KR100719112B1 - Ｏｆｄｍ 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정장치및 그 방법 - Google Patents

Ｏｆｄｍ 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정장치및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 OFDM 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정장치는, 일정한 샘플링 주파수를 기초로 수신신호를 샘플링하는 AD 변환부, 샘플링한 수신신호를 주파수 영역으로 변환하는 FFT부, 주파수 영역으로 변환된 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파들의 위상변화를 각각 계산하는 위상계산부, 위상변화로 인해 파일롯 부반송파의 샘플이 시프트되는 위상변화 도달시간을 계산하는 판단부, 파일롯 부반송파를 이용하여 샘플링 시간 오차를 계산하는 시간오차 계산부, 및 위상변화 도달시간 및 샘플링 시간 오차를 기초로 샘플링 주파수 오차를 계산하는 주파수오차 계산부를 포함한다. 이에 의해, 각각의 파일롯 부반송파의 위상변화를 계산함으로써 정확한 샘플링 주파수 오차를 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 샘플링 주파수 오차로 인한 위상 왜곡을 정확하게 보상할 수 있다.
샘플링 시간 오차, 파일롯 부반송파, 위상 추정

Description

ＯＦＤＭ 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정장치 및 그 방법{Sampling frequency offset estimation apparatus to be applied OFDM system and method thereof}
도 1a 및 도 1b는 OFDM 시스템에서 샘플링 주파수 오차의 영향을 설명하기 위한 도면들,
도 2a 및 도 2b는 종래의 OFDM 시스템에서 샘플링 주파수 오차 추정을 설명하기 위한 도면들,
도 3은 종래의 샘플링 주파수 오차 추정 방법에 의한 심볼 인덱스와 추정한 위상과의 관계를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플링 주파수 오차 추정장치가 적용되는 OFDM 시스템의 블록도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 5의 샘플링 주파수 오차 추정방법을 상세하게 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 샘플링 주파수 오차 추정방법 및 종래의 샘플링 주파수 오차 추정방법의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: AD 변환부 200: 삭제/추가부
300: FFT부 400: 등화부
500: 저장부 600: 추정부
610: 위상 계산부 620: 판단부
630: 오차 계산부
본 발명은 OFDM 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파별로 위상변화를 추정하여 샘플링 주파수 오차를 추정하는 OFDM 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정장치 및 그 방법에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 다중화 방식인 OFDM 방식은 직렬 형태로 입력되는 데이터 열을 소정의 블럭 단위의 병렬 데이터로 변환한 후 병렬화된 심벌들을 서로 직교인 상이한 반송파 주파수로 다중화(multiplexing)하여, 광대역 전송을 다수의 협대역 병렬 전송으로 바꾸어 주는 방식이다. 이러한 OFDM 방식은 무선 통신 환경에서 다중경로 페이딩(fading)에 강하며 고속의 데이터 전송이 가능하다.
OFDM 시스템에서 샘플링 주파수 오차 추적(tracking)은 대부분 파일롯 부반송파(pilot subcarrier)를 이용한다. 파일롯 부반송파를 이용하는 방식에서는 파일 롯 심볼이라는 불리는 송수신단이 알고 있는 데이터를 전송하여 수신단이 동기화를 수행하는데 사용한다. 이 파일롯 부반송파는 두 개의 집합으로 나뉘어 진다. 즉, 음의 부반송파에 위치한 파일롯과 양의 부반송파에 위치한 파일롯이 있다. 샘플링 주파수 오차는, 오차와 파일롯 부반송파의 인덱스에 의해 발생하는 위상 회전(phase ratation) 사이의 선형적 관계에 대한 정보를 사용함으로써 추정된다.
도 1a 및 도 1b는 OFDM 시스템에서 샘플링 주파수 오차의 영향을 설명하기 위한 도면들이다. 도 1a는 0.5 초기 시간 오차가 있는 30ppm(parts per million) 경우, 위상 및 진폭 왜곡을 나타낸 도면이다. 그리고, 도 1b는 0.5 초기 시간 오차와 1-샘플 심볼 시간 오차가 있는 30ppm 경우, 위상 및 진폭 왜곡을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 OFDM 시스템에서 샘플링 주파수 오차 추정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a는 파일롯 부반송파 간 위상차를 이용하여 샘플링 주파수 오차를 추정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 2a를 참조하면, 파일롯 반송파 간 위상차는 다음의 수학식에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112005039145113-pat00001
여기서, Φm,p는 m번째 OFDM 심볼에서 p번째 파일롯 부반송파, Φm,p+ 1는 p+1번째 파일롯 부반송파 위상을 나타낸다. 그리고, △k는 파일롯 부반송파간의 간격, △t는 샘플링 시간 오차, 그리고 N은 FFT 윈도우 사이즈(Fast Fourier Transform Window Size)를 나타낸다.
[수학식1]를 다시 샘플링 시간 오차에 대해 나타내면 다음과 같다.
Figure 112005039145113-pat00002
[수학식2]에서 나타낸 바와 같이 샘플링 시간 오차를 계산하여 위상 기울기를 추정함으로써, 샘플링 주파수 오차를 추정할 수 있다.
도 2b는 시간에 따른 파일롯 부반송파 간 위상차의 변화 추정을 이용하여 샘플링 주파수 오차를 추정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 파일롯 반송파 간 위상차의 변화는 다음의 수학식에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112005039145113-pat00003
여기서,
Figure 112005039145113-pat00004
는 l번째와 l+1번째 OFDM 심볼에서 p번째와 p+1번째 파일롯 간의 위상차를 이용하여 계산된 위상 기울기의 변화량을 나타낸다. 그리고, △k는 파일롯 부반송파간의 간격, △t는 샘플링 시간 오차를 나타낸다.
이때, l+1번째 OFDM 심볼 대신 D만큼 지연된 심볼과 l번째 심볼에서 p번째 ,p+1 번째 파일롯간의 위상차를 이용하여 위상 기울기 변화량을 추정할 수도 있다.
도 3은 종래의 샘플링 주파수 오차 추정방법에 의한 심볼 인덱스와 추정한 위상과의 관계를 나타낸 도면이다. 여기서, "S"는 1-샘플이 시프트되는 지점으로, 샘플 하나를 추가하거나 삭제하여 샘플링 주파수 오차에 의한 발생한 왜곡을 보상할 필요가 있는 지점이다.
도 3을 참조하면, "L" 영역에서는 샘플링 시간 오차가 시간이 증가함에 따라 위상이 선형적으로 증가한다. 그러나, "L" 영역 이후는 시간경과에 따라 위상이 -π 또는 π 이상을 갖는 파일롯 부반송파가 존재하여, 파일롯 부반송파간 위상의 선형성이 성립하지 않게 된다. 따라서, 파일롯 부반송파의 인덱스에 따른 위상의 평균 변화량을 이용할 경우 잘못된 샘플링 주파수 오차를 추정할 수 있게 된다.
그리고, "S"는 다수의 파일롯 부반송파에 의해 계산되는 평균 위상 기울기가 샘플 하나 만큼 차이가 나는 지점으로, 잡음의 영향으로 샘플을 추가하거나 삭제하여야 하는 지점의 표준편차가 매우 크게 된다. 즉, 파일롯 부반송파들의 평균 위상 기울기를 이용할 경우, 1-샘플을 추가하거나 삭제하는 지점을 정확하게 검출할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 파일롯 부반송파들의 평균 위상 변화율이 아닌 각 파일롯 부반송파 별로 위상의 변화율을 계산하여 샘플링 주파수 오차를 정확하게 추정할 수 있는 OFDM 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정장치 및 그 방법 을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정장치는, 일정한 샘플링 주파수를 기초로 수신신호를 샘플링하는 AD 변환부, 샘플링한 수신신호를 주파수 영역으로 변환하는 FFT부, 주파수 영역으로 변환된 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파들의 위상변화를 각각 계산하는 위상계산부, 위상변화로 인해 파일롯 부반송파의 샘플이 시프트되는 위상변화 도달시간을 계산하는 판단부, 파일롯 부반송파를 이용하여 샘플링 시간 오차를 계산하는 시간오차 계산부, 및 위상변화 도달시간 및 샘플링 시간 오차를 기초로 샘플링 주파수 오차를 계산하는 주파수오차 계산부를 포함한다.
바람직하게는 주파수 영역으로 변환한 수신신호 중 파일롯 부반송파를 저장하는 저장부를 더 포함한다.
또한, 바람직하게는 판단부는, 파일롯 부반송파의 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 심볼 인덱스를 검출하여 위상변화 도달시간을 계산한다.
한편, OFDM 시스템은 샘플링 주파수 오차 추정장치를 이용할 수 있다.
이때, OFDM 시스템은 추정한 샘플링 시간 오차를 기초로 수신신호의 위상왜곡을 보상하는 등화부를 더 포함한다.
그리고, OFDM 시스템은 추정한 샘플링 주파수 오차를 기초로 1-샘플을 삭제 또는 추가하는 삭제/추가부를 더 포함한다.
한편, 본 발명의 샘플링 주파수 오차 추정방법은, 일정한 샘플링 주파수를 기초로 샘플링한 수신신호를 주파수 영역으로 변환하는 단계, 및 주파수 영역으로 변환된 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파들의 위상변화를 각각 계산한 후, 위상변화로 인해 각각의 파일롯 부반송파의 샘플이 시프트되는 위상변화 도달시간을 기초로, 샘플링 주파수 오차를 계산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 샘플링 주파수 오차를 계산하는 단계는, 주파수 영역으로 변환된 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파들의 위상변화를 각각 계산하는 단계, 위상변화로 인해 파일롯 부반송파의 샘플이 시프트되는 위상변화 도달시간을 계산하는 단계, 파일롯 부반송파를 이용하여 샘플링 시간 오차를 계산하는 단계, 및 위상변화 도달시간 및 샘플링 시간 오차를 기초로 샘플링 주파수 오차를 계산하는 단계를 포함한다.
여기서, 위상변화 도달시간을 계산하는 단계는, 파일롯 부반송파의 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 심볼 인덱스를 검출하여 위상변화 도달시간을 계산한다.
또한, 바람직하게는 주파수 영역으로 변환한 수신신호 중 파일롯 부반송파를 저장하는 단계를 더 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
OFDM 시스템에서 샘플링 주파수 오차에 의한 회전은 두 가지 방식에 의해 보상(correction)될 수 있다. 하나는 수신단 ADC(Analog-to-digital Converter)의 샘플링 주파수를 바꿈으로써 수정하는 방식인 동기화 샘플링 방식이고, 다른 하나는 부반송파를 다시 회전시킴으로써 DFT(Discrete Fourier Transform) 처리 이후에 회 전 현상을 보상하는 방식인 비동기화 샘플링 방식이다.
이하에서는 일정한 샘플링 주파수를 이용하여 수신신호를 샘플링한 후 DFT 처리 이후에서 회전현상을 보상하는 비동기화 샘플링 방식에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플링 주파수 오차 추정장치가 적용되는 OFDM 시스템의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 샘플링 주파수 오차 추정장치가 적용되는 OFDM 시스템은, AD 변환부(100), 삭제/추가부(rob/stuff unit)(200), FFT부(Fast Fourier Transform unit)(300), 등화부(Equalizer)(400), 저장부(500), 및 주파수오차 추정부(Frequency offset estimator)(600)를 포함한다.
AD 변환부(100)는 수신되는 신호를 발진기(Oscillator)(미도시)에서 생성된 일정한 샘플링 주파수에 따라 샘플링한다.
FFT부(300)는 샘플링한 상기 수신신호를 주파수 영역으로 변환한다.
저장부(500)는 주파수 영역으로 변환한 수신신호 중 파일롯 부반송파(pilot subcarrier)를 저장한다. OFDM의 수신단은 송수신단이 알고 있는 데이터인 파일롯 심볼(pilot symbol)를 전송받아 동기화를 수행하여, 샘플링 주파수 오차 추정시 이용되는 파일롯 부반송파는 별도로 저장된다.
주파수오차 추정부(600)는 위상 계산부(610), 판단부(620), 및 오차 계산부(630)를 포함하며, 저장된 각각의 파일롯 부반송파의 위상변화를 기초로 샘플링 주파수 오차 및 샘플링 시간 오차를 추정한다.
위상 계산부(610)는 주파수 영역으로 변환된 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파들의 위상변화를 각각 계산한다. 파일롯 부반송파는 샘플링 주파수 오차에 따라 서로 다른 위상 변화율을 갖으므로, 파일롯 부반송파 별로 위상 변화를 계산한다.
판단부(620)는 각각의 파일롯 부반송파에서 급격한 위상변화를 발생하는 시간을 추정한다. 파일롯 부반송파 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 시간, 즉 1-샘플이 시프트되는 시간인 위상변화 도달시간 추정한다. 샘플링 주파수 오차는 파일롯 부반송파의 인덱스에 의해 발생하는 위상 회전(phase rotation)와 선형적 관계에 있다. 따라서, 하나의 심볼에서 바깥에 위치하는 최상 파일롯 부반송파가 먼저 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 시간에 도달하게 된다.
오차 계산부(630)는 파일롯 부반송파 인덱스를 기초로 샘플링 시간 오차를 계산하며, 계산된 샘플링 시간 오차 및 추정한 위상변화 도달시간을 이용하여 샘플링 주파수 오차를 계산한다.
등화부(400)는 주파수오차 추정부(600)에서 추정된 샘플링 시간 오차를 이용하여 위상왜곡을 보상한다.
삭제/추가부(200)는 주파수오차 추정부(600)에서 추정된 샘플링 주파수 오차를 기초로 복사된 샘플을 추가하거나 신호로부터 하나의 샘플을 삭제한다. 샘플링 주파수 오차에 의해 샘플링 순간의 변화가 점차적으로 샘플링 주기보다 커기지 때문에, 1-샘플 시프트가 발생하는 위치를 검출하여 샘플을 추가하거나 삭제하여 샘플링 주파수 오차에 의한 왜곡을 보상한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 시스템에 적용되는 샘플링 주파수 오차 추정방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저 수신신호 중 송수신단이 알고 있는 데이터인 파일롯 부반송파의 위상변화를 계산한다(S910). 수신신호는 일정한 샘플링 주파수에 의해 샘플링된 후, FFT에 의해 주파수 영역으로 변환된다. 주파수 영역으로 변환된 수신신호 중 파일롯 부반송파들은 파일롯 부반송파의 인덱스별로 위상변화가 계산된다.
이어, 각각의 파일롯 부반송파별로 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는지 판단한다(S920). 파일롯 부반송파는 샘플링 주파수 오차에 따라 서로 다른 위상 변화율을 갖으며, 샘플링 주파수 오차와 파일롯 부반송파의 인덱스에 의해 발생하는 위상 회전(phase rotation)는 선형적 관계에 있다.
따라서, 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 위치는 파일롯 부반송파의 인덱스별로 상이하며, 하나의 심볼에서 바깥에 위치하는 최상 파일롯 부반송파가 먼저 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 위치에 도달하게 된다.
S920 단계에서 판단결과 파일롯 부반송파의 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 경우, 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 위상변화 도달시간을 계산한다(S930). 위상변화 도달시간은 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 위치의 심볼 인덱스, 샘플링 시간 구간, 및 심볼당 샘플 수를 이용하여 계산한다. 이때, 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 시간은 1-샘플이 시프트되는 시간이다. 1-샘플이 시프트되는 위상변화 도달시간을 정확하게 검출함으로써, 검출한 위상변화 도달시간을 기초로 샘플을 하나 추가하거나 삭제하여 샘플링 주파수 오차에 의한 왜 곡을 보상할 수 있게 된다.
반면, S920 단계에서 판단결과 파일롯 부반송파의 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 아닌 경우, 심볼 인덱스를 증가시면서 파일롯 부반송파의 위상변화를 계산한다.
이어, 샘플링 시간 오차를 계산한다(S940). 샘플링 시간 오차는, 파일롯 부반송파의 인덱스와 FFT 윈도우 사이즈를 기초로 계산할 수 있다.
이어, S930 단계에서 계산된 위상변화 도달시간과, S940 단계에서 계산된 샘플링 시간 오차를 이용하여 샘플링 주파수 오차를 계산한다(S950). 샘플링 주파수 오차는 샘플링 시간 오차를 위상변화 도달시간으로 나눔으로써 계산할 수 있다.
이와 같이 상이한 위상 변화율을 갖는 파일롯 부반송파 별로 1-샘플이 시프트되는 시간과 샘플링 시간 오차를 계산하여, 샘플링 주파수 오차를 계산한다. 따라서, 파일롯 부반송파들의 평균 위상변화를 추정하는 경우와 달리 독립적인 파일롯 부반송파의 위상변화를 계산함으로써 1-샘플을 추가하거나 삭제할 시점을 정확하게 찾을 수 있게 된다.
이때, 다수의 파일롯 부반송파들의 샘플링 주파수 오차를 계산하여 샘플링 주파수 오차에 의한 위상변화를 보상할 수 있지만, 가장 먼저 1-샘플이 시프트되는 최상 파일롯 부반송파의 샘플링 주파수 오차만을 이용하여 위상변화를 보상할 수 있다.
도 6은 도 5의 샘플링 주파수 오차 추정방법을 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서 가로축은 OFDM 심볼 인덱스를 나타내며, 세로축은 파일롯 부반송파 인덱스별로 추정되는 위상을 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, OFDM 신호 수신시 각 파일롯 부반송파에 따라 발생하는 회전각의 양은 파일롯 부반송파의 인덱스와 OFDM 심볼 인덱스에 따라 달라진다. 이 회전각은 바깥 부분의 파일롯 부반송파 부분에서 가장 크며, 연속하는 OFDM 심볼에서 증가한다. 즉, 샘플링 오차는 일반적으로 매우 작지만 심볼 인덱스가 커짐에 따라 회전각이 점차 커지게 되어 정확한 복조가 불가능하게 될 수 있다.
따라서, #1 내지 #6의 파일롯 부반송파 중 바깥 부분의 파일롯 부반송파인 #1의 파일롯 부반송파가, 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 위상변화 도달시간에 먼저 도달하게 된다. 여기서, A는 #1의 파일롯 부반송파가 위상변화 도달시간에 도달할 경우에 OFDM 심볼 인덱스를 나타낸다.
#1 파일롯 부반송파가 위상변화 도달시간에 도달할 때의 OFDM 심볼 인덱스는 "182"이다. 따라서, S930 단계에서 설명한 바와 같이, 파일롯 부반송파의 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 위치인 "182", 심볼당 샘플수, 샘플링 시간 구간을 이용하여 파일롯 부반송파의 위상변화 도달시간을 계산하면 다음과 같다.
Figure 112005039145113-pat00005
여기서, △t1는 #1 파일롯 부반송파의 위상변화 도달시간이며, "182" 는 위상변화 도달시간에서의 OFDM 심볼 인덱스를 나타낸다. 그리고, Ns는 심볼당 샘플수이며, Ts는 샘플링 시간 구간을 나타낸다.
#1 파일롯 부반송파의 위상변화 도달시간을 계산하는 방법과 동일한 방법으로, #2 내지 #4의 파일롯 부반송파의 위상변화 도달시간을 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005039145113-pat00006
Figure 112005039145113-pat00007
Figure 112005039145113-pat00008
여기서, △t1, △t2, △t3는 각각 #2 내지 #4의 파일롯 부반송파의 위상변화 도달시간을 나타낸다.
그리고, 각각의 파일롯 부반송파의 샘플링 시간 오차는 S940 단계에서 상술한 바와 같이 파일롯 부반송파의 인덱스와 FFT 윈도우 사이즈를 이용하여 계산하면 다음과 같다.
Figure 112005039145113-pat00009
δ1는 #1 파일롯 부반송파의 샘플링 시간 오차를 나타내며, N은 FFT 윈도우 사이즈를 나타낸다. 그리고, "55"는 #1 파일롯 부반송파의 인덱스를 나타낸다.
#1 파일롯 부반송파의 샘플링 시간 오차를 계산하는 방법과 동일한 방법으 로, #2 내지 #4의 파일롯 부반송파의 샘플링 시간 오차를 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005039145113-pat00010
Figure 112005039145113-pat00011
Figure 112005039145113-pat00012
여기서, δ2 ,δ3 ,δ4 는 각각 #2 내지 #4의 파일롯 부반송파의 샘플링 시간 오차를 나타내며, "45", "35", "25"는 각각 #2 내지 #4의 파일롯 부반송파의 인덱스를 나타낸다.
그리고, 샘플링 주파수 오차는 S950 단계에서 설명한 바와 같이, 파일롯 부반송파의 위상변화 도달시간과 샘플링 시간 오차를 이용하여 계산된다. 따라서, 샘플링 주파수 오차는, 다음의 수학식으로 계산할 수 있다.
Figure 112005039145113-pat00013
여기서,
Figure 112005039145113-pat00014
는 샘플링 주파수 오차, △δ는 샘플링 시간 오차를 나타내 며, △t는 파일롯 부반송파의 위상변화 도달시간을 나타낸다.
수학식8에 나타낸 바와 같이, 각각의 파일롯 부반송파를 이용하여 샘플링 주파수 오차를 각각 계산하여, 하나의 샘플을 추가하거나 삭제하여 샘플링 주파수 오차에 의한 위상변화를 보상할 수 있다. 또는, 다수의 파일롯 부반송파들 중 가장 먼저 위상변화 도달시간에 이르는 최상 파일롯 부반송파의 샘플링 주파수 오차만을 이용할 수 있다.
도 6에서 심볼당 샘플수가 165인 경우, [수학식4],[수학식6],[수학식8]을 이용하여 계산되는 최상 파일롯 부반송파인 #1 파일롯 부반송파의 샘플링 주파수 오차는 -40ppm(parts per million)이다. 따라서, #1 파일롯 부반송파에서 250 샘플당 하나의 샘플을 추가함으로써, 샘플링 주파수 오차에 의한 위상왜곡을 보상할 수 있게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 샘플링 주파수 오차 추정방법 및 종래의 샘플링 주파수 오차 추정방법의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 7a는 신호대잡음비 변화에 따른 에러 평균(Mean Square Error)을 나타낸 도면이며, 도 7b는 신호대잡음비 변화에 따른 패킷 에러율 (Packet Error Rate)을 나타낸 도면이다.
오차가 0ppm, -10ppm, -20ppm, -40ppm일 경우에 도 7a와 같은 에러 평균을 얻을 수 있다. 도 7a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 샘플링 주파수 오차 추정방법을 적용함으로써 에러 평균이 종래에 비해 감소하는 것을 볼 수 있다.
또한, 오차가 -10ppm, -20ppm, -40ppm일 경우에 도 7b와 같은 패킷 에러율을 얻을 수 있다. 도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 샘플링 주파수 오차 추정방법을 적용함으로써 패킷 에러율 또한 종래에 비해 감소하는 것을 볼 수 있다.
이때, UWB(Ultra Wide Band) OFDM 시스템 하에서 샘플링 레이트는 528MHz, OFDM 심볼 사이즈는 165로 설정하고, 데이터율은 53.3Mbps로 설정한다. 그리고, 페이로드 사이즈는 1024 byte로 설정하고, 다중경로 채널 모델(multipath Channel Model)은 CM1 로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각각의 파일롯 부반송파의 위상변화를 계산함으로써 정확한 샘플링 주파수 오차를 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 샘플링 주파수 오차로 인한 위상 왜곡을 정확하게 보상할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 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.

Claims (10)

  1. 일정한 샘플링 주파수를 기초로 수신신호를 샘플링하는 AD 변환부;
    샘플링한 상기 수신신호를 주파수 영역으로 변환하는 FFT부;
    상기 주파수 영역으로 변환된 상기 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파들의 위상변화가 발생한 시간인 위상변화 도달시간을 계산하는 판단부;
    상기 파일롯 부반송파를 이용하여 샘플링 시간 오차를 계산하는 시간오차 계산부; 및
    상기 위상변화 도달시간 및 상기 샘플링 시간 오차를 기초로 샘플링 주파수 오차를 계산하는 주파수오차 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링 주파수 오차 추정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 영역으로 변환한 상기 수신신호 중 상기 파일롯 부반송파를 저장하는 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링 주파수 오차 추정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는, 상기 파일롯 부반송파의 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 심볼 인덱스를 검출하여 상기 위상변화 도달시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 샘플링 주파수 오차 추정장치.
  4. 제1항 및 제3항 중 어느 하나의 샘플링 주파수 오차 추정장치를 이용하는 OFDM 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    추정한 상기 샘플링 시간 오차를 기초로 상기 수신신호의 위상왜곡을 보상하는 등화부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    추정한 상기 샘플링 주파수 오차를 기초로 1-샘플을 삭제 또는 추가하는 삭제/추가부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템.
  7. 일정한 샘플링 주파수를 기초로 샘플링한 수신신호를 주파수 영역으로 변환하는 단계; 및
    상기 주파수 영역으로 변환된 상기 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파들의 위상변화를 각각 계산한 후, 상기 위상변화로 인해 각각의 상기 파일롯 부반송파의 샘플이 시프트되어 상기 위상변화가 발생한 시간인 위상변화 도달시간을 기초로, 샘플링 주파수 오차를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링 주파수 오차 추정방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 샘플링 주파수 오차를 계산하는 단계는,
    상기 주파수 영역으로 변환된 상기 수신신호에 포함된 파일롯 부반송파들의 위상변화를 각각 계산하는 단계;
    상기 위상변화로 인해 상기 파일롯 부반송파의 샘플이 시프트되는 위상변화 도달시간을 계산하는 단계;
    상기 파일롯 부반송파를 이용하여 샘플링 시간 오차를 계산하는 단계; 및
    상기 위상변화 도달시간 및 상기 샘플링 시간 오차를 기초로 샘플링 주파수 오차를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로하는 샘플링 주파수 오차 추정방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 주파수 영역으로 변환한 상기 수신신호 중 상기 파일롯 부반송파를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링 주파수 오차 추정방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 위상변화 도달시간을 계산하는 단계는, 상기 파일롯 부반송파의 위상이 π 이상이거나 -π 이하가 되는 심볼 인덱스를 검출하여 상기 위상변화 도달시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 샘플링 주파수 오차 추정방법.
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