KR20100069103A - 데이터 채널을 이용한 채널 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수신 신호의 에러율로부터 데이터 수신신호가 채널 추정에 반영되는 가중치를 계산하는 가중치 계산부, 파일럿 채널을 통하여 수신되는 파일럿 수신신호로부터 채널의 제1 추정 값을 추출하고, 데이터 채널을 통하여 수신되는 데이터 수신신호로부터 채널의 제2 추정 값을 추출하는 채널 값 추출부, 상기 가중치 계산부에서 계산된 가중치를 이용하여 상기 채널의 제2 추정 값의 이득을 조절하는 이득 조절부 및 상기 채널의 제1 추정 값 및 상기 이득이 조절된 채널의 제2 추정 값으로부터 채널의 최종 값을 추정하는 채널 추정부를 포함하는 채널 추정 장치 및 이에 대한 채널 추정 방법에 관한 것이다.
데이터 채널, 파일럿 채널, 가중치, BER, 채널 추정

Description

데이터 채널을 이용한 채널 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING CHANNEL USING DATA CHANNEL}
본 발명은 데이터 채널을 이용한 채널 추정 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 데이터 채널의 비트 에러율을 채널 추정부에 입력되는 신호의 가중치 계산에 반영하여, 파일럿 채널만을 이용한 채널 추정 방법에 비하여 무선 채널 환경에 상관없이 채널 추정 성능이 개선되는 채널 추정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
고속의 무선 통신 시스템에서는 채널의 왜곡으로 인한 심벌 간 간섭의 문제가 발생한다. 이에 따라 근래의 시스템들은 심벌 간 간섭 문제를 일으키지 않는 코드 분할 다중 접속 방식(Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA') 또는 직교 주파수 분할 다중화 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM')을 선호하고 있다.
CDMA나 OFDM을 사용하는 경우, 채널에 의해 신호가 왜곡되는 것을 보상해주는 채널 추정(channel estimation)이 필요하다. 채널 추정 방법은 파일럿(Pilot)이라 불리는 약정된 신호를 보내어 이를 이용해서 채널을 추정하는 파일럿 심벌 이용 채널 추정 방법(Pilot Symbol Aided Channel Estimation)과, 파일럿 심벌뿐만 아니라 일반 데이터를 같이 이용하여 채널을 추정하는 결정 지향 채널 추정 방법(Decision Directed Channel Estimation)으로 분류할 수 있다.
결정 지향 채널 추정 방법은 파일럿뿐만 아니라 일반 데이터를 채널 추정에 활용하는데, 결정된 데이터를 결정이 정확하다는 가정 하에 파일럿처럼 사용한다. 상기 결정 지향 채널 추정 방법은 결정 오류가 발생하지 않으면 보다 많은 양의 정보를 활용함으로써 파일럿 심벌 이용 채널 추정 방법 보다 좋은 결과를 획득할 수 있다.
반면, 결정 오류가 많이 발생하는 경우 종래의 결정 지향 채널 추정 방법은 데이터 채널의 결정된 경판정 값을 그대로 사용하므로 동작 신호대 잡음비가 낮은 경우 에러가 발생한 데이터 채널의 심볼은 오히려 간섭으로 작용한다. 특히, 비트 에러율이 높을 경우에는 파일럿 채널만 사용한 채널 추정 방법보다 그 성능이 더 열화될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 데이터 채널의 비트 에러율을 채널 추정부에 입력되는 신호의 가중치 계산에 반영하여, 데이터 채널 추정 값의 반영 비율을 조절함으로써 파일럿 채널만을 이용한 채널 추정 방법의 성능에 비하여 무선 채널 환경에 상관없이 높은 채널 추정 성능을 갖도록 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 채널 추정 장치는 수신 신호의 에러율로부터 데이터 수신신호가 채널 추정에 반영되는 가중치를 계산하는 가중치 계산부, 파일럿 채널을 통하여 수신되는 파일럿 수신신호로부터 채널의 제1 추정 값을 추출하고, 데이터 채널을 통하여 수신되는 데이터 수신신호로부터 채널의 제2 추정 값을 추출하는 채널 값 추출부, 상기 가중치 계산부에서 계산된 가중치를 이용하여 상기 채널의 제2 추정 값의 이득을 조절하는 이득 조절부 및 상기 채널의 제1 추정 값 및 상기 이득이 조절된 채널의 제2 추정 값으로부터 채널의 최종 값을 추정하는 채널 추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 채널 추정 방법은 수신 신호의 에러율을 이용하여 데이터 수신신호가 채널 추정에 반영되는 가중치를 계산하는 가중치 계산 단계, 파일럿 채널을 통하여 수신되는 파일럿 수신신호로부터 채널의 제1 추정 값을 추출하고, 데이터 채널을 통하여 수신되는 데이터 수신신 호로부터 채널의 제2 추정 값을 추출하는 채널 값 추출 단계, 상기 채널의 제1 추정 값의 크기를 이용하여 상기 채널의 제1 추정 값의 이득을 조절하고, 상기 가중치 계산부에서 계산된 가중치를 이용하여 상기 채널의 제2 추정 값의 이득을 조절하는 이득 조절 단계 및 상기 이득이 조절된 채널의 제1 추정 값 및 채널의 제2 추정 값으로부터 채널의 최종 값을 추정하는 채널 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 데이터 채널을 이용한 채널 추정 방법 및 장치는 데이터 채널의 비트 에러율을 채널 추정부에 입력되는 신호의 가중치 계산에 반영하여, 파일럿 채널만을 이용한 채널 추정 방법의 성능보다 항상 성능 이득을 가질 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 파일럿 수신신호란 파일럿 채널을 통하여 수신단에서 수신되는 신호로서 파일럿 신호, 채널 값, 노이즈 등이 포함될 수 있다. 그리고 본 발명의 데이터 수신신호란 데이터 채널을 통하여 수신단에서 수신되는 신호로서 트래픽 또는 컨트롤 신호, 채널 값, 노이즈 등이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 채널의 제1 추정 값은 파일럿 수신신호로부터 추정된 채널의 추정 값을 의미한다. 그리고 본 발명의 채널의 제2 추정 값은 데이터 수신신호로부터 추정된 채널의 추정 값을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명 한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 종래의 파일럿 채널 이용 채널 추정 방법 및 결정 지향 채널 추정 방법의 개념을 도시하는 개념도이다.
파일럿 채널의 경우, 수신단에서 송신 신호(즉, 파일럿 신호)를 정확하게 알 수 있으므로, 파일럿 수신신호와 파일럿 신호를 곱하여 채널 추정 값을 획득할 수 있다.
상기 파일럿 채널 이용 채널 추정 방법은 데이터 채널을 사용하지 않으므로 파일럿 채널의 에너지가 충분하지 않은 경우에는 우수한 성능을 기대할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 결정 지향 채널 추정 방법은 수신단에서 결정된 부정확한 데이터를 이용함으로 인하여 채널 추정 성능이 감소할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 비트 에러율(Bit Error Rate, BER)에 따라, 수신단의 경판정(Hard Decision)부에서 결정된 데이터의 이용 비율을 조절함으로써 파일럿 채널만을 이용한 채널 추정 방법보다 항상 성능 이득을 갖도록 하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 상기 채널 추정 장치는 채널 값 추출부(210), 이득 조절부(220), 덧셈부(230), 채널 추정부(240), 에러 계산부(250), 가중치 계산부(260), 경판정부(270)를 포함할 수 있다.
여기서 채널 값 추출부(210)는 파일럿 수신신호에 대한 곱셈기(210A)와 데이터 수신신호에 대한 곱셈기(210B)를 포함한다. 또한, 이득 조절부(220)는 채널의 제1 추정 값의 이득을 조절하기 위한 곱셈기(220A)와 채널의 제2 추정 값의 이득을 조절하기 위한 곱셈기(220B)를 포함한다.
본 발명에서는 상기 파일럿 수신신호에 대한 곱셈기(210A)와 채널의 제1 추정 값의 이득을 조절하기 위한 곱셈기(220A)를 채널의 제1 추정 값 추출부라 호칭할 수 있다. 또한, 상기 데이터 수신신호에 대한 곱셈기(210B)와 채널의 제2 추정 값의 이득을 조절하기 위한 곱셈기(220B)를 채널의 제2 추정 값 추출부라 호칭할 수 있다.
채널 값 추출부(210)는 송신단으로부터 전송되는 파일럿 수신신호(-jxp(i)) 및 데이터 수신신호(xd(i))를 입력받는다. 여기서 파일럿 수신신호는 파일럿 채널을 통하여 전송되는 신호로서 파일럿 신호가 포함될 수 있으며 위상을 고려하여 -j가 곱해진다.
또한 데이터 수신신호는 데이터 채널을 통하여 전송되는 신호로서 실제 데이터 신호(트래픽 신호 또는 컨트롤 신호)가 포함될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 데이터 채널은 고속 상향링크 패킷 접속(High Speed Uplink Packet Access, 이하 'HSUPA') 시스템에서 사용하는 E-DPCCH(Enhanced-Dedicated Physical Control Channel)일 수 있다.
파일럿 수신신호와 데이터 수신신호에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.
먼저 상기 파일럿 수신신호를 수학식으로 표현하는 경우, 아래의 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
xp(i) = j * gp * h(i) * p(i) + np(i)
여기서, p(i)는 송신단이 전송한 파일럿 신호로서 이는 수신단이 정확히 알고 있는 값이며, 전력이 1이라 가정한다. 그리고 h(i)는 채널 값이다. 또한, gp 는 송신단에서 파일럿 신호를 전송할 때 상대적인 신호의 크기를 조절하기 위한 이득 인자(gain factor)로 수신단에서 정확히 알고 있는 값이다. 그리고 np(i)는 노이즈(noise)를 나타낸다. 'j'는 파일럿 수신신호와 데이터 수신신호의 위상을 고려하기 위한 인자이다.
한편, 상기 데이터 수신신호를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
xd(i) = gd * h(i) * d(i) + nd(i)
여기서 d(i)는 송신단이 전송한 데이터 신호를 나타내고 전력이 1이라 가정 한다. 그리고 h(i)는 채널 값이다. 또한, gd 는 송신단에서 데이터 신호를 전송할 때 상대적인 신호의 크기를 조절하기 위한 이득 인자로 수신단에서 정확히 알고 있는 값이다. 그리고 nd(i)는 노이즈를 나타낸다.
파일럿 수신신호와 데이터 수신신호는 서로 다른 위상을 갖는 채널을 통하여 수신된다. 상기에서는 서로 다른 위상을 표현하기 위하여 파일럿 수신신호에 'j' 를 곱하였지만, 채널 위상은 이동통신 시스템에 따라 변경될 수 있다는 것은 당업자에게 자명한 사항이다.
채널 값 추출부(210)는 파일럿 수신신호와 데이터 수신신호를 입력받음과 동시에, 파일럿 신호의 복소 공액(p(i)*)과 경판정부(270)에서 출력되는 경판정된 데이터의 복소 공액(
Figure 112008086311584-PAT00001
(i)*)을 입력받는다. 경판정부(270)에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
그러면 채널 값 추출부(210)는 파일럿 수신신호와 파일럿 신호의 복소 공액을 서로 곱하여 채널의 제1 추정 값을 추출한다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 채널의 제1 추정 값이란 파일럿 수신신호로부터 추정된 채널의 추정 값을 의미한다.
그리고 상기 채널 값 추출부(210)는 이와 동시에 데이터 수신신호와 경판정된 데이터의 복소 공액을 서로 곱하여 채널의 제2 추정 값을 추출한다. 마찬가지로 본 발명의 채널의 제2 추정 값이란 데이터 수신신호로부터 추정된 채널의 추정 값을 의미한다.
이 경우, 상기 파일럿 수신신호와 파일럿 신호의 복소 공액을 서로 곱하여 채널의 제1 추정 값을 계산하는 과정에 대한 수학식은 아래의 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
채널의 제1 추정 값('
Figure 112008086311584-PAT00002
1(i)') = -jxp(i) * p(i)*
=-j * [j * gp * h(i) * p(i) + np(i)] * p(i)*
= [gp * h(i) * p(i) * p(i)*]+ [np(i) * p(i)*]
= [gp * h(i)] + [np(i) * p(i)*]
따라서, 채널 값 추출부(210)에서 파일럿 수신신호와 파일럿 신호의 복소 공액을 곱하면 채널의 제1 추정 값(즉, '
Figure 112008086311584-PAT00003
1(i)')이 출력됨을 알 수 있다.
마찬가지로, 상기 데이터 수신신호와 경판정된 데이터의 복소 공액을 서로 곱하여 채널의 제2 추정 값을 계산하는 수학식은 아래의 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
채널의 제2 추정 값('
Figure 112008086311584-PAT00004
2(i)') = xd(i) *
Figure 112008086311584-PAT00005
(i)* =[gd * h(i) * d(i) + nd(i)] *
Figure 112008086311584-PAT00006
(i)*
= [gd * h(i) * d(i) *
Figure 112008086311584-PAT00007
(i)*]+ [nd(i) *
Figure 112008086311584-PAT00008
(i)*]
= [gd * h(i) * e(i)] + [nd(i) *
Figure 112008086311584-PAT00009
(i)*]
여기서, e(i)는 경판정된 신호에 에러가 있을 경우 곱해지는 값이다. 예를 들어, 데이터가 BPSK일 경우, 에러가 있으면 -1의 값을 갖고, 에러가 없으면 1의 값을 가질 수 있다. 따라서, 채널 값 추출부(210)에서 데이터 신호와 경판정된 데이터 신호의 복소 공액을 곱하면 채널의 제2 추정 값(즉, '
Figure 112008086311584-PAT00010
2(i)')이 출력됨을 알 수 있다.
이득 조절부(220)는 채널 값 추출부(210)로부터 출력되는 채널의 제1 추정 값 및 제2 추정 값의 신호대 잡음비(Signal to Noise, SNR)를 최대로 만들기 위해 각 신호의 이득을 조절한다. 이를 위해, 이득 조절부(220)는 최대비 합성방법(Maixmum Ratio Combining, MRC)을 이용하여 각 채널의 추정 값의 이득을 조절할 수 있다.
채널의 제1 추정 값의 경우, 이득 조절부(220)는 상기 채널의 제1 추정 값 및 그의 크기의 상대치(즉, 'gp')를 곱한다.
반면, 채널의 제2 추정 값의 경우, 이득 조절부(220)는 채널의 제2 추정 값 및 그의 크기의 상대치(즉, 'gd')가 가중치 계산된 값(즉, 'wd')을 곱한다. 상기 가중치 계산된 값 'wd'에 대하여는 후술하도록 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예인 채널의 제1 추정 값 및 채널의 제2 추정 값의 이득을 동시에 조절하는 실시예에 대하여 기술하였다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에 따르면 채널의 제2 추정 값의 이득만을 조절하는 것도 가능하다는 것은 당업자에게 자명하다.
덧셈부(230)는 이득 조절부(220)로부터 출력되는 이득이 조절된 채널의 제1 추정 값 및 채널의 제2 추정 값을 입력받아 이를 각각 더하여 출력한다.
채널 추정부(240)는 덧셈부(230)로부터 출력되는 합산된 채널의 제1 및 제2 추정 값을 입력받아 노이즈 레벨을 낮추어 정확한 최종 채널 값을 추정한다.
에러 계산부(250)는 신호 전송 시 발생되는 에러율을 계산한다. 이 경우, 상기 에러 계산부(250)는 정해진 측정 시간에 데이터 수신신호의 총 비트 수에 대한 발생한 에러 비트 수의 비로 표현하는 비트 에러율(Bit Error Rate, 'BER')을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 비트 에러율을 계산하는 과정을 도 7을 참조하여 설명하도록 한다. 에러 계산부(250)는 데이터 수신신호의 디코딩 데이터(D1)를 다시 인코딩하여 재인코딩 데이터(X2)를 출력하고, 최초 수신된 데이터 수신신호의 인코딩 데이터(X1)와 재인코딩 데이터(X2)를 일대일 비교하여 직접 비트 에러율을 계산할 수 있다. 이 때 계산된 비트 에러율은 다음 프레임(frame)의 채널 추정에 사용되고, 비트 에러율의 분산을 줄이기 위해 이전의 복수 개의 프레임에 대한 비트 에러율을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 에러 계산부(250)는 데이터 채널의 신호대 잡음비를 측정하고, SNR 및 Gaussian noise를 갖는 신호의 확률 밀도 함수(Probability Density Function)를 이용하여 부호가 반대로 뒤집힐 확률을 구하여 이론적인 비트 에러율을 계산할 수 있다. 일반적으로 평균이 0이고 분산이 1인 Gaussian 분포에서 신호가 x보다 클 확률을 나타내는 Q-함수(Q-Function)을 변환하여 특정 평균 및 분산을 갖는 신호의 비트 에러율을 계산할 수 있다.
마찬가지로 에러 계산부(250)는 비트 에러율의 분산을 줄이기 위해 이전의 복수 개의 프레임에 대한 비트 에러율을 사용할 수 있다.
가중치 계산부(260)는 에러 계산부(250)로부터 계산된 비트 에러율을 이용하여 채널 추정부(240)에 입력되는 채널의 제2 추정 값의 반영 비율(즉, 가중치)을 계산한다. 다시 말해, 가중치 계산부(260)는 현재 데이터 채널 환경에 따라, 데이터 채널로부터 계산된 채널의 제2 추정 값이 채널 추정에 반영되는 비율을 결정한다.
채널 추정부(240)는 유한 임펄스 응답 필터(Finite Impulse Response Filter, 이하 'FIR 필터')로 변환하여 생각할 수 있는데, 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112008086311584-PAT00011
수학식 5에서 FIRW(n)은 FIR 필터의 계수이고 x(i)는 채널 추정부의 입력 데이터이다. n이 비슷할 경우 FIRW(n)도 유사한 값을 갖는다.
수학식 4에서 e(i)가 -1일 경우(Error가 있을 경우) Error가 없는 이웃한 심볼의 신호 성분이 서로 상쇄가 되므로 결국에는 두 심볼은 노이즈만 더한 것으로 생각 할 수 있다. 즉, x(i)의
Figure 112008086311584-PAT00012
2(i)내에 e(i)가 -1값을 갖는다고 가정하면(Error가 존재) 수학식5를 수학식 6으로 풀어서 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112008086311584-PAT00013
(i)=...+wd*(FIRW(0)*gd*h(i)*(1)+n(i)+FIRW(1)*gd*h(i+1)*(1)+n(i+1))+...
≒ ...+wd*(n(i)+n(i+1))+...
수학식 6에서 FIRW(0)와 FIRW(1)은 유사한 값을 갖고 h(i)와 h(i+1)또한 유사한 값을 가지므로 Error가 존재하는 신호와 이웃한 한 개의 신호는 노이즈만 존재하는 신호로 가정할 수 있다. 따라서 최적의 wd 는 K개의 Error가 존재할 경우 Error에 의해 상쇄되는 K개의 신호까지 고려한(2K) 수학식 7과 같다.)
[수학식 7]
'wd' = gd * (N - 2K) / N
= gd * (1-2BER)
여기서 'gd'는 채널의 제2 추정 값에 대한 크기의 상대치이다. 이득 조절부(220)에 의해 채널의 제2 추정 값에 곱해지는 데이터 채널의 가중치 계산된 값은 상기 'wd' 와 같다. 다시 말해, 데이터 채널이 채널 추정에 반영되는 비율은 채널 추정시의 비트 에러율(BER)에 의해 결정된다.
경판정부(270)는 데이터 수신신호(xd(i))와 이전의 채널 추정 값(
Figure 112008086311584-PAT00014
(i-1))을 입력받는다. 즉, 송신단으로부터 전송되는 데이터 수신신호는 채널 값 추출부(210) 및 경판정부(270)에 동시에 입력된다.
그리고 경판정부(270)는 상기 입력받은 데이터 수신신호와, 이전의 채널 추정 값의 복소공액(
Figure 112008086311584-PAT00015
(i-1)*)을 서로 곱하여 경판정(Hard Decision)하고, 현재 수신되는 데이터 수신신호로부터 데이터 성분을 제거하기 위해 수학식 4에서 사용될 복호된 데이터(
Figure 112008086311584-PAT00016
(i)*)를 출력한다.
상기 경판정부(270)에서 출력된 복호된 데이터(
Figure 112008086311584-PAT00017
(i)*)가 채널 값 추출 부(210)에서 데이터 수신신호(xd(i))에 곱해지면, 채널의 제2 추정 값이 출력될 수 있다(수학식 4 참조).
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치가 채널을 추정하는 방법의 순서를 도시하는 순서도이다.
우선, 채널 추정 장치는 S310 단계에서 데이터 채널이 채널 추정에 반영되는 가중치('wd')가 계산되어 있는지 여부를 판단한다. 만약, 가중치가 계산되지 않았다면 채널 추정 장치는 S320 단계에서 신호 전송 시 발생되는 에러율을 계산한다. 이 경우, 상기 채널 추정 장치는 정해진 측정 시간에 신호의 총 비트 수에 대한 발생한 에러 비트 수의 비로 표현하는 비트 에러율(Bit Error Rate, 'BER')을 계산할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예는 도 4에서 후술하도록 한다.
그리고 채널 추정 장치는 S330 단계에서, 계산된 비트 에러율을 이용하여 데이터 채널이 채널 추정에 반영되는 비율인 가중치 'wd'를 계산한다. 이를 계산하는 구체적인 방법은 수학식 7에 표현된 바와 같다.
S310 단계에서 가중치가 이미 계산된 경우라면, 채널 추정 장치는 데이터 채널로부터 채널 추정 값(채널의 제2 추정 값)을 출력할 것인지 여부를 판단한다. 만약, 데이터 채널로부터 채널 추정 값을 출력하는 것이라면, 채널 추정 장치는 S350 단계에서 데이터 채널로부터 채널을 추정한다. 이 경우, 상기 채널 추정 장치는 S330 단계에서 계산된 가중치('wd')에 따라 데이터 채널이 채널 추정에 반영되는 비율을 결정하여 채널을 추정한다. 이에 대한 구체적인 실시예는 도 5에서 후술하도 록 한다. 그리고 채널 추정 장치는 S360 단계에서, 데이터 채널로부터 추정된 채널 추정 값을 채널 추정부(240)에 입력한다. 그러면 채널 추정부(240)는 S370 단계에서 채널 추정을 수행한다.
S340 단계에서 데이터 채널로부터 채널 추정 값을 출력하는 것이 아니라면, 채널 추정 장치는 파일럿 채널로부터 채널 추정 값(채널의 제1 추정 값)을 출력할 것인지 여부를 판단한다. 만약, 파일럿 채널로부터 채널 추정 값을 출력하는 것이라면, 채널 추정 장치는 S390 단계에서 파일럿 채널로부터 채널을 추정한다. 이에 대한 구체적인 실시예는 도 6에서 후술하도록 한다. 그리고 채널 추정 장치는 S360 단계에서, 파일럿 채널로부터 추정된 채널 추정 값을 채널 추정부(240)에 입력한다. 그러면 채널 추정부(240)는 S370 단계에서 채널의 제1 추정 값 및 채널의 제2 추정 값을 이용하여 전체 채널을 추정한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치 및 채널 추정 방법은 파일럿 채널과 데이터 채널을 동시에 이용할 뿐만 아니라, 현재 무선 채널 환경에 따라 데이터 채널이 채널 추정에 반영되는 비율을 가변함으로써 보다 정확하게 채널을 추정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치가 비트 에러율을 계산하는 도 3의 S320 단계를 구체적으로 도시하는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 채널 추정 장치는 신호대 잡음비로부터 이론적인 비트 에러율을 계산하거나, 또는 데이터의 일대일 비교를 통하여 비트 에러율을 직접 계산할 수 있다.
우선, 채널 추정 장치는 Q-함수를 이용하여 비트 에러율을 계산할 것인지 여 부를 판단한다. 만약, Q-함수를 이용할 것이라면 채널 추정 장치는 S420 단계에서 데이터 채널의 신호대 잡음비(SNR)를 측정하고, Q-함수를 이용하여 측정된 신호대 잡음비에 해당하는 이론적인 비트 에러율을 계산한다.
S410 단계에서 Q-함수를 이용하는 것이 아니라면, 채널 추정 장치는 S430 단계 이하에서 수신한 데이터를 이용하여 실제 비트 에러율을 직접 계산한다.
채널 추정 장치는 S430 단계에서, 데이터 수신신호의 디코딩된 데이터(D1)를 다시 인코딩하여 재인코딩된 데이터(X2)를 출력한다. 그리고 채널 추정 장치는 S440 단계에서 최초 수신되었던 데이터 수신신호의 인코딩되었던 데이터(X1)와, 재인코딩된 데이터(X2)를 일대일 비교한다. 채널 추정 장치는 상기와 같은 방법을 이용하여 직접 비트 에러율을 계산할 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해 계산된 비트 에러율(BER)은 데이터 채널이 채널 추정에 반영되는 비율을 결정하는 가중치('wd')를 계산하는 과정에서 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치가 데이터 채널을 이용하여 채널을 추정하는 도 3의 S350 단계를 구체적으로 도시하는 도면이다.
우선, 채널 추정 장치는 S510 단계에서, 이전에 추정된 채널 값(
Figure 112008086311584-PAT00018
(i-1))으로부터 그의 복소 공액(
Figure 112008086311584-PAT00019
(i-1)*)을 계산한다. 그리고 채널 추정 장치는 상기 계산된 복소 공액과, 현재 수신되는 데이터 수신신호(xd(i))를 곱하여 데이터 신호에 대한 경판정을 수행한다. 그러면 채널 추정 장치는 S530 단계에서, 채널 값 추출부(210) 에 입력되는 데이터 수신신호(xd(i))로부터 데이터 성분을 제거하기 위해 사용되는 경판정된 데이터(
Figure 112008086311584-PAT00020
(i))를 획득한다.
그리고 채널 추정 장치는 상기 경판정된 데이터(d(i))의 복소 공액(
Figure 112008086311584-PAT00021
(i)*)을 계산하고, S540 단계에서 상기 계산된 복소 공액(
Figure 112008086311584-PAT00022
(i)*)과 데이터 수신신호(xd(i))를 곱한다. 그러면, 데이터 수신신호의 데이터 성분이 제거된 채널의 제2 추정 값이 출력된다.
그리고 채널 추정 장치는 S550 단계에서, 상기 출력된 채널의 제2 추정 값과, 도 3의 S330 단계에서 계산된 가중치('wd')를 곱한다. 그러면 채널 추정 장치는 S560 단계에서 데이터 채널의 가중된 채널 추정 값을 획득할 수 있다. 상기 획득된 가중된 채널 추정 값은 채널 추정부(240)에 입력되어 채널의 최종 값을 추정하는데 사용된다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 채널 환경에 따라, 채널 추정에 이용되는 데이터 채널의 반영 비율을 가변함으로써 보다 정확하게 채널을 추정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치가 파일럿 채널을 이용하여 채널을 추정하는 도 3의 S390 단계를 구체적으로 도시하는 도면이다.
송신단이 전송한 파일럿 신호는 수신단이 정확이 알고 있다. 따라서, 수신단의 채널 추정 장치는 S610 단계에서, 미리 알고 있는 파일럿 신호의 복소 공액(p(i)*)을 계산한다. 그리고 채널 추정 장치는 S620 단계에서, 입력되는 파일럿 수신신호(위상 반영)(-j*xp(i))와, 상기 계산된 파일럿 신호의 복소 공액(p(i)*)을 곱하여 파일럿 수신신호의 파일럿 성분을 제거한다. 그러면, 채널 추정 장치는 채널의 제1 추정 값을 획득할 수 있다.
그리고 채널 추정 장치는 상기 획득된 채널의 제1 추정 값과, 그의 크기의 상대치('gp')를 곱하여 채널의 제1 추정 값의 이득을 조절(바람직한 실시예에 따르면 이득을 증폭)한다. 그러면, 채널 추정 장치는 S640 단계에서 채널의 제1 추정 값의 가중된 채널 성분을 획득한다.
상기 획득된 채널 추정 값은 채널 추정부(240)에 입력되어 채널의 최종 값을 추정하는데 사용된다.
본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 종래의 파일럿 채널 이용 채널 추정 방법의 개념을 도시하는 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치의 내부 구조를 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치가 채널을 추정하는 방법의 순서를 도시하는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치가 비트 에러율을 계산하는 도 3의 S320 단계를 구체적으로 도시하는 순서도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치가 데이터 채널을 이용하여 채널을 추정하는 도 3의 S350 단계를 구체적으로 도시하는 순서도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치가 파일럿 채널을 이용하여 채널을 추정하는 도 3의 S390 단계를 구체적으로 도시하는 순서도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 BER을 계산하는 일 예시를 도시하는 도면.

Claims (15)

  1. 데이터 채널을 이용한 채널 추정 장치에 있어서,
    수신 신호의 에러율로부터 데이터 수신신호가 채널 추정에 반영되는 가중치를 계산하는 가중치 계산부;
    이전 채널 추정 값으로부터 상기 데이터 수신신호의 데이터 성분을 제거하기 위한 데이터 신호를 경판정하는 경판정부;
    파일럿 채널을 통하여 수신되는 파일럿 수신신호로부터 채널의 제1 추정 값을 추출하고 이득을 증폭하는 채널의 제1 추정값 추출부;
    데이터 채널을 통하여 수신되는 데이터 수신신호로부터 채널의 제2 추정 값을 추출하고, 상기 가중치 계산부에 의해 계산된 가중치를 이용하여 이득을 증폭하는 채널의 제2 추정값 추출부; 및
    상기 채널의 제1 추정 값 및 상기 이득이 조절된 채널의 제2 추정 값으로부터 채널의 최종 값을 추정하는 채널 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
  2. 데이터 채널을 이용한 채널 추정 장치에 있어서,
    수신 신호의 에러율로부터 데이터 수신신호가 채널 추정에 반영되는 가중치를 계산하는 가중치 계산부;
    파일럿 채널을 통하여 수신되는 파일럿 수신신호로부터 채널의 제1 추정 값 을 추출하고, 데이터 채널을 통하여 수신되는 데이터 수신신호로부터 채널의 제2 추정 값을 추출하는 채널 값 추출부;
    상기 가중치 계산부에서 계산된 가중치를 이용하여 상기 채널의 제2 추정 값의 이득을 조절하는 이득 조절부; 및
    상기 채널의 제1 추정 값 및 상기 이득이 조절된 채널의 제2 추정 값으로부터 채널의 최종 값을 추정하는 채널 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에러율은 비트 에러율(Bit Error Rate)인 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가중치는 아래의 수학식 8에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
    [수학식 8]
    wd = gd * (1-2BER)
    여기서, 'wd'는 가중치, 'gd'는 상기 채널의 제2 추정 값의 크기임.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이득 조절부는 상기 채널의 제1 추정 값과 상기 채널의 제1 추정 값의 크기를 곱하고, 상기 채널의 제2 추정 값과 상기 가중치를 곱하여 이득을 조절하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    이전 채널 추정 값을 이용하여, 상기 데이터 수신신호의 데이터 성분을 제거하기 위한 데이터 신호를 경판정하는 경판정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 채널 값 추출부는 상기 파일럿 수신신호와 파일럿 신호를 곱하여 채널의 제1 추정 값을 출력하고, 상기 데이터 수신신호와 상기 경판정된 데이터 신호를 이용하여 채널의 제2 추정 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 데이터 채널은 고속 상향링크 패킷 접속 시스템에서 사용하는 E-DPCCH(Enhanced-Dedicated Physical Control Channel)인 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
  9. 데이터 채널을 이용한 채널 추정 방법에 있어서,
    수신 신호의 에러율을 이용하여 데이터 수신신호가 채널 추정에 반영되는 가중치를 계산하는 가중치 계산 단계;
    파일럿 채널을 통하여 수신되는 파일럿 수신신호로부터 채널의 제1 추정 값을 추출하고, 데이터 채널을 통하여 수신되는 데이터 수신신호로부터 채널의 제2 추정 값을 추출하는 채널 값 추출 단계;
    상기 채널의 제1 추정 값의 크기를 이용하여 상기 채널의 제1 추정 값의 이득을 조절하고, 상기 가중치 계산부에서 계산된 가중치를 이용하여 상기 채널의 제2 추정 값의 이득을 조절하는 이득 조절 단계; 및
    상기 이득이 조절된 채널의 제1 추정 값 및 채널의 제2 추정 값으로부터 채널의 최종 값을 추정하는 채널 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 에러율은 비트 에러율(Bit Error Rate)인 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가중치는 아래의 수학식 9에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 장치.
    [수학식 9]
    wd = gd * (1-2BER)
    여기서, 'wd'는 가중치, 'gd'는 상기 채널의 제2 추정 값의 크기
  12. 제11항에 있어서, 상기 이득 조절 단계는,
    상기 채널의 제1 추정 값과 상기 채널의 제1 추정 값의 크기를 곱하여 이득을 조절하고, 상기 채널의 제2 추정 값과 상기 가중치를 곱하여 이득을 조절하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 가중치 계산 단계 이전에,
    이전 채널 추정 값을 이용하여 상기 데이터 수신신호의 데이터 성분을 제거하기 위한 데이터 신호를 경판정하는 경판정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 채널 값 추출 단계는,
    상기 파일럿 수신신호와 파일럿 신호를 곱하여 채널의 제1 추정 값을 출력하고, 상기 데이터 수신신호와 상기 경판정된 데이터 신호를 이용하여 채널의 제2 추정 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 채널은 고속 상향링크 패킷 접속 시스템에서 사용하는 E-DPCCH(Enhanced-Dedicated Physical Control Channel)인 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
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