KR20000074824A - Apparatus and method for Orthogonal Frequency Division Multiplexing with cyclic prefix - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 OFDM 전송방식을 채택하는 시스템에 관한 것으로, 특히 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호의 자기 상관 특성을 이용한 복소 순환 정합 여파 상관기와 이 장치를 이용한 다중경로 지연시간 추정기 및 동기화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system employing an OFDM transmission scheme, and more particularly, to a complex cyclic matched filter correlator using an autocorrelation property of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal having a cyclic prefix and a multipath using the apparatus. A delay estimator and a synchronization system.
최근 정보의 고속 광대역화 되어감에 따라 단일 캐리어 전송방식에서는 다중경로에 의한 지연 확산(delay spread) 현상은 심각한 ISI(Inter-Symbol Interference)를 초래한다.In recent years, as the information becomes high-speed wideband, delay spread due to multipath in a single carrier transmission method causes severe inter-symbol interference (ISI).
이러한 문제를 해결하기 위하여 단일 캐리어 전송방식에서는 채널 등화기를 사용하여 다중경로 현상을 극복할 수 있다.In order to solve this problem, in a single carrier transmission method, a channel equalizer can be used to overcome the multipath phenomenon.
그러나 전송 속도가 증가함에 따라 채널 등화기를 사용하는 방법은 복잡도가 증가하여 실시간 처리가 불가능하게 되며, 채널의 특성을 완전히 보상하기 위해서는 상당히 긴 훈련 신호를 전송하여야 한다.However, as the transmission speed increases, the method of using the channel equalizer increases in complexity, making it impossible to process in real time. In order to completely compensate for the characteristics of the channel, a very long training signal must be transmitted.
따라서, 서로 직교하는 부반송파를 통하여 정보를 전송하는 OFDM 전송방식이 제안되었다.Accordingly, an OFDM transmission scheme for transmitting information through subcarriers orthogonal to each other has been proposed.
이는 ISI에 의한 영향을 극복하기 위하여 OFDM 신호의 후미부를 OFDM 신호의 접두시키는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)와 같은 보호구간을 넣어 전송함으로써 가능하다.This is possible by transmitting a guard interval such as a cyclic prefix that prefixes the OFDM signal to the rear part of the OFDM signal in order to overcome the effect of the ISI.
종래의 OFDM 전송방식을 채택하는 무선 통신 시스템에서는 신호의 동기 및 다중경로 신호들의 지연 시간 추정을 위하여 여러 가지 방법에 제시되고 있다.In a wireless communication system adopting a conventional OFDM transmission scheme, various methods have been proposed for signal synchronization and delay time estimation of multipath signals.
일반적으로 다중경로 신호들의 지연 시간을 찾기 위하여 알고 있는 PN(Pseudo_Noise)코드 신호열을 많이 사용한다.In general, the PN (Pseudo_Noise) code signal sequence known to find the delay time of the multipath signals is frequently used.
그러나 OFDM 전송방식에서는 이러한 PN 코드의 특성을 이용하는 것이 쉽지가 않다.However, in the OFDM transmission method, it is not easy to use the characteristics of the PN code.
왜냐하면 PN 코드 신호열을 부반송파에 넣는 경우 시영역으로 변화된 신호는 PN 특성을 잃어버리게 되기 때문이다.This is because, when the PN code signal sequence is inserted into the subcarrier, the signal changed to the time domain loses the PN characteristics.
또한 송신기에서 기준 신호열을 시영역으로 변화하여 심벌 주기가 같은 PN 코드 신호열을 곱하여 전송하는 경우, PN 코드 신호열의 곱만으로는 교차 상관 특성이 나타나지 않기 때문이다.In addition, when the transmitter changes the reference signal sequence to the time domain and multiplies the PN code signal sequence having the same symbol period, the cross-correlation property does not appear only by the multiplication of the PN code signal sequence.
그래서 OFDM 전송방식에서 신호의 프레임 및 타이밍 동기 시점을 찾기 위하여 일반적으로 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix) 구간과 OFDM 신호의 후미 부분과의 상관을 통한 ML(Maximal Likelihood) 방법이 제안되고 있다.Therefore, in order to find a frame and timing synchronization time point of an OFDM transmission scheme, a ML (Maximal Likelihood) method is generally proposed through correlation between a cyclic prefix section and a trailing portion of an OFDM signal.
그러나 다중경로에 의한 중첩으로 신호의 상관성이 낮아지며 복잡도가 증가하게 된다.However, due to the multipath overlap, signal correlation becomes low and complexity increases.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 전송 방식을 채택하는 시스템에서 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix) 첨가로 나타나는 수신신호의 순환성질과 주파수 영역의 파일럿 데이터 신호의 진폭이 균일한 변조 방식을 채택하는 OFDM 신호가 갖는 특유의 자기 상관 특성을 이용하여 다중경로 신호의 지연 시간과 신호의 세기와 위상을 정확히 찾는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the cyclic nature and frequency of the received signal indicated by the addition of a cyclic prefix in a system adopting an OFDM transmission scheme having a cyclic prefix. The purpose of the present invention is to accurately find the delay time of a multipath signal and the strength and phase of a signal by using a unique autocorrelation characteristic of an OFDM signal adopting a modulation scheme with uniform amplitude of pilot data signals in a region.
또한 복소 순환 정합 여파 상관기를 설계하고, OFDM 전송방식을 채택하는 시스템을 위한 다중경로 지연 시간 추정 장치 및 신호의 프레임 동기, 타이밍 동기 등을 위한 동기화 장치를 제안하는데 다른 목적이 있다.In addition, it is another object to design a complex cyclic matched filter correlator, and to propose a multipath delay time estimation apparatus for a system employing an OFDM transmission scheme, and a synchronization apparatus for signal synchronization, timing synchronization, and the like.
도 1 은 본 발명에 따른 다중경로 신호 지연 시간 추정 시스템에 대한 블록도1 is a block diagram of a multipath signal delay time estimation system in accordance with the present invention.
도 2 는 본 발명에 따른 동기화 시스템에 대한 블록도2 is a block diagram of a synchronization system according to the present invention;
도 3 은 본 발명에 따른 복소 정합 여파 상관기 구조도3 is a structural diagram of a complex matched filter correlator according to the present invention
도 4 는 본 발명에 따른 심벌 패턴 발생기를 나타낸 블록도4 is a block diagram showing a symbol pattern generator according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 따른 복소 순환 정합 여파 상관기 구조도5 is a structural diagram of a complex cyclic matched filter correlator according to the present invention
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 복소 정합 여파 상관부 2 : 전력부1: complex matched filter correlation unit 2: power unit
3 : 진폭부 4 : 지연시간 추정부3: amplitude section 4: delay time estimator
5 : 동기부 6 : 심벌 패턴 발생부5 synchronization unit 6 symbol pattern generation unit
7 : 버퍼 7a : TDL 쉬프트 레지스터부7: Buffer 7a: TDL Shift Register
8 : 교차 상관부 9 : 순환 쉬프트 레지스터부8: cross correlation part 9: cyclic shift register part
10 : 파일럿 데이터심벌 발생부 11 : IFFT 변환부10: pilot data symbol generator 11: IFFT converter
12 : 복소 공액부12: complex conjugate
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 전송 장치의 특징은, 주파수 영역의 파일럿 데이터 신호를 IDFT(Inverse Discrecte Fourier Transform) 취하여 시영역으로 변환하고 공액 복소를 취한 기준 OFDM 신호를 출력시키는 심벌 패턴 발생기와, 일정 주기 간격으로 샘플링되어 입력되는 상관기 입력 신호를 OFDM 신호의 크기(N) 만큼의 블록 길이를 갖는 TDL(Tapped-Delay Line)을 통해 이동시키면서 출력하는 TDL 쉬프트 레지스터부와, 상기 심벌 패턴 발생기를 통해 출력되는 기준 OFDM 신호와 상기 TDL 쉬프트 레지스터부를 통해 출력되는 입력신호로 교차 상관시키는 교차 상관부를 포함하여 구성되는데 있다.A feature of an OFDM transmission apparatus having a cyclic prefix according to the present invention for achieving the above object is to take an inverse discrecte fourier transform (IDFT) of a frequency domain, transform it into a time domain, and conjugate conjugate And a symbol pattern generator for outputting a reference OFDM signal, and a correlator input signal sampled at regular intervals and moved through a trapped delay line (TDL) having a block length equal to the size (N) of the OFDM signal. And a cross correlation unit which cross-correlates a reference OFDM signal output through the symbol pattern generator and an input signal output through the TDL shift register unit.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 전송 방법의 특징은, 송신측에서 동기를 위한 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 심벌을 전송하는 단계와, 주파수 영역의 파일럿 데이터 신호를 IDFT 취하여 시영역으로 변환하고 공액 복소를 취한 신호를 발생하는 공액 복소 신호 발생 단계와, 상기 전송된 OFDM 심벌을 일정한 주기 간격으로 샘플링되어 상기 샘플링된 상관기 입력 신호를 OFDM 신호의 크기(N) 만큼의 블록 길이를 갖는 TDL을 통해 이동시키며 출력하는 단계와, 상기 공액 복소 신호 발생단계에서 출력된 신호와 상기 TDL을 통해 출력되는 신호를 교차상관 값을 출력하는 교차상관 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.In order to achieve the above object, an OFDM transmission method having a cyclic prefix according to the present invention includes transmitting an OFDM symbol having a cyclic prefix for synchronization at a transmitting side. And generating a conjugated complex signal by converting the pilot data signal in the frequency domain into the time domain and generating a conjugated complex signal, and sampling the transmitted correlator input signal at regular intervals. Moving and outputting through a TDL having a block length as large as the signal size (N); and cross-correlating step of outputting a cross-correlation value between the signal output in the conjugated complex signal generation step and the signal output through the TDL It consists of including.
본 발명은 OFDM 전송방식을 채택하는 시스템에서 주파수 영역에서 진폭이 균일한 변조 방식을 채택하는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 신호의 자기 상관 특성을 구하고, 이를 이용한 정합 여파 상관기를 제시한다.The present invention obtains an autocorrelation property of an OFDM signal having a cyclic prefix that adopts a modulation scheme with uniform amplitude in the frequency domain in an OFDM transmission system, and proposes a matched filter correlator using the same.
우선 순환 특성을 갖는 시개별(discrete-time) 신호들의 자기 상관을 수학식 1 과 같이 정의하면 수학식 2 와 같은 결과를 얻을 수 있다.First, if the autocorrelation of discrete-time signals having a cyclic characteristic is defined as in Equation 1, the result as in Equation 2 can be obtained.
상기 수학식 2에서 X1[k]는 x1[n]을 DFT(Discrete Fourier Transform) 취한 신호이다.In Equation 2, X 1 [k] is a signal obtained by taking Discrete Fourier Transform (DFT) of x 1 [n].
상기 x1[n]는 순환 성질을 갖고 있다고 가정하고, n은 이산 시간 인덱스(discrete-time index)를 나타내며, k는 이산 주파수 인덱스(discrete-frequency index)를 나타낸다.It is assumed that x 1 [n] has a cyclic property, n denotes a discrete-time index, and k denotes a discrete-frequency index.
만약 주파수 영역의 신호 X1[k]의 진폭이 균일한 값을 갖는다고 가정한다면, 수학식 3과 같은 자기 상관 특성 함수를 얻을 수 있다.If it is assumed that the amplitude of the signal X 1 [k] in the frequency domain has a uniform value, an autocorrelation characteristic function as shown in Equation 3 can be obtained.
상기 수학식 3에서는 크로우내커(Kronecker) 델타(delta)를 의미하며, 변조 방식으로는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), M-ary PSK 등 진폭이 균일한 변조 방식을 가정하였다.In Equation 3 Denotes a Kronecker delta, and a modulation scheme of uniform amplitude such as binary phase shift keying (BPSK), quadrature phase shift keying (QPSK), and M-ary PSK is assumed.
실제 OFDM 전송방식에서는 주파수 영역에서 각 부 반송파에 BPSK, QPSK 나 M-ary PSK 변조 신호를 실어 보낸다면, 신호의 진폭이 1로 균일하다는 가정을 만족한다.In the real OFDM transmission method, if a BPSK, QPSK, or M-ary PSK modulated signal is transmitted to each subcarrier in the frequency domain, the assumption that the amplitude of the signal is uniform is satisfied.
그리고, OFDM 신호는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 장치를 통해 시영역으로 변화된 신호에 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 첨가해서 전송하기 때문에 다중경로 무선 채널 환경에서도 수신기 입장에서 볼 때 수신된 신호는 여전히 순환해야 한다는 가정을 만족한다.In addition, since the OFDM signal is transmitted by adding a cyclic prefix to the signal changed to the time domain through an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) device, the received signal is still seen from the receiver's point of view even in a multipath radio channel environment. Satisfy the assumption that you need to cycle.
다음은 상기 수학식 1, 3에서 얻은 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 신호의 자기 상관 특성을 이용하여 수신기로 입력된 신호와 기준이 되는 OFDM 신호와의 교차 상관을 얻을 수 있다.Next, a cross correlation between a signal input to a receiver and an OFDM signal as a reference can be obtained using the autocorrelation property of an OFDM signal having a cyclic prefix obtained in Equations 1 and 3 above.
L 개의 경로 페이딩 채널 환경에서의 교차 상관은 수학식 4와 같이 정의되며, 이를 정리하면 수학식 5와 같이 표현된다.Cross correlation in L path fading channel environments is defined as Equation 4, which is expressed as Equation 5.
노이즈 텀(noise term) Noise term
상기 수학식 4와 수학식 5에서는 교차 상관 출력 값을 나타내며, x2(t)는 수신된 신호이며, n(t)은 AWGN를 나타낸다.In Equations 4 and 5 Denotes a cross-correlated output value, x 2 (t) denotes a received signal and n (t) denotes AWGN.
는 레이리 분포를 갖는 진폭의 변화 값을 나타내며,는 [0, 2π]에서 균일한 분포를 갖는 위상 값을 나타내고, 또한는 다중경로 지연시간을 나타낸다. Represents the change in amplitude with the Rayleigh distribution, Represents a phase value with a uniform distribution at [0, 2π], and Denotes the multipath delay time.
만일 변조 신호가 BPSK, QPSK, M진 PSK 등의 균일한 진폭을 갖는 변조 신호라면, 수학식 5는 수학식 6과 같이 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 신호의 교차 상관을 얻을 수 있다.If modulated signal If is a modulated signal having a uniform amplitude, such as BPSK, QPSK, M-jin PSK, Equation 5 can obtain the cross-correlation of the OFDM signal having a cyclic prefix as shown in Equation 6.
노이즈 텀(Noise term) Noise term
상기 수학식 6과 같이 L 경로 페이딩 채널 환경에서가되는 지점에서 큰 교차 상관값을 갖는다.In the L path fading channel environment as shown in Equation 6 above end Has a large cross-correlation value at
도 3과 도 5는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 신호의 자기 상관 특성을 이용하여 설계된 복소 정합 여파 상관기로써, 수신 신호와 심벌 패턴 발생기에서 생성되는 기준 신호와의 교차 상관을 구하는 장치이다.3 and 5 are complex matched filter correlators designed using autocorrelation characteristics of an OFDM signal having a cyclic prefix, and are devices for obtaining cross correlation between a received signal and a reference signal generated by a symbol pattern generator. .
도 3을 보면 주파수 영역의 파일럿 데이터 신호를 IDFT 취하여 시영역으로 변환하고 공액 복소를 취한 기준 OFDM 신호를 출력시키는 심벌 패턴 발생부(6)와, 일정 주기 간격으로 샘플링한 상관기 입력 신호를 OFDM 신호의 크기(N) 만큼의 블록 길이로 N 크기의 TDL을 통해 이동시키면서 출력하는 TDL 쉬프트 레지스터부(7a)와, 상기 심벌 패턴 발생부(6)를 통해 출력되는 기준 OFDM 신호와 상기 TDL 쉬프트 레지스터부(7a)를 통해 출력되는 입력신호로 교차 상관을 구하는 교차 상관부(8)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, a symbol pattern generator 6 which takes an IDFT of a pilot data signal in a frequency domain and converts it into a time domain, and outputs a conjugate OFDM complex reference signal, and a correlator input signal sampled at regular intervals, A TDL shift register unit 7a outputting while moving through an N-size TDL at a block length of the size N, and a reference OFDM signal and the TDL shift register unit outputted through the symbol pattern generator 6; And a cross correlator 8 for obtaining cross correlation as an input signal output through 7a).
그리고 도 5를 보면 상기 도 3에 상기 심벌 패턴 발생부(6)를 통해 출력되는 기준 OFDM 신호의 입력을 받아 출력되는 값을 순환 이동시키면서 버퍼(7)로 입력된 신호와의 교차 상관을 구하는 순환 이동 레지스터부(9)를 더 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 5, a cycle for obtaining cross-correlation with a signal input to the buffer 7 while cyclically moving a value outputted by receiving a reference OFDM signal output through the symbol pattern generator 6 in FIG. 3. It further comprises a shift register section 9.
상기 도 3과 도 5는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 신호의 순환 특성과 부반송파를 통해 전송되는 주파수 영역의 신호가 IFFT 변환부(11)를 통해 시영역으로 변환된 OFDM신호의 자기 상관 특성을 이용한 주파수 영역에서, 신호의 진폭이 균일한 경우, 상관값이 지연 시간이 정확히 일치할 때 '1'과 지연 시간이 변조 신호의 한 심벌 주기 이상 차이가 날 경우 '0'이 되는 자기 상관 특성을 이용한 것이다.3 and 5 illustrate cyclic characteristics of an OFDM signal having a cyclic prefix and an autocorrelation of an OFDM signal in which a frequency domain signal transmitted through a subcarrier is transformed into a time domain through an IFFT converter 11. In the frequency domain using the characteristic, when the amplitude of the signal is uniform, the autocorrelation becomes '1' when the correlation value is exactly the same as the delay time and '0' when the delay time differs by more than one symbol period of the modulated signal. It's a property.
도 3을 보면 심벌 패턴 발생부(6)에서 생성된 기준 OFDM 신호와 샘플링되어 TDL 쉬프트 레지스터부(7a)인 TDL(Tapped Delay Line)로 순차적으로 들어오는 입력 신호와의 교차 상관을 구한다.Referring to FIG. 3, cross correlation is obtained between a reference OFDM signal generated by the symbol pattern generator 6 and an input signal sequentially sampled into a TDL (Tapped Delay Line), which is a TDL shift register 7a.
따라서 심벌 패턴 발생부(6)를 통해 출력되는 신호는 주파수 영역의 파일럿 데이터 신호를 IDFT 취하여 시영역으로 변환하고, 공액복소를 취한 신호가 발생된다.Therefore, the signal outputted through the symbol pattern generator 6 takes the IDFT of the pilot data signal in the frequency domain, converts it into the time domain, and takes the conjugate complex signal. Is generated.
그러면 도 3과 같이 일정주기 Ts간격으로 샘플링된 상관기 입력신호 x2는 N 크기의 TDL를 통해 이동시키면서 심벌 패턴 발생기를 통해 발생된 신호와 교차상관을 취하게 된다.Then, as shown in FIG. 3, the correlator input signal x 2 sampled at regular intervals T s takes a cross correlation with the signal generated through the symbol pattern generator while moving through the N-size TDL.
도 5를 보면 심벌 패턴 발생부(6)에서 생성된 기준 OFDM 신호를 순환 이동 레지스터를 이용하여 순환 이동시키면서 입력 버퍼(7)에 저장된 OFDM 신호와의 교차 상관을 구한다.Referring to FIG. 5, the cross correlation with the OFDM signal stored in the input buffer 7 is obtained while cyclically moving the reference OFDM signal generated by the symbol pattern generator 6 using the circular shift register.
여기서, 심벌 패턴 발생부(6)에서 출력되는 기준 OFDM 신호는 주파수 영역의 파일럿 데이터 신호의 IDFT를 취한 시영역 신호의 공액 복수를 취한 값을 갖는다.Here, the reference OFDM signal output from the symbol pattern generation unit 6 has a value obtained by taking a conjugate plural number of the time domain signals in which the IDFTs of the pilot data signals in the frequency domain are taken.
상기 기준 OFDM 신호는 메모리와 같은 저장매체를 통하여 사전에 저장된 값을 사용할 수 있다.The reference OFDM signal may use a value stored in advance through a storage medium such as a memory.
따라서 심벌 패턴 발생부(6)를 통해 도 3과 같이 발생된 신호는 순환 이동 레지스터부(9)로 읽혀진다.Therefore, the signal generated as shown in FIG. 3 through the symbol pattern generator 6 Is read into the circular shift register section 9.
그리고 순환 이동 레지스터부(9)를 순환 이동시키면서 출력된 출력값을 버퍼(7)로 입력된 신호와 교차 상관하여 교차 상관값을 구한다.The cross-correlation value is obtained by cross-correlating the output value output while circularly moving the circular shift register section 9 with the signal input to the buffer 7.
도 5 는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 신호의 자기 상관 특성을 완벽하게 구현하는 장치로써 도 3에서 발생되는 위상이 맞지 않았을 때의 교차 상관값을 크게 줄일 수 있어 위상의 일치여부를 쉽게 찾을 수 있다.FIG. 5 is a device that fully realizes the autocorrelation characteristics of an OFDM signal having a cyclic prefix, and greatly reduces cross-correlation values when the phases of FIG. 3 do not match. You can find it.
그러나 버퍼(7)의 입력신호는 동기가 맞아 있어야 하고, 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix) 제거기를 통해 수신단에서 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)가 제거된 OFDM 신호이다.However, the input signal of the buffer 7 must be synchronized and is an OFDM signal in which the cyclic prefix is removed at the receiving end through a cyclic prefix remover.
도 5는 동기가 맞았을 때 도 3에서 보다 정확하게 다중경로 지연 시간을 추정해 낼 수 있다.FIG. 5 can estimate the multipath delay time more accurately in FIG. 3 when synchronization is correct.
심벌 패턴 발생부(6)에서 출력되는 값은 메모리와 같은 저장매체를 통해 사전에 저장된 값을 사용할 수 있으며, 도 4와 같이 기준이 되는 변조 신호를 변환 장치를 통해 변환하여 파일럿 OFDM 심벌을 구성할 수도 있다.The value output from the symbol pattern generator 6 may use a value stored in advance through a storage medium such as a memory. A pilot OFDM symbol may be configured by converting a reference modulation signal through a conversion device as shown in FIG. 4. It may be.
도 4를 보면 상기 심벌 패턴 발생부(6)는 주파수 영역의 파일럿 데이터 변조 신호를 출력하는 파일럿 데이터 심벌 발생부(10)와, 상기 파일럿 데이터 심벌 발생부(10)에서 출력된 주파수 영역의 파일럿 데이터 변조 신호를 시영역 신호로 변환하는 IFFT 변환부(11)와, 상기 IFFT 변환부(11)에서 출력된 시영역 신호를 공액복소를 취한 값을 발생시켜 출력하는 복소공액부(12)로 구성된다.Referring to FIG. 4, the symbol pattern generator 6 includes a pilot data symbol generator 10 for outputting a pilot data modulation signal in a frequency domain, and the pilot data in the frequency domain output from the pilot data symbol generator 10. IFFT converter 11 for converting the modulated signal into a time domain signal, and a complex conjugate 12 for generating a conjugate conjugated value of the time domain signal output from the IFFT converter 11, and outputs it. .
도 4와 같이 심벌 패턴 발생부(6)에서 출력되는 기준 OFDM 신호는 주파수 영역의 파일럿 데이터 변조 신호를 IFFT 변환부(11)을 통해 시영역 신호로 변환되고 이 신호를 복소공액부(12)를 통해 기준신호로 출력한다.As shown in FIG. 4, the reference OFDM signal output from the symbol pattern generator 6 is converted into a pilot domain modulation signal in the frequency domain into a time domain signal through the IFFT converter 11, and the complex conjugate unit 12 is converted into a time domain signal. Output as a reference signal through.
따라서 도 4는 도 3과 도 5에서의 심벌 패턴 발생부(6)를 대치할 수 있다.4 may replace the symbol pattern generator 6 of FIGS. 3 and 5.
도 4와 같이 시스템을 구성하는 경우는 계산량이 증가하는 반면 데이터를 저장시킬 메모리의 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있다.In the case of configuring the system as shown in FIG. 4, the amount of calculation increases and the size of the memory for storing data can be reduced.
도 1과 도 2는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 신호의 자기 상관 특성과 복소 정합 여파 상관부(1)를 이용한 다중경로 지연 시간 추정부(4)와 동기화 시스템의 입력으로 사용될 수 있는 동기부(5)를 나타낸다.1 and 2 illustrate an autocorrelation property of an OFDM signal having a cyclic prefix and a multipath delay time estimator 4 using a complex matched filter correlation unit 1 and an input of a synchronization system. The synchronization part 5 is shown.
복소 정합 여파 상관부(1)에서 출력된 교차 상관값은 상기 수학식 6에서 보듯이 위상 성분을 없애주기 위하여 전력부(2)와 같이 전력, 또는 진폭부(3)와 같이 진폭을 취해주는 장치를 거친다.The cross-correlation value output from the complex matched filter correlation unit 1 is an apparatus that takes the power as the power unit 2 or the amplitude as the amplitude unit 3 to eliminate the phase component as shown in Equation 6 above. Go through.
이어 수학식 7과 같이 특정 임계값을 초과할 때의 순환 쉬프트 레지스터부(9)의 출력이 순환 쉬프트 된 정도를 선택함으로써, 다중경로 신호들의 지연 시간을 정확히 추정할 수 있다.Then a certain threshold value as shown in equation (7) By selecting the degree to which the output of the cyclic shift register unit 9 is cyclically shifted when is exceeded, the delay time of the multipath signals can be estimated accurately.
상기 수학식 7에서 L은 선택된 다중경로 신호의 수이고,은번째 다중 경로 신호의 지연 시간이다.In Equation 7, L is the number of selected multipath signals, silver The delay time of the first multipath signal.
다중경로 채널 환경에서는 특정 임계값을 초과하는 값이 입력 전력이 큰 다중 경로 신호의 수 만큼 존재한다.In a multipath channel environment, a value above a certain threshold exists as many as the number of multipath signals with high input power.
동기화 시스템에서 이러한 특정 임계값을 초과하는 시점을 기준으로 각 다중경로 신호 별로 프레임 동기를 맞춰나간다.The synchronization system adjusts frame synchronization for each multipath signal based on a time point exceeding this specific threshold.
그리고 상기 수학식 7과 같이 얻어진 정보와 교차 상관값은 반송파 동기 및 타이밍 동기 등에도 이용된다.The information and cross-correlation values obtained as in Equation 7 are also used for carrier synchronization, timing synchronization, and the like.
이와 같이 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 갖는 OFDM 신호의 자기 상관 특성을 이용한 복소 정합 여파 상관부(1)는 다중경로 환경에서도 좋은 교차 상관 특성을 보여준다.As described above, the complex matched filter correlation unit 1 using the autocorrelation property of an OFDM signal having a cyclic prefix shows a good cross-correlation property even in a multipath environment.
그러나 하나의 교차 상관값을 구하기 위하여 OFDM 신호의 크기인 N-점의 복소 곱셈이 필요하다.However, complex multiplication of N-points, which is the size of an OFDM signal, is required to obtain one cross-correlation value.
따라서 이를 해소하기 위하여 N 크기의 OFDM 신호 중에서 m 씩 건너뛰면서 취한 값들만을 갖고 교차 상관을 취한다.Therefore, in order to solve this problem, cross correlation is performed with only the values taken by m from the N-sized OFDM signals.
자기 상관 함수는 수학식 8과 같이 표현된다.The autocorrelation function is expressed by Equation (8).
상기 수학식 8에서 m은 20, 21, 22, 23,즉, 1, 2, 4, 8,을 나타낸다.In Equation 8, m is 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 3 , 1, 2, 4, 8, Indicates.
즉 상기 교차상관부(8)에서 출력되는 교차상관 값은 상기 TDL을 통해 출력되는 신호와 상기 심벌 패턴 발생부(6)에서 출력된 신호를 첫 번째 샘플을 기준으로 m 칸씩 띄면서 취한값을 교차상관 시킨다.That is, the cross-correlation value output from the cross-correlation unit 8 intersects the value output while m-spaced the signal output through the TDL and the signal output from the symbol pattern generator 6 by m columns based on the first sample. Correlate.
또한 순환 쉬프트 레지스터부(9)가 있는 경우는 상기 TDL을 통해 출력되는 신호와 순환 쉬프트 레지스터부(9)에서 출력된 신호를 첫 번째 샘플을 기준으로 m 칸씩 띄면서 취한값을 교차상관 시킨다.In addition, when the cyclic shift register unit 9 is present, the signal output through the TDL and the signal output from the cyclic shift register unit 9 are cross-correlated with each other by m columns of the first sample.
상기 m은 0 이상의 양의 정수를 나타낸다.M represents a positive integer of 0 or more.
상기 m 값이 커질수록 복소 정합 여파 상관부(1)의 복잡도가 낮아진다.As the value of m increases, the complexity of the complex matched filter correlation unit 1 decreases.
그러나 m 값을 크게 잡으면 노이즈의 영향이 커지게 되어 교차 상관 특성이 나빠진다.However, if m is set large, the influence of noise becomes large and cross-correlation property deteriorates.
따라서 이는 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있으며 적절한 m 값 선정이 필요하다.Therefore, it is in a trade-off relationship and an appropriate m value needs to be selected.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 사이클릭 프리픽스를 갖는 OFDM 신호의 자기상관 특성을 이용한 복소 정합 여파 상관기는 사이클릭 프리픽스를 이용함으로써 다중경로 신호의 시간 지연과 신호의 세기와 위상을 정확히 찾을 수 있는 효과가 있다.As described above, the complex matched filter correlator using the autocorrelation property of the OFDM signal having the cyclic prefix according to the present invention can accurately find the time delay and the signal strength and phase of the multipath signal by using the cyclic prefix. It works.
또한 OFDM 신호의 프레임 동기, 반송파 동기 및 타이밍 동기에 이용될 수 있다.It can also be used for frame synchronization, carrier synchronization, and timing synchronization of OFDM signals.
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