KR20070091755A - System and Verification Method for Verifying Multiple I / O-FM - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MIMO-OFDM에 의해 A/D 변환을 거친 송/수신 데이터의 품질을 검증하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은 MIMO OFDM에 접속하여 변환된 데이터를 분리 및 변환 로딩 과정을 거쳐 와이브로(WiBro) 형태의 데이터로 생성하는 데이터 로딩부와, 로딩 과정을 거친 데이터를 QPSK, 16QAM, 64QAM의 변조 방식과 그레이코드의 매핑 규칙에 적용시켜 변조 및 검증하여 출력수단을 통해 출력하는 송신 검증부와, 로딩된 데이터 채널을 상/하향 링크 프레임별로 추정하여 출력수단을 통해 출력하는 MIMO 채널 추정부와, 로딩된 데이터의 심볼 타이밍을 복원하고, 주파수 옵셋을 추정하며, 데이터 품질을 분석하여 출력수단을 통해 출력하는 수신 검증부를 포함한다. 따라서, MIMO-OFDM 시스템의 신호 품질 분석이 가능하며 또한 MIMO 채널을 검증할 수 있으며, 오프 라인(off-line)으로 구현이 어려운 멀티 시스템의 성능 검증이 가능하며, 소프트웨어 업데이트를 통한 다양한 안테나 시스템에 응용 가능하다는 효과가 있다. The present invention is for verifying the quality of data transmitted / received by A / D conversion by MIMO-OFDM. To this end, the present invention provides a WiBro process by separating and transforming the converted data by accessing MIMO OFDM. A data loading unit for generating data in the form of a data, a transmission verification unit for modulating and verifying the loaded data through QPSK, 16QAM, and 64QAM modulation schemes and gray code mapping rules, and outputting them through an output means; A MIMO channel estimator for estimating the loaded data channel for each uplink / downlink frame and outputting the output data through the output means, restoring the symbol timing of the loaded data, estimating the frequency offset, and analyzing the data quality. It includes a reception verification unit for outputting. Therefore, it is possible to analyze the signal quality of the MIMO-OFDM system, verify the MIMO channel, verify the performance of the multi-system that is difficult to implement off-line, and to update various antenna systems through software update. Applicable effect.
Description
도 1은 본 발명에 따른 다중 입출력-오에프디엠(MIMO-OFDM)을 검증하기 위한 시스템에 대한 블록 구성도, 1 is a block diagram of a system for verifying MIMO-OFDM according to the present invention;
도 2는 도 1에 도시된 데이터 로딩부를 세부적으로 도시한 도면,2 is a view showing in detail the data loading unit shown in FIG.
도 3은 본 발명에 따른 QPSK, 16QAM, 64QAM의 그레이코드의 매핑 규칙에 따른 도면, 3 is a diagram according to a mapping rule of gray code of QPSK, 16QAM, 64QAM according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 상하향 프레임 구조를 도시한 도면,4 is a view showing a vertical frame structure according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 하향링크 PUSC 채널 구조에서 보간법을 이용한 채널 추정 방식을 도시한 도면,5 illustrates a channel estimation method using interpolation in a downlink PUSC channel structure according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 상향링크 PUSC 채널 구조에서 보간법을 이용한 채널 추정 방식을 도시한 도면,6 illustrates a channel estimation method using interpolation in an uplink PUSC channel structure according to the present invention;
도 7은 도 1에 도시된 수신 검증부를 세부적으로 도시한 도면,7 is a view showing in detail the reception verification unit shown in FIG.
도 8은 본 발명에 따른 더블 슬라이딩 윈도우 기법을 사용하여 타이밍을 복원하기 위한 도면, 8 is a diagram for recovering timing using a double sliding window technique according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 싸이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)가 삽입된 와이브로 프레임 내 프리앰블과 첫 번째 데이터 심볼을 나타낸 도면,FIG. 9 illustrates a preamble and a first data symbol in a WiBro frame in which a cyclic prefix is inserted according to the present invention; FIG.
도 10은 본 발명에 따른 싸이클릭 프리픽스를 사용한 주파수 옵셋 추정에 대한 블록 다이어그램, 10 is a block diagram of frequency offset estimation using a cyclic prefix according to the present invention;
도 11은 본 발명에 따른 이상적인 신호벡터와 잡음의 영향을 받은 신호벡터의 차를 통하여 에러 벡터의 크기를 구하기 위한 도면.11 is a diagram for obtaining the magnitude of an error vector through a difference between an ideal signal vector and a signal vector affected by noise according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101 : MIMO-OFDM 블록 103 : 검증 시스템101: MIMO-OFDM block 103: verification system
1031 : 데이터 로딩부 10311 : 접속부1031: data loading section 10311: connection section
10313 : 진수 변환부 10315 : 분리부10313: decimal conversion unit 10315: separation unit
10317 : 보수 변환부 10319 : 데이터 생성부10317: reward converting unit 10319: data generating unit
1033 : 송신 검증부 1035 : MIMO 채널 추정부1033: transmission verification unit 1035: MIMO channel estimation unit
1037 : 수신 검증부 10371 : 심볼 타이밍 복원부1037: reception verification unit 10371: symbol timing recovery unit
10373 : 주파수 옵셋 추정부 10375 : 데이터 품질 분석부10373: frequency offset estimator 10375: data quality analyzer
105 : 출력수단105: output means
S1 : TCP/IPS1: TCP / IP
본 발명은 다중 입출력(Multi-In Multi-Out, MIMO)-오에프디엠(Orthogonal Frequency Division Modulation, OFDM)을 검증하기 위한 시스템 및 그 검증방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MIMO-OFDM에 의해 아날로그/디지털(Analog/Digital, A/D) 변환을 거친 송/수신 데이터의 품질을 검증할 수 있는 시스템 및 그 검증방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system for verifying Multi-In Multi-Out (MIMO) -Orthogonal Frequency Division Modulation (OFDM) and a method of verifying the same. More particularly, the present invention relates to analog by MIMO-OFDM. The present invention relates to a system capable of verifying the quality of data transmitted / received through analog / digital (A / D) conversion and a verification method thereof.
근래 들어 MIMO는 다중의 입출력이 가능한 안테나 시스템을 의미한다. 이러한 MIMO는 두 개의 안테나가 동시에 동작하여 고속의 데이터 교환을 가능하게 한다. Recently, MIMO means an antenna system capable of multiple inputs and outputs. This MIMO enables two antennas to operate at the same time for high speed data exchange.
즉, MIMO는 휴대인터넷 서비스인 와이브로(Wibro)에 사용되는 기술이며, 이 기술을 사용하려면 엑세스 포인트 쪽과 무선 랜 카드 쪽이 모두 MIMO를 지원해야 상호 통신이 가능하다. In other words, MIMO is a technology used in Wibro, a portable Internet service. To use this technology, both the access point and the wireless LAN card must support MIMO to communicate with each other.
한편, OFDM은 직교하는 반송파 신호를 다중화하는 디지털 변조방식으로 고속의 이퀄라이저 사용을 피하고 멀티-패스 패딩(multi-path fading)과 펄스형 노이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 가용대역을 충분히 사용할 수 있다. 즉, 멀티 캐리어 트랜스미션(multi-carrier transmission)의 한 종류로써, 싱글 데이터 스트림을 낮은 전송률의 여러 반송파를 이용하여 전송한다.On the other hand, OFDM is a digital modulation scheme for multiplexing orthogonal carrier signals to avoid the use of high-speed equalizers, to reduce multi-path fading and pulsed noise, and to make full use of available bandwidth. That is, as one type of multi-carrier transmission, a single data stream is transmitted using multiple carriers of low data rate.
상기와 같이 언급된 MIMO-OFDM은 다중 안테나와 직교 주파수 다중화 기법이라고 칭하며, 통신 기술이 급격하게 발전하면서 각광을 받고 있는 실정이다. The aforementioned MIMO-OFDM is referred to as a multiple antenna and an orthogonal frequency multiplexing technique, and has been in the spotlight as the communication technology is rapidly developed.
그러나, MIMO-OFDM은 자체적으로 내부 시스템의 동작 상태를 검증하기 위해서는 검증 도구가 반드시 필요함에도 불구하고 이에 대한 기술 개발이 미진한 상태에 있다. However, the MIMO-OFDM is in a state of incomplete technology development even though a verification tool is necessary to verify the operation state of the internal system by itself.
이에 따라, MIMO-OFDM 시스템 검증을 위해서는 각 채널을 개별적으로 검증할 수 있는 다수의 계측기를 사용하는 방법이 유일한 방법이지만, 현재와 같이 반도체 및 정보 통신 기술의 급격하게 발달하는 환경을 고려할 때, 동작 상태에 있는지를 손쉽게 파악할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어 도구 개발에 따른 다양한 검증 방법으로 개발되어야 할 필요성이 있다. Accordingly, the method of using a plurality of instruments capable of verifying each channel individually is the only method for verifying the MIMO-OFDM system, but considering the rapidly developing environment of semiconductor and information communication technology, There is a need to be developed with various verification methods according to the development of hardware and software tools that can easily identify the state.
이에, 본 발명은 상술한 바와 같은 필요성에 의하여 안출된 것으로서, 그 목적은 MIMO-OFDM에 의해 A/D 변환을 거친 송/수신 데이터의 품질을 검증할 수 있는 MIMO-OFDM을 검증하기 위한 시스템 및 그 검증방법을 제공함에 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of the necessity as described above, an object thereof is a system for verifying the MIMO-OFDM capable of verifying the quality of the transmission / reception data subjected to the A / D conversion by MIMO-OFDM and The verification method is provided.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 MIMO-OFDM을 검증하기 위한 시스템은 MIMO OFDM에 접속하여 변환된 데이터를 분리 및 변환 로딩 과정을 거쳐 와이브로(WiBro) 형태의 데이터로 생성하는 데이터 로딩부와, 로딩 과정을 거친 데이터를 QPSK, 16QAM, 64QAM의 변조 방식과 그레이코드의 매핑 규칙에 적용시켜 변조 및 검증하여 출력수단을 통해 출력하는 송신 검증부와, 로딩된 데이터 채널을 상/하향 링크 프레임별로 추정하여 출력수단을 통해 출력하는 MIMO 채널 추정부와, 로딩된 데이터의 심볼 타이밍을 복원하고, 주파수 옵셋을 추정하며, 데이터 품질을 분석하여 출력수단을 통해 출력하는 수신 검증부를 포함하는 것을 특징으로 한다. A system for verifying MIMO-OFDM according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a data loading to generate data in the form of WiBro through the process of separating and transform loading the converted data by accessing MIMO OFDM A transmission verification unit that modulates and verifies by applying the data, which has been loaded, and the loading process to QPSK, 16QAM, 64QAM modulation schemes and gray code mapping rules, and outputs them through output means, and the loaded data channel up / down link And a MIMO channel estimator for estimating each frame and outputting the data through an output means, and a reception verification unit for restoring symbol timing of the loaded data, estimating a frequency offset, and analyzing the data quality and outputting the data through the output means. It is done.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 MIMO-OFDM을 검증하기 위한 방법은 MIMO OFDM에 접속하여 변환된 데이터를 분리 및 변환 로딩 과정을 거쳐 와이브로(WiBro) 형태의 데이터로 생성하는 제1과정과, 로딩 과정을 거친 데이터를 QPSK, 16QAM, 64QAM의 변조 방식과 그레이코드의 매핑 규칙에 적 용시켜 변조 및 검증하여 출력수단을 통해 출력하는 제2과정과, 로딩된 데이터 채널을 상/하향 링크 프레임별로 추정하여 출력수단을 통해 출력하는 제3과정과, 로딩된 데이터의 심볼 타이밍을 복원하고, 주파수 옵셋을 추정하며, 데이터 품질을 분석하여 출력수단을 통해 출력하는 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method for verifying the MIMO-OFDM according to another aspect of the present invention for achieving the above object is generated by the WiBro form of the data by accessing the MIMO OFDM separated and transform loading process And a second process of modulating and verifying the loaded data through QPSK, 16QAM, and 64QAM modulation schemes and gray code mapping rules, and outputting them through an output means. A third process of estimating the uplink / downlink frame for each output frame and outputting it through the output means, and a fourth process of restoring symbol timing of the loaded data, estimating frequency offset, analyzing the data quality, and outputting the output signal through the output means. It is characterized by including.
이하, 본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다. Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention may exist, and a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Those skilled in the art will appreciate the objects, features and advantages of the present invention through this embodiment.
도 1은 본 발명에 따른 MIMO-OFDM을 검증하기 위한 시스템에 대한 블록 구성도로서, MIMO-OFDM 블록(101) 및 검증 시스템(103)과 출력수단(105)을 포함한다.1 is a block diagram of a system for verifying MIMO-OFDM according to the present invention, which includes a MIMO-
MIMO-OFDM 블록(101)은 휴대인터넷 서비스인 와이브로(Wibro)에 사용되는 기술로서, 직교하는 반송파 신호를 다중화하는 디지털 변조방식으로 고속의 이퀄라이저의 사용을 피하고 멀티-패스 패딩(multi-path fading)과 펄스형 노이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 가용대역을 충분히 사용하면서 입력되는 송/수신 신호에 대하여 A/D 변환을 거쳐 변조시킨 송/수신 데이터를 복조 블록(도시되지 않음)에 제공하며, 더불어 제공되는 송/수신 데이터를 검증하기 위해 검증 시스템(103)에 송/수신 데이터를 제공한다.The MIMO-
검증 시스템(103)은 MIMO-OFDM 블록(101)에 의해 A/D 변환되어 제공된 송/수신 데이터를 검증하기 위한 블록으로서, 데이터 로딩부(1031)와, 송신 검증부 (1033)와, MIMO 채널 추정부(1035)와, 수신 검증부(1037)를 포함한다.The
데이터 로딩부(1031)는 MIMO-OFDM 블록(101)에 의해 A/D 변환되어 전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(transmission control protocol/Internet Protocal, TCP/IP)(S1) 통신에 의해 안테나별로 수신되는 수신 데이터를 분리 및 변환 과정을 거쳐 와이브로(WiBro) 형태의 데이터를 생성하기 위한 블록으로서, 접속부(10311)와 진수 변환부(10313)와, 분리부(10315)와, 보수 변환부(10317)와, 데이터 생성부(10319)를 구비한다. The
접속부(10311)는 MIMO-OFDM 블록(101)에 의해 A/D 변환된 디지털 수신 데이터를 수신하기 위해 TCP/IP(S1) 통신을 거쳐 MIMO-OFDM 블록(101)에 접속한다.The connecting
진수 변환부(10313)는 접속부(10311)에 의해 MIMO-OFDM 블록(101)에 접속된 상태에서, 접속된 MIMO-OFDM 블록(101)에서 제공되는 수신 데이터가 문자(Character)형태의 ASCII 코드 값을 갖는 데이터이므로, 이 데이터를 16진수 값으로 바꾸어 주기 위해 우선적으로 10진수 형태로 변경한 다음에 다시 16진수로 변환하여 분리부(10315)에 제공한다. When the
분리부(10315)는 진수 변환부(10313)에 의해 변환된 16진수를 다시 이진수의 데이터 형태로 변경한 후, 변경된 이진 데이터의 안테나 부호(Sign) 비트를 판별하여 어떤 안테나에서 수신된 데이터인지를 표 1을 참조하면서 분리하여 보수 변환부(10317)에 제공한다.The
여기서, 표 1은 와이브로(WiBro) 형태의 데이터의 구조로서, 하나의 형태에는 총 32비트로 표현되는데, 보다 상세하게 설명하면 31번째 비트에는 '0'일 때(첫 번째 안테나에서 수신된 신호)와 '1'(두 번째 안테나를 통하여 수신된 신호)일 때의 부호 비트(Sign Bit) 값이 존재함을 의미하며, 24∼30번째 비트에는 널 비트(Null Bit) 값이 존재함을 의미하며, 12∼23번째 비트에는 복소수 비트(Imaginary Bit) 값이 존재함을 의미하며, 0∼11번째 비트에는 실수 비트(Real Bit) 값이 존재함을 의미한다. Here, Table 1 is a structure of data in the form of WiBro, which is represented by 32 bits in one form. More specifically, when the 31st bit is '0' (a signal received from the first antenna) and '1' (Signal received through the second antenna) means that the sign bit value (Sign Bit) is present, means that there is a null bit value in the 24 ~ 30th bit, It means that the complex bit value exists in the 12th to 23rd bits, and the real bit value exists in the 0th to 11th bits.
보수 변환부(10317)는 표 1에 도시된 23번째 비트와 11번째 비트가 각각 복소수 부분과 실수 부분의 부호를 나타내는 것으로, 복소수 부분에서 부호 비트가 0일 경우 데이터의 값은 양의 값이고, 복소수 부분에서 부호 비트가 1일 경우 데이터의 값은 음의 값을 갖는다. 즉, 복소수 부분에서 부호 비트가 0일 경우에는 부호 비트를 제외한 실수 부분에서의 나머지 11번째 비트의 데이터를 그대로 데이터 생성부(10319)에 제공하는 반면에, 복소수 부분에서 부호 비트가 1일 경우에는 부호 비트를 제외한 실수 부분에서의 나머지 11번째 비트의 데이터에 대하여 2의 보수를 취하여 데이터 생성부(10319)에 제공한다. In the
데이터 생성부(10319)는 보수 변환부(10317)로부터 제공되는 실수 부분에서의 나머지 11비트의 이진 데이터 값을 검증하기 위해 송신 검증부(1033)에 제공함과 동시에 10진수로 변환하여 표 1과 같이 WiBro 형태의 데이터를 생성한다. 또한, 데이터 생성부(10319)는 보수 변환부(10317)로부터 제공되는 2의 보수로 취한 11비트의 이진 데이터 값을 검증하기 위해 송신 검증부(1033)에 제공함과 동시에 10진수로 변환하여 표 1과 같이 WiBro 형태의 데이터를 생성한다. The
송신 검증부(1033)는 데이터 로딩부(1031)에 의해 로딩된 이진 데이터를 QPSK, 16QAM, 64QAM의 3가지 변조 방식을 통해 지원하고, 이 로딩된 이진 데이터를 3가지 변조 방식과 도 3에 기재된 그레이코드의 매핑 규칙에 적용시켜 변조한 다음에 검증하고, 그 검증 결과를 출력수단(105)에 제공한다. The
MIMO 채널 추정부(1035)는 상/하향 프레임 구조를 통해 데이터 로딩부(1031)에 의해 로딩된 데이터 채널을 추정할 수 있는데, 이 상/하향 프레임 구조는 도 4와 같이 하향링크(Down Link) 프레임과 상향링크(Up Link) 프레임, 그리고 TTG 및 RTG 구간으로 구성되어 있다. The
여기서, 하향링크 프레임 및 상향링크 프레임은 전송시간에 의해 구분되는 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD) 방식을 사용한다. 그리고 하향링크 프레임은 클러스터 구조로 파일롯 및 데이터 부반송파가 매핑되어 있으며, 상향링크 프레임은 타일 구조로 파일롯 및 데이터 부반송파가 매핑되어 있어 각 구조에 맞게 채널이 추정된다. 그리고 매핑된 파일롯 신호는 BPSK로 변조된 후 할당된 부반송파를 통해 전송할 수 있는데, 이 데이터 전송에 사용되는 전력은 부반송파에서 사용되는 전력보다 2.5㏈ 높게 사용된다.Here, the downlink frame and the uplink frame use a time division duplex (TDD) scheme divided by transmission time. In addition, the pilot frame and data subcarriers are mapped to the downlink frame in a cluster structure, and the pilot frame and data subcarriers are mapped to the tile structure in the uplink frame. The mapped pilot signal can be transmitted through an assigned subcarrier after being modulated by BPSK, and the power used for data transmission is 2.5 ㏈ higher than the power used for the subcarrier.
MIMO 채널 추정부(1035)내 하향링크 프레임은 하향링크를 통해 채널을 추정할 수 있는데, 이 하향링크를 통해 수신되는 데이터가 해당 사용자에게 부반송파가 할당되었는지의 여부와 관계없이 모두 동일한 채널을 통과하여 나온 데이터로서, 해당 사용자에게 할당된 부반송파 및 심볼 위치에 인접된 파일롯 신호들을 이용하면서 도 5에 도시된 바와 같이 보간법을 이용하여 채널을 추정하여 출력수단(105)에 제공한다. The downlink frame in the
예컨대, 도 5는 하향링크 PUSC 채널 구조에서 채널 추정 방식을 도시한 도면으로서, 3번째 심볼에 해당되는 채널을 추정 할 때 시간 축으로 해당 부반송파의 좌우 파일롯 부반송파 위치 채널 추정 값으로 선형 보간 방법을 이용하여 해당 부반송파에 대한 채널을 추정하고, 선형 보간된 부반송파의 채널 추정값과 파일롯 부반송파를 이용하여 주파수 축으로 선형 보간 방법을 이용하여 채널을 추정하게 된다.For example, FIG. 5 illustrates a channel estimation method in a downlink PUSC channel structure. When estimating a channel corresponding to a third symbol, a linear interpolation method is used as a left and right pilot subcarrier position channel estimation value of a corresponding subcarrier on a time axis. The channel of the corresponding subcarrier is estimated, and the channel is estimated using the linear interpolation method on the frequency axis using the channel estimate of the linear interpolated subcarrier and the pilot subcarrier.
MIMO 채널 추정부(1035)내 상향링크 프레임은 상향링크를 통해 채널을 추정하는데, 이 상향링크는 각각의 이동통신 단말기(도시되지 않음)로부터 전송되어 온 신호들이 각각 다른 채널의 영향을 받으면서 수신됨에 따라 특정 이동통신 단말기에서 전송되어 온 신호에 대한 채널 추정을 할 때 나머지 이동통신 단말기로부터 수신된 신호를 사용할 수 없다. 즉, 상향링크에서 데이터 부반송파의 채널 추정은 하향링크와 다르게 같은 타일 내에 파일롯 부반송파의 채널만을 이용하면서 도 6에 도시된 바와 같은 보간법을 이용하여 채널을 추정하여 출력수단(105)에 제공한다. The uplink frame in the
예컨대, 도 6은 상향링크 PUSC 채널 구조에서 채널 추정 방식을 도시한 도면으로서, 2번째 심볼에 해당하는 채널을 추정하려면 시간축으로 해당 부반송파 좌우에 파일롯 부반송파 위치에 있는 부반송파에 대해 선형 보간 방법을 이용하여 채널을 추정한 후, 선형 보간된 부반송파의 채널 추정값과 파일롯 부반송파를 이용하여 채널이 추정된다.For example, FIG. 6 illustrates a channel estimation method in an uplink PUSC channel structure. In order to estimate a channel corresponding to a second symbol, a linear interpolation method is used for a subcarrier located at a pilot subcarrier position on the left and right sides of a corresponding subcarrier on a time axis. After estimating the channel, the channel is estimated using the channel estimate of the linear interpolated subcarrier and the pilot subcarrier.
수신 검증부(1037)는 심볼 타이밍 복원부(10371)와, 그리고 주파수 옵셋 추정부(10373) 및 데이터 품질 분석부(10375)를 구비한다. The
심볼 타이밍 복원부(10371)는 데이터 로딩부(1031)에 의해 로딩된 데이터의 심볼 타이밍을 복원하기 위한 블록으로서, 도 8에 도시된 바와 같이 더블 슬라이딩 윈도우(Double Sliding Window) 기법을 사용하여 타이밍을 복원하여 출력수단(105)에 제공한다. The symbol
즉, 도 8을 참조하면, 기저대역 신호가 슬라이딩 윈도우 A와 B를 지나가며 A의 총 에너지(an)와 B의 총 에너지(bn)를 수학식1That is, referring to FIG. 8, the baseband signal passes through sliding windows A and B, and A's total energy a n and B's total energy b n are represented by
에 적용하여 얻을 수 있다. 여기서, rn은 n지점에서의 수신신호를 의미한다. Can be applied to. Here, r n means a received signal at the n point.
그리고, 얻어진 A의 총 에너지(an)와 B의 총 에너지(bn)를 수학식2The total energy (a n ) of A and the total energy (b n ) of B are obtained from
에 적용하여 얻은 값 중 가장 큰 값의 지점을 찾아내어 타이밍 복원 지점으로 결정한다.The timing recovery point is determined by finding the point of the largest value obtained by applying to.
주파수 옵셋 추정부(10373)는 OFDM 심볼 내에 존재하는 싸이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, CP)를 사용하여 추정하는 블록으로서, 도 9에 도시된 바와 같이 CP가 삽입된 와이브로 프레임 내 프리앰블(Preamble)과 첫 번째 데이터 심볼을 나타낸다. The frequency offset
즉, 도 9를 참조하면, 프리앰블의 1번 구간과 2번 구간은 서로 동일한 데이터가 할당된다. 여기서, 주파수 옵셋이 존재할 경우, CP 구간인 A와 CP의 원본 데이터 구간인 B는 위상차이 외에는 동일하다. 이러한 A부분과 B부분간의 위상차이를 계산하여 주파수 옵셋을 추정하여 출력수단(105)에 제공한다.That is, referring to FIG. 9, the same data is allocated to the first and second sections of the preamble. Here, when there is a frequency offset, A, which is a CP section, and B, which is an original data section of the CP, are the same except for the phase difference. The phase difference between the A portion and the B portion is calculated and the frequency offset is estimated and provided to the output means 105.
다시 말하여, A부분과 B부분간의 위상차이는 수학식3 및 수학식4In other words, the phase difference between the A portion and the B portion is expressed by
를 통해 계산된다. Is calculated through.
여기서, T는 샘플링 주파수로서 10㎒를 의미한다. Here, T means 10 MHz as the sampling frequency.
더불어, 수학식3과 수학식4를 이용하여 주파수 옵셋(Δf)을 수학식5In addition, the frequency offset Δf is expressed by
와 같이 구할 수 있으며, CP를 사용한 주파수 옵셋 추정에 대한 블록 다이어그램은 도 10과 같다. A block diagram for frequency offset estimation using CP is shown in FIG. 10.
데이터 품질 분석부(10375)는 에러벡터의 크기(Error Vector Magnitude, EVM)와, 평균 Spectral Mask와, Constellation & 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR) 등의 3가지 품질을 각각 분석하여 출력수단(105)에 제공한다.The data
첫 번째로, EVM은 도 11과 같이 이상적인 신호벡터와 잡음의 영향을 받은 신호벡터의 차를 수학식6First, the EVM calculates the difference between the ideal signal vector and the signal vector affected by noise as shown in FIG.
에 적용하여 EVM을 구한다. Apply to get EVM.
여기서, xi, yi는 이상적인 신호벡터의 좌표값이고, xm, ym은 잡음 혹은 기타 다른 영향에 의해 변형된 신호벡터의 좌표값이다.Where xi and yi are coordinate values of an ideal signal vector, and xm and ym are coordinate values of a signal vector transformed by noise or other influences.
두 번째로, 평균 Spectral Mask는 선택된 Burst내의 파일롯 및 데이터 부반송파를 사용하는 것으로, 빠른 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 취한 샘플을 사용하며, 부반송파 축을 중심으로 각 심볼에 할당된 파일롯 및 데이터 부반송파의 평균을 취하여 나온 결과값을 주파수축 상에 출력한다.Second, the average spectral mask uses the pilot and data subcarriers within the selected burst, using samples with fast Fourier transforms (FFTs), and the pilot and data subcarriers assigned to each symbol around the subcarrier axis. Take the average of and output the result on the frequency axis.
세 번째로, Constellation & SNR은 선택된 Burst내의 파일롯 및 데이터 부반송파를 사용하며, FFT를 취해준 후에 결과값을 사용하며, 수학식7과, 수학식8, 그리고 수학식9 Third, Constellation & SNR uses the pilot and data subcarriers in the selected burst and uses the resultant after taking the FFT.
를 통해 SNR을 구할 수 있다. The SNR can be obtained through.
여기서, s^(n)은 기준신호이며 s(n)은 수신신호를 의미한다. Here, s ^ (n) denotes a reference signal and s (n) denotes a received signal.
출력수단(105)은 송신 검증부(1033)에 의해 검증된 검증 결과를 운용자가 확인할 수 있도록 출력하며, 또한, MIMO 채널 추정부(1035)에 의해 추정된 채널을 운용자가 확인할 수 있도록 출력하며, 또한, 수신 검증부(1037)에 의해 복원된 심볼 타이밍과 주파수 옵셋 추정결과와 데이터 품질 분석 결과를 운용자가 확인할 수 있 도록 출력한다. The output means 105 outputs the verification result verified by the
따라서, MIMO-OFDM에 의해 A/D 변환을 거친 송/수신 데이터의 품질을 검증함으로써, MIMO-OFDM 시스템의 신호 품질 분석이 가능하며 또한 MIMO 채널을 검증할 수 있으며, 오프 라인(off-line)으로 구현이 어려운 멀티 시스템(예컨대, 4*4, 3*4)의 성능 검증이 가능하며, 소프트웨어 업데이트를 통한 다양한 시스템(스마트 안테나, MISO,...)에 응용 가능하다. Therefore, by verifying the quality of the transmitted / received data that has undergone A / D conversion by MIMO-OFDM, it is possible to analyze the signal quality of the MIMO-OFDM system, and also to verify the MIMO channel, and to be offline. It is possible to verify the performance of multi-systems (
또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다. In addition, since the present invention is disclosed as a right within the spirit and claims of the present invention, the present invention may include any modification, use and / or adaptation using general principles, and the present invention as a matter deviating from the description of the present specification. It includes everything that falls within the scope of known or customary practice in the art to which it belongs and falls within the scope of the appended claims.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 MIMO-OFDM에 의해 A/D 변환을 거친 송/수신 데이터의 품질을 검증함으로써, MIMO-OFDM 시스템의 신호 품질 분석이 가능하며 또한 MIMO 채널을 검증할 수 있으며, 오프 라인으로 구현이 어려운 멀티 시스템의 성능 검증이 가능하며, 소프트웨어 업데이트를 통한 다양한 안테나 시스템에 응용 가능하다는 효과가 있다. As described above, the present invention enables the signal quality analysis of the MIMO-OFDM system and verifies the MIMO channel by verifying the quality of the transmission / reception data that has undergone A / D conversion by MIMO-OFDM. It is possible to verify the performance of multiple systems that are difficult to implement offline, and can be applied to various antenna systems through software updates.
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| US12074734B2 (en) | 2021-03-31 | 2024-08-27 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Method of channel estimation in a communication system as well as signal processing system |
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