KR100992477B1

KR100992477B1 - 다수의 부 반송파를 사용하는 시스템의 주파수 옵셋 추정기법

Info

Publication number: KR100992477B1
Application number: KR1020080061698A
Authority: KR
Inventors: 이영윤; 윤석호; 윤태웅; 정다해
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2010-11-08
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: US8325831B2; KR20100001687A; US20090323837A1

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 기법에 기반하는 수신 기법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 기반의 시스템에서 정수 주파수 옵셋을 추정하는 기법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수신 장치는 연속하는 적어도 2 개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼을 획득하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼 획득 모듈; 상기 획득한 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼에 포함되는 다수의 파일럿 심볼 및 다수의 데이터 심볼 중 복수의 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 수행하는 심볼 연산 모듈; 및 상기 심볼 연산 모듈에 의한 연산 값의 크기에 따라 상기 복수의 후보 정수 주파수 옵셋 중에서 최종 정수 주파수 옵셋을 선택하는 정수 주파수 옵셋 결정 모듈을 포함하되, 상기 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 결정되는 주파수 대역은, 파일럿 심볼들 전부가 송신되는 기 설정된 주파수 대역을 상기 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 주파수 천이 시킨 대역인 것을 특징으로 한다.

OFDM, 주파수 옵셋, 추정, 디지털 비디오 방송

Description

다수의 부 반송파를 사용하는 시스템의 주파수 옵셋 추정 기법{Frequency offset estimation scheme for system having a plurality of sub-carriers}

직교 주파수 분할 다중(이하, 'OFDM'이라 칭함) 기법은 이동 통신, 디지털 방송 등의 다양한 시스템에 적용 가능하다. 이하, 이러한 다양한 시스템의 일례로서 디지털 비디오 방송 시스템을 설명한다.

디지털 비디오 방송이란 유럽 각국이 공동으로 개발하고 있는 디지털 방송 규격으로, 신호의 부호화 및 압축은 동화상 전문가 그룹-2(moving picture experts group: MPEG-2)를 표준 규격으로 사용한다. 한편, 위성 디지털 TV 방송인 DVB-S, 디지털 케이블 TV 방송인 DVB-C, 지상파 디지털 TV방송인 DVB-T로 나눌 수 있으며, 한국에서는 위성방송사업자인 Sky Life TV가 DVB-S 표준을 이용하여 방송을 하고 있다.

수신기에서 전송 데이터를 복조하기 위해서는 정확한 주파수 옵셋(offset) 정보를 알아야 한다. 이와 관련된 종래기술로는 연속 파일럿 심볼 상관기반의 방식, 연속/분산 파일럿 심볼 상관기반의 방식 등이 있다.

먼저 연속 파일럿 심볼 상관기반의 방식은 연속하는 두 개의 OFDM 심볼을 수신한 후, 두 심볼의 동일한 색인에 삽입되는 연속 파일럿의 상관관계를 이용하여 정수 주파수 옵셋을 추정하는 기법이다. 이는 동일한 색인에 위치한 연속 파일럿 심볼이 제공하는 상관관계만을 이용할 뿐, 파일럿 심볼이 제공하는 모든 상관관계를 이용하지 않는다.

다음으로 연속/분산 파일럿 심볼 상관기반의 방식은 수신한 두 개의 OFDM 심볼에서 파일럿 심볼 사이 두 가지의 상관관계를 이용한다. 연속 파일럿과 그 연속 파일럿과 가장 가까이에 위치한 분산 파일럿의 상관관계를 이용하는 동시에, 두 개의 연속하는 심볼 내에 위치한 동일 색인을 지닌 연속 파일럿의 상관관계를 이용하여 정수 주파수 옵셋을 추정한다. 이는 파일럿 심볼이 제공하는 전체의 상관관계 중 일부분만 이용한다.

본 발명은 종래 기술의 성능을 더욱 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 개선된 성능의 주파수 옵셋 추정 기법을 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 일 양상에 따른 수신 장치는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 기법에 따라 신호를 수신하는 수신 장치에 있어서, 서로 인접하는 적어도 2 개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼을 획득하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼 획득 모듈; 상기 획득한 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼에 포함되는 다수의 파일럿 심볼 및 다수의 데이터 심볼 중 복수의 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따 라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 수행하는 심볼 연산 모듈; 및 상기 심볼 연산 모듈에 의한 연산 값의 크기에 따라 상기 복수의 후보 정수 주파수 옵셋 중에서 최종 정수 주파수 옵셋을 결정하는 정수 주파수 옵셋 결정 모듈을 포함하되, 상기 심볼 연산 모듈은 상기 주파수 대역을 복수 개의 주파수 대역 그룹으로 그룹화하고, 각 주파수 대역 그룹에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 개별적으로 수행하고, 각 주파수 대역 그룹에서 개별적으로 산출된 중간 결과들을 합산하여 연산 값을 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 양상에 따른 수신 방법은 서로 인접하는 적어도 2 개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼을 획득하는 단계; 상기 획득한 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼에 포함되는 다수의 파일럿 심볼 및 다수의 데이터 심볼 중 복수의 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 수행하는 단계; 및 상기 연산을 수행하는 단계에 의한 연산 값의 크기에 따라 상기 복수의 후보 정수 주파수 옵셋 중에서 최종 정수 주파수 옵셋을 결정하는 단계를 포함하되, 상기 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 결정되는 주파수 대역은, 파일럿 심볼들 전부가 전송되는 기 설정된 주파수 대역을 상기 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 주파수 천이 시킨 대역인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 양상에 따른 수신 방법은 서로 인접하는 적어도 2 개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼을 획득하는 단계; 상기 획득한 직교 주파수 분 할 다중(OFDM) 심볼에 포함되는 다수의 파일럿 심볼 및 다수의 데이터 심볼 중 복수의 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 수행하는 단계; 및 상기 연산을 수행하는 단계에 의한 연산 값의 크기에 따라 상기 복수의 후보 정수 주파수 옵셋 중에서 최종 정수 주파수 옵셋을 결정하는 단계를 포함하되, 상기 연산을 수행하는 단계는 상기 주파수 대역을 복수 개의 주파수 대역 그룹으로 그룹화하고, 각 주파수 대역 그룹에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 개별적으로 수행하고, 각 주파수 대역 그룹에서 개별적으로 산출된 중간 결과들을 합산하여 연산 값을 출력하는 단계인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 주파수 옵셋 추정 기법을 사용하는 경우, OFDM 기반의 디지털 방송 시스템에서 기존의 방법에 비해 더 우수한 성능으로 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.

본 발명의 구체적인 특징, 동작 및 효과는 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 실시예는 주파수 옵셋 추정 기법에 관한 것으로, 본 실시예는 다양한 통신/방송 시스템에 적용 가능하다. 이하 이러한 다양한 통신/방송 시스템 중 디지털 비디오 방송 시스템을 기준으로 본 실시예를 설명한다.

종래의 DVB(Digital video broadcasting) 규격에 따른 디지털 비디오 방송 시스템은 부 반송파의 개수에 의해 2K 모드와 8K 모드로 나눌 수 있다.

도 1은 총 2048개의 부 반송파가 사용되는 2K 모드에서의 OFDM 심볼을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 총 2048개의 부 반송파 중 1705개의 부 반송파를 파일럿 심볼 및 데이터 심볼을 송신하는데 사용된다.

2K 모드 디지털 비디오 방송 시스템은 데이터 심볼, 45개의 연속 파일럿(continual pilot, 이하 'CP'라 칭함) 심볼, 142개 또는 143개의 분산 파일럿(scattered pilot, 이하 'SP'라 칭함) 심볼을 전송한다. 예를 들어, 상기 파일럿 심볼의 값은 +4/3 또는 -4/3일 수 있고, 이는 의사 랜덤 이진 수열(pseudo random binary sequence: PRBS)에 의해 결정될 수 있다.

도 1에서 가로축은 각각의 부 반송파를 구분하기 위한 부 반송파 색인(index)에 대응되고, 세로축은 각 OFDM 심볼을 구분하기 위한 심볼 색인(index)에 대응된다. 즉, 상기 가로축은 주파수 영역에 대응되고, 상기 세로축은 시간 영역에 대응된다.

도시된 바와 같이 2K 모드의 경우, SP 심볼은 하나의 OFDM 심볼 상에서 매 12개 부 반송파마다 삽입되며, OFDM 심볼 내에서의 위치는 4개의 OFDM 심볼을 주기로 반복된다.

도 2는 본 발명에 의해 추정되는 정수 주파수 옵셋을 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a)는 기 설정된 규격에 따른 SP와 CP 심볼이 전송되는 주파수 대역을 나타내는 도면이다. 상술한 바와 같이, SP 심볼과 CP 심볼이 전송되는 주파수 대 역(즉 가로축 상에서의 위치)과 해당 파일럿의 값(복소 값)은 기 설정된 규격에 따르므로, 수신 단에서는 해당 주파수 대역을 관찰하여 CP 및 SP 심볼을 정상 수신할 수 있다. 그러나 무선 채널에서의 왜곡과 같은 다양한 요인에 의해 정수 주파수 옵셋이 발생할 수 있다.

도 2의 (b)는 '+1' 만큼의 정수 주파수 옵셋이 발생한 경우를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 도 2의 (a)와 같이 송신된 2개의 OFDM 심볼은 수신 단에서 도 2의 (b)와 같이 수신될 수 있다. 이 경우, '+1' 만큼의 정수 주파수 옵셋이 발생하였다고 칭할 수 있다.

도 2의 (c)는 '-1' 만큼의 정수 주파수 옵셋이 발생한 경우를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 도 2의 (a)와 같이 송신된 2개의 OFDM 심볼은 수신 단에서 도 2의 (c)와 같이 수신될 수 있다. 이 경우, '-1' 만큼의 정수 주파수 옵셋이 발생하였다고 칭할 수 있다.

도 2의 (b) 또는 (c)와 같이 정수 주파수 옵셋이 발생하는 경우, 주파수 옵셋 값을 정확하게 추정하여야 정상적인 데이터 복원이 가능하다. 이하에서는 본 실시예에서 제안하는 정수 주파수 옵셋 추정 시스템 및 방법에 대하여 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 정수 주파수 옵셋 추정 시스템의 블록도이다. 도 3의 시스템은, 연속하는 적어도 2 개의 OFDM 심볼을 획득하는 OFDM 심볼 획득 모듈(310), OFDM 심볼에 포함되는 다수의 파일럿 심볼 및 다수의 데이터 심볼 중에서 복수의 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 수행하는 심볼 연산 모듈(320), 상기 심볼 연산 모듈(320)에 의한 연산 값의 크기에 따라 상기 복수의 후보 정수 주파수 옵셋 중에서 최종 정수 주파수 옵셋을 선택하는 정수 주파수 옵셋 결정 모듈(330)을 포함한다.

도 4는 도 3의 블록도를 구체적으로 구현한 일례를 나타내는 블록도이다. 도 3의 블록은 다양한 방법으로 구현될 수 있는바, 도 4는 이러한 다양한 방법의 하나이다. 도 4의 시스템은 푸리에 변환 모듈(410), 시간 지연 모듈(420), 복사 모듈(430), 템플릿 모듈(440), 상관 모듈(450), 정수 주파수 옵셋 결정 모듈(460)을 포함한다.

도 3과 같이, 연속하는 적어도 2 개의 OFDM 심볼을 획득하는 OFDM 심볼 획득 모듈(310)은, 도 4의 푸리에 변환 모듈(410)과 시간 지연 모듈(420)로 구현될 수 있다. 푸리에 변환 모듈(410)은, 다양한 종래의 수단(예를 들어, 하나 이상의 안테나)을 통해 수신된 신호에 대한 푸리에 변환을 수행한다. 상기 푸리에 변환 모듈(410)에 의해 주파수 영역의 신호로 변환된 신호는, 시간 지연 모듈(420)에 입력된다.

상기 시간 지연 모듈(420)은 먼저 수신된 OFDM 심볼에 대한 시간 지연을 수행하여, 서로 연속하는 2개의 OFDM 심볼이 복사 모듈(430)에 입력되도록 한다.

도 3의 심볼 연산 모듈(320)은 도 4의 복사 모듈(430), 템플릿 모듈(440), 상관 모듈(450)로 구현될 수 있다. 상기 복사 모듈(430)은 후보 정수 주파수 옵셋의 개수만큼 시간 지연 모듈(420)의 출력을 복사한다. 복사된 신호들은 후보 정수 주파수 옵셋의 개수만큼 구비된 상관 모듈(450)에 각각 입력된다.

본 실시예는 후보 정수 주파수 옵셋을 이용하여 정수 주파수 옵셋을 추정할 것을 제안한다. 예를 들어, {-a, -a+1, -a+2,... , 0, 1, 2, ..., a-1, a}과 같이 2a+1개의 후보 값이 있는 경우, 각각의 후보 값에 대하여 연산을 수행하고, 각 후보 값에 대한 연산 결과를 비교하여, 어느 하나의 후보 값을 최종적인 주파수 옵셋으로 추정한다.

도 4의 상관 모듈(450)은 후보 정수 주파수 옵셋의 개수만큼 구비되므로, 하나의 상관 모듈은 어느 하나의 후보 정수 주파수 옵셋에 대응된다. 즉 각각의 상관 모듈은 후보 정수 주파수 옵셋 중 어느 하나에 일대일 대응된다.

상관 모듈(450)은 하나의 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 수행한다. 또한, 상기 상관 모듈(450)은 템플릿 모듈(440)로부터 제공되는 템플릿 정보를 이용하여 연산을 수행한다. 이하, 상관 모듈(450)에서의 연산 동작에 관하여 설명한다.

예를 들어, {-1, 0, +1}과 같은 3개의 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 옵셋을 추정하는 경우, 상기 상관 모듈은 '+1'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450a), '0'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450b), '-1'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450c)로 구분될 수 있다.

도 5는 각 상관 모듈에서의 연산의 대상이 되는 파일럿 및/또는 데이터 심볼을 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)는 기 설정된 규격에 따라 CP 심볼과 SP 심볼이 배치되는 주파수 대역을 나타낸다. 도 5의 (a)는 본 실시예를 설명하기 위한 일례에 불과하므로, 본 발명이 도 5의 (a)와 같은 구체적인 배치에 제한되지 않음은 자 명하다 할 것이다.

도 5의 (b)는 상기 푸리에 변환 모듈(410)에 변환된 OFDM 심볼을 나타낸다. 도시된 바와 같이, '-1'의 정수 주파수 옵셋이 발생하였으므로, 본 실시예에 따라 '-1'의 정수 주파수 옵셋이 추정되어야 한다.

도 5의 (c)는 '+1'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450a)에서 연산이 되는 심볼(파일럿 및/또는 데이터)을 나타낸다. 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 상관모듈(450a)에 입력되는 신호는 실제로는 '-1'의 정수 주파수 옵셋을 갖는 2개의 OFDM 심볼이다. 그러나 상기 상관모듈(450a)은, '+1'의 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 결정되는 주파수 대역(510)에 속하는 심볼(즉, 파일럿이 아닌 데이터 심볼)에 대한 연산을 수행한다.

도 5의 (d)는 '0'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450b)에서 연산이 되는 심볼(파일럿 및/또는 데이터)을 나타낸다. 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 상관모듈(450b)에 입력되는 신호는 실제로는 '-1'의 정수 주파수 옵셋을 갖는 2개의 OFDM 심볼이다. 그러나 상기 상관모듈(450b)은, '0'의 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 결정되는 주파수 대역(520)에 속하는 심볼(즉, 파일럿이 아닌 데이터 심볼)에 대한 연산을 수행한다.

도 5의 (e)는 '-1'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450c)에서 연산이 되는 심볼(파일럿 및/또는 데이터)을 나타낸다. 도시된 바와 같이 상기 상관모듈(450c)은, '-1'의 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 결정되는 주파수 대역(530)에 속하는 심볼(CP 또는 SP 심볼)에 대한 연산을 수행한다.

도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, '+1'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450a)은, 510번 주파수 대역에 속하는 심볼들에 대해 연산을 수행하므로, 파일럿 심볼이 아닌 데이터 심볼에 대한 연산을 수행한다. 또한, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, '0'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450b)은, 520번 주파수 대역에 속하는 심볼들에 대해 연산을 수행하므로, 파일럿 심볼이 아닌 데이터 심볼에 대한 연산을 수행한다. 그러나 '-1'의 후보 정수 주파수 옵셋에 상응하는 상관모듈(450c)은 오로지 파일럿 심볼(SP 심볼과 CP 심볼)에 대해서만 연산을 수행한다.

도 6은 본 실시예에 따른 상관 모듈에서 수행되는 연산 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)는 기 설정된 규격에 따라 배치된 CP 심볼과 SP 심볼의 일례이다. 이하에서는 임의의 상관 모듈에서 특정한 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 결정된 주파수 대역(600)에 대해 연산을 수행하는 일례를 설명한다.

도 6의 (b) 내지 도 6의 (c)는 상기 주파수 대역(600) 내에서의 10개의 심볼(601 내지 610)에 대한 연산 방법을 설명하기 위한 일례이다. 바람직하게, 도 4의 시스템에 따른 상관 모듈은 하나의 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 심볼의 모든 조합에 대한 곱을 산출하고, 그 곱한 값을 산출한다. 도 6의 (b) 내지 도 6의 (c)의 일례에서, 하나의 후보 정수 주파수 옵셋에 따라 결정되는 주파수 대역은 상기 주파수 대역(600)이며, 상기 주파수 대역(600)에 포함되는 10개의 심볼(601 내지 610)의 모든 조합에 대한 곱이 산출된다. 즉, 도 6의 (b)와 같이, 601번 심볼과 602번 심볼의 곱, 601번 심볼과 603번 심볼의 곱, 601번 심볼과 604번 심볼의 곱, (중략), 601번 심볼과 609번 심볼의 곱, 601번 심볼과 610번 심볼의 곱이 산출되고, 도 6의 (c)와 같이, 602번 심볼과 601번 심볼의 곱, 602번 심볼과 603번 심볼의 곱, 602번 심볼과 604번 심볼의 곱, (중략), 602번 심볼과 609번 심볼의 곱, 602번 심볼과 610번 심볼의 곱이 산출된다. 이러한 곱은 ₁₀P₂ 번(10개의 심볼에 대한 모든 순열의 개수)만큼 반복된다. 이렇게 곱해진 값들은 모두 합산되어 하나의 연산 값으로 산출된다.

바람직하게, 도 4의 시스템에 따른 상관 모듈은 상기 템플릿 모듈(440)에서 제공되는 템플릿 정보를 추가로 이용하여 연산을 수행한다. 이하 템플릿 정보에 대하여 설명한다.

템플릿 정보는 각각의 파일럿 심볼들의 값의 비율을 나타낸 것이다. 즉, 도 6의 (b)의 일례에서, 601번 심볼과 602번 심볼에 대응되는 템플릿 정보는 601번 심볼 값과 602번 심볼 값의 비율을 나타낸다. 예를 들어, 601번 심볼이 '4/3'이고, 602번 심볼이 '-4/3'인 경우, 601번 심볼과 602번 심볼에 대응되는 템플릿 정보는 '-1'이 된다.

도 4의 시스템에 따른 상관 모듈은 601번 심볼과 602번 심볼을 곱한 이후(구체적으로 켤레 복소수를 곱한 이후), 601번 심볼과 602번 심볼에 대응되는 템플릿 정보를 더 곱하게 된다. 따라서, 도 4의 시스템에 따른 상관 모듈에 의해 CP 심볼 및/또는 SP 심볼이 연산되는 경우, 곱해지는 심볼들이 모두 양의 값을 갖게 되어 최종적인 연산 값이 매우 큰 양수 값이 된다. 그러나, 도 4의 시스템에 따른 상관 모듈에 의해 데이터 심볼들이 연산되는 경우에는, 곱해지는 심볼들이 양의 값 또는 음의 값을 갖게 되어 최종적인 연산 값은 상대적으로 작은 값이 된다.

즉, 상관 모듈이 도 6의 기법에 따라 연산을 수행하는 경우, 그 연산의 대상이 된 심볼들이 CP 심볼 및/또는 SP 심볼인 경우에는 매우 큰 연산 값이 산출되지만, 그 연산의 대상이 된 심볼들이 CP 심볼 및/또는 SP 심볼이 아닌 경우에는 작은 연산 값이 산출된다. 즉, 도 5의 (c) 또는 도 5의 (d)와 같은 경우에는 상관 모듈에 의해 산출되는 연산 값이 상대적으로 작게 되는 반면, 도 5의 (e)와 같이 파일럿 심볼에 대해 연산을 수행한 경우에는 상관 모듈에 의해 산출되는 연산 값이 상대적으로 크게 된다.

상술한 바와 같이 상관 모듈들은 다수의 연산 값을 산출하는바, 이러한 연산 값이 최대인 상관 모듈을 선택하면, 최종적으로 추정된 정수 주파수 옵셋을 결정할 수 있다. 도 4에 따른 정수 주파수 옵셋 결정 모듈(460)은 상기 상관모듈들로부터 산출되는 연산 값들을 비교하여 최종적으로 정수 주파수 옵셋을 결정한다.

도 6을 통해 설명한 연산 방법을 수식으로 설명하면 다음과 같다. 연속하는 두 개의 OFDM 심볼 내에 있는 파일럿(CP 및/또는 SP) 심볼 간 모든 조합 관계를 나타내는 템플릿은 하기 수학식 1과 같다.

상기 수학식 1은 도 4의 템플릿 모듈에서 제공되는 템플릿 정보를 나타낸다. 상기 수식에서 연속하는 두 OFDM 심볼 내에 위치하는 파일럿 심볼의 색인인 n, i는 n∈p_l, i∈p_m이며,

이다. 그리고 p_l과 p_m은 각각 l번째와 m번째 OFDM 심볼에 있는 파일럿 심볼의 부 반송파 색인(index)들의 집합을 의미한다. P_l(k)는 l번째 OFDM 심볼의 k번째 부 반송파에 의해 전송되는 파일럿 심볼 또는 데이터를 의미하며, 위상 편이 방식(phase shift keying: PSK) 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation: QAM) 방식으로 생성된다. 연속하는 OFDM 심볼 내에 있는 모든 파일럿 심볼의 상관관계를 이용하면, 하기 수학식 2와 같은 식을 얻을 수 있다.

여기서, D는 주파수 옵셋 추정을 위해 사용되는 OFDM 심볼의 수를,

는 고속 푸리에 변환을 통과한 후의 l번째 OFDM 심볼의 k번째 샘플을, N은 고속 푸리에 변환의 크기를, N_T는 보호구간을 포함하는 OFDM 심볼의 길이를, f는 정수 주파수 옵셋의 후보 값을 각각 의미한다. 수학식 2의 결과는 도 4의 상관 모듈(450)에서 산출되는 연산 값이다.

상기 수학식 3은 도 4의 정수 주파수 옵셋 결정 모듈(460)에서 수행되는 수식으로, 수학식 2의 최대 값을 찾는 수식이다. 상기 수식에서 M과

는 각각 정수 주파수 옵셋 후보 값의 최대 허용 값과 추정된 정수 주파수 옵셋 값을 의미한다.

상술한 바와 같이 본 실시예는, 종래 기술과 다르게, 적어도 2개의 OFDM 심볼에 포함되는 모든 파일럿 심볼(CP 및 SP 심볼) 들에 대하여 연산을 수행한다. 이 경우 파일럿 심볼의 개수가 많아져서, 도 6과 같이 모든 심볼들의 조합에 대해 곱과 합을 구하는데 많은 시간이 소요될 수 있다. 따라서 이하에서 설명되는 또 다른 실시예는 전체 주파수 대역을 복수 개의 주파수 대역 그룹으로 그룹화(grouping)하여, 각각의 주파수 대역 그룹에 대하여 분리된 연산을 처리한다.

도 7은 또 다른 실시예에 따른 수신 장치의 일례이다. 도 7의 장치는 푸리에 변환 모듈(710), 시간 지연 모듈(720), 복사 모듈(730), 템플릿 모듈(740), 상관 모듈(750), 정수 주파수 옵셋 결정 모듈(760)을 포함한다. 또한, 상관 모듈(750)에서의 연산 동작을 제어하는 그룹화 제어부(770)를 추가로 포함한다.

도 7의 각 모듈은 도 4의 각 모듈에 대응되므로, 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 이하에서는, 그룹화 제어부(770)의 제어에 따라 상관 모듈(750)에서 수행되는 연산 방법을 설명한다.

도 8은 그룹화 제어부의 제어(770)에 따라 다수 개의 주파수 대역 그룹으로 그룹화하는 일례를 설명한다. 도 8의 (a)는 첫 번째 OFDM 심볼에서의 파일럿 심볼 을 중심으로 그룹화된 그룹을 나타내고, 도 8의 (b)는 두 번째 OFDM 심볼에서의 파일럿 심볼을 중심으로 그룹화된 그룹을 나타낸다. 도시된 바와 같이, CP 심볼과 SP 심볼을 포함하는 전체 주파수 대역을 10 개의 주파수 대역 그룹(801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 808, 809, 810)으로 구분할 수 있다.

도 8의 (c)는 각 주파수 대역 그룹 내에서 연산에 참여하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼을 설명하는 도면이다. 도 7의 연산 모듈은 제1 주파수 대역 그룹(801)에 대한 연산을 마치고 제1 중간 결과를 산출하며, 제2 주파수 대역 그룹(802)에 대한 연산을 마치고 제2 중간 결과를 산출하며, 제3 주파수 대역 그룹(803)에 대한 연산을 마치고 제3 중간 결과를 산출하며, 제4 주파수 대역 그룹(804)에 대한 연산을 마치고 제4 중간 결과를 산출하며, 제5 주파수 대역 그룹(805)에 대한 연산을 마치고 제5 중간 결과를 산출하며, 제6 주파수 대역 그룹(806)에 대한 연산을 마치고 제6 중간 결과를 산출하며, 제7 주파수 대역 그룹(807)에 대한 연산을 마치고 제7 중간 결과를 산출하며, 제8 주파수 대역 그룹(808)에 대한 연산을 마치고 제8 중간 결과를 산출하며, 제9 주파수 대역 그룹(809)에 대한 연산을 마치고 제9 중간 결과를 산출하며, 제10 주파수 대역 그룹(810)에 대한 연산을 마치고 제10 중간 결과를 산출하며, 상기 제1 내지 제10 중간 결과를 합산하여 연산 모듈의 연산 값을 산출한다. 제1 중간 결과를 산출하기 위해 제1 주파수 대역 그룹(801)에 대한 연산을 수행하는 경우, 도 8의 (c)와 같이 해당 그룹(801) 내에 위치한 파일럿 및/또는 데이터 심볼 만을 사용한다. 따라서, 도 7의 연산 모듈은 도 4의 연산 모듈에 비해 연산 값을 빠르게 산출할 수 있다.

도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 각각의 그룹(801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 808, 809, 810)의 영역 일부는 서로 중첩(overlap)될 수 있다. 또한, 각각의 그룹의 크기는 서로 동일하거나 서로 상이하게 설정될 수 있다. 이하, 2K 모드에서 주파수 대역 그룹을 그룹화한 일례를 설명한다.

도 9는 2K 모드에서의 주파수 대역 그룹을 그룹화한 일례를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 PBRS에 의한 연속파일럿이 배치되며, 12개 간격으로 분산 파일럿들이 배치된다. 각각의 중심 파일럿 심볼을 중심으로 좌우로 12개씩의 부 반송파를 포함하는 그룹(총 25개의 부 반송파에 해당하는 너비(width)를 가짐)을 하나의 주파수 대역 그룹으로 결정할 수 있다.

이하 상술한 2 가지 일례에 따른 성능을 설명한다. 모의실험을 통해 제안한 기법들의 성능을 평가하였는바, 구체적으로 2K 모드 디지털 비디오 방송 시스템을 고려하였으며, 직교 위상 편이 변조 방식을 통해 데이터 심볼을 생성하였다. 5개의 후보 주파수 옵셋을 이용한 모의 실험이며, 보호 구간의 길이는 OFDM 심볼 길이의 1/8인 256 샘플로 설정하였다. 다중 경로 채널은 9개의 경로를 지니며 각각 경로의 전력은 지수적으로 감소하는 특성을 지닌다. 한편 8.75 ㎲의 다중 경로 최대 지연을 가지고 있으며, 최대 도플러 주파수는 100 ㎐로 하였다.

도 10 및 도 11은 덧셈꼴 백색 정규 잡음 환경과 다중 경로 환경에서 두 개의 기존 기법과 두 개의 제안한 기법의 정수 주파수 옵셋 추정 실패 확률을 각각 나타내며, 각 점은 1,000번 반복 모의실험 후 얻은 결과이다.

도 10 및 도 11에서 기법 1 및 기법 2는 상술한 종래 기술에 따른 기법이다. 구체적으로 기법 1은 종래의 연속 파일럿 심볼 상관기반의 기법이고, 기법 2는 종래의 연속/분산 파일럿 심볼 상관기반의 기법이다. 도시된 기법 3은 도 4의 일례에 따른 기법이고, 기법 4는 도 7의 일례에 따른 기법이다.

도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 기법은 기존 기법에 비해 파일럿 심볼이 주는 더 많은 조합 관계 정보를 사용함으로써 보다 더 우수한 정수 주파수 옵셋 추정 성능을 지님을 알 수 있다. 두 개의 채널에서 제안한 기법은 기존 기법에 비해 최소 3 dB의 성능 차이를 보인다. 특히, 다중 경로 환경에서 신호대잡음비가 -11 dB 이상인 경우, 제안한 기법 3과 기법 4의 성능이 역전됨을 알 수 있다. 이는 성능평가에 사용된 신호대잡음비가 -11 dB 이상인 다중 경로 환경에서, 기법 3에 비해 덜 복잡하며 정수 주파수 옵셋 추정 성능은 더 뛰어난 기법 4가 사용될 수 있음을 의미한다.

상술한 실시예는 본 발명의 설명의 편의를 위한 것으로, 상술한 실시예에서 사용된 구체적인 수치, 심볼의 구성 등에 본 발명이 제한되지 아니한다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것이다.

본 발명은 OFDM 기반의 다양한 시스템에 적용되므로 산업상 이용가능성이 인정됨이 타당할 것이다.

도 1은 총 2048개의 부 반송파가 사용되는 2K 모드에서의 OFDM 심볼을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 의해 추정되는 정수 주파수 옵셋을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 실시예에 따른 정수 주파수 옵셋 추정 시스템의 블록도이다.

도 4는 도 3의 블록도를 구체적으로 구현한 일례를 나타내는 블록도이다.

도 5는 각 상관 모듈에서의 연산의 대상이 되는 파일럿 및/또는 데이터 심볼을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 실시예에 따른 상관 모듈에서 수행되는 연산 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 또 다른 실시예에 따른 수신 장치의 일례이다.

도 8은 그룹화 제어부의 제어에 따라 다수 개의 주파수 대역 그룹으로 그룹화하는 일례를 설명한다.

도 9는 2K 모드에서의 주파수 대역 그룹을 그룹화한 일례를 나타내는 도면이다.

도 10 및 도 11은 종래 기술과 본 실시예의 성능을 비교하는 도면이다.

Claims

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직교 주파수 분할 다중(OFDM) 기법에 따라 신호를 수신하는 수신 장치에 있어서,

서로 인접하는 적어도 2 개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼을 획득하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼 획득 모듈;

상기 획득한 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼에 포함되는 다수의 파일럿 심볼 및 다수의 데이터 심볼 중 복수의 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 결 정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 수행하는 심볼 연산 모듈; 및

상기 심볼 연산 모듈에 의한 연산 값의 크기에 따라 상기 복수의 후보 정수 주파수 옵셋 중에서 최종 정수 주파수 옵셋을 결정하는 정수 주파수 옵셋 결정 모듈을 포함하되,

상기 심볼 연산 모듈은 상기 주파수 대역을 복수 개의 주파수 대역 그룹으로 그룹화하고, 각 주파수 대역 그룹에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 개별적으로 수행하고, 각 주파수 대역 그룹에서 개별적으로 산출된 중간 결과들을 합산하여 연산 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제11항에 있어서,

상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼 획득 모듈은,

수신 신호에 대한 푸리에 변환을 수행하는 푸리에 변환 모듈; 및

상기 푸리에 변환 모듈의 출력을 시간 지연 시켜 연속하는 2 개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼을 획득하는 시간 지연 모듈

을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제11항에 있어서,

상기 심볼 연산 모듈은,

상기 그룹화를 수행하는 그룹화 모듈;

상기 후보 정수 주파수 옵셋의 개수만큼 구비되는 상관 모듈; 및

상기 상관 모듈에 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼에 포함되는 파일럿 심볼들에 관한 템플릿 정보를 제공하는 템플릿 모듈을 포함하고,

상기 상관 모듈은, 하나의 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 상기 템플릿 정보를 이용하여 수행하되, 상기 각 주파수 대역 그룹에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 개별적으로 수행하고, 각 주파수 대역 그룹에서 개별적으로 산출된 중간 결과들을 합산하여 연산 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제13항에 있어서,

상기 템플릿 정보는, 서로 다른 파일럿 심볼 값들의 비율에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제13항에 있어서,

상기 상관 모듈은, 각 주파수 대역 그룹에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심 볼의 모든 조합에 대한 곱을 산출하고, 상기 산출된 곱에 상기 템플릿 정보에 따른 연산을 수행하고, 상기 템플릿 정보에 따른 연산 값들을 합산하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
제11항에 있어서,

상기 파일럿 심볼은 연속 파일럿 심볼 또는 분산 파일럿 심볼인 것을 특징으로 하는 수신 장치.
직교 주파수 분할 다중(OFDM) 기법에 따라 신호를 수신하여 정수 주파수 옵셋을 추정하는 방법에 있어서,

서로 인접하는 적어도 2 개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼을 획득하는 단계;

상기 획득한 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼에 포함되는 다수의 파일럿 심볼 및 다수의 데이터 심볼 중 복수의 후보 정수 주파수 옵셋(offset)에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 수행하는 단계; 및

상기 연산을 수행하는 단계에 의한 연산 값의 크기에 따라 상기 복수의 후보 정수 주파수 옵셋 중에서 최종 정수 주파수 옵셋을 결정하는 단계를 포함하되,

상기 연산을 수행하는 단계는 상기 주파수 대역을 복수 개의 주파수 대역 그룹으로 그룹화하고, 각 주파수 대역 그룹에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 개별적으로 수행하고, 각 주파수 대역 그룹에서 개별적으로 산출된 중간 결과들을 합산하여 연산 값을 출력하는 단계인 것을 특징으로 하는 정수 주파수 옵셋을 추정하는 방법
제17항에 있어서,

상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼 획득하는 단계는,

수신 신호에 대한 푸리에 변환을 수행하는 단계; 및

상기 푸리에 변환된 출력을 시간 지연 시켜 연속하는 2 개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수 주파수 옵셋을 추정하는 방법
제17항에 있어서,

상기 심볼에 대한 연산을 수행하는 단계는,

상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 심볼에 포함되는 파일럿 심볼들에 관한 템플릿 정보를 획득하는 단계; 및

상기 후보 정수 주파수 옵셋 각각에 따라 결정되는 주파수 대역에 속하는 파 일럿 및/또는 데이터 심볼 중 상기 각 주파수 대역 그룹에 속하는 파일럿 및/또는 데이터 심볼에 대한 연산을 개별적으로 수행하되, 상기 템플릿 정보를 이용하여 연산을 수행하고, 상기 각 주파수 대역 그룹에서 개별적으로 산출된 중간 결과들을 합산하여 상기 후보 정수 주파수 옵셋 각각에 상응하는 복수의 연산 값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수 주파수 옵셋을 추정하는 방법
제19항에 있어서,

상기 템플릿 정보는, 서로 다른 파일럿 심볼 값들의 비율에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 정수 주파수 옵셋을 추정하는 방법