KR101341305B1 - 주파수 노칭을 갖는 멀티캐리어 시스템에서 개선된 파일럿 할당 - Google Patents

주파수 노칭을 갖는 멀티캐리어 시스템에서 개선된 파일럿 할당 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티캐리어 시스템에서 신호를 전송하는 송신 장치(62)에 관한 것으로, 주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며, 대응하는 수신 장치에서의 채널 추정을 위해 적용되는 파일럿 패턴에 따라 파일럿 신호를 선택된 주파수 캐리어상에 매핑하는 파일럿 신호 매핑 수단(63)을 포함하고, 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 본 발명은 또한 이에 대응하는 방법뿐만 아니라 파일럿 패턴에 관한 것이다.
송신 장치, 수신 장치, 파일럿 패턴, 파일럿 신호, 주파수 캐리어

Description

주파수 노칭을 갖는 멀티캐리어 시스템에서 개선된 파일럿 할당{IMPROVED PILOT ALLOCATION IN MULTI-CARRIER SYSTEMS WITH FREQUENCY NOTCHING}
본 발명은 멀티캐리어 시스템에서의 개선된 파일럿 신호 할당 방식에 관한 것으로, 전송 대역폭의 일부가 신호 전송에 사용되지 않는다.
현대 통신 분야에서는, 서로 다른 종류의 통신 시스템들이 동일 또는 인접 영역에서 동작하면서 동일한 주파수 대역를 공유하거나 중첩된 주파수 범위를 사용하곤 한다. 예컨대, 지상 서비스 및 케이블 기반 통신 시스템은 종종 유사한 주파수 대역을 사용한다. 이에 의해, 케이블 네트워크로부터, 예컨대 케이블 아웃렛의 비차폐부 및/또는 TV 세트로의 접속부로부터의 방사는 지상 서비스의 동작을 방해할 수 있다. 한편, 케이블 서비스의 전송 품질은 케이블 매체에서의 추가적인 노이즈를 유발하는 지상 서비스에 의해 악영향을 받을 수 있다. 특히 지상 서비스가 안전에 관련되는 경우(비상 서비스, 공항 제어 등), 케이블 통신 시스템에서 대응하는 대책을 취할 필요가 있다. 이러한 주파수 범위 상충을 피하기 위해, 주파수 노칭(notching)이 통신 시스템이나 서비스 중 어느 하나 또는 양자 모두에서의 악영향을 피하기 위해 종종 사용된다.
도 1은 주파수/진폭 도면으로, 스펙트럼 1은 5개의 비교적 협역 주파수 대역 1'에서 신호를 전송하는 지상 무선 단파 서비스이고, 스펙트럼 2는 지상 서비스가 전송되고 있는 협역 주파수 대역 2'에서 노칭되는 예를 보여주고 있다. 이러한 지상 서비스에 대한 비제한적인 예로는, 무선 아마추어 전송, 단파 무선 서비스, 비행 안전과 같은 안전 관련 무선 전송 등이 있다. 노칭되어야 하거나 될 필요가 있는 전송 또는 통신 시스템에 대한 비제한적인 예로는 케이블 방송 전송, 전력선 통신 시스템, xDSL 시스템 등이 있다.
그러나, 노칭의 개념은 일반적으로 더 작은 대역폭에서 동작하는 임의의 다른 무선 혹은 유선 전송 또는 통신 시스템의 주파수 범위와 중첩되는 임의의 무선 혹은 유선 전송 또는 통신 시스템에서 사용될 수 있음은 물론이다. 또한 더 넓은 주파수 범위 내에서 작은 주파수 범위들을 노칭하는 것의 개념은 유니캐스트, 멀티캐스트 및 브로드캐스트 전송 시스템에서 동등하게 적용되고 사용될 수 있을 뿐만 아니라 임의 종류의 유선 또는 무선 통신 시스템에서 적용되고 사용될 수 있음은 물론이다. 전송 또는 통신 용량을 최대화하기 위해, 주파수 노치의 폭은 가능한 한 작아야 하고, 이는 그 주파수와 실제로 중첩되는 주파수들만이 생략되어 사용되지 않아야 한다는 것을 의미한다.
특히 필요한 노치 폭이 때때로 또는 규칙적으로 변하는 상황에서, 주파수의 노칭은 채널 추정에 악영향을 미치는데, 그 이유는 노칭된 주파수에 인접한 주파수 영역(주파수 캐리어)에서의 채널 추정에 필요한 파일럿 신호와 같은 중요한 부분들이 손실되기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 멀티캐리어 시스템에서 보다 신뢰할만한 채널 추정을 가능하게 하는 것으로, 파일럿 심볼들이 채널 추정에 사용되고 주파수 대역폭의 일부가 신호 전송에 사용되지 않는다.
이러한 목적은 청구항 제1항에 따른 송신 장치, 제10항에 따른 송신 방법, 및 제11항에 따른 파일럿 패턴에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 멀티캐리어 시스템에서 신호를 전송하는 송신 장치가 제공되며, 주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며, 이 송신 장치는 채널 추정을 위해 적용되는 파일럿 패턴에 따라 파일럿 신호를 선택된 주파수 캐리어상에 매핑하는 파일럿 신호 매핑 수단을 포함하고, 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, 멀티캐리어 시스템에서 신호를 전송하는 송신 방법이 제공되며, 주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며, 이 송신 방법은 수신측에서의 채널 추정을 위해 적용되는 파일럿 패턴에 따라 파일럿 신호를 선택된 주파수 캐리어상에 매핑하는 단계를 포함하고, 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 한다.
본 발명은 또한 멀티캐리어 시스템에 대한 파일럿 패턴에 관한 것으로, 주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며, 이 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정이 가능하도록, 선택된 주파수 캐리어상에 매핑되는 파일럿 신호를 포함한다.
이러한 목적은 또한 청구항 제12항에 따른 수신 장치, 제21항에 따른 수신 방법, 제22항에 따른 시스템 및 제23항에 따른 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 멀티캐리어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 장치가 제공되며, 주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며, 이 수신 장치는 파일럿 패턴으로 정렬된 파일럿 신호에 기초하여 수신 신호에 대한 채널 추정을 수행하는 채널 추정 수단을 포함하며, 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, 멀티캐리어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 방법이 제공되며, 주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며, 이 수신 방법은 파일럿 패턴으로 정렬된 파일럿 신호에 기초하여 수신 신호에 대한 채널 추정을 수행하는 단계를 포함하며, 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 한다.
본 발명은 또한 멀티캐리어 시스템에서 신호를 전송하는 송신 장치를 포함한 시스템에 관한 것으로, 주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며, 이 시스템은 대응하는 수신 장치에서의 채널 추정을 위해 적용되는 파일럿 패턴에 따라 파일럿 신호를 선택된 주파수 캐리어상에 매핑하는 파일럿 신호 매핑 수단을 포함하며, 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하고, 시스템은 또한 송신 장치로부터 전송된 신호를 수신하는 본 발명에 따른 수신 장치를 포함한다.
본 발명은 또한 멀티캐리어 시스템에서 신호를 송수신하는 방법에 관한 것으로, 주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며, 이 방법은 수신측에서의 채널 추정을 위해 적용되고 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하는 파일럿 패턴에 따라 파일럿 신호를 선택된 주파수 캐리어상에 매핑하는 단계, 신호를 전송하는 단계, 및 본 발명의 수신 방법에 따라 신호를 수신하는 단계를 포함한다.
전송 대역폭의 일부(또는 수개의 부분)가 신호 전송에 사용되지 않는, 즉 주파수 대역폭의 하나 이상의 부분이 노칭되는 멀티캐리어 시스템에서 수신측, 예컨대 수신 장치에서 보다 신뢰성있는 채널 추정(또는 신뢰도가 향상된 채널 추정)을 가능하게 하기 위해, 본 발명은 파일럿 신호의 주파수(및 시간) 분포, 즉 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 영역이나 범위 또는 인접한 영역이나 범위에서 특히 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하는 파일럿 패턴을 사용할 것을 제안한다. 따라서, 본 발명은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역의 일부에 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어가 존재하지 않는 파일럿 패턴을 이용할 것을 제안한다. 이에 의해, 보다 신뢰성있는 채널 추정에 필요한 모든 파일럿 신호들이 수신측에서 수신되어 처리될 수 있다.
본 발명은 일반적으로 다수의 주파수 캐리어가 데이터, 파일럿 신호 및 다른 필요한 정보를 전송하기 위해 사용되는 임의의 무선 또는 유선 단방향성(지점대지점), 다방향성 또는 브로드캐스트 전송 시스템, 통신 시스템 또는 전송 링크에 적용될 수 있다. 이러한 시스템에 대한 비제한적인 예로는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 시스템이 있지만, 본 발명은 데이터, 파일럿 신호(및 다른 필요한 정보)가 매핑되거나 변조되는 개별 주파수 캐리어에서 전송 또는 통신(주파수) 대역폭이 분산된 임의의 시스템에서 적용될 수도 있다. 이에 의해, OFDM 시스템에서처럼, 주파수 캐리어는 등거리에 있을 수 있고 모든 것이 동일한 길이(대역폭)를 가지거나, 또는 이들은 등거리에 있지 않을 수 있거나 모두 동일한 대역폭을 갖지 않을 수도 있다.
이에 의해, 본 발명은 파일럿 신호가 데이터를 반송하는 주파수 캐리어 중에서 주파수 캐리어상에 매핑되는 시스템이나 (이러한 시스템의 비제한적인 예로는 데이터 캐리어에 삽입된 파일럿 캐리어만이 수신측에서 채널 추정에 사용되는 디지털 비디오 브로드캐스트 시스템과 같은 종래의 OFDM 브로드캐스팅 시스템이 있을 것이다) 또는 파일럿 신호를 갖는 프리앰블이 수신측에서 동기 및 채널 추정을 위해 사용되고 데이터 캐리어가 별개의 데이터 심볼에서 전송되는 시스템(이러한 시스템의 예로는 전력선 통신 시스템과 같은 일반적인 양방향 통신 시스템 또는 새로운 데이터 심볼 프레임의 시작을 정의하기 위해 파일럿 신호를 갖는 프리앰블을 이용하는 더 새로운 브로드캐스트 표준이 있을 것이다)에 적용될 수 있다. 특히 가능한 애플리케이션은 차세대 또는 미래 케이블 기반 디지털 비디오 브로드캐스트 시스템이 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 상기 예에 한정되는 것이 아니고 파일럿 신호를 갖는 프리앰블과 삽입된 파일럿 신호를 갖는 데이터 심볼의 혼합을 이용하는 시스템과 같은 다른 시스템에 적용될 수 있다.
파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어가 데이터를 갖는 주파수 캐리어 내에 삽입된, 즉 데이터와 파일럿 신호가 혼합된 멀티캐리어 시스템에서, 본 발명은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 주파수 캐리어에서 추가 파일럿 신호를 갖는 파일럿 패턴을 이용(및 이 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행)할 것을 제안한다. 즉, 주파수 노치 외부의 파일럿 신호의 원래 분포 및 할당, 즉 파일럿 패턴은 불변이고, 다만 추가 파일럿 신호가 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 일부 또는 모든 주파수 캐리어상에 매핑된다. 본 명세서 전체에서, 인접의 의미는 추가 파일럿 신호가 노칭된 주파수 부분과 원래(변하지 않은) 파일럿 패턴의 다음 캐리어 사이의 캐리어에 추가되어야 한다는 것이다. 예컨대, 추가 파일럿 신호는 주파수 노치에 바로 인접하거나 경계에 있는 캐리어에만 추가될 수 있지만, 추가적으로 또는 이와 달리 이 노치에 가깝지만 바로 인접하지 않은 다른 캐리어에 추가될 수 있다.
이러한 추가 파일럿 신호는 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 영역에서 주파수 캐리어의 채널 추정을 위해 수신측에서 사용될 수 있다. 이에 의해, 파일럿 패턴이 시간 차원에서 파일럿 신호의 분포를 갖는 경우, 추가 파일럿 신호는 원래 파일럿 패턴의 시간 분포에 대응하는 시간 분포로, 신호 전송에 이용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 주파수 캐리어상에 매핑될 수 있고 채널 추정은 이러한 파일럿 패턴에 기초하여 수행될 수 있다. 이 시간 분포는 일정하거나 일정하지 않을 수 있다. 즉, OFDM 시스템에서처럼, 주파수 캐리어가 시간 슬롯에 추가적으로 할당되는 시스템에서, 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 모든 주파수 캐리어 및 모든 시간 슬롯에 추가 파일럿 신호를 할당할 필요가 없고, 원래 파일럿 패턴의 시간 슬롯 분포에 대응하는 시간 슬롯 분포에서 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 주파수 캐리어에 추가 파일럿 신호를 할당하고 이러한 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행하면 충분할 수 있다. 이에 의해, 데이터 전송 용량의 증가 및 보다 신뢰성있는 채널 추정이 달성된다. 이와 달리, 추가 파일럿 신호는 시간 차원에서 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 모든 주파수 캐리어상에 매핑될 수 있고 채널 추정이 추가 파일럿 신호를 갖는 이러한 파일럿 패턴에 기초하여 수행될 수 있다. 이에 의해, 수신측에서 보다 신뢰성있는 채널 추정이 달성될 수 있다.
본 발명은 또한 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어가 하나 이상의 트레이닝 또는 프리앰블 패턴으로 정렬되고 데이터를 갖는 주파수 캐리어가 하나 이상의 데이터 패턴으로 정렬되는 멀티캐리어 시스템에도 적용가능하다. 즉, 파일럿 신호는 프리앰블 심볼이나 트레이닝 심볼로 전송되고 데이터는 데이터 심볼로 전송되어, 프리앰블 심볼이나 트레이닝 심볼이 채널 추정(및 결국에는 시스템 요건에 따라 주파수 및 시간 동기 등과 같은 추가 태스크)을 위해 수신측에서 사용된다. 이러한 시스템에서, 본 발명은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 데이터 패턴에 대한 주파수 캐리어에 추가 파일럿 신호를 매핑하고 이러한 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행할 것을 제안한다. 트레이닝 또는 프리앰블 패턴의 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어의 일부가 주파수 노칭 때문에 전송될 수 없으므로, 본 발명은 주파수 노치에 인접한 데이터 패턴의 주파수 캐리어로 파일럿 신호를 정렬하여 매핑하고 이러한 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행할 것을 제안한다. 즉, 트레이닝 패턴은 (보통) 임의의 방식으로 정렬된 파일럿 신호만을 포함하므로, 본 발명은 수신측에서 보다 신뢰성있는 채널 추정을 가능하게 하기 위해 트레이닝 패턴 내에서가 아니라 데이터 패턴 내에서 추가 파일럿 심볼을 매핑할 것을 제안한다. 이에 의해, 본 발명은 주파수 노치에 인접한 데이터 패턴에 대한 모든 캐리어에 추가 파일럿 신호를 매핑하거나 원래 파일럿 패턴의 (일정 또는 불일정한) 시간 분포에 대응한 (일정 또는 불일정한) 시간 분포를 갖는 추가 파일럿 신호를 매핑하고 결과적인 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행할 것을 제안한다.
본 발명의 이러한 두가지 개념을 섞어 파일럿 신호가 프리앰블이나 트레이닝 패턴으로 전송되고 데이터 심볼의 데이터 내에 삽입되는 시스템에 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 노칭된 주파수를 갖는 멀티캐리어 시스템에 대한 파일럿 패턴의 이러한 개념들은, 영구 또는 반영구 시스템에서 사용될 수 있는데, 여기서 노칭된 주파수는 시스템이 설정되고 있는 때에 알려져 있어서 파일럿 패턴이 처음부터 노칭된 주파수까지 적용될 수 있고 전송측(장치)은 물론 수신측(장치)이 노칭된 주파수의 존재 위치 및 폭에 대해 알고 있다. 이에 의해, 노칭된 주파수에 대해 송신기와 수신기 사이에 더이상의 정보 교환이 시스템 동작 동안에 필요하지 않고 시스템 설정(수시 업데이트 포함)이 외부적으로 완료된다. 이와 달리, 노칭된 주파수를 갖는 멀티캐리어 시스템의 파일럿 패턴에 대한 이러한 개념들은 노칭된 주파수의 위치와 폭을 정기적으로 또는 수시로 조정하고 변경할 필요가 있는 동적 시스템에서도 사용될 수 있다. 이는 예를 들어 송신기가 주파수 노치의 존재에 따라 파일럿 패턴을 동적으로 변화하게 하고 수신기가 이러한 동적으로 변하는 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행할 수 있게 함으로써 구현될 수 있다. 주파수 노치의 존재(및 위치, 폭 등)는 송신기에 의해 검출되어 수신기로 신호될 수 있거나(또는 그 역도 성립) 시스템의 다른 엔터티에 의해 검출되어 송신기와 수신기로 시그널링될 수 있다. 이에 의해, 시그널링된 정보는 주파수 노치의 위치(및 폭 등)만을 포함할 수 있고 송신기와 수신기는 어느 새로운 파일럿 패턴이 이 점에서 사전 저장된 정보에 기인하여 사용될지 알 것이다. 그렇지 않으면, 시그널링 정보는 노치의 위치(및 폭 등)는 물론 사용될 각각의 새로운 파일럿 패턴을 포함할 것이다.
신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부에 인접한 주파수 캐리어에서 추가 파일럿 신호의 사용에 대한 대안 또는 추가로서, 본 발명은 주파수 차원에서 원래의 파일럿 패턴를 시프트하고 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부 다음의 주파수 캐리어에 대한 채널 추정이 가능하도록 이러한 시프트된 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행할 것을 제안한다. 주파수 노치, 즉 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부가 주파수 방향에서 파일럿 신호의 (시간 보간된) 반복율 보다 더 작은 경우에, 원래 파일럿 패턴의 일부 파일럿 신호가 주파수 노치 내에 해당되면, 주파수 노치가 주파수 차원에서 두개의 인접한 주파수 신호 내에 있도록 주파수 차원에서 파일럿 패턴을 시프트할 수 있다. 이에 의해, 파일럿 신호가 손실되지 않고 수신측은 모든 수신된 주파수 캐리어에 대해 보다 신뢰성있는 채널 추정을 수행할 수 있다. 한편, 주파수 노치가 주파수 차원에서 두개의 인접한 파일럿 신호 사이의 거리보다 더 큰 경우, 추가 파일럿 신호는 전술한 바와 같이 주파수 노치에 바로 인접한 주파수 캐리어상에 매핑될 필요가 있다.
본 명세서에서 사용된 송신 장치 및 수신 장치라는 용어는 모든 가능한 현재 및 미래의 무선, 유선, 이동, 휴대, 비휴대, 독립, 조합 장치를 포괄하는 것이고 본 명세서에서 설명되고 청구된 기능의 모든 가능한 구현예를 포함하는 것이다. 예컨대, 송신 장치는 본 발명의 수신 장치에 대해 설명된 기능을 포함(이에 한정되지 않음)한 수신 기능을 포함할 수 있고 그 역도 성립한다. 또한, 예컨대 파일럿, 프리앰블, 트레이닝 또는 데이터 패턴에 대해 사용된 패턴이라는 용어는 파일럿 신호, 데이터 신호 또는 다른 정보 신호의 주파수 캐리어로의 변조 또는 매핑을 포함하여 주파수 멀티캐리어 시스템의 장치들의 기저대역 처리가 일어나는 주파수 도메인에서의 상황을 설명하려는 것이다. 심볼이라는 용어는 주파수 도메인 신호(또는 패턴)가 송신기에서 변환되고 사용된 전송 또는 통신 시스템에 따라 각각 필요한 처리 후에 전송된 시간 도메인에서의 상황을 설명하려는 것이다. 또한, 본 발명은 멀티캐리어 시스템에서 사용된 전송 대역폭에 대한 모든 현재 및 미래의 주파수 범위를 포괄하는 것이다. 또한, 본 발명은 전송 대역폭에서 주파수 노치(들)의 모든 가능한 위치, 폭 등을 포괄하는 것이다. 본 발명은 또한 주파수 캐리어의 임의의 특정 종류, 폭 등에 한정되는 것이 아니다.
첨부된 도면들과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
이하의 바람직한 실시예들에 대한 설명에서, 본 발명은 OFDM 시스템에 기초하여 설명되는데, 여기서 데이터, 즉 신호 데이터, 정보 컨텐트 데이터 또는 다른 종류의 데이터 및 파일럿 신호는 상호 직교 주파수 서브캐리어상에 매핑된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명은 주어진 주파수 대역폭 내의 전송을 위해 데이터, 파일럿 신호 등이 매핑되는 복수의 개별의 주파수 캐리어를 이용하는 임의의 통신 시스템 또는 전송 시스템 혹은 링크에 적용될 수 있다.
도 2는 OFDM 시스템의 서브캐리어들의 개략적인 주파수/시간 도면으로, 파일럿 패턴으로 정렬된 복수의 파일럿 신호가 각각의 주파수 서브캐리어상에 매핑되는 데이터 신호 (시간) 스트림 내에 삽입된다. 대부분의 브로드캐스트 시스템은 파일럿 신호가 삽입된 데이터 심볼의 연속적인 전송을 이용하지만, 최근에 제안된 브로드캐스트 시스템 중 일부는 파일럿 심볼이 트레이닝 심볼(training symbol)이나 프리앰블 심볼(preamble symbol)로 전송되고 데이터가 데이터 심볼로 전송되는 시간 프레임 구조를 이용한다. 컨텐트, 신호 데이터 등이 두개의 송수신기 사이에서 교환되는 양방향 통신 시스템은 일반적으로 프레임 버스트와 같은 시간 프레임 구조를 이용하지만 다른 적절한 구조를 이용할 수도 있다.
도 2는 각 시간 슬롯의 제1 주파수 서브캐리어가 파일럿 신호(3, 4, 5, 6)를 반송하는 일예를 도시한다. 또한, 파일럿 신호들(7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)의 일정한 주파수 및 시간 분포를 갖는 파일럿 패턴은 데이터를 반송하는 서브캐리어에 배분되어 삽입된다. 이에 의해, 도 2의 도면에 도시된 제1 시간 슬롯에서, 제4 서브캐리어는 제13 서브캐리어(11) 및 제22 서브캐리어(15) 뿐만 아니라 파일럿 신호(7)를 반송한다. 제2 시간 슬롯에서, 제7 서브캐리어(9), 제16 서브캐리어(13) 및 제25 서브캐리어(17)가 파일럿 신호를 반송한다. 제3 시간 슬롯에서, 제10 서브캐리어(10) 및 제19 서브캐리어(14)가 파일럿 신호를 반송한다. 제4 시간 슬롯에서, 파일럿 신호들은 제1 시간 슬롯에서와 동일한 서브캐리어들에서 정렬되고, 즉 제4 서브캐리어(8)가 제13 서브캐리어(12) 및 제22 서브캐리어(16) 뿐만 아니라 파일럿 신호를 반송한다. 다시 말해, 파일럿 신호들의 정렬은 4번째 시간 슬롯마다 반복되고, 파일럿 신호들은 10번째 시간 슬롯마다 정렬되고, 특정 시간 슬롯과 직후의 시간 슬롯에서의 파일럿 신호들 사이의 시프트는 3개의 서브캐리어이다. 예컨대, 도 2에서 제1 시간 슬롯에서의 제4 서브캐리어(7) 상의 파일럿 신호와 제2 시간 슬롯에서의 제7 서브캐리어 상의 파일럿 신호는 3개의 서브캐리어만큼 시프트된다.
도 2(명세서의 다른 도면은 물론)에 도시된 바와 같이 파일럿 신호의 시간 반복율 뿐만 아니라 각 시간 슬롯에서 파일럿 신호의 반복율은 단지 일 예일 뿐이고, 다른 파일럿 패턴이 각각의 시스템 요건에 따라 사용될 수 있음은 물론이다. 또한, 반복적이거나 일정한 구조를 갖는 일정한 파일럿 패턴들이 더 일반적으로 사용되는 것 같지만, 시스템 요건에 따라 어떠한 종류의 일정한 또는 일정하지 않는 적절한 파일럿 패턴(시간 및/또는 주파수 차원에서)이라도 이용할 수 있다. 본 설명에서, 파일럿 패턴은 임의 종류의 일정하거나 반복적인 패턴에 한정되지 않고, 파일럿 신호들의 어떤 종류의 적절한 정렬이라도 포함한다.
각각의 송신 장치 또는 송수신 장치에서 각각 사용된 통신 또는 송신 시스템에 따라 도 2에 도시된 예에 대해 파일럿 신호 및 데이터 신호를 갖는 서브캐리어 패턴의 생성 및 서브캐리어 패턴의 시간 도메인으로의 대응하는 변환 및 시간 도메인 신호의 실제 전송 신호, 심볼 버스트 등으로의 처리 및 변환 후, 이 신호들은 수신측의 수신 또는 송수신 장치에서 수신되어 주파수 도메인으로 다시 처리된다. 이 신호들을 수신하는 수신 또는 송수신 장치에서, 신호들은 처리되어 다시 주파수 도메인으로 변환된다. 수신된 파일럿 신호는 데이터를 반송하는 주파수 서브캐리어에 대한 채널 추정을 수행하기 위해 이용되고, 파일럿 신호의 컨텐트 및 특징은 수신기에 알려져 있고, 예컨대 수신기는 예상되는 파일럿 신호의 크기 및 위상을 알고 있다. 의사 잡음(pseudo noise : PN) 시퀀스가 종종 사용되지만 다른 적절한 시퀀스가 적용될 수 있다. 알고 있고 예상되는 파일럿 신호의 실제 수신된 파일럿 신호와의 비교는 수신기가 주파수 도메인은 물론 시간 도메인에서 인접한 파일럿 신호들 사이에서 데이터를 반송하는 주파수 서브캐리어에 대해 채널 추정을 수행할 수 있게 한다. 예컨대, 수신기는 먼저 두개의 인접한 파일럿 신호들 사이에서 시간 보간(interpolation)을 수행할 수 있고, 각 주파수 서브캐리어에 대한 시간 보간된 값들이 주파수 방향으로 다시 보간되어 각 서브캐리어에 대해 채널 추정 및 보정 값이 얻어진다. 데이터 서브캐리어에 대한 채널 추정값을 구하는 다른 방법이 이용될 수도 있다.
파일럿 패턴 및 파일럿 신호 밀도의 구체적인 선택은 시스템 요건 및 아키텍처에 따라 다르다. 파일럿 신호의 수의 증가가 보통 채널 추정 품질을 향상시키지만, 전송 용량이 감소되어, 파일럿 패턴의 설계는 언제나 채널 처리량(channel throughput)과 채널 추정 품질 사이의 절충이다. 중요한 설계 요인은 소위 나이퀴스트 기준(Nyquist criterion)으로, 이에 의해 수신측에서 적절한 채널 추정을 보장하기 위해 종종 일정한 과표본(oversampling)이 추가된다.
그러나, 대부분의 시스템은 하나 이상의 파일럿 신호가 손실되거나 수신측에서 수신될 수 없으면 채널 추정 품질이 감소되는 방식으로 설계된다. 일예로 도 3에서 전송 대역폭 손실의 일부(18)와 함께 도 2의 주파수/시간도가 도시된다. 노칭된 시스템의 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 전체 전송 대역폭의 소부분이 제거되거나 노칭되고 따라서 신호의 전송을 위해 사용되지 않는다. 도 3의 예에서, 예를 들어 6개의 서브캐리어가 신호 전송에 사용되지 않아서, 서브캐리어의 파일럿 신호, 도시된 예에서 파일럿 신호(11, 12, 13)가 전송되지 않고 따라서 수신측에서 채널 추정을 수행하도록 사용될 수 없다. 그 결과, 신호 전송에 사용되지 않는 부 분(18)에 인접한 영역의 서브캐리어(19 및 20)는 수신측에서 적절히 채널 추정될 수 없다. 이러한 인접한 영역들은 주파수 노치(18)와 파일럿 신호를 갖는 다음(주파수 도메인에서) 서브캐리어, 도시된 예에서는 서브캐리어(10 및 14) 사이의 서브캐리어로 구성된다.
제1 실시예에서, 본 발명은, 도 4에 도시된 예와 같이, 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부(18)에 인접한 주파수 서브캐리어에 추가적인 파일럿 신호를 매핑할 것을 제안한다. 도 4는 도 3의 주파수/시간 도면을 도시하고, 이에 의해 추가 파일럿 신호(21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28)가 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부(18)에 바로 인접하거나 그 가장자리에 있는 모든 주파수 서브캐리어상에 매핑된다. 추가 파일럿 신호가 그 부분(18)에 바로 인접한 모든 주파수 서브캐리어상에 매핑되면, 수신측에서의 채널 추정의 신뢰도가 크게 증가한다. 그러나, 데이터 처리량을 지나치게 감소시키지 않기 위해, 추가 파일럿 신호가 그 부분(18)에 바로 인접한 모든 주파수 서브캐리어가 아니라 그 일부에만 매핑되면 더 신뢰성있는 채널 추정에 충분할 수 있다. 예컨대, 추가 파일럿 신호가 원래의 파일럿 패턴과 동일한 시간 분포를 가지면 충분할 수 있다. 도 4의 예에서, 추가 파일럿 신호(21, 24, 25, 28)만 부분(18)에 바로 인접한 주파수 서브캐리어상에 매핑되면 충분할 수 있고, 따라서 원래 파일럿 패턴의 3개의 심볼의 시간 반복율이 유지된다. 주파수 서브캐리어(22, 23, 26, 27)는 데이터 신호에 이용가능할 것이다. 더 일반적으로, 수신측에서 양호하고 더 신뢰할만한 채널 추정을 가능하게 하면서 양호한 데이터 처리량을 제공하는 임의 종류의 적절한 주파수 및/또는 시간 방식 또는 분포에서 부분(18)에 인접한 서브캐리어에 추가 파일럿 신호를 매핑하면 충분할 수 있다. 이러한 경우, 추가 파일럿 신호의 밀도는 원래 파일럿 패턴의 시간 및/또는 주파수 분포보다 더 넓거나 덜 넓을 수 있다. 또한, 추가 파일럿 신호를 주파수 노치(18)에 바로 인접한 서브캐리어에만 할당하는 것이 유리할 수 있지만, 이와 달리 또는 추가적으로 추가 파일럿 신호를 주파수 노치(18)와 파일럿 신호를 갖는 다음(주파수 차원에서) 서브캐리어, 도시된 예에서는 서브캐리어(10 및 14) 사이의 임의의 적절한 서브캐리어에 추가할 수 있다. 또한, 추가 파일럿 신호에 대해 의사 잡음 시퀀스를 사용하는 것이 유리할 수 있지만 다른 적절한 시퀀스가 적용될 수도 있다. 추가 파일럿 신호의 위치, 성질 및 특성에 대한 이러한 설명은 본 명세서에 설명된 모든 실시예들에 적용된다.
본 발명의 이러한 예 및 실시예는 파일럿 신호가 데이터 캐리어 내에 삽입되는 시스템, 예컨대 데이터가 삽입된 파일럿과 함께 연속적인 시간 스트림으로 전송되는 종래의 브로드캐스트 시스템에 기초하였다.
다음 예 및 실시예는 파일럿 신호가 프리앰블 심볼이나 트레이닝 심볼로 전송되고 데이터가 데이터 심볼로 전송되는 시스템에 대한 것이다. 양방향 통신 시스템에서, 프리앰블이나 트레이닝 심볼은 예컨대 수신측에서 시간 및/또는 주파수 동기, (주파수 및 샘플링 주파수) 오프셋 보정, 채널 추정 및/또는 자동 이득 제어 조정을 위해 사용된다. 보다 최근에 제안된 브로드캐스트 OFDM 시스템에서, 프리앰블이나 트레이닝 심볼은 예컨대 각 시간 프레임의 시작에서 사용되고, 여기서 프레임은, 초기 채널 추정 및/또는 오프셋 보정을 위해 그리고 또한 매우 기본적인 전송 파라미터의 가능한 신호를 위해, 하나 이상의 프리앰블이나 트레이닝 심볼 및 다수의 데이터 심볼을 포함한다.
도 5의 (a)는 모든 서브캐리어(29)가 파일럿 신호를 반송하는 프리앰블이나 트레이닝 패턴의 일 예의 주파수 도메인 표현을 도시하는 도면으로, 예컨대 모든 이용가능한 2048개의 주파수 서브캐리어가 각각의 파일럿을 반송한다. 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 프리앰블이나 트레이닝 패턴의 시간 도메인 표현을 도시한다. 시간 도메인 프리앰블 심볼 또는 트레이닝 심볼은 도시된 예에서 그 심볼을 형성하는 2048개의 시간 샘플(30)을 갖고 반복율은 2048개의 시간 샘플이다. 도 6의 (a)는 프리앰블 패턴 또는 트레이닝 패턴의 주파수 도메인 표현으로, 매 4번째 서브캐리어(31)만이 파일럿 신호를 반송하고 중간 서브캐리어들(32)은 영(0)으로 매핑된다. 시간 도메인에서의 변환 후, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 프리앰블 심볼 또는 트레이닝 심볼의 시간 도메인 신호는 4회의 반복(매 4번째 서브캐리어가 파일럿 신호를 반송한다는 사실에 대응)을 도시하고, 각 반복 패턴(33, 34, 35, 36)은 동일한 시간 샘플(37)을 갖는다. 모든 반복 패턴은 전체 심볼 길이가 도시된 예에서 다시 2048개의 샘플이 되도록 512개의 샘플 길이를 갖는다. 물론, 원하는 애플리케이션 및 사용된 통신 시스템에 따라 다른 갯수가 적절할 수 있다. 일반적으로, 주파수 도메인에서 감소된 파일럿 신호 밀도는 결과적으로 시간 도메인에서 더 많은 반복 횟수를 야기한다. 이 단축된 트레이닝 심볼 또는 프리앰블 심볼, 즉 각 반복 패턴은 단축된 트레이닝 심볼 또는 프리앰블 심볼로 간주되고, 나이퀴스트 조건과 같은 통상의 조건이 수행되면 완전한 채널 추정을 가능하게 한다. 도 7은 단 축된 트레이닝 심볼(38)과 뒤에 오는 다수의 데이터 심볼(39)을 갖는 일반적인 OFDM 버스트의 일예를 도시한다. 단축된 트레이닝 심볼은 더 긴 트레이닝 심볼에 비해 더 짧은 시간에 신뢰성있고 양호한 채널 추정을 가능하게 한다. 본 예들에서, 도 6의 예로부터 생긴 단축된 트레이닝 심볼은 도 5의 예에 비해 훨씬 더 빠르고 신뢰성있는 채널 추정을 가능하게 한다.
그러나, 전체 전송 대역폭의 일부가 신호 전송을 위해 사용되지 않는 경우에, 이것은 프리앰블 심볼이나 트레이닝 심볼의 일부가 전송되지 않아서 수신측이 채널 추정을 위한 파일럿 심볼이 부족할 것임을 의미한다. 일예로 도 8은 도 6의 (a)의 것과 유사한 프리앰블 패턴 또는 트레이닝 패턴의 주파수 도메인 표현을 도시하고, 이에 의해 전체 전송 대역폭의 일부(40)가 신호 전송에 사용되지 않는다. 특히 트레이닝 또는 프리앰블 패턴의 매 m번째 주파수 서브캐리어(m은 1 보다 큰 자연수)만이 파일럿 신호를 반송하는 경우에, 예컨대 서브캐리어(41)와 같이 신호 전송에 사용되지 않는 부분(40)에 바로 인접한 주파수 서브캐리어 상에서 추가 파일럿 신호를 추가할 수 없는데, 그 이유는 프리앰블 패턴이나 트레이닝 패턴에서 파일럿 신호의 반복율이 방해받을 것이고 시간 도메인에서 적절한 반복 패턴을 얻을 수 없을 것이기 때문이다(도 6의 (b)의 설명 참조). 본 실시예에서, 본 발명은 신호 전송에 사용되지 않는 부분(40)에 바로 인접한 데이터 패턴의 주파수 서브캐리어 상에서 추가 파일럿 신호를 추가할 것을 제안한다. 도 9의 (a) 및 (b)는 이 개념을 표현한다. 도 9의 (a)는 실질적으로 도 8과 동일하고 매 4번째 서브캐리어(31)가 파일럿 신호를 반송하고 중간 서브캐리어들(32)은 비어 있거나 영(0)을 반송하는 프리앰블 또는 트레이닝 패턴의 주파수 도메인 표현을 도시한다. 신호 전송에 사용되지 않는 대역폭의 부분(40)은 수신기로 전송될 수 없는 파일럿 신호를 반송하였을 것이다. 따라서, 추가 파일럿 신호가 도 9의 (b)에 도시된 바와 같은 데이터 패턴에서 신호 전송에 사용되지 않는 부분(40)에 바로 인접하거나 그 가장자리에 있는 각 서브캐리어(42)에 추가된다. 데이터 패턴은 보통 각 주파수 서브캐리어에서 데이터 신호만을 반송하지만 이제 주파수 노치에 인접한 서브캐리어(42)에서 추가 파일럿 신호를 반송한다. 따라서, 수신측에서, 데이터를 반송하는 서브캐리어는, 미사용 전송 대역폭의 부분(40)에 인접한 영역에 있는 서브캐리어를 제외하고, 프리앰블이나 트레이닝 패턴의 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정된다. 도 9의 (b)의 예에서, 데이터 패턴의 서브캐리어(44)는 예컨대 이에 가까운 주파수 노치의 가장자리에서의 추가 파일럿 신호(42)뿐만 아니라 데이터 서브캐리어의 것과 동일한 서브캐리어에서 프리앰블이나 트레이닝 패턴에서의 파일럿 신호를 이용하여 채널 추정된다. 마찬가지로, 주파수 노치에 인접한 반대 영역에서의 데이터 서브캐리어(45)는 주파수 노치의 가장자리에 추가 파일럿 신호(42) 및 프리앰블이나 트레이닝 패턴으로부터의 파일럿 신호를 이용하여 채널 추정된다. 도 9의 (b)가 하나의 데이터 패턴만을 도시하지만, 시간 도메인 OFDM 버스트나 심볼의 설계에 따라 각 버스트가 하나 이상의 데이터 심볼을 포함하는 것이 가능하다는 것은 명백하다. 이 경우, 프리앰블이나 트레이닝 패턴 다음의 하나의 데이터 패턴, 수개의 데이터 패턴 또는 모든 데이터 패턴에서만 추가 파일럿 신호를 추가하는 것이 가능하다. 주파수 노치에 의해 영향받지 않는 데이터 패턴 내 모든 서브캐리어 는 단축된 트레이닝 패턴 내 파일럿 신호로부터 채널 추정될 수 있다. 주파수 노치에 의해 영향받는 데이터 패턴의 서브캐리어는 트레이닝 패턴으로부터의 파일럿 신호와 하나 이상의 데이터 패턴의 추가 파일럿 신호(42)의 혼합으로부터 채널 추정될 수 있다. 이러한 개념을 이용하여, OFDM 버스트의 시간 구조는 변경되지 않는다.
일부 시스템에서 파일럿 신호를 갖는 프리앰블이나 트레이닝 패턴과 삽입된 파일럿 신호를 갖는 데이터 패턴 사이의 혼합이 가능하다는 점에 유의하여야 한다. 이 경우, 도 4 및 도 9의 (b)에 대해 설명된 본 발명의 개념을 조합하는 것이 가능하다.
제1 및 제2 실시예의 개념은 또한 둘 이상의 송신기를 갖는 MIMO(multiple input multiple output) 시스템에 적용가능하다. 이러한 MIMO 시스템은 수신기(들)이 모든 이용가능한 전파 경로의 채널 추정값을 추출할 수 있도록 직교 파일럿 구조를 필요로 한다. 두개 (또는 그 이상)의 송신기를 갖는 MIMO 시스템에 대해, 교대하는 파일럿 신호가 사용될 수 있고, 이에 의해 한 송신기는 원래 파일럿 패턴을 전송하고 다른 송신기는 주파수(및 결국에는 시간) 방향에서 두개의 파일럿 마다 원래 파일럿 구조의 부호를 번갈아 교체(또는 켤레 복소수를 사용)한다. 또한 각각의 파일럿 신호가 어느 송신기로부터 오는지 수신기가 구별할 수 있는 한 둘 이상의 송신기에 의해 전송된 특정 직교 파일럿 신호를 (반전없이) 사용할 수 있다.
도 10은 도 2에 도시된 것과 유사한 두개의 송신기를 갖는 MIMO 시스템의 일예의 주파수/시간 도면이다. 이에 의해, MIMO 시스템에서, 각 시간 슬롯의 처음 두 서브캐리어와 각 시간 슬롯의 마지막 두 주파수 서브캐리어는 각각의 파일럿 신호와 매핑된다. 도 10에서, 제1 주파수 서브캐리어의 파일럿 신호(3, 4, 5, 6)에 추가하여, 제2 서브캐리어도 파일럿 신호(3', 4', 5' 및 6')를 반송한다. 이에 의해, 제1 송신기가 도 10에 도시된 바와 같이 주파수 도메인 신호에 대응하는 시간 도메인 신호를 전송하면, 제2 송신기는 유사한 신호를 전송할 것이지만, 예컨대, 반전 부호를 갖거나 켤레 복소수인 매 두개마다의 파일럿 신호를 이용하여, 제2 송신기에 의해 전송된 파일럿 신호(3', 4', 5' 및 6')가 반전될 수 있다(제1 송신기에 의해 전송된 각각의 파일럿 신호에 대해 반대 부호 또는 켤레 복소수). 또한, 예를 들어, 제2 송신기는, 제1 송신기에 의해 전송된 각각의 파일럿 신호에 비해, 반전된 값을 갖는 파일럿 신호(7, 9, 10, 12, 15, 17 등)를 전송할 수 있다. 도 11은 도 10의 시스템이 주파수 노칭된 경우에 추가 파일럿 신호의 할당을 도시한다. 이전 실시예, 특히 도 4에 대해 설명된 것과 유사하게, 추가 파일럿 신호는 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 부분(18)에 바로 인접한 주파수 서브캐리어상에 매핑된다. 이에 의해, 두개의 송신기를 갖는 MIMO 시스템에 대해, 두개의 바로 인접한 주파수 서브캐리어는 추가 파일럿 신호(21, 21', 22, 22', 23, 23', 24, 24', 25, 25', 26, 26', 27, 27', 28, 28')를 반송한다. 이를 통해, 제2 송신기에 의해 전송된 매 두개마다의 파일럿 신호는 제1 송신기에 의해 전송된 동일한 주파수 서브캐리어에서의 각각의 파일럿 신호에 대해 반전된다(부호 변경 또는 켤레 복소수). 예컨대, 제2 송신기는 제1 송신기와 동일한 값을 갖는 파일럿 신호(21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28)를 전송할 수 있지만, 제1 송신기에 대해 각각 반전된 값을 갖는 파일럿 신호(21', 22', 23', 24', 25', 26', 27', 28')를 전송할 수 없다. 다른 파일럿 신호, 즉 주파수 노치 내의 주파수 서브캐리어에서 제1 및 제2 송신기에 의해 전송되는 원래 파일럿 패턴은 불변이다.
이하에서, 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다. 도 12는 도 2에 대해 설명된 것과 유사한 시스템의 주파수/시간 도면으로, 파일럿 심볼의 파일럿 패턴이 데이터 캐리어 스트림 내에 삽입된다. 도 2와 마찬가지로, 도 12의 시스템은 각 시간 슬롯의 제1 주파수 서브캐리어에서 파일럿 신호(50, 51, 52 및 53)를 갖는다. 또한, 이 시스템은 데이터를 갖는 주파수 서브캐리어들 사이에 삽입된 파일럿 신호들(54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61)의 일정하게 분포된 패턴을 갖는다. 주파수 대역폭의 일부(18)는 신호 전송에 사용되지 않고, 즉 노칭되어서, 예를 들어 파일럿 신호(58 및 59)가 전송되지 않는다. 그러나, 신호 전송에 사용되지 않는 부분(18)의 폭이 시간 보간된 반복율 또는 파일럿 신호와 주파수 방향 사이의 거리 보다 더 작으므로, 그 부분(18)이 원래 파일럿 패턴의 파일럿 신호가 주파수 노치 내에 해당하는 것을 피하기 위해 파일럿 신호들 사이에 있도록 전체 파일럿 패턴(제1 주파수 서브캐리어 내 파일럿이 아니라)을 시프트할 수 있다. 도 13은 파일럿 패턴의 이 시프팅 후의 상황을 도시한다. 도 12의 파일럿 패턴은 주파수 노치가 인접한 파일럿들 사이에 있고 어떤 파일럿도 신호 전송에 사용되지 않는 부분(18)에 있지 않도록 주파수 차원에서 3개의 서브캐리어만큼 시프트되었다. 따라서, 전체 파일럿 패턴이 보존되고, 수신측은 모든 주파수 서브캐리어에 대해 양호하고 신뢰성있는 채널 추정을 수행할 수 있다. 즉, 주파수 노치 내에 파일럿을 갖지 않도록 파일럿 패턴은 하나 이상의 주파수 서브캐리어 위치만큼 시프트된다. 이 시프트, 즉 파일럿 패턴이 시프트되는 서브캐리어의 수는 기본 물리 계층 정보, 예컨대 프리앰블의 일부로서, 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 송신기로부터 수신기로 시그널링될 수 있다.
도 14는 본 발명의 송신 장치의 개략적인 도면으로서, 이 장치는 본 발명에 의해 제안되고 상기 실시예들에서 설명된 파일럿 패턴의 변경을 수행하기 위해 필요한 요소 및 구조를 포함한다. 도 14(및 도 15)는 본 발명의 기능을 수행하기 위해 필요하고 적용되는 구조적 요소만을 도시하였고 송신 및 수신 장치의 실제 동작에 필요한 추가 요소들을 편의상 도시하지 않았다. 이에 따라, 본 발명의 송신 장치(62)는 파일럿 신호를 각각 사용되는 멀티캐리어 시스템의 주파수 캐리어로 변조하거나 매핑하는 변조 수단 또는 요소(63)를 포함한다. 송신 장치(62)는, 예컨대, 전송 대역폭의 일부가 노칭되고, 즉 신호 전송을 위해 사용되지 않고, 도 2 내지 도 11에 대해 설명된 바와 같이, 추가 파일럿 캐리어가 주파수 노치에 바로 인접한 서브캐리어에 할당되어야 하거나, 파일럿 패턴이 도 12 및 도 13에 대해 설명된 바와 같이 시프트되어야 한다면, 파일럿 신호가 주파수 캐리어상에 매핑되는 방법에 대한 정보를 변조 수단(63)에 제공하는 파일럿 패턴 정보 수단 또는 요소(64)를 더 포함한다. 파일럿 패턴 정보 수단(64)은 이러한 정보를 얻고 이에 따라 변조 수단(63)을 제어(또는 적어도 통지)하여, 추가 파일럿 신호가 할당되거나 전체 파일럿 패턴이 시프트된다. 파일럿 패턴 정보 수단(64)은 신호 정보를 통해 다른 엔터티로부터 각각의 파일럿 패턴 변화 및 정보를 수신하거나, 이러한 정보는 본 발명의 송신 장치(62)가 초기화되거나 송신 장치(62)가 주파수 노치를 검출하거나 측정하고 이에 따라 파일럿 패턴을 적용할 가능성을 가질 때 파일럿 패턴 정보 수단(64)에 저장될 수 있다. 이러한 경우, 주파수 노치에 대한 검출기가 파일럿 패턴 정보 수단(64)에 포함될 수 있다. 송신 장치(62)는 파일럿 패턴 정보 수단(64)으로부터 대응하는 정보에 기초하여 데이터 신호를 주파수 캐리어로 변조하는 변조 수단(65)를 더 포함한다. 특히 파일럿 패턴의 변경 후, 변조 수단(65)은 어느 주파수 캐리어가 데이터를 위해 이용가능하고 어느 주파수 캐리어가 이용가능하지 않은지를 알 필요가 있다. 변조 수단(65)으로부터의 데이터 캐리어와 변조 수단(63)으로부터의 파일럿 캐리어는, 예컨대, 데이터 캐리어 내에 파일럿 캐리어를 삽입함으로써, 또는 파일럿 신호를 갖는 프리앰블이나 트레이닝 패턴을 형성함으로써 및 데이터 신호를 갖는 별개의 데이터 패턴을 형성함으로써, 필요한 통신 시스템과 일치하여 조합된다. 신호 형성 수단 또는 요소(66)는 시간 도메인으로의 변환(도시되지 않음) 후에 파일럿 신호 및 데이터 신호로부터 전형적인 시간 도메인 신호 또는 심볼을 형성하고, 그후에 이렇게 형성된 신호는 송신 수단(67)에 의한 전송을 위해 처리되어 준비되고 송신 인터페이스(68)에 의해 전송된다. 송신 인터페이스(68)는 안테나, 안테나 패턴 등과 같은 무선 인터페이스 또는 유선 인터페이스일 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 수신 장치(69)의 블록도로서, 이 수신 장치는 예를 들어 본 발명의 송신 장치(62)로부터 신호를 수신하고 상기 실시예들에서 설명된 바와 같이 본 발명의 기능을 수행하는데 필요한 구조적 요소들을 포함한다. 이에 의해, 신호는 안테나, 안테나 패턴 등과 같은 무선 인터페이스 또는 유선 인터페이스일 수 있는 수신 인터페이스(70)에 의해 수신된다. 이 수신 신호는 수신 수단 또는 요소(71)에 의해 예를 들어 다운 컨버트 등과 같은 처리가 수행되고 복조 수단 또는 요소(72)에서 복조된다. 복조 수단(72)은 수신된 (시간 도메인) 신호의 주파수 도메인, 즉 주파수 캐리어로의 변환을 수행한다. 데이터 캐리어는 예를 들어 데이터 처리 수단 또는 요소(75)에서 주파수 캐리어로부터 데이터 정보를 디매핑(de-mapping)함으로써 더 처리된다. 데이터 캐리어에서 삽입되거나 복조 수단(72)으로부터 주파수 캐리어 내의 별개의 트레이닝 또는 프리앰블 패턴으로서 존재하는 파일럿 캐리어는 데이터 캐리어의 적절한 채널 추정 및 디매핑을 가능하게 하는 필요한 정보를 데이터 처리 수단 또는 요소(75)에 제공하는 채널 추정 수단 또는 요소(73)에 의해 검출되어 처리된다. 이에 의해, 파일럿 패턴 정보 수단 또는 요소(74)를 포함하는 수신 장치(69)는 파일럿 신호가 어디에서 어떻게 주파수 캐리어상에 매핑되는지에 대한 필요한 정보를 채널 추정 수단 또는 요소(73)에 제공한다. 파일럿 패턴 정보 수단 또는 요소(74)는 이전 실시예에서 설명된 바와 같이 현재 사용되거나 변경된 파일럿 패턴에 대해 정보를 얻어 채널 추정 수단 또는 요소(73)에 제공한다. 예컨대, 추가 파일럿 신호가 도 2 내지 11에 대해 설명된 주파수 노치에 바로 인접한 주파수 캐리어에 추가되는 경우, 파일럿 패턴 정보 수단 또는 요소(74)는 적절한 채널 추정이 가능해지도록 이러한 정보를 채널 추정 수단(73)에 제공한다. 마찬가지로, 파일럿 패턴이 도 12 및 13에 대해 설명된대로 시프트되는 경우, 파일럿 패턴 정보 수단 또는 요소(74)는 이러한 정보를 채널 추정 수단 또는 요소(73)에 제공한다. 시프트된 파일럿 패턴 또는 추가 파일럿 신호에 대한 정보는 신호 데이터 등에 의해 송신 장치로부터 수신 장치(69)에서 얻어지거나 파일럿 및/또는 파일럿 패턴에서의 변화에 대해 수신 장치(69)에게 알리는 다른 채널을 통해 얻어질 수 있다. 또한, 수신 장치는 노칭된 주파수 또는 주파수 대역에 대한 정보를 수신할 수 있고, 그후 파일럿 패턴 정보 수단 또는 요소(74)는 어느 파일럿 패턴이 변하고 또는 추가 파일럿 신호가 사용될 것인지 자동적으로 알고 이에 따라 채널 추정 수단(73)에 알린다.
모든 추가 파일럿 신호는 결과적으로 데이터 처리량의 감소를 가져온다. 따라서, 오버헤드를 절약하기 위해, 추가 파일럿 신호의 동적 취급이 유리할 수 있다. 이에 의해, 송신 장치(62) 및/또는 수신 장치(69)는 주파수 노치가 채널 추정에 필요한 파일럿 위치를 포함하면 제3 엔터티로부터 대응하는 정보를 결정하거나 얻을 수 있다. 이것이 참이라면, 앞서 설명한 바와 같이 주파수 노치에 바로 인접한 추가 파일럿 신호는 송신기측에서 삽입되고 수신기측에서 평가된다. 파일럿 위치가 주파수 노치에 의해 영향받지 않으면, 추가 파일럿은 삽입되지 않는다. 또한 특정 시간 및 위치에 대해서만 신호 전송을 위해 사용되지 않아야 하는 주파수 대역의 부분들을 동적으로 노칭하는 것이 가능하다. 일반적으로, 송신 장치(62)는 노치의 존재를 수신 장치(69)에 신호할 수 있거나 그 역도 성립한다. 이 접근법은 송신기와 수신기 사이의 데이터 신호가 가능해지는 디지털 케이블 시스템 등과 같은 양방향 시스템에서 유리하다. 본 발명은 또한 송신 장치(62) 및 수신 장치(69) 가 임의의 주파수 범위의 노칭이 항상 필요한 환경에서 동작하는 상황에서 반영구적 접근법에 적합하며, 노칭 및 추가 파일럿 신호 또는 파일럿 패턴 시프팅은 시스템을 초기화할 때 송신기와 수신기에서 사전저장된다.
도 1은 일부 소대역 서비스에 기인하여 노칭된 광대역 주파수 스펙트럼의 주파수/진폭 도면.
도 2는 삽입된 파일럿 캐리어를 갖는 데이터 캐리어의 주파수/시간 도면.
도 3은 전송 대역폭의 일부가 전송에 사용되지 않는 경우에 대한 도 2의 주파수/시간 도면.
도 4는 추가 파일럿 신호를 갖는 도 3의 주파수/시간 도면.
도 5의 (a)는 프리앰블의 주파수 도메인 표현을 나타내는 도면.
도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 프리앰블의 시간 도메인 표현을 나타내는 도면.
도 6의 (a)는 프리앰블의 주파수 도메인 표현의 또다른 예를 나타내는 도면.
도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 프리앰블의 시간 도메인 표현을 나타내는 도면.
도 7은 단축 트레이닝 심볼 및 수개의 데이터 심볼을 갖는 OFDM 버스트의 일예를 개략적으로 나타내는 도면.
도 8은 전송 대역폭의 일부가 전송에 사용되지 않는 단축 프리앰블 또는 트레이닝 패턴의 주파수 도메인 표현을 나타내는 도면.
도 9의 (a)는 도 8의 단축 프리앰블을 다시 나타내는 도면.
도 9의 (b)는 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부의 가장자리에서 추가 파일럿 신호를 갖는 대응하는 데이터 패턴의 주파수 도메인 표현을 나타내는 도면.
도 10은 두개의 송신기의 경우에 대한 도 2와 유사한 주파수/시간 도면.
도 11은 신호 전송에 사용되지 않는 전송 대역폭의 일부의 가장자리에서 추가 파일럿 신호를 갖는 도 10의 경우에 대한 주파수/시간 도면.
도 12는 주파수 차원에서 인접한 파일럿 신호들 사이의 거리가 미사용 전송 대역폭의 폭보다 더 큰 데이터 신호에 삽입된 파일럿 신호의 주파수/시간 도면.
도 13은 미사용 전송 대역폭이 파일럿 신호와 일치하지 않는 시프트된 파일럿 패턴을 갖는 도 12의 경우를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명에 따른 송신 장치의 개략적인 블록도.
도 15는 본 발명에 따른 수신 장치의 개략적인 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
62 : 송신 장치 63 : 변조 수단
64 : 파일럿 패턴 정보 수단 68 : 송신 인터페이스
69 : 수신 장치 72 : 복조 수단

Claims (23)

  1. 멀티캐리어 시스템에서 신호를 전송하는 송신 장치로서,
    주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 상기 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며,
    상기 장치는,
    대응하는 수신 장치에서의 채널 추정을 위해 적용되는 파일럿 패턴에 따라 파일럿 신호를 선택된 주파수 캐리어상에 매핑하도록 구성된 파일럿 신호 맵퍼(pilot signal mapper)를 포함하고,
    상기 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어상의 추가 파일럿 신호를 포함하고 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하는, 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어는 상기 데이터를 갖는 주파수 캐리어 내에 삽입(embed)되는, 송신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파일럿 패턴이 시간 차원에서 상기 파일럿 신호의 분포를 갖는 경우, 상기 파일럿 신호 맵퍼는 상기 파일럿 패턴의 시간 분포에 대응하는 시간 분포로, 신호의 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어상에 상기 추가 파일럿 신호를 매핑하도록 구성된, 송신 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 파일럿 신호 맵퍼는 시간 차원에서 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 모든 주파수 캐리어상에 상기 추가 파일럿 신호를 매핑하도록 구성된, 송신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어는 적어도 하나의 트레이닝 패턴(training pattern)으로 정렬되고, 상기 데이터를 갖는 주파수 캐리어는 데이터 패턴으로 정렬되며,
    상기 파일럿 신호 맵퍼는 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 상기 데이터 패턴의 주파수 캐리어상의 추가 파일럿 신호를 갖는 파일럿 패턴을 사용하도록 구성된, 송신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파일럿 패턴이 시간 차원에서 상기 파일럿 신호의 분포를 갖는 경우, 상기 파일럿 신호 맵퍼는 상기 파일럿 패턴의 시간 분포에 대응하는 시간 분포로, 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 상기 데이터 패턴의 주파수 캐리어상에 상기 추가 파일럿 신호를 매핑하도록 구성된, 송신 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 파일럿 신호 맵퍼는 시간 차원에서 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 상기 데이터 패턴에 대한 모든 주파수 캐리어상에 상기 추가 파일럿 신호를 매핑하도록 구성된, 송신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 신호 맵퍼는 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 일부의 존재에 따라 상기 파일럿 패턴을 변경하도록 구성된, 송신 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어는 상기 데이터를 갖는 주파수 캐리어 내에 삽입되고,
    상기 파일럿 신호 맵퍼는 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어에 대한 채널 추정이 가능하도록 주파수 차원에서 상기 파일럿 패턴을 시프트하도록 구성된, 송신 장치.
  10. 멀티캐리어 시스템에서 신호를 전송하는 송신 방법으로서,
    주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 상기 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며,
    상기 방법은,
    수신측에서의 채널 추정을 위해 적용되는 파일럿 패턴에 따라 파일럿 신호를 선택된 주파수 캐리어상에 매핑하는 단계를 포함하고,
    상기 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어상의 추가 파일럿 신호를 포함하고 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하는, 송신 방법.
  11. 삭제
  12. 멀티캐리어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 장치로서,
    주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 상기 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며,
    상기 장치는,
    파일럿 패턴으로 정렬된 파일럿 신호에 기초하여 수신 신호에 대한 채널 추정을 수행하도록 구성된 채널 추정기(channel estimator)를 포함하고,
    상기 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어상의 추가 파일럿 신호를 포함하고 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하는, 수신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어는 상기 데이터를 갖는 주파수 캐리어 내에 삽입되는, 수신 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 파일럿 패턴이 시간 차원에서 상기 파일럿 신호의 분포를 갖는 경우, 상기 채널 추정기는 상기 파일럿 패턴의 시간 분포에 대응하는 시간 분포로, 신호의 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어상에 매핑된 추가 파일럿 신호를 포함하는 상기 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행하도록 구성된, 수신 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 채널 추정기는 시간 차원에서 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 모든 주파수 캐리어상에 매핑된 상기 추가 파일럿 신호를 포함하는 상기 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행하도록 구성된, 수신 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어는 적어도 하나의 트레이닝 패턴으로 정렬되고, 상기 데이터를 갖는 주파수 캐리어는 데이터 패턴으로 정렬되며,
    상기 채널 추정기는 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 데이터 심볼에 대한 주파수 캐리어상에 매핑된 추가 파일럿 신호를 포함하는 상기 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행하도록 구성된, 수신 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 파일럿 패턴이 시간 차원에서 상기 파일럿 신호의 분포를 갖는 경우, 상기 채널 추정기는 상기 파일럿 패턴의 시간 분포에 대응하는 시간 분포로, 신호의 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 상기 데이터 패턴의 주파수 캐리어상에 매핑된 상기 추가 파일럿 신호를 포함하는 상기 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행하도록 구성된, 수신 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 채널 추정기는 시간 차원에서 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 상기 데이터 심볼에 대한 모든 주파수 캐리어상에 매핑된 상기 추가 파일럿 신호를 포함하는 상기 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행하도록 구성된, 수신 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 채널 추정기는 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 일부의 존재에 따라 변경되는 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행하도록 구성된, 수신 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 파일럿 신호를 갖는 주파수 캐리어는 상기 데이터를 갖는 주파수 캐리어 내에 삽입되고,
    상기 채널 추정기는 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어에 대한 채널 추정이 가능하도록 주파수 차원에서 시프트된 변경 파일럿 패턴에 기초하여 채널 추정을 수행하도록 구성된, 수신 장치.
  21. 멀티캐리어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 방법으로서,
    주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 상기 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며,
    상기 방법은,
    파일럿 패턴으로 정렬된 파일럿 신호에 기초하여 수신된 신호에 대한 채널 추정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어상의 추가 파일럿 신호를 포함하고 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하는, 수신 방법.
  22. 제1항에 따른 송신 장치와;
    상기 송신 장치로부터 전송된 신호를 수신하도록 구성된 수신 장치를 포함하고,
    상기 수신 장치는 파일럿 패턴으로 정렬된 파일럿 신호에 기초하여 수신된 신호에 대한 채널 추정을 수행하도록 구성된 채널 추정기를 포함하고, 상기 파일럿 패턴은 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어상의 추가 파일럿 신호를 포함하고 신호 전송에 사용되지 않는 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하는, 시스템.
  23. 멀티캐리어 시스템에서 신호를 송수신하는 방법으로서,
    주파수 캐리어상에 매핑된 파일럿 신호 및 데이터는 전송 대역폭에서 전송되고, 상기 전송 대역폭의 일부는 신호 전송에 사용되지 않으며,
    상기 방법은,
    수신측에서의 채널 추정을 위해 적용되고 상기 전송 대역폭의 상기 일부에 인접한 주파수 캐리어에 대한 채널 추정을 가능하게 하는 파일럿 패턴에 따라 파일럿 신호를 선택된 주파수 캐리어상에 매핑하는 단계,
    상기 신호를 전송하는 단계, 및
    제21항에 따른 방법에 따라 상기 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 송수신 방법.
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