제1 제곱값과 제2 제곱값을 더하여 제곱값 합을 출력한 후, 제곱값 합에 제곱근을 취하여 유클리드 거리 값을 출력한다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 차등 상관값과 유클리드 거리 값을 이용하여 합 상관값을 구한다(S409).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법을 이용하여 프레임 시작점을 검출하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 수신된 심볼 열 중 첫번째 심볼 열을 선택한다(S501).
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 선택한 심볼 열에 대해, 크기 합 상관 방식을 이용하여 크기 합 상관값을 구한다(S503).
즉, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 첫번째 심볼 열(인덱스 u=0)에 대해, [수학식 8]의 상관 방법을 이용하여 크기 합 상관값을 구한다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 크기 합 상관값을 구한 심볼 열이 마지막 심볼 열인지를 판단한다(S505).
구체적으로, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 크기 합 상관값을 구한 심볼 열이 마지막 심볼 열(인덱스 u=L-1)인 경우, 각 심볼 열에 대한 크기 합 상관값 중 최대값을 출력한다. 반면, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 크기 합 상관값을 구한 심볼 열이 마지막 심볼 열이 아닌 경우, 다음 심볼 열에 대해 크기 합 상관 값을 구하는 단계(S507, S503)를 반복한다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 최대값에 대응하는 심볼 열을 검출한다(S509).
이후, 검출된 심볼 열은 프레임 시작점으로 이용될 수 있다(S511).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법을 이용하여 프레임 시작점을 검출하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 수신된 심볼 열 중 첫번째 심볼 열을 선택한다(S601).
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 [수학식 9]의 D(D는 정수)를 구한다(S603).
이때,
Figure 112008079527013-pat00026
이고,
Figure 112008079527013-pat00027
는
Figure 112008079527013-pat00028
를 만족하는 최대 자연수이다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 선택한 심볼 열에 대해, 벡터 합 상관 방식을 이용하여 벡터 합 상관값을 구한다(S605).
즉, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 첫번째 심볼 열(인덱스 u=0)에 대해, [수학식 9]의 상관 방법을 이용하여 벡터 합 상관값을 구한다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 벡터 합 상관값을 구한 심볼 열이 마지막 심볼 열인지를 판단한다(S607).
구체적으로, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 벡터 합 상관값을 구한 심볼 열이 마지막 심볼 열(인덱스 u=L-1)인 경우, 각 심볼 열에 대한 벡터 합 상관값 중 최대값을 출력한다. 반면, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 벡터 합 상관값을 구한 심볼 열이 마지막 심볼 열이 아닌 경우, 다음 심볼 열에 대해 벡터 합 상관 값을 구하는 단계(S609, S605)를 반복한다.
이어서, 강건한 동기획득을 위한 상관 장치는 최대값에 대응하는 심볼 열을 검출한다(S611).
이후, 검출된 심볼 열은 프레임 시작점으로 이용될 수 있다(S613).
이하, 크기 합 상관 방식과 벡터 합 상관 방식이 기존의 상관 방식보다 우수한 성능을 보이는 것을 검증하기 위해 성능 평가를 비교한다.
도 7 내지 도 10에 해당하는 모든 실험에서, DVB-S2 시스템의 SoF 개수인 N = 26을 적용하였으며,
Figure 112008079527013-pat00029
라고 할 때 Df는 [-fmax, +fmax]의 범위에서 균일한 분포로 발생시켰다. 또한, fmax = 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2로 변화시킬 경우, 벡터 합 상관 방식의 파라미터 M = 25, 9, 5, 3, 2를 각각 사용하였다.
도 7 및 도 8은 기존의 최고 성능을 가지는 상관 방식인 CLD-1 및 CLD-2와 본 발명의 실시예에 따른 크기 합 상관 방식 및 벡터 합 상관 방식을 ROC(Receiver Operation Characteristic)를 이용하여 주파수 오차의 유무에 따라 성능을 비교한 도면이다. 구체적으로, 도 7는 -2.35 dB SNR 이고, fmax = 0.2 인 경우일 때, 각 상관 방식에 대한 MDP(Mis-detection Probability)의 성능을 나타내는 도면이고, 도 8은 -2.35 dB SNR이고, fmax = 0 인 경우일 때, 각 상관 방식에 대한 MDP의 성능을 나타내는 도면이다.
도 7를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 크기 합 상관 방식의 MDP가 다른 상관 방식의 MDP 보다 낮은 것으로 나타난다. 따라서, 큰 주파수 오차가 존재하는 환경에서는 크기 합 상관 방식이 기존의 상관 방식보다 향상된 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 8를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벡터 합 상관 방식의 MDP가 다른 상관 방식의 MDP 보다 현저히 낮은 것으로 나타난다. 따라서, 주파수 오차가 존재하지 않는 환경에서는 벡터 합 상관 방식이 기존의 상관 방식보다 가장 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 9 및 도 10에 해당하는 실험에서, 도 7 및 도 9에서 ROC를 이용한 상관 방식별 성능을 정량적으로 비교하기 위해, FAR을 일정 값으로 고정한 후 MDP의 성 능을 평가하였다. 이 실험으로, 본 발명의 실시예에 따른 크기 합 상관 방식 및 벡터 합 상관 방식이 기존의 상관 방식보다 우수한 성능을 나타내는 SNR 및 주파수 오차의 구간을 알 수 있다.
도 9는 CFAR(Constant False Alarm Rate)을 이용하여 SNR에 따른 상관 방식별 성능을 비교한 도면이다. 이때, fmax = 0.2를 적용하였으며 ROC 성능 곡선에서 FAR을 10-5으로 고정한 후 그에 해당하는 MDP를 비교하였다.
도 9를 참조하면, SNR이 약 4dB 미만인 경우, 본 발명의 실시예에 따른 크기 합 상관 방식의 MDP가 다른 상관 방식의 MDP 보다 낮은 것으로 나타난다. 따라서, SNR이 약 4dB 미만인 경우에는 크기 합 상관 방식이 기존의 상관 방식에 비해 가장 우수한 성능을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 10는 -2.35dB와 5dB SNR에서 fmax의 변화에 따라 성능을 비교한 도면이다. 이때, -2.35dB에서는 FAR을 10-2으로 고정하였고, 5dB SNR에서는 FAR을 10-4으로 고정하였다.
도 10를 참조하면, -2.35dB SNR 일때, fmax < 0.14의 범위와 5dB SNR 일때, fmax < 0.02의 범위에서 벡터 합 상관 방식의 MDP가 낮은 것을 확인함으로써, 벡터 합 상관 방식이 가장 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 특히, 주파수 오차가 존재하지 않는 경우, -2.35dB SNR에서는 CLD-1와 CLD-2의 MDP는 각각 약 0.31과 0.72이었지만, 벡터 합 상관 방식의 MDP는 약 0.03으로 성능이 향상되었다. 또한, 주파수 오차가 존재하지 않는 경우, 5dB SNR에서는 CLD-1와 CLD-2의 MDP는 각각
Figure 112008079527013-pat00030
과
Figure 112008079527013-pat00031
이었지만, 벡터 합 상관 방식의 MDP는
Figure 112008079527013-pat00032
으로 성능이 향상되었다.
본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법은 크기 합 상관 방식 및 벡터 합 상관 방식을 이용함으로써, 낮은 SNR 에서 주파수 오차를 극복함에 따라 동기 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한 다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 DVB-S2 시스템 물리 계층의 일반적인 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법을 이용하여 프레임 시작점을 검출하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 강건한 동기획득을 위한 상관 방법을 이용하여 프레임 시작점을 검출하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 기존의 최고 성능을 가지는 상관 방식인 CLD-1 및 CLD-2와 본 발명의 실시예에 따른 크기 합 상관 방식 및 벡터 합 상관 방식을 ROC(Receiver Operation Characteristic)를 이용하여 주파수 오차의 유무에 따라 성능을 비교한 도면이다.
도 9는 CFAR(Constant False Alarm Rate)을 이용하여 SNR에 따른 상관 방식별 성능을 비교한 도면이다.
도 10는 -2.35dB와 5dB SNR에서
Figure 112008079527013-pat00033
의 변화에 따라 성능을 비교한 도면이다.

Claims (6)

  1. 수신 심볼과 상기 수신 심볼을 지연시킨 지연 수신 심볼 간의 수신 심볼 위상차를 구하는 수신 심볼 위상차 계산부;
    상관 심볼(SOF)과 상기 상관 심볼을 지연시킨 지연 상관 심볼 간의 상관 심볼 위상차를 구하는 상관 심볼 위상차 계산부;
    상기 수신 심볼 위상차와 상기 상관 심볼 위상차를 이용하여 상기 수신 심볼의 차등 상관값을 구하는 차등 상관부;
    상기 수신 심볼 위상차를 이용하여 상기 수신 심볼의 유클리드 거리 값을 구하는 유클리드 거리 계산부; 및
    상기 차등 상관값과 상기 유클리드 거리 값을 이용하여 상기 수신 심볼의 합 상관값을 구하는 합 상관부
    를 포함하고,
    상기 차등 상관부는,
    제1 수신 심볼에 대한 제1 수신 심볼 위상차와, 제1 상관 심볼에 대한 제1 상관 심볼 위상차를 곱하여 제1 위상차 곱셈 값을 출력하고, 상기 제1 수신 심볼 다음에 위치하는 제2 수신 심볼에 대한 제2 수신 심볼 위상차와, 상기 제1 상관 심볼 다음에 위치하는 제2 상관 심볼에 대한 제2 상관 심볼 위상차를 곱하여 제2 위상차 곱셈 값을 출력하는 곱셈부; 및
    상기 제1 위상차 곱셈 값 및 상기 제2 위상차 곱셈 값을 더하여 출력되는 위상차 곱셈 합에 절대값을 취하여 상기 차등 상관값을 출력하는 절대값 처리부
    를 포함하는 상관 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유클리드 거리 계산부는,
    상기 제1 수신 심볼 위상차 및 상기 제2 수신 심볼 위상차를 각각 제곱하여 제1 제곱값 및 제2 제곱값을 출력하는 제곱부; 및
    상기 제1 제곱값과 제2 제곱값을 더하여 출력되는 제곱값 합에 제곱근을 취하여, 상기 유클리드 거리 값을 출력하는 제곱근 처리부
    를 포함하는 상관 장치.
  4. 수신 심볼에 대한 수신 심볼 위상차를 구하는 단계;
    상관 심볼에 대한 상관 심볼 위상차를 구하는 단계;
    상기 수신 심볼 위상차와 상기 상관 심볼 위상차를 이용하여 상기 수신 심볼의 차등 상관 값을 구하는 단계;
    상기 수신 심볼 위상차를 이용하여 상기 수신 심볼의 유클리드 거리 값을 구하는 단계; 및
    상기 차등 상관 값과 상기 유클리드 거리 값을 이용하여 상기 수신 심볼의 합 상관값을 구하는 단계
    를 포함하고,
    상기 차등 상관값을 구하는 단계는
    제1 수신 심볼에 관한 제1 수신 심볼 위상차와, 제1 상관 심볼에 관한 제1 상관 심볼 위상차를 곱하여 제1 위상차 곱셈 값을 출력하는 단계;
    상기 제1 수신 심볼 다음에 위치하는 제2 수신 심볼에 관한 제2 수신 심볼 위상차와, 상기 제1 상관 심볼 다음에 위치하는 제2 상관 심볼에 관한 제2 상관 심볼 위상차를 곱하여 제2 위상차 곱셈 값을 출력하는 단계;
    상기 제1 위상차 곱셈 값 및 상기 제2 위상차 곱셈 값을 더하여 출력되는 위상차 곱셈 합에 절대값을 취하여 상기 차등 상관값을 출력하는 단계
    를 포함하는 상관 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 유클리드 거리 값을 구하는 단계는
    상기 제1 수신 심볼 위상차 및 상기 제2 수신 심볼 위상차를 각각 제곱하여 제1 제곱값 및 제2 제곱값을 출력하는 단계; 및
    상기 제1 제곱값과 제2 제곱값을 더하여 출력되는 제곱값 합에 제곱근을 취하여, 상기 유클리드 거리 값을 출력하는 단계
    를 포함하는 상관 방법.
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