KR20020011096A

KR20020011096A - 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법 및시스템

Info

Publication number: KR20020011096A
Application number: KR1020010045727A
Authority: KR
Inventors: 막심비. 벨로체르코프스키; 루이스로버트 주니어 리트윈
Original assignee: 데니스 에이치. 얼백; 톰슨 라이센싱 소시에떼 아노님
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2001-07-28
Publication date: 2002-02-07
Also published as: BR0103151A; EP1178642A3; US6771591B1; CN1336737A; EP1178642A2; KR100793759B1; MXPA01007703A; MY126924A; CN100386980C; JP2002101069A

Abstract

본 발명은, 고속 푸리에 변환된 OFDM(직교 주파수 분할 다중화 : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호로부터 트레이닝(training) 심벌을 추출하고(50, 52), FFT 윈도우 조정 인자 및 이와 관련된 이퀄라이저 탭 초기치를 유도하기 위해서 상기 추출된 트레이닝 심벌을 처리(60, 62, 66)함으로써 FFT 윈도우 이동을 보상하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기에 관한 것이다. OFDM 수신기는 FFT 조정 인자 및 이퀄라이저 탭 초기치를 사용하여 FFT 윈도우의 위치 및 이퀄라이저 탭의 초기화를 제어한다. 바람직하게, OFDM 수신기는, 부가적인 채널 잡음을 제거하고, 낮은 SNR 환경에서 믿을만한 이퀄라이저 탭 초기화의 가능성을 증가시키기 위해서 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호를 필터링한다(56, 64).

Description

직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법 및 시스템{A METHOD AND SYSTEM FOR PROCESSING ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXED SIGNALS}

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplex)된 신호의 처리에 관한 것이다.

무선 LAN(WLAN)은, 빌딩이나 캠퍼스 구내에서 유선 LAN에 대한 확장 또는 대용으로서 구현되는 융통성있는 데이터 통신 시스템이다. 전자기파를 사용하여, 유선 연결부에 대한 필요를 최소화하면서, WLAN은 데이터를 무선으로 송신 및 수신한다. 따라서, WLAN은 사용자의 이동성과 데이터 연결성을 결합하며, 간소화된 구성을 통해서 이동 가능한 LAN을 인에이블시킨다(enable). 실시간 정보를 송신 및 수신하기 위해 휴대용 단말(예컨대, 노트북 컴퓨터)을 사용하는 것으로부터의 생산성 이득들(productivity gains)로부터 이득을 얻어온 몇몇 산업들로는 디지털 가정용 네트워크 산업, 건강 산업(health-care), 소매업, 제조업, 및 도매업(warehousing industry)이 있다.

WLAN 제조자들은 WLAN을 디자인할 때부터 선택할 송신 기술들의 범위를 가지고 있다. 몇몇 예시적인 기술들로는 다중 반송파(multicarrier) 시스템, 확산 스펙트럼 시스템, 협대역(narrowband) 시스템 및 적외선 시스템들이다. 비록 각 시스템이 고유의 장점 및 단점을 갖지만, 다중 반송파 송신 시스템의 한가지 특정한 유형 즉 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)가 예외적으로 WLAN 통신에 유용한 것으로 판명되어 왔다.

OFDM은 채널을 통해서 데이터를 효과적으로 송신하기 위한 강력한(robust) 기술이다. 이 기술은 데이터를 송신하기 위해서 채널 대역폭 내에서 복수의 부-반송파 주파수(부-반송파)를 사용한다. 이러한 부-반송파들은 종래의 주파수 분할 다중화(FDM : Frequency Division Multiplexing)와 비교해서 최적의 대역폭 효율을 갖도록 배열되며, 여기서 이러한 FDM은 부-반송파 주파수 스펙트럼들을 분리하고 격리함으로써 반송파간 간섭(ICI : Inter-Carrier Interference)을 피하기 위해서 채널 대역폭의 부분들을 낭비할 수 있다. 이와 비교하여, 비록 OFDM 부-반송파들의 주파수 스펙트럼들이 OFDM 채널 대역폭 내에서 상당히 중첩되지만, 그럼에도 불구하고 OFDM은 각각의 부-반송파로 변조되어진 정보의 분해(resolution) 및 복구를 가능케 한다.

OFDM 신호에 의한 채널을 통한 데이터 송신은 좀더 진부한 송신 기술들에 비해서 몇 가지 다른 장점을 또한 제공한다. 이러한 장점들중 몇 가지는 다중 경로 지연 확산(multipath delay spread) 및 주파수의 선택적인 페이딩(frequency selective fading)에 대한 허용오차(tolerance), 효율적인 스펙트럼 사용, 간소화된 부-채널 균등화 및 양호한 간섭 특성이다.

이제 도 1을 참조하면, OFDM 신호(10)는 순환 접두부(14)로 알려진 보호 간격(guard interval)에 의해 분리된 사용자 데이터(12) 블록들로 송신된다. 순환 접두부(14)는 인접한 사용자 데이터(12) 블록의 일부분에 대한 복사본(copy)이며, 다중 경로 페이딩에 의해 초래된 심벌간 간섭(ISI : Inter-Symbol Interference)을감소시키는데 사용된다. 좀더 자세히, 사용자 데이터(12)와는 대조적으로 순환 접두부(14)만 당업자에 의해 알려진 바와 같이 ISI에 영향을 받는다. 따라서, OFDM 수신기를 통해 순환 접두부(14)를 제거하여, 수신된 OFDM 신호로부터의 ISI의 영향을 제거한다.

OFDM 수신기에서, 수신된 OFDM 신호(10)는 OFDM 신호를 아날로그에서 디지털 신호로 변환하기 위해서 디지털화, 즉 샘플링된다. 그 후, OFDM 수신기는 이 OFDM 신호에 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform) 윈도우를 적용하여 수신된 OFDM 신호로부터 순환 접두부를 제거한다. 이상적으로, OFDM 윈도우(16)는 사용자 데이터(12)만을 FFT 유닛(18)에 전달하며, 순환 접두부(14)는 버린다. 그러나, 만약 OFDM 송신기와 OFDM 수신기 사이에 샘플링 주파수의 오프셋이 존재한다면, FFT 윈도우(16)는 사용자 데이터(12)의 경계를 넘어서 이동(drift)할 수 도 있다. 만약 도 2에 도시된 바와 같이 이러한 이동이 발생한다면, 순환 접두부(14)의 부분 또는 샘플(20)이 FFT 유닛(18)에 전달될 수 있으며, 사용자 데이터(12)의 일부 또는 샘플(22)이 분실될 수 도 있다. 그 결과, 윈도우 이동 효과는 결국 수신된 OFDM 신호에서 ISI를 존재하게 할 것이다. 더 나아가, FFT 윈도우(16)의 오프셋은 FFT 유닛(18)의 출력에서 위상 로테이션(rotation)을 야기할 것이다. 이러한 로테이션은, 시간-영역에서의 시간 편이가 주파수-영역에서의 위상 로테이션을 야기하기 때문에 발생한다. 위상 로테이션은 OFDM 수신기에 의해서 복구된 사용자 데이터에 에러를 생성할 것이다. 본 발명은 이러한 문제의 정정에 관한 것이다.

도 1은 사용자 데이터 및 순환 접두부(cyclic prefix) 부분을 갖는 OFDM 신호 및 관련된 프로세서를 도시한 도면.

도 2는 FFT 윈도우 이동(drift)의 존재를 예시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 OFDM 심벌 프레임 내에서 트레이닝 시퀀스(a training sequence), 사용자 데이터 및 파일럿(pilot) 신호의 배치를 예시한 도면.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 OFDM 수신기를 위한 윈도우 편이 정정 및 이퀄라이저 탭 초기화 장치를 예시한 블록도.

도 6은 실제 채널 주파수 응답의 크기를 잡음 및 잡음이 감소된 채널 추정치의 크기와 비교하는 그래프.

도 7은 실제 채널 주파수 응답의 위상을 잡음 및 잡음이 감소된 채널 추정치의 위상과 비교하는 그래프.

도 8은 본 발명의 윈도우 이동 정정 및 이퀄라이저 탭 초기화 장치를 위한 순환 필터링(recursive filtering) 시스템을 예시한 도면.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 예비 주파수-영역 탭 계산 유닛 56 : 잡음 감소 유닛

60 : 피크 검출기 64 : 잡음 감소 유닛

OFDM 수신기는 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호로부터 트레이닝 심벌을 추출하여, FFT 윈도우 조정 인자 및 이와 관련된 이퀄라이저 탭 초기치를 유도하기 위해서 이러한 추출된 트레이닝 심벌을 처리하며, 이러한 이퀄라이저 탭 초기치는 FFT 윈도우 조정치의 영향을 밝히기 위해서 사전에 보상된다. OFDM 수신기는 FFT 조정 인자와 이퀄라이저 탭 초기치를 사용하여 FFT 윈도우의 위치와 이퀄라이저 탭의 초기화를 제어한다. 바람직하게, OFDM 수신기는 부가적인 채널 잡음을 제거하고 낮은 SNR 환경에서 믿을만한 이퀄라이저 탭 초기화의 가능성을 증가시키기 위해서 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호를 필터링한다.

본 발명의 특징 및 장점은, 예를 통해 제공되는 다음의 상세한 설명을 통해서 좀더 명백해질 것이다.

(실시예)

이제, 도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 OFDM 심벌 프레임(30)이 도시되어 있다. 심벌 프레임(30)은, OFDM 반송파에서 각 부반송파를 위한 알려진 송신 값을 포함하는 트레이닝 시퀀스 즉 심벌(32)과, 사전에 결정된 개수의 순환 접두부(34) 및 사용자 데이터(36) 쌍을 포함한다. 예컨대, 제안된 ETSI-BRAN HIPERLAN/2(유럽) 및 IEEE 802.11a(미국) 무선 LAN 표준은 참조로서 본 발명에 병합되며, 64개의 알려진 값, 즉 서브심벌(즉, 52개의 0이 아닌 값과 12개의 0의 값)을 트레이닝 시퀀스의 선택된 트레이닝 심벌들{예컨대, 제안된 ETSI 표준의 "트레이닝 심벌 C" 및 제안된 IEEE 표준의 "긴(long) OFDM 트레이닝 심벌"}에 할당한다.사용자 데이터(36)는, 알려진 송신 값을 또한 포함하며 사전에 결정된 부반송파 상에 삽입된 사전에 결정된 개수의 파일럿(38)을 갖는다. 예컨대, 제안된 ETSI 및 IEEE 표준은 빈(bin) 또는 부반송파( ±7 및 ±21)에 위치한 네 개의 파일럿을 갖는다.

이제, 도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 FFT 윈도우 동기화 및 이퀄라이저 탭 초기화 시스템(40)이 도시되어 있다. 시스템(40)은 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 일부 결합으로 구현될 수 있음을 주의해야 한다. 예컨대, 시스템(40)은 WLAN 어댑터의 일부분일 수 있으며, 이러한 WLAN 어댑터는 데스크탑 컴퓨터에서의 카드와 같이 노트북 또는 팜탑(palmtop) 컴퓨터를 위한 PC 카드로서 구현되거나 핸드-핼드(hand-held) 컴퓨터 또는 가정용 네트워크 단말 내에 통합된다. 시스템(40)은, OFDM 송신기의 샘플링 주파수에 대한 샘플링 주파수 오프셋을 갖는 OFDM 시간-영역 샘플들의 소스(42)(예컨대, ADC의 출력)에 연결된다. 위에서 주의한 바와 같이, 이러한 오프셋은, 교대로 FFT 유닛의 출력에서의 위상 로테이션 및 ISI를 결국 야기할 수 도 있는 FFT 윈도우 이동을 야기할 것이다. 시스템(40)은 소스(42)에 연결된 초기 FFT 윈도우 세팅 유닛(44)과, 직병렬(a serial to parallel) 컨버터(43)를 통해서 소스(42)에 연결되는 FFT 유닛(46)을 포함한다. 초기 FFT 윈도우 세팅 유닛(44)은 FFT 윈도우 위치의 초기 추정치를 획득하며, 소스(42)로부터의 샘플들이 추정된 윈도우 위치의 범위 내에 있을 때 FFT 유닛(46)을 트리거한다(trigger). 초기 FFT 윈도우 세팅 유닛(44)은, 알려진 트레이닝 시퀀스{예컨대, 도 3의 트레이닝 시퀀스(32)}의 교차-상관관계(cross-correlation) 피크 또는 자기상관관계(autocorrelation) 피크의 검출과 같은 알려진 윈도우 동기화 기법들을 사용할 수 도 있을 것이다. 초기 FFT 윈도우 세팅 유닛(44)은 윈도우 위치의 근접한(정확한 윈도우 위치의 몇 개의 샘플 내에서) 초기 추정치를 획득한다. 그 후, 윈도우 위치는 이하에서 좀더 상세하게 설명되는 바와 같이 미세하게 조정된다. 유닛(44)에 의한 거친(coarse) FFT 윈도우 위치 세팅은 바람직하게는 정확한 FFT 윈도우 세팅의 알려진 샘플 범위 내에 있음을 주의해야 한다.

FFT 유닛(46)의 출력은 다운스트림(downstream) 처리 유닛(48)과 예비 주파수-영역 탭 계산 유닛(50)에 전달된다. 다운스트림 처리 유닛(48)은, OFDM 신호가 송신되는 채널의 다중 경로 왜곡 효과를 감소하기 위한 이퀄라이저(도 5에 도시됨)를 포함한다.

예비 주파수-영역 탭 계산 유닛(50)은 메모리(52)에 저장된 트레이닝 심벌{예컨대, 도 3의 트레이닝 시퀀스(32) 내의 트레이닝 심벌}을 사용하여 예비 주파수-영역 이퀄라이저 탭 값을 계산한다. 각 부반송파를 위한 탭 값을 계산하기 위한 종래의 기법은, 부반송파를 위한 탭을, 부반송파 상에서 FFT 유닛(46)으로부터 출력된 실제 서브심벌에 의해 나누어진 부반송파{메모리(52)에 저장된 것과 같은} 상에서 송신되는 것으로 알려진 트레이닝 서브심벌과 같게 세팅하는 것이다. 예비 주파수-영역 이퀄라이저 탭 값은, 채널 주파수 응답의 추정치를 형성하기 위해서 이퀄라이저 탭 값을 반전하는(invert) 채널 추정 유닛(54)에 전달된다. {추정된 채널 주파수 응답을 유도하기 위한 대안적인 방법은 채널 추정에 대해 알려진 트레이닝 심벌에 의해 FFT 유닛(46)의 출력을 직접 나눔으로써 해결하는 것임을 주의해야 한다}. 좀더 정밀한 채널 추정치는 다수의 트레이닝 심벌들에 대해서 채널 추정치의 평균을 구함으로써 형성될 수 있다.

채널 추정치는, 주파수-영역 채널 추정치가 시간-영역 채널 추정치로 변환되도록 역 고속 푸리에 변환을 적용하는 IFFT 유닛(58)에 {직접 또는 이하에서 더 상세하게 설명될 선택적인 잡음 감소 유닛(56)을 통해서} 전달된다. 시간-영역 채널 추정치는 피크 검출기(60)에 전달되며, 피크 검출기(60)는 시간-영역 채널 추정치의 크기중에서 최대 피크를 검출하기 위해 IFFT 유닛(58)의 출력을 모니터한다. 피크 검출 유닛(60)은 시간-영역 채널 추정치를 채널 추정치 조정 유닛(66)에 {직접 또는 이하에서 좀더 상세하게 설명되는 선택적인 잡음 감소 유닛(64)을 통해서} 전달된다. 피크 검출 유닛(60)은 시간-영역 채널 추정치를 채널 추정치 조정 유닛(66)에 {직접 또는 이하에서 더 상세하게 기술되는 선택적인 잡음 감소 유닛(64)을 통해서) 전달된다. 피크 검출 유닛(60)은, FFT 윈도우 조정 유닛(62) 뿐만 아니라 채널 추정치 조정 유닛(66)에 채널 추정치 내의 최대 피크의 인덱스(index)를 또한 출력한다. 비교기 회로(미도시)가 최대 피크를 검출하는데 사용될 수 있을 것이다. 비교기 회로는 채널 추정치의 샘플들의 크기를 모니터하여, 가장 큰 크기를 갖는 샘플의 인덱스를 출력한다. 최대 피크의 인덱스는 OFDM 채널의 가장 강력한 경로(즉, 가장 강력한 경로를 갖는 OFDM 부반송파)에 대응하며, FFT 윈도우 위치에 비교된다. 이상적으로, 어떠한 FFT 윈도우 오프셋도 없다면, OFDM 수신기가 가장 강력한 경로로부터 송신되는 OFDM 신호와 동기화되도록(lock) 프로그램되므로, 메인(main) 피크의 인덱스는 FFT 윈도우의 시작부분에 정렬된다. 그러나, FFT 윈도우 오프셋이 존재할 때, FFT 윈도우의 시작 부분과 최대 피크의 인덱스 사이에는 많은 시간-영역의 샘플들이 있을 것이다. 따라서, FFT 윈도우 조정 유닛(62)은 피크 인덱스와 FFT 윈도우 시작 부분 사이에 샘플들의 개수를 카운트함으로써 윈도우 오프셋을 유도할 것이다. 그 후, FFT 윈도우 조정 유닛(62)은 윈도우 오프셋을 제거하기 위해서 FFT(46)의 윈도우 세팅을 미세하게 조정한다. 채널 추정치의 피크의 위치를 찾는데 필요한 시간 및/또는 하드웨어를 감소시키기 위해서, 탐색은 채널 추정치 샘플 서브셋으로 제한될 것이다. 예컨대, 초기 FFT 윈도우 세팅 유닛(44)은 위에서 논의된 바와 같이 정확한 FFT 윈도우 세팅으로부터 알려진 범위 내에서 초기 FFT 윈도우를 세팅하므로, 채널 추정치는 시간-영역 추정치 샘플 서브셋 내에 있을 것임을 알 수 있을 것이다.

FFT 윈도우를 조정하면, FFT(46)의 출력에서 위상 편이를 유도할 것이다. 위에서 논의된 바와 같이, FFT(46)의 출력은 다운스트림 이퀄라이저(72)를 포함하는 다운스트림 처리 유닛(48)에 전달된다. 만약 FFT 윈도우 조정에 의해 생성된 위상 편이가 이퀄라이저(72)의 이퀄라이저 탭을 초기화할 때 보상되지 않는다면, 이퀄라이저(72)는 FFT(46)로부터 수신된 OFDM 데이터의 위상에서 이산적인 위상 점프를 관찰할 것이다. 이 위상 점프는 이퀄라이저(72)가 채널 영향을 보상하려고 시도할 때 서브-최적 이퀄라이저 성능을 야기할 것이다. 채널 추정치 조정 유닛(66)은 이 위상 점프를 사전에 보상한다. 좀더 상세하게, 채널 추정치 조정 유닛(66)은, 부정확한 FFT 윈도우 위치를 나타내는 시간 편이가 제거되도록 시간-영역에서 채널 추정치를 순환적으로 편이시키기 위해서 피크 검출기(60)로부터 수신된 최대 피크 인텍스를 사용한다. 다시 말해, 채널 추정치는, 채널 추정치로부터 유도된 이퀄라이저 탭이 FFT(46) 윈도우가 미세하게 조정된 후 FFT(46)의 주파수-영역 출력에서 발생하는 이산적인 위상 점프에 대해 사전에 보상되도록 시간-영역에서 편이된다.

사전에 보상된 채널 추정치는 고속 푸리에 변환을 사전에 보상된 채널 추정치에 적용하는 FFT(68)에 {직접 또는 이하에서 좀더 상세하게 설명되는 선택적인 잡음 감소 유닛(64)을 통해서} 전달된다. FFT 응용은 사전에 보상된 시간-영역 채널 추정치를 사전에 보상된 주파수-영역 채널 추정치로 변환한다. 사전에 보상된 주파수-영역 채널 추정치는 채널 추정치 인버터(inverter)(70)에 전달되며, 이러한 채널 추정치 인버터(70)는 사전에 보상된 이퀄라이저 탭 초기치를 형성하기 위해서 사전에 보상된 주파수-영역 채널 추정치를 반전한다. 위에서 논의된 바와 같이, 사전에 보상된 이퀄라이저 탭 초기치는, FFT 윈도우에 대한 미세한 조정 이후 FFT(46)으로부터 출력된 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호에서 발생될 위상 로테이션에 대해서 보상된다. 사전에 보상된 이퀄라이저 탭 초기치는 다운스트림 이퀄라이저(72)의 초기화를 용이하게 하기 위해서 다운스트림 이퀄라이저(72)에 전달된다.

위에서 논의된 바와 같이, 채널 추정치는, 본 발명의 잡음 감소 유닛 즉 필터(56)(주파수-영역에서)를 통해서 또는 잡음 감소 유닛 즉 필터(64)(시간-영역에서)를 통해서 전달될 수 있을 것이다. 잡음 감소 유닛(56 및 64)은 채널 추정치에 포함된 부가적인 잡음을 감소시킨다. 좀더 상세하게, 제안된 ETSI 또는 IEEE 표준에 부합하는 시스템에서, 주파수-영역 이퀄라이저를 초기화하는데 사용되는 트레이닝 심벌은 X로 표시되며, 채널 주파수 응답은 C로 표시될 수 있다. 이때, 수신된신호는 Y = C*X + N이며, 여기서, N은 부가적인 채널 잡음이다. 종래의 OFDM 수신기는 채널 응답 추정치(C')를 Y/X와 같게 세팅하고, 초기 이퀄라이저 탭을 1/C' 또는 X/Y로 계산한다. 그 결과, 종래의 OFDM 수신기는 부가적인 잡음의 존재를 보상하지 않는다. 그러나, 신호 대 잡음비(SNR)가 너무 낮아서 부가적인 잡음을 보상하지 않고는 믿을만한 이퀄라이저 초기화를 획득할 수 없는 송신 환경에서, 본 발명의 잡음 감소 유닛(56) 또는 잡음 감소 유닛(64)의 이용은 믿을만하게 이퀄라이저를 초기화할 가능성을 증가시킨다.

잡음 감소 유닛(56)은, 잡음 채널 추정치에 적합한 최소 제곱근 값(least-square)을 획득하기 위해서 채널 추정치에 적합한 낮은 차수의 다항식을 실행함으로써 주파수-영역 채널 추정치에 포함된 부가적인 채널 잡음을 감소시킨다. 잡음 채널 추정치에 적합한 최소 제곱근 값을 획득하는 것은 잡음의 "평균을 구하는 것"과 같다. 다항식의 차수는, 다항식 차수의 상위 한계에 대한 추정치를 계산하기 위해서 채널 모델 집합을 분석함으로써 경험적으로 결정된 전형적인 채널의 차수에 기초한다. 적합한 낮은 차수의 다항식은 주파수가 느리게 변화하는 실제 채널 응답에 가까우며, 주파수가 급하게 변화하는 잡음을 따르지 않을 것이다.

잡음 감소 유닛(64)은, 메인 채널 탭을 중심으로 한 사전에 결정된 범위 밖에 있는 임의의 탭을 제거함으로써(zeroing out) 시간-영역 채널 추정치에 포함된 부가적인 채널 잡음을 감소시킨다. 사전에 결정된 범위는 잡음 감소 유닛(56)에 적합한 낮은 차수의 다항식에서 사용된 다항식의 추정된 차수와 같다. 사전에 결정된 범위 밖에 있는 탭을 제거함으로써, 채널 응답 추정치의 잡음 구성요소에서 주파수가 급하게 변화하는 것과 주로 관련되는 낮은 차수의 믿음직스럽지 않은 탭을 버리면서 채널 응답의 중요한(significant) 탭을 보존하게 된다.

잡음이 많은 환경에서, 잡음 감소 유닛(56) 또는 잡음 감소 유닛(64)중 어느 하나를 이용하면, 결국 도 6 및 도 7에서 도시된 바와 같이 잡음이 없는 환경에서의 실제 채널 주파수 응답에 좀더 가까운 채널 추정치를 얻을 것이다.

이제 도 8을 참조하면, 순환 잡음 감소 시스템(74)이 도시되어 있다. 시스템(74)은 추가적인 시간이 잡음 감소에 이용 가능할 때(예컨대, WLAN 수신기 또는 가정용 네트워크 단말을 초기화하는 동안) 이용될 수 있다. 시스템(74)은, 잡음 감소 유닛(64)과 채널 추정 유닛(54) 사이의 피드백 루프에서의 FFT 유닛(76) 및 채널 추정치 변경기(78) 뿐만 아니라 위에서 기술된 채널 추정 유닛(54), IFFT 유닛(58), 피크 검출 유닛(60) 및 잡음 감소 유닛(64)을 포함한다. 동작시, 채널 추정 유닛(54)은, 위에서 논의된 바와 같이 채널 주파수 응답의 추정치를 형성한다. 채널 추정치는 트레이닝 시퀀스를 운반하는 부반송파의 서브셋을 단지 나타냄을 주의해야 한다. 좀더 상세하게, 제안된 ETSI 및 IEEE 표준에서, 트레이닝 시퀀스의 64개의 부반송파중 52개의 부반송파만이 0이 아닌 값을 가지며, 반면에 다른 12개의 부반송파는 0의 값을 갖는다. 따라서, 채널 추정 유닛(54)이 채널 주파수 응답의 추정치를 형성할 때, 채널 추정 유닛(54)은 12개의 부반송파의 값을 디폴트 값(예컨대, 0)으로 세팅한다. 디폴트 값은 12개의 부반송파를 위한 채널 추정치의 실제 값을 차단한다(mask). 시스템(74)은 이하에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이 채널 추정치의 차단된 값의 근사치를 구하는데 이용된다.

채널 추정치는, 주파수-영역 채널 추정치가 시간-영역 채널 추정치로 변환되도록 역 고속 푸리에 변환을 적용하는 IFFT 유닛(58)에 전달된다. 시간-영역 채널 추정치는 피크 검출기(60)에 전달되며, 피크 검출기(60)는 위에서 논의되는 바와 같이 시간-영역 채널 추정치의 크기중에서 최고의 피크를 검출하기 위해 IFFT 유닛(58)의 출력을 모니터한다. 피크 검출 유닛(60)은 시간-영역 채널 추정치를 잡음 감소 유닛(64)을 통해서 채널 추정치 조정 유닛(66)으로 전달한다. 피크 검출 유닛(60)은, FFT 윈도우 조정 유닛(62)으로 뿐만 아니라 채널 추정치 조정 유닛(66)으로 채널 추정치 내의 최대 피크의 인덱스를 또한 출력한다.

위에서 논의된 바와 같이, 잡음 감소 유닛(64)은, 메인 채널 탭을 중심으로한 사전에 결정된 범위 바깥에 있는 임의의 탭을 제거함으로써 시간-영역 채널 추정치에 포함된 부가적인 채널 잡음을 감소시킨다. 시스템(74)에서, 잡음 감소 유닛(64)은, 채널 추정치가 사전에 결정된 횟수만큼 채널 추정 유닛(54)으로 피드백(feed back)된 후 시간-영역 채널 추정치를 채널 추정치 조정 유닛(66)에 전달한다. 좀더 상세하게, 시간-영역 채널 추정치는 FFT 유닛(76)에 전달되며, FFT 유닛(76)은 시간-영역 채널 추정치를 주파수-영역 채널 추정치로 변환한다. 그 후, 주파수-영역 채널 추정치는 채널 추정치 변경기(78)에 전달되며, 이러한 채널 추정치 변경기(78)는 채널 추정기(54)로부터 출력된 채널 추정치를 변경한다. 좀더 상세하게, 채널 추정치 변경기(78)는 채널 추정기(54)로부터 출력된 차단된 부반송파를 FFT 유닛(76)으로부터 출력된 대응하는 부반송파의 값과 같게 세팅한다. 채널 추정치 변경기(78)는 또한 채널 추정치의 0이 아닌 부반송파(즉, 차단되지 않은 부반송파)를 채널 추정치(54)에 처음에 제공된 값과 같게 세팅한다. 순환 피드백이 사전에 결정된 회수만큼 발생한 후, 잡음 감소 유닛(64)은 순환적으로 필터링된 채널 추정치를 채널 추정치 조정 유닛(66)에 전달하며, 이러한 채널 추정치 조정 유닛(66)은 위에서 기술된 바와 같이 채널 추정치를 더 처리한다(이제는, 차단된 부반송파에 대한 근사치를 구하는 것을 포함하여).

따라서, 본 발명의 원리에 따라서, OFDM 수신기는 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호로부터 트레이닝 심벌을 추출하여, FFT 윈도우 조정 인자와 이와 관련된 이퀄라이저 탭 초기치을 유도하기 위해서 추출된 트레이닝 심벌을 처리한다. OFDM 수신기는 FFT 조정 인자와 이퀄라이저 탭 초기치를 사용하여 FFT 윈도우의 위치와 이퀄라이저 탭의 초기화를 제어한다. 바람직하게, OFDM 수신기는 부가적인 채널 잡음을 제거하고 낮은 SNR 환경에서 믿을만한 이퀄라이저 탭의 초기화의 가능성을 증가시키기 위해서 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호를 필터링한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 부가적인 채널 잡음을 제거하고, 낮은 SNR 환경에서 믿을만한 이퀄라이저 탭 초기화의 가능성을 증가시키는 등의 효과가 있다.

Claims

OFDM 수신기에서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplex)된 신호를 처리하기 위한 방법으로서,

수신된 OFDM 신호를 고속 푸리에 변환하는 단계(46)와;

상기 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호로부터 트레이닝(training) 심벌을 추출하는 단계(50, 52)와;

FFT 윈도우 조정치와, 이와 관련된 이퀄라이저 탭 초기치(equalizer tap initialization value)를 유도하기 위해서 상기 추출된 트레이닝 심벌을 처리하는 단계(60)와;

상기 FFT 윈도우 조정치와 이와 관련된 이퀄라이저 탭 초기치를 사용하여 FFT 윈도우의 위치와 이퀄라이저 탭의 초기화를 제어하는 단계(62)를,

특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 OFDM 수신기는 무선 LAN 어댑터, 가정용 네트워크 단말, 휴대용 단말 및 데스크탑 단말중 하나에서 구현되는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 윈도우 조정치는 윈도우 이동 정정을 나타내는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
제 3항에 있어서, 상기 이퀄라이저 탭 초기치는, 이퀄라이저 탭 상에서 윈도우 이동 정정의 효과를 무효화하기(negate) 위해서 사전에 보상되는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 추출된 트레이닝 심벌의 처리 단계는,

상기 추출된 트레이닝 심벌로부터 채널 응답을 유도하는 단계(54)와;

상기 유도된 채널 응답으로부터 상기 FFT 윈도우 조정치를 획득하고(62), 이와 관련된 이퀄라이저 탭 초기치를 획득하는(66) 단계를,

포함하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
제 5항에 있어서, 상기 채널 응답으로부터 부가적인 잡음을 필터링하는 단계(56, 64)를 더 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
제 6항에 있어서, 상기 필터링 단계는 시간-영역에서 발생하는 것(64)을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
제 6항에 있어서, 상기 필터링 단계는 주파수-영역에서 발생하는 것(56)을특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
제 5항에 있어서, 상기 채널 응답 내에서 차단된 부반송파에 대한 값의 근사치를 구하기 위해서 상기 채널 응답을 순환적으로 필터링하는 단계(74)를 더 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 방법.
직교 주파수 분할 다중화(OFDM)된 신호를 처리하기 위한 시스템으로서,

OFDM 신호 소스(42)에 연결되며, 상기 OFDM 신호로부터 순환 접두부(cyclic prefix)를 제거하기 위해서 FFT 윈도우를 OFDM 신호에 적용하며, 상기 윈도우(window)된 OFDM 신호를 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환(FFT) 모듈(46)과;

상기 FFT 모듈에 연결되며, 상기 변환된 OFDM 신호로부터 채널 왜곡을 제거하는 이퀄라이저 모듈(72)과;

상기 FFT 모듈(46) 및 상기 이퀄라이저 모듈(72)에 연결되며, 상기 변환된 OFDM 신호로부터 트레이닝 시퀀스를 추출하며, 추출된 트레이닝 시퀀스에 응답하여 상기 FFT 윈도우의 응용 및 상기 이퀄라이저 모듈의 초기화를 제어하는, 조정 모듈(60, 62, 66)을,

특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
제 10항에 있어서, 상기 시스템은 무선 LAN 어댑터, 가정용 네트워크 단말,휴대용 단말 및 데스크탑 단말중 하나에서 구현되는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
제 10항에 있어서, 상기 조정 모듈은, 상기 이퀄라이저 모듈(72)의 이퀄라이저 탭이 상기 조정 모듈에 의한 상기 FFT 윈도우 응용에서의 조정을 위해서 사전에 보상되도록 상기 이퀄라이저 모듈(72)의 초기화를 제어하는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
제 10항에 있어서, 상기 조정 모듈은,

상기 FFT 모듈(46)에 연결되며, 상기 변환된 OFDM 신호로부터 상기 트레이닝 시퀀스를 추출하는 트레이닝 시퀀스 추출 유닛(50, 52)과;

상기 트레이닝 추출 유닛에 연결되고, 상기 추출된 트레이닝 시퀀스로부터 채널 응답을 유도하는 채널 응답 유닛(54)을,

포함하는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
제 13항에 있어서, 상기 조정 모듈은,

상기 채널 응답 유닛(54)에 연결되고, 상기 유도된 채널 응답에서의 최대 피크를 검출하는 피크 검출 유닛(60)과;

상기 피크 검출 유닛(60) 및 상기 FFT 모듈(46)에 연결되고, 상기 채널 응답의 검출된 최대 피크에 응답하여 상기 FFT 윈도우의 응용을 조정하는 FFT 윈도우 조정 유닛(62)과;

상기 피크 검출 유닛 및 상기 이퀄라이저 모듈(72)에 연결되고, 상기 채널 응답의 검출된 최대 피크에 응답하여 상기 이퀄라이저 모듈(72)의 이퀄라이저 탭의 초기치를 조정하는 채널 추정치 조정 유닛(66)을,

더 포함하는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
제 13항에 있어서, 상기 조정 모듈은, 상기 채널 응답 유닛(54)에 연결되고, 상기 채널 응답으로부터 부가적인 잡음을 필터링하는 잡음 감소 필터(56, 64)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
제 15항에 있어서, 상기 잡음 감소 유닛은 주파수-영역에서 동작하는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
제 15항에 있어서, 상기 잡음 감소 유닛은 시간-영역에서 동작하는 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
제 15항에 있어서, 상기 잡음 감소 유닛은 상기 채널 응답 내에서차단된(masked) 부반송파를 위한 값의 근사치를 구하는 순환 필터(74)인 것을 특징으로 하는, 직교 주파수 분할 다중화된 신호를 처리하기 위한 시스템.
직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 수신기에서 고속 푸리에 변환(FFT) 윈도우 이동을 정정하기 위한 장치로서,

OFDM 신호를 수신하기 위한 수단(42)과;

상기 수신된 OFDM 신호에 FFT 윈도우를 적용하기 위한 수단(44)과;

상기 윈도우된 OFDM 신호를 고속 푸리에 변환하기 위한 수단(46)과;

상기 변환된 OFDM 신호를 이퀄라이징하기 위한 수단(72)과;

상기 FFT 윈도우 응용에서의 윈도우 이동을 검출하기 위한 수단(60, 62)과;

상기 검출된 윈도우 이동을 감소시키기 위해서 상기 FFT 윈도우 응용을 조정하며(60, 62), 상기 이퀄라이징 수단이 상기 윈도우 이동의 감소 효과를 위해 사전에 보상되도록 상기 이퀄라이징 수단의 초기치를 조정하는(66) 수단을,

특징으로 하는 고속 푸리에 변환 윈도우 이동을 정정하기 위한 장치.
제 19항에 있어서, 상기 변환된 OFDM 신호에서 잡음을 감소하기 위한 수단(56, 64)을 더 특징으로 하는, 고속 푸리에 변환 윈도우 이동을 정정하기 위한 장치.