KR100875927B1 - 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치 및 그 방법은 수신되는 제1신호를 일정한 시간 지연시켜 출력하는 지연부가 적어도 하나 이상 순차적으로 연결되어 각각 상이한 지연시간을 가지는 적어도 하나 이상의 제2신호로 출력하는 신호지연부; 상기 제2신호의 각 복소쌍을 구한 후 그 복소쌍을 상기 제1신호와 소정의 연산을 수행하여 각각의 위상차를 구하는 위상계산부; 상기 위상차들의 소정 시간 동안의 평균값을 각각 계산하는 평균계산부; 및 상기 평균계산부가 출력하는 적어도 하나 이상의 평균값들의 평균값을 구하여 주파수 오프셋으로 출력하는 평균부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 여러 번 반복되는 프리앰블 구조를 이용하여 동일한 신호가 반복되는 주기의 정수배 만큼 수신 신호를 병렬 구조로 지연시키고 위상차를 각각 계산한 후 평균을 구하도록 하여 주파수 오프셋 계산의 정확도를 높여 주파수 에러가 많아 채널 환경이 좋지 않은 상황에서도 주파수 보상 성능을 높일 수 있다.

주파수 보상, 무선 통신

Description

프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치 및 그 방법{Apparatus for compensating frequency offset using preamble and method using the same}

도 1은 본 발명이 적용되는 IEEE 802.15.4b 물리계층 프리앰블 구조를 보여준다.

도 2는 본 발명에 의한 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 3은 본 발명에 의한 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 IEEE 802.15.4b 시스템에서 주파수를 보상하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수신기에서 프리앰블 신호의 반복 특성을 이용하여 수신 신호의 주파수 오프셋을 계산하여 주파수를 보상하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 패킷 단위로 데이터를 전송하는 무선통신 시스템에서는 수신기가 미리 알고 있는 신호를 수 회 주기적으로 반복한 후 데이터가 시작되는 부분 앞에 붙여서 전송하게 된다. 이 방법에서 수신기는 주기적으로 반복되는 수신 신호의 특성을 이용하여, 수신된 신호를 반복되는 주기만큼 지연시킨 후 위상차를 계산하여 주파수 오프셋을 검출한다. 그러나 주파수 보상의 경우는 수신부의 비트 오율과 밀접한 관련이 있기 때문에 위와 같은 한 번의 위상차 계산은 간단하지만 충분히 정확하지 않은 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, IEEE 802.15.4b 물리계층 프리앰블 구조의 주기적으로 반복되는 구조를 이용하여 의 목적은 IEEE 802.15.4b 규격의 통신 시스템을 위한 개선된 주파수 보상 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 프리앰블을 이용한 주파수 보상 장치는 수신되는 제1신호를 일정한 시간 지연시켜 출력하는 지연부가 적어도 하나 이상 순차적으로 연결되어 각각 상이한 지연시간을 가지는 적어도 하나 이상의 제2신호로 출력하는 신호지연부; 상기 제2신호의 각 복소쌍을 구한 후 그 복소쌍을 상기 제1신호와 소정의 연산을 수행하여 각각의 위상차를 구하는 위상계산부; 상기 위상차들의 소정 시간 동안의 평균값을 각각 계산하는 평균계산부; 및 상기 평균계산부가 출력하는 적어도 하나 이상의 평균값들의 평균값을 구하여 주파수 오프셋으로 출력하는 평균부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 프리앰블을 이용한 주 파수 보상 방법은 수신되는 제1신호에서 프리앰블 및 그 반복 주기를 검출하는 단계; 상기 제1신호를 일정한 시간 동안 순차적으로 지연시켜 각각 상이한 지연시간을 가지는 적어도 하나 이상의 제2신호로 생성하는 단계; 상기 제2신호의 각 복소쌍을 구한 후 그 복소쌍을 상기 제1신호와 소정의 연산을 수행하여 각각의 위상차를 구하는 단계; 상기 위상차들의 소정 시간 동안의 평균값을 각각 계산하는 단계; 및 상기 적어도 하나 이상의 평균값들의 평균값을 구하여 주파수 오프셋으로 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명이 적용되는 IEEE 802.15.4b 물리계층 프리앰블 구조를 보여준다. 도 2는 본 발명에 의한 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치의 구성을 보여주는 블록도이고, 도 3은 본 발명에 의한 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 방법의 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 1은 IEEE 802.15.4b의 물리계층 프리앰블 구조 중 에너지 검출에 필요한 부분(S1에서 S8, 110)을 간단하게 나타낸 도면이다. 프리앰블은 32칩 단위로 같은 신호가 8회 반복되는 구조를 가진다.

도 2는 본 발명에 의한 프리앰블을 이용한 주파수 보상 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 지연부(210,211,212)는 프리앰블에서 같은 신호가 반복되는 주기만큼 수신 신호를 지연시켜 출력을 하는데, 반복되는 횟수만큼의 지연부가 병렬로 연결되기 때문에, 병렬로 연결된 각 지연부는 프리앰블에서 같은 신호가 반복되는 반복 주기의 정수배 만큼 수신 신호를 지연시켜서 출력하게 된다. 위상 계산 부(213,215,216)는 지연되지 않은 수신 신호와 병렬 구조의 지연부를 거쳐서 나온 신호들의 conjugate를 곱해서 위상차를 구하여 출력한다. 평균계산부(217,218,219)는 특정 시간동안의 위상차 값의 평균을 구해서 출력하고, 평균부(220)는 평균계산부를 거쳐 각 위상 계산부의 출력으로 나오는 주파수 오프셋 값의 평균을 다시 한번 구해서 신뢰도가 높은 주파수 오프셋을 최종적으로 구하여 출력한다.

좀 더 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명에 의한 주파수 보상 장치의 앞부분은 지연부(210,211,212)가 병렬로 여러 개 연결되는 구조로 되어있는데, 신호가 수신되면 지연부(210,211,212)는 프리앰블이 반복되는 단위인 32칩만큼 지연된 수신 신호를 출력하게 된다. 이와 동시에 병렬로 연결된 자기 상관기들은 수신된 신호와 32칩의 배수만큼 지연된 수신 신호를 동시에 출력하게 된다. 도 1에서 보여지는 IEEE 802.15.4b 시스템의 프리앰블 구조에서는 같은 신호가 8회 반복되기 때문에 병렬로 연결된 지연기의 개수가 최대 7개까지 존재할 수 있다. 이렇게 병렬로 연결된 지연부(210,211,212)의 출력은 위상 계산부(213,215,216)로 각각 입력되어 각 출력값의 conjugate 값이 각각 원래의 수신 신호와 곱해져서 각각의 위상차를 계산하여 출력하게 된다. 평균계산부(217,218,219)는 특정 시간동안의 위상차 값의 평균을 구해서 출력하고, 평균부(220)는 평균계산부를 거쳐 각 위상 계산부의 출력으로 나오는 주파수 오프셋 값의 평균을 다시 한번 구해서 신뢰도가 높은 주파수 오프셋을 최종적으로 구하여 출력한다.

도 3을 참조하면서 본 발명에 의한 프리앰블을 이용한 주파수 보상 방법의 과정을 설명하도록 한다. 먼저 수신되는 신호에서 도 1과 같은 프리앰블 및 그 반 복 주기를 검출한다(S310). 혹은 외부장치에서 그 값을 입력받아 그에 맞추어 지연부의 개수를 사전에 설정할 수도 있다. 이 때 프리앰블 및 반복주기는 신호 규격에 정의되어 있으므로 그 값 및 주기를 검출하는 것은 당업자에게는 용이한 기술이므로 설명은 생략한다. 지연부(210,211,212)는 이 수신되는 신호를 일정한 시간 동안 순차적으로 지연시켜 각각 상이한 지연시간을 가지는 신호로 출력한다(S320). 위상계산부(213,214,216)는 지연부가 출력하는 신호의 각 복소쌍을 구한 후 그 복소쌍을 상기 수신1신호와 곱하여 각 위상차를 구하여 출력한다(S330). 평균계산부(217,218,219)는 상기 위상차들의 평균값을 각각 계산하여 출력하면(S340), 평균부(220)는 이 평균값들의 평균값을 다시 구하여 주파수 오프셋으로 생성한다(S350).

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상으로 본 발명의 이해를 돕고자 도면과 명세서에서 실시 예를 참고로 설명하였으나, 이는 하나의 예시를 제시한 것이며, 사용된 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕고자 하는 것으로 의미 및 범위를 한정하는 것이 아니다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이며 본 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 프리앰블을 이용한 주파수 보상 장치 및 그 방법은 IEEE 802.15.4b 시스템의 반복적 프리앰블 구조를 이용하여 복잡도를 거의 증가시키지 않고, 주파수 오프셋 값의 신뢰도를 높여 수신 신호의 비트 오율을 높여 준다.

즉 여러 번 반복되는 프리앰블 구조를 이용하여 동일한 신호가 반복되는 주기의 정수배 만큼 수신 신호를 병렬 구조로 지연시키고 위상차를 각각 계산한 후 평균을 구하도록 하여 주파수 오프셋 계산의 정확도를 높여 주파수 에러가 많아 채널 환경이 좋지 않은 상황에서도 주파수 보상 성능을 높일 수 있다.

Claims (10)

1. 수신되는 제1신호를 일정한 시간 지연시켜 출력하는 지연부가 적어도 하나 이상 순차적으로 연결되어 각각 상이한 지연시간을 가지는 적어도 하나 이상의 제2신호로 출력하는 신호지연부;

   상기 제2신호의 각 복소쌍을 구한 후 그 복소쌍을 상기 제1신호와 소정의 연산을 수행하여 각각의 위상차를 구하는 위상계산부;

   상기 위상차들의 소정 시간 동안의 평균값을 각각 계산하는 평균계산부; 및

   상기 평균계산부가 출력하는 적어도 하나 이상의 평균값들의 평균값을 구하여 주파수 오프셋으로 출력하는 평균부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 지연부는

   상기 제1신호의 프리앰블에서 같은 신호가 반복되는 주기를 기초로 한 시간만큼 시간 지연시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 지연시간은 상기 주기의 배수인 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 위상계산부는

   상기 복소쌍과 상기 제1신호를 곱하여 상기 위상차를 구하는 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 평균부는

   상기 적어도 하나 이상의 평균값들을 모두 더한 후 상기 지연부의 개수로 나눈 값을 구하는 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 장치.
6. (a) 수신되는 제1신호에서 프리앰블 및 그 프리앰블 내에서 같은 신호가 반복되는 주기를 검출하는 단계;

   (b) 상기 제1신호를 일정한 시간 동안 순차적으로 지연시켜 각각 상이한 지연시간을 가지는 적어도 하나 이상의 제2신호로 생성하는 단계;

   (c) 상기 제2신호의 각 복소쌍을 구한 후 그 복소쌍을 상기 제1신호와 소정의 연산을 수행하여 각각의 위상차를 구하는 단계;

   (d) 상기 위상차들의 소정 시간 동안의 평균값을 각각 계산하는 단계; 및

   (e) 상기 각각 계산된 적어도 하나 이상의 평균값들의 평균값을 구하여 주파수 오프셋으로 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 (b)단계는

   상기 검출된 주기를 기초로 한 시간만큼 시간 지연시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 지연시간은 상기 검출된 주기의 배수인 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 (c)단계는

   상기 복소쌍과 상기 제1신호를 곱하여 상기 위상차를 구하는 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 (e)단계는

    상기 적어도 하나 이상의 평균값들을 모두 더한 후 상기 제1신호가 지연된 횟수로 나눈 값을 구하는 것을 특징으로 하는 프리앰블을 이용하여 주파수를 보상하는 방법.

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