KR100818770B1 - 직교 주파수 분할 다중 또는 직교 주파수 분할 다중 접속방식을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 반송파주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 또는 직교 주파수 분할 다중 접속방식을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 반송파주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중입출력 통신 시스템에서 반송파 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 개시한다. 본 발명의 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는 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 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 위상차 연산부, 상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 위상차 누적부 및 상기 위상차 누적치를 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 주파수 오프셋 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020060091761
주파수 오프셋, MIMO, 파일럿, PUSC, 추정

Description

직교 주파수 분할 다중 또는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 반송파 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ESTIMATING CARRIER FREQUENCY OFFSET IN MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT COMMUNICATION SYSTEM OF OFDM OR OFDMA AND METHOD USING THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 장치가 적용될 수 있는 2X2 MIMO에 대한 일 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 장치에 대한 일 실시예 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 장치에 대한 다른 일 실시예 구성 블록도이다.
도 4는 두 송신 안테나 각각에서 송신하는 송신 파일럿 패턴에 대한 일 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 DL PUSC 모드에서의 OFDMA 심볼 및 OFDMA 부반송파에 대한 일 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 대한 일 실시예 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 대한 다른 일 실시예 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 대한 또 다른 일 실시예 동작 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210,310: 제1 FFT부
220,320: 제2 FFT부
230,340: 위상차 연산부
240,350: 위상차 누적부
250,360: 아크 탄젠트 연산부
260,370: 주파수 변환 연산부
270,380: 평균 주파수 연산부
231: 제1 위상차 연산부
232: 제2 위상차 연산부
241: 제1 위상차 누적부
242: 제2 위상차 누적부
251: 제1 아크 탄젠트 연산부
252: 제2 아크 탄젠트 연산부
본 발명은 다중입출력 통신 시스템에서 반송파 주파수 오프셋(Carrier frequency offset) 추정에 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 다중입출력(Multiple Input Multiple Output) 무선통신 시스템에서 반송파 주파수 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 반송파 주파수가 부정확해 지고, 이로 인해 통신 단말기 내의 오실레이터(oscillator)의 동작에 영향을 미치게 됨으로써, 통신 단말기의 수신 성능이 저하된다. 따라서, 통신 단말기에서는 이러한 반송파 주파수 오프셋을 추정하고, 추정된 결과에 따라 반송파 주파수 오프셋을 보상하는 것이 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다중입출력 통신 시스템에서 반송파 주파수 오프셋 추정치를 계산할 수 있는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다중 입출력 통신 시스템에서 오실레이터에서 발생하는 반송파 주파수 에러를 보정하여 반송파 주파수 에러에 의해 발생하는 수신 성능의 열화를 방 지하기 위한 반송파 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다
본 발명은 다중 입출력 통신 시스템에서 DL PUSC 모드에서 반송파 주파수 오프셋을 추정하도록 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 반송파 주파수 오프셋 추정 장치에 있어서, 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 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 위상차 연산부, 상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 위상차 누적부 및 상기 위상차 누적치를 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 주파수 오프셋 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 주파수 오프셋 연산부는 상기 위상차 누적치에 대해 아크 탄젠트(arc-tangent) 연산을 수행하여 상기 위상차 누적치를 선형 위상 값으로 변환하는 아크 탄젠트 연산부 및 상기 선형 위상 값을 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 주파수 변환(conversion) 연산부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는 상기 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하는 평균 주파수 연산부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 위상차 연산부는 상기 파일럿들 사이의 위상차에 기 결정된 웨이트(weight)를 곱할 수 있다.
이때, 상기 웨이트는 반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 값을 기초로 하여 설정될 수 있다.
이때, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는 2X2 MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 적용될 수 있다.
이때, 상기 파일럿은 DL(Downlink) PUSC(Partial Usage of Sub-channels) 채널 모드와 관련된 심볼 구조로 구성될 수 있다.
이때, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들의 시간 오프셋을 보상하는 시간 오프셋 보상부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 주파수 오프셋 연산부는 상기 한 개의 송신안테나로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿들의 위상차 누적치를 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환할 수 있다.
이때, 상기 통신 시스템은 IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템일 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신된 수신신호는 기저대 역(baseband) 신호이고, 상기 수신 안테나의 기저대역 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)하는 FFT(Fast Fourier Transform)부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 주파수 추정 방법은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 있어서, 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 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 단계, 상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계 및 상기 위상차 누적치를 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정 방법은 상기 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 반송파 주파수 오프셋 추정 방법은 상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들의 시간 오프셋을 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 위상차 누적치를 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 단계는 상기 한 개의 송신안테나로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿들의 위상차 누적치를 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환할 수 있다.
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, FUSC 및 Band AMC 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 반송파 주파수 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 안테나(TxAnt0, TxAnt1)(제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나)에서 서로 다른 파일럿 패턴을 갖는 파일럿 신호를 송신하고, 통신 단말기(MS)의 두 수신 안테나(RxAnt0, RxAnt1)(제1 수신 안테나, 제2 수신 안테나)에서 두 송신 안테나로부터 송신된 파일럿 신호들을 모두 수신한다. 따라서, 수신 안테나 각각에서는 두 송신 안테나로부터 송신된 파일럿들을 모두 수신한다.
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 2는 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 장치의 일 실시예 구성에 대한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는 제1 FFT(Fast Fourier Transform)부(210), 제2 FFT부(220), 위상차 연산부(230), 위상차 누적부(240), 아크 탄젠트 연산부(250), 주파수 변환 연산부(260) 및 평균 주파수 연산부(270)를 포함한다.
제1, 제2 FFT부(210, 220)는 통신 단말기의 제1 수신 안테나(RxAnt0) 및 제2 수신 안테나(RxAnt1)로 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(210) 및 제2 FFT부(220) 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 DL(Downlink) PUSC(Partial Usage of Subchannels) 모드와 관련된 파일럿 신호를 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 추정 한다.
위상차 연산부(230)는 제1, 제2 위상차 연산부(231, 232)를 포함하고, 주파수 영역으로 변환된 수신신호에 포함된 두 송신 안테나에 대한 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위(클러스터)에서 파일럿들 즉, 파일럿 톤들 사이의 위상차를 계산한다. 즉, 제1 위상차 연산부(231)는 제1 FFT부(210)에서 변환된 수신신호에 포함된 두 송신 안테나에 대한 파일럿들 중 제1 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차 및 제2 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하고, 제2 위상차 연산부(232)는 제2 FFT부(220)에서 변환된 수신신호에 포함된 두 송신 안테나에 대한 파일럿들 중 제1 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차 및 제2 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다.
이때, 제1, 제2 위상차 연산부(231, 232)는 계산된 위상차에 기 결정된 웨이트(weight)를 곱한 값을 출력할 수 있다.
이때, 웨이트는 수신 안테나별 또는 클러스터별로 그 값이 상이할 수 있다.
이때, 웨이트는 반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 값을 기초로 하여 설정될 수 있다.
위상차 누적부(240)는 제1, 제2 위상차 누적부(241, 242)를 포함하고, 위상차 연산부(230)에서 계산된 위상차에 대한 누적치를 생성한다. 즉, 제1 위상차 누적부(241)는 제1 위상차 연산부(231)에서 계산된 위상차에 대한 누적치를 생성하고, 제2 위상차 누적부(242)는 제2 위상차 연산부(232)에서 계산된 위상차에 대한 누적치를 생성한다. 물론, 위상차에 웨이트가 곱해진 경우에는 웨이트가 곱해진 위상차 누적치가 생성된다.
아크 탄젠트(tan-1) 연산부(250)는 제1, 제2 아크 탄젠트 연산부(251, 252)를 포함하고, 위상차 누적부(240)에서 생성된 위상차 누적치를 아크 탄젠트 연산을 수행하여 위상차 누적치를 아크 탄젠트 값인 선형 위상 값으로 변환한다. 즉, 제1 아크 탄젠트 연산부(251)는 제1 위상차 누적부(241)에서 생성된 위상차 누적치를 아크 탄젠트 값으로 변환하고, 제2 아크 탄젠트 연산부(252)는 제2 위상차 누적부(242)에서 생성된 위상차 누적치를 아크 탄젠트 값으로 변환한다. 이때, 아크 탄젠트 연산부(250)는 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 아크 탄제트 값인 선형 위상 값을 기록하는 룩업 테이블을 포함할 수 있고, 룩업 테이블을 참조하여 위상차 누적치를 선형 위상 값으로 변환할 수 있다.
주파수 변환 연산부(260)는 라디안(radian) 단위의 위상값을 주파수 단위를 갖는 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환한다. 이때, 채널환경 등의 급격한 변화로 인해 발생할 수 있는 측정된 반송파 주파수 오프셋의 오류를 방지하기 위해 평균 주파수 연산부(270)를 추가 구성할 수 있다.
평균 주파수 연산부(270)는 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하는데, 평균 값을 생성하는 방법으로는 루프 필터(loop filter)를 사용하는 방법 및 기 설정된 프레임 동안 단말기가 측정한 반송파 주파수 오프셋의 평균 값을 구하는 방법 등을 들 수 있다.
이런 과정을 통해 측정된 반송파 주파수 오프셋은 AFC(Automatic Frequency Controller)를 통해 오실레이터(oscillator)의 에러를 보정하여 통신 단말기의 수신 성능의 저하를 방지할 수 있다.
도 2에 도시한 구성에서 위상차 연산부, 위상차 누적부 및 아크 탄젠트 연산부를 제1 수신신호 및 제2 수신신호를 각각 수신하는 두 개의 구성을 포함하도록 구성하였지만, 상기 두 수신신호를 수신하여 한 개의 출력을 생성하는 구성으로 구성할 수도 있다. 예컨대, 위상차 연산부에서 두 수신신호에 포함된 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들의 위상차에 각각 웨이트를 곱하고, 웨이트가 곱해진 두 위상차가 더해진 위상차가 계산되도록 구성할 수 있다.
도 2와 같은 구성을 통해 계산된 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상(θCFO) 즉, 아크 탄젠트 연산부(250)에 의해 변환된 선형 위상 값을 [수학식 1] 또는 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006068332327-pat00001
Figure 112007075637717-pat00025
여기서, p0, p3은 제2 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿을 의미하고, p1, p2는 제1 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿을 의미하고, m은 수신 안테나 인덱스를 의미하고, c는 클러스터(cluster) 인덱스를 의미하고, w는 기 결정된 웨이트를 의미하고, Num은 시뮬레이션에 의해서 정해지는 값을 의미한다. 이때, Num 값은 채널 상황이 나쁠수록 크게 설정되고, 최대 720이하로 설정되는 것이 바람직하다.
[수학식 1] 및 [수학식 2]에서 알 수 있듯이, 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상(θCFO)은 수신 안테나 각각으로 수신된 두 송신 안테나에 대한 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차에 기 결정된 웨이트(w)가 곱해지고, 웨이트가 곱해진 위상차를 수신 안테나별로 누적하여 아크 탄젠트 연산을 수행함으로써 구해지거나, 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들에 대한 위상차에 웨이트를 각각 곱하고, 웨이트가 곱해진 위상차를 수신 안테나별 및 클러스터별로 누적한 값을 구한 후 각 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들에 대한 위상차 누적치를 아크 탄젠트 연산을 수행하여 더함으로써, 구해질 수 있다. 즉, 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차에 대한 누적치를 각각 구한 후 각 위상차 누적치에 대해 아크 탄젠트 연산을 수행함으로써, 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값을 구하거나 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 더한 누적치를 구한 후 아크 탄젠트 연산을 수행함으로써, 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값을 구할 수 있다.
[수학식 1]은 두 송신 안테나에 상응하는 파일럿들의 위상차 누적치에 대한 아크 탄젠트 연산을 각각 사용하여 선형 위상의 정확한 값을 구할 수 있는 장점이 있고, [수학식 2]는 위상차 누적치의 아크 탄젠트 연산을 하나만 사용하기 때문에 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.
[수학식 1] 또는 [수학식 2]에 의해 구해진 선형 위상은 주파수 변환 연산부(260) 및 평균 주파수 연산부(270)에 의해 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환되어 AFC로 입력되는데, AFC로 입력되는 반송파 주파수 오프셋 추정치는 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006068332327-pat00003
여기서,
Figure 112006068332327-pat00004
는 현재 프레임에서 측정된 반송파 주파수 오프셋 추정치를 의미하고,
Figure 112006068332327-pat00005
는 이전 프레임까지 평균 연산된 반송파 주파수 오프셋 추정치를 의미하고, Gain은 라디안(radian) 단위의 위상값을 주파수 단위의 값으로 천이하기 위한 파라미터를 의미하고,
Figure 112006068332327-pat00006
는 평균 연산에 루프 필터(loop filter)를 이용하는 경우의 필터 계수를 의미하고, θCFO는 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상을 의미한 다.
도 3은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 장치의 다른 일 실시예 구성에 대한 블록도로서, 도 2와 비교하여 시간 오프셋 보상부가 포함된 것을 알 수 있다. 즉, 수신 신호에 포함된 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들에 대한 시간 오프셋을 보상하고, 그 시간 오프셋이 보상된 파일럿들을 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 구할 수 있는 구성이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는 제1 FFT부(310), 제2 FFT부(320), 시간 오프셋 보상부(330), 위상차 연산부(340), 위상차 누적부(350), 아크 탄젠트 연산부(360), 주파수 변환 연산부(370) 및 평균 주파수 연산부(380)를 포함한다.
제1, 제2 FFT부(310, 320)는 통신 단말기의 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나로 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.
시간 오프셋 보상부(330)는 두 수신신호에 포함된 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들에 대한 시간 오프셋을 보상한다. 여기서, 시간 오프셋을 보상하는 방법의 일 예로 두 수신 안테나 각각으로 수신된 수신신호에 포함된 두 송신 안테나들에 대한 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들의 선형 위상 을 이용하는 방법을 사용할 수 있는데, 시간 오프셋을 보상하는 방법은 이에 한정되는 것이 아니고 시간 오프셋을 보상하는 모든 방법이 본 발명에 적용될 수 있다.
위상차 연산부(340)는 시간 오프셋이 보상된 한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다. 즉, 두 수신 안테나로 수신된 한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다. 여기서 알 수 있듯이, 위상차 연산부(340)는 시간 오프셋 보상부(330)에 의해 시간 오프셋이 보상된 파일럿들을 사용하기 때문에 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 모두 계산할 필요없이 한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차만을 계산해도 된다. 이때, 위상차 연산부(340)는 위상차에 웨이트를 곱한 값을 생성할 수 있고, 웨이트는 수신 안테나별 또는 클러스터별로 상이한 값을 가질 수 있다.
위상차 누적부(350)는 위상차 연산부(340)에서 계산된 위상차에 대한 누적치를 생성한다.
아크 탄젠트(tan-1) 연산부(360)는 한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차에 대한 누적치를 아크 탄젠트 값인 선형 위상 값으로 변환한다. 이때, 아크 탄젠트 연산부(360)는 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 아크 탄제트 값인 선형 위상 값을 기록하는 룩업 테이블을 포함할 수 있고, 룩업 테이블을 참조하여 위상차 누적치를 위상값으로 변환할 수 있다.
주파수 변환 연산부(370)는 라디안(radian) 단위의 위상값을 주파수 단위를 갖는 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환한다. 이때, 채널환경 등의 급격한 변화 로 인해 발생할 수 있는 측정된 반송파 주파수 오프셋의 오류를 방지하기 위해 평균 주파수 연산부(380)를 더 구성할 수 있다.
평균 주파수 연산부(380)는 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하는데, 평균 값을 생성하는 방법으로는 루프 필터(loop filter)를 사용하는 방법 및 기 설정된 프레임 동안 단말기가 측정한 반송파 주파수 오프셋의 평균 값을 구하는 방법 등을 들 수 있다.
평균 주파수 연산부(380)에 의해 생성된 평균 반송파 오프셋 추정치는 AFC(Automatic Frequency Controller)를 통해 오실레이터(oscillator)의 에러를 보정하여 통신 단말기의 수신 성능의 저하를 방지할 수 있다.
도 3과 같은 구성을 통해 계산된 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상(θCFO) 즉, 아크 탄젠트 연산부에 의해 변환된 선형 위상 값을 [수학식 4] 내지 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006068332327-pat00007
Figure 112006068332327-pat00008
Figure 112007075637717-pat00026
Figure 112007075637717-pat00027
여기서, p0, p3은 제2 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿을 의미하고, p1, p2는 제1 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿을 의미하고, m은 수신 안테나 인덱스를 의미하고, c는 클러스터(cluster) 인덱스를 의미하고, w는 기 결정된 웨이트를 의미하고, Num은 시뮬레이션에 의해서 정해지는 값을 의미한다.
[수학식 4] 내지 [수학식 7]에서 알 수 있듯이, 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들(p0, p1, p2, p3)에 대한 시간 오프셋이 보상된 상태에서는 한 송신 안 테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차 누적치를 아크 탄젠트함으로써, 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상을 구할 수 있다. 즉, 제1 송신 안테나로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿들(p1, p2) 사이의 위상차에 웨이트를 곱하고, 웨이트가 곱해진 위상차를 수신 안테나별 및 클러스터별로 누적하여 생성된 위상차 누적치를 아크 탄젠트함으로써, 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상이 구해지거나, 제2 송신 안테나로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿들(p0, p3) 사이의 위상차에 웨이트를 곱하고, 웨이트가 곱해진 위상차를 수신 안테나별 및 클러스터별로 누적하여 생성된 위상차 누적치를 아크 탄젠트함으로써, 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상이 구해질 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 주파수 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 4는 두 송신 안테나 각각에서 송신하는 파일럿 패턴에 대한 일 예시도이다.
도 4에서 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 파일럿 및 두번째 송신 안테나의 파일럿이 송신될 부분에 널 부반송파가 송신되고, 두번째 송신 안테 나(TxAnt1)의 경우 p0, p3 파일럿 및 첫번째 송신 안테나의 파일럿이 송신될 부분에 널 부반송파가 송신된다.
따라서, 도 4에 도시한 두 파일럿 패턴이 송신되면 통신 단말기의 수신 안테나 각각에서 도 5와 같은 파일럿 패턴을 갖는 신호를 수신한다.
도 5는 본 발명에 따른 MIMO에서 두 송신 안테나로부터 각 수신 안테나로 수신된 수신신호에 포함된 DL PUSC 모드에 대한 파일럿 신호의 일 예를 나타낸 것으로, 제1 송신 안테나(TxAnt0)로부터 수신한 파일럿 신호와 제2 송신 안테나(TxAnt1)로부터 수신한 파일럿 신호가 합쳐진 것이다.
도 5를 참조하면, 수신 안테나 각각에서 수신된 수신신호에 포함된 DL PUSC 모드에 대한 파일럿 신호는 데이터 부반송파와 파일럿 부반송파를 포함하는 OFDMA 심볼로 구성되고, 파일럿 신호는 제1 송신 안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿들(p1, p2)과 제2 송신 안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿들(p0, p3)을 포함한다.
본 발명은 도 5에 도시한 일 예와 같이, DL PUSC 모드의 파일럿 신호에 포함된 복수 개의 송신 안테나들에 대한 파일럿들 중, 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 기초로 하여 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 것이다. 즉, 도 5에 도시한 파일럿 p0, p3 사이의 위상차 및 p1, p2 사이의 위상차를 기초로 하여 반송파 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.
또한, OFDMA 심볼 인덱스 차이가 '1'인 것을 알 수 있는데, OFDMA 심볼 인덱스 차이는 파일럿들 사이의 위상차를 획득할 수 있도록 구현에 따라 적절한 값이 설정될 수 있다.
본 발명에 일 실시예에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 방법은 도 5에 도시한 것과 같은 파일럿 신호에 포함된 복수 개의 송신 안테나에 대한 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 이용한 것으로 이하, 본 발명에 따른 반송파 오프셋 추정 방법에 대한 설명을 IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템에서 DL PUSC 모드를 지원하는 2X2 MIMO에 한정하여 설명한다. 물론, 본 발명이 2X2 MIMO에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 대한 일 실시예 동작 흐름도로서, 두 수신 안테나의 수신신호에 포함된 두 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들에 대한 위상차가 합쳐진 위상차 누적치를 기초로 하여 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 과정에 관한 것이다.
도 6을 참조하면, 통신 단말기에 구성된 제1, 제2 수신안테나로 수신된 기저대역(baseband) 신호를 주파수 영역 신호로 변환한다(S610). 이때, 주파수 영역 신호로의 변환은 FFT(Fast Fourier Transform)에 의해 수행될 수 있다.
제1, 제2 수신 안테나로 수신된 수신신호에 포함된 제1, 제2 송신 안테나로부터 전송된 프레임에서 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다(S620). 즉, 제1 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차 및 제2 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 한 개의 위상차 연산부를 통해 계산한다.
이때, 계산된 위상차 각각에 기 결정된 웨이트를 곱하여 계산할 수 있고, 위 상차는 수신 안테나별로 계산될 수 있다.
이때, 웨이트는 수신 안테나별 또는 클러스터별로 상이한 값을 가질 수 있다.
이때, 웨이트는 반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 값을 기초로 하여 설정될 수 있다.
제1 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차 및 제2 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 수신 안테나별 및 클러스터별로 누적하여 위상차 누적치를 생성한다(S630). 즉, 한 개의 위상차 누적부를 구성하여 두 수신 안테나의 수신신호에 포함된 파일럿들 사이의 위상차 누적치를 구한다.
상기 생성된 위상차 누적치는 아크 탄젠트 연산에 의해 아크 탄젠트 값인 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값으로 변환된다(S640). 이때, 위상차 누적치는 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 아크 탄젠트 값인 선형 위상 값을 기록한 룩업 테이블을 참조하여 선형 위상 값으로 변환될 수 있다.
라디안 단위를 갖는 선형 위상값을 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환 한다(S650).
이때, 채널환경 등의 급격한 변화로 인해 발생할 수 있는 측정된 반송파 주파수 오프셋의 오류를 방지하기 위해 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균값을 생성하는 과정을 추가 구성할 수 있다.
즉, 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하여 채널 환경에 따른 변화에도 안정적인 반송파 주파수 오프셋 추 정치를 생성할 수 있다(S660). 이때, 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균값을 생성하는 방법으로는 루프 필터(loop filter)를 사용하는 방법 및 기 설정된 프레임 동안 단말기가 측정한 반송파 주파수 오프셋의 평균 값을 구하는 방법 등을 들 수 있다.
이와 같은 단계로 구성된 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상(θCFO)은 상술한 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 대한 다른 일 실시예 동작 흐름도로서, 수신 안테나 각각의 수신 신호에 대해 생성된 위상차 누적치를 기초로 하여 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 과정에 관한 것이다.
도 7을 참조하면, 통신 단말기에 구성된 제1, 제2 수신안테나로 수신된 기저대역(baseband) 신호를 주파수 영역 신호로 변환한다(S710). 이때, 주파수 영역 신호로의 변환은 FFT(Fast Fourier Transform)에 의해 수행될 수 있다.
제1 수신 안테나로 수신된 수신신호에 포함된 DL PUSC 모드에서의 두 송신 안테나로부터 전송된 프레임에서 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다(S720). 즉, 제1 수신 안테나로 수신된 제1 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차 및 제2 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 각각 계산한다. 이때, 위상차에 기 결정된 웨이트가 곱해진 값을 계산할 수 있다.
제1 수신 안테나의 수신신호에 포함된 두 송신 인테나에 대한 파일럿들의 위 상차를 클러스터별로 누적하여 위상차 누적치를 생성한다(S730).
상기 생성된 위상차 누적치는 아크 탄젠트 연산에 의해 아크 탄젠트 값인 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값으로 변환된다(S740). 이때, 위상차 누적치는 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 아크 탄제트 값인 선형 위상 값을 기록한 룩업 테이블을 참조하여 선형 위상 값으로 변환될 수 있다.
그 다음, 제2 수신 안테나로 수신된 수신신호에 포함된 DL PUSC 모드에서의 두 송신 안테나로부터 전송된 프레임에서 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다(S750). 즉, 제2 수신 안테나로 수신된 제1 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차 및 제2 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 각각 계산한다. 이때, 위상차에 기 결정된 웨이트가 곱해진 값을 계산할 수 있다.
제2 수신 안테나의 수신신호에 포함된 두 송신 인테나에 대한 파일럿들의 위상차를 클러스터별로 누적하여 위상차 누적치를 생성한다(S760).
상기 생성된 위상차 누적치는 아크 탄젠트 연산에 의해 아크 탄젠트 값인 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상값으로 변환된다(S770).
상기 단계 S740 및 S770에서 변환된 두 아크 탄젠트 값을 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환한다(S780). 즉, 두 아크 탄젠트 값을 합쳐 생성된 라디안 단위의 선형 위상 값을 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환한다.
여기서, 변환된 반송파 주파수 오프셋 추정치는 채널환경 등의 급격한 변화로 인해 부정확해질 수 있기 때문에 부정확성으로 인해 발생할 수 있는 오류를 방 지하기 위해 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균값을 생성하는 과정을 수행한다.
즉, 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하여 채널 환경에 따른 변화에도 안정적인 반송파 주파수 오프셋 추정치를 생성할 수 있다(S790). 이때, 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균값을 생성하는 방법으로는 루프 필터(loop filter)를 사용하는 방법 및 기 설정된 프레임 동안 단말기가 측정한 반송파 주파수 오프셋의 평균 값을 구하는 방법 등을 들 수 있다.
이런 과정에 의해 생성된 평균 반송파 주파수 오프셋 추정치는 AFC를 통해 오실레이터 에러를 보정함으로써, 수신 성능의 저하를 방지할 수 있다.
그리고, 이와 같은 단계로 구성된 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상(θCFO)은 상술한 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 대한 또 다른 일 실시예 동작 흐름도로서, 한 송신 안테나에 상응하는 시간 오프셋이 보상된 파일럿들 사이의 위상차 누적치를 기초로 하여 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 과정에 관한 것이다.
도 8을 참조하면, 통신 단말기에 구성된 제1, 제2 수신안테나로 수신된 기저대역(baseband) 신호를 주파수 영역 신호로 변환한다(S810). 이때, 주파수 영역 신호로의 변환은 FFT(Fast Fourier Transform)에 의해 수행될 수 있다.
제1, 제2 수신 안테나로 수신된 수신신호의 DL PUSC 모드에 포함된 두 송신 안테나로부터 전송된 프레임에서 파일럿 전송단위의 파일럿들의 시간 오프셋을 보상한다(S820). 이때, 파일럿들에 대한 시간 오프셋을 보상하는 방법은 도 3에서 설명하였기에 생략한다.
제1, 제2 수신 안테나로 수신된 제1, 제2 송신 안테나에 대한 시간 오프셋이 보상된 파일럿들 중 제1 또는 제2 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다(S830). 즉, 한 송신 안테나(제1 송신 안테나 또는 제2 송신 안테나)로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산한다. 이때, 위상차는 상기 계산된 위상차에 기 결정된 웨이트가 곱해진 값이 될 수 있고, 웨이트는 수신 안테나별 또는 클러스터별로 상이한 값을 가질 수 있다.
상기 계산된 위상차에 대한 누적치를 생성하고(S840), 위상차 누적치에 대한 아크 탄젠트 연산을 수행하여 위상차 누적치를 아크 탄젠트 값인 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값으로 변환한다(S850). 이때, 위상차 누적치는 위상차 누적치 및 위상차 누적치에 대응하는 아크 탄제트 값인 선형 위상 값을 기록한 룩업 테이블을 참조하여 선형 위상 값으로 변환될 수 있다.
상기 변환된 라디안 단위를 갖는 선형 위상값은 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환된다(S860).
여기서, 변환된 반송파 주파수 오프셋 추정치는 채널환경 등의 급격한 변화로 인해 부정확해질 수 있기 때문에 부정확성으로 인해 발생할 수 있는 오류를 방지하기 위해 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균값을 생성하는 과정을 수행 한다.
즉, 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하여 채널 환경에 따른 변화에도 안정적인 반송파 주파수 오프셋 추정치를 생성할 수 있다(S870). 이때, 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균값을 생성하는 방법으로는 루프 필터(loop filter)를 사용하는 방법 및 기 설정된 프레임 동안 단말기가 측정한 반송파 주파수 오프셋의 평균 값을 구하는 방법 등을 들 수 있다.
이와 같은 단계로 구성된 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상(θCFO)은 [수학식 4] 내지 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 반송파 주파수 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 만들어지는 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 반송파 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법은, 다중입출력 통신 시스템에서 수신 안테나로 수신된 송신 안테나들에 대한 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿 사이의 위상차를 이용하여 반송파 주파수 오프셋 추정치를 계산할 수 있다.
본 발명은 다중 입출력 통신 시스템에서 오실레이터에서 발생하는 반송파 주파수 에러를 보정하여 반송파 주파수 에러에 의해 발생하는 수신 성능의 열화를 방지할 수 있다.
본 발명은 다중 입출력 통신 시스템에서 DL PUSC 모드에서 반송파 주파수 오프셋을 추정하여 수신 성능의 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 계산하여 채널 환경 등의 급격한 변화에도 안정적인 반송파 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.

Claims (40)

  1. 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 반송파 주파수 오프셋 추정 장치에 있어서,
    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 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 위상차 연산부;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 위상차 누적부; 및
    상기 위상차 누적치를 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 주파수 오프셋 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 오프셋 연산부는
    상기 위상차 누적치에 대해 아크 탄젠트(arc-tangent) 연산을 수행하여 상기 위상차 누적치를 선형 위상 값으로 변환하는 아크 탄젠트 연산부; 및
    상기 선형 위상 값을 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 주파수 변환(conversion) 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는
    상기 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하는 평균 주파수 연산부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 평균 주파수 연산부는
    루프 필터(Loop Filter)로 구현되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 연산부는
    상기 파일럿들 사이의 위상차에 기 결정된 웨이트(weight)를 곱하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 웨이트는
    상기 수신안테나별 또는 클러스터(cluster)별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 웨이트는
    반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 값을 기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는
    2X2 MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 적용되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정치는
    아래 [수학식 1]에 의해 계산된 상기 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값(θCFO)을 기초로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112006068332327-pat00011
    (p0, p3은 제2 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿, p1, p2는 제1 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, w는 기 결정된 웨이트(weight), Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  10. 제8항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정치는
    아래 [수학식 2]에 의해 계산된 상기 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값(θCFO)을 기초로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
    [수학식 2]
    Figure 112007075637717-pat00028
    (p0, p3은 제2 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿, p1, p2는 제1 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, w는 기 결정된 웨이트(weight), Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  11. 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파일럿은
    DL(Downlink) PUSC(Partial Usage of Sub-channels) 채널 모드와 관련된 심볼 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정 장치는
    상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들의 시간 오프셋을 보상하는 시간 오프셋 보상부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주파수 오프셋 연산부는
    상기 한 개의 송신안테나로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿들의 위상차 누적치를 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정치는
    아래 [수학식 3]에 의해 계산된 상기 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값(θCFO)을 기초로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
    [수학식 3]
    Figure 112007075637717-pat00029
    (p0, p3은 상기 한 개의 송신안테나로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, w는 기 결정된 웨이트(weight), Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  15. 제1항에 있어서,
    상기 통신 시스템은
    IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신된 수신신호는 기저대역(baseband) 신호이고,
    상기 수신 안테나의 기저대역 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)하는 FFT(Fast Fourier Transform)부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 연산부는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 상기 수신 안테나별로 각각 계산하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 위상차 누적부는
    상기 수신 안테나별로 각각 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 상기 수신 안테나별로 각각 생성하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 연산부는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 상기 복수 개 의 수신 안테나에 대해 계산하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 장치.
  20. 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 지원하는 다중입출력 통신 시스템에서 반송파 주파수 오프셋 추정 방법에 있어서,
    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 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 단계;
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계; 및
    상기 위상차 누적치를 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 위상차 누적치를 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 단계는
    상기 위상차 누적치에 대해 아크 탄젠트(arc-tangent) 연산을 수행하여 상기 위상차 누적치를 선형 위상 값으로 변환하는 단계; 및
    상기 선형 위상 값을 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정 방법은
    상기 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 수신신호의 각 프레임 별로 측정된 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치에 대한 평균 값을 생성하는 단계는
    루프 필터(Loop Filter)로 구현되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 단계는
    상기 파일럿들 사이의 위상차에 기 결정된 웨이트(weight)를 곱하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 웨이트는
    상기 수신안테나별 또는 클러스터(cluster)별로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 웨이트는
    반송파 대 잡음 및 간섭비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio) 값을 기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정 방법은
    2X2 MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 적용되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정치는
    아래 [수학식 1]에 의해 계산된 상기 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값(θCFO)을 기초로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112006068332327-pat00014
    (p0, p3은 제2 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿, p1, p2는 제1 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, w는 기 결정된 웨이트(weight), Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  29. 제28항에 있어서,
    상기 파일럿은
    DL(Downlink) PUSC(Partial Usage of Sub-channels) 채널 모드와 관련된 심볼 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정치는
    아래 [수학식 2]에 의해 계산된 상기 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값(θCFO)을 기초로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112007075637717-pat00030
    (p0, p3은 제2 송신안테나(TxAnt1)로부터 전송된 파일럿, p1, p2는 제1 송신안테나(TxAnt0)로부터 전송된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, w는 기 결정된 웨이트(weight), Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  31. 제30항에 있어서,
    상기 파일럿은
    DL(Downlink) PUSC(Partial Usage of Sub-channels) 채널 모드와 관련된 심볼 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  32. 제20항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정 방법은
    상기 수신 안테나 각각에서 수신된 상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 파일럿들의 시간 오프셋을 보상하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 위상차 누적치를 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 단계는
    상기 한 개의 송신안테나로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿들의 위상차 누적치를 상기 반송파 주파수 오프셋 추정치로 변환하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 오프셋 추정치는
    아래 [수학식 3]에 의해 계산된 상기 반송파 주파수 오프셋의 선형 위상 값(θCFO)을 기초로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112007075637717-pat00031
    (p0, p3은 상기 한 개의 송신안테나로부터 전송된 시간 오프셋이 보상된 파일럿, m은 수신 안테나 인덱스, c는 클러스터(cluster) 인덱스, w는 기 결정된 웨이트(weight), Num은 시뮬레이션에 의해 기 결정된 값)
  35. 제20항에 있어서,
    상기 통신 시스템은
    IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  36. 제20항에 있어서,
    상기 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 단계는
    상기 복수 개의 수신 안테나를 통하여 각각 수신된 수신신호를 푸리에 변환하는 단계 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  37. 제20항에 있어서,
    상기 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 단계는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 상기 수신 안테나별로 각각 계산하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 생성하는 단계는
    상기 수신 안테나별로 각각 계산된 위상차를 누적하여 위상차 누적치를 상기 수신 안테나별로 각각 생성하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  39. 제20항에 있어서,
    상기 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 계산하는 단계는
    상기 복수 개의 송신 안테나로부터 전송된 프레임의 파일럿 전송단위의 파일럿들 중 동일한 송신안테나로부터 전송된 파일럿들 사이의 위상차를 상기 복수 개의 수신 안테나에 대해 계산하는 것을 특징으로 하는 반송파 주파수 오프셋 추정 방법.
  40. 제20항 내지 제39항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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