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KR101084146B1 - How to measure frequency error - Google Patents

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KR101084146B1
KR101084146B1 KR1020050118209A KR20050118209A KR101084146B1 KR 101084146 B1 KR101084146 B1 KR 101084146B1 KR 1020050118209 A KR1020050118209 A KR 1020050118209A KR 20050118209 A KR20050118209 A KR 20050118209A KR 101084146 B1 KR101084146 B1 KR 101084146B1
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frequency error
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signal
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이문일
정진혁
이욱봉
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 다수의 직교 부반송파를 사용하여 2 이상의 안테나를 통해 신호를 전송하는 시스템에 적용되는 주파수 오차 측정 방법에 있어서, 상기 2 이상의 안테나 각각에서 전송되는 0번 및 1번 전치부호 심볼을 수신하는 단계; 상기 2 이상의 안테나를 통해 전송된 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; 이하 'SNR')를 측정하는 단계; 상기 전치부호 심볼들을 샘플링하기 위해 상기 0번 전치부호 심볼을 이용하여 시간 동기를 획득하는 단계; 상기 SNR 이 미리 설정된 기준치 이하인 경우, 일정한 수 이상의 전치부호 심볼을 샘플링하는 단계; 및 상기 샘플링된 전치부호 심볼 위상값들의 기대치(expectation)를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 전치부호 심볼 위상값들의 기대치는 상기 주파수 오차인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, SNR 에 따라 주파수 오차 측정을 수행함으로써, 보다 우수한 성능으로 주파수 오차를 측정할 수 있는 효과가 있다. The present invention provides a frequency error measuring method applied to a system for transmitting a signal through two or more antennas using a plurality of orthogonal subcarriers, the method comprising: receiving 0 and 1 pre-symbol symbols transmitted from each of the two or more antennas. ; Measuring a Signal to Noise Ratio (SNR) of a signal transmitted through the two or more antennas; Obtaining time synchronization using the 0 prefix symbol to sample the precode symbols; Sampling the predetermined number of prefix symbols if the SNR is equal to or less than a preset reference value; And calculating an expectation of the sampled precode symbol phase values, wherein the expected value of the precode symbol phase values is the frequency error. According to the present invention, by performing the frequency error measurement according to the SNR, there is an effect that can measure the frequency error with better performance.

주파수 오차(frequency offset), 전치부호, SNR, OFDM Frequency offset, precode, SNR, OFDM

Description

주파수 오차 측정 방법{Method for Estimating Frequency Offset}Method for Measuring Frequency Error {Method for Estimating Frequency Offset}

도 1 은 전치부호의 트레이닝 심볼 할당 방법을 설명하기 위한 일실시예 설명도.1 is an explanatory diagram for explaining a method of allocating a training symbol of a transposition code;

도 2 는 OFDM 에 사용되는 전치 부호를 나타낸 일실시예 설명도.2 is a diagram illustrating an embodiment of a transposition code used for OFDM.

도 3 은 도 2 에 따라 인코딩된 신호를 전송하는 방법을 나타낸 일실시예 설명도.3 is a diagram illustrating an embodiment of a method for transmitting a signal encoded according to FIG. 2;

도 4 는 상기 전치부호의 수신 상태를 나타낸 일실시예 설명도.Figure 4 is an embodiment explanatory diagram showing the reception state of the prefix.

도 5 는 다중 송신 안테나 전치 부호를 나타낸 일실시예 설명도.5 is a diagram illustrating an embodiment of a multiple transmit antenna prefix.

도 6 은 상기 주파수 추정 방법의 일실시예에 따른 주파수 오차 측정 결과를 나타낸 일실시예 설명도.6 is an exemplary explanatory diagram showing a frequency error measurement result according to an embodiment of the frequency estimation method.

도 7 은 SNR 에 따라, 서로 다른 주파수 오차 추정 방법을 사용하는 과정을 나타낸 일실시예 흐름도.7 is a flowchart illustrating a process of using different frequency error estimation methods according to SNR.

도 8 은 SNR 에 따라, 두가지 방법을 사용하여 주파수 오차를 측정한 결과를 나타낸 일실시예 설명도.8 is a diagram illustrating an example of measuring a frequency error using two methods according to SNR.

본 발명은 주파수 오차 측정 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 직교 주파수 분할 다중화 방식이 적용되는 시스템에서, 보다 좋은 성능으로 주파수 오차를 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring frequency error, and more particularly, to a method for measuring frequency error with better performance in a system to which orthogonal frequency division multiplexing is applied.

먼저, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 'OFDM')에 관해 설명하면 다음과 같다. OFDM 은 다수 반송파 전송(multicarrier transmission)의 특수한 형태로 볼 수 있으며, 하나의 데이터열이 보다 낮은 데이터 전송률을 갖는 부반송파를 통해 전송된다. 무선통신을 위한 채널환경은 건물과 같은 장애물로 인해 다중경로(multi-path)를 갖는다. 다중경로가 있는 무선채널에서는 다중경로에 의한 지연확산(delay-spread)이 발생하고, 다음 심볼이 전송되는 시간보다 지연확산시간이 클 경우 심볼 간 간섭(Inter-Symbol Interference; 이하 'ISI')이 발생하게 된다. First, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) will be described below. OFDM is a special form of multicarrier transmission, in which one data string is transmitted on a subcarrier having a lower data rate. The channel environment for wireless communication has a multipath due to obstacles such as buildings. In a multi-path wireless channel, delay-spreading occurs due to multipathing, and if the delay spreading time is larger than the time when the next symbol is transmitted, Inter-Symbol Interference (hereinafter, referred to as 'ISI') Will occur.

이 경우, 주파수 영역에서 보면 선택적으로 페이딩(Frequency Selective Fading)이 발생하는데, 하나의 반송주파수(single-carrier)를 사용하는 경우 심볼 간 간섭성분을 제거하기 위해 등화기(equalizer)를 사용한다. 그러나, 데이터의 속도가 증가함에 따라, 등화기의 복잡도도 함께 증가한다. OFDM 시스템에서는 고속의 데이터를 다수의 부반송파를 이용하여 병렬로 전송함으로써, 각 부반송파에서의 저속 전송효과를 얻을 수 있다. In this case, in the frequency domain, frequency selective fading occurs. When using a single carrier, an equalizer is used to remove inter-symbol interference components. However, as the speed of data increases, the complexity of the equalizer also increases. In an OFDM system, high-speed data is transmitted in parallel using a plurality of subcarriers, whereby a low-speed transmission effect on each subcarrier can be obtained.

한편, 다중입출력(Multi-Input Multi-Output; 이하 'MIMO')에 관해 설명하면, 다음과 같다. 기존의 무선 무선통신 시스템은 음성 서비스 위주였으며, 열악한 무선 채널 환경을 극복하기 위해 주로 채널 코딩(channel coding)을 이용하였다. 그러나 고품질의 멀티미디어 서비스가 요구됨에 따라, 기존의 음성 위주의 통신에서 데이터 중심의 통신으로 변화하게 되었다. 따라서, 이를 실현하기 위해서 많은 양의 데이터를 더욱 빨리 그리고 오류가 적게 보내는 기술이 요구되었다. 그러나 이동통신 환경은 다중경로, 음영효과, 전파감쇠, 간섭 등의 영향으로 인해 신호를 크게 왜곡시킨다. 특히, 다중경로에 의한 페이딩 현상은 서로 다른 경로를 거쳐 수신되는 서로 다른 크기와 위상을 갖는 신호의 합에 의해, 신호의 심각한 왜곡을 초래한다. 이같은 페이딩 현상을 극복하기 위해 MIMO 시스템이 제안되었다. Meanwhile, a multi-input multi-output (hereinafter referred to as 'MIMO') will be described below. The existing wireless wireless communication system mainly used for voice service, and mainly used channel coding to overcome poor wireless channel environment. However, as high-quality multimedia services are required, it has changed from conventional voice-oriented communication to data-oriented communication. Thus, to realize this, a technique for sending a large amount of data faster and with less error was required. However, the mobile communication environment greatly distorts the signal due to the effects of multipath, shadowing, attenuation, and interference. In particular, fading due to multipath results in severe distortion of the signal due to the sum of signals having different magnitudes and phases received over different paths. MIMO system has been proposed to overcome this fading phenomenon.

MIMO 시스템은 기존의 단일 입출력(Single Input Single Output; 이하 'SISO') 시스템과 달리, 송신 측과 수신 측의 안테나를 여러 개 사용한다. 여러 개의 안테나를 통해 여러 신호를 송수신하며, 이를 통해 대역폭(bandwidth)을 더 이상 확장하지 않고도 기존의 시스템보다 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.Unlike conventional single input single output (SISO) systems, the MIMO system uses multiple antennas on the transmitting side and the receiving side. Multiple antennas transmit and receive multiple signals, allowing data to be transmitted more efficiently than conventional systems without having to extend bandwidth.

한편, 시간 동기(Timing Synchronization)에 관해 설명하면 다음과 같다. 정확한 동기화 작업은 다양한 통신 환경하에서 신뢰성 있는 통신을 보장하고, 보다 빠르고 정확한 통신을 보장해준다. OFDM 시스템은 보호구간(Cyclic Prefix; 이하 'CP')을 통해서 보호구간 이내의 시간 지연현상에 대해서는 성능에 영향을 주지 않는다. 그러나, 시간 지연이 보호구간을 벗어나게 되면, 직교성을 상실하여 성능 열화가 나타나게 된다. 일반적으로, 수신기는 미리 정해진 전치부호 심볼과 수신된 신호와의 상관도(correlation)를 측정하여 전체 프레임 동기를 판별하게 된다.On the other hand, the timing synchronization (Timing Synchronization) will be described as follows. Accurate synchronization ensures reliable communication in a variety of communication environments and ensures faster and more accurate communication. The OFDM system does not affect the performance of the time delay within the protection period through the Cyclic Prefix (CP). However, if the time delay goes out of the protection interval, the orthogonality is lost, resulting in performance degradation. In general, the receiver determines a total frame synchronization by measuring a correlation between a predetermined prefix symbol and a received signal.

MIMO 시스템에서 전송되는 전치부호는 수신기에서 수신될 때, 종래 기술을 사용한 수신기의 수신신호와 다른 특성을 가지고 있으므로, 주파수 오차 추정 방법 에 있어서 기존의 방식과 다른 방식을 효율적으로 적용할 수 있다. 즉, 종래의 단일입출력-직교주파수분할 전송방식의 무선통신 시스템에서는 전치 부호를 전송함으로써 주파수 오차 추정에 활용할 수 있지만, 이는 신호대 잡음비(Signal-to-Noise-Ratio; 즉, 'SNR')에 민감한 문제점이 있다. 따라서 SNR 이 낮은 셀 가장자리(edge)의 경우, 주파수 오차의 추정이 어렵게 되므로, 수신기에서 정확한 채널추정이 불가능하게 되고 신호의 검출에 있어서의 성능 열화를 가져오게 된다. 따라서, 상기와 같이 SNR 이 낮은 위치에서도 주파수 오차 측정을 효율적으로 수행할 수 있는 방법이 필요하다.Since the precode transmitted from the MIMO system has a different characteristic from the reception signal of the receiver using the prior art, it is possible to efficiently apply a method different from the conventional method in the frequency error estimation method. In other words, the conventional single input-output-orthogonal frequency division transmission method can be used to estimate the frequency error by transmitting the transposition code, but it is sensitive to the signal-to-noise ratio (ie, 'SNR'). There is a problem. Therefore, in the case of a cell edge with a low SNR, it is difficult to estimate the frequency error, so that accurate channel estimation is impossible at the receiver, resulting in performance degradation in signal detection. Therefore, there is a need for a method capable of efficiently performing frequency error measurement even at a location with low SNR as described above.

본 발명은, SNR 이 낮은 영역에서도 주파수 오차를 측정할 수 있도록 할 뿐 아니라, SNR 에 따라 주파수 오차 측정 방법을 달리하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention not only to measure frequency error even in a region with low SNR, but also to provide a method of varying a frequency error measuring method according to SNR.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 직교 부반송파를 사용하여 2 이상의 안테나를 통해 신호를 전송하는 시스템에 적용되는 주파수 오차 측정 방법에 있어서, 수신 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; 이하 'SNR')를 측정하는 단계와, 상기 수신 신호의 SNR 이 기준치 이하인 경우, 일정한 수 이상의 전치부호 심볼을 샘플링하는 단계 및 상기 샘플링된 전치부호 심볼 위상값들의 기대치(expectation)를 산출하는 단계를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for measuring a frequency error applied to a system for transmitting a signal through two or more antennas using a plurality of orthogonal subcarriers, the signal to noise ratio of the received signal (hereinafter referred to as' SNR '), and if the SNR of the received signal is less than or equal to the reference value, sampling at least a predetermined number of precode symbols and calculating an expectation of the sampled precode symbol phase values. Is done.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 다중입출력-직교주파수분할 전송방식의 무선통신 시스템에서 전송되는 직교성을 가진 전치부호를 이용하여 효율적으로 시간 동기 및 주파수 오차 추정방법에 관한 것으로 직교주파수분할 다중(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 다중부반송파 변조방식을 사용한다. 직교주파수분할 전송방식은 신호가 전송될 때 다중경로(Multipath)에 대한 보상을 하기 위하여 OFDM심볼의 마지막 부분의 신호를 복제하여 OFDM심볼의 앞에 붙이는 전치부호(Cyclic prefix)를 사용하게 된다. 상기 전치부호를 사용하여 주파수 오차 측정 및 시간 동기를 획득한다.The present invention relates to an efficient method of time synchronization and frequency error estimation using an orthogonal prefix code transmitted in a wireless communication system of a multi-input-orthogonal frequency division transmission scheme. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Uses a multi-carrier modulation scheme. Orthogonal frequency division transmission scheme uses a cyclic prefix that is copied in front of the OFDM symbol by replicating the signal of the last part of the OFDM symbol to compensate for the multipath when the signal is transmitted. Using the prefix, frequency error measurement and time synchronization are obtained.

먼저, SNR 이 높은 경우에 적용되는 제 1 주파수 오차 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.First, the first frequency error measuring method applied when the SNR is high is as follows.

주파수 오차(Frequency Offset)는 송신기와 수신기의 오실레이터의 주파수 차이에 의해서 발생한다. 오실레이터의 차이로 인하여 발생되는 주파수 오차는 위상이동을 일으켜 통신 성능의 열화를 발생시킨다. 일반적인 주파수 오차를 측정하기 위해, 시간상에서 D 간격으로 두번 반복되는 전치부호를 이용한다. 즉, 수학식 1 을 이용하여 주파수 오차를 측정할 수 있다.Frequency offset is caused by the frequency difference between the oscillators of the transmitter and receiver. Frequency errors caused by differences in oscillators can cause phase shifts and degrade communication performance. To measure the general frequency error, we use a prefix that is repeated twice at D intervals in time. That is, the frequency error may be measured using Equation 1.

Figure 112005071220102-pat00001
Figure 112005071220102-pat00001

수학식 1 에서,

Figure 112005071220102-pat00002
은 수신된 전치부호 심볼을 의미하고,
Figure 112005071220102-pat00003
은 전송된 전치부호 심볼을 의미한다. 한편, N 은 전치부호 심볼의 총 샘플의 수를 나타내며,
Figure 112005071220102-pat00004
는 추정된 주파수 오차를 나타낸다. In Equation 1,
Figure 112005071220102-pat00002
Means received prefix symbol,
Figure 112005071220102-pat00003
Denotes the transmitted prefix symbol. On the other hand, N represents the total number of samples of the prefix symbol,
Figure 112005071220102-pat00004
Denotes the estimated frequency error.

도 1 은 전치부호의 트레이닝 심볼 할당 방법을 설명하기 위한 일실시예 설명도이다. 먼저, 사용하는 전체 부반송파의 개수를 128, 512, 1024, 2048 중의 어느 하나로 결정한다. 도 1 은 1024 개의 부반송파를 사용하는 경우의 일례를 나타낸 것이다. 그리고, 상기 부반송파 중에서 주파수 영역에서 양측 가장자리에 위치한 부반송파 일부를 보호 대역으로 할당하고, 도 1 에 도시된 바와 같이, 나머지 부반송파들에 대해서, 수학식 2 과 같이, 부반송파 3 개당 1 개를 트레이닝(훈련) 심볼로 사용한다. FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a method of allocating a training symbol of a prefix. First, the total number of subcarriers used is determined by one of 128, 512, 1024, and 2048. 1 illustrates an example of using 1024 subcarriers. In addition, a portion of subcarriers located at both edges of the subcarriers in the frequency domain are allocated as guard bands, and as shown in FIG. 1, one per three subcarriers is trained (trained) as shown in Equation 2 for the remaining subcarriers. ) As a symbol.

Figure 112005071220102-pat00005
Figure 112005071220102-pat00005

수학식 2 에서, n 은 지수화된 전치부호 반송파 집합의 수로서 0, 1, 2 값중 어느 하나를 가지고, k 는 전치부호 부반송파의 연속지수로서 0~283 의 값을 가진 다. In Equation 2, n is the number of exponential prefix carrier sets, and has any one of 0, 1, and 2, and k has a value of 0 to 283 as a continuous index of the prefix code carrier.

따라서, 세그먼트 0 는 전치부호 반송파 집합 0 번을(PreambleCarrierSet0)사용 하고, 세그먼트 1 은 전치부호 반송파 집합 1 번을(PreambleCarrierSet1) 사용 하고, 세그먼트 2 는 전치부호 반송파 집합 2 번을(PreambleCarrierSet2) 사용한다. Accordingly, segment 0 uses preamble carrier set 0 (PreambleCarrierSet0), segment 1 uses precode carrier set 1 (PreambleCarrierSet1), and segment 2 uses presigned carrier set 2 (PreambleCarrierSet2).

표 1 은 전치부호로 전송되는 PN 수열들을 나타낸 것이다.Table 1 shows the PN sequences transmitted in the prefix.

인덱스index IDcellIDcell 세그먼트Segment 변조수열 (16진수형식)Modulation Sequence (Hexadecimal Format) 00 00 00 A6F294537B285E1844677D133E4D53CCB1F182DE00489E53E6B6E77
065C7EE7D0ADBEAF
A6F294537B285E1844677D133E4D53CCB1F182DE00489E53E6B6E77
065C7EE7D0ADBEAF
1One 1One 00 668321CBBE7F462E6C2A07E8BBDA2C7F7946D5F69E35AC8ACF7D6
4AB4A33C467001F3B2
668321CBBE7F462E6C2A07E8BBDA2C7F7946D5F69E35AC8ACF7D6
4AB4A33C467001F3B2
22 22 00 1C75D30B2DF72CEC9117A0BD8EAF8E0502461FC07456AC906ADE0
3E9B5AB5E1D3F98C6E
1C75D30B2DF72CEC9117A0BD8EAF8E0502461FC07456AC906ADE0
3E9B5AB5E1D3F98C6E








사용되는 PN 수열은 세그먼트 번호와 IDcell 파라미터 값에 의해 결정된다. 정의된 각 PN 수열은 오름차순으로 전치부호 부반송파에 매핑된다. 표에서는 PN 수열을 16진수 형식으로 표현하였다. 해당되는 PN 코드값을 얻기 위해, 제시된 16진수 수열을 이진수 수열(

Figure 112005071220102-pat00006
)로 변환시킨 다음, 최상위 비트(Most Significant Bit; 이하 'MSB')로부터 최하위 비트(Least Significant Bit; 이하 'LSB')로
Figure 112005071220102-pat00007
를 매핑한다. 예를들어, 0 은 +1 로, 1 은 -1 로 매핑하면, 인덱스가 0 인 0 번 세그먼트에서
Figure 112005071220102-pat00008
는 110000010010... 이므로, 변환된 PN 코드값은 -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 ... 이다. The PN sequence used is determined by the segment number and the IDcell parameter value. Each defined PN sequence is mapped to a presigned subcarrier in ascending order. In the table, the PN sequence is expressed in hexadecimal format. To get the corresponding PN code value, replace the suggested hexadecimal sequence with a binary sequence (
Figure 112005071220102-pat00006
), And then from the most significant bit (MSB) to the least significant bit (LSB)
Figure 112005071220102-pat00007
Map. For example, if 0 maps to +1 and 1 maps to -1, then segment 0 has index 0
Figure 112005071220102-pat00008
Since 110000010010 ..., the converted PN code value is -1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 ....

상기와 같이, 전치부호는 무선통신에서 두 개 이상의 시스템간의 전송타이밍을 동기화하고 송수신기 간의 오실레이터에 의한 주파수 오차를 보정하기 위하여 사용되는 신호이다. 이러한 역할을 하는 전치부호는 전송타이밍을 동기화하고 주파수 오차를 보정하기 위하여 시간상에서 대칭구조를 가지도록 트레이닝 심볼을 구성한다.As described above, the prefix is a signal used for synchronizing the transmission timing between two or more systems in a wireless communication and correcting a frequency error caused by an oscillator between transceivers. The precoding code, which plays such a role, configures the training symbol to have a symmetric structure in time to synchronize the transmission timing and to correct the frequency error.

다중입출력-직교주파수분할(MIMO-OFDM) 전송방식으로 동작할 때, 직교성을 가진 전치부호는 다중입출력 신호의 검출을 위하여 사용되고, 수신 신호의 검출이 이루어진 후에는 다중입출력-직교주파수분할 전송방식으로 동작하게 된다. 따라서, 직교성을 가진 전치부호를 수신할 경우, 신호의 특성을 이용하여 SNR의 변화에 무관하게 동일한 성능으로 주파수 오차 추정을 수행할 수 있다.When operating in the MIMO-OFDM transmission scheme, the orthogonal prefix is used for the detection of the multi-input-output signal, and after the detection of the received signal, the multi-input-orthogonal frequency division transmission scheme is used. It will work. Therefore, when receiving a transposition code having orthogonality, frequency error estimation can be performed using the characteristics of the signal with the same performance regardless of the change of the SNR.

다중입출력-직교주파수분할 전송방식에서, SNR 이 낮고, 직교성을 가진 전치부호를 사용하는 경우, 제 2 주파수 오차의 측정방법을 설명하면 다음과 같다. In the multi-input-orthogonal frequency division transmission scheme, the second frequency error measurement method is described as follows when the SNR is low and an orthogonal prefix is used.

도 2 는 OFDM 에 사용되는 전치 부호를 나타낸 일실시예 설명도이다. 단일 송신기에서 전송되던 기존의 전치부호에 직교부호를 곱하여 2 개의 안테나를 통하여 2 개의 심볼구간에 전송할 수 있도록 도 2 와 같이 인코딩을 수행한다. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a transposition code used for OFDM. The encoding is performed as shown in FIG. 2 so as to multiply an existing prefix code transmitted by a single transmitter by an orthogonal code and to transmit two symbol intervals through two antennas.

도 3 은 도 2 에 따라 인코딩된 신호를 전송하는 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 각 안테나와 OFDM 심볼단위로 직교부호를 이용한 인코딩을 수행하여, 각각의 신호를 각 안테나의 전치부호 시퀀스로 사용한다. 3 is a diagram illustrating an embodiment of a method of transmitting a signal encoded according to FIG. 2. As shown in FIG. 3, encoding is performed using an orthogonal code for each antenna and an OFDM symbol unit, and each signal is used as a precode sequence of each antenna.

도 4 는 상기 전치부호의 수신 상태를 나타낸 일실시예 설명도이다. 상기 도 3 의 방법에 따라 인코딩된 전치 부호 신호는 페이딩 채널과 열잡음(AWGN)이 없는 이상적인 환경에서는 도 4 와 같이 수신된다. 도 4a 는 1 번 전치부호 심볼의 수신 전력(Power)를 나타낸 것이고, 도 4b 는 1 번 전치부호 심볼의 위상(Phase)을 나타낸 것이다. 4 is an exemplary explanatory diagram illustrating a reception state of the prefix code. The precoded signal encoded according to the method of FIG. 3 is received as shown in FIG. 4 in an ideal environment without fading channel and thermal noise (AWGN). FIG. 4A shows the received power of the first prefix symbol, and FIG. 4B shows the phase of the first prefix symbol.

도 4 에 도시된 바와 같이, 0 번 전치부호 심볼과 1 번 전치부호 심볼이 수신되는데 1 번 전치부호 심볼의 수신신호는 0+0j 값으로 수신된다. 즉, 각 안테나에서 전송되는 1 번 전치부호 심볼의 부호가 서로 반대이기 때문에 서로 상쇄되어0+0j 값으로 수신된다. 따라서, 상기와 같이 수신되는 신호의 0 번 전치부호 심볼을 이용하여, 시간 동기(Timing Synchronization)를 맞추고, 0 번 전치부호 심볼과 1 번 전치부호 심볼을 이용하여 주파수 오차를 측정한다. 즉, 0+0j 값으로 수신되는 1 번 전치부호 심볼을 이용하여 주파수 오차를 측정할 수 있다. As shown in FIG. 4, the 0 prefix symbol and the 1 prefix symbol are received, and the received signal of the 1 prefix symbol is received with a value of 0 + 0j. That is, since the symbols of the first prefix symbol transmitted from each antenna are opposite to each other, they are canceled and received with a value of 0 + 0j. Accordingly, timing synchronization is performed using the 0 prefix symbol of the received signal as described above, and the frequency error is measured using the 0 prefix symbol and the 1 prefix symbol. That is, the frequency error may be measured using the first prefix symbol received with a value of 0 + 0j.

실제 통신 환경에서, 상기 수신 신호는 채널의 페이딩 페이딩, 열잡음 및 송수신기 간의 주파수 오차의 영향을 받게 되므로, 수신되는 1 번 전치부호 심볼의 n 번 특정 샘플은 수학식 3 과 같이 표현할 수 있다.In a real communication environment, since the received signal is affected by the fading fading of the channel, the thermal noise, and the frequency error between the transceiver, the nth specific sample of the first prefix symbol received may be expressed as Equation 3 below.

Figure 112005071220102-pat00009
Figure 112005071220102-pat00009

수학식 3 에서,

Figure 112005071220102-pat00010
는 초기에 0 번 전치부호 심볼의 첫번 샘플이 수신될 경우의 위상을 나타내고,
Figure 112005071220102-pat00011
Figure 112005071220102-pat00012
은 0 번 및 1 번 안테나에서 전송되는 신호 (
Figure 112005071220102-pat00013
,
Figure 112005071220102-pat00014
)가 겪게 되는 다중경로 페이딩을 나타낸다. 한편, N 은 수신기의 열잡음을 나타내고
Figure 112005071220102-pat00015
는 0 번 전치부호 심볼이 겪게 되는 주파수 오차를 의미한다. 수학식 3 에서는, 1024-point FFT를 사용하는 OFDM 심볼에서 1024 * 1/8 = 128 샘플의 CP 구간을 가지는 경우의 예이다.In Equation 3,
Figure 112005071220102-pat00010
Denotes the phase when the first sample of the 0 prefix symbol is initially received,
Figure 112005071220102-pat00011
And
Figure 112005071220102-pat00012
Is the signal transmitted from antennas 0 and 1 (
Figure 112005071220102-pat00013
,
Figure 112005071220102-pat00014
) Represents the multipath fading experienced. On the other hand, N represents the thermal noise of the receiver
Figure 112005071220102-pat00015
Denotes the frequency error experienced by the 0 prefix symbol. In Equation 3, it is an example of having a CP interval of 1024 * 1/8 = 128 samples in an OFDM symbol using a 1024-point FFT.

이와 같이 수신된 1 번 전치부호 심볼의 위상을 구하여 수학식 4 에 따라 주파수 오차를 산출할 수 있다.The phase error of the first prefix symbol received as described above may be obtained to calculate a frequency error according to Equation 4.

Figure 112005071220102-pat00016
Figure 112005071220102-pat00016

Figure 112005071220102-pat00017
Figure 112005071220102-pat00018
Figure 112005071220102-pat00019
Figure 112005071220102-pat00020
Figure 112005071220102-pat00021
Figure 112005071220102-pat00022
Figure 112005071220102-pat00017
Figure 112005071220102-pat00018
Figure 112005071220102-pat00019
Figure 112005071220102-pat00020
Figure 112005071220102-pat00021
Figure 112005071220102-pat00022

수학식 4 에 있어서, 초기에 0 번 전치부호 심볼의 첫 번 샘플에 상응하는 위상인

Figure 112005071220102-pat00023
와, 0 번 및 1 번 안테나에서 전송되는 신호 (
Figure 112005071220102-pat00024
,
Figure 112005071220102-pat00025
)가 겪게 되는 다중경로 페이딩인
Figure 112005071220102-pat00026
Figure 112005071220102-pat00027
, 의 위상, 수신기의 열잡음 N 의 위상을 모두 반영하여
Figure 112005071220102-pat00028
으로 나타내었다.
Figure 112005071220102-pat00029
Figure 112005071220102-pat00030
의 값은 주파수 오차인
Figure 112005071220102-pat00031
와 더해져 수신신호의 위상으로 나타난다. 이때,
Figure 112005071220102-pat00032
값은
Figure 112005071220102-pat00033
에 비해 매우 작은 값이므로, 결국 주파수 오차
Figure 112005071220102-pat00034
값을 알아낼 수 있다. 이 때, 매우 작은 값으로 수렴하게 되는
Figure 112005071220102-pat00035
값은 주파수 오차 추정의 간섭 요인으로 작용할 수 있다.In Equation 4, it is initially a phase corresponding to the first sample of the 0 prefix symbol.
Figure 112005071220102-pat00023
And signals transmitted from antennas 0 and 1 (
Figure 112005071220102-pat00024
,
Figure 112005071220102-pat00025
) Is the multipath fading
Figure 112005071220102-pat00026
And
Figure 112005071220102-pat00027
Reflects the phase of, and the phase of thermal noise, N
Figure 112005071220102-pat00028
As shown.
Figure 112005071220102-pat00029
Wow
Figure 112005071220102-pat00030
The value of is the frequency error
Figure 112005071220102-pat00031
And are added to indicate the phase of the received signal. At this time,
Figure 112005071220102-pat00032
The value is
Figure 112005071220102-pat00033
Is a very small value compared to
Figure 112005071220102-pat00034
Can figure out the value. At this time, the convergence to a very small value
Figure 112005071220102-pat00035
The value can act as an interference factor in frequency error estimation.

도 5 는 다중 송신 안테나 전치 부호를 나타낸 일실시예 설명도이다. 상기와 같은 주파수 오차 추정방식은 도 5 에 도시된 바와 같은 전치부호 심볼에 모두 적용가능하며, 각 안테나에서 전송된 신호가 직교성을 갖고 있어서 수신될 때 신호가 서로 상쇄되는 모든 직교 특성의 전치부호 구조에 모두 적용이 가능하다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of a multiple transmit antenna prefix. FIG. The above-described frequency error estimation method is applicable to all pre-symbol symbols as shown in FIG. 5, and the pre-code structure of all orthogonal characteristics in which signals transmitted from each antenna are canceled with each other when received are orthogonal. All can be applied to.

도 6 은 상기 주파수 추정 방법의 일실시예에 따른 주파수 오차 측정 결과를 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 주파수 추정 방법은 SNR 이 낮은 셀 가장자리에서 더욱 우수한 성능을 나타낸다. 즉, 상기 방법을 사용하여 주파수 오차를 측정하게 되면, 열잡음 N 의 신호 세기에 관계 없이 신호의 위상을 추정하게 되므로, SNR 의 변화와 관계 없이 동일한 성능을 얻을 수 있고, 따라서, SNR 이 낮은 셀 가장자리에서 우수한 성능을 나타낼 수 있다. 6 is an explanatory diagram illustrating a frequency error measurement result according to an embodiment of the frequency estimation method. As shown in FIG. 6, the frequency estimation method shows better performance at cell edges with low SNR. That is, by measuring the frequency error using the above method, since the phase of the signal is estimated regardless of the signal strength of the thermal noise N, the same performance can be obtained regardless of the change of the SNR, and thus, the edge of the cell having a low SNR. It can exhibit excellent performance at.

도 7 은 SNR 에 따라, 서로 다른 주파수 오차 추정 방법을 사용하는 과정을 나타낸 일실시예 흐름도이다. 도 6 을 참조하면, 먼저 수신 신호의 SNR 을 측정한다(S61). SNR 을 미리 지정된 기준값과 비교하여(S72), 기준치보다 큰 경우에는, 상기와 같이, SNR 이 높은 경우에 보다 좋은 성능을 보이는 방법을 사용한다. 한편, 기준치보다 작은 경우에는, 상기와 같이 SNR 이 낮은 경우에 보다 좋은 성능을 보이는 방법을 사용한다. 상기 기준치는, 예를 들어, 15dB 로 할 수 있다.7 is a flowchart illustrating a process of using different frequency error estimation methods according to SNR. Referring to FIG. 6, first, an SNR of a received signal is measured (S61). When the SNR is compared with a predetermined reference value (S72) and larger than the reference value, a method showing better performance when the SNR is high as described above is used. On the other hand, when it is smaller than the reference value, a method showing better performance when the SNR is low as described above is used. The reference value can be, for example, 15 dB.

도 8 은 SNR 에 따라, 두가지 방법을 사용하여 주파수 오차를 측정한 결과를 나타낸 일실시예 설명도이다. 도 8 에 도시된 바와 같이, SNR 이 15dB 인 경우를 기준으로 서로 다른 주파수 오차 측정 방법을 사용할때 더욱 좋은 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 8 is a diagram illustrating an example of measuring a frequency error using two methods according to SNR. As shown in FIG. 8, it can be seen that better performance is obtained when using different frequency error measurement methods based on the case where the SNR is 15 dB.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

본 발명은 SNR 에 따라, 주파수 오차 측정을 수행함으로써, 보다 우수한 성능으로 주파수 오차를 측정할 수 있는 효과가 있다. The present invention has the effect of measuring the frequency error with better performance by performing a frequency error measurement in accordance with the SNR.

Claims (6)

다수의 직교 부반송파를 사용하여 2 이상의 안테나를 통해 신호를 전송하는 시스템에 적용되는 주파수 오차 측정 방법에 있어서,In the frequency error measurement method applied to a system for transmitting a signal through two or more antennas using a plurality of orthogonal subcarriers, 상기 2 이상의 안테나 각각에서 전송되는 0번 및 1번 전치부호 심볼을 수신하는 단계;Receiving 0 and 1 prefix symbols transmitted from each of the two or more antennas; 상기 2 이상의 안테나를 통해 전송된 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; 이하 'SNR')를 측정하는 단계;Measuring a Signal to Noise Ratio (SNR) of a signal transmitted through the two or more antennas; 상기 전치부호 심볼들을 샘플링하기 위해 상기 0번 전치부호 심볼을 이용하여 시간 동기를 획득하는 단계;Obtaining time synchronization using the 0 prefix symbol to sample the precode symbols; 상기 SNR 이 미리 설정된 기준치 이하인 경우, 일정한 수 이상의 전치부호 심볼을 샘플링하는 단계; 및Sampling the predetermined number of prefix symbols if the SNR is equal to or less than a preset reference value; And 상기 샘플링된 전치부호 심볼 위상값들의 기대치(expectation)를 산출하는 단계를 포함하고,Calculating an expectation of the sampled precode symbol phase values; 상기 전치부호 심볼 위상값들의 기대치는 상기 주파수 오차인 것을 특징으로 하는 주파수 오차 측정 방법. The expected value of the pre-symbol symbol phase values is the frequency error measuring method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각각의 1 번 전치부호 심볼은 상기 2 이상의 안테나에 대해서, 동일한 부반송파 인덱스에서 서로 다른 부호를 가지는 것을 특징으로 하는 주파수 오차 측정 방법.Wherein each first prefix symbol has a different code at the same subcarrier index for the two or more antennas. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수신 신호의 SNR 이 상기 미리 설정된 기준치 이상인 경우, 일정한 시간 간격으로 같은 값을 가지는 두개의 전치부호를 이용하여 주파수 오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 주파수 오차 측정 방법.If the SNR of the received signal is equal to or more than the predetermined reference value, the frequency error measuring method characterized in that for measuring the frequency error by using two prefixes having the same value at regular time intervals.
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