KR100874892B1 - 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 수신기에서 등화기를 초기화시키는 방법 및 장치 - Google Patents

직교 주파수 분할 멀티플렉싱 수신기에서 등화기를 초기화시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 수신기내의 등화기를 초기화시키는 방법은 적응 알고리즘에 기초하여 원하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계를 포함한다. 적응 알고리즘에 대한 초기 설정값은 채널 추정치의 근사 역수에 대응하고, 상기 원하는 탭 설정값은 채널 추정치의 이상적인 역수에 대응한다. 대안적인 실시예에서, 본 방법은 채널 추정치를 생성하는 단계(220), 상기 추정치의 켤레 복소수(250) 및 상기 추정치의 양자화된 크기의 제곱(240)에 기초하여 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계(260), 및 에러가 제한값내로 떨어질 때까지 후속하는 탭 설정값을 반복하여 생성하는 단계를 포함한다. 또다른 대안적인 실시예에서, 본 장치는, 채널 추정치를 생성하고(220), 상기 추정치의 켤레 복소수(250) 및 상기 추정치의 양자화된 크기의 제곱(240)에 기초하여 등화기 탭 설정값을 생성하고(260), 에러가 제한값내로 떨어질 때까지 연속적인 탭 설정값을 반복하여 생성하도록 구성된 탭 초기화 제어기(108)를 포함한다.

Description

직교 주파수 분할 멀티플렉싱 수신기에서 등화기를 초기화시키는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INITIATING AN EQUALIZER IN AN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING RECEIVER}
도 1 은 본 발명에 따른 OFDM 수신기의 블록도;
도 2 는 도 1 의 적응 등화기의 블록도;
도 3 은 본 발명에 따른 적응 알고리즘을 위한 탭 시드(seed)를 생성하는 방법에 대한 시간 흐름도;
도 4 는 본 발명에 따른 적응 알고리즘을 동작시키는 방법에 대한 시간 흐름도; 및
도 5 는 도 2 의 적응 등화기를 위한 다양한 동작 모드의 도해도이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
20: OFDM 수신기 24: 샘플러
28: FFT 프로세서 32: 트레이닝 심볼 추출기
36: 적응 등화기 40: 다운스트림 프로세서
50: 채널 추정기 54: 시드 생성기
64: 등화기 탭 저장소 68,76,92,100: 스위치
72: 등화기 필터 96: 탭 적응기
104: 슬라이서 108: 탭 초기화 제어기
본 발명은 직교 주파수 분할 멀티플렉스된 ("OFDM") 신호를 처리하는 것에 관련된다.
국부 지역 네트워크(LAN)은 유선이거나 무선일 수 있다. 무선 국부 지역 네트워크(무선 LAN 또는 WLAN)는 빌딩 또는 캠퍼스내에서 유선 국부 지역 네트워크 (유선 LAN)에 대한 확장으로 또는 변형예로 구현되는 유연성 데이터 통신 시스템이다. 전자기파를 사용하여, WLAN 은 유선 연결에 대한 요구를 최소화하면서 공기중으로 데이터를 송신 또는 수신한다. 따라서 WLAN 은 사용자 이동성과 데이터 연결성을 결합시키고, 단순화된 구성을 통해 이동가능한 LAN 을 가능하게 한다. 실시간 정보를 송신 또는 수신하기 위해 휴대용 터미널(예를 들면, 노트북 컴퓨터)을 사용하는 생산 이득으로부터 이익을 얻는 몇 산업은 디지털 홈 네트워킹, 의료, 소매, 제조, 및 창고 산업이다.
WLAN 의 제조자는 WLAN을 설계할때 선택해야 할 전송 기술의 범위를 가진다. 몇 예시적인 기술은 다중 반송파 시스템, 확산 스펙트럼 시스템, 협대역 시스템, 및 적외선 시스템이다. 각 시스템이 그 고유의 장단점이 있다고 하더라도, 다중 반송파 전송 시스템의 특별한 한 유형인, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)은 WLAN 통신에 대해 특별히 유용한 것으로 입증되었다.
OFDM 은 하나의 채널로 데이터를 효율적으로 전송하는 로버스트(robust) 기술이다. 이러한 기술은 데이터를 전송하기 위해 하나의 채널 대역폭내에서 복수의 서브반송파 주파수(서브반송파)를 사용한다. 서브반송파 주파수 스펙트럼을 분리시키고 격리시키고 그럼으로써 반송파간 간섭(ICI)을 피하기 위해 채널 대역폭의 일부를 소모하는 종래의 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM)과 비교할 때, 이러한 서브반송파는 최적의 대역폭 효율을 위해 배치된다. 대조적으로, OFDM 서브반송파의 주파수 스펙트럼이 OFDM 채널 대역폭내에서 대부분 겹치더라도, 그럼에도 불구하고 OFDM 은 각 서브반송파상에서 변조된 정보의 결정 및 복구를 가능하게 한다. 좀더 효율적인 스펙트럼 사용에 부가하여, OFDM 은 몇가지 다른 이점을 제공하는데, 이러한 이점은 다중경로 지연 확산에 대한 허용 오차(tolerance), 주파수 선택적 페이딩, 양호한 간섭 특성, 및 비교적 간략화된 수신 신호의 주파수영역 처리를 포함한다.
처리를 위해, OFDM 수신기는 전형적으로 수신 신호를 시간 영역에서 주파수 영역의 신호 표현으로 변환한다. 일반적으로, 종래의 OFDM 수신기는 시간 영역 신호를 샘플링하고 그 후 패스트 퓨리에 변환(FFTs)을 상기 샘플의 블록에 적용시킴으로써 이것을 수행한다. 그 결과 주파수 영역 데이터는 일반적으로 각 해당하는 서브반송파에 대한 복소값(예를 들면 크기 성분 및 위상 성분, 또는 실수 성분 및 허수 성분)을 포함한다. 수신기는 각 서브반송파상에서 변조된 기저대역 데이터를 복구하기 전에 전형적으로 등화기를 주파수 영역 데이터에 적용시킨다. 우선, 등화기는 OFDM 신호가 전송된 채널의 다중 경로 왜곡 효과를 정정한다. 몇 수신기는 또한 예를 들면 반송파 주파수 오프셋(즉 송신기와 수신기 주파수사이의 차이), 및/ 또는 샘플링 주파수 오프셋 (즉, 송신기와 수신기사이의 샘플링 클록 주파수 차이) 같은 OFDM 통신에서 우연히 부닥치는 다른 문제를 정정하기 위해 등화기를 사용할 수도 있다. 반송파 주파수 오프셋 및 샘플링 주파수 오프셋은 서브반송파사이의 직교성의 손실을 야기하고, 이것은 반송파간의 간섭(ICI) 및 수신기에 의해 복구되는 데이터의 비트 에러률 (BER) 의 심각한 증가를 야기한다. 여하튼간에, OFDM 수신기의 등화기는 전형적으로 각 서브반송파에 대해 복소수 정정(예를 들면 실수부 정정 및 허수부 정정, 또는 크기 정정 및 위상 정정)에 대응하는 탭(tap) 설정값을 수신하는 하나이상의 탭을 구비한다.
역사적으로, 등화기 탭은 (X/Y) 로 초기화되어 왔고, 이것은 사전결정되어 저장된, 예상된 OFDM 신호의 주파수 영역 표현{즉 "트레이닝 심볼(training symbol)" 또는 "X"}을 이에 대응하는 실제로 수신된 신호의 주파수 영역 표현("Y")으로 나눈것을 나타낸다. 이러한 초기화 구조는 서브반송파사이에 직교성을 띄는 간략화된 주파수 영역 채널 모델에 기초하고, 여기서 상기 직교성은 실제 수신 신호(Y)가 단순히 전송된 사전결정된 신호(X) 에 채널 응답(C)을 곱한 것임(Y=C*X)을 나타낸다. 이러한 경우, C는 Y/X이고 따라서 채널 응답을 보상하기 위해서는, 등화기는 채널 응답의 역수(즉 1/C 또는 X/Y)로 초기화된다.
그러나, 디지털 데이터 처리 시스템에서 나누기 연산은 일반적으로 느리고 곱하기 연산보다 더 많은 메모리를 필요로 한다. 따라서, 몇 OFDM 수신기는 이러한 필요한 나누기 연산을 나누기 회로에 의해 하드웨어적으로 구현한다. 그러나 하드 웨어 나누기 회로는 바람직하지 않게 비용이 많이든다. 대안적으로, 다른 수신기는 룩업 표에 의뢰함으로써 나누기를 근사화시킨다. 거기서, 수신 트레이닝 심볼(Y)가 표에서 입력이고 표의 출력이 수신 트레이닝 심볼의 역수(1/Y)일 때 곱하기 연산이 사용될 수 있다. 역수(1/Y)는 그 후 실제 트레이닝 심볼(X)에 의해 곱해져 탭 초기화(X/Y)를 형성하고, 따라서 나누기 연산을 피할 수 있다. 그러나, 우수한 결과를 얻기 위해서는, 룩업표는 바람직하지 않게 많은 수의 저장 장소를 구비해야 하고, 이것은 또한 바람직하지 않게 비용이 많이 든다. 본 발명은 이러한 문제를 정정하도록 지시된다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 수신기에서의 등화기를 초기화하는 방법은 적응 알고리즘에 기초하여 원하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계를 포함한다. 적응 알고리즘을 위한 초기 설정값은 채널 추정치의 근사 역수에 대응하고, 원하는 탭 설정값은 채널 추정치의 이상적 역수에 대응한다. 대안적인 실시예에서 본 방법은 채널 추정치를 생성하는 단계, 상기 추정치의 켤레 복소수 및 양자화된 상기 추정치 크기의 제곱에 기초하여 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계, 및 에러가 제한값내로 떨어질 때까지 후속적인 탭 설정값을 반복하여 생성하는 단계를 포함한다. 또다른 대안적인 실시예에서, 본 장치는, 채널 추정치를 생성하고, 상기 추정치의 켤레 복소수 및 양자화된 상기 추정치 크기의 제곱에 기초하여 등화기 탭 설정값을 생성하고, 에러가 제한값내로 떨어질 때까지 후속적인 탭 설정값을 반복하여 생성하도록 구성된 탭 초기화 제어기를 포함한다.
본 발명의 전술한 이점은, 그 부가적인 이점뿐만 아니라, 이하 첨부한 도면과 연결하여 설명될때 바람직한 실시예의 상세한 설명의 결과로서 좀 더 상세하게 이해될 것이다.
실시예
본 발명의 특징 및 이점은 예로서 주어진 이하의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 "1", "하나" 및/또는 "단일체(unity)" 는 1 이 공식, 계산, 연산, 또는 기타등에서 나타내고자 하는 것으로 취해진 임의의 적절한 수 또는 양을 의미하고, 실제로, 실제의 수 또는 양은 본 발명이 구체화되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 정확도의 제한 또는 다른 특성에 기인하여 정확하게 1 이 아닐 수 있음을 이해하여야 한다. 유사하게, 본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 "0" 및/또는 "제로" 는 0 이 공식, 계산, 연산, 또는 기타등에서 나타내고자 하는 것으로 취해진 임의의 적절한 수 또는 양을 의미하고, 실제로 실제의 수 또는 양은 본 발명이 구체화되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 정확도의 제한 또는 다른 특성에 기인하여 정확하게 0 이 아닐 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 OFDM 수신기(20)의 블록도가 도시된다. OFDM 수신기(20)는 샘플러(24), FFT 프로세서(28), 트레이닝 심볼 추출기(32), 적응 등화기(36) 및 다운스트림 프로세서(40)를 포함한다. 일반적으로 OFDM 수신기(20)는 OFDM 전송을 수신하고 그로부터 기저대역 데이터를 복구하도록 구성 된다. 이러한 수신된 전송은, 본 명세서에 참고문헌으로 병합된 ETSI-BRAN HIPERLAN/2 권고안 (유럽) 및/또는 IEEE 802.11a (미국) 무선 LAN 표준에 따르거나 다른 임의의 적절한 프로토콜이나 표준 포맷을 따를 수 있다. OFDM 수신기(20)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 임의의 적절한 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구체화될 수 있음을 유의하여야 한다. 또한, OFDM 수신기(20)는 다른 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 통합될 수도 있다. 예를 들면, OFDM 수신기(20)는 노트북이나 팜탑 컴퓨터의 PC 카드로서, 데스크탑 컴퓨터내의 카드로서 구현될 수 있거나, 또는 휴대용 컴퓨터내에 통합된 WLAN 어댑터의 일부 일 수 있다. 더구나, OFDM 수신기(20)의 다양한 성분이 다양한 제어 설정값의 통신을 위한 다양한 제어 입력 및 출력 (미도시)에 의해 적절하게 상호연결될 수 있다. 예를 들면, FFT 프로세서(28)는 창(window) 동기화 설정값을 수신하기 위한 적절한 입력을 포함할 수 있다.
샘플러(24)는 전송된 OFDM 신호를 수신하고 그로부터 시간영역 샘플 또는 데이터를 생성하도록 구성된다. 이를 위해, 샘플러(24)는 적절한 입력 신호 조건부(conditioning) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함한다.
FFT 프로세서(28)는 샘플러(24)에 연결되어 그로부터 시간영역 데이터를 수신한다. FFT 프로세서(28)는 시간영역 데이터 블록에 FFT 동작을 수행함으로써 시간영역 데이터로부터 주파수 영역 표현 또는 데이터를 생성하도록 구성된다.
트레이닝(training) 심볼 추출기(32)는 FFT 프로세서(28)에 연결되어 그로부터 주파수영역 데이터를 수신한다. 트레이닝 심볼 추출기(32)는 전송된 OFDM 신호 내에 포함된 트레이닝 시퀀스로부터 트레이닝 심볼을 추출하도록 구성된다. 트레이닝 시퀀스는 OFDM 반송파의 모든 서브반송파에 대한 사전결정된 전송값을 함유한다. 여기서, 설명의 명료를 위해, 본 발명의 설명의 많은 부분은 단일 서브반송파의 견지에서 제공된다는 것을 유의하여야 한다. 이같은 상황에서, "트레이닝 심볼"은 특정 서브반송파에 대한 사전결정된 주파수영역 값으로 보여질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 복수의 서브반송파에 대한 데이터를 순차적으로 처리하는데 사용될 수 있고/있거나 본 발명의 다양한 구성성분은 적절하게 복제되고 복수의 서브반송파에 대한 데이터를 병렬 처리하도록 연결될 수 있다는 것을 즉시 이해하여야 한다.
적응 등화기(36)는 트레이닝 심볼 추출기(32)에 연결되어 그로부터 트레이닝 심볼을 수신하고, FFT 프로세서(28)에 연결되어 그로부터 주파수영역 데이터를 수신한다. 일반적으로, 적응 등화기(36)는 OFDM 신호가 전송되는 채널의 다중 경로 왜곡 효과를 감소시키도록 구성된다. 이러한 적응 등화기(36)의 구성 및 동작은 이하에서 더 상세히 논의된다.
다운스트림 프로세서(40)는 적응 등화기(36)에 연결되어 그로부터 등화된 주파수영역 데이터를 수신한다. 다운스트림 프로세서(40)는 전송된 OFDM 신호내에 포함된 기저대역 데이터를 복구하도록 구성된다.
OFDM 수신기(20)의 동작에서, 샘플러(24)는 OFDM 신호를 수신하여 그로부터 시간영역 데이터를 생성한다. FFT 프로세서(28)는 시간영역 데이터 블록상에 FFT 동작을 수행함으로써 시간영역 데이터로부터 주파수영역 데이터를 생성하고, 트레 이닝 심볼 추출기(32)는 OFDM 신호내에 포함된 트레이닝 시퀀스로부터 트레이닝 심볼을 추출한다. 일반적으로, 적응 등화기(36)은 OFDM 전송 채널의 다중 경로 왜곡 효과를 감소시킨다. 적응 등화기(36)의 동작은 이하에서 더 상세히 논의된다. 다운스트림 프로세서(40)는 전송된 OFDM 신호에 포함된 기저대역 데이터를 복구한다.
이제 도 2를 참조하면, 도 1의 적응 등화기(36)의 블록도가 도시된다. 적응 등화기(36)는 채널 추정기(50), 시드(seed) 생성기(54), 기준 트레이닝 심볼 저장소(58), 등화기 탭 저장소(64), 스위치(68), 등화기 필터(72), 스위치(76), 탭 어댑터(96), 스위치(100), 슬라이서(104) 및 탭 초기화 제어기(108)을 포함한다. 위에서 설명한 바와 같이, OFDM 수신기(20)(도 1)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 임의의 하드웨어와 소프트웨어의 적절한 조합으로 구체화될 수 있다. 따라서, 적응 등화기(36)는 소프트웨어 또는 임의의 하드웨어와 소프트웨어의 적절한 조합으로 구체화될 수 있음을 즉시 이해하여야 한다. 일반적으로, 적응 등화기(36)은 트레이닝 심볼 및 적응 알고리즘에 기초하여 초기 등화기 탭 설정값을 생성하고, 데이터 심볼 및 적응 알고리즘에 기초하여 후속적인 탭 설정값을 생성하도록 구성된다.
채널 추정기(50)는 트레이닝 심볼 추출기(32)(도1)에 연결되어 그로부터 트레이닝 심볼을 수신한다. 또한 채널 추정기(50)는 기준 트레이닝 심볼 저장소(58)에 연결되어 그로부터 사전결정된 기준 트레이닝 심볼을 수신한다. 채널 추정기(50)는 트레이닝 심볼 및 기준 트레이닝 심볼에 기초하여 채널 추정치를 생성하도록 구성된다. 채널 추정기(50)의 동작에 관한 더 상세한 설명은 이하에서 논의된다.
시드 생성기(54)는 채널 추정기(50)에 연결되어 그로부터 채널 추정치를 수신한다. 시드 생성기(54)는 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 채널 추정치에 기초하여 탭 시드를 생성하도록 구성된다.
기준 트레이닝 심볼 저장소(58)는 채널 추정기(50)에 연결되어 채널 추정기에 기준 트레이닝 심볼을 제공한다. 기준 트레이닝 심볼 저장소(58)는 기준 트레이닝 심볼(실수 부분 및 허수 부분, 또는 크기 및 위상)을 저장하도록 구성된다.
등화기 탭 저장소(64)는 스위치(68)에 연결되어, 선택적으로 시드 생성기(54)로부터 탭 시드를 수신하거나 탭 어댑터(96)로부터 새로운 탭 설정값을 수신한다. 게다가, 등화기 탭 저장소(64)는 탭 어댑터(96)에 연결되어 이전의 탭 설정값을 탭 어댑터에 제공한다. 또한, 등화기 탭 저장소(64)는 등화기 필터(72)에 연결되어 등화기 필터에 새로운 탭 설정값을 제공한다. 부가적으로, 등화기 탭 저장소(64)는 스위치(76)에 연결되어 선택적으로 새로운 탭 설정값을 탭 어댑터(96)로 제공한다. 등화기 탭 저장소(64)는 탭 설정값(실수 부분 및 허수 부분, 또는 크기 및 위상)을 저장하도록 구성된다.
등화기 필터(72)는 제 1 입력 포트(80), 제 2 입력 포트(84), 및 출력 포트(88)를 포함한다. 입력 포트(80)는 등화기 탭 저장소(64)에 연결되어 그로부터 새로운 탭 설정값을 수신한다. 입력 포트(84)는 스위치(92)에 연결되어 선택적으로 채널 추정기(50)로부터 채널 추정치를 수신하거나 FFT 프로세서(28)로부터 데이터 심볼을 수신한다(도 1). 등화기 필터(72)는 그 2개의 입력 포트를 통해 수신된 데이터의 주파수영역 곱을 나타내는, 출력 포트(88)에서의 등화기 출력을 생성하도록 구성된다.
탭 어댑터(96)는 등화기 필터(72)의 출력 포트(88)에 연결되어 그로부터 등화기 출력을 수신한다. 또한, 탭 어댑터(96)는 스위치(76)에 연결되고, 이 스위치(76)는 등화기 필터(72)의 입력 포트(80) 및 등화기 필터(72)의 입력 포트(84)에 연결되어서, 탭 어댑터(96)로 하여금 또한 선택적으로 입력 포트(80)에 제공되는 데이터를 수신하거나 입력 포트(84)에 제공되는 데이터를 수신하게 한다. 또한, 탭 어댑터(96)는 스위치(68)에 연결되어서 등화기 탭 저장소(64)에 새로운 탭 설정값을 선택적으로 제공한다. 부가적으로, 위에서 설명한 바와 같이, 탭 어댑터(96)는 등화기 탭 저장소(64)에 연결되어 그로부터 이전의 탭 설정값을 수신한다. 게다가, 탭 어댑터(96)는 탭 초기화 제어기(108)에 연결되어 탭 초기화 제어기에 "갱신 완료된" 신호를 제공한다. 갱신 완료된 신호는 이하에서 더 상세히 논의된다. 동시에, 탭 어댑터(96)는 또한 스위치(100)에 연결되어 선택적으로 1 (실수 부분=1 및 허수 부분=0, 또는 크기=1 및 위상=0)을 수신하거나 슬라이서(slicer) 출력을 수신한다. 일반적으로, 탭 어댑터(96)은 적응 알고리즘에 기초하여 탭 설정값을 생성하도록 구성된다. 탭 어댑터(96)의 동작은 이하 더 상세히 논의된다.
슬라이서(slicer)(104)는 등화기 필터(72)의 출력 포트(88)에 연결되어 그로부터 등화기 출력을 수신한다. 또한, 슬라이서(104)는 스위치(100)에 연결되어 스위치(100)에 슬라이서 출력을 제공한다. 슬라이서(104)는 복수의 사전결정된 가능한 데이터 값중 어느것이 실제의 등화기 출력에 가장 가까운 지에 대한 결정에 기초하여 슬라이서 출력을 생성하도록 구성된다.
탭 초기화 제어기(108)는 탭 어댑터(96)에 연결되어 그로부터 갱신 완료된 신호를 수신한다(이러한 갱신 완료된 신호는 이하에서 더 상세히 논의된다). 또한 탭 초기화 제어기(108)는 스위치(68), 스위치(76), 스위치(92) 및 스위치(100)에 연결되어(점선으로 도시됨) 선택적으로 이러한 스위치의 동작을 제어한다. 탭 초기화 제어기(108)는 본 발명으로 하여금 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같은 다양한 동작 모드 사이를 스위칭하게 하도록 구성된다(도 5를 보라).
동작시, 적응 등화기(36)는 도 3, 도 4 및 도 5와 연관되어 이하에서 논의되는 방법 및 모드를 실행한다.
이제 도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 적응 알고리즘을 위한 탭 시드를 생성하는 방법(200)에 대한 시간흐름도가 도시된다. 일반적으로, 방법(200)에 대한 이하의 설명은 적응 등화기(36)에 의한 실행을 가정한다 (도1 및 도2). 따라서, 방법(200)에 대한 설명은 주파수 영역 동작을 가정한다는 것을 즉시 이해하여야 한다. 그러나, 본 방법(200)은 반드시 적응 등화기(36)에 제한되는 것은 아니고, 따라서 방법(200)은 또한 임의의 적절한 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의해 실행될 수 있다는 것을 유의하여야 한다.
단계(210)에서, 채널 추정기(50)는 트레이닝 심볼 추출기(32)로부터 트레이닝 심볼을 수신한다.
단계(220)에서, 채널 추정기(50)는 채널 추정치를 생성한다. 일반적으로, 채널 추정기(50)는 사전결정된 양만큼 수신된 트레이닝 심볼을 곱함으로써 채널 추정치를 생성한다. 이러한 사전결정된 양은 사전결정된 기준된 트레이닝 심볼의 역수 를 나타낸다. 이를 위해, 단계(220)에서, 채널 추정기(50)는 또한 기준 트레이닝 심볼 저장소(58)에서 이러한 사전결정된 양을 검색하거나, 수신된 트레이닝 시퀀스가 모든 1 ("1s") 및 음의 1 ("-1s")을 포함하는 경우에(예를 들면, OFDM 전송이 HIPERLAN/2를 따르는 경우), 채널 추정기(50)는 단순히 수신된 트레이닝 심볼의 부호를 반대로함으로써(invert) 채널 추정치를 생성할 수 있다.
단계(230)에서, 시드 생성기(54)는 채널 추정치 크기의 제곱을 생성한다. 일반적으로, 시드 생성기(54)는 채널 추정치의 실수 부분을 채널 추정치의 실수 부분과 곱하고, 그 결과값에 채널 추정치의 허수 부분에 다시 채널 추정치의 허수 부분을 곱한 값을 더함으로써 채널 추정치 크기의 제곱을 생성한다, 즉:
m2=(c*c) + (d*d)
이고, 여기서 m2은 채널 추정치의 크기의 제곱이고, c는 채널 추정치의 실수 부분, d는 채널 추정치의 허수 부분이다.
단계(240)에서, 시드 생성기(54)는 채널 추정치 크기의 제곱을 2제곱까지 양자화함으로써 양자화된 채널 추정치 크기의 제곱을 생성한다.
단계(250)에서, 시드 생성기(54)는 채널 추정치의 허수 부분의 부호를 반대로 함으로써 채널 추정치의 켤레 복소수를 생성한다.
단계(260)에서, 시드 생성기(54)는, 양자화된 채널 추정치 크기의 제곱으로 나눈 채널 추정치의 켤레 복소수의 실제 등가치를 생성하는데 필요한만큼, 채널 추 정치의 켤레 복소수의 비트를 우향이동시켜 탭 시드를 생성한다. 예를 들면; 양자화된 채널 추정치 크기의 제곱이 십진수 4 (이진수 00000100) 라면, 탭 시드 생성기(54)는 채널 추정치의 켤레 복소수의 실수 및 허수 부분의 비트를 2자리 만큼 우향이동시키고; 양자화된 채널 추정치 크기의 제곱이 십진수 8 (이진수 00001000) 이라면, 탭 시드 생성기(54)는 채널 추정치의 켤레 복소수의 실수 및 허수 부분의 비트를 3자리 만큼 우향이동시킨다. 여기서, 복소수 c+jd에 대해:
1/(c+jd)=(c-jd)/(c2+d2)={c/[(c*c)+(d*d)]}-{jd/[(c*c)+(d*d)]}
이므로, 탭 시드는 채널 응답의 근사 역수임을 유의하여야 한다. 채널 추정치 크기의 제곱 또는 [(c*c)+(d*d)]이 위 단계(240)에서 양자화되었으므로, 탭 시드는 근사치일 뿐임을 이해하여야 한다. 그러나, 2제곱까지 양자화된 채널 추정치 크기의 제곱을 생성하는 것은 단계(260)에서의 우향이동을 위해 준비되고, 이것은 하드웨어 나누기 회로 또는 룩업표를 피한다는 것도 또한 이해하여야 한다. 여하튼간에, 시드 생성기(54)는 탭 시드를 스위치(68)에 제공하고, 탭 초기화 제어기(108)는 스위치(68)를 제어하여 등화기 탭 저장소(64)에 저장된 변수("TempTap")로 탭 시드 데이터를 로드(load)하게 한다(도 5 의 "시드를 생성함" 모드 및 그에 해당하는 논의를 보라).
이제 도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 적응 알고리즘을 동작시키는 방법(300)에 대한 시간흐름도가 도시된다. 일반적으로, 방법(300)에 관한 이하의 설명은 적응 등화기(36)에 의한 실행을 가정한다(도 1 및 도 2). 따라서, 방법(300)의 설명은 주파수영역 동작을 가정한다는 것을 즉시 이해하여야 한다. 그러나, 방법(300)은 반드시 적응 등화기(36)에 제한되는 것은 아니고, 따라서 방법(300)은 또한 임의의 적절한 다른 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의해 실행될 수 있다는 것을 유의하여야 한다.
단계(306)에서, 탭 어댑터(96)은 변수 '반복 카운터'를 0으로 설정한다. 탭 어댑터(96)는 '반복 카운터' 를 사용하여 단계(310)에서 생성된 에러의 크기가 언제 이하 논의될 사전결정된 제한값보다 더 작게 되는지를 결정한다.
단계(310)에서, 탭 어댑터(96)는 이하 식:
E = 1 - (TempTap * C)
에 따라 에러를 생성하고, 여기서 E는 에러이고, TempTap 는 등화기 탭 저장소(64)에 저장된{그리고 따라서 등화기 필터(72)의 입력 포트(80)에 제공되는} 새로운(또는 가장 최근의) 탭 설정값이고, C 는 위 단계(220)(도 3) 에서 생성된 채널 추정치이다. 탭 어댑터(96)는 탭 초기화 제어기(108)의 제어에 따라 등화기 탭 저장소(64)로부터 스위치(76)을 통하여 TempTap 데이터를 획득한다는 것을 즉시 이해하여야 한다(도 5의 "탭 갱신" 모드 및 이에 해당하는 이하의 논의를 보라). 부가적으로, 이상적으로 등화기 탭 설정값이 채널 응답의 정확한 역수이어서 두 값의 곱이 1 이 될 것이기 때문에, 이러한 방식으로 에러를 생성하는 것은 납득이 된다는 것을 즉시 이해하여야 한다.
단계(320)에서, 탭 어댑터(96)는 이하식:
TempTap = TempTapold +(stepsize * TempTapold * E)
에 따라 등화기 탭 저장소(64)내의 TempTap 을 갱신하고, 여기서 TempTapold 는 이전에 생성된 TempTap 데이터이고, stepsize 는 stepsize 값의 최소-평균-제곱값(least mean square)이다. stepsize 를 결정하는 적절한 방법은 널리 알려져 있다.
단계(326)에서, 탭 어댑터(96)은 반복 카운터를 증가시킨다. 따라서 반복 카운터는 탭 어댑터(96)가 본 방법(300)의 현재 실행동안 TempTap을 갱신한 횟수를 나타낸다.
단계(330)에서, 탭 어댑터(96)는 단계(310)에서 생성된 에러의 크기가 사전결정된 제한값보다 적은지 여부를 결정한다. 바람직하게, 탭 어댑터(96)는 반복 카운터가 사전결정된 반복 횟수를 나타내는지를 단순히 결정함으로써 이것을 수행하고, 여기서 이러한 사전결정된 수란 바람직한 에러의 최소화를 보장하는데 필요한 수를 말한다. 이러한 기술은 방법(300)의 각 실행에 대해 일관된 반복횟수를 제공한다. 사전결정된 반복 횟수는 에러 수렴 계산, 실험 시도 또는 이들의 조합에 기초할 수 있다. 이 수를 결정하는 적절한 방법은 널리 알려져 있다. 대안적으로, 탭 어댑터(96)는 에러의 크기를 사전결정된 제한값에 직접 비교하고, 이 경우에 단계(306)(반복 카운터를 재설정하는 단계) 및 단계(326)(반복 카운터를 증가시키는 단계)는 생략될 수도 있음을 즉시 이해하여야 한다. 여하튼간에, 탭 어댑터(96) 가 에러 크기가 사전결정된 제한값보다 적다고 결정하면, 단계(340)에서 탭 어댑터(96)는 탭 초기화 제어기(108)에게 신호를 보내고, 탭 초기화 제어기(108)는 적응 등화기(36)로 하여금 "데이터 추적" 모드(도 5 및 이하 해당 논의의 "데이터 추적" 모드를 보라)로 스위칭하게 한다; 그렇지 않으면, 탭 어댑터(96)는 단계(310), 단계(320), 단계(326), 및 단계(330)를 반복한다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 탭 시드로 개시해서 그 후 더 정확한("원하는") 초기 등화기 탭 설정값을 순환적으로 생성시키는 최소-평균-제곱("LMS") 접근법을 따른다는 것을 전술한 설명으로부터 이해되하여야 한다. 또한, 에러가 0에 가까와짐에 따라 채널 추정치를 곱한 TempTap 는 1에 가까와지기 때문에, 원하는 탭 설정값은 채널 추정치의 이상적인 역수에 기초하고, 따라서 TempTap 은 이상적으로 채널 추정치의 역수가 됨을 또한 이해하여야 한다. 그러나, 대안적인 실시예는 LMS 대신에 또는 LMS와 조합하여 임의의 다른 적절한 적응 기술을 사용할 수 있음을 유의하여야 한다.
이제 도 5 를 참조하면, 도 2의 적응 등화기에 대한 다양한 동작 모드의 도해가 도시된다. "시드 생성" 모드에서, 탭 초기화 제어기(108)는 스위치(68), 스위치(76), 스위치(92) 및 스위치(100)를 도 2에 도시된 바와 같이 위치시킨다. 즉, 시드 생성 모드에서는 스위치(68)는 시드 생성기(54)를 등화기 탭 저장소(64)에 연결시키고, 스위치(76)는 등화기 필터(72)의 입력 포트(80)를 탭 어댑터(96)에 연결시키고, 스위치(92)는 채널 추정기(50)를 등화기 필터(72)의 입력 포트(84)에 연결시키고, 스위치(100)는 1 (일)을 탭 어댑터(96)에 연결시킨다. 또한, 시드 생성 모 드에서, 적응 등화기(36)는 위에서 논의된 바와 같이{방법(200), 도 3} 탭 시드를 생성한다. 시드 생성 모드 이후에{즉 탭 시드가 등화기 탭 저장소(64)내로 로드된 이후에}, 탭 초기화 제어기(108)는 "탭 갱신" 모드를 개시한다.
탭 갱신 모드에서, 탭 초기화 제어기(108)는 스위치(68)를 도 2에 도시된 상태의 반대 상태로 위치시키고, 그럼으로써 시드 생성기(54)를 등화기 탭 저장소(64)로부터 떼어내고 탭 어댑터(96)를 스위치(68)를 통해 등화기 탭 저장소(64)에 연결시킨다. 탭 갱신 모드 동안에, 탭 초기화 제어기(108)는 스위치(76), 스위치(92) 및 스위치(100)를 도 2에 도시된 상태로 유지한다. 또한, 탭 갱신 모드에서 적응 등화기(36)는 위에서 논의된 바와 같이{방법(300), 도 4} 적응 알고리즘을 실행한다. 탭 갱신 모드이후에 (즉 에러가 제한값보다 작아진 이후에}, 탭 초기화 제어기(108)는 "데이터 추적" 모드를 개시한다.
데이터 추적 모드에서, 탭 초기화 제어기(108)는 스위치(68)를 도 2에 도시된 상태의 반대 상태로 유지하고, 탭 초기화 제어기(108)는 스위치(76), 스위치(92), 및 스위치(100)를 모두 도 2에 도시된 것과 반대 상태로 위치시킨다. 즉, 스위치(68)는 탭 어댑터(96)를 등화기 탭 저장소(64)에 연결시키고, 스위치(76)는 등화기 필터(72)의 입력 포트(84)를 탭 어댑터(96)에 연결시키고, 스위치(92)는 수신 데이터 심볼을 등화기 필터(72)의 입력 포트(84)에 연결시키고, 스위치(100)는 슬라이서(104)를 탭 어댑터(96)에 연결시킨다. 또한, 데이터 추적 모드 동안에, 적응 등화기(36)는 수신된 데이터 심볼 및 LMS (또는 임의의 다른 적절한 기술) 에 기초하여 {등화기 필터(72)의 입력 포트(80)에 연결된} 등화기 탭 저장소(64) 내의 데이터를 적응시킨다는 것을 이해하여야 한다.
따라서, 본 발명의 원리에 따라서, OFDM 수신기는 적응 알고리즘에 기초하여 초기 등화기 탭 설정값을 생성한다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었다 하더라도, 첨부한 청구범위에 의해 한정되는 바와 같이, 본 발명의 정신 및 범주에 벗어남이 없이 이러한 실시예에 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것은 명백하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 비용을 적게 들이면서도 우수한 결과를 얻을 수 있는 나누기 연산을 이용하여 디지털 데이터를 처리할 수 있다.

Claims (20)

  1. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱("OFDM") 수신기에서 등화기를 초기화시키는 방법으로서,
    OFDM 신호상의 적어도 일부분에 기초하여 채널 추정치를 생성하는 단계(220);
    상기 채널 추정치의 근사 역수를 생성하는 단계(230,240,250); 및
    적응 알고리즘에 기초하여 원하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계(260)
    를 포함하고,
    상기 적응 알고리즘을 위한 초기 등화기 탭 설정값은 상기 채널 추정치의 근사 역수에 대응하고, 상기 원하는 등화기 탭 설정값은 상기 채널 추정치의 이상적인 역수에 대응하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 원하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계는, 최소-평균-제곱("LMS" : least mean squares) 알고리즘에 기초하여 상기 원하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 채널 추정치를 생성하는 단계(220)는, 무선 국부 지역 네트워크에 걸쳐 상기 OFDM 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 채널 추정치를 생성하는 단계(220)는, 휴대용 컴퓨터 및 데스트탑 컴퓨터 중 적어도 하나에 상기 OFDM 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  5. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱("OFDM") 수신기내의 등화기를 초기화시키는 방법으로서,
    수신된 OFDM 트레이닝 심볼 및 제 1 값(quantity)에 기초하여 채널 추정치를 생성하는 단계(220);
    양자화된 상기 채널 추정치 크기의 제곱에 기초하여 제 2 값을 생성하는 단계;
    상기 채널 추정치의 켤레 복소수(complex conjugate) 및 상기 제 2 값에 기초하여 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계(260);
    현재 등화기 탭 설정값과 상기 채널 추정치를 곱한 값과 1 사이의 차이에 기초하여 에러를 생성하는 단계(310);
    상기 에러 및 상기 현재 등화기 탭 설정값에 기초하여 후속하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계(320); 및
    상기 에러가 미리 결정된 제한값내로 떨어질 때까지, 상기 에러를 생성하는 단계(310) 및 상기 후속하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계(320)를 반복하는 단계(330)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 후속하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계(320)는, 최소-평균-제곱("LMS") 알고리즘에 기초하여 상기 후속하는 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 채널 추정치를 생성하는 단계(220)는, 무선 국부 지역 네트워크에 걸쳐 상기 트레이닝 심볼을 수신하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 채널 추정치를 생성하는 단계(220)는, 휴대용 컴퓨터 및 데스크탑 컴퓨터 중 적어도 하나에 상기 트레이닝 심볼을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 채널 추정치를 생성하는 단계는,
    저장 디바이스(58)로부터 기준 트레이닝 심볼의 역수를 검색하는 단계; 및
    상기 수신된 트레이닝 심볼과 상기 역수의 곱에 기초하여 상기 채널 추정치를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 채널 추정치를 생성하는 단계는, 상기 수신된 트레이닝 심볼의 부호를 반대로하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 채널 추정치를 생성하는 단계는, HIPERLAN/2 전송으로부터 상기 트레이닝 심볼을 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  12. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 값을 생성하는 단계는, 상기 채널 추정치 크기의 제곱을 2제곱까지 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  13. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 값을 생성하는 단계는, 상기 제 2 값을 레지스터(register)내에 비트(bit)로서 나타내는 단계를 포함하고, 상기 등화기 탭 설정값을 생성하는 단계(260)는 상기 레지스터내의 비트를 우향이동(right shift)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화기를 초기화시키는 방법.
  14. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱("OFDM") 수신기내의 등화 동작을 초기화하는 장치로서,
    수신된 OFDM 트레이닝 심볼 및 제 1 값에 기초하여 채널 추정치를 생성하고(220);
    양자화된 상기 채널 추정치 크기의 제곱에 기초하여 제 2 값을 생성하고(250);
    상기 채널 추정치의 켤레 복소수 및 상기 제 2 값에 기초하여 등화기 탭 설정값을 생성하고(260);
    현재 등화기 탭 설정값과 상기 채널 추정치를 곱한 값과 1 사이의 차이에 기초하여 에러를 생성하고(310);
    상기 에러 및 상기 현재 등화기 탭 설정값에 기초하여 후속하는 등화기 탭 설정값을 생성하고(320); 및
    상기 에러가 미리 결정된 제한값내로 떨어질 때까지, 상기 에러 및 상기 후속하는 등화기 탭 설정값을 반복하여 생성하도록 구성된 탭 초기화 제어기(108)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화 동작을 초기화하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 탭 초기화 제어기(108)에 연결되어 그로부터 상기 등화기 탭 설정값을 수신하는 등화기 필터(72)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 등화 동작을 초기화시키는 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 탭 초기화 제어기(108)는, 최소-평균-제곱("LMS") 알고리즘에 기초하여 상기 후속하는 등화기 탭 설정값을 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 등화 동작을 초기화시키는 장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 탭 초기화 제어기(108)는, 저장 디바이스(58)로부터 기준 트레이닝 심볼의 역수를 검색하고 상기 수신된 트레이닝 심볼과 상기 역수의 곱에 기초하여 상기 채널 추정치를 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 등화 동작을 초기화시키는 장치.
  18. 제 15항에 있어서, 상기 탭 초기화 제어기(108)는, 상기 수신된 트레이닝 심볼의 부호를 반대로 하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 등화 동작을 초기화시키는 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 탭 초기화 제어기(108)에 연결되어 상기 탭 초기화 제어기에 상기 트레이닝 심볼을 제공하는 OFDM 트레이닝 시퀀스 추출기를 더 포함하고, 상기 트레이닝 시퀀스 추출기는 HIPERLAN/2 전송으로부터 상기 트레이닝 심볼을 추출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 등화 동작을 초기화시키는 장치.
  20. 제 15항에 있어서, 상기 탭 초기화 제어기(108)는, 상기 채널 추정치 크기의 제곱을 2제곱까지 양자화하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 등화 동작을 초기화시키는 장치.
KR1020020053404A 2001-09-18 2002-09-05 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 수신기에서 등화기를 초기화시키는 방법 및 장치 KR100874892B1 (ko)

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