KR100891267B1

KR100891267B1 - 무선통신시스템을 위한 훈련 시퀀스

Info

Publication number: KR100891267B1
Application number: KR1020070003158A
Authority: KR
Inventors: 임세빈; 최형진
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2009-03-30
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: US8019025B2; KR20080066122A; US20080170560A1

Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 프레임 동기를 위한 훈련 시퀀스에 관한 것이다. 수신 신호는 송수신기 간의 오실레이터 부정합에 의해 발생되는 주파수 옵셋의 영향을 받게 되며, 이는 프레임 동기 성능을 열화시키는 주된 요인 중 하나이다. 종래의 CAZAC 시퀀스는 주파수 옵셋이 클수록 프레임 동기 성능이 열화되는 단점을 가지고 있다. 본 발명에서 제시하는 훈련 시퀀스는 주파수 옵셋에 둔감한 차동 검출 기반의 프레임 동기를 수행하기 위해 차동 검출 시 종래의 CAZAC 시퀀스 특성이 유지되도록 설계된다. 성능 검증 결과 본 발명의 훈련 시퀀스는 주파수 옵셋에 무관한 프레임 동기 성능을 나타내며 종래의 CAZAC 시퀀스 및 랜덤 시퀀스에 비해 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.

CAZAC sequence(CAZAC 시퀀스), Differential Detection(차동 검출), Frame Synchronization(프레임 동기), Frequency Offset(주파수 옵셋)

Description

무선통신시스템을 위한 훈련 시퀀스{Training Sequence for Wireless Communication Systems}

도 1은 본 발명의 훈련 시퀀스를 포함한 프레임 구조를 나타낸다.

도 2는 일반적인 무선통신시스템의 송수신기 구조를 나타내는 예시도이다.

도 3은 종래의 훈련 시퀀스를 이용한 종래의 송신부 및 수신부 프레임 동기 구조를 나타낸 블록도이다.

도 4는 본 발명의 훈련 시퀀스를 이용한 송신부 및 수신부 프레임 동기 구조를 나타낸 블록도이다.

도 5는 본 발명의 훈련 시퀀스에 대한 상관특성을 비교한 그래프이다.

도 6은 본 발명의 훈련 시퀀스에 대한 검출 오류 확률을 주파수 옵셋에 따라 비교한 그래프이다.

도 7은 본 발명의 훈련 시퀀스에 대한 검출 오류 확률을 시퀀스 길이에 따라 비교한 그래프이다.

도 8은 본 발명의 훈련 시퀀스에 대한 검출 오류 확률을 SNR에 따라 비교한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

300: 본 발명의 훈련 시퀀스 전송부 및 차동 검출 기반의 프레임 동기부

310: 본 발명의 훈련 시퀀스 전송부 320: D/A 변환부

330: 송신단 RF 처리부 340: 수신단 RF 처리부

350: A/D 변환부 360: 지연 및 공액복소단 370: 상관기 380: 최대 상관값 검출부

390: 타이밍 제어부

본 발명은 훈련 시퀀스를 이용하여 프레임 동기 성능을 향상시키기 위한 무선통신시스템에 관한 것으로, 특히 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스의 주파수 옵셋에 대한 성능 열화 특성을 보완하여 실제 수신환경에서 프레임 동기 성능을 향상시키기 위한 무선통신시스템 및 무선통신시스템에서 프레임 동기 성능을 향상시키기 위한 새로운 훈련 시퀀스 형성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템(wireless communication system)은 무선 통신 서비스를 지원하는 시스템으로서, 기지국(BS:Base Station))과 이동국(MS: Mobile Station)으로 구성된다. 그리고 상기 기지국과 상기 이동국은 프레임(frame)을 사용하여 무선 통신 서비스를 지원한다. 따라서 상기 기지국과 상기 이동국은 프레임의 송신 및 수신을 위해 상호 동기를 획득하여야 하며, 상기 동기 획득을 위해서 상기 기지국은 상기 이동국이 상기 기지국에서 전송하는 프레임의 시작을 알 수 있도록 동기 신호를 전송한다. 이와 같이 동기 획득을 위하여 무선 통신 시스템에서는 수신된 신호의 프레임 시작 시점을 정확히 검출하기 위해 프레임의 앞부분에 훈련 시퀀스(training sequence)를 전송한다. 훈련 시퀀스는 송수신기 간에 약속된 신호로서 수신기에서는 수신된 신호와 본래의 신호와의 상관 특성(correlation pattern)을 이용하여 프레임의 시작 시점을 검출하는 프레임 동기를 수행한다. 그러나 무선 통신 환경에서 전송된 신호는 고층 건물에 의한 반사파(reflected wave), 회절파(diffracted wave), 기타 잡음(noise) 및 다중 경로 간섭(multipath interference) 등 전송과정에서 다양한 형태로 왜곡(distortion)될 뿐만 아니라 송수신기 간의 오실레이터 부정합(oscillator mismatch)에 의해 주파수 옵셋이 발생하는 문제가 발생한다. 따라서 이와 같은 문제점들을 극복할 수 있는 적절한 훈련 시퀀스 및 프레임 동기 알고리즘의 설계가 필수적으로 요구된다.

종래의 훈련 시퀀스 중 CAZAC 시퀀스는 피크대 평균전력비(PAPR: Peak-to-Average Power Ratio) 및 자기상관(auto-correlation) 특성이 우수한 특징을 가지고 있다([1] R.L. Frank and S. A. Zadoff, "Phase shift pulse codes with good periodic correlation properties," IRE Trans. on IT, Vol. IT-7, pp 381-382, October 1962. 및 [2] D.C. Chu, "Polyphase codes with good periodic correlation properties," IEEE Trans. on IT, Vol. IT-18, pp 531-532, July 1972. [3] Won-Gi Jeon, Y.-H. You, J.-T. Kim, Dong-Sun Kim, Ki-Won Kwon, Jeong-Wook Seo, Hong, S.-K., "Timing synchronization for IEEE 802.15.3 WPAN applications," IEEE Communications Letters, Vol. 9, pp 255-257, March 2005. 참조). 따라서 CAZAC 시퀀스는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), SC-FDE(Single Carrier-Frequency Domain Equalization), UWB(Ultra Wide Band) 등 다양한 시스템에서 프레임 동기용 훈련 시퀀스로 적용되고 있다([4] 3GPP TR 28.814, "Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio Access(UTRA)"참조).

그러나 이러한 CAZAC 시퀀스의 가장 큰 단점은 신호 자체의 특성상 수신 초기에 발생 가능한 주파수 옵셋에 대하여 안정적인 성능을 발휘하지 못한다는 것이다. 즉, 주파수 옵셋이 증가할수록 성능 열화가 두드러지게 발생하게 되며, 주파수 동기가 수행되지 않을 경우 프레임 시작 시점에 대한 포착 시간이 길어지게 된다. 특히 주파수 옵셋이 크게 발생할 수 있는 환경, 즉 수신단 오실레이터 정확도가 높지 않은 저 복잡도, 저 단가 무선통신시스템에서 안정된 프레임 동기가 수행되지 못한다.

따라서 본 발명은 상기 종래 기술의 훈련시퀀스를 이용하여 프레임 동기를 수행하는 무선통신시스템의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 주파수 옵셋이 존재하는 무선통신시스템의 실제 수신환경에서 프레임 동기 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 주파수 옵셋이 크게 발생할 수 있는 환경, 즉 수신단 오실레이터 정확도가 높지 않은 저 복잡도, 저 단가 무선통신시스템에도 안정되게 프레 임 동기가 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 무선통신시스템에서는 수신기에서 차동 검출(Differential Detection) 기반의 프레임 동기 알고리즘을 적용할 수 있도록 종래의 훈련 시퀀스를 변형한 것이다. 본 발명은 무선통신시스템의 수신단에서 차동 검출 방식을 기반으로 상관을 수행한 상관 특성을 차동 검출 방식이 아닌 단순 상관 방식을 이용하여 수행한 상관 특성과 유사한 결과를 나타내도록 하기 위해 훈련 시퀀스를 설정하는 것이 특징이다.

예를 들어, 본 발명에서는 훈련 시퀀스인 CAZAC 시퀀스의 주파수 옵셋에 대한 성능 열화 특성을 보완하기 위하여 수신기에서 차동 검출(Differential Detection) 기반의 프레임 동기 알고리즘을 적용할 수 있도록 종래의 CAZAC 시퀀스를 변형한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명이 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명의 훈련 시퀀스는 수신기에서 차동 검출을 수행할 때 기본적인 상관 특성이 종래의 CAZAC 시퀀스와 유사하도록 설계된다. 훈련 시퀀스는 프레임의 가장 앞부분에 전송되며 수신기에서는 프레임의 시작 지점을 검출하는 프레임 동기가 수행된다.

도 1을 참조하면, 훈련 시퀀스(Training Sequence :10)는 프레임의 가장 앞부분에 전송되도록 배치하며, 데이터 및 제어 신호(Data & Control Signal :20)는 훈련 시퀀스 뒤에 전송되도록 설정된다.

도 2를 참조하면, 무선통신시스템은 다중화부(Multiplexer :110), 송신부(Transmitter :120), 송신 안테나(Tx Antenna :130), 수신 안테나(Rx Antenna :140), 수신부(Receiver :150), 역다중화부(Demultiplexer :160)를 포함한다.

다중화부(110)는 훈련 시퀀스(10)와 데이터 및 제어 신호(Data & Control Signal :20)를 정해진 순서 및 위치에 배치하여 통합하는 기능을 수행하고, 송신부(120)는 무선 주파수(Radio Frequency)로 주파수를 상향 변환하여 송신 안테나(130)를 통해 신호를 무선 채널 상에 전송한다. 수신 안테나(140)로부터 전송된 신호는 수신부(150)에서 RF(Radio Frequency)를 IF(Intermediate Frequency, 중간대역) 또는 Baseband(기저대역)로 하향 변환되고, 디지털 신호처리를 수행할 수 있도록 A/D 변환(A/D conversion)을 수행한다. 그리고 역다중화부(160)는 전송된 신호의 데이터와 제어 신호를 구분하여 분리하는 기능을 수행한다. 이와 같은 무선통신시스템의 송수신기 구조는 이미 공지된 구조여서 본 명세서에서는 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 종래의 훈련 시퀀스 이용한 송신부 및 수신부의 프레임 동기 구조를 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 종래의 훈련 시퀀스인 CAZAC 시퀀스(CAZAC sequence :210)는 데이터 및 제어 신호(Data & Control Signal :20) 이전에 스위칭 동작에 의해 입력되며, D/A 변환부(D/A converter :220)와 RF 처리부(RF processor :230)를 통해 무선 채널 상에 전송된다. 수신부는 RF 처리부(RF processor :240)와 A/D 변환부(A/D converter :250), 그리고 종래의 단순 상관 기반의 프레임 동기부(Frame Synchronization : 200)로 구성되며, 프레임 동기부(200)는 상관기(Correlator :260)와 최대 상관값 검출부(Maximum Detection :270), 그리고 타이밍 제어부(Timing Controller :280)로 이루어진다.

A/D 변환부(250) 이후 타이밍 옵셋 τ를 고려한 수신신호를 y[n+τ]이라 할 때, 종래의 단순 상관 방식을 이용하여 종래의 CAZAC 시퀀스를 이용한 상관(260) 과정은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 L은 훈련 시퀀스의 길이를 나타내며, c[n]은 일반적인 CAZAC 시퀀스를 나타낸다.

c[n]은 다음의 수학식 2와 같이 구분 인자 k에 따라 다르게 설정된다.

상관 과정 이후 최대 상관 값 검출부(270)의 처리 과정은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있으며, 추정된 타이밍 옵셋 즉 프레임 시작 시점

는 타이밍 제어부(Timing Controller :280)에 전달된다.

이와 같이 통상적인 종래의 CAZAC 시퀀스를 이용하여 상관 과정을 수행하는 무선통신시스템은 CAZAC 시퀀스가 피크대 평균전력비(PAPR: Peak-to-Average Power Ratio) 및 자기상관(auto-correlation) 특성이 우수한 특징을 가지고 있어 대체적으로 통신시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 하지만, 앞서 서술한 바와 같이, 이러한 CAZAC 시퀀스의 가장 큰 단점은 신호 자체의 특성상 수신 초기에 발생 가능한 주파수 옵셋에 대하여 안정적인 성능을 발휘하지 못한다는 것이다. 따라서 주파수 옵셋이 증가할수록 성능 열화가 두드러지게 발생하게 되며, 주파수 동기가 수행되지 않을 경우 프레임 시작 시점에 대한 포착 시간이 길어지게 된다. 특히 주파수 옵셋이 크게 발생할 수 있는 환경, 즉 수신단 오실레이터 정확도가 높지 않은 저 복잡도, 저 단가 무선통신시스템에서 안정된 프레임 동기가 수행되지 못한다.

본 발명의 무선통신시스템에서는 이러한 종래의 CAZAC 시퀀스의 주파수 옵셋에 대한 성능 열화 특성을 보완하기 위하여 수신기에서 차동 검출(Differential Detection) 기반의 프레임 동기 알고리즘을 적용할 수 있도록 종래의 CAZAC 시퀀스를 다음과 같은 방식으로 변형하였다.

도 4는 본 발명의 훈련 시퀀스를 이용한 송신부 및 수신부 프레임 동기 구조를 나타낸 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 훈련 시퀀스(Proposed sequence :310)는 데이터 및 제어 신호(Data & Control Signal :20) 이전에 스위칭 동작에 의해 입력되며, D/A 변환부(D/A converter :320)와 RF 처리부(RF processor :330)를 통해 무선 채널 상에 전송된다. 수신부는 RF 처리부(RF processor :340)와 A/D 변환부(A/D converter :350), 그리고 차동 검출 기반의 프레임 동기부(Differential Detection based Frame Synchronization : 300)로 구성된다. 상기 차동 검출 기반의 프레임 동기부(300)는 지연 및 공액복소단(Delay & Complex Conjugate :360), 상관기(Correlator :370), 최대 상관값 검출부(Maximum Detection :380) 및 타이밍 제어부(Timing Controller :390)로 이루어진다.

A/D 변환부(350) 이후 타이밍 옵셋 τ를 고려한 수신신호를 y[n+τ]이라 할 때, 지연 및 공액복소단(360)을 거친 신호는 y^*[n-1+τ]이 되며, 이후 복소곱을 통해 얻은 차동 신호는 수학식 4와 같이 차동 검출 기반의 상관(370) 과정에 이용된다.

여기서 L은 훈련 시퀀스의 길이를 나타내며, x[n]은 송수신기 간에 약속된 본 발명의 훈련 시퀀스를 나타낸다.

차동 검출 기반의 상관 과정 이후 최대 상관 값 검출부(380)의 처리 과정은 수학식 3과 마찬가지로 수학식 5와 같이 나타낼 수 있으며, 추정된 타이밍 옵셋 즉 프레임 시작 시점

는 타이밍 제어부(Timing Controller :390)에 전달된다.

이와 같이 수신기에서 차동 검출(Differential Detection) 기반의 상관 과정을 수행할 경우 종래의 CAZAC 시퀀스의 주파수 옵셋에 대한 성능 열화 특성을 보완할 수 있다. 하지만, 단순히 종래의 CAZAC 시퀀스를 차동 검출(Differential Detection) 기반의 상관 과정을 수행할 경우 종래 CAZAC 시퀀스가 가지고 있는 우수한 피크대 평균전력비(PAPR: Peak-to-Average Power Ratio) 및 자기상관(auto-correlation) 특성을 이용할 수 없다.

따라서 본 발명의 훈련 시퀀스는 주파수 옵셋이 존재하는 수신환경에서 수학식 4와 같이 수신단에서 차동 검출 방식을 기반으로 상관을 수행할 경우, 수학식 4의 상관 특성과 주파수 옵셋이 존재하지 않는 이상적인 수신환경에 대한 수학식 1의 상관 특성을 비교하여 유사한 결과를 나타내도록 본 발명의 훈련 시퀀스(x[n])를 설정할 수 있다. 즉, 수학식 4 및 수학식 1의 상관 특성 비교를 위해, '수학식 4 = 수학식 1'의 충분조건을 계산하면(계산시 혼동 방지를 위해, 수학식 1의 y는 y₁으로 수학식 4의 y는 y₂로 구별),
『 y₁[n+τ] = y^* ₂[n-1+τ]y₂[n+τ] 』 및 『 c^*[n] = x[n-1]x^*[n] 』의 결과를 도출할 수 있다. 여기서, y₁[n+τ] 및 y₂[n+τ]는 각각 송신신호 c[n] 및 x[n]의 타이밍 옵셋(τ)을 고려한 수신신호를 의미하고, y^* ₂[n-1+τ]는 y₂[n+τ]가 지연 및 공액복소단(360)을 거친 신호를 의미하므로, 다음의 수학식 6에 나타낸 것처럼 본 발명의 훈련 시퀀스(x[n])의 차동 값이 본래의 CAZAC 시퀀스(c[n])가 되도록 x[n]을 설정할 수 있다. 이와 같이 훈련 시퀀스의 차동 값이 CAZAC 시퀀스가 되도록 설정하는 것이 본 발명의 주요 핵심 설계 방법이다.

삭제

수학식 6을 만족하는 본 발명의 훈련 시퀀스는 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 7에서 초기 위상 값 φ는 임의로 설정할 수 있다. 또한 수학식 6을 고려할 때, 수학식 4의 차동 검출 기반의 상관 과정은 최종적으로 다음의 수학식 8과 같으며, 이는 상관을 수행하는 과정에서 기준 신호로써 종래의 CAZAC 시퀀스 특성을 그대로 적용할 수 있음을 의미한다.

본 발명에서 제시하는 훈련 시퀀스의 성능 검증을 위한 모의실험은 랜덤하게 변하는 AWGN(Additive White Gaussian Noise:부가적인 백색 가우시안 잡음) 환경에서 충분히 많은 반복 과정을 거쳐 통계적인 성능 수치를 기록함으로써 수행되었으며, 결과는 도5~도8에 나타내었다. 성능 평가를 위해 비교 대상으로 설정한 시퀀스는 다음과 같다.

① CAZAC sequence(종래의 CAZAC 시퀀스)

② Random sequence(동일 전력의 랜덤한 위상을 가지는 시퀀스)

③ Proposed sequence(본 발명의 훈련 시퀀스)

비교 대상 시퀀스 중 ②번의 Randome sequence는 다음의 수학식 9와 같이 표현되며, 종래의 CAZAC 시퀀스와 구별하기 위해 정해진 위상 값이 아닌 불규칙한 랜덤 형태의 위상 값으로 설정하여 통계적인 성능을 유도하였다. 여기서 θ_i는 i에 대한 랜덤 변수로서 구간 [-0.5, 0.5] 내에서 uniform distribution(균일 분포) 형태를 따른다. 이러한 랜덤 시퀀스는 단순히 본 발명의 훈련 시퀀스 성능과의 비교를 위해 설정된 것으로서 본 발명의 훈련 시퀀스와 마찬가지로 차동 검출 기반의 프레임 동기를 수행하였다.

도 5는 본 발명의 훈련 시퀀스에 대한 Autocorrelation(자기상관) 특성을 비교한 그래프이다.

실선으로 표현된 3개의 그래프는 각각 종래의 단순 상관 방식을 적용한 CAZAC 시퀀스, 차동 검출 기반의 상관 방식을 적용한 랜덤 시퀀스, 그리고 차동 검출 기반의 상관 방식을 적용한 본 발명의 훈련 시퀀스의 자기 상관 특성을 의미하며, 점선으로 표현된 1개의 그래프는 차동 검출 기반의 상관 방식을 적용한 종래의 CAZAC 시퀀스를 의미한다. 제시된 그래프에서 볼 수 있듯이 실선으로 표현된 각 3 개의 시퀀스에 대한 상관 특성은 거의 유사하며, 정확한 시작 시점인 0에서 명확한 검출 특성을 갖는다. 그러나 점선으로 표현된 것과 같이 종래의 CAZAC 시퀀스에 차동 검출 기반의 상관 방식을 적용할 경우 상대적으로 불명확한 검출 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는 프레임 동기 성능 열화를 유발하는 요인이며, 따라서 이후 성능 그래프에 대한 도면에서는 차동 상관 방식을 적용한 CAZAC 시퀀스에 대한 성능을 제시하지 않도록 한다.

도 6은 본 발명의 훈련 시퀀스에 대한 DER(Detection Error Rate: 검출 오류 확률)을 주파수 옵셋에 따라 비교한 그래프이다.

여기서 주파수 옵셋 ε은 다음의 수학식 10과 같이 실제 주파수 옵셋 Δf를 시퀀스 구간 T의 역수로 정규화한 값이다.

제시된 그래프에서 볼 수 있듯이 종래의 CAZAC 시퀀스를 이용한 단순 상관 방식은 정규화 주파수 옵셋이 0.4 이하일 때에는 비교적 낮은 검출 오류 확률을 가지지만, 0.4 이상일 때에는 검출 오류 확률이 증가하여 0.5 이상일 때에는 거의 1에 가까운 값이 되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 주파수 옵셋이 0.5 이상일 때에는 검출이 불가능하다는 것을 의미한다. 반면, 본 발명의 훈련 시퀀스와 랜덤 시퀀스의 검출 오류 확률은 주파수 옵셋 크기에 상관없이 일정한 성능을 나타내며, 시퀀스 길이 64, SNR=0dB를 기준으로 본 발명의 훈련 시퀀스는 약 3×10^-3 정도의 성능 을 가지며, 랜덤 시퀀스는 약 5×10^-3 정도의 성능을 나타낸다. 따라서 본 발명에서 제시하는 훈련 시퀀스의 성능이 가장 우수하다는 것을 확인할 수 있다.

여기서 정규화 주파수 옵셋은 [-0.5, 0.5] 범위 내에서 uniform distribution(균일 분포) 형태로 랜덤하게 설정하였다. 다양한 시퀀스 길이를 바탕으로 성능 평가를 수행한 결과 시퀀스 길이가 증가할수록 전체적인 검출 오류 확률은 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 그러나 결과에서 볼 수 있듯이 종래의 CAZAC 시퀀스는 길이가 일정 값 이상으로 증가함에 따라 감소율이 작아지는 반면 제안된 훈련 시퀀스와 랜덤 시퀀스는 감소율이 급격히 커지는 것을 알 수 있다. 이는 시퀀스의 길이가 길수록 제안된 훈련 시퀀스의 적용이 유리하다는 것을 나타낸다. 따라서 도 7에서 나타낸 결과 또한 본 발명의 훈련 시퀀스가 가장 우수하다는 것을 보여준다.

여기서 정규화 주파수 옵셋은 도 7에서 실시한 것과 같이 [-0.5, 0.5] 범위 내에서 uniform distribution(균일 분포) 형태로 랜덤하게 설정하였다. 제시된 그래프에서 볼 수 있듯이 종래의 CAZAC 시퀀스는 SNR 증가에 따라 약간의 성능 향상은 보이지만 전체적으로 볼 때, 주파수 옵셋이 존재하는 환경에서 제안된 훈련 시 퀀스와 랜덤 시퀀스에 비해 성능이 크게 열화되는 것을 확인할 수 있다. 또한 본 발명의 훈련 시퀀스는 랜덤 시퀀스와 비교할 때 약 0.3dB 정도의 성능 이득이 있음을 확인할 수 있다.

도 5~도 8의 결과를 종합해 볼 때, 본 발명의 훈련 시퀀스는 주파수 옵셋이 존재하는 실제 수신환경에서 종래의 CAZAC 시퀀스보다 우수한 성능을 발휘할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시예를 설명한 것이며, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경실시 가능한 범위까지 본 발명의 범위에 있다고 할 것이다.

상기에서 상술한 바와 같이 본 발명의 훈련 시퀀스는 주파수 옵셋이 존재하는 무선통신시스템의 실제 수신환경에서 프레임 동기 성능을 크게 향상 시킬 수 있으며, 따라서 수신기 오실레이터의 정확도가 높지 않은 단말기에서 크게 유리할 것으로 기대된다.

또한, 본 발명의 훈련 시퀀스 및 차동 검출 기반의 프레임 동기 방식을 적용할 경우 무선통신시스템 운용 과정에서 초기 동기 시간 단축 및 전반적인 수신기 모뎀 성능 개선을 기대할 수 있다.

Claims

무선통신시스템에서 프레임 동기를 수행하기 위한 훈련 시퀀스 설정 방법에 있어서,

소정 훈련 시퀀스(x[n])를 이용하는 차동 검출 방식에 기반한 상관 과정 및 CAZAC 시퀀스(c[n])를 이용하는 단순 상관 방식에 기반한 상관 과정을 비교하여 상기 상관 과정들이 유사한 결과를 나타내도록 상기 훈련 시퀀스(x[n])를 설정하고,

상기 단순 상관 방식에 기반한 상관 과정에 이용되는 상관 특성은 다음의 수학식 1과 같으며,

------------- 식(1)

여기서 y[n]은 수신단의 수신 신호이고, L은 훈련 시퀀스의 길이를 나타내고,

상기 CAZAC 시퀀스(c[n])는 다음의 수학식 2와 같이 구분 인자 k에 따라 다르게 설정되며,

------------- 식(2)

상기 훈련 시퀀스(x[n])는 송수신기 간에 약속된 훈련 시퀀스로, 상기 x[n]을 이용하는 상기 차동 검출 방식에 기반한 상관 과정에 이용되는 상관 특성은 다음의 수학식 4와 같고,

------------- 식(4)

상기 차동 검출 방식에 기반한 상관 과정에 이용되는 상기 수학식 4의 상관 특성과 상기 단순 상관 방식에 기반한 상관 과정에 이용되는 상기 수학식 1의 상관 특성을 비교하여 다음의 수학식 6과 같이,

------------- 식(6)

상기 훈련 시퀀스(x[n])의 차동값(x^*[n-1]x[n])이 상기 CAZAC 시퀀스(c[n])가 되도록 상기 훈련 시퀀스(x[n])를 설정하는 것을 특징으로 하는 훈련 시퀀스 설정 방법.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,

상기 수학식 6을 만족하는 본 발명의 훈련 시퀀스는 다음 수학식 7과 같으며,

------------- 식(7)

여기서 초기 위상 값 φ는 임의로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 훈련 시퀀스 설정 방법.
제 4항에 있어서,

상기 수학식 6을 적용할 경우, 수학식 4의 차동 검출 기반의 상관 과정은 최종적으로 다음의 수학식 8:

------------- 식(8)

과 같은 것을 특징으로 하는 훈련 시퀀스 설정 방법.
제1항에 있어서,

상기 훈련 시퀀스 설정 방법은,

훈련 시퀀스와 데이터 및 제어 신호가 입력되는 D/A 변환부 및 송신단 RF 처리부를 포함하는 송신부와, 수신단 RF 처리부, A/D 변환부, 및 차동 검출 기반의 프레임 동기부를 포함하는 수신부를 포함하는 무선통신시스템을 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 훈련 시퀀스 설정 방법.
제 6항에 있어서,

상기 차동 검출 기반의 프레임 동기부는,

지연 및 공액복소단, 상관기, 최대 상관값 검출기, 및 타이밍 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 훈련 시퀀스 설정 방법.
제 7항에 있어서, 상기 훈련 시퀀스는 CAZAC 시퀀스인 것을 특징으로 하는 훈련 시퀀스 설정 방법.
훈련 시퀀스를 이용하여 프레임 동기를 수행하는 무선통신시스템에 있어서,

훈련 시퀀스와 데이터 및 제어 신호가 입력되는 D/A 변환부 및 RF 처리부를 포함하는 송신부;와

RF 처리부, A/D 변환부, 및 차동 검출 기반의 프레임 동기부를 포함하는 수신부를 포함하고,

상기 차동 검출 기반의 프레임 동기부는, 지연 및 공액복소단, 상관기, 최대 상관값 검출기, 및 타이밍 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 훈련 시퀀스를 이용하여 프레임 동기를 수행하는 무선통신시스템.
제 9항에 있어서, 상기 훈련 시퀀스는 CAZAC 시퀀스인 것을 특징으로 하는 프레임 동기를 수행하는 무선통신시스템.