KR20150140948A - Apparatus and method for estimating frequency offset using data symbol - Google Patents

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KR20150140948A
KR20150140948A KR1020140069187A KR20140069187A KR20150140948A KR 20150140948 A KR20150140948 A KR 20150140948A KR 1020140069187 A KR1020140069187 A KR 1020140069187A KR 20140069187 A KR20140069187 A KR 20140069187A KR 20150140948 A KR20150140948 A KR 20150140948A
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Abstract

Provided is an apparatus for estimating frequency offset installed on an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) receiver side to distinguish OFDM packets. The apparatus comprises: a correlator for performing complex conjugate multiplication for arithmetic operations of first correlation between two long preambles included in preambles of the received OFDM packets, second correlation between one preamble of the two long preambles and an adjacent data symbol followed by the preambles of the OFDM packets, and third correlation between the other preamble of the two long preambles and the adjacent data symbol; a phase information extraction unit for extracting first phase information between the two long preambles based on the first correlation, second phase information between the one preamble of the two long preambles and the adjacent data symbol based on the second correlation, and third phase information between the other preamble of the two long preambles and the adjacent data symbol based on the third correlation; and a frequency offset estimation unit for estimating the frequency offset of the OFDM packets by using the first, second, and third phase information.

Description

데이터 심볼을 이용한 주파수 오차 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING FREQUENCY OFFSET USING DATA SYMBOL}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING FREQUENCY OFFSET USING DATA SYMBOL [0002]

본 발명은 이기종 협력 통신 시스템에서 패킷 구별의 성능을 향상시키기 위한 기술에 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 주파수 오차를 패킷 구별을 위한 용도로서 활용할 때 그 주파수 오차 추정의 정확도를 높이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for improving the performance of packet discrimination in a heterogeneous cooperative communication system and more particularly to a method and apparatus for increasing the accuracy of frequency error estimation when utilizing frequency error as an application for packet discrimination will be.

통신 기기의 다양화 및 스마트폰의 보급에 따라 데이터 트래픽이 폭증할 것으로 예상되고 있다. 이에 따라 최근, 설치가 간단하고 유지 비용이 적게 드는 펨토(Femto) 기지국 등의 소형 기지국이나 중계기를 이용하는 이기종 셀룰러 네트워크(Heterogeneous Cellular Network)가 자연스럽게 보급되고 있으며, 관련 기술들이 연구되고 있다. 현재의 이기종 네트워크는 사업자의 계획에 의해 설치된 셀룰러 네트워크에 무선 LAN이 혼재하는 형태로 이루어져 있으며, 이기종 네트워크를 효과적으로 이용하는 방안에 대한 표준화도 이루어지고 있다.Data traffic is expected to increase due to the diversification of communication devices and the spread of smartphones. Accordingly, a heterogeneous cellular network using a small base station such as a femto base station or a repeater, which is simple in installation and low in maintenance cost, is naturally spreading, and related technologies are being studied. Currently, heterogeneous networks consist of wireless LANs in a cellular network installed by the operator's plan, and standardization is being made on ways to effectively use heterogeneous networks.

그리고 4G 단말이 배터리의 제한으로 인하여, 데이터 전송이 제한되는 에너지 트랩 문제를 극복하기 위해서 이기종 무선접속 기술을 이용하여 4G 단말의 전력소모를 최소화하는 기술에 대해서 연구가 진행되고 있다. 특히 기지국에서 원거리에 있는 단말은 기지국으로 데이터를 전송하기 위하여 큰 전송전력이 필요한 바, 전력소모를 줄이기 위한 한 방법으로 근거리 무선통신 시스템의 도움을 받는 방법이 고려되고 있다. In order to overcome the energy trap problem that the data transmission is limited due to the limitation of the battery of the 4G terminal, studies are being made on a technique for minimizing the power consumption of the 4G terminal by using heterogeneous wireless connection technology. In particular, a terminal located at a remote station in a base station needs a large transmission power to transmit data to a base station, and a method of receiving assistance from a short-range wireless communication system as a method for reducing power consumption is considered.

하지만 위 방법을 이용할 경우 또 다른 전력소비 문제가 발생할 수 있다. 이동통신 패킷의 경우 물리계층 ID에 의하여 자신과 상관 있는 패킷만을 수신하고 디코딩할 수 있지만, 무선 LAN 또는 고속 무선 PAN 패킷의 경우 디코딩을 수행하고 MAC(Media Access Control) 주소를 확인해야지만 자신의 패킷인지 여부를 확인할 수 있다. 이에 따라 단말 주변에 매우 많은 무선 LAN 및 고속 무선 PAN 시스템이 존재할 경우 수신되는 대부분의 패킷이 자신과 상관없는 패킷일 수 있음에도, 수신되는 모든 패킷을 디코딩하고 MAC 주소를 확인하여야 하여, 불필요한 전력소모가 많아질 수 있다.However, if you use the above method, another power consumption problem may arise. In the case of a mobile communication packet, it is possible to receive and decode only a packet correlated to itself by the physical layer ID. However, in the case of a wireless LAN or a high speed wireless PAN packet, decoding is performed and a MAC (Media Access Control) Can be confirmed. Accordingly, when there are a large number of wireless LANs and high-speed wireless PAN systems around the terminal, most of the received packets may be packets that are not related to themselves, but all the received packets must be decoded and the MAC address must be checked. Can be increased.

이러한 문제를 해결하기 위해 주파수 오차를 물리계층 ID와 같은 용도로서 사용하는 방법이 제안되었으며, 이 경우에는 매우 정확한 주파수 오차 추정이 필요하다. 그러나 종래 기술에서와 같이 프리앰블만을 이용하여 주파수 오차를 추정하는 경우 물리계층 ID와 같은 용도로 사용할 수 있을 만큼의 정확한 주파수 오차를 추정하는데 한계가 있다.
In order to solve such a problem, a method of using the frequency error as the purpose of the physical layer ID has been proposed. In this case, a very accurate frequency error estimation is required. However, when estimating the frequency error using only the preamble as in the prior art, there is a limitation in accurately estimating the frequency error that can be used for the same purpose as the physical layer ID.

본 발명은 이기종 통신 시스템에서 디코딩 전력 소모를 감소시키기 위하여, 주파수 오차를 물리계층 ID와 같은 용도로 사용할 때, 정확한 주파수 오차를 추정하기 위한 방법으로서 프리앰블만을 사용하는 것이 아니라 데이터 심볼도 함께 사용하는 방법 및 이에 따른 주파수 오차 추정 장치를 제공하기 위한 것이다.
In order to reduce decoding power consumption in a heterogeneous communication system, when a frequency error is used for the same purpose as a physical layer ID, a method for estimating an accurate frequency error is to use not only a preamble but also a data symbol And a device for estimating a frequency error therefrom.

본 발명의 일 측면에 따르면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 패킷 구별을 위해 OFDM 수신기 측에 탑재되는 주파수 오차 추정 장치로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a frequency error estimating apparatus mounted on an OFDM receiver side for distinguishing OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) packets,

수신된 OFDM 패킷의 프리앰블에 포함된 2개의 롱 프리앰블(long preamble) 간의 제1 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 어느 하나와 상기 OFDM 패킷의 프리앰블에 연이은 인접 데이터 심볼 간의 제2 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 다른 하나와 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 상관도 연산을 위한 복소 전치 곱을 수행하는 상관기;A first correlation between two long preambles included in a preamble of a received OFDM packet, a second correlation between one of the two long preambles and a neighboring data symbol subsequent to a preamble of the OFDM packet, A correlator for performing a complex preamble for a third correlation operation between the other one of the long preambles and the adjacent data symbols;

상기 제1 상관도에 기초하여 상기 2개의 롱 프리앰블 간의 제1 위상 정보, 상기 제2 상관도에 기초하여 상기 어느 하나의 롱 프리앰블과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제2 위상 정보, 상기 제3 상관도에 기초하여 상기 다른 하나의 롱 프리앰블과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 위상 정보를 추출하는 위상 정보 추출부; 및The first phase information between the two long preambles based on the first correlation, the second phase information between any one of the long preamble and the adjacent data symbol based on the second correlation, A phase information extracting unit for extracting third phase information between the other long preamble and the adjacent data symbol based on the phase information; And

상기 제1 위상 정보, 상기 제2 위상 정보, 상기 제3 위상 정보를 이용하여 상기 OFDM 패킷의 주파수 오차를 추정하는 주파수 오차 추정부를 포함하는 주파수 오차 추정 장치가 제공된다.
And a frequency error estimator for estimating a frequency error of the OFDM packet using the first phase information, the second phase information, and the third phase information.

일 실시예에서, OFDM 패킷 중 FFT(Fast Fourier Transform)를 거쳐 복조 및 복호화 처리된 상기 인접 데이터 심볼을 다시 부호화 및 변조하여 신호를 복원하는 복원부; 및In one embodiment, a restoration unit restores the signal by re-encoding and modulating the adjacent data symbols demodulated and decoded through Fast Fourier Transform (FFT) among OFDM packets. And

복원된 신호로부터 공액 복소수 신호를 생성하는 공액 복소수 생성부를 더 포함하고,And a complex conjugate generator for generating a complex conjugate signal from the reconstructed signal,

상기 상관기는, 상기 제1 상관도, 상기 제2 상관도, 상기 제3 상관도 연산을 위해, 상기 FFT(Fast Fourier Transform) 처리된 원 신호와 상기 공액 복소수 신호 간의 복소 전치 곱을 수행할 수 있다.
The correlator may perform a complex premultiplication between the FFT (Fast Fourier Transform) processed original signal and the complex conjugate signal for the first correlation degree, the second correlation degree, and the third correlation degree operation.

일 실시예에서, 상기 복소 전치 곱을 통한 상관도 연산은, 하기 수학식 1에 의해 실행되고,In one embodiment, the correlation operation through the complex pre-product is performed by the following equation (1)

상기 2개의 롱 프리앰블 중 선행하는 롱 프리앰블을 인덱스 1, 후행하는 롱 프리앰블을 인덱스 2, 상기 인접 데이터 심볼을 인덱스 3으로 표현할 때, 상기 복소 전치 곱을 위한 하기 (i, j) 쌍은 (인덱스 1, 인덱스 2), (인덱스 2, 인덱스 3), (인덱스 1, 인덱스 3)이 존재하며,The following (i, j) pair for the complex pre-multiplication (index 1, index 2) is used when expressing the preceding long preamble of the two long preambles as index 1, the following long preamble as index 2, (Index 2, index 3), (index 1, index 3) exist,

상기 상관기는, 상기 (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제1 상관도 연산을 수행하고, 상기 (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제2 상관도 연산을 수행하며, 상기 (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제3 상관도 연산을 수행할 수 있다.
Wherein the correlator performs the first correlation operation through the complex transposition of the (Index 1, Index 2) pair and performs the second correlation operation through the complex transpose of the (Index 2, Index 3) pair And performs the third correlation operation through the complex transpose of the (index 1, index 3) pair.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Rij(k)는 i 번째 심볼과 j 번째 심볼 간의 상관도이고, M은 OFDM 심볼에 사용된 부반송파 개수이며, X(m)은 m개의 부반송파를 이용하여 주파수 오차를 추정한다고 가정할 때 오차 추정을 위한 신호를 행렬로 표현한 것이고, fID(k)는 패킷 구별을 위해 적용된 약속된 주파수 오차이며, T는 심볼 간격을 의미함.
 Assuming that R ij (k) is a correlation between the i-th symbol and the j-th symbol, M is the number of subcarriers used in the OFDM symbol, and X (m) is a frequency error estimation using m subcarriers F ID (k) is the promised frequency error applied for packet identification, and T is the symbol interval.

일 실시예에서, 상기 위상 정보의 추출은, 하기 수학식 2에 의해 실행되고,In one embodiment, the extraction of the phase information is performed by the following equation (2)

상기 제1 위상 정보는 상기 (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍에 의한 제1 상관도에 근거하여 추출되고, 상기 제2 위상 정보는 상기 (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍에 의한 제2 상관도에 근거하여 추출되며, 상기 제3 위상 정보는 상기 (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍에 의한 제3 상관도에 근거하여 추출될 수 있다.
Wherein the first phase information is extracted based on a first correlation degree by the pair of (Index 1, Index 2), and the second phase information is extracted based on a second correlation by the (Index 2, Index 3) And the third phase information can be extracted based on the third degree of correlation by the (index 1, index 3) pair.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서,

Figure pat00003
는 i 번째 심볼과 j 번째 심볼 사이에 돌아간 위상 정보이고, Im[]은 허수이며, Re[]은 실수임.
here,
Figure pat00003
Is the phase information between the i-th symbol and the j-th symbol, Im [] is an imaginary number, and Re [] is a real number.

일 실시예에서, 상기 주파수 오차 추정부는 하기 수학식 3에 의해 주파수 오차를 추정할 수 있다.
In one embodiment, the frequency error estimator may estimate a frequency error by Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서,

Figure pat00005
는 상기 (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍에 의해 산출된 상기 제1 위상 정보이고,
Figure pat00006
는 상기 (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍에 의해 산출된 상기 제2 위상 정보이고,
Figure pat00007
는 상기 (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍에 의해 산출된 상기 제3 위상 정보이며, F는 FFT 사이즈이고, S는 OFDM 심볼 길이를 의미함.
here,
Figure pat00005
Is the first phase information calculated by the (Index 1, Index 2) pair,
Figure pat00006
Is the second phase information calculated by the (Index 2, Index 3) pair,
Figure pat00007
Is the third phase information calculated by the (index 1, index 3) pair, F is the FFT size, and S is the OFDM symbol length.

본 발명의 다른 측면에 따르면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 패킷 구별을 위해 OFDM 수신기 측에서 수행되는 주파수 오차 추정 방법으로서,According to another aspect of the present invention, there is provided a frequency error estimation method performed on an OFDM receiver side for OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

수신된 OFDM 패킷의 프리앰블에 포함된 2개의 롱 프리앰블(long preamble) 간의 제1 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 어느 하나와 상기 OFDM 패킷의 프리앰블에 연이은 인접 데이터 심볼 간의 제2 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 다른 하나와 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 상관도 연산을 위한 복소 전치 곱을 수행하는 단계;A first correlation between two long preambles included in a preamble of a received OFDM packet, a second correlation between one of the two long preambles and a neighboring data symbol subsequent to a preamble of the OFDM packet, Performing a complex preamble for a third correlation operation between the other one of the two long preambles and the adjacent data symbol;

상기 제1 상관도에 기초하여 상기 2개의 롱 프리앰블 간의 제1 위상 정보, 상기 제2 상관도에 기초하여 상기 어느 하나의 롱 프리앰블과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제2 위상 정보, 상기 제3 상관도에 기초하여 상기 다른 하나의 롱 프리앰블과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 위상 정보를 추출하는 단계; 및The first phase information between the two long preambles based on the first correlation, the second phase information between any one of the long preamble and the adjacent data symbol based on the second correlation, Extracting third phase information between the other long preamble and the adjacent data symbol based on the third phase information; And

상기 제1 위상 정보, 상기 제2 위상 정보, 상기 제3 위상 정보를 이용하여 상기 OFDM 패킷의 주파수 오차를 추정하는 단계를 포함하는 주파수 오차 추정 방법이 제공된다.
Estimating a frequency error of the OFDM packet using the first phase information, the second phase information, and the third phase information.

일 실시예에서, OFDM 패킷 중 FFT(Fast Fourier Transform)를 거쳐 복조 및 복호화 처리된 상기 인접 데이터 심볼을 다시 부호화 및 변조하여 신호를 복원하는 단계; 및In one embodiment, the step of reconstructing a signal by re-encoding and modulating the adjacent data symbols demodulated and decoded through an FFT (Fast Fourier Transform) among OFDM packets; And

복원된 신호로부터 공액 복소수 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고,Further comprising generating a complex conjugate signal from the reconstructed signal,

상기 복소 전치 곱을 수행하는 단계는, 상기 제1 상관도, 상기 제2 상관도, 상기 제3 상관도 연산을 위해, 상기 FFT(Fast Fourier Transform) 처리된 원 신호와 상기 공액 복소수 신호 간의 복소 전치 곱을 수행하는 단계일 수 있다.
Wherein performing the complex pre-product comprises: performing a complex pre-product multiplication between the original FFT (Fast Fourier Transform) processed signal and the complex conjugate signal for the first correlation degree, the second correlation degree, Or the like.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, OFDM 패킷 구별을 위해 사전 정의된 주파수 오차를 물리계층 ID로 사용하는 OFDM 시스템에 포함되는 OFDM 수신기로서,According to another aspect of the present invention, there is provided an OFDM receiver included in an OFDM system using a predefined frequency error as a physical layer ID for distinguishing OFDM packets,

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 주파수 오차 추정 장치; 및A frequency error estimating apparatus according to any one of claims 1 to 5; And

상기 주파수 오차 추정부에 의해 추정된 주파수 오차가 상기 OFDM 수신기 자신을 목적지로 하는 패킷임을 나타내는 물리계층 ID에 대응되는 주파수 오차와 일치하는 경우 OFDM 패킷의 복조 및 복호를 지속하고, 상이한 경우 OFDM 패킷의 복조 및 복호를 중단하는 디코딩 제어부를 포함하는, OFDM 수신기가 제공된다.
If the frequency error estimated by the frequency error estimator matches a frequency error corresponding to a physical layer ID indicating that the packet is a packet destined for the OFDM receiver itself, continue to demodulate and decode the OFDM packet, And a decoding control section for stopping demodulation and decoding.

본 발명의 실시예에 의하면, 주파수 오차를 패킷 구별을 위한 물리계층 ID와 같은 용도로 사용할 때, 프리앰블과 데이터 심볼을 함께 사용함으로써 정확한 주파수 오차를 추정할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, when the frequency error is used for the same purpose as the physical layer ID for packet identification, accurate frequency error can be estimated by using the preamble and the data symbol together.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 주파수 오차 추정에 활용될 데이터 심볼에 관하여, 데이터 심볼을 복조하고 채널 복호한 뒤 다시 채널 부호화하고 변조하여 데이터를 추출하고 수신한 신호에서 데이터 정보를 제거하고 위상정보만을 이용하여 주파수 오차를 추정함으로써 더욱 정확한 주파수 오차를 추정할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, with respect to a data symbol to be used for frequency error estimation, data symbols are demodulated, channel-decoded, channel-encoded and modulated to extract data, data information is removed from the received signal, It is possible to estimate a more accurate frequency error by estimating the frequency error using only the frequency error.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 이기종 협력통신 시스템에서 디코딩 전력소모를 줄이기 위해 주파수 오차를 이용한 물리계층 ID를 넣는 방법을 이용할 때, 주파수 오차 추정에 프리앰블만을 이용하는 방법보다 더 많은 사용 가능한 물리계층 ID를 확보할 수 있는 효과가 있다.
According to the embodiment of the present invention, when a method of inserting a physical layer ID using a frequency error is used to reduce decoding power consumption in a heterogeneous cooperative communication system, more usable physical layer IDs Can be secured.

도 1은 OFDM 패킷 구별을 위해 주파수 오차를 물리계층 ID로 활용하는 이기종 통신 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오차 추정 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오차 추정 방법의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 OFDM 패킷의 프리앰블 및 데이터 심볼을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 심볼을 이용하는 주파수 오차 추정 방식과 기존 방식 간의 사용 가능한 최대 물리계층 ID 개수를 비교한 실험례.1 is a diagram for explaining a heterogeneous communication system in which a frequency error is used as a physical layer ID for distinguishing OFDM packets.
2 is a block diagram for explaining a frequency error estimation apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram schematically illustrating a flow of a frequency error estimation method according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for explaining a preamble and a data symbol of an OFDM packet;
6 is a graph illustrating a comparison between a frequency error estimation method using a data symbol and a maximum number of usable physical layer IDs according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals (e.g., first, second, etc.) used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
Also, in this specification, when an element is referred to as being "connected" or "connected" with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.

본 발명의 실싱예에 따른 주파수 오차 추정 장치는 패킷 구별을 위한 방식으로서 주파수 오차를 물리계층 ID로서 활용하는 경우에, 수신된 OFDM 패킷이 자기 자신의 노드를 목적지로 하여 전송된 OFDM 패킷인지 그렇지 않은지를 판별하기 위한 기능을 수행하게 된다. 예를 들어, 배터리의 제한이 있는 단말(즉, 수신 노드)이 4G 이동 통신이 아닌 무선 LAN 또는 고속 무선 PAN(Personal Area Network) 등의 근거리 무선 통신 시스템을 이용하여 데이터를 송수신한다고 가정하자.The frequency error estimating apparatus according to the present invention is a method for distinguishing packets, in which when a frequency error is utilized as a physical layer ID, whether or not the received OFDM packet is an OFDM packet transmitted with its own node as its destination As shown in FIG. For example, it is assumed that a terminal with a limited battery (i.e., a receiving node) transmits and receives data using a short-range wireless communication system such as a wireless LAN or a high-speed wireless PAN (Personal Area Network) instead of the 4G mobile communication.

이 경우 배터리 제한이 있는 단말은 원 거리에 있는 기지국과 4G 이동 통신 등을 통해 직접 통신을 수행하지 않고, 무선 LAN 또는 고속 무선 PAN 시스템을 이용함으로써 데이터 송수신의 전력 소모를 줄일 수 있다. 그러나 이 경우 또 다른 전력 소모 문제가 발생한다. 즉, 셀룰러 시스템에서는 물리계층에 셀 ID가 있어서 자신과 상관이 없는 패킷은 수신하지 않지만, 무선 LAN 또는 고속 무선 PAN 시스템에서는 물리계층에 셀 ID나 단말 ID 등이 존재하지 않으며, 주소 정보는 MAC 계층에 있으므로, 패킷을 모두 수신하고 MAC 계층에서 MAC 어드레스를 확인하여야만 그 수신된 패킷이 자신과 상관이 있는 패킷인지 아닌지를 확인할 수 있다.In this case, the terminal having the battery limitation can reduce the power consumption of data transmission / reception by using the wireless LAN or the high-speed wireless PAN system without directly communicating with the base station in the remote distance through the 4G mobile communication or the like. However, in this case another power consumption problem arises. That is, in a cellular system, a cell ID is present in a physical layer, and a packet not correlated with the cell ID is not received. However, in a wireless LAN or a high-speed wireless PAN system, a cell ID or a terminal ID does not exist in a physical layer, It is possible to check whether the received packet is a packet correlated with itself by receiving all the packets and confirming the MAC address in the MAC layer.

따라서 단말 주변에 매우 많은 무선 LAN 및 고속 무선 PAN 시스템이 존재할 경우, 수신되는 대부분의 패킷이 자신과 상관 없는 패킷임에도 수신되는 모든 패킷을 디코딩하고 주소를 확인하여야 하는 바, 불필요한 전력 소모가 많아진다.Therefore, when there are a great number of wireless LANs and high-speed wireless PAN systems around the terminal, most of the received packets need to decode all received packets and check their addresses even though they are packets that are not related to themselves, and unnecessary power consumption is increased.

상술한 바와 같은 불필요한 전력 소모를 줄이기 위한 방법으로서, 주파수 오차를 물리계층 ID와 같은 용도로서 활용하는 방식이 이용될 수 있다. 이를 이하 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
As a method for reducing unnecessary power consumption as described above, a method of utilizing the frequency error as an application such as a physical layer ID can be used. This will be described below with reference to FIG.

도 1은 OFDM 패킷 구별을 위해 주파수 오차를 물리계층 ID로 활용하는 이기종 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a heterogeneous communication system in which a frequency error is used as a physical layer ID for distinguishing OFDM packets.

도 1을 참조할 때, 배터리 제한으로 전력 소모를 줄여야 하는 단말을 노드(node)(10)라고 하고, 릴레이 이동통신 단말(32)과 무선 LAN AP(Access Point)(34)(또는 고속 무선 PAN일 수 있음)을 파트너라고 하자. Referring to FIG. 1, a terminal requiring a reduction in power consumption due to battery limitation is referred to as a node 10, and a relay mobile communication terminal 32 and a wireless LAN AP (access point) 34 (or a high- Let's say a partner is a partner.

앞서 제기한 문제를 해결하기 위해 파트너는 패킷을 전송할 때 물리계층에 특정한 ID를 넣음으로써 자신의 패킷을 다른 패킷과 구분한다. 이때, 물리계층에 ID를 넣는 방법으로는 특정한(사전에 약속된) 주파수 오차를 가지도록 하는 것이다. 이를 위해서 모든 파트너들은 기지국(20)으로부터 오는 신호를 이용하여 정확한 반송파 주파수를 맞춘다. 모든 이동 통신 단말은 기지국으로부터 오는 4G 이동통신 시스템의 반송파 주파수를 이용하여 무선 LAN의 반송파 주파수를 정확히 동기화시킬 수 있다.In order to solve the above-mentioned problem, the partner distinguishes its own packet from other packets by putting a specific ID into the physical layer when transmitting the packet. At this time, the method of putting the ID into the physical layer is to have a specific (pre-determined) frequency error. To this end, all the partners use the signal from the base station 20 to match the correct carrier frequency. All the mobile communication terminals can accurately synchronize the carrier frequency of the wireless LAN with the carrier frequency of the 4G mobile communication system coming from the base station.

또한 이때, 이동 통신 단말이 아닌 무선 LAN 시스템의 경우 간단화된 셀룰러 모뎀을 탑재함으로써 근거리 무선 통신 시스템에게 정확한 반송파 주파수를 제공할 수 있다. 간단화된 셀룰러 모뎀은 기지국으로부터 오는 반송파로부터 정확한 주파수를 추출하기 위한 최소한으로 구성될 수 있다. 각 파트너들은 서로 다른(혹은 랜덤하게) 주파수 오차를 결정하여 자신의 ID 로 사용한다. 이에 따라 이동 통신 단말은 정해진 ID 를 이용하여 패킷을 수신하게 되며, 패킷 수신 시 ID 가 다르면 다른 무선 LAN 디바이스에서 온 패킷으로 간주하여 더 이상 패킷을 수신하지 않는다. 물론 다른 무선 LAN 디바이스에서도 우연히 동일한 주파수 오차를 가지는 패킷을 전송할 수 있다. 그러나 그 확률은 충분히 작을 것이므로 이로 인한 전력 소모 증가는 무시할 수 있다.Also, at this time, in case of a wireless LAN system other than a mobile communication terminal, it is possible to provide an accurate carrier frequency to a short-range wireless communication system by mounting a simplified cellular modem. The simplified cellular modem can be configured to a minimum to extract the correct frequency from the carrier wave from the base station. Each partner decides a different (or randomly) frequency error and uses it as its ID. Accordingly, the mobile communication terminal receives the packet using the determined ID. If the ID is different when receiving the packet, the mobile communication terminal regards the packet as coming from another wireless LAN device and does not receive the packet any more. Of course, other wireless LAN devices can also transmit packets with the same frequency error by chance. However, since the probability is sufficiently small, the increase in power consumption due to this can be ignored.

상술한 도 1의 시스템에서와 같이, 패킷 구별을 위해 사전에 결정된 주파수 오차를 물리계층 ID로 활용하는 케이스에 있어서는, 패킷을 수신하는 수신 노드(도 1의 예에서는 이동 통신 단말(10)임)가 그 주파수 오차를 정확하게 추정해낼 수 있어야 한다. 따라서, 이와 같이 주파수 오차를 정확하게 추정할 수 있는 방법 및 장치에 관하여 이하 도 2 ~ 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
1, in the case of using the predetermined frequency error as the physical layer ID for packet discrimination, the receiving node (the mobile communication terminal 10 in the example of FIG. 1) that receives the packet, Should accurately estimate the frequency error. Therefore, a method and an apparatus for accurately estimating the frequency error as described above will be described below with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오차 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 2 is a block diagram for explaining a frequency error estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 일반적인 OFDM 수신기의 구성으로서, CP(Cyclic Prefix) 제거부(11), FFT(Fast Fourier Transform)(13), 채널 보상부(15), 복조부(17), 복호화부(18)가 도시되어 있다. 다만 이는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오차 추정 장치에 대한 설명에 필요한 일부 블록만을 도시한 것이며, OFDM 수신기에는 이외에도 그 전단에 다운 컨버터(미도시), ADC(Analog to digital converter)(미도시) 등과 같은 다른 일반적 구성들이 더 포함될 수 있음은 물론이다.Referring to FIG. 2, a typical OFDM receiver includes a CP (Cyclic Prefix) removing unit 11, an FFT (Fast Fourier Transform) 13, a channel compensating unit 15, a demodulating unit 17, 18 are shown. The OFDM receiver includes a down-converter (not shown), an analog-to-digital converter (ADC) (not shown) at the front end of the OFDM receiver, Other general configurations such as < RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >

참고로, 본 명세서에서 OFDM 수신기는 해당 기능만을 위하여 단독으로 구현된 장치일 수도 있지만, 이동 통신 단말, 무선 LAN 등과 같은 다양한 통신 단말(즉, 통신 노드)에 그 기능의 일부로서 탑재된 것일 수도 있다. 즉, 기능적으로 OFDM 패킷 수신을 수행하는 모든 장치는 본 발명에 있어서 OFDM 수신기로 명명될 수 있음을 명확히 밝힌다.For reference, the OFDM receiver in the present specification may be a device which is implemented solely for the function alone, but it may be mounted on various communication terminals (i.e., communication nodes) such as a mobile communication terminal, a wireless LAN, etc. as a part of the function . That is, it is clarified that all devices functionally performing OFDM packet reception can be named as OFDM receivers in the present invention.

또한 본 발명의 실시예에서는 OFDM 패킷 구별을 위해 주파수 오차를 물리계층 ID로 활용하는 방식을 이용하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, OFDM 수신기에 주파수 오차 추정 장치(100)가 더 추가된다. 도 2를 참조할 때, 주파수 오차 추정 장치(100)는, 복원부(110), 공액 복소수 생성부(120), 상관기(130), 위상 정보 추출부(140), 주파수 오차 추정부(150)를 포함한다.In addition, in the embodiment of the present invention, a frequency error estimation apparatus 100 is further added to the OFDM receiver as shown in FIG. 2 in order to utilize a method of using a frequency error as a physical layer ID for distinguishing OFDM packets. 2, the frequency error estimation apparatus 100 includes a decompression unit 110, a complex conjugate generation unit 120, a correlator 130, a phase information extraction unit 140, a frequency error estimation unit 150, .

또한 도 2를 참조할 때, 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 수신기는, 수신된 OFDM 패킷이 자신 자신을 목적지로 하여 수신된 패킷이 아닌 경우, 해당 패킷에 관한 디코딩을 중단하도록 하기 위한 디코딩 제어부(19)를 더 포함할 수 있다.2, an OFDM receiver according to an embodiment of the present invention includes a decoding controller (not shown) for stopping decoding of a packet when the received OFDM packet is not a packet received with its own as a destination 19).

상술한 주파수 오차 추정 장치(100) 내의 각 블록들 그리고 디코딩 제어부(19)에 관한 상세한 기능은 이하 도 3의 순서도에 관한 설명 과정에서 함께 설명하기로 한다.The detailed functions of each block in the frequency error estimation apparatus 100 and the decoding control unit 19 will be described below together with the flow chart of FIG.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오차 추정 방법에 관한 명확한 이해를 돕기 위하여, 본 발명의 실시예에 관한 설명에 앞서 도 4를 참조하여 기존 방식의 주파수 오차 추정 방법을 간략히 설명한다.
However, in order to provide a clear understanding of the frequency error estimation method according to the embodiment of the present invention, the frequency error estimation method of the conventional method will be briefly described with reference to FIG. 4 before description of the embodiment of the present invention.

도 4는 무선랜 규격인 802.11a(802.11g 도 동일함)의 프리앰블 구조를 도시한 것으로서, 프리앰블은 숏 프리앰블(Short Preamble)과 롱 프리앰블(Long Preamble)로 이루어진다.FIG. 4 shows a preamble structure of a wireless LAN standard 802.11a (802.11g is the same). The preamble includes a short preamble and a long preamble.

도 4에 도시된 바와 같이, 숏 프리앰블은 첫번째 구간부터 열번째 구간(S1~S10)까지 약속된 동일한 데이터열이 반복된다. 이 때, 10개의 구간(S1~S10) 중 처음 7개 구간(S1~S7)은 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티(diversity) 등에 사용되고, 나머지 3개 구간(S8~S10)은 시간 동기와 정수배 주파수 오차 검출에 사용하도록 권고되어 있다. 여기서, 정수배 주파수 오차란 OFDM의 주파수 스펙트럼 중 부반송파 사이의 거리에 해당하는 주파수 오차를 뜻한다. 또한 롱 프리앰블은 GI, L1, L2의 3개 구간으로 이루어진다. 여기서, GI(Guard Interval)은 후속하는 L1, L2 심볼의 보호 구간으로서 삽입되는 것이며, L1 또는 L2의 뒷 부분 일부를 카피한 데이터열이 삽입된다. GI는 32개 심볼로 이루어진다. 이 때, L1 및 L2 구간은 채널 추정과 소수배 주파수 오차 추정에 사용되도록 권고된 구간이다. 여기서, 소수배 주파수 오차란 정수배 주파수 오차 이하를 말한다.As shown in FIG. 4, the same preamble data sequence is repeated from the first section to the tenth section (Sl to S10). At this time, the first seven intervals S1 to S7 of the ten intervals S1 to S10 are used for signal detection, AGC (Automatic Gain Control), and diversity, and the remaining three intervals S8 to S10 It is recommended to use it for time synchronization and integer frequency error detection. Here, the integer frequency error means a frequency error corresponding to the distance between subcarriers in OFDM's frequency spectrum. The long preamble is composed of three sections of GI, L1 and L2. Here, the GI (Guard Interval) is inserted as a guard interval of the following L1 and L2 symbols, and a data sequence in which a part of the rear part of L1 or L2 is copied is inserted. GI consists of 32 symbols. In this case, L1 and L2 intervals are recommended intervals for channel estimation and estimation of fractional frequency error. Here, a decimal frequency error refers to an integer frequency error or less.

기존 방식에 의할 때, S9, S10 구간을 이용하여 정수배 주파수 오차를 추정하고, L1, L2 구간을 이용하여 소수배 주파수 오차를 추정하였다. 이때, 주파수 오차 추정은 동일 데이터 사이의 상관성을 이용하게 된다. 즉, S9, S10 구간을 이용하는 경우에는 16샘플 거리에 있는 데이터끼리 계산하게 되며, L1, L2 구간을 이용하는 경우에는 64샘플 거리만큼 떨어져 있는 데이터끼리 계산한다. 그러나 기존의 주파수 추정 방식은 물리계층 ID로 활용할 수 있는 최대 사용 가능한 주파수 오차의 수가 작다.According to the conventional method, an integer frequency error is estimated using S9 and S10 intervals, and a fractional frequency error is estimated using L1 and L2 intervals. At this time, the frequency error estimation uses the correlation between the same data. That is, when the sections S9 and S10 are used, the data of 16 samples are calculated. When the sections of L1 and L2 are used, the data of 64 samples are calculated. However, the existing frequency estimation method has a small number of maximum usable frequency errors that can be utilized as the physical layer ID.

따라서, 기존 방식에 의할 때, 패킷 구별을 위한 물리계층 ID의 용도로서 이용하는데는 한계가 있는 바, 최대 사용 가능한 주파수 오차 수를 늘릴 수 있는 보다 정확한 주파수 오차 추정 방식이 요구된다. 이를 위해, 본 발명의 실시예예서는 주파수 오차 추정의 정확도를 높이기 위해, 상기 2개의 롱 프리앰블만을 이용한 주파수 오차 추정 방식이 아니라, 이에 더불어 상기 2개의 롱 프리앰블에 후속하는 인접 데이터 심볼(즉, 상기 2개의 롱 프리앰블에 바로 후속하는 첫 번째 데이터 심볼)을 함께 이용하여 주파수 오차를 추정하는 방식을 제안한다. 이에 관해서는 이하 도 3의 순서도를 중심으로 도 2의 블록도, 도 5를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
Therefore, there is a limitation in using the physical layer ID for packet identification in the conventional method, and a more accurate frequency error estimation method capable of increasing the maximum number of usable frequency errors is required. In order to achieve this, in an embodiment of the present invention, not only the frequency error estimation method using only the two long preambles but also the adjacent data symbols following the two long preambles (i.e., Lt; th > long preamble immediately after the first preamble) to estimate the frequency error. This will be described below with reference to the block diagram of FIG. 2 and FIG. 5 together with reference to the flowchart of FIG. 3 below.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오차 추정 방법의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a flow of a frequency error estimation method according to an embodiment of the present invention.

도 3의 S310을 참조하면, 도 2의 주파수 오차 추정 장치(100)에서 상관기(130)는, 수신된 OFDM 패킷의 프리앰블에 포함된 2개의 롱 프리앰블(long preamble) 간의 제1 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 어느 하나와 OFDM 패킷의 프리앰블에 연이은 인접 데이터 심볼 간의 제2 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 다른 하나와 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 상관도 연산을 위한 복소 전치 곱을 수행한다.Referring to S310 of FIG. 3, the correlator 130 in the frequency error estimation apparatus 100 of FIG. 2 calculates a first correlation between two long preambles included in a preamble of a received OFDM packet, A second correlation between one of the two long preambles and a neighboring data symbol subsequent to a preamble of the OFDM packet, and a complex conjugate for a third correlation operation between the other one of the two long preambles and the adjacent data symbol.

여기서, 상기 2개의 롱 프리앰블은 도 4 및 도 5에서 L1 및 L2를 의미하며, 상기 인접 데이터 심볼은 도 5에서 롱 프리앰블 L2에 후속하는 첫 번째 데이터 심볼을 의미할 수 있다.Here, the two long preambles indicate L 1 and L 2 in FIG. 4 and FIG. 5, and the adjacent data symbols may be the first data symbols following the long preamble L 2 in FIG. 5.

이때, 본 발명의 실시예에서는 데이터 심볼을 함께 이용하여 주파수 오차 추정의 정확도를 높이는 방식을 이용하는데, 이 경우 데이터 심볼은 프리앰블과 같이 약속된 데이터를 보내는 것이 아니기 때문에, 상관도 연산 과정에서 데이터 정보를 제거하고 위상 정보만이 남도록 사전 처리를 할 필요가 있다.In this case, in the embodiment of the present invention, a method of enhancing the accuracy of the frequency error estimation by using the data symbols together is used. In this case, since the data symbol does not transmit the promised data like the preamble, It is necessary to perform pre-processing so that only phase information remains.

이를 위해, 본 발명의 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, OFDM 패킷 중 FFT(Fast Fourier Transform)를 거쳐 복조 및 복호화 처리된 상태의 상기 인접 데이터 심볼을 복원부(110)를 통해 다시 부호화 및 변조하여 신호를 복원한 후, 공액 복소수 생성부(120)를 통해서 상기 복원된 신호로부터 공액 복소수 신호를 생성한다. 그리고 상관기(130)에서는 FFT(Fast Fourier Transform) 처리된 원 신호와 상기 공액 복소수 신호 간의 복소 전치 곱을 수행하는 방식이 사용된다.For this, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the adjacent data symbols in a state of being demodulated and decoded through FFT (Fast Fourier Transform) among OFDM packets are re-encoded And modulates the signal to generate a conjugate complex signal from the reconstructed signal through the complex conjugate generator 120. [ In the correlator 130, a complex preamble is performed between the original signal subjected to FFT (Fast Fourier Transform) processing and the complex conjugate signal.

여기서, 상관기(130)에서의 복소 전치 곱을 통한 상관도 연산은, 하기 수학식 1에 의해 실행될 수 있다.
Here, the correlation calculation through the complex pre-product in the correlator 130 can be performed by the following equation (1).

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, Rij(k)는 i 번째 심볼과 j 번째 심볼 간의 상관도이고, M은 OFDM 심볼에 사용된 부반송파 개수이며, X(m)은 m개의 부반송파를 이용하여 주파수 오차를 추정한다고 가정할 때 오차 추정을 위한 신호를 행렬로 표현한 것이고, fID(k)는 패킷 구별을 위해 적용된 약속된 주파수 오차이며, T는 심볼 간격을 의미한다. Assuming that R ij (k) is a correlation between the i-th symbol and the j-th symbol, M is the number of subcarriers used in the OFDM symbol, and X (m) is a frequency error estimation using m subcarriers F ID (k) is a promised frequency error applied for packet identification, and T is a symbol interval.

상기 수학식 1은, 하나의 OFDM 심볼에 M개의 부반송파를 이용하는 경우를 가정할 때, 주파수 오차 추정을 위한 신호는 X(M) 행렬로 표현될 수 있으며, 약속된 k번째 ID의 주파수 오차를 적용된 경우를 나타낸다.Assuming that M subcarriers are used for one OFDM symbol, the signal for frequency error estimation may be represented by an X (M) matrix, and the frequency error of the promised k < Respectively.

도 5와 같이, 2개의 롱 프리앰블 중 선행하는 롱 프리앰블(L1)을 인덱스 1, 후행하는 롱 프리앰블(L2)을 인덱스 2, 인접 데이터 심볼을 인덱스 3으로 표현하면, 상기 복소 전치 곱을 위한 하기 (i, j) 쌍으로는 (인덱스 1, 인덱스 2), (인덱스 2, 인덱스 3), (인덱스 1, 인덱스 3)을 활용할 수 있다.5, when a preceding long preamble L1 is represented by an index 1, a following long preamble L2 is represented by an index 2, and an adjacent data symbol is represented by an index 3 as shown in FIG. 5, (index 1, index 2), (index 2, index 3), (index 1, index 3) can be utilized as a pair.

따라서, 본 발명의 실시예에서, 상관기(130)는, (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제1 상관도 연산을 수행하고, (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제2 상관도 연산을 수행하며, (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제3 상관도 연산을 수행할 수 있다. 구현례에 따라, 인덱스 1 ~ 인덱스 3을 이용한 복소 전치 곱은 위 예시의 조합과는 다른 조합을 이용할 있을 것임은 물론이다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의 및 집중을 위해 (인덱스 1, 인덱스 2), (인덱스 2, 인덱스 3), (인덱스 1, 인덱스 3)에 대한 상관도를 각각 연산하는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
Thus, in an embodiment of the present invention, the correlator 130 performs the first correlation operation through the complex pre-product of the (Index 1, Index 2) pair and the complex conjugate of the (Index 2, Index 3) And perform the third correlation operation through the complex pre-product of the (index 1, index 3) pair. It goes without saying that, according to the implementation example, the complex transposition product using the index 1 to the index 3 will use a combination different from the combination of the above examples. However, in the present specification, description will be made mainly on the case of calculating the degrees of correlation for (Index 1, Index 2), (Index 2, Index 3), and (Index 1, Index 3) do.

도 3의 S320을 참조하면, 도 2의 주파수 오차 추정 장치(100)에서 위상 정보 추출부(140)는, 상기 제1 상관도에 기초하여 상기 2개의 롱 프리앰블(L1, L2) 간의 제1 위상 정보, 상기 제2 상관도에 기초하여 상기 어느 하나의 롱 프리앰블(L2)과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제2 위상 정보, 상기 제3 상관도에 기초하여 상기 다른 하나의 롱 프리앰블(L1)과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 위상 정보를 추출한다.Referring to S320 of FIG. 3, the phase information extracting unit 140 in the frequency error estimating apparatus 100 of FIG. 2 calculates a phase difference between the two long preambles L1 and L2 based on the first correlation degree, And a second correlation between the other long preamble (L2) and the adjacent data symbol based on the second correlation, based on the third correlation, And extracts the third phase information between the data symbols.

여기서, 위상 정보 추출부(140)에서의 위상 정보의 추출은 하기 수학식 2에 의해 실행될 수 있다.
Here, extraction of the phase information in the phase information extracting unit 140 can be performed by the following equation (2).

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서,

Figure pat00010
는 i 번째 심볼과 j 번째 심볼 사이에 돌아간 위상 정보이고, Im[]은 허수이며, Re[]은 실수이다.here,
Figure pat00010
Is the phase information between the i-th symbol and the j-th symbol, Im [] is an imaginary number, and Re [] is a real number.

따라서, 상기 수학식 2에 의할 때, 상기 제1 위상 정보는 상기 (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍에 의한 제1 상관도에 근거하여 추출되고, 상기 제2 위상 정보는 상기 (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍에 의한 제2 상관도에 근거하여 추출되며, 상기 제3 위상 정보는 상기 (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍에 의한 제3 상관도에 근거하여 추출될 수 있다.
Therefore, according to Equation (2), the first phase information is extracted based on the first correlation degree by the pair of (Index 1, Index 2), and the second phase information is extracted from the 3) pair, and the third phase information can be extracted based on the third correlation degree by the (index 1, index 3) pair.

도 3의 S330을 참조하면, 도 2의 주파수 오차 추정 장치(100)에서 주파수 오차 추정부(150)는, 상기 제1 위상 정보, 상기 제2 위상 정보, 상기 제3 위상 정보를 이용하여 상기 OFDM 패킷의 주파수 오차를 추정한다.Referring to S330 of FIG. 3, the frequency error estimator 150 of the frequency error estimator 100 of FIG. 2 estimates a frequency offset of the OFDM symbol using the first phase information, the second phase information, And estimates the frequency error of the packet.

일반적으로 2개의 롱 프리앰블만을 이용하는 방식에서 주파수 오차는

Figure pat00011
로 산출(추정)된다.In general, in the case of using only two long preambles,
Figure pat00011
(Estimated).

그러나 데이터 심볼을 주파수 오차 추정에 함께 이용하는 경우, 데이터 심볼에는 도 5에 도시된 바와 같이 CP(Cyclic Prefix)가 있기 때문에, 심볼 간격이 롱 프리앰블 간의 간격과 달라 보정을 하여야 한다. 이때, SNR 측면에서는 심볼 간격의 자승만큼의 이득이 생기므로, FFT 사이즈를 F라 하고, OFDM 심볼 길이를 S라 표현할 때, 주파수 오차는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
However, when a data symbol is used together with a frequency error estimation, since a CP (Cyclic Prefix) exists in the data symbol as shown in FIG. 5, the symbol interval must be different from the interval between the long preambles. Since the FFT size is F and the OFDM symbol length is S, the frequency error can be expressed by the following equation (3).

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서,

Figure pat00013
는 상기 (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍에 의해 산출된 상기 제1 위상 정보이고,
Figure pat00014
는 상기 (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍에 의해 산출된 상기 제2 위상 정보이고,
Figure pat00015
는 상기 (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍에 의해 산출된 상기 제3 위상 정보이다.
here,
Figure pat00013
Is the first phase information calculated by the (Index 1, Index 2) pair,
Figure pat00014
Is the second phase information calculated by the (Index 2, Index 3) pair,
Figure pat00015
Is the third phase information calculated by the (index 1, index 3) pair.

상술한 방식에 의하면, 예를 들어 802.11g 패킷에서 숏 프리앰블을 이용하여 대략적인 주파수 오차를 맞춘 후, 2개의 롱 프리앰블만 이용하여 정확한 주파수 오차 추정을 하는 대신, 그 뒤에 후속하는 시그널 데이터 심볼을 같이 이용함으로써 주파수 오차 추정의 정확도를 더 높일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에서 제안하는 방식이 기존 방식(즉, 2개의 롱 프리앰블만을 주파수 오차 추정에 이용하는 방식)보다 우수함은 간단한 실험을 통해 확인할 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 심볼을 이용하는 주파수 오차 추정 방식과 기존 방식 간의 사용 가능한 최대 물리계층 ID 개수를 비교한 실험례이다.According to the above-described method, for example, after the approximate frequency error is aligned using the short preamble in the 802.11g packet and then the accurate frequency error estimation is performed using only the two long preambles, The accuracy of frequency error estimation can be further increased. As described above, it can be confirmed through a simple experiment that the method proposed in the embodiment of the present invention is superior to the conventional method (that is, a method using only two long preambles for frequency error estimation). 6 is an example of comparison of the maximum number of usable physical layer IDs between a frequency error estimation method using a data symbol and an existing method according to an embodiment of the present invention.

주파수 오차를 물리계층의 ID로 사용하여 패킷을 구별하는 케이스에서는 주파수 오차 추정의 정확도에 따라 구별 가능한, 즉 사용 가능한 최대 ID개수가 달라질 수 있다. 본 실험례에서의 성능 평가는 사용 가능한 최대 ID개수를 비교하며, 구체적 실험변수는 아래의 표 1과 같다.
In the case of distinguishing packets using the frequency error as the ID of the physical layer, the number of identifiable maximum IDs can be different according to the accuracy of frequency error estimation. The performance evaluation in this experiment compares the maximum number of IDs that can be used, and specific experimental variables are shown in Table 1 below.

Figure pat00016
Figure pat00016

도 6의 그래프를 참조하면, 위 표 1의 실험 변수에 의할 때, 프리앰블만을 이용하는 기존 방식과 데이터 심볼을 같이 이용하는 본 발명의 실시예에 따른 방식에서의 사용 가능한 최대 물리계층 ID의 수는, 모든 구간(즉, SNR을 0dB에서 20dB까지 변화시키면서 실험한 모든 구간)에서 데이터 심볼을 같이 사용하는 방법이 더 많은 물리계층 ID를 사용할 수 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to the graph of FIG. 6, according to the experimental parameters in Table 1, the maximum number of available physical layer IDs in the scheme according to the embodiment of the present invention, which uses the existing scheme using only the preamble and the data symbols, It can be seen that using more data symbols in all intervals (ie, all intervals tested with SNR varying from 0dB to 20dB) can use more physical layer IDs.

즉, OFDM 수신 노드 주변에 존재하는 파트너의 수가 많아질수록, 그 파트너들로부터 수신되는 패킷을 구별하기 위한 물리계층 ID가 많이 필요하게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오차 추정 방식에 의하면 기존 방식에 비해 사용 가능한 물리계층 ID(즉, 주파수 오차)를 늘릴 수 있는 효과가 있다.That is, as the number of partners existing around the OFDM receiving node increases, a physical layer ID is required to distinguish packets received from the partners. According to the frequency error estimation method of the present invention, There is an effect that the available physical layer ID (i.e., frequency error) can be increased as compared with the method.

이러한 개선된 효과를 기반으로 본 발명의 실시예에서는 OFDM 수신기(즉, 수신 노드)에서 자기 자신을 목적지로 하여 전송되는 패킷인 경우에는 OFDM 패킷의 복조 및 복호를 지속하되, 그렇지 않은 패킷으로 판별된 경우에는 OFDM 패킷의 복조 및 복호 처리를 중단함으로써, 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다. 이는 도 2의 디코딩 제어부(119)에 의해 달성될 수 있다. 도 2에서 디코딩 제어부(119)는 디코더의 복호 처리를 직접 제어하는 것과 같이 도시되었지만, 불필요한 전력 소모를 줄이기 위한 역할을 수행하는 한도에서, FFT, 복조기 등과 같은 디코더 전단의 블록을 제어하거나 또는 함께 제어하는 방식 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
On the basis of this improved effect, in the embodiment of the present invention, when the packet is transmitted to the OFDM receiver (that is, the receiving node) by itself as a destination, the OFDM packet continues to be demodulated and decoded, , Unnecessary power consumption can be reduced by stopping the demodulation and decoding processing of the OFDM packet. This can be achieved by the decoding control unit 119 of FIG. In FIG. 2, the decoding control unit 119 is shown as directly controlling the decoding process of the decoder. However, the decoding control unit 119 controls a block in the front end of the decoder such as an FFT, a demodulator or the like, And the like.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

100 : 주파수 오차 추정 장치
110 : 복원부
120 : 공액 복소수 생성부
130 : 상관기
140 : 위상 정보 추출부
150 : 주파수 오차 추정부100: Frequency error estimation device
110:
120: Conjugate complex number generating unit
130: Correlator
140: phase information extracting unit
150: Frequency error estimating unit

Claims (8)

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 패킷 구별을 위해 OFDM 수신기 측에 탑재되는 주파수 오차 추정 장치로서,
수신된 OFDM 패킷의 프리앰블에 포함된 2개의 롱 프리앰블(long preamble) 간의 제1 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 어느 하나와 상기 OFDM 패킷의 프리앰블에 연이은 인접 데이터 심볼 간의 제2 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 다른 하나와 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 상관도 연산을 위한 복소 전치 곱을 수행하는 상관기;
상기 제1 상관도에 기초하여 상기 2개의 롱 프리앰블 간의 제1 위상 정보, 상기 제2 상관도에 기초하여 상기 어느 하나의 롱 프리앰블과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제2 위상 정보, 상기 제3 상관도에 기초하여 상기 다른 하나의 롱 프리앰블과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 위상 정보를 추출하는 위상 정보 추출부; 및
상기 제1 위상 정보, 상기 제2 위상 정보, 상기 제3 위상 정보를 이용하여 상기 OFDM 패킷의 주파수 오차를 추정하는 주파수 오차 추정부
를 포함하는 주파수 오차 추정 장치.
A frequency error estimating apparatus mounted on an OFDM receiver side for distinguishing OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) packets,
A first correlation between two long preambles included in a preamble of a received OFDM packet, a second correlation between one of the two long preambles and a neighboring data symbol subsequent to a preamble of the OFDM packet, A correlator for performing a complex preamble for a third correlation operation between the other one of the long preambles and the adjacent data symbols;
The first phase information between the two long preambles based on the first correlation, the second phase information between any one of the long preamble and the adjacent data symbol based on the second correlation, A phase information extracting unit for extracting third phase information between the other long preamble and the adjacent data symbol based on the phase information; And
A frequency error estimator for estimating a frequency error of the OFDM packet using the first phase information, the second phase information, and the third phase information,
And a frequency error estimator.
제1항에 있어서,
OFDM 패킷 중 FFT(Fast Fourier Transform)를 거쳐 복조 및 복호화 처리된 상기 인접 데이터 심볼을 다시 부호화 및 변조하여 신호를 복원하는 복원부; 및
복원된 신호로부터 공액 복소수 신호를 생성하는 공액 복소수 생성부를 더 포함하고,
상기 상관기는, 상기 제1 상관도, 상기 제2 상관도, 상기 제3 상관도 연산을 위해, 상기 FFT(Fast Fourier Transform) 처리된 원 신호와 상기 공액 복소수 신호 간의 복소 전치 곱을 수행하는, 주파수 오차 추정 장치.
The method according to claim 1,
A restoring unit for restoring the signal by re-encoding and modulating the adjacent data symbols demodulated and decoded through an FFT (Fast Fourier Transform) among OFDM packets; And
And a complex conjugate generator for generating a complex conjugate signal from the reconstructed signal,
Wherein the correlator is operative to perform a complex permutation between the original FFT (Fast Fourier Transform) processed signal and the complex conjugate signal for the first correlation degree, the second correlation degree, the third correlation degree operation, Estimating device.
제1항에 있어서,
상기 복소 전치 곱을 통한 상관도 연산은, 하기 수학식 1에 의해 실행되고,
상기 2개의 롱 프리앰블 중 선행하는 롱 프리앰블을 인덱스 1, 후행하는 롱 프리앰블을 인덱스 2, 상기 인접 데이터 심볼을 인덱스 3으로 표현할 때, 상기 복소 전치 곱을 위한 하기 (i, j) 쌍은 (인덱스 1, 인덱스 2), (인덱스 2, 인덱스 3), (인덱스 1, 인덱스 3)이 존재하며,
상기 상관기는, 상기 (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제1 상관도 연산을 수행하고, 상기 (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제2 상관도 연산을 수행하며, 상기 (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍의 복소 전치 곱을 통해 상기 제3 상관도 연산을 수행하는, 주파수 오차 추정 장치.

[수학식 1]
Figure pat00017

여기서, Rij(k)는 i 번째 심볼과 j 번째 심볼 간의 상관도이고, M은 OFDM 심볼에 사용된 부반송파 개수이며, X(m)은 m개의 부반송파를 이용하여 주파수 오차를 추정한다고 가정할 때 오차 추정을 위한 신호를 행렬로 표현한 것이고, fID(k)는 패킷 구별을 위해 적용된 약속된 주파수 오차이며, T는 심볼 간격을 의미함.

The method according to claim 1,
The correlation calculation through the complex pre-product is performed by the following equation (1)
The following (i, j) pair for the complex pre-multiplication (index 1, index 2) is used when expressing the preceding long preamble of the two long preambles as index 1, the following long preamble as index 2, (Index 2, index 3), (index 1, index 3) exist,
Wherein the correlator performs the first correlation operation through the complex transposition of the (Index 1, Index 2) pair and performs the second correlation operation through the complex transpose of the (Index 2, Index 3) pair And performs the third correlation operation through the complex transpose of the (index 1, index 3) pair.

[Equation 1]
Figure pat00017

Assuming that R ij (k) is a correlation between the i-th symbol and the j-th symbol, M is the number of subcarriers used in the OFDM symbol, and X (m) is a frequency error estimation using m subcarriers F ID (k) is the promised frequency error applied for packet identification, and T is the symbol interval.

제3항에 있어서,
상기 위상 정보의 추출은, 하기 수학식 2에 의해 실행되고,
상기 제1 위상 정보는 상기 (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍에 의한 제1 상관도에 근거하여 추출되고, 상기 제2 위상 정보는 상기 (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍에 의한 제2 상관도에 근거하여 추출되며, 상기 제3 위상 정보는 상기 (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍에 의한 제3 상관도에 근거하여 추출되는, 주파수 오차 추정 장치.

[수학식 2]
Figure pat00018

여기서,
Figure pat00019
는 i 번째 심볼과 j 번째 심볼 사이에 돌아간 위상 정보이고, Im[]은 허수이며, Re[]은 실수임.
The method of claim 3,
The extraction of the phase information is performed by the following equation (2)
Wherein the first phase information is extracted based on a first correlation degree by the pair of (Index 1, Index 2), and the second phase information is extracted based on a second correlation by the (Index 2, Index 3) And the third phase information is extracted based on a third degree of correlation by the pair of (index 1, index 3).

&Quot; (2) "
Figure pat00018

here,
Figure pat00019
Is the phase information between the i-th symbol and the j-th symbol, Im [] is an imaginary number, and Re [] is a real number.
제3항에 있어서,
상기 주파수 오차 추정부는 하기 수학식 3에 의해 주파수 오차를 추정하는, 주파수 오차 추정 장치.

[수학식 3]
Figure pat00020

여기서,
Figure pat00021
는 상기 (인덱스 1, 인덱스 2) 쌍에 의해 산출된 상기 제1 위상 정보이고,
Figure pat00022
는 상기 (인덱스 2, 인덱스 3) 쌍에 의해 산출된 상기 제2 위상 정보이고,
Figure pat00023
는 상기 (인덱스 1, 인덱스 3) 쌍에 의해 산출된 상기 제3 위상 정보이며, F는 FFT 사이즈이고, S는 OFDM 심볼 길이를 의미함.
The method of claim 3,
Wherein the frequency error estimator estimates a frequency error by the following equation (3).

&Quot; (3) "
Figure pat00020

here,
Figure pat00021
Is the first phase information calculated by the (Index 1, Index 2) pair,
Figure pat00022
Is the second phase information calculated by the (Index 2, Index 3) pair,
Figure pat00023
Is the third phase information calculated by the (index 1, index 3) pair, F is the FFT size, and S is the OFDM symbol length.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 패킷 구별을 위해 OFDM 수신기 측에서 수행되는 주파수 오차 추정 방법으로서,
수신된 OFDM 패킷의 프리앰블에 포함된 2개의 롱 프리앰블(long preamble) 간의 제1 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 어느 하나와 상기 OFDM 패킷의 프리앰블에 연이은 인접 데이터 심볼 간의 제2 상관도, 상기 2개의 롱 프리앰블의 다른 하나와 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 상관도 연산을 위한 복소 전치 곱을 수행하는 단계;
상기 제1 상관도에 기초하여 상기 2개의 롱 프리앰블 간의 제1 위상 정보, 상기 제2 상관도에 기초하여 상기 어느 하나의 롱 프리앰블과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제2 위상 정보, 상기 제3 상관도에 기초하여 상기 다른 하나의 롱 프리앰블과 상기 인접 데이터 심볼 간의 제3 위상 정보를 추출하는 단계; 및
상기 제1 위상 정보, 상기 제2 위상 정보, 상기 제3 위상 정보를 이용하여 상기 OFDM 패킷의 주파수 오차를 추정하는 단계
를 포함하는 주파수 오차 추정 방법.
A frequency error estimation method performed on an OFDM receiver side for distinguishing OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) packets,
A first correlation between two long preambles included in a preamble of a received OFDM packet, a second correlation between one of the two long preambles and a neighboring data symbol subsequent to a preamble of the OFDM packet, Performing a complex preamble for a third correlation operation between the other one of the two long preambles and the adjacent data symbol;
The first phase information between the two long preambles based on the first correlation, the second phase information between any one of the long preamble and the adjacent data symbol based on the second correlation, Extracting third phase information between the other long preamble and the adjacent data symbol based on the third phase information; And
Estimating a frequency error of the OFDM packet using the first phase information, the second phase information, and the third phase information;
/ RTI >
제6항에 있어서,
OFDM 패킷 중 FFT(Fast Fourier Transform)를 거쳐 복조 및 복호화 처리된 상기 인접 데이터 심볼을 다시 부호화 및 변조하여 신호를 복원하는 단계; 및
복원된 신호로부터 공액 복소수 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 복소 전치 곱을 수행하는 단계는, 상기 제1 상관도, 상기 제2 상관도, 상기 제3 상관도 연산을 위해, 상기 FFT(Fast Fourier Transform) 처리된 원 신호와 상기 공액 복소수 신호 간의 복소 전치 곱을 수행하는 단계인, 주파수 오차 추정 방법.
The method according to claim 6,
Reconstructing a signal by re-encoding and modulating the adjacent data symbols demodulated and decoded through an FFT (Fast Fourier Transform) among OFDM packets; And
Further comprising generating a complex conjugate signal from the reconstructed signal,
Wherein performing the complex pre-product comprises: performing a complex pre-product multiplication between the original FFT (Fast Fourier Transform) processed signal and the complex conjugate signal for the first correlation degree, the second correlation degree, And estimating the frequency error.
OFDM 패킷 구별을 위해 사전 정의된 주파수 오차를 물리계층 ID로 사용하는 OFDM 시스템에 포함되는 OFDM 수신기로서,
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 주파수 오차 추정 장치; 및
상기 주파수 오차 추정부에 의해 추정된 주파수 오차가 상기 OFDM 수신기 자신을 목적지로 하는 패킷임을 나타내는 물리계층 ID에 대응되는 주파수 오차와 일치하는 경우 OFDM 패킷의 복조 및 복호를 지속하고, 상이한 경우 OFDM 패킷의 복조 및 복호를 중단하는 디코딩 제어부를 포함하는, OFDM 수신기.An OFDM receiver included in an OFDM system using a predefined frequency error as a physical layer ID for distinguishing OFDM packets,
A frequency error estimating apparatus according to any one of claims 1 to 5; And
If the frequency error estimated by the frequency error estimator matches a frequency error corresponding to a physical layer ID indicating that the packet is a packet destined for the OFDM receiver itself, continue to demodulate and decode the OFDM packet, And a decoding control section for stopping demodulation and decoding.
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JP2003060649A (en) * 2001-08-14 2003-02-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Frequency channel discriminating method and receiver for wireless packet communication

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