KR20080012442A - 다중 안테나 시스템에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 고려한수신 장치 및 방법 - Google Patents

다중 안테나 시스템에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 고려한수신 장치 및 방법 Download PDF

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KR20080012442A
KR20080012442A KR1020060073246A KR20060073246A KR20080012442A KR 20080012442 A KR20080012442 A KR 20080012442A KR 1020060073246 A KR1020060073246 A KR 1020060073246A KR 20060073246 A KR20060073246 A KR 20060073246A KR 20080012442 A KR20080012442 A KR 20080012442A
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Abstract

본 발명은 다중 안테나 시스템에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 수신신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널 추정기, 송신신호의 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정하여 송신신호 후보들의 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 송신신호 후보 선 보상기, 상기 추정된 채널 정보와 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상한 송신신호 후보를 이용하여 신호를 복조하는 복조기를 포함하여, 각 송신기의 오프셋 영향을 각각 보상하여 복조 성능을 향상시켜 셀룰러 시스템의 서비스 영역을 확장시킬 수 있으며, 단말의 송신 전력을 절약할 수 있는 이점이 있다. 또한, 높은(High order) 변조 방식의 동작점을 낮출 수 있어 용량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
다중 안테나, ML(Maximum Likelihood)복조기, 주파수 오프셋, 타이밍 오프셋, 위상 회전

Description

다중 안테나 시스템에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 고려한 수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING CONSIDERED FREQUENCY AND TIMING OFFSET IN MULTIPLE ANTENNA SYSTEM}
도 1은 통상적인 CSM 기법의 다중 안테나 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 통상적인 PUSC의 타일 구조를 도시하는 도면,
도 3은 종래기술에 따른 OFDM시스템의 수신장치의 블록구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템에서 수신장치의 블록구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 송신신호 후보 선 보상기의 상세 블록구성을 도시하는 도면, 및
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하기 위한 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 다중 안테나 시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 다중 안테나 시스템의 수신장치에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 무선 이동통신 시장의 급성장으로 인하여 무선 환경에서의 다양한 멀티미디어 서비스가 요구되고 있으며, 특히 전송 데이터의 대용량화 및 데이터 전송의 고속화가 진행되고 있다. 상술한 바와 같이 고속 무선 통신을 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하, OFDM이라 칭함) 방식의 통신시스템이 연구/개발되고 있다.
더욱이, 상기 OFDM방식보다 더 높은 데이터 전송률을 얻기 위해 상기 OFDM방식과 다중 안테나 기술인 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output : 이하, MIMO라 칭함)방식이 결합되고 있다. 상기 OFDM과 MIMO기술이 결합된 형태는 대표적으로 모바일-와이맥스(Mobile-WiMAX)에서 상향 데이터의 전송률을 증가시키기 위해 협력 공간 분할(Collaborative Spatial Multiplexing : 이하 CSM라 칭함) 기술이 적용되고 있다.
도 1은 통상적인 CSM기법의 다중 안테나 시스템을 개략적으로 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 하나 이상의 수신 안테나를 구비하는 수신기(120)와 두 개 이상의 송신기들(100, 110)이 존재한다.
상기 각 송신기들(100, 110)은 동일한 자원을 이용하여 서로 다른 송신신호를 상기 수신기(120)로 동시에 전송한다.
상술한 바와 같이 도 1은 복수의 송신기에서 동일한 자원을 이용하여 서로 다른 송신신호를 전송하는 것을 예를 들어 설명하였지만, 하나의 송신기가 복수의송신 안테나를 통해 동일한 자원으로 서로 다른 송신신호를 전송하는 경우에도 동일하게 적용된다.
상기 OFDM 방식은 채널 등화기가 간단하고, 무선 채널의 심볼 간의 간섭(Inter Symbol Interference)에 강한 장점이 있는 반면에 주파수(Frequency) 및 타이밍(Timing) 오프셋의 영향에 민감한 문제점이 있다.
상기 주파수 및 타이밍 오프셋의 영향은 송신 안테나가 하나인 경우에는 상기 주파수 및 타이밍 오프셋의 영향을 추정하여 보상할 수 있다. 하지만, 복수 개의 송신 신호를 동시에 존재할 경우에는 상기 주파수 및 타이밍 오프셋의 보상이 어렵다. 더욱이, 모바일-와이맥스의 PUSC(Partially Used Sub-Carrier) 부채널의 CSM와 같은 경우는 각 송신기가 서로 다른 송신신호가 동일한 자원으로 전송되기 때문에 각 송신기의 주파수/타이밍 오프셋 추정이 어려운 문제점이 있다. 여기서, 상기 모바일-와이맥스의 PUSC 부채널은 6개의 타일로 구성되는데, 상기 각 타일은 하기 도 2와 같은 구조를 갖는다.
도 2는 통상적인 PUSC의 타일 구조를 도시하고 있다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 도 2a는 PUSC의 기본 타일 구조를 도시하고, 도 2b는 CSM을 지원하는 PUSC의 타일 구조를 도시한다.
상기 도 2a에 도시된 바와 같이 일반적인 PUSC의 타일은 주파수 - 시간축 상의 4×3개의 톤으로 구성된다. 또한, 상기 타일은, 모서리에 해당하는 4개의 톤에 파일럿 심볼을 전송하고, 나머지 8개의 톤에 데이터들을 전송한다.
상기 도 2b에 도시된 바와 같이 CSM을 지원하는 PUSC타일은 상기 도 2a에 도시된 바와 같은 기본 PUSC타일과 동일하게 구성된다. 이때, 상기 CSM을 지원하는 PUSC타일은 상기 기본 PUSC 타일과 다르게 모든 송신기가 상기 8개의 데이터 톤을 공유하여 사용한다. 또한, 상기 4개의 파일럿 톤은 각 송신기 간에 겹치지 않고 직교성을 유지하도록 사용한다. 즉, 상기 파일럿 톤은 각 송신기가 직교성을 유지하여 상기 파일럿 톤을 이용하여 각각의 무선 채널을 추정할 수 있도록 한다. 예를 들어, 송신기 1이 1, 3번의 파일럿 톤에 파일럿 신호를 전송하면, 송신기 2는 2, 4번의 파일럿 톤에 파일럿 신호를 전송한다. 이때, 상기 송신기 1은 2, 4번 파일럿 톤에 어떠한 신호도 전송하지 않는다. 또한, 상기 송신기 2도 1, 3번 파일럿 톤을 널(Null)로 형성한다.
상기 도 2에 도시된 바와 같은 형태의 송신신호를 복조하기 위해서 MMSE(Minimum Mean Squared Error)와 최대 우도(ML : Maxmum Likelihood) 방식과 같은 복조기가 사용된다. 상기 MMSE방식은 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 또는 64QAM과 같은 높은 변조 방식에서는 상기 ML방식에 비해 계산의 복잡도가 작은 장점이 있다. 하지만, 근본적으로 상기 MMSE방식은 상기 ML방식보다 성능이 저하되므로 상기 ML방식의 연산량을 감소시키고 연산 속도를 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
상기 ML방식은 하기 <수학식 1>과 같이 송신기에서 전송 가능한 모든 후보군을 대입하여 그 오차가 가장 작은 후보를 선택하는 방식이다.
Figure 112006055823317-PAT00001
여기서, 상기 Y는 수신 신호 벡터를 나타내고, 상기
Figure 112006055823317-PAT00002
는 주파수/타이밍 오프셋을 보상한 무선 채널 응답 행렬을 나타내며, 상기 Xi ,j는 첫 번째 송신기의 송신 가능 후보 i번째 값과 두 번째 송신기의 송신 가능 후보 j번째 값을 나타내는 송신 신호 후보 벡터를 나타낸다. 또한, 상기 X는 모든 가능한 상기 Xi ,j 중에 오차가 가장 작은 값으로 최종 복조 신호를 나타낸다. 예를 들어, 상기 무선통신시스템을 상기 도 1로 가정하면, 상기 Y는 NR×1의 열 벡터를 나타내고, 상기
Figure 112006055823317-PAT00003
는 NR×2의 행렬을 나타낸다. 또한, 상기 Xi ,j는 2×1의 열 벡터를 나타낸다.
상술한 바와 같이 신호를 복조를 수행할 때, 송신기가 하나인 경우, 즉 하나의 송신신호가 수신되는 경우, 하기 도 3과 같이 주파수/타이밍 오프셋을 보상하여 신호를 복조한다
도 3은 종래기술에 따른 OFDM 시스템의 수신장치의 블록구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수신장치는 CP(Cyclin Prefix)제거기(301), FFT(Fast Fourier Transform)연산기(303), 주파수 및 타이밍 오프셋 추정기 (305), 주파수 및 타이밍 오프셋 보상기(307), 채널 추정 및 보상기(309) 및 복조기(311)를 포함하여 구성된다.
상기 CP 제거기(301)는 송신단으로부터 수신된 신호에서 CP를 제거한다. 상기 FFT연산기(303)는 상기 CP 제거기(301)로부터 제공받은 시간 영역 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역 신호로 변환한다.
상기 주파수/타이밍 오프셋 추정기(305)는 상기 FFT연산기(303)로부터 제공받은 상기 수신신호의 주파수 오프셋과 타이밍 오프셋을 추정한다. 예를 들어, 동기 정보를 가지는 DA(data-aided) 알고리즘 또는 수신된 신호의 통계를 가지는 NDA 피드포워드 추정 구조(non data aided feedforward estimation structures) 등을 사용하여 상기 주파수/타이밍 오프셋을 추정한다.
상기 주파수/타이밍 오프셋 보상기(305)는 상기 주파수/타이밍 오프셋 추정기(305)로부터 제공받은 주파수/타이밍 오프셋 추정 값을 이용하여 상기 수신신호의 주파수/타이밍 오프셋을 보상한다.
상기 채널 추정 및 보상기(309)는 상기 주파수/타이밍 오프셋이 보상된 신호를 이용하여 채널을 추정한다. 이후, 상기 추정된 채널 값을 이용하여 채널 왜곡을 보상한다.
상기 복조기(311)는 상기 채널 추정 및 보상기(309)로부터 제공받은 신호를 이용하여 상기 수신신호를 복조한다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 송신신호가 하나인 경우에는 FFT연산 후, 상기 주파수/타이밍 오프셋의 추정하여 보상한다. 하지만, CSM방식과 같이 송신단에 서 복수 개의 송신 신호를 전송하는 경우, 각각의 신호는 서로 다른 주파수/타이밍 오프셋을 가지고 전송될 수 있다. 이 경우, 상기 FFT연산 후, 상기 신호들을 분리할 수 없기 때문에 각각 신호의 주파수/타이밍 오프셋을 추정 및 보상할 수 없다.
따라서, 상기 주파수/타이밍 오프셋에 의해 복조 성능의 열화가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 안테나 시스템에서 주파수/타이밍 오프셋을 보상하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 채널로 복수의 신호가 수신되는 다중 안테나 시스템에서 주파수/타이밍 오프셋을 보상하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 하나의 채널로 복수의 신호가 수신되는 다중 안테나 시스템에서 주파수/타이밍 오프셋을 송신신호 후보군에서 보상하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 안테나 시스템에서 하나의 채널을 통해 적어도 하나의 신호를 수신하는 수신 장치는, 상기 수신신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널 추정기, 송신신호의 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정하여 송신신호 후보들의 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 송신신호 후보 선 보상기, 상기 추정된 채널 정보와 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상한 송신신호 후보를 이용하여 신호를 복조하는 복조기를 포함하는 것을 특 징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 하나의 채널을 통해 적어도 하나의 신호를 수신하는 수신장치를 포함하는 다중 안테나 시스템에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하기 위한 방법은, 수신신호를 이용하여 채널을 추정하는 과정과, 각 송신신호들의 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정하여 송신신호 후보들의 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 과정과, 상기 추정된 채널 정보와 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상한 송신신호 후보를 이용하여 신호를 복조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 다중 안테나 시스템의 수신국에서 주파수/타이밍 오프셋을 보상하기 위한 기술에 대해 설명한다. 다시 말해, 상기 다중 안테나 시스템에서 상기 주파수/타이밍 오프셋의 영향은 시간 축 인덱스와 주파수 축 인덱스에 선형적으로 증가하는 위상회전으로 모델링 가능하므로, 송신 후보군의 위상을 보상함으로써 상기 주파수/타이밍 오프셋을 보상하기 위한 기술에 대해 설명한다. 특히, 이하 설명에서는 상기 다중 안테나 시스템은 하나의 채널을 통해 하나 이상의 신호를 수신 하는 수신국에서 상기 주파수/타이밍 오프셋을 보상하기 위한 기술에 대해 설명한다. 여기서, 상기 주파수 오프셋은 시간 축에서 선형적인 위상 회전을 가져온다. 따라서, 하나의 심볼 내에서 상기 주파수 오프셋의 크기만큼의 ICI(Inter Carrier Interference)를 발생시켜 직교성을 저해한다. 또한, 상기 타이밍 오프셋은 부반송파 간의 균일한 위상 회전을 일으켜 상기 타이밍 오프셋 방향에 따라 직교성이 파괴되는 ISI(Inter Symbol Interference)가 발생하기 때문에 상기 주파수/타이밍 오프셋을 보상해야 한다.
이하 설명은 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output : 이하, MIMO라 칭함) - 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하, OFDM이라 칭함) 방식을 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 주파수/타이밍 오프셋의 영향을 고려하여 설명한다.
또한, 이하 설명은 상기 MIMO-OFDM 시스템에서 모바일-와이맥스(Mobile-WiMAX)의 PUSC(Partially Used Sub-Carrier) 협력 공간 분할(Collaborative Spatial Multiplexing : 이하 CSM라 칭함)방식을 예를 들어 설명하기 위해 상기 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 송신국에서 동일한 자원을 이용하여 서로 다른 신호를 송신하는 것을 예를 들어 설명한다. 하지만, 하나의 송신국이 두 개의 송신 안테나를 구비하여 각 안테나별로 동일한 자원을 이용하여 서로 다른 신호를 송신하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 이하 설명은 NR개의 수신안테나를 구비하는 수신 단에서 하나의 채널을 통해 두 개의 신호가 수신될 때 상기 주파수/타이 밍 오프셋을 보상하는 것을 예를 들어 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템에서 수신장치의 블록구성을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 상기 수신장치는, CP(Cyclin Prefix)제거기(401, 411, 421), FFT(Fast Fourier Transform)연산기(403, 413, 423), 채널 추정기(405, 415, 425) 및 송신신호 후보 선보상기(430), ML(Maximum Likelihood)복조기(440)를 포함하여 구성된다.
상기 CP제거기(401, 411, 421)는 각각의 안테나(400, 410, 420)를 통해 수신된 신호에서 보호구간(CP)을 제거한다. 상기 FFT연산기(403, 413, 423)는 상기 CP제거기(401, 411, 421)로부터 제공받은 시간 영역 신호를 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역 신호로 변환하여 출력한다.
상기 채널 추정기(405, 415, 425)는 상기 FFT연산기(403, 413, 423)로부터 제공받은 신호에서 파일럿을 이용하여 채널을 추정한다. 즉, 상기 CSM를 사용하는 PUSC 부채널의 경우 각 송신기 당 사용하는 파일럿 톤은 두 개로 제한된다. 여기서, 상기 각 송신기의 파일럿 톤들은 상기 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 두 개의 파일럿 톤은 시간축, 주파수축으로 서로 어긋나있는 구조를 갖는다.
따라서, 상기 채널 추정기(405, 415, 425)는 하기 <수학식 2>와 같이 각 파일럿의 평균값을 이용하여 하나의 타일에서 하나의 채널을 추정한다.
Figure 112006055823317-PAT00004
여기서, 상기 Hk ,R,T는 k번째 송신기의 R번째 안테나의 T번째 타일의 추정 채널 값을 나타내고, 상기 YR ,T,i는 상기 송신기의 R번째 안테나의 T번째 타일의 i번째 파일럿 톤의 수신신호를 나타낸다. 예를 들어, 상기 타일이 상기 도 2b와 같이 구성되는 경우, 송신기 1은 1, 3번의 파일럿 톤을 사용하고, 송신기 2는 2, 4번 파일럿 톤을 사용한다.
상기 <수학식 2>를 이용하여 추정된 채널은 하기 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006055823317-PAT00005
여기서, 상기 Hk ,R,T는 k번째 송신기의 R번째 안테나의 T번째 타일의 추정 채널 값을 나타낸다. 즉, 상기 도 1에 도시된 바와 같이 각각 하나의 송신 안테나를 구비하는 두 개의 송신기가 NR개의 수신 안테나를 갖는 수신기와 통신을 수행하므로 상기 H는 NR×2의 행렬을 갖는다.
상기 송신신호 후보 선보상기(430)는 하기 도 5에 도시된 바와 같이 구성되어 각 송신기의 주파수/타이밍 오프셋을 추정하여 송신 신호 후보군의 주파수/타이밍 오프셋을 보상한다. 여기서, 상기 주파수/타이밍 오프셋은 레인징(Ranging) 신호 또는 채널 상태 정보(CQI : Channel Quality Information)를 이용하여 추정한다. 예를 들어, 각 송신기의 주파수/타이밍 오프셋의 영향은 시간축 인덱스와 주파수 인덱스에 선형적으로 증가하는 위상 회전으로 모델링 가능하므로, 상기 송신신호 후보 선보상기(430)는 송신신호 후보군을 위상 회전시켜 상기 주파수/타이밍 오프셋을 보상한다.
상기 ML복조기(440)는 상기 채널 추정기(405, 415, 425)로부터 제공받은 채널 추정 값과 상기 송신신호 후보 선 보상기(430)로부터 제공받은 주파수/타이밍 오프셋이 보상된 송신신호 후보를 이용하여 신호를 복조한다.
도 5는 본 발명에 따른 송신신호 후보 선 보상기의 상세 블록구성을 도시하고 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 송신신호 후보 선보상기는 오프셋 추정기(501), 위상 보상값 산출기(503), 송신신호 후보 저장부(505) 및 위상 회전기(507)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 오프셋 추정기(501)는 레인징 신호 또는 채널 상태 정보를 통해 상기 각 송신기의 주파수/타이밍 오프셋(△fk, △tk)을 추정한다.
상기 위상 보상값 산출기(503)는 상기 오프셋 추정기(501)로부터 제공받은 하기 <수학식 4>와 같이 타일 내에서 주파수, 시간 인덱스마다 위상 보상 값을 산출한다. 즉, 상기 타일에 포함되는 각 톤에 대한 위상 보상 값을 산출한다.
Figure 112006055823317-PAT00006
여기서, 상기 k는 송신기 인덱스를 나타내고, 상기 t는 타일에서 각 톤의 주파수 축 인덱스를 나타내며, 상기 s는 시간 축 인덱스를 나타낸다. 따라서, 상기
Figure 112006055823317-PAT00007
는 k번째 송신기에서 t의 주파수 축 인덱스와 s의 시간 축 인덱스를 갖는 톤의 위상 보상값을 나타낸다. 또한, 상기 △fk는 k번째 송신기의 주파수 오프셋을 나타내고, 상기 △tk는 k번째 송신기의 타이밍 오프셋을 나타낸다.
상기 송신신호 후보 저장부(505)는 각 송신기의 변조 방식에 따라 각 송신 신호 후보를 나타내는 테이블을 저장한다. 따라서, 상기 송신신호 후보 저장부(505)는 상기 테이블에서 상기 송신신호 후보군(
Figure 112006055823317-PAT00008
)을 선택하여 상기 위상 회전기(507)로 전송한다.
상기 위상 회전기(507)는 상기 송신신호 후보 저장부(505)로부터 제공되는 송신신호 후보군을 상기 위상 보상값 산출기(503)로부터 제공되는 위상 보상값에 따라 하기 <수학식 5>와 같이 위상 회전한다.
Figure 112006055823317-PAT00009
여기서, 상기 Xi ,j는 첫 번째 송신기의 송신 가능 후보 i번째 값과 두 번째 송신기의 송신 가능 후보 j번째 값을 나타내는 송신 신호 후보 벡터를 나타내고, 상기
Figure 112006055823317-PAT00010
는 k번째 송신기의 위상 보상값을 나타낸다. 즉, 상기 <수학식 5>와 같이 상기 위상 보상값 산출기(503)에서 산출한 위상 보상 값을 이용하여 각 톤의 위치마다 상기 위상 회전을 수행하여 상기 주파수/타이밍 오프셋을 보상한다.
상술한 바와 같이 도 5에 도시된 바와 같이 각 송신기의 송신신호 후보군의 주파수/타이밍 오프셋을 보상하면, 상기 ML보상기(440)는 ML방식을 이용하여 하기 <수학식 6>과 같이 신호를 복조한다.
Figure 112006055823317-PAT00011
여기서, 상기 X는 모든 가능한 송신신호 후보군(Xi ,j)중 오차가 가장 작은 값으로 최종 복조 신호를 나타내고, 상기 Y는 수신 신호 벡터를 나타내며, 상기 H는 무선 채널 응답 행렬을 나타낸다. 또한, 상기 Xi ,j는 첫 번째 송신기의 송신 가능 후보 i번째 값과 두 번째 송신기의 송신 가능 후보 j번째 값을 나타내는 송신 신호 후보 벡터를 나타내고, 상기
Figure 112006055823317-PAT00012
는 k번째 송신기의 위상 보상 값을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하기 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 6를 참조하면, 먼저 상기 수신 장치는 601단계에서 상기 수신신호의 파일럿을 이용하여 채널을 추정한다. 예를 들어, 상기 <수학식 2>와 같이 각 파일럿의 평균을 이용하여 채널을 추정한다.
상기 채널을 추정한 후, 상기 수신 장치는 603단계로 진행하여 타일 내에서 T의 주파수 축 인덱스와 S의 시간 축 인덱스의 톤의 주파수/타이밍 오프셋을 보상하기 위한 위상 보상 값을 산출한다. 예를 들어, 상기 <수학식 4>와 같이 해당 인덱스의 톤의 위상 보상 값을 산출한다. 여기서, 상기 T와 S는 각각 초기값으로 1을 갖는다.
이후, 상기 수신 장치는 605단계로 진행하여 상기 <수학식 5>와 같이 상기 산출된 위상 보상 값을 이용하여 송신 신호 후보군의 위상을 회전시킨다. 즉, 위상 회전을 통해 상기 송신 신호 후보군의 주파수/타이밍 오프셋을 보상한다.
상기 송신 신호 후보군의 주파수/타이밍 오프셋을 보상한 후, 상기 수신 장치는 607단계로 진행하여 채널 추정 값과 주파수/타이밍 오프셋이 보상된 송신신호 후보군을 이용하여 ML복조를 수행한다.
이후, 상기 수신 장치는 609단계로 진행하여 상기 타일에 포함되는 주파수 축의 모든 톤들의 ML복조를 수행하였는지 확인하기 위해 상기 T와 상기 타일의 주파수 축 크기(NT)를 비교한다. 만일, 상기 T가 NT보다 작은 경우(T < NT), 상기 수신 장치는 611단계로 진행하여 상기 T를 한 단계 증가시킨다(T=T+1). 이후, 상기 603단계로 진행하여 T의 주파수 축 인덱스를 갖는 톤의 위상 보상 값을 산출한다.
한편, 상기 T가 NT보다 크거나 같을 경우(T ≥ NT), 상기 수신 장치는 613단계로 진행하여 상기 타일에 포함되는 시간 축의 모든 톤들의 ML복조를 수행하였는지 확인하기 위해 상기 S와 상기 타일의 주파수 축 크기(NS)를 비교한다.
만일, 상기 S가 NS보다 작은 경우(S < NS), 상기 수신 장치는 615단계로 진행하여 상기 S를 한 단계 증가시킨다(S=S+1). 이후, 상기 603단계로 진행하여 S의 시간 축 인덱스를 갖는 톤의 위상 보상 값을 산출한다.
한편, 상기 S가 NS보다 크거나 같을 경우(S ≥ NS), 상기 수신 장치는 본 알고리즘을 종료한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 다중 안테나 시스템에서 송신 신호 후보군 자체의 주파수/타이밍 오프셋을 보상하여 복조를 수행함으로써, 각 송신기의 오프셋 영향을 각각 보상하여 복조 성능을 향상시켜 셀룰러 시스템의 서비스 영역을 확장시킬 수 있으며, 단말의 송신 전력을 절약할 수 있는 이점이 있다. 또한, 높은(High order) 변조 방식의 동작점을 낮출 수 있어 용량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (16)

  1. 다중 안테나 시스템에서 하나의 채널을 통해 적어도 하나의 신호를 수신하는 수신 장치에 있어서,
    상기 수신신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널 추정기,
    송신신호의 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정하여 송신신호 후보들의 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 송신신호 후보 선 보상기,
    상기 추정된 채널 정보와 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상한 송신신호 후보를 이용하여 신호를 복조하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 추정기는, 상기 수신신호의 파일럿을 이용하여 상기 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신신호 후보 선 보상기는,
    각 송신 신호의 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정하는 오프셋 추정기와,
    상기 추정된 주파수 및 타이밍 오프셋을 이용하여 타일(tile)에 포함되는 각 의 톤들의 위상 보상 값을 산출하는 위상 보상 값 산출기와,
    상기 송신신호의 변조 방식에 따라 송신신호 후보들을 저장하는 저장부와,
    상기 산출된 위상 보상 값과 상기 송신신호 후보를 연산하여 상기 송신신호 후보의 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 오프셋 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 오프셋 추정기는, 동기 획득신호를 이용하여 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 동기 획득 신호는, 레인징(Ranging)신호 또는 채널 상태 정보(Channel Quality Information)인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 오프셋 보상기는, 상기 위상 보상 산출기에서 산출된 각 톤의 위상 보상 값에 따라 상기 송신 신호 후보의 위상을 회전시켜 상기 주파수 및 타이밍 오프 셋을 보상하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복조기는, 최대 우도(Maximum Likelihood) 복조기인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 최대 우도 복조기는, 하기 수학식 7과 같이 신호를 복조하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112006055823317-PAT00013
    여기서, 상기 X는 모든 가능한 송신신호 후보군(Xi ,j)중 오차가 가장 작은 값으로 최종 복조 신호, 상기 Y는 수신 신호 벡터, 상기 H는 무선 채널 응답 행렬, 상기 Xi ,j는 첫 번째 송신기의 송신 가능 후보 i번째 값과 두 번째 송신기의 송신 가능 후보 j번째 값을 나타내는 송신 신호 후보 벡터, 상기
    Figure 112006055823317-PAT00014
    는 k번째 송신기 의 위상 보상 값을 나타냄.
  9. 하나의 채널을 통해 적어도 하나의 신호를 수신하는 수신장치를 포함하는 다중 안테나 시스템에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하기 위한 방법에 있어서,
    수신신호를 이용하여 채널을 추정하는 과정과,
    각 송신신호들의 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정하여 송신신호 후보들의 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 과정과,
    상기 추정된 채널 정보와 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상한 송신신호 후보를 이용하여 신호를 복조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 채널 추정은, 상기 수신신호의 파일럿을 이용하여 추정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    송신신호 후보들의 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 과정은,
    각 송신 신호의 주파수 및 타이밍 오프셋을 추정하는 과정과,
    상기 추정된 주파수 및 타이밍 오프셋을 이용하여 타일(tile)에 포함되는 각의 톤들의 위상 보상 값을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 위상 보상 값과 상기 송신신호 후보를 연산하여 상기 송신신호 후보의 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 주파수 및 타이밍 오프셋의 추정은, 동기 획득신호를 이용하여 추정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 동기 획득신호는, 레인징(Ranging) 신호 또는 채널 상태 정보(Channel Quality Information)인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 과정은,
    상기 산출된 각 톤의 위상 보상 값에 따라 상기 송신 신호 후보의 위상을 회 전시켜 상기 주파수 및 타이밍 오프셋을 보상하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 복조는, 최대 우도(Maximum Likelihood) 복조인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 최대 우도 복조는, 하기 수학식 8과 같이 신호를 복조하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112006055823317-PAT00015
    여기서, 상기 X는 모든 가능한 송신신호 후보군(Xi ,j)중 오차가 가장 작은 값으로 최종 복조 신호, 상기 Y는 수신 신호 벡터, 상기 H는 무선 채널 응답 행렬, 상기 Xi ,j는 첫 번째 송신기의 송신 가능 후보 i번째 값과 두 번째 송신기의 송신 가능 후보 j번째 값을 나타내는 송신 신호 후보 벡터, 상기
    Figure 112006055823317-PAT00016
    는 k번째 송신기의 위상 보상 값을 나타냄.
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