KR100602189B1

KR100602189B1 - Frame and symbol time synchronization detection apparatus and detection method

Info

Publication number: KR100602189B1
Application number: KR1020040052650A
Authority: KR
Inventors: 이면희; 박찬섭
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2024-07-07
Also published as: NL1029464C2; CN1722720A; BRPI0502518A; KR20060003670A; NL1029464A1

Abstract

프레임 및 심볼 시간동기 검출장치 및 검출방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)변조된 디지털 신호의 프레임의 위상기준심볼의 상관값을 구함으로써, 고속퓨리에변환(FFT:Fast Fourier Transform)을 수행하기 이전의 시간영역에서 프레임의 시작점을 찾고, 심볼 타이밍 보상(STR:Symbol Timing Recovery)을 할 수 있다. 그리고, 위상기준심볼의 부호만을 구하여 상관값을 구함으로써 하드웨어의 사이즈를 현저하게 줄일 수 있고, 따라서 저전력에 의한 프레임 동기 및 심볼 타이밍 동기 검출장치를 구현할 수 있다.A frame and symbol time synchronization detection device and a detection method are disclosed. According to the present invention, by calculating a correlation value of a phase reference symbol of a frame of an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) modulated digital signal, it is possible to calculate a correlation value between a start point of a frame in a time domain before performing Fast Fourier Transform , And performs symbol timing recovery (STR). The size of the hardware can be remarkably reduced by obtaining only the sign of the phase reference symbol and obtaining the correlation value, thereby realizing the frame synchronization and symbol timing synchronization detection device with low power.

OFDM, 프레임동기, 위상기준심볼, PRS, 심볼 타이밍 보상, STROFDM, frame synchronization, phase reference symbol, PRS, symbol timing compensation, STR

Description

FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method and apparatus for detecting time synchronization between a frame and a symbol,

도 1은 COFDM 방식의 디지털 데이터 프레임의 구조을 도시한 도면,1 is a diagram showing a structure of a COFDM digital data frame,

도 2는 본 발명의 프레임 및 심볼 시간동기 검출장치의 블럭도,2 is a block diagram of a frame and symbol time synchronization detection apparatus of the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 상관필터부의 출력을 도시한 도면, 그리고3 shows the output of the correlation filter unit according to the present invention, and

도 4는 본 발명에 따른 프레임 및 심볼 시간동기 검출장치의 동작설명에 제공되는 흐름도이다.4 is a flowchart provided in an operation description of a frame and symbol time synchronization detection apparatus according to the present invention.

본 발명은 디지털 수신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직교주파수분할다중(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplex)방식으로 수신된 디지털방송 데이터 프레임의 동기와 직교주파수분할다중 심볼의 동기를 검출하는 프레임 및 심볼 시간동기 검출장치 및 검출방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a digital receiving system, and more particularly, to a digital receiving system for receiving a digital broadcasting data frame received by an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) To a time synchronization detecting apparatus and a detection method.

현재 지상파 디지털 라디오 방송시스템은 유럽식, 미국식, 일본식이 있으며, 모두 OFDM 방식을 이용하고 있다. 유럽의 DAB(Digital Audio Broadcasting) 방식인 EUREKA-147은 디지털 변조방식으로 지상파에서의 다중 경로 페이딩에 강건한 COFDM(Coded OFDM)을 사용한다. 한국의 디지털 멀티미디어 방송인 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 역시 유럽의 DAB을 기본으로 하여 CD(Compact Disk) 수준의 음질, 다양한 데이터 서비스, 우수한 이동수신 품질을 제공한다.Currently, terrestrial digital radio broadcasting systems are European, American and Japanese, all using OFDM. European Digital Audio Broadcasting (DAB), EUREKA-147, uses robust CODM (Coded OFDM) for multipath fading in terrestrial digital modulation. Digital Multimedia Broadcasting (DMB), a digital multimedia broadcasting system in Korea, also provides CD (Compact Disk) level sound quality, various data services and excellent mobile reception quality based on European DAB.

도 1은 COFDM 방식의 디지털 데이터 프레임의 구조을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 널(null)심볼(a) 이후에 76개의 OFDM심볼이 있고, 그 첫번째 OFDM 심볼이 위상기준심볼(PRS : Phase Reference Symbol)(b)이다. 위상기준심볼(b)이후에 유효데이터 심볼들(c)이 있다. 널 심볼(a) 구간과 위상기준심볼(b)이 프레임의 동기채널(Synchronization Channel)을 이룬다. 각 심볼은 시간영역의 OFDM 서브 캐리어의 신호(e)가 있고 그 앞에 보호구간(GI:Guide Interval)(d)이 있다. 보호구간(d)에는 시간영역 OFDM신호(e)의 일부가 삽입되어 채널상에서 발생하는 고스트(ghost)의 방해에 대응한다.1 is a diagram showing a structure of a digital data frame of a COFDM scheme. Referring to FIG. 1, there are 76 OFDM symbols after a null symbol a, and the first OFDM symbol is a phase reference symbol PRS (Phase Reference Symbol) (b). There are valid data symbols c after phase reference symbol b. The null symbol (a) section and the phase reference symbol (b) form a synchronization channel of the frame. Each symbol has a signal e of the OFDM subcarrier in the time domain and a guard interval (GI) (d) in front of it. A portion of the time-domain OFDM signal e is inserted into the guard interval d to correspond to the disturbance of the ghost occurring on the channel.

위상기준심볼(b)은 송신측과 수신측에서 이미 알고 있는 데이터(known data)로서 다음 OFDM 심볼의 차동변조(differential modulation)를 위한 위상 기준을 제공한다. 또한, 프레임 및 심볼의 시간동기를 검출하는데 사용된다. The phase reference symbol (b) provides the phase reference for the differential modulation of the next OFDM symbol as known data at the transmitting and receiving sides. It is also used to detect time synchronization of frames and symbols.

종래에 OFDM의 동기 검출 알고리즘으로 많이 사용되는 기술은 보호구간의 상관관계를 이용하는 구조와 채널의 단위응답을 이용하는 구조가 있다. Conventionally, a technique widely used as a synchronization detection algorithm of OFDM has a structure using a correlation of a guard interval and a structure using a unit response of a channel.

보호구간(d)을 이용하는 심볼 시간 동기 알고리즘을 구조가 간단한 장점은 있으나, 채널의 특성에 따라서 안정성이 크게 다르다. 실제로 가우시안 채널에서는 그 안정성이 양호하나 레일레이 채널 및 라이시안 채널과 같이 다경로 특성을 갖는 채널에서는 동기오차가 1개 심볼 이상이 되어 안정적이지 못하다. Although the structure of the symbol time synchronization algorithm using the guard interval (d) is advantageous, the stability varies greatly depending on the characteristics of the channel. Actually, the stability is good in the Gaussian channel, but in the channel having the multi-channel characteristics such as the Rayleigh channel and the Rician channel, the synchronization error becomes more than one symbol, which is not stable.

채널의 단위응답을 이용하는 구조의 경우는 보호구간(d)을 이용하는 구조보다 안정적이기는 하나 실제 구현에서 많은 전력을 소모하게 되므로 저전력을 위한 동기 검출 알고리즘 개발에 적절하지 못한 단점이 있다. 이동성이 강한 DAB나 DMB에서는 저전력이 또 다른 관심의 대상이기 때문이다.In the case of the structure using the unit response of the channel, although it is more stable than the structure using the protection period (d), it consumes a lot of power in actual implementation, which is not suitable for developing a synchronization detection algorithm for low power. Low power is another concern for DABs and DMBs with strong mobility.

따라서 본 발명의 목적은, 위상기준심볼(PRS)을 이용한 프레임과 심볼의 시간동기를 검출함에 있어, 저전력 특성과 채널특성에 따른 안정성이 뛰어난 프레임 및 심볼 시간동기 검출장치 및 검출방법을 제공함에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a frame and symbol time synchronization detection apparatus and a detection method which are superior in stability according to low power characteristics and channel characteristics in detecting time synchronization between a frame and a symbol using a phase reference symbol (PRS) .

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 위상기준심볼을 포함하는 프레임구조의 직교주파수분할다중(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplex)방식으로 변조된 디지털 신호의 프레임 및 심볼 시간동기 검출장치는, 기 설정된 시간영역의 위상기준심볼인 로칼 위상기준심볼과 수신한 신호의 위상기준심볼과의 상관값을 구하는 상관필터부 및 상기 상관필터부의 출력의 최고값의 위치를 검출하는 최고값검출부, According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a frame and a symbol time synchronization of a digital signal modulated by an Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) scheme of a frame structure including a phase reference symbol, A correlation filter unit for obtaining a correlation value between a local phase reference symbol and a phase reference symbol of the received signal and a maximum value detector for detecting a position of a maximum value of the output of the correlation filter unit,

상기 최고값의 위치로부터 상기 수신한 신호의 프레임의 시작점을 찾는 프레임동기부 및 상기 최고값의 위치로부터 상기 수신한 신호의 프레임의 심볼 타이밍 동기를 맞추는 심볼타이밍동기부를 포함한다. And a symbol timing synchronization unit for synchronizing the symbol timing of the frame of the received signal from the position of the highest value, to obtain a start point of the frame of the received signal.

바람직하게는, 상기 수신한 신호에서 시간에 따라 변하는 주파수 성분을 제거함으로써 주파수 에러를 보상하여 상기 상관필터부로 출력하는 주파수에러보상부를 더 포함한다.The receiver may further include a frequency error compensator that compensates for the frequency error by removing a time-varying frequency component from the received signal and outputs the compensated frequency error to the correlation filter.

바람직하게는, 상기 주파수에러보상부는, 상기 수신한 신호를 한 개 샘플링 시간동안 지연시키는 지연부, 상기 지연된 신호의 공액복소수값을 구하는 공액복소수부 및 상기 공액복소수값과 상기 수신한 신호를 곱한 값을 출력하는 제 1곱셈기를 포함한다.Preferably, the frequency error compensation unit comprises: a delay unit for delaying the received signal for one sampling time; a conjugate complex unit for obtaining a conjugate complex value of the delayed signal; and a multiplier for multiplying the conjugate complex value by the received signal And outputs a first multiplier.

바람직하게는, 상기 상관필터부는, 상기 로칼 위상기준심볼의 공액복소수값을 구하는 로칼위상기준심볼부, 상기 주파수에러보상부의 출력 신호와 상기 로칼위상기준심볼부의 공액복소수값을 곱하는 제 2곱셈기 및 기 설정된 시간동안 상기 곱셈기의 결과를 누적하여 가산하는 적분부를 포함한다.Preferably, the correlation filter unit includes: a local phase reference symbol unit for obtaining a conjugate complex value of the local phase reference symbol; a second multiplier for multiplying an output signal of the frequency error compensation unit by a conjugate complex value of the local phase reference symbol unit; And an integrating unit for accumulating and adding the results of the multiplier for a set time.

바람직하게는, 상기 로칼위상기준심볼부는 상기 로칼 위상기준심볼의 유효 데이터의 절반에 대하여 공액복소수값을 구하고, 상기 적분부는 상기 로칼 위상기준심볼의 유효 데이터의 절반의 구간에 대하여 상기 곱셈기의 결과를 누적하여 가산한다.Preferably, the local phase reference symbol section obtains a conjugate complex value with respect to half of the valid data of the local phase reference symbol, and the integrating section multiplies the result of the multiplier with respect to a half of the valid data of the local phase reference symbol Are cumulatively added.

바람직하게는, 상기 수신된 신호의 양과 음의 부호를 구하는 제 1부호부 및Preferably, a first code unit for obtaining a positive and negative sign of the received signal,

상기 로칼위상기준심볼부의 출력의 양과 음의 부호를 구하는 제 2부호부를 더 포함함으로써 상관값을 구하는 하드웨어의 크기를 줄인다.And a second code unit for obtaining a positive and negative sign of the output of the local phase reference symbol unit, thereby reducing the size of the hardware for obtaining the correlation value.

바람직하게는, 상기 제 1부호부 및 제 2부호부는 상기 구해진 부호값이 양이면 1, 음이면 0을 출력한다.Preferably, the first code unit and the second code unit output 1 if the obtained code value is positive, and 0 if it is negative.

또한 본 발명에 따른 위상기준심볼을 포함하는 프레임구조의 직교주파수분할다중(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplex)방식으로 변조된 디지털 신호의 프레임 및 심볼 시간동기 검출방법은, 기 설정된 시간영역의 위상기준심볼인 로칼 위상기준심볼과 수신한 신호의 위상기준심볼과의 상관값을 구하는 단계, 상기 상관필터부의 출력의 최고값의 위치를 검출하는 단계, 상기 최고값의 위치로부터 상기 수신한 신호의 프레임의 시작점을 찾는 단계 및 상기 최고값의 위치로부터 상기 수신한 신호의 프레임의 심볼 타이밍 동기를 맞추는 단계를 포함한다. The frame and symbol time synchronization detection method of a digital signal modulated by an Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) scheme of a frame structure including a phase reference symbol according to the present invention includes: Calculating a correlation value between a local phase reference symbol and a phase reference symbol of the received signal, detecting a position of a highest value of the output of the correlation filter section, And adjusting a symbol timing synchronization of a frame of the received signal from the position of the highest value.

바람직하게는, 상기 검출방법은, 상기 수신한 신호에서 시간에 따라 변하는 주파수 성분을 제거하여 주파수 에러를 보상하는 단계를 더 포함한다.Advantageously, the detecting method further comprises compensating for frequency errors by removing time-varying frequency components from the received signal.

바람직하게는, 상기 주파수 에러를 보상하는 단계는, 상기 수신한 신호를 한 개 샘플링 시간동안 지연시킨 신호의 공액복소수값을 계산하는 단계 및 상기 지연시킨 신호의 공액복소수값과 상기 수신한 신호를 곱한 값을 출력하는 단계를 포함한다. Advantageously, the step of compensating for the frequency error comprises: calculating a conjugate complex value of a signal delayed for one sampling period of the received signal; and multiplying the conjugate complex value of the delayed signal by the received signal And outputting the value.

바람직하게는, 상기 상관값을 구하는 단계는, 상기 로칼 위상기준심볼의 공액복소수값을 구하는 단계, 상기 지연시킨 신호의 공액 복소수값과 상기 수신한 신호를 곱한 값과 상기 로칼위상기준심볼의 공액복소수값을 곱하는 단계 및 기 설정된 시간동안 상기 곱하는 단계의 결과를 누적하여 가산하는 단계를 포함한다. Preferably, the step of obtaining the correlation value includes: obtaining a conjugate complex value of the local phase reference symbol; calculating a complex conjugate value of the local phase reference symbol by multiplying the conjugate complex value of the delayed signal by the received signal; And accumulating and adding the results of the multiplying step for a predetermined time.

바람직하게는, 상기 공액복소수값을 구하는 단계는 상기 로칼 위상기준심볼의 유효 데이터의 절반에 대하여 공액복소수값을 구한다.Preferably, the step of obtaining the complex conjugate value obtains a conjugate complex value with respect to half of the effective data of the local phase reference symbol.

바람직하게는, 상기 가산하는 단계는, 상기 곱하는 단계의 결과를 상기 로칼 위상기준심볼의 유효 데이터의 절반의 구간동안 누적하여 가산한다.Advantageously, the adding step cumulatively adds the result of the multiplying step during a half of the valid data of the local phase reference symbol.

바람직하게는, 상기 곱하는 단계는, 상기 지연시킨 신호의 공액 복소수값과 상기 수신한 신호를 곱한 값의 부호값과 상기 로칼위상기준심볼의 공액복소수값의 부호값을 구하여 곱한다. Preferably, the multiplication step multiplies the sign value of the product of the conjugate complex value of the delayed signal and the received signal and the sign value of the conjugate complex value of the local phase reference symbol, and multiplies the result.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 프레임 및 심볼 시간동기 검출장치의 블럭도이다. 2 is a block diagram of a frame and symbol time synchronization detection apparatus according to the present invention.

본 발명의 검출장치(200)는 DAB/DMB(Digital Audio Broadcasting / Digital Multimedia Broadcasting) 수신기내에 구비되며 직교주파수분할다중 (OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplex)방식으로 변조된 디지털 방송 데이터를 수신하여 프레임 동기(Frame Synchronization)와 심볼 타이밍 보상(STR:Symbol Timing Recovery)에서의 오류를 보상한다. The detection apparatus 200 of the present invention receives digital broadcast data modulated by an Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) method and is provided in a DAB / DMB (Digital Audio Broadcasting / Digital Multimedia Broadcasting) Frame Synchronization) and Symbol Timing Recovery (STR).

본 발명의 검출장치(200)는 고속퓨리에변환(FFT:Fast Fourier Transform)을 하기 전의 시간영역에서 동작함으로써, 본 발명의 검출장치(200) 후단에 위치한 고속퓨리에변환을 정확한 프레임 동기와 고속퓨리에변환의 시작점을 가지고 할 수 있게 한다.The detection apparatus 200 of the present invention operates in the time domain before Fast Fourier Transform (FFT), so that the fast Fourier transform located at the rear end of the detection apparatus 200 of the present invention can be accurately detected by frame synchronization and fast Fourier transform To be able to do with the starting point of.

본 발명의 검출장치(200)로 입력되는 신호는 도 1을 참조하면 위상기준심볼(b)을 포함하는 프레임구조의 직교주파수분할다중방식으로 변조된 신호로서 아날로그-디지털 변환부(ADC:Analog to Digital Converter)(미도시)를 통해 일정한 시간단위로 샘플링(sampling)되어 디지털 데이터로 바뀐다. 복소수인 디지털 데이터는 I/Q(In-phase/Quadrature-phase)부(미도시)를 거쳐 실수(a real number)와 허수(an imaginary number)로 나누어져 검출장치(200)로 입력된다. Referring to FIG. 1, the signal input to the detecting apparatus 200 of the present invention is an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulated signal of a frame structure including a phase reference symbol (b) Digital converter (not shown), and is converted into digital data. The digital data, which is a complex number, is divided into a real number and an imaginary number through an I / Q (In-phase / Quadrature-phase) unit (not shown)

바람직하게는, 수신되는 디지털 데이터 프레임의 형태는 도 1에 도시된 프레임 구조를 가지고 있다. 수신되는 디지털 데이터가 DAB의 전송모드 1(Tx 1:Transmission mode 1)인 경우, 보호구간(d)는 504개의 샘플로 구성되고 유효데이터부분(e)는 2048개의 샘플로 구성된다. 이하에서는 Tx 1모드에서 설명한다.Preferably, the form of the received digital data frame has the frame structure shown in Fig. When the received digital data is the transmission mode 1 of the DAB (Tx 1), the guard interval (d) is composed of 504 samples and the valid data portion (e) is composed of 2048 samples. The following description is made in the Tx 1 mode.

도 2를 참조하면, 본 발명의 검출장치(200)는 주파수에러보상부(210), 상관필터부(230), 최고값검출부(250), 프레임동기부(270) 및 심볼타이밍동기부(290)를 포함한다.2, the detecting apparatus 200 of the present invention includes a frequency error compensating unit 210, a correlation filter unit 230, a maximum value detecting unit 250, a frame synchronizing unit 270, and a symbol timing synchronizing unit 290 ).

주파수에러보상부(210)는 상관필터부(230)로 입력되는 디지털 신호에 포함된 반송파(carrier) 주파수 에러를 보상한다. 디지털 신호에 포함된 주파수 에러는 상관필터부(230)에서의 상관값을 구할 수 없도록 한다. The frequency error compensation unit 210 compensates for a carrier frequency error included in the digital signal input to the correlation filter unit 230. The frequency error included in the digital signal makes it impossible to obtain the correlation value in the correlation filter unit 230. [

주파수에러보상부(210)는 지연부(211)와 공액복소수부(213) 및 제 1곱셈기(215)를 포함한다.The frequency error compensating unit 210 includes a delay unit 211, a conjugate complex number unit 213, and a first multiplier 215.

지연부(211)는 수신한 OFDM 변조된 디지털 신호를 한 개 샘플씩 순차적으로 지연시킨다. 이 값은 공액복소수부(213)로 전달된다.The delay unit 211 sequentially delays the received OFDM-modulated digital signal by one sample at a time. This value is transferred to the conjugate complex number unit 213.

공액복소수부(213)는 지연부(211)에서 수신된 실수와 허수로 구분된 디지털 신호의 공액복소수값을 구한다.The conjugate complex number unit 213 obtains a conjugate complex value of the digital signal divided by the real number and the imaginary number received by the delay unit 211.

제 1곱셈기(215)는 공액복소수부(213)에서 출력되는 지연된 신호와 지연이 없는 수신한 디지털 신호를 곱한다. 이 신호는 상관필터부(230)로 입력된다. 제 1곱셈기(215)의 결과, 시간에 따라 변하는 주파수성분이 없어진다. The first multiplier 215 multiplies the delayed signal output from the conjugation complex portion 213 by the received digital signal without delay. This signal is input to the correlation filter unit 230. As a result of the first multiplier 215, the time-varying frequency component disappears.

상관필터부(230)는 로칼위상기준심볼부(233), 제 2곱셈기(237), 적분부(239), 제 1부호부(231) 및 제 2부호부(235)를 포함하며, 수신된 디지털 신호 프레임의 위상기준심볼(PRS : Phase Reference Symbol)과 상관필터부(230)에 이미 알려져 저장되어 있는 위상기준심볼인 '로칼 위상기준심볼'과의 상관(correlation)값을 구한다. The correlation filter unit 230 includes a local phase reference symbol unit 233, a second multiplier 237, an integrating unit 239, a first code unit 231 and a second code unit 235, And a correlation value between a phase reference symbol (PRS) of a digital signal frame and a 'local phase reference symbol' which is a phase reference symbol already known and stored in the correlation filter unit 230.

상관필터부(230)는 수신된 프레임의 위상기준심볼과 시간영역의 로칼 위상기준심볼의 공액복소수(conjugate)값을 곱하여 기 설정된 일정시간 동안 누적함으로써 상관값을 구한다. The correlation filter unit 230 multiplies the phase reference symbol of the received frame with the conjugate value of the local phase reference symbol in the time domain, and accumulates the resultant signal for a predetermined period of time to obtain a correlation value.

제 1부호부(231)는 상관필터부(230)로 입력되는 프레임 데이터의 샘플값의 부호(양 또는 음)를 구하여 제 2곱셈기(237)로 출력한다. 그렇게 함으로써, 상관값을 구하는데 실제 데이터의 값을 사용하기 위하여 복수개의 비트(bit)를 사용하지 않고, 단지 한개의 비트만을 사용할 수 있다.The first code unit 231 obtains the sign (positive or negative) of the sample value of the frame data input to the correlation filter unit 230 and outputs the sign (positive or negative) to the second multiplier 237. By doing so, it is possible to use only one bit without using a plurality of bits to use the value of actual data to obtain the correlation value.

로칼위상기준심볼부(233)는 실수와 허수로 구성된 시간영역의 로칼 위상기준심볼의 공액복소수값을 구한다. 따라서 로칼위상기준심볼부(233)는 기 저장된 주파수영역의 로칼 위상기준심볼을 역 고속퓨리에변환(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)을 하여 시간영역의 로칼 위상기준심볼로 바꾼 다음 공액복소수값을 구한다. 로칼위상기준심볼부(233)는 로칼 위상기준심볼의 유효데이터 부분(n=2048) 또는 그 절반(n=1024)의 샘플값의 공액복소수값을 구한다.The local phase reference symbol section 233 obtains a conjugate complex value of a local phase reference symbol in a time domain composed of a real number and an imaginary number. Therefore, the local phase reference symbol section 233 performs inverse fast Fourier transform (IFFT) on the local phase reference symbol in the pre-stored frequency domain to transform the local phase reference symbol into a time domain local phase reference symbol, and then obtains a conjugate complex value. The local phase reference symbol section 233 obtains a conjugate complex value of a sample value of the valid data portion (n = 2048) or half thereof (n = 1024) of the local phase reference symbol.

제 2부호부(235)는 로칼위상기준심볼부(233)에서 출력되는 공액복소수값의 부호(양 또는 음)를 구하여 제 2곱셈기(237)로 출력한다. The second code unit 235 obtains the sign (positive or negative) of the conjugate complex value output from the local phase reference symbol unit 233, and outputs the sign (positive or negative) to the second multiplier 237.

제 1부호부(231)와 제 2부호부(235)는 각 샘플의 부호가 양과 음인 경우에 각각 1과 0으로 대응하여 출력할 수 있다.The first code unit 231 and the second code unit 235 can output 1 and 0, respectively, when the sign of each sample is positive or negative.

제 2곱셈기(237)는 제 1부호부(231)에서 출력되는 값과 제 2부호부(235)에서 출력되는 값을 곱하여 적분부(239)로 출력한다. 제 2곱셈기(237)는 위상기준심볼의 유효 데이터 부분 또는 유효 데이터부분의 절반만큼의 신호를 순차적으로 곱한다. The second multiplier 237 multiplies the value output from the first code unit 231 by the value output from the second code unit 235, and outputs the result to the integrator 239. The second multiplier 237 sequentially multiplies the signals of the valid data portion or half of the valid data portion of the phase reference symbol.

제 2곱셈기(237)는 제 1부호부 및 제 2부호부가 양과 음의 부호에 대하여 각각 1과 0의 값을 출력하는 경우에, 양(1)과 양(1)을 곱하면 1로, 양(1)과 음(0)을 곱하면 0으로, 음(0)과 음(0)을 곱하면 1로 출력할 수 있다.The second multiplier 237 multiplies the positive (1) by the positive (1) and outputs the positive (1) and positive (0) positive and negative (1) and negative (0) can be multiplied by 0, and negative (0) and negative (0) can be multiplied by 1.

적분부(239)는 제 2곱셈기(237)로부터 출력되는 값을 소정의 시간동안 순차적으로 더하여 상관값을 구한다. 바람직하게는, 한 개의 유효 데이터구간 동안(n= 2048)을 누적하여 더하거나, 절반동안(n=1024)을 누적하여 더한다.The integrator 239 sequentially adds the values output from the second multiplier 237 for a predetermined period of time to obtain a correlation value. Preferably, cumulatively adding (n = 2048) for one valid data interval or cumulatively adding (n = 1024) for a half.

상관필터부(230)는 각 위상기준심볼의 유효데이터 구간(2048 샘플)에 대하여 상관값을 구할 수도 있으나, 바람직하게는, 유효데이터의 절반구간(1024 샘플)에 대하여 상관값을 구할 수 있다. 이에 의하더라도 정확한 프레임 동기 및 심볼 타이밍 동기를 구할 수 있다.The correlation filter unit 230 may obtain a correlation value for an effective data interval (2048 samples) of each phase reference symbol, but preferably, a correlation value can be obtained for a half interval (1024 samples) of valid data. Even in this case, accurate frame synchronization and symbol timing synchronization can be obtained.

상관필터부(230)는 제 1부호부(231)와 제 2부호부(235) 없이 실제 샘플값을 곱하기하여 상관값을 구할 수 있다. 그러나 이에 따라 제 2곱셈기(237) 및 적분기(239) 등의 하드웨어 사이즈가 커지게 된다.The correlation filter unit 230 can obtain the correlation value by multiplying the actual sample value without the first code unit 231 and the second code unit 235. [ However, the hardware size of the second multiplier 237 and the integrator 239 is increased.

바람직하게는, 상관필터부(230)가 제 1부호부(231)와 제 2부호부(235)를 통해 수신한 위상기준심볼과 로칼 위상기준심볼의 부호만을 곱하여 누적하여 더함으로써 상관값을 구할 수 있다. 이에따라 위상기준심볼의 1024개 또는 2048개의 샘플값을 나타내기 위한 하드웨어의 사이즈를 부호를 나타내는 정도의 사이즈로 줄일 수 있으며, 따라서 제 2곱셈기(237)의 하드웨어 사이즈도 줄일 수 있다. Preferably, the correlation filter unit 230 multiplies only the sign of the phase reference symbol received through the first code unit 231 and the second code unit 235 by the sign of the local phase reference symbol, . Accordingly, the size of the hardware for representing 1024 or 2048 sample values of the phase reference symbol can be reduced to a size representing the sign, and thus the hardware size of the second multiplier 237 can be reduced.

최고값검출부(250)는 상관필터부(230)에서 출력되는 상관값의 최고값의 위치를 구한다.The maximum value detection unit 250 obtains the position of the maximum value of the correlation value output from the correlation filter unit 230.

도 3은 본 발명에 따른 상관필터부(230)의 출력을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 상관값 중에서 최고값(f)이 유효데이터의 절반위치에서 나타나는 것을 보인다. 최고값검출부(250)는 최고값(f)의 위치를 프레임동기부(270) 및 심볼타이밍동기부(290)에 출력한다.3 is a diagram showing the output of the correlation filter unit 230 according to the present invention. Referring to FIG. 3, it is shown that the highest value f among the correlation values appears at half the effective data. The maximum value detection unit 250 outputs the position of the maximum value f to the frame synchronization unit 270 and the symbol timing synchronization unit 290. [

프레임동기부(270)는 최고값검출부(250)에서 검출한 상관값의 최고값 위치를 통해 프레임 시작점을 찾는다. 그리고 그 정보를 본 발명의 검출장치(200)의 후단에 위치하는 고속퓨리에변환부(미도시)에 전달한다.The frame synchronization unit 270 searches for the frame start point through the highest value position of the correlation value detected by the highest value detection unit 250. [ And transfers the information to a high-speed Fourier transformer (not shown) located at the rear end of the detecting apparatus 200 of the present invention.

심볼타이밍동기부(290)는 최고값검출부(250)에서 검출한 상관값의 최고값 위치를 통해 고속퓨리에변환의 정확한 시작점을 구하는 심볼 타이밍 보상(STR:Symbol Timing Recovery)을 한다. 심볼타이밍동기부(290)의 출력은 본 발명의 검출장치(200)의 후단에 위치하는 고속퓨리에변환부(미도시)에 전달한다.The symbol timing synchronization unit 290 performs symbol timing recovery (STR) to obtain an accurate starting point of the fast Fourier transform through the highest value position of the correlation value detected by the highest value detection unit 250. The output of the symbol timing synchronization unit 290 is transmitted to a fast Fourier transform unit (not shown) located at the rear end of the detection apparatus 200 of the present invention.

검출장치(200)는 OFDM 변조된 디지털 신호를 수신하면(S401), 먼저 수신된 신호에 포함될 수 있는 반송파 주파수 에러를 보상한다. 이를 위하여 주파수에러보상부(210)의 지연부(211)는 수신한 신호를 1 샘플씩 지연시키고, 공액복소수부(213)를 통하여 지연된 신호의 공액복소수값을 구한다. 그리고, 제 1곱셈기(215)를 통하여 수신한 디지털 신호와 공액복소수부(213)에서 출력되는 지연된 신호를 곱하여 상관필터부(230)로 출력한다(S403).When the detection apparatus 200 receives the OFDM-modulated digital signal (S401), it compensates for the carrier frequency error that may be included in the received signal. To this end, the delay unit 211 of the frequency error compensator 210 delays the received signal by one sample, and obtains a conjugate complex value of the delayed signal through the conjugate complex number unit 213. [ Then, the digital signal received through the first multiplier 215 is multiplied by the delayed signal output from the conjugated complex number unit 213, and is output to the correlation filter unit 230 (S403).

상관필터부(230)에서는 입력되는 신호와 로칼 위상기준심볼의 상관값을 구한 다. 먼저 제 1부호부(231)에서 상관필터부(230)로 입력된 신호의 각 샘플값의 부호가 검출된다. 로칼위상기준심볼부(233)에서는 로칼 위상기준심볼의 유효데이터 부분의 절반(n=1024)의 공액복소수 값을 구하고, 제 2부호부(235)에서는 공액복소수값의 1024개 샘플의 부호만을 구하여 출력한다. 제 1부호부(231)와 제 2부호부(235)에서 출력되는 신호는 제 2곱셈기(237)에서 곱해지고 적분부(239)에서 유효데이터의 절반구간(n=1024)만큼 누적하여 가산함으로써 상관값을 구한다(S405)The correlation filter unit 230 obtains a correlation value between an input signal and a local phase reference symbol. First, the sign of each sample value of the signal input to the correlation filter unit 230 by the first code unit 231 is detected. In the local phase reference symbol section 233, a conjugate complex value of half (n = 1024) of the valid data part of the local phase reference symbol is obtained. In the second code section 235, only the sign of 1024 samples of the complex conjugate value Output. Signals output from the first coding unit 231 and the second coding unit 235 are multiplied by the second multiplier 237 and accumulated by the integrating unit 239 for half the effective data (n = 1024) A correlation value is obtained (S405)

상관필터부(230)에서 구한 상관값 중에서 최고값의 위치를 최고값검출부(250)에서 구한다(S407). 이 위치로부터 프레임동기부(270)에서는 프레임의 시작점을 찾고, 심볼타이밍동기부(290)에서는 고속퓨리에변환의 정확한 시작점을 찾는다(S409).The highest value detector 250 obtains the highest value among the correlation values calculated by the correlation filter 230 (S407). From this position, the frame synchronizing unit 270 finds the starting point of the frame, and the symbol timing synchronizing unit 290 finds an accurate starting point of the fast Fourier transform (S409).

이와 같은, 과정에 의해 본 발명에 따른 프레임 및 심볼 시간동기 검출장치의 동작이 수행된다.The operation of the frame and symbol time synchronization detecting apparatus according to the present invention is performed by this process.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고속퓨리에변환(FFT)을 하기 전에 시간영역에서 정확한 프레임 동기와 고속퓨리에변환의 시작점을 가지고 고속퓨리에변환을 안정적으로 실시할 수 있게 되고, 로칼 위상기준심볼과의 상관값을 구하는 과정을 유효데이터의 절반에 대해서만 수행하거나, 그 부호만을 구하여 수행함으로써 하드웨어의 사이즈를 현저히 줄일 수 있고, 따라서 저전력에 의한 프레임 동기 및 심볼 타이밍 동기 검출장치를 구현할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to stably perform fast Fourier transform with a starting point of accurate frame synchronization and fast Fourier transform in the time domain before performing fast Fourier transform (FFT) The size of the hardware can be remarkably reduced by performing only the process of obtaining the correlation value of only half of the valid data or by obtaining only the sign, thereby realizing the frame synchronization and symbol timing synchronization detection device with low power.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지 만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims

An apparatus for detecting a frame and a symbol time synchronization of a digital signal modulated by an Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) scheme of a frame structure including a phase reference symbol,

A correlation filter unit for obtaining a correlation value between a local reference symbol which is a phase reference symbol in a predetermined time domain and a phase reference symbol of the received signal;

A maximum value detecting unit for detecting a position of a maximum value of an output of the correlation filter unit;

A frame synchronization unit for finding a starting point of the frame of the received signal from the position of the highest value; And

And a symbol timing synchronization unit for synchronizing the symbol timing of the frame of the received signal with the highest value.

The method according to claim 1,

And a frequency error compensator for compensating for a frequency error by removing a time-varying frequency component from the received signal, and outputting the compensated signal to the correlation filter unit.

3. The method of claim 2,

Wherein the frequency error compensator comprises:

A delay unit for delaying the received signal for one sampling time;

A conjugate complex number unit for obtaining a conjugate complex value of the delayed signal; And

And a first multiplier for outputting a value obtained by multiplying the conjugate complex value by the received signal.

3. The method of claim 2,

Wherein the correlation filter unit comprises:

A local phase reference symbol section for obtaining a conjugate complex value of the local phase reference symbol;

A second multiplier for multiplying an output signal of the frequency error compensator by a conjugate complex value of the local phase reference symbol; And

And an accumulator for accumulating and adding the results of the multiplier over a predetermined period of time.

5. The method of claim 4,

Wherein the local phase reference symbol section obtains a conjugate complex value with respect to half of the effective data of the local phase reference symbol,

Wherein the integrating unit accumulates and adds the result of the multiplier to a half of valid data of the local phase reference symbol.

The method according to claim 4 or 5,

A first code unit for obtaining the positive and negative signs of the output signal of the frequency error compensator and outputting the resultant signal to a second multiplier; And

And a second code unit for obtaining the positive and negative signs of the output of the local phase reference symbol unit and outputting the positive and negative symbols to a second multiplier.

The method according to claim 6,

Wherein the first code unit and the second code unit output 1 if the calculated code value is positive and 0 when the calculated code value is positive.

A method of detecting a frame and a symbol time synchronization of a digital signal modulated by an Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) scheme of a frame structure including a phase reference symbol,

Obtaining a correlation value between a local reference symbol which is a phase reference symbol in a predetermined time domain and a phase reference symbol of the received signal;

Detecting a position of a highest value of the correlation value;

Finding a starting point of the frame of the received signal from the highest value position; And

And adjusting a symbol timing synchronization of a frame of the received signal from the position of the highest value.

9. The method of claim 8,

Wherein the step of obtaining the correlation value comprises:

And compensating for a frequency error by removing a time-varying frequency component from the received signal.

10. The method of claim 9,

The step of compensating for the frequency error comprises:

Calculating a conjugate complex value of a signal delayed for one sampling time of the received signal; And

And outputting a value obtained by multiplying the conjugated complex value of the delayed signal by the received signal.

11. The method of claim 10,

Wherein the step of obtaining the correlation value comprises:

Obtaining a complex conjugate value of the local phase reference symbol;

Multiplying a conjugate complex value of the delayed signal by the received signal and a conjugate complex value of the local phase reference symbol; And

And accumulating and adding the results of the multiplying step for a predetermined period of time.

12. The method of claim 11,

Wherein the step of obtaining the complex conjugate value comprises obtaining a conjugate complex value with respect to half of the effective data of the local phase reference symbol.

13. The method of claim 12,

Wherein the adding step cumulatively adds the result of the multiplying step during a half of the valid data of the local phase reference symbol.

14. The method according to any one of claims 11 to 13,

Wherein the multiplying step comprises multiplying a sign value of a product of the conjugate complex value of the delayed signal by the received signal and a sign value of a conjugate complex value of the local phase reference symbol and multiplying them. Way.