KR100808463B1 - 직교 주파수 분할 다중 또는 직교 주파수 분할 다중접속방식을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간오프셋 추정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 개시한다. 본 발명은 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 프리앰블 선형 위상 산출부, 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 파일럿 선형 위상 산출부 및 상기 산출된 프리앰블 선형 위상 및 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 시간 오프셋 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
시간 오프셋, 프리앰블, 파일럿, MIMO, PUSC

Description

직교 주파수 분할 다중 또는 직교 주파수 분할 다중 접속방식을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ESTIMATING TIME OFFSET IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT COMMUNICATION SYSTEM OF OFDM OR OFDMA AND METHOD USING THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 장치가 적용될 수 있는 2X2 MIMO에 대한 일 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 세그먼트(segment)에 의한 프리앰블의 전송 구조를 도시한 일 실시예 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 장치에 대한 일 실시예 구성 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시한 330에 대한 일 실시예의 상세 구성 블록도이다.
도 5는 도 3에 도시한 340에 대한 일 실시예의 상세 구성 블록도이다.
도 6은 두 송신 안테나 각각에서 송신하는 송신 파일럿 패턴에 대한 일 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 DL PUSC 존에서의 OFDMA 심볼 및 OFDMA 부반송파에 대한 일 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 방법에 대한 일 실시예 동작 흐름 도이다.
도 9는 도 8에 도시한 S820단계에 대한 상세 동작 흐름도이다.
도 10은 도 8에 도시한 S830단계에 대한 상세 동작 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
310: 제1 FFT부
320: 제2 FFT부
330: 프리앰블 선형 위상 산출부
340: 파일럿 선형 위상 산출부
350: 시간 오프셋 연산부
450: 프리앰블 위상차 연산부
460: 프리앰블 위상차 누적부
470: 프리앰블 선형 위상 연산부
550: 파일럿 위상차 연산부
560: 파일럿 위상차 누적부
570: 파일럿 선형 위상 연산부
본 발명은 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋(Time offset)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격을 사용하고 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 무선통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
IEEE 802.16d/e, 와이브로(WiBro), 와이맥스(WiMAX) 표준 규격을 지원하는 무선통신 시스템에서, 기지국(Base Station)은 소정의 GPS(Global Positioning System)로부터 동기 신호를 수신하고, 통신 단말기는 기지국에 동기를 맞춘다. 이 경우, 채널 상황의 급변 등과 같이 전송 채널에 존재하는 다양한 변수로 인해 동기가 부정확해 지고, 이로 인해 통신 단말기의 수신 성능이 저하된다. 따라서, 통신 단말기에서는 기지국과의 동기 부정확성으로 인해 발생되는 수신 성능의 저하를 방지할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정치를 계산할 수 있는 시간 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 에러를 수신 성능의 저하 없이 효율적으로 보정하도록 하기 위한 시간 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다중입출력 통신 시스템에서 DL PUSC 모드에서 시간 오프셋을 추정하도록 하는 시간 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 시간 오프셋 추정 장치는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치에 있어서, 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 프리앰블 선형 위상 산출부, 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 파일럿 선형 위상 산출부 및 상기 산출된 프리앰블 선형 위상 및 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 시간 오프셋 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 프리앰블 선형 위상 산출부는 상기 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 계산하는 프리앰블 위상차 연산부, 상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 프리앰블 위상차 누적부 및 상기 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 프리앰블 선형 위상 연산부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 프리앰블 위상차 연산부는 상기 계산된 위상차에 기 결정된 프리앰블 웨이트를 곱한 값을 출력할 수 있고, 상기 수신안테나별로 상이한 값을 가질 수 있다.
이때, 상기 파일럿 선형 위상 산출부는 상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 계산하는 파일럿 위상차 연산부, 상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 파일럿 위상차 누적부 및 상기 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 파일럿 선형 위상 연산부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 파일럿 위상차 연산부는 상기 계산된 위상차에 기 결정된 파일럿 웨이트를 곱한 값을 출력할 수 있고, 상기 수신안테나별 또는 클러스터(cluster)별로 상이한 값을 가질 수 있다.
이때, 상기 시간 오프셋 추정 장치는 2X2 MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 적용될 수 있다.
이때, 상기 통신 시스템은 IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 추정 장치는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치에 있어서, 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 프리앰블 선형 위상 산출부 및 상기 산출된 프리앰블 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 시간 오프셋 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 추정 장치는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치에 있어서, 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 파일럿 선형 위상 산출부 및 상기 산출된 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 시간 오프셋 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 추정 방법은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 방법에 있어서, 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계, 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계 및 상기 산출된 프리앰블 선형 위상 및 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계는 상기 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 계산하는 단계, 상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계 및 상기 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상 기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계는 상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 계산하는 단계, 상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계 및 상기 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 시간 오프셋 추정 방법은 2X2 MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 적용될 수 있다.
이때, 상기 통신 시스템은 IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 추정 방법은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 방법에 있어서, 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계 및 상기 산출된 프리앰블 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 추정 방법은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 방법에 있어서, 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계 및 상기 산출된 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
참고로, 본 명세서에서 사용되는 "통신 단말기"라 함은 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)를 지원하는 통신 단말기를 의미하는 것으로서, 바람직하게는 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격을 사용하는 무선통신 시스템에서 DL PUSC, FUSC(Full Usage of Sub-channels), Band AMC(Adaptation Modulation coding) 채널 모드를 지원하는 통신 단말기를 의미한다. 본 발명의 상세한 설명에서는 DL PUSC 채널 모드에 대해서만 설명하지만, optional FUSC, optional AMC 및 FUSC 채널 모드에도 적용 가능하다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "무선통신 시스템"은 IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중에서 어느 하나를 기반으로 하는 시스템일 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "심볼"은 OFDMA 또는 OFDM 심볼을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 장치가 적용될 수 있는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)의 일 예시도로서, 2X2 MIMO를 보인 것이다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템의 송신국인 기지국(BS)의 두 송신 안테 나(TxAnt0, TxAnt1) 중 한 안테나에서만 프리앰블(Preamble)을 통신 단말기(MS)의 두 수신 안테나(RxAnt0, RxAnt1)로 전송한다. 파일럿 신호는 두 송신 안테나에서 전송되고 두 수신 안테나에서 수신한다.
도 2는 본 발명에 따른 세그먼트(segment)에 의한 프리앰블의 전송 구조를 도시한 일 실시예 도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 부반송파(subcarrier)의 좌우측으로 인접 주파수 대역의 간섭을 줄이기 위한 보호 대역(guard)이 구성되고, 널 부반송파(null subcarrier)인 DC 부반송파가 구성된다.
또한, 하나의 세그먼트 내에서 프리앰블 부반송파는 소정의 간격(도 2에서는 '3')을 두고 위치하며, 초기 동기와 셀 탐색 및 주파수 오프셋과 채널 추정에 사용될 수 있다. 그리고, 프리앰블 신호는 데이터 신호 및 파일럿 신호에 비해 신호 레벨이 높기 때문에 악조건의 채널 환경에서도 신호 획득이 용이하다.
이하, 본 발명의 상세한 설명을 2X2 MIMO로 한정하여 설명한다. 즉, 통신 단말기는 두 개의 수신 안테나를 구비하고, 기지국에 구비된 두 개의 송신 안테나로부터 신호를 수신하는 무선통신 시스템의 구조로 한정하여 설명한다. 물론, 2X2 MIMO는 본 발명에 대한 일 실시예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 장치의 일 실시예 구성에 대한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 장치는 제1 FFT(Fast Fourier Transform)부(310), 제2 FFT부(320), 프리앰블 선형 위상 산출부(330), 파일럿 선형 위상 산출부(340) 및 시간 오프셋 연산부(350)를 포함한다.
제1 FFT부(310) 및 제2 FFT부(320)는 통신 단말기의 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나를 통해 각각 수신된 기저대역(baseband)의 수신신호(제1 수신신호 및 제2 수신신호)에 대해 FFT 변환을 수행하여 주파수 영역으로 변환한다. 여기서, 제1 수신안테나 및 제2 수신안테나를 통해 수신된 기저대역 신호는 제1 FFT부(310) 및 제2 FFT부(320) 각각에서 주파수 영역으로 변환할 수도 있지만, 하나의 FFT부를 이용하여 주파수영역으로 변환 될 수도 있다.
이때, 변환된 수신신호는 프리앰블 신호, 파일럿 신호 및 데이터 신호 등을 포함하고, 본 발명에 따른 통신 단말기는 프리앰블 신호 및 하향링크(Downlink) PUSC(Partial Usage of Subchannels) 채널 모드와 관련된 파일럿 신호를 이용하여 시간 오프셋을 추정한다.
이때, 수신신호에 포함된 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿은 서로 다른 파일럿 패턴을 갖는다.
프리앰블 선형 위상 산출부(330)는 제1 FFT부(310) 및 제2 FFT부(320)에서 주파수 영역으로 변환된 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블을 기초로 하여 프리앰블 선형 위상을 산출한다.
파일럿 선형 위상 산출부(340)는 제1 FFT부(310) 및 제2 FFT부(320)에서 주파수 영역으로 변환된 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출한다.
시간 오프셋 연산부(350)는 프리앰블 선형 위상 산출부(330) 및 파일럿 선형 위상 산출부(340)에 의해 산출된 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는데, 연산된 시간 오프셋은 시간 오프셋을 보상하는 구성(미도시)에서 파일럿 및 데이터의 위상 보상하는데 사용된다.
도 4는 도3에 도시한 프리앰블 선형 위상 산출부에 대한 일 실시예의 상세 구성 블록도이다.
도 4를 참조하면, 프리앰블 선형 위상 산출부(330)는 프리앰블 위상차 연산부(450), 프리앰블 위상차 누적부(460) 및 프리앰블 선형 위상 연산부(470)를 포함한다.
프리앰블 위상차 연산부(450)는 제1, 제2 프리앰블 위상차 연산부(410, 420)를 포함하고, 제1, 제2 프리앰블 위상차 연산부(410, 420)는 제1, 제2 FFT부(310, 320)에서 변환된 각 수신신호에 포함된 프리앰블의 위상차를 계산한다. 이때, 제1, 제2 프리앰블 위상차 연산부(410, 420)는 계산된 위상차에 기 결정된 프리앰블 웨이트(weight)를 곱한 값을 출력할 수 있다. 이때, 프리앰블 웨이트는 수신되는 안테나별로 상이한 값을 가질 수 있다. 여기서, 프리앰블 위상차 연산부(450)를 제1, 제2 프리앰블 위상차 연산부(410, 420)로 각각 구성하여 각 수신신호에 포함된 프리앰블의 위상차를 계산하였지만, 두 프리앰블 위상차 연산부(410, 420)를 하나의 기능부로 구성하여 두 수신신호를 입력받고 두 수신신호에 포함된 프리앰블의 위상차가 더해진 값을 출력할 수도 있다.
프리앰블 위상차 누적부(460)는 제1, 제2 프리앰블 위상차 누적부(430, 440)를 포함하고, 제1, 제2 프리앰블 위상차 누적부(430, 440)는 제1, 제2 프리앰블 위상차 연산부(410, 420)에서 계산된 각각의 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생 성한다. 프리앰블 위상차 누적부(460) 또한 두 프리앰블 위상차 누적부(430, 440)를 하나의 기능부로 구성하여 두 위상차 누적치가 더해진 값을 출력할 수도 있다.
프리앰블 선형 위상 연산부(470)는 각 프리앰블에 대해 생성된 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환한다. 이때, 프리앰블 선형 위상 연산부(470)는 제1, 제2 프리앰블 위상차 누적부(430, 440)에 의해 생성된 위상차 누적치에 대한 아크 탄젠트 연산을 수행하여 프리앰블 선형 위상으로 변환하는데, 프리앰블 선형 위상 연산부(470)는 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 프리앰블 선형 위상인 아크 탄젠트 값을 기록하는 룩업 테이블을 포함할 수 있고, 룩업 테이블을 참조하여 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환할 수 있다.
이런 구성을 갖는 프리앰블 선형 위상 산출부(330)는 도 2에 도시된 프리앰블 신호가 수신된 경우 프리앰블 선형 위상(θTO)은 [수학식 1] 또는 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006062687155-pat00001
Figure 112007075635311-pat00026
여기서, 각 세그먼트에서 pk는 프리앰블을 의미하고, k는 부반송파 인덱스를 의미하고, m은 수신 안테나 인덱스를 의미하고, W0는 기 결정된 프리앰블 웨이트를 의미한다.
[수학식 1]에서 알 수 있듯이, 프리앰블 선형 위상은 수신안테나 각각으로 수신된 프리앰블의 위상차에 기 결정된 프리앰블 웨이트(W0)가 곱해지고, 프리앰블 웨이트가 곱해진 위상차를 수신안테나별로 누적하여 아크탄젠트 기능을 수행함으로써 구해지는 것을 알 수 있다. 이때, 1/6은 위상차를 구하는 각 세그먼트에서 프리앰블 부반송파 인덱스가 6개 차이 나는 것을 의미한다. 즉, 위상차가 프리앰블인 pk와 pk +3에 의해 계산되면 두 프리앰블 파일럿간의 부반송파 인덱스가 9개 차이 나기 때문에 아크탄젠트(tan-1)에 1/9이 곱해져 프리앰블 선형 위상이 구해진다. 따라서, 프리앰블 선형 위상을 구하기 위한 프리앰블 파일럿의 간격은 상황에 따라 달라질 수 있으며 파일럿간의 간격이 결정되어 있는 것은 아니다. 또한, [수학식 1]에서 알 수 있듯이, 두 수신안테나에서 수신한 프리앰블에 대한 위상차 누적치의 아크탄젠트를 하나만 사용하기 때문에 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 5는 도 3에 도시한 파일럿 선형 위상 산출부에 대한 일 실시예의 상세 구성 블록도이다.
도 5를 참조하면, 파일럿 선형 위상 산출부(340)는 파일럿 위상차 연산부(550), 파일럿 위상차 누적부(560) 및 파일럿 선형 위상 연산부(570)를 포함한다.
파일럿 위상차 연산부(550)는 제1, 제2 파일럿 위상차 연산부(510, 520)를 포함하고, 제1, 제2 파일럿 위상차 연산부(510, 520)는 제1, 제2 FFT부(310, 320)에서 변환된 수신신호 각각에 포함된 PUSC 채널 모드에서의 복수 개의 송신 안테나에 대한 파일럿들 중, 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다. 즉, 제1 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차 및 제2 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다. 이때, 파일럿 위상차 연산부(550)는 계산된 위상차에 기 결정된 파일럿 웨이트(weight)를 곱한 값을 출력할 수 있다. 이때, 파일럿 웨이트는 수신되는 안테나별 또는 클러스터별로 상이한 값을 가질 수 있다. 여기서, 파일럿 위상차 연산부(550)를 제1, 제2 파일럿 위상차 연산부(510, 520)로 각각 구성하여 각 수신신호에 포함된 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하였지만, 두 파일럿 위상차 연산부(510, 520)를 하나의 기능부로 구성하여 두 위상차가 더해진 값을 출력할 수도 있다.
파일럿 위상차 누적부(560)는 제1, 제2 파일럿 위상차 누적부(530, 540)를 포함하고, 제1, 제2 파일럿 위상차 누적부(530, 540)는 제1, 제2 파일럿 위상차 연산부(510, 520)에서 계산된 각각의 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성한다. 여기서, 파일럿 위상차 누적부(560) 또한 두 파일럿 위상차 누적부(530, 540)를 하나의 기능부로 구성하여 두 위상차 누적치가 더해진 값을 출력할 수도 있다.
파일럿 선형 위상 연산부(570)는 파일럿 위상차 누적부(560)에서 생성된 위상차 누적치 즉, 제1 파일럿 위상차 누적부(530)에서 생성된 위상차 누적치 및 제2 파일럿 위상차 누적부(540)에서 생성된 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환한다. 이때, 파일럿 선형 위상 연산부(570)는 파일럿 위상차 누적부(560)에 의해 생성된 위상차 누적치에 대한 아크 탄젠트 기능을 수행하여 파일럿 선형 위상으로 변환하는데, 파일럿 선형 위상 연산부(570)는 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 파일럿 선형 위상을 기록하는 룩업 테이블을 포함할 수 있고, 룩업 테이블을 참조하여 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환할 수 있다.
도 6은 두 송신 안테나 각각에서 송신하는 파일럿 패턴에 대한 일 예시도이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 송신 안테나 각각에서 송신하는 파일럿 패턴은 데이터 부반송파, 널(NULL) 부반송파 및 송신 안테나에서 전송될 파일럿을 포함하고, 서로 다른 파일럿 패턴을 갖는 것을 알 수 있다.
즉, 첫번째 송신 안테나(TxAnt0)의 경우 p1, p2 파일럿을 송신하며 두번째 송신 안테나의 파일럿(p0, p3)이 송신될 부분에 널 부반송파가 위치되고, 두번째 송신 안테나(TxAnt1)의 경우 p0, p3 파일럿을 송신하며 첫번째 송신 안테나의 파일럿(p1, p2)이 송신될 부분에 널 부반송파가 위치된다.
따라서, 도 6에 도시한 두 파일럿 패턴이 송신되면 통신 단말기의 수신 안테나 각각에서 도 7과 같은 파일럿 패턴을 수신한다.
도 7을 참조하여 파일럿 선형 위상 산출부에 대해 설명하면 다음과 같다.
파일럿 선형 위상 산출부(340)는 도 7에 도시된 하향 링크(DL) PUSC 채널 모드에 대한 파일럿 신호가 수신된 경우 파일럿 선형 위상(ΦTO)은 OFDMA 심볼 인덱스 값에 따라 [수학식 3] 내지 [수학식 6]와 같이 나타낼 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 OFDMA 심볼 인덱스가 0,1,4,5,8,9,12,13,16,17,20,21일 때의 클러스터 단위에서 파일럿 선형 위상(Φ1TO)은 [수학식 3] 또는 [수학식 4]과 같이 나타낼 수 있고, OFDMA 심볼 인덱스가 2,3,6,7,10,11,14,15,18,19,22,23일 때의 클러스터 단위에서 파일럿 선형 위상(Φ2TO)은 [수학식 5] 또는 [수학식 6]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007075635311-pat00027
Figure 112006062687155-pat00004
Figure 112007075635311-pat00028
Figure 112006062687155-pat00006
여기서, p0, p3은 두번째 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿을 의미하고, p1, p2는 첫번째 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿을 의미하고, m은 수신 안테나 인덱스를 의미하고, c는 클러스터(cluster) 인덱스를 의미하고, W1는 기 결정된 파일럿 웨이트를 의미하고, Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값을 의미한다. 이때, Num 값은 채널 상황이 나쁠수록 크게 설정되고, 최대 720이하로 설정되는 것이 바람직하다.
[수학식 3] 내지 [수학식 6]에서 알 수 있듯이, 파일럿 선형 위상(Φ1TO 또 는 Φ2TO)은 동일 송신안테나에서 송신된 파일럿(p0, p3 또는 p1, p2)간의 위상차에 기 결정된 파일럿 웨이트(W1)가 곱해지고, 파일럿 웨이트가 곱해진 위상차를 수신안테나별로 누적하여 아크탄젠트 기능을 수행함으로써 구해지는 것을 알 수 있다. 이때, [수학식 3] 및 [수학식 5]에 도시된 1/4 및 1/12는 도 7에 도시된 파일럿간 OFDMA 부반송파 위상 차이가 각각 4와 12개 차이 나는 것을 의미한다. 물론, 동일 송신안테나로부터 수신된 파일럿간의 OFDMA 부반송파 차이가 달라지게 되면 [수학식 4] 및 [수학식 6]에 도시된 1/4 및 1/12 값 또한 바뀌게 되는 것은 자명하다. 또한, [수학식 2] 및 [수학식 4]에서 알 수 있듯이, 두 수신안테나에서 수신한 DL PUSC 채널 모드의 파일럿에 대한 위상차 누적치의 아크탄젠트를 하나만 사용하기 때문에 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, [수학식 4] 및 [수학식 6]에서 알 수 있듯이, 위상차 누적치에 대한 아크탄젠트를 각각 사용하여 선형 위상의 정확한 값을 구할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 도 7에 도시한 파일럿 선형 위상(ΦTO)은 [수학식 7] 또는 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007075635311-pat00029
Figure 112006062687155-pat00008
여기서 b는 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿간의 부반송파 간격을 의미한다. 즉, b 값은 c 값이 변함에 따라 변화하는 동적인 값이며, 일 예로 b 값은 4 또는 12가 될 수 있다.
또한, 도 7에서 알 수 있듯이, OFDMA 심볼 인덱스 차이가 '1'인 것을 알 수 있는데, OFDMA 심볼 인덱스 차이는 구현에 따라 적절한 값이 설정될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 장치는 [수학식 1] 및 [수학식 5]를 통해 시간 오프셋을 프리앰블만을 이용하여 추정하거나 파일럿 신호만을 이용하여 추정하거나 프리앰블 및 파일럿 신호를 이용하여 추정할 수 있다. 즉, 프리앰블 웨이트(W0)가 '0'으로 설정된 경우에는 파일럿 신호만을 이용하여 시간 오프셋을 추정하고, 파일럿 웨이트(W1)가 '0'으로 설정된 경우에는 프리앰블만을 이용하여 시간 오프셋을 추정할 수 있다. 이때, 웨이트 값은 각 수신안테나에서 프리앰블로 측정한 채널 정보 예를 들어, 반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 정보 또는 파일럿에서 측정한 채널 정보 등을 근거로 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이 프리앰블 선형 위상 산출부(330)와 파일럿 선형 위상 산출부(340)에서 각각 프리앰블 선형 위상(θTO)과 파일럿 선형 위상(ΦTO)이 구해지면 시간 오프셋 연산부(350)는 두 값을 이용하여 시간 오프셋을 연산(또는 추정)한다.
즉, [수학식 9]에 나타낸 바와 같이 두 선형 위상 값이 더해진 선형 위상 값(Phase_TO)을 이용하여 시간 오프셋을 연산한다.
Figure 112006062687155-pat00009
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 오프셋 추정 장치는 ASIC, DSP(Digital Signal Processor), FPGA(Field-Programmable Gate Array), PAL(Programmable Array Logic), CPLD(Complex Programmable Logic Devices),GAL (Generic Array Logic) 등으로 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 방법에 대한 일 실시예 동작 흐름도로서, IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템에서 DL PUSC 채널 모드를 지원하는 MIMO 통신 단말기에 대한 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 통신 단말기에 구성된 복수개의 수신안테나로 수신된 기저대역(baseband) 신호를 주파수 영역 신호로 변환한다(S810). 이때, 주파수 영역 신호로의 변환은 FFT(Fast Fourier Transform)에 의해 수행될 수 있다.
주파수 영역으로 변환된 각각의 수신신호에 포함된 프리앰블을 이용하여 프 리앰블 선형 위상을 산출한다(S820).
주파수 영역으로 변환된 수신신호에 포함된 PUSC 채널 모드의 파일럿 신호를 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출한다(S830). 이때, 파일럿 선형 위상은 수신신호에 포함된 복수 개의 송신안테나에 대한 파일럿들 중, 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출한다.
산출된 프리앰블 선형 위상 및 파일럿 선형 위상을 이용하여 파일럿 및 데이터의 위상을 보상하기 위한 시간 오프셋을 연산한다(S840).
여기서, 상기 과정 중 프리앰블 선형 위상을 산출하는 과정(S820)과 파일럿 선형 위상을 산출하는 과정(S830)이 순차적으로 수행되도록 도시하였지만, 상기 두 과정은 바뀌어 수행되거나 동시에 수행될 수 있다.
도 9는 도 8에 도시한 S820 단계에 대한 일 실시예 상세 동작 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 수신안테나 각각으로 수신된 수신신호에 포함된 프리앰블간의 위상차를 계산한다(S910). 이때, S910 단계에서 계산된 위상차에 기 결정된 프리앰블 웨이트를 곱한 값을 출력할 수 있다. 이때, 프리앰블 웨이트는 수신되는 안테나에 따라 상이한 값을 가질 수 있다. 여기서, 계산된 위상차는 수신안테나별로 각각 계산되어 출력되거나 수신안테나별로 계산된 위상차가 모두 더해진 값이 출력될 수도 있다.
그 다음 S910 단계에서 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성한다(S920). 즉, 각 수신안테나에서 수신한 프리앰블간의 위상차 또는 위상차에 프리앰블 웨이트가 곱해진 값을 누적하여 위상차 누적치를 생성하는데, 이때, 생성된 위상차 누적치는 모든 수신안테나에 수신된 프리앰블에 대한 위상차 누적치가 합쳐진 값이 될 수 있고, 수신 안테나별로 계산된 프리앰블 위상차에 대한 누적치가 각각 생성될 수 있다.
그 다음, 생성된 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환한다(S930). 즉, S920 단계에서 계산된 모든 수신안테나에 수신된 프리앰블에 대한 위상차 누적치가 합쳐진 값을 입력받거나 계산된 프리앰블 위상차에 대한 누적치를 수신 안테나별로 각각 입력받아 프리앰블 선형 위상으로 변환한다. 이때, 생성된 위상차 누적치는 아크탄젠트 연산에 의해 프리앰블 선형 위상으로 변환되는데, 아크탄젠트 연산에 의한 위상차 누적치의 프리앰블 선형 위상으로의 변환은 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 프리앰블 선형 위상인 아크 탄젠트 값을 기록한 룩업 테이블을 참조하여 변환할 수 있다.
이와 같은 단계로 구성된 프리앰블을 이용한 프리앰블 선형 위상 산출 과정은 2X2 MIMO에서 도 2에 도시된 프리앰블 신호가 수신된 경우 프리앰블 선형 위상(θTO)은 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다. [수학식 1]에 대한 설명은 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 장치에서 설명하였기에 생략한다.
도 10은 도 8에 도시한 S830 단계에 대한 일 실시예 상세 동작 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 수신안테나 각각으로 수신된 DL PUSC 채널 모드에서 복수 개의 송신 안테나에 대한 파일럿들 중 동일한 송신안테나에 상응하는 파일럿간의 위상차를 계산한다(S1010). 즉, 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다. 이때, S1010 단계에서 계산된 위상차에 기 결정된 파일럿 웨이트를 곱한 값을 출력할 수 있다. 이때, 파일럿 웨이트는 수신되는 안테나별 또는 클러스터별로 상이한 값을 가질 수 있다. 여기서, 계산된 파일럿간 위상차는 수신안테나별로 각각 계산되어 출력되거나 수신안테나별로 계산된 위상차가 모두 더해진 값이 출력될 수도 있다.
그 다음, S1010 단계에서 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성한다(S1020). 즉, 수신안테나 각각의 수신신호에 포함된 DL PUSC 채널 모드에서 복수 개의 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿간의 위상차 또는 위상차에 파일럿 웨이트가 곱해진 값을 누적하여 위상차 누적치를 생성하는데 이때, 생성된 위상차 누적치는 모든 수신안테나에 수신된 파일럿에 대한 위상차 누적치가 합쳐진 값이 될 수 있고, 수신 안테나별로 계산된 파일럿간 위상차에 대한 누적치가 각각 생성될 수 있다.
그 다음, 생성된 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환한다(S1030). 즉, S1020 단계에서 수신안테나별로 각각 계산된 파일럿 위상차 누적치가 합쳐진 값을 입력받거나 계산된 파일럿간 위상차에 대한 누적치를 수신 안테나별로 각각 입력받아 파일럿 선형 위상으로 변환한다. 이때, 생성된 위상차 누적치는 아크탄젠트 연산에 의해 파일럿 선형 위상으로 변환되는데, 아크탄젠트 연산에 의한 위상차 누적치의 파일럿 선형 위상으로의 변환은 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 파일럿 선형 위상인 아크 탄젠트 값을 기록한 룩업 테이블을 참조하여 변환할 수 있다.
이와 같은 단계로 구성된 파일럿 신호를 이용한 파일럿 선형 위상 산출 과정은 2X2 MIMO에서 도 7에 도시된 파일럿 신호가 수신된 경우 파일럿 선형 위상(ΦTO)은 [수학식 3]와 [수학식 5] 또는 [수학식 7]과 같이 나타내거나 [수학식 4]과 [수학식 6] 또는 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 2X2 MIMO의 경우에만 [수학식 3] 내지 [수학식 8]이 적용될 수 있다. 그리고, [수학식 3] 내지 [수학식 8]에 대한 설명은 본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 장치에서 설명하였기에 생략한다.
본 발명에 따른 시간 오프셋 추정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, DSP, FPGA 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지 는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명의 시간 오프셋 추정 장치 및 그 방법은, 프리앰블과 DL PUSC 모드의 파일럿을 이용하여 파일럿 및 데이터의 위상을 보상하기 위한 시간 오프셋 추정치를 계산할 수 있다.
또한, 본 발명은 계산된 시간 오프셋 추정치를 통해 시간 오프셋 에러를 보정하여 시간 오프셋에 의해 발생할 수 있는 수신 및 송신 성능의 저하를 감쇄시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 프리앰블간의 위상차에 프리앰블 웨이트를 곱하고, 동일 송신안테나로부터 전송된 파일럿간의 위상차에 파일럿 웨이트를 곱하여 선형 위상을 산출하기 때문에 프리앰블 웨이트 및 파일럿 웨이트를 이용하여 시간 오프셋을 프 리앰블만을 이용하여 추정하거나 파일럿 신호만을 이용하여 추정할 수 있다. 즉, 프리앰블 웨이트를 '0'으로 설정하면 파일럿 신호만을 이용하여 시간 오프셋을 추정할 수 있고, 파일럿 웨이트를 '0'으로 설정하면 프리앰블만을 이용하여 시간 오프셋을 추정할 수 있다.

Claims (64)

  1. 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치에 있어서,
    복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 프리앰블 선형 위상 산출부;
    각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 파일럿 선형 위상 산출부; 및
    상기 산출된 프리앰블 선형 위상 및 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 시간 오프셋 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리앰블 선형 위상 산출부는
    상기 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 계산하는 프리앰블 위상차 연산부;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 프리앰블 위상차 누적부; 및
    상기 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 프리앰블 선형 위상 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프리앰블 위상차 연산부는
    상기 계산된 위상차에 기 결정된 프리앰블 웨이트를 곱한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프리앰블 웨이트는
    상기 수신안테나별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수신안테나 각각에서 수신하는 프리앰블은
    상기 복수 개의 송신안테나들 중 기 결정된 한 송신안테나로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 선형 위상 산출부는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 계산하는 파일럿 위상차 연산부;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 파일럿 위상차 누적부; 및
    상기 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 파일럿 선형 위상 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파일럿 위상차 연산부는
    상기 계산된 위상차에 기 결정된 파일럿 웨이트를 곱한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 파일럿 웨이트는
    상기 수신안테나별 또는 클러스터(cluster)별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  9. 제3항 또는 제7항에 있어서,
    상기 웨이트는
    반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 값을 기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿은
    상기 복수 개의 송신안테나로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 시간 오프셋 추정 장치는
    2X2 MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 적용되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프리앰블 선형 위상 산출부는
    아래 [수학식 1]에 의해 상기 프리앰블 선형 위상이 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112007075635311-pat00010
    (각 세그먼트에서 pk는 프리앰블, k는 부반송파 인덱스, m은 수신 안테나 인덱스, W0는 기 결정된 프리앰블 웨이트(weight))
  13. 제11항에 있어서,
    상기 파일럿 선형 위상 산출부는
    아래 [수학식 2]에 의해 상기 파일럿 선형 위상이 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
    [수학식 2]
    Figure 112007075635311-pat00030
    (p0, p3은 두번째 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿, p1, p2는 첫번째 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, W1는 기 결정된 파일럿 웨이트(weight), b는 c에 따른 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿간의 부반송파 간격, Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  14. 제11항에 있어서,
    상기 파일럿 선형 위상 산출부는
    아래 [수학식 3]에 의해 상기 파일럿 선형 위상이 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
    [수학식 3]
    Figure 112006062687155-pat00012
    (p0, p3은 두번째 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿, p1, p2는 첫번째 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, W1는 기 결정된 파일럿 웨이트(weight), b는 c에 따른 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿간의 부반송파 간격, Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  15. 제13항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파일럿은
    DL(Downlink) PUSC(Partial Usage of Sub-channels) 채널 모드와 관련된 심볼 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 단말기의 시간 오프셋 추정 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 통신 시스템은
    IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 각 수신 안테나로 수신된 수신신호는 기저대역(baseband) 신호이고,
    상기 각 수신 안테나의 기저대역 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)하는 FFT(Fast Fourier Transform)부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 프리앰블 선형 위상 산출부는
    상기 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 상기 수신 안테나별로 각각 계산하고, 상기 각각 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 각각 생성하며 상기 각각 생성된 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 프리앰블 선형 위상 산출부는
    상기 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 상기 복수 개의수신 안테나에 대해 계산하고, 상기 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하며 상기 생성된 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 선형 위상 산출부는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 상기 수신 안테나별로 각각 계산하고, 상기 각각 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 각각 생성하며 상기 각각 생성된 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 선형 위상 산출부는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 상기 복수 개의 수신 안테나에 대해 계산하고, 상기 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하며 상기 생성된 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  22. 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지 원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치에 있어서,
    복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 프리앰블 선형 위상 산출부; 및
    상기 산출된 프리앰블 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 시간 오프셋 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프리앰블 선형 위상 산출부는
    상기 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 계산하는 프리앰블 위상차 연산부;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 프리앰블 위상차 누적부; 및
    상기 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 프리앰블 선형 위상 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 프리앰블 위상차 연산부는
    상기 계산된 위상차에 기 결정된 프리앰블 웨이트를 곱한 값을 출력하는 것 을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 프리앰블 웨이트는
    상기 수신안테나별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 통신 시스템은
    IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  27. 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 장치에 있어서,
    각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 파일럿 선형 위상 산출부; 및
    상기 산출된 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 시간 오프셋 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 파일럿 선형 위상 산출부는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 계산하는 파일럿 위상차 연산부;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 파일럿 위상차 누적부; 및
    상기 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 파일럿 선형 위상 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 파일럿 위상차 연산부는
    상기 계산된 위상차에 기 결정된 파일럿 웨이트를 곱한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 파일럿 웨이트는
    상기 수신안테나별 또는 클러스터(cluster)별로 상이한 값을 갖는 것을 특징 으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 통신 시스템은
    IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 장치.
  32. 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 방법에 있어서,
    복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계;
    각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 프리앰블 선형 위상 및 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계는
    상기 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 계산하는 단계;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계; 및
    상기 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 단계는
    상기 계산된 위상차에 기 결정된 프리앰블 웨이트를 곱한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 프리앰블 웨이트는
    상기 수신안테나별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  36. 제32항에 있어서,
    상기 수신안테나 각각에서 수신하는 프리앰블은
    상기 복수 개의 송신안테나들 중 기 결정된 한 송신안테나로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 프리앰블 웨이트는
    반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 값을 기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  38. 제32항에 있어서,
    상기 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 계산하는 단계;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계; 및
    상기 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 단계는
    상기 계산된 위상차에 기 결정된 파일럿 웨이트를 곱한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 파일럿 웨이트는
    상기 수신안테나별 또는 클러스터(cluster)별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 파일럿 웨이트는
    반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 값을 기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  42. 제32항에 있어서,
    상기 파일럿은
    상기 복수 개의 송신안테나로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  43. 제32항에 있어서,
    상기 시간 오프셋 추정 방법은
    2X2 MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 적용되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계는
    아래 [수학식 1]에 의해 상기 프리앰블 선형 위상이 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112007075635311-pat00013
    (각 세그먼트에서 pk는 프리앰블, k는 부반송파 인덱스, m은 수신 안테나 인덱스, W0는 기 결정된 프리앰블 웨이트(weight))
  45. 제43항에 있어서,
    상기 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계는
    아래 [수학식 2]에 의해 상기 파일럿 선형 위상이 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112007075635311-pat00031
    (p0, p3은 두번째 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿, p1, p2는 첫번째 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, W1는 기 결정된 파일럿 웨이트(weight), b는 c에 따른 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿간의 부반송파 간격, Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  46. 제43항에 있어서,
    상기 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계는
    아래 [수학식 3]에 의해 상기 파일럿 선형 위상이 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112006062687155-pat00015
    (p0, p3은 두번째 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿, p1, p2는 첫번째 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, W1는 기 결정된 파일럿 웨이트(weight), b는 c에 따른 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿간의 부반송파 간격, Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  47. 제45항에 있어서,
    상기 파일럿은
    DL(DownLink) PUSC(Partial Usage of Sub-Channels) 채널 모드와 관련된 심볼 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  48. 제32항에 있어서,
    상기 통신 시스템은
    IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  49. 제32항에 있어서,
    상기 각 수신 안테나로 수신된 수신신호는 기저대역(baseband) 신호이고,
    상기 각 수신 안테나의 기저대역 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  50. 제32항에 있어서,
    상기 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계는
    상기 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 상기 수신 안테나별로 각각 계산하고, 상기 각각 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 각각 생성하며 상기 각각 생성된 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  51. 제32항에 있어서,
    상기 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계는
    상기 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 상기 복수 개의수신 안테나에 대해 계산하고, 상기 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하며 상기 생성된 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  52. 제32항에 있어서,
    상기 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 상기 수신 안테나별로 각각 계산하고, 상기 각각 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 각각 생성하며 상기 각각 생성된 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  53. 제32항에 있어서,
    상기 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 상기 복수 개의 수신 안테나에 대해 계산하고, 상기 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하며 상기 생성된 위상차 누적 치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  54. 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 방법에 있어서,
    복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 프리앰블 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  55. 제54항에 있어서,
    상기 복수 개의 수신안테나 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)을 이용하여 프리앰블 선형 위상을 산출하는 단계는
    상기 각각의 수신신호 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 위상차를 계산하는 단계;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계; 및
    상기 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 위상차 누적치를 프리앰블 선형 위상으로 변환하는 단계는
    상기 계산된 위상차에 기 결정된 프리앰블 웨이트를 곱한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 프리앰블 웨이트는
    상기 수신안테나별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  58. 제54항에 있어서,
    상기 통신 시스템은
    IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  59. 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 시간 오프셋 추정 방법에 있어서,
    각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 파일럿 선형 위상을 이용하여 시간 오프셋을 연산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 각각 서로 다른 파일럿 패턴을 사용하는 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 신호들을 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신하고, 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나의 파일럿 패턴을 이용하여 파일럿 선형 위상을 산출하는 단계는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 별 위상차를 계산하는 단계;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계; 및
    상기 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 위상차 누적치를 파일럿 선형 위상으로 변환하는 단계는
    상기 계산된 위상차에 기 결정된 파일럿 웨이트를 곱한 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  62. 제61항에 있어서,
    상기 파일럿 웨이트는
    상기 수신안테나별 또는 클러스터(cluster)별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  63. 제59항에 있어서,
    상기 통신 시스템은
    IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 시간 오프셋 추정 방법.
  64. 제32항 내지 제63항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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