KR20100070377A - 시간 분할 멀티플렉싱된 파일럿을 사용한 브로드캐스트 ｏｆｄｍ 시스템에서의 동기화 - Google Patents

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Abstract

OFDM 시스템에서, 송신기는 각 프레임에서 서브대역의 제 1 세트상에서 제 1 TDM 파일럿을 브로드캐스트하고 이어서 서브대역의 제 2 세트상에서 제 2 TDM 파일럿을 브로드캐스트한다. 각 세트에서의 서브대역은 총 N 개의 서브대역으로부터 선택되어서, (1) 제 1 TDM 파일럿에 대한 OFDM 심볼은 길이 L1 의 적어도 S1 개의 동일한 파일럿-1 시퀀스를 포함하고 제 2 TDM 파일럿에 대한 OFDM 심볼은 길이 L2 의 적어도 S2 개의 동일한 파일럿-2 시퀀스를 포함하고, 여기서,
Figure pct00080
이고,
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이며,
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Figure pct00083
이다. 송신기는 또한 FDM 파일럿을 브로드캐스트할 수도 있다. 수신기는 (예를 들어, 상이한 파일럿-1 시퀀스들 사이에서 상관을 수행함으로써) 프레임 타이밍을 획득하기 위해 제 1 TDM 파일럿을 프로세싱하며, (예를 들어, 제 2 TDM 파일럿으로부터 유도된 채널 임펄스 응답 추정의 시작을 검출함으로써) 심볼 타이밍을 획득하기 위해 제 2 TDM 파일럿을 더 프로세싱한다.

Description

시간 분할 멀티플렉싱된 파일럿을 사용한 브로드캐스트 ＯＦＤＭ 시스템에서의 동기화{SYNCHRONIZATION IN A BROADCAST OFDM SYSTEM USING TIME DIVISION MULTIPLEXED PILOTS}
본 개시물은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 사용한 무선 브로드캐스트 시스템에서의 동기화에 관한 것이다.
OFDM 은 전체 시스템 대역폭을 다중 (N) 직교 주파수 서브대역으로 효율적으로 파티션하는 멀티-캐리어 변조 기술이다. 이들 서브대역을 톤, 서브-캐리어, 빈, 및 주파수 채널이라 또한 칭한다. OFDM 으로, 각 서브대역은 데이터로 변조될 수도 있는 각각의 서브-캐리어와 관련된다.
OFDM 시스템에서, 송신기는 후술하는 바와 같이, 변조 심볼을 획득하기 위해 데이터를 프로세싱하며, OFDM 심볼을 생성하기 위해 변조 심볼에 대한 OFDM 변조를 또한 수행한다. 그 후, 송신기는 OFDM 심볼을 컨디셔닝하여 통신 채널을 통해 송신한다. OFDM 시스템은 송신 구조를 사용할 수도 있어서, 데이터는 프레임에서 송신되고, 각 프레임은 특정한 시간 지속기간을 갖는다. 상이한 타입의 데이터 (예를 들어, 트래픽/패킷 데이터, 오버헤드/제어 데이터, 파일럿 등) 가 각 프레임의 상이한 부분에서 전송될 수도 있다. 일반적으로, 파일럿은 송신기 및 수신기 모두에 의해 아프리오리 (a priori) 로 알려진 데이터 및/또는 송신을 칭한다.
수신기는 통상적으로, 송신기에 의해 전송된 데이터를 적절하게 복구하기 위해 정확한 프레임 및 심볼 타이밍을 획득할 필요가 있다. 예를 들어, 수신기는 프레임에서 전송된 상이한 타입의 데이터를 적절하게 복구하기 위해 각 프레임의 시작을 알 필요가 있다. 수신기는 종종, 각 OFDM 심볼이 송신기에 의해 전송되는 시간 뿐만 아니라 통신 채널에 의해 도입된 전파 지연을 알지 못한다. 그 후, 수신기는 수신된 OFDM 심볼에 대한 상보적 OFDM 복조를 적절하게 수행하기 위해 통신 채널을 통해 수신된 각 OFDM 심볼의 타이밍을 확인할 필요가 있다.
동기화는 프레임 및 심볼 타이밍을 획득하기 위해 수신기에 의해 수행된 프로세스를 칭한다. 수신기는 또한, 동기화의 일부로서, 주파수 에러 추정과 같은 다른 작업을 수행할 수도 있다. 송신기는 통상적으로 동기화를 지원하기 위해 시스템 자원을 소모하며, 수신기는 또한 동기화를 수행하기 위해 자원을 소비한다. 동기화가 데이터 송신을 위해 필요한 오버헤드이기 때문에, 동기화를 위해 송신기 및 수신기 양자에 의해 사용된 자원의 양을 최소화시키는 것이 바람직하다.
따라서, 브로드캐스트 OFDM 시스템에서 동기화를 효율적으로 달성하기 위한 기술이 관련 분야에 필요하다. 또한, 다양한 수의 서브캐리어 (또한, "서브대역" 이라 칭함) (즉, FFT 사이즈) 를 갖는 OFDM 시스템내에서 동기화를 효율적으로 달성하여, 광범위한 무선 주파수 및 네트워크 배치에 대한 플렉시빌리티를 제공할 필요성이 있다.
다양한 수의 서브대역 (즉, FFT 사이즈) 을 갖는 OFDM 시스템에서 시간 분할 멀티플렉싱된 (TDM) 파일럿을 사용하여 동기화를 달성하는 기술이 여기에 설명된다. 각 프레임에서 (예를 들어, 프레임의 시작에서), 송신기는 서브대역의 제 1 세트상에서 제 1 TDM 파일럿을 브로드캐스트하거나 송신하고, 이어서 서브대역의 제 2 세트상에서 제 2 TDM 파일럿을 브로드캐스트하거나 송신한다. 제 1 세트는 L1 개 서브대역을 포함하고, 제 2 세트는 L2 개 서브대역을 포함하며, 여기서, L1 및 L2 는 각각 총 N 개의 서브대역의 부분이며, L2 > L1 이다. 각 세트에서의 서브대역은 총 N 개의 서브대역에 걸쳐 균일하게 분포될 수도 있어서, (1) 제 1 세트에서의 L1 개 서브대역은 S1 = N/L1 서브대역 만큼 동일하게 이격되고, (2) 제 2 세트에서의 L2 개 서브대역은 S2 = N/L2 서브대역 만큼 동일하게 이격된다. 이러한 파일럿 구조는 (1) 각 파일럿-1 시퀀스가 L1 개의 시간-도메인 샘플을 포함하는 적어도 S1 개의 동일한 "파일럿-1" 시퀀스를 포함하는 제 1 TDM 파일럿에 대한 OFDM 심볼, 및 (2) 각 파일럿-2 시퀀스가 L2 개의 시간-도메인 샘플을 포함하는 적어도 S2 개의 동일한 "파일럿-2" 시퀀스를 포함하는 제 2 TDM 파일럿에 대한 OFDM 심볼을 발생시킨다. 송신기는 또한, 각 프레임의 나머지 부분에서의 데이터와 함께 주파수 분할 멀티플렉싱된 (FDM) 파일럿을 송신할 수도 있다. 2개의 TDM 파일럿을 갖는 이러한 파일럿 구조는 브로드캐스트 시스템에 매우 적합하지만, 넌-브로드캐스트 시스템에 대해 사용될 수도 있다.
수신기가 제 1 및 제 2 TDM 파일럿에 기초하여 동기화를 수행할 수 있다. 수신기는 프레임 타이밍 및 주파수 에러 추정을 획득하기 위해 제 1 TDM 파일럿을 프로세싱할 수 있다. 수신기는 제 1 TDM 파일럿에 대한 상이한 파일럿-1 시퀀스 사이의 지연된 상관에 기초하여 검출 메트릭을 계산할 수도 있고, 검출 메트릭을 임계값에 대해 비교할 수도 있으며, 비교 결과에 기초하여 제 1 TDM 파일럿 (및 그에 따라 프레임) 의 검출을 선언할 수도 있다. 수신기는 또한, 파일럿-1 시퀀스에 기초하여 수신된 OFDM 심볼에서의 주파수 에러의 추정을 획득할 수 있다. 수신기는 심볼 타이밍 및 채널 추정을 획득하기 위해 제 2 TDM 파일럿을 프로세싱할 수 있다. 수신기는 제 2 TDM 파일럿에 대한 수신된 OFDM 심볼에 기초하여 채널 임펄스 응답 추정을 유도할 수도 있고, (예를 들어, 채널 임펄스 응답에 대한 채널 탭의 에너지에 기초하여) 채널 임펄스 응답 추정의 시작을 검출할 수도 있으며, 채널 임펄스 응답 추정의 검출된 시작에 기초하여 심볼 타이밍을 유도할 수도 있다. 수신기는 또한, 채널 임펄스 응답 추정에 기초하여 총 N 개의 서브대역에 대한 채널 주파수 응답 추정을 유도할 수도 있다. 수신기는 초기 동기화를 위해 제 1 및 제 2 TDM 파일럿을 사용할 수도 있으며, 주파수 및 시간 트랙킹 및 더욱 정확한 채널 추정을 위해 FDM 파일럿을 사용할 수도 있다.
또한, 본 개시물의 양태들은 기존의 4K FFT 사이즈를 보완하기 위해 예를 들어,1K, 2K 및 8K 의 FFT 사이즈를 사용하여 동작할 수 있다. 이들 OFDM 시스템에서 상이한 FFT 사이즈를 사용하는 가능한 이점으로서, 4K 또는 8K 가 VHF 대역에서 배치를 위해 사용될 수 있고, 4K 또는 2K 가 L-대역에서 배치를 위해 사용될 수 있고, 2K 또는 1K 가 S-대역에서 배치를 위해 사용될 수 있다. 그러나, 상술한 FFT 사이즈는 단지 다양한 OFDM 시스템의 예시적인 예이며, 본 개시물은 오직 1K, 2K, 4K 및 8K FFT 사이즈에 제한되지 않는다.
본 개시물의 다양한 양태를 이하 더욱 상세히 설명한다.
본 개시물의 특징들 및 본질은, 동일한 참조 부호가 전체적으로 대응하게 식별하는 도면과 함께 아래에 설명되는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1 은 OFDM 시스템에서의 기지국 및 무선 디바이스를 도시한다.
도 2 는 OFDM 시스템에 대한 수퍼-프레임 구조를 도시한다.
도 3a 및 도 3b 는 TDM 파일럿 1 및 2 각각의 주파수-도메인 표현을 도시한다.
도 4 는 송신 (TX) 데이터 및 파일럿 프로세서를 도시한다.
도 5 는 OFDM 변조기를 도시한다.
도 6a 및 도 6b 는 TDM 파일럿 1 및 2 의 시간-도메인 표현을 도시한다.
도 7 은 동기화 및 채널 추정 유닛을 도시한다.
도 8 은 프레임 검출기를 도시한다.
도 9 는 심볼 타이밍 검출기를 도시한다.
도 10a 내지 도 10c 는 파일럿-2 OFDM 심볼에 대한 프로세싱을 도시한다.
도 11 은 TDM 및 FDM 파일럿을 갖는 파일럿 송신 방식을 도시한다.
도 12 는 상이한 FFT 사이즈에 대해 OFDM 서브대역들 사이의 예시적인 대응을 도시한다.
도 13 은 다양한 FFT 사이즈에 대한 TDM 파일럿 2 의 시간-도메인 표현을 도시한다.
단어 "예시적인" 은 "예, 경우, 또는 예시로서 기능하는" 을 의미하는 것으로 여기에서 사용된다. "예시적인" 것으로서 여기에 설명된 임의의 양태 또는 설계가 다른 양태들 또는 설계들 이상으로 바람직하거나 유익한 것으로 반드시 해석되지 않는다.
여기에 설명된 동기화 기술은 다양한 멀티-캐리어 시스템 및 다운링크 뿐만 아니라 업링크에 대해 사용될 수도 있다. 다운링크 (또는 순방향 링크) 는 기지국으로부터 무선 디바이스로의 통신 링크를 칭하고, 업링크 (또는 역방향 링크) 는 무선 디바이스로부터 기지국으로의 통신 링크를 칭한다. 명확화를 위해, 이들 기술은 OFDM 시스템에서의 다운링크에 대해 후술된다.
도 1 은 OFDM 시스템 (100) 에서의 기지국 (110) 및 무선 디바이스 (150) 의 블록도를 도시한다. 기지국 (110) 은 일반적으로 고정국이며, 베이스 트랜시버 시스템 (BTS), 액세스 포인트, 또는 어떤 다른 용어로 또한 칭할 수도 있다. 무선 디바이스 (150) 는 고정 또는 모바일일 수도 있으며, 사용자 단말기, 이동국, 또는 어떤 다른 용어로 또한 칭할 수도 있다. 무선 디바이스 (150) 는 또한, 셀룰러 전화, 핸드헬드 디바이스, 무선 모듈, 개인 휴대 보조 단말기 (PDA) 등과 같은 휴대용 유닛일 수도 있다.
기지국 (110) 에서, TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120) 는 상이한 타입의 데이터 (예를 들어, 트래픽/패킷 데이터 및 오버헤드/제어 데이터) 를 수신하고, 데이터 심볼을 생성하기 위해 수신된 데이터를 프로세싱 (예를 들어, 인코딩, 인터리빙, 및 심볼 맵핑) 한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "데이터 심볼" 은 데이터에 대한 변조 심볼이고, "파일럿 심볼" 은 파일럿에 대한 변조 심볼이며, 변조 심볼은 변조 방식 (예를 들어, M-PSK, M-QAM 등) 에 대한 신호 콘스텔레이션에서의 포인트에 대해 복소값이다. 프로세서 (120) 는 또한, 파일럿 심볼을 생성하기 위해 파일럿 데이터를 프로세싱하고, 데이터 및 파일럿 심볼을 OFDM 변조기 (130) 에 제공한다.
OFDM 변조기 (130) 는 후술하는 바와 같이, 적절한 서브대역 및 심볼 주기상에서 데이터 및 파일럿 심볼을 멀티플렉싱하며, OFDM 심볼을 생성하기 위해 멀티플렉싱된 심볼에 대해 OFDM 변조를 더 수행한다. 송신기 유닛 (TMTR; 132) 은 OFDM 심볼을 하나 이상의 아날로그 신호로 변환하며, 변조된 신호를 생성하기 위해 아날로그 신호(들)를 더 컨디셔닝 (예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 상향변환) 한다. 그 후, 기지국 (110) 은 변조된 신호를 시스템의 안테나 (134) 로부터 무선 디바이스로 송신한다.
무선 디바이스 (150) 에서, 기지국 (110) 으로부터의 송신된 신호는 안테나 (152) 에 의해 수신되며, 수신기 유닛 (RCVR; 154) 에 제공된다. 수신기 유닛 (154) 은 수신된 신호를 컨디셔닝 (예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 하향변환) 하며, 입력 샘플의 스트림을 획득하기 위해 컨디셔닝된 신호를 디지털화한다. OFDM 복조기 (160) 는 수신된 데이터 및 파일럿 심볼을 획득하기 위해 입력 샘플에 대해 OFDM 복조를 수행한다. OFDM 복조기 (160) 는 또한 기지국 (110) 에 의해 전송된 데이터 심볼의 추정인 검출된 데이터 심볼을 획득하기 위해 채널 추정 (예를 들어, 주파수 응답 추정) 을 갖는 수신된 데이터 심볼에 대한 검출 (예를 들어, 매칭된 필터링) 을 수행한다. OFDM 복조기 (160) 는 검출된 데이터 심볼을 수신 (RX) 데이터 프로세서 (170) 에 제공한다.
동기화/채널 추정 유닛 (180) 은 후술하는 바와 같이, 수신기 유닛 (154) 으로부터 입력 샘플을 수신하며, 프레임 및 심볼 타이밍을 결정하기 위해 동기화를 수행한다. 유닛 (180) 은 또한, OFDM 복조기 (160) 로부터의 수신된 파일럿 심볼을 사용하여 채널 추정을 유도한다. 유닛 (180) 은 심볼 타이밍 및 채널 추정을 OFDM 복조기 (160) 에 제공하며, 프레임 타이밍을 RX 데이터 프로세서 (170) 및/또는 제어기 (190) 에 제공할 수도 있다. OFDM 복조기 (160) 는 OFDM 복조를 수행하기 위해 심볼 타이밍을 사용하며, 수신된 데이터 심볼에 대한 검출을 수행하기 위해 채널 추정을 사용한다.
RX 데이터 프로세서 (170) 는 OFDM 복조기 (160) 로부터의 검출된 데이터 심볼을 프로세싱 (예를 들어, 심볼 디맵핑, 디인터리빙, 및 디코딩) 하며, 디코딩된 데이터를 제공한다. RX 데이터 프로세서 (170) 및/또는 제어기 (190) 는 기지국 (110) 에 의해 전송된 상이한 타입의 데이터를 복구하기 위해 프레임 타이밍을 사용할 수도 있다. 일반적으로, OFDM 복조기 (160) 및 RX 데이터 프로세서 (170) 에 의한 프로세싱은 기지국 (110) 에서의 OFDM 변조기 (130) 및 TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120) 각각에 의한 프로세싱에 대해 상보적이다.
제어기 (140 및 190) 는 기지국 (110) 및 무선 디바이스 (150) 각각에서의 동작을 지시한다. 메모리 유닛 (142 및 192) 은 제어기 (140 및 190) 각각에 의해 사용된 프로그램 코드 및 데이터에 대한 저장부를 제공한다.
기지국 (110) 은 포인트-포인트 송신을 단일 무선 디바이스로 전송할 수도 있고, 멀티-캐스트 송신을 무선 디바이스의 그룹으로 전송할 수도 있고, 브로드캐스트 송신을 기지국의 커버리지 영역하에 있는 모든 무선 디바이스로 전송할 수도 있고, 이들의 임의의 조합을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 기지국 (110) 은 파일럿 및 오버헤드/제어 데이터를 기지국의 커버리지 영역하에 있는 모든 무선 디바이스로 브로드캐스트할 수도 있다. 기지국 (110) 은 또한, 사용자-특정 데이터를 특정 무선 디바이스로 송신할 수도 있고, 멀티-캐스트 데이터를 무선 디바이스의 그룹으로 송신할 수도 있고/있거나 브로드캐스트 데이터를 모든 무선 디바이스로 송신할 수도 있다.
도 2 는 OFDM 시스템 (100) 에 대해 사용될 수도 있는 수퍼-프레임 구조 (200) 를 도시한다. 데이터 및 파일럿은 각 수퍼-프레임이 소정의 시간 지속기간을 갖는 수퍼-프레임들에서 송신될 수도 있다. 수퍼-프레임은 또한, 프레임, 타임 슬롯, 또는 어떤 다른 용어로 칭할 수도 있다. 도 2 에 도시된 양태에 대해, 각 수퍼-프레임은 제 1 TDM 파일럿 (또는 "TDM 파일럿 1") 에 대한 필드 (212), 제 2 TDM 파일럿 (또는 "TDM 파일럿 2") 에 대한 필드 (214), 오버헤드/제어 데이터에 대한 필드 (216), 및 트래픽/패킷 데이터에 대한 필드 (218) 를 포함한다.
4개의 필드 (212 내지 218) 는 각 수퍼-프레임에서 시간 분할 멀티플렉싱되어서, 하나의 필드만이 임의의 소정의 순간에 송신된다. 4개의 필드는 또한 동기화 및 데이터 복구를 용이하게 하기 위해 도 2 에 도시된 순서로 배열된다. 각 수퍼-프레임에서 먼저 송신되는 필드 (212 및 214) 에서의 파일럿 OFDM 심볼은 수퍼-프레임에서 다음에 송신되는 필드 (216) 에서의 오버헤드 OFDM 심볼의 검출을 위해 사용될 수도 있다. 그 후, 필드 (216) 로부터 획득된 오버헤드 정보는 수퍼-프레임에서 최종으로 송신되는 필드 (218) 에서 전송된 트래픽/패킷 데이터의 복구를 위해 사용될 수도 있다.
일 양태에서, 필드 (212) 는 TDM 파일럿 1 에 대한 하나의 OFDM 심볼을 반송하며, 필드 (214) 는 또한 TDM 파일럿 2 에 대한 하나의 OFDM 심볼을 반송한다. 일반적으로, 각 필드는 임의의 지속기간일 수도 있으며, 이 필드들은 임의의 순서로 배열될 수도 있다. TDM 파일럿 1 및 2 는 무선 디바이스에 의한 동기화를 용이하게 하기 위해 각 프레임에서 주기적으로 브로드캐스트된다. 오버헤드 필드 (216) 및/또는 데이터 필드 (218) 는 또한, 후술하는 바와 같이, 데이터 심볼과 주파수 분할 멀티플렉싱되는 파일럿 심볼을 포함할 수도 있다.
OFDM 시스템은, OFDM 을 사용하여 N 개의 직교 서브대역으로 파티션되는 BW MHz 의 전체 시스템 대역폭을 갖는다. 근접한 서브대역들 사이의 간격은 BW/N MHz 이다. 총 N 개의 서브대역중에, M 개의 서브대역이 파일럿 및 데이터 송신을 위해 사용될 수도 있고, 여기서, M < N 이며, 나머지 N - M 개의 서브대역은 미사용되고 가드 서브대역으로서 기능할 수도 있다. 일 양태에서, OFDM 시스템은, N = 총 4096 개의 서브대역, M = 4000 개의 가용 서브대역 (명백하게는, FFT 사이즈를 갖는 M 스케일), 및 N - M = 96 개의 가드 서브대역을 갖는 OFDM 구조를 사용한다. 일반적으로, 임의의 수의 총 서브대역, 가용 서브대역, 및 가드 서브대역을 갖는 임의의 OFDM 구조가 OFDM 시스템을 위해 사용될 수도 있다. 이러한 양태는 4K FFT 사이즈로 동작한다. 그러나, 다른 FFT 사이즈 (예를 들어, 1K, 2K 또는 8K) 가 후술하는 바와 같이 구현될 수 있다.
TDM 파일럿 1 및 2 는 시스템에서 무선 디바이스에 의한 동기화를 용이하게 하기 위해 설계될 수도 있다. 무선 디바이스는 각 프레임의 시작을 검출하고, 심볼 타이밍의 코오스 추정을 획득하며, 주파수 에러를 추정하기 위해 TDM 파일럿 1 을 사용할 수도 있다. 무선 디바이스는 더욱 정확한 심볼 타이밍을 획득하기 위해 TDM 파일럿 2 를 사용할 수도 있다.
도 3a 는 주파수 도메인에서 TDM 파일럿 1 의 양태를 도시한다. 이러한 양태에 대해, TDM 파일럿 1 은 L1 개의 서브대역을 통해 송신되는 L1 개의 파일럿 심볼을 포함하며, 서브대역 당 하나의 파일럿 심볼이 TDM 파일럿 1 에 대해 사용된다. L1 개의 서브대역은 총 N 개의 서브대역에 걸쳐 균일하게 분포되며, S1 개의 서브대역에 의해 동일하게 이격되며, 여기서 S1 = N/L1 이다. 예를 들어, N = 4096 이고, L1 = 128 이며, 4K FFT 모드에서, S1 = 32 이다. 그러나, 시스템에서 주파수 트랙킹 요건 및/또는 도플러 주파수 오프셋을 충족시키기 위해 다른 FFT 모드에 대한 N, L1, 및 S1 에 대해 다른 값들이 또한 사용될 수도 있다. TDM 파일럿 1 에 대한 이러한 구조는 후술하는 바와 같이, (1) 강한 다중-경로 채널을 포함하는 다양한 타입의 채널에서 프레임 검출에 대한 양호한 성능을 제공하고, (2) 강한 다중-경로 채널에서 충분하게 정확한 주파수 에러 추정 및 코오스 심볼 타이밍을 제공하며, (3) 무선 디바이스에서의 프로세싱을 단순화할 수 있다.
도 3b 는 주파수 도메인에서 TDM 파일럿 2 의 양태를 도시한다. 이러한 양태에 대해, TDM 파일럿 2 는 L2 개의 서브대역을 통해 송신되는 L2 개의 파일럿 심볼을 포함하며, 여기서, L2 > L1 이다. L2 개의 서브대역은 총 N 개의 서브대역에 걸쳐 균일하게 분포되며, S2 개의 서브대역에 의해 동일하게 이격되며, 여기서 S2 = N/L2 이다. 예를 들어, N = 4096 이고, L2 = 2048 이며, S2 = 2 이다. 다시, N, L2, 및 S2 에 대해 다른 값들이 또한 사용될 수도 있다. 예를 들어, 다른 FFT 사이즈 (예를 들어, 1K, 2K 또는 8K) 가 후술하는 바와 같이 구현될 수 있다. TDM 파일럿 2 에 대한 이러한 구조는 강한 다중-경로 채널을 포함하는 다양한 타입의 채널에서 정확한 심볼 타이밍을 제공할 수 있다. 무선 디바이스는 또한 후술하는 바와 같이, (1) TDM 파일럿 2 직후인 다음의 OFDM 심볼의 도달 이전에 심볼 타이밍을 획득하기 위해 효율적인 방식으로 TDM 파일럿 2 를 프로세싱하며, (2) 심볼 타이밍을 이러한 다음의 OFDM 심볼에 적용할 수도 있다.
더 작은 값이 L1 에 대해 사용되어서, 더 큰 주파수 에러가 TDM 파일럿 1 으로 정정될 수 있다. 더 큰 값이 L2 에 대해 사용되어서, 파일럿-2 시퀀스가 더 길며, 이것은 무선 디바이스가 파일럿-2 시퀀스로부터 더 긴 채널 임펄스 응답 추정을 획득할 수 있게 한다. TDM 파일럿 1 에 대한 L1 개의 서브대역이 선택되어서, S1 개의 동일한 파일럿-1 시퀀스가 TDM 파일럿 1 에 대해 생성된다. 유사하게는, TDM 파일럿 2 에 대한 L2 개의 서브대역이 선택되어서, S2 개의 동일한 파일럿-2 시퀀스가 TDM 파일럿 2 에 대해 생성된다.
도 4 는 기지국 (110) 에서의 TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120)의 양태의 블록도를 도시한다. 프로세서 (120) 내에서, TX 데이터 프로세서 (410) 는 데이터 심볼을 생성하기 위해 트래픽/패킷 데이터를 수신하고, 인코딩하고, 인터리빙하며, 심볼 맵핑한다.
일 양태에서, 의사 난수 (PN) 생성기 (420) 가 TDM 파일럿 1 및 2 모두에 대한 데이터를 생성하기 위해 사용된다. PN 생성기 (420) 는 예를 들어, 생성기 다항식
Figure pct00001
을 구현하는 15-탭 선형 피드백 시프트 레지스터 (LFSR) 로 구현될 수도 있다. 이러한 경우에서, PN 생성기 (420) 는 (1) 직렬로 커플링된 20개의 지연 엘리먼트 (422a 내지 422o) 및 (2) 지연 엘리먼트들 (422n 및 422o) 사이에 커플링된 합산기 (424) 를 포함한다. 지연 엘리먼트 (422o) 는 지연 엘리먼트 (422a) 의 입력 및 합산기 (424) 의 입력으로 또한 피드백되는 파일럿 데이터를 제공한다. PN 생성기 (420) 는 TDM 파일럿 1 및 2 에 대해 상이한 초기 상태로, 예를 들어, TDM 파일럿 1 에 대해 '11110000100000000000' 으로 및 TDM 파일럿 2 에 대해 '11110000100000000011' 으로 초기화될 수도 있다. 일반적으로, 임의의 데이터가 TDM 파일럿 1 및 2 에 대해 사용될 수도 있다. 파일럿 데이터는 파일럿 OFDM 심볼의 피크 진폭과 평균 진폭 사이의 차이를 감소시키도록 (즉, TDM 파일럿에 대해 시간-도메인 파형에서의 피크-평균 변동을 최대화하도록) 선택될 수도 있다. TDM 파일럿 2 에 대한 파일럿 데이터는 데이터를 스크램블링하는데 사용된 동일한 PN 생성기로 또한 생성될 수도 있다. 무선 디바이스는 TDM 파일럿 2 에 대해 사용된 데이터의 지식을 갖지만, TDM 파일럿 1 에 대해 사용된 데이터를 알 필요는 없다.
비트-심볼 맵핑 유닛 (430) 이 PN 생성기 (420) 로부터 파일럿 데이터를 수신하고, 변조 방식에 기초하여 파일럿 데이터의 비트를 파일럿 심볼에 맵핑한다. 동일하거나 상이한 변조 방식이 TDM 파일럿 1 및 2 에 대해 사용될 수도 있다. 일 양태에서, QPSK 가 TDM 파일럿 1 및 2 양자에 대해 사용된다. 이러한 경우에서, 맵핑 유닛 (430) 은 파일럿 데이터를 2-비트 2진값으로 그룹화하며, 각 2-비트 값을 특정한 파일럿 변조 심볼에 더 맵핑한다. 각 파일럿 심볼은 QPSK 에 대한 신호 콘스텔레이션에서 복소값이다. QPSK 가 TDM 파일럿에 대해 사용되면, 맵핑 유닛 (430) 은 TDM 파일럿 1 에 대한 2L1 개의 파일럿 데이터 비트를 L1 개의 파일럿 심볼에 맵핑하며, TDM 파일럿 2 에 대한 2L2 개의 파일럿 데이터 비트를 L2 개의 파일럿 심볼에 더 맵핑한다. 멀티플렉서 (Mux; 440) 가, TX 데이터 프로세서 (410) 로부터 데이터 심볼을 수신하고, 맵핑 유닛 (430) 으로부터 파일럿 심볼을 수신하며, 제어기 (140) 로부터 TDM_Ctrl 신호를 수신한다. 멀티플렉서 (440) 는 도 2 에 도시된 바와 같이, TDM 파일럿 1 및 2 필드에 대한 파일럿 심볼 및 각 프레임의 오버헤드 및 데이터 필드에 대한 데이터 심볼을 OFDM 변조기 (130) 에 제공한다.
도 5 는 기지국 (110) 에서의 OFDM 변조기 (130) 의 양태의 블록도를 도시한다. 심볼-서브대역 맵핑 유닛 (510) 이 TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120) 로부터 데이터 및 파일럿 심볼을 수신하고, 제어기 (140) 로부터의 서브대역_Mux_Ctrl 신호에 기초하여 이들 심볼을 적절한 서브대역상에 맵핑한다. 각 OFDM 심볼 주기에서, 맵핑 유닛 (510) 은 데이터 또는 파일럿 송신을 위해 사용된 각 서브대역상에 1 데이터 또는 파일럿 심볼을 제공하며, 각 미사용 서브대역에 대해 (제로의 신호값인) "제로 심볼" 을 제공한다. 사용되지 않은 서브대역에 대해 지정된 파일럿 심볼은 제로 심볼로 대체된다. 각 OFDM 심볼 주기 동안, 맵핑 유닛 (510) 은 총 N 개의 서브대역에 대해 N 개의 "송신 심볼" 을 제공하며, 여기서, 각 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로 심볼일 수도 있다. 역 이산 푸리에 변환 (IDFT) 유닛 (520) 이 각 OFDM 심볼 주기 동안 N 개의 송신 심볼을 수신하고, N 개의 송신 심볼을 N-포인트 IDFT 를 이용하여 시간 도메인으로 변환하며, N 개의 시간-도메인 샘플을 포함하는 "변환된" 심볼을 제공한다. 각 샘플은 1 샘플 주기에서 전송될 복소값이다. N-포인트 역 고속 푸리에 변환 (IFFT) 이, N 이 통상적인 경우인 2의 거듭제곱이면 N-포인트 IDFT 대신에 또한 수행될 수도 있다. 병렬-직렬 (P/S) 컨버터 (530) 가 각 변환된 심볼에 대해 N 개의 샘플을 직렬화한다. 그 후, 사이클릭 프리픽스 생성기 (540) 가 N + C 개의 샘플을 포함하는 OFDM 심볼을 형성하기 위해 각 변환된 심볼의 부분 (또는 C 개의 샘플) 을 반복한다. 사이클릭 프리픽스는 통신 채널에서의 긴 지연 확산에 의해 야기된 심볼간 간섭 (ISI) 및 인터캐리어 간섭 (ICI) 을 억제하도록 사용된다. 지연 확산은 수신기에서 가장 먼저 도달한 신호 인스턴스와 가장 늦게 도달한 신호 인스턴스 사이의 시간차이다. OFDM 심볼 주기 (또는 단순히, "심볼 주기") 는 1 OFDM 심볼의 지속기간이며, N + C 개의 샘플 주기와 동일하다.
도 6a 는 TDM 파일럿 1 의 시간-도메인 표현을 도시한다. TDM 파일럿 1 에 대한 OFDM 심볼 (또는 "파일럿-1 OFDM 심볼") 은 길이 N 의 변환된 심볼 및 길이 C 의 사이클릭 프리픽스로 구성된다. TDM 파일럿 1 에 대한 L1 개의 파일럿 심볼이 S1 개의 서브대역에 의해 균일하게 이격되는 L1 개의 서브대역상에서 전송되고, 제로 심볼이 나머지 서브대역상에서 전송되기 때문에, TDM 파일럿 1 에 대한 변환된 심볼은 S1 개의 동일한 파일럿-1 시퀀스를 포함하고, 각 파일럿-1 시퀀스는 L1 개의 시간-도메인 샘플을 포함한다. 각 파일럿-1 시퀀스는 TDM 파일럿 1 에 대한 L1 개의 파일럿 심볼에 대해 L1-포인트 IDFT 를 수행함으로써 또한 생성될 수도 있다. TDM 파일럿 1 에 대한 사이클릭 프리픽스는 변환된 심볼의 C 개의 가장 우측의 샘플로 구성되며, 변환된 심볼의 전면에 삽입된다. 따라서, 파일럿-1 OFDM 심볼은 총 S1 + C/L1 개의 파일럿-1 시퀀스를 포함한다. 예를 들어, N=4096 이고, L1 = 128 이고, S1 = 32 이며, C = 512 이면, 파일럿-1 OFDM 심볼은 36 개의 파일럿-1 시퀀스를 포함하며, 각 파일럿-1 시퀀스는 128 개의 시간-도메인 샘플을 포함한다.
도 6b 는 TDM 파일럿 2 의 시간-도메인 표현을 도시한다. TDM 파일럿 2 에 대한 OFDM 심볼 (또는 "파일럿-2 OFDM 심볼") 은 또한 길이 N 의 변환된 심볼 및 길이 C 의 사이클릭 프리픽스로 구성된다. TDM 파일럿 2 에 대한 변환된 심볼은 S2 개의 동일한 파일럿-2 시퀀스를 포함하며, 각 파일럿-2 시퀀스는 L2 개의 시간-도메인 샘플을 포함한다. TDM 파일럿 2 에 대한 사이클릭 프리픽스는 변환된 심볼의 C 개의 가장 우측의 샘플로 구성되며 변환된 심볼의 전면에 삽입된다. 예를 들어, N = 4096 이고, L2 = 2048 이고, S2 = 2 이며, C = 512 이면, 파일럿-2 OFDM 심볼은 2개의 완전한 파일럿-2 시퀀스를 포함하고, 각 파일럿-2 시퀀스는 2048 개의 시간-도메인 샘플을 포함한다. TDM 파일럿 2 에 대한 사이클릭 프리픽스는 파일럿-2 시퀀스의 부분만을 포함한다. 이러한 양태는 4K FFT 사이즈로 동작한다. 그러나, 다른 FFT 사이즈 (예를 들어, 1K, 2K 또는 8K) 가 후술하는 바와 같이 구현될 수 있다.
도 7 은 무선 디바이스 (150) 에서의 동기화 및 채널 추정 유닛 (180) 의 양태의 블록도를 도시한다. 유닛 (180) 내에서, 프레임 검출기 (710) 가 수신기 유닛 (154) 으로부터 입력 샘플을 수신하고, 각 프레임의 시작을 검출하기 위해 입력 샘플을 프로세싱하며, 프레임 타이밍을 제공한다. 심볼 타이밍 검출기 (720) 가 입력 샘플 및 프레임 타이밍을 수신하고, 수신된 OFDM 심볼의 시작을 검출하기 위해 입력 샘플을 프로세싱하며, 심볼 타이밍을 제공한다. 주파수 에러 추정기 (712) 가 수신된 OFDM 심볼에서의 주파수 에러를 추정한다. 채널 추정기 (730) 가 심볼 타이밍 검출기 (720) 로부터 출력을 수신하며 채널 추정을 유도한다. 유닛 (180) 에서의 검출기 및 추정기를 후술한다.
도 8 은 수신기 유닛 (154) 으로부터의 입력 샘플에서 TDM 파일럿 1 을 검출함으로써 프레임 동기화를 수행하는 프레임 검출기 (710) 의 양태의 블록도를 도시한다. 단순화를 위해, 아래의 설명은 통신 채널이 부가 백색 가우시안 잡음 (AWGN) 채널이다는 것을 가정한다. 각 샘플 주기 동안의 입력 샘플은,
[식 1]
Figure pct00002
와 같이 표현될 수도 있으며,
여기서,
n 은 샘플 주기에 대한 인덱스이고,
Figure pct00003
은 샘플 주기 n 에서 기지국에 의해 전송된 시간-도메인 샘플이고,
Figure pct00004
은 샘플 주기 n 에서 무선 디바이스에 의해 획득된 입력 샘플이며,
Figure pct00005
은 샘플 주기 n 에 대한 잡음이다.
도 8 에 도시된 양태에 대해, 프레임 검출기 (710) 는 프레임 검출을 위해 파일럿-1 OFDM 심볼의 주기적 성질을 활용하는 지연된 상관기로 구현된다. 일 양태에서, 프레임 검출기 (710) 는 프레임 검출을 위해 아래의 검출 메트릭,
[식 2]
Figure pct00006
을 사용하며,
여기서,
Figure pct00007
은 샘플 주기 n 에 대한 검출 메트릭이고,
Figure pct00008
은 켤레 복소수를 나타내며,
Figure pct00009
은 x 의 제곱된 크기를 나타낸다.
식 2 는 2개의 연속 파일럿-1 시퀀스에서의 2개의 입력 샘플
Figure pct00010
과
Figure pct00011
사이의 지연된 상관, 또는
Figure pct00012
을 계산한다. 이러한 지연된 상관은 채널 이득 추정을 요구하지 않고 통신 채널의 효과를 제거하며, 또한 통신 채널을 통해 수신된 에너지를 코히어런트하게 결합한다. 그 후, 식 2 는 복소값인 누산된 상관 결과
Figure pct00013
를 획득하기 위해 파일럿-1 시퀀스의 모든 L1 개의 샘플에 대한 상관 결과를 누산한다. 그 후, 식 2 는
Figure pct00014
의 제곱된 크기로서 샘플 주기 n 에 대한 결정 메트릭
Figure pct00015
을 유도한다. 결정 메트릭
Figure pct00016
은, 지연된 상관에 대해 사용된 2개의 시퀀스 사이에 매치가 존재하는 경우, 길이 L1 의 하나의 수신된 파일럿-1 시퀀스의 에너지를 나타낸다.
프레임 검출기 (710) 내에서, (길이 L1 의) 시프트 레지스터 (812) 가 입력 샘플
Figure pct00017
을 수신하고, 저장하고, 시프트하며, L1 샘플 주기 만큼 지연된 입력 샘플
Figure pct00018
을 제공한다. 샘플 버퍼가 시프트 레지스터 (812) 대신에 또한 사용될 수도 있다. 유닛 (816) 은 또한 입력 샘플을 수신하며, 켤레 복소수화된 입력 샘플
Figure pct00019
을 제공한다. 각 샘플 주기 n 에 대해, 승산기 (814) 는 시프트 레지스터 (812) 로부터의 지연된 입력 샘플
Figure pct00020
을 유닛 (816) 으로부터의 켤레 복소수화된 입력 샘플
Figure pct00021
과 승산하며, 상관 결과
Figure pct00022
를 (길이 L1 의) 시프트 레지스터 (822) 및 합산기 (824) 에 제공한다. 소문자
Figure pct00023
은 1 입력 샘플에 대한 상관 결과를 나타내며, 대문자
Figure pct00024
은 L1 개의 입력 샘플에 대한 누산된 상관 결과를 나타낸다. 시프트 레지스터 (822) 는 승산기 (814) 로부터의 상관 결과
Figure pct00025
를 수신하고, 저장하며, 지연시키고, L1 샘플 주기 만큼 지연된 상관 결과
Figure pct00026
를 제공한다. 각 샘플 주기 n 에 대해, 합산기 (824) 는 레지스터 (826) 의 출력
Figure pct00027
을 수신하여 승산기 (814) 로부터의 결과
Figure pct00028
와 합산하고, 또한 시프트 레지스터 (822) 로부터의 지연된 결과
Figure pct00029
를 감산하며, 그 출력
Figure pct00030
을 레지스터 (826) 에 제공한다. 합산기 (824) 및 레지스터 (826) 는 식 2 에서 합산 연산을 수행하는 누산기를 형성한다. 시프트 레지스터 (822) 및 합산기 (824) 는 또한, 가장 최근의 상관 결과
Figure pct00031
내지
Figure pct00032
의 러닝 (running) 또는 슬라이딩 합산을 수행하도록 구성된다. 이것은 승산기 (814) 로부터의 가장 최근의 상관 결과
Figure pct00033
를 합산하고, 시프트 레지스터 (822) 에 의해 제공되는 초기의 L1 개의 샘플 주기로부터 상관 결과
Figure pct00034
를 감산함으로써 달성된다. 유닛 (832) 은 합산기 (824) 로부터의 누산된 출력
Figure pct00035
의 제곱된 크기를 계산하며, 검출 메트릭
Figure pct00036
을 제공한다.
포스트-프로세서 (834) 는, 고정 또는 프로그램가능한 값일 수도 있는 임계값
Figure pct00037
및 검출 메트릭
Figure pct00038
에 기초하여, 파일럿-1 OFDM 심볼의 존재를 검출하고, 따라서 수퍼-프레임의 시작도 검출한다. 프레임 검출은 다양한 기준에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 포스트-프로세서 (834) 는, 검출 메트릭
Figure pct00039
이 (1) 임계값
Figure pct00040
을 초과하고, (2) 파일럿-1 OFDM 심볼 지속기간의 적어도 소정의 퍼센티지 동안 임계값
Figure pct00041
위에 남아있고, (3) 그 후 소정의 시간 주기 (1 파일럿-1 시퀀스) 동안 임계값
Figure pct00042
아래로 떨어지는 경우에 파일럿-1 OFDM 심볼의 존재를 선언할 수도 있다. 포스트-프로세서 (834) 는 (TC 로서 표기된) 파일럿-1 OFDM 심볼의 종단을 검출 메트릭
Figure pct00043
에 대한 파형의 트레일링 에지 이전의 소정의 수의 샘플 주기로서 나타낼 수도 있다. 포스트-프로세서 (834) 는 또한 파일럿-1 OFDM 심볼의 종단에서 프레임 타이밍 신호를 (예를 들어, 로직 하이로) 설정할 수도 있다. 시간 TC 는 파일럿-2 OFDM 심볼의 프로세싱을 위한 코오스 심볼 타이밍으로서 사용될 수도 있다.
주파수 에러 추정기 (712) 는 수신된 파일럿-1 OFDM 심볼에서의 주파수 에러를 추정한다. 이러한 주파수 에러는, 예를 들어, 기지국 및 무선 디바이스에서의 오실레이터의 주파수에서의 차이, 도플러 시프트 등으로 인한 것일 수도 있다. 주파수 에러 추정기 (712) 는,
[식 3]
Figure pct00044
과 같이, (최종 파일럿-1 시퀀스를 제외한) 각 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 에러 추정을 생성할 수도 있고,
여기서,
Figure pct00045
는
Figure pct00046
-번째 파일럿-1 시퀀스에 대한 i-번째 입력 샘플이고,
Arg(x) 는 x 의 허수 성분을 x 의 실수 성분으로 나눈 비율의 아크-탄젠트이거나, Arg(x) = arctan[Im(x)/Re(x)] 이고,
GD 는
Figure pct00047
인 검출기 이득이며,
Figure pct00048
는
Figure pct00049
-번째 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 에러 추정이다.
검출가능한 주파수 에러의 범위는,
[식 4]
Figure pct00050
또는
Figure pct00051
로서 제공될 수도 있으며, 여기서
Figure pct00052
은 입력 샘플 레이트이다. 식 4 는 검출된 주파수 에러의 범위가 파일럿-1 시퀀스의 길이에 의존하며 거기에 역으로 관련된다는 것을 나타낸다. 주파수 에러 추정기 (712) 는, 누산된 상관 결과가 합산기 (824) 로부터 또한 입수가능하기 때문에, 포스트-프로세서 (834) 내에서 또한 구현될 수도 있다.
주파수 에러 추정은 다양한 방식으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 각 파일럿-1 시퀀스에 대한 주파수 에러 추정은 무선 디바이스에서 임의의 검출된 주파수 에러의 정정을 시도하는 주파수 트랙킹 루프를 업데이트하기 위해 사용될 수도 있다. 주파수 트랙킹 루프는 무선 디바이스에서 주파수 하향변환을 위해 사용된 캐리어 신호의 주파수를 조정할 수 있는 위상 락 루프 (PLL) 일 수도 있다. 주파수 에러 추정은 또한, 파일럿-1 OFDM 심볼에 대한 단일 주파수 에러 추정
Figure pct00053
을 획득하기 위해 평균될 수도 있다. 그 후, 이러한
Figure pct00054
는 OFDM 복조기 (160) 내에서 N-포인트 DFT 이전 또는 이후에 주파수 에러 정정을 위해 사용될 수도 있다. 서브대역 간격의 정수배인 주파수 오프셋
Figure pct00055
을 정정하기 위해 사용될 수도 있는 포스트-DFT 주파수 에러 정정에 대해, N-포인트 DFT 로부터의 수신된 심볼은
Figure pct00056
서브대역 만큼 이동되고, 각 적용가능한 서브대역 k 에 대한 주파수-정정된 심볼
Figure pct00057
이
Figure pct00058
로서 획득될 수도 있다. 프리-DFT 주파수 에러 정정에 대해, 입력 샘플은 주파수 에러 추정
Figure pct00059
만큼 위상 회전될 수도 있으며, 그 후, N-포인트 DFT 가 위상-회전된 샘플에 대해 수행될 수도 있다.
또한, 프레임 검출 및 주파수 에러 추정은 파일럿-1 OFDM 심볼에 기초하여 다른 방식으로 수행될 수도 있으며, 이것은 본 개시물의 범위내에 있다. 예를 들어, 프레임 검출은 기지국에서 생성된 실제 파일럿-1 시퀀스와 파일럿-1 OFDM 심볼에 대한 입력 샘플들 사이의 직접 상관을 수행함으로써 달성될 수도 있다. 직접 상관은 각 강한 신호 인스턴스 (또는 다중경로) 에 대한 높은 상관 결과를 제공한다. 2개 이상의 다중경로 또는 피크가 소정의 기지국에 대해 획득될 수도 있기 때문에, 무선 디바이스는 타이밍 정보를 획득하기 위해 검출된 피크에 대해 포스트-프로세싱을 수행한다. 또한, 프레임 검출은 지연된 상관과 직접 상관의 결합으로 달성될 수도 있다.
도 9 는, 파일럿-2 OFDM 심볼에 기초하여 타이밍 동기화를 수행하는 심볼 타이밍 검출기 (720) 의 양태의 블록도를 도시한다. 심볼 타이밍 검출기 (720) 내에서, 샘플 버퍼 (912) 가 수신기 유닛 (154) 으로부터 입력 샘플을 수신하며, 파일럿-2 OFDM 심볼에 대한 L2 개의 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 타이밍도를 도시한다. 프레임 검출기 (710) 는 파일럿-1 OFDM 심볼에 기초하여 (TC 로 표기된) 코오스 심볼 타이밍을 제공한다. 파일럿-2 OFDM 심볼은 길이 L2 의 S2 개의 동일한 파일럿-2 시퀀스 (예를 들어, N = 4096 이고 L2 = 2048 이면 길이 2048 의 2개의 파일럿-2 시퀀스) 를 포함한다. L2 개의 입력 샘플의 윈도우가 샘플 주기 TW 에서 시작하는 파일럿-2 OFDM 심볼에 대해 샘플 버퍼 (912) 에 의해 수집된다. 샘플 윈도우의 시작은 코오스 심볼 타이밍으로부터 초기 오프셋
Figure pct00060
만큼 지연되거나
Figure pct00061
이다. 초기 오프셋은 정확할 필요가 없으며, 하나의 완전한 파일럿-2 시퀀스가 샘플 버퍼 (912) 에서 수집되는 것을 보장하도록 선택된다. 초기 오프셋은 또한, 파일럿-2 OFDM 심볼에 대한 프로세싱이 다음의 OFDM 심볼의 도달 이전에 완료될 수 있도록 선택될 수도 있어서, 파일럿-2 OFDM 심볼로부터 획득된 심볼 타이밍은 이러한 다음의 OFDM 심볼에 적용될 수도 있다.
다시 도 9 를 참조하면, DFT 유닛 (914) 은 샘플 버퍼 (912) 에 의해 수집된 L2 개의 입력 샘플에 대해 L2-포인트 DFT 를 수행하며, L2 개의 수신된 파일럿 심볼에 대한 L2 개의 주파수-도메인 값을 제공한다. 샘플 윈도우의 시작이 파일럿-2 OFDM 심볼의 시작과 정렬되지 않으면 (즉,
Figure pct00062
), 채널 임펄스 응답이 순환적으로 시프트되며, 이것은 채널 임펄스 응답의 전면 부분이 후면 부분으로 랩 어라운드하는 것을 의미한다. 파일럿 복조 유닛 (916) 이, 각 파일럿 서브대역 k 에 대한 수신된 파일럿 심볼
Figure pct00063
을 그 서브대역에 대한 공지된 파일럿 심볼의 켤레 복소수
Figure pct00064
와 승산함으로써 (또는
Figure pct00065
) L2 개의 수신된 파일럿 심볼에 대한 변조를 제거한다. 유닛 (916) 은 또한 미사용 서브대역에 대한 수신된 파일럿 심볼을 제로 심볼로 설정한다. 그 후, IDFT 유닛 (918) 이 L2 개의 파일럿 복조된 심볼에 대한 L2-포인트 IDFT 를 수행하고, 기지국 (110) 과 무선 디바이스 (150) 사이의 통신 채널의 임펄스 응답의 L2 개의 탭인 L2 개의 시간-도메인 값을 제공한다.
도 10b 는 IDFT 유닛 (918) 으로부터의 L2-탭 채널 임펄스 응답을 도시한다. L2 탭 각각은, 그 탭 지연에서의 복소 채널 이득과 관련된다. 채널 임펄스 응답은 순환적으로 시프트될 수도 있고, 이것은 채널 임펄스 응답의 말단 부분이 랩 어라운드할 수도 있고 IDFT 유닛 (918) 으로부터의 출력의 초기 부분에 나타날 수도 있다는 것을 의미한다.
다시 도 9 를 참조하면, 심볼 타이밍 탐색기 (920) 가 채널 임펄스 응답의 에너지에서의 피크를 탐색함으로써 심볼 타이밍을 결정할 수도 있다. 피크 검출은 도 10b 에 표시된 바와 같이, 채널 임펄스 응답에 걸쳐 "검출" 윈도우를 슬라이딩함으로써 달성될 수도 있다. 검출 윈도우 사이즈는 후술하는 바와 같이 결정될 수도 있다. 각 윈도우 시작 위치에서, 검출 윈도우내에 들어가는 모든 탭의 에너지가 계산된다.
도 10c 는 상이한 윈도우 시작 위치에서 채널 탭의 에너지의 플롯을 도시한다. 검출 윈도우는 순환적으로 우측으로 시프트되어서, 검출 윈도우의 우측 에지가 인덱스 L2 에서의 최종 탭에 도달할 때, 윈도우는 인덱스 1 에서의 제 1 탭으로 랩 어라운드한다. 따라서, 에너지는 각 윈도우 시작 위치에 대해 동일한 수의 채널 탭에 대해 수집된다.
검출 윈도우 사이즈 LW 는 시스템의 예상 지연 확산에 기초하여 선택될 수도 있다. 무선 디바이스에서의 지연 확산은 무선 디바이스에서의 최초 도달 신호 성분과 최종 도달 신호 성분 사이의 시간차이다. 시스템의 지연 확산은 시스템의 모든 무선 디바이스 중에서 가장 큰 지연 확산이다. 검출 윈도우 사이즈가 시스템의 지연 확산 이상이면, 적절하게 정렬될 때, 검출 윈도우는 채널 임펄스 응답의 모든 에너지를 캡처한다. 검출 윈도우 사이즈 LW 는 또한 채널 임펄스 응답의 시작의 검출에서의 불명확성을 회피하기 위해 L2 의 절반 이하 (또는 LW ≤ L2/2) 이도록 선택될 수도 있다. 채널 임펄스 응답의 시작은 (1) 모든 L2 개의 윈도우 시작 위치 중에서 피크 에너지를 결정하고 (2) 다중의 윈도우 시작 위치가 동일한 피크 에너지를 갖는 경우에, 피크 에너지를 갖는 가장 우측의 윈도우 시작 위치를 식별함으로써 검출될 수도 있다. 상이한 윈도우 시작 위치에 대한 에너지는 또한 잡음이 있는 채널에서 채널 임펄스 응답의 시작의 더욱 정확한 추정을 획득하기 위해 평균되거나 필터링될 수도 있다. 어느 경우에서나, 채널 임펄스 응답의 시작은 TB 로 표기되며, 샘플 윈도우의 시작과 채널 임펄스 응답의 시작 사이의 오프셋은
Figure pct00066
이다. 채널 임펄스 응답의 시작 TB 가 결정되면 미세한 심볼 타이밍이 고유하게 계산될 수도 있다.
도 10a 를 참조하면, 미세한 심볼 타이밍은 수신된 OFDM 심볼의 시작을 나타낸다. 미세한 심볼 타이밍 TS 는 각 후속 수신된 OFDM 심볼에 대한 "DFT" 윈도우를 정확하고 적절하게 배치하기 위해 사용될 수도 있다. DFT 윈도우는 각 수신된 OFDM 심볼을 수집하기 위해 (N + C 개의 입력 샘플 중에서) 특정한 N 개의 입력 샘플을 나타낸다. 그 후, DFT 윈도우내의 N 개의 입력 샘플은 수신된 OFDM 심볼에 대한 N 개의 수신된 데이터/파일럿 심볼을 획득하기 위해 N-포인트 DFT 로 변환된다. 각 수신된 OFDM 심볼에 대한 DFT 윈도우의 정확한 배치는 (1) 선행 또는 다음 OFDM 심볼로부터의 심볼간 간섭 (ISI), (2) 채널 추정에서의 열화 (예를 들어, 부적절한 DFT 윈도우 배치는 에러가 있는 채널 추정을 발생시킨다), (3) 사이클릭 프리픽스에 의존하는 프로세스 (예를 들어, 주파수 트랙킹 루프, 자동 이득 제어 (ACC) 등) 에서의 에러, 및 (4) 다른 악영향을 회피하기 위해 필요하다.
또한, 파일럿-2 OFDM 심볼은 더욱 정확한 주파수 에러 추정을 획득하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 주파수 에러는 파일럿-2 시퀀스를 사용하고 식 3 에 기초하여 추정될 수도 있다. 이러한 경우에서, 합산은 파일럿-2 시퀀스에 대해 (L1 개의 샘플 대신에) L2 개의 샘플에 걸쳐 수행된다.
또한, IDFT 유닛 (918) 으로부터의 채널 임펄스 응답은 기지국 (110) 과 무선 디바이스 (150) 사이의 통신 채널에 대한 주파수 응답 추정을 유도하기 위해 사용될 수도 있다. 유닛 (922) 은 L2-탭 채널 임펄스 응답을 수신하고, 채널 임펄스 응답의 시작이 인덱스 1 에 있도록 채널 임펄스 응답을 순환적으로 시프트하고, 순환적으로 시프트된 채널 임펄스 응답 이후에 적절한 수의 제로를 삽입하며, N-탭 채널 임펄스 응답을 제공한다. 그 후, DFT 유닛 (924) 은 N-탭 채널 임펄스 응답에 대해 N-포인트 DFT 를 수행하며, 총 N 개의 서브대역에 대해 N 개의 복소 채널 이득으로 구성된 주파수 응답 추정을 제공한다. OFDM 복조기 (160) 는 후속 OFDM 심볼에서 수신된 데이터 심볼의 검출을 위해 주파수 응답 추정을 사용할 수도 있다. 또한, 채널 추정은 어떤 다른 방식으로 유도될 수도 있다.
도 11 은 TDM 및 FDM 파일럿의 결합을 갖는 파일럿 송신 방식을 도시한다. 기지국 (110) 은 무선 디바이스에 의한 초기 획득을 용이하게 하기 위해 각 수퍼-프레임에서 TDM 파일럿 1 및 2 을 송신할 수도 있다. TDM 파일럿에 대한 오버헤드는 수퍼-프레임의 사이즈에 비교하여 작을 수도 있는 2개의 OFDM 심볼이다. 기지국은 또한, 각 수퍼-프레임에서 나머지 OFDM 심볼의 전부, 대부분, 또는 일부에서의 FDM 파일럿을 송신할 수도 있다. 도 11 에 도시된 양태에 대해, FDM 파일럿은 서브대역의 교번 세트상에서 전송되어서, 파일럿 심볼은 짝수 심볼 주기에서는 서브대역의 일 세트상에서 전송되고 홀수 심볼 주기에서는 서브대역의 다른 세트상에서 전송된다. 각 세트는, 무선 디바이스에 의한 채널 추정 및 가능하게는 주파수 및 시간 트랙킹을 지원하기 위해 충분한 수의 (
Figure pct00067
) 서브대역을 포함한다. 각 세트에서의 서브대역은 총 N 개의 서브대역에 걸쳐 균일하게 분포될 수도 있으며,
Figure pct00068
서브대역 만큼 동일하게 이격될 수도 있다. 또한, 일 세트에서의 서브대역은 다른 세트에서의 서브대역에 관하여 엇갈리게 배치되거나 오프셋될 수도 있어서, 2개의 세트에서의 서브대역은 서로 인터레이싱된다. 예로서, N = 4096 이고,
Figure pct00069
= 512 이며,
Figure pct00070
= 8 이고, 2개의 세트에서의 서브대역은 4개의 서브대역 만큼 엇갈리게 배치될 수도 있다. 일반적으로, 임의의 수의 서브대역 세트가 FDM 파일럿에 대해 사용될 수도 있으며, 각 세트는 임의의 수의 서브대역 및 총 N 개의 서브대역 중 어느 하나를 포함할 수도 있다.
무선 디바이스는 (후속 OFDM 심볼에 대한 DFT 윈도우의 적절한 배치를 위한) 초기 동기화, 예를 들어, 프레임 동기화, 주파수 오프셋 추정, 및 미세한 심볼 타이밍 획득을 위해 TDM 파일럿 1 및 2 를 사용할 수도 있다. 무선 디바이스는 예를 들어, 제 1 시간 동안 기지국에 액세스할 때, 제 1 시간 동안 또는 긴 주기의 비활성 이후에 데이터를 수신하거나 요청할 때, 처음 파워 온될 때 초기 동기화를 수행할 수도 있다.
무선 디바이스는 상술한 바와 같이, 파일럿-1 OFDM 심볼의 존재 및 그에 따른 수퍼-프레임의 시작을 검출하기 위해 파일럿-1 시퀀스의 지연된 상관을 수행할 수도 있다. 그 후, 무선 디바이스는 파일럿-1 OFDM 심볼에서 주파수 에러를 추정하고, 파일럿-2 OFDM 심볼을 수신하기 이전에 이러한 주파수 에러를 정정하기 위해 파일럿-1 시퀀스를 사용할 수도 있다. 파일럿-1 OFDM 심볼은 데이터 OFDM 심볼의 사이클릭 프리픽스 구조를 사용하는 종래의 방법 보다 더 큰 주파수 에러의 추정 및 다음의 (파일럿-2) OFDM 심볼에 대한 DFT 윈도우의 더욱 신뢰가능한 배치를 허용한다. 따라서, 파일럿-1 OFDM 심볼은 큰 다중 경로 지연 확산을 갖는 지상 무선 채널에 대한 개선된 성능을 제공할 수 있다.
무선 디바이스는, 미세한 심볼 타이밍을 획득하여 후속 수신된 OFDM 심볼에 대한 DFT 윈도우를 더욱 정확하게 배치하기 위해 파일럿-2 OFDM 심볼을 사용할 수도 있다. 무선 디바이스는 또한, 채널 추정 및 주파수 에러 추정을 위해 파일럿-2 OFDM 심볼을 사용할 수도 있다. 파일럿-2 OFDM 심볼은 미세한 심볼 타이밍의 빠르고 정확한 결정 및 DFT 윈도우의 적절한 배치를 허용한다.
무선 디바이스는 추정 및 시간 트랙킹 및 가능하면 주파수 트랙킹을 위해 FDM 파일럿을 사용할 수도 있다. 무선 디바이스는 상술한 바와 같이, 파일럿-2 OFDM 심볼에 기초하여 초기 채널 추정을 획득할 수도 있다. 무선 디바이스는 특히, FDM 파일럿이 도 11 에 도시된 바와 같이 수퍼-프레임을 가로질러 송신되는 경우에 더욱 정확한 채널 추정을 획득하기 위해 FDM 파일럿을 사용할 수도 있다. 무선 디바이스는 또한, 수신된 OFDM 심볼에서의 주파수 에러를 정정할 수 있는 주파수 트랙킹 루프를 업데이트하기 위해 FDM 파일럿을 사용할 수도 있다. 무선 디바이스는 (예를 들어, 통신 채널의 채널 임펄스 응답에서의 변화로 인한) 입력 샘플에서의 타이밍 편차를 설명할 수 있는 시간 트랙킹 루프를 업데이트하기 위해 FDM 파일럿을 더 사용할 수도 있다.
본 개시물의 상술한 양태들은 4K 의 FFT 사이즈를 가정하였지만, 본 개시물의 양태들은 다양한 수의 서브대역을 갖는 OFDM 시스템내에서 동기화를 달성하기 위해 제 1 및 제 2 TDM 파일럿을 사용할 수 있다.
여기에 설명된 4K OFDM 시스템 (즉, N = 4096) 의 TDM 파일럿 1 은, 각각이 128 개 샘플 (L1) (칩) 길이인 36 개 주기 (S1) 로 구성된다. 36 개 주기 중의 32 개는 4096 칩 의 FFT 지속기간에 대응한다. 주파수 도메인에서, 활성인 4000 개 서브대역 중 124 개는 넌-제로이며, 인접한 넌-제로 서브대역들 사이에는 31 개 제로가 존재한다.
그러나, FFT 사이즈에 걸쳐, OFDM 심볼 지속기간은 근사적으로 스케일링된다. 예를 들어, 1 × 4K OFDM 심볼 ~ 4 × 1K OFDM 심볼 ~ 2 × 2K OFDM 심볼 ~ 8K의 ½ OFDM 심볼. FFT 사이즈에 걸쳐, 시간-도메인 OFDM 파라미터는 칩의 단위로 표현될 때 동일하다.
예를 들어, 동작의 8K (즉, N = 8192) 모드에서, TDM 파일럿 1 은 4K 모드에서와 동일한 수의 샘플을 갖는다. 8K-모드 TDM 파일럿 1 획득 알고리즘은 4K-모드 TDM 파일럿 1 획득 알고리즘과 유사하지만, 주기는 4K 모드에서의 오직 128 개의 샘플 대신에 256 개의 샘플 (L1) 로 이루어진다. 또한, 8K 모드 TDM 파일럿 1 심볼은 18 개의 주기 (S1) 로 구성된다.
유사하게, 동작의 2K (즉, N = 2048) 모드에서의 TDM 파일럿 1 은 4K 모드에서와 동일한 수의 샘플을 갖는다. 상술한 계산을 사용하여, 2K-모드 TDM 파일럿 1 획득 알고리즘은 4K 모드 TDM 파일럿 1 획득 알고리즘과 유사하지만, 주기는 128 개의 샘플 대신에 64 개의 샘플 (L1) 이다. 또한, 2K 모드 TDM 파일럿 1 심볼은 72 개의 주기 (S1) 로 구성된다.
TDM 파일럿 1 채널 지속기간은 모든 FFT 사이즈에 대해 동일하다. 그러나, 넌-제로 서브대역의 수는 FFT 사이즈와 실질적으로 비례하는 방식으로 감소한다. FFT 사이즈를 증가시키고 그에 따라 넌-제로 서브대역의 수를 증가시킨 결과로서, 시간에서의 더 작은 주기가 생성되어, 더 큰 초기 주파수 에러가 더 높은 RF 에서 발생하는 것을 허용한다. 상술한 차트는 FFT 사이즈가 증가함에 따라 넌-제로 서브대역에서의 실질적인 비례적 증가를 예시한다.
Figure pct00071
TDM1 파일럿 1 서브-캐리어
상술한 4K 시스템에서의 TDM 파일럿 2 는 2000 개의 넌-제로 서브대역, 또는 4 개의 넌-제로 인터레이스로 구성된다. 예를 들어, 각 인터레이스는 PN 시퀀스에 의해 스크램블링된 제로 데이터 심볼에 의해 변조될 수도 있다. 임의의 2개의 인접한 넌-제로 서브대역 사이에는 하나의 제로 서브대역이 존재한다. 시간 도메인에서, TDM 파일럿 2 는, 각각이 2048 개의 칩 길이를 갖는 2개의 주기 (L2) 로 주기적이다.
TDM 파일럿 2 는 2개의 주기 및 가드 간격으로 항상 구성된다. 그러나, 주기 길이는 FFT 사이즈에 의존하여 변화할 수도 있다. 예를 들어, 주기 길이는 1K, 2K, 4K 및 8K 각각의 FFT 사이즈에 대해 1K, 2K, 2K 및 8K 일 것이다. 물론, 이들 FFT 사이즈는 단지 예시적인 것이며, 본 개시물은 단지 1K, 2K, 4K 및 8K 의 FFT 사이즈에 제한되지 않는다. 2K 및 4K 시스템에 대한 주기 길이는 동일하다. 아래의 차트는 1K, 2K, 4K 및 8K 각각의 FFT 사이즈에 대한 슬롯의 수, 플랫 가드 간격 및 OFDM 심볼 간격을 예시한다.
Figure pct00072
TDM 파일럿 2 채널 파라미터
다른 모드에서, TDM 파일럿 2 는 데이터 심볼 (이들 중 모두 N 개) 만큼 많은 넌-제로 서브캐리어를 포함하지만, 파일럿 심볼은 대략 2배의 길이이다. 이들 경우에서, TDM 파일럿 2 의 주기성은 넌-제로 서브대역들 사이에 S2 개의 제로 서브대역을 삽입함으로써 달성되는 것이 아니라, 송신기에서 IFFT 이후에 시간-도메인 시퀀스를 포스트픽스로서 물리적으로 반복함으로써 달성된다. 예를 들어, 도 13 을 참조. 도 13 을 참조하면, 여기서,
Figure pct00073
= 사이클릭 프리픽스이고, = OFDM 심볼들 사이의 윈도우 가드 간격이고,
Figure pct00075
= 포스트-픽스 간격이고,
Figure pct00076
= 유용한 부분 지속기간이며,
Figure pct00077
= 총 심볼 지속기간이다. 포스트픽스 간격의 지속기간은 TDM 파일럿 2 에서 변화할 수 있다. 명백하게는, 상이한 구현 및 시간 지속기간이 가능하다. 중요한 것은, TDM 파일럿 2 가 적어도 2 개의 시간-도메인 주기로 이루어져야 한다는 것이며, 주기의 복제는 (4K 모드에서와 같이) 제로 서브대역을 삽입하거나, (상술한 다른 FFT 모드에서와 같이) 시간-도메인 포스트-픽스를 삽입함으로써 달성될 수 있다.
2개의 위치 : (ⅰ) TDM 파일럿 2 에서의 넌-제로 서브캐리어의 수가 N, 즉, FFT 의 사이즈와 동일한 위치와 (ⅱ) 넌 제로 서브캐리어의 수가 N 의 부분인 위치 사이를 구별하는 것이 중요하다. 상술한 예들에서, 이러한 수는 1K, 2K 및 8K 모드에서 N 과 동일하며, 4K 모드에서는 N/2 와 동일하다. (ⅰ) 의 경우에서, 반복은, 단지 2 주기 (도 13 참조) 를 갖는 것을 계획하는 경우에 대략 길이 N 의 포스트-픽스를 명시적으로 삽입함으로써 달성되며, TDM2 지속기간은 2N+TFGI+TWGI 이다. 한편, 경우 (ⅱ) 에서, 반복은 서브캐리어의 절반이 제로이다는 사실에 의해 (암시적으로) 보장된다. (ⅱ) 의 일반적 경우에서, 길이 N+TFGI+TWGI 의, TDM 파일럿 2 의 구조에 이르는, 각 2개의 넌제로 서브캐리어들 사이에 k 개의 제로가 존재할 것이고, 여기서, N 은 k+1 개의 동일한 시간-도메인 주기로 이루어진다.
본 개시물의 양태는 가변 FFT 사이즈의 OFDM 시스템에서 동기화할 수 있고, 시그널링 파라미터 채널 (SPC) 이 송신에 대응하는 (적절한 FFT 사이즈를 포함하는) OFDM 파라미터를 수신측에 시그널링하기 위해 송신측으로부터 요구된다. SPC 는 수퍼-프레임의 종단에서 이전의 예비 OFDM 심볼을 사용할 수도 있다. 그러나, 본 개시물의 양태들은 OFDM 파라미터를 수신측에 통지하는 임의의 방식에 제한되지 않는다.
다중 FFT 사이즈의 지원은 동일하고, 일정한 대역폭에 걸쳐 서브대역 간격을 스케일링함으로써 달성된다. 도 12 는, 일 예로서, 2K 서브대역이 교번 4K 서브대역에 어떻게 대응하는지를 도시한다. 유사하게는, 8K 서브대역은 4K 서브대역의 2배로 밀집하게 팩되며, 1K 서브대역은 4K 서브대역의 4번째 마다에 대응한다. 1K, 2K, 4K 및 8K OFDM 시스템에서의 활성 서브대역의 수는 각각 1000, 2000, 4000 및 8000 이다.
일 예로서, OFDM 시스템에 의해 점유된 대역폭이 W 이고 FFT 사이즈 (또는 비활성 서브대역을 포함하는 서브대역의 수) 가 N 이라는 것을 가정하면, 서브대역 간격
Figure pct00078
는,
Figure pct00079
이다.
수신기가 송신측으로부터 OFDM 파라미터를 수신한 이후에 FFT 사이즈를 알게 되면, 송신측은 데이터와 시간 분할 멀티플렉싱된 방식에서 주파수 서브대역의 제 1 세트상에서 제 1 파일럿, 및 데이터와 TDM 방식에서 주파수 서브대역의 제 2 세트상에서 제 2 파일럿을 주기적으로 송신하는 것을 시작할 수 있고, 여기서, 제 2 세트는 제 1 세트 보다 많은 서브대역을 포함한다.
그 후, 제 1 및 제 2 파일럿은 여기에 설명된 방법들을 사용하여, 시스템에서 수신기에 의한 동기화를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시물의 일부 양태들의 상술한 설명에 제공된 바와 같이, 제 1 파일럿은 각 수퍼프레임의 시작을 검출하기 위해 사용될 수도 있으며, 제 2 파일럿은 수신된 OFDM 심볼의 시작을 나타내는 심볼 타이밍을 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 그러나, 본 개시물은 TDM 파일럿을 사용하는 타이밍 동기화의 특정한 방법들에 제한되지 않으며, 당업자는 등가의 방법들이 청구된 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
여기에 설명된 동기화 기술은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이들 기술은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에서 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현을 위해, 동기화를 지원하기 위해 사용된 기지국에서의 프로세싱 유닛 (예를 들어, TX 데이터 및 파일럿 프로세서 (120)) 은 하나 이상의 응용 주문형 집적 회로 (ASIC), 디지털 신호 프로세서 (DSP), 디지털 신호 프로세싱 디바이스 (DSPD), 프로그래머블 로직 디바이스 (PLD), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로-제어기, 마이크로프로세서, 여기에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 이들의 조합내에서 구현될 수도 있다. 동기화를 수행하기 위해 사용된 무선 디바이스에서의 프로세싱 유닛 (예를 들어, 동기화 및 채널 추정 유닛 (180)) 은 또한 하나 이상의 ASIC, DSP 등내에서 구현될 수도 있다.
소프트웨어 구현을 위해, 동기화 기술은 여기에 설명된 기능들을 수행하는 모듈 (예를 들어, 절차, 함수 등) 로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛 (예를 들어, 도 1 에서의 메모리 유닛 (192)) 에 저장될 수도 있으며, 프로세서 (예를 들어, 제어기 (190)) 에 의해 실행될 수도 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에서 구현될 수도 있다.
개시된 양태들의 이전의 설명은 당업자가 본 개시물을 제조하거나 사용할 수 있게 하기 위해 제공된다. 이들 양태들에 대한 다양한 변형이 당업자에게는 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반 원리가 본 개시물의 범위를 벗어나지 않고 다른 양태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시물은 여기에 나타낸 양태들에 제한되는 것이 아니라, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징에 부합하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (23)

  1. 다양한 수의 서브대역들을 갖는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 활용하는 무선 브로드캐스트 시스템에서 파일럿들을 송신하는 방법으로서,
    데이터와 시간 분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식에서 주파수 서브대역들의 제 1 세트상에서 제 1 파일럿을 송신하는 단계로서, 상기 제 1 세트는 상기 무선 브로드캐스트 시스템에서 총 N 개의 주파수 서브대역들의 부분을 포함하며, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 제 1 파일럿을 송신하는 단계; 및
    상기 데이터와 TDM 방식에서 주파수 서브대역들의 제 2 세트상에서 제 2 파일럿을 송신하는 단계로서, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트 보다 많은 서브대역들을 포함하고, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 상기 무선 브로드캐스트 시스템에서의 수신기들에 의한 동기화를 위해 사용되는, 상기 제 2 파일럿을 송신하는 단계를 포함하는, 파일럿들을 송신하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 세트는 N/2K 개의 주파수 서브대역들을 포함하며, K 는 1 이상의 정수인, 파일럿들을 송신하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿의 주기성이 제로 서브캐리어들을 삽입함으로써 달성되는, 파일럿들을 송신하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿의 주기성이 시간-도메인 포스트-픽스를 삽입함으로써 달성되는, 파일럿들을 송신하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 소정의 시간 지속기간의 각 프레임에서 주기적으로 송신되는, 파일럿들을 송신하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿은 각 프레임의 시작에서 송신되고, 상기 제 2 파일럿은 상기 프레임에서 다음에 송신되는, 파일럿들을 송신하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿은 각 프레임의 시작을 검출하기 위해 사용되며, 상기 제 2 파일럿은 수신된 OFDM 심볼들의 시작을 나타내는 심볼 타이밍을 결정하기 위해 사용되는, 파일럿들을 송신하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 N/2M 개의 주파수 서브대역들을 포함하고, M 은 1 보다 큰 정수인, 파일럿들을 송신하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿은 하나의 OFDM 심볼에서 송신되는, 파일럿들을 송신하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트와 상기 제 2 세트 각각에서의 상기 주파수 서브대역들은 상기 총 N 개의 주파수 서브대역들에 걸쳐 균일하게 분포되는, 파일럿들을 송신하는 방법.
  11. 다양한 수의 서브대역들을 갖는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 시스템에서의 장치로서,
    데이터와 시간 분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식에서 주파수 서브대역들의 제 1 세트상에서 제 1 파일럿을 제공하며, 상기 데이터와 TDM 방식에서 주파수 서브대역들의 제 2 세트상에서 제 2 파일럿을 제공하도록 동작하는 변조기로서, 상기 제 1 세트는 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 시스템에서 총 N 개의 주파수 서브대역들의 부분 (fraction) 을 포함하고, N 은 1 보다 큰 정수이며, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트 보다 많은 서브대역들을 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 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 시스템에서의 수신기들에 의한 동기화를 위해 사용되는, 상기 송신기를 포함하는, OFDM 시스템에서의 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 세트는 N/2K 개의 주파수 서브대역들을 포함하며, K 는 1 이상의 정수인, OFDM 시스템에서의 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿의 주기성이 제로 서브캐리어들을 삽입함으로써 달성되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿의 주기성이 시간-도메인 포스트-픽스를 삽입함으로써 달성되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 소정의 시간 지속기간의 각 프레임에서 주기적으로 송신되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿은 각 프레임의 시작에서 송신되고, 상기 제 2 파일럿은 상기 프레임에서 다음에 송신되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 파일럿은 각 프레임의 시작을 검출하기 위해 사용되며, 상기 제 2 파일럿은 수신된 OFDM 심볼들의 시작을 나타내는 심볼 타이밍을 결정하기 위해 사용되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 세트는 N/2M 개의 주파수 서브대역들을 포함하고, M 은 1 보다 큰 정수인, OFDM 시스템에서의 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 파일럿은 하나의 OFDM 심볼에서 송신되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 세트와 상기 제 2 세트 각각에서의 상기 주파수 서브대역들은 상기 총 N 개의 주파수 서브대역들에 걸쳐 균일하게 분포되는, OFDM 시스템에서의 장치.
  21. 다양한 수의 서브대역들을 갖는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 활용하는 무선 브로드캐스트 시스템에서 파일럿들을 송신하는 명령들을 저장하는 컴퓨터-판독가능한 매체로서,
    상기 명령들은,
    데이터와 시간 분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식에서 주파수 서브대역들의 제 1 세트상에서 제 1 파일럿을 송신하는 단계로서, 상기 제 1 세트는 상기 무선 브로드캐스트 시스템에서 총 N 개의 주파수 서브대역들의 부분을 포함하며, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 제 1 파일럿을 송신하는 단계; 및
    상기 데이터와 TDM 방식에서 주파수 서브대역들의 제 2 세트상에서 제 2 파일럿을 송신하는 단계로서, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트 보다 많은 서브대역들을 포함하고, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 상기 무선 브로드캐스트 시스템에서의 수신기들에 의한 동기화를 위해 사용되는, 상기 제 2 파일럿을 송신하는 단계를 포함하는, 컴퓨터-판독가능한 매체.
  22. 다양한 수의 서브대역들을 갖는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 활용하는 무선 브로드캐스트 시스템에서 파일럿들을 송신하는 명령들을 실행하는 프로세서로서,
    상기 명령들은,
    데이터와 시간 분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식에서 주파수 서브대역들의 제 1 세트상에서 제 1 파일럿을 송신하기 위한 명령으로서, 상기 제 1 세트는 상기 무선 브로드캐스트 시스템에서 총 N 개의 주파수 서브대역들의 부분을 포함하며, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 제 1 파일럿을 송신하기 위한 명령; 및
    상기 데이터와 TDM 방식에서 주파수 서브대역들의 제 2 세트상에서 제 2 파일럿을 송신하기 위한 명령으로서, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트 보다 많은 서브대역들을 포함하고, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 상기 무선 브로드캐스트 시스템에서의 수신기들에 의한 동기화를 위해 사용되는, 상기 제 2 파일럿을 송신하기 위한 명령을 포함하는, 프로세서.
  23. 다양한 수의 서브대역들을 갖는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 시스템에서의 장치로서,
    데이터와 시간 분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식에서 주파수 서브대역들의 제 1 세트상에서 제 1 파일럿을 송신하는 수단으로서, 상기 제 1 세트는 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 시스템에서 총 N 개의 주파수 서브대역들의 부분을 포함하며, N 은 1 보다 큰 정수인, 상기 제 1 파일럿을 송신하는 수단; 및
    상기 데이터와 TDM 방식에서 주파수 서브대역들의 제 2 세트상에서 제 2 파일럿을 송신하는 수단으로서, 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트 보다 많은 서브대역들을 포함하고, 상기 제 1 파일럿 및 상기 제 2 파일럿은 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 시스템에서의 수신기들에 의한 동기화를 위해 사용되는, 상기 제 2 파일럿을 송신하는 수단을 포함하는, OFDM 시스템에서의 장치.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8477795B2 (en) * 2009-08-24 2013-07-02 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) LDP IGP synchronization for broadcast networks
US8665976B2 (en) 2011-03-31 2014-03-04 Saankhya Labs Pvt. Ltd. Blind symbol synchronization scheme for OFDM system
JP5908307B2 (ja) * 2012-03-06 2016-04-26 シャープ株式会社 プリコーディング装置、無線送信装置、無線受信装置、無線通信システムおよび集積回路
JP2021114677A (ja) * 2020-01-17 2021-08-05 株式会社東芝 通信中継装置、制御方法、および、プログラム

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5732113A (en) * 1996-06-20 1998-03-24 Stanford University Timing and frequency synchronization of OFDM signals
JP3690293B2 (ja) * 2001-03-06 2005-08-31 株式会社日立製作所 マルチキャリア変調方式の同期方法
US7548506B2 (en) * 2001-10-17 2009-06-16 Nortel Networks Limited System access and synchronization methods for MIMO OFDM communications systems and physical layer packet and preamble design
US20050063298A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-24 Qualcomm Incorporated Synchronization in a broadcast OFDM system using time division multiplexed pilots
US8027372B2 (en) * 2004-06-18 2011-09-27 Qualcomm Incorporated Signal acquisition in a wireless communication system
GB2420953B (en) * 2004-12-16 2008-12-03 Fujitsu Ltd Symbol timing estimation in communication systems

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