KR20160134866A

KR20160134866A - 시간 도메인 채널 추정을 사용하는 ofdm 리시버

Info

Publication number: KR20160134866A
Application number: KR1020167031686A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 씨. 톰슨; 페르난도 로페즈 드 빅토리아
Original assignee: 아콘 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2016-11-23
Also published as: US20130121392A1; US20140334530A1; US8824527B2; US9497046B2; KR101760228B1; KR20140082807A; GB201405639D0; DE112012004755B4; GB2509276A; CN103931150A; JP2014533470A; JP5863985B2; CN103931150B; WO2013074271A1; TWI502932B; GB2509276B; TW201338471A; DE112012004755T5

Abstract

OFDM 통신 시스템은 심볼이 고속 푸리에 변환에 의해 프로세싱되기 전에 수신된 신호에 응답하여 시간 도메인 채널 추정을 수행한다. 통신 시스템은 채널 추정의 안정성과 품질을 개선시키기 위하여 실제 파일럿으로부터 가상 파일럿을 생성한다. 시스템은 실제 및 가상 파일럿으로부터 기준 신호를 생성하고, 수신된 심볼에 응답하여 결과로 나온 기준 신호를 수신된 심볼과 상관관계시켜서 초기 채널 임펄스 응답(CIR)을 생성하고, 채널에 대한 통계치를 결정한다. 어떤 환경에서, 결과로 나온 기준 신호는 변경된 심볼로 상관관계되는데, 실제 및 가상 파일럿 위치는 강조되고, 데이터 위치는 약화된다. 시간 도메인 채널 추정은 초기 CIR에 대해 반복적으로 개선시킨다. 시스템은 보간법과 같은 평균화를 통하여 데이터 전용 심볼에 대한 채널 추정을 결정한다.

Description

시간 도메인 채널 추정을 사용하는 OFDM 리시버{OFDM RECEIVER WITH TIME DOMAIN CHANNEL ESTIMATION}

본 출원은 "OFDM Receiver with Time Domain Channel Estimation"의 명칭으로 2011년 11월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 61/559,793호로부터 우선권을 주장한다.

본 발명은 좀 더 효율적으로 채널 추정, 특히 주파수 도메인 프로세싱을 수행하는 직교 주파수 분배 멀티플렉싱(OFDM) 리시버에서 채널 추정을 달성하기 위하여 통신 신호를 프로세싱하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

데이터 속도를 증가시키고 다중 경로를 완화시키기 위하여, WiMAX와 LTE와 같은 소위 4G 무선 네트워크를 포함하는 진보된 네트워크는 그 PHY층을 위한 직교 주파수 분배 멀티플렉싱(OFDM) 파장의 채택된 변형을 가진다. PHY층은 물리적이고, 정보의 비트가 공기 또는 유선상으로 송신되며, 수신되는 전자기적인 수단이다. OFDM은 도시 환경에서 무선 채널의 다중 경로를 위한 빌트-인 완화부(mitigation)로 매우 인기 있는 대역폭 효율성을 제공한다. OFDM 송신의 민감도는 잘 알고 있다. PHY층을 위한 "비트-펌프(bit-pump)" 스킴이 디지털 가입자 라인(DSL, 무선) OFDM 장치에서 성공적으로 판명되었다. 한 편, 모바일 무선 OFDM 장치는 OFDM의 디자인된 용량을 달성하기 위한 문제에 여전히 직면해 있다.

OFDM의 실제적이고 이론적인 이점의 핵심은 고속 푸리에 변환(FFT)의 사용이다. OFDM 내에 사용된 FFT는 Nc-동시 라디오 스테이션에 대한 튜너의 뱅크와 유사하게 볼 수 있는데, 이는 FFT에 의해 생성된 각각의 톤(tone)이 독립적으로 사용자에게 할당될 수 있기 때문이다. OFDM PHY는 짧은 주기 동안에, 사용자에게 서브캐리어의 완전 또는 부분 할당을 하면서, 각 서브캐리어 주파수(톤)에 대한 비트의 동시 블라스트(simultaneous blast)를 제공 또는 수신한다. 서로 다른 사용자간에 서브캐리어의 부분 할당을 하는 것과 한 주기 내에서 많은 사용자를 집합하는 것은 OFDM에 대한 하나의 다중-접근 스킴이다. 10 MHz 대역폭 채널의 경우에, 가령 0.1 밀리초와 같은 매우 짧은 동안에 사용자는 Nc = 840(WiMAX) 또는 600(LTE) 동시 톤까지 수신할 수 있다. 이들 시간의 주기당 Nc-톤은 OFDM 심볼을 이룬다. 하나의 심볼 내에서 많은 사용자의 할당을 OFDMA라 부른다.

일반적으로 무선 표준(standard)는 세 개의 중요한 시간 세그먼트로 구성되고, 사용가능한 대역폭과 정보의 시간 민감도에 의해 정의된다. 다수의 심볼은 연관되어(concatenate) 프레임을 형성하고, 이는 가장 긴 관련 시간 단위이며, 예를 들어 10 밀리초가 될 수 있다. 표준이 20개의 심볼을 프레임으로 할당하면, 심볼 구간은 0.5 밀리초이다. 마지막으로 FFT 크기와 사이클 프리픽스 구간(cycle prefix duration)은 샘플든 간의 시간 구간을 정의하여서, 1024 포인트 FFT와 128 포인트 CP는 43 나노초의 샘플링 시간을 정의한다. FFT 계산이 비교적 효율적일 수 있더라도, 예시적인 OFDM 시스템에 대한 FFT 크기는 충분히 크고(가령, 10 MHz 대역폭의 경우에 1024 샘플), 계산적인 요구는 다소 높으며, 전력 소모는 사용자 핸드셋에 대한 리시버를 디자인하는데 중요한 제약으로 남는다.

OFDM 시스템은 코드 분배 멀티플 액세스(CDMA)에 기초한 3G 시스템에 비하여 좀 더 민감하고, 더 낮은 강건한 신호 획득성을 가진다. OFDM 시스템의 민감도는 인커밍 신호를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하기 위한 고속 푸리에 변환(FFT)의 사용으로부터 온다. OFDM 시스템 내의 FFT는 매우 흔한 실-생활 조건 및 리시버 사용하에서 이상적인 가정으로부터 벗어날 수 있다. 근본적인 FFT 알고리즘의 가정이 실패한다면, 송신되는 모든 Nc-채널(Nc 서브캐리어)들 간에 크로스토크가 생긴다. 서브캐리어간의 크로스토크는 성능을 저하시키고, 이는 결국 비트 에러율(bit error rate)을 증가시킨다.

무선 OFDM 핸드셋은 구조물 또는 넓은 수면으로부터의 반사 때문에, 송신 타워("베이스 스테이션")로부터 (서로 다른 지연을 카피하여) 동일한 신호의 다중 경로를 수신할 수 있다. 이 비가시선(non-line-of-sight) 수신 또는 다중 경로는 트랜스미터에 의해 평평한 주파수 도메인 "모양" 출력으로부터 신호를 왜곡되게 한다. 리시버는 신호의 원래의 평평한 스펙트럴 모양으로 신호를 복원하기 위해 필터를 계산해야 한다. OFDM 리시버는 송신된 각 OFDM 심볼에 대해 중요한 이퀄라이제이션 계산을 수행한다.

통신 시스템에서 흔히 사용되는 다른 변조 전략과 많이 다르게, OFDM은 두 개의 이퀄라이저(시간 이퀄라이저(TEQ) 및 주파수 이퀄라이저(FEQ))를 포함하여, 신호 품질을 개선시킬 수 있다. DSL과 같은 일부 OFDM 장치는 시간 이퀄라이저를 포함하는 반면, 전류 무선 표준을 사용하는 시스템과 같은 다른 것들은 시간 이퀄라이저를 요하지 않는다. 모든 실용적인 OFDM 리시버는 주파수 이퀄라이저를 가진다. 리시버가 시간 이퀄라이저 또는 주파수 이퀄라이저만을 가지던 간에, 이퀄라이저가 신호 품질을 개선시키는데 사용되기 전에 리시버는 이퀄라이저 계수의 값을 적어도 초기에 결정하기 위해 채널 추정을 수행할 필요가 있다. 일반적으로 주파수 이퀄라이저에 대한 계수는 주파수 도메인에서 수행된다.

도 1은 컴퓨터 네트워크 또는 음성 데이터에 의해 생성된 데이터와 같은 정보로 변조된 라디오 신호를 생성하는 OFDM 트랜스미터(OFDM transmitter, 10)를 포함하는 OFDM 통신 시스템을 개략적으로 도시한다. 라디오 신호는 채널(channel, 12)에서 리시버(receiver, 14)로 이동한다. 채널(12)은 서로 다른 길이의 다중 경로를 통해 전송하는 것을 포함하는 다양한 방법으로 라디오 신호를 왜곡하고, 다중 경로로 알려진 메카니즘 내에서 서로 다른 오프셋과 진폭으로 라디오 신호의 다수의 카피(copy)를 도입한다. 종래의 OFDM 리시버 회로(14)는 수신된 신호를 베이스밴드로 다운 컨버트하고, 그 신호를 아날로그-투-디지털 컨버트하여 도 1에 도시된 OFDM 프로세싱 회로 내로 입력되는 정보 신호를 생산한다. 라디오 신호는 일시적으로 신호를 정렬하는 정렬 요소(alignment element, 16)로 입력되어서, 송신 표준에 따라 프로세싱될 수 있다. 정렬 요소(16) 이후에, 신호는 신호로부터 사이클 프리픽스(CP)를 제거하는 프로세싱 요소(processing element, 18)를 통과한다. 종래의 OFDM 트랜스미터(10)는 마지막 Ncp 샘플로 구성된 CP의 길이(Ncp)를 길이(N)의 고유 신호 파장에 더해서, 트랜스미터가 아날로그 신호로 컨버트하고 전송한 디지털 신호는 길이(N + Ncp)와 같다. 리시버의 역 컨버전 프로세스의 초기 단계는 더해진 Ncp 사이틀 프리픽스 샘플을 제거 및 버리는 것이다. 그 단계 이후에, 직렬 투 병렬 컨버전 요소는 조직화하여 추가 프로세싱을 위해 직렬 신호를 병렬 신호로 컨버트한다. 사이클 프리픽스는 직렬 투 병렬 컨버전 이전 또는 이후에 제거될 수 있다.

CP 제거부(CP removal, 18) 이후에, 병렬 데이터는 프로세싱을 위하여 시간 도메인 샘플(s(n))을 한 세트의 주파수 도메인 샘플(Ri (k))로 컨버트하는 고속 푸리에 변환(FFT) 프로세서(FFT preccesor, 20)로 제공된다. 수신된 OFDM 심볼은 채널에 의해 오류가 있다고 가정되는데, 이는 OFDM이 OFDM 시스템에서 사용되는 각각의 서브캐리어 주파수들로부터 샘플에 대한 진폭 및 위상 왜곡을 도입한다고 가정된다. FEQ 22는 OFDM 시스템에서 사용되는 주파수들의 각각에 특화된 진폭 및 위상 보정을 서로 다른 주파수에 대해 송신된 다양한 샘플에 적용한다. FEQ 22에 의해 적용된 보정값을 결정하기 위하여, FEQ 22는 각각의 주파수의 이상으로부터 채널의 진폭 및 위상 변이를 추정할 필요가 있다.

도 1에서 사용된 종래의 OFDM 채널 추정부(OFDM channel estimator, 24)는 한 세트의 파일럿 톤 위치(pilot tone location, 26) 또는 비트와 서브캐리어 위치와 같은 예측가능한 특징을 가진 또 다른 신호에 기초하여 채널을 수신하고 추정한다. 이를 주파수 도메인 채널 추정 또는 FDCE 라고 한다. 이 파일럿 톤은 대체로 관련 표준에 의해 조절(dicated)된다. 각각의 서브캐리어 또는 톤에 대한 채널 추정 정보를 제공하기 위하여 수신된 정보로부터 보간(interpolate)이 필요할 수 있다. 모든 FDCE 사용은 FFT 출력 OFDM 심볼에 반응하여 파일럿을 추출한다. 각 파일럿에서의 채널 추정은 각 파일럿에 대한 이상적으로 예상되는 "+1"의 포스트-복조값(post-demodulation value)으로부터 진폭 및 위상 회전으로서 결정될 수 있다. 그것은, 주파수의 대역폭에서 채널로부터의 왜곡을 구성하는 이 "+1" 값으로부터의 임의의 이탈이다. 데이터 서브캐리어 주파수에서 채널의 값은 파일럿 서브캐리어 주파수에서 얻어진 값을 보간함에 의하여 추정될 수 있다. 간단한 채널 추정 스킴에 대한 다양한 개선책이 알려지고, 이는 주파수 도메인에서 일반적으로 실행된다. 주파수 이퀄라이저(frequency equilizer, 22)는 고속 푸리에 변환 프로세서(20)로부터 신호를 수신하고, 채널은 추정부(24)로부터 신호를 추정하고, 이퀄라이즈한다. 이퀄라이저(equalizer, 22)의 출력에는 이퀄라이저의 병렬 출력을 직렬 출력 사용자 신호로 컨버트하는 병렬 투 직렬 요소가 제공된다.

OFDM 심볼은 능동 데이터 서브캐리어값을 그 OFDM 심볼 내로 "로드(loaded)"될 비트의 수에 따라 미리 정해진 세트의 값으로부터 영이 아닌 값으로 설정함에 의해 구성된다. 이들 값은 시간-도메인 샘플을 얻기 위하여 역 고속 푸리에 변환(IFFT)된다. 그리고 나서, 사이클 프리픽스는 심볼의 시간-도메인 샘플의 말단으로부터 정의된 샘플의 수를 취하여, 심볼의 시작점에 첨부된다. IFFT가 1024 샘플을 생성하면, 시간-샘플의 수는 1024이다. 어떤 표준이 CP를 선택하여 길이 128을 가진다. 이는 트랜스미터가 1024 샘플의 시퀀스로부터 마지막 128 샘플을 선택한다는 것을 의미하고, 샘플을 프리펜드(prepend)하여 샘플이 송신된 OFDM 심볼 내의 처음 128 샘플이 되도록 하고, 이는 전체 1152 샘플이 된다. 이 구성 때문에, OFDM 심볼의 1152 샘플 중에서 임의의 1024 샘플을 선택하는 것은 원래의 1024 OFDM 신간 샘플상에 원형 시프트(circular shift)를 생성한다.

WiMAX 표준의 경우에서, OFDM 심볼은 서브 채널당 14개의 능동 서브캐리어로 60 서브채널 상에서, 전체 840 능동 서브캐리어에 대해 서브 채널당 4 파일럿으로 송신될 수 있다. 임의의 주어진 심볼내의 파일럿의 위치, 따라서 서브채널은 표준에 의해 미리 정해진다.

OFDM의 이론적인 이점 하나는 이퀄라이제이션이 각각의 개별적으로 수신된 톤에 대한 FFT를 한 후에 다소 간단한 알고리즘을 통해 수행될 수 있다는 것이다. OFDM 리시버를 인에이블시키는 또 다른 이점은 이퀄라이저 계수가 사용자와 관련 있는 각 서브캐리어에 대해서만 추정되는 것이 요구되고, 그 양은 FFT 크기 보다 작다. 각 톤에 해당하는 각 이퀄라이저 계수에 대한 값은 채널 계수의 추정(채널 추정이라 함)에 의존한다. OFDM 리시버에서의 많은 동작과 같이, 일반적인 OFDM 리시버는 FFT 이후에 채널 추정을 수행하는데, 이는 그 때의 채널 추정이 사용자의 톤 할당에 기초하여 간단하고 효율적으로 수행되기 때문이다. 채널 추정이 FFT 이후에 수행되기 때문에, 톤은 인터-캐리어 간섭(inter-carrier interference, ICI)으로 알려진 FFT와 포스트-FFT 왜곡의 영향을 받을 것이다. ICI는 세가지 조건을 통해 나타난다. 1) 주파수 튜닝에서 오류, 2) 모빌리티로부터의 도플러 및 3) 다른 셋-사이트로부터의 간섭이다. OFDM 시스템은 심볼간의 시간갭을 제공함에 의해 인터-심볼 간섭을 조정하므로, 인터-심볼 간섭은 다른 무선 스킴과 비교하여 OFDM에 대한 영향이 대체로 적다.

임의의 주어진 채널은 그 용량에 대해 잘 알려진 제한이 있다. 현재 OFDM 실행에서, 용량에 있어서 예상되는 비율 아래의 추가 손실이 있다. 채널 추정 에러가 주범이다. ICI는 일반적인 실행에서 채널 추정 알고리즘 포스트-FFT에 영향을 미치기 때문에, 열악한 채널 추정은 부정확한 이퀄라이저 계수로 이어진다. 부담이 큰 채널 및 열악한 채널 추정과 같은 많은 상황 때문에, 증가된 비트 에러율(BER)은 사용자에게 제공되는 송신되는 비트율을 줄임에 의해 해결될 수 있다. 사실상, 송신되는 비트율을 줄이는 것에 의해 간섭에 대한 강건성을 가능하게 할 수 있다. 그러나, OFDM 스킴이 톤 당 두 개, 네 개 또는 여섯 개의 비트의 송신을 가능하게 하기 때문에, 이는 비-선형 보정인데, 결과적으로 일부 환경하에서, 왜곡을 완하시키는 것은 송신될 2비트/톤보다 적을 것을 요구하며 이는 시스템이 사용자에게 사용 가능한 데이터를 전혀 만들지 못한다는 것을 의미한다.

채널

본 발명의 일 양상은 표준-조절된 파일럿 위치와 가상 파일럿 위치에 기초하여 기준 신호를 결정하는 단계를 포함하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법을 제공한다. 가상 파일럿 위치는 표준-조절된 파일럿 위치에 더하고 이에 응답한다. 본 방법은 기준 신호에 응답하여 시간 도메인 채널 추정을 수행하고, 시간 도메인 채널 추정에 응답하여 수신된 심볼을 이퀄라이즈한다.

본 발명의 또 다른 양상은 파일럿과 정보의 혼합된 심볼을 수신하는 단계를 포함하는 OFDM 신호를 프로세싱하는 방법을 제공한다. 한 세트의 가상 파일럿 정보는 실제 파일럿 정보에 응답하여 제공된다. 기준 신호는 적어도 가상 파일럿 위치에 기초하여 결정된다. 가상 파일럿 위치는 실제 파일럿 위치에 더하고 이에 응답한다. 시간 도메인 채널 추정은 기준 신호에 응답하여 수행되고, 수신된 심볼은 시간 도메인 채널 추정에 응답하여 이퀄라이즈된다.

하나 이상의 수신된 OFDM 심볼에 응답하여 시간 도메인 채널 임펄스를 생성하는 단계를 포함하는 OFDM 신호를 프로세싱하는 방밥을 제공한다. 이 시간 도메인 채널 임펄스 응답은 제1 세트의 샘플을 가진다. 제1 세트의 샘플은 추정된 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 포함하는 제2 세트의 샘플을 식별하기 위해 평가된다. 추정된 시간 도메인 채널 임펄스 응답은 개선되어 개선된 시간 도메인 채널 추정치를 생성한다. 수신된 심볼은 개선된 시간 도메인 채널 추정치에 응답하는 방식으로 이퀄라이즈된다.

본 발명의 또 다른 양상은 하나 이상의 수신된 OFDM 심볼에 응답하여 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 생성하는 단계를 포함하는 OFDM 신호를 프로세싱하는 방법을 제공한다. 이 시간 도메인 채널 임펄스 응답은 제1 세트의 샘플을 가진다. 제1 세트의 샘플은 제1 세트의 샘플의 진폭에 기초하여 제1 샘플 포지션을 식별하기 위해 평가되고, 제1 샘플 포지션에 응답하며, 제2 세트의 샘플은 잘려진(truncated) 시간 도메인 채널 임펄스 응답일 되도록 선택된다. 본 방법은 잘려진 시간 도메인 채널 임펄스 응답보다 더 개선되어 개선된 시간 도메인 채널 추정치를 생성하고, 개선된 시간 도메인 채널 추정치에 응답하여 수신된 심볼을 이퀄라이즈한다.

도 1은 OFDM 트랜스미터 및 주파수 도메인 채널 추정 OFDM 리시버를 포함하는 OFDM 통신 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 시간 도메인 채널 추정 OFDM 리시버를 포함하는 OFDM 통신 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 시간 도메인 채널 추정치로부터 파생된 정보를 사용하여 채널 추정치의 보간법을 위한 위이너 필터링(Wiener filtering)을 실행하는 평균화 전략 요소의 실행을 개략적으로 도시한다. 도 3의 평균화 전략은 시간 도메인 채널 추정을 실행하는 OFDM 리시버 내에서 사용될 수 있다.
도 4는 서로 다른 채널 추정 실행으로 OFDM 리시버에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다.

시간-도메인 채널 추정(TDCE)를 실행하는 직교 주파수 분배 멀티플렉싱(OFDM) 시스템은 주파수-도메인 채널 추정(FDCE)을 실행하는 OFDM 시스템이 접근하는 것과 비교할 때, 우월한 성능, 가령, 좀더 강건한 성능을 제공할 수 있다. 이러한 상황에서, 강건성은 도플러, 간섭 또는 캐리어 오프셋 상황 또는 이들 상황들의 조합이 존재할 때, 통신 시스템이 작동하는 능력으로 간주된다. TDCE를 실행하는 OFDM 시스템은 좀 더 강건한데, 이는 바람직한 실시예에서, 상기 시스템이 통계적인 방법 또는 간섭으로 부터의 오류(corruption)를 최소화하는 다른 전략을 사용하여 채널을 측정할 수 있기 때문이다. 대조적으로, 주파수-도메인 채널 추정을 사용하는 OFDM 시스템은 수신된 신호에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)를 수행한 후에, 수신된 신호의 분석을 통해 채널을 측정하는 것이 일반적이다. 고속 푸리에 변환은 OFDM 시스템의 중심이나, FFT도 주파수 도메인 채널 추정을 감소할 수 있는 방법으로 간섭을 신호에 "접착(cement)"한다.

TDCE OFDM 리시버의 바람직한 실시예는 주어진 레벨의 기능성에 대해 더 낮은 전력 소모를 제공할 수 있다. 바람직하게는, 더 낮은 전력 소모 시스템에는 비교적 덜 복잡한 시스템을 사용하는 것, OFDM 심볼마다 한번 채널 추정을 수행하는 것 또는 실행-관련 용량-갭 감소를 용이하게 하기 위하여 더 높은 정확성을 달성하는 것 중 하나 이상에 의해 제공된다. 본원에 기술된 바와 같이, TDCE OFDM 리시버는 더 낮은 전력 소모를 제공하기 위하여 이들 전략의 각각을 해결할 수 있다.

바람직한 OFDM 통신 시스템의 한 변형예는, 심볼이 고속 푸리에 변환을 통해 프로세스되기 전에 수신된 심볼에 응답하여 시간 도메인 채널 추정을 수행한다. 바람직하게는, 통신 시스템은 실제 파일럿에서 가상 파일럿을 생성하여 채널 추정의 안정성과 품질을 개선시킨다. 바람직한 시스템의 이들 변형예는 실제 및 가상 파일럿에서 기준 신호를 생성하고, 결과로 나온 기준 신호와 수신된 심볼에 응답하는 신호를 상관관계하여 초기 채널 임펄스 응답(CIR)을 생성하고, 채널에 대한 통계치를 결정한다. 어떤 상황에서, 결과로 나온 기준 신호는 수정된 심볼과 상관관계 되는데, 실제 및 가상 파일럿 위치는 강조되고, 데이터 위치는 약화된다. 일부 실시예에서, 바람직하게는, 시간 도메인 채널 추정은 CIR에 응답하고, 반복되는 채널 통계치와 같이 채널을 특징짓는 메트릭스(metrics)는 초기 CIR 보다 더 개선된다. 시스템의 바람직한 양상은 데이터 전용 심벌(data only symbol)에 대한 채널 추정치를 결정하는데, 이는 주파수 도메인에서 수행되는 것이 바람직하며, 보간법 또는 보간법과 보외법을 통해 바람직하게 수행된 평균화를 통하여 수행된다.

바람직한 OFDM 통신 시스템의 또 다른 변형예는 파일럿 톤과 심볼이 프로세싱된 고속 푸리에 변환을 포함하는 데이터 세트의 주파수 도메인 상관관계로부터 시작하는 시간 도메인 채널 추정을 수행한다. 결과로 나온 상관관계는 가령, IFFT를 통해 시간 도메인으로 변환되어서 초기 채널 임펄스 응답(CIR)을 제공하고, 앞서와 같이, 채널에 대한 통계치를 결정한다. 상관관계에 사용되는 파일럿 톤의 세트는 가령, 적절환 표준에 의해 조절된 실제 파일럿의 세트일 수 있다. 더 큰 강건성과 안정성이 요할 경우, 상관관계에 사용되는 파일럿 톤의 세트는 표준에 의해 조절된 실제 파일럿과 아래에 논의되는 바와 같이 결정된 가상 파일럿을 모두 포함하는 것이 바람직하다. 시간 도메인 CIR의 추가 프로세싱은 개선된 시간 도메인 채널 추정치를 생성하고, 상기 및 아래에 논의되는 바와 같이, 다른 프로세스 중에, 프로세싱된 시간 도메인 채널 추정치를 동기화한다.

도 2는 전체 OFDM 시스템 내의 시간 도메인 채널 추정(TDCE) 직교 주파수 도메인 멀티플렉싱(OFDM)의 기본 개략적인 다이어그램이다. OFDM 통신 시스템은 컴퓨터 네트워크 또는 음성 데이터에 의해 생성된 데이터와 같은 정보로 변조된 라디오 신호를 생성하는 OFDM 트랜스미터(OFDM transmitter, 100)를 포함한다. TDCE OFDM 리시버의 바람직한 실시예에 대해, 라디오 신호는 채널(102) 상에서 이동한다. 채널(102)은 서로 다른 길이의 다중 경로를 통해 전송하는 것을 포함하는 다양한 방법으로 라디오 신호를 왜곡하고, 다중 경로로 알려진 메카니즘 내에서 서로 다른 오프셋과 진폭으로 라디오 신호의 다수의 카피(copy)를 도입한다. 라디오 신호는 다운 컨버트되어 신호를 일시적으로 정렬하는 정렬 요소(104)로 입력되어서, 송신 표준에 따라 프로세싱될 수 있다. 정렬 이후에, 데이터는 신호로부터 사이클 프리픽스(CP)를 제거하는 프로세싱 요소(106)으로 통과된다. 그 단계 이후에, 직렬 투 병렬 컨버전 요소는 조직화하여 추가 프로세싱을 위해 직렬 신호를 병렬 신호로 컨버트한다. 사이클 프리픽스는 직렬 투 병렬 컨버전 이전 도는 이후에 제거될 수 있다.

CP 제거부(106) 이후에, 병렬 데이터에는 병렬 데이터는 프로세싱을 위하여 시간 도메인 샘플(s(n))을 한 세트의 주파수 도메인 샘플(Ri (k))로 컨버트하는 고속 푸리에 변환(FFT) 프로세서(108)로 제공된다. 수신된 OFDM 심볼은 채널에 의해 오류가 있다고 가정되는데, 이는 OFDM이 OFDM 시스템에서 사용되는 각각의 서브캐리어 주파수들로부터 샘플에 대한 진폭 및 위상 왜곡을 도입한다고 가정된다. 주파수 이퀄라이저(110)는 OFDM 시스템 내에서 사용되는 서브캐리어 주파수의 각각에 특화된 진폭 및 위상 보정을 다양한 주파수 상에서 송신되는 다양한 샘플에 대해 적용할 수 있다. FEQ(110)에 의해 적용되는 보정은 시간 도메인에서 바람직하게 제공된 채널 추정치를 가진 이상으로부터 채널의 진폭 및 위상 변이의 채널 추정치를 사용하는 것이 바람직하다. 도 2의 TDCE 리시버의 어떤 바람직한 실시예는 수신된 OFDM 심볼 모두에 대하여 채널 추정치를 결정한다. 다른 바람직한 실시예는 통계적 측정을 사용하여 공지된 손상에 대한 강건한 기능성을 제공한다. 주파수 이퀄라이저(110)에 의해 이퀄라이즈된 심벌 출력은 디코더(decoder, 380)로 제공되고, 이는 심볼을 프로세싱하여 송신된 데이터를 추출한다. 적절한 디코더는 기술 분야에서 공지되어 있다.

본 발명은 OFDM 링크 성능을 제한하는 메카니즘이 OFDM FEQ 내의 오류 서브캐리어(톤) 가중화의 할당이고, 이는 대게 채널 추정에서의 오류 때문이라는 것을 관측하여 왔다. 이를 위해, 본 발명자는 파일럿들 간의 주파수 도메인에서 종래의 보간법을 사용하는 것에 비하여 좀 더 강건한 채널 추정을 일부 바람직한 실시예에서 제안한다.

도 2의 리시버의 일부는 시간 도메인 채널 추정치를 생성하는 것을 촉진시키기 위해 선택되는 것이 바람직하다. 파일럿 위치 요소(pilot locations element, 390)는 한 세트의 파일럿 신호 위치를 저장 및 출력한다. 파일럿 위치 요소(390)는 파일럿 신호를 가지면서, 심볼 및 적절한 통신 표준이 조절하는 서브캐리어에 해당하는 파일럿 신호 위치를 출력할 수 있다. 원하면, 파일럿 위치 요소(390)은 표준에 의해 조절된 파일럿 신호 위치로부터 바람직하게 생성된 가상 파일럿 위치를 추가로 출력한다. 추가적인 가상 파일럿 신호는 좀 더 정확한 출력을 생성하기 위한 응답 요소에 의해 사용될 수 있는 증가된 파일럿 신호 자극을 제공하는데, 이는 특히 어떤 상황 하에서 더 크고 원하는 안정성을 제공할 수 있다. 기준 신호 요소(310)는 파일럿 위치 요소(390)에 의한 파일럿 위치 정보 출력에 응답하는 것이 바람직하고, 증가된 파일럿 신호 위치 자극을 가진 기준 신호를 생성하기 위하여 실제 및 가상 파일럿 위치에 응답하는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 파일럿 위치 요소(390)는 각각의 실체 및 가상 파일럿 위치에 대하여 주파수 도메인 실제 및 가상 파일럿과 관계된 위상 및 진폭 출력할 것이다. 기준 신호 요소(310)과 같은 다른 회로는, 회로가 어떻게 실행되는지, 실행의 세련됨 또는 이들 데이터 세트의 하나 또는 그 이상이 어떤 실행에서 필요하지 않은지에 의존하여, 이들 데이터 세트의 하나 또는 그 이상을 제공한다. 요소(310)에 의해 생성된 기준 신호는 스위치(305)의 시간 섹션 또는 주파수 섹션에 대하여 선호되도록, 시간 도메인 신호이거나 원하는 바와 같이 주파수 도메인 신호일 수 있다. 요소(310)에 의해 출력되는 기준 신호는 기준 신호와 시간 도메인 도는 주파수 도메인에서 수신된 신호간의 상관시킬 수 있다.

OFDM 리시버의 어떤 바람직한 실시예에서, 리시버는 추정을 위하여 최대 채널 임펄스 응답(CIR) 길이를 선택하는 것이 바람직하고, 상기 길이는 OFDM 심볼 길이보다 짧은 것이 바람직하다. 심볼 길이는 특정 시스템에 대해 일반적으로 고정된다. 일부 바람직한 실시예에서, 시스템은 채널 추정을 발전시키기 위한 추가 프로세싱을 위하여 초기 CIR의 일부를 선택하거나, 아니며, 심볼 길이 또는 초기 CIR의 길이보다 짧은 길이를 가진 채널 추정을 달성할 수 있다. 예를 들어, 이러한 바람직한 실시예는, 채널이 복잡성, 강건성 및 정확성의 면에서 시간 도메인 채널 추정에 이로운 초기 심볼-길이 CIR을 짧게 하는 것(shortening)을 결정하도록 특징 짓는 메트릭스를 사용할 수 있다. 적절한 메트릭스는 가령, 반복 제어부(iteration controller, 350)에 의해 생성될 수 있거나, 채널에 응답하여 도 2의 리시버의 도 다른 요소에 의해 생성될 수 있다. 가령, 파일럿 위치 요소(390)에 의해 추정되는 가상 파일럿 위치를 포함하여 파일럿 정보에서의 개선은 통계적 측정부(statistical measure, 320)의 품질에 반영되는 것이 바람직하다. 어떤 바람직한 리시버 실시예에서, 통계적 측정부 요소(320)는 더 긴 시간 기간에 걸쳐 높은 품질 신호를 제공하는데 사용되어, CIR 선택 모듈(CIR selection module, 330)은 에너지-최적화 방법을 통하여 CIR을 자르도록 디자인될 수 있다. 둘 이상의 이들 분리되게 이로운 전략을 결합하는 도 2의 리시버의 실시예가 추가의 이점은 나타낸다. 예를 들어, 도시된 배열 요소의 직렬 프로세싱(310, 320 및 330)은 정보 및 그 품질 을 증가시키는데 실행될 수 있는데, 채널 추정 요소(340)은 그 결과를 생성한다. 아래 더 자세히 논의되는 바와 같이, 이는 추정에 대해 사용되는 더 긴 채널 길이와 추정에 사용되는 에너지의 개선된 레벨을 통해 시스템으로 결합된 신호에서의 노이즈와 다른 변이들 간의 트레이드 오프를 나타낸다.

채널 추정 요소(340)은 적어도 시간 도메인 채널 추정을 수행할 수 있는 것이 바람직하다. 채널 추정 요소(340)는 초기 CIR의 시간 도메인 표현을 수신할 수 있고(초기 CIR은 시간 도메인에서 발전되거나 시간 도메인으로 변환된 결과를 가지고 주파수 도메인에서 발전됨), 초기 CIR을 프로세스하여 시간 도메인 채널 추정을 발전시키는 것이 바람직하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 바람직한 스위치(305)는 시간 도메인 신호(FFT(108)에서 FFT 프로세싱 이전에) 또는 주파수 도메인 신호(FFT(108)에서 FFT 프로세싱 이후에)를 통계적 측정부 요소(320)를 포함하는 리시버의 다양한 요소로 선택적으로 결합시킨다. 결과적으로, 특히 바람직한 리시버 실시예에서, 통계적 측정부 요소(320)는 시간 도메인 추정 또는 주파수 도메인 추정을 선택적으로 수행할 수 있어서 초기 시간 도메인 CIR을 발전시킬 수 있다. 본원에서 논의된 이점의 대부분은 리시버내의 최종 시간 도메인 채널 추정의 사용에 관한 것이어서, 채널 추정 요소(340)는 적어도 초기 시간 도메인 CIR에 기초한 시간 도메인 채널 추정 능력을 포함하고, 여기서, 리시버는 주파수 도메인에서 어느 정도 초기 시간 도메인 CIR을 결정할 수 있다. 바람직하게, 어떤 실시예는 추정 모듈(340)을 실행하여, 메트릭스에 응답하여, 반복 제어부(350)에서 계산되고, 이는 결국 하나 이상의 모든 모듈(310, 320, 330)에 응답할 수 있다. 다른 실시예에서, 반복 제어부(350)는 디코더 모듈(390)에 의해 피드백으로 반복 제어부(350)로 바람직하게 생성 및 제공되는 에러율 정보에 응답하여 이들 메트릭스를 더욱 개선시킬 수 있다. 위상 정렬 요소(360), 패딩 요소, FFT 및 평균화 전략 요소(370)와 같은 도 2의 리시버의 추가 요소 또는 회로는 리시버의 추가 개선, 다양한 양상 또는 다양한 작동 모드를 위해 제공된다. 예를 들어, 어떤 요소 또는 회로가 유용하여, 시간 도메인 추정 또는 주파수 도메인 추정이 리시버 내에 그 시점에 존재하는 지에 따라, 채널 추정이 적절한 추가 프로세싱을 준비될 수 있다. 도 2의 리시버의 바람직한 실시예는 추가적인 포스트-추정 요소 또는 회로를 실행하여 계산 효율 또는 작업 효율을 달성할 수 있다. 예를 들어, 위상 정렬 요소(360)는 도 2에 도시되는 바와 같이 시간 도메인에서 사용되나, 위상 정렬 요소는, 이러한 실행이 복소수-값 멀티플러(multiplier)를 포함할 것임에도 불구하고, 주파수 도메인에서 실행될 수 있다.

도 2의 리시버 부분은 요소(310, 320 및 33)의 바람직한 실행으로부터의 개선된 품질의 출력 및 반복 제어부(350)로부터의 개선된 효율로 개선된 성능을 나타낸다. 이들 요소의 일부 또는 전부는, 전체 통신 시스템의 특징에 의존하여 본 발명의 실시예에 포함될 수 있다. 도 2의 리시버 부분은 종종 두 개의 추가 프로세싱 모듈을 포함한다. 많은 상황하에서, 추정 모듈(340)은 이퀄라이제이션을 위하여 적절히 정렬된 CIR을 제공하지 않는다. 그리고 나서, 바람직하게는, 위상 정렬 모듈(phase alignment module, 360)은 반복 제어부 모듈(350)로부터의 메트릭스에 응답하여 CIR을 적절히 조절하여, TDCE 리시버에 의해 프로세싱될 해당 OFDM 심볼의 주파수-도메인 위상을 매치시킨다. TDCE 리시버의 도시된 실시예의 또 다른 회로는 평균화 전략 요소(370)이다. 평균화 전략 요소(370)는 반복 제어부 모듈(350)에 의해 계산된 메트릭스에 응답할 수도 있는데, 이는 결국 요소(310, 320, 330)로부터의 정보에 응답하는 것이다. 평균화 전략 모듈(370)는 채널 주파수 응답(CFR)의 좀 더 정확한 추정을 제공하는 것이 바람직하고, 또한, 채널 임펄스 응답(CIR)은 FDCE 리시버에서 등가의 복잡성으로 얻을 수 있다.

파일럿 및 가상 파일럿 신호 위치 정보

OFDM 시스템에 대한 간단한 주파수 도메인 채널 추정부는 주파수 도메인에 걸쳐 있고, 단일 심볼 내에 있는 파일럿 신호들 간에 보간하여 데이터 서브캐리어에서 채널 계수를 얻을 수 있다. WiFi 또는 WiMAX와 같은 무선 통신 표준은 심볼 내의 가능한 모든 OFDM 서브캐리어들 간에 파일럿 서브캐리어의 위치를 조정해서, 리시버는 채널 추정을 발전시키는 이 프리오리(priori)로 알려진 정보를 포함하고 사용할 수 있다. 파일럿 톤 또는 서브캐리어는 일부 표준에서 심볼에서 심볼로 위치를 바꿀 수 있다. 이러한 표준에 대해, 고유 파일럿-베어링 심볼(pilot-bearing symbol)을 평균화하여 "주파수 도메인 시간-평균화된 심볼"를 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, WiMAX에서, 파일럿 위치는 4 개의 심볼의 주기성으로 심볼-투-심볼이 변화된다. 그래서, 만일 하나의 심볼이 60 파일럿이면, 모든 심볼에 걸친 평균화는 4 x 60 = 240 파일럿의 복합 스펙트럼을 만든다. 평균화 및 평균화된 심볼의 사용하는데 있어 중요한 가정은 채널이 4 개의 심볼의 시간 기간 동안에 (현저히) 변하지 않는다는 것이다. 이 후자의 접근은 시간 도메인 파일럿 평균화를 가진 FDCE라고 불리운다. 이 주파수-도메인 OFDM 심볼의 시간-도메인 평균화는, 아래 좀 더 자세히 기술되는 바와 같이, 채널을 추정하기 위한 시간-도메인 프로세싱과 혼동해서는 아니된다.

롱 텀 에볼루션 또는 LTE와 같은 다른 표준에서, 파일럿-베어링 심볼은 비-인접 심볼(non-contiguous symbol)에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 0.5 ms의 구간을 가진 서브-프레임은 14 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 특정한 작동 모드에서의 파일럿은 심볼 0, 4, 7 및 11에 위치될 수 있다. 4 개의 심볼에 대한 평균화가 상기 기술된 바와 같이, 수행되거나, 다른 기술이 비 파일럿-베어링 심볼에 대한 채널을 추정하는데 제작 및 사용될 수 있다. 예를 들어, 데이터-전용 심볼에 대한 이러한 채널 계수는 간단한 보간법 계산을 사용하여 달성될 수 있다. 이들 기술은 파일럿의 시간-도메인 평균화에 대한 것이고, 시간-도메인 채널 추정을 수행하는 채널 추정 요소(340)와 달리, 시간-도메인 채널 추정을 달성하지 않는다.

상기 FDCE OFDM 논의에서, 심볼 평균화는 주파수-도메인 추정으로 시간에 걸쳐 수행되는데, 시간-도메인 평균화는, 신호가 FFT(즉, 포스트-FFT)된 이후에 변조된 서브캐리어 상에서 발생한다. TDCE 리시버는 일부 상황에서 관련 계산에서의 사용을 위하여 추가로 조작되고 시간 도메인으로 변환되는 파일럿 정보를 사용하여, 이러한 시간-도메인 파일럿 평균화를 채택하는 것이 유리하다는 것을 발견할 수 있다.

본 발명에 따른 TDCE OFDM 리시버의 일부 특히 바람직한 실시예는 가상 파링럿의 생성 또는 결정으로 통하여 임의의 파일럿-베어링 심볼에서 파일럿의 수를 늘린다. 바람직한 실시예에서, 가상 파일럿의 방법은 기존 파일럿을 제외하고 위치에 최소로 위치되는 추가적인 (가상) 파일럿을 리시버에서 국부적으로 결정 또는 생성하는 것이다. 종종, 가상 파일럿 위치의 적어도 일부는 기존 파일럿 위치들 사이의 주파수(또는 서브 캐리어 위치)에서 형성된다. 또한, 할당되었던 서브채널 이상의 가상 파일럿을 계산하는 것도 유리할 수 있다. 바람직하게는, 파일럿 위치 모듈(390)은 표준에서 정의된 바와 같이, 실제 파일럿 위치에 대하여 정보를 저장 및 출력하고, 이는 표준에서 구체화된 바와 같이, 가변될 수 있다. 더구나, 파일럿 위치 모듈(390)은 가상 파일럿 위치를 저장 또는 결정 및 바람직하게는 출력하는 것이 유리하다. 가상 파일럿은 기존 파일럿 위치들 사이에 위치될 수 있거나, 임의로 주어진 형성된 OFDM 심볼 서브채널 외부의 서브캐리어 위치로 연장될 수 있다. 바람직하게는, 요소(390)는 3개의 세트의 인덱스를 가져서, 서브캐리어{파일럿, 데이터, 가상}의 3개의 클래스를 정의한다.

가상 파일럿의 결정은 가령, 샘플링된 기능의 보간된 값을 결정하는 다양한 기술을 통하여 영향을 받을 수 있다. 사실, 가상 파일럿의 생성은 시간 파장을 업-샘플링하는 문제와 유사하고, 이는 선형 보간법 또는 B-스플라인 함수와 관계된 좀더 세련된 계산을 통하여 행해질 수 있다. 당업자는 TDCE 리시버 디자인내의 복잡성 제약에 가장 잘 맞는 보간법 및/또는 수신된 심볼에 대한 에러율 측정과 관련하여 최상의 성능을 달성하는 보간법을 결정할 수 있다. 파일럿 위치 요소(390)는 가령, 표준-조절된 파일럿 위치에 기초한 B-스플라인 보간을 통하여 가상 파일럿 위치를 결정할 수 있거나, 파일럿 위치 요소(390)는 가상 파일럿 위치의 이전 결정의 결과를 저장할 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 가상 파일럿 위치는 실제 파일럿 위치에 따라 좀 더 간단하게 결정될 수 있으며, 파일럿 위치 요소(390)는 결정된 가상 파일럿 위치에 기초하여 가상 파일럿에 대하여 적절한 위상 및 진폭 정보를 결정할 수 있다.

네트워크 상태에 대한 임시 데이터, 리시버 환경 상태 및 추정 파라미터는 설명된 통신 시스템 전반에 걸쳐, "글로벌 변수"로서 사용된다. 이는 FFT 크기 및 채널 추정 길이를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 도 2에서의 각 요소는 각각의 바람직한 실시예에 대한 설명 내의 적용가능한 파라미터를 구체화한다.

TDCE 리시버는 최상의 작업 조건하에서 수치적 안정성을 가지도록 디자인되는 것이 바람직하고, 주어진 샘플의 수를 넘는 채널을 추정할 수 있는 것이 바람직하다. 이들 바람직한 조건은 TDCE 리시버를 실행하는 데 있어 문제점을 제시할 수 있는데, 왜냐하면 FDCE에 집중된 기존 표준은 OFDM 리시버 내의 TDCE를 위해 가능한 조건을 보장하지 않기 때문이다. 신호 프로세싱이 매트릭스-벡터 곱셈을 포함할 때, 수치적 안정성은 특히 바람직하고, 본 발명의 많은 바람직한 실시예에서 찾을 수 있다. 나쁜-조건의 매트릭스는 매트릭스의 크기를 지원하기에 불충분하기 때문에 비트-폭에서의 증가를 야기할 수 있다. 이 민감도는 고유값 범위에 관하여 측정되고, 고속이 매트릭스를 인버팅(inverting) 하는데 문제를 시사할 수 있다. 심볼의 파일럿 서브캐리어로부터 형성된 임의의 매트릭스에 대해, 매트릭스 차수와 관련하여 파일럿의 수가 불충분하다면, 매트릭스는 나쁜-조건이고, 이는 잠재적으로 수치적 불안정성 또는 지속 불가능한 비트-폭 성장을 만들 수 있다.

심볼 내에서 너무 적은 파일럿에 대한 또 다른 우려는 시간 시퀀스의 주기성인데, 이는 심볼 내의 파일럿의 수와 관련될 것이다. 예를 들어, 임의의 주어진 심볼 내에 64 개의 파일럿이 있다면, 256개의 래그에 대한 채널을 추정하는 것은 주어진 심볼 내의 파일럿의 수와 관련된 주기성 또는 조화때문에 부정확해질 수 있다. 매트릭스의 수치적 특성을 개선시키기 위하여, 그리고 심볼 내에서 송신된 파일럿의 수보다 더 긴 길이의 CIR 추정을 달성하기 위하여, 바람직한 리시버 실시예는 기준 신호를 생성하는데 있어, 가상 파일럿 및 바람직하게, 실제 파일럿을 사용한다. 바람직하게는, 가상 파일럿의 수는 바람직하게는 Np + Nvp > 추정 길이이고, 여기서 Np는 표준-조절된 파일럿의 수이고, Nvp는 가상 파일럿의 수이며, 추정 길이는 채널 추정을 위해 사용되는 샘플의 수이며, 리시버는 심볼의 대역폭에 걸쳐 외견사-동일하게 이격된 기준 심볼을 생성하는 것이 바람직하다. 추정 길이는 도 2의 리시버의 실시예에서 변수인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 가상 파일럿 위치는 기존의 파일럿 위치들 사이에 동일 거리인 Nvp일 set pilot_locations {virtual} 와 같은 절차 또는 기능적으로 유사한 절차에 의해 형성된다. 파일럿 위치 요소(390)는 가령, B-스플라인 전략을 사용하여 Nvp 위치에 대한 위상 및 진폭을 생성하는 것이 바람직하다.

기준 신호 생성

바람직하게는, 기준 신호 모듈(reference signal module, 310)은 통계적 측정 모듈(320)내의 실제 수신된 신호와 계산적으로 효율적인 상관관계를 야기하는 출력 기준 신호를 생성한다. 출력을 위한 선택은 스위치(305)에서의 선택에 의존한다. 스위치(305)가 "t"로 설정되면, 통계적 측정 모듈(320)에서의 상관관계 계산은 시간-도메인 합산으로서 계산될 것이다. 스위치(305)가 "f"로 설정되면, 긴-상관관계의 계산이 주파수 도메인에서 계산되는 것이 좀 더 바람직하다. 당업자는 직접-계산(시간-도메인) 결정 또는 FFT 결정 사이의 복잡성에서 주어진 트레이드-오프 상관관계에 대하여 가장 계산적으로 효율적인 방법을 결정할 수 있다. 더 긴 상관관계는 주파수 도메인에서 좀 더 효율적으로 결정된다. 설명된 바람직한 실시예에서, 기준 신호 모듈(310)은 스위치 선택 센스에 응답하여 해당 시간 도메인 또는 주파수 도메인 기준 신호를 출력한다.

바람직하게는 기준 신호는 선택(또는 디자인)되어 수정된 입력 신호를 모방하는데, 통계적 측정 요소(320)는 이에 응답한다. 부분적으로, 이는 보정될 OFDM 신호의 형태로 적절하게 시간 도메인 신호 또는 주파수 도메인 신호로서 선택될 기준신호인 것이 바람직하다. 또한, 기준 신호는 통계적 측정 요소(320)의 상관관계를 수행하는데 유용한 파일럿 위치를 이들 위치에 제공하는 것이 바람직하다. 기준 신호 요소(310)가 바람직하게 반응하는 파일럿 위치는 향상되어 통계적 측정 요소(320) 내에서 사용될 가상 파일럿 위치를 포함한다. 파일럿 위치 요소(390)는 요소(310 및 320)에 대한 입력부에서 기존 파일럿에 대한 위치를 정의하는 것이 바람직하고, 모든 가상 파일럿의 위치를 설정하는데, 이들은 기존 파일럿 또는 잘 정의된 서브채널 캐리어 외부 사이에 위치된다.

그러므로, 기준 신호 모듈(310)는 다음 절차 또는 유사한 절차를 실행하는 것이 바람직하다.

결과적으로, 시간 도메인 기준 신호가 시간 도메인 심볼과의 상관관계에 대해 생성될 때, 기준 신호 요소(310)는 실제 및 가상 파일럿 위치에서 영이 아닌 값으로 심볼을 모으고, 역 고속 푸리에 변환을 수행하여 적절한 기준 신호를 생성한다. 바람직하게는, 기준 신호 요소(310)는 영값을 가상 파일럿 서브캐리어와 구별되는 데이터 서브캐리어에 할당한다. size_FFT의 값(이는 변환될 데이터 세트에서 샘플의 수로서 설정됨)은 가령, 적용 가능한 표준으로부터 프리오리(priori)로 알려진 고정된 글로벌 값이다.

상기 및 본 문헌의 어느 곳과 같은 유사코드의 회로내로의 번역은 기술 분야에서의 당업자의 능력 범위 내이다. 이 절차는 프로세서 내의 소프트웨어를 통해 실행될 수 있고, 또한, 메모리와의 조합으로 회로 내에서 실행될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 특허 문헌에서 논의된 바람직하거나 이로운 절차는 가령 하드웨어 디자인 언어를 통해 하드웨어로서 실행될 수 있다. 대안적으로, 본원에 기술된 다른 절차 및 방법은 물론 상기 절차는 디지털 신호 프로세서 또는 통신 시스템내에서 통신 신호를 프로세스하는 프로세서 내에서 용이하게 실행될 수 있다. 당업자는 본원에 기술된 리시버가 선택되면서, 하드웨어 및 소프트웨어 요소의 혼합에서 실행되어 계산 효율 및 전력 효율과 같은 다양한 목적을 이룰 수 있다는 것을 이해할 것이다.

기준 신호 요소(310)의 바람직한 실시예는 절차 Reference_Signal을 포함할 수 있는데, 이는 스위치(305) 상태 및 파일럿 위치 요소(390)의 출력에 응답하는 방법을 나타낸다. 스위치(305)는 상관관계가 시간 도메인 또는 주파수 도메인에서 행해졌는지를 나타내서, 기준 신호 요소(310)에 의해 사용되어 요소(310)가 시간 도메인 기준 신호 또는 주파수 도메인 기준 신호를 출력할지를 결정한다. CIR 선택부(330)는 그 작동 및 출력이 시간 도메인 채널 추정에 대한 CIR임에도 불구하고, 주파수 도메인에서 생성된 입력에 응답하는 것이 유리할 수 있다. 파일럿 위치 요소(390)의 출력은 선택되거나 적용가능한 표준에서 구체화된 파일럿 위치 및 파일럿 위치 요소(390)에 의해 결정 또는 저장된 가상 파일럿의 위치를 포함할 수 있다. 시간-도메인 기준 신호의 경우에, 파일럿 위치 어레이는 역 FFT 계산에 대한 입력이다. 그렇지 않으면, 기준 신호 출력은 간단히 파일럿 서브캐리어 활성을 가진 주파수 도메인 심볼이고, 데이터 서브케리어는 영으로 설정된다.

당업자는 맵핑을 구체화할 수 있는데, 표준은 "+1"로 설정될 적절한 파일럿 서브캐리어에 대한 파일럿 위치에 편승(impose)한다. 또한, 당업자는 구체화된 변조와 어떻게 리시버가 FFT 출력을 수정하는지에 의존하여 값 "+1"이 정확한 파일럿 값인지를 결정할 수 있다.

상관관계 및 통계적 측정

통계적 측정 요소(320)는 채널 추정을 계산하기 위하여 추정 요소(340)에 제공되는 통계적 메트릭스와 측정치를 결정하는 것이 바람직하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 통계적 측정 요소(320)는 스위치(305)와 결합되는데, 상기 스위치는 상기 통계적 측정 요소(320)가 시간 도메인 OFDM 신호 또는 주파수 도메인 OFDM 신호와 상관관계되는지를 식별한다.

바람직하게는, 두 개의 신호가 통계적 측정부와 메트릭스를 계산하는데 사용된다. 바람직하게는, 통계적 측정 요소(320)는 기준 신호 모듈(310)과 같은 기준 신호 및 채널로부터 수신된 입력 OFDM 심볼에 응답한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 통계적 측정 요소(320)는 파일럿 위치 요소(390)에 결합되는 것이 바람직하며, 이는 가상 및 표준-조절된 파일럿 위치가 요소(320)에 의해 사용될 것을 식별하다. 상기 통계적 측정 요소는 기준 신호 요소(310)와 결합되는 것이 바람직하고, 이는 상관관계에 사용되는 기준 신호를 제공한다. 또한, 상기 통계적 측정 요소는 스위치(305)에 결합되는 것이 바람직하고, 이는 상관관계될 OFDM 신호의 적절한 시간 도메인 형태 또는 주파수 도메인 형태를 제공한다. 공지된 파일럿만을 위한 기준 신호를 생성하고, 통계적 측정 모듈(320)로의 입력단에서 트레이닝 심볼이 있을 때, 상기 기준 신호를 상관관계하는 것이 가능하다. 통계적 측정 모듈(320)의 좀 더 바람직한 실시예는 수정된 기준 신호를 사용하는 것인데, 상기 수정된 기준 신호는 표준-조절된 위치에서 실제 파일럿을 포함하고, 표준-조절된 파일럿에서 파생되었으나 서로 다른 위치에서 가상 파일럿을 포함한다.

임의의 주어진 입력 OFDM 심볼에 대해, 바람직하게는, 통계적 측정 요소(320)는 모든 데이터 서브캐리어의 전력을 감소시키고, 가상 파일럿 위치에 대하여 원하는 기준 신호 특성을 결정하며, 수정된 OFDM 심볼과 요소(310)에 의해 바람직하게 제공된 기준 신호를 상관관계시킬 것이다. 특히 바람직한 실시예에서, 통계적 측정 요소(320)는 서브캐리어에 대한 가중치를 영으로 설정함에 의하여, 데이터 서브캐리어의 값을 영으로 설정한다. 가상 파일럿 위치에 할당된 진폭은 가령, 보간법을 통하여 표준-정의된 파일럿 위치의 진폭으로부터 결정되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 요소(320)는 "래그(lag)"의 사전-정의된 수에 대한 상관관계를 계산하는 것이 바람직한데, 여기서 form의 수는 예상 채널 길이보다 더 많은 계수를 포함하기 위해 선택되는 것이 바람직하다. 계산적인 복잡함을 줄이기 위하여, 통계적 측정 요소(320)는 직접 계산을 통해, 시간 도메인에서, 또한 FFT 계산과 관련된 공지된 기술을 통하여 상관관계를 달성할 수 있다. 당업자는 해당 트레이드-오프를 계산적인 효율성으로 프로세싱될 수 있게 한다.

바람직하게는, 통계적 측정 요소(320)는 고려 중인 기준 신호 및 OFDM 심볼의 카피에 응답하여, OFDM 심볼을 파일럿-전용 심볼의 팩시밀리(facsimile)로 컨버트한다. 이 컨버트된 파일럿 전용 심볼은 본원에 트레이닝 심볼 팩시밀리(training symbol facsimile, TSF)로 언급된다. 이것은, 통계적 측정 요소(320)가 복수의 실제 및 가상 파일럿을 사용하여, 파일럿과 데이터 서브캐리어의 혼합된 심볼을 트레이닝 심볼 팩시밀리로 컨버트하고, 효율적으로, 기준 신호에 대한 트레이닝 심볼 팩시밀리의 상관관계를 계산하는 것이다. 혼합된 파일럿 및 데이터 OFDM 심볼로부터 파일럿 및 가상 파일럿 트레이닝 심볼 팩시밀리로의 컨버전은 주파수 도메인에서 달성되는 것이 바람직하고, 요소(320)는 최고의 계산 효율 선택에 따라, 트레이닝 심볼 팩시밀리를 시간 도메인(역 FFT를 통해)으로 컨버트하거나 주파수 도메인 상관관계를 위해 주파수 도메인에서 직접 트레이닝 심볼 팩시밀리를 제공한다.

통계적 측정 모듈(320)은 다음 절차 또는 이와 유사한 절차를 실행하는 것이 바람직하다.

절차: Statistical_Measure

Estimation_channel_len, estimation_channel_guard 및 size_FFT 값은 프리오리(priori)로 알려진 고정된 글로벌 값이다. 통계적 측정 절차는 통신 프로세서내의 소프트웨어에서 실행될 수 있고, 또한, 로직과 메모리를 포함하는 하드웨어에서 실행될 수 있다.

절차 Statistical_Measure는 기준 신호와 트레이닝 심볼 팩시밀리의 상관관계에 기초하여 초기 채널 추정을 결정하는데, 이는 관련 OFDM 심볼로부터 파생된다. 초기 채널 추정은 채널 임펄스 응답 또는 CIR이고, 많은 응용분야에서, 관련 OFDM 심볼과 동일하기에는 충분히 정확하지 않다. 또한, 바람직하게는, 통계적 측정 요소(320)는 복수의 상관관계 래그를 출력하여 통계적 측정 절차를 통해 결정된 피크 상관관계값에 도달한다. 도 2의 리시버의 바람직한 실시예에서, 이 초기 CIR은 추정 모듈(340)에 의해 개선 또튼 사용되어서, 최종 CIR을 결정하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 추정 모듈(340)이 초기 CIR을 사용하기 이전에, CIR은, estimation_channel_guard 샘플을 버림에 의해 estimation_channel_len에 대하여 값을 설정하기 위해 잘려지는 것이 바람직하다. 이는 초기 채널 추정(초기 CIR)이 CIR 추정을 위해 구체하된 길이보다 더 길게 하도록 야기하는 상관관계 계산 때문이다.

CIR 잘림

CIR 선택 모듈(330)은 초기 CIR 추저보다 더 작은 수의 샘플을 가진 CIR 샘플을 선택하기 위한 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 초기 CIR로부터 선택된 샘플은 문턱 레벨 위의 진폭을 가진 제1 경로를 포함하도록 선택될 수 있고, 이전의 복수의 샘플 및 복수의 이후의 샘플은 마지막 경로로 불리울 수 있는 것으 포함하는 원하는 문턱값 위의 진폭을 가진 경로를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 선택된 CIR 샘플 세트는 심볼 내의 샘플의 수 이하의 복수의 샘플을 가지는데, 이는 추정 모듈(340)에서 수행되는 초기 추정을 개선시키고 복잡함을 감소시키는 통계적 방법을 사용하여 CIR 추정하는 것이 특히 바람직하다. 따라서, CIR 선택 모듈(330)은 초기 채널 추정에 응답하고, 이는 구체화된 추정 길이를 초과하며, 종종 통계적 측정 요소(320)에 의해 수행되는 것과 같이 상관관계 및 잘림 방법에 대한 사양로부터 결정된다. 바람직하게는, CIR 선택 요소(320)는 가령, 임의의 세트의 n 연속값에 대하여 최대 합산한 전력을 포함하는 한 세트의 n 개의 연속값을 식별함에 의하여 CIR을 평가하여 원하는 부분을 식별한다. n 개의 연속값의 선택된 윈도우(window) 내로부터, CIR 선택 요소(320)는 가령, 피크 전력값을 식별하여서, 피크값 이전에 복수의 값을 유지하기 위해 선택하고, 피크값 이후에 일반적으로 서로 다른 수의 값으 유지하기 위해 선택하며, 바람직하게는, 그 주위의 값의 세트를 정의하고 잘려진 CIR이 될 피크값을 포함한다.

CIR 잘림은 estimation_channel_len 샘플에 제한되는 에너지를 최대화하는 기준에 의해 결정되는 것이 바람직하다. 제1 중요 경로가 식별되기 전에, CIR 선택 모듈(330)은 경로의 작은 전제부 및 제1 경로 이후에 지수적으로 감소하는 지연에 대한 전력 프로필을 나타내는 무선 채널의 특성을 사용함에 의하여 원하는 중요 샘플 세트를 결정한다. 이 절차는 바람직한 추정 모듈(340) 전략의 정확성과 수렴 속도를 최대화한다. 바람직하게는, CIR 선택 모듈(330)은 esitmation_channel_len 샘플의 슬라이딩 윈도우를 정의하여 윈도우에 걸친 규준(norm)를 계산한다. 바람직하게는, 이 규준은 윈도우 내의 샘플의 제곱합이나, 당업자는 이 규준 또는 다른 잘-정의된 규준에 대해 적절한 근사법을 찾을 수 있고, 해당 근사법은 적절한 결과를 제공한다.

CIR 선택 모듈(330)이 number_of_correlation_lags 샘플을 가진 통계적 측정 모듈(320)로부터의 CIR(initial_long_channel_estimate)에 응답함에 따라, 규준화된 측정치 estimation_channel_lags 샘플의 중간 결과가 있을 것이다. CIR 선택 방법은 이들 규준화된 측정치를 검색하여 estimation_channel_len 샘플을 가진 CIR의 시작점을 신호로 알린다. 바람직하게는, 이 검색은 전력 문턱 식별 방법을 통하여 CIR의 스타트를 식별한다. 바람직하게는, 이 문턱값은 intial_long_channel_estimate로부터의 estimation_channel_len 샘플의 가능한 모든 윈도우에 걸쳐 측정된 최대 전력의 평균 이상의 값으로서 설정된다. 수신된 전력이 상대적이기 때문에, 전력 문턱값은 절대값보다는 환산 계수(scaling factor)로서 설정되는 것이 바람직하다. 당업자는 적절한 환산 계수를 식별하여 초기 경로의 신뢰할 만한 식별성을 생성할 수 있다.

동기화와 다른 정렬 에러를 설명하기 위하여, CIR 선택을 위한 방법은 초기 경로에 대한 전제부(preamble)를 포함하기 위하여, 최대 에너지의 위치로부터의 바이어스(bias)를 포함한다. 당업자는 고려중인 채널에 대하여 채널 전력 프로필과 같은 특성에 대해 이로운 바이어스를 식별할 수 있다. 다시 말해, 선택 요소는 피크 포지션을 식별하고, 그 포지션 전 후에 복수의 비트를 선택하여, 선택 또는 잘려진 CIR 입력을 구성(make up)하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, CIR 선택 요소(340)는 아래 또는 그와 유사한 절차를 수행한다.

절차: CIR 선택

여기서, cir_offset 출력은 관심사인 OFDM 심볼의 채널 추정 요소(340)에 의해 CIR 값 출력을 동기화화는데 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 이는 위상 정렬 요소(360)에서 달성된다. estimaiton_channel_len, cir_threshold_scale, cir_start_bias의 값은 프리오리(priori)로 알려진 고정된 글로벌 값이다. CIR 선택 절차는 통신 프로세서 내의 소프트웨어에서 실행될수 있거나, 로직과 메모리를 가진 하드웨어에서 실행될 수 있다.

채널 추정의 위상 정렬

최고 레벨의 에너지 또는 전력으로 CIR을 선택하는 프로세스는 채널 추정 요소(340)의 동작을 촉진시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이 CIR 선택은 도 2의 리시버 내의 다른 기능적 요소에 의해 결정되는 바와 같이, 관련 OFDM 심볼의 이미-설정된 시간 동기화를 고려하지 않는다. 따라서, 도 2의 리시버의 바람직한 실시예는 관련 OFDM 심볼에 대한 CIR을 적절히 설정하는 위상 정렬 요소(360)를 포함하는 것이 바람직하고, 이는 이미 TDCE 리시버 내의 외부 요소에 의해 동기화되었다. 위상 정렬 모듈(360)은 가령, 파일럿 위치들 간에 보간법을 실행하는 FDCE에 의해 주파수 도메인에서 계산되었던 등가로 시간 도메인 채널 추정을 재-동기화하는 것이 바람직하다. 이 등가는 각 서브캐리어에서 위상 시프트를 기능적으로 도입한다. 위상 정렬 요소(360)는 추정 모듈(340)으로부터의 신호 final_channel_estimate에서 CIR에 응답하고, 상기 추정 모듈은 estimation_channel_len 샘플을 가지며, CIR 선택 모듈(330)로부터의 initial_channel_estimate의 윈도우 선택에서 제1 결로로부터 오프셋의 값 - signal cir_offset으로 표시됨 - 및 바람직하게는, 회로 또는 상기 논의된 CIR 선택 절차를 실행하는 프로세서에 의해 결정된다.

CIR 위상 정렬은 추정 모듈(340) 출력(final_channal_estimate) 상에서 원형 시프트를 수행하는 것이 바람직하다. 이 작업은 cir_offset 샘플에 의한 왼쪽-원형 시프트이고, 위상 정렬 요소(360)는 다음 절차 또는 이와 유사한 절차를 통해 정렬하는 것이 바람직하다.

절차: 위상 정렬

size_FFT의 값은 프리오리로 알려진 고정된 글로벌 값이다. 위상 정렬 절차는 소프트웨어에서 실행될 수 있고, 또한, 공지된 방식으로 하드웨어에서 실행될 수 있다.

위상 정렬 이후에, 채널 추정은 확장 또는 부풀려져서 추가 프로세싱을 위한 적절한 길이를 가진다. 예를 들어, 패딩 요소(padding element, 362)는 트레일링 제로(trailing zero)에 삽입되어 적절한 길이를 가진 채널 추정을 만들 수 있다. 다음으로, 고속 푸리에 변환 요소(364)는 채널 추정을 주파수 이퀄라이저(110)에 의해 사용되기 위한 주파수 도메인으로 변환한다.

반복 제어

도 2의 리시버의 바람직한 실시예는 반복 제어부를 포함하여 채널 추정 요소(340)의 반복 횟수를 제어한다. 바람직하게는, 반복 제어 요소(350)는 하나 이상의 디코더 요소(380)(이는 포스트-이퀄라이저 품질 측정치를 출력함), CIR 선택 요소(330)(이는 초기 채널 추정치를 출력함), 통계적 측정 요소(320) 및 채널 추정 요소(340)로부터 정보를 수신하고 고려한다. 반복 제어 요소(350) 및 추정 요소(340)는, 트레이닝 및/또는 파일럿/데이터 혼합 심볼에서 가변하는 파일럿 모양(configuration)하에서, 원하는 채널 추정 성능을 달성하기 위하여 함께 작동하는 것이 바람직하다. 반복 제어 요소(350)는 상관관계 및 채널 추정 요소(340) 내의 채널 추정에 대한 오토-코베리언스(auto-covariance) 매트릭스와 같은 2차 모멘트 측정을 사용하는 계산 방법이 유리하다. 이들 공식의 직접 계산은 수치적인 안정성에 있어서 비교적 떨어지므로, 반복 방법이 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 메트릭스와 다른 품질 측정은 프로세싱되어 반복의 충분한 횟수 가령, 이러한 반복의 최대 수를 결정하는 것이 바람직하다.

기준 신호 요소(310)로부터 순차적인 프로세싱, 통계적 측정 요소(320) 및 CIR 선택 요소(330)는 계수의 목표수를 가진 초기 채널 추정을 생성하고, 바람직하게는 선택 기준(selection criterion)을 최대화한다. 통계적 측정부는 입력 심볼과 기준 신호간에 크로스-상관관계인 것이 바람직하고, 그 상관관계로부터 2차 통계적 측정치를 생성하는 것이 바람직하다. 초기 채널 추정 및 2차 통계 측정치는 채널 추정 요소(340)로의 입력이고, 바람직하게는 반복 제어부(350)로의 입력이다.

채널 추정 요소(340)는 가령, 2009년 2월 4일에 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 12/365,805호 "Least Square Channel Identification for OFDM Systems"에 기술된 채널 추정 개선 전략을 실행할 수 있는데, 이 출원은 채널 추정 및 OFDM 신호 프로세싱에 관한 그것의 개시에 대해 그 전체로서 본원에 참조로 포함된다. 채널 추정 요소(340)는 통계적 측정 요소(320)에 의해 제공되는 초기 채널 추정에 대해 개선하기 위한 통계 추정 전략을 실행하는 것이 바람직하다. 통계적 추정을 수행하는 하나의 공지된 전략은 비너-호프(Wiener-Hopf) 방정식의 최적화 선형 추정 공식을 사용하는 것인데, 이는 크로스-상관관계 및 오토-상관관계 통계적 측정으로부터 2차 통계에 기초하여 알려지지 않은 파라미터의 가장 공평한 추정을 계산할 수 있다. 다른 전략은 통계적 측정치를 사용하여 알려지지 않은 파라미터를 추정하는 것으로 알려지는데, 이는 다양한 계산적인 선형 및 비선형 추정 전략을 포함한다.

CIR 선택 요소(330)의 출력을 벡터(h ₀ )로 표시하면, 채널 추정 요소(340)는 바람직하게는 반복 절차를 통하여 2차 통계로부터의 정보를 사용하여 본 초기 추정에 대해 개선하는 것이 바람직하다. 도 2의 바람직한 실시예에서, 340에서의 반복 추정은 보정 벡터(c)를 계산(초기 추정으로부터 차감)하여, 개선된 추정 출력치 h = h ₀ - c 를 생성한다. 이 절차는 "덧셈에 관한 역원"이라고 할 수 있다. 대안적인 반복 절차는 "복소 구배(conjugate gradient)"라고 한다. 덧셈에 관한 역원과 복소 구배 전략은 초기 추정치(h ₀ ) 및 2차 통계적 측정치와 같은 추가적인 파라미터를 고려하여, 알려지지 않은 파라미터(h)에 대한 최적화 선형 추정에 대한 근사치를 제공한다.

덧셈에 관한 역원 및 복소 구배 전략으로의 입력과 유사하게 동작하고, 무선 채널 추정의 특성에 적절한 비-선형 추정 전략은 반복 절차의 정합 추적 클래스 중 하나를 통해 결정되는 것과 같은 압축 센싱(샘플링) 전략이다. 채널 추정부의 압축 센싱/정합 추정 클래스의 공식은 문헌에 기술되고, 입력에 대한 이상형의 가정하에서 작동한다. 도 2는 무선 채널 내의 심볼-투-심볼에서 볼 수 있는 결함 및 변형과 함께 작동하는 실재적인 OFDM 리시버내의 이들 압축 센싱/정합 추적 전략의 실행을 용이하게 하는 인터페이스 및 포맷팅(formatting)을 제공한다.

반복 채널 추정 전략은 일반적으로, CIR 선택 요소(330)의 출력을 사용하는데 실행되어, 종래적으로 채용된 이들 전략에 대한 이상형의 가정에 따른다. 상기 논의되는 바와 같이, 요소(310, 320 및 330)는 선호되는 세트의 입력을 채널 추정부(340)로 제공하여, 원하는 레벨의 추정 정확도를 제공할 수 있다. 초기 채널 추정에 부가하여, CIR 선택 요소(330)는 오토-코베리언스 매트릭스와 같은 다른 2차 통계적 측정치 및 채널 추정 요소(340)내에서 실행되는 다양한 추정 개선 전략에 바람직하게 사용되는 반복 제어 변수를 통과한다.

반복 제어부(350)는 추정부(340) 내의 채널 추정을 결정하는데 사용되는 입력인 추가 신호 및 값을 결정하는 것이 바람직하다. 채널 추정 요소(340)가 덧셈에 관한 역원 전략을 실행할 때, 반복 제어부(350)는 (시뮬레이션을 통하여) 수행될 미리-결정된 고정된 수의 반복을 수행하여, 벡터(c)가 계산되기 전에 이 고정된 수의 반복이 중단 기준(stopping criteria)으로서 사용되는 것이 바람직하다. 다양한 중단 기준이 기술 분야에서 알려진 어플리케이션에 의존하여 실행될 수 있다. 복소 구배 및 압축 센싱/정합 추적 반복 절차뿐만 아니라 덧셈에 관한 역원 절차에 대한 기본원리는 반복 제어부(350)를 위해, 채널 추정 요소(340)로의 입력에 대한 오토-코베리언스 매트릭스를 계산하는 것이다. 덧셈에 관한 역원 반복 절차와 함께 복소 구배의 경우에, 이 분야에서 실행되는 적절한 중단 기준 공식이 있다.

채널 추정 요소(340)는 반복 제어부(350)와 함께 작동하여, 개선된 채널 추정을 결정하기 위한 반복 절차를 실행하는 것이 바람직하다. 채널 추정 요소(340)는 입력으로서 사용하는 반복 절차의 적어도 일부를 실행하는 것이 바람직하다. 상기 입력은 요소(310, 320 및 33)의 연산에 의해 제공된 CIR 초기 추정, 오토-코베리언스 매트릭스를 포함하는 것이 바람직한 추가적이 2차 통계치 및 반복 제어부(350)에서 계산, 결정 또는 저장되는 기준에 기초한 반복 중단 값이다. 본원에서 논의되고 도 2에 도시된 기능적인 구분은 TDCE를 이해하는데 도움이 되도록 하려는 목적인 것이지, 하드웨어 또는 소프트웨어 실행에 가장 유리도록, 물리적인 디자인은 요소들 사이에 절차를 분포 및/또는 분리시킬 수 있다.

또한, 반복 제어부(350)는 채널 추정 요소(340) 내의 반복 알고리즘의 선택에 의존하는 값을 결정하여, 동적으로 중단 기준을 결정한다. 압축 센싱/정합 추적 절차가 중단 기준의 좀 더 복잡한 공식을 가지는 반면, 이러한 예는 미리-결정된 수의 반복 이후에 중단하도록 구성되는 것이 바람직한 덧셈에 관한 역원 절차에 의해 나타난다. 따라서, 반복 제어부(350)는 채널 추정 요소(340)로부터의 관련 신호에 응답하고, 이는 반복 계산의 내부값을 반복 제어부(350)로 제공하여 중단 기준값을 결정하는 것이 바람직하다. 채널 추정 요소(340)는 최종 채널 추정 벡터를 반복 제어부(350)에 제공하는 것이 바람직하다.

채널 추정 요소(340) 내에서 작동하는 압축 센싱/정합 추적 절차의 설명적인 실시는 아래 제시된 유사코드로 요약된다. 본 문헌 내의 다른 유사 코드와 같이, 아래 유사코드는 통신 프로세서 내의 소프트웨어 또는 하드웨어 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에서 실행될 수 있다.

추정 절차(압축 센싱 /정합 추적)

단계 7 및 8에서, 바람직하게는, 채널 추정 요소(340)는 criterion_vector를 반복 제어부(350)로 출력하여, 반복 제어부가 반복이 중단되는 지를 결정할 수 있다. Dictionary_matrix는 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 구체적인 실시에 따라 결정된다.

반복 제어 요소(350)내에서 작동하는 압축 센싱/정합 추적 절차의 도시된 실시예는 아래 제시된 유사 코드로 요약된다. 본 문헌에서의 다른 유사 코드와 같이, 아래 유사 코드는 통신 프로세서 내의 소프트웨어 또는 하드웨어 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에서 실행될 수 있다.

반복 제어 절차 (압축 센싱 /정합 추적)

Pilot_values_vector는 가상 파일럿을 포함하는 바람직한 실행에 기초하여 통계적 측정 요소(320)에 의해 제공되는 것이 바람직하다. function_criterion은 criterion_vector에 기초한 미리-결정된 메트릭(metric)의 값을 계산한다. 바람직하게는, 이 메트릭은 그 최대 요소의 크기 또는 그 요소들의 크기 제곱의 부분합 또는 그 요소들의 크기 제곱의 완전합과 관련된다. 유사한 메트릭 결정은 예상되고, 시뮬레이션을 통해 테스트된 채널 행동에 기초하여 실행될 수 있다. 다른 메트릭은 initial_chanest의 중요한 경로의 카운팅에 응답하여 메트릭의 값을 조절할 수 있다.

바람직하게는, 반복 제어부(350)는 최종 CIR 추정(요소(340)로부터)를 사용하여 정렬 요소(360) 및 평균화 전략 요소(370)으로 제공되는 메트릭스를 계산하는데, 이는 계산 정확성을 더욱 높이기 위하여 메트릭스를 사용한다. 예를 들어, 평균화 전략 요소(370)는 개선된 데이터-심볼 채널 보간을 위하여 시간 도메인에서 측정된 메트릭스를 사용한다. 평균화 전략 요소(370)는 수신된 심볼에서의 도플러 주파수의 추정 및/또는 시간 도메인 CIR로부터 파생된 수신된 심볼의 신호대잡음비(SNR)에 기초하여 반복 제어부(350)로부터의 출력에 응답할 수 있고, 개선된 데이터-심볼 채널 보간을 위해 이 추정 또는 추정들을 사용할 수 있다. CIR로부터 파생된 이들 메트릭스는 OFDM 심볼로부터 계산된 주파수 도메인에서 잘 알려진 계산에 대해 향상된 정확성을 제공한다. 반복 제어부(350)의 일부 실행은 요소(330)에 의한 CIR 출력의 결정에 응답적이어서, 반복 제어부(350)는 평균화 전략 요소(370)에 대해 측정된 값 또는 채널 내의 신뢰하지 못하는 조건의 경우에서 미리-결정된 고정된 값을 출력한다.

채널 추정 평균화 또는 보간 및 보외 전략

진보된 무선 통신 표준을 실행하는 리시버는 복수의 심볼을 프레임 및 서브-프레임으로 콜렉트한다. 기지국으로부터 전송된 사용자의 정보는 적어도 서브-프레임을 구성하는 복수의 심볼에 뿌려진다. LTE의 경우에, 다운링크는 전송 주기동안에 프레임의 콜렉션으로 세그먼트화되고, 프레임이 2개의 서브-프레임으로, 각각 5밀리세컨드로 나뉘어지는 것과 같이, 사용자는 정보 비트를 복수의 프레임 또는 서브-프레임 내에 뿌릴 것이다. 이들 서브-프레임은 현재 선호되는 LTE 통신 시스템의 이러한 설명을 위한, 채널 추정의 최소 유닛이다. 14개의 심볼의 서브-프레임내에, 단지 4개의 심볼이 파일럿을 가진다. FDCE 또는 TDCE에 의해, 채널 추정은 해당 채널 추정을 계산하기 위하여 파일럿을 요한다. 따라서, 서브-프레임의 10개의 데이터-전용(data-only) 심볼은 그들에 대해 수행된 채널 추정을 가지지 않는다. 이들 정의 또는 이들과 유사한 정의들을 구현하는 표준에 따라 작업하는 것은 리시버가, 데이터-전용 서브캐리어로 구성된 심볼에 대한 채널을 추정하기 위한 희박한 파일러-베이렁-심볼(pilot-bearing-symbol)에 기초한 추정을 사용하도록 한다. 다양한 전략이 일반적으로 보간 필터로 알려진 두 개의 공지된 값 사이의 보간 값이 존재한다. 통신 시스템에서 보간을 위해 잘 알려진 기술은 선형 보간법의 사용 및 신호 특성의 성질에 의존하여 가변하는 정확도 및 복잡성을 가진 스플라인을 포함한다.

본 발명의 바람직한 리시버 실시예는 주파수 도메인에서 데이터-전용 서브캐리어 심볼에 대한 채널 계수를 계산하기 위한 평균화 전략으로서 보간법 및 어떤 경우에는 보외법을 사용할 수 있고, 낮은-복잡성 및 높은 정확성을 달성하는 데이터-전용 심볼에 대한 채널 추정을 가능하게 할 수 있다. 도 2의 리시버에서, 평균화 전략 요소(370)는 일부 실시예에서, 시간 도메인에서 파일럿-베어링 심볼로부터 파생된 채널 추정에 기초한 데이터-전용 서브캐리어에 대한 채널을 추정하기 위하여 보간 함수 및 보외 함수를 실행하는 것이 바람직하다. 도시된 리시버는 시간 도메인에서 매우 정확한 채널 추정을 달성할 수 있는 능력을 제공하면서, 바람직한 실시예는 주파수 도메인에서 데이터-전용 서브캐리어에 대한 채널 추정을 보간하는 것이 바람직하다. 하나의 심볼에서 다른 심볼로의 채널의 계수의 전력 변동(power variation)은 프로세싱을 더 간단히 만드는 채널의 주파수 도메인 표현에서의 값의 더 낮은 동적 범위를 가질 수 있다. 또한, 주어진 사용자는 전체 OFDM 심볼 내의 복수의 서브캐리어에 할당되어서, 주파수 도메인 채널 추정의 보간법은 적은 수의 서브캐리어에 걸쳐 적용될 수 있고, LTE의 경우에서 14개의 심볼에 적용될 수 있어서, 보간법에 대해 2-차원적인 그리드(grid)를 크게 감소시킬 수 있다.

일부 바람직한 실시예에서, 평균화 전략 요소(370)는 채널 추정을 평균화하여 그들의 정확도와 신뢰도를 개선시킨다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 평균화 전략 요소(370)는 가령, 채널 추정 요소(340)에 의해 결정된 채널 추정의 할당되고, 패드되며(padded), 변환된(즉, 주파수 도메인) 버전을 수신하기 위해 결합된다. 데이터-전용 심볼에 대한 채널 추정을 얻기 위하여 파일럿-베어링 심볼내의 채널 추정을 평균화하는 것은 보간법 및 보외법을 조절시키는 것이 바람직하다. 프레임의 종점 또는 시작점에서, 또는 이전 또는 이후의 서브-프레임이 실행상의 이유로 리시버에 대해 사용가능하지 않을 때, 보외법은 서브-프레임에 대한 개선된 성능을 제공한다.

LTE 표준에 대한 일 실시예에서, 파일럿-베어링 심볼은 14 중 {0, 4, 7, 11}로 색인된 심볼에 위치되며, 이는 전체 {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13}로 색인된다. 이 예에서, 본 발명의 바람직한 리시버 실시예는 {1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10}로 색인된 심볼에 대하여, 주파수 도메인 채널 계수에 대한 값을 보간하고, {12, 13}로 색인된 심볼에 대하여, 보외 스킴을 실행한다. 데이터-전용 심볼에 대한 채널 추정의 이러한 계산에 영향을 주기 위한 본 발명의 바람직한 실시예는 다음의 유사 코드내에 주어진다.

도시된 보간법은 두 개의 가까운 시간-도메인 채널 추정에 기초한 것이고, 하나는 과거, 다른 하나는 미래이다. 일반적으로 가중화는 가장 가까운 채널 추정으로의 거리에 따라 대칭되도록 선택된다. 유한의 단어 정확성 실행을 위하여, 불합리한 값(가령, 1/3, 2/3)은 디자인 논리 및 알맞은 복잡성에 기초하여 근사화된다. symb_idx= 2의 경우처럼, 미래의 추정이 사용되는 것이 바람직하기 때문에, 리시버는 버퍼링 시스템을 포함하여, 4개의 시간 도메인 채널 추정에 기초한 보간법을 할 수 있고, 주파수 도메인으로 변환할 수 있으며, 상기 절차에 기술된 바람직한 실행에 따라 할당될 수 있다. 기술 분야에서의 당업자는 전략을 디자인하여, 상기 절차에서 미리 정해진 바와 같이 정보를 버퍼링 하고 저장하기 위한 사용가능한 메모리의 사용을 할당한다.

LET에 대한 리시버 디자인 분야에서의 당업자는, 실행이 적절한 버퍼링 및 능력을 색인화함을 통하여 이들 이웃하는 서브-프레임을 이용하도록 디자인된다면, 전송에서의 현재 서브-프레임의 위치에 의존하여, 이전 및 이후의 서브-프레임의 사용가능성에 기초하여 평균화 전략 요소에 대한 바람직한 제어 스킴을 결정할 수 있다.

바람직하게 보외법은 제1 심볼에 대해 실행되는 바람직한 실시예는 다음 유사 코드에 도시된다. 이러한 예에서, 파일럿-베어링 심볼은 이전과 같이 14개의 심볼의 완전한 색인과 함께, {1, 8}로만 색인된다.

도 2는 평균화 전략 요소(370)가 반복 제어부(350)에 응답하여, 구체적으로, 반복 제어부(350)로부터의 출력을 측정 또는 메트릭스하는 것을 도시한다. 평균화 전략 요소(370)는 반복 제어부(350) 측정치를 사용하여 시간 도메인 CIR 또는 채널 추정 요소(340)로부터 결정한다. 바람직하게는, 평균화 전략 요소(370)는 측정치를 사용하여 데이터-전용 심볼에 대한 채널 추정의 보간법을 개선한다. 특히, 이 정보는 바람직하게는 추정 요소(340)에 의해 출력된 시간 도메인 채널 임펄스 응답으로부터 파생된 입력 심볼의 신호대노이즈 비율(SNR)과 도플러의 결정을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 평균환 전략 요소(370)는 개선된 데이터-심볼 채널 보간법에 대하여 시간 도메인에서 측정된 메트릭스를 사용할 수 있다. CIR로부터 파생된 메트릭스는 주파수 도메인에서 OFDM 심보로부터 계산된 공지된 계산에 걸쳐 증가된 정확성을 제공한다.

평균화 전략 요소(370)의 또 다른 바람직한 실시예는, 바람직하게 추정부(340)로부터 결정된 시간 도메인 CIR로부터의 반복 제어부(350)에 의해 파생되는 바와 같이, SNR 및/또는 도플러 측정치에 응답하는 것이 바람직하다. SNR 및/또는 도플러 측정치는, 디자인된 입상(designed granularity)과 SNR 및/또는 도플러 측정에 대한 예상된 범위에 기초하여 보간 가중치의 룩업테이블에 대한 입력으로서 평균화 전략 요소(370)에 의해 사용된다. 테이블을 구성하는 보간 가중치에 대한 값을 결정하는 한 가지 바람직한 방법은 SNR 및 도플러 속도의 함수로서 위이너 필터를 사용하는 것이다.

도 3은 시간 도메인 채널 추정 OFDM 리시버의 또 다른 실시예의 태양을 도시한다. 도 3 리시버의 태양은 입력을 얻거나 도 2 리시버에 도시된 것과 같은 기능을 사용한다. 예를 들어, OFDM 심볼(520)은 FFT(108)에 의해 출력될 수 있고, 이퀄라이저(510)는 아래 기술된 기능을 더 포함하는 이퀄라이저(110)의 기능을 포함할 수 있으며, 채널 추정 요소(540) 및 반복 제어부(550)는 상기 기술된 추가 기능과 함께 도 2의 해당 요소(340 및 35)의 기능을 포함할 수 있다. 도 3 위상 정렬, 패딩 및 FFT 요소는 도 2에 도시된 것과 동일하다. 또한, 도 2에 도시된 포스트 이퀄라이저 프로세싱도 도 3 리시버내에 제공된다. 도 3은 채널 추정 요소(540)에 의해 제공되고, FFT 이전에 (도 2의) 위상 정렬부(360)를 바람직하게 수행하는 바람직한 실시예를 통하여 주파수 도메인으로 변환되는 CIR 측정치에 기초한 위이너 필터 보간법을 포함하는 평균화 전략 요소의 바람직한 실시예를 도시한다. 도 3의 평균화 전략 요소는 도 2에 도시된 평균화 전략 요소(370)의 현재 바람직한 실시예에 관하여 및 그와 대체물이다. 이전에 기술되는 바와 같이, LTE와 같이, 서브-프레임내에 14개의 심볼이 있는데, 단지 몇몇의 심볼이 파일럿을 포함하여 시간 도메인 또는 주파수 도메인에서 채널 추정을 할 수 있도록 한다. 결과적으로, TDCE 리시버는 그의 측정된 채널 추정을 보간하여, 심벌당 이퀄리제이션(110, 도 2 또는 510, 도3)에 대한 데이터-전용 심볼에 대한 원하는 채널 추정을 제공한다.

위이너 필터는, 특히 최상의 정보 쓰루풋(throughput) 조건일 때, 채널 추정으로부터 파생된 파일럿 심볼로 부터의 데이터-전용 심볼에 대한 채널 추정을 생성하기 위한 특히 바람직한 보간 전략을 제공한다. 위이너-호프 방정식은 크로스-상관관계 및 오토-상관관계 통계적 측정부로부터의 2차 통계에 기초하여 알려지지 않은 파라미터의 최상의 균형있는 추정을 결정할 수 있다.

위이너-호프 방정식은 w = R ^- ¹ p 인데, 여기서, R은 오토-코베이런스 매트릭스이고, p는 크로스-상관관계 벡터이다. 벡터 w에서 가중치는 필터에 사용되고, 또는 이러한 경우세, 측정된 채널 추정을 보간하여 원하는 데이터-심볼 채널 추정을 생성한다. 이러한 보간을 위한 R 및 p의 값은 단지 3개의 파라미터에 기초하여 추정될 수 있다. 3개의 파라미터 중 2개인 SNR 및 최대 도플러 주파수(f _Dmax )는 채널 추정 요소(540)에 의해 출력된 CIR 추정으로부터 측정될 수 있다. 바람직하게는, 반복 제어부(550)는 채널 추정 요소(540)에 응답하여 원하는 SNR 및 최대 도플러 주파수(f _Dmax)출력을 생성한다. 세 번째 파라미터는, 가령 LTE에서 14개의 심볼로 구성되는 서브-프레임 내의 파일럿-베어링 심볼의 위치에 의해 결정된다. 세 번째 파라미터는 문헌에서 Δt로 언급된다. 이 파라미터는 계산된 변수가 아니라, 무선 네트워크의 임의의 주어진 순간에서의 동작에 따라, 현재 수신 세팅에 기초한 리시버 환경(configuration)의 일부인 많은 값 중 하나이다. 즉, Δt는 리시버의 임의의 주어진 네트워크- 임포즈된(network-imposed) 환경에 대한 정적인 값이다.

도 3의 평균화 전략 요소는 룩업 테이블 내의 가령, 해당 메모리에 R 및 p에 대한 값을 저장함에 의하여, 복잡성을 감소시키는 것이 바람직하다. 감소된 복잡성은, 평균화 전략 요소가 사용하는 SNR 및 f _Dmax 의 값을 제한하는 대신, 각 심볼 및 서브캐리어에 대한 R 및 p "온 더 플라이(on the fly)"를 결정하는 것을 방지하기는 것으로부터 나온다. 따라서, 바람직한 실시예에서 제1 단계는 반복 제어부(550)로부터의 두 측정된 값 R 및 p를 입상화(granulize)하는 것이다. 예를 들어, 시뮬레이션을 통하여, 11dB ≤ SNR < 17dB 인 SNR에서 변화에 대해, 가중치(w)는 어떤 허용 오차 내의 성능에 영향을 주는 임의의 중요한 방법에서 가변되지 않는다는 것이 확인된다. 이와 같이, 93 Hz ≤ f _Dmax < 137 Hz 로부터의 도플러에서의 변화는 리시버의 성능에 현저한 영향을 미치지 않는다. 단일 SNR 및 f _Dmax값을 선택하고 이들 범위에 할당하는 것은 SNR 및 f _Dmax값에 기초한 보간법을 간단화시킬 수 있다. 그리고 나서, 이들 설립된 입상화에 대하여, 입상 요소(505)는 snr _val 및 doppler_val과 같이, SNR 및 f _Dmax값의 각각에 대한 평균값을 출력하는 것이 바람직하다. 어드레스 생성 요소(525)는 이들 snr_val 및 doppler_val 값을, 오토 상관관계 요소(555) 내의 R에 대한 값 및 위이너 필터 보간법에서 사용되는 크로스-상관관계 요소(545) 내의 p에 대한 값을 저장하는 각각의 메모리의 테이블 내의 위치를 식별하는 어드레스로 전환한다. 특히, 오토 상관관계 요소(555) 내에 저장된 값은 방정식 (1)에서 p를 곱할 R ^- ¹ 을 저장함에 의하여 실시간 오토 상관관계 결정을 방지한다. 마찬가지로, 크로스-상관관계 요소(545)는 값을 저장하고, 실시간 크로스-상관관계 결정을 방지한다. 요소(565)는 방정식 (1)에 표시된 바와 같이, 위이너 필터 가중화 곱셈(weight multiplication)을 수행한다.

이전에 주목한 바와 같이, 리시버에 대한 네트워크 환결 설정은 요소(565)에 저장된 위이너 가중치의 계산과 관련 있는 Δt의 값을 결정한다. 이 글로벌리-세트 변수는 가령, 요소(515) 내에서 부분적으로 복사되어서, 어드레스 생성 요소(525)로의 입력인 pilot_ symb _ locs 신호에서의 색인의 세트로서의 파일럿 심볼 위치값을 제공할 수 있다. 다시 말해, pilot_ symb _ locs는 파일럿-베어링 심볼로 표시된 색인을 제공하는 변수이다. LTE의 경우에, 이들은 pilot_ symb _ locs={0, 4, 7, 11} 일 수 있다. 바람직하게는, 어드레서 생성 요소(525)는 이 정보를 사용하여, 크로스-상관관계 요소(545) 및 오토상관관계 요소(555)에 대한 메모리 어드레스를 결정한다.

LTE의 일부 환경에서, 각 심볼은 600개의 활성 서브캐리어를 가질 수 있다. 선입/선출(FIFO) 요소(535)는 심볼 당 600개의 서브캐리어를 가진 심볼에 대하여 주파수 도메인에서 표현되는 채널 추정을 저장하는 것이 바람직하다. FIFO의 파일럿-베어링 심볼의 수는 성능에 기초하여 결정되고, 하나의 서브-프레임보다 큰 구간일 수 있다. 더구나, FIFO(535)는 특수한 지연을 제공하여, 영향받은 신호 경로에서 추가의 지연의 삽입을 통하여 포함하여 리시버에서 적절한 조절이 가능하게 된다.

OFDM 심볼(520)은 파일럿-베어링 심볼 또는 단지 데이터-전용 심볼일 수 있다. 두 경우에서, interp _chan_est_ freqTrans 변수는 이퀄라이저(510)에서의 적절한 이퀄라이제이션을 가능하게 하기 위하여 심볼에 대한 채널 추정을 제공한다. 실제로, 평균화 전략 요소(도 2의 370 또는 도 3에서 도시된 바와 같이)는 각 입력 심볼에 대해 상기 기술된 계산을 반복하는 것이 바람직한 반면, FIFO(535)는 새로운 시간-도메인 채널 추정이 무선 네트워크에 의한 리시버 환경에 따라 결정될 때만 업데이트된다. 다시 말해, 채널 추정 요소(540) 및 반복 제어부(550)는 파일럿-베어링 심볼이 있는 때, 평균화 전략 요소로의 입력을 제공한다. 따라서, 평균화 전략 요소는 수신된 모든 심볼에 대하여 보간된 채널 추정을 출력하는 것이 바람직한 반면, 파일럿-베어링 심볼이 수신될 때, SNR, f _Dmax _,및 td_chan_est_ freqTrans에 반응한다. pilot_ symb _ locs에 대한 변화는, 임의의 리시버에 외부에 있는 네트워크 환경 통신에 의해 가끔 적절히 결정되는 것이 바람직하다.

도 4는 FDCE와 비교할 때, 기지국에서 고정된 LTE 리시버의 OFDM 통신 링크에 대하여, TDCE를 통한 이득을 나타내는 복수의 시뮬레이션을 제공한다. 복잡성 및 전력 소모와 관련하여, 디자인 제약은 일반적인 모바일 폰들이다. 4개의 성능 곡선은 신호대잡음비(SNR)의 함수로서 달성 가능한 쓰루풋을 나타낸다. 각각의 OFDM 서브캐리어는 변조되어 주어진 수의 비트를 전송한다. 오류 없이 모든 비트의 수신은 100% 쓰루풋을 의미한다.

실선은 완전한 채널 추정부가 달성하는 것을 도시한다. 다시 말해, 이러한 이퀄라이저의 시뮬레이션은 "완전한 지식(perfect knowledge)"이라 하는 실제 채널을 사용하고, 가능한 최상의 성능의 측정으로서 역할을 한다. 전형적인 OFDM 리시버는 주파수 도메인 내의 파일럿의 보간법으로서 채널을 추정하고, 이는 보통 주파수 도메인 채널 추정(FDCE)라고 한다. 도 4는 이러한 종류의 추정에 두 개의 공지된 변형을 도시한다. 중요한 채널 메트릭스 - 리시버 움직임 때문의 가장 주목할 만한 변화의 도플러 속도 - 의 임의의 지식 없이 간단한 변형을 보간한다. 이러한 성능은 시뮬레이트된 성능 점에서 삼각형을 포함한 선으로서 도 4에 나타난다. 두 번째 변형예는, FDCE에 움직임의 실제(완전한) 도플러 속도와 같이, 중요한 채널 메트릭스의 완전한 지식이 제공될 때, 시뮬레이트된 FDCE가 달성할 수 있는 것에 대한 상한선을 제공한다. 이러한 실행의 행위는 시뮬레이트된 측정 포지션을 표시하는 원으로 도시된다. 실제적인 FDCE-기반 리시버는 이 커브로부터 약간의 손실을 가질 것이고, 모든 채널 파라미터의 완전한 지식에 기초한 이상적인 실선을 달성하지 않을 것이다.

OFDM 심볼의 디자인 및 그것의 프레임내로의 접합이 대체로 TDCE가 수치적 안정성을 가지는 것을 보장하지 않음에도 불구하고, 본원에서 기술된 것의 태양은 성능 이점과 연관된 실제적인 TDCE 실행을 달성하기 위해 필요한 지원을 제공하기 위해 실행될 수 있다. 이것은 도 4에 도시된, 사각형으로 표시된 시뮬레이션 값을 가진 곡선이다. 전형적으로, 90% 쓰루풋은 리시버에 대한 우수한 운영점으로 주목된다. 이 경우에, 이상적인 리시버는 8.5 dB SNR 주위에 이러한 90% 쓰루풋 성능을 달성하는 반면, TDCE를 실행하는 도시된 리시버에 대하여, 상기 기술되는 바와 같이, 90% 쓰루풋이 1 dB 손실에서 관측되는데, 신호가 9.5 dB SNR을 가지도록 요구된다. 이와는 대조적으로, 실제적인 FDCE를 실행하는 리시버는 이상형으로부터 3 dB 손실을 가지는 반면, 채널 메트릭스가 정확히 측정되어 파일럿 보간 계산을 지원할 수 있다면, 이러한 차이는 1 dB만큼 줄어들 수 있다.

본 발명은 임의의 바람직한 실시예에 대하여 기술되었다. 기술 분야에서 당업자는 다양한 수정예와 대안계가 본원에 기술된 구체적이고 바람직한 실시예서 본 발명의 공개로부터 변형없이 가능하다는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 발명은 본원에 기술된 구체적이고 바람직한 실시예에 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 청구항에 의해 정의되는 것이다.

Claims

OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
표준-조절된 파일럿 위치와 가상 파일럿 위치에 기초하여 하나 이상의 기준 신호를 결정하는 단계 - 가상 파일럿 위치는 표준-조절된 파일럿 위치에 추가되고 응답적임 - 와,
상기 기준 신호에 응답하여 시간 도메인 채널 추정을 수행하는 단계와,
시간 도메인 채널 추정에 응답하여 수신된 심볼을 이퀄라이징하는 단계를 포함하며,
시간 도메인 채널 추정은 주파수 도메인에서 정의된 한 세트의 파일럿 및 수신된 OFDM 심볼에 응답하는 주파수 도메인 정보를 사용하여 초기 채널 임펄스 응답을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
수신된 OFDM 심볼은 파일럿 및 데이터 정보의 혼합 심볼이고,
상기 방법은 수신된 OFDM 심볼에 응답하여 트레이닝 심볼 팩시밀리를 결정하는 단계를 더 포함하는, OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
초기 채널 임펄스 응답을 결정하기 위해 상기 하나 이상의 기준 신호를 트레이닝 심볼 팩시밀리와 상관시키는 단계를 더포함하는
OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
표준-조절된 파일럿 위치와 가상 파일럿 위치에 기초하여 하나 이상의 기준 신호를 결정하는 단계 - 가상 파일럿 위치는 표준-조절된 파일럿 위치에 추가되고 응답적임 - 와,
파일럿과 데이터 정보의 혼합되고 수신된 심볼에 응답하여 트레이닝 심볼 팩시밀리를 결정하는 단계와,
초기 시간 도메인 채널 추정을 결정하기 위해 상기 트레이닝 심볼 팩시밀리와 기준 신호를 상관관계시키는 단계
상기 초기 시간 도메인 채널 추정 및 수신된 혼합 심볼에 응답하여 시간 도메인 채널 추정을 수행하는 단계와,
시간 도메인 채널 추정에 응답하여 수신된 혼합 심볼을 이퀄라이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 4 항에 있어서, 트레이닝 심볼 팩시밀리를 결정하는 단계는 파일럿 정보의 진폭에 비례하여 데이터 정보의 진폭을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 시간 도메인 채널 추정을 수행하는 단계는,
복수의 샘플을 포함하는 초기 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 결정하는 단계와,
서브세트내의 샘플의 값에 응답하는 복수의 샘플의 서브세트를 식별하기 위하여, 초기 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 평가하는 단계와,
잘려진 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 정의하기 위하여, 서브세트로부터 샘플을 선택하는 단계와,
잘려진 시간 도메인 채널 임펄스 응답에 대해 개선시켜서, 개선된 시간 도메인 채널 추정을 생성하는 단계와,
개선된 시간 도메인 채널 추정에 응답하여 수신된 심볼을 이퀄라이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
서브세트로부터 샘플을 선택하는 단계는 피크 전력을 가지는 샘플을 식별하는 단계 및 피크 전력을 가지는 샘플 이전의 포지션을 가지는 샘플의 수, 피크 전력을 가지는 샘플 및 피크 전력을 가지는 샘플 이후의 포지션을 가지는 샘플의 제2 수에 따라, 잘려진 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
초기 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 평가하는 단계는, 상기 복수의 샘플의 값의 규준에 기초하여 식별되는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 8 항에 있어서, 초기 시간 도메인 채널 임펄스 응답을 평가하는 단계는 피크 전력을 가지는 샘플을 식별하는 단계 및 피크 전력을 가지는 샘플 이전의 포지션을 가지는 샘플의 수, 피크 전력을 가지는 샘플 및 피크 전력을 가지는 샘플 이후의 포지션을 가지는 샘플의 제2 수에 따라, 상기 복수의 샘플의 서브세트를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서, 수신된 심볼의 정렬부로 개선된 시간 도메인 채널 추정을 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서, 제1 샘플 포지션에 대한 오프셋을 결정하는 단계 및 상기 오프셋에 응답하여 수신된 심볼의 정렬부로 개선된 시간 도메인 채널 추정을 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 시간 도메인 채널 추정을 주파수 도메인 채널 추정으로 변환하는 단계 및 데이터-전용-심볼 채널 추정을 주파수 도메인 채널 추정으로부터 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 다른 심볼 내의 파일럿 신호에 응답하여 데이터-전용-심볼 채널 추정을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서, 데이터-전용-심볼 채널 추정을 결정하는 단계는 두 개 이상의 주파수 도메인 채널 추정들 간의 보간법을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 기준 신호를 결정하는 단계는, 표준-조절된 파일럿 위치에 대응하는 진폭에 기초하여 가상 파일럿 위치에 대응하는 진폭을 보간하는 단계를 포함하는, OFDM 신호를 프로세싱하기 위한 방법.