KR200427981Y1 - 무선통신 시스템에서 상향링크 신호의 채널을 추정하는채널 추정기 - Google Patents

무선통신 시스템에서 상향링크 신호의 채널을 추정하는채널 추정기 Download PDF

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KR200427981Y1
KR200427981Y1 KR2020060017503U KR20060017503U KR200427981Y1 KR 200427981 Y1 KR200427981 Y1 KR 200427981Y1 KR 2020060017503 U KR2020060017503 U KR 2020060017503U KR 20060017503 U KR20060017503 U KR 20060017503U KR 200427981 Y1 KR200427981 Y1 KR 200427981Y1
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Abstract

본 고안은 무선통신 시스템의 채널 추정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 IEEE 802.16e 표준을 지원하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM/OFDMA) 통신 시스템에서 상향링크 신호에 대한 채널을 추정하는 채널 추정기에 관한 것이다. 본 고안의 일실시예에 따른 무선통신 시스템에서 수신 신호의 채널을 추정(estimation)하는 채널 추정기는, 상기 수신 신호에 포함된 파일럿(pilot) 심볼을 시간 축에서 보간(interpolation)하여 제1 채널 응답을 얻는 시간 축 보간부; 상기 제1 채널 응답에 따라, 상기 파일럿 심볼을 주파수 축에서 보간(interpolation)하여 제2 채널 응답을 얻는 주파수 축 보간부; 및 상기 제2 채널 응답을 이용하여 채널 추정값을 연산하는 채널 추정 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
무선통신, OFDM, 채널 추정, 파일럿, 상향링크

Description

무선통신 시스템에서 상향링크 신호의 채널을 추정하는 채널 추정기{CHANNEL ESTIMATOR OF MOBILE TERMINAL IN RADIO COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 고안이 적용되는 IEEE 802.16d/e 표준의 OFDMA TDD 프레임 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 OFDM/OFDMA 송수신기의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 고안이 적용되는 IEEE 802.16d/e 표준의 OFDMA TDD 프레임 구조에서 상향링크 신호의 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 고안이 적용되는 IEEE 802.16d/e 표준의 OFDMA TDD 프레임 구조에서 UL Band AMC 모드의 채널을 구성하는 Bin의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 고안에 따른 채널 추정기가 포함되는 상향링크 신호의 수신기(receiver) 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 채널 추정부의 일례를 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 채널 추정기의 일례를 도시한 블록도이다.
도 8은 본 고안에 따른 채널 추정기에서 수행되는 채널 추정 방법의 일례를 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
720: 선형 위상 추정기 730: 채널 추정기
731: 파일럿 심볼 선형 위상 보정부 732: 시간 축 보간부
733: 주파수 축 보간부 734: 평균 연산부
735: 채널 추정 연산부
본 고안은 무선통신 시스템의 채널 추정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 IEEE 802.16e 표준을 지원하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM/OFDMA) 통신 시스템에서 상향링크 신호에 대한 채널을 추정하는 채널 추정기에 관한 것이다.
OFDM/OFDMA 시스템에서는 광대역의 단일 캐리어(carrier) 방식이 아닌 상호 직교성(orthogonal)을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)를 이용하여 데이터를 병렬로 전송하는 멀티 캐리어 변조 방식을 사용한다. OFDMA 방식에 의한 데이터 전송은 각각의 OFDMA 심볼을 서브 캐리어(sub-carrier)를 통하여 소정의 서브 채널로 묶여져 전송된다.
무선통신 시스템에서는 일반적으로 전송되는 신호들은 서로 다른 진폭 및 지연(delay)을 갖는 다중 경로(multi-path)에 의해 영향을 받게 된다. 이러한 다중 경로로 인해 페이딩(fading)이 발생하고, 이로 인해 수신기에서 수신되는 수신 신호가 왜곡된다. 또한 통신 단말기의 이동성(mobility)을 보장하기 위해서는 상술한 문제로 인해 발생되는 수신 신호의 왜곡을 보상하고, 채널 추정값을 추정하며, 이러한 추정에 따라 수신 신호를 등화(equalizing) 할 수 있는 수단이 요구된다.
당업자라면 주지하는 바와 같이, 무선통신 시스템에서 송수신되는 신호의 채널을 추정하기 위해서는 송신기와 수신기 간에 사전에 정의된 트레이닝(training) 심볼이 필요하다. 특히 에어 채널(air channel)을 통해 전송되는 신호에 대하여 다중 에코(multi-echo)를 야기하는 잡음 환경(noisy environment)에서, 수신된 신호를 등화하고, 수신된 신호를 정확하게 디코딩하기 위하여 상기 신호 내에 포함된 파일럿 심볼을 이용하여 채널 추정이 수행된다.
이러한 파일럿 심볼은 상향링크 프레임의 모든 OFDMA 심볼에서 전송된다. 도 1에는 본 고안이 적용되는 와이브로 규격의 OFDMA TDD 프레임 구조의 일례가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 프레임 구조는 IEEE 802.16d/e 표준에 따른 것이다.
도 1을 참조하면, 하향링크(Downlink)와 상향링크(Uplink) 사이에는 TTG(Tx/Rx Transition Gap)가 삽입되고, 프레임 종료와 시작 사이에는 RTG(Rx/Tx Transition Gap)이 삽입된다. OFDMA 시스템에서는 각 가입자(subscriber) 별로 할당된 서브 채널을 통해 상향링크로 데이터가 전송된다. 이러한 상향링크 프레임은 복수 개의 존(zone)으로 구성될 수 있다. 각각의 존은 OFDMA 서브 채널(sub-channel) 할당 방식에 의해 구분되며 OFDMA 심볼 단위로 바뀔 수 있다. 상향링크의 서브 채널 할당 방식에는 UL-PUSC(Partial Usage of Sub-channels), UL-OPUSC, UL Band AMC 등이 있다. 또한, 도 1에 도시된 상향링크 프레임 중 하단에 도시된 레인징(ranging) 서브채널은 이동 단말기와 기지국 간의 상향링크 동기 획득과 전력 제어, 이동 단말기의 대역폭 요구 등을 위해 사용된다. 와이브로(WiBro)에서는 초기 레인징, 주기적 레인징, 핸드오프 레인징, 대역폭 요구 레인징의 4가지 모드를 정의하고 있다.
상향링크에서는 상술한 레인징(ranging) 과정을 통해 동기(synchronization)가 수행된다. 이러한 상향링크에서는, 이동 단말기마다 채널 환경이 다르기 때문에 신호의 수신 시점이 달라질 수 있고, 수신 전력의 크기 또한 달라질 수 있다. 상향링크 신호의 경우, 기지국은 서로 다른 채널 환경을 통과한 여러 이동 단말기의 신호를 수신하므로 각 사용자마다 채널을 추정하여야 한다.
본 출원 명세서에서는 이러한 상향링크 신호에 대한 채널 추정기를 더욱 개선하여, 시불변 채널 환경은 물론 시변 채널 환경에서 채널 추정의 정확도를 제고하는 채널 추정기의 구성을 제시한다.
본 고안은 상기와 같은 종래기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 시불변 채널 환경은 물론, 시변 채널 환경에서도 채널 추정의 정확도를 높일 수 있는 수신기의 채널 추정기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 파일럿 심볼을 이용한 채널 추정 시 파일럿 심볼에 대한 선형 위상 추정을 함께 병행함으로써, 더욱 정밀한 채널 추정이 수행되도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 개선된 채널 추정기를 제시함으로써 무선통신 시스템의 수신기의 데이터 수신 성능을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 프리앰블을 이용하지 아니하고, 파일럿 심볼만을 이용하여 상향링크 신호의 채널을 추정할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 고안은 파일럿 심볼을 이용하여 상향링크 신호의 채널을 추정하는 경우, 소정의 평균 연산을 통해 채널 환경에 대해 보다 강하고(robust), 정확도가 높은 채널 추정기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안의 일실시예에 따른 무선통신 시스템에서 수신 신호의 채널을 추정(estimation)하는 채널 추정기는, 상기 수신 신호에 포함된 파일럿(pilot) 심볼을 시간 축에서 보간(interpolation)하여 제1 채널 응답을 얻는 시간 축 보간부; 상기 제1 채널 응답에 따라, 상기 파일럿 심볼을 주파수 축에서 보간(interpolation)하여 제2 채널 응답을 얻는 주파수 축 보간부; 및 상기 제2 채널 응답을 이용하여 채널 추정값을 연산하는 채널 추정 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
참고로, 본 명세서에서 사용되는 "통신 단말기"라 함은 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 억세스(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)를 지원하는 통신 단말기를 의미하는 것으로서, 바람직하게는 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격을 사용하는 무선통신 시스템에서 UL Band-AMC 채널 모드를 지원하는 통신 단말기를 의미한다. 본 고안에 따른 통신 단말기는 기지국(base station)에 위치한 수신기(receiver)일 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 “무선통신시스템”은 IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중에서 어느 하나를 기반으로 하는 시스템일 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 “심볼”은 OFDMA 또는 OFDM 심볼을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 무선통신 시스템에서 상향링크 신호의 채널을 추정하는 채널 추정기에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 일반적인 OFDM/OFDMA 송수신기의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 일반적인 OFDM/OFDMA 송수신기는 직렬/병렬 변환기, FFT기 또는 IFFT기, 및 주파수 변환기를 포함한다.
송신단의 상기 직렬/병렬 변환기에서는 직렬로 입력되는 데이터 스트림(stream)을 서브캐리어(sub-carrier) 수만큼의 병렬 데이터 스트림으로 전환하고, IFFT기에서 각각의 병렬 데이터 스트림을 역(inverse) 푸리에 변환한다. 또한, 역 푸리에 변환된 데이터는 다시 직렬 데이터로 전환되어 주파수 변환을 거쳐 송신된다. 수신측에서는 유, 무선 채널을 통하여 전송된 신호를 수신하여 송신단의 역과정인 복조 과정을 거쳐 데이터를 출력한다.
도 3은 본 고안이 적용되는 IEEE 802.16d/e 표준의 OFDMA TDD 프레임 구조에서 상향링크 신호의 프레임 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, OFDMA TDD 프레임에서 상향링크 신호 중 AMC 존(zone)이 도시되어 있다. 상향링크 프레임은 UL PUSC 서브채널 구간, UL OPUSC 서브채널 구간, UL Band AMC 서브채널 구간으로 나뉘어 질 수 있고, 도 3에 도시된 도면은 이 들 중 UL Band AMC 서브채널 구간의 일례를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, Band-AMC 서브채널은 파일럿 심볼, 데이터 심볼 및 널(NULL) 심볼로 구성된다. 파일럿 심볼은 연속되는 9개의 서브캐리어(sub-carrier)로 구성되는 빈(Bin) 내에서 특정 서브캐리어 하나에 할당된다. 빈(Bin) 내에서 파일럿 심볼의 위치는 심볼의 인덱스에 따라 다를 수 있다. 도 3에는 가변 셋(variable set)에 의해서 결정된 파일럿 심볼의 위치가 도시되어 있다.
Band-AMC 서브채널을 구성하기 위해 각 심볼에서 널 심볼을 제외한 전체 서브캐리어는 빈 단위로 분할되고, 인접한 빈(Bin) M개를 묶어서 하나의 밴드(band)를 구성한다. Band-AMC 서브채널을 구성하는 기본 단위는 빈(Bin)이고, 하나의 Band-AMC 서브채널은 여섯 개의 빈으로 구성된 슬롯(slot)을 포함한다. 도 3을 참조하면, 일례로 UL BAND AMC 채널 모드에 존재하는 2*2 슬롯(slot) 구조로 구성된 네 개의 슬롯 데이터 버스트(data burst)가 도시되어 있다. 이러한 Band-AMC 서브채널의 구성 비율은 프레임마다 변경하는 것이 가능하다. 이러한 Band-AMC 서브채널은 구현에 따라 2 bins * 3 symbols, 3 bins * 2 symbols, 1 bin * 6 symbols로 구성될 수 있으며, 마지막으로 각 밴드 내에서 주파수 축 방향 그리고 시간 축 방향으로 순서대로 인덱스를 지정한 후 앞에서부터 6개씩 나누어 서브채널을 구성할 수 있다. 이와 같이 6개의 빈(Bin)으로 구성되는 서브채널을 슬롯(slot)이라고 명명한다. 도 4에는 이러한 슬롯 구성의 일례가 도시되어 있다.
도 4는 본 고안이 적용되는 IEEE 802.16d/e 표준의 OFDMA TDD 프레임 구조에서 UL Band AMC 모드의 서브채널을 구성하는 슬롯의 일례를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, UL Band AMC 모드에서는 2 bins * 3 symbols(도면부호 (1)), 3 bins * 2 symbols(도면부호 (2)), 1 bin * 6 symbols(도면부호 (3))로 구성될 수 있고, 도면부호 (4)에는 하나의 슬롯에 포함된 6개의 빈(Bin)의 처리 방식이 도시되어 있다.
도 5는 본 고안에 따른 채널 추정기가 포함되는 상향링크 신호의 수신기(receiver) 구성을 도시한 블록도이다.
수신기의 안테나로 수신된 RF 신호는 A/D 컨버터(510)를 거쳐 아날로그 기저대역(baseband) 신호로 변환되고 양자화(quantization)된다. 양자화된 수신신호는 CP 리무버(remover)(520), S/P 변환기(530)를 거친 후 FFT(Fast Fourier Transform) 유닛(540)에서 푸리에 변환된다.
CP(Cyclic Prefix) 리무버(520)는 수신신호에 붙어 있는 CP(Cyclic Prefix)를 제거한다. CP는 OFDMA/OFDM 심볼 내에서 심볼간 간섭(Inter-symbol Interference; ISI)를 막기 위한 가드 구간(guard interval)의 역할을 수행한다. 일종의 오버헤드인 CP를 제거하고, CP가 제거된 수신신호를 S/P 변환기(530)로 입력한다.
S/P(Serial/Parallel) 변환기(530)는 직렬(serial)로 입력되는 수신신호를 서브캐리어 수만큼의 병렬(parallel) 수신신호로 변환한다.
S/P 변환기(530)에서 병렬 수신신호로 변환된 후, FFT 유닛(540)에서 푸리에 변환된 수신신호는 본 고안에 따른 채널 추정기(550)로 입력되어 본 고안에 따른 채널 추정 방법에 의해 채널 추정값이 연산되고, 채널 추정값은 소정의 채널 보상 기(도시되지 아니함)로 입력되어 채널 보상이 수행된다.
이하 도 6 및 도 7을 참조하여 도 5에 도시된 채널 추정기(550)의 상세 구성을 설명하면 아래와 같다.
도 6은 도 5에 도시된 채널 추정부의 일례를 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, FFT 유닛에서 푸리에 변환된 수신신호에서 파일럿 심볼이 추출되고, 추출된 파일럿 심볼은 파일럿 버퍼(610)에 버퍼링된다. 파일럿 버퍼(610)에 버퍼링된 파일럿 심볼은 선형 위상 추정기(620)에 입력되고, 선형 위상 추정기(620)에서는 파일럿 심볼 간의 선형 위상을 추정한다. 추정된 선형 위상값은 본 고안에 따른 채널 추정기(630)로 입력된다.
도 6에 도시된 본 고안에 따른 채널 추정기(630)의 상세한 구성 모듈 및 해당 모듈의 동작을 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은 도 6에 도시된 채널 추정기(630)의 일례를 도시한 블록도이다.
도 7에 도시된 채널 추정기(730)는 파일럿 심볼 선형 위상 보상부(731), 시간 축 보간부(interpolator)(732), 주파수 축 보간부(733), 평균 연산부(734), 및 채널 추정 연산부(735)를 포함하여 구성될 수 있다.
채널 추정기(730)에서는 도 6에 도시된 파일럿 버퍼(610)로부터 입력된 파일럿 심볼 및 선형 위상 추정기(720)로부터 입력된 선형 위상 값을 이용하여 수신신호의 채널을 추정한다.
파일럿 심볼 선형 위상 보상부(731)는 동일한 위상(phase)을 갖는 파일럿 심볼을 연산하여 채널 응답을 구하기 위해, 동일 슬롯(slot)에 속하는 각 파일럿 심 볼의 서브캐리어(sub-carrier) 인덱스(index)가 다른 경우 선형 위상 추정기(620)에서 추정된 선형 위상값을 이용하여 각 파일럿 심볼 간의 위상을 동일하게 보정(calibration)한다. 이를 더욱 상세하게 설명하면, 도 3에 도시된 UL Band-AMC 채널 모드에서는 시간 영역에서 임의의 심볼 구간 동안 파일럿 심볼의 위치가 다르고, 임의의 심볼 구간을 주기로 파일럿 심볼 위치에 관한 패턴은 동일하게 반복된다.
파일럿 심볼 선형 위상 보상부(731)에서는 복구한 파일럿 심볼(
Figure 112006046473071-utm00001
)에 애해 선형 위상 추정기(720) 에서 추정한
Figure 112006046473071-utm00002
값을 임의로 보상하여 하나의 슬롯 내에 포함된 파일럿 심볼의 위상을 동일하게 한다. 이러한 파일럿 심볼 위상의 보상은 아래의 수식과 같이 표현될 수 있다. 아래의 수식에서
Figure 112006046473071-utm00003
값은 매 슬롯 단위로 추정될 수 있고, 이 경우 추정된
Figure 112006046473071-utm00004
는 해당 슬롯에 속하는 파일럿 심볼에만 적용되는 것이 바람직하다.
Figure 112006046473071-utm00005
(k: 빈(Bin) 인덱스
m: 심볼 인덱스
Figure 112006046473071-utm00006
: 매 슬롯 단위로 추정된 선형 위상값
mod: 모듈로(modulo) 연산)
상기 수학식 1을 통해 구한 파일럿 심볼(
Figure 112006046473071-utm00007
)은 시간 축 보간부(732)로 입력된다.
상술한 구성을 통하여 파일럿 심볼 선형 위상 보상부(731)에서 파일럿 심볼 간의 위상이 동일하게 보정된 후, 시간 축 보간부(732)는 동일한 서브캐리어(sub-carrier) 인덱스를 가지는 파일롯 심볼에 대해, 시간 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 보간(interpolation)을 수행한다. 이러한 시간 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 보간을 수행함에 있어서, 각 파일럿 심볼에 대해 적절한 가중치를 부여할 수 있다. 상기 보간을 통하여 동일한 서브캐리어(sub-carrier) 인덱스를 가지는 파일럿 심볼 간의 제1 채널 응답을 얻게 된다. 이러한 제1 채널 응답은 주파수 축 상에서 3개의 서브캐리어 중 1개의 서브캐리어에서의 채널 응답이 된다.
당업자라면 주지하는 것과 같이, 보간(interpolation)의 대상이 되는 두 개의 인자를 A와 B라고 가정하고, 각각에 대한 가중치가 a, b이며, A와 B를 이용한 보간 결과 값을 C라고 할 때, C = aA + bB (0 <a<1, 0<b<1, a+b=1) 관계를 가질 수 있다. 상기 보간 방법의 일례로, 선형 보간(linear interpolation), 이차 보간(secondary interpolation), 큐빅 스플라인 보간(cubic spline interpolation), 및 저역통과 필터(lowpass filter)를 이용한 보간 등을 이용할 수 있고, 상기 보간 방식은 시스템의 요구 조건이나 상이한 채널에 따른 심볼의 배치 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.
주파수 축 보간부(733)는 상기 제1 채널 응답을 이용하여 동일한 심볼 인덱스를 갖는 파일럿 심볼에 대해, 주파수 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 보간을 수행한다. 이러한 주파수 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 보간을 수행함에 있어서, 각 파일럿 심볼에 대해 적절한 가중치를 부여할 수 있다. 상기 보간을 통하여 주파수 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 제2 채널 응답(
Figure 112006046473071-utm00008
)을 얻을 수 있다.
평균 연산부(734)는 주파수 축 보간부(733)에서 얻은 제2 채널 응답(
Figure 112006046473071-utm00009
)을 시간 축 상에서 적절한 값의 윈도우(window) 크기만큼 이동하면서 평균 연산을 수행하여 평균 채널 응답(
Figure 112006046473071-utm00010
)을 구한다. 이러한 평균 연산부(734)의 평균 연산 수행을 통해 다양한 채널 환경에 대해 로버스트(robust)한 채널 추정값을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 채널 추정값의 정확도(accuracy)를 제고할 수 있다. 이러한 평균 채널 응답(
Figure 112006046473071-utm00011
)은 아래의 수식에 의해 연산될 수 있다.
Figure 112006046473071-utm00012
(N: 시간 축 상에서 평균 연산을 수행할 심볼의 크기)
수학식 2에서 상기 N은 홀수 값을 가질 수 있다. 또한, 만일 도 3에 도시된 것과 같은 데이터 버스트 영역 상에서 맨 처음 또는 마지막 심볼과 같이 앞 또는 뒤로 평균 연산을 수행할 값이 없는 경우에는 해당 심볼의 채널 응답을 그대로 이 용하는 것도 가능하다.
채널 추정 연산부(735)는 동일 슬롯에 포함된 각 서브캐리어 인덱스에 따른 선형 위상값과 평균 연산부(734)에서 구한 평균 채널 응답을 연산하여 채널 추정값을 구한다. 이러한 채널 추정값은 평균 연산부(734)에서 구한 평균 채널 응답에 선형 위상 추정기(720)에서 구한 선형 위상값을 보상하여 연산될 수 있다.
더욱 상세하게는, 인접 파일럿 심볼의 채널 응답(
Figure 112006046473071-utm00013
) 및 평균 채널 응답(
Figure 112006046473071-utm00014
)을 연산한 후 시간 축 보간기(732) 및 주파수 축 보간기(733)를 거치기 전에 동일 슬롯 내에 포함된 파일럿 심볼들의 위상을 동일하게 보상하였던 것을 다시 주파수 축에 따라서 차등적으로(differentially) 복구하여 각각의 심볼에 대한 채널 추정값(
Figure 112006046473071-utm00015
)을 연산한다. 이러한 과정은 일례로 아래의 수식에 의해 수행될 수 있다
Figure 112006046473071-utm00016
Figure 112006046473071-utm00017
: 매 슬롯 단위로 추정된 선형 위상값
다시 도 5를 참조하면, 본 고안에 따른 채널 추정기(550)에서 생성된 채널 추정값을 이용하여 채널 보상부(compensator)(도시되지 아니함)로 입력되어 수신신호의 채널이 보상되고, 채널이 보상된 수신신호는 등화기(Equalizer)(도시되지 아니함)에서 등화되고, 복조부(Demodulator)(560)는 등화된 수신신호를 복조한다. 복조된 수신신호는 디인터리버(De-interleaver)(570)에서 디인터리빙(de-interleaving) 되고, 채널 복호화기(580)는 최종적으로 채널 복호화(decoding)를 수행한다.
도 6 및 도 7에 도시된 본 고안에 따른 채널 추정기는 기지국(base station)의 수신기(receiver) 내에 구현될 수 있다.
도 8은 본 고안에 따른 채널 추정기에서 수행되는 채널 추정 방법의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하여, 본 고안에 따른 무선통신 시스템의 채널 추정기에서 수행되는 채널 추정 방법을 상세히 설명하면 아래와 같다.
본 고안에 따른 채널 추정기는 도 7에 도시된 선형 위상 추정기(720)로부터 파일럿 심볼에 대해 측정한 선형 위상값을 수신한다(단계(801)).
단계(802)에서, 동일 슬롯에 포함된 파일럿 심볼들의 서브캐리어 인덱스가 동일한지 여부를 판단하고, 파일럿 심볼들의 서브캐리어 인덱스가 동일하지 아니한 경우, 단계(803)에서 선형 위상 추정기(720)에서 추정된 선형 위상값을 이용하여 각 파일럿 심볼 간의 위상을 동일하게 보정(calibration)한다.
또한, 단계(802)에서 파일럿 심볼들의 서브캐리어 인덱스가 동일한 것으로 판단한 경우에는 바로 단계(804)로 천이한다.
단계(803)에서, 동일 슬롯에 포함된 파일럿 심볼 간의 위상이 동일하게 보정된 후, 단계(804)에서는 동일한 서브캐리어(sub-carrier) 인덱스를 가지는 파일롯 심볼에 대해, 시간 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 보간을 수행한다. 단계(804) 에서 시간 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 보간을 수행함에 있어서, 각 파일럿 심볼에 대해 적절한 가중치를 부여할 수 있다. 상기 보간을 통하여 동일한 서브캐리어(sub-carrier) 인덱스를 가지는 파일럿 심볼 간의 제1 채널 응답을 얻게 된다. 이러한 제1 채널 응답은 주파수 축 상에서 3개의 서브캐리어 중 1개의 서브캐리어에서의 채널 응답이 된다.
단계(805)에서는, 단계(804)에서 구한 제1 채널 응답을 이용하여 동일한 심볼 인덱스를 갖는 파일럿 심볼에 대해, 주파수 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 보간을 수행한다. 단계(805)에서 주파수 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 보간을 수행함에 있어서, 각 파일럿 심볼에 대해 적절한 가중치를 부여할 수 있다. 상기 보간을 통하여 주파수 축으로 인접한 파일럿 심볼 간의 제2 채널 응답을 얻을 수 있다.
단계(806)에서는, 단계(805)에서 얻은 제2 채널 응답을 시간 축 상에서 적절한 값의 윈도우(window) 크기만큼 이동하면서 평균 연산을 수행하여, 평균 채널 응답을 구한다. 단계(806)을 통하여 다양한 채널 환경에 대해 로버스트(robust)한 채널 추정값을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 채널 추정값의 정확도(accuracy)를 제고할 수 있다.
단계(801) 내지 단계(806)을 거쳐, 단계(807)에서는 상술한 선형 위상 추정기(720)로부터 수신한, 동일 슬롯에 포함된 각 서브캐리어 인덱스에 따른 선형 위상값과 단계(806)에서 얻은 평균 채널 응답을 연산하여 채널 추정값을 구한다. 단계(807)에서는 채널 추정값을 구하기 위해 단계(806)에서 구한 평균 채널 응답에 상기 선형 위상값을 보상하는 연산을 수행할 수 있다.
단계(807)에서 구한 채널 추정값은 채널 보상부(compensator)로 입력되어 수신신호의 채널이 보상된다.
이상과 같이 본 고안에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 고안의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 고안은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 고안의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 고안 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 고안에 따르면, 시불변 채널 환경은 물론, 시변 채널 환경에서도 채널 추정의 정확도를 높일 수 있는 수신기의 채널 추정기가 제공된다.
또한, 본 고안에 따르면, 파일럿 심볼을 이용한 채널 추정 시 파일럿 심볼에 대한 선형 위상 추정을 함께 병행함으로써, 더욱 정밀한 채널 추정이 수행될 수 있다.
또한, 본 고안에 따르면, 무선통신 시스템의 수신기의 데이터 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 고안에 따르면, 프리앰블을 이용하지 아니하고, 파일럿 심볼만을 이용하여 상향링크 신호의 채널을 추정할 수 있다.
또한, 본 고안에 따르면, 파일럿 심볼을 이용하여 상향링크 신호의 채널을 추정하는 경우, 소정의 평균 연산을 통해 채널 환경에 대해 보다 강하고(robust), 정확도가 높은 채널 추정기를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 무선통신 시스템에서 수신 신호의 채널을 추정하는 채널 추정기에 있어서,
    상기 수신 신호에 포함된 파일럿(pilot)을 시간 축에서 보간(interpolation)하여 제1 채널 응답을 얻는 시간 축 보간부;
    상기 제1 채널 응답에 따라, 상기 파일럿 심볼을 주파수 축에서 보간(interpolation)하여 제2 채널 응답을 얻는 주파수 축 보간부; 및
    상기 제2 채널 응답을 이용하여 채널 추정값을 연산하는 채널 추정 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간 축 보간기는 동일한 서브 캐리어(sub-carrier) 인덱스(index)를 갖는 파일럿 심볼에 대해 보간을 수행하는 것을 특징으로 하는 채널 추정기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 축 보간기는 동일한 심볼 인덱스를 갖는 파일럿 심볼에 대해 보간을 수행하는 것을 특징으로 하는 채널 추정기.
  4. 제2항에 있어서,
    동일 슬롯(slot)에 속하는 파일럿 심볼의 서브 캐리어 인덱스가 상이한 경 우, 상기 파일럿 심볼로부터 추정된 선형 위상값을 이용하여 상기 파일럿 심볼의 위상을 동일하게 보정(calibration) 하는 파일럿 심볼 선형 위상 보상부
    를 더 포함하고,
    상기 채널 추정 연산부는 상기 제2 채널 응답과 상기 선형 위상값을 이용하여 상기 채널 추정값을 연산하는 것을 특징으로 하는 채널 추정기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 채널 응답 중 시간 축에서 인접한 제2 채널 응답에 대해 시간 축에서 평균(averaging) 연산하여 평균 채널 응답을 생성하는 평균 연산부
    를 더 포함하고,
    상기 채널 추정 연산부는 상기 평균 채널 응답을 이용하여 상기 채널 추정값을 연산하는 것을 특징으로 하는 채널 추정기
  6. 제5항에 있어서,
    상기 평균 연산부는, 시간 축에서 상기 제2 채널 응답을 선정된(predetermined) 윈도우 크기(window size) 만큼 이동(smoothing)하여 평균 채널 응답을 연산하는 것을 특징으로 하는 채널 추정기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무선통신 시스템은 IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하 나를 기반으로 하는 시스템인 것을 특징으로 하는 채널 추정기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 파일럿 심볼은 UL(Uplink) Band-AMC 채널 모드와 관련한 심볼 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 채널 추정기.
  9. 무선통신 시스템의 상향링크 신호 수신기(receiver)에 있어서,
    상기 상향링크 신호를 수신하는 수신부;
    상기 상향링크 신호에 포함된 파일럿(pilot) 심볼을 추출하는 파일럿 추출부; 및
    상기 파일럿 심볼에 대해 시간 축 및 주파수 축에서 보간(interpolation)하여 채널 추정값을 얻는 채널 추정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무선통신 시스템은 IEEE 802.16d/e 표준, WiBro, 및 WiMAX 중 어느 하나를 기반으로 하는 시스템이고, 상기 파일럿 심볼은 UL(Uplink) Band-AMC 채널 모드와 관련한 심볼 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 수신기는 기지국(Base Station) 수신기(receiver)인 것을 특징으로 하는 수신기.
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