KR20070058334A

KR20070058334A - Ｆｄｍ 신호용 디지털 생성기 및 디지털 수신기

Info

Publication number: KR20070058334A
Application number: KR1020060119896A
Authority: KR
Inventors: 폴 에이.엠. 번
Original assignee: 알까뗄
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-06-08
Also published as: EP1793549A1; DE602005010457D1; EP1793549B1; US20070127583A1; CN1976332A; US7751489B2; ATE411684T1; JP2007159125A; CN100589472C

Abstract

본 발명의 일 형태는 다중 반송파 주파수 분할 다중화(FDM) 신호용 디지털 생성기에 관한 것이다. 디지털 생성기는 컴퓨터 프로그램의 제어 하에 동작되는 전자 회로를 포함한다. 디지털 생성기는 FDM 심볼을 포함하는 FDM 신호를 생성하도록 구성되고, 여기에서, 적어도 하나의 FDM 심볼은 주파수에서 비등거리로 이격된 파일럿 심볼을 구비한다.

본 발명의 다른 형태는 다중 반송파 FDM 신호용 디지털 수신기에 관한 것이다. 디지털 수신기는 컴퓨터 프로그램의 제어 하에 동작되는 전자 회로를 포함하고, 디지털 다중 반송파 FDM 신호를 복조하는 복조기를 더 포함하며, 상기 신호는 파일럿 심볼을 구비하는 FDM 심볼을 포함하고, 적어도 하나의 FDM 심볼의 파일럿 심볼은 주파수에서 비등거리로 이격된다. 또한, 디지털 수신기는 신호 수정 유닛을 포함하고, 상기 유닛은, 부반송파 기초로, 적어도 하나의 데이터 심볼을 파일럿 심볼로 대체하고, 이러한 대체에 의해 모든 FDM 심볼에 대하여 주파수에서 등거리인 파일럿 심볼의 이격 간격을 제공한다.

FDM 심볼, 파일럿 심볼, FDM 신호, 주파수, 디지털 생성기, 디지털 수신기

Description

ＦＤＭ 신호용 디지털 생성기 및 디지털 수신기{DIGITAL GENERATOR AND DIGITAL RECEIVER FOR FDM SIGNALS}

도 1은 셀룰러 전자통신 시스템의 기지국 및 단말 장치를 도시하는 도면.

도 2는 디지털 생성기에 의한 OFDM 신호의 전송을 위한 여러 파일럿 패턴을 가진 간략화된 TF 맵의 예시도.

도 3은 OFDM 신호의 디지털 수신기 내의 DC 부반송파 상의 가상 파일럿 심볼의 생성을 도시하는 도면.

도 4는 디지털 OFDM 수신기 내의 새로운 파일럿 패턴의 생성을 도시하는 도면.

도 5는 신호의 전송을 도시하는 흐름도.

도 6은 신호의 수신을 도시하는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 기지국

2: 안테나

3: 케이블

4: OFDM 신호

5: 단말 장치

6: 안테나

7: 디지털 생성기

8: 전자 회로

9: RAM

10: D/A 변환기

11: 디지털 수신기

12: 다중 반송파 복조기

13: 신호 변형부

14: A/D 변환기

15: 채널 추정기

16: 출력 포트

17: 출력 포트

18: 복조부

본 발명은 전자통신에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다중 반송파 주파수 분할 다중화(FDM) 신호용 디지털 생성기 및 디지털 수신기에 관한 것이다.

다중 반송파 전송을 사용하는 전자통신 시스템은 잘 알려져 있다. 이들은 정보를 전송하기 위해서 부반송파(sub-carriers)라고도 불리는 복수의 전자기적 반 송파를 사용한다. 디지털 오디오 방송 표준(DAB)에 따라 동작하는 디지털 가입자 회선(DSL) 모뎀 또는 시스템은 그 예이다. 이 예에서, 전송은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)에 기초한다.

최근에 셀룰러 이동 라디오 통신을 위해 다중 반송파 전자통신 시스템을 사용하는 것이 논의되었다. 모든 셀룰러 전자통신 시스템에서처럼 이는 간섭의 문제에 관심을 두게 한다. 셀룰러 시스템에서 주파수 또는 코드와 같은 자원은 일정 거리에서 재사용되므로, 신호 수신은 간섭에 의해 왜곡될 수 있다.

관련 분야를 고려하면 본 발명의 실시예의 목적은 다중 반송파 주파수 분할 다중화(FDM) 신호용 디지털 생성기 및 디지털 수신기를 제공하는 것으로, 이에 의해 이들 신호는 셀룰러 전자통신 시스템에서 일정 거리에서 재사용될 수 있는 자유도를 갖게 된다.

이 목적은 독립항의 형태로 해결된다. 청구된 발명의 더 이상의 실시예는 종속항의 형태에 의해 설명된다.

본 발명의 제1 형태는 다중 반송파 주파수 분할 다중화(FDM) 신호용 디지털 생성기에 관한 것이다. 디지털 생성기는 컴퓨터 프로그램의 제어 하에서 동작되는 전자 회로를 포함한다. 전자 회로는 FDM 심볼을 포함하는 디지털 FDM 신호를 생성하도록 적응되어 있고, 적어도 하나의 FDM 심볼은 주파수에서 비등거리로 이격된 파일럿 심볼을 가진다.

이 설명에서 부반송파는 일정 주파수대 안에 있는 주파수를 갖는 전자기파로 이해되어야 한다. 각각의 부반송파는 심볼이라 불리는 단위로 사용자에게 정보를 전송하기 위해 사용된다. 부반송파들은 서로 다른 주파수를 갖고 전자통신 시스템은, 예를 들면, OFDM 시스템인 주파수 분할 다중화(FDM) 시스템이다. 예를 들면, 텍스트 데이터 또는 음성 데이터와 같은 사용자 데이터인 사용자 정보와 연관된 심볼은 데이터 심볼로 불린다. 정보의 적절한 전송을 위해 시스템이 요구하는 다른 정보는 종종 "파일럿"으로 축약되는 파일럿 심볼에 포함된다. 파일럿 심볼은 희망 신호의 채널 전달 함수를 판정하는 처리인 채널 추정을 수행하는 다중 반송파 시스템에 의해 사용된다. 채널 전달 함수의 도움으로, 전송 정보는 수신 신호로부터 유도될 수 있다.

다중 반송파 신호 내의 파일럿 신호 및 데이터 심볼의 배치 또는 패턴은 본 명세서에서 TF 맵으로 축약되는 시간 주파수 맵에 의해 관리된다. TF 맵은 데이터 심볼 및 파일럿 심볼의 위치를 시간 및 주파수에서 정의한다. 주파수는 많은 경우에 규정 또는 산업 표준에 의해 결정되는 부반송파의 주파수이다. 전송 시간은, 예를 들면, OFDM의 경우 2 ㎳인 고정 길이의 시간 슬롯으로 다시 분할된다. OFDM의 경우 전송 시간 간격(TTI)으로도 지칭되는 시간 슬롯은 파일럿 심볼은 물론 데이터 심볼을 전송하기 위해 사용된다. 주파수에서의 비등거리 이격 간격(spacing)은, 예를 들면 OFDM 심볼인 연관된 FDM 심볼이 두개의(이웃) 파일럿 심볼 사이에 변동 수의 데이터 심볼을 가짐을 의미한다. 유사하게, 파일럿 심볼을 수송하는 두개의 부반송파 사이에 변동 수의 부반송파가 있다.

본 발명의 전술한 제1 형태의 디지털 생성기는 선택가능 파일럿 패턴을 가진 다중 반송파 신호를 제공한다. 전송 목적용으로 실제로 선택된 파일럿 패턴은 다중 반송파 전자통신 시스템의 요구사항에 의존한다. 디지털 생성기는 이러한 시스템의 여러 셀을 위한 여러 파일럿 패턴의 제공을 가능하게 할 수 있다. 그러므로, 자유도를 사용하여 파일럿 패턴의 도움으로 신호들을 구별할 수 있다.

파일럿 패턴은 일정 거리에서 셀룰러 전자통신 시스템에 의해 재사용될 수 있는 자유도를 나타낸다. 일반적 규칙으로서 셀룰러 전자통신 시스템의 두 셀은 이 두 셀로부터 발신되는 신호가 무시할만한 간섭만을 보이도록 서로 많이 떨어져 있을 때에만 동일한 파일럿 패턴을 사용할 수 있다.

다른 실시예는 모든 FDM 심볼이 그 파일럿 심볼의 비등거리 이격 간격을 보이는 것을 제안한다. 모든 FDM 심볼이 그 파일럿 심볼의 동일한 비등거리 이격 간격을 보이는 것도 가능하다.

희망하면, FDM 시스템은 디지털 생성기가 OFDM 신호를 출력하도록 구성되는 OFDM 시스템일 수 있다. 이는 셀룰러 이동 라디오 통신을 위한 OFDM의 사용을 용이하게 한다.

또 다른 실시예에서, 전자 회로는 DSP(digital signal processor) 또는 FPGA(field programmable gate array)이다. 이것은 DSP 또는 FPGA와 관계된 컴퓨터 프로그램의 수정을 유연하게 할 수 있다. 그러나, 당업자는 다른 하드웨어 솔루션 또한 사용될 수 있다는 것을 용이하게 도출할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 순수한 하드웨어 솔루션, 예를 들면, ASIC(application-specific integrated circuit)이 선택될 수 있고, 여기에서, 컴퓨터 프로그램은 하드웨어의 로직을 나타 낸다. 이와 관련하여, 용어 "컴퓨터 프로그램"은 ASIC 같은 전자 회로의 로직을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 컴퓨터 프로그램에 의해 동작되는 임의의 다른 마이크로프로세서가 사용될 수도 있다.

생성된 다중 반송파 신호는 디지털 신호이다. 또 다른 실시예는 전자 회로의 출력 포트에 접속된 디지털 대 아날로그(D/A) 변환기 및 그 D/S 변환기의 출력 포트에 접속된 안테나를 제공한다. 안테나를 사용하여 아날로그 신호를 대기 인터페이스를 통해 전송한다.

본 발명의 또 다른 형태는 전술한 바와 같은 디지털 생성기를 구비하는 장치에 관한 것이다. 한편으로는 기지국 또는 무선 셀룰라 전자 통신 시스템의 접속점이 그러한 디지털 생성기를 구비할 수 있다. 다른 한편으로는, 그러한 기지국 또는 접속점에 의해 서비스되는 단말 장치가 그러한 생성기를 구비할 수 있다. 단말 장치는, 예를 들면, 이동 전화, 랩탑, 노트북, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA) 또는 FDM 신호, 특히, OFDM 신호에 의한 무선 형식으로 기지국 또는 접속점에 의해 서비스될 수 있는 임의의 적절한 기타 전자 장치 같은 이동 단말 장치일 수 있다.

본 발명의 또 다른 형태는 다중 반송파 FDM 신호용 디지털 수신기에 관한 것이다. 디지털 수신기는 컴퓨터 프로그램의 제어 하에서 동작되는 전자 회로를 포함한다. 디지털 수신기는 또한 디지털 다중 반송파 FDM 신호를 복조하는 복조기를 포함하고, 이 복조기는 파일럿 심볼을 구비하는 FDM 심볼을 포함하는 신호를 복조하도록 적응되어 있고, 적어도 하나의 FDM 심볼의 파일럿 심볼은 주파수에서 비등거리로 이격되어 있다. 또한, 디지털 수신기는 신호 수정 유닛을 구비하고 있으 며, 이 유닛은 부반송파 기초로 적어도 하나의 데이터 심볼을 파일럿 심볼로 대체하도록 적응되어 있고, 이러한 대체에 의해 모든 FDM 심볼에 대하여 주파수에서 등거리인 파일럿 심볼의 이격 간격을 제공한다.

전술한 디지털 수신기는 파일럿 심볼의 제1 패턴을 갖는 신호를 수신하여 복조한다. 신호 수정 유닛은 복조된 신호의 파일럿 패턴을 대체 처리에 의해 수정하고, 따라서, 제2 파일럿 패턴을 갖는 다중 반송파 신호를 제공한다. 이러한 대체는 모든 FDM 심볼에 대하여 주파수에서 등거리인 파일럿 심볼의 이격 거리를 제공한다.

제2 파일럿 패턴은 신호의 다른 처리, 특히 채널 추정 및 데이터 복조를 수행하는데 사용되는 하드웨어의 컴퓨터 소프트웨어를 위해 적절하게 선택된다. 예를 들면, 제2 파일럿 패턴은 패스트 푸리에 변환(FFT) 채널 추정을 사용하여 다중 반송파 신호의 채널 임펄스 응답을 유도할 수 있게 한다. 제1 파일럿 패턴을 갖는 신호, 즉 FDM 심볼에 있는 파일럿 심볼의 가변 이격 간격을 갖는 신호의 직접 채널 추정은, FFT 채널 추정기 타입의 채널 추정기가 파일럿 패턴에 엄격한 요구사항을 요구하므로 FFT 채널 추정기를 가지고 수행될 수 없다. 구체적으로, FFT 채널 추정기는 부반송파 상의 파일럿 심볼들 사이에 고정된 거리를 요구한다.

또 다른 실시예에서, 전술한 것처럼 처리되는 다중 반송파 신호는 OFDM 신호이다. 이 실시예는 다른 파일럿 패턴을 가진 OFDM 신호의 수신 및 처리를 용이하게 하여, 파일럿 패턴은 그 파일럿 패턴의 도움으로 신호 발신원을 식별하고 이들 신호를 구분하기 위해 선택될 수 있다. 예로서, 셀룰러 전자통신 시스템은 그 셀 을 위한 개별적인 파일럿 패턴을 가질 수 있어서, 파일럿 패턴은 몇몇 거리에서 재사용될 수 있다.

전술한 대체는 최소한 두 방식으로 심호 수정 유닛에 의해 수행될 수 있다. 하나의 가능성은 파일럿 심볼을 데이터 심볼 안에 복사하는 것이다. 다른 가능성은 보간, 예를 들면 선형 보간을 수행하는 것이다.

또 다른 실시예에서, 신호 수정 유닛은 보간, 예를 들면 선형 보간을 사용하여 파일럿 심볼을 DC 부반송파에 제공하도록 적응되어 있다. DC 부반송파는, 정의상, 정보 또는 파일럿 심볼을 전송하는데 사용할 수 없지만, 이는, 예를 들면 OFDM 신호인 수신 다중 반송파 FDM 신호를 처리할 때 사용될 수 있다. 보간은 OFDM 심볼에서 새로운 파일럿 심볼을 생성하기 위해 동일 또는 인접 FDM 심볼의 두 파일럿 심볼을 사용할 수 있다. 이 보간은 이 두 파일럿 심볼의 주파수가 DC 부반송파의 주파수에 가까울 때 더 정확하다.

DC 부반송파 상에서 파일럿 심볼을 생성하면 사용 가능한 파일럿 심볼의 수를 증가시키고 채널 추정의 정확도를 개선시킨다. 이 파일럿 심볼 생성은 다중 반송파 신호를 수신하는 해당 장치의 수신기 부분 내부에서 수행된다. 그러므로, 이 추가적인 파일럿 심볼은 실제(즉, 실제로 전송된) 파일럿 심볼과 대조적으로 가상 파일럿 심볼로서 고려될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 디지털 수신기는 채널 추정기, 예를 들면, FFT 채널 추정기를 더 포함하고, FDM 신호의 부반송파용 복조 유닛을 포함한다. 복조 유닛은 QAM 또는 QPSK 복조일 수 있는 단일 반송파 복조를 수행한다. 채널 추정기 및 복 조 유닛을 사용하여 FDM 신호에 포함된 정보가 검색될 수 있다.

전자 수신기의 일부인 전자 회로는 또 다른 실시예에서 DSP 또는 FPGA일 수 있다. 이 전자 회로는 수신된 FDM 신호를 처리하는 DSP 또는 FPGA와 관계된 컴퓨터 프로그램의 수정을 유연하게 할 수 있게 한다. 그러나, 당업자는 다른 하드웨어 솔루션 또한 사용될 수 있다는 것을 용이하게 도출할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 순수한 하드웨어 솔루션, 예를 들면, ASIC이 선택될 수 있고, 여기에서, 컴퓨터 프로그램은 하드웨어의 로직으로 표현된다. 또한, 컴퓨터 프로그램의 제어 하에 동작되는 임의의 다른 마이크로프로세서가 사용될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 형태는 전술한 바와 같은 디지털 수신기를 구비하는 장치에 관한 것이다. 한편으로는 기지국 또는 무선 셀룰라 전자 통신 시스템의 접속점이 그러한 디지털 수신기를 구비할 수 있다. 다른 한편으로는, 그러한 기지국 또는 접속점에 의해 서비스되는 단말 장치가 그러한 생성기를 구비할 수 있다. 단말 장치는, 예를 들면, 이동 전화, 랩탑, 노트북, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA) 또는 FDM 신호, 특히, OFDM 신호에 의한 무선 형식으로 기지국 또는 접속점에 의해 서비스될 수 있는 임의의 적절한 기타 전자 장치 같은 이동 단말 장치일 수 있다.

청구된 발명의 이러한 형태 및 다른 형태는 이하 설명되는 실시예를 참조하여 자명하고 명료하게 될 것이다. 참조 부호의 사용은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안됨을 주의해야 한다.

도 1은 기지국(1)이 케이블(3)에 의해 안테나(2)에 연결되어 있는 것을 도시 한다. 기지국(1)은 안테나(6)를 갖는 단말 장치(5)와 OFDM 신호(4)를 교환한다. 기지국은 셀룰러 전자통신망(미도시)의 복수의 사용자를 서비스한다.

기지국(1)은 OFDM 신호(4)용 디지털 생성기(7)를 구비한다. 디지털 생성기(7)는 전자 회로(8) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(9)를 포함한다. 전자 회로(8)는 DSP, FPGA 또는 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위해 RAM(9)를 사용하는 임의의 타입의 마이크로프로세서일 수 있다. D/A 변환기(10)는 안테나(2)의 도움으로 대기를 통해 전송될 수 있는 아날로그 신호를 생성하기 위해 사용된다.

단말 장치(5)는 전송된 OFDM 신호(4)를 안테나(6)의 도움으로 수신한다. 단말 장치(5)는 다중 반송파 복조기(12) 및 신호 변형부(13)를 포함하는 디지털 수신기(11)를 구비한다. 디지털 수신기(11)는 안테나(6)에 의해 검출된 아날로그 OFDM 신호(4)를 변환하는 A/D 변환기(14)로부터 디지털 신호를 얻는다. 이하 더 상세하게 설명되는 것처럼, 다중 반송파 복조기(12)는 최소한 하나의 OFDM 심볼 내 파일럿 심볼의 비등거리 이격 간격을 가진 신호를 복조한다. 제1 파일럿 패턴을 가진 OFDM 신호는 신호 변형부(13)에 의해 변형된다. 신호 변형부(13)는 파일럿 패턴을 변형하고 모든 OFDM 심볼 내에서 파일럿 심볼의 등거리 이격 간격을 가진 OFDM 신호를 생성한다.

실제로 무선 셀룰러 전자통신망의 기지국(1)은 디지털 생성기(7)를 사용하여 OFDM 신호(4)를 생성하도록 적응될 수 있을 뿐만 아니라, 디지털 수신기(11)에 의해 이러한 신호를 수신하도록 적응될 수도 있다. 동일한 내용이 필요한 변경을 가하여 단말 장치(5)에 대해서도 적용되므로, 도 1은 기지국(1)에서 단말 장치(5)로 신호의 흐름만 도시하는 간략화된 도면이 된다.

도 2는 디지털 생성기(7)에 의한 OFDM 신호의 전송을 위한 여러 파일럿 패턴을 가진 간략화된 TF 맵 2a) 내지 2e)를 도시한다. 각 TF 맵에서 시간은 TTI의 단위로 수평축에 그려지고 부반송파 주파수를 나타내는 부반송파 인덱스는 수직축을 따라 그려진다. 간단히 하기 위해, 수평축은 4개의 TTI로만 분할되고, 수직축은 23개의 주파수 인덱스로만 분할된다. 따라서, 각 TF 맵은 단지 4개의 OFDM 심볼만을 포함한다. 당업자는 OFDM TF 맵은 더 많은 부반송파를 포함하므로 이 TF 맵이 간략화된 TF 맵임을 용이하게 알 것이다. 간략화는 실시예의 용이한 이해를 위해 선택되었다.

도 2a)는 OFDM 수신기 내의 FFT 채널 추정에 적절한 파일럿 패턴을 가진 TF 맵이다. 각 OFDM 심볼은 "P"로 명시된 6개의 파일럿 심볼을 포함한다. 이 TF 맵의 모든 다른 사각형은 데이터 심볼로 채워진다. 각 OFDM 심볼의 파일럿 심볼은 주파수에서 등거리로 이격된다. 따라서, 항상 동일한 수의 데이터 심볼이 두 이웃 파일럿 심볼 사이에 있다. 도 2a)의 경우에 항상 3개의 데이터 심볼이 두 파일럿 심볼 사이에 있다. 또한, TF 맵이 전술한 간략을 위해 하부에서 절개되었으므로, 이는 제2 및 제4 OFDM 심볼의 하부에 대한 경우이다.

도 2b) 내지 2e)는 파일럿 심볼이 주파수에서 비등거리로 이격된 파일럿 패턴을 가진 TF 맵이다. 이는 존재하는 많은 다양한 예 중 몇 가지일 뿐이다. 당업자는 주파수에서 비등거리로 이격된 파일럿 심볼을 가진 다른 가능한 파일럿 패턴이 있음을 용이하게 알 것이다.

도 2b)에서 제1 OFDM 심볼은 6개의 파일럿 심볼을 포함하여, 두 파일럿 심볼 사이에 1 또는 5개의 데이터 심볼이 있다. 다른 3개의 OFDM 심볼에 대해서도 동일하다.

도 2c)는 제2 및 제4 OFDM 심볼에서 파일럿 심볼의 균등 이격 간격을 가지지만, 제1 및 제3 OFDM 신호에서는 파일럿 심볼이 없다.

도 2d)는 각 OFDM 심볼에 대해 두(이웃) 파일럿 심볼 사이에 1, 3 또는 5개의 데이터 심볼을 가진 6개의 파일럿 심볼을 보인다. 각 OFDM 심볼은 패턴은 동일하지만 주파수 오프셋이 다른 파일럿 심볼을 가진다.

도 2e)는 OFDM 심볼과 연관된 두 파일럿 심볼 사이에 1, 3 또는 5개의 데이터 심볼을 가진다. 다시, 각 OFDM 심볼은 패턴은 동일하지만 주파수 오프셋이 다른 파일럿 심볼을 가진다. 아래부분에서 도 2e)의 TF 맵은 도 2d)의 TF 맵과 동일하지만 윗부분은 차이가 있다.

디지털 생성기(7), 예를 들면, 기지국(1)은 는 도 2b), 2c), 2d) 또는 2e)에 따른 파일럿 패턴 또는 파일럿 심볼 "P"가 최소한 하나의 FDM 심볼에 대해 주파수에서 비등거리로 이격된 임의의 다른 파일럿 패턴이 있는, 예를 들면, OFDM 신호인 FDM 신호를 전송한다. 실제로 개별 부반송파는 먼저 변조된다. 이 단계는 단일 반송파 변조라 불린다. 그 다음에 인코더는, 예를 들면, QAM 변조가 선택되면 QAM 심볼이고 QPSK 변조가 선택되면 QPSK 변조인 데이터 심볼을 생성한다. 그 다음에, FDM 심볼은, 예를 들면 도 2b) 내지 도 2e)의 TF 맵 중 임의의 것에 따른 TF 맵인 TF 맵을 기반으로 생성되어, 파일럿 심볼이 삽입된다. 최종적으로, FDM 심볼을 포 함하는 신호가 변조된다. 최종 단계는 다중 반송파 변조라 불린다.

결과는 디지털 다중 반송파 신호이다. 이들 디지털 다중 반송파 신호는 디지털 대 아날로그 변환기(10)에 의해 아날로그 신호로 변환된다. 기지국(1)은 안테나(2)를 사용하여 아날로그 신호를 대기를 통해 전송한다. 전자 디지털 수신기(11)를 구비한 다른 장치, 예를 들면, 단말 장치(5)는 안테나(6)의 도움으로 OFDM 신호(4)를 수신하고, 아날로그 대 디지털 변환기(14)를 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 수신된 디지털 다중 반송파 신호는 제1 파일럿 패턴을 가진다. 제1 파일럿 패턴은 최소한 하나의 FDM 심볼에서 파일럿 심볼의 비등거리 이격 간격을 특징으로 한다. 파일럿 패턴은 도 2b) 내지 2e)에 따른 파일럿 패턴일 수 있다.

그 다음에 디지털 수신기(11)는 제1 파일럿 패턴을 가진 신호를 처리한다. 이 처리는 최소한 하나의 데이터 심볼을 파일럿 심볼로 부반송파 기조로 대체하는 것을 포함한다. 이 방식에서 대체는 모든 FDM 심볼에 대하여 주파수에서 등거리인 파일럿 심볼의 이격 간격을 가진 제2 파일럿 패턴을 만들어낸다. 제2 파일럿 패턴은 도 2a)에 도시된 파일럿 패턴일 수 있다.

그 다음에 제2 파일럿 패턴을 가진 다중 반송파 신호는 채널 추정기(15), 예를 들면, FFT 채널 추정기를 가지고 채널 추정을 수행하고, 신호에 실린 정보를 도출하기 위해 단일 반송파 복조를 수행하기 위해 사용될 수 있다.

실제 경우에, 디지털 수신기(11)는 셀룰러 전자통신 시스템 내에서 여러 신호 발신원의 신호를 수신한다. 각 셀은 전술한 실시예에 따라 FDM 심볼에서 파일 럿 심볼이 등거리로 이격된 제2 파일럿 패턴으로 변환되는 개별 파일럿 패턴과 연관될 수 있다. 전술한 장치는 상기 목적을 위해 사용될 수 있는 복수의 파일럿 패턴을 제공한다.

도 3a) 내지 3c)는 전술한 실시예가 DC 부반송파 상의 가상, 즉 비전송 파일럿 심볼을 가진 파일럿 패턴을 사용할 수 있음을 도시한다. 도 3a)에는, 주파수에서 등거리로 이격된 DC 부반송파 주위에 파일럿 심볼이 있다.

도 3b)는 도 2a)와 동일하지만, 하나의 부반송파 만큼 위로 쉬프트된 파일럿 심볼 패턴을 도시한다. 파일럿 심볼 사이에 등거리 이격 간격을 유지하기 위해서, 파일럿은 "(P)"로 명시된 것처럼 DC 부반송파 상에 놓여야 한다. 그러나, DC 부반송파는 전송을 위해 사용되지 않을 것이므로 파일럿 심볼 "(P)"를 전송할 수 없다. 대신, DC 부반송파 상에서 파일럿 심볼은 DC 부반송파 위 및 아래의 추가 파일럿 심볼로부터, 예를 들면 선형 보간(interpolation)인 보간에 의해 유도된다. 이것이 수행되는 방식은 도 3c)에 도시된다. 도 3c)에서, 두 파일럿 심볼은 DC 부반송파 상에서 하나의 파일럿 심볼을 보간하기 위해 사용된다. TF 맵 3a) 내지 3c)는 예시적인 것이고 간략을 위해 단순화된 TF 맵이다.

도 4a) 및 4b)는 디지털 수신기(11)에서의 다중 반송파 FDM 신호의 처리를 더 상세하게 도시한다. 도 4a)는 제1 및 제3 OFDM 심볼의 파일럿 심볼을 제2 OFDM 심볼 안에 복사하는 것을 도시한다. 결과는 주파수에서 등거리인 파일럿 심볼의 이격 간격을 갖는 제2 OFDM 심볼이다.

도 4b)는 보간을 사용한 제2 OFDM 심볼의 새로운 파일럿 심볼의 생성을 도시 한다. 이 보간은 부반송파 기조로 실행되는데, 즉, 보간을 위해 사용되는 두 파일럿 심볼이 새로운 파일럿 심볼로서 동일한 부반송파에 속하게 된다.

도 5는 전술한 실시예에 따른 신호의 전송을 도시하는 흐름도이다. 단계(2)에서, 예를 들면, OFDM 신호를 포함하는 FDM 신호의, 예를 들면, 개별 부반송파의 QAM 또는 QPSK 변조인 변조가 수행된다. 단계(4)에서, 데이터 심볼이 생성된다. 단계(6)에서, 데이터 심볼 및 파일럿 심볼은 TF 맵으로 삽입된다. TF 맵은 도 2b) 내지 2e)에 따라 TF 맵일 수 있으므로, 그들은 적어도 하나의 FDM 심볼 내에서 파일럿 심볼의 (주파수에서) 비등거리 이격 간격을 보인다. 결과는 복수의 FDM 심볼이다. 단계(8)에서, FDM 심볼은 변조된다. 단계(10)에서, 디지털 변조 다중 반송파 신호는 디지털 대 아날로그(D/A) 변환기(10)를 사용하여 아날로그 신호로 변환된다. 단계(12)에서, 아날로그 신호는 셀룰러 전자통신망에서 대기를 통해 전송된다.

도 5의 흐름도의 단계들은 디지털 생성기(7), 예를 들면, 기지국(1)의 디지털 생성기(7)에 의해 수행된다. 디지털 수신기(11)는 이 신호들을 수신하고 처리한다. 이는 도 6의 흐름도에 도시되어 있다.

단계(20)에서, 아날로그 신호는 안테나(6)에서 수신된다. 단계(22)에서, 아날로그 신호는 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기(14)를 사용하여 디지털 신호로 변환된다. 단계(24)에서, 다중 반송파 신호는 복조되어, 다중 반송파 신호는 도 2b) 내지 2e)처럼 FDM 심볼 내 파일럿 심볼의 (주파수에서) 비등거리 이격 간격을 갖는 TF 맵에 기초한다. 단계(26)에서, 파일럿 패턴은 신호 수정 유닛(13)에 의해 제2 파일럿 패턴으로 변환된다. 제2 파일럿 패턴에서는, 도 2a)의 경우에서처럼 FDM 심볼 내 파일럿 심볼이 (주파수에서) 등거리로 이격된다. 단계(28)에서, FFT 채널 추정이 수행된다. 단계(30)에서, 단일 반송파 복조는 단계 28에서 얻어진 채널 추정을 가지고 수행된다.

본 발명에 따르면, 다중 반송파 주파수 분할 다중화(FDM) 신호용 디지털 생성기 및 디지털 수신기를 제공하고, 이에 의해 이들 신호는 셀룰러 전자통신 시스템에서 일정 거리에서 재사용될 수 있는 자유도를 갖게 된다.

Claims

다중 반송파(multi-carrier) 주파수 분할 다중화(FDM: Frequency Division Multilexing) 신호용 디지털 생성기(7)로서,

컴퓨터 프로그램의 제어 하에 동작되는 전자 회로를 포함하고,

상기 전자 회로는 FDM 심볼을 포함하는 FDM 신호를 생성하도록 구성되고, 적어도 하나의 FDM 심볼은 주파수에서 비등거리로 이격된 파일럿 심볼을 구비하는

디지털 생성기.
제1항에 있어서,

모든 FDM 심볼은 그들의 파일럿 심볼의 비등거리 이격 간격(spacing)을 보이는 디지털 생성기.
제1항 또는 2항에 있어서,

모든 FDM 심볼은 그들의 파일럿 심볼의 동일한 비등거리 이격 간격을 보이는 디지털 생성기.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 신호는 직교 FDM(OFDM: Orthogonal FDM) 신호인 디지털 생성기.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상기 전자 회로는 DSP 또는 FPGA인 디지털 생성기.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 회로의 출력 포트(16)에 접속된 D/A 변환기(10) 및 D/A 변환기의 출력 포트(17)에 접속된 안테나(20)를 더 포함하는 디지털 생성기.
전술한 항 중 어느 한 항에 따른 디지털 생성기를 포함하는 무선 셀룰라 전자 통신 시스템의 기지국(1).
전술한 항 중 어느 한 항에 따른 디지털 생성기를 포함하는 무선 셀룰라 전자 통신 시스템의 단말 장치(5).
다중 반송파 FDM 신호용으로서, 컴퓨터 프로그램의 제어 하에 동작되는 전자 회로(8)를 포함하는 디지털 수신기(11)에 있어서,

a) 파일럿 심볼을 구비하는 FDM 심볼을 포함하는 디지털 다중 반송파 FDM 신호를 복조하는 복조기(12) - 상기 적어도 하나의 FDM 심볼의 파일럿 심볼은 주파수에서 비등거리로 이격됨 -,

b) 부반송파 기초로, 적어도 하나의 파일럿 심볼을 적어도 하나의 부반송파 상에 위치시켜 모든 FDM 심볼에 대하여 주파수에서 등거리인 파일럿 심볼의 이격 간격을 제공하도록 구성된 신호 수정 유닛(13)

을 더 포함하는 디지털 수신기.
제9항에 있어서,

상기 FDM 신호는 OFDM 신호(4)인 디지털 수신기.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 신호 수정 유닛은 a) 파일럿 심볼을 데이터 심볼에 복사함으로써, 또는 b) 보간에 의해 데이터 심볼을 대체하도록 적응된 디지털 수신기.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 신호 수정 유닛은 보간에 의해 DC 부반송파 상에 파일럿 심볼을 제공하도록 적응된 디지털 수신기.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 FDM 신호의 부반송파용 복조 유닛(18)과 채널 추정기(15)를 더 포함하는 디지털 수신기.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 회로는 DSP 또는 FPGA인 디지털 수신기.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 디지털 수신기를 포함하는 무선 셀룰라 전자 통신 시스템의 기지국(1).
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 디지털 수신기를 포함하는 무선 셀룰라 전자 통신 시스템의 단말 장치(5).