KR20090027834A - 무선통신시스템에서 신호대 간섭 및 잡음 비 추정 장치 및방법 - Google Patents

무선통신시스템에서 신호대 간섭 및 잡음 비 추정 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 신호대 간섭 및 잡음 비 추정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수신 방법은, 수신 신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터로 변환하는 과정과, 상기 주파수 영역의 데이터에서 레인징 데이터를 선택하는 과정과, 상기 선택된 레인징 데이터와 레인징 코드를 곱해 코드 복조하는 과정과, 상기 코드 복조 데이터를 타이밍 옵셋을 이용해 위상 보상하는 과정과, 상기 위상 보상된 데이터를 이용해서 SINR(signal to interference plus noise ratio)을 추정하는 과정을 포함한다.
광대역 무선접속, OFDMA, SINR, 타이밍 옵셋, 위상 보상

Description

무선통신시스템에서 신호대 간섭 및 잡음 비 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING SIGNAL TO INTERFERENCE PLUS NOISE RATIO IN WIRELESS COMMUNIATION SYSTEM}
본 발명의 무선통신시스템에서 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 레인징 신호의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 추정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 통신시스템은 음성 서비스 위주로 발전해왔으며, 점차 음성뿐만 아니라 데이터 서비스 및 다양한 멀티미디어 서비스도 가능한 통신시스템으로 발전하고 있다. 그러나 음성 위주의 통신시스템은 전송 대역폭이 비교적 작고, 사용료가 비싸므로 급증하는 사용자들의 서비스 욕구를 충족시키지 못하였다. 게다가 통신 산업의 발달과 인터넷 서비스에 대한 사용자의 요구 증가로 인하여 인터넷 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 통신시스템에 대한 필요성이 증대되었다. 이에 따라 효율적으로 인터넷 서비스를 제공하기 위한 광대역 무선통신 시스템에 도입되었 다.
상기 광대역 무선통신시스템은 OFDM/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하기 때문에, 즉 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다. 상기 광대역 무선통신시스템의 무선 접속 방식은 국제표준화 기구 중 하나인 전기 전자 공학자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 IEEE 802.16 표준화 그룹에서 표준화되고 있다.
상기 광대역 무선통신시스템에서 랜덤 접속 절차의 일종인 레인징(ranging)이 정의되어 있다. 상기 레인징은 목적에 따라 초기 레인징(initial ranging), 주기적 레인징(Periodic Ranging), 대역폭 요청 레인징(Bandwidth Request Ranging) 및 핸드오버 레인징(Handover Ranging) 등으로 분류될 수 있다. 특히, 상기 초기 레인징과 상기 주기적 레인징은 시스템에 접속하려는 사용자 검출 및 프레임 동기를 위한 전파 지연과 전력 제어에 사용되는 수신 SINR 추정에 사용된다. 상기 수신 SINR 추정에 오차가 발생하면, 전력 제어가 제대로 되지 않아 해당 셀에서 송수신하는 신호가 인접 셀들에 간섭으로 작용하여 레인징 뿐만 아니라 통신 시스템 전체 성능을 저하시킨다.
각 레인징에 사용되는 레인징 코드(코드 집합)는 상향링크 채널묘사(UCD : Uplink Channel Descriptor)메시지를 통해 브로드캐스팅된다. 단말은 상향링크 자원할당 메시지(UL-MAP : Uplink MAP)를 통해서 할당받은 레인징 영역을 통해 목적 에 맞게 선택된 레인징 코드를 전송함으로써 레인징을 시도한다. 기지국은 수신된 레인징 코드를 이용해 시간 및 주파수 옵셋 등을 계산하고, 상기 옵셋 교정값을 레인징 응답(RNG-RSP : ranging response)메시지에 포함시켜 단말로 전송한다.
상술한 바와 같이, 레인징 코드들은 그 목적에 상응하게 분류되어 있지만, 단말은 목적에 맞는 레인징 코드들 중 랜덤하게 하나를 선택하여 레인징을 시도하므로, 서로 다른 단말들이 동일한 레인징 코드를 전송할 경우 코드 충돌이 발생할 수 있다. 이렇게 레인징 코드가 충돌되는 경우, 기지국에서의 수신 SINR가 감소한다.
또한, 하나의 기지국과 통신중인 다수의 단말들은 절대 시간 동기를 맞추어 레인징을 시도하지만, 단말의 위치에 따라 기지국에 수신되는 레인징 신호는 타이밍 옵셋(timing offset)이 존재한다. 이러한 타이밍 옵셋이 발생될 경우, 기지국에서의 수신 SINR이 감소된다.
따라서, 레인징 신호의 SINR을 정확하게 추정하기 위해서는, 동일 시간에 레인징을 시도하는 코드 개수에 로버스트(robust)하여야 하며, 특히 레인징을 시도하는 단말의 전파 지연에 의해 발생되는 타이밍 옵셋의 영향을 제거할 수 있어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신시스템에서 랜덤 접속 신호의 SINR을 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신시스템에서 레인징 신호의 SINR을 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 통신시스템에서 레인징 신호의 전파 지연을 이용해 SINR을 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 수신 장치에 있어서, 수신 신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터로 변환하는 수신부와, 상기 주파수 영역의 데이터에서 레인징 데이터를 선택하는 선택기와, 상기 선택된 레인징 데이터와 레인징 코드를 곱해 코드 복조하는 곱셈기와, 상기 코드 복조 데이터를 타이밍 옵셋을 이용해 위상 보상하고, 상기 위상 보상된 데이터를 이용해서 SINR(signal to interference plus noise ratio)을 추정하는 SINR추정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 SINR추정기는, 상기 코드 복조 데이터를 이용해서 타이밍 옵셋을 추정하는 검출기와, 상기 코드 복조 데이터를 상기 타이밍 옵셋을 이용해서 위상 보상하는 보정기와, 상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 놈(norm) 값을 구해 합산하는 제1계산기와, 상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 코히런트 놈 값을 구해 합산하는 제2계산기와, 상기 제1계산기의 합산값과 상기 제2계산기의 합산값을 연립 연산하여 SINR을 계산하는 SINR연산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 수신 방법에 있어서, 수신 신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터로 변환하는 과정과, 상기 주파수 영역의 데이터에서 레인징 데이터를 선택하는 과정과, 상기 선택된 레인징 데이터와 레인징 코드를 곱해 코드 복조하는 과정과, 상기 코드 복조 데이터를 타이밍 옵셋을 이용해 위상 보상하는 과정과, 상기 위상 보상된 데이터를 이용해서 SINR(signal to interference plus noise ratio)을 추정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 상기 SINR추정 과정은, 상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 놈(norm) 값을 구해 합산하여 제1합산값을 구하는 과정과, 상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 코히런트 놈 값을 구해 합산하여 제2합산값을 구하는 과정과, 상기 제1합산값과 상기 제2합산값을 연립 연산하여 SINR을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 수신된 레인징 신호에 대해 타이밍 옵셋으로 인한 위상 보상을 수행한 후 SINR을 추정하기 때문에 SINR추정 오차를 줄일 수 있 는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 수신된 레인징 신호에 대해 각 묶음별로 놈 값을 평균하고, 이를 이용해서 SINR을 계산하기 때문에, 서로 다른 레인징 코드간 상호상관에 의한 바이어스 영향을 최소화할 수 있다. 즉, 동일 시간에 레인징을 시도하는 코드 개수에 로버스트(robust)하게 SINR을 추정할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 실시예는 광대역 무선통신시스템에서 레인징 신호의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)를 추정하기 위한 기술에 대해 살펴보기로 한다. 상기 레인징은 목적에 따라 초기 레인징(initial ranging), 주기적 레인징(Periodic Ranging), 대역폭 요청 레인징(Bandwidth Request Ranging) 및 핸드오버 레인징(Handover Ranging) 등으로 분류될 수 있으며, 이하 설명은 초기 레인징을 예를 들어 살펴보기로 한다.
이하, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)기반의 광대역 무 선접속 통신시스템을 예로 설명하지만, 본 발명은 SINR 추정이 필요한 통신시스템이라면 용이하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레인징 채널의 구조를 도시하고 있다. 설명의 편의를 위해 IEEE 802.16 기반의 레인징 채널 구조를 예로 설명하지만, 레인징 채널은 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 레인징 채널은 시간축으로 3개의 OFDM심볼들(슬롯)과 주파수축으로 144개의 톤들을 구성된다. 즉, 144비트의 레인징 코드는 주파수축 상의 4개의 연속적인 부반송파들의 묶음 36개(144톤)에 매핑되어 전송된다. 여기서, 부반송파 묶음 형태는 IEEE 802.16 시스템에서 규정된 PUSC(Partial Usage of SubCarrier) 퍼뮤테이션 방식의 4×3 타일(tile)이다. 하나의 타일을 구성하는 12개의 부반송파(sub-carrier)들은 물리적으로 인접해 있지만, 상기 타일들은 레인징 채널이 깊은 페이딩(deep fading)에 빠지는 것을 방지하기 위해 주파수 축상에서 퍼뮤테이션(permutation)되어 서로 떨어져 있다.
한편, 레인징 코드의 전송 방식은 레인징 종류에 따라 서로 다르다. 상기 초기 레인징의 경우에는 한 레인징 코드를 두 심볼 동안 반복해서 전송하고, 주기적 레인징과 대역폭 요구 레인징의 경우에는 하나의 레인징 코드를 한 심볼 구간동안 전송하거나, 세 개의 레인징 코드를 세 심볼 구간동안 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 수신기의 구성 을 도시하고 있다. 이하, 상기 광대역 무선통신시스템이 다중안테나(MIMO : Multiple Input Multiple Output)를 사용하는 것으로 가정하기로 한다. 또한, 기지국의 수신안테나 개수가 2인 것으로 가정하기로 한다.
도시된 바와 같이, 수신기(기지국)는 복수의 RF처리기들(200-1, 200-2), 복수의 A/D(Analog to Digital)변환기들(202-1,202-2), 복수의 보호구간 제거기들(204-1,204-2), 복수의 S/P(serial to parallel)변환기들(206-1, 206-2), 복수의 FFT(Fast Fourier Transform)연산기들(208-1,208-2), 복수의 부반송파 선택기들(210-1,210-2), 복수의 코드복조기들(212-1,212-2), 레인징코드 생성기(214), SINR추정기(216)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하면, 먼저 복수의 RF처리기들(200-1,200-2) 각각은 필터, 주파수 변환기 등을 포함하며, 해당 수신안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. 복수의 A/D 변환기들(202-1,202-2) 각각은 대응되는 RF처리기(200)로부터의 아날로그 기저대역 신호를 디지털 신호(샘플데이터)로 변환하여 출력한다. 복수의 보호구간 제거기들(204-1,204-2) 각각은 대응되는 A/D변환기(202)로부터의 샘플데이터에서 보호구간(CP : Cyclic prefix)을 제거하여 출력한다.
복수의 S/P변환기들(206-1,206-2) 각각은 대응되는 보호구간 제거기(203)로부터의 샘플데이터를 병렬로 변환하여 출력한다. 복수의 FFT연산기들(208-1,208-2) 각각은 대응되는 S/P변환기(206)로부터의 데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)연산하여 부반송파 값들(주파수 영역의 데이터)을 출력한다.
복수의 부반송파 선택기들(210-1,210-2) 각각은 대응되는 FFT연산기(208)로부터의 주파수 영역의 데이터에서 레인징 데이터(예: 144비트의 시퀀스)를 선택하여 출력한다. 레인징 코드 생성기(214)는 레인징 코드 집합 내 레인징 코드들을 순차로 복수의 코드복조기들(212-1,212-2)로 발생한다. 상기 복수의 코드복조기들(212-1,212-2) 각각은 대응되는 부반송파 선택기(210)로부터의 레인징 데이터와 상기 레인징코드 생성기(214)로부터의 레인징 코드를 곱하여 코드 복조를 수행한다. 즉, 상기 복수의 코드 복조기들(212-2,212-2)은 레인징 데이터를 상기 레인징 코드들 각각과 상관하여 코드 개수만큼의 상관데이터들을 발생한다.
SINR 추정기(216)는 각 안테나별로, 코드복조 데이터를 위상 보상하고, 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 놈 값을 구해 합산하고(제1합산값), 묶음별로 코히런트 놈 값을 구해 합산하며(제2합산값), 상기 제1합산값과 상기 제2합산값을 연립 연산하여 SINR을 추정한다. 그리고, 상기 SINR추정기(216)는 각 안테나별로 추정된 SINR 값을 결합하여 최종 SINR 값을 구하고, 이를 dB 값으로 변환하여 출력한다. 이렇게 출력되는 SINR 값은 자원 스케줄링 혹은 전력제어에 사용될 수 있다. 상기 SINR추정기(216)의 상세 구성 및 동작은 이후 도면의 참조와 함께 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SINR추정기(216)의 상세 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, SINR추정기는, 타이밍 옵셋 검출기(300), 복수의 위상보 정기들(302-1,302-2), 복수의 놈(norm)연산기들(304-1,304-2), 복수의 코히런트 놈 연산기들(306-1,306-2), 복수의 놈 가산기들(308-1,308-2), 복수의 코히런트 놈 가산기들(310-1,310-2), 복수의 SINR연산기들(312-1,312-2), 결합기(314) 및 변환기(316)를 포함하여 구성된다.
도 3을 참조하면, 타이밍 옵셋 검출기(300)는 복수의 코드복조기들(212-1,212-1)로부터의 상관데이터(코드복조 데이터)들을 검사하여 피크가 검출된 레인징 신호를 선별하고, 상기 선별된 레인징 신호들 중 SINR 추정이 필요한 레인징 신호를 선택한다. 이렇게 선택된 레인징 신호를 "희망 신호(desired signal)"로 정의하기로 한다. 이하 상기 희망 신호에 대한 SINR 추정 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 타이밍 옵셋 검출기(300)는 2개의 안테나들을 통해 수신된 희망 신호들 각각에 대하여 타이밍 옵셋을 검출하고, 각 상관데이터(코드복조 데이터)를 해당 타이밍 옵셋과 함께 대응되는 위상보정기(302)로 제공한다. 여기서, 수신된 레인징 신호의 타이밍 옵셋을 검출하는 방법은 이미 알려진 기술로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다. 상기 희망 신호의 타이밍 옵셋은 수신신호의 샘플 시작 위치와 GPS(Global Positioning System)에 기준한 기지국의 절대시각 사이의 차이를 나타내는 것으로, 단말과 기지국 사이의 샘플 동기를 위한 옵셋 값이다.
복수의 위상보정기들(302-1,302-2) 각각은 상기 타이밍 옵셋 검출기(300)로부터 해당 안테나의 코드복조 데이터와 타이밍 옵셋을 입력받고, 상기 코드복조 데이터의 왜곡된 위상을 타이밍 옵셋을 이용해서 보상한다. 여기서, 각 위상보정기(302)의 위상 보상 동작을 나타내면 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112007066346613-PAT00001
여기서, Ym,k는 수신희망 레인징 코드가 곱해진 코드 복조 데이터를 나타내며, m은 묶음(예 : 타일) 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타낸다. 그리고,
Figure 112007066346613-PAT00002
이다. 여기서, NFFT는 FFT 사이즈를 나타내고, Toffset은 타이밍 옵셋 값을 나타낸다. 즉, 코드 복조 데이터에
Figure 112007066346613-PAT00003
를 곱함으로써 위상 보상을 수행한다.
복수의 놈 연산기들(304-1,304-1) 각각은 대응되는 위상보정기(302)로부터의 위상 보상된 데이터에 대하여 부반송파 별로 놈(norm)을 계산하고, 상기 계산된 놈 값들을 묶음별로 합산하여 출력한다. 여기서, 놈(NORM) 연산은 크기의 제곱 연산(square of magnitude)을 나타낸다. 각 놈 연산기(304)의 연산 동작을 나타내면 하기 수학식 2와 같다.
Figure 112007066346613-PAT00004
여기서, m은 묶음(예 : 타일) 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타낸다. 또한, 묶음 내 부반송파 개수를 '4'로 가정한 것이고, 프로세싱 게인(processing gain)으로 의해 증가된 신호 전력을 정규화하기 위해 묶음별로 합산된 값을 '4'로 나누어 최종 값을 계산한 것이다.
복수의 코히런트 놈 연산기들(306-1,306-2) 각각은 대응되는 위상보정기(302)로부터의 위상 보상된 데이터에 대하여 묶음별로 부반송파 값들을 합산하고, 상기 합산 값의 놈(norm)을 계산하여 출력한다. 각 코히런트 놈 연산기(306)의 연산 동작을 나타내면 하기 수학식 3과 같다.
Figure 112007066346613-PAT00005
여기서, m은 묶음(예 : 타일) 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타낸다. 또한, 묶음 내 부반송파 개수를 '4'로 가정한 것이고, 프로세싱 게인(processing gain)으로 의해 증가된 신호 전력을 정규화하기 위해 묶음별로 합산된 값을 '16'로 나누어 최종 값을 계산한 것이다.
복수의 놈 가산기들(308-1,308-2) 각각은 대응되는 놈 연산기(304)로부터의 복수의 놈 값들을 모두 합산하여 출력한다. 144비트의 레인징 코드를 가정하고, 각 묶음별로 4개의 부반송파들이 존재할 때, 놈 가산기(308)는 총 36개의 놈 값들을 합산하여 출력한다. 상기 놈 가산기(308)의 연산 동작을 나타내면 하기 수학식 4와 같다.
Figure 112007066346613-PAT00006
여기서, m은 묶음(예 : 타일) 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타낸다. 또한,
Figure 112007066346613-PAT00007
는 묶음내 채널응답을 통과한 신호전력을 나타내고,
Figure 112007066346613-PAT00008
는 묶음내 평균 간섭잡음 전력을 나타내며,
Figure 112007066346613-PAT00009
는 전체 묶음에 대한 평균 신호전력을 나타내고,
Figure 112007066346613-PAT00010
는 전체 묶음에 대한 평균 간섭잡음 전력을 나타낸다. 즉, 놈 가산기(308)의 출력 값은
Figure 112007066346613-PAT00011
로 근사화될 수 있다.
복수의 코히런트 놈 가산기들(310-1,310-2) 각각은 대응되는 코히런트 놈 연산기(306)로부터의 복수의 놈 값들을 모두 합산하여 출력한다. 상기 코히런트 놈 가산기(310)의 연산 동작을 나타내면 하기 수학식 5와 같다.
Figure 112007066346613-PAT00012
여기서, m은 묶음(예 : 타일) 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타낸다. 또한,
Figure 112007066346613-PAT00013
는 묶음내 채널응답을 통과한 신호전력을 나타내고,
Figure 112007066346613-PAT00014
는 묶음내 평균 간섭잡음 전력을 나타내며,
Figure 112007066346613-PAT00015
는 전체 묶음에 대한 평균 신호전력을 나타내고,
Figure 112007066346613-PAT00016
는 전체 묶음에 대한 평균 간섭잡음 전력을 나타낸다. 즉, 코히런트 놈 가산기(310)의 출력 값은
Figure 112007066346613-PAT00017
로 근사화될 수 있다.
상기 수학식 4와 상기 수학식 5에서 알수 있듯이, 놈 가산기(308)와 코히런트 놈 가산기(310)의 출력 값은 신호와 잡음의 전력비가 서로 상이하다.
복수의 SINR연산기들(312-1,312-2) 각각은 해당 놈 가산기(308)와 코히런트 놈 가산기(310)로부터의 값들을 연립 연산하여 희망하는 레인징 신호의 SINR을 추정한다. 상기 SINR연산기(312)의 연산 동작을 나타내면 하기 수학식 6과 같다.
Figure 112007066346613-PAT00018
이와 같이, 본 발명은 각 묶음별로 놈 값을 평균함으로써, 서로 다른 레인징 코드워드(cordword) 간 상호상관에 의한 바이어스(bias) 영향을 감소시킬 수 있다.
결합기(314)는 상기 복수의 SINR연산기들(312-1,312-2)로부터의 각 안테나별로 측정된 SINR 값을 결합하여 출력한다. 일 예로, 상기 결합기(314)는 복수의 SINR값들을 모두 합산하거나, 다른 예로 상기 복수의 SINR 값들중 가장 큰 값을 선택하여 출력할 수 있다.
변환기(316)는 상기 결합기(314)로부터의 SINR값을 dB(decibel) 스케일(scale)로 변환하여 출력한다. 이렇게 출력되는 SINR 값(dB)은 자원 스케줄링 혹은 전력 제어(power control)에 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 수신기의 동작 절차를 도시하고 있다. 여기서, 상기 수신기(기지국)는 2개의 수신안테나를 구비하는 것으로 가정하기로 한다.
도 4를 참조하면, 먼저 수신기는 401단계에서 복수의 안테나들을 통해 수신된 RF(Radio Frequency)신호들 각각을 기저대역 신호로 변환한다. 그리고 상기 수신기는 403단계에서 복수의 기저대역 신호들 각각을 기저대역 샘플데이터로 변환하고, 405단계에서 복수의 샘플데이터들 각각에 대해 보호구간(예 : Cyclic Prefix)을 제거한다.
이후, 상기 수신기는 407단계에서 상기 보호구간이 제거된 복수의 샘플데이터들 각각을 병렬 데이터로 변환하고, 409단계에서 복수의 병렬 데이터들 각각을 FFT(Fast Fourier Transform)연산하여 주파수 영역의 데이터로 변환한다. 그리고, 상기 수신기는 411단계에서 복수의 주파수 영역의 데이터들 각각에서 레인징 데이터(예 : 144비트의 시퀀스)를 선택한다.
이후, 상기 수신기는 413단계에서 상기 선택된 복수의 레인징 데이터들 각각에 코드 집합내 레인징 코드들을 순차로 곱하여 코드 복조를 수행한다. 그리고, 상기 수신기는 415단계에서 상기 코드 복조된 데이터들을 검사하여 SINR를 추정할 레인징 신호(희망 신호)를 선택하고, 복수의 안테나들을 통해 수신된 희망 신호들 각각에 대해 타이밍 옵셋을 검출한다. 여기서, 레인징 신호를 이용해서 타이밍 옵셋을 검출하는 방법은 이미 알려진 기술로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다. 이후, 상기 수신기는 417단계에서 상기 희망 신호에 해당하는 각 안테나의 코드 복조 데 이터를 상기 타이밍 옵셋을 이용해서 위상 보상한다.
그리고 상기 수신기는 419단계에서 각 위상 보상된 데이터에 대하여 부반송파 별로 놈(norm)을 계산하고, 상기 계산된 놈 값들을 묶음(예 : tile)별로 합산한다. 이렇게 계산된 값을 타일별 놈값이라고 정의하기로 한다. 예를 들어, 수학식 2와 같이 타이별 놈 값을 구할 수 있다. 또한, 상기 수신기는 419단계에서 각 위상 보상된 데이터에 대하여 묶음별로 부반송파 값들을 합산하고, 상기 합산 값의 놈을 계산한다. 이렇게 계산된 값을 타일별 코히런트 놈 값이라고 정의하기로 한다. 예를 들어, 수학식 3과 같이 타일별 코히런트 놈 값을 구할 수 있다.
이후, 상기 수신기는 421단계에서 상기 타일별 놈값들을 모두 합산하고(제1합산값), 상기 타일별 코히런트 놈 값들을 모두 합산한다(제2합산값). 그리고 상기 수신기는 423단계에서 상기 제1합산값과 상기 제2합산값을 연립 연산하여 SINR을 추정한다. 예를 들어, 상기 수학식 6과 같이 연립 연산을 수행할 수 있다.
이와 같이, 각 안테나에 대하여 SINR을 추정한 후, 상기 수신기는 425단계에서 상기 추정된 복수의 SINR 값들을 결합한다. 일 예로, 상기 복수의 SINR값들을 모두 합산하거나, 다른 예로 상기 복수의 SINR값들 중 가장 큰 값을 선택할 수 있다. 그리고 상기 수신기는 427단계에서 상기 결합된 SINR 값을 dB 값으로 변환한다. 이와 같이, 계산된 SINR 값(dB)은 자원 스케줄링 또는 전력제어에 사용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예는 수신기가 다중 수신안테나를 구비하는 것으로 가정하였지만, 하나의 수신안테나를 가지는 경우에도 동일하게 SINR을 추정할 수 있 다. 이 경우, 하나의 SINR이 추정되기 때문에 안테나 결합(SINR 결합)은 필요하지 않다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 레인징 채널의 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 수신기의 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SINR추정기(216)의 상세 구성을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 수신기의 동작 절차를 도시하는 도면.

Claims (22)

  1. 무선통신시스템에서 수신 장치에 있어서,
    수신 신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터로 변환하는 수신부와,
    상기 주파수 영역의 데이터에서 레인징 데이터를 선택하는 선택기와,
    상기 선택된 레인징 데이터와 레인징 코드를 곱해 코드 복조하는 곱셈기와,
    상기 코드 복조 데이터를 타이밍 옵셋을 이용해 위상 보상하고, 상기 위상 보상된 데이터를 이용해서 SINR(signal to interference plus noise ratio)을 추정하는 SINR추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 SINR추정기는,
    상기 코드 복조 데이터를 이용해서 타이밍 옵셋을 추정하는 검출기와,
    상기 코드 복조 데이터를 상기 타이밍 옵셋을 이용해서 위상 보상하는 보정기와,
    상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 놈(norm) 값을 구해 합산하는 제1계산기와,
    상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 코히런트 놈 값을 구해 합산하는 제2계산기와,
    상기 제1계산기의 합산값과 상기 제2계산기의 합산값을 연립 연산하여 SINR 을 계산하는 SINR연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1계산기는,
    상기 위상 보상된 데이터에 대해 부반송파 별로 놈을 계산하고, 상기 계산된 놈 값들을 묶음별로 합산하는 놈 연산기와,
    상기 놈 연산기로부터의 묶음별 합산 값들을 모두 가산하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 놈 연산기는 하기 수식과 같이 연산하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112007066346613-PAT00019
    여기서, m은 묶음 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타내며, 묶음 내 부반송파 개수를 '4'로 가정한 것임.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제2계산기는,
    상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 부반송파 값들을 합산하고, 상기 합산 값의 놈을 계산하는 코히런트 놈 연산기와,
    상기 코히런트 놈 연산기로부터의 묶음별 놈 값들을 모두 가산하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코히런트 놈 연산기는 하기 수식과 같이 연산하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112007066346613-PAT00020
    여기서, m은 묶음(예 : 타일) 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타내며, 묶음 내 부반송파 개수를 '4'로 가정한 것임.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1계산기의 출력 값을
    Figure 112007066346613-PAT00021
    라 하고, 상기 제2계산기의 출력 값을
    Figure 112007066346613-PAT00022
    라 할 때, 상기 SINR연산기는 하기 수식과 같이 연산하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112007066346613-PAT00023
  8. 제2항에 있어서,
    상기 묶음은 타일(tile)인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    다중 수신안테나를 구비하는 경우, 각 안테나별로 추정된 SINR을 결합하는 결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 수신부는,
    안테나를 통해 수신된 RF신호를 기저대역 신호로 변환하는 RF처리기와,
    상기 RF처리기로부터의 기저대역 신호를 기저대역 샘플데이터로 변환하는 A/D변환기와,
    상기 A/D변환기로부터의 샘플데이터에서 보호구간을 제거하고, FFT연산하여 상기 주파수 영역의 발생하는 OFDM복조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 추정된 SINR을 이용해서 스케줄링 혹은 전력제어를 수행하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 무선통신시스템에서 수신 방법에 있어서,
    수신 신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터로 변환하는 과정과,
    상기 주파수 영역의 데이터에서 레인징 데이터를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 레인징 데이터와 레인징 코드를 곱해 코드 복조하는 과정과,
    상기 코드 복조 데이터를 타이밍 옵셋을 이용해 위상 보상하는 과정과,
    상기 위상 보상된 데이터를 이용해서 SINR(signal to interference plus noise ratio)을 추정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 SINR추정 과정은,
    상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 놈(norm) 값을 구해 합산하여 제1합산값을 구하는 과정과,
    상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 코히런트 놈 값을 구해 합산하여 제2합산값을 구하는 과정과,
    상기 제1합산값과 상기 제2합산값을 연립 연산하여 SINR을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1합산값 계산 과정은,
    상기 위상 보상된 데이터에 대해 부반송파 별로 놈을 계산하고, 상기 계산된 놈 값들을 묶음별로 합산하는 과정과,
    상기 묶음별 합산값들을 모두 가산하여 상기 제1합산값을 구하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 묶음별 합산값(
    Figure 112007066346613-PAT00024
    )은 하기 수식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007066346613-PAT00025
    여기서, m은 묶음 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타내며, 묶음 내 부반송파 개수를 '4'로 가정한 것임.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제2합산값 계산 과정은,
    상기 위상 보상된 데이터에 대해 묶음별로 부반송파 값들을 합산하고, 상기 합산 값의 놈을 계산하는 과정과,
    상기 묶음별 놈 값들을 모두 가산하여 상기 제2합산값을 구하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 묶음별 놈 값(
    Figure 112007066346613-PAT00026
    )은 하기 수식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007066346613-PAT00027
    여기서, m은 묶음(예 : 타일) 인덱스를 나타내고, k는 묶음 내 부반송파 인덱스를 나타내며, 묶음 내 부반송파 개수를 '4'로 가정한 것임.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1합산값을
    Figure 112007066346613-PAT00028
    라 하고, 상기 제2합산값을
    Figure 112007066346613-PAT00029
    라 할 때, 상기 SINR은 하기 수식과 같이 연산되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007066346613-PAT00030
  19. 제13항에 있어서,
    상기 묶음은 타일(tile)인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    다중 수신안테나를 구비하는 경우, 각 안테나별로 추정된 SINR을 결합하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제12항에 있어서, 상기 변환 과정은,
    안테나를 통해 수신된 RF신호를 기저대역 신호로 변환하는 과정과,
    상기 기저대역 신호를 기저대역 샘플데이터로 변환하는 과정과,
    상기 샘플데이터에서 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 추정된 SINR을 이용해서 스케줄링 혹은 전력제어를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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