KR101385245B1 - 다중 경로 환경에서 변조를 분류하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

수신기는 단일 반송파(SC) 형태의 변조와 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)과 같은 다중-반송파 형태의 변조를 지원한다. 신호를 수신하면, 수신기는 수신된 신호의 적어도 4차 누적율의 함수로서 MFR(maximum fluctuation range)을 결정하고, 결정된 MFR의 함수로서 수신된 신호의 변조 타입을 분류한다. 수신된 신호의 변조 타입을 결정한 후, 수신기는 수신된 신호로부터 데이터를 복구하기 위해 그 변조 모드로 전환된다.

Description

다중 경로 환경에서 변조를 분류하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CLASSIFYING MODULATIONS IN MULTIPATH ENVIRONMENTS}

본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 지상파 방송, 셀룰러(cellular), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 위성, 등과 같은 무선 시스템에 관한 것이다.

오늘날, 방송되는 통신 신호들의 개수가 증가하고 있다. 또한, 이들 방송 통신 신호들은 변조의 상이한 타입들을 사용할 수 있다. 다중 변조 타입들을 지원하는 수신기의 한 가지 형태는, 수신기가 단일 반송파(SC: single carrier) 변조 모드와 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 변조 모드를 지원하는 것을 명시하는, 현재 제안된 중국 디지털 텔레비전 시스템(GB) 20600-2006이다. 이 수신기는 수신기가 수신된 신호에서 데이터를 올바르게 복구할 때까지 변조의 각각의 타입으로 그 수신기 자체를 설정함으로써, 수신된 신호에서의 변조의 타입을 결정한다. 예컨대, 수신기는 먼저 그 수신기 자체를 OFDM 신호를 수신한 다음, 수신된 신호에서 미리 정의된 데이터의 존재를 테스트하도록 구성할 수 있다. 이 테스트가 성공적이면, 수신기는 수신된 신호가 OFDM 신호라고 가정한다. 하지만, 이 테 스트가 실패하게 되면, 수신기는 그 수신기 자체를 단일 반송파 신호를 수신한 다음, 다시 수신된 신호에서 미리 정의된 데이터의 존재를 테스트하도록 구성한다. 불행하게도, 다중 경로 효과의 존재는 수신기가 미리 정의된 데이터 - 수신기가 어떠한 변조 타입으로 설정되는지에 관계없이 - 의 위치를 정하는 것을 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 수신기는 그 수신기가 계속해서 변조 타입들을 전환하여 미리 정의된 데이터를 검색하기 때문에 변조 타입을 올바르게 결정하는데 오랜 시간이 걸릴 수 있다.

변조의 상이한 타입들을 지원하는 통신 환경에서는, 수신기가 미리 정의된 데이터의 존재를 테스트해야 하지 않고 - 심지어 다중-경로 환경에서도 - 변조 타입이 무엇이든지 간에, 전달된 정보를 올바르게 복구하기 위해 임의의 수신된 신호에 적응할 수 있는 것이 유리하게 된다. 그러므로, 본 발명의 원리들에 따르면, 수신기는 수신된 신호의 적어도 4차 누적율(cumulant)의 함수로서 최대 요동 범위(MFR: maximum fluctuation range)를 결정하고, 결정된 MFR의 함수로서 수신된 신호의 변조 타입을 분류한다.

본 발명의 일 실시예에서, 수신기는 변조의 단일 반송파(SC: single carrier) 형태와 OFDM과 같은 변조의 다중-캐리어 형태를 지원한다. 방송 신호를 수신하면, 수신기는 수신된 방송 신호를 수신된 기저-대역(base-band) 신호로 다운컨버팅한다. 이후 수신기는 수신된 기저-대역 신호의 정규화된 4차 누적율을 계산하는데 사용하기 위해 수신된 기저-대역 신호의 4차 누적율과 2차 누적율을 결정한다. 이후 수신기는 수신된 기저-대역 신호의 정규화된 4차 누적율의 MFR을 측정하고, 수신된 기저-대역 신호의 변조 타입을 측정된 MFR의 함수로서 SC 또는 OFDM으로 분류한다. 수신된 신호의 변조 타입을 결정한 후, 수신기는 수신된 신호로부터 데이터를 복구하기 위해, 분류된 변조 타입, 즉 변조 모드로 전환한다.

위의 내용에 비추어, 그리고 상세한 설명을 읽음으로써 분명해지는 것처럼, 다른 실시예들과 특징들이 또한 가능하고 이들은 본 발명의 원리들 내에 있다.

도 1은 본 발명의 원리들에 따른 장치의 예시적인 일 실시예를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 원리들에 따른 수신기의 예시적인 일 실시예를 도시하는 도면.

도 3은 도 2의 수신기에서 사용하기 위해, 본 발명의 원리들에 따른 변조 분류기의 예시적인 일 실시예를 도시하는 도면.

도 4는 도 3의 변조 분류기에서 사용하기 위한 루프 필터의 예시적인 일 실시예를 도시하는 도면.

도 5와 도 6은 본 발명의 개념을 이해하는데 사용하기 위한 예시적인 그래프를 도시하는 도면.

도 7과 도 8은 본 발명의 원리들에 따른 수신기에서 사용하기 위한 예시적인 흐름도를 도시하는 도면.

도 9와 도 10은 예시적인 테스트 결과들을 도시하는 도면.

본 발명의 개념 외에, 도면에 도시된 요소들은 공지되어 있고, 상세히 설명되지 않는다. 예컨대, 본 발명의 개념 외에, DMT(Discrete Multitone) 송신{OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 또는 COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이라고도 부름}에 대한 친숙함이 가정되고 본 명세서에서는 설명되지 않는다. 또한, 텔레비전 방송, 수신기 및 비디오 인코딩에 관한 친숙함이 가정되고 본 명세서에서 상세히 설명되지 않는다. 예컨대, 본 발명의 개념 외에, NTSC(National Television Systems Committee), PAL(Phase Alternation Lines), SECAM(SEquential Couleur Avec Memoire) 및 ATSC(Advanced Television Systems Committee)(ATSC) 및 중국 디지털 텔레비전 시스템(GB) 20600-2006과 같은 TV 표준들에 관한 현재 및 제안된 권고안들(recommendations)과의 친숙성이 가정된다. 마찬가지로, 본 발명의 개념 외에, 8-VSB(eight-level vestigial sideband)과 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)과 RF(radio-frequency) 프론트-엔드(front-end), 또는 저잡음 블록, 튜너, 다운 컨버터, 복조기, 상관기, 누설 적분기 및 제곱기(squarer)와 같은 수신기 성분과 같은 다른 송신 개념이 가정된다. 나아가, 본 발명의 개념 외에, 누적율 형성과 같은 신호들의 통계적 처리와의 친숙성이 가정되고 본 명세서에서는 설명되지 않는다. 유사하게, 본 발명의 개념 외에, 운송 비트 스트림들을 발생시키기 위한 포맷팅 방법과 인코딩 방법{MPEG(Moving Picture Expert Grout)-2 시스템들 표준(ISO/IEC 13818-1)과 같은}이 공지되어 있고, 본 명세서에서는 설명되지 않는다. 본 발명의 개념은 이와 같이 본 명세서에서 설명되지 않을 종래의 프로그래밍 기술들을 사용하여 구현될 수 있음이 또한 주목되어야 한다. 이 점에서, 본 명세서에서 설명된 실시예들은 아날로그 영역 또는 디지털 영역에서 구현될 수 있다. 나아가, 당업자라면 이러한 처리 중 일부가 필요할 때 복잡한 신호 경로들을 수반할 수 있음을 알게 된다. 마지막으로, 도면에서의 유사한 번호들은 유사한 요소들을 나타낸다.

이제, 도 1을 참조하면, 본 발명의 원리들에 따른 디바이스(10)의 예시적인 일 실시예가 도시되어 있다. 디바이스(10)는 임의의 프로세서-기반의 플랫폼, 예컨대 PC, 서버, 셋톱 박스, PDA(personal digital assistant), 휴대 전화기, 모바일 디지털 텔레비전(mobile digital television)인 DTV 등을 나타낸다. 이 점에서, 디바이스(10)는 연관된 메모리(미도시)를 지닌 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 또한 수신기(15)를 포함한다. 수신기(15)는 안테나(미도시)를 통해 방송 신호(1)를 수신한다. 이 예의 목적상, 방송 신호(1)는 디지털 텔레비전(DTV) 서비스, 즉 DTV 운송 스트림을 나타낸다고 가정되고, 이 경우 DTV 운송 스트림은 적어도 하나의 TV 채널에 관한 비디오, 오디오 및/또는 시스템 정보를 포함하고, 방송 신호(1)는 단일 반송파(SC) 변조 또는 OFDM과 같은 다중-반송파 변조를 사용하여 이러한 정보를 운반한다고 가정된다. 하지만 본 발명의 개념은 이에 제한되지 않고, 변조의 적어도 2가지 타입 사이에서 선택해야 하는 임의의 수신기에 적용 가능하다. 방송 신 호(1)가 변조의 적어도 2가지 타입을 사용할 수 있으므로, 수신기(15)는 수신된 방송 신호(1)의 변조 타입을 결정하기 위해 본 발명의 원리들에 따라 수신된 방송 신호(1)를 처리한다. 수신된 신호의 변조 타입을 결정하면, 수신기(15)는 또한 예컨대 적절한 복조 모드 등을 선택함으로써 결정된 변조 타입에 따라 수신된 방송 신호(1)를 추가로 처리하여, 그것으로부터 점선 형태로 나타난 디바이스(10)의 부분이거나 부분이 아닐 수 있는 출력 디바이스(20)에 대한 애플리케이션을 위한 출력 신호(16)를 복구한다. 이 예의 상황에서는, 출력 디바이스(20)가 사용자가 선택된 TV 프로그램을 시청하는 것을 허용하는 디스플레이이다.

이제 도 2를 참조하면, 수신기(15)의 예시적인 부분이 도시되어 있다. 본 발명의 개념에 관련된 수신기(15)의 부분만이 도시되어 있다. 수신기(15)는 다운 컨버터(110), 복조기(115), 및 변조 분류기(120)를 포함한다. 또한, 수신기(15)는 프로세서 기반의 시스템이고, 도 2에서 점선으로 된 상자의 형태로 도시된 프로세서(190)와 메모리(195)에 의해 나타낸 하나 이상의 프로세서 및 관련 메모리를 포함한다. 이 상황에서, 컴퓨터 프로그램들, 즉 소프트웨어는 프로세서(190)에 의한 실행을 위해 메모리(195)에 저장된다. 프로세서(190)는 하나 이상의 저장된 프로그램 제어 프로세서를 나타내고, 이들은 수신 기능 전용일 필요는 없는데, 예컨대 프로세서(190)는 또한 수신기(15)의 다른 기능들을 제어할 수 있다. 예컨대, 수신기(15)가 더 큰 디바이스의 부분이라면, 프로세서(190)는 이 디바이스의 다른 기능들을 제어할 수 있다. 메모리(195)는 RAM(random access memory), ROM(read-only memory) 등과 같은 임의의 저장 디바이스를 나타내고, 수신기(15)의 내부 및/또는 외부일 수 있으며, 필요에 따라 휘발성 및/또는 비휘발성이다.

도 2의 안테나(105)는 하나 이상의 방송 신호들을 수신하고, 그러한 방송 신호들을 수신기(15)에 제공한다. 이 예에서, 안테나(105)는 수신된 방송 신호(106)를 다운 컨버터(110)에 제공한다. 다운 컨버터(110)는 수신기(15)의 프론트-엔드 처리를 나타내고, 예컨대 수신기(15)에 의한 추가 처리를 위한 기저-대역 또는 중간 주파수(IF)의 수신된 신호(111)를 제공하기 위해 수신된 방송 신호(106)에 동조하여 다운 컨버팅하기 하기 위한 튜너(미도시) 등을 포함한다. 수신된 신호(111)는 복조기(115)와 변조 분류기(120)에 인가된다. 복조기(115)는 복조의 N개의 모드를 지원하고, 여기서 N>1이다. N=2인 이 예의 상황에서, 하나의 복조 모드는 OFDM 모드이고, 또 다른 복조 모드는 SC 모드이다. 복조기(115)에 의해 사용된 복조 모드는 제어 신호(121)를 통해 변조 분류기(120)에 의해 제어된다. 특히, 변조 분류기(120)는 수신된 신호(111)에 의해 사용된 변조의 타입을 결정하기 위해, 본 발명의 원리들(이후 아래에서 설명됨)에 따라 수신된 신호(111)를 처리한 다음, 제어 신호(121)를 통해 복조기(115)를 적절한 복조 모드에 적합하게 설정한다. 일단 복조 모드가 설정되면, 복조기(115)는 수신된 신호(111)를 제공될 복조 신호(116)로 복조하고, 이후 이러한 제공된 복조 신호(116)는 관련 분야에 공지된 것처럼 수신기(15)에 의해 추가로 처리되어{점선(130)으로 나타난 것처럼} 출력 신호(16)를 제공한다. 비록 복조기(115)가 단일 블록으로 나타나있지만, 본 발명은 그것에 제한되지 않고 각각 복조의 하나 이상의 타입을 지원하는 분리된 복조기들이 존재할 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

본 발명의 개념을 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 원리들에 따른 변조 분류기(120)의 예시적인 일 실시예를 도시하는 도 3을 참조한다. 변조 분류기(120)는 요소(205,210,215,220), 루프 필터(225), MFR 요소(230) 및 결정 요소(235)를 포함한다. 수신된 신호(111)는 요소(205)와 요소(210)에 병렬로 인가된다. 요소(205)는 요소(215)에 인가하기 위한 수신된 신호(111)의 2차 누적율을 나타내는 신호(206)를 형성한다. 이러한 2차 누적율은 본 명세서에서

라고 하고, 여기서 C₂₁은 수신된 신호(111)의 평균 전력으로 간주될 수 있다. 요소(210)는 요소(213)로의 인가를 위한 수신된 신호(111)의 4차 누적율을 나타내는 신호(211)를 형성한다. 이러한 4차 누적율은 본 명세서에서 C₄₀이라고 한다. 요소(215)는 C₄₀을

로 나눈 것, 즉

을 나타내는 신호(216)를 제공한다. 이는 또한 본 명세서에서 정규화된 4차 누적율이라고 한다. 이후 신호(216)는 신호(221)를 제공하는 요소(220)에 인가되고, 이러한 신호(221)는 정규화된 4차 누적율의 크기인 |

|을 나타낸다. 루프 필터(225)는 정규화된 4차 누적율을 필터링하여 높은 주파수 성분들을 제거하고, 필터링된 신호(226)를 MFR 요소(230)에 제공한다.

간략하게 도 4를 참조하면, 도 4에는 필터링된 신호(226)를 제공하기 위한 루프 필터(225)의 예시적인 일 실시예가 도시되어 있다. 루프 필터(225)는 1차 루프 필터이고, 조합기(275,285)와 필터(280)를 포함한다. 신호(221)는 조합기(275)에 인가되고, 조합기(275)는 |

|{신호(221)}의 크기와 필터링된 신호(226) 사이 의 차이를 나타내는 차이 신호(276)를 형성한다. 이 차이 신호(276)는 필터(280)에 인가되고, 이 필터(280)는 그 차이 신호(276)를

만큼 필터링하여, 신호(281)를 조합기(285)에 제공한다. 이 조합기(285)는 신호(281)를 필터링된 신호(226)에 더한다. 루프 필터에서, 성능은 n에 관한 값으로 주로 결정된다. 비록 n에 관한 값이 실험적으로 결정되지만, 일부 예시적인 값들은 n=8, 또는 n=10일 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, MFR 요소(230)가 정규화된 4차 누적율{루프 필터(225)를 통해 제공된}을 처리하여, 정규화된 4차 누적율의 MFR을 결정한다. 예컨대, MFR 요소(230)는 신호(226)의 최대값과 신호(226)의 최소값을 측정한 다음, 최대값으로부터 최소값을 뺌으로써 MFR을 결정한다. MFR 요소(230)는 결정된 MFR을 신호(231)를 통해 결정 요소(235)에 제공한다. 이후 결정 요소(235)는 결정된 MFR의 함수로서 수신된 신호(111)의 변조 타입을 분류한다. 예시적으로, 결정 요소(235)는 결정된 MFR을 임계값과 비교한다. 결정된 MFR이 임계값보다 크다면, 결정 요소(235)가 변조 타입을 SC 변조로서 분류한다. 하지만, 결정된 MFR이 임계값 이하라면, 결정 요소(235)가 변조 타입을 OFDM 타입의 변조로 분류한다. 일단 변조 타입이 분류되면, 결정 요소(235)는 결정된 타입의 변조를 나타내는 제어 신호(121)를 제공한다. 앞에서 주목된 것처럼, 제어 신호(121)는 수신된 신호(111)를 복조하기 위해, 도 2의 복조기(115)의 적절한 복조 모드를 설정한다.

이제 이러한 예의 목적상, 본 발명의 개념을 더 상세히 참조하면, 수신된 신호(111)는 다중 경로 환경에서 수신된 기저대역 신호인 것으로 가정된다. 이 상황 에서, 수신된 신호(111)는 또한 본 명세서에서 r(n)이라고 하고, 이 r(n)은

이고, 여기서

은 특별한 경로(l)에 관한 경로 복소 이득이고, τ_l은 경로 지연, L은 경로들의 총 개수이며, w(n)은 AWGN(additive which Gaussian noise)이고, s(n)은 변조 타입에 의존한다. s(n)의 항으로, 다음 신호 모델들이 사용된다.

여기서, P는 모든 3개의 수학식(2,3,4)에 관한 신호의 전력이다. 수학식 2와 수학식 3에 관해, 이들은 SC 변조들을 나타내고, M은 SC 변조의 레벨이다. 이 예에서, 수학식 2는 PSK(phase-shift keying)을 나타내고, 수학식 3은 QAM(quadrature amplitude modulation)을 나타낸다. 수학식 4에 관해, 이는 OFDM 변조를 나타내고, 여기서 H는 OFDM 신호에서의 반송파(또는 부반송파)들의 개수이며, c_h는 심벌 시퀀 스이고, 이는 가운데에 모인(centered) 독립적이고 같게 분포된(I.I.D: independent and identically distributed) 것으로 가정된다.

전술한 바와 같이, 그리고 본 발명의 원리들에 따르면, 수신기는 적어도 4차 누적율의 함수로서 변조 분류를 수행한다. 특히, 본 발명의 개념은 중심 극한의 정리를 적용하는데 있어서, OFDM 확률이 가우스 분포 위에서 수렴하고, SC 변조들이 비-가우스(non-Gaussian) 분포인 것으로 알려져 있다는 것을 알고 있다는 사실을 이용한다. 이와 같이, 가우스 신호들의 4차 누적율은 이론적으로는 0이고, 이는 비-가우스 신호들에는 일어나지 않는다. 비록, 4차 누적을 그 자체가 사용될 수 있지만, 다중 경로 효과들이 데이터에 있어서 스케일(scale) 문제들을 야기할 수 있다. 이와 같이, 임의의 스케일링 문제들을 경감하기 위해, 예컨대 2차 누적율의 제곱으로 4차 누적율이 정규화된다. 정규화된 4차 누적율은 또한 본 명세서에서

라고 하고, 여기서

특히,

여기서 C₄₀ =

이고, Cum₄는 4차 누적율에 관한 수학식이다. 그러므로, 수학식 6b는

와 같이 다시 쓰여질 수 있다.

하지만, 위에서 주목된 것처럼 가우스 프로세스의 4차 누적율이 0이기 때문에, 수학식 6c는 또한

와 같이 다시 쓰여질 수 있다.

여기서, C₂₁은 평균 전력, 즉

이고,

은 유한한 값이라는 점이 주목되어야 한다. 유사하게, 경로 이득인

또한 유한한 값이다.

이제, 다음 관찰들이 이루어진다. 수신된 신호가 가우스 분포를 따르는 것으로 추정되는 OFDM 신호라면,

이다. 하지만, 각 경로인

이 유한한 값이기 때문에,

과 같이 될 수 있다. 그러므로,

이다.

위 분석들에 기초하여, 수신된 신호가 OFDM 신호라면,

이다.

OFDM 신호와는 대조적으로, 수신된 신호가 비-가우스인 SC 신호라면,

이 0이 아닌 값이 된다. 그 결과, SC 신호에 관한

, 즉

는 0이 아닌 값이고, 채널 특성들을 보여준다. 다시 말해, SC 신호가 다중 경로 환경에서 송신되면, 각 채널이 상이한 진폭 특성을 가지게 되어,

이 큰 범위에 걸쳐 요동하게 된다. 얻어진 4차 누적율은 높은 주파수 성분들을 가질 수 있고, 이는 MFR의 추정에 영향을 미치게 된다는 점이 주목되어야 한다. 이와 같이, 비록 요구되지는 않더라도 이들 높은 주파수 성분들을 걸러내고 추정 성능을 향상시키기 위해 4차 누적율의 포락선(envelope)을 얻기 위해 앞서 설명된 1차 루프 필터를 사용하는 것이 유리하다.

위 분석의 결과로서, 그리고 본 발명의 원리들에 따라, 수신된 신호의

가 계산되고 분석되어, 수신된 신호가 OFDM 변조 또는 SC 변조를 사용하는지를 결정한다. 이제 역시 본 발명의 개념을 추가로 예시하는 도 5와 도 6을 참조한다. 도 5는 OFDM 디지털 비디오 방송, 즉 2048개의 부반송파(2K 모드)와, 256 QAM, 64 QAM, 16 QAM, 직교 PSK(QPSK) 및 2진 PSK(BPSK) 변조 타입들을 사용하는 SC 변조들을 구비한 지상파(DVB-T) 신호에 관한 샘플 테스트 결과들을 예시한다. 이 테스트에서, 알려진 DVB-T 표준에서의 휴대 가능한 수신(P₁)의 채널 모델이 사용되고, 도플러 시프트(Doppler shift)는 40㎐이다. 특히, 도 5는 1개의 그룹에 5000개의 데이터 샘플이 있는, 100개의 데이터 그룹들에 관한 5㏈의 SNR(signal-to-noise ratio)에서의 각각의 변조 타입에 관한 4차 누적율인

의 통계를 예시한다. 도 5로부터

의 MFR이 OFDM 곡선(51)에서는 작고, SC 곡선들(52,53,54,55,56)에서는 더 크다는 것이 관찰된다. 이는 또한 상이한 SNR들에 대해서 1개의 그룹에 5000개의 데이터 샘플이 있는, 100개의 데이터 그룹들에 관한 다중-경로 채널에서의 변조의 각 타입에 관한 MFR의 그래프(plot)를 도시하는 도 6에 예시되어 있다. 도 6으로부터, OFDM{곡선(61)}에 관한 MFR 결과들은 다른 SC 변조들에 관한 MFR 곡선들에 관해 잘 분리되어 있다는 것이 관찰될 수 있다. 또한 누적율들이 추정되므로, 잡음은 그 결과들에 거의 영향을 미치지 않는다는 점이 주목되어야 한다. 그러므로, 그리고 본 발명의 원리들에 따라, OFDM과 SC 변조들은

의 MFR의 함수로서 다중-경로 채널들에서 분류될 수 있다. 특히, 수신된 신호에 관한

의 측정된 MFR은 결정 임계값(threshold)과 비교되어, OFDM 변조 타입인지 SC 변조 타입인지가 결정된다. 특히, 수신기는

이라면, 수신된 신호가 OFDM 타입의 신호라고 결정하고,

그렇지 않으면, 즉

이라면, 수신된 신호가 SC 타입의 변조라고 결정한다.

예시적으로, 임계값에 관한 값은 예컨대 도 6에 예시된, 전술한 MFR 측정들 로부터 유도된다. 일상적인 근사는 그 결과들이 동일한 확률을 가진다고 간주하는 것이다. 이 경우, 임계값은

이다. 수신기는 도 6으로부터 사용하기 위한 특별한 MFR_OFDM과 MFR_SC값을 결정하기 위해, SNR을 추정할 수 있다. 예컨대, 도 6으로부터의 데이터가 상이한 추정된 SNR들에서 특별한 임계값들(수학식 12)을 결정하는데 있어서 수신기에 의한 사용을 위해 표(미도시)에 저장될 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 본 발명의 원리들에 따른 변조 분류를 수행하기 위해, 수신기에서 사용하기 위한 예시적인 흐름도가 도시된다. 단계(305)에서는, 수신기{예컨대, 도 3의 수신기(15)}가 방송 신호를 수신한다. 단계(310)에서는, 수신기가 수신된 신호의 4차 누적율을 결정한다{도 3의 요소(210)}. 또한, 그리고 도 8에 예시된 것처럼, 이 단계는 수신된 신호의 4차 누적율을 계산할 뿐만 아니라, 수신된 신호의 2차 누적율을 계산하는 것과, 단계(405,410,415,420)에 의해 예시된{또한 도 3에서 요소(205,215,220,225)로 예시된} 결정된 4차 누적율을 정규화한 다음 정규화된 4차 누적율을 필터링하는 것을 포함할 수 있다. 단계(315)에서, 수신기는 수신된 신호의 MFR을 4차 누적율의 함수로서 결정한다. 예컨대, 도 3에서 MFR 요소(230)는 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율의 MFR을 측정한다. 단계(325)에서, 수신기는 결정된 MFR을 임계값{예컨대, 도 3의 결정 요소(235)}과 비교한다. 결정된 MFR이 임계값 이하라면, 단계(335)에서 수신기는 수신된 신호를 OFDM 타입의 변조라고 분류한다. 반면에, 결정된 MFR이 임계값보다 크다면, 단계(330)에서 수신기는 수신된 신호를 변조의 SC 타입이라고 분류한다.

예시적인 성능 결과들은 변조 타입들이 각각 OFDM(2048개의 부반송파들), 256 QAM, 및 64 QAM일 때에 관해 도 9와 도 10에 도시되어 있다. 도 9는 하나의 그룹마다 5000개의 데이터 샘플이 있고, 한 번의 시도에 100개의 데이터 그룹이 있는 100번의 시도로, 검출 확률 대 SNR을 보여준다. 양호한 검출 확률, 즉 수신된 신호를 올바르게 분류하는 것이 관찰된다. 예컨대, 신호의 변조 타입을 올바르게 검출하기 위한 확률{곡선(71)}은 SNR=20㏈에서 90%를 넘는다. 유사하게, 도 10은 1회의 시도마다 100개의 데이터 그룹씩 100회의 시도를 통해 SNR=20㏈에서의 하나의 그룹에서의 샘플 크기 대 검출 확률을 보여준다. 도 10에서는 상이한 샘플 크기들 대 신호의 OFDM을 올바르게 검출하기 위한 확률이 곡선(81)에 의해 예시되어 있다.

전술한 바와 같이, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 수신기는 다중 경로 환경들에서 변조 분류를 수행하고, 이와 같이 변조 타입을 설정함으로써 수신된 신호에 적응할 수 있다. 본 발명의 개념은 또한 블라인드(blind) 변조 분류 방법 및 장치를 나타내는데, 이는 수신기가 수신된 데이터에서 미리 정의된 데이터를 찾지 않고 변조 타입을 결정 또는 추정하기 때문이다. 비록 본 발명의 개념이 DTV 방송 신호의 상황에서 예시되었지만, 본 발명의 개념은 그것에 제한되지 않고, 소프트웨어 정의된 무선(radio) 수신기 등과 같은 적응 수신을 수행하는 수신기들의 다른 타입들에 적용할 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

위의 내용에 비추어, 전술한 내용은 본 발명의 원리들을 예시하고 따라서 당업자라면 비록 본 명세서에서는 명백히 설명되지 않았지만, 당업자라면 본 발명의 원리들을 구현하고, 본 발명의 사상과 범주 내에 있는 여러 개의 대안적인 장치들을 고안할 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 비록 별도의 기능 요소들의 상황에서 예시되었지만, 이들 기능 요소는 하나 이상의 집적 회로(IC: integrated circuit)에서 구현될 수 있다. 유사하게, 비록 별도의 요소로서 도시되어 있지만, 임의의 요소들 또는 요소들 전부는, 예컨대 도 7과 도 8 등에 도시된 하나 이상의 단계들에 대응하는 연관된 소프트웨어를 실행하는 디지털 신호 프로세서와 같은 저장된-프로그램-제어된 프로세서로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 원리들은 다른 타입의 통신 시스템들, 예컨대 위성, Wi-Fi, 셀룰러 등에 적용 가능하다. 실제로, 본 발명의 개념은 또한 고정 수신기 또는 이동 수신기에 적용 가능하다. 그러므로, 다수의 수정이 이러한 예시적인 실시예들에 대해 이루어질 수 있고, 첨부된 청구항들에 의해 정의된 것과 같은 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어나지 않으면서 다른 장치들이 안출될 수 있음이 이해되어야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 통신 시스템 분야, 특히 지상파 방송, 셀룰러(cellular), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 위성, 등과 같은 무선 시스템 분야에 이용 가능하다.

Claims (22)

1. 수신기에서 사용하기 위한 방법으로서,

   수신된 신호의 적어도 하나의 4차 누적율(cumulant)의 함수로서 최대 요동 범위(maximum fluctuation range)를 결정하는 단계와,

   결정된 최대 요동 범위의 함수로서 상기 수신된 신호의 변조 타입을 분류하는 단계(325)를 포함하며,

   상기 분류 단계는

   상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 작다면, 상기 수신된 신호를 다중-반송파 형태의 변조로서 분류하는 단계(335)와,

   상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 크다면, 상기 수신된 신호를 단일 반송파 형태의 변조로서 분류하는 단계(330)를

   포함하는, 수신기에서 사용하기 위한 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단일 반송파 형태의 변조는 2진 위상 편이(phase shift keying), 직교 위상 편이, 16 직교 진폭 변조, 64 직교 진폭 변조, 및 256 직교 진폭 변조 중 적어도 하나인, 수신기에서 사용하기 위한 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 수신된 신호로부터 데이터를 복구하기 위해 분류된 변조 타입으로 전환하는 단계를 더 포함하는, 수신기에서 사용하기 위한 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 결정하는 단계는

   상기 수신된 신호의 2차 누적율을 결정하는 단계(410)와,

   2차 누적율 및 4차 누적율로부터 상기 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율을 결정하는 단계(415)와,

   상기 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율로부터 최대 요동 범위를 결정하는 단계(315)를

   포함하는, 수신기에서 사용하기 위한 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율로부터 최대 요동 범위를 결정하는 단계는

   상기 최대 요동 범위를 결정하기 전에, 상기 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율을 필터링하는 단계를 포함하는, 수신기에서 사용하기 위한 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 결정하는 단계는

   상기 최대 요동 범위를 결정하기 전에, 상기 수신된 신호를 기저-대역(base-band)으로 다운 컨버팅하는 단계를 포함하는, 수신기에서 사용하기 위한 방법.
7. 장치로서,

   수신된 신호를 처리하기 위해 적어도 2개의 복조 모드를 제공하기 위한 복조기(115)와,

   (a) 상기 수신된 신호의 적어도 하나의 4차 누적율의 함수로서 상기 수신된 신호의 변조 타입을 결정하고, (b) 상기 결정된 변조 타입에 따라 복조 모드들 중 대응하는 복조 모드로 상기 복조기를 설정하도록 동작하는 프로세서(120, 190)를

   포함하고,

   상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 4차 누적율의 함수인 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 작다면, 상기 수신된 신호를 다중-반송파 형태의 변조로서 분류하고, 상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 크다면, 상기 수신된 신호를 단일 반송파 형태의 변조로서 분류하도록 동작하는, 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 수신된 신호를 제공하기 위해 수신된 방송 신호를 처리하기 위한 다운 컨버터(110)를 더 포함하는, 장치.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 프로세서는, (a) 상기 수신된 신호의 4차 누적율의 함수로서 최대 요동 범위(MFR: Maximum Fluctuation Range)를 결정하고, (b) 상기 결정된 최대 요동 범위의 함수로서 상기 수신된 신호의 변조 타입을 분류하도록 동작하는, 장치.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 프로세서는, (a) 상기 수신된 신호의 4차 누적율을 결정하고, (b) 상기 수신된 신호의 2차 누적율을 결정하며, (c) 상기 2차 누적율 및 4차 누적율로부터 상기 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율을 결정하고, (d) 상기 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율의 함수로서 최대 요동 범위(MFR)를 결정하며, (e) 상기 결정된 최대 요동 범위의 함수로서 상기 수신된 신호의 변조 타입을 분류하도록 동작하는, 장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 프로세서는, 상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 작다면, 상기 수신된 신호를 다중-반송파 형태의 변조로 분류하고, 상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 크다면, 상기 수신된 신호를 단일 반송파 형태의 변조로 분류하는, 장치.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 프로세서는 상기 최대 요동 범위를 결정하기 전에 상기 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율을 필터링하는, 장치.
13. 제 8항에 있어서,

    상기 단일 반송파 형태의 변조는 2진 위상 편이, 직교 위상 편이, 16 직교 진폭 변조, 64 직교 진폭 변조, 및 256 직교 진폭 변조 중 적어도 하나인, 장치.
14. 제 8항에 있어서,

    상기 프로세서는 4차 누적율의 함수로서 최대 요동 범위를 결정하고, 상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 작다면, 상기 수신된 신호를 다중-반송파 형태의 변조로 분류하고, 상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 크다면, 상기 수신된 신호를 단일 반송파 형태의 변조로 분류하도록 동작하는, 장치.
15. 제 8항에 있어서,

    상기 프로세서는, (a) 상기 수신된 신호의 4차 누적율을 결정하고, (b) 상기 수신된 신호의 2차 누적율을 결정하며, (c) 상기 2차 누적율 및 4차 누적율로부터 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율을 결정하고, (d) 상기 수신된 신호의 정규화된 4차 누적율의 함수로서 최대 요동 범위(MFR)를 결정하며, (e) 상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 작다면, 상기 수신된 신호를 다중-반송파 형태의 변조로 분류하고, 상기 결정된 최대 요동 범위가 임계값보다 크다면, 상기 수신된 신호를 단일 반송파 형태의 변조로 분류하도록 동작하는, 장치.
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