KR20160022278A - 기준 신호 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기준 신호를 전송하는 방법 및 장치를 제공한다. 제 1 기준 신호는 데이터 신호와 인접 캐리어들 사이의 간섭 관계 및 미리 정해진 제 2 기준 신호에 따라 생성된다. 데이터 신호와 제 1 기준 신호는 비 직교 멀티 캐리어 변조 파동(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)을 이용하는 캐리어에 상응하는 캐리어를 통해 변조되고 전송된다. 기준신호를 수신하는 방법은, 기준 신호 캐리어를 통해 비 직교 멀티 캐리어 변조 파동을 이용하여 변조된 제 1 기준 신호를 수신하는 단계, 상기 수신된 제 1 기준 신호를 미리 정해진 처리 방법을 이용하여 처리하는 단계, 상기 처리 단계의 결과 및 미리 정해진 제 2 기준 신호에 따라 채널 측정 또는 동기화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기준신호 전송 방법 및 시스템, 기준신호 수신 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR SENDING A REFERENCE SIGNAL, METHOD AND SYSTEM FOR RECEIVING A REFERENCE SIGNAL}

본 발명(disclosure)은 무선통신 기술에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 기준신호 전송 방법, 신호 전송 장치, 기준신호 수신 방법, 및 신호 수신 장치에 관한 것으로서, 이러한 전송 및 수신 방법들과 장치들은 비-직교 다중 캐리어 무선 통신 시스템 (non-orthogonal multi-carrier wireless communication system)에 적용된다.

정보 통신 산업이 급속하게 발전함에 따라, 무선통신기술도 경쟁하는 무대에 서게 되었다. 앞으로 사용자들은 무선 데이터 서비스를 더 필요로 할 것이다. 국제통신위원회 (International Telecommunication Union (ITU))에서 작성한 보고서에 의하면, 2020년 까지 무선데이터 서비스는 지금보다 적어도 100배 증가할 것이라고 예상했다. 특정 국가와 지역에서, 이러한 증가 수치는 더 높을 것이라고 예상했다. 이러한 기술 경쟁 무대에서, 세계 각국은 5세대 통신기술을 더 폭넓게 연구해 왔다.

스펙트럼 효율을 높일 수 있는 다양한 잠재 기술이 있는 환경에서, 새로운 무선 인터페이스 접속 기술이 학계와 산업계에서 관심을 받고 있다. 5세대통신시스템이 더 어려운 계획안에 부딪칠 수 있기 때문에, 종래 변조파와 다중 접속 기술은 더 많은 어려운 문제에 직면에 있다. 예를 들어, 동기화 요구 조건이 더 엄격하면 할수록, 전송 지연은 더 짧아 들고 스펙트럼 자원은 더 조각 난다. 이러한 어려운 점들을 기초로, 좀 더 발전한 파 형태를 연구하기 시작했다. 그 중에 하나가 필터 뱅크 다중 캐리어 (Filter Bank Multiple Carrier (FBMC)) 시스템이다. 원시 필터(prototype filter)는 전송 파형을 기초로 펄스 형태를 구현하는 데 사용되었기 때문에, 전송 신호는, 시간-주파수 동기화 정확성(time-frequency synchronization precision)에 있어서 덜 엄격한 요구조건 과 시간-주파수 지역성 (time-frequency localization property)에 있어서 더 엄격한 요구조건과 같은, 여러 가지 좋은 특성을 보여주었다. 또한 종래 직교 주파수 도메인 다중화 (Orthogonal Frequency Domain Multiplexing (OFDM))와 비교해서, FBMC는 순환 전치 (Cyclic Prefix (CP))를 추가로 요구하지 않기 때문에 FBMC는 더 높은 스펙트럼 효율을 가진다. 이러한 장점과 함께, FBMC와 다른 가능 다중 캐리어 변조 기술 (possible multi-carrier modulation techniques)이 ITU 가 출간하는 기술 보고서 “아이엠티 미래 기술 추세 (IMT. Future Technology Trends).”에 소개되었다.

그러나 이러한 FBMC 변조 방법을 사용하는 시스템은, 최대 스펙트럼 효율을 얻기 위하여, 오프셋 직교 진폭 변조 (Offset Quadrature Amplitude Modulation (OQAM))을 사용한다. 이러한 OQAM 기술에서, 인접한 캐리어들은 서로 비-직교 관계가 있다. 즉, 임의 캐리어는 인접한 다른 캐리어와 간섭을 일으킬 수 있다. 이러한 간섭 현상은 시스템의 채널을 측정할 때 심각한 충돌 문제를 일으키고, 그에 따라 시스템 신뢰도가 크게 떨어질 수 있다. 이러한 간섭 문제점을 해결하기 위하여 종래에 많은 방법들이 나와 있지만, 종래 방법들에는 여전히 효율이 낮다는 단점이 있다. 본 명세서에서는, 종래 방법들을 몇 가지 설명할 것이고, 캐리어 자원을 더 향상된 방식으로 사용하고 기준 신호를 기준으로 간섭을 줄임으로써, 채널 추정 성능과 동기화 성능을 더 높게 얻을 수 있는 본 발명에 따른 방법을 상세하게 설명할 것이다.

상기 단점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 기준신호 전송 방법 및 장치, 기준신호 수신 방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다. 이러한 기준신호 전송 방법 및 장치, 기준신호 수신 방법 및 장치기준신호 전송 방법은 비-직교 다중 캐리어 통신 시스템에 적용됨으로써, 채널 추정 또는 동기화 성능을 더 높일 수 있다.

본 발명에 따른 신호 전송 방법은 데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호에 따라, 적어도 한 개의 제1 기준 신호를 생성하는 단계;비-직교 다중 캐리어 변조 파형을 사용하여, 해당 캐리어에 대하여 상기 데이터 신호 및 상기 제1 기준신호를 변조하는 단계; 및 상기 해당 캐리어에 대하여 상기 변조된 데이터 신호 및 상기 변조된 제1 기준신호를 전송하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 적어도 한 개의 제1기준신호와 상기 미리 정의한 제2 기준신호는 수신단이 채널을 측정하거나 동기시키는 단계를 수행하는 데 사용한다.

바람직하게, 상기, 해당 캐리어에 대하여 데이터 신호 및 상기 제1 기준신호를 변조하는 단계는, 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 인접 캐리어들을 사용하는 동일한 프레임에서 상기 데이터 신호 및 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호를 변조하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 변조된 데이터 신호 및 상기 변조된, 적어도 한 개의 제1 기준신호를 전송하는 단계는, 동일한 프레임에서 변조된 데이터 신호 및 변조된, 적어도 한 개의 제1 기준신호를 전송하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 적어도 한 개의 제1 신호는 적어도 두 개의 제1 기준신호들을 포함하고, 상기 제1 기준 신호들은 한 개 이상 그룹으로 나뉘어지고, 각 그룹은 적어도 두 개의 제1 기준신호들을 포함하고, 동일한 그룹에 있는 제1 기준신호들의 캐리어들은 시간 도메인 또는 주파수 도메인에서 인접한 위치에 있고, 상기 동일한 그룹에 있는 제1 기준신호들은 동일한 프레임으로 변조되어 상기 동일한 프레임으로 전송된다.

바람직하게, 상기 신호 전송 방법은 하나 이상의 안테나를 통해서 동시에 동일한 프레임에 있는 신호들을 전송하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 상기, 인접 캐리어들 사이에 간섭 관계는 비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)이 존재하는 상황에서, 두 개의 인접 캐리어들 중에서 하나의 캐리어에 대하여 다른 캐리어의 간섭 계수를 포함한다.

바람직하게, 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호를 생성하는 단계는, 상기 제1 기준신호의 캐리어의 위치에 따라, 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호의 상기 캐리어에 인접한 인접 캐리어의 간섭 계수를 결정하는 단계, 및 해당하는 인접 캐리어를 통해서 하나 이상의 안테나를 통해서 전송된 데이터 신호, 해당하는 간섭 계수와 상기 미리 정의한 제2 기준신호를 기초로 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호를 생성하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호를 생성하는 단계는,

함수 f(a，di，βmn)= xj 에 따라 xj 를 계산하는 단계를 포함한다.

여기서 xj 는 캐리어 j에 대하여 변조된 제1 기준신호이며;

di 는 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호에 인접한 인접 캐리어i 에 대하여 변조된 데이터 신호이며;

βmn 는 캐리어 n 대한 캐리어 m 의 간섭 계수이며;

a 는 상기 미리 정의한 제2 기준신호이며;

f 는 상기 제1 기준신호를 생성하는 방법(method)이며;

i,j,m,n=0,1，…;

f에 따라 생성되는 상기 xj 는 g(Xj)=a 를 만족한다. 여기서 Xj 는 변조 후 캐리어 j 에 대한 신호이고 g는 미리 정의한 처리 방법이다.

바람직하게, 상기 함수 f 는,제2 기준신호 전력(power)을, P(a)=Pa, 와 같이 설정하고, 상기 f에 따라 생성되는 제1 기준신호 xj의 전력이 최소가 된다.

바람직하게, 상기 함수 f는 상기 제1 기준신호 전력(power)을, P(xj)=Pt, 와 같이 설정한다. 해당 a 의 전력은 최대가 된다.

바람직하게, 상기 미리 정의한 처리 방법은, 한 개 또는 그 이상의 캐리어들에 대하여 신호들을 처리하는 선형 또는 비선형 방법을 포함한다.

바람직하게, 상기 미리 정의한 처리 방법은, 다중 캐리어들의 신호들에 대하여 가중치를 합산하는 단계, 또는 한 개 또는 그 이상의 캐리어들에 대하여, 임의의 신호의 위상과 진폭을 추출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 신호 전송 장치는, 데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 제1 기준 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성 모듈; 및 비-직교 다중 캐리어 변조 파형을 사용하여, 해당 캐리어에 대하여 상기 데이터 신호 및 상기 제1 기준신호를 변조하고, 상기 해당 캐리어에 대하여 상기 변조된 데이터 신호 및 상기 변조된 제1 기준신호를 전송하도록 구성된 신호 전송 모듈을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 기준신호 수신하는 방법은 비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)를 사용하여 변조된 제1 기준신호를, 기준신호 캐리어를 통해서, 수신하는 단계; 미리 정의한 처리 방법을 사용하여, 상기 수신된 제1기준신호를 처리하는 단계; 및 처리 결과와 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 채널 추정 또는 동기화 과정을 수행하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 제1 기준신호를 수신하는 단계는 송신단이 캐리어 j를 통해서 전송한 제1 기준신호 xj를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 기준신호 xj=f（a，di，βmn）로 설정된다.

여기, di 는, 상기 제1 기준신호에 인접한 캐리어 i 에 대하여, 상기 송신단이 변조된 데이터 신호이며;

βmn 은 캐리어 n 에 대하여 캐리어 m의 간섭 계수이며;

a 는 상기 미지 정의한 제2 기준신호이며;

f 는 상기 송신단이 사용한, 상기 제1 기준신호를 생성하는 방법이며;

i, j, m, n=0,1，….

f 와 xj 는 g(Xj)=a，j=0，1，… 를 만족한다.

Xj 는 변조 후 캐리어 j에 대한 신호이고, g는 미리 정의한 처리 방법이다.

바람직하게, 상기 수신된 제1 기준신호를 처리하는 단계는, 상기 미리 정의한 처리 방법g을 사용하여, 상기 수신 신호 rj 를 처리하는 단계; 및 처리 결과 e를, e=g (rj) 를 통해서, 구하는 단계를 포함한다. 여기서, rj (j=0,1，…)는 수신단이 캐리어 j를 통해서 수신한 상기 제1 수신신호이다.

바람직하게, 상기, 채널 추정 또는 동기화 과정을 수행하는 단계는, 상기 처리 결과 e 와 상기 미리 정의한 제2 기준신호 a 를 채널 추정 또는 동기화 알고리즘 l 에 입력될 신호들이라고 정하는 단계; 및 H=l(e，a) 를 구하는 단계를 포함한다. 여기서, H 는 채널 추정 또는 동기화 알고리즘의 출력이다.

본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 장치는, 비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)를 사용하여 변조된 제1 기준신호를, 기준신호 캐리어를 통해서, 수신하도록 구성된 신호 수신 모듈; 미리 정의한 처리 방법을 사용하여, 수신된 제1기준신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 모듈; 및 처리 결과와 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 채널 추정 또는 동기화 과정을 수행하도록 구성된 실행 모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 상기 해결 방법들은 송신단(sending end)이 데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 제1 기준 신호를 생성할 수 있게 함으로써, 수신단(receiving end)이 미리 정의한 처리 방법에 따라 수신한 신호를 처리할 수 있고, 그 처리 결과와 상기 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 채널 추정 또는 동기화를 수행할 수 있다. 상기 수신단에서만 사전 처리과정을 수행한 후 생성된 제1 기준신호는, 완벽한 조건에서, 상기 제2 기준 신호와 채널 응답 신호를 포함하고, 인접한 캐리어가 일으킨 간섭을 포함하지 않거나 적게 포함하기 때문에, 채널 추정 및 동기화 성능을 더 높게 얻을 수 있다.

본 명세서의 상세한 설명에 들어가기 전에, 본 명세서에서 쓰인 몇 가지 ‘용어’ 및 ‘어구’를 먼저 설명한다: 용어 “포함한다" 및 그 파생 용어는 ‘제한’하지 않는 ‘포함’이라는 의미로 쓰이고; “또는”은 ‘및/또는’을 의미한다; 어구 “~와 연관된” 및 그 파생 어구는 ~에 포함된다, ~와 상호 연결된다, ~내에 수용된다, ~로 또는 ~와 연결된다, ~로 또는 ~와 결합된다. ~와 통한다, ~와 연동한다, ~에 끼워 넣는다, 나란히 놓다, ~가까이 있다, ~로 또는 ~와 묶이다, 가지다, 특성을 가지다, 등과 같은 의미를 포함한다; 용어 “제어부”는, 적어도 한 가지 동작을 제어하는 장치, 시스템 또는 그 부품을 의미하고, 이러한 장치는 하드웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어, 또는 이들 중에서 적어도 두 개 이상으로 조합한 것으로 구현된다. 특정 제어부와 연관된 기능성에는, 지역화로 구현하거나 원격화로 구현하느냐에 따라, 집중화 또는 분산화 특징이 있을 수 있다. 이러한 용어들과 어구들과 의미는 명세서 전반에 걸쳐 유효하고, 이러한 용어들과 어구들을 설명한 정의한 내용이, 이미 정의되었거나 앞으로 정의될 용어들 및 어구들에도, 대체의 경우, 적용될 수 있을 것이라고 본 발명의 기술 분야와 관련한 종사자들은 이해해야 한다.

본 발명의 장점 및 핵심적인 특징은 이하에 기재된 본 발명의 실시예를 개시하고 있는 발명의 상세한 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확할 것이다.

본 발명에 따르면, 채널 측정 및 동기화 성능이 효율적으로 달성될 수 있다.

본 발명과 본 발명의 장점들을 명확하게 이해하는데 도움을 주기 위하여, 첨부한 도면과 명세서를 연관하여 설명하고, 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 나타낸다:
도 1은 블랭크(비어 있는) 데이터 캐리어 (blank data carrier)를 사용하는 기준신호 보호 방법을 묘사한 개요 도이다;
도 2는 보조 기준신호를 사용하는 기준신호를 보호하는 방법을 묘사한 개요 도이다;
도 3는 본 발명에 실시예에 따른 이웃 이중 기준신호들 (neighboring dual reference signals) 을 묘사한 개요 도이다;
도 4는 LTE 시스템에서 복조 기준신호(demodulation reference signal)의 패턴을 묘사한 개요 도이다;
도 5는 본 발명에 2실시예에서 사용한 시간 도메인(time domain)에서 연속 기준신호들(continuous reference signals)의 패턴과 FBMC 의 프레임 구조를 묘사한 개요 도이다;
도 6는 본 발명의 2실시예에서 사용한 시간-주파수 도메인(time-frequency domain)에서 연속 기준신호들의 패턴과 FBMC 의 다른 프레임 구조를 묘사한 개요 도이다;
도 7는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 송신단에서 이웃 이중 기준신호 전송 방법을 묘사한 순서 도이다;
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 수신단에서 이웃 이중 기준신호 수신 방법을 묘사한 순서 도이다;
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른, FBMC 를 기초로 파일롯 시퀀스 (pilot sequence) 의 패턴과 프레임 구조를 묘사한 개요 도이다;
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 신호 전송 장치(signal sending device)를 묘사한 개요 도이다;
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 신호 수신 장치(signal receiving device)를 묘사한 개요 도이다.

이하, 도 1 내지 도 11과 다양한 실시예들은 본 특허 명세서에서 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 예시한 것으로서 본 발명 범위를 제한하지 않는 것으로 이해해야 한다. 본 발명 기술과 관련한 분야에 종사하는 기술자들은 본 발명의 원리들이 적합하게 구성한 원격 통신 기술로 구현될 수 있음을 잘 해할 수 있을 것이다. 본 발명에서 달성하려는 목적들 및 해결 방법들과 본 발명이 가지는 이점들을 더 명확하게 하기 위하여, 아래에서 첨부한 도면을 참고해서 본 발명을 상세하게 설명한다.

이하에서, 본 발명을 명확하게 이해하도록 설명하는 내용이 상세하게 서술되어 있다. 또한, 도면은 실시예를 묘사한다. 도면에 있는 모듈들이나 과정(단계)들은 본 발명을 구현하기 위하여 반드시 필요한 요소가 아니다. 다른 실시예들에서, 잘 알려진 방법들, 과정들 (단계들), 구성 요소들 및 회로들은 상세하게 설명하지 않았고 그럼으로써 그 실시예들의 구현한 주제를 모호하지 않게 하였다. 용어 ‘포함하다’는 ‘포함한다’를 의미하지만 그 의미로 한정되지 않고 또한 용어 ‘포함한’는 ‘포함한’을 의미하지만 그 의미로 한정되지 않는다. 용어 ‘기초로’는 ‘최소로 부분에 있어 기초로’라는 의미로 쓰인다. 아울러, 용어 ‘한 개 또는 임의 (영어 관사 (a 또는 an)에 해당하는 표현)’ 는 특정 요소 개수가 적어도 한 개라는 의미로 쓰인다.

본 발명은 송신단의 처리 과정과 수신단의 처리 과정을 포함하는 기준신호 전송 방법을 제공하고, 이하에서 다양한 실시예를 통해서 기준 신호 전송 방법 및 전송 및 수신 과정을 상세하게 설명한다.

1) 송신 단에서 기준신호를 전송하는 방법

송신 단 (송신단, sending end) 은 데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 제1 기준 신호를 생성하고, 비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)를 사용하여, 해당 캐리어에 대하여, 상기 데이터 신호 및 상기 제1 기준신호를 변조하며, 상기 해당 캐리어에 대하여 상기 변조된 데이터 신호 및 상기 변조된 제1 기준신호를 전송한다.

상기 송신단이 전송한 상기 제1 기준신호 및 상기 미리 정의한 제2 기준신호는 상기 수신단이 채털 추정과 동기화 과정을 수행하는 데 사용된다.

종래 방법들에 따라, 상기 기준 신호는 상기 송신단과 수신단이 알고 있는 미리 정의한 신호이다. 그러나, 본 발명에서는, 송신단이 전송한 기준신호는 미리 정의한 기준신호가 아니고, 데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 생성한 제1 기준 신호이다. 미리 정의한 기준신호와 비교하면, 제1 기준신호는 미리 정의되지 않은 기준신호 (non-predefined reference signal)이다. 이하, 본 발명에서, 미리 정의되지 않은 기준신호 (non-predefined reference signal)를 제1기준신호로 부르고, 미리 정한 기준신호 는 제2기준신호라고 부르기로 한다.

비-직교 다중 캐리어 (non-orthogonal multi-carrier) 변조 파형은 필터 뱅크 다중 캐리어 (Filter Bank Multiple Carrier (FBMC)) 변조 파형을 포함하지만, FBMC 변조 파형으로만 한정되지 않는다.

데이터 신호와 제1 기준신호는 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인을 사용하는 동일 프레임으로 변조되어 동일 프레임으로 전송될 수 있다.

제1 기준신호가 적어도 두 개 있을 수 있다. 제1 기준신호들은 한 개 또는 그 이상 그룹으로 나뉘어 질 수 있다. 각 그룹은 적어도 두 개의 제1 기준신호들을 포함할 수 있다. 동일한 그룹에서 제1 기준신호들의 캐리어들은 시간 도메인이나 주파수 도메인에서 서로 인접하여 위치해 있고. 동일한 그룹에서 제1 기준신호들은 동일한 프레임에서 변조되어 동일한 프레임으로 전송된다.

본 발명에서, 동일한 프레임에 있는 신호들은 하나 또는 그 이상 안테나를 통해서 동시에 전송될 수 있다.

인접한 캐리어들 사이에 간섭 관계는, 비-직교 다중 캐리어 변조 파형이 존재하는 상황에서 다른 캐리어에 대하여 인접 한 캐리어 두 개 중에서 어느 한 캐리어의 간섭 계수를 포함할 수 있다. 이하에서, 간섭의 계수는 간섭 계수와 같은 의미를 나타낸다.

제1 기준신호가 생성될 경우, 상기 제1 기준신호의 캐리어의 위치에 따라, 상기 제1 기준신호의 캐리어에 대한 인접 캐리어의 간섭 계수는 결정될 수 있고, 해당 간섭 계수, 상기 미리 전의한 제2 기준신호, 및 해당 인접 캐리어로 한 개 이상 안테나를 통해서 전송된 데이터 신호를 기초로 상기 제1 기준신호는 생성된다.

데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 제1 기준 신호를 생성하는 송신단에 대하여, 특정 심볼들과 식들을 기준으로, 상세하게 설명한다.

먼저, di(i=0,1，…)는 제1 기준신호에 인접한 캐리어i 에 대하여 변조된 데이터 신호라고 정의한다. βmn 는 캐리어 n (m,n=0,1，…)에 대한 캐리어 m 의 간섭 계수라고 정의한다. xj 는 캐리어 j(j=0,1，…)에 대하여 변조된 제1 기준신호라고 정의한다. a는 미리 정의한 제2 기준신호라고 정의한다. f는 제1 기준신호를 생성하는 방법(method)이라고 정의한다.

또한, xj는 f(a，di，βmn)=xj로 계산된다. 여기서, f에 따라 생성되는 xj 는 g(Xj)=a 를 만족한다. Xj 는 변조 후 캐리어 j 에 대한 신호를 나타낸다. g는 미리 정의한 처리 방법을 나타낸다.

제1 기준신호를 생성하는 방법 f 는 다음 과정을 포함한다. 제2 기준신호 전력(power)을, P(a)=Pa, 와 같이 설정하면, f에 따라 생성되는 제1 기준신호 xj의 전력은 최소가 된다. 또는 제1 기준신호 전력(power)을, P(xj)=Pt, 와 같이 설정하면, 해당 a 의 전력은 최대가 된다.

상기 미리 정의한 처리 방식은 하나 또는 그 이상 처리 방식들을 포함할 수 있고, 송신단이 정규화 전력으로 상기 제1 기준신호를 전송하면, 상기 처리 방식 (s)를 통해서 상기 수신단은 최고 채널 추정 성능 또는 최고 동기화 성능을 얻을 수 있거나, 상기 수신단은 하나 또는 그 이상 안테나로부터 수신한 미리 정의한 기준신호의 잡음비와 최고 신호-대-간섭을 합한 값을 얻을 수 있다.

또한, 미리 정의한 처리 방식은 하나 또는 그 이상 캐리어들에 대하여 신호를 처리하는 선형 또는 비선형 방식을 포함하고, 그렇지만 그 선형 또는 비선형 방식으로만 한정되지 않는다.

또한, 상기 미리 정의한 처리 방법은 다중 캐리어 신호에 적용된 가중치를 합산하는 과정과 하나 이상의 캐리어에 대하여 수신 신호의 위상과 진폭을 추출하는 과정을 포함하고, 그렇지만 이러한 과정들로만 한정되지 않는다.

상기 미리 정의한 처리 방법은 수신단이 사용하는 동기화 추정 방법 또는 채널 추정 방법을 포함할 수 있다. 또는 상기 미리 정의한 처리방법은 수신단이 사용하는 동기화 추정 또는 채널 추정 알고리즘을 처리하는 과정일 수가 있다. 즉, 상기 미리 정의한 처리 방법은 동기화 추정 또는 채널 추정 알고리즘의 일 부분을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 동기화 추정 또는 채널 추정 알고리즘은 가중치를 합산하는 과정, 상호 상관시키는 과정, 자기 상관시키는 과정, 등을 포함할 수 있고, 그렇지만 이러한 과정들로만 한정되지 않는다.

2) 수신 단에서 기준신호를 수신하는 방법

먼저, 수신 단(수신단, receiving end) 은 비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)를 사용하여 변조된 제1 기준신호를, 기준신호 캐리어로, 수신한다.

다음으로, 수신단은 미리 정의한 처리 방법을 사용하여 수신한 신호를 처리한다.

마지막으로, 수신단은 처리 결과와 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 채널 추정 또는 동기화 과정을 수행한다.

비-직교 다중 캐리어 변조 파형을 사용하여 변조된 제1 기준신호를, 기준신호 캐리어로, 수신한 수신단은 다음과 같은 성분을 포함할 수 있다: 송신단이 전송한 제1 기준신호 xj，xj=f（a，di，βmn）, 는 캐리어 j를 통해서 수신된다. di 는 송신단이 변조된 데이터 신호를 나타내고 상기 제1 기준신호에 인접한 캐리어 i 를 통해서 수신된다; βmn 은 캐리어 n 에 대하여 캐리어 m의 간섭 계수를 나타낸다; a 는 미지 정의한 제2 기준신호를 나타낸다; f 는 송신단이 사용한 제1 기준신호를 생성하는 방법을 나타낸다; i,j,m,n=0,1，….

f 와 xj 는 g(Xj)=a，j=0，1，… 를 만족한다. Xj 는 변조 후 캐리어 j에 대한 신호를 나타낸다. g는 미리 정의한 처리 방법을 나타낸다.

바람직하게, 미리 정의한 처리 방법을 사용하여 수신 신호를 처리하는 과정은 다음 성분을 포함할 수 있다: 수신 신호 rj 는 미리 정의한 처리 방법g을 사용하여 처리된다. 처리 결과는 e로 나타낸다: e=g (rj) 로 구해지고; rj (j=0,1，…)는 수신단이 캐리어 j를 통해서 수신한 수신신호를 나타낸다.

바람직하게, 상기 처리 결과와 상기 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 수행하는 채널 추정 과정 또는 동기화 과정은 다음 성분을 포함할 수 있다: 처리 결과 e 와 미리 정의한 제2 기준신호 a 는 채널 추정 또는 동기화 알고리즘 l 에 입력될 신호들이라고 정한다. H=l(e，a) 가 구해진다. H 는 채널 추정 또는 동기화 알고리즘의 출력신호라고 정한다.

제1 비-제한 실시예 (first non-limiting example)

종래 무선 통신 시스템에서, OFDM 은 구현하기 쉽고, 다중 경로 페이딩(multi-path fading) 효과를 막을 수 있는 능력이 크고, 스펙트럼 효율이 높다는 장점 때문에, 여러 응용 기기에서 사용되었다. 예를 들어, 응용 기기는 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서 정의한 E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access) 프로토콜에 대응하는 제4세대 (Long Term Evolution (LTE)) 시스템들 수 있다. 그러나, 차기 이동통신이 어려움에 부딪침에 따라, 비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveforms)들이 새롭게 관심을 받았다. FBMC는 높은 시간-주파수 지역화 파형(high time-frequency localization waveform)으로 인하여 장래 무선 통신에 사용할 가능성이 높다. 예를 들어, FBMC 는 초기 원시 필터를 사용하여 각 캐리어의 신호들에 대하여 구형파를 형성하는 과정을 적용할 수 있고, 그에 따라 FBMC 는 더 높은 시간-주파수 동기화 오류가 있는 상황에서 우수한 수신 강도 (excellent receiving robustness)를 구할 수 있다. 한편, 우수한 주파수 지역화(frequency localization)로부터 장점을 얻을 수 있기 때문에, FBMC 는 극히 좁은 주파수 자원들을 통해서 신호를 전송할 수 있고 아주 낮은 대역폭 누설(out-of-band leakage)을 유지할 수 있다. 따라서, FBMC는 인식 무선 및 조각 주파수 대역(cognitive radio and fragmented frequency band utilization)을 사용하는 데 많은 잠재력을 가지고 있다. FBMC 기술은, 종래 OFDM 시스템과 같이, CP를 사용하지 않기 때문에, FBMC는 OFDM 보다 스펙트럼 효율이 높고 에너지 효율이 높다.

FBMC 파형으로 스펙트럼 효율을 최고로 얻기 위하여, FBMC를 사용하는 시스템은 OQAM 기술을 사용할 필요가 있다. OQAM 에서, QAM 심볼 한 개는 신호 두 개로 나뉘어 진다. 그 두 개 신호는 캐리어 한 개에 대하여 실수부와 허수부로 교대로 변조되어 시간 도메인들로 교대로 전송된다. 수신단에서, 채널 효과를 사용하지 않고, 각 캐리어의 실시부와 허수부는 교대로 추출되고 그러면 신호들이 복원된다. 시간-도메인 OQAM 신호는 아래 식(1)로 표현될 수 있다:

여기서,

Xn(k) 는 복소수 QAM 신호로서, n 번째 OQAM 심볼 의 n번째 캐리어에 대하여 변조되었음을 나타낸다. M 은 시스템의 전체 캐리어 개수를 나타낸다. g(m), m=0, 1, ..., KM-1 은 원시 필터의 시간 도메인 응답 함수를 나타낸다. K는 반복 계수를 나타낸다.

OQAM 신호는 원시 필터가 변조된 FBMC 심볼 두 개를 포함한다. 두 개의 FBMC 심볼은 시간 도메인에서 샘플링 지점을 M/2 만큼 지연시켜 전송된다.

OQAM 시간-도메인 신호는 아래 식(2)로 표현될 수 있다:

여기서,

상기 식 (2) 에서, Z(k)는 전송할 실제 PAM (real Pulse Amplitude Modulation) 신호를 나타낸다. 식(1)에서 FBMC로 변조된 OQAM 심볼 1개는 식 (2) 에서 FBMC 로 변조된 PAM 심볼 두 개와 동일하다고 이해할 수 있을 것이다.

수신단에서, 식(1)에 따라, QAM 신호를 복조할 때, 채널과 잡음에 아무런 영향을 받지 않는다고 가정하면, 블록 처리 과정 (block processing)에 의하여 아래 식(3)을 구할 수 있다.

식(2)에 따라, QAM 신호를 복조할 때, 유사 블록 처리 과정 (block processing)에 의하여 아래 식(4)을 구할 수 있다.

여기서,

OQAM이 비-직교 다중 캐리어 전송기술이고, 그에 따라 인접 캐리어들 사이에는 영을 제외한 간섭이 존재한다. 이러한 간섭은 신호 모델에 따라 유도될 수 있다. (k, p)는 타임슬롯

에 대하여 캐리어 k로서 정의된다. 캐리어 (k', p') 와 캐리어 k에 대한 신호의 간섭 계수는 아래 식(5)로 표현된다:

캐리어 (k, p)를 통해서 전송된 신호가 실제 신호(real signal)라고 가정하고, 원시 필터의 매개변수들이 PHYDYAS 필터 매개변수라고 가정하면, 수신단이 시간 p' 에서 서브 캐리어 k' 를 통해서 수신한 수신신호는 예를 들어 아래 표1과 같이 표현된다. 표1에서, OQAM 변조로 인하여 인접한 캐리어들 사이에 간섭이 나타난다.

	p'=p-3	p'=p-2	p'=p-1	p'=p	p'=p+1	p'=p+2	p'=p+3
k'=k-1	-0.0429j	-0.1250	0.2058j	0.2393	-0.2058j	-0.1250	0.0429j
k'=k	-0.0668	0	0.5644	1	0.5644	0	-0.0668
k'=k+1	0.0429j	-0.1250	-0.2058j	0.2393	0.2058j	-0.1250	-0.0429j

표 1로부터 알 수 있는 것은 다음과 같다: 1) 전송된 신호 한 개는 다중 인접 캐리어들에게 간섭을 일으킬 수 있다; 2) 이러한 간섭은 시간-주파수 위치에 따라 실수-허수 변경하는 방식으로 발생한다. 즉, k-k'+p-p'가 짝수 정수인 때, 간섭은 실수 이고, k-k'+p-p'가 홀수 정수인 때, 간섭은 허수가 된다.

좀 더 쉽게 이해하기 위하여, 간섭 계수에서 진폭에 해당하는 부분만 추출하고, 실수 부분과 허수 부분을 생략하면 다음 식과 같이 표현된다:

무선 통신 시스템에 대하여, 상기 인접 캐리어 간섭은 두 가지 측면에서 신호 검출 과정에 영향을 줄 수 있다. 한 가지 측면을 보면, 페이딩 채널 (fading channel)을 사용하는 환경에서, 채널 응답은 복소수이다. 이러한 복소수는 FBMC 파형으로 변조하는 신호에서 실수-허수 변경 특성을 없앤다. 따라서, 수신단은 각 캐리어에 대하여 신호와 간섭 부분을 분리를 못할 수 있다. 채널이 알려진 경우, 신호 검출 과정을 채널 등화 기법을 통해서 수행될 수 있다. 채널 등화 기법은 수신 신호에서 실수-허수 변경 특성을 복원할 수 있고, 그에 따라, 수신기는 실수부와 허수부에 따라 신호와 간섭 부분을 분리할 수 있다. 다른 측면을 보면, 신호를 복조하기 전에, 상기 인접 캐리어 간섭은 시스템에 채널 추정 및 동기화 성능에도 영향을 끼친다. 기준신호와 데이터 신호를 다중화하여 전송하면, 인접 캐리어에 있는 데이터 신호는기준 신호와 간섭을 일으킬 것이다. 수신단이 데이터 신호에 대하여 모르고 있기 때문에, 채널 추정 과정은 알려지지 않은 간섭 부분에 의해 영향을 받을 것이다. 기준신호가 캐리어 (k,p)를 통해서 전송된 실제 신호라고 가정하면, 수신 신호는 아래 식으로 표현된다:

여기서, x_p(k) 는 알고 있는 실제 기준신호; (k', p')는 캐리어(k,p)에 인접한 캐리어; d_p'(k') 는 인접한 캐리어에 대한 실제 데이터 신호;

는 캐리어 (k,p)에 대한 캐리어 (k',p')의 간섭계수이고, 식(6)에 따라 계산될 수 있다. 집합 (k',p') 는 모든 캐리어 (k',p')를 포함하고, 각 캐리어

는 이 0이 되지 않게 하고; H_p(k)와 H_p'(k')는 각각 캐리어 (k,p)와 캐리어 (k',p')에 대하여 채널 응답을 나타내고; w_p(k)는 잡음을 나타낸다.

는 간섭 항으로 정의된다. H_p(k)=H_p'(k') 라고 가정하면, 수신 신호는 식과 같이 표현할 수 있다.

식(8)에 따라, 채널과 잡음에 어떠한 영향도 받지 않을 경우, 데이터 신호들이 일으키는 간섭 부분들은 허수 값들이 되고, 수신기는 실수부를 추출함으로써 간섭 부분들을 분리할 수 있다. 그러나, H_p는 알려지지 않은 복소수 스칼라 값이기 때문에, 수신기는 기준신호와 간섭 부분을 구분하지 못할 수 있다. 수신 신호 r_p(k) 에 따라 채널 추정 과정만 수행된다면, 채널 추정 과정은 H_p(k)I_p'(k')j 에 의해 상당히 영향을 받을 것이고 채널 추정 성능도 크게 나빠질 것이다.

데이터 신호들이 일으키는 간섭을 억누르는, 기존 방법들을 설명하면 아래와 같다.

한 가지 방법으로서, 간섭 근사 방법 (Interference Approximation Method (IAM))을 사용하면 기준 신호에 미치는 간섭 부분이 제거된다. 도 1에서 오른 쪽에 나타낸 그림과 같이, 데이터 신호 (캐리어 D를 통해서) 및 기준신호 (캐리어 R을 통해서)를 다중화하여 전송하면, 기준신호는 데이터 신호에 의해서 간섭을 일으킬 것이다. 또한, 예를 들어, 도 1에 나타내 캐리어 D1~D8 에 있는 데이터 신호들과 같이, 직접 인접한 데이터 신호 8개가 기준신호 한 개에만 간섭을 일으킨다고 가정한다. 채널 추정 성능을 높이기 위하여, 시스템은 8개 데이터 신호들이 일으키는 간섭을 줄일 필요가 있다. 도 1에서 오른쪽에 나타낸 그림과 같이, 기준신호 주위에 있는 8개의 데이터 신호들이 송신단에서 ‘0’으로 설정된 경우, 수신단에서 기준신호가 경험하는 간섭 I_{p '}(k')은 ‘0’이 될 것이다. 따라서 채널 추정 과정은, 간섭을 고려하지 않고 OFDM 시스템에서 수행하는 방법과 유사한 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 그러한 방법은 데이터 캐리어 자원들의 많은 양을 소모하고 스펙트럼 효율을 크게 감소시킨다.

IAM에 있는 단점을 없애기 위하여, 종래 기술은 보조 기준신호를 사용하고 있다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 기준신호 (캐리어 R에 대하여)의 인접 데이터 신호 (캐리어 D8에 대하여)는 보조 기준신호 (캐리어 A에 대하여)로 교체된다. 송신단에서는 모든 데이터 신호들 (캐리어 D1~D7에 대하여)의 값들에 따라 보조 기준신호의 값을 계산하여 구한다. 보조 기준신호의 값은 기준신호에 생긴 간섭 I_{p '}(k')을 0’으로 만든다. 즉:

식 (9)에 따라 보조 기준신호의 값은 아래 식(10)으로 구해진다:

상기 분석한 내용과 도 2를 기초로, 보조 기준신호를 사용하는 방법은 채널 추정 과정을 수행하기 위하여 오직 두 개의 심볼만 필요로 한다는 것을 알 수 있다. 두 개 심볼 중에 한 개는 기준신호를 전송하는 데 사용되고 다른 한 개는 보조 기준신호를 전송하는 데 사용된다. 보조 기준신호가 인접 캐리어들에 대하여 데이터 신호들의 값에 따라 계산되어 구해지므로, 보조 기준신호는 채널 추정 과정에 사용될 수 없고 기준신호에 인접한 인접 캐리어들에 대하여 데이터 신호들에 있는 간섭을 제거하는 데에만 사용된다. IAM 과 비교해 보면, 보조 기준신호를 사용하는 방법은 캐리어 소모 양을 줄이고 스펙트럼 효율을 높이다.

보조 기준신호가, 무작위 값으로 정해지기 때문에, 채널 추정 과정에 사용되지 못한다. 따라서, 보조 기준신호를 사용하는 방법도 여전히 캐리어 자원들의 절반을 소모할 것이다.

본 발명은 채널 추정 및 동기화 과정을 수행하는 이웃 이중 기준신호를 사용하는 방법(new neighboring dual reference signal method)을 제공한다. 본 발명에 따른 이웃 기준신호 사용 방법에서, 각 기준신호가 채널 추정 또는 동기화 과정에 사용될 수 있고, 그럼으로써, 캐리어 사용 비율(carrier utilization rate)이 높아질 수 있으며 채널 추정 또는 동기화 성능도 더 높아질 수 있다. 한편, 이웃 기준신호 사용 방법은 인접 캐리어들에 대하여 데이터 신호들이 일으키는 간섭 문제를 완벽하게 해결한다. 아울러, 보조 기준신호 사용 방법과 비교해 보면, 이웃 기준신호 사용 방법은, 임의의 전송 전력 값이 정해진 경우, 수신 신호를 처리하기 위하여 더 높은 SINR 을 구할 수 있고, 그럼으로써 채널 추정 또는 동기화 성능을 더 높일 수 있다.

실시예에서는 이웃 이중 기준신호 두 개를 사용하여 처리 과정을 간단하게 만든다. 도 3에 나타낸 것과 같이, 실선 화살표의 지시에 따라, 캐리어 R1를 통해서 전송한 기준신호는 캐리어 D1, D2, D3, R2, D7, D8, D9 및 D10를 통해 전송한 신호들과 간섭을 일으킨다; 점선 화살표의 지시에 따라, 캐리어 R2를 통해서 전송한 기준신호는 캐리어 D2, D3, R4, D5, D6, D7, D8 및 R1을 통해 전송한 신호들과 간섭을 일으킨다. 모든 캐리어들에 있는 채널의 응답신호들(함수)은 동일하다고 가정하면, 캐리어 R1 및 R2 를 통해서 수신기가 수신한 수신신호들은 아래와 식과 같다:

여기서, x₁, x₂은 미리 정의하지 않은 기준신호들(non-predefined reference signals)을 나타내고, 이러한 미리 정의하지 않은 기준 신호들은 실수이다; d_i은 도 3에 나타낸 것과 같이 캐리어 Di（I = 1, 2, …, 10）에 대하여 변조된 실제 데이터 신호를 나타낸다; H은 기준신호와 데이터 신호들에 대하여 채널 응답들을 나타낸다;

은 캐리어 R1에 대한 캐리어 Di 의 간섭 계수를 나타낸다;

은 캐리어 R1에 대한 캐리어 R2 의 간섭 계수를 나타낸다;

은 캐리어 R2에 대한 캐리어 Di 의 간섭 계수를 나타낸다;

은 캐리어 R2에 대한 캐리어 R1 의 간섭 계수를 나타낸다. 상기 계수들은, 예를 들어,

일 경우, 표 1에서 구해질 수 있다. 식(6)으로 표현한 정의에 따라, 모든 간섭 계수 각각은 표 1에 있는 진폭 값으로만 되고, 간섭 계수의 실수부와 허수부는 식(11)에 삽입되어 있다 (integrated). 실시예에서, 수신단은, 수신한, 미리 정의하지 기준신호를 처리하기 위하여, 선형 가중치 합산하는, 미리 정의한 처리과정을 수행하는 방법을 사용하고, 아래 식과 같이, 채널을 추정한다. 즉:

여기서, e는 선형 처리 과정의 결과를 나타내고, 또한 e는 채널 추정 과정의 입력을 나타내기도 한다. w₂는 가중 계수를 나타낸다. 채널 추정 성능을 더 높이기 위하여, w₂가 선택된 경우, e는 더 큰 SINR을 가져야 한다. w₂=0, e=1 와 같은 조건으로 설정되는 경우, 상기 미리 정의한 처리과정을 수행하는 방법은 상기 보조 기준신호 사용 방법과 동일하게 된다.

본 실시에 따른 이웃 이중 기준신호 사용 방법에서, w₂=1로 설정되는 경우, d, x₁, x₂는 아래와 같은 식을 만족하도록 계산된다:

상기 식은 아래 식과 등가이다:

상기 식 (14)에 따라, 아래 식 (15)가 구해진다:

상기 알고리즘에 따라, 정의된 수신단이 알고리즘 (예를 들어, 선형 합산 알고리즘)을 미리 처리하는 (preprocessing) 한 상황에서, 송신단은 전송할 기준신호들 x₁, x₂을 계산하여 구할 수 있음을 알 수 있다. 전송할 기준신호들 x₁, x₂은, 알려진 간섭 계수들

,

,

,

및 알려진 데이터 신호들 d_i에 따른, 미리 정의하지 않은 기준신호들 (즉, 제1 기준신호들)이다. 상기 신호들이 채널을 지난 후 수신단에 도착하면, 수신단은, 미리 정의한 처리 알고리즘에 따라 기준신호 캐리어들에 대하여 신호를 처리하고, 완벽한 조건들 (잡음이 없는 조건, 모든 캐리어들에 대하여 채널 응답들이 동일하다는 조건)에서, 전처리기 (preprocessor)의 출력은 미리 정의한 기준신호 (즉, 제2 기준신호)와 채널 응답만을 포함할 것이다. r₁, r₂가 송신단이 수행하는 변조 과정이 이후에 해당 캐리어들을 통해서 전송한 신호들인 경우, r₁, r₂은: 미리 정의하지 않은 기준신호들 (non-predefined reference signals)x₁, x₂ ; x₁과 x₂, 사이에 간섭; 및 인접한 캐리어들에 대하여 데이터 신호들이 일으키는 간섭을 포함한다. 상기 동일한, 미리 정의하지 않은 처리 과정을 수행하는 방법 (predefined processing method)이 송신단이 변조된 신호들을 처리하는 데 적용되는 경우: e=r₁+w₂r₂(w₂=1), 미리 정의한 제2 기준신호 r₁+r₂=(a+bj)도 구해질 수 있다.

미리 정의한 기준신호가 a+bj=1+j로 설정되면, 이웃 이중 기준신호 사용 방법에 의해 지수(power)가 2인 복소수 기준신호가 구지는 것을 알 수 있다. 반면에, 보조 기준 신호 사용 방법은, 동일한 캐리어 자원을 사용하여, 지수가 1인 실제 기준신호만을 구한다. 선형 합산 처리 방법이 사용되기 때문에, 이웃 이중 기준신호 사용 방법을 사용하는 잡음 지수(noise power) 가 두 배이고, 그에 따라 상기 두 가지 방법에 의해 구해지는 SINR 들은 동일해진다. 수신단에서 SINR 들이 동일하다고 해도, 송신단에서는 상기 두 가지 방법이 사용하는 전송 전력들 (sending powers)이 서로 다르다. 식 (15)에 따라, 이웃 이중 기준신호 사용 방법이 필요로 하는 전송 전력은 E{x₁ ²}+E{x₂ ²} 가 되고; 식 (10)에 따라, 보조 기준신호 사용 방법이 필요로 하는 전송 전력은 1+E{d² _PA(k_A)} 가 된다. 데이터 신호들이 BPSK (Binary Phase Shift Keying) 변조 신호들이라고 가정하고, 표 1에 따라, 상기 두 가지 방법의 기준신호들의 패턴들이 각각 도 2와 도3에 나타낸 것과 같다고 가정하면, 전송 전력들은 아래 식과 같이 계산될 수 있다:

E{x₁ ²}+E{x₂ ²}=1.3096

1+E{d² _PA(k_A)}=2.89

식을 통해서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 이웃 이중 기준신호 사용 방법이 사용하는 전송 전력은 보조 기준신호 사용 방법이 사용하는 전송 전력보다 작다. 따라서, 동일한 전송 전력을 사용하는 경우, 이웃 이중 기준신호 사용 방법은 보조 기준신호 사용 방법보다 더 높은 채널 추정 성능을 얻을 것이다. E{x₁ ²}+E{x₂ ²}=2.89라고 가정하면, a²+b²=2.93는 식(15)에 따라 계산될 수 있다. 즉, 이웃 이중 기준신호 사용 방법을 사용하는 경우, SINR 이득은 약 4.6dB 가 될 수 있다.

도 7는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 송신단에서 이웃 이중 기준신호 전송 방법을 묘사한 순서 도이다. 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 수신단에서 이웃 이중 기준신호 수신 방법을 묘사한 순서 도이다. 이웃 이중 기준신호 사용 방법은 선형 전처리 방법(linear preprocessing method)을 사용한다.

도 7에 나타낸 방법은 아래 과정을 포함할 수 있다.

제1과정에서, 전처리 가중치(preprocessing weight)는 간섭 계수와 기준신호의 캐리어 위치에 따라 선택된다.

전처리 방법(preprocessing method)이 선형 전처리 방법이라고 가정하면, 전처리 방법이 사용하는 가중치를 간단하게 ‘전처리 가중치(preprocessing weight)’라고 부르기로 한다. 전처리 가중치는, 기준신호를 설계하는 데 필요조건과 시스템이 사용하는 변조 파형에 따라, 미리 계산될 수 있다. 전처리 가중치는 송신단과 수신단에서 동시에 사용될 것이다.

제2 과정에서, 송신단이 데이터 프레임을 전송하는 경우, 송신단은 전처리 가중치와 전송할 데이터에 따라 미리 정의하지 않은 기준신호 (non-predefined reference signal)를 생성할 수 있다. 상기 미리 정의하지 않은 기준신호가 무작위 데이터 신호를 기초로 생성되기 때문에, 기준신호도 무작위 신호가 된다.

제3 과정에서, 송신단은 해당하는 데이터 캐리어를 통해서 데이터 프레임으로 데이터 신호를 전송하고, 해당하는 기준신호 캐리어를 통해서 상기 생성된, 미리 정의하지 않은 기준신호를 전송한다.

도 8에 나타낸 방법은 아래 과정을 포함할 수 있다.

수신단은: 상기 기준신호 캐리어를 통해서 신호를 수신하고; 그 다음에, 앞서 설명한 바와 같이, 미리 구한, 전처리 가중치에 따라 수신 신호를 기초로 사전 처리 과정을 수행하고; 상기 미리 처리한 신호와 미리 정의한 기준 신호 (제2 기준신호)의 값에 따라, 채널 추정 또는 동기화 과정을 마지막으로 수행한다.

실시예에서 사용한 전처리 방법은 단지 일 예에 불과하고, 그 밖에 다른 전처리 방법들도 본 발명에 따른 방법에 적용될 수 있을 것이라고 이해해야 한다. 전처리 방법을 선택하는 방식은, 예를 들어, 간섭 계수들

및

와 같은, 요소들 (different factors)에 따라 정해진다. 상기와 같은 특정 전처리 알고리즘 (preprocessing algorithm) 은 특정 간섭 계수들과 모든 해당 요소들을 감안하여 설계되어야 한다.

제2 비-제한 실시예 (second non-limiting example)

실시예에서, 상기 이웃 이중 기준신호 사용 방법이 프레임 구조를 기초로 무선 전송 시스템에 적용되는 방법을 상세하게 설명하고, 또한 FBMC 시스템에서 다중-안테나 채널 추정 과정(multi-antenna channel estimation)을 수행하는 방법을 설명한다. 도 4는 LTE 시스템에서 복조 기준신호(demodulation reference signal)의 패턴을 묘사한 개요 도이다. 도 4에 나타낸 것과 같이, 각 프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함하고, 동일 시간-주파수 자원들을 사용하는, 두 개의 안테나 포트 R7 및 R8 직교 코드들 (orthogonal codes) [1,1] 및 [1,-1]을 통해서 구별 된다.

FBMC 파형을 사용하는 한 개 시스템이 동일한 프레임 구조를 사용한다고 가정하고, 채널 추정 과정을 위하여 두 개의 직교 포트(orthogonal ports)를 제공해야 한다고 가정하면, 그 시스템이 사용하는 기준 신호의 패턴과 프레임 구조는 도 5와 도 6에 나타낸 것과 같다. 도 5는 본 발명에 2실시예에서 사용한 시간 도메인(time domain)에서 연속 기준신호들(continuous reference signals)의 패턴과 FBMC 의 프레임 구조를 묘사한 개요 도이다. 도 6는 본 발명의 2실시예에서 사용한 시간-주파수 도메인(time-frequency domain)에서 연속 기준신호들의 패턴과 FBMC 의 다른 프레임 구조를 묘사한 개요 도이다.

OQAM 의 QAM 심볼 한 개는 전송 과정을 수행하기 위하여 두 개의 신호 경로로 나뉘어지기 때문에, 도 5와 도 6에 나타낸 각 프레임은 28 개의 심볼들을 포함한다. LTE의 DMRS이 내는 자원 효율과 동일한 크기로 자원 효율을 얻기 위하여, 24개의 캐리어들이 사용되어 기준신호를 전송하고, 각 기준신호 그룹은 4 개의 캐리어들로 이루어진다. 각 그룹에 포함된 4개의 캐리어들 중에서, 두 개의 캐리어들은 상기 제1 실시예에서 설명한 이웃 이중 기준신호 사용 방법을 수행하기 위하여 사용된다. 직교 코드들(orthogonal codes)은 두 개의 그룹마다 그 그룹들 사이에서 사용되어 다중 안테나 포트들을 구별한다. 도 4에세 나타낸 기준신호들의 구성 설정(configuration)을 사용하는 한 개의 시스템에서, 아래 요소들은 각각 정의된다.

X=[x1, x2, x3, x4]는 안테나 포트 7을 통해서 전송된 4개의 기준신호를 나타낸다;

X'=[x₁', x₂', x₃', x₄']는 안테나 포트 8을 통해서 전송된 4개의 기준신호를 나타낸다;

I=[I₁, I₂, I₃, I₄] 는 안테나 포트 7를 통해 전송된 4개의 기준신호가 일으키는 간섭을 나타낸다;

I'=[I₁', I₂', I₃', I₄'] 는 안테나 포트 8를 통해 전송된 4개의 기준신호가 일으키는 간섭을 나타낸다;

R₁, R₂, R₃, R₄ 은 특정 수신 안테나가 수신한 4개의 기준신호를 나타낸다;

H₁, H₂ 는 각각 안테나 포트 7로부터 수신 안테나로 진행한 채널 응답이과 안테나 포트 8로부터 수신 안테나로 진행한 채널 응답을 나타낸다.

아래와 같이 설정한다:

식 (16)에 따라, 아래 식이 구해질 수 있다:

여기서,

전송될 미리 정의하지 않은 기준신호의 값은 아래 식(17)에 따라 계산될 수 있다:

제3 비-제한 실시예 (third non-limiting example)

실시예에서, 상기 이웃 이중 기준신호 사용 방법이 동기 프리앰블 (synchronization preamble) 에 적용되는 방법을 상세하게 설명한다. 통신 시스템에서, 전용 프리앰블 시퀀스(dedicated preamble sequence)를 통해서 초기 시간-주파수 동기를 이룰 필요가 있다. 예를 들어, LTE 는 PSS/SSS 시퀀스를 사용하여 초기에 동기를 이룬다. LTE가 OFDM 변조 방법을 사용하기 때문에, PSS/SSS 시퀀스는 데이터 채널 쪽으로 쉽게 다중화될 수 있고(multiplexed), 그에 따라 간섭이 일어나지 않게 미리 막는다. 시스템이 FBMC 변조방법을 사용하면, 도 9에 나타낸 것과 같이, PSS/SSS 시퀀스(sequence)와 비슷한 동기화 프리앰블은 인접 캐리어들에 있는 데이터 신호에 의해 간섭을 일으킨다. 채널 추정 과정과 달리, 수신기가 동기화 프리앰블을 수신할 때 시간 및 동기화 정보를 구하지 못했기 때문에, 수신기는 주파수 도메인 프리앰블 시퀀스를 구할 수 없다. 이런 경우, 제1 실시예처럼, 수신기는 주파수 도메인 신호에 대하여 전처리 과정을 수행할 수 없다. 따라서, 수신기는 특정 동기화 알고리즘을 통해서 동기화 프리앰블만을 검출하는 과정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 자주-사용하는 동기화 시퀀스 검출 알고리즘 (frequently-used synchronization sequence detection algorithm) 은, 수신 신호와 지역 시퀀스 (local sequence)를 교차-상관시키는 과정과 상관 출력 신호의 에너지를 통해서 동기화 프리앰블을 검출하는 과정을 포함한다. 따라서, 이웃 이중 기준신호 사용 방법을 이용하여 기준신호를 설계하는 경우, 전처리 알고리즘을 이용하기 보다 특정 동기화 프리앰블 검출 알고리즘을 이용할 필요가 있다. 제1 실시예에서 설명한 방법에 따르면, 수신기가 시점에 정밀하게 맞춰서 샘플링을 수행하는 경우, 상기 동기화 검출 알고리즘의 출력 데이터는 데이터 신호들과 간섭을 일으키지 않는다.

제4 비-제한 실시예 (fourth non-limiting example)

복조 기준 신호 (Demodulation Reference Signal (DMRS)) 뿐만 아니라, 통신 시스템에는 다른 전용 기준신호들 (dedicated reference signals)이 있고, 채널 측정 과정용 채널 상태 정보-기준신호 (Channel state information-reference signal (CSI-RS))와 복조 과정 및 시간-주파수 동기화 추적 과정용 공통 기준신호 (Common reference signal (CRS))를 예로 들 수 있다. 한 개의 OQAM 심볼은 두 개의 캐리어와 항상 관련되기 때문에, 이웃 이중 기준신호 사용 방법은 다른 형태의 기준신호들에 항상 적용될 수 있다.

아울러, 본 발명은 상기 방법들과 관련하여 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치를 제공한다. 이러한 신호 전송 장치 및 신호 수신 장치를 아래에서 설명한다.

도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 신호 전송 장치(signal sending device)를 묘사한 개요 도이다. 도 10에 나타낸 것과 같이, 신호 전송 장치는 신호 생성모듈과 신호 전송 모듈을 포함한다.

상기 신호 생성 모듈은, 데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호를 기초로 제1 기준 신호를 생성하도록 구성된다.

상기 신호 전송 모듈은, 비-직교 다중 캐리어 변조 파형을 사용하여 해당 캐리어에 대하여, 데이터 신호와 제1 기준신호를 변조하고, 상기 해당 캐리어를 통해서 변조된 데이터 신호와 변조된 제1 기준신호를 전송한다.

도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 신호 수신 장치(signal receiving device)를 묘사한 개요 도이다. 도 11에 나타낸 것과 같이, 신호 수신 장치는 신호 수신 모듈, 신호 처리 모듈 및 실행 모듈을 포함한다.

상기 신호 수신 모듈은, 기준신호 캐리어를 통해서, 비-직교 다중 캐리어 변조 파형을 사용하여 변조된 상기 제1 기준신호를 수신하도록 구성된다.

상기 신호 처리 모듈은 미리 정의한 처리 방법을 사용하여 수신 신호를 처리하도록 구성된다.

상기 실행 모듈은, 처리 결과와 미리 정의한 제2 기준신호에 따라, 채널 추정 또는 동기화 과정을 수행하도록 구성된다.

본 발명을 실시예를 통해서 설명했지만, 당업자들에게는 본 발명으로부터 다양하게 변경한 예들과 변형한 예들도 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 범위와 함께, 이러한 변경 예들과 변형 예들의 범위도 첨부한 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

1. 데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호에 따라, 적어도 한 개의 제1 기준 신호를 생성하는 단계;
   비-직교 다중 캐리어 변조 파형을 사용하여, 해당 캐리어에 대하여 상기 데이터 신호 및 상기 제1 기준신호를 변조하는 단계; 및
   상기 해당 캐리어에 대하여 상기 변조된 데이터 신호 및 상기 변조된 제1 기준신호를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 제1기준신호와 상기 미리 정의한 제2 기준신호는 수신단이 채널을 측정하거나 동기시키는 단계를 수행하는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기, 해당 캐리어에 대하여 데이터 신호 및 상기 제1 기준신호를 변조하는 단계는,
   시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 인접 캐리어들을 사용하는 동일한 프레임에서 상기 데이터 신호 및 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호를 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 변조된 데이터 신호 및 상기 변조된, 적어도 한 개의 제1 기준신호를 전송하는 단계는,
   동일한 프레임에서 변조된 데이터 신호 및 변조된, 적어도 한 개의 제1 기준신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 제1 신호는 적어도 두 개의 제1 기준신호들을 포함하고, 상기 제1 기준 신호들은 한 개 이상 그룹으로 나뉘어지고, 각 그룹은 적어도 두 개의 제1 기준신호들을 포함하고, 동일한 그룹에 있는 제1 기준신호들의 캐리어들은 시간 도메인 또는 주파수 도메인에서 인접한 위치에 있고, 상기 동일한 그룹에 있는 제1 기준신호들은 동일한 프레임으로 변조되어 상기 동일한 프레임으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 2항에 있어서, 하나 이상의 안테나를 통해서 동시에 동일한 프레임에 있는 신호들을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기, 인접 캐리어들 사이에 간섭 관계는
   비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)이 존재하는 상황에서, 두 개의 인접 캐리어들 중에서 하나의 캐리어에 대하여 다른 캐리어의 간섭 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호를 생성하는 단계는,
   상기 제1 기준신호의 캐리어의 위치에 따라, 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호의 상기 캐리어에 인접한 인접 캐리어의 간섭 계수를 결정하는 단계, 및
   행당하는 인접 캐리어를 통해서 하나 이상의 안테나를 통해서 전송된 데이터 신호, 해당하는 간섭 계수와 상기 미리 정의한 제2 기준신호를 기초로 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호를 생성하는 단계는,
   함수 f(a，di，βmn)= xj 에 따라 xj 를 계산하는 단계를 포함하고,
   여기서 xj 는 캐리어 j에 대하여 변조된 제1 기준신호이며;
   di 는 상기 적어도 한 개의 제1 기준신호에 인접한 인접 캐리어i 에 대하여 변조된 데이터 신호이며;
   βmn 는 캐리어 n 대한 캐리어 m 의 간섭 계수이며;
   a 는 상기 미리 정의한 제2 기준신호이며;
   f 는 상기 제1 기준신호를 생성하는 방법(method)이며;
   i,j,m,n=0,1，…;
   f에 따라 생성되는 상기 xj 는 g(Xj)=a 를 만족하며, 여기서 Xj 는 변조 후 캐리어 j 에 대한 신호이고 g는 미리 정의한 처리 방법인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 함수 f 는,
    제2 기준신호 전력(power)을, P(a)=Pa, 와 같이 설정하고,
    상기 f에 따라 생성되는 제1 기준신호 xj의 전력이 최소가 되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 함수 f는,
    상기 제1 기준신호 전력(power)을, P(xj)=Pt, 와 같이 설정하고,
    해당 a 의 전력이 최대가 되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 9항에 있어서, 상기 미리 정의한 처리 방법은,
    한 개 또는 그 이상의 캐리어들에 대하여 신호들을 처리하는 선형 또는 비선형 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 9항에 있어서, 상기 미리 정의한 처리 방법은,
    다중 캐리어들의 신호들에 대하여 가중치를 합산하는 단계, 또는
    한 개 또는 그 이상의 캐리어들에 대하여, 임의의 신호의 위상과 진폭을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 신호 전송 장치에 있어서,
    데이터 신호, 인접 캐리어들 사이에 있는 간섭 관계 및 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 제1 기준 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성 모듈; 및
    비-직교 다중 캐리어 변조 파형을 사용하여, 해당 캐리어에 대하여 상기 데이터 신호 및 상기 제1 기준신호를 변조하고, 상기 해당 캐리어에 대하여 상기 변조된 데이터 신호 및 상기 변조된 제1 기준신호를 전송하도록 구성된 신호 전송 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 장치.
15. 기준신호 수신하는 방법에 있어서,
    비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)를 사용하여 변조된 제1 기준신호를, 기준신호 캐리어를 통해서, 수신하는 단계;
    미리 정의한 처리 방법을 사용하여, 상기 수신된 제1기준신호를 처리하는 단계; 및
    처리 결과와 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 채널 추정 또는 동기화 과정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기준신호 수신 방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 제1 기준신호를 수신하는 단계는
    송신단이 캐리어 j를 통해서 전송한 제1 기준신호 xj를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 기준신호 xj=f（a，di，βmn）로 설정되고,
    여기서, di 는, 상기 제1 기준신호에 인접한 캐리어 i 에 대하여, 상기 송신단이 변조된 데이터 신호이며;
    βmn 은 캐리어 n 에 대하여 캐리어 m의 간섭 계수이며;
    a 는 상기 미지 정의한 제2 기준신호이며;
    f 는 상기 송신단이 사용한, 상기 제1 기준신호를 생성하는 방법이며;
    i, j, m, n=0,1，….
    f 와 xj 는 g(Xj)=a，j=0，1，… 를 만족하고,
    Xj 는 변조 후 캐리어 j에 대한 신호고, g는 미리 정의한 처리 방법인 것을 특징으로 하는 기준신호 수신 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 수신된 제1 기준신호를 처리하는 단계는,
    상기 미리 정의한 처리 방법g을 사용하여, 상기 수신 신호 rj 를 처리하는 단계; 및
    처리 결과 e를, e=g (rj) 를 통해서, 구하는 단계를 포함하고,
    여기서, rj (j=0,1，…)는 수신단이 캐리어 j를 통해서 수신한 상기 제1 수신신호인 것을 특징으로 하는 기준신호 수신 방법.
18. 제 17항에 있어서, 상기, 채널 추정 또는 동기화 과정을 수행하는 단계는,
    상기 처리 결과 e 와 상기 미리 정의한 제2 기준신호 a 를 채널 추정 또는 동기화 알고리즘 l 에 입력될 신호들이라고 정하는 단계; 및
    H=l(e，a) 를 구하는 단계를 포함하고,
    여기서, H 는 채널 추정 또는 동기화 알고리즘의 출력인 것을 특징으로 하는 기준신호 수신 방법.
19. 신호 수신 장치에 있어서,
    비-직교 다중 캐리어 변조 파형(non-orthogonal multi-carrier modulation waveform)를 사용하여 변조된 제1 기준신호를, 기준신호 캐리어를 통해서, 수신하도록 구성된 신호 수신 모듈;
    미리 정의한 처리 방법을 사용하여, 수신된 제1기준신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 모듈; 및
    처리 결과와 미리 정의한 제2 기준신호에 따라 채널 추정 또는 동기화 과정을 수행하도록 구성된 실행 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 장치.

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