KR20140030828A - Ｌｔｅ 시스템에 적용되는 ｏｆｄｍ 등화기 및 그 등화방법 - Google Patents

Ｌｔｅ 시스템에 적용되는 ｏｆｄｍ 등화기 및 그 등화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기 및 그 등화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LTE 시스템의 기지국, 펨토셀 또는 중계기 등의 통신장비에 적용되는 OFDM 등화기에 있어서, 시간에 따른 채널변화율을 고려하여 주파수 영역의 해당 부반송파 심벌뿐 아니라 인접 부반송파 심벌에 대한 채널 영향을 동시에 고려한 멀티탭 방식의 등화기를 구성함으로써, 도플러 및 페이딩에 의해 발생되는 등화기의 성능 열화를 줄이는 동시에, 인접 셀간 동일채널하에서 발생하는 각종 잡음, 간섭신호 및 궤환신호를 제거함으로써, 신호의 품질 및 전송 효율을 개선할 수 있는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기 및 그 등화방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, RF 신호를 수신하여 소정 대역의 신호로 변환하는 수신수단과, 상기 수신수단으로부터 수신된 소정 대역의 신호에서 왜곡을 보상하는 OFDM 등화기 및 상기 왜곡 보상된 신호를 RF 신호로 상향 변환하여 송신하는 송신수단을 포함하여 구성되는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기에 있어서, 상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에 기초하여 수신채널의 역(inverse)채널을 추정하여 채널정보를 생성하는 역채널추정부와; 상기 역채널추정부에 의해 생성된 채널정보를 이용하여, 상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에 대해 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링부와; 상기 역채널추정부에 의해 생성된 채널정보를 이용하여 신호의 등화를 수행하는 멀티탭 생성부와; 상기 역채널추정부로부터 복조되어 출력되는 신호와 멀티탭 생성부로부터 출력되는 신호를 곱하여 등화신호를 출력하는 곱셈부와; 상기 제1 적응필터링부를 거쳐 피드백된 채널왜곡이 보상된 신호와 상기 곱셈부로부터 출력된 등화신호를 이용하여 필터계수를 생성하는 필터계수생성부와; 상기 필터계수생성부로부터 생성되는 필터계수와 상기 제1 적응필터링부를 거쳐 피드백된 신호를 이용하여 왜곡 및 궤환신호의 레플리카(replica)를 생성하여 감산부로 피드백시키는 제2 적응 필터링부; 및 상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에서, 상기 제2 적응 필터링부로부터 피드백되는 레플리카를 감산함으로써 왜곡 및 궤환신호를 제거하는 감산부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＴＥ 시스템에 적용되는 ＯＦＤＭ 등화기 및 그 등화방법{OFDM equalizer for LTE system and the equalization method using the same}
본 발명은 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기 및 그 등화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LTE 시스템의 기지국, 펨토셀 또는 중계기 등의 통신장비에 적용되는 OFDM 등화기에 있어서, 시간에 따른 채널변화율을 고려하여 주파수 영역의 해당 부반송파 심벌뿐 아니라 인접 부반송파 심벌에 대한 채널 영향을 동시에 고려한 멀티탭 방식의 등화기를 구성함으로써, 도플러 및 페이딩에 의해 발생되는 등화기의 성능 열화를 줄이는 동시에, 인접 셀간 동일채널하에서 발생하는 각종 잡음, 간섭신호 및 궤환신호를 제거함으로써, 신호의 품질 및 전송 효율을 개선할 수 있는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기 및 그 등화방법에 관한 것이다.
LTE(Long Term Evolution) 방식은 직교주파수 다중접속(OFDM : Orthogonal Frequncy Division Multiplexing) 방식을 이용하여 통신을 수행하는 광대역 무선 이동통신 방식으로서, 스마트폰 및 태블릿 PC 등의 모바일 기기에 향상된 데이터 전송속도를 제공하고 있다.
여기서, 직교주파수 다중접속(OFDM : Orthogonal Frequncy Division Multiplexing, 이하 'OFDM 방식' 이라 함) 방식은 직렬 형태로 입력되는 심볼 열을 소정의 블록 단위의 병렬 데이터로 변환한 후 병렬화된 심볼들을 각기 상이한 부반송파 주파수로 다중화(Multiplexing)하는 방식이다. 이러한 OFDM 방식은 다중 반송파를 이용한다는 점에서, 기존의 단일 반송파에 의한 방식과는 상당한 차이를 가지고 있다. 다중 반송파는 반송파 상호간에 서로 직교성을 가지고 있다. 직교성이란, 두 반송파의 곱이 '0'이 되는 성질을 의미하며, 이는 다중 반송파를 사용할 수 있는 필요조건이 된다. OFDM 방식의 구현은 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform : FFT) 및 역 고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)에 의하여 이루어지는데, 이는 반송파간의 직교성과 고속 퓨리에 변환의 정의에 의해 간단히 구해진다.
그런데, 상기와 같은 OFDM 방식은 전송 채널 상에서 채널 상황에 따라 전송되는 신호에 여러 가지 왜곡이 발생될 수 있으며, 특히 다중 경로에 의한 왜곡은 전송되는 OFDM 신호에 치명적인 영향을 준다. 따라서, 이러한 왜곡을 보상하기 위해 수신측에서 신호를 복원할 때 전송 채널상의 오류를 보상하기 위한 등화기를 설치한다.
일반적으로, OFDM 등화기는 고속 퓨리에 변환을 거쳐 입력되는 OFDM 신호의 이웃하는 심볼에 기초하여, 전송 채널상의 오류를 산출하여 OFDM 신호의 전송 채널상의 오류를 보상한다. 이때, OFDM 등화기는 송수신기간에 약속된 동기값인 파일럿(pilot)신호를 통해 오류를 보상한다.
도 1은 종래의 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 종래의 OFDM 등화기의 역채널추정부의 구성을 보여주는 도면이다.
일반적으로 LTE 시스템은 수신 안테나, 수신부, 신호 처리부, 송신부 및 송신 안테나(90)로 구성된다. 종래의 LTE 시스템은 디지털 형태의 기저대역 복호 시스템으로 구분되며, 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 수신 안테나(10), 저잡음 증폭부(20), RF 하향변환부(30), A/D 변환부(40), OFDM 등화기(100), D/A 변환부(50), RF 상향변환부(60), 국부발진부(70), 고출력증폭부(80) 및 송신 안테나(90)로 구성되어 있으며, 신호의 등화를 수행하는 상기 OFDM 등화기(100)는 적응필터링부(120)와 역채널추정부(110)로 구성되어 있다.
이러한 구성으로, 주 송신기 또는 다른 중계기로부터 수신 안테나(10)를 통해 수신된 RF 신호는 저잡음 증폭부(20)를 통해 증폭되고, RF 하향변환부(30)를 통해 소정 대역의 신호로 하향 변환되며, 소정대역으로 하향 변환된 신호는 A/D 변환부(40)를 통해 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환되고, 역채널추정부(110)는 상기 소정대역의 신호에 기초하여 주 송신기와 동일채널 중계기의 전송로에 의해 야기된 왜곡신호를 포함하는 수신채널의 역(inverse)채널을 추정하여 채널정보를 생성하며, 적응필터링부(120)는 상기 역채널추정부(110)를 통해 추정된 수신채널의 역채널 정보를 이용하여 상기 RF 하향변환부(30)로부터 출력된 소정 대역의 신호에서 채널왜곡을 보상한다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 역채널추정부(110)는 복조부(111), 채널추정부(112) 및 역변환부(113)로 구성되어 있으며, 복조부(111)에 의해 상기 RF 하향변환부(30)를 통해 하향 변환된 소정대역의 신호가 고속 퓨리에 변환되어 시간영역에서의 신호에서 주파수영역의 신호로 변환되며, 채널추정부(112)에서 파일럿(pilot)신호 또는 약속된 신호를 이용하여 잡음, 다중경로 신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 수신채널의 채널 왜곡을 추정한다.
또한, 역변환부(113)에서는 역 고속 퓨리에 변환을 수행하여, 상기 추정된 수신채널의 역(inverse)채널을 시간영역에서 생성하며, 제1 적응필터링부(120)는 역변환부(113)를 통해 추정된 수신채널의 역채널 정보를 이용하여 상기 RF 하향변환부(30)를 통해 하향 변환된 소정대역의 신호에서 채널왜곡을 보상한다.
그리고, 상기와 같이 채널왜곡이 보상된 소정대역의 신호는 D/A 변환부(50)를 통해 디지털에서 아날로그 신호로 변환되고, RF 상향변환부(60)를 거쳐 RF 신호로 상향 변환된 후, 고출력증폭부(80)를 통해 증폭되어 송신 안테나(90)를 통해 무선 전송된다.
그러나, 상기와 같은 LTE 시스템의 등화기는 송/수신 안테나 간의 짧은 이격거리로 인해 야기되는 궤환신호를 제거할 수 없기 때문에 출력신호의 특성이 입력신호보다 열악해지는 문제점이 있어 왔으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 궤환신호 제거기능을 가지는 OFDM 등화기가 LTE 시스템에 적용되고 있다.
도 3은 상술한 바와 같은 궤환신호 제거기능을 가지는 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 수신 안테나(10), 저잡음 증폭부(20), RF 하향변환부(30), A/D 변환부(40), D/A 변환부(50), RF 상향변환부(60), 국부발진부(70), 고출력증폭부(80) 및 송신 안테나(90)는 상술한 도 1의 구성과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 궤환신호 제거기능을 가지는 OFDM 등화기(200)는, 감산부(210), 제1 적응필터링부(220), 역채널추정부(230), 필터계수생성부(240) 및 제2 적응필터링부(250)로 구성되어 있다.
이러한 구성을 통해, 감산부(210)는 상기 RF 하향변환부(30)를 거쳐 소정대역으로 하향 변환된 신호에서, 제2 적응 필터링부(250)에서 생성된 궤환신호의 레플리카(replica)를 감산함으로써 궤환신호를 제거한다.
즉, 필터계수생성부(240)가 RF 하향변환부(30)를 거쳐 A/D 변환부(40)로부터 입력되는 신호에 기초하여 제2 적응필터링부(250)에서 이용되는 필터계수를 생성하고, 제2 적응필터링부(250)는 필터계수생성부(240)로부터 전달받은 필터계수와 A/D 변환부(40)로부터 입력된 신호를 이용하여 궤환신호의 레플리카를 생성하여 상기 감산부(210)로 피드백시킴으로써, 감산부(210)가 RF 하향변환부(30)를 거쳐 소정대역으로 하향 변환된 신호에서 궤환신호의 레플리카를 감산하여 궤환신호를 제거한다.
이후, 역채널추정부(230)는 상기 감산부(210)로부터 출력되는 신호에 기초하여 주 송신기와 동일채널 중계기의 전송로에 의해 야기된 왜곡신호를 포함하는 수신채널의 역(inverse)채널을 추정하여 채널정보를 생성하며, 제1 적응필터링부(220)는 상기 역채널추정부(230)를 통해 추정된 수신채널의 역채널 정보를 이용하여 상기 RF 하향변환부(30)로부터 출력된 소정 대역의 신호에서 채널왜곡을 보상한다.
이후, 채널왜곡이 보상된 소정대역의 신호는 D/A 변환부(50)를 통해 디지털에서 아날로그 신호로 변환되고, RF 상향변환부(60)를 거쳐 RF 신호로 상향 변환된 후, 고출력증폭부(80)를 통해 증폭되어 송신 안테나(90)를 통해 무선 전송된다.
그러나, 상기와 같이 궤환신호를 제거하여 신호의 왜곡을 보상한다 하더라도LTE 시스템 환경에서는 여전히 동일채널하의 인접한 셀간의 신호에 의해 도플러 및 페이딩이 발생될 수 있는데, 이러한 도플러 및 페이딩은 OFDM 등화기의 채널추정 및 보상과정에서 심각한 오류를 발생시키므로, 상기와 같은 종래의 등화기로는 수신 성능개선에 여전히 한계가 있으며, 따라서 도플러 및 페이딩에 의해 발생되는 등화기의 성능 열화를 줄일 수 있는 동시에, 인접 셀간 동일채널하에서 발생하는 각종 잡음, 간섭신호 및 궤환신호를 제거할 수 있는 OFDM 등화기의 설계가 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, LTE 시스템의 기지국, 펨토셀 또는 중계기 등의 통신장비에 적용되는 OFDM 등화기에 있어서, 시간에 따른 채널변화율을 고려하여 주파수 영역의 해당 부반송파 심벌뿐 아니라 인접 부반송파 심벌에 대한 채널 영향을 동시에 고려한 멀티탭 방식의 등화기를 구성함으로써, 도플러 및 페이딩에 의해 발생되는 등화기의 성능 열화를 줄이는 동시에, 인접 셀간 동일채널하에서 발생하는 각종 잡음, 간섭신호 및 궤환신호를 제거함으로써, 신호의 품질 및 전송 효율을 개선할 수 있는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기 및 그 등화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, RF 신호를 수신하여 소정 대역의 신호로 변환하는 수신수단과, 상기 수신수단으로부터 수신된 소정 대역의 신호에서 왜곡을 보상하는 OFDM 등화기 및 상기 왜곡 보상된 신호를 RF 신호로 상향 변환하여 송신하는 송신수단을 포함하여 구성되는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기에 있어서, 상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에 기초하여 수신채널의 역(inverse)채널을 추정하여 채널정보를 생성하는 역채널추정부와; 상기 역채널추정부에 의해 생성된 채널정보를 이용하여, 상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에 대해 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링부와; 상기 역채널추정부에 의해 생성된 채널정보를 이용하여 신호의 등화를 수행하는 멀티탭 생성부와; 상기 역채널추정부로부터 복조되어 출력되는 신호와 멀티탭 생성부로부터 출력되는 신호를 곱하여 등화신호를 출력하는 곱셈부와; 상기 제1 적응필터링부를 거쳐 피드백된 채널왜곡이 보상된 신호와 상기 곱셈부로부터 출력된 등화신호를 이용하여 필터계수를 생성하는 필터계수생성부와; 상기 필터계수생성부로부터 생성되는 필터계수와 상기 제1 적응필터링부를 거쳐 피드백된 신호를 이용하여 왜곡 및 궤환신호의 레플리카(replica)를 생성하여 감산부로 피드백시키는 제2 적응 필터링부; 및 상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에서, 상기 제2 적응 필터링부로부터 피드백되는 레플리카를 감산함으로써 왜곡 및 궤환신호를 제거하는 감산부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 LTE 시스템 환경에서의 도플러 및 페이딩에 의해 발생되는 등화기의 성능 열화를 줄이는 동시에, 인접 셀간 동일채널하에서 발생하는 궤환신호 제거 및 왜곡 보상을 통해 운용 환경의 효율을 개선하고, 각종 잡음 및 다중 채널 간의 페이딩 현상을 제거함으로써, 전송 효율이 효과적으로 개선되는 장점이 있으며, 이로 인해 기존 LTE망의 전송거리 향상과 안정성 확보로 서비스지역을 확대할 수 있다.
도 1은 종래의 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 구성을 보여주는 도면
도 2는 종래의 OFDM 등화기의 역채널추정부의 구성을 보여주는 도면
도 3은 궤환신호 제거기능을 가지는 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 구성을 보여주는 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 중계기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 등화기의 구조를 상세하게 보여주는 도면
도 6은 도 4의 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 중계기의 중계방법을 설명하기 위한 순서도
도 7은 도 5에 도시된 OFDM 등화기의 구체적인 등화방법을 설명하기 위한 순서도
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기는 LTE 시스템의 기지국, 펨토셀 또는 중계기 등의 통신장비에 적용될 수 있으며, 상기와 같은 통신장비에서 신호의 증폭이나 전송과정에서 생기는 왜곡을 보상하는 역할을 한다.
이하의 설명에서는 대표적인 실시예로서 LTE 시스템의 중계기에 OFDM 등화기를 적용하여 상기 OFDM 등화기의 구조 및 등화방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 중계기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 등화기의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 중계기는 주 송신기로부터 전송된 RF 신호를 수신하는 수신 안테나(10)와, 수신된 RF 신호를 증폭하는 저잡음증폭부(20)와, 수신된 RF 신호를 소정대역의 신호로 하향 변환하는 RF 하향변환부(30)와, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(40)와, 수신된 신호를 증폭하거나 전송하는 과정에서 생기는 신호의 왜곡을 보상하는 OFDM 등화기(300)와, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부(50)와, 소정대역을 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 RF 상향변환부(60)와, 상기 RF 하향변환부(30) 및 RF 상향변환부(60)에 기준주파수를 제공하여 신호의 주파수를 변환하도록 하는 국부발진부(70)와, RF 상향변환부(60)를 통해 상향 변환된 RF 신호를 고출력으로 증폭하는 고출력증폭부(80)와, 증폭된 신호를 송신하는 송신 안테나(90)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기와 같이 LTE 시스템의 중계기에 적용되는 OFDM 등화기(300)는 수신 안테나(10)를 통해 수신되어 RF 하향변환부(30)에 의해 소정대역으로 하향 변환된 신호에서 왜곡 및 궤환신호를 제거하는 감산부(310)와, 주 송신기와 중계기 간의 전송로에 의해 야기된 잡음, 다중경로 신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 수신채널의 역(inverse)채널을 추정하는 역채널추정부(320)와, 추정된 수신채널의 역채널 정보를 이용하여, RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정대역의 신호에 대해 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링부(340)와, 역채널추정부(320)로부터 생성된 채널정보를 이용하여 신호의 등화를 수행하는 멀티탭 생성부(350)와, 역채널추정부(320)로부터 복조되어 출력되는 신호와 멀티탭 생성부(350)로부터 출력되는 신호를 곱하여 등화 신호를 출력하는 곱셈부(360)와, 제1 적응 필터링부(340)를 거쳐 피드백된 신호와 곱셈부(360)로부터 출력된 신호를 이용하여 필터계수를 생성하는 필터계수생성부(370)와, 필터계수생성부(370)로부터 생성되는 필터계수와 제1 적응 필터링부(340)를 거쳐 피드백된 신호를 이용하여 왜곡 및 궤환신호의 레플리카(replica)를 생성하여 감산부(310)로 피드백시키는 제2 적응 필터링부(380)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 중계기의 구성을 상세하게 설명하면, 저잡음 증폭부(20)는 수신 안테나(10)를 통해 수신되는 RF 신호의 잡음지수를 낮추고 신호를 증폭시키는 역할을 하며, 증폭된 신호를 RF 하향변환부(30) 전달한다.
RF 하향변환부(30)는 국부발진부(70)로부터 제공되는 기준주파수에 기초하여 수신 안테나(10)로부터 수신된 RF 신호를 소정 대역의 신호로 하향 변환한다.
A/D 변환부(40)는 RF 하향변환부(30)로부터 출력된 소정 대역의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다.
감산부(310)는 RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정대역의 신호에서, 제2 적응 필터링부(380)에서 생성된 왜곡 및 궤환신호의 레플리카를 감산함으로써, 왜곡신호 및 궤환신호를 제거한다.
여기서, 왜곡신호는 각종 잡음, 간섭신호, 도플러 및 다중채널 간의 페이딩 현상 등에 의한 다양한 왜곡을 포함한다.
역채널추정부(320)는 RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정대역의 신호에 기초하여, 주 송신기와 동일채널 중계기의 전송로에 의해 야기된 잡음, 다중경로 신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 수신채널의 역(inverse)채널을 추정하여 채널정보를 생성한다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 역채널추정부(320)는 복조부(321), 채널추정부(322) 및 역변환부(323)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 역채널추정부(320)의 각 구성을 구체적으로 살펴보면, 복조부(321)는 수신된 신호를 기준으로 RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정대역의 신호를 입력받아 주파수 및 타이밍 동기화 과정을 거쳐 복조한다.
즉, 상기 복조부(321)는 주파수 영역의 기저대역 신호를 생성하고, 동기화 과정을 통해 획득된 주파수 옵셋(frequency offset)을 IF 상향 변환부(330)로 전달하여 입출력 주파수를 일치시킨다.
채널추정부(322)는 파일럿(pilot)신호 또는 약속된 신호를 이용하여 주 송신기와 동일채널 중계기 간의 전송로(채널)에 의해 야기된 잡음, 다중경로 신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 수신채널의 채널 왜곡을 추정한다.
역변환부(323)는 상기 채널추정부(322)에 의해 추정된 수신채널의 채널 왜곡 정보를 이용하여 추정된 수신채널의 역(inverse)채널을 시간영역에서 생성한다.
한편, 상기 역변환부(323)를 통해 생성된 시간영역의 신호는 IF 상향 변환부(330)를 통해 IF 대역으로 상향 변환되어 제1 적응 필터링부(340)로 입력된다.
즉, 상기 IF 상향 변환부(330)는 상기 역변환부(323)를 통해 생성된 시간영역의 신호를 복조부(321)에서 제공되는 주파수 옵셋(frequency offset)을 이용하여 IF 대역으로 상향 변환시킨다.
제1 적응 필터링부(340)는 상기 역채널추정부(320)를 통해 추정된 수신채널의 역채널 정보를 이용하여, RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정대역의 신호에 대해 채널 왜곡을 보상하고, 이와 같이 채널 왜곡이 보상된 신호를 피드백시켜 필터계수생성부(370)에 입력한다.
한편, 멀티탭 생성부(350)는 역채널추정부(320)로부터 생성된 채널정보를 이용하여 신호의 등화를 수행한다.
또한, 곱셈부(360)는 복조부(321)에 의해 복조된 신호와 멀티탭 생성부(350)에 의해 등화된 신호를 곱하여 생성된 등화신호를 필터계수생성부(370)에 입력한다.
필터계수생성부(370)는 제1 적응필터링부를 거쳐 피드백된 채널왜곡이 보상된 신호와 곱셈부(360)로부터 출력된 등화신호의 상관관계를 이용하여 왜곡채널 및 궤환채널의 정보를 추출하고, 상기 추출된 정보를 이용하여 필터계수를 생성한다.
상기 필터계수생성부(370)에서 필터계수의 산출시 적용되는 알고리즘은 이미 다양한 방법들이 공지되어 있으며, 본 실시예에서는 통상적으로 이용되는 LMS(Least Mean Square), RLS(Recursive Least Square), LSL(Least Square Lattice), QRD-Lattice (QR-Decomposition Lattice)등의 알고리즘이 적용될 수 있다.
제2 적응필터링부는 필터계수생성부(370)로부터 생성되는 필터계수를 이용하여, 제1 적응 필터링부(340)를 거쳐 피드백된 신호를 필터링함으로써 왜곡 및 궤환신호 레플리카를 생성하여 감산부(310)로 피드백시킨다.
D/A 변환부(50)는 감산부(310)로부터 왜곡신호 및 궤환신호가 제거된 신호를 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환하는 역할을 한다.
RF 상향변환부(60)는 국부발진부(70)로부터 제공되는 기준주파수에 기초하여 감산부(310)로부터 왜곡신호 및 궤환신호가 제거된 신호의 대역을 송신 가능하도록 RF 신호로 상향 변환한다.
도 6은 도 4의 OFDM 등화기가 적용된 LTE 시스템의 중계기의 중계방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 주 송신기 또는 다른 중계기로부터 수신 안테나(10)를 통해 수신된 RF 신호는 저잡음 증폭부(20)를 통해 증폭되고, RF 하향변환부(30)를 통해 소정 대역의 신호로 하향 변환된다.(S110)
이후, 상기 소정대역으로 하향 변환된 신호는 A/D 변환부(40)를 통해 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환되며, 감산부(310)는 상기와 같이 변환된 소정대역의 신호에서, 제2 적응 필터링부(380)에서 생성된 왜곡 및 궤환신호의 레플리카를 감산함으로써 상기 RF 하향변환부(30)로부터 출력된 소정대역의 신호에서 왜곡신호 및 궤환신호를 제거한다.(S120)
즉, 상기와 같은 과정에서, 역채널추정부(320)는 RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정 대역의 신호를 복조를 통해 기저대역 신호로 변환하여, 잡음, 다중경로 신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 수신채널의 역(inverse)채널을 추정하여 채널정보를 생성하며(S121), IF 상향 변환부(330)에서 기저대역 신호를 IF 대역의 신호로 변환하여 제1 적응 필터링부(340)에 입력한다.
이후, 상기 제1 적응 필터링부(340)에서는 역채널추정부(320)로부터 생성된 채널정보를 이용하여, RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정대역의 신호에 대해 채널왜곡을 보상한다.(S122)
이때, 제1 적응 필터링부(340)를 통해 채널왜곡이 보상된 신호는 필터계수생성부(370)로 피트백되는데, 필터계수생성부(370)로 피드백되는 과정에서 복조부(321)를 통해 기저대역 신호로 변환되어 필터계수생성부(370)에 입력된다.
한편, 멀티탭 생성부(350)는 역채널추정부(320)로부터 생성된 채널정보를 이용하여 신호의 등화를 수행하며(S123), 곱셈부(360)에서는 상기 멀티탭 생성부(350)에 의해 등화된 신호와 상기 역채널추정부(320)의 복조부(321)에 의해 복조된 신호를 곱하여 생성된 등화신호를 필터계수생성부(370)에 입력한다.(S124)
그리고, 상기 필터계수생성부(370)에서는 제1 적응 필터링부(340) 거쳐 피드백된 신호와 곱셈부(360)로부터 출력된 신호의 상관관계를 이용하여 왜곡채널 및 궤환채널의 정보를 추출하고, 상기 추출된 정보를 이용하여 필터계수를 생성한다.(S125)
이후, 제2 적응필터링부가 필터계수생성부(370)로부터 생성되는 필터계수를 이용하여 제1 적응 필터링부(340)를 거쳐 피드백된 신호를 필터링함으로써, 왜곡 및 궤환신호 레플리카를 생성하여 감산부(310)로 피드백시킨다.(S126)
한편, 상기와 같은 과정으로 감산부(310)로부터 출력된 왜곡신호 및 궤환신호가 제거된 신호는 D/A 변환부(50)를 통해 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환되며, RF 상향변환부(60)를 거쳐 RF 신호로 상향 변환된 후, 고출력증폭부(80)를 통해 증폭되어 송신 안테나(90)를 통해 무선 전송된다.(S130)
도 7은 도 5에 도시된 OFDM 등화기의 구체적인 등화방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 수신 안테나(10)로부터 수신되어 RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정 대역의 신호는 복조부(321)에 의해 기저대역으로 변환되고, 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform : FFT)됨에 따라 시간영역에서의 신호가 주파수영역으로 변환되며(S210), 채널추정부(322)에서 파일럿(pilot)신호 또는 약속된 신호를 이용하여 잡음, 다중경로 신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 수신채널의 채널 왜곡을 추정한다.(S220)
또한, 역변환부(323)에서는 역 고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)을 수행하여, 상기 추정된 수신채널의 역(inverse)채널을 시간영역에서 채널정보로 생성한다.(S230)
그리고, IF 상향 변환부(330)에서 상기 역변환부(323)를 통해 생성된 시간영역의 신호를 IF 대역으로 상향 변환하여 제1 적응 필터링부(340)에 입력한다.
이후, 제1 적응 필터링부(340)에서는 역변환부(323)로부터 생성된 채널정보를 이용하여, RF 하향변환부(30)를 거쳐 하향 변환된 소정대역의 신호에 대해 채널왜곡을 보상한다.(S240)
이때, 제1 적응 필터링부(340)를 통해 채널왜곡이 보상된 신호는 필터계수생성부(370)로 피드백되는 과정에서 복조부(321)를 통해 기저대역 신호로 변환되어 필터계수생성부(370)에 입력된다.
한편, 역변환부(323)로부터 역 고속 퓨리에 변환되어 멀티탭 생성부(350)에 전송되는 시간영역의 채널정보는 멀티탭 생성부(350)에서 다시 고속 퓨리에 변환되어 주파수영역으로 변환되며, 변환된 주파수영역의 신호를 이용하여 신호의 등화를 수행한다.
즉, 역변환부(323)에서는 채널추정부(322)에서 추정된 주파수영역의 신호를 역 고속 퓨리에 변환하여, 시간 변화에 따른 채널 임펄스 응답(CIR, Channel Impulse Response)을 추정하고, 멀티탭 생성부(350)에서는 상기 역변환부(323)에 의해 추정된 시간영역의 채널정보를 주파수영역으로 변환하여 신호의 등화를 수행한다.(S250)
이와 같이, 시간에 따른 채널변화율을 고려하여 주파수 영역의 해당 부반송파 심벌뿐 아니라 인접 부반송파 심벌에 대한 채널 영향을 동시에 고려한 멀티탭 방식의 등화기를 구성함으로써, 도플러 및 페이딩에 의해 등화기의 채널추정 및 보상과정에서 생기는 성능 열화를 효과적으로 줄일 수 있다.
그리고, 곱셈부(360)에서는 복조부(321)에 의해 복조된 신호와 멀티탭 생성부(350)에 의해 등화된 신호를 곱하여 등화신호를 생성하고, 역 고속 퓨리에 변환하여 주파수영역의 신호를 시간영역의 신호로 변환하여 필터계수생성부(370)에 입력한다.(260)
상기 필터계수생성부(370)에서는 제1 적응 필터링부(340) 거쳐 피드백된 채널왜곡이 보상된 신호와 곱셈부(360)로부터 출력된 등화신호의 상관관계를 이용하여 왜곡채널 및 궤환채널의 정보를 추출하고, 상기 추출된 정보를 이용하여 필터계수를 생성한다.(S270)
이후, 제2 적응필터링부가 필터계수생성부(370)로부터 생성되는 필터계수를 이용하여 제1 적응필터링부를 거쳐 피드백된 신호를 필터링함으로써 왜곡 및 궤환신호 레플리카를 생성하고(S280), 생성된 왜곡 및 궤환신호 레플리카를 감산부(310)로 피드백시킴으로써, 감산부(310)가 RF 하향변환부(30)로부터 출력된 소정대역의 신호에서, 제2 적응 필터링부(380)에서 생성된 왜곡 및 궤환신호의 레플리카를 감산하여, 상기 RF 하향변환부(30)로부터 출력된 소정대역의 신호에서 왜곡신호 및 궤환신호를 제거한다.(S290)
상술한 바와 같이 구성된 OFDM 등화기의 등화방법은, LTE 시스템 환경에서의 도플러 및 페이딩에 의해 발생되는 등화기의 성능 열화를 줄이는 동시에, 인접 셀간 동일채널하에서 발생하는 궤환신호 제거 및 왜곡 보상을 통해 운용 환경의 효율을 개선하고, 각종 잡음 및 다중 채널 간의 페이딩 현상을 제거함으로써, 전송 효율이 효과적으로 개선되는 장점이 있으며, 이로 인해 기존 LTE망의 전송거리 향상과 안정성 확보로 서비스지역을 확대할 수 있다.
10 : 수신 안테나 20 : 고출력증폭부
30 : RF 하향변환부 40 : A/D 변환부
50 : D/A 변환부 60 : RF 상향변환부
70 : 국부발진부 80 : 고출력증폭부
90 : 송신 안테나 300 : OFDM 등화기
310 : 감산부 320 : 역채널추정부
321 : 복조부 322 : 채널추정부
323 : 역변환부 330 : IF 상향변환부
340 : 제1 적응 필터링부 350 : 멀티탭 생성부
360 : 곱셈부 370 : 필터계수생성부
380 : 제2 적응 필터링부

Claims (8)

  1. RF 신호를 수신하여 소정 대역의 신호로 변환하는 수신수단과, 상기 수신수단으로부터 수신된 소정 대역의 신호에서 왜곡을 보상하는 OFDM 등화기 및 상기 왜곡 보상된 신호를 RF 신호로 상향 변환하여 송신하는 송신수단을 포함하여 구성되는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기에 있어서,
    상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에 기초하여 수신채널의 역(inverse)채널을 추정하여 채널정보를 생성하는 역채널추정부와;
    상기 역채널추정부에 의해 생성된 채널정보를 이용하여, 상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에 대해 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링부와;
    상기 역채널추정부에 의해 생성된 채널정보를 이용하여 신호의 등화를 수행하는 멀티탭 생성부와;
    상기 역채널추정부로부터 복조되어 출력되는 신호와 멀티탭 생성부로부터 출력되는 신호를 곱하여 등화신호를 출력하는 곱셈부와;
    상기 제1 적응필터링부를 거쳐 피드백된 채널왜곡이 보상된 신호와 상기 곱셈부로부터 출력된 등화신호를 이용하여 필터계수를 생성하는 필터계수생성부와;
    상기 필터계수생성부로부터 생성되는 필터계수와 상기 제1 적응필터링부를 거쳐 피드백된 신호를 이용하여 왜곡 및 궤환신호의 레플리카(replica)를 생성하여 감산부로 피드백시키는 제2 적응 필터링부; 및
    상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호에서, 상기 제2 적응 필터링부로부터 피드백되는 레플리카를 감산함으로써 왜곡 및 궤환신호를 제거하는 감산부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 역채널추정부는,
    상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호를 복조하는 복조부와;
    상기 복조부에 의해 복조된 신호에 기초하여 수신채널의 왜곡을 추정하는 채널추정부와;
    상기 채널추정부에 의해 추정된 수신채널의 채널 왜곡 정보를 이용하여 추정된 수신채널의 역(inverse)채널을 시간영역에서 채널정보로 생성하는 역변환부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복조부는,
    상기 수신수단에서 전송된 소정 대역의 신호를 복조하여 기저대역 신호로 변환하고, 고속 퓨리에 변환하여 시간영역에서의 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 곱셈부는,
    상기 복조부에 의해 복조된 신호와 상기 멀티탭 생성부에 의해 등화된 신호를 곱하여 생성된 등화신호를 필터계수 생성부로 제공하는 것을 특징으로 하는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 필터계수생성부는,
    LMS(Least Mean Square), RLS(Recursive Least Square), LSL(Least Square Lattice), QRD-Lattice (QR-Decomposition Lattice) 중 어느 하나의 알고리즘을 적용하여 필터계수를 생성하는 것을 특징으로 하는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 역채널추정부와 제1 적응 필터링부의 사이에는,
    상기 역채널추정부로부터 출력되는 기저대역 신호를 IF 대역으로 상향 변환하여 상기 제1 적응 필터링부로 입력하는 IF 상향 변환부가 구비되는 것을 특징으로 하는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기.
  7. RF 신호를 수신하여 소정 대역의 신호로 변환하는 수신수단과, 상기 수신수단으로부터 수신된 소정 대역의 신호에서 왜곡을 보상하는 OFDM 등화기 및 상기 왜곡 보상된 신호를 RF 신호로 상향 변환하여 송신하는 송신수단을 포함하여 구성되는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기의 등화방법에 있어서,
    상기 수신수단을 통해 수신된 신호를 복조하여, 기저대역 신호로 변환하고, 고속 퓨리에 변환하여 시간영역에서의 신호를 주파수영역의 신호로 변환하는 신호 복조 단계와;
    상기 변환된 주파수영역의 신호에 기초하여 수신채널의 채널 왜곡을 추정하는 채널 왜곡 추정 단계와;
    역 고속 퓨리에 변환을 통해, 상기 채널 왜곡 추정 단계에서 추정된 수신채널의 역(inverse)채널을 시간영역에서 채널정보로 생성하는 채널정보 생성 단계와;
    상기 채널정보 생성 단계에서 생성된 채널정보를 이용하여, 수신수단을 통해 수신된 신호에 대해 채널 왜곡을 보상하는 채널 왜곡 보상 단계와;
    고속 퓨리에 변환을 통해, 상기 채널정보 생성 단계에서 생성된 시간영역의 채널정보를 주파수영역의 신호로 변환하고, 변환된 주파수영역의 신호를 이용하여 신호의 등화를 수행하는 신호 등화 단계와;
    상기 신호 복조 단계를 통해 복조된 신호와 상기 신호 등화 단계를 통해 등화된 신호를 곱하여 등화신호를 생성하고, 역 고속 퓨리에 변환을 통해 생성된 주파수영역의 신호를 시간영역의 신호로 변환하는 등화신호 생성 단계와;
    상기 채널 왜곡 보상 단계를 통해 채널왜곡이 보상된 신호와 상기 등화신호 생성 단계를 통해 생성된 등화신호를 이용하여 필터계수를 생성하는 필터계수 생성 단계와;
    상기 채널 왜곡 보상 단계를 통해 채널왜곡이 보상된 신호와 상기 필터계수 생성 단계를 통해 생성된 필터계수를 이용하여 왜곡 및 궤환신호의 레플리카를 생성하는 레플리카 생성 단계와;
    상기 수신수단을 통해 수신된 신호에서, 상기 레플리카 생성 단계에 의해 생성된 왜곡 및 궤환신호의 레플리카를 감산하여 왜곡 및 궤환신호를 제거하는 레플리카 감산 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기의 등화방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 채널정보 생성 단계에서 생성된 채널정보는,
    상기 채널 왜곡 추정 단계에서 추정된 수신채널의 역채널에 대한 주파수영역의 신호를 역 고속 퓨리에 변환하여, 시간 변화에 따른 채널 임펄스 응답(CIR, Channel Impulse Response)을 생성한 정보인 것을 특징으로 하는 LTE 시스템에 적용되는 OFDM 등화기의 등화방법.
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