KR20060118429A - 시분할 멀티플렉싱 파일럿을 이용하는 브로드캐스트ｏｆｄｍ 시스템에서의 동기화 - Google Patents

시분할 멀티플렉싱 파일럿을 이용하는 브로드캐스트ｏｆｄｍ 시스템에서의 동기화 Download PDF

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Abstract

OFDM 시스템에서, 송신기는 각 프레임에서 서브밴드의 제 1 세트 상의 제 1 TDM 파일럿 이후에 서브밴드의 제 2 세트 상의 제 2 TDM 파일럿을 브로드캐스트한다. 각각의 세트 내의 서브밴드는, (1) 제 1 TDM 파일럿에 대한 OFDM 심볼이 길이 L1 의 적어도 S1 개의 동일한 파일럿-1 시퀀스를 포함하고, (2) 제2 TDM 파일럿에 대한 OFDM 심볼이 길이 L2 의 적어도 S2 개의 동일한 파일럿-2 시퀀스를 포함하도록, N 개의 전체 서브밴드 중에서 선택된다. 수신기는, 프레임 타이밍을 획득하도록 (예를 들어, 상이한 파일럿-1 시퀀스 사이의 상관을 수행함으로써) 제 1 TDM 파일럿을 프로세싱하고, 심볼 타이밍을 획득하도록 (예를 들어, 제 2 TDM 파일럿으로부터 유도된 채널 임펄스 응답 추정의 시작을 검출함으로써) 제 2 TDM 파일럿을 프로세싱한다.

Description

시분할 멀티플렉싱 파일럿을 이용하는 브로드캐스트 ＯＦＤＭ 시스템에서의 동기화{SYNCHRONIZATION IN A BROADCAST OFDM SYSTEM USING TIME DIVISION MULTIPLEXED PILOTS}
35 U.S.C. §119 에 따른 우선권의 주장
본 출원은 2003년 9월 2일 출원된 미국 가출원 제 60/499,951 호, "시분할 멀티플렉싱 파일럿 심볼을 이용하는 멀티캐스트 무선 시스템에서의 초기 동기화 방법 (Method for Initial Synchronization in a Multicast Wireless System Using Time-Division Multiplexed Pilot Symbols)" 를 우선권 주장한다.
배경
Ⅰ. 기술분야
본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (orthogonal frequency division multiplexing; OFDM) 를 이용하는 무선 브로드캐스트 시스템에서의 동기화에 관한 것이다.
Ⅱ. 배경기술
OFDM 은 전체 시스템 대역폭을 다수 (N) 의 직교 주파수 서브밴드 (subband) 로 효과적으로 분할하는 멀티-캐리어 (multi-carrier) 변조 기술이다. 이들 서브밴드는 톤 (tone), 서브-캐리어 (sub-carrier), 빈 (bin), 및 주파수 채널이라고도 불린다. OFDM 의 경우, 각각의 서브밴드는 데이터로 변조될 수 있는 각각의 서브-캐리어와 관련된다.
후술하는 바와 같이, OFDM 시스템에서, 송신기는 변조 심볼을 얻기 위해 데이터를 프로세싱하고, OFDM 심볼을 발생시키기 위해 변조 심볼에 대해 OFDM 변조를 더 수행한다. 그 후, 송신기는 OFDM 심볼을 컨디셔닝 (condition) 하고 통신 채널을 통해 송신한다. OFDM 시스템은, 각각 특정한 시간 지속기간을 갖는 프레임 단위로 데이터가 송신되는 송신 구조를 사용할 수도 있다. 상이한 유형의 데이터 (예를 들어, 트래픽/패킷 데이터, 오버헤드/제어 데이터, 파일럿 등) 는 각 프레임의 상이한 부분에서 전송될 수도 있다. 일반적으로, 파일럿은, 송신기 및 수신기 모두가 사전에 (a priori) 알고 있는 데이터 및/또는 송신물을 지칭한다.
통상적으로, 수신기는 송신기에 의하여 전송된 데이터를 적절하게 복원하기 위하여 정확한 프레임 및 심볼 타이밍을 획득할 필요가 있다. 예를 들어, 수신기는 프레임 단위로 송신된 상이한 유형의 데이터를 적절하게 복원하기 위하여 각 프레임의 시작을 알아야 할 수도 있다. 수신기는 종종 각각의 OFDM 심볼이 송신기에 의해 전송된 시간뿐만 아니라 통신 채널에 의해 도입되는 전파 지연 (propagation delay) 도 알지 못한다. 또한, 수신기는 수신된 OFDM 심볼에 대한 상보적인 OFDM 변조를 적절하게 수행하기 위하여 통신 채널을 통해 수신된 각각의 OFDM 심볼의 타이밍을 확인해야 한다.
동기화는 프레임 및 심볼 타이밍을 획득하기 위하여 수신기에 의해 수행되는 프로세스를 지칭한다. 또한, 수신기는 동기화의 일부로서 주파수 에러 추정과 같은 다른 작업도 수행할 수도 있다. 통상, 송신기는 동기화를 지원하기 위해 시스템 자원을 확장하며, 또한, 수신기는 동기화를 수행하기 위해 자원을 소비한다. 동기화는 데이터 송신을 위해 필요한 오버헤드이므로, 동기화를 위해 송신기 및 수신기 양자에 의하여 사용되는 자원의 양을 최소화하는 것이 바람직하다.
따라서, 당업계에서는 브로드캐스트 OFDM 시스템에서 효과적으로 동기화를 달성하는 기술이 필요하다.
요약
OFDM 시스템에서 시분할 멀티플렉싱 (TDM) 파일럿을 이용하여 동기화를 달성하는 기술이 설명된다. 각각의 프레임에서 (예를 들어, 프레임의 시작에서), 송신기는, 서브밴드의 제 1 세트 상의 제 1 TDM 파일럿 이후에 서브밴드의 제 2 세트 상의 제 2 TDM 파일럿을 브로드캐스트 또는 송신한다. 제 1 세트는 L1 개의 서브밴드를 포함하고, 제 2 세트는 L2 개의 서브밴드를 포함하며, L1 과 L2 는 각각 N 개의 전체 서브밴드의 일부이고, L2 > L1 이다. (1) 제 1 세트 내의 L1 개의 서브밴드가 S1 = N/L1 서브밴드만큼 동일하게 이격되고, (2) 제 2 세트 내의 L2 개의 서브밴드가 S2 = N/L2 서브밴드만큼 동일하게 이격되도록, 각 세트의 서브밴드는 N 개의 전체 서브밴드에 걸쳐 균일하게 분포될 수도 있다. 이러한 파일럿 구조는, (1) 각각이 L1 개의 시간 도메인 샘플을 포함하는 적어도 S1 개의 동일한 "파일럿-1" 시퀀스를 포함하는 제 1 TDM 파일럿에 대한 OFDM 심볼, 및 (2) 각각이 L2 개 의 시간 도메인 샘플을 포함하는 적어도 S2 개의 동일한 "파일럿-2" 시퀀스를 포함하는 제 2 TDM 파일럿에 대한 OFDM 심볼을 발생시킨다. 또한, 송신기는 각 프레임의 나머지 부분의 데이터와 함께 주파수 분할 멀티플렉싱 (FDM) 파일럿을 송신할 수도 있다. 2 개의 TDM 파일럿을 갖는 이 파일럿 구조는 브로드캐스트 시스템에 적합하지만, 비-브로드캐스트 (non-broadcast) 시스템에 사용될 수도 있다.
수신기는 제 1 및 제 2 TDM 파일럿에 기초하여 동기화를 수행할 수 있다. 수신기는 프레임 타이밍 및 주파수 에러 추정치를 얻기 위해 제 1 TDM 파일럿을 프로세싱할 수 있다. 수신기는 제 1 TDM 파일럿에 대한 상이한 파일럿-1 시퀀스 사이의 지연 상관 (delayed correlation) 에 기초하여 검출 메트릭을 계산하고, 그 검출 메트릭을 임계값과 비교하며, 그 비교 결과에 기초하여 제 1 TDM 파일럿 (및 그에 따른 프레임) 의 검출을 선언할 수도 있다. 또한, 수신기는 파일럿-1 시퀀스에 기초하여 수신 OFDM 심볼 내의 주파수 에러의 추정치를 획득할 수 있다. 수신기는 타이밍 및 채널 추정치를 획득하기 위해 제 2 TDM 파일럿을 프로세싱할 수 있다. 수신기는 제 2 TDM 파일럿에 대해 수신 OFDM 심볼에 기초하여 채널 임펄스 응답 추정치를 유도하고, (예를 들어, 채널 임펄스 응답에 대한 채널 탭의 에너지에 기초하여) 채널 임펄스 응답 추정의 시작을 검출하며, 채널 임펄스 응답 추정의 검출된 시작에 기초하여 심볼 타이밍을 유도할 수 있다. 또한, 수신기는 채널 임펄스 응답 추정치에 기초하여 N 개의 전체 서브밴드에 대한 채널 주파수 응답 추정치를 유도할 수 있다. 수신기는 초기 동기화를 위해 제 1 및 제 2 TDM 파일럿을 이용할 수도 있으며, 주파수 및 시간 추적과 더 정확한 채널 추정을 위해 FDM 파일럿을 이용할 수도 있다.
이하, 본 발명의 다양한 태양 및 실시형태를 설명한다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 특징 및 본질은, 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호가 대응하여 식별하는 도면을 함께 고려할 때, 하기의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1 은 OFDM 시스템의 기지국 및 무선 장치를 도시한 것이다.
도 2 는 OFDM 시스템의 슈퍼-프레임 구조를 도시한 것이다.
도 3a 및 3b 는 각각 TDM 파일럿 1 및 2 의 주파수 도메인 표현을 도시한 것이다.
도 4 는 송신 (TX) 데이터 및 파일럿 프로세서를 도시한 것이다.
도 5 는 OFDM 변조기를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b 는 TDM 파일럿 1 및 2 의 시간 도메인 표현을 도시한 것이다.
도 7 은 동기화 및 채널 추정 유닛을 도시한 것이다.
도 8 은 프레임 검출기를 도시한 것이다.
도 9 는 심볼 타이밍 검출기를 도시한 것이다.
도 10a 내지 도 10c 는 파일럿-2 OFDM 심볼에 대한 프로세싱을 도시한 것이다.
도 11 은 TDM 및 FDM 파일럿에 의한 파일럿 송신 방식을 도시한 것이다.
상세한 설명
"예시적인" 이라는 단어는 여기서 "예시, 사례 또는 예증으로 제공되는" 을 의미하는 것으로 사용된다. 여기서 "예시적인" 것으로 설명된 임의의 실시형태 또는 설계는 다른 실시형태 또는 설계에 비하여 반드시 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요는 없다.
여기에서 개시된 동기화 기술은 다양한 멀티-캐리어 시스템에 대해, 그리고 업링크 뿐만 아니라 다운링크에 대해 사용될 수도 있다. 다운링크 (또는 순방향 링크) 는 기지국으로부터 무선 장치로의 통신 링크를 지칭하며, 업링크 (또는 역방향 링크) 는 무선 장치로부터 기지국으로의 통신 링크를 지칭한다. 명확화를 위해, 이하, 이들 기술을 OFDM 시스템에서의 다운링크에 대해 설명한다.
도 1 은 OFDM 시스템 (100) 의 기지국 (110) 및 무선 장치 (150) 의 블록도를 도시한 것이다. 기지국 (110) 은 일반적으로 고정국이며, 베이스 송수신 시스템 (base transceiver system; BST), 액세스 포인트, 또는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 무선 장치 (150) 는 고정되거나 이동성일 수 있으며, 사용자 단말, 이동국, 또는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 또한, 무선 장치 (150) 는 셀룰러 폰, 핸드헬드 장치, 무선 모듈, 개인휴대 정보 단말기 (personal digital assistant; PDA) 등과 같은 휴대용 유닛일 수 있다.
기지국 (110) 에서, TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120) 는 상이한 유형의 데이터 (예를 들어, 트래픽/패킷 데이터 및 오버헤드/제어 데이터) 를 수신하고, 수신된 데이터를 프로세싱 (예를 들어, 인코딩 (encoding), 인터리빙 (interleaving) 및 심볼 매핑 (mapping)) 하여 데이터 심볼을 발생시킨다. 여기서 사용될 때에, "데이터 심볼" 은 데이터에 대한 변조 심볼이고, "파일럿 심볼" 은 파일럿에 대한 변조 심볼이며, 변조 심볼은 어떠한 변조 방식 (예를 들어, M-PSK, M-QAM 등) 에 대한 신호 콘스텔레이션 (signal constellation) 내의 한 포인트에 대한 복소수 값이다. 또한, 프로세서 (120) 는 파일럿 데이터를 프로세싱하여 파일럿 심볼을 발생시키며, 데이터 및 파일럿 심볼을 OFDM 변조기 (130) 에 제공한다.
후술하는 바와 같이, OFDM 변조기 (130) 는 데이터 및 파일럿 심볼을 적절한 서브밴드 및 심볼 주기로 멀티플렉싱하고, 멀티플렉싱된 심볼에 대해 OFDM 변조를 더 수행하여 OFDM 심볼을 발생시킨다. 송신 유닛 (TMTR; 132) 은 OFDM 심볼을 하나 이상의 아날로그 심볼로 변환하고, 아날로그 신호를 컨디셔닝 (예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 상향 변환 (upconverting)) 하여 변조 신호를 발생시킨다. 그 후, 기지국 (110) 은, 변조된 신호를 안테나 (134) 로부터 시스템 내의 무선 장치로 송신한다.
무선 장치 (150) 에서, 기지국 (110) 으로부터 송신된 신호는 안테나 (152) 에 의해 수신되고 수신기 유닛 (RCVR; 154) 에 제공된다. 수신기 유닛 (154) 은 수신 신호를 컨디셔닝 (예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 하향 변환 (downconverting)) 하고 컨디셔닝된 신호를 디지털화하여 입력 샘플의 스트림을 얻는다. OFDM 복조기 (160) 는 입력 샘플에 대해 OFDM 복조를 수행하여 수신 데이터 및 파일럿 심볼을 얻는다. 또한, OFDM 복조기 (160) 는, 수신 데이터 심 볼에 대해 채널 추정 (예를 들어, 주파수 응답 추정) 으로 검출 (예를 들어, 정합 필터링) 을 수행하여 검출된 데이터 심볼을 획득하며, 이 검출된 데이터 심볼은 기지국 (110) 에 의해 전송된 데이터 심볼의 추정치이다. OFDM 복조기 (160) 는 검출된 데이터 심볼을 수신 (RX) 데이터 프로세서 (170) 에 제공한다.
후술하는 바와 같이 동기화/채널 추정 유닛 (180) 은 수신기 유닛 (154) 으로부터 입력 샘플을 수신하고, 프레임 및 심볼 타이밍을 결정하기 위해 동기화를 수행한다. 또한, 유닛 (180) 은 OFDM 복조기 (160) 로부터의 수신된 파일럿 심볼을 이용하여 채널 추정을 유도한다. 유닛 (180) 은 심볼 타이밍 및 채널 추정치를 OFDM 복조기 (160) 에 제공하며, 프레임 타이밍을 RX 데이터 프로세서 (170) 및/또는 제어기 (190) 에 제공할 수 있다. OFDM 복조기 (160) 는 OFDM 복조를 수행하는데 심볼 타이밍을 이용하며, 수신된 데이터 심볼에 대한 검출을 수행하는데 채널 추정치를 이용한다.
RX 데이터 프로세서 (170) 는 OFDM 복조기 (160) 로부터의 검출된 데이터 심볼을 프로세싱 (예를 들어, 심볼 디매핑 (demapping), 디인터리빙 (deinterleaving), 및 디코딩 (decoding)) 하고, 디코딩 데이터를 제공한다. RX 데이터 프로세서 (170) 및/또는 제어기 (190) 는 기지국 (110) 에 의해 전송된 상이한 유형의 데이터를 복원하는데 프레임 타이밍을 이용할 수 있다. 일반적으로, OFDM 복조기 (160) 및 RX 데이터 프로세서 (170) 에 의한 프로세싱은, 기지국 (110) 에서 OFDM 변조기 (130) 및 TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120) 각각에 의한 프로세싱에 상보적이다.
제어기 (140 및 190) 는 각각 기지국 (110) 및 무선 장치 (150) 에서의 동작을 명령한다. 메모리 (142 및 192) 는 각각 프로그램 코드 및 제어기 (140 및 190) 에 의해 사용되는 데이터에 대한 저장 공간을 제공한다.
기지국 (110) 은 단일 무선 장치에게 점대점 (point-to-point) 송신을, 일군의 무선 장치에게 멀티캐스트 송신을, 자신의 커버리지 영역 내의 모든 무선 장치에게 브로드캐스트 송신을, 또는 그들의 조합을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 기지국 (110) 은 파일럿 및 오버헤드/제어 데이터를 자신의 커버리지 영역 내의 모든 무선 장치에게 브로드캐스트 할 수도 있다. 또한, 기지국 (110) 은 특정 무선 장치에게 사용자-특정 데이터를, 일군의 무선 장치에게 멀티캐스트 데이터를, 그리고/또는 모든 무선 장치에게 브로드캐스트 데이터를 송신할 수도 있다.
도 2 는 OFDM 시스템 (100) 에 대해 사용될 수 있는 슈퍼-프레임 (super-frame) 구조 (200) 를 도시한 것이다. 데이터 및 파일럿은 슈퍼-프레임 내에서 송신될 수도 있으며, 각각의 슈퍼-프레임은 소정의 시간 지속기간을 갖는다. 슈퍼-프레임은 프레임, 시간 슬롯, 또는 다른 용어로 지칭될 수도 있다. 도 2 에 도시된 실시형태에서, 각각의 슈퍼-프레임은 제 1 TDM 파일럿 (또는 "TDM 파일럿 1") 을 위한 필드 (212), 제 2 TDM 파일럿 (또는 "TDM 파일럿 2") 을 위한 필드 (214), 오버헤드/제어 데이터를 위한 필드 (216) 및 트래픽/패킷 데이터를 위한 필드 (218) 를 포함한다.
4 개의 필드 (212 내지 218) 는 임의의 소정 순간에 하나의 필드만이 송신되도록, 각각의 슈퍼-프레임 내에서 시분할 멀티플렉싱 된다. 또한, 4 개의 필드 는 도 2 에 도시된 순서로 배열되어 동기화 및 데이터 복원을 용이하게 한다. 각각의 슈퍼-프레임에서 최초로 송신되는 필드 (212 및 214) 내의 파일럿 OFDM 심볼은, 슈퍼-프레임 내에서 다음으로 송신되는 필드 (216) 내의 오버헤드 OFDM 심볼의 검출을 위해 이용될 수 있다. 그 후, 필드 (216) 로부터 획득된 오버헤드 정보는, 슈퍼-프레임에서 마지막으로 송신되는 필드 (218) 내에서 전송된 트래픽/패킷 데이터의 복원을 위해 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 필드 (212) 는 TDM 파일럿 1 에 대하여 하나의 OFDM 심볼을 반송하고, 필드 (214) 도 TDM 파일럿 2 에 대하여 하나의 OFDM 심볼을 반송한다. 일반적으로, 각각의 필드는 임의의 지속기간일 수 있으며, 필드는 임의의 순서로 배열될 수 있다. TDM 파일럿 1 및 2 는 무선 장치에 의한 동기화를 용이하게 하도록 각각의 프레임에서 주기적으로 브로드캐스트 될 수 있다. 또한, 오버헤드 필드 (216) 및/또는 데이터 필드 (218) 는, 후술하는 바와 같이, 데이터 심볼과 주파수 분할 멀티플렉싱 파일럿 심볼을 포함할 수도 있다.
OFDM 시스템은 BW MHz 의 전체 시스템 대역폭을 가지며, 이는 OFDM을 이용하여 N 개의 직교 서브밴드로 분할된다. 인접한 서브밴드 사이의 간격은 BW/N MHz 이다. N 개의 전체 서브밴드 중, M < N 인 M 개의 서브밴드는 파일럿 및 데이터 송신을 위해 사용될 수 있으며, 나머지 N - M 개의 서브밴드는 사용되지 않고 보호 (guard) 서브밴드로 기능할 수 있다. 일 실시형태에서, OFDM 시스템은 N = 4096 개의 전체 서브밴드, M = 4000 개의 사용 가능한 서브밴드, 및 N - M = 96 개의 보호 서브밴드를 갖는 OFDM 구조를 이용한다. 일반적으로, 임의의 수 의 전체 서브밴드, 사용 가능 서브밴드, 및 보호 서브밴드를 갖는 어떤 OFDM 구조도 OFDM 시스템을 위해 사용될 수 있다.
TDM 파일럿 1 및 2 는 시스템 내의 무선 장치에 의한 동기화를 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 무선 장치는 TDM 파일럿 1 을 이용하여 각각의 프레임의 시작을 검출하고, 심볼 타이밍에 대한 대강의 (coarse) 추정치를 획득하며, 주파수 에러를 추정할 수 있다. 무선 장치는 더 정확한 심볼 타이밍을 획득하는데 TDM 파일럿 2 를 사용할 수 있다.
도 3a 는 주파수 도메인에서의 TDM 파일럿 1 의 일 실시형태를 도시한 것이다. 본 실시형태에 있어서, TDM 파일럿 1 은 L1 개의 서브밴드 상에서 송신되는 L1 개의 파일럿 심볼을 포함하며, TDM 파일럿 1 에 대해 서브밴드 당 하나의 파일럿 심볼이 이용된다. L1 개의 서브밴드는 N 개의 전체 서브밴드에 걸쳐 균일하게 분포되고, S1 서브밴드만큼 동일하게 이격되며, 여기서 S1 = N/L1 이다. 예를 들어, N = 4096, L1 = 128, 그리고 S1 = 32 이다. 그러나, N, L1, S1 에 대하여 다른 값이 사용될 수도 있다. 후술하는 바와 같이, TDM 파일럿 1 에 대한 이러한 구조는 (1) 심각한 다중 경로 채널을 포함하는 다양한 유형의 채널에서의 프레임 검출에 대해 우수한 성능을 제공할 수 있고, (2) 심각한 다중 경로 채널에서 충분히 정확한 주파수 에러 추정 및 대강의 심볼 타이밍을 제공할 수 있으며, (3) 무선 장치에서의 프로세싱을 단순화시킬 수 있다.
도 3b 는 주파수 도메인에서의 TDM 파일럿 2 의 일 실시형태를 도시한 것이다. 본 실시형태에 있어서, TDM 파일럿 2 는 L2 개의 서브밴드 상에서 송신되는 L2 개의 파일럿 심볼을 포함하며, 여기서 L2 > L1 이다. L2 개의 서브밴드는 N 개의 전체 서브밴드에 걸쳐 균일하게 분포되어 있고, S2 서브밴드만큼 이격되며, 여기서 S2 = N/L2 이다. 예를 들어, N = 4096, L2 = 2048, 그리고 S2 = 2 이다. 역시, N, L2 및 S2 에 대하여 다른 값이 사용될 수도 있다. TDM 파일럿 2 에 대한 이러한 구조는 심각한 다중 경로 채널을 포함하는 다양한 유형의 채널에서 정확한 심볼 타이밍을 제공할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 무선 장치는 (1) TDM 파일럿 2 직후인 그 다음 OFDM 심볼의 도달 이전에 심볼 타이밍을 획득하도록, 효율적인 방식으로 TDM 파일럿 2 를 프로세싱하는 것이 가능할 수 있으며, (2) 이러한 그 다음 OFDM 심볼에 심볼 타이밍을 적용하는 것이 가능할 수도 있다.
TDM 파일럿 1 로 더 큰 주파수 에러가 정정될 수 있도록 L1 에 대하여 더 작은 값이 사용된다. 파일럿-2 시퀀스가 더 길도록 더 큰 값이 L2 에 대해 사용되며, 이는 무선 장치가 파일럿-2 시퀀스로부터 더 긴 채널 임펄스 응답 추정치를 획득할 수 있도록 한다. S1 개의 동일한 파일럿-1 시퀀스가 TDM 파일럿 1 에 대해 발생되도록 TDM 파일럿 1 에 대한 L1 개의 서브밴드가 선택된다. 유사하게, S2 개의 동일한 파일럿-2 시퀀스가 TDM 파일럿-2 에 대해 발생되도록 TDM 파일럿 2 에 대한 L2 개의 서브밴드가 선택된다.
도 4 는 기지국에서의 TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120) 의 일 실시형태를 도시한 블록도이다. 프로세서 (120) 내에서, TX 데이터 프로세서 (410) 는 트래픽/패킷 데이터를 수신, 인코딩, 인터리빙 및 심볼 매핑하여 데이터 심볼을 발생시킨다.
일 실시형태에서, 의사 난수 (pseudo-random number; PN) 발생기 (420) 가 TDM 파일럿 1 및 2 양자에 대한 데이터를 발생시키는데 사용된다. PN 발생기 (420) 는, 예를 들어, 발생기 다항식 (generator polynomial)
Figure 112006015318581-PCT00001
을 구현하는 15-탭 (tap) 선형 피드백 시프트 레지스터 (linear feedback shift register; LFSR) 로 구현될 수 있다. 이 경우, PN 발생기 (420) 는 (1) 직렬로 결합된 15 개의 지연 엘리먼트 (delay element; 422a 내지 422o) 및 (2) 지연 엘리먼트 (422a 내지 422o) 사이에 결합된 가산기 (424) 를 포함한다. 지연 엘리먼트 (422o) 는 파일럿 데이터를 제공하고, 이는 또한 지연 엘리먼트 (422a) 의 입력으로, 그리고 가산기 (424) 의 한 입력으로 피드백된다. PN 발생기 (420) 는 TDM 파일럿 1 및 2 에 대한 상이한 초기 상태, 예를 들어 TDM 파일럿 1 에 대해 '011010101001110', TDM 파일럿 2 에 대해 '010110100011100' 으로 초기화될 수 있다. 일반적으로, 임의의 데이터가 TDM 파일럿 1 및 2 에 대하여 사용될 수 있다. 파일럿 데이터는 파일럿 OFDM 심볼의 피크 진폭 (amplitude) 과 평균 진폭 사이의 차이를 감소시키도록 (즉, TDM 파일럿에 대한 시간 도메인 파형의 피크-대- 평균 변화 (peak-to-average variation) 를 최소화하도록) 선택될 수 있다. TDM 파일럿 2 에 대한 파일럿 데이터는 데이터를 스크램블링 (scrambling) 하는데 사용되는 것과 동일한 PN 발생기로 발생될 수도 있다. 무선 장치는 TDM 파일럿 2 용으로 사용된 데이터에 대한 정보를 가지고 있으나, TDM 파일럿 1 에 대한 데이터를 알 필요는 없다.
비트-대-심볼 (bit-to-symbol) 매핑 유닛 (430) 은 PN 발생기 (420) 로부터 파일럿 데이터를 수신하고, 파일럿 데이터의 비트를 변조 방식에 기초하여 파일럿 심볼로 매핑한다. 동일한 또는 상이한 변조 방식이 TDM 파일럿 1 및 2 에 대하여 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, QPSK 가 TDM 파일럿 1 및 2 양자에 대하여 사용된다. 이 경우, 매핑 유닛 (430) 은 파일럿 데이터를 2 비트 이진 값으로 그룹화하고, 또한 각각의 2 비트 값을 특정 파일럿 변조 심볼로 매핑한다. 각각의 파일럿 심볼은 QPSK 에 대한 신호 콘스텔레이션 내의 복소수 값이다. QPSK 가 TDM 파일럿용으로 사용된다면, 매핑 유닛 (430) 은 TDM 파일럿 1 에 대한 2L1 개의 파일럿 데이터 비트를 L1 개의 파일럿 심볼로 매핑하고, 또한, TDM 파일럿 2 에 대한 2L2 개의 파일럿 데이터 비트를 L2 개의 파일럿 심볼로 매핑한다. 멀티플렉서 (Mux; 440) 는 TX 데이터 프로세서 (410) 로부터 데이터 심볼을, 매핑 유닛 (430) 으로부터 파일럿 심볼을, 그리고 제어기 (140) 로부터 TDM_Ctrl 신호를 수신한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 멀티플렉서 (440) 는, OFDM 변조기 (130) 에게, TDM 파일럿 1 및 2 필드를 위한 파일럿 심볼 및 각 프레임의 오버헤드 및 데이터 필드를 위한 데이터 심볼을 제공한다.
도 5 는 기지국 (110) 에서의 OFDM 변조기 (130) 의 일 실시형태의 블록도를 도시한 것이다. 심볼 대 서브밴드 (symbol-to-subband) 매핑 유닛 (510) 은 TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120) 로부터 데이터 및 파일럿 심볼을 수신하고, 제어기 (140) 으로부터의 Subband_Mux_Ctrl 신호에 기초하여 이들 심볼을 적절한 서브밴드로 매핑한다. 각각의 OFDM 심볼 주기에서, 매핑 유닛 (510) 은 데이터 또는 파일럿 송신용으로 사용되는 각각의 서브밴드 상에 하나의 데이터 또는 파일럿 심볼을 제공하고, 각각의 사용되지 않는 서브밴드에 대해 "제로 (zero) 심볼 (0 값의 신호)" 을 제공한다. 사용되지 않는 서브밴드에 지정된 파일럿 심볼은 제로 심볼로 대체된다. 각각의 OFDM 심볼 주기 동안, 매핑 유닛 (510) 은 N 개의 전체 서브밴드에 대해 N 개의 "송신 심볼" 을 제공하며, 여기서, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로 심볼일 수도 있다. 이산 푸리에 역변환 (inverse discrete Fourier transform; IDFT) 유닛 (520) 은 각각의 OFDM 심볼 주기 동안 N 개의 송신 심볼을 수신하고, N 개의 송신 심볼을 N-포인트 IDFT 로 시간 도메인으로 변환하며, N 개의 시간 도메인 샘플을 포함하는 "변환된" 심볼을 제공한다. 각각의 샘플은 하나의 샘플 주기 동안에 전송되는 복소수 값이다. 일반적인 경우와 같이 N 이 2 의 거듭제곱이면, N-포인트 IDFT 대신에 N-포인트 고속 푸리에 역변환 (inverse fast Fourier transform; IFFT) 이 수행될 수도 있다. 병렬 대 직렬 (parallel-to-serial; P/S) 변환기 (530) 는 각각의 변환된 심볼에 대한 N 개의 샘플들을 직렬화 (serialize) 한다. 그 후, 순환 프리픽스 발생기 (cyclic prefix generator; 540) 가 각각의 변환된 심볼의 일부 (또는 C 개의 샘플) 를 반복하여, N + C 개의 샘플을 포함하는 OFDM 심볼을 형성한다. 순환 프리픽스는, 통신 채널에서의 긴 지연 확산 (delay spread) 에 의해 유발된 심볼간 간섭 (inter-symbol interference; ISI) 및 캐리어간 간섭 (intercarrier interference; ICI) 에 저항하는데 사용된다. 지연 확산은 수신기에서의 최초 도달 신호 인스턴스와 최후 도달 신호 인스턴스 사이의 시간차이다. OFDM 심볼 주기 (또는, 간단히 "심볼 주기") 는 하나의 OFDM 심볼의 지속기간이며, N + C 샘플 주기와 같다.
도 6a 는 TDM 파일럿 1 의 시간 도메인 표현을 도시한 것이다. TDM 파일럿 1 에 대한 OFDM 심볼 (또는 "파일럿-1 OFDM 심볼") 은 길이 N 의 변환된 심볼 및 길이 C 의 순환 프리픽스로 구성된다. TDM 파일럿 1 에 대한 L1 개의 파일럿 심볼은 S1 개의 서브밴드만큼 동일하게 이격된 L1 개의 서브밴드 상에서 전송되므로, 그리고, 나머지 서브밴드 상에서는 제로 심볼이 전송되므로, TDM 파일럿 1 에 대한 변환된 심볼은 S1 개의 동일한 파일럿-1 시퀀스를 포함하며, 각각의 파일럿-1 시퀀스는 L1 개의 시간 도메인 샘플을 포함한다. 각각의 파일럿-1 시퀀스는, TDM 파일럿 1 에 대한 L1 개의 파일럿 심볼에 대해 L1-포인트 IDFT 를 수행함으로써 발생될 수 있다. TDM 파일럿 1 에 대한 순환 프리픽스는 변환된 심볼의 C 개의 최우측 샘플로 구성되고, 변환된 심볼의 앞에 삽입된다. 이에 따라, 파일럿-1 OFDM 심볼은 총 S1 + C/L1 파일럿-1 시퀀스를 포함한다. 예를 들어, N = 4096, L1 = 128, S1 = 32, 그리고 C = 512 이면, 파일럿-1 OFDM 심볼은 36 개의 파일럿-1 시퀀스를 포함할 것이고, 각각의 파일럿-1 시퀀스는 128 개의 시간 도메인 샘플을 포함할 것이다.
도 6b 는 TDM 파일럿 2 의 시간 도메인 표현이다. TDM 파일럿 2 에 대한 OFDM 심볼 (또는 "파일럿-2 OFDM 심볼") 도 길이 N 의 변환된 심볼 및 길이 C 의 순환 프리픽스로 구성된다. TDM 파일럿 2 에 대한 변환된 심볼은 S2 개의 동일한 파일럿-2 시퀀스를 포함하며, 각각의 파일럿-2 시퀀스는 L2 개의 시간 도메인 샘플을 포함한다. TDM 파일럿 2 에 대한 순환 프리픽스는 변환된 심볼의 C 개의 최우측 샘플로 구성되고, 변환된 심볼의 앞에 삽입된다. 예를 들어, N = 4096, L2 = 2048, S2 = 2 그리고 C = 512 이면, 파일럿-2 OFDM 심볼은 2 개의 완전한 파일럿-2 시퀀스를 포함할 것이며, 각각의 파일럿-2 시퀀스는 2048 개의 시간 도메인 샘플을 포함할 것이다. TDM 파일럿 2 에 대한 순환 프리픽스는 파일럿-2 시퀀스의 일부만을 포함할 것이다.
도 7 은 무선 장치 (150) 에서의 동기화 및 채널 추정 유닛 (180) 의 일 실시형태의 블록도를 도시한 것이다. 유닛 (180) 내에서, 프레임 검출기 (710) 는 수신기 유닛 (154) 으로부터 입력 샘플을 수신하고, 각 프레임의 시작을 검출하기 위해 입력 샘플을 프로세싱하며, 프레임 타이밍을 제공한다. 심볼 타이밍 검출기 (720) 는 입력 샘플 및 프레임 타이밍을 수신하고, 수신된 OFDM 심볼의 시작을 검출하기 위해 입력 샘플을 프로세싱하며, 심볼 타이밍을 제공한다. 주파수 에러 추정기 (712) 는 수신된 OFDM 심볼에서 주파수 에러를 추정한다. 채널 추정기 (730) 는 심볼 타이밍 검출기 (720) 로부터의 출력을 수신하고, 채널 추정치를 유도한다. 이하, 유닛 (180) 내의 검출기 및 추정기를 설명한다.
도 8 은 프레임 검출기 (710) 의 일 실시형태의 블록도를 도시한 것이며, 이는 수신기 유닛 (154) 으로부터의 입력 샘플에서 TDM 파일럿 1 을 검출하여 프레임 동기화를 수행한다. 단순화를 위해, 다음 설명은 통신 채널이 가산 백색 가우시안 잡음 (additive white Gaussian noise; AWGN) 채널임을 가정한다. 각각의 샘플 주기 동안의 입력 샘플은 다음과 같이,
Figure 112006015318581-PCT00002
로 표현될 수 있으며, 여기서,
Figure 112006015318581-PCT00003
은 샘플 주기에 대한 인덱스;
Figure 112006015318581-PCT00004
은 샘플 주기
Figure 112006015318581-PCT00005
에서 기지국에 의해 전송된 시간 도메인 샘플;
Figure 112006015318581-PCT00006
은 샘플 주기
Figure 112006015318581-PCT00007
에서 무선 장치에 의해 획득된 입력 샘플;
Figure 112006015318581-PCT00008
은 샘플 주기
Figure 112006015318581-PCT00009
에 대한 잡음이다.
도 8 에 도시된 실시형태에서, 프레임 검출기 (710) 는 프레임 검출을 위해, 파일럿-1 OFDM 심볼의 주기적 성질을 이용하는 지연 상관기 (delayed correlator) 로 구현된다. 일 실시형태에서, 프레임 검출기 (710) 는 프레임 검출을 위해 다음의 검출 메트릭, 즉,
Figure 112006015318581-PCT00010
을 이용하며, 여기서,
Figure 112006015318581-PCT00011
은 샘플 주기
Figure 112006015318581-PCT00012
에 대한 검출 메트릭;
"*" 는 공액 복소수를 나타내며;
Figure 112006015318581-PCT00013
는
Figure 112006015318581-PCT00014
의 제곱된 진폭을 나타낸다.
수학식 2 는 2 개의 연속적인 파일럿-1 시퀀스 내의 2 개의 입력 샘플
Figure 112006015318581-PCT00015
와
Figure 112006015318581-PCT00016
사이의 지연 상관 (delayed correlation), 즉
Figure 112006015318581-PCT00017
를 계산한다. 이 지연 상관은, 채널 이득 추정을 요하지 않고도 통신 채널의 영향을 제거하며, 통신 채널을 통해 수신된 에너지를 코히어런트 (coherently) 결합한다. 그 후, 수학식 2 는 파일럿-1 시퀀스의 모든 L1 샘플에 대한 상관 결과를 누산하여, 복소수 값인 누산 상관 결과
Figure 112006015318581-PCT00018
을 얻는다. 그 후, 수학식 2 는 샘플 주기 n 에 대한 판정 메트릭
Figure 112006015318581-PCT00019
을
Figure 112006015318581-PCT00020
의 제곱된 진폭으로서 유도한다. 지연 상관에 사용된 2 개의 시퀀스 사이에 정합이 있는 경우, 판정 메트릭
Figure 112006015318581-PCT00021
은 길이 L1 의 하나의 수신된 파일럿-1 시퀀스의 에너지를 나타낸다.
프레임 검출기 (710) 내에서, (길이 L1 의) 시프트 레지스터 (812) 는 입력 샘플
Figure 112006015318581-PCT00022
을 수신하고, 저장하며, 시프트하고, L1 샘플 주기만큼 지연된 입력 샘플
Figure 112006015318581-PCT00023
을 제공한다. 시프트 레지스터 (812) 대신에 샘플 버퍼도 이용될 수 있다. 또한, 유닛 (816) 은 입력 샘플을 수신하고 복소 공액 입력 샘플
Figure 112006015318581-PCT00024
을 제공한다. 각각의 샘플 주기 n 에 대해, 곱셈기 (814) 는 시프트 레지스터 (812) 로부터의 지연된 입력 샘플
Figure 112006015318581-PCT00025
을 유닛 (816) 으로부터의 복소 공액 입력 샘플
Figure 112006015318581-PCT00026
과 곱하고, (길이 L1 의) 시프트 레지스터 (822) 및 가산기 (824) 에 상관 결과
Figure 112006015318581-PCT00027
을 제공한다. 소문자
Figure 112006015318581-PCT00028
은 하나의 입력 샘플에 대한 상관 결과를 나타내고, 대문자
Figure 112006015318581-PCT00029
은 L1 개의 입력 샘플에 대한 누적 상관 결과를 나타낸다. 시프트 레지스터 (822) 는 곱셈기 (814) 로부터 상관 결과
Figure 112006015318581-PCT00030
을 수신하고, 저장하고 지연하며, L1 입력 샘플만큼 지연된 상관 결과
Figure 112006015318581-PCT00031
을 제공한다. 각각의 샘플 주기 n 에 대해, 가산기 (824) 는 레지스터 (826) 의 출력
Figure 112006015318581-PCT00032
를 수신하고, 곱셈기 (814) 로부터의 결과
Figure 112006015318581-PCT00033
과 더하며, 시프트 레지스터 (822) 로부터의 지연된 결과
Figure 112006015318581-PCT00034
를 빼고, 레지스터 (826) 에 그 출력
Figure 112006015318581-PCT00035
을 제공한다. 가산기 (824) 및 레지스터 (826) 는 수학식 2 에서 더하기 연산을 수행하는 누산기를 형성한다. 시프트 레지스터 (822) 및 가산기 (824) 는 또한, L1 개의 가장 최근의 상관 결과 (
Figure 112006015318581-PCT00036
내지
Figure 112006015318581-PCT00037
) 의 런닝 (running) 또는 슬라이딩 (sliding) 가산 을 수행하도록 구성된다. 이는 곱셈기 (814) 로부터의 가장 최근의 상관 결과
Figure 112006015318581-PCT00038
을 가산하고, 시프트 레지스터 (822) 에 의해 제공되는 L1 샘플 주기 이전의 상관 결과
Figure 112006015318581-PCT00039
을 감산함으로써 이루어진다. 유닛 (832) 은 가산기 (824) 로부터 누산된 출력
Figure 112006015318581-PCT00040
의 제곱된 진폭을 계산하고, 검출 메트릭
Figure 112006015318581-PCT00041
을 제공한다.
포스트-프로세서 (post-processor; 834) 는, 고정값 또는 프로그램 가능한 값인 검출 메트릭
Figure 112006015318581-PCT00042
및 임계값
Figure 112006015318581-PCT00043
에 기초하여, 파일럿-1 OFDM 심볼의 존재 및 그에 따른 슈퍼-프레임의 시작을 검출한다. 프레임 검출은 다양한 기준에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 포스트-프로세서 (834) 는, 검출 메트릭
Figure 112006015318581-PCT00044
이 (1) 임계값
Figure 112006015318581-PCT00045
을 초과하고, (2) 파일럿-1 OFDM 심볼 지속기간의 소정 퍼센티지 이상 동안 임계값
Figure 112006015318581-PCT00046
이상으로 유지되고, (3) 그 후 소정 기간 (하나의 파일럿-1 시퀀스) 동안 임계값
Figure 112006015318581-PCT00047
아래로 떨어지는 경우에 파일럿-1 OFDM 심볼의 존재를 선언할 수 있다. 포스트-프로세서 (834) 는 검출 메트릭
Figure 112006015318581-PCT00048
에 대한 파형의 트레일링 에지 (trailing edge) 전의 소정 수의 샘플 주기로 파일럿-1 OFDM 심볼의 종단 (
Figure 112006015318581-PCT00049
로 나타냄) 을 나타낼 수도 있다. 또한, 포스트-프로세서 (834) 는 파일럿-1 OFDM 심볼의 종단에 프레임 타이밍 신호를 (예를 들어, 논리 하이 (high) 로) 설정할 수도 있다. 시간
Figure 112006015318581-PCT00050
는 파일럿-2 OFDM 심볼의 프로세싱에 대한 대강의 심볼 타이밍으로 사용될 수도 있다.
주파수 에러 추정기 (712) 는 수신된 파일럿-1 OFDM 심볼 내의 주파수 에러를 추정한다. 이 주파수 에러는, 예를 들어, 기지국과 무선 장치에서의 오실레이터의 주파수 차이, 도플러 시프트 (Doppler shift) 등과 같은 다양한 원인에 기인할 수 있다. 주파수 에러 추정기 (712) 는 각각의 파일럿-1 시퀀스 (마지막 파일럿-1 시퀀스는 제외) 에 대하여 주파수 에러 추정을 다음과 같이,
Figure 112006015318581-PCT00051
발생시킬 수도 있으며, 여기서,
Figure 112006015318581-PCT00052
는
Figure 112006015318581-PCT00053
번째 파일럿-1 시퀀스에 대한 i 번째 입력 샘플이고;
Figure 112006015318581-PCT00054
는
Figure 112006015318581-PCT00055
의 허수부와
Figure 112006015318581-PCT00056
의 실수부의 비의 아크 탄젠트, 즉
Figure 112006015318581-PCT00057
이고;
Figure 112006015318581-PCT00058
는
Figure 112006015318581-PCT00059
인 검출기 이득이며;
Figure 112006015318581-PCT00060
은
Figure 112006015318581-PCT00061
번째 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 에러 추정치이다.
검출 가능한 주파수 에러의 범위는 다음과 같이,
Figure 112006015318581-PCT00062
로 주어지며, 여기서,
Figure 112006015318581-PCT00063
는 입력 샘플 레이트이다. 수학식 4 는, 검출되는 주파수 에러의 범위가 파일럿-1 시퀀스의 길이에 의존하고, 반비례한다는 것을 나타낸다. 누적 상관 결과 또한 가산기 (824) 로부터 이용 가능하므로, 주파수 에러 추정기 (712) 는 포스트-프로세서 (834) 내에서 구현될 수도 있다.
주파수 에러 추정기는 다양한 방식으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 에러 추정치는 무선 장치에서의 임의의 검출된 주파수 에러를 정정하려 하는 주파수 추적 루프를 업데이트 하는데 사용될 수 있다. 주파수 추적 루프는, 무선 장치에서 주파수 하향 변환 (downconversion) 에 이용되는 캐리어 신호의 주파수를 조정할 수 있는 위상-록 루프 (phase-locked loop; PLL) 일 수 있다. 또한, 주파수 에러 추정은 파일럿-1 OFDM 심볼에 대하여 단일의 주파수 에러 추정치
Figure 112006015318581-PCT00064
를 얻도록 평균될 수 있다. 이
Figure 112006015318581-PCT00065
는 그 후 OFDM 복조기 (160) 내에서의 N-포인트 DFT 전 또는 후에 주파수 에러 정정을 위해 사용될 수 있다. 서브밴드 간격의 정수 배인 주파수 오프셋
Figure 112006015318581-PCT00066
을 정정하는데 사용될 수도 있는 포스트-DFT (post-DFT) 주파수 에러 정정을 위해, N-포인트 DFT 로부터 수신된 심볼은
Figure 112006015318581-PCT00067
서브밴드로 변환되고, 각각의 적용 가능한 서브밴드 k 에 대한 주파수 정정된 심볼
Figure 112006015318581-PCT00068
은
Figure 112006015318581-PCT00069
로 얻어질 수 있다. 프리-DFT (pre-DFT) 주파수 에러 정정을 위해, 입력 샘플은 주파수 에러 추정치
Figure 112006015318581-PCT00070
만큼 위상 회전될 수 있고, 그 후, 위상 회전된 샘플에 대해 N-포인트 DFT 가 수행될 수 있다.
프레임 검출 및 주파수 에러 추정은 파일럿-1 OFDM 심볼에 기초하여 다른 방식으로도 수행될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내이다. 예를 들어, 프레임 검출은, 기지국에서 발생되는 실제 파일럿-1 시퀀스로써 파일럿-1 OFDM 심볼에 대한 입력 샘플들 사이의 직접 상관 (direct correlation) 을 수행하여 이루어질 수 있다. 직접 상관은 각각의 강한 신호 인스턴스 (또는 다중경로) 에 대해 높은 상관 결과를 제공한다. 2 이상의 다중경로 또는 피크가 소정의 기지국에 대해 얻어질 수 있으므로, 무선 장치는 타이밍 정보를 얻기 위하여 검출 피크에 대해 포스트-프로세싱을 수행하게 된다. 프레임 검출은 지연 상관과 직접 상관의 조합으로 이루어질 수도 있다.
도 9 는 심볼 타이밍 검출기 (720) 의 일 실시형태의 블록도를 도시한 것이며, 이는 파일럿-2 OFDM 심볼에 기초하여 타이밍 동기화를 수행한다. 심볼 타이밍 검출기 (720) 내에서, 샘플 버퍼 (912) 는 수신기 유닛 (154) 으로부터의 입력 샘플을 수신하고, 파일럿-2 OFDM 심볼에 대해 L2 개 입력 샘플의 "샘플" 윈도우를 저장한다. 샘플 윈도우의 시작은, 프레임 검출기 (710) 로부터의 프레임 타이밍에 기초하여 유닛 (910) 에 의해 결정된다.
도 10a 는 파일럿-2 OFDM 심볼에 대한 프로세싱의 타이밍 도이다. 프레임 검출기 (710) 는 파일럿-1 OFDM 심볼에 기초하여 대강의 심볼 타이밍 (
Figure 112006015318581-PCT00071
로 표시) 을 제공한다. 파일럿-2 OFDM 심볼은 길이 L2 의 S2 개의 동일한 파일럿-2 시퀀스 (예를 들어, N = 4096 및 L2 =2048 인 경우, 2048 길이의 2 개의 파일럿-2 시퀀스) 를 포함한다. L2 개의 입력 샘플의 윈도우는 샘플 주기 TW 에서 시작하는 파일럿-2 OFDM 심볼에 대해, 샘플 버퍼 (912) 에 의해 수집된다. 샘플 윈도우의 시작은 대강의 심볼 타이밍으로부터 초기 오프셋
Figure 112006015318581-PCT00072
만큼 지연되는바, 즉
Figure 112006015318581-PCT00073
이다. 최초 오프셋은 정확할 필요는 없으며, 샘플 버퍼 (912) 에서 하나의 완전한 파일럿-2 시퀀스가 수집되는 것을 보장하도록 선택된다. 또한, 초기 오프셋은 파일럿-2 심볼에 대한 프로세싱이 그 다음 OFDM 심볼의 도달 전에 완료되어 파일럿-2 OFDM 심볼로부터 획득된 심볼 타이밍이 이러한 그 다음 OFDM 심볼에 적용될 수 있도록 선택될 수도 있다.
도 9 를 다시 참조하면, DFT 유닛 (914) 은, 샘플 버퍼 (912) 에 의해 수집된 L2 개의 입력 샘플에 대해 L2-포인트 DFT를 수행하고, L2 개의 수신된 파일럿 심볼에 대해 L2 개의 주파수 도메인 값을 제공한다. 샘플 윈도우의 시작이 파일럿-2 OFDM 심볼의 시작과 정렬되지 않은 경우 (즉,
Figure 112006015318581-PCT00074
), 채널 임펄스 응답은 회전-시프트 (circularly shifted) 되며, 이는 채널 임펄스 응답의 앞 부분이 뒷부분에 감긴다 (wrap around) 는 것을 의미한다. 파일럿 복조 유닛 (916) 은 각각의 파일럿 서브밴드 k 에 대해 수신된 파일럿 심볼
Figure 112006015318581-PCT00075
를 그 서브밴드에 대한 알려진 파일럿 심볼의 복소 공액
Figure 112006015318581-PCT00076
과 곱하여, 즉
Figure 112006015318581-PCT00077
하여 L2 개의 수신된 파일럿 심볼 상의 변조를 제거한다. 또한, 유닛 (916) 은 미사용 서브밴드에 대한 수신된 파일럿 심볼을 제로 심볼로 설정한다. 그 후, IDFT 유닛 (918) 은 L2 개의 파일럿 복조 심볼에 대해 L2-포인트 IDFT 를 수행하고 L2 개의 시간 도메인 값을 제공하며, 이들은 기지국 (110) 과 무선 장치 (150) 사이의 통신 채널의 임펄스 응답의 L2 개의 탭이다.
도 10b 는 IDFT 유닛 (918) 로부터의 L2-탭 채널 임펄스 응답을 도시한 것이다. 각각의 L2 탭은 그 탭 지연에서의 복소 채널 이득과 관련된다. 채널 임펄스 응답은 회전-시프트될 수 있으며, 이는 채널 임펄스 응답의 끝 부분이 감길 수 있고 IDFT 유닛 (918) 의 출력의 초기 부분에 나타날 수 있음을 의미한다.
도 9 를 다시 참조하면, 심볼 타이밍 탐색기 (920) 가 채널 임펄스 응답의 에너지 피크를 탐색함으로써 심볼 타이밍을 결정할 수 있다. 피크 검출은, 도 10b 에 나타낸 바와 같이, 채널 임펄스 응답에 걸쳐 "검출" 윈도우를 슬라이딩시킴으로써 이루어질 수 있다. 검출 윈도우 사이즈는 후술하는 바와 같이 결정될 수 있다. 각각의 윈도우 시작 부분에서, 검출 윈도우 내에 포함되는 모든 탭의 에너지가 계산된다.
도 10c 는 상이한 윈도우 시작 위치에서의 채널 탭의 에너지의 그래프를 도시한 것이다. 검출 윈도우는 우측으로 회전-시프트되어, 검출 윈도우의 우측 끝이 인덱스 L2 에서의 마지막 탭에 도달할 때에, 윈도우가 인덱스 1 의 첫 번째 탭 으로 감긴다. 이에 따라, 각각의 윈도우 시작 위치에 대하여 동일한 수의 채널 탭에 대해 에너지가 수집된다.
검출 윈도우 사이즈
Figure 112006015318581-PCT00078
는 시스템의 기대 지연 확산에 기초하여 선택될 수 있다. 무선 장치에서의 지연 확산은 무선 장치에서의 최초 및 최후 도달 신호 성분 사이의 시간차이다. 시스템의 지연 확산은 시스템 내의 모든 무선 장치 사이의 최대 지연 확산이다. 검출 윈도우 사이즈가 시스템의 지연 확산과 동일하거나 더 큰 경우, 검출 윈도우는 적절하게 정렬되면 채널 임펄스 응답의 전체 에너지를 포착하게 된다. 검출 윈도우 사이즈
Figure 112006015318581-PCT00079
는, 채널 임펄스 응답의 시작의 검출에 있어서의 불확실성을 피하기 위해, L2 의 절반보다 크지 않도록 (또는,
Figure 112006015318581-PCT00080
이도록) 선택될 수도 있다. 다수의 윈도우 시작 위치가 동일한 피크 에너지를 갖는 경우, 채널 임펄스 응답의 시작은, (1) 모든 L2 윈도우 시작 위치 중의 피크 에너지를 결정하고, (2) 피크 에너지로 최우측 윈도우 시작 위치를 식별함으로써 검출될 수 있다. 상이한 윈도우 시작 위치에 대한 에너지는 평균되거나 필터링 되어, 잡음이 있는 채널에서 채널 임펄스 응답의 시작의 좀 더 정확한 추정치를 얻을 수 있다. 어떠한 경우라도, 채널 임펄스 응답의 시작은
Figure 112006015318581-PCT00081
로 표시되고, 샘플 윈도우의 시작과 채널 임펄스 응답의 시작 사이의 오프셋은
Figure 112006015318581-PCT00082
이다. 채널 임펄스 응답의 시작
Figure 112006015318581-PCT00083
이 결정되면, 미세 (fine) 심볼 타이밍이 고유하게 계산될 수 있다.
도 10a 를 참조하면, 미세 심볼 타이밍은 수신된 OFDM 심볼의 시작을 나타낸다. 미세 심볼 타이밍
Figure 112006015318581-PCT00084
는 후속하여 수신되는 각각의 OFDM 심볼에 대한 "DFT" 윈도우를 정확하고 적절하게 배치하는데 이용될 수 있다. DFT 윈도우는, 각각의 수신된 OFDM 심볼을 수집하기 위해 특정한 N 개의 입력 샘플 (N + C 입력 샘플들 중에서) 을 표시한다. 그 후, DFT 윈도우 내의 N 개의 입력 샘플은 N-포인트 DFT 에 의해 변환되어, 수신된 OFDM 심볼에 대한 N 개의 수신된 데이터/파일럿 심볼을 얻는다. (1) 이전의 또는 그 다음 OFDM 심볼로부터의 심볼간 간섭 (ISI), (2) 채널 추정의 열화 (예를 들어, 부적절한 DFT 윈도우 배치는 에러 있는 채널 추정을 초래할 수 있다), (3) 순환 프리픽스에 의존하는 프로세싱 (예를 들어, 주파수 추적 루프, 자동 이득 제어 (automatic gain control; AGC) 등) 에서의 에러, 및 (4) 기타 악영향을 피하기 위하여, 각각의 수신된 OFDM 심볼에 대한 DFT 윈도우의 정확한 배치가 필요하다.
파일럿-2 OFDM 심볼은 더 정확한 주파수 에러 추정치를 얻는데도 사용될 수 있다. 예를 들어, 주파수 에러는 파일럿-2 시퀀스를 이용하고 수학식 3 에 기초하여 추정될 수 있다. 이 경우, 파일럿-2 시퀀스에 대한 L2 개의 샘플 (L1 개의 샘플 대신) 에 대해 가산이 수행될 수 있다.
또한, IDFT 유닛 (918) 으로부터의 채널 임펄스 응답은 기지국 (110) 과 무선 장치 (150) 사이의 통신 채널에 대한 주파수 응답 추정치를 유도하는데도 사용될 수 있다. 유닛 (922) 은 L2 탭 채널 임펄스 응답을 수신하고, 채널 임펄스 응답의 시작이 인덱스 1 에 있도록 채널 임펄스 응답을 회전-시프트시키고, 회전-시프트된 채널 임펄스 응답 뒤에 적정 수의 제로를 삽입하여, N 탭 채널 임펄스 응답을 제공한다. 그 후, DFT 유닛 (924) 은 N 탭 채널 임펄스 응답에 대해 N-포인트 DFT 를 수행하고, N 개의 전체 서브밴드에 대한 N 개의 복소수 채널 이득으로 구성된 주파수 응답 추정치를 제공한다. OFDM 복조기 (160) 는 후속 OFDM 심볼 내의 수신된 데이터 심볼의 검출을 위해 주파수 응답 추정치를 사용할 수 있다. 채널 추정치는 다른 방법으로도 유도될 수도 있다.
도 11 은 TDM 및 FDM 파일럿의 조합에 의한 파일럿 송신 방식을 도시한 것이다. 기지국 (110) 은 TDM 파일럿 1 및 2를 각각의 슈퍼-프레임 내에서 전송하여 무선 장치에 의한 초기 획득을 용이하게 할 수 있다. TDM 파일럿에 대한 오버헤드는 2 개의 OFDM 심볼이고, 이들은 슈퍼-프레임의 사이즈에 비하면 작을 수도 있다. 기지국은 각각의 슈퍼-프레임 내의 나머지 OFDM 심볼의 전부, 대부분 또는 일부에서 FDM 파일럿을 송신할 수도 있다. 도 11 의 실시형태에 있어서, FDM 파일럿은, 파일럿 심볼이 짝수 번호의 심볼 주기의 한 세트의 서브밴드 및 홀수 번호의 심볼 주기의 다른 한 세트에서 전송되도록, 서브밴드의 교번 세트 (alternating set) 에서 전송될 수 있다. 무선 장치에 의한 채널 추정 및, 가능하게는, 주파수 및 시간 추적을 지원하도록, 각각의 세트는 충분한 수의 (
Figure 112006015318581-PCT00085
) 서브밴드를 포함할 수 있다. 각 세트 내의 서브밴드는 N 개의 전체 서브밴드에 균일하게 분포될 수 있으며,
Figure 112006015318581-PCT00086
서브밴드만큼 동일하게 이격될 수도 있다. 또한, 한 세트 내의 서브밴드는 다른 세트의 서브밴드에 대하여 엇갈리거나 오프셋되어, 두 세트 내의 서브밴드가 서로 얽히도록 할 수 있다. 일례로, N = 4096,
Figure 112006015318581-PCT00087
= 512,
Figure 112006015318581-PCT00088
= 8, 그리고 2 세트 내의 서브밴드는 4 서브밴드만큼 엇갈릴 수 있다. 일반적으로, 임의의 수의 서브밴드가 FDM 파일럿에 대해 이용될 수 있으며, 각각의 세트는 임의의 수의 서브밴드, 그리고 N 개의 전체 서브밴드 중 임의의 하나를 포함할 수 있다.
무선 장치는 초기 동기화, 예를 들어 프레임 동기화, 주파수 오프셋 추정 및 (후속 OFDM 심볼에 대한 적절한 DFT 윈도우 배치를 위한) 미세 심볼 타이밍 획득을 위해 TDM 파일럿 1 및 2 를 이용할 수 있다. 무선 장치는, 예를 들어 처음으로 기지국에 액세스할 때, 처음으로 데이터를 수신 또는 요청할 때, 또는 최초 전원 인가 후 긴 비활성 기간 후 등에 초기 동기화를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 장치는 파일럿-1 OFDM 심볼의 존재 및 그에 의한 슈퍼-프레임의 시작을 검출하기 위해 파일럿-1 시퀀스의 지연 상관을 수행한다. 그 후, 무선 장치는 파일럿-1 OFDM 심볼 내의 주파수 에러를 추정하기 위해, 그리고 파일럿-2 OFDM 심볼을 수신하기 전에 이 주파수 에러를 정정하기 위해 파일럿-1 시퀀스를 사용할 수도 있다. 파일럿-1 OFDM 심볼은, 데이터 OFDM 심볼의 순환 프리픽스 구조를 이용하는 종래의 방법에 비해 더 큰 주파수 에러의 추정 및 그 다음 (파일럿-2) OFDM 심볼에 대한 더 신뢰성 있는 DFT 윈도우의 배치를 가능케 한다. 따라서, 파일럿-1 OFDM 심볼은 더 큰 다중 경로 지연 확산을 갖는 지상 무 선 채널에 대해 향상된 성능을 제공할 수 있다.
무선 장치는 파일럿-2 OFDM 심볼을 이용하여 후속 수신 OFDM 심볼에 대해 더 정확하게 DFT 윈도우를 배치하기 위한 미세 심볼 타이밍을 획득할 수 있다. 무선 장치는 채널 추정 및 주파수 에러 추정을 위해서도 파일럿-2 OFDM 심볼을 이용할 수 있다. 파일럿-2 OFDM 심볼은 빠르고 정확한 미세 심볼 타이밍 결정 및 적절한 DFT 윈도우 배치를 가능케 한다.
무선 장치는 채널 추정 및 시간 추적, 그리고 가능하게는 주파수 추적을 위해 FDM 파일럿을 사용할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 무선 장치는 파일럿-2 OFDM 심볼에 기초하여 채널 추정치를 획득할 수 있다. 무선 장치는, 도 11 에 도시된 바와 같이, 특히 FDM 파일럿이 슈퍼-프레임에 걸쳐 송신되는 경우에 더 정확한 채널 추정치를 얻기 위해 FDM 파일럿을 이용할 수 있다. 또한, 무선 장치는 수신된 OFDM 심볼 내의 주파수 에러를 정정할 수 있는 주파수 추적 루프를 업데이트 하는데 FDM 파일럿을 이용할 수도 있다. 또한, 무선 장치는 (예를 들어, 통신 채널의 채널 임펄스 응답의 변화에 기인하는) 입력 샘플 내의 타이밍 드리프트 (drift) 를 설명할 수 있는 시간 추적 루프를 업데이트 하는데 FDM 파일럿을 이용할 수도 있다.
여기에서 설명된 동기화 기술은 다양한 수단으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 동기화를 지원하기 위해 사용되는 기지국에서의 프로세싱 유닛 (예를 들어, TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120)) 은 하나 이상의 주문형 집 적 회로 (ASIC), 디지털 신호 프로세서 (DSP), 디지털 신호 프로세싱 장치 (digital signal processing device; DSPD), 프로그래머블 논리 장치 (programmable logic device; PLD), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 마이크로 프로세서, 기타 여기에서 설명된 기능을 수행하도록 설계된 전자 유닛, 또는 그들의 조합물 내에서 구현될 수 있다. 동기화를 수행하는데 사용되는 무선 장치에서의 프로세싱 유닛 (예를 들어, 동기화 및 채널 추정 유닛 (180)) 은 하나 이상의 ASIC, DSP 등 내에서 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현에 있어서, 동기화 기술은 여기에서 설명된 기능을 수행하는 모듈 (예를 들어, 절차, 함수 등) 로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛 (예를 들어, 도 1 의 메모리 유닛 (192)) 내에 저장되고 프로세서 (예를 들어, 제어기 (190)) 에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에서 또는 프로세서 외부에서 구현될 수 있다.
이상의 개시된 실시형태에 대한 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 제조 또는 이용할 수 있도록 하기 위해 제공된 것이다. 당업자에게는 이들 실시형태에 대한 다양한 변형이 자명할 것이며, 여기서 정의된 일반적인 원칙은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다른 실시형태에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 설명된 실시형태로 제한하려는 것이 아니며, 여기에서 개시된 원리 및 신규한 특성에 부합하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (43)

  1. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 이용하는 무선 브로드캐스트 시스템에서 파일럿을 송신하는 방법으로서,
    시분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식으로 주파수 서브밴드의 제 1 세트 상에서 제 1 파일럿을 데이터와 함께 송신하는 단계로서, 상기 제 1 세트는 상기 시스템에서의 N 개의 전체 주파수 서브밴드의 일부를 포함하고, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 제 1 파일럿의 송신 단계; 및
    TDM 방식으로 주파수 서브밴드의 제 2 세트 상에서 제 2 파일럿을 데이터와 함께 송신하는 단계로서, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트보다 더 많은 서브밴드를 포함하고, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 상기 시스템에서 수신기에 의한 동기화용으로 사용되는, 상기 제 2 파일럿의 송신 단계를 포함하는, 파일럿 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 소정 시간 지속기간의 각 프레임에서 주기적으로 송신되는, 파일럿 송신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿은 상기 각 프레임의 시작에서 송신되고, 상기 제 2 파일럿 은 상기 프레임에서 다음으로 송신되는, 파일럿 송신 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿은 각 프레임의 시작을 검출하는데 사용되고,
    상기 제 2 파일럿은 수신된 OFDM 심볼의 시작을 나타내는 심볼 타이밍을 결정하는데 사용되는, 파일럿 송신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿은 하나의 OFDM 심볼에서 송신되는, 파일럿 송신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 N/2M 개의 주파수 서브밴드를 포함하며, M 은 1 보다 큰 정수인, 파일럿 송신 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿은 하나의 OFDM 심볼에서 송신되는, 파일럿 송신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 세트는 N/2K 개의 주파수 서브밴드를 포함하고, K 는 1 이상의 정수인, 파일럿 송신 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 세트는 N/2 개의 주파수 서브밴드를 포함하는, 파일럿 송신 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트 및 상기 제 2 세트 각각에서의 상기 주파수 서브밴드는 상기 N 개의 전체 주파수 서브밴드에 걸쳐 균일하게 분포되는, 파일럿 송신 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿은, 또한, 상기 수신기에 의해 주파수 에러 추정용으로 사용되는, 파일럿 송신 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿은, 또한, 상기 수신기에 의해 채널 추정용으로 사용되는, 파일럿 송신 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    주파수 분할 멀티플렉싱 (FDM) 방식으로 주파수 서브밴드의 제 3 세트 상에서 제 3 파일럿을 데이터와 함께 송신하는 단계로서, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 상기 수신기에 의해 프레임 및 심볼 타이밍을 획득하기 위해 사용되고, 상기 제 3 파일럿은 상기 수신기에 의해 주파수 및 시간 추적용으로 사용되는, 상기 제 3 파일럿의 송신 단계를 더 포함하는, 파일럿 송신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 3 파일럿은, 또한, 채널 추정용으로 사용되는, 파일럿 송신 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿을 의사 난수 (PN) 발생기에 의해 발생하는 단계를 더 포함하는, 파일럿 송신 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 PN 발생기를 상기 제 1 파일럿에 대한 제 1 초기 상태로 초기화하는 단계, 및
    상기 PN 발생기를 상기 제 2 파일럿에 대한 제 2 초기 상태로 초기화하는 단계를 더 포함하는, 파일럿 송신 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 PN 발생기는, 또한, 송신 전에 데이터를 스크램블링하는데 사용되는, 파일럿 송신 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿, 상기 제 2 파일럿, 또는 상기 제 1 및 제 2 파일럿 각각을, 상기 파일럿에 대한 시간 도메인 파형의 피크 대 평균 (peak-to-average) 변동을 감소시키도록 선택된 데이터로 발생하는 단계를 더 포함하는, 파일럿 송신 방법.
  19. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 시스템에서의 장치로서,
    시분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식으로 주파수 서브밴드의 제 1 세트 상에서 제 1 파일럿을 데이터와 함께 제공하고, TDM 방식으로 주파수 서브밴드의 제 2 세트 상에서 제 2 파일럿을 데이터와 함께 제공하도록 동작하는 변조기로서, 상기 제 1 세트는 상기 시스템에서의 N 개의 전체 주파수 서브밴드의 일부를 포함하고, N 은 1 보다 큰 정수이며, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트보다 더 많은 서브밴드를 포함하는, 상기 변조기; 및
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿을 송신하도록 동작하는 송신기로서, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 상기 시스템에서 수신기에 의한 동기화용으로 사용되는, 상기 송신기를 포함하는, OFDM 시스템에서의 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 소정 시간 지속기간의 각 프레임에 서 주기적으로 송신되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  21. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 시스템에서의 장치로서,
    시분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식으로 주파수 서브밴드의 제 1 세트 상에서 제 1 파일럿을 데이터와 함께 송신하는 수단으로서, 상기 제 1 세트는 상기 시스템에서의 N 개의 전체 주파수 서브밴드의 일부를 포함하고, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 제 1 파일럿의 송신 수단; 및
    TDM 방식으로 주파수 서브밴드의 제 2 세트 상에서 제 2 파일럿을 데이터와 함께 송신하는 수단으로서, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트보다 더 많은 서브밴드를 포함하고, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 상기 시스템에서 수신기에 의한 동기화용으로 사용되는, 상기 제 2 파일럿의 송신 수단을 포함하는, OFDM 시스템에서의 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 소정 시간 지속기간의 각 프레임에서 주기적으로 송신되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  23. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 시스템에서 동기화를 수행하는 방법으로서,
    소정 시간 지속기간의 각 프레임의 시작을 검출하기 위해 통신 채널을 통해 수신된 제 1 파일럿을 프로세싱하는 단계로서, 상기 제 1 파일럿은 시분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식으로 주파수 서브밴드의 제 1 세트 상에서 데이터와 함께 송신되고, 상기 제 1 세트는 상기 시스템에서의 N 개의 전체 주파수 서브밴드의 일부를 포함하며, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 제 1 파일럿의 프로세싱 단계; 및
    수신된 OFDM 심볼의 시작을 나타내는 심볼 타이밍을 획득하기 위해 상기 통신 채널을 통해 수신된 제 2 파일럿을 프로세싱하는 단계로서, 상기 제 2 파일럿은 TDM 방식으로 주파수 서브밴드의 제 2 세트 상에서 데이터와 함께 송신되고, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트보다 더 많은 서브밴드를 포함하는, 상기 제 2 파일럿의 프로세싱 단계를 포함하는, 동기화 수행 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 소정 시간 지속기간의 각 프레임에서 주기적으로 송신되는, 동기화 수행 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿의 프로세싱 단계는,
    상기 제 1 파일럿에 대해 수신된 복수의 샘플 시퀀스 내의 샘플들 사이의 지연 상관 (delayed correlation) 에 기초하여 검출 메트릭을 유도하는 단계, 및
    상기 검출 메트릭에 기초하여 상기 각 프레임의 시작을 검출하는 단계를 포함하는, 동기화 수행 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 각 프레임의 시작은, 또한, 메트릭 임계값에 기초하여 검출되는, 동기화 수행 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 프레임의 시작은, 상기 제 1 파일럿 동안의 소정 시간량 동안에 상기 검출 메트릭이 상기 메트릭 임계값을 초과하는 경우에 검출되는, 동기화 수행 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 프레임의 시작은, 상기 제 1 파일럿 동안의 시간의 일부 (percentage) 동안에 상기 검출 메트릭이 상기 메트릭 임계값을 초과하고 그 후 소정 시간량 동안에 상기 메트릭 임계값 아래로 유지되는 경우에 검출되는, 동기화 수행 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿의 프로세싱 단계는,
    상기 제 1 파일럿에 대해 수신된 샘플들 사이의 직접 상관 및 상기 제 1 파일럿에 대한 기대값에 기초하여 검출 메트릭을 유도하는 단계, 및
    상기 검출 메트릭에 기초하여 상기 각 프레임의 시작을 검출하는 단계를 포 함하는, 동기화 수행 방법.
  30. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿의 프로세싱 단계는,
    상기 수신된 제 2 파일럿에 기초하여 채널 임펄스 응답 추정을 획득하는 단계,
    상기 채널 임펄스 응답 추정의 시작을 결정하는 단계, 및
    상기 채널 임펄스 응답 추정의 시작에 기초하여 상기 심볼 타이밍을 유도하는 단계를 포함하는, 동기화 수행 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 채널 임펄스 응답 추정은 L 개의 채널 탭을 포함하고, L 은 1 보다 큰 정수이며,
    상기 채널 임펄스 응답 추정의 시작은 상기 L 개의 채널 탭에 기초하여 결정되는, 동기화 수행 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 채널 임펄스 응답 추정의 시작을 결정하는 단계는,
    복수의 윈도우 위치 각각에 대하여, 윈도우 내에 존재하는 채널 탭의 에너지를 결정하는 단계, 및
    상기 채널 임펄스 응답 추정의 시작을 상기 복수의 윈도우 위치 중 최고 에너지를 갖는 윈도우 위치로 설정하는 단계를 포함하는, 동기화 수행 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    다수의 윈도우 위치가 상기 최고 에너지를 가지면, 상기 채널 임펄스 응답 추정의 시작은 상기 최고 에너지를 갖는 최우측 윈도우 위치로 설정되는, 동기화 수행 방법.
  34. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿을 프로세싱하여, 상기 제 1 파일럿에 대해 수신 OFDM 심볼 내의 주파수 에러를 추정하는 단계를 더 포함하는, 동기화 수행 방법.
  35. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿을 프로세싱하여, 상기 제 2 파일럿에 대해 수신 OFDM 심볼 내의 주파수 에러를 추정하는 단계를 더 포함하는, 동기화 수행 방법.
  36. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿을 프로세싱하여, 상기 통신 채널에 대한 채널 추정치를 획득하는 단계를 더 포함하는, 동기화 수행 방법.
  37. 제 23 항에 있어서,
    주파수 및 시간 추적을 위해 상기 통신 채널을 통해 수신된 제 3 파일럿을 프로세싱하는 단계로서, 상기 제 3 파일럿은 주파수 분할 멀티플렉싱 (FDM) 방식으로 주파수 서브밴드의 제 3 세트 상에서 데이터와 함께 송신되는, 상기 제 3 파일럿의 프로세싱 단계를 더 포함하는, 동기화 수행 방법.
  38. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 시스템에서의 장치로서,
    소정 시간 지속기간의 각 프레임의 시작을 검출하기 위해 통신 채널을 통해 수신된 제 1 파일럿을 프로세싱하도록 동작하는 프레임 검출기로서, 상기 제 1 파일럿은 시분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식으로 주파수 서브밴드의 제 1 세트 상에서 데이터와 함께 송신되고, 상기 제 1 세트는 상기 시스템에서의 N 개의 전체 주파수 서브밴드의 일부를 포함하며, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 프레임 검출기; 및
    수신된 OFDM 심볼의 시작을 나타내는 심볼 타이밍을 획득하기 위해 상기 통신 채널을 통해 수신된 제 2 파일럿을 프로세싱하도록 동작하는 심볼 타이밍 검출기로서, 상기 제 2 파일럿은 TDM 방식으로 주파수 서브밴드의 제 2 세트 상에서 데이터와 함께 송신되고, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트보다 더 많은 서브밴드를 포함하는, 상기 심볼 타이밍 검출기를 포함하는, OFDM 시스템에서의 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 소정 시간 지속기간의 각 프레임에 서 주기적으로 송신되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 프레임 검출기는, 상기 제 1 파일럿에 대해 수신된 복수의 샘플 시퀀스 내의 샘플들 사이의 상관에 기초하여 검출 메트릭을 유도하고, 상기 검출 메트릭에 기초하여 상기 각 프레임의 시작을 검출하도록 동작하는, OFDM 시스템에서의 장치.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 심볼 타이밍 검출기는, 상기 수신된 제 2 파일럿에 기초하여 채널 임펄스 응답 추정을 획득하고, 상기 채널 임펄스 응답 추정의 시작을 결정하며, 상기 채널 임펄스 응답 추정의 시작에 기초하여 상기 심볼 타이밍을 유도하도록 동작하는, OFDM 시스템에서의 장치.
  42. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 시스템에서의 장치로서,
    소정 시간 지속기간의 각 프레임의 시작을 검출하기 위해 통신 채널을 통해 수신된 제 1 파일럿을 프로세싱하는 수단으로서, 상기 제 1 파일럿은 시분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식으로 주파수 서브밴드의 제 1 세트 상에서 데이터와 함께 송신되고, 상기 제 1 세트는 상기 시스템에서의 N 개의 전체 주파수 서브밴드의 일부를 포함하며, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 제 1 파일럿의 프로세싱 수단; 및
    수신된 OFDM 심볼의 시작을 나타내는 심볼 타이밍을 획득하기 위해 상기 통 신 채널을 통해 수신된 제 2 파일럿을 프로세싱하는 수단으로서, 상기 제 2 파일럿은 TDM 방식으로 주파수 서브밴드의 제 2 세트 상에서 데이터와 함께 송신되고, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트보다 더 많은 서브밴드를 포함하는, 상기 제 2 파일럿의 프로세싱 수단을 포함하는, OFDM 시스템에서의 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 소정 시간 지속기간의 각 프레임에서 주기적으로 송신되는, OFDM 시스템에서의 장치.
KR20067004392A 2003-09-02 2004-09-01 시분할 멀티플렉싱 파일럿을 이용하는 브로드캐스트ｏｆｄｍ 시스템에서의 동기화 KR101036778B1 (ko)

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