KR20130075930A - 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 송/수신 방법 및 장치 - Google Patents

방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 송/수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방송 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 방송 통신 시스템의 SC-OFDM(Single Carrier - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식에서 파일럿 시퀀스를 송/수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 방법은, OFDM 심볼들 각각에 대한 파일럿 시퀀스를 생성하기 위한 시드(seed) 값들을 결정하는 과정과, 상기 시드 값들 각각에 따른 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스의 특성을 이용하여 파일럿 시퀀스들을 생성하는 과정과, 프레임에서 파일럿 패턴에 따라 정해진 부반송파 위치에 상기 생성된 파일럿 시퀀스들을 삽입하는 과정과, 상기 파일럿 시퀀스들이 삽입된 프레임을 송신하는 과정을 포함한다.

Description

방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스 송/수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING PILOT SEQUENCE IN A BROADCASTING COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 방송 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 방송 통신 시스템의 SC-OFDM(Single Carrier - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식에서 파일럿 시퀀스를 송/수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 방송 통신 시스템은 사용자의 요구에 의해 고속의 송신 속도 및 다양한 서비스 품질(Quality of Service : QoS)을 갖는 방송 통신 서비스를 제공하고 있다. 예를 들어, 상기 방송 통신 시스템은 고속의 송신 속도와 다양한 서비스 품질을 제공하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용한다. 여기서, 상기 OFDM 방식은 직교성(orthorgonality)을 유지하도록 배열되는 다수 개의 부반송파들을 통해 데이터를 송신하는 다중 반송파(multi carrier) 방식을 나타낸다. 이에 따라, 상기 OFDM 방식은 주파수 사용 효율이 높고, 다중 경로 페이딩(multi path fading)에 강한 이점이 있다.
상술한 이점들로 인해 상기 OFDM 방식은 유럽의 디지털 오디오 방송(DAB: Digital Audio Broadcasting), 디지털 비디오 방송(DVB: Digital Video Broadcasting) 등과 같은 대용량의 방송 시스템 및 LTE(Long Term Evolution)등의 통신 시스템의 규격으로 채택되고 있다.
하지만 상기 OFDM 방식은 높은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 갖고 있는 단점이 있다.
본 발명은 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 송수신하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 SC-OFDM 방식을 이용하는 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 송수신하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 SC-OFDM 방식을 이용하는 방송 통신 시스템에서 PAPR을 저감하는 파일럿 시퀀스를 송수신하는 방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명은 SC-OFDM 방식을 이용하는 방송 통신 시스템의 송신부에서 OFDM 심볼 인덱스 정보를 전송하여 수신부에서 빠른 동기가 가능하여 전력 소모를 감소하게 할 수 있는 파일럿 시퀀스 송수신 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 방법은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들 각각에 대한 파일럿 시퀀스를 생성하기 위한 시드(seed) 값들을 결정하는 과정과, 상기 시드 값들 각각에 따른 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스의 특성을 이용하여 파일럿 시퀀스들을 생성하는 과정과, 프레임에서 파일럿 패턴에 따라 정해진 부반송파 위치에 상기 생성된 파일럿 시퀀스들을 삽입하는 과정과, 상기 파일럿 시퀀스들이 삽입된 프레임을 송신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 방법은, 수신된 프레임에 포함된 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파의 크기를 비교하여 파일럿 부반송파의 위치를 검출한 후, 상기 검출된 파일럿 부반송파의 위치에 해당하는 파일럿 시퀀스를 확인하는 과정과, 상기 확인된 파일럿 시퀀스에서 시드(seed) 값을 검출하는 과정과, 상기 검출된 파일럿 부반송파의 위치와 상기 검출된 시드 값을 이용하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 인덱스 정보를 검출하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 장치는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들 각각에 대한 파일럿 시퀀스를 생성하기 위한 시드(seed) 값들을 결정하고, 상기 시드 값들 각각에 따른 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스의 특성을 이용하여 파일럿 시퀀스들을 생성하며, 프레임에서 파일럿 패턴에 따라 정해진 부반송파 위치에 상기 생성된 파일럿 시퀀스들을 삽입하는 제어 유닛과, 상기 파일럿 시퀀스들이 삽입된 프레임을 송신하는 송신 유닛을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 장치, 송신기로부터 프레임을 수신하는 수신 유닛과, 상기 프레임에 포함된 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파의 크기를 비교하여 파일럿 부반송파의 위치를 검출한 후, 상기 검출된 파일럿 부반송파의 위치에 해당하는 파일럿 시퀀스를 확인하고, 상기 확인된 파일럿 시퀀스에서 시드(seed) 값을 검출하는 과정과, 상기 검출된 파일럿 부반송파의 위치와 상기 검출된 시드 값을 이용하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 인덱스 정보를 검출하는 제어 유닛을 포함한다.
상술한 바와 같이 방송 통신 시스템의 송신부에서 PAPR 저감에 효과적인 파일럿 시퀀스를 송수신하는 방법을 제공함으로써 SC-OFDM 방식에서 낮은 PAPR의 송신 신호를 생성할 수 있으며, 수신부에서는 파일럿 시퀀스를 이용한 OFDM 심볼 인덱스 정보를 검출할 수 있어서 빠르고 정확한 프레임 동기가 가능하여 전력 소모를 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명이 적용되는 SC-OFDM 방식에 대한 방송 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파를 시간 영역에서 분리하여 송신하는 SC-OFDM 프레임 구성을 나타낸 도면,
도 4는 OFDM 심볼에 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파가 동시에 송신되는 DVB-T2의 프레임 구성을 나타낸 도면,
도 5는 디지털 방송 통신 시스템의 슈퍼프레임 구성을 나타낸 도면,
도 6은 데이터 스트림이 PLP에 송신되는 프레임 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SC-OFDM 방식의 PAPR 저감 성능을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 송신부에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 수신부에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 방법을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 송신부의 파일럿 삽입 유닛에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 장치를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 수신부의 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 장치를 나타낸 도면.
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 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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.
OFDM 방식의 단점인 높은 PAPR을 해결하기 위해 SC-OFDM 방식이 방송 통신 시스템에 사용되고 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명이 적용되는 SC-OFDM 방식에 대한 방송 통신 시스템의 구성을 보이고 있으며, 도 1은 송신부의 구성도를 나타내고, 도 2는 수신부의 구성도를 나타낸다.
도 1에서 본 발명이 적용되는 SC-OFDM 방식과 종래의 OFDM 방식과의 차이점은 송신 신호가 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 유닛(109)에 입력되기 전에 PAPR을 저감 하기 위해 송신 신호를 먼저 선처리(precoding)하는 것이다. 이러한 선처리 동작은 DFT(Discrete Fourier Transform) 스프레딩(spreading) 유닛(105)에 의해 수행된다.
이하, 도 1 및 도 2의 본 발명이 적용되는 SC-OFDM 방식에 대한 송신부 및 수신부에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 성상도 매핑(constellation mapping) 유닛(101)은 입력된 데이터(즉, 비트 스트림)를 QAM(Quadrature Amplitude Modulation), PSK(Phase Shift Keying) 계열의 심볼로 변조한다. 그리고 직/병렬 변환기(103)는 변조된 심볼을 길이 Nu의 병렬 값으로 구성한다.
상기 설명한 바와 같이, 종래의 OFDM 송신 방법은 상기 병렬 값이 바로 IFFT 유닛(109)로 입력되지만, SC-OFDM 방식에서는 PAPR을 저감하기 위해 DFT 스프레딩 유닛(105)에서 Nu-점(point) DFT 연산을 이용하여 선처리를 수행한다.
다음으로 파일럿 삽입 유닛(107)은 본 발명의 실시 예에 따라 파일럿 시퀀스를 생성하고, 파일럿 패턴에 따라 정해진 부반송파 위치에 생성된 파일럿 시퀀스를 삽입한다. 여기서, 파일럿 시퀀스를 생성하는 방법은 아래 <수학식 3>을 이용하여 상세하게 설명하기로 한다.
그리고 IFFT 유닛(109)은 상기 매핑된 신호에 대하여 Nc 점 IFFT 연산을 수행한다. 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, 이하 CP)(또는 보호 구간) 삽입 유닛(111)은 상기 IFFT 유닛(109)의 출력 신호에 CP(Ncp)를 삽입한다. 그리고 병/직렬 변환 유닛(113)은 상기 CP가 삽입된 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하고, 송신 유닛(도시되지 않음)을 통해 수신부로 송신한다.
도 2의 수신부는 도 1의 송신부의 역과정순으로 구성된다.
도 2를 참조하면, 직/병렬 변환 유닛(201)은 수신 유닛(도시되지 않음)을 통해 수신된 신호를 병렬 신호로 변환한다. 그리고 CP 제거 유닛(203)은 상기 병렬 신호에서 CP 또는 보호 구간을 제거한다.
FFT(Fast Fourier Transform) 유닛(205)은 Nc 점 FFT 연산을 수행한다. 상기 변환된 신호는 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파로 구성되어 있으며, 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)은 파일럿 부반송파를 이용하여 채널 추정을 수행하고, 본 발명의 실시 예에 따른 아래 <수학식 3>를 통해 생성된 파일럿 시퀀스를 이용하여 OFDM 심볼 인덱스 정보를 검출한다. 그리고 상기 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)은 상기 채널 추정과 OFDM 심볼 인덱스 정보를 검출한 후 파일럿을 제거한다.
다음으로 DFT 송신부 디스프레딩(De-spreading) 유닛(209)은 송신부의 DFT 스프레딩의 역과정을 통하여 원하는 신호로 변환한다. 그리고 병/직렬 변환 유닛(211)은 상기 변환된 신호를 직렬 신호로 변환하고, 성상도 디매핑 유닛(213)은 상기 변환된 직렬 신호를 성상도 디매핑을 통해서 데이터를 출력한다.
상기 방송 통신 시스템의 송신부에서 입력 데이터는 PAPR을 감소하기 위해 선처리할 수 있는 반면, 채널 추정을 위한 파일럿 부반송파는 선처리하지 않는다.
따라서 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 도 3과 같이 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파를 시간 영역에서 분리하여 송신하는 SC-OFDM 프레임 구조가 제안되었다. 파일럿 OFDM 심볼은 채널 추정을 위한 파일럿 부반송파가 그대로 IFFT 유닛(109)에 입력되고, 데이터 부반송파는 DFT와 같은 연산을 통해서 선처리한 후 IFFT 유닛(109)에 입력된다.
하지만 지상파 디지털 방송 통신 시스템(DVB-T2)의 프레임 구조는 상기 도 3의 SC-OFDM 프레임 구조와 차이를 가지고 있다. 도 4은 DVB-T2의 프레임 구조를 보이고 있다. 도 4의 프레임 구조는 DVB-T2의 프레임 구조로 OFDM 심볼에 데이터 부반송파와 파일럿 부반송파가 동시에 있는 구조이다. DVB-T2의 프레임 구조에서 SC-OFDM 프레임 구조를 적용하기 위해서는 데이터 부반송파만 선처리하고 파일럿 부반송파는 선처리하지 않는다. 만약 파일럿 부반송파도 선처리하게 되면 파일럿 부반송파가 전체 부반송파로 확산(spreading)되기 때문에 채널 추정을 할 수 없게 된다.
즉, 상기 도 4의 구조에서는 SC-OFDM 프레임 구조에서 PAPR 저감 성능이 현저히 떨어지는 문제가 발생한다. 따라서 SC-OFDM 프레임 구조에서 PAPR 저감 성능을 유지하는 파일럿 시퀀스를 생성하는 방안이 필요하다.
다음으로 디지털 방송 통신 시스템의 데이터 송신 방법에 대해 설명한다. 도 5는 디지털 방송 통신 시스템의 슈퍼프레임(Super-Frame) 구조를 나타낸다. 여기서 슈퍼프레임은 여러 개의 프레임(Frame)들로 구성된다. 먼저 프레임의 시작 부분은 P1과 P2 심볼로 구성되며, 상기 P1 심볼에는 FFT 크기 및 SISO(Single Input Single Output)/MISO(Multiple Input Single Output) 등의 정보들이 송신된다. 그리고 상기 P2 심볼에는 프레임의 구조를 나타내는 시그널링 정보가 송신된다. 프레임의 마지막으로 데이터를 송신하기 위한 데이터 부반송파들로 구성되어 있다. 여기서 데이터 부반송파는 S1, S2, ... SM으로 M개의 OFDM 심볼들로 이루어져 있다. 앞에서 설명한 프레임 구조가 여러 개로 나열되어 하나의 슈퍼프레임을 구성하게 된다.
방송 서비스의 데이터 스트림(stream)은 TDM(Time Division Multiplexing) 형태의 PLP(Physical Layer Pipe)에 송신된다. 도 6은 데이터 스트림이 PLP에 송신되는 프레임 구조를 나타낸다. 먼저 각 프레임의 PLP에 대한 위치 정보는 P2 심볼의 L1 시그널링(signaling) 정보를 통해서 송신해준다. 수신기는 L1 시그널링 정보를 통해서 각 PLP의 데이터를 정확히 수신하게 된다.
이러한 데이터 스트림의 특징(즉 전체 프레임 구간에 걸쳐 데이터가 송신되지 않는 특징)을 이용하여, 수신부에서 전력 소모를 감소할 수 있다. 전체 프레임 구간 동안 수신부가 항상 켜진 상태가 아니고, PLP가 송신되는 구간에서 데이터를 수신하고 그 이외의 시간은 유휴(Idle) 모드로 전환한다. 따라서 상기의 과정을 통해서 수신부의 전력 소모를 줄일 수 있다. 수신부에서 이러한 유휴 모드로의 빠른 전환을 하기 위해서는 보다 빠르고 정확한 프레임 동기가 필요하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 SC-OFDM 방식을 이용하는 방송 통신 시스템의 송신부에서 효과적인 PAPR 저감 성능을 유지하면서 정확한 프레임 동기가 가능하게 하는 파일럿 시퀀스를 생성하여 송신하고, 수신부에서 송신부로부터 상기 파일럿 시퀀스를 수신하는 방법에 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에서 적용되는 방송 통신 시스템의 프레임에서 파일럿 구조에 대해 상세히 설명한다. 상기 도 4에서 파일럿의 구조(도 5의 P1과 P2 심볼을 제외한)는 다음의 <수학식 1>로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
상기 <수학식 1>에서 k는 OFDM 심볼의 부반송파 인덱스, l은 OFDM 심볼의 인덱스를 의미한다. 여기서 Dx는 다음 OFDM 심볼에서의 파일럿 시퀀스가 시프트(shift)되는 간격을 의미하며 부반송파 개수로 표현될 수 있다. 즉, Dx는 부반송파 이격 거리(부반송파 개수)를 나타낸다. 그리고 Dy는 분산 파일럿이 반복되어 동일 부반송파에 위치하게 되는 간격(이하, OFDM 심볼 간격이라 함)을 의미한다. 즉, Dy는 OFDM 심벌 개수로 표현될 수 있다.
방송 통신 시스템에서 여러 가지 Dx와 Dy의 조합으로 파일럿 패턴을 구성할 수 있으며, 도 4의 파일럿 패턴은 Dx=3과 Dy=4인 경우를 나타낸 것이다. 다음의 <표 1>은 방송 통신 시스템에서 적용되는 7가지 파일럿 패턴을 나타낸다.
Figure pat00002
상기 <표 1>의 오른쪽 부분은 FFT 크기와 Dx 및 Dy 값에 따른 파일럿 부반송파의 개수(Number of pilot carriers)를 나타낸다. 따라서 본 발명의 실시 예에서 파일럿 시퀀스는 다양한 길이에 대해 생성 가능해야 한다.
파일럿 부반송파들에 채널 추정을 위한 기준(reference) 값들이 적용되는데, 상기에서 언급한 바와 같이 랜덤 이진(binary) 값을 넣으면 선처리된 데이터의 특성이 변하게 되어 PAPR의 성능이 저하되는 문제가 있다. 따라서 파일럿 부반송파들의 기준 값들이 PAPR 저감 특성도 유지하면서 채널 추정에 적합한 값들로 채워져야 한다.
이에 따라 본 발명의 실시 예에서 파일럿 부반송파의 값들로 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스의 특성을 사용한다. Zadoff-Chu 시퀀스의 특성은 복소 값들로 구성되면 다음의 <수학식 2>와 같이 표현된다.
Figure pat00003
상기 <수학식 2>에서 N은 상기 <표 1>에서 파일럿 부반송파의 개수를 의미한다.
파일럿 부반송파와 데이터 부반송파가 함께 존재하는 SC-OFDM 방식에서, 본 발명의 실시 예에 따라 Zadoff-Chu 시퀀스를 파일럿 부반송파에 적용하는 경우에 대한 SC-OFDM 방식의 PAPR 저감 성능을 보면 도 7과 같다. 도 7을 살펴보면, OFDM 시스템과 비교하여 본 발명의 실시 예에 따른 파일럿 시퀀스를 적용하는 SC-OFDM이 3dB 정도의 PAPR 개선 효과를 보여주고 있다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 파일럿 시퀀스를 이용하여 빠르고 정확한 프레임 동기를 이루기 위한 OFDM 심볼 인덱스 정보 송신 방법에 대해 설명한다. 즉, 본 발명에서는 SC-OFDM 시스템에서 파일롯 시퀀스를 이용하여 정확한 파일롯 심볼의 위치를 알려주는 방법을 제안한다.
도 4과 5의 프레임 구조에서 OFDM 심볼 별로 파일럿 시퀀스를 통해 부반송파에 OFDM 심볼 인덱스 정보를 송신함으로써, 수신부에서 파일럿 시퀀스를 이용하여 OFDM 심볼 인덱스 정보를 알 수 있게 된다.
이에 따라 본 발명의 실시 예에 따라 파일럿 시퀀스를 이용하여 OFDM 심볼의 위치 정보를 송신하는 방법, 즉 OFDM 심볼 인덱스 정보를 생성하는 방법에 대해 설명한다.
상기 도 4의 파일럿 부반송파 구조와 Zadoff-Chu 시퀀스의 특성을 이용하여 OFDM 심볼 인덱스 정보를 포함하는 파일럿 시퀀스는 다음의 <수학식 3>과 같이 생성할 수 있다.
Figure pat00004
상기 <수학식 3>에서 xl(n)은 l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스를 나타내며, 이 시퀀스 길이는 Np이다. 그리고 ul는 ㅣ번째 OFDM 심볼에서 Zadoff-Chu 시퀀스를 생성하는 시드 값(Seed) 값이다. 상기 시드 값은 파일럿 시퀀스가 반복되는 동일 주파수에 위치하게 되는 OFDM 심볼 간격(Dy)에 따라 결정된다. 따라서 Dy의 OFDM 심볼 간격 동안 동일한 시드 값에 의해 동일한 Zadoff-Chu 시퀀스가 생성되지만, OFDM 심볼이 증가할 때마다 부반송파의 쉬프트 간격이 Dx에 의해서 달라지기 때문에, Dy의 OFDM 심볼 간격 동안의 심볼들을 구별할 수 있다.
즉, 송신부에서 <수학식 3>와 같이 OFDM 심볼 인덱스 정보를 송신하게 되면, 하나의 시드 값은 Dy개의 OFDM 심볼들끼리 같은 값이 되며 Dy개의 OFDM 심볼들은 분산 파일럿 패턴의 위치 정보를 통해서 구별하게 된다.
아래는 상기 <수학식 3>을 이용하여 SC-OFDM 방식에서 OFDM 심볼 인덱스 정보를 송신하는 파일럿 시퀀스를 나타내는 예이다.
Figure pat00005
본 발명의 실시 예에서 방송 통신 시스템의 분산 파일럿의 구조 및 Zadoff-Chu 시퀀스의 시드 값을 이용한 파일럿 시퀀스를 생성함으로써, OFDM 심볼 인덱스 정보를 효과적으로 송신할 수 있다. 따라서 OFDM 심볼마다 다른 시드 값을 사용하지 않기 때문에 적은 시드 값으로 모든 OFDM 심볼의 인덱스를 표현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 송신부에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 방법을 보이고 있다. 여기서, 도 8은 상기 도 4와 같이 M개의 OFDM 심볼들로 이루어진 방송 프레임에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 방법에 대한 순서도이다. 그리고 도 8의 송신부에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 방법은 도 1의 파일럿 삽입 유닛(107)에 의해 수행된다.
도 8을 참조하면, 801 단계에서 파일럿 삽입 유닛(107)은 OFDM 심볼의 인덱스(l=0)에서 시작하여, 803 단계에서 파일럿 시퀀스를 생성하기 위한 시드 값을 결정한다. 여기서, 상기 시드 값은 <수학식 3>에서
Figure pat00006
이 된다. 그리고 805 단계에서 파일럿 삽입 유닛(107)은 <수학식 3>을 이용하여 길이 Np의 파일럿 시퀀스를 생성한다. 807 단계에서 파일럿 삽입 유닛(107)은 <수학식 1>와 같이 OFDM 심볼의 인덱스에 따라 쉬프트하는 형태로 파일럿 시퀀스가 전송되는 파일럿 패턴을 생성한다. 그리고 809 단계에서 파일럿 삽입 유닛(107)은 파일럿 패턴에 따라 정해진 각 부반송파의 위치에 상기 생성된 파일럿 시퀀스를 삽입한다. 811 단계에서 파일럿 삽입 유닛(107)은 OFDM 심볼의 인덱스(l)가 M보다 작은지 확인하여, OFDM 심볼의 인덱스가 M보다 작으면 813 단계에서 OFDM 심볼의 인덱스를 증가 시킨후 상기 803 단계 내지 811 단계를 반복하고, OFDM 심볼의 인덱스가 M보다 크면 종료한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 수신부에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 방법을 보이고 있다. 여기서, 도 9의 수신부에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 방법은 도 2의 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)에 의해 수행된다.
도 9를 참조하면, 901 단계에서 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)은 송신부로부터 수신된 프레임을 복조(demodulate)한다. 상기 복조된 프레임은 복소 값을 가진 데이터 부반송파와 파일럿 부반송파로 구성된다. 903 단계에서 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)은 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파의 크기를 비교하여 파일럿 부반송파의 위치를 검출한다. 따라서 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)은 파일럿 부반송파의 위치에 따른
Figure pat00007
의 값을 알 수 있다.
905 단계에서 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)은 <수학식 3>을 이용하여 수신된 파일럿 시퀀스의 자기상관(Autocorrelation)을 계산하여 시드 값(ui)을 검출한다. 그리고 907 단계에서 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)은 파일럿 부반송파의 위치 값(
Figure pat00008
)과 시드 값
Figure pat00009
을 이용하여 OFDM 심볼 인덱스 정보
Figure pat00010
를 검출한다.상기 본 발명의 실시 예에 따른 송신부에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 방법을 통해서 수신부에서 OFDM 심볼 인덱스 정보를 알 수 있기 때문에, 하나의 무선 주파수(Radio Frequency : RF)에서 다른 RF로 변경할 때 빠르고 정확하게 전환할 수 있는 장점이 있다. 또한 수신부에서 OFDM 심볼 인덱스 정보를 알기 때문에 유휴 모드에서 저전력의 클럭을 사용하여 전력 소모를 감소할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 10을 참조하여 송신부의 파일럿 삽입 유닛(107)에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 장치에 대해 설명하고, 도 11을 참조하여 수신부의 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 송신부의 파일럿 삽입 유닛(107)에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 장치를 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, 파일럿 삽입 유닛(107)은 파일럿 시퀀스를 송신하기 위해 수신 유닛(1001), 송신 유닛(1003) 및 제어 유닛(1005)를 포함한다.
상기 수신 유닛(100)는 도 1의 DFT 스프레딩 유닛(105)으로부터 선처리된 데이터를 수신한다. 상기 제어 유닛(1005)는 OFDM 심볼의 인덱스에 따라 파일럿 시퀀스를 생성하기 위한 시드 값을 결정한 후, 상기 <수학식 3>을 이용하여 파일럿 시퀀스를 생성한다. 그리고 제어 유닛(1005)는 OFDM 심볼의 인덱스에 따라 쉬프트하는 형태로 파일럿 시퀀스가 전송되는 파일럿 패턴을 생성하고, 상기 생성된 파일럿 패턴에 따라 정해진 각 부반송파의 위치에 상기 생성된 파일럿 시퀀스를 삽입한다. 상기 송신 유닛(1003)은 상기 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파로 구성된 프레임을 IFFT 유닛(109)으로 송신한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 수신부의 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 장치를 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 채널 추정 및 파일럿 제거 유닛(207)은 파일럿 시퀀스를 수신하기 위해 수신 유닛(1101), 송신 유닛(1103) 및 제어 유닛(1105)를 포함한다.
상기 수신 유닛(1101)는 도 2의 FFT 유닛(205)으로부터 데이터 부반송파 및 파일럿 부반송파가 포함된 프레임을 수신한다. 상기 제어 유닛(1105)는 상기 수신된 프레임을 복조하여 복조된 프레임에 포함된 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파의 크기를 비교하여 파일럿 부반송파의 위치를 검출한다. 이에 따라 제어 유닛(1105)는 파일럿 부반송파의 위치에 따른 위치 값(
Figure pat00011
) 값을 알 수 있다. 그리고 상기 제어 유닛(1105)는 <수학식 3>을 이용하여 수신된 파일럿 시퀀스와 자기상관을 계산하여 시드 값을 검출한 후, 상기 파일럿 부반송파의 위치 값(
Figure pat00012
)과 시드 값
Figure pat00013
을 이용하여 OFDM 심볼 인덱스 정보
Figure pat00014
를 검출한다.
한편 도 10 및 도 11에서 수신 유닛(1001, 1101)와 송신 유닛(1003, 1103)를 별도의 블록으로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 1개의 블록으로 구현 가능함을 물론이다.
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 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

  1. 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 방법에 있어서,
    OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들 각각에 대한 파일럿 시퀀스를 생성하기 위한 시드(seed) 값들을 결정하는 과정과,
    상기 시드 값들 각각에 따른 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스의 특성을 이용하여 파일럿 시퀀스들을 생성하는 과정과,
    프레임에서 파일럿 패턴에 따라 정해진 부반송파 위치에 상기 생성된 파일럿 시퀀스들을 삽입하는 과정과,
    상기 파일럿 시퀀스들이 삽입된 프레임을 송신하는 과정을 포함하는 파일럿 시퀀스 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시드 값은,
    OFDM 심볼 간격에 따라 결정됨을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 송신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 시드 값은, 아래 <수학식 4>와 같이 나타내고,
    <수학식 4>
    Figure pat00015

    여기서, Dy는 상기 OFDM 심볼 간격이고, l은 OFDM 심볼의 위치임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 송신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 시드 값들 각각에 따른 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스는 아래 <수학식 5>와 같이 나타내고,
    <수학식 5>
    Figure pat00016

    여기서,
    Figure pat00017
    은 l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스이고, Np는 상기 l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스의 길이임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 송신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 패턴은, 아래 <수학식 6>과 같이 나타내고,
    <수학식 6>
    Figure pat00018

    여기서, k는 OFDM 심볼의 부반송파 인덱스이고, l은 상기 OFDM 심볼의 인덱스이고, Dx는 파일럿 시퀀스가 시프트(shift)되는 간격이며, Dy는 OFDM 심볼 간격임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 송신 방법.
  6. 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 방법에 있어서,
    수신된 프레임에 포함된 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파의 크기를 비교하여 파일럿 부반송파의 위치를 검출한 후, 상기 검출된 파일럿 부반송파의 위치에 해당하는 파일럿 시퀀스를 확인하는 과정과,
    상기 확인된 파일럿 시퀀스에서 시드(seed) 값을 검출하는 과정과,
    상기 검출된 파일럿 부반송파의 위치와 상기 검출된 시드 값을 이용하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 인덱스 정보를 검출하는 과정을 포함하는 파일럿 시퀀스 수신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 시드 값을 검출하는 과정은,
    아래 <수학식 7>을 이용하여 상기 확인된 파일럿 시퀀스의 자기상관(Autocorrelation)을 계산하여 상기 시드 값을 검출하는 과정이고,
    <수학식 7>
    Figure pat00019

    여기서,
    Figure pat00020
    은 l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스이고, Np는 상기 l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스의 길이이고,
    Figure pat00021
    는 상기 시드 값이며, Dy는 상기 OFDM 심볼 간격임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 수신 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 OFDM 심볼 인덱스 정보는, 아래 <수학식 8>과 같이 나타내고,
    <수학식 8>
    Figure pat00022

    여기서,
    Figure pat00023
    상기 파일럿 부반송파의 위치 값이고,
    Figure pat00024
    상기 시드 값이며, Dx는 상기 파일럿 시퀀스가 시프트(shift)되는 간격임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 수신 방법.
  9. 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 송신하는 장치에 있어서,
    OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼들 각각에 대한 파일럿 시퀀스를 생성하기 위한 시드(seed) 값들을 결정하고, 상기 시드 값들 각각에 따른 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스의 특성을 이용하여 파일럿 시퀀스들을 생성하며, 프레임에서 파일럿 패턴에 따라 정해진 부반송파 위치에 상기 생성된 파일럿 시퀀스들을 삽입하는 제어 유닛과,
    상기 파일럿 시퀀스들이 삽입된 프레임을 송신하는 송신 유닛을 포함하는 파일럿 시퀀스 송신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 시드 값은,
    OFDM 심볼 간격에 따라 결정됨을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 송신 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 시드 값은, 아래 <수학식 9>와 같이 나타내고,
    <수학식 9>
    Figure pat00025

    여기서, Dy는 상기 OFDM 심볼 간격이고, l은 OFDM 심볼의 위치임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 송신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 시드 값들 각각에 따른 자도프-추(Zadoff-Chu) 시퀀스는 아래 <수학식 10>와 같이 나타내고,
    <수학식 10>
    Figure pat00026

    여기서,
    Figure pat00027
    은 l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스이고, Np는 상기 l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스의 길이임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 송신 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 파일럿 패턴은, 아래 <수학식 11>과 같이 나타내고,
    <수학식 11>
    Figure pat00028

    여기서, k는 OFDM 심볼의 부반송파 인덱스이고, l은 상기 OFDM 심볼의 인덱스이고, Dx는 파일럿 시퀀스가 시프트(shift)되는 간격이며, Dy는 OFDM 심볼 간격임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 송신 장치.
  14. 방송 통신 시스템에서 파일럿 시퀀스를 수신하는 장치에 있어서,
    송신기로부터 프레임을 수신하는 수신 유닛과,
    상기 프레임에 포함된 파일럿 부반송파와 데이터 부반송파의 크기를 비교하여 파일럿 부반송파의 위치를 검출한 후, 상기 검출된 파일럿 부반송파의 위치에 해당하는 파일럿 시퀀스를 확인하고, 상기 확인된 파일럿 시퀀스에서 시드(seed) 값을 검출하는 과정과, 상기 검출된 파일럿 부반송파의 위치와 상기 검출된 시드 값을 이용하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 인덱스 정보를 검출하는 제어 유닛을 포함하는 파일럿 시퀀스 수신 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 시드 값을 검출하는 과정은,
    아래 <수학식 12>을 이용하여 상기 확인된 파일럿 시퀀스의 자기상관(Autocorrelation)을 계산하여 상기 시드 값을 검출하는 과정이고,
    <수학식 12>
    Figure pat00029

    여기서,
    Figure pat00030
    l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스이고, Np는 상기 l번째 OFDM 심볼의 파일럿 시퀀스의 길이이고,
    Figure pat00031
    상기 시드 값이며, Dy는 상기 OFDM 심볼 간격임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 수신 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 OFDM 심볼 인덱스 정보는, 아래 <수학식 13>과 같이 나타내고,
    <수학식 13>
    Figure pat00032

    여기서,
    Figure pat00033
    는 상기 파일럿 부반송파의 위치 값이고,
    Figure pat00034
    는 상기 시드 값이며, Dx는 상기 파일럿 시퀀스가 시프트(shift)되는 간격임을 특징으로 하는 파일럿 시퀀스 수신 장치.
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