KR20110013233A

KR20110013233A - 직교주파수 분할 다중 기반에서 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법

Info

Publication number: KR20110013233A
Application number: KR1020100068820A
Authority: KR
Inventors: 서홍석
Original assignee: 서홍석
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2011-02-09
Also published as: EP2461532A2; KR101088042B1; CN102474490A; WO2011013926A3; WO2011013926A2; US20110026644A1; US8422597B2; JP2013501395A; CN102474490B

Abstract

본 발명은 OFDM 기반에서의 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법에 관한 것으로, 채널상태정보를 연판정된 신호에 적용함으로 인해 추가적인 메모리의 사용 또는 클럭(Clock) 속도의 상승 등이 없어도, 종래의 복호기에서 적용하는 방식보다 성능을 더 향상시킬 수 있도록 하며, 이미 추정된 채널상태정보를 복호기에 적용함에 있어 연판정된 수신신호에 맞는 적절한 보정이 가능하여 보다 향상된 성능 또는 더 나아가 채널상태의 변화에 따른 능동적인 적용이 가능하도록 한다.
본 발명은 OFDM 기반에서 채널상태정보를 연판정 수신신호에 적용하는 수신신호 처리방법에 있어서, 수신된 채널상태정보의 신뢰도 향상을 위해 새로운 채널상태정보값(CSI_NEW)을 산출하고, 산출된 새로운 채널상태정보값(CSI_NEW)에 가중치를 적용한 최종적인 제3 채널상태정보값(CSI_WEIGHTED)을 산출하는 과정; 가중치가 적용된 제3 채널상태정보값(CSI_WEIGHTED)을 실제 수신신호의 연판정된 값에 적용하여 새로운 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})을 산출하는 과정; 산출된 새로운 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})의 출력 범위를 제한 조정하여 최종적으로 제3연판정값(S_SOFTDECISION ₊ _CSI _{_} _Bounded)을 얻는 과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

직교주파수 분할 다중 기반에서 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법{Method for processing received signal by applying channel status information based on orthogonal frequency division multiplexing}

본 발명은 직교주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 기반으로 한 신호의 수신 방법에 관한 것으로, 특히 채널상태정보(CSI: CHANNEL STATE INFORMATION)를 추정하고, 이를 보정한 후 가중치 적용과정을 통해 채널상태정보를 새롭게 산출하고, 이를 수신신호에 적용하여 수신기의 수신성능을 향상시키도록 하는 OFDM 기반에서 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법에 관한 것이다.

OFDM을 기반으로 한 다중 반송파 전송방식의 경우 각 주파수 별로 할당된 반송파가 받는 전송채널의 영향은 각 반송파 별로 다르다. 이러한 이유로 수신측에서는 각 반송파를 통해 전송되는 신호를 이용하여 각각의 채널 상태를 추정하고 이렇게 추정된 정보를 일정한 값으로 표현하여 이를 채널 상태 정보(Channel Status Information, CSI)라고 지칭한다. 이러한 과정을 통해 수신측에서 추정된 채널상태정보는 그 활용도가 다양하여 무선통신의 경우는 채널상태정보를 송신측으로 다시 역전송하고 송신측에서는 역전송된 채널상태정보를 감안하여 보정된 송신신호를 전송하게 할 수도 있으며 무선방송과 같이 채널상태정보의 역전송이 불가능한 경우는 추정된 채널상태정보를 수신된 신호의 오류를 정정하는데 이용하여 더 정확하게 수신된 정보를 복호할 수 있도록 하는 방법이 소개되고 있다. 본 발명은 이러한 채널상태정보의 활용 방법 중 수신측에서 수신된 신호를 복호하는데 추가적인 보정정보로 이용하는 경우에 대해 기존의 방식보다 메모리 요구량과 하드웨어 구성이 매우 적으면서도 성능은 기존방식보다 향상된 방식을 제시한다.

도 1은 종래기술에 따른 채널상태정보 및 연판정된 신호의 복호기 전달장치의 블록구성도로서, 채널상태정보를 보다 정확한 복호를 위해 이용하는 방법에 있어 추정된 채널상태정보 값과 수신되어 연판정된 신호를 함께 복호기로 전달하여 복호기 내부에서 적용하는 기법이 사용되고 있었다.

이와 관련된 종래기술은 미국특허등록 US7,492,830, US7,272,294, US5,313,495호에 개시되어 있다.

이러한 종래기술을 좀 더 상세히 설명하자면 대표적인 복호기의 예로 잘 알려진 비터비(Viterbi) 복호기에 채널상태정보를 이용해 복호 성능을 향상시키기 위한 방법에 대해 설명한다.

이를 알기 쉽게 이해하기 위해 비터비(Viterbi) 복호기를 사용하는 종래의 대부분의 수신기의 내부구조를 살펴보면, 비터비(Viterbi) 복호기는 실제 수신된 신호의 연판정 블록 바로 후단에 위치하지 않고, 여러 가지의 메모리 기반 기능블록들의 후단에 위치하게 된다.

이러한 종래기술은 수신 시스템 환경에서 채널상태정보를 이용하여 복호 성능을 극대화 하고, 수신된 신호와 채널상태정보를 같이 비터비(Viterbi) 복호기까지 전달하기 위해서는 비터비(Viterbi) 복호기와 수신된 신호의 연판정 블록 사이에 존재하는 디인터리버(De-interleaver) 등과 같은 메모리 소자를 이용한 기능블럭 등을 처리하여야 하는데, 이때 채널상태정보를 저장하기 위한 추가적인 메모리가 요구되며 또한 수신된 신호와 채널상태정보를 같이 전송하기 위한 클럭(Clock)의 속도가 높아져야 하는 단점이 있다.

아울러 기존의 방식의 경우 이미 추정된 채널상태정보를 복호기에서 적용함에 있어 연판정된 수신신호에 맞는 적절한 보정이 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 채널상태정보를 연판정된 신호에 적용함으로 인해 추가적인 메모리의 사용 또는 클럭(Clock) 속도의 상승 등이 없어도, 종래의 복호기에서 적용하는 방식보다 성능을 더 향상시킬 수 있도록 하는 OFDM 기반에서의 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이미 추정된 채널상태정보를 복호기에 적용함에 있어 연판정된 수신신호에 맞는 적절한 보정이 가능하여 보다 향상된 성능 또는 더 나아가 채널상태의 변화에 따른 능동적인 적용이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 OFDM 기반에서의 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리과정은 OFDM 기반에서 채널상태정보를 연판정 수신신호에 적용하는 수신신호 처리방법에 있어서, 상기 수신된 채널상태정보의 신뢰도 향상을 위해 새로운 채널상태정보값(CSI_NEW)을 산출하고, 산출된 새로운 채널상태정보값(CSI_NEW)에 가중치를 적용한 최종적으로 제3 채널상태정보값(CSI_WEIGHTED)을 산출하는 제1과정; 상기 가중치가 적용된 제3 채널상태정보값(CSI_WEIGHTED)을 실제 수신신호의 연판정된 값에 적용하여 새로운 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})을 산출하는 제2과정; 상기 산출된 새로운 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})의 출력 범위를 제한 조정하여 최종적으로 제3연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI_Bounded})을 산출하는 제3과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 OFDM 기반의 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법은 채널상태정보를 연판정된 신호에 적용함으로 인해 추가적인 메모리의 사용 또는 클럭(Clock) 속도의 상승 등이 없어도, 종래의 복호기에서 적용하는 방식보다 성능을 보다 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 이미 추정된 채널상태정보를 복호기에 적용함에 있어 연판정된 수신신호에 맞는 적절한 보정이 가능하여 보다 향상된 성능 또는 더 나아가 채널상태의 변화에 따라 능동적으로 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 채널상태정보가 적용된 연판정된 신호의 최종출력 범위를 제한함으로 인해 실제 채널상태정보 값의 적용으로 인해 발생될 수 있는 오류를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 채널상태정보가 적용된 연판정 값은 복호기의 종류에 구분하지 않고 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 채널상태정보 및 연판정된 신호의 복호기 전달장치의 블록구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리장치의 블록 구성도이고,
도 3은 도 2에서 채널상태정보 보정 및 가중치 적용과정의 상세 흐름도이고,
도 4는 도 2에서 가중치가 부여된 채널상태정보를 연판정값에 적용하고 그 결과에 따라 최종 신호의 범위를 제한하는 과정의 흐름도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반의 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법에 대하여 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반에서의 채널상태정보를 적용한 수신 신호처리를 위한 블록 구성도이다.

즉, 제1 채널상태정보(CSI_RECEIVED)를 추정하는 채널상태정보 추정부(110)와, 상기 제1 채널상태정보(CSI_RECEIVED)값의 보정된 제2 채널상태정보값(CSI_NEW) 및 가중치가 부여된 제3 채널상태정보(CSI_WEIGHTED)값을 산출하는 채널상태정보 보정부(111)와, 신호동기 및 등화부(101)를 통해 I(In-phase) 신호와 Q(Quadrature) 신호로 복조된 IQ 수신신호에서 제1연판정값을 산출하는 연판정부(102)와, 상기 채널상태정보 보정부(111)에서 산출된 제3 채널상태정보(CSI_WEIGHTED)값을 실제 수신된 신호의 연판정된 제1연판정값(S_SOFTDECISION)에 적용한 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI}) 산출 및 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})의 출력 범위를 제한 조정하여 최종적으로 얻은 제3 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI_Bounded})을 채널복호기(Channel Decoder)로 전송하는 연판정적용부(120)로 구성된다.

먼저, 본 발명에 적용되는 추정된 채널상태정보의 전달형식에 대한 정의를 우선 결정하도록 한다.

상기 채널상태정보의 값은 최소 0부터 최대 양의 값을 갖는 임의의 수 N 사이의 값이 될 수 있으며, 이때 가장 좋은 채널 상태의 추정 값은 0으로 하고 가장 나쁜 상태의 채널 추정 값은 N으로 한다. 하지만 본 발명에서 설명하는 채널 상태정보의 적용은 상기 정의와는 무관하며 상기 정의는 단지 표현과 이해를 쉽게 하기 위해 사용되었다.

아울러 실제 하드웨어의 구성에서는 이진수만을 사용하여 정보를 전달하므로 실제 구성에서는 양과 음의 정수만을 사용한다. 그러한 이유로 본 특허의 실시 예에서도 양과 음의 정수를 기반으로 설명한다.

이러한 전재를 바탕으로 전달받은 채널상태정보를 이용하여 본 발명에서 나타내는 방식으로 채널 상태정보 값을 수신된 신호의 실질적인 연판정 값에 적용하게 된다.

상기 채널상태정보 추정부(110)로부터 수신된 제1 채널상태정보(CSI_RECEIVED)는 채널상태정보 보정부(111)에서 보정 및 가중치를 적용하여 새로운 제2 채널상태정보(CSI _NEW )를 산출한다.

도 3은 도 2에서 채널상태정보 보정부(111)에서 채널상태정보의 보정 및 가중치 적용과정을 도시한 상세 흐름도로서, 채널상태 추정부(110)로부터 전달받은 제1 채널상태정보(CSI_RECEIVED)는 채널상태정보 보정값 적용단계와 채널상태정보 가중치 적용단계를 수행한다.

먼저, 채널상태정보 보정값 부분은 전달받은 제1 채널상태정보(CSI_RECEIVED)의 신뢰도가 불분명하므로, 이를 조절하기 위하여 일정량을 현재의 제1 채널상태정보(CSI_RECEIVED)에 가산 또는 감산을 통해 채널 상태정보 값을 재조정하게 되는데 이는 다음 수학식 1을 통해 조정된 새로운 제2 채널상태정보(CSI_NEW)를 산출하게 된다.

여기서, 상기 수식에서 CSI_NEW는 새롭게 계산된 제2 채널상태정보 값을 의미하며, CSI_RECEIVED는 채널상태정보 추정블록으로부터 실제 전달받은 제1 채널상태정보 값을 의미하고, CSI_ADJUST는 임의의 값으로, 이의 적절한 선택은 실험적으로 구할 수 있으므로 그에 대한 최적화 방법에 대한 예시는 생략하기로 한다.

다음은 채널상태정보의 가중치 적용단계로, 상기 새롭게 연산된 제2 채널상태정보(CSI_NEW)를 적절한 크기로 확장 또는 축소시켜주는 역할을 한다. 이렇게 하여 필요에 따라 채널상태정보 값의 적용 가중치를 조절할 수 있게 되며 이는 다음 수학식 2를 통해 가중치가 적용된 제3 채널상태정보(CSI _WEIGHTED )를 산출하게 된다.

즉, 제3 채널상태정보(CSI_WDIGHTED)값은 수학식 1에서 산출된 제2 채널상태정보(CSI_NEW)값과 이에 따른 가중치인 채널상태정보(CSI_WEIGHT)를 승산한 값이다. 여기서 가중치 채널상태정보(CSI_WEIGHT)는 임의의 값으로, 이의 적절한 선택은 실험적으로 구할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 예시는 생략하기로 한다.

이와 같이 산출된 제3 채널상태정보(CSI_WEIGHTED)값은 연판정적용부(120)에서 실제 수신된 신호의 연판정된 제1연판정값(S_SOFTDECISION)에 적용하여 제2 연판정(S_{SOFTDECISION+CSI})값을 산출하는 과정과, 산출된 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})의 최종 출력 범위를 제한조정하여 산출된 제3 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI_Bounded})을 조정하는 과정으로 나누어진다.

먼저, 제2 연판정(S_{SOFTDECISION+CSI})을 산출하는 과정은 구체적으로 다음 수학식 3에서와 같이, 기존의 연판정부에서 계산된 수신신호의 제1 연판정(S_SOFTDECISION)값에 상기 산출된 제3 채널상태정보(CSI_WEIGHTED)값을 적용하게 된다.

여기서 ‘T’는 일반적으로 연판정된 값이 이진수 ‘0’또는 ‘1’로 결정될 확률이 동일한 값을 취하게 되며 필요에 따라 변경할 수 있다. 구체적인 T값의 선택은 일반적으로 잘 알려져 있으므로 이에 대한 예시는 생략한다.

다음은 상기 제3 채널상태정보(CSI_WEIGHTED)값이 적용된 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})의 최종 출력 범위를 제한 조정하는 과정은 다음 수학식 4와 같이 적용된다.

여기서, ‘T’는 수학식 3에서와 같은 값으로 연판정된 값의 ‘0’과 ‘1’의 확률이 동일한 값을 의미하며, ‘K’는 일반적으로 ‘T’와 동일한 값을 갖거나 필요에 따라 다른 값으로 설정할 수 있으며 임의의 정수를 나타낸다. 각 값에 대한 최적화 방안은 실험적으로 구할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 4는 수학식 4를 적용한 흐름도로서, 상기 제1 연판정값(S _SOFTDECISION )은 ‘T’와 비교하고, 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})은 ‘K’와 비교한 결과에 따라 출력 제한을 결정하게 된다.

즉, 상기 제1 연판정값(S_SOFTDECISION)이 ‘T’보다 크거나 같고, 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})이 ‘K’보다 작거나 같으면(S_SOFTDECISION ≥ T and S_{SOFTDECISION+CSI}≤ K), 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})의 최종 출력(S_{SOFTDECISION+CSI_Bounded})은 ‘K’값으로 하고, 상기 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})이 ‘K’보다 크면(S_SOFTDECISION ≥ T and S_{SOFTDECISION+CSI} ＞ K), 연판정 최종출력(S_{SOFTDECISION+CSI_Bounded})은 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})으로 결정한다.

한편, 상기 제1 연판정값(S_SOFTDECISION)이 ‘T’보다 작고, 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})이 ‘K’보다 크면(S_SOFTDECISION ＜ T and S_{SOFTDECISION+CSI}＞ K), 제2 연판정값의 최종 출력(S_SOFTDECISION ₊ _CSI _{_} _Bounded)은 ‘K-1’로 결정한다. 그리고, 상기 제1 연판정값(S_SOFTDECISION)이 ‘T’보다 작고, 상기 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})이 ‘K’보다 작거나 같으면(S_SOFTDECISION ＜ T and S_SOFTDECISION ₊ _CSI ≤ K), 최종 연판정 출력(S_{SOFTDECISION+CSI_Bounded})은 제2 연판정(S_{SOFTDECISION+CSI})값으로 결정한다.

101 : 수신신호동기 및 등호부 102 : 연판정부
110 : 채널상태정보 추정부 111 : 채널상태정보 보정부
120 : 연판정적용부

Claims

OFDM 기반에서 채널상태정보를 연판정 수신신호에 적용하는 수신신호 처리방법에 있어서,
상기 수신된 제1 채널상태정보(CSI_RECEIVED)의 신뢰도 향상을 위해 새로운 제2 채널상태정보값(CSI_NEW)을 산출하고, 산출된 새로운 제2 채널상태정보값(CSI_NEW)에 가중치를 적용한 제3 채널상태정보값(CSI_WEIGHTED)을 산출하는 제1과정;
상기 가중치가 적용된 제3 채널상태정보값(CSI_WEIGHTED)을 실제 수신신호의 제1 연판정값(S_SOFTDECISION)에 적용하여 보정된 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})을 산출하는 제2과정;

상기 산출된 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})의 출력 범위를 제한 조정하여 최종적으로 산출된 제3 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI_Bounded})을 얻는 제3과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 OFDM 기반에서 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제1과정에서, 새로운 제2 채널상태정보값(CSI_NEW)은 다음 수학식

(여기서, CSI_RECEIVED는 채널상태정보 추정블록으로부터 실제 수신한 제1 채널정보 값이고, CSI_ADJUST는 임의의 값임.)
에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반에서 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제1과정에서, 상기 가중치가 적용된 제3 채널상태정보값(CSI_WEIGHTED)은 다음 수학식

(여기서, CSI_NEW 는 채널상태정보 보정 블록으로부터 얻은 제2 채널정보 값이고, CSI_WEIGHT는 임의의 값임.)
에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반에서 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제2과정에서의 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})은 제1 연판정값(S_SOFTDECISION)과 상기 제1과정에서 산출된 가중치가 적용된 제3 채널상태정보값(CSI_WEIGHTED)을 적용하여 다음 수학식

(여기서, ‘S_SOFTDECISION’는 기존의 연판정부에서 연산된 수신신호의 제1 연판정 값이고, ‘T’는 연판정 값이 이진수 ‘0’또는 ‘1’로 결정될 확률이 동일한 값을 취하게 되며 필요에 따라 변경됨.)
에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반에서 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3과정은 다음 수학식

(여기서, ‘S_SOFTDECISION’는 기존의 연판정부에서 연산된 수신신호의 제1 연판정값 이고, ‘T’는 연판정 값이 이진수 ‘0’또는 ‘1’로 결정될 확률이 동일한 값이고, ‘K’는 ‘T’와 동일한 값 또는 다른 임의로 설정된 정수임.)
에 의하여 상기 제2 연판정값(S_{SOFTDECISION+CSI})의 출력 범위를 제한 조정하여 최종적으로 제3연판정값(S_SOFTDECISION ₊ _CSI _{_} _Bounded)을 얻는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반에서 채널상태정보를 적용한 수신신호 처리방법.