KR100966942B1 - 전송로 추정 장치 및 등화 장치 및 무선 시스템 - Google Patents

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Abstract

적은 연산 처리량으로 우수한 전송로 추정 정밀도를 실현할 수 있는 전송로 추정 장치 및 등화 장치를 제공한다. 등화 장치는, ZF 계산 및 클리핑 처리부와 상관 처리부를 포함하는 전송로 추정부, 웨이트 계산부, 등화 필터를 갖는다. ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 이용하여, ZF에 의거하여 파일럿 참조 신호를 계산하고, 계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑하여, 클리핑한 파일럿 참조 신호를 생성한다. 상관 처리부는, 주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 클리핑한 파일럿 참조 신호와의 상관을 취함으로써 주파수 영역의 전송로 특성을 추정한다. 웨이트 계산부는, 주파수 영역의 전송로 특성으로부터 등화 웨이트를 계산한다. 등화 필터는, 등화 웨이트에 의해 주파수 영역의 수신 신호의 등화 처리를 행한다.

Description

전송로 추정 장치 및 등화 장치 및 무선 시스템{TRANSMISSION PATH ESTIMATION DEVICE, EQUALIZATION DEVICE, AND RADIO SYSTEM}
본 발명은, 전송로 추정 장치 및 등화(等化) 장치 및 무선 시스템에 관한 것으로, 특히 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 전송로 추정과 등화 처리를 행하는 전송로 추정 장치 및 등화 장치에 관한 것이다.
차세대 이동 통신이 상행 링크 무선 방식에서는, 통신 지역 확대를 위해 단말에서는 높은 송신 전력 효율을 실현할 필요가 있고, 저(低) 피크 대(對) 평균 전력비(PAPR : Peak to Average Power Ratio)의 싱글 캐리어(SC : Single-Carrier) 방식이 유력하게 되어 있다. 또한, 차세대 이동 통신에서는, 고속 데이터 전송을 실현하는 것이 중요하고, SC 신호를 이용하여 고속 데이터 전송을 행하면 다중 경로에 의한 심볼 간 간섭(다중 경로 간섭)이 문제가 된다.
이 다중 경로 간섭을 억제하는 간단한 방법으로 선형(線形) 등화기가 있고, 등화 처리를 주파수 영역의 신호 처리로 행하여, 연산 처리량을 대폭적으로 삭감할 수 있는 주파수 영역 이퀄라이저가 검토되어 있다(비특허문헌1). 이 주파수 영역 이퀄라이저에서는, 등화 웨이트를 계산하기 위해, 주파수 영역의 전송로 특성이 필 요해지고, 파일럿 수신 신호를 직접 주파수 영역으로 변환하고, 주파수 영역에서 파일럿 참조 신호와의 상관 처리에 의해 전송로 특성을 추정한 방법이 검토되어 있다.
도 9는, 종래예의 무선 시스템에서 이용하는 전송로 추정 장치 및 등화 장치(주파수 영역 이퀄라이저)의 구성을 도시하고 있다. 도 9에 도시하는 종래예의 전송로 추정 장치 및 등화 장치는, 가드 인터벌(GI) 제거부(101), 직병렬(S/P) 변환부(102), 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)부(103), 수신 필터(104), 전송로 추정부(105), 웨이트 계산부(113), 등화 필터(114), 고속 역(逆)푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)부(115), 병직렬(P/S) 변환부(116)로 구성된다.
도 6에 주파수 영역 등화기를 이용하는 경우의 무선 프레임 포맷의 한 예를 도시한다. 무선 프레임 신호는, 복수의 파일럿 신호 또는 데이터 신호의 블록으로 구성되고, 도 6의 예에서는 선두에 파일럿 신호 블록이 있고, 그 뒤에 데이터 신호 블록이 복수 연속하는 구성으로 되어 있다. 각 블록의 선두에는, FFT 처리할 때에 앞블록으로부터의 다중 경로 간섭을 회피하기 위해, GI가 부가된다. GI에는, 일반적으로 각 블록의 최후부 데이터를 최전부(最前部)에 부가하는 사이클릭 프리픽스가 이용된다.
GI 제거부(101)는, 수신 신호를 입력하고, GI에 상당하는 부분의 신호를 제거한다. S/P 변환부(102)는, GI 제거부(101)에서 GI를 제거한 수신 신호를 S/P 변환한다. FFT부(103)는, S/P 변환부(102)에서 변환한 수신 신호를 입력으로 하고, NFFT(NFFT는 2 이상이면서 2의 멱승의 정수)포인트의 FFT를 행하고, 주파수 영역으로 변환한 수신 신호를 출력한다.
수신 필터(104)는, 주파수 영역에서 수신 신호의 대역 제한을 행하고, 파형 정형과 잡음 억제을 행한다. 수신 필터(104)에는, 일반적으로 레이즈드 코사인 롤오프 필터(raised roll-off filter)가 이용된다. 도 9의 구성에서는, 수신 신호의 필터링을 주파수 영역의 신호 처리에서 행하고 있지만, FFT부(103)에 앞서, 시간 영역의 신호 처리에서 필터링을 행할 수도 있다.
전송로 추정부(105)는, 주파수 영역에서 파일럿 수신 신호와 파일럿 참조 신호와의 상관 처리에 의해 전송로 특성을 추정한다. 전송로 추정부(105)는, 파일럿 참조 신호 생성부(106), 상관 처리부(111), 잡음 억제부(112)로 구성된다.
파일럿 참조 신호 생성부(106)는, S/P 변환부(107), FFT부(108), 송수신 필터(109), ZF(Zero forcing)법/최소 평균 제곱 오차법(MMSE : Minimum Mean Square Error) 계산부(110)로 이루어진다.
S/P 변환부(107)는, 파일럿 부호를 S/P 변환한다. FFT부(108)는, S/P 변환부(107)에서 변환한 파일럿 부호를 FFT하고, 주파수 영역으로 변환한다. 송수신 필터(109)는, 파일럿 부호의 주파수 영역 신호를 송수신 필터에 통과시킨다. 도 9의 구성에서는, 파일럿 부호의 주파수 영역 신호의 필터링을 주파수 영역의 신호 처리에서 행하고 있지만, FFT부(108)에 앞서, 시간 영역의 신호 처리에서 필터링을 행할 수도 있다. 또한, 연산 처리량의 삭감을 위해, 송수신 필터(109)의 처리를 생략 할 수도 있다.
ZF/MMSE 계산부(110)는, 송수신 필터(109)의 출력 신호를 이용하여 상관 처리에 이용하는 파일럿 참조 신호를 계산한다.
도 10에 ZF 전송로 추정을 행하기 위한 파일럿 참조 신호를 계산하는 ZF 계산부(110)의 구성을 도시한다. ZF 계산부(110)는, 제곱 계산부(121), 역수 계산부(122), 승산부(123)로 구성된다. ZF 전송로 추정을 행하기 위한 서브캐리어(m)의 파일럿 참조 신호(X(m))(1≤m≤NFFT)는, 다음 식으로 표시된다.
[수식 1]
Figure 112008052460201-pct00001
여기서, C(m)은 송수신 필터(109)의 출력 신호를 나타낸다.
도 11에 MMSE 전송로 추정을 행하기 위한 파일럿 참조 신호를 계산하는 MMSE 계산부(110)의 구성을 도시한다. MMSE 계산부(110)는, 제곱 계산부(121), 잡음 가산부(124), 역수 계산부(122), 승산부(123)로 구성된다. MMSE 전송로 추정을 행하기 위한 서브캐리어(m)의 파일럿 참조 신호(X(m))(1≤m≤NFFT)는, 다음 식으로 표시된다.
[수식 2]
Figure 112008052460201-pct00002
여기서, σ2는 잡음 전력을 나타낸다.
상관 처리부(111)는, 파일럿 참조 신호(X(m)) 및 수신 필터(104)에서 대역 제한한 파일럿 수신 신호를 입력으로 하고, 서브캐리어마다 상관을 취함에 의해, 주파수 영역의 전송로 특성을 추정한다. 서브캐리어(m)의 전송로 추정치(H(m))(1≤m≤NFFT)는, 다음 식으로 계산된다.
[수식 3]
Figure 112008052460201-pct00003
여기서, PRX(m)은 수신 필터(104)에서 대역 제한된 파일럿 수신 신호, 첨자 *는 복소공역을 나타낸다. ZF 전송로 추정에서는, 파일럿 수신 신호의 부호 특성을 송수신 필터의 특성을 포함하여 캔슬하고, 전송로 특성(H(m))만을 검출할 수 있지만, 파일럿 부호의 주파수 영역 신호의 크기가 일정하지 않은 경우에 잡음 강조가 생기고, 전송로 추정 정밀도가 열화되어 버린다.
도 7은, 파일럿 부호에 랜덤 부호를 이용한 경우의 파일럿 참조 신호의 이득 특성(1/|C(m)|2 특성)을 나타내고 있는데, 부호 본래의 특성과 대역(帶域)의 단(端)에서는 송수신 필터의 감쇠에 의해 이득이 0dB보다 커지는 경우에 잡음 강조가 생긴다. 이 잡음 강조를 억제하기 위해, MMSE 전송로 추정에서는, 전송로 추정치의 평균 제곱 오차가 최소가 되도록 파일럿 참조 신호의 이득을 결정함에 의해, ZF 전송로 추정에 비하여 전송로 추정 정밀도를 개선할 수 있다.
잡음 억제부(112)는, 상관 처리부(111)에서 추정한 전송로 추정치의 잡음을 억제하고, 신호 전력 대 잡음 전력비(S/N)를 개선한다. 잡음 억제부(112)에는, 인접하는 서브캐리어를 평균하는 방법이나 전송로 추정치를 한 번 IFFT로 시간 영역으로 변환하고, 잡음 경로를 제거하는 방법이 있다.
웨이트 계산부(113)는, 전송로 추정부(105)의 출력인 주파수 영역의 전송로 추정치를 입력으로 하여, 등화 웨이트를 계산한다. 웨이트 계산부(113)는, 일반적으로 MMSE가 이용된다. 서브캐리어(m)에서의 MMSE 웨이트(W(m))(1≤m≤NFFT)는, 전송로 FFT 추정치(H(m))를 이용하여, 다음 식으로 계산된다.
[수식 4]
Figure 112008052460201-pct00004
등화 필터(114)는, 웨이트 계산부(113)에서 계산한 등화 웨이트 및 수신 필터(104)에서 대역 제한한 수신 신호를 입력으로 하여, 각각을 서브캐리어마다 곱함에 의해, 주파수 영역에서 수신 신호의 등화 처리를 행한다. 수신 필터(104)에서 대역 제한한 데이터 수신 신호를 DRX(m)(1≤m≤NFFT), 웨이트 계산부(113)에서 계산한 웨이트를 W(m)로 한다면, 등화 필터(114)에서 등화된 신호(Y(m))(1≤m≤NFFT)는, 다음 식으로 표시된다.
[수식 5]
Figure 112008052460201-pct00005
여기서, 첨자 *는 복소공역을 나타낸다.
IFFT부(115)는, 등화 필터(114)의 출력인 주파수 영역의 등화 신호를 입력으로 하여, NFFT포인트의 IFFT를 행하고, 시간 영역의 신호로 변환한다. P/S 변환부(116)는, 시간 영역으로 변환한 신호를 P/S 변환하고, 복조 신호로서 출력한다.
비특허문헌1 : D.Falconer, S.L.Ariyavisitakul, A.Benyamin-Seeyar, and B.Eidson, "Frequency Domain Equalization for Single-Carrier Broadband Wireless Access," IEEE Commun.Mag., vol.40, no.4, pp.58-66, Apr.2002
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
이상으로 기술한 바와 같이, 종래의 전송로 추정 장치 및 등화 장치에서는, ZF/MMSE 계산부(110) 및 상관 처리부(111)에서, ZF 전송로 추정을 행하는 경우에는, 파일럿 부호의 주파수 영역 신호의 크기가 일정하지 않은 경우에 잡음 강조가 생기고, 전송로 추정 정밀도가 열화되고, 나아가서는 등화 특성이 열화된다.
또한, MMSE 전송로 추정을 행하는 경우에는, ZF 전송로 추정에 비하여 전송로 추정 정밀도가 향상하지만, 연산 처리량이 증가한다는 문제가 있다. 이것은, 파일럿 부호는 통신중에 변하지 않기 때문에, ZF 전송로 추정을 행하는 경우는, 파일럿 참조 신호는 통신에 앞서 한번 만 생성하면 좋지만, MMSE 전송로 추정을 행하는 경우는 잡음 전력치가 갱신될 때마다 도 11에 도시되는 잡음 가산부(124), 역수 계산부(122), 승산부(123)의 처리를 행하여, 파일럿 참조 신호를 재계산할 필요가 있기 때문이다.
본 발명의 목적은, 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 전송로 추정과 등화 처리를 행하는 전송로 추정 장치 및 등화 장치에서, 전송로 추정부의 상관 처리에서 이용하는 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑함에 의해, 적은 연산 처리량으로 우수한 전송로 추정 정밀도를 실현할 수 있는 전송로 추정 장치 및 등화 장치를 제공하는 데 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명이 제공하는 전송로 추정 장치는, 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 전송로 특성을 추정하는 전송로 추정 장치에 있어서, 파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 이용하여, Zero Forcing법(ZF)에 의거하여 파일럿 참조 신호를 계산하고, 계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑하여, 클리핑한 파일럿 참조 신호를 생성하는 ZF 계산 및 클리핑 처리부와, 주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 상기 클리핑한 파일럿 참조 신호와의 상관을 취함에 의해 주파수 영역의 전송로 특성을 추정하는 상관 처리부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 제공하는 등화 장치는, 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 등화 처리를 행하는 등화 장치에 있어서, 파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 이용하여, ZF에 의거하여 파일럿 참조 신호를 계산하고, 계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑하여, 클리핑한 파일럿 참조 신호를 생성하는 ZF 계산 및 클리핑 처리부와, 주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 상기 클리핑한 파일럿 참조 신호와의 상관을 취함에 의해 주파수 영역의 전송로 특성을 추정하는 상관 처리부와, 상기 주파수 영역의 전송로 특성으로부터 등화 웨이트를 계산하는 웨이트 계산부와, 상기 등화 웨이트에 의해 주파수 영역의 수신 신호의 등화 처리를 행하는 등화 필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 상기 클리핑의 소정치를 잡음 전력치에 반비례하여 적응적으로 변경하여도 좋다. 또한, 상기 ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 상기 클리핑의 소정치가 다른 복수의 파일럿 참조 신호 후보를 미리 계산하고, 잡음 전력치에 반비례한 값에 의거하여 최적의 클리핑을 행하는 파일럿 참조 신호를 상기 복수의 파일럿 참조 신호 후보로부터 선택하여도 좋다.
또한, 상기 상관 처리부의 후단에 상기 상관 처리부에서 추정한 전송로 추정치의 잡음을 억제하고, 신호 전력 대 잡음 전력비(S/N)를 개선하는 잡음 억제부를 구비하여도 좋다. 상기 잡음 억제부는, 상기 상관 처리부에서 추정한 전송로 추정치를 시간 영역으로 변환한 전송로 응답의 각 경로에 대해, 소정의 구간 이외의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 시간창 필터와, 소정의 잡음 임계치 이하의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 잡음 경로 제거부의 양방 또는 어느 하나를 구비하고, 상기 잡음 경로를 제거한 전송로 응답을 주파수 영역으로 변환하여, 잡음을 억제한 전송로 추정치를 출력하여도 좋다.
또한, 상기 웨이트 계산부는, 최소 평균 제곱 오차법(MMSE : Minimum Mean Square Error) 또는 ZF에 의거하여 등화 웨이트를 계산하여도 좋다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 전송로 추정과 등화 처리를 행하는 전송로 추정 장치 및 등화 장치에 있어서, 전송로 추정부의 상관 처리에서 이용하는 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑함에 의해, 적은 연산 처리량으로 우수한 전송로 추정 정밀도를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 무선 시스템에서 이용하는 전송로 추정 장치 및 등화 장치를 도시하는 구성도.
도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에서, ZF 계산 및 클리핑 처리부의 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명의 제 2의 실시예에서, ZF 계산 및 클리핑 처리부의 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 본 발명의 제 3의 실시예에서, ZF 계산 및 클리핑 처리부의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 본 발명의 제 1의 실시예에서, 잡음 억제부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 6은 종래예의 주파수 영역 등화기를 이용하는 경우의 무선 프레임 포맷의 한 예를 도시하는 도면.
도 7은 종래예에 있어서, 파일럿 부호에 랜덤 부호를 이용한 경우의 파일럿 참조 신호의 이득 특성을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제 1의 실시예에서, 클리핑을 행한 파일럿 참조 신호의 이득 특성을 도시하는 도면.
도 9는 종래예의 전송로 추정 장치 및 등화 장치의 블록도.
도 10은 종래예에 있어서, ZF/MMSE 계산부 내의 ZF 계산부의 구성을 도시하는 블록도.
도 11은 종래예에 있어서, ZF/MMSE 계산부 내의 MMSE 계산부의 구성을 도시하는 블록도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1, 101 : GI 제거부
2, 7, 35, 102, 107 : S/P 변환부
3, 8, 36, 103, 108 : FFT부
4, 104 : 수신 필터
5, 105 : 송신로 추정부
6, 106 : 파일럿 참조 신호 생성부
9, 109 : 송수신 필터
10 : ZF 계산 및 클리핑 처리부
11, 111 : 상관 처리부
12, 112 : 잡음 억제부
13, 113 : 웨이트 계산부
14, 114 : 등화 필터
15, 31, 115 : IFFT부
16, 32, 116 : P/S 변환부
21, 121 제곱 계산부
22, 122 역수 계산부
23, 123 : 승산부
24 : 클리핑부
25-1 내지 N : 파일럿 참조 신호 후보 생성부
26 : 파일럿 참조 신호 선택부
33 : 시간창 필터
34 : 잡음 경로 제거부
110 : ZF/MMSE 계산부
124 : 잡음 가산부
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 설명한다.
실시예 1
도 1은, 본 발명의 전송로 추정 장치 및 등화 장치의 제 1의 실시예를 도시하는 구성도이다. 도 1에 도시하는 본 실시 예의 무선 시스템에서 이용하는 전송로 추정 장치 및 등화 장치는, GI 제거부(1), S/P 변환부(2), FFT부(3), 수신 필터(4), 전송로 추정부(5), 웨이트 계산부(13), 등화 필터(14), IFFT부(15), P/S 변환부(16)로 구성된다. 본 실시예에서는, 전송로 추정부(5)의 상관 처리에서 이용하는 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑하는 것을 특징으로 한다.
GI 제거부(1)는, 수신 신호를 입력하고, GI에 상당하는 부분의 신호를 제거한다. S/P 변환부(2)는, GI 제거부(1)에서 GI를 제거한 수신 신호를 S/P 변환한다. FFT부(3)는, S/P 변환부(2)에서 변환한 수신 신호를 입력으로 하여, NFFT(NFFT은 2 이상이면서 2의 멱승의 정수)포인트의 FFT를 행하고, 주파수 영역으로 변환한 수신 신호를 출력한다.
수신 필터(4)는, 주파수 영역에서 수신 신호의 대역 제한을 행하고, 파형 정형과 잡음 억제을 행한다. 수신 필터(4)에는, 일반적으로 레이즈드 코사인 롤오프 필터가 이용된다. 도 1의 구성에서는 수신 신호의 필터링을 주파수 영역의 신호 처리에서 행하고 있지만, FFT부(3)에 앞서 시간 영역의 신호 처리에서 필터링을 행할 수도 있다.
전송로 추정부(5)는, 주파수 영역에서 파일럿 수신 신호와 파일럿 참조 신호의 상관 처리에 의해 전송로 특성을 추정한다. 전송로 추정부(5)는, 파일럿 참조 신호 생성부(6), 상관 처리부(11), 잡음 억제부(12)로 구성된다.
파일럿 참조 신호 생성부(6)는, S/P 변환부(7), FFT부(8), 송수신 필터(9), ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)로 이루어진다. S/P 변환부(7)는, 파일럿 부호를 S/P 변환한다. FFT부(8)는, S/P 변환부(7)에서 변환한 파일럿 부호를 FFT하여, 주파수 영역으로 변환한다. 송수신 필터(9)는, 파일럿 부호의 주파수 영역 신호를 송수신 필터에 통과시킨다. 도 1의 구성에서는, 파일럿 부호의 주파수 영역 신호의 필터링을 주파수 영역의 신호 처리에서 행하고 있지만, FFT부(8)에 앞서 시간 영역의 신호 처리에서 필터링을 행할 수도 있다. 또한, 연산 처리량의 삭감을 위해 송수신 필터(9)의 처리를 생략할 수도 있다.
ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)는, 송수신 필터(9)의 출력 신호를 이용하여 상관 처리에 이용하는 파일럿 참조 신호를 계산한다.
도 2에 제 1의 실시예에서의 ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)의 구성을 도시한다.
도 2에 도시하는 ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)는, 제곱 계산부(21), 역수 계산부(22), 클리핑부(24), 승산부(23)로 구성된다. 클리핑부(24)는, ZF에서 계산한 파일럿 참조 신호의 이득(1/|C(m)|2)을 소정치로 클리핑한다. 전송로 추정을 행하기 위한 서브캐리어(m)의 파일럿 참조 신호(X(m))(1≤m≤NFFT)는, 다음 식으로 표시된다.
[수식 6]
Figure 112008052460201-pct00006
여기서, G(m)는 클리핑을 행한 파일럿 참조 신호의 이득이고, 다음 식으로 계산된다.
[수식 7]
Figure 112008052460201-pct00007
여기서, GTH는 클리핑의 소정치(클리핑 값)를 나타낸다.
상관 처리부(11)는, 파일럿 참조 신호(X(m)) 및 수신 필터(4)에서 대역 제한한 파일럿 수신 신호(PRX(m))를 입력으로 하고, 서브캐리어마다 상관을 취함에 의해, 주파수 영역의 전송로 특성을 추정한다. 서브캐리어(m)의 전송로 추정치(H(m))(1≤m≤NFFT)는, 다음 식으로 계산된다.
[수식 8]
Figure 112008052460201-pct00008
여기서, 첨자 *는 복소공역을 나타낸다.
본 실시 예의 전송로 추정에서는, 파일럿 부호의 주파수 영역 신호의 크기가 일정하지 않은 경우에 파일럿 참조 신호의 이득(G(m))을 소정치(GTH) 이하로 제한함에 의해, 잡음 강조를 작게 억제하고 있다.
도 8은, 클리핑 값(GTH)을 10dB로 한 경우의 클리핑을 행한 파일럿 참조 신호의 이득 특성(G(m) 특성)을 도시하고 있다. 이에 의하면, G(m)의 최대 이득을 10dB로 제한함에 의해 잡음 강조를 작게 억제하고, ZF 전송로 추정에 비하여 전송로 추정 정밀도를 개선할 수 있다. 또한, ZF 전송로 추정과 마찬가지로 파일럿 참조 신호는 통신에 앞서 한번 만 생성하면 좋기 때문에, 연산 처리량의 증가를 억제할 수 있다.
잡음 억제부(12)는, 상관 처리부(11)에서 추정한 전송로 추정치의 잡음을 억제하여, S/N을 개선한다. 잡음 억제부(112)에는, 인접하는 서브캐리어를 평균하는 방법이나 전송로 추정치를 한 번 IFFT에서 시간 영역으로 변환하고, 잡음 경로를 제거하는 방법이 있다.
도 5는, 잡음 억제부(12)의 구성예를 도시한다. 잡음 억제부(12)는, IFFT부(31), P/S 변환부(32), 시간창 필터(33), 잡음 경로 제거부(34), S/P 변환부(35), FFT부(36)로 구성된다.
IFFT부(31)는, 상관 처리부(11)에서 추정한 전송로 추정치를 시간 영역의 전송로 응답으로 변환한다. P/S 변환부(32)는, 전송로 응답을 P/S 변환한다. 시간창 필터(33)는, P/S 변환한 전송로 응답을 시간창 필터에 통과시킴에 의해 잡음을 억제한다. 예를 들면, 전송로 응답이 GI 폭에 수속되어 있다고 가정하고, 전송로 응 답의 각 값(경로)에 대해 GI 폭에 상당하는 구간 이외의 경로를 잡음 경로로서 제거한다(0으로 치환한다).
잡음 경로 제거부(33)는, 시간창 필터를 통과한 각 경로에 대해 또한 소정의 잡음 임계치(잡음 레벨에 소정의 임계치를 더한 값) 이하의 경로를 잡음 경로로서 제거한다(0으로 치환한다). 여기서, 잡음 임계치에는, 시간창 필터로 제거한 잡음의 평균치를 이용할 수 있다. 도 5에서는, 시간창 필터(33), 잡음 경로 제거부(34)의 양쪽을 이용하는 구성을 도시하고 있지만, 그들의 어느 하나를 이용하는 구성도 고려된다.
S/P 변환부(34)는, 잡음 경로를 제거한 전송로 응답을 S/P 변환한다. FFT부(35)는, S/P 변환한 전송로 응답을 주파수 영역의 신호로 변환하여, S/N을 개선한 전송로 추정치를 출력한다.
웨이트 계산부(13)는, 전송로 추정부(5)의 출력인 주파수 영역의 전송로 추정치를 입력으로 하여, 등화 웨이트를 계산한다. 웨이트 계산부(13)는, 일반적으로 MMSE가 이용된다. 서브캐리어(m)에서의 MMSE 웨이트(W(m))(1≤m≤NFFT)는, 전송로 추정치(H(m)) 및 잡음 전력(σ2)을 이용하여, 다음 식으로 계산된다.
[수식 9]
Figure 112008052460201-pct00009
등화 필터(14)는, 웨이트 계산부(13)에서 계산한 등화 웨이트 및 수신 필 터(4)에서 대역 제한한 수신 신호를 입력으로 하여, 각각을 서브캐리어마다 곱함에 의해, 주파수 영역에서 수신 신호의 등화 처리를 행한다. 수신 필터(4)에서 대역 제한한 데이터 수신 신호를 DRX(m)(1≤m≤NFFT), 웨이트 계산부(13)에서 계산한 웨이트를 W(m)로 하면, 등화 필터(14)에서 등화된 신호(Y(m))(1≤m≤NFFT)는, 다음 식으로 표시된다.
[수식 10]
Figure 112008052460201-pct00010
여기서, 첨자 *는 복소공역을 나타낸다.
IFFT부(15)는, 등화 필터(14)의 출력인 주파수 영역의 등화 신호를 입력으로 하여, NFFT포인트의 IFFT을 행하고, 시간 영역의 신호로 변환한다. P/S 변환부(16)는, 시간 영역으로 변환한 신호를 P/S 변환하고, 복조 신호로서 출력한다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, ZF에서 계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑함에 의해, ZF 전송로 추정으로부터의 연산 처리량의 증가를 억제하고, 전송로 추정 정밀도의 향상을 실현할 수 있다.
실시예 2
다음에 본 발명의 다른 실시예에 관해 설명한다. 제 2의 실시예는, 도 1에서 ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)의 동작만이 제 1의 실시예와 다르다. 다른 부분의 동작은 제 1의 실시예와 같기 때문에, 그 설명은 생략한다.
도 3에 제 2의 실시예에서의 ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)의 구성을 도시한다.
도 3에 도시하는 ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)는, 제곱 계산부(21), 역수 계산부(22), 클리핑부(24), 승산부(23)로 구성된다. 제 1의 실시예에서는, 클리핑부(24)는, 파일럿 참조 신호의 이득(1/|C(m)|2)을 소정치로 클리핑하지만, 제 2의 실시예에서는, 잡음 전력(σ2)에 반비례한 값에 의해 적응적으로 클리핑을 행한다. 즉, 잡음 전력(σ2)이 큰 경우에는, 클리핑 값(GTH)을 작게 하여 잡음 강조가 일어나지 않도록 한다. 예를 들면, 클리핑 값(GTH)은, 다음과 같이 설정된다.
[수식 11]
Figure 112008052460201-pct00011
여기서, β는 소정의 오프셋 값이다.
본 실시예에서는, 파일럿 참조 신호의 이득을 잡음 전력치에 의해 적응적으로 클리핑함에 의해, ZF 전송로 추정에 비하여 전송로 추정 정밀도를 개선하고, MMSE 전송로 추정과 동등한 전송로 추정 정밀도를 실현할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 잡음 전력치가 갱신될 때마다 클리핑부(24), 승산부(23)의 처리를 행할 필요가 있는 것이지만, 역수 계산부(22)의 계산은 행할 필요가 없기 때문에, MMSE 전송로 추정에 비하여 연산 처리량을 작게 억제할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, ZF에서 계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 잡음 전력치에 의해 적응적으로 클리핑함에 의해, MMSE 전송로 추정에 비하여 연산 처리량을 작게 억제하고, MMSE 전송로 추정과 동등한 전송로 추정 정밀도를 실현할 수 있다.
실시예 3
본 발명의 또다른 실시예에 관해 설명한다. 제 3의 실시예는, 도 1에서 ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)의 동작만이 제 1 및 제 2의 실시예와 다르다. 다른 부분의 동작은 제 1 및 제 2의 실시예와 같기 때문에, 그 설명은 생략한다.
도 4에 제 3의 실시예에서의 ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)의 구성을 도시한다.
도 4에 도시하는 ZF 계산 및 클리핑 처리부(10)는, N(N은 2 이상의 정수)개의 파일럿 참조 신호 후보 생성부(25-1 내지 N)와, 파일럿 참조 신호 선택부(26)로 구성된다. 파일럿 참조 신호 후보 생성부(25-1 내지 N)의 각각의 구성은, 도 2의 구성과 같다.
파일럿 참조 신호 후보 생성부(25-1 내지 N)는, 파일럿 참조 신호의 이득(1/|C(m)|2)을 각각 다른 소정치(도면중의 소정치(1 내지 N))로 클리핑하여, N개의 파일럿 참조 신호 후보(X1(m) 내지 XN(m))를 계산한다.
파일럿 참조 신호 선택부(26)는, 잡음 전력치(σ2)로부터 식(11)에 의해 구한 클리핑 값(GTH)에 가장 가까운 값으로 클리핑한 파일럿 참조 신호(X(m))를 N개의 파일럿 참조 신호 후보(X1(m) 내지 XN(m))로부터 선택한다.
제 2의 실시예에서는, 파일럿 참조 신호의 이득을 잡음 전력(σ2)에 반비례한 값으로 적응적으로 클리핑함에 의해, MMSE 전송로 추정과 동등한 전송로 추정 정밀도를 실현할 수 있다. 그러나, 잡음 전력치(σ2)가 갱신될 때마다 클리핑부(24), 승산부(23)의 처리를 행할 필요가 있어서, MMSE 전송로 추정으로부터의 연산 처리량의 삭감 효과가 작다.
이에 대해 본 실시예에서는, 파일럿 참조 신호의 이득을 다른 소정치로 클리핑한 복수의 파일럿 참조 신호 후보를 계산하고, 잡음 전력치(σ2)에 의거하여 최적의 클리핑을 행하는 파일럿 참조 신호를 선택함에 의해, MMSE 전송로 추정과 같은 전송로 추정 정밀도를 실현할 수 있다. 또한, 복수의 파일럿 참조 신호는 통신에 앞서 한번 만 생성하면 좋기 때문에, 연산 처리량의 증가를 억제할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, ZF에서 계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 다른 소정치로 클리핑한 복수의 파일럿 참조 신호 후보를 계산하고, 잡음 전력치에 의해 최적의 파일럿 참조 신호를 선택함에 의해, ZF 전송로 추정으로부터의 연산 처리량의 증가를 억제하고, MMSE 전송로 추정과 동등한 전송로 추정 정밀도를 실현할 수 있다.
본 발명은, 무선 시스템에서 이용하는 전송로 추정 장치 및 등화 장치에 이용할 수 있다. 특히 본 발명은, 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하 고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 전송로 추정과 등화 처리를 행하는 전송로 추정 장치 및 등화 장치에 알맞게 이용할 수 있다.

Claims (19)

  1. 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 전송로 특성을 추정하는 전송로 추정 장치에 있어서,
    파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 이용하여, Zero forcing법(ZF)에 의거하여 파일럿 참조 신호를 계산하고, 계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑하여, 클리핑한 파일럿 참조 신호를 생성하는 ZF 계산 및 클리핑 처리부와,
    주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 상기 클리핑한 파일럿 참조 신호와의 상관을 취함에 의해 주파수 영역의 전송로 특성을 추정하는 상관 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 상기 파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 이루는 서브캐리어를 m(1≤m≤NFFT : NFFT은 2 이상이면서 2의 멱승의 정수)로 하고, 상기 서브캐리어(m)에서의 상기 파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호, 상기 클리핑한 파일럿 참조 신호의 이득, 및 상기 클리핑한 파일럿 참조 신호를 각각 C(m), G(m), 및 X(m)으로 하고, 상기 클리핑의 소정치를 GTH로 하였을 때, 상기 서브캐리어(m)의 파일럿 참조 신호(X(m))를,
    Figure 112008052460201-pct00012
    의 식을 충족시키도록 생성하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 상기 클리핑의 소정치를 잡음 전력치에 반비례하고 적응적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 상기 클리핑의 소정치를 GTH로 하고, 상기 잡음 전력치를 σ2로 하고, 소정의 오프셋 값을 β로 하였을 때, 상기 클리핑의 소정치(GTH)를,
    Figure 112008052460201-pct00013
    의 식을 충족시키도록 설정하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 상기 클리핑의 소정치가 다른 복수의 파일럿 참조 신호 후보를 미리 계산하고, 잡음 전력치에 반비례한 값에 의거하여 최적의 클리핑을 행하는 파일럿 참조 신호를 상기 복수의 파일럿 참조 신호 후보로부터 선택하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상관 처리부의 후단에 상기 상관 처리부에서 추정한 전송로 추정치의 잡음을 억제하고, 신호 전력 대 잡음 전력비(S/N)를 개선하는 잡음 억제부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 잡음 억제부는, 상기 상관 처리부에서 추정한 전송로 추정치를 시간 영역으로 변환한 전송로 응답의 각 경로에 대해, 소정의 구간 이외의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 시간창 필터와, 소정의 잡음 임계치 이하의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 잡음 경로 제거부의 양쪽 또는 어느 하나를 구비하고, 상기 잡음 경로를 제거한 전송로 응답을 주파수 영역으로 변환하고, 잡음을 억제한 전송로 추정치를 출력하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 잡음 억제부는, 상기 상관 처리부에서 추정한 전송로 추정치를 시간 영 역으로 변환한 전송로 응답의 각 경로에 대해, 소정의 구간 이외의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 시간창 필터와, 소정의 잡음 임계치 이하의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 잡음 경로 제거부를 구비하고, 상기 잡음 임계치를 결정하기 위한 잡음 레벨에는, 상기 시간창 필터에서 제거한 잡음의 평균치를 이용하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 장치.
  9. 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 등화 처리를 행하는 등화 장치에 있어서,
    파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 이용하여, ZF에 의거하여 파일럿 참조 신호를 계산하고, 계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑하여, 클리핑한 파일럿 참조 신호를 생성하는 ZF 계산 및 클리핑 처리부와,
    주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 상기 클리핑한 파일럿 참조 신호와의 상관을 취함에 의해 주파수 영역의 전송로 특성을 추정하는 상관 처리부와,
    상기 주파수 영역의 전송로 특성으로부터 등화 웨이트를 계산하는 웨이트 계산부와,
    상기 등화 웨이트에 의해 주파수 영역의 수신 신호의 등화 처리를 행하는 등화 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 등화 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 상기 클리핑의 소정치를 잡음 전력치에 반비례하여 적응적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 등화 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 ZF 계산 및 클리핑 처리부는, 상기 클리핑의 소정치가 다른 복수의 파일럿 참조 신호 후보를 미리 계산하고, 잡음 전력치에 반비례한 값에 의거하여 최적의 클리핑을 행한 파일럿 참조 신호를 상기 복수의 파일럿 참조 신호 후보로부터 선택하는 것을 특징으로 하는 등화 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 상관 처리부의 후단에 상기 상관 처리부에서 추정한 전송로 추정치의 잡음을 억제하고, S/N을 개선하는 잡음 억제부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 등화 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 잡음 억제부는, 상기 상관 처리부에서 추정한 전송로 추정치를 시간 영역으로 변환한 전송로 응답의 각 경로에 대해, 소정의 구간 이외의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 시간창 필터와, 소정의 잡음 임계치 이하의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 잡음 경로 제거부의 양쪽 또는 어느 하나를 구비하고, 잡음 경로를 제거한 전송로 응답을 주파수 영역으로 변환하고, 잡음을 억제한 전송로 추정치를 출력하는 것을 특징으로 하는 등화 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 잡음 억제부는, 상기 상관 처리부에서 추정한 전송로 추정치를 시간 영역으로 변환한 전송로 응답의 각 경로에 대해, 소정의 구간 이외의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 시간창 필터와, 소정의 잡음 임계치 이하의 경로를 잡음 경로로서 제거하는 잡음 경로 제거부를 구비하고, 상기 잡음 임계치를 결정하기 위한 잡음 레벨에는, 상기 시간창 필터에서 제거한 잡음의 평균치를 이용하는 것을 특징으로 하는 등화 장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 웨이트 계산부는, 최소 평균 제곱 오차법(MMSE : Minimum Mean Square Error) 또는 ZF에 의거하여 등화 웨이트를 계산하는 것을 특징으로 하는 등화 장치.
  16. 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 전송로 특성을 추정하는 전송로 추정 방법에 있어서,
    파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 이용하여, ZF에 의거하여 파일럿 참조 신호를 계산하고,
    계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑하여, 클리핑한 파일럿 참조 신호를 생성하고,
    주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 상기 클리핑한 파일럿 참조 신호와의 상관을 취함에 의해 주파수 영역의 전송로 특성을 추정하는 것을 특징으로 하는 전송로 추정 방법.
  17. 싱글 캐리어 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역의 신호 처리에 의해 등화 처리를 행하는 등화 방법에 있어서,
    파일럿 부호를 주파수 영역으로 변환한 신호를 이용하여, ZF에 의거하여 파일럿 참조 신호를 계산하고,
    계산한 파일럿 참조 신호의 이득을 소정치로 클리핑하여, 클리핑한 파일럿 참조 신호를 생성하고,
    주파수 영역의 파일럿 수신 신호와 상기 클리핑한 파일럿 참조 신호와의 상관을 취함에 의해 주파수 영역의 전송로 특성을 추정하고,
    상기 주파수 영역의 전송로 특성으로부터 등화 웨이트를 계산하고,
    상기 등화 웨이트에 의해 주파수 영역의 수신 신호의 등화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 등화 방법.
  18. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 기재된 전송로 추정 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 무선 시스템.
  19. 제 9항 내지 제 15항중 어느 한 항에 기재된 등화 장치를 이용한 것을 특징 으로 하는 무선 시스템.
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