KR101894141B1 - Fbmc/oqam 시스템의 주파수 과표본 영역에서 반복적으로 채널을 추정하고 등화하는 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

Fbmc/oqam 시스템의 주파수 과표본 영역에서 반복적으로 채널을 추정하고 등화하는 방법 및 이를 수행하는 장치 Download PDF

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Abstract

FBMC/OQAM 시스템의 주파수 과표본 영역에서 반복적으로 채널을 추정하고 등화하는 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 일 실시예는 샘플에서 파일럿(pilot) 부 채널(sub channel) 위치의 채널 추정 값을 추출(extract)하고, 상기 추출한 채널 추정 값에 대하여 부 반송파(sub-carrier) 단위의 채널 추정 값을 계산하고, 상기 부 반송파 단위의 채널 추정 값을 등화(equalization)하는 단계를 포함한다.

Description

FBMC/OQAM 시스템의 주파수 과표본 영역에서 반복적으로 채널을 추정하고 등화하는 방법 및 이를 수행하는 장치{METHOD OF ITERATIVELY ESTIMATING AND EQUALIZING A CHANNEL IN A FREQUENCY OVERSAMPLING DOMAIN IN A FBMC/OQAM SYSTEM AND APPARATUS FOR THE SAME}
아래 실시예들은 FBMC/OQAM 시스템의 주파수 과표본 영역에서 반복적으로 채널을 추정하고 등화하는 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.
OFDM/QAM(Orthogonal frequency division multiplexing on Quadrature Amplitude Modulation) 시스템은 최신 이동통신과 디지털 방송 전송 표준에서 사용되고 있는 다중 반송파 전송 시스템이다. 이 시스템은 하나의 QAM 성상도에 해당하는 복소 데이터를 하나의 부 반송파(Sub-carrier)에 실어 전송하는 형태이며 여기서 부 반송파는 사각 함수(Rectangular function)를 프로토타입 필터(Prototype filter)로 사용하여 특정 주파수 톤을 시간 영역에서 곱한 신호로 볼 수 있다.
이 시스템은 보호구간으로 CP(Cyclic Prefix)를 사용하여 다중경로 채널에 대한 ISI(Inter-Symbol Interference)를 제거할 수 있어 ISI와 ICI(Inter-Carrier Interference) 없이 반송파 간의 시간 영역과 주파수 영역으로 직교성이 유지되어 채널 추정을 용이하게 하며 주파수 영역 단일 탭 등화기를 채용하여 쉽고 간단하게 채널을 등화할 수 있다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다.
그러나 CP는 데이터 전송에 필수적인 부분이 아니기 때문에 데이터 전송 효율을 하락시키는 부분이 된다. 최근 전송 속도 향상을 위해 사용하는 주파수 대역폭이 넓어짐에 따라 샘플링 주기는 점점 짧아지는 추세에 있다. 따라서 OFDM/QAM 시스템의 심볼 구간이 짧아지게 되며 CP의 길이는 전송 채널의 특성에 의해 결정되기 때문에 심볼 구간 대비 CP의 비율이 증가하는 원인이 된다. 이에 대해 CP를 사용하지 않으면서 동시에 시간 영역과 주파수 영역으로 ISI와 ICI를 경감시킬 수 있는 프로토타입 필터는 복소 필터로는 존재할 수 없기 때문에 OFDM/QAM 시스템에서는 다중경로로 인한 ISI에 대처하기 위해 채널 상황에 따라 일정 비율 이상의 CP를 사용해야 한다.
실시예들은 FBMC/OQAM 시스템과 보조 파일럿 방식을 기반으로 하여 주파수 과표본 영역(frequency oversampling domain)에서 각각의 부 반송파에 대한 채널 추정값을 반복적으로 수정하여 등화를 수행할 수 있다.
또한, 실시예들은 기존 FBMC/ OQAM 시스템에서의 주파수 영역 단일 탭 채널, 및 OFDM/QAM 시스템의 주파수 영역 단일 탭 채널 등화 방식에 비교하여 우수한 성능을 낼 수 있다.
일 실시예에 따른 채널 등화 방법은, 샘플에서 파일럿(pilot) 부 채널(sub channel) 위치의 채널 추정 값을 추출(extract)하는 단계와, 상기 추출한 채널 추정 값에 대하여 부 반송파(sub-carrier) 단위의 채널 추정 값을 계산하는 단계와, 및 상기 부 반송파 단위의 채널 추정 값을 등화(equalization)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 역오버랩된(de-overlapped) 샘플을 확장된 FFT 모듈(Extended fast Fourier transform module)을 통과시키는 단계와, 및 상기 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 영역으로 필터링 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 필터링하는 단계는 상기 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 역확산(frequency de-spreading)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 추정 값을 계산하는 단계는 상기 추출한 채널 추정 값을 시간 영역에서 보간(time interpolation)하는 단계와, 및 상기 시간 영역에서 보간한 채널 추정 값을 주파수 영역에서 보간(frequency interpolation)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 추정 값을 계산하는 단계는, 일정 횟수 n만큼 상기 채널 추정 값을 반복하여 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 추정 값을 저장하는 단계를 더 포함하고 상기 채널 추정 값을 저장하는 단계는, 상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산하지 않았을 경우, 상기 채널 값을 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값을 수정하는 단계와, 및 상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산한 경우, 상기 저장된 채널 추정 값을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수정하는 단계는, 상기 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값과 파일럿 부 채널에 대한 등화 값을 곱하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 추출하는 단계는, 아래의 수학식에 기초하여 상기 채널 추정 값을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
[수학식]
Figure 112016068603217-pat00001
여기서,
Figure 112016068603217-pat00002
와
Figure 112016068603217-pat00003
는 각각 파일럿 부 채널의 인덱스(index)를 나타내고,
Figure 112016068603217-pat00004
는 파일럿 부 채널을 통한 채널 추정 값이고,
Figure 112016068603217-pat00005
는
Figure 112016068603217-pat00006
번째 OQAM 심볼의
Figure 112016068603217-pat00007
번째 부 채널에 적용되는 채널의 주파수 응답이고,
Figure 112016068603217-pat00008
는 QAM 심볼의 실수 부분과 허수 부분을 취하여
Figure 112016068603217-pat00009
번째 OQAM 심볼의
Figure 112016068603217-pat00010
번째 부 채널로 전송되는(carry) 데이터(실수 부분)이고,
Figure 112016068603217-pat00011
는 QAM 심볼의 실수 부분과 허수 부분을 취하여
Figure 112016068603217-pat00012
번째 OQAM 심볼의
Figure 112016068603217-pat00013
번째 부 채널에 대한 고유한 간섭(intrinsic interference; 허수 부분)이고,
Figure 112016068603217-pat00014
는
Figure 112016068603217-pat00015
번째 OQAM 심볼의
Figure 112016068603217-pat00016
번째 부 채널의 백색 가우시안 잡음임.
상기 부 반송파 단위로 등화하는 단계는, 아래의 수학식에 기초하여 상기 부 반송파 단위로 등화하는 단계를 포함할 수 있다.
[수학식]
Figure 112016068603217-pat00017
여기서, K는 FBMC/OQAM 시스템의 중첩인자이고,
Figure 112016068603217-pat00018
는 n번째 OQAM 심볼의 m번째 부 채널에 포함된 각 부 반송파 위치의 채널 추정 값이고,
Figure 112016068603217-pat00019
는 n번째 OQAM 심볼이 수신단에서 확장 FFT(fast Fourier transform)를 통과한 부 반송파의 값이고,
Figure 112016068603217-pat00020
는 프로토타입 필터의 주파수 영역 계수임.
일 실시예에 따른 채널 등화 장치는 샘플에서 파일럿 부 채널 위치의 채널 추정 값을 추출하는 추출기(extractor)와, 상기 추출한 채널 추정 값에 대하여 부 반송파 단위의 채널 추정 값을 계산하는 채널 계산부와, 및 상기 부 반송파 단위의 채널 추정 값을 등화하는 등화기를 포함할 수 있다.
상기 채널 등화 장치는 역오버랩된(de-overlapped) 샘플을 통과시키는 확장된 FFT 모듈(Extended fast Fourier transform module)와, 및 상기 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 영역으로 필터링 하는 주파수 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 주파수 필터는, 상기 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 역환산할 수 있다.
상기 채널 계산부는, 상기 추출한 채널 추정 값을 시간 영역에서 보간(time interpolation)하는 시간 영역 보간기(interpolator)와, 및 상기 시간 영역에서 보간한 채널 추정 값을 주파수 영역에서 보간(frequency interpolation)하는 주파수 영역 보간기를 포함할 수 있다.
상기 채널 계산부는, 일정 횟수 n만큼 상기 채널 추정 값을 반복하여 계산할 수 있다.
상기 채널 추정 값을 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 저장부는 상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산하지 않았을 경우, 상기 채널 값을 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값을 수정하고, 상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산한 경우, 상기 저장된 채널 추정 값을 출력할 수 있다.
상기 저장부는, 상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산하지 않았을 경우, 상기 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값과 파일럿 부 채널에 대한 등화 값을 곱하여 상기 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값을 수정할 수 있다.
상기 추출기는, 아래의 수학식에 기초하여 상기 채널 추정 값을 추출할 수 있다.
[수학식]
Figure 112016068603217-pat00021
여기서,
Figure 112016068603217-pat00022
와
Figure 112016068603217-pat00023
는 각각 파일럿 부 채널의 인덱스(index)를 나타내고,
Figure 112016068603217-pat00024
는 파일럿 부 채널을 통한 채널 추정 값이고,
Figure 112016068603217-pat00025
는
Figure 112016068603217-pat00026
번째 OQAM 심볼의
Figure 112016068603217-pat00027
번째 부 채널에 적용되는 채널의 주파수 응답이고,
Figure 112016068603217-pat00028
는 QAM 심볼의 실수 부분과 허수 부분을 취하여
Figure 112016068603217-pat00029
번째 OQAM 심볼의
Figure 112016068603217-pat00030
번째 부 채널로 전송되는(carry) 데이터(실수 부분)이고,
Figure 112016068603217-pat00031
는 QAM 심볼의 실수 부분과 허수 부분을 취하여
Figure 112016068603217-pat00032
번째 OQAM 심볼의
Figure 112016068603217-pat00033
번째 부 채널에 대한 고유한 간섭(intrinsic interference; 허수 부분)이고,
Figure 112016068603217-pat00034
는
Figure 112016068603217-pat00035
번째 OQAM 심볼의
Figure 112016068603217-pat00036
번째 부 채널의 백색 가우시안 잡음임.
상기 등화기는, 아래의 수학식에 기초하여 상기 부 반송파 단위로 등화하는 단계를 포함할 수 있다.
[수학식]
Figure 112016068603217-pat00037
여기서, K는 FBMC/OQAM 시스템의 중첩인자이고,
Figure 112016068603217-pat00038
는 n번째 OQAM 심볼의 m번째 부 채널에 포함된 각 부 반송파 위치의 채널 추정 값이고,
Figure 112016068603217-pat00039
는 n번째 OQAM 심볼이 수신단에서 확장 FFT(fast Fourier transform)를 통과한 부 반송파의 값이고,
Figure 112016068603217-pat00040
는 프로토타입 필터의 주파수 영역 계수임.
도 1은 OFDM/OQAM 시스템에 대하여 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 내지 도 2c는 중첩인자 K에 따른 프로토타입 필터의 응답과 필터팽크의 주파수 응답에 대하여 나타낸다.
도 3은 송신단의 심볼들이 확장 IFFT 모듈을 통과하는 과정을 나타낸다.
도 4는 Offset-QAM 기법에 대한 일 예를 나타낸다.
도 5는 수신단에서 역오버랩(de-overlapped)된 샘플들이 확장 FFT 모듈을 통과하는 동작의 일 예를 나타낸다.
도 6은 수신단에서 이뤄지는 주파수 역확산(frequency de-spreading)에 대한 동작의 일 예를 나타낸다.
도 7은 보조 파일럿의 계산 영역과 보조 파일럿의 위치에 대한 일 예를 나타낸다.
도 8은 주파수 과표본 영역에서 채널을 추정하는 과정을 나타낸다.
도 9는 각 부 반송파에 대한 채널을 등화하는 과정을 표현한 것이다.
도 10은 주파수 과표본 영역에서의 반복적인 채널 추정 및 등화기의 구조를 나타낸다.
도 11은 채널을 추정하고, 등화하는 방법의 알고리즘의 일 예를 나타낸다.
도 12는 주파수 선택적 고정 채널인 Brazil-D 채널 및 이동형 수신 상황을 모델링한 시변 TU(Typical Urban)-6 채널에 대한 symbol error rate의 일 예를 나타낸다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 명세서에서의 모듈(module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다.
다시 말해, 모듈이란 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
도 1은 OFDM/OQAM 시스템에 대하여 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, OFDM/QAM 시스템의 CP 비율의 증가로 인한 데이터 전송 효율 저하를 보완할 수 있는 다중 반송파 전송 시스템으로 OFDM/OQAM (OFDM on Offset-Quadrature Amplitude Modulation) 시스템이 소개되었다. 이 시스템은 CP를 사용하지 않고도 시간 영역과 주파수 영역으로 ISI와 ICI를 경감시킬 수 있는 형태를 가진 프로토타입 필터를 사용하여 각 부 채널을 통해 데이터를 전송함으로써 데이터 전송 효율을 OFDM/QAM 시스템에 비해 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
OFDM/OQAM 시스템에서는 도 1과 같이 하나의 QAM 데이터를 실수부와 허수부로 분리하여 각각 전송한다. OQAM 기법은 실수부와 허수부를 전송하는 부 채널을 데이터 심볼 주기의 절반에 해당하는 시간차를 두고 중첩시켜 전송하는 기법이다. 이러한 기법을 통해 OFDM/OQAM 시스템은 CP를 적용하지 않은 OFDM/QAM 시스템과 동일한 데이터 전송 효율을 달성할 수 있다.
OFDM/OQAM 시스템은 OFDM/QAM 시스템에 프로토타입 필터를 생성하는 부분이 추가적으로 필요하여 추가적인 하드웨어의 복잡도가 요구된다. 이를 해결하기 위해, 필터뱅크 이론을 사용하여 하드웨어 복잡도의 증가를 경감시킬 수 있는 FBMC/OQAM 시스템이 소개되었다(OFDM/OQAM 이라는 용어는 FBMC/OQAM 이라는 용어와 같이 쓰일 수 있다).
FBMC/OQAM 시스템의 프로토타입 필터는 OFDM/QAM 시스템의 프로토타입 필터인 사각 펄스에 비해 시간 영역으로 길이가 증가하고, 주파수 영역으로 더 세분화된 응답을 사용할 수 있다. 이러한 특성으로 인해 부 채널들이 시간 영역과 주파수 영역에 대해 중첩되어 보내진다. 이상적인 채널을 가정하는 경우, 실수 영역으로 전송되는 부 채널들은 서로 직교하며, 허수 영역으로 전송되는 부 채널들도 서로 직교한다. 따라서 수신 신호를 각 부 채널에 대해 필터링 하면 데이터 부분은 실수 값으로 존재하며 인접한 부 채널들로 인한 간섭은 허수 값으로 존재한다. 이를 실수 직교성(Real orthogonality)라고 한다. 따라서 수신 신호를 부 채널에 대해 필터링하여 실수 부분을 취하면 데이터를 완벽하게 복구할 수 있다.
채널 추정 및 보상 관점에서 볼 때, 다중경로 채널을 통과한 FBMC/OQAM 신호의 경우도 OFDM/QAM 시스템과 같이 파일럿을 이용한 주파수 영역 단일 탭 등화 방식을 통하여 등화가 가능하나 이를 위해서는 추가적인 작업이 필요하다. 이는 FBMC/OQAM 시스템에서 인접한 부 채널들로 인한 간섭이 존재하기 때문이며 이러한 간섭은 파일럿을 통한 채널 추정을 부정확하게 만드는 원인이 된다. 이러한 파일럿 간섭을 제거하기 위해 송신단에서 파일럿의 허수부에 보조 파일럿(Auxiliary Pilot: AP)을 추가하는 방법이 소개되었다. 그러나 이 보조 파일럿 방식 기반의 주파수 영역 단일 탭 등화기를 사용하는 경우에도 주파수 선택적인 채널 상황에서는 OFDM/QAM 시스템의 주파수 영역 단일 탭 등화기에 비해 수신 성능이 감소하는 경향을 보인다. 이러한 채널 추정 및 보상 성능 열화로 인해서 FBMC/OQAM 시스템의 데이터 전송 효율이 OFDM/QAM 시스템에 비해 우수한 면을 가지고 있음에도 불구하고 널리 채용되지 못하고 있다.
이하에서는 FBMC/OQAM 시스템 모델에 대하여 설명한다.
FBMC/OQAM 시스템을 설명하기 이전에, OFDM/QAM 시스템에 대하여 먼저 설명한다.
OFDM/QAM 시스템은 QAM 성상도에 해당하는 복소 데이터를 각각의 부 반송파에 실어 전송하는 다중 반송파 전송 시스템이며 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00041
여기서
Figure 112016068603217-pat00042
은 n번째 OFDM/QAM 심볼의 m번째 부 반송파에 실리는 QAM 데이터,
Figure 112016068603217-pat00043
는 주파수 영역에서 부 반송파 사이의 간격,
Figure 112016068603217-pat00044
는 OFDM/QAM 심볼 구간이며,
Figure 112016068603217-pat00045
는 프로토타입 필터로 사각 펄스를 나타낸다. 수학식 1과 같이 OFDM/QAM 시스템에서 각 부 반송파는 프로토타입 필터에 특정한 주파수 톤을 시간 영역에서 곱한 신호이며 부 반송파들을 모두 중첩시키면 하나의 OFDM/ QAM 심볼을 생성할 수 있다.
이상적인 채널을 가정하는 경우 각각의 부반송파들은 시간 영역과 주파수 영역에 대해 직교성을 가지고 있어 데이터를 완벽하게 복구할 수 있다. 다중경로 채널로 인한 ISI가 존재하는 경우, 보호 구간으로 n번째 OFDM/QAM 심볼 구간의 뒷부분을 심볼의 앞부분에 복사하여 생성하는 CP를 사용함으로써 다중경로 채널로 인한 ISI를 제거하면 부반송파 사이의 직교성을 유지할 수 있으며, CP의 길이는 부 반송파의 간격
Figure 112016068603217-pat00046
에 영향을 미치지 않는다.
FBMC/OQAM 시스템은 수학식 2와 같이 다중경로 채널로 인한 ISI를 경감시킬 수 있는 프로토타입 필터를 이용하여, OFDM/QAM 시스템과는 달리 CP를 필요로 하지 않는 장점을 가지고 있다.
Figure 112016068603217-pat00047
여기서 M은 FBMC/OQAM 시스템의 부 채널의 개수,
Figure 112016068603217-pat00048
은 QAM 심볼의 실수 부분과 허수 부분을 취하여 n번째 OQAM 심볼의 m번째 부 채널에 실리는 데이터,
Figure 112016068603217-pat00049
는 프로토타입 필터인
Figure 112016068603217-pat00050
를 이용하여 n번째 OQAM 심볼의 m번째 부 채널을 생성하는 필터로 수학식 3을 통해 생성할 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00051
FBMC/OQAM 시스템에서 이용하는 부 채널은 프로토타입 필터의 임펄스 응답에 1/M배씩 증가하는 주파수 성분을 곱한 것이며, 이는 주파수 영역에서 각각의 부 채널의 주파수 응답들이 1/M만큼 떨어져 위치하는 것으로 볼 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00052
는 주파수 영역에서 부 채널 간의 간격,
Figure 112016068603217-pat00053
는 인접한 OQAM 심볼간의 시간차이다.
본 발명에서 사용된 프로토타입 필터는 수학식 4를 통해 생성할 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00054
여기서 T는 데이터 전송 주기, K는 중첩 인자를 뜻한다. 시간 영역과 주파수 영역에서의 ISI와 ICI를 경감시키기 위해, 프로토타입 필터는 OFDM/QAM의 프로토타입 필터인 사각 함수에 비해 중첩인자 K에 비례하도록 시간 영역으로 길며, 주파수 영역으로 세분화된 응답을 가지고 있다.
도 2a 내지 도 2c는 중첩인자 K에 따른 프로토타입 필터의 응답과 필터팽크의 주파수 응답에 대하여 나타낸다.
본 명세서에서는 K=4인 프로토타입 필터를 사용하여 검증하였으며, K에 따른 프로토타입 필터의 세분화된 주파수 응답의 계수
Figure 112016068603217-pat00055
가 표 1에 표시되어 있다.
Figure 112016068603217-pat00056
수학식 4를 이용하여 부 채널의 개수가 256이고, K에 따른 프로토타입 필터의 임펄스 응답을 나타내면 도 2a, 도 2b와 같다. 시간 영역에서 OFDM/QAM 시스템의 프로토타입 필터의 임펄스 응답의 길이 L은 부 반송파 수와 동일하며 이는 K=1인 경우와 동일하다. 이와 달리 FBMC/OQAM 시스템에서 이용하는 프로토타입 필터의 임펄스 응답의 길이는 도 2a와 같이 부 채널의 수와 중첩 인자 K를 곱한 길이만큼을 가진다.
주파수 영역에서 OFDM/QAM 시스템의 부 반송파는 1개의 계수로 이루어져 있으나 FBMC/OQAM 시스템의 중첩 인자가 K일 때, 부 채널의 주파수 응답은 도2b와 같이 2K-1개의 부 반송파로 이루어져 있다. 따라서 주파수 영역에서 1/M 간격의 부 채널 사이에는 K개의 부 반송파가 존재하므로 본 명세서에서는 중첩 인자 K를 주파수 과표본율(frequency oversampling rate) 이라는 용어와 함께 사용한다.
OFDM/QAM 시스템에서 이용하는 부반송파 필터는 IFFT(Inverse-Fast Fourier Transform) 모듈을 이용하여 간단히 구현할 수 있는 반면, FBMC/OQAM 시스템의 부 채널들을 구현하기 위해서는 별도의 PPN (Poly Phase Network) 필터 뱅크나 확장 FFT 모듈을 필요로 하며 본 명세서에서는 확장 FFT 모듈을 사용한다.
확장 FFT 기법에서 송신부는 도 4와 같이 각각의 부 채널로 전송하고자 하는 데이터 심벌을 표 1의 프로토타입 필터의 주파수 영역 계수를 이용하여 주파수 영역에서 확산을 시킨다. FBMC/OQAM 시스템의 인접한 부 채널들은 주파수 영역에서 1/M 간격으로 위치해 있으므로 도 2c와 같이 서로 직교성을 가지지 않고 간섭을 일으키게 된다.
도 3은 송신단의 심볼들이 확장 IFFT 모듈을 통과하는 과정을 나타내고, 도 4는 Offset-QAM 기법에 대한 일 예를 나타낸다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 인접한 부 채널은 짝수 번째 부반송파의 실수 영역과 홀수 번째 부반송파의 허수 영역에 데이터를 전송하는 기법(또는 반대)을 이용할 수 있다.
이후 주파수 확산된 심벌들을 K*M 크기의 확장 IFFT 모듈을 통과시켜 K*M개의 샘플을 얻어낸다. 따라서 CP 방식을 적용하지 않은 OFDM/QAM 시스템과 같은 데이터 전송 효율을 유지하기 위해 시간 영역에서 FBMC/OQAM 전송 심벌들을 도 4와 같이 QAM 심볼 주기의 절반인 M/2 샘플링 주기에 해당하는 시간차를 두고 전송 심벌들을 중첩시키는 기법이 Offset-QAM 기법이다.
FBMC/OQAM 심벌들이 비록 중첩되어 전송이 되더라도, 수신된 신호에
Figure 112016068603217-pat00057
과의 상관값을 통해 n번째 OQAM 심볼의 m번째 부채널에 변조된 신호를 수학식 5를 통해 복구할 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00058
Figure 112016068603217-pat00059
는 하나의 부 채널에 1이 변조된 경우 주변 부 채널에 미치는 간섭의 크기이며 본 명세서에서 사용된 프로토타입 필터에 대한 간섭의 크기가 표 2에서 표시되어 있다.
Figure 112016068603217-pat00060
수학식 5를 통해 얻어진 상관값은 해당 부 채널을 통해 전송된 데이터 부분과 인접한 부 채널들로 인한 간섭으로 이루어져 있다.
이상적인 채널을 가정하는 경우, 실수 영역으로 전송되는 부 채널 사이에는 서로 직교하며, 허수 영역으로 전송되는 부 채널들 사이에서는 서로 직교한다. 따라서 수학식 5를 통해 수신 신호를 각 부 채널에 대해 필터링하면 간섭은 허수 영역으로만 존재한다. 이를 real orthogonality 성질이라고 하며, 따라서 각 부 채널에 대한 필터링 이후 실수 부분을 취하면 데이터를 완벽하게 복구할 수 있다.
도 5는 수신단에서 역오버랩(de-overlapped)된 샘플들이 확장 FFT 모듈을 통과하는 동작의 일 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 수신부에서는 중첩되어 전송된 FBMC/OQAM 심벌을 M/2 단위로 Sliding하며 K*M개의 샘플을 복원한다. 이후 확장 FFT 연산을 수행하고, 송신단에서 주파수 영역으로 확산된 데이터 심벌을 다시 합산하는 동작을 수행하여 짝수 번째 데이터 심벌의 실수 값을, 홀수 번째 데이터 심벌의 허수 값을 취하는 동작을 수행한다.
이하에서는, FBMC/OQAM 시스템의 채널 추정 및 등화 기법에 대하여 설명한다.
도 6은 수신단에서 이뤄지는 주파수 역확산(frequency de-spreading)에 대한 동작의 일 예를 나타낸다.
FBMC/OQAM 신호는 도 3 및 도 4에서 볼 수 있듯이 인접한 부 채널들이 주파수 영역과 시간 영역에서 중첩되어있다. 따라서 FBMC/OQAM 시스템에서는 부 채널들 간의 간섭이 존재하지만 수신단의 필터링 이후에는 원래의 부 채널에 대해서 직교하는 값이며 도 6에서 이를 표현하였다. 세로축은 주파수 영역, 가로축은 시간 영역에 대한 부 채널의 인덱스(index)를 나타낸다. 송신단의 각 부 채널은 실수 영역과 허수 영역으로 번갈아가면서 생성되며, 수신단의 필터링 이후에는 원래의 데이터와 이에 직교하는 간섭(도 6의 괄호 부분)이 존재한다.
위에서 언급한 바와 같이 이상적인 채널을 가정하는 경우 수신단에서 필터링 후 실수 혹은 허수 부분을 취하면 데이터를 완벽하게 복구할 수 있지만, FBMC/OQAM 신호가 전송 채널을 통과하는 경우 OFDM/QAM 시스템과 같이 파일럿 부 채널을 이용한 채널 추정에 있어 이러한 간섭을 해결해야 정확한 채널 추정이 이루어진다.
하나의 부 채널에 대한 전송 채널의 값이 일정하다고 가정하면, n번째 OQAM 심볼의 m번째 부 채널에 적용되는 채널의 주파수 응답을
Figure 112016068603217-pat00061
, 백색 가우시안 잡음을
Figure 112016068603217-pat00062
라고 할 때, 수신된 신호의 기저대역에 대한 표현은 다음 수학식 6과 같다.
Figure 112016068603217-pat00063
수학식 6을 통해 구해진 수신된 신호를 수신단에서 필터링 하면, 다음 수학식 7과 같다.
Figure 112016068603217-pat00064
파일럿 부 채널의 인덱스를 (m, n =
Figure 112016068603217-pat00065
)라고 할 때, 파일럿 부 채널을 통한 채널 추정 값은 다음 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00066
수학식 8에서 볼 수 있듯이, 잡음 항목을 제외하여도
Figure 112016068603217-pat00067
로 인해 채널 추정에 오차가 발생한다. 이를 해결하기 위해 파일럿 부 채널의 간섭을 제거하는 보조 파일럿 기법이 소개되었다.
도 7은 보조 파일럿의 계산 영역과 보조 파일럿의 위치에 대한 일 예를 나타낸다. 보조 파일럿 기법이란 송신단에서 보조 파일럿의 위치를 선택(m, n =
Figure 112016068603217-pat00068
)하고, 파일럿에 대한 고유한 간섭을 상쇄할 수 있는, 즉
Figure 112016068603217-pat00069
을 만족시키도록 하는 보조 파일럿의 값을 구하는 것이다.
Figure 112016068603217-pat00070
을 구하기 위해서는 하나의 부 채널이 주변 부 채널에 작용하는 간섭의 양을 알아야 하며 이는 프로토타입 필터에 따라 결정된다. 표 2는 본 명세서에서 사용하는 프로토타입 필터로 생성된 하나의 부 채널이 수신단의 필터링 이후 주변 부 채널에 작용하는 간섭의 양을 나타낸 것이다. 이를 이용하여 각 부 채널의 위치에 해당하는 데이터를 곱한 값을 모두 합하면 송신단에서 미리
Figure 112016068603217-pat00071
를 계산할 수 있다. 수학식 9를 통해 보조 파일럿을 계산하여 적절한 위치에 삽입하면 파일럿에 작용하는 간섭을 상쇄할 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00072
수학식 9를 통해 간섭을 계산할 때 사용되는 부 반송파의 위치는 도 7의 Neighboring Data로 표시된 부분이며 보조 파일럿의 위치는 도 7의 Auxiliary Pilot으로 표시된 부분이다.
이하에서는 주파수 과표본 영역에서의 반복적인 채널 추정 및 등화 기법에 대하여 설명한다.
상술한 채널 추정의 경우 하나의 부 채널에 대한 채널 값이 일정하다는 가정 하에 주파수 영역 단일 탭 채널등화를 수행한다. 하지만 주파수 선택적인 채널의 경우 수학식 8을 통해 구한 추정 값이 부정확할 수 있다.
FBMC/OQAM 시스템에서는 부 채널에 대해 주파수 영역 단일 탭 채널 등화를 수행할 수도 있지만 부 반송파에 대한 채널 등화를 수행하거나 하나의 부 채널에 대해 다중 탭 채널 등화를 수행할 수도 있다.
도 8은 주파수 과표본 영역에서 채널을 추정하는 과정을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 발명에서는 각 부 반송파에 대한 채널 추정값을 구하기 위해 수학식 8을 통해 얻어진 파일럿 부 채널 위치에 대한 채널 추정값을 큐빅 스플라인(cubic spline) 방식을 통해 보간하여 부 채널 단위의 채널 추정 값을 구하고 이를 다시 부반송파 단위에 대해 동일한 방식으로 보간할 수 있다. 즉, 부 채널 위치의 채널 추정 값에 대하여 부 반송파 단위의 채널 추정 값을 계산할 수 있다.
또한, 부 반송파 단위의 채널 추정 값을 등화(equalization)할 수 있다.
도 9는 각 부 반송파에 대한 채널을 등화하는 과정을 표현한 것이다.
도 9를 참조하면, 수신단 필터를 통과한 샘플들이 필터링 되는 동작을 확인할 수 있다. 샘플들은 역오버랩된(de-overlapped) 샘플들이 확장된 FFT 모듈(Extended fast Fourier transform module)을 통과하고, 주파수 영역으로 필터링 된 샘플들일 수 있다. 이때, 역오버랩된 샘플은 고속 푸리에 변환을 할 수 있고, 또는 바이패스 할 수도 있다.
수학식 10과 같이 각 부반송파에 대해 채널 등화를 수행한 후 필터링을 하면 주파수 선택적인 상황에서 채널 등화 성능이 개선될 수 있다. 필터링을 하는 동작은 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 역확산(frequency de-spreading)하는 단계를 포함할 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00073
여기서, K는 FBMC/OQAM 시스템의 중첩인자이고,
Figure 112016068603217-pat00074
는 n번째 OQAM 심볼의 m번째 부 채널에 포함된 각 부 반송파 위치의 채널 추정 값이고,
Figure 112016068603217-pat00075
는 n번째 OQAM 심볼이 수신단에서 확장 FFT(fast Fourier transform)를 통과한 부 반송파의 값이고,
Figure 112016068603217-pat00076
는 프로토타입 필터의 주파수 영역 계수일 수 있다.
이때, 수학식 10에서 사용된 채널 추정값
Figure 112016068603217-pat00077
은 수학식 8을 통해 구해졌으므로, 채널 추정 오차가 존재할 수 있다. 이에 대해 본 발명에서 제안된 채널 추정 방식에서는 현재 채널 추정값과 수학식 10을 통해 구해진 등화 값을 이용하여 채널 추정값을 수정할 수 있다. 파일럿 부 채널에 대한 i번째 채널 추정 값을
Figure 112016068603217-pat00078
, 수학식 10을 통해 구해진 i번째 파일럿 부 채널에 대한 등화 값을
Figure 112016068603217-pat00079
라고 할 때, 수학식 11과 같이 채널 추정값을 반복하여 수정할 수 있다.
Figure 112016068603217-pat00080
일정한 반복 횟수를 수행하여 파일럿 부 채널에 대한 채널 추정이 완료된 경우 부반송파 단위로 채널을 보간하여 수학식 10을 통해 최종적인 채널 등화를 수행한다. 일정한 반복 횟수는 미리 정해진 1 이상의 정수값 일 수 있다.
도 10은 주파수 과표본 영역에서의 반복적인 채널 추정 및 등화기의 구조를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 확장 FFT 모듈을 통과한 부 반송파(sub-carrier)들이 주파수 역확산Frequency de-spreading 되기 이전에 채널 등화가 될 수 있다. 부 반송파 단위 채널 추정값을 구하는 방법은 다음과 같을 수 있다.
샘플에서 파일럿(pilot) 부 채널(sub channel) 위치의 채널 추정 값을 추출(extract)할 수 있다. 이때, 샘플은 신호(signal)일 수 있다.
첫 번째 채널 추정 값인 경우 Channel Store/Modification 블록에 저장될 수 있다. 이를 Time Interpolation 블록과 Frequency Interpolation 블록을 통해 부 반송파 단위의 채널 추정값을 구하고 Sub-carrier Channel Equalizer 블록과 Frequency de-spreading 블록에서 수학식 10을 통해 부 반송파 단위로 등화한 후 주파수 영역으로 필터링할 수 있다. 필터링 된 값은 Channel Store/Modification 블록에 저장되어 있던 채널 추정값을 수학식 11을 통해 수정하는 데 사용된다. 이를 일정 횟수동안 수행하고 최종적으로 수학식 10을 통한 부 반송파 단위의 채널 등화를 수행한다. 일정 횟수는 미리 정해진 1 이상의 정수값 일 수 있다.
도 11은 채널을 추정하고, 등화하는 방법의 알고리즘의 일 예를 나타낸다.
채널 추정 반복 횟수를 n이라고 설정할 때, 수학식 8을 통해 얻어진 첫 번째 채널 추정값을 저장하고 반복 횟수가 증가함에 따라 기존의 채널 추정값을 수정하고 설정한 반복 횟수를 만족 시키면 최종적인 채널 등화를 수행할 수 있다. 이러한 과정이 진행되면 채널 추정 성능이 개선되어 주파수 선택적인 채널 상황에서 제안한 채널 추정 및 등화 방식을 적용한 FBMC/OQAM 시스템의 수신 성능이 OFDM/QAM 시스템의 단일 탭 등화 방식의 수신 성능에 근접해질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 성능을 분석한 결과를 설명한다.
본 발명에서 제안한 FBMC/OQAM 시스템의 채널 추정 및 등화 방식에 대한 수신 성능을 주파수 선택적인 채널과 이동 채널 환경에서 FBMC/OQAM 시스템의 주파수 축 단일 탭 채널 등화 방식과 OFDM/QAM 시스템의 주파수 축 단일 탭 채널 등화 방식과 비교하기 위해 현재 국내 지상파 디지털 방송에서 사용하는 대역폭과 DVB-T2 전송 시스템에서 사용하는 부 반송파의 개수에 대한 파라메터를 참고하여 컴퓨터 모의실험 파라메터를 표 3과 같이 설정하였다.
Figure 112016068603217-pat00081
도 12는 주파수 선택적 고정 채널인 Brazil-D 채널 및 이동형 수신 상황을 모델링한 시변 TU(Typical Urban)-6 채널에 대한 symbol error rate의 일 예를 나타낸다. 도 12의 좌측 도면에서 볼 수 있듯이 부 채널의 개수가 1024이며 주파수 축 단일 탭 채널 추정 및 등화 방식을 사용하는 경우 OFDM/QAM 시스템에 비해 FBMC/OQAM 시스템의 수신 성능이 크게 열화되는 것을 볼 수 있다.
주파수 과표본 영역에서 각각의 부 반송파에 대해 채널 추정과 등화를 수행하는 경우 주파수 선택적인 상황에서 주파수 단일 탭 채널 등화 방식에 비해 성능이 개선되는 것을 볼 수 있다.
주파수 과표본 영역에서 추가적으로 반복적으로 채널 추정값을 수정하는 등화 기법을 적용하면 3번째 추정까지 성능이 개선되어 OFDM/QAM 시스템에 비해 수신 성능이 크게 떨어지지 않는다는 것을 볼 수 있다. 부 채널의 개수가 4096인 경우에는 OFDM/QAM 시스템과 FBMC/OQAM 시스템의 수신 성능이 크게 차이가 나지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
TU-6 채널에 대해서는 도 12의 우측 도면에서 볼 수 있듯이 부 채널의 개수가 1024인 경우 성능 개선이 조금 이루어지지만 부 채널의 개수가 증가하는 경우 성능 개선이 뚜렷하지 않다는 것을 볼 수 있다. 이는 제안한 방식이 주파수 선택적인 채널 상황에서 수신 성능을 개선시킬 수 있다는 것을 보여준다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 샘플에서 파일럿(pilot) 부 채널(sub channel) 위치의 채널 추정 값을 추출(extract)하는 단계;
    상기 추출한 채널 추정 값에 대하여 부 반송파(sub-carrier) 단위로 시간 영역에서 보간(time interpolation)하고, 주파수 영역에서 보간(frequency interpolation)하여 채널 추정 값을 계산하는 단계; 및
    FBMC/OQAM 시스템의 중첩인자, OQAM(Offset-Quadrature Amplitude Modulation) 심볼의 부 채널에 포함된 각 부 반송파 위치의 채널 추정 값, 상기 OQAM 심볼이 확장 FFT(fast Fourier transform)를 통과한 부 반송파의 값 및 필터의 주파수 영역 계수에 기초하여 상기 시간 영역 및 상기 주파수 영역에서 보간된 채널 추정 값을 등화(equalization)하는 단계
    를 포함하는 채널 등화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    역오버랩된(de-overlapped) 샘플을 확장된 FFT 모듈(Extended fast Fourier transform module)을 통과시키는 단계; 및
    상기 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 영역으로 필터링 하는 단계
    를 더 포함하는 채널 등화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터링하는 단계는,
    상기 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 역확산(frequency de-spreading)하는 단계
    를 포함하는 채널 등화 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 채널 추정 값을 계산하는 단계는,
    일정 횟수 n만큼 상기 채널 추정 값을 반복하여 계산하는 단계
    를 포함하는 채널 등화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 채널 추정 값을 저장하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 채널 추정 값을 저장하는 단계는,
    상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산하지 않았을 경우, 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값을 수정하는 단계; 및
    상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산한 경우, 저장된 채널 추정 값을 출력하는 단계
    를 포함하는 채널 등화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수정하는 단계는,
    상기 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값과 파일럿 부 채널에 대한 등화 값을 곱하는 단계
    를 포함하는 채널 등화 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 샘플에서 파일럿 부 채널 위치의 채널 추정 값을 추출하는 추출기(extractor);
    상기 추출한 채널 추정 값에 대하여 부 반송파 단위로 시간 영역에서 보간(time interpolation)하고, 주파수 영역에서 보간(frequency interpolation)하여 채널 추정 값을 계산하는 채널 계산부; 및
    FBMC/OQAM 시스템의 중첩인자, OQAM(Offset-Quadrature Amplitude Modulation) 심볼의 부 채널에 포함된 각 부 반송파 위치의 채널 추정 값, 상기 OQAM 심볼이 확장 FFT(fast Fourier transform)를 통과한 부 반송파의 값 및 필터의 주파수 영역 계수에 기초하여 상기 시간 영역 및 상기 주파수 영역에서 보간된 채널 추정 값을 등화하는 등화기
    를 포함하는 채널 등화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    역오버랩된(de-overlapped) 샘플을 통과시키는 확장된 FFT 모듈(Extended fast Fourier transform module); 및
    상기 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 영역으로 필터링 하는 주파수 필터
    를 더 포함하는 채널 등화 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주파수 필터는,
    상기 확장된 FFT 모듈을 통과한 샘플 및 상기 등화된 채널 추정 값 중에서 적어도 하나를 주파수 역환산하는 채널 등화 장치.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서,
    상기 채널 계산부는,
    일정 횟수 n만큼 상기 채널 추정 값을 반복하여 계산하는 채널 등화 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 채널 추정 값을 저장하는 저장부
    를 더 포함하고,
    상기 저장부는,
    상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산하지 않았을 경우, 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값을 수정하고,
    상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산한 경우, 저장된 채널 추정 값을 출력하는 채널 등화 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 저장부는,
    상기 일정 횟수 n만큼 반복하여 계산하지 않았을 경우, 상기 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값과 파일럿 부 채널에 대한 등화 값을 곱하여 상기 이전 횟수에서 계산된 채널 추정 값을 수정하는 채널 등화 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
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‘FBMC/OQAM 시스템 기반의 연속적인 파일럿 패턴을 이용한 채널 추정시 간섭 상쇄 기법에 관한 연구’, 한국방송공학회 학술발표대회 논문집, 230-233페이지, 2014.11.*

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