KR101210602B1 - 파일럿 부반송파 설정 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

안테나에서의 파일럿 부반송파를 설정하는 장치는 특정 범위 내에 존재하는 파일럿 부반송파의 파워값 변수 후보들 선정하고, 선정한 파워값 변수 후보들 중 특정 개수의 파일럿 부반송파를 비선형 함수를 토대로 계산하여 추출한다. 다음, 장치는 추출한 특정 개수의 파일럿 부반송파에서 설정한 규칙에 따라 소정의 파일럿 부반송파를 제거하고, 제거한 결과 중 가상 부반송파를 제외한 최종 파일럿 부반송파들의 위치값을 토대로 안테나를 구성한다. 또한, 장치는 최종 파일럿 부반송파들의 위치값에 실을 파워값의 총합을 파일럿 부반송파의 개수에 대응하도록 결정하여, 파워값을 토대로 안테나를 구성한다.

파일럿 부반송파, 위치값, 파워값

Description

파일럿 부반송파 설정 방법 및 그 장치{Apparatus and method for setting pilot subcarrier}

본 발명은 파일럿 파일럿 부반송파 설정 방법 및 그 장치 에 관한 것이다. 특히 본 발명은 채널 추정을 위해 안테나에서의 파일럿 부반송파를 설정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

광대역 직교 주파수 분할(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 방식을 이용한 통신 시스템(이하, "OFDM 시스템"이라고 함)은 전송 할 데이터를 상호 직교하는 복수개의 파일럿 부반송파로 변조하여 동시에 전송한다. 그러므로, OFDM 시스템은 이동 수신 환경에서 성능 저하를 유발시키는 다중 경로 간섭을 방지할 수 있다.

그러나, OFDM 시스템은 수신측이 이동함으로써 발생하는 도플러 효과 및 다중경로채널에서 데이터 복원 시 발생하는 취약점을 극복하기 위해 채널 추정 및 보상을 수행해야 한다.

이를 위하여 미드앰블(midamble) 기능을 하는 파일럿 부반송파를 이용하여 채널 추정 및 보상 등을 수행한다. 그러나 사용되는 파일럿 부반송파의 개수가 많 고 주파수 선택적 특성이 큰 채널의 경우에, 채널 추정의 평균제곱에러(Mean Squared Error, MSE)가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정확하게 채널 추정을 할 수 있는 파일럿 부반송파를 설정하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 안테나에서의 파일럿 부반송파를 설정하는 장치는

특정 범위 내에 존재하는 파일럿 부반송파의 파워값 변수 후보들 선정하는 선정부, 상기 파워값 변수 후보들 중 특정 개수의 파일럿 부반송파를 비선형 함수를 토대로 계산하여 추출하는 계산부, 추출한 특정 개수의 파일럿 부반송파에서 설정한 규칙에 따라 소정의 파일럿 부반송파를 제거하는 제거부, 그리고 상기 제거부의 결과 중 가상 부반송파를 제외한 최종 파일럿 부반송파들의 위치값을 토대로 상기 안테나를 구성하는 구성부를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 안테나에서의 파일럿 부반송파를 설정하는 방법은

파일럿 부반송파 장치가 특정 범위 내에 존재하는 파일럿 부반송파의 파워값 변수 후보들 선정하는 단계, 상기 파워값 변수 후보들 중 특정 개수의 파일럿 부반송파를 비선형 함수를 토대로 추출하는 단계, 추출한 특정 개수의 파일럿 부반송파에서 설정한 규칙에 따라 소정의 파일럿 부반송파를 제거하는 단계, 상기 소정의 파일럿 부반송파를 제거한 결과 중 제1 기준값부터 제2 기준값까지를 제외한 최종 파일럿 부반송파들의 위치값을 결정하는 단계, 상기 최종 파일럿 부반송파들의 위치값에 실을 파워값의 총합을 파일럿 부반송파의 개수에 대응하도록 결정하는 단계, 그리고 상기 파일럿 부반송파의 위치값과 파워값을 토대로 상기 안테나의 파일럿 부반송파를 구성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 파일럿 부반송파 설정 장치는 IEEE 802.16m에서 사용되는 파일럿 부반송파의 개수를 IEEE 802.16e에서 사용되는 파일럿 부반송파의 개수와 비교하여, 개수를 줄이고 효과적이면서 정확하게 채널 추정을 할 수 있는 파일럿 부반송파의 위치와 파워값을 구할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 획득한 파일럿 신호는 IEEE 802.16m 표준 기술에 뿐 만 아니라 본 발명에서 설명된 실험환경을 사용하는 모든 표준 기술에 적용 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 파일럿 부반송파의 위치와 파워값은 표준 기술에 설명되는 미드앰블(miamble) 뿐만 아니라 프리앰블(preamble), 포스트앰블(postamble)에서도 효율적으로 사용 될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사 한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설정 방법 및 그 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설정 방법 및 그 장치가 적용되는 OFDM 시스템은 복수개의 안테나를 포함하며, 이하에서는 4개의 안테나(도시하지 않음)를 포함하는 것으로 설명한다.

OFDM 시스템에서 하나의 패킷은 세로축으로 OFDM 부반송파(OFDM Subcarrier), 가로축으로 OFDM 심볼(OFDM symbol)을 포함한다. 예를 들어, 하나의 패킷은 두 개의 OFDM 심볼을 기준으로 시작하며, 두 개의 OFDM 심볼을 프리앰블이라고 명명한다. 데이터 심볼(Data symbol)은 프리앰블에 이어서 위치한다. 여기서 데이터 심볼은 파일럿 부반송파(Pilot subcarrier)를 포함한다.

다음, 파일럿 부반송파 설정 장치를 도 1을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설계 장치를 나타낸 도면이다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설계 장치는 수학식 1을 토대로 파일럿 부반송파의 위치값과 파워값을 구할 수 있다.

여기서, K는 하나의 OFDM 심볼의 전체 파일럿 부반송파 개수이다. 그리고 L은 채널 길이, M는 파일럿 부반송파 위치의 후보값이다.

는 p번째 안테나에 해당되는 파일럿 부반송파의 파워값이며, Mp(by)1 벡터를 포함한다. Mp는 사용가능한 파일럿 부반송파 전체 개수이다.

Bp는 2(L-1)(by)Mp 벡터를 포함하며, b는 2(L-1)(by)1 벡터를 포함한다.

여기서, L 은 채널 길이의 크기이며, b 벡터의 요소 중 P는 파일럿 부반송파에 실린 파워값들의 전체 합이다. b 벡터의 요소 중 P는 파일럿 부반송파에 실린 파워값들의 전체 합이다. 그리고

는 2(L-1)(by)1 벡터이며, 여기서

는 파일럿 부반송파의 위치값이다. p는 안테나 index를 나타내고 m은 부반송파 index를 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설계 장치는 상기 수학식 1을 계산하고, 이를 토대로 파일럿 부반송파의 위치값과 파워값을 구할 수 있다.

도 1을 참고하면, 파일럿 부반송파 설계 장치는 선정부(100), 계산부(200), 제거부(300) 및 구성부(400)를 포함한다.

먼저, 선정부(100)는 파워값 변수(

변수) 후보들의 초기 값을 설정한다. 예를 들어, 선정부(100)는 초기값을 0에 가까운 값인, 10^(-100)으로 설정한다.

선정부(100)는 상기 설정된 초기값 이상의 값 중에서 특정 범위 내에 존재하며, p번째 안테나에 해당하는 파워값 변수(

변수) 후보들을 선정한다. 여기서, 파워값 변수(

변수) 후보들은 전체 부반송파 중에서 파일럿 신호로 사용할 수 있는 부반송파에 해당한다.

계산부(200)는 파워값 변수(

변수) 후보들 중 파워값에 해당하는 파일럿 부반송파들을 수학식 1을 토대로 계산하여 특정 개수의 파일럿 부반송파를 추출한다. 여기서, 수학식 1은 비선형(nonlinear) 함수이다.

제거부(300)는 추출한 특정 개수의 파일럿 부반송파에서 설정한 규칙에 따라 소정의 파일럿 부반송파를 제거한다. 여기서 규칙은 예를 들어, 추출한 특정 개수의 파일럿 부반송파에서 파일럿 부반송파 간의 위치값이 설정값씩 차이가 나는 두 개의 파일럿 부반송파들 중 작은 위치값을 가지는 파일럿 부반송파를 제거하는 것이다.

제거부(300)의 결과인, 제거한 후 남은 파일럿 부반송파들은 하나의 OFDM 심볼 내의 파일럿 부반송파의 위치값이다. 또한, 파일럿 부반송파의 위치값에 대응하 는 파워값의 총합은 사용한 파일럿 부반송파의 개수에 대응한다.

구성부(400)는 제거부(300)의 결과를 토대로 상기 4개의 안테나(도시하지 않음)의 파일럿 부반송파를 구성한다. 이때, 구성부(400)는 제거부(300)의 결과 중

가상 부반송파(virtual subcarrier)에 해당하는 제1 기준값부터 제2 기준값을 위치값으로 사용하지 않는다고 가정한다. 여기서, 가상 부반송파는 사용하지 않는 부반송파이다.

구체적으로, 구성부(400)는 제거부(300)의 결과 중 제1 기준값보다 작거나 같은 값들을 포함하는 제1 그룹과, 상기 제2 기준값보다 크거나 같은 값들을 포함하는 제2 그룹의 위치값을 가지는 파일럿 부반송파를 첫번째 안테나에 사용한다. 다음, 구성부(400)는 제1 그룹에서 특정 값을 빼거나, 제2 그룹에서 특정 값을 더하여, 이에 해당하는 위치값을 가지는 파일럿 부반송파를 두번째 안테나 내지 네번째 안테나에 사용한다.

이상 설명한 파일럿 부반송파 설정 장치를 토대로 예를 들어, 세가지 환경에서 파일럿 부반송파의 위치값과 파워값을 구하는 것을 설명한다.

1. 첫번째 환경

첫번째 환경은 K = 512, CP의 길이 = (1/16) * K, L = CP의 길이, 가상 부반송파의 개수 = 80 이다. 여기서, 가상 부반송파는 상기 제1 기준값부터 제2 기준값에 해당하는 보호 대역에 존재한다. 첫번째 환경에서, 제1 기준값은 216이고, 제2 기준값은 296이다.

첫번째 환경에서의 안테나에서 사용하는 파일럿 부반송파의 위치값은 표 1과 같다.

표 1을 참고하면, 216 이하의 위치값은 제1 그룹(M(1))으로, 296 이상의 위치값은 제2 그룹(M(2))으로 설정한다. 즉, 첫번째 안테나에서 사용하는 총 파일럿 부반송파의 위치값은 제1 그룹(M(1))과 제2 그룹(M(2))의 위치값이다. 두번째 안테나는 제1 그룹(M(1))의 위치값에서 1을 뺀 {제1 그룹(M(1))-1}과, 제2 그룹(M(2)의 위치값에서 1을 더한 {제2 그룹(M(2)+1}으로 구성되고, 세번째 안테나는 제1 그룹(M(1))의 위치값에서 2를 뺀 {제1 그룹(M(1))-2}과, 제2 그룹(M(2)의 위치값에서 2를 더한 {제2 그룹(M(2)+2}, 네번째 안테나는 제1 그룹(M(1))의 위치값에서 3을 뺀 {제1 그룹(M(1))-3}과, 제2 그룹(M(2)의 위치값에서 3을 더한 {제2 그룹(M(2)+3}으로 구성한다.

본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설계 장치는 안테나를 이상과 같이 구성하여, 채널 추정에 대한 좋은 MSE 성능을 가질 수가 있다.

파일럿 부반송파 설계 장치는 첫번째 환경에서의 안테나에서 사용하는 파일럿 부반송파의 위치값을 구하는 방법과 동일하게 두번째 내지 세번째 환경에서 파일럿 부반송파의 위치값을 아래와 같이 구한다.

2. 두번째 환경

두번째 환경은 K = 512, CP의 길이 = (1/8) * K, L = CP의 길이, 가상 부반송파(virtual subcarrier)의 개수 = 80 이다. 이때. 두번째 환경에서의 안테나에서 사용하는 파일럿 부반송파의 위치값은 표 2와 같다.

3. 세번째 환경

세번째 환경은 K = 1024, CP의 길이 = (1/16) * K, L = CP의 길이, 가상 부반송파(virtual subcarrier)의 개수 = 160 이다. 이때. 세번째 환경에서의 안테나에서 사용하는 파일럿 부반송파의 위치값은 표 3과 같다.

다음, 파일럿 부반송파 설정 방법을 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설정 방법을 나타낸 흐름도이다.

파일럿 부반송파 설정 장치는 파일럿 부반송파의 파워값 변수(

변수) 후보들의 초기값을 설정한다(S210). 다음, 파일럿 부반송파 설계 장치는 설정된 초기값 이상의 값 중에서 특정 범위 내에 존재하며, p번째 안테나에 해당하는 파일럿 부반송파의 파워값 변수(

변수) 후보들을 선정한다(S220). 여기서, 파워값 변수(

변수) 후보들은 전체 부반송파 중에서 파일럿 신호로 사용할 수 있는 부반송파에 해당한다.

파일럿 부반송파 설계 장치는 파워값 변수(

변수) 후보들 중 파워값에 해당하는 파일럿 부반송파들을 수학식 1을 토대로 계산하여, 특정 개수의 파일럿 부반송파를 추출한다(S230).

다음, 파일럿 부반송파 설계 장치는 추출한 특정 개수의 파일럿 부반송파에서 설정한 규칙에 따라 소정의 파일럿 부반송파를 제거한다(S240). 이때, 소정의 파일럿 부반송파를 제거한 후 남은 파일럿 부반송파들은 하나의 OFDM 심볼 내에 사용되는 파일럿 부반송파의 위치값이다. 또한, 파일럿 부반송파의 위치값에 실을 파워값의 총합은 사용한 파일럿 부반송파의 개수에 대응한다.

파일럿 부반송파 설계 장치는 소정의 파일럿 부반송파를 제거한 결과를 토대로 안테나의 파일럿 부반송파를 구성한다(S250).

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설정 장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 부반송파 설정 방법을 나타낸 흐름도이다.

Claims (8)

1. 안테나에서의 파일럿 부반송파를 설정하는 장치에 있어서,

   상기 안테나에 해당하는 파일럿 부반송파의 파워값 변수 후보들을 선정하는 선정부,

   상기 파워값 변수 후보, 상기 파일럿 부반송파의 위치 후보, 그리고 상기 파일럿 부반송파에 할당되는 전체 파워를 토대로 계산하여 복수의 파일럿 부반송파를 추출하는 계산부,

   미리 설정된 규칙에 따라 상기 복수의 파일럿 부반송파에서 소정의 파일럿 부반송파를 제거하는 제거부, 그리고

   상기 복수의 파일럿 부반송파에서 상기 소정의 파일럿 부반송파가 제거된 나머지 결과 중 파일럿 부반송파가 위치할 수 없는 가상 부반송파를 제외한 최종 파일럿 부반송파들의 위치값을 토대로 상기 안테나에서의 파일럿 부반송파를 구성하는 구성부

   를 포함하며,

   상기 미리 설정된 규칙은, 상기 추출한 복수의 파일럿 부반송파 중 두 개의 파일럿 부반송파 간의 위치값 간격이 설정값과 일치하는 경우, 상기 두 개의 파일럿 부반송파들 중 한 개의 파일럿 부반송파를 제거하는 규칙인

   파일럿 부반송파 설정 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 가상 부반송파는 상기 복수의 파일럿 부반송파의 위치값 중 제1 기준값부터 제2 기준값에 해당하며,

   상기 구성부는

   상기 제1 기준값보다 작거나 같은 값들을 포함하는 제1 그룹과 상기 제2 기준값보다 크거나 같은 값들을 포함하는 제2 그룹들의 위치값을 토대로 상기 안테나에서의 파일럿 부반송파를 구성하는 파일럿 부반송파 설정 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 최종 파일럿 부반송파들의 위치값에 대응하는 파워값의 총합은 사용한 파일럿 부반송파의 개수인 파일럿 부반송파 설정 장치.
6. 안테나에서의 파일럿 부반송파를 설정하는 방법에 있어서,

   상기 안테나에 해당하는 파일럿 부반송파의 파워값 변수 후보들을 선정하는 단계,

   상기 파워값 변수 후보, 상기 파일럿 부반송파의 위치 후보, 그리고 상기 파일럿 부반송파에 할당되는 전체 파워를 토대로 복수의 파일럿 부반송파를 추출하는 단계,

   미리 설정된 규칙에 따라 상기 복수의 파일럿 부반송파에서 소정의 파일럿 부반송파를 제거하는 단계,

   상기 복수의 파일럿 부반송파에서 상기 소정의 파일럿 부반송파가 제거된 나머지 결과 중 파일럿 부반송파가 위치할 수 없는 가상 부반송파를 제외한 최종 파일럿 부반송파들의 위치값을 결정하는 단계,

   상기 최종 파일럿 부반송파들의 위치값에 실을 파워값의 총합을 파일럿 부반송파의 개수에 대응하도록 결정하는 단계, 그리고

   상기 파일럿 부반송파의 위치값과 파워값을 토대로 상기 안테나에서의 파일럿 부반송파를 구성하는 단계

   를 포함하며,

   상기 미리 설정된 규칙은, 상기 추출한 복수의 파일럿 부반송파 중 두 개의 파일럿 부반송파 간의 위치값 간격이 설정값과 일치하는 경우, 상기 두 개의 파일럿 부반송파들 중 한 개의 파일럿 부반송파를 제거하는 규칙이고,

   상기 가상 부반송파는 상기 복수의 파일럿 부반송파의 위치값 중 제1 기준값부터 제2 기준값에 해당하는

   파일럿 부반송파 설정 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제거하는 단계는

   상기 추출한 특정 개수의 파일럿 부반송파에서 파일럿 부반송파 간의 위치값이 설정값씩 차이가 나는 두개의 파일럿 부반송파들을 검색하는 단계,

   상기 검색한 두개의 파일럿 부반송파들 중 작은 위치값을 가지는 파일럿 부반송파를 제거하는 단계

   를 포함하는 파일럿 부반송파 설정 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 최종 파일럿 부반송파들의 위치값을 결정하는 단계는

   상기 제1 기준값보다 작거나 같은 값들을 포함하는 제1 그룹과 상기 제2 기준값보다 크거나 같은 값들을 포함하는 제2 그룹의 위치값을 결정하는 단계

   를 포함하는 파일럿 부반송파 설정 방법.

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