KR100356975B1 - 블록으로 포맷된 신호에 기초하여 블록 주파수를 분리하는방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블록들로 포맷된 수신 신호에 기초하여 블록 주파수를 분리하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 신호는 직교 주파수 분할 다중화 모드(OFDM)에 따라 전송된 부호화된 변조를 갖는 심볼들에 의해 형성된다. 본 발명은 심볼 블록들을 지연시키고(12) 심볼 블록을 그에 대응하는 지연된 심볼 블록과 상관시키는(13) 수단을 포함한다. 따라서, 예컨대 동기화 목적을 위해 사용되는 차분 신호 e(t)가 얻어진다.

Description

블록으로 포맷된 신호에 기초하여 블록 주파수를 분리하는 방법{Method of isolating a block frequency on the basis of a signal formatted in blocks}

본 발명은, 블록들로 포맷된 수신 신호에 기초하여 블록 주파수라 불리는 주파수를 분리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 방법을 이용하도록의도된 수신기, 및 그러한 수신기를 포함하는 전송 시스템에 관한 것이다.

1988년 5월 1일자로 공개된 저널 "Microprocessor and microsystems", vol. 12, no. 4,에서 John Eldon에 의한 "Applications of the digital correlator"이란 제목의 논문에는, 수신된 신호에서 특정 동기화 워드들 및 주기성들을 검출하기 위한 상관 수단(correlation means)의 이용에 대해 개시되어 있다.

본 발명은 특히, 콘스텔레이션의 심볼들에 의해 형성되고 용장성 정보를 갖는 블록들-즉, 동일 블록은 제 1 및 제 2 시점에 존재하는 동일 정보 신호를 포함한다-로 포맷된 신호들로 주파수를 분리하는 것에 대한 그러한 시사점들을 응용하는 것을 포함한다.

그것들은 예컨대, 다수의 저 레이트 기본 채널들을 통해 동일하게 분배함으로써 전송 정보 신호를 분할하는 것으로 이루어지는 직교 N 주파수 분할 멀티플렉싱(orthogonal N-frequency division multiplexing)으로부터 얻어진 신호들일 수 있다. 따라서 현저하게 선택성 있는 광대역 채널이 다수의 비선택성 기본 채널로 변환된다. 상기 배열은 광대역 채널을 형성하므로, 전송 중의 페이딩(fading)이 전체 채널에 동시에 영향을 미칠 가능성은 거의 없다. 이 기술은 특히 심볼간 간섭을 감소시킬 수 있게 한다.

따라서 하나의 주파수는 각각의 기본 채널에 대응하고, 모든 주파수들은 함께 중앙 반송 주파수의 근방에서 대칭적으로 분배된다. 수신기단(receiver end)에 선택성 필터들을 이용하는 것을 허용하는 것은 곤란하기 때문에, 스펙트럼의 중첩(overlap)을 허용하는 것이 바람직하지만, 샘플링 시점에서의 심볼간 간섭을 제거하도록 주파수들 간의 직교성에 대해 요건들이 제기된다. 따라서, OFDM 신호의 전체 스펙트럼은 직사각형 형상의 스펙트럼으로 되는 경향이 있다.

OFDM 신호는, 어떤 블록들은 서비스 블록들이고 다른 블록들은 데이터 블록들인 블록들에 의해 형성된 프레임들로 세분된다. 심볼간 간섭을 방지하기 위하여, 각각의 블록은 용장성 정보 신호들을 포함한다. 임의의 블록이 그 디바이스가 이용하는 모든 OFDM 주파수들에서 형성되고, 그 주파수들은 예컨대 디지털 PSK나 QAM 변조와 같은 부호화된 변조로부터 발현하는 전송 심볼들에 의해 변조된다. 전송기단에서, 그 심볼들은 수신기단에서 재현되어지는 임의의 타이밍으로 부호화되어, 정확하게 복호화될 수 있다.

본 발명의 목적은 전송기단에서 이용되는 타이밍을 다시 되찾을 수 있게 하는 신호를 분리하기 위한 것이다.

상기 목적은 본원의 청구항 1항에서 청구된 방법에 의해 달성된다.

따라서 본 발명은 유리하게는 블록 주파수 신호를 분리하기 위해 각 블록에 포함된 데이터의 용장성을 이용한다.

바람직하게는, 상기 상관 단계는 상기 동일 정보 신호들을 분리시키는 지연만큼 수신 신호를 지연시키는 지연 단계와, 차분 신호를 수신 및 지연 신호의 감산에 의해 발생시키는 감산 단계를 포함한다.

본 발명의 이들 각종 양태들 및 기타 다른 양태들은 이하에서 설명되는 실시예들에 기초하여 명백해질 것이다.

도 1은 블록 레이트에서의 차분 신호의 발생을 나타내는 타이밍도.

도 2는 차분 신호 e(t)의 분리 장치를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 제 2 발생 수단 12 : 지연 수단

13 : 감산 수단 14 : 필터 수단

15 : 제 3 수단(페이스 로크 루프(phase-locked loop))

16 : 국부 발진기 20 : 비교기

22 : 저역 통과 필터 24 : 분주기

본 발명은 비제한적인 예들로서 주어진 첨부 도면을 참조하여 보다 더 잘 이해될 것이다.

하기의 설명은 OFDM 신호의 특별한 경우에 대해서 전개되었지만, 각 블록이 용장성 정보 신호들을 포함하는 블록들로 포맷된 다른 신호들에도 적용된다.

상기 OFDM 기술은 심볼들에 의해 변조된 각종 직교 반송파들을 주파수 다중화시키는 것으로 이루어져 있다. OFDM 심볼은, t를 j·T's < t < (j+1)T's 로 하고, j·T's ≤ k ≤ (j+1)T's 에 대해 Φ_k(t)를 Φ_k(t) = e^2iπkt/Ts로 하여, 다음과 같이 나타내어질 수 있다:

S(t) = R_e (1)

여기서,

T's : OFDM 심볼의 전체 지속 기간이고, T's = Ts + Δ

R_e: 복소수의 실수부

k : 직교 반송파의 인덱스(index)

Ts : OFDM 심볼의 유효 주기

Δ : 가드 간격

N : 반송파들의 최대수

f₀: 랜덤(random) 주파수

j : OFDM 심볼의 인덱스 .

따라서, 시점 j·T's 및 시점 (j+1)T's 사이에서, OFDM 신호는 복소 심볼들 x_k의 블록에 의해 형성되고, 여기서 각각의 심볼 x_k는 직교 반송파 0 ≤ k ≤ N-1 을 변조한다.

스펙트럼 중첩의 문제를 방지하고 수신기단에서의 필터링을 용이하게 하도록, 상기 식 (1)에 대응하는 가산은, N_u이 유용한 반송파들의 수인 경우(N_u< N)에 N_u개의 반송파들로 이루어진다.

OFDM 변조를 실현하기 위하여, 즉 식 (1)의 신호 s(t)를 형성하기 위하여, 고속 퓨리에 역변환(inverse Fast Fourier transform)(FFT^-1)의 계산을 수행하는 변조기가 사용된다. 그러므로, x가 정수인 경우, 2^x의 형식의 수가 N에 대해 선택된다. 전송을 위한 다른 체크 블록들 또한 삽입된다.

선택된 파라미터들은 예컨대 다음과 같다:

T's = 160μs, Ts = 128μs 및 Δ = 32μs,

N = 1024개의 반송파들, N_u= 900개의 반송파들.

가드 간격 Δ의 주된 역할은 다중 경로 채널로부터 발원하고 Δ보다 더 낮은 지연을 갖는 에코(echo)들을 흡수하는 것이다. 가드 간격(양호하게는 유효 주기의 1/4과 같음) 동안에, 일부분의 유효 주기와 동일한 신호가 전송된다.

N_u= 900 의 선택은, 각 반송파 근방의 대역이 1/Ts = 7.81kHz인 경우, 전송된 신호가 약 7MHz(정확한 대역폭은 7.031MHz)의 유효 대역폭을 갖기 위해서는 900개의 반송파들이 필요하다는 점에 기인한다.

채널 코더의 출력에서의 블록들은 프레임들로 전송된다. 따라서 한 프레임은 복수의 시분할 다중화된 OFDM 블록들을 재그룹화(regroup)한다. OFDM 블록은, 데이터를 포함하거나, 또는 동기화(프레임, 클록, 캐리어 동기화)에 특히 이용되거나 차분 변조를 위한 기준 블록으로서 이용되는 블록일 수도 있다.

프레임 구조의 한 예가 다음과 같이 주어진다:

표 1프레임은 125개의 OFDM 블록들을 포함하고 20ms의 지속 기간 T_f를 갖는다:

- 제 1 블록은 그 사이에 어떠한 전송도 없는 제로 블록이다(x_k= 0, k = 0, N-1). 그것은 프레임의 선두를 동기화시키는데 이용된다.

- 제 2 블록은 수신기의 국부 발진기의 주파수를 전송기의 것과 동기화시키는데 이용된 AFC(automatic frequency control) 블록이다.

- 제 3 블록은 x_k= , Φ_k= π에 의해 규정된 오블레이션(wobulation) 블록이다.오블레이션 블록은 차분 부호화를 위한 기준 블록으로서 이용되고 또한 프레임의 선두의 정밀한 동기화를 위해 채널의 임펄스 응답을 평가하는데도 이용된다.

- 제 4 및 제 5 블록들은 서비스 데이터를 전송하는데 이용될 수도 있는 부가적인 블록들이다.

- 마지막으로, 120개의 OFDM 데이터 블록들이 있다.

한 프레임은 채널 부호화기에 의해서 발생된 100개의 부호워드(codeword)들을 포함한다.

본 발명은 유리하게는 OFDM 프레임의 각 블록에 가드 간격이 존재하는 것을 이용한다. 도 1은 두 개의 연속하는 블록들 B1 및 B2를 나타낸다. 하기의 설명은 모든 블록들에 적용된다. 블록들 B1/B2 은, 유용한 데이터를 포함하는 지속 기간 Ts를 갖는 유용한 간격이 뒤에 이어지는 지속 기간 Δ를 갖는 가드 간격에 의해서 형성된다. 전송된 블록에서, 유용한 간격 Ts의 끝에서 나타나는 데이터는 채널을 통해 전송되기 전에 블록의 선두에 카피(copied)된다. 따라서, 각각의 블록에서, 동일한 정보 신호가 블록의 선두 및 끝에 나타남을 유의한다. 도 1에서, 수신된 신호는 신호 r(t)이다. 이 신호 r(t)는 지연 수단에 의해서, 지연된 신호 r_d(t)의 선두의 정보 신호와 동일한 시간 주기 만큼 지연되고 상기 정보 신호는 지연되지 않은 신호 r(t)의 끝의 정보 신호와 위상이 동일하다. 동일한 블록 B1에 대해, 이들 두 정보 신호들은 동일하다. 이들 두 신호들을 감산함으로써, 신호 e(t)가 얻어지는데, 이 신호 e(t)는 e(t)가 0인 지속 기간 Δ을 갖는 간격이 e(t)가 0이 아닌 지속 기간 Ts를 갖는 간격만큼 선행되게 형성되어진다. 도 1에서, 신호 e(t)는 정방형 파 신호의 형태로 나타내어져 있지만, 실제에 있어서 이 신호는 보다 더 복잡하고 보다 더 정현파적인 형상을 나타내고, 블록 주파수와 동일한 기본 주파수를 갖는다. 따라서 이 블록 주파수를 필터링함으로써 분리시키는 것이 가능하다.

도 2는 블록 주파수의 분리를 가능하게 하는 본 발명에 따르는 장치(11)를 도시한 도면이다. 상기 장치(11)는 관련된 필터 수단(14)을 포함한다. 신호 r(t)는 신호 r_d(t)가 생성되는 지연 수단(12)에서 지연된다. 신호들 r(t) 및 r_d(t)는 감산 수단(13)에서 서로 간에 감산되고 차분 신호 e(t)를 발생한다. 이 차분 신호 e(t)는 전송기단에서 이용된 블록 주파수와 일치하게 통과 대역 필터(14)에서 먼저 필터링되었다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 전송기단에서 이용되는 타이밍을 다시 되찾을 수 있게 하는 신호를 분리하는 방법이 제공된다.

Claims (4)

1. 블록들로 포맷된 수신 신호에 기초하여 블록 주파수라 불리는 주파수를 분리하는 방법에 있어서,

   상기 블록들은, 콘스텔레이션(constellation)의 심볼들로부터 생기고, 블록으로 전송된 유용한 정보의 일부분 및 전송 이전에 상기 블록내의 쉬프트된 위치에 놓인 상기 일부분의 카피에 의해 형성되는, 동일 정보 신호들이라 불리는 각각의 정보 신호들을 포함하며, 상기 방법은 차분 신호라 불리는 신호를 발생하도록 상기 동일 정보 신호들 간에 상관시키는 상관 단계를 포함하고, 상기 차분 신호의 주파수는 블록 주파수를 나타내는, 블록 주파수 분리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상관 단계는, 상기 동일 정보 신호들을 분리시키는 지연만큼 상기 수신 신호를 지연시키는 지연 단계와, 상기 차분 신호를 상기 수신 및 지연 신호의 감산에 의해 발생시키는 감산 단계를 포함하는, 블록 주파수 분리 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법을 구현하는 수단을 포함하는 수신기.
4. 전송 시스템에 있어서,

   신호 전송기 및 수신기를 포함하고,

   상기 수신기는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법을 구현하는 수단을 포함하는, 전송 시스템.