KR100343720B1

KR100343720B1 - 채널 특성 보정 방법

Info

Publication number: KR100343720B1
Application number: KR1020000004483A
Authority: KR
Inventors: 김재근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-01-29
Filing date: 2000-01-29
Publication date: 2002-07-20
Also published as: KR20010076993A

Abstract

본 발명은 채널 특성 보정 방법에 관한 것으로 특히, 동일한 채널 특성이 유지되는 경우 여러 개의 동일한 채널 특성신호를 가지고 잡음의 영향을 줄이도록 함으로써 신호 복조 성능을 향상시킬 수 있도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 PPDU 프레임마다 OFDM 트레이닝 심볼로부터 채널 특성을 추정하는 단계와, 상기에서 추정한 현재의 채널 특성과 바로 전에 사용하였던 채널 특성의 차이값을 구하는 단계와, 상기에서 채널 특성간의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 현재 추정한 채널 특성을 새로운 채널 특성으로 설정하는 단계와, 상기에서 채널 특성간의 차이값이 문턱값보다 작거나 같으면 이전에 사용하였던 채널 특성과 현재 추정한 채널 특성을 평균하여 새로운 채널 특성으로 설정하는 단계를 수행함을 특징으로 한다.

Description

채널 특성 보정 방법{CHANNEL CHARACTERISTIC COMPENSATION METHOD}

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로 특히, 무선 랜(LAN) 통신에 있어서 채널 특성 보정 방법에 관한 것이다.

근래 임의의 장소에서 임의의 시간에도 데이터를 전송하고자 하는 욕구를 충족시키기 위하여 무선을 이용한 데이터 전송 방식이 널리 연구, 사용되고 있다.

이러한 전송 방식의 채용은 공장, 사무실등의 업무 공간으로부터 점차 가정안까지 확산되어 가는 추세이다.

또한, 보다 빠르게 데이터를 보내고자 하는 고속 전송에 대한 요구가 점점 커지고 있다.

이러한 요구를 충족시키기 위한 작업 결과의 하나가 IEEE802.11a 규격으로, 유럽의 HIPERLAN, 일본의 MMAC 등과 같은 물리계층에 대한 규격 작업이 진행되고 있다.

IEEE802.11a 규격에서는 송신하고자 하는 데이터를 적당한 길이의 패킷 형태로 나누어 전송한다.

IEEE802.11a 규격에서 규정한 PPDU(PLCP Protocol Data Unit) 프레임 포맷은 도1 과 같이 전송하고자 하는 데이터를 PSDU(PLCP Service Data Unit) 구간에 임의의 길이만큼씩 분할하여 삽입한다. 상기에서 PLCP는 Physical Layer Convergence Protocol의 약어이다.

그리고, 데이터 전송시 사용하는 변조 파라미터를 SIGNAL 구간에 부가하고 패킷 수신시 복조를 돕기 위한 프리앰블(pre-amble)을 프레임의 앞에 부가하여 전송한다.

도2는 IEEE802.11a OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 프레임의 물리적 구조를 보인 예시도로서, 10개의 OFDM 트레이닝 심볼(Short OFDM Training Symbol)에 이어 2개의 OFDM 트레이닝 심볼(Long OFDM Training Symbol)이 전송되고 다음으로 전송 파라미터를 전송하는 SIGNAL 구간, 실제 전송 데이터가 그 뒤를 이어 전송된다.

여기서, 변조 방식은 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용한 OFDM 방식을 사용한다.

OFDM 전송 방식은 64-FFT를 이용하고 그 가운데 DC 성분을 제외한 총52개의 부반송파(Subcarrier)에 정보를 실어 전송한다.

즉, OFDM 트레이닝 심볼(Long OFDM Training Symbol)에는 수신측에서 채널 특성 등을 용이하게 파악하도록 52개의 모든 부반송파에 아래와 같은 정보를 BPSK(Binary Phase Shift Keying)로 전송한다.

한편, 수신기에서 상기의 신호를 이용하여 채널 특성을 파악하는 방법은 다음과 같다.

채널 특성을 알고자 하는 전송 대역 전체에 특정 톤 신호를 전송하는 OFDM 트레이닝 심볼(Long OFDM Training Symbol)을라 하고 이를 수신단에서 수신한 신호를라 하면 채널 특성()은 아래의 식(1)과 같이 표시된다.

----- (1)

이러한 식(1)에서 각각의 신호들은 주파수 축상에서 표현된 것이다.

이렇게 얻은 채널 특성 정보()는 SIGNAL, DATA 신호의 복조시에 이용한다.

통상적으로 전송하고자 원하는 데이터의 길이가 길어 한 PPUD에 다 전송할 수 없는 경우 매 PPDU 프레임마다 상기 식(1)과 같은 연산으로 채널 특성을 추정한 후 수신 신호를 채널 보정하여 복조한다.

그러나, IEEE802.11a 규격이 적용된 송수신 시스템에서 송수신기간의 채널 특성은 시간 및 공간에 따라 달라질 수 있다.

예를 들어, 같은 방에 있는 TV와 DVD 플레이어사이에 영상 정보가 전달된다고 가정할 때 전송 채널의 채널 특성은 그 방안에 아무런 변화가 없으면 거의 같은 특성이 유지될 것이고 사람의 이동이나 방문의 열림등이 있으면 채널 특성의 변화가 있을 것이다.

즉, 동일한 채널 특성상에서 백색가산 가우시안잡음(AWGN) 환경()에서 상기 식(1)을 이용하여 추정한 채널 특성은 도5의 파형도와 같으며 이에 보듯이 잡음의 영향으로 채널 특성 추정값에 잡음이 끼어 있음을 알 수 있다.

따라서, 종래에는 잡음이 혼입된 채널 특성을 이용하여 채널 특성을 보정함으로 잡음의 영향으로 신호 복조 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 동일한 채널 특성이 유지되는경우 여러 개의 동일한 채널 특성신호를 가지고 잡음의 영향을 줄이도록 함으로써 신호 복조 성능을 향상시킬 수 있도록 창안한 채널 특성 보정 방법을 제공함에 목적이 있다.

즉, 본 발명은 거의 같은 채널 특성이 변화없이 유지되는 구간동안에는 매 PPDU 프레임마다 추정한 채널 특성을 조합하여 여러 PPDU 프레임에서 채널 특성 정보로 이용하도록 함으로써 종래보다 정확한 채널 특성을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

도1은 PPDU 프레임 포맷을 보인 예시도.

도2는 IEEE802.11a OFDM 전송 프레임의 물리적 구조를 보인 예시도.

도3은 본 발명의 일실시예를 위한 동작 순서도.

도4는 본 발명의 다른 실시예를 위한 동작 순서도.

도5는 종래의 가우시안 잡음 환경에서의 채널 특성을 보인 파형도.

도6은 본 발명을 적용한 가우시안 잡음 환경에서의 채널 특성을 보인 파형도.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 PPDU 프레임마다 OFDM 트레이닝 심볼로부터 채널 특성을 추정하는 단계와, 상기에서 추정된 현재의 채널 특성과 바로 전에 사용하였던 채널 특성의 차이값을 구하는 단계와, 상기에서 구한 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 현재 추정한 채널 특성을 새로운 채널 특성으로 설정하고 반대로, 문턱값보다 작거나 같으면 이전에 사용하였던 채널 특성과 현재 추정한 채널 특성을 평균하여 새로운 채널 특성으로 설정하는 단계를 수행함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 채널 특성간의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 현재 추정한 채널 특성을 새로운 채널 특성으로 설정하였을 때 바로 전에 사용하였던 채널 특성의 가중치를 미리 설정한 값과 비교하는 단계와, 상기에서 가중치가 미리 설정한 값보다 크면 바로 전에 사용하였던 채널 특성을 저장하는 단계와, 채널 특성간의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 새로운 채널 특성과 상기에서 저장된 이전의 채널 특성의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 큰지 비교하는 단계와, 상기에서 새로운 채널 특성과 저장된 이전의 채널 특성의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 새로운 채널 특성과 이전의 채널 특성의 평균값을 구하여 새로운 채널 특성을 설정하는 단계를 포함하여 수행함을 특징으로 한다.

상기에서 새로운 채널 특성과 저장되어 있는 이전의 채널 특성간의 차이값을 미리 설정한 문턱값과 비교하는 단계는 이전의 채널 특성이 저장된 후 일정 시간까지만 수행하도록 구성함을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 일시적인 채널 특성의 변경시 이전에 사용하였던 채널 특성을 사용하여 채널 특성을 보정하도록 구현한 것이다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명의 일실시예에 대한 동작 순서도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

매 PPDU 프레임마다 OFDM 트레이닝 심볼(Long OFDM Training Symbol)을 추출하고 그 추출된 OFDM 트레이닝 심볼로부터 상기 식(1)을 이용하여 채널 특성()을 추정한다.

이 후, 현재 추정한 채널 특성()이 현재 송신하고 있는 송신기로부터 오는 첫 번째 수신 PPDU 프레임인지를 확인한다.

이때, 첫번째 수신되는 PPDU 프레임이라면 현재 추정한 채널 특성()을 새로운 채널 특성()으로 설정한다.

이에 따라, 채널 특성()을 복조용 채널 특성()으로 설정하여 수신신호를 복조한다.

이 후, 다음 PPDU 프레임이 입력되면 상기 식(1)을 이용하여 채널 특성()을 다시 추정하며, 이때의 채널 특성()은 첫 번째 PPDU 프레임에서 구한 것이 아니므로 바로 전에 사용하였던 채널 특성()을 선택할 것인지 또는 현재 구한 채널 특성()을 선택할 것인지를 판단한다.

이때, 바로 전에 사용하였던 채널 특성()과 현재 추정한 채널 특성()과의 차이값을 구하여 미리 설정한 문턱값()과 비교함에 의해 이전에 사용하였던 채널 특성()을 선택할 것인지를 판단한다.

상기 과정에서 이전 채널 특성()과 현재 구한 채널 특성()의 차이를 구하는 방법에는 절대값, 제곱 등 여러 가지가 있을 수 있다.

예로, 절대값을 이용한 방식은 아래 식(2)와 같은 연산을 수행한다.

----- (2)

여기서,는 부반송파 k에서의 CE를 나타낸다.

따라서, 채널 특성간의 차이값이 미리 설정한 문턱값()보다 크면 채널 특성이 바뀌었다고 판단하여 현재 추정한 채널 특성()을 새로운 채널 특성()으로 설정한다.

반대로, 채널 특성간의 차이값이 미리 설정한 문턱값()보다 작다면 바로 전에 사용하였던 채널 특성()과 동일한 채널 특성이라고 판단하여 이전에 사용하였던 채널 특성()과 현재 추정한 채널 특성()의 평균을 구하여 채널 특성()을 보정한다.

여기서, 상기 평균값은 이전에 사용하였던 채널 특성()를 구하기 위해 사용한 PPDU 프레임의 수에 따라 가중치를 두어 평균하는 것이 무난하다.

이때, 동일한 채널 특성상에서 백색가산 가우시안잡음(AWGN) 환경()에서 상기와 같은 방법으로 추정한 채널 특성은 도6의 파형도와 같으며, 도5의 파형도와 비교하여 잡음의 영향에 의한 채널 특성 오류가 많이 줄었음을 알 수 있다.

따라서, 상기와 같은 과정으로 얻은 채널 특성()으로 수신 신호를 복조하면 종래 방식보다 더 뛰어난 비트 오류 확률을 얻을 수 있다.

본 발명을 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식에 적용하여 실험한 결과 1dB 이상의 성능이 향상됨을 알 수 있었다.

그런데, 바로 전에 사용하였던 채널 특성과 다른 채널 특성이 검출되면 기존에 가중치를 사용하여 추정한 채널 특성()은 없어지므로 그 채널 특성 정보를 이용할 수 없게 된다.

만일, 기존에 사용하였던 채널 특성 정보를 다시 이용할 수 있다면 수신 성능 향상에 도움이 될 것이다.

예를 들어, 어떤 물체의 순간적인 이동으로 채널 특성이 잠시 동안 변화한 후 다시 이전 상태로 돌아간다고 가정하면 이전의 채널 특성에 대한 정보가 있다면 보다 좋은 수신 성능을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예로서 기존의 채널 특성을 이용하도록 도4의 동작 순서도와 같은 방식을 제시한다.

PPDU 프레임마다 채널 특성()을 추정하여 바로 전에 사용하였던 채널 특성()과의 차이값을 미리 설정한 문턱값()과 비교함에 의해 채널 특성()을 설정하는 동작은 본 발명의 일실시예와 동일하다.

그러나, 채널 특성간 차이값이 미리 설정한 문턱값()보다 크다면 새로 추정한 채널 특성()을 새로운 채널 특성()으로 설정하는데, 이때 새로 추정한 채널 특성()가 바로 전에 사용하였던 채널 특성()과 많이 다를 경우 상기 채널 특성()의 가중치가 미리 설정한 값()보다 큰지 판단한다.

이에 따라, 바로 전에 사용하였던 채널 특성()의 가중치가 미리 설정한 값()보다 큰 값으로 판단되면 상기 채널 특성()을 ''로 저장한다.

이 후, PPDU 프레임이 수신될 때마다 채널 특성을 추정하여 바로 전에 사용하였던 채널 특성()과 현재 추정한 채널 특성()의 차이값이 미리 설정한 문턱값()보다 큰 경우 현재 추정한 채널 특성()과 저장되어 있는 이전의 채널 특성()의 차이값을 구하여 미리 설정한 문턱값()보다 비교함에 의해 이전 채널 상태로 돌아갔는지 판단한다.

이때, 현재 추정한 채널 특성()과 저장되어 있는 이전의 채널 특성()의 차이값이 문턱값()보다 작으면 현재의 채널 특성이 이전의 채널 특성()과 동일한 상태로 돌아왔다고 판단하여 채널 특성()()에 대해 가중치를 주어 채널 특성()의 보정 작업을 수행한다.

이에 따라, 상기에서 얻은 채널 특성()을 이용하여 채널 특성 보정을 수행한다.

단, 저장되어 있는 이전의 채널 특성()을 새로운 채널 특성()과 비교하는 작업은 채널 특성()이 저장된 후 일정 시간까지만 수행하고 그 이후의 시간이 지나면 수행하지 않도록 설정할 수 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 트레이닝 심볼의 변화량을 이용하여 채널 특성을 보다 효율적으로 측정하므로 IEEE802.11a 규격을 이용한 무선 데이터 통신 방식에 적용하여 수신 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

매 PPDU 프레임마다 OFDM 트레이닝 심볼로부터 채널 특성을 추정하는 제1 단계와, 상기에서 추정된 현재의 채널 특성과 바로 전에 사용하였던 채널 특성의 차이값을 구하는 제2 단계와, 상기에서 구한 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 현재 추정한 채널 특성을 새로운 채널 특성으로 설정하고 반대로, 문턱값보다 작거나 같으면 이전에 사용하였던 채널 특성과 현재 추정한 채널 특성을 평균하여 새로운 채널 특성으로 설정하는 제3 단계를 수행함을 특징으로 하는 채널 특성 보정 방법.
제1항의 채널 특성 보정 방법에 있어서, 채널 특성간의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 현재 추정한 채널 특성을 새로운 채널 특성으로 설정하였을 때 바로 전에 사용하였던 채널 특성의 가중치를 미리 설정한 값과 비교하는 제1 단계와, 상기에서 가중치가 미리 설정한 값보다 크면 바로 전에 사용하였던 채널 특성을 저장하는 제2 단계와, 매 PPDU 프레임이 수신될 때마다의 채널 특성간의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 새로운 채널 특성과 상기에서 저장된 이전의 채널 특성의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 큰지 비교하는 제3 단계와, 상기에서 새로운 채널 특성과 저장된 이전의 채널 특성의 차이값이 미리 설정한 문턱값보다 크면 새로운 채널 특성과 이전의 채널 특성의 평균값을 구하여 새로운 채널 특성을 설정하는 제4 단계를 수행함을 특징으로 하는 채널 특성 보정 방법.
제2항에 있어서, 제3 단계는 이전의 채널 특성이 저장된 후 일정 시간까지만 수행하도록 구성함을 특징으로 하는 채널 특성 보정 방법.