KR20170089738A - 무선 통신 시스템에서 위상 에러를 추정 및 보상하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 종래 시간 영역에서 수행하는 순환 전치를 이용한 위상 에러 추정만으로는 반송파간 간섭에 의한 성능 저하를 막을 수 없으므로 본 발명을 적용할 때 시간 영역에서 시간 영역 신호를 이용해 심볼 내 여러 구간에서 위상 에러를 추정하고 보상하는 방법으로 반송파간 간섭의 영향을 줄여 수신기의 신호 수신 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 위상 에러를 추정 및 보상하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR ESTMATING AND CORRECTING PHASE ERROR IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 바탕으로 한 무선 통신 시스템에서 위상 에러(phase error)를 추정하고 보상하는 방법과 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non-orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

종래 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency-division Multiplexing, OFDM) 기반 무선 통신 시스템에서는 위상 에러(phase error)를 추정하기 위해서 주파수 영역에서 기준 신호를 이용해 모든 OFDM 부반송파(subcarrier)에 공통적으로 영향을 미치는 공통 위상 에러(common phase error, CPE)를 추정하고 보상하고, 시간 영역에서 순환 전치(cyclic prefix)를 이용하여 심볼(symbol) 단위로 위상 에러를 추정하고 보상하여 반송파간 간섭(inter-carrier interference, ICI)의 영향을 줄일 수 있다.

그러나 위상 에러가 심볼 내에서 심하게 변화할 경우 시간 영역에서 순환 전치를 이용해 위상 에러를 보상하여도 반송파간 간섭의 영향을 줄일 수 없고, 특히 초고주파를 사용하는 통신 시스템에서는 RFIC(radio frequency integrated circuit)의 특성으로 인해 위상 에러가 심하게 나타나기 때문에 심볼 단위의 위상 에러 추정만으로는 반송파간 간섭에 의한 성능 저하를 막을 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 OFDM 기반 무선 통신 시스템에서 위상 에러를 추정하고 보상하는 방법 및 장치를 제안하며, 특히 심볼 내 위상 에러를 추정 가능하게 하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명은 수신기의 위상 에러 추정 및 보상 방법에 있어서, 시간 영역 신호를 수신하는 단계; 상기 수신한 시간 영역 신호를 필터링(filtering)하는 단계; 상기 필터링한 수신 시간 영역 신호를 이용해 위상 에러(phase error)를 추정하는 단계; 추정한 위상 에러 (phase error)로 수신 시간 또는 주파수 영역 신호를 보상하는 단계를 포함하며, 상기 위상 에러를 추정하기 위해 상기 시간 영역 신호의 상관(correlation) 관계를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 위상 에러를 추정 및 보상하는 수신기에 있어서, 시간 영역 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 수신한 시간 영역 신호를 필터링(filtering)하고, 상기 필터링한 수신 시간 영역 신호를 이용해 위상 에러(phase error)를 추정하도록 제어하는 제어부; 추정한 위상 에러 (phase error)로 수신 시간 또는 주파수 영역 신호를 보상하는 보상부를 포함하며, 상기 위상 에러를 추정하기 위해 상기 시간 영역 신호의 상관(correlation) 관계를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 송신기의 위상 에러를 추정하기 위한 기준 신호를 송신하는 방법에 있어서, 상기 기준 신호의 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 기준 신호를 매핑할 자원을 결정하는 단계; 상기 기준 신호를 상기 자원에 매핑하는 단계; 및 상기 매핑된 기준 신호를 수신기로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 기준 신호의 시퀀스는 시간 영역에서 상관(correlation) 관계를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 위상 에러를 추정하기 위한 기준 신호를 송신하는 송신기에 있어서, 상기 기준 신호를 수신기로 전송하는 송신부; 및 상기 기준 신호의 시퀀스를 생성하고, 상기 기준 신호를 매핑할 자원을 결정하고, 상기 기준 신호를 상기 자원에 매핑하고, 상기 매핑된 기준 신호를 상기 수신기로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 기준 신호의 시퀀스는 시간 영역에서 상관(correlation) 관계를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 심볼 내 위상 에러 추정을 통해 수신기는 신호 수신 성능을 최적화할 수 있다.

도 1은 송신 신호의 개념도를 도시한 도면이다.
도 2는 TRS가 심볼 별로 다른 주파수에 할당된 보기를 도시한 도면이다.
도 3은 시간 영역 신호 {x(t)}의 첫 번째 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 시간 영역 신호 {x(t)}의 두 번째 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 시간 영역 신호 {x(t)}를 이용했을 때의 주파수 영역 신호 {X(f)}를 도시한 도면이다.
도 6은 송신기의 신호 송신 방법에 대한 순서도이다.
도 7a는 수신기의 신호 수신 방법에 대한 순서도이다.
도 7b는 추정부에서 수행되는 수신 방법을 보다 자세히 도시한 순서도이다.
도 7c와 7d는 보상부에서 수행되는 수신 방법을 보다 자세히 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 시간 영역에서 위상 에러 추정 값을 도시한 도면이다.
도 9는 시간 영역에서 위상 에러 보상 후 FFT를 수행한 후 심볼 별 부반송파에 대한 위상 에러를 도시한 도면이다.
도 10은 송신기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 11은 수신기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 12는 수신기의 또다른 구조의 일례를 도시한 블록도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

종래의 OFDM 기반 무선 통신 시스템에서는 위상 에러를 추정하기 위해서 주파수 영역에서 기준 신호를 이용하여 공통 위상 에러를 추정하고 보상한다. 하지만 수신기는 주파수 영역에서는 공통 위상 에러 성분만을 보상할 수 있고, 반송파간 간섭에 영향을 미치는 랜덤 위상 에러(random phase error) 성분은 보상할 수 없다. 그러므로 수신기는 시간 영역에서 순환 전치를 활용하여 심볼 단위로 위상 에러를 추정하고 이를 바탕으로 위상 에러를 보상하여 반송파간 간섭 의 영향을 줄일 수 있다.

종래의 에러 추정 방법은 시간 영역에서 순환 전치를 이용하기 때문에 심볼 단위로만 위상 에러를 추정할 수 있다. 그런데 위상 에러가 심볼 내에서 심하게 변화할 경우 순환 전치를 활용하여 위상 에러를 보상하여도 반송파간 간섭의 영향은 크게 줄일 수 없다. 특히, 초고주파를 사용하는 통신 시스템에서는 RFIC의 특성으로 인하여 위상 에러가 심하게 나타나기 때문에 심볼 단위 위상 에러 추정만으로 반송파간 간섭에 의한 성능 저하를 막을 수 없다.

본 발명에서는 OFDM 기반 무선 통신 시스템에서 위상 에러를 추정하고 보상하는 방법 및 장치를 제안한다. 특히, 본 발명에 따르면 심볼 내 위상 에러도 추정할 수 있으므로 수신기의 수신 성능을 최적화 할 수 있다. 본 발명은 이를 가능하게 하기 위한 송신 방법과 수신 방법으로 구성된다.

도 1은 송신 신호의 개념도를 도시한 도면이다.

도 1에 따르면, 일반적인 OFDM 기반 무선 통신 시스템의 자원을 시간과 주파수 영역으로 펼쳐 나타낼 수 있다. 도 1에서 가로축(100)은 시간, 세로축(101)은 주파수를 나타낸다. 120 부분은 위상 에러를 추정하기 위한 기준 신호(이하 이를 시간 영역 기준 신호(time-domain reference signal), 이하 TRS라 한다) 자원이며, 110 부분은 정보 전달을 위한 데이터(data) 자원이다. 본 발명에서는 주파수 축에서 모여 있는 신호가 필터링(filtering)을 통하여 시간 축에서 펼쳐 나타나는 특성을 이용한다.보다 자세히, 길이 N의 주파수 영역 신호 {X(f)}, f=0,1,…………,N-1 을(150) 120 부분에 할당하면, 필터링을 통하여 {X(f)}를 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)한 값인 시간 영역 신호 {x(t)}, t=0,1,…………,N-1 가(160) 심볼(140) 내에 균등하게 배분된다. 그러면 시간 영역에서 신호 {x(t)}를 바탕으로 심볼 내 위상 에러를 추정할 수 있다.

도 1에서 TRS의 주파수상 위치는 바뀔 수 있음에 유의한다. 일례로 TRS가 주파수 대역의 중앙에 위치할 수도 있고, 외각 또는 그 이외의 대역에 위치할 수도 있다.

도 2는 TRS가 심볼 별로 다른 주파수에 할당된 보기를 도시한 도면이다. TRS를 위한 RB(220)은 심볼 별로 서로 다른 주파수에 할당되어 있으며, 나머지 자원은 데이터를 위한 RB(210)이다. 도 2와 같이 할당된 TRS를 이용해 여러 주파수 대역의 채널 추정도 가능하다.

도 3은 시간 영역 신호 {x(t)}의 첫 번째 일례를 도시한 도면이다.

도 3에 따르면, 길이 L의 시퀀스 x(0), x(1), …………, x(L-1)로 반복 #1(300)을 구성하고, 동일한 길이 L의 시퀀스 x(0), x(1), …………, x(L-1)로 반복 #2(310)을 구성하는 방법으로 반복 #R까지의 시간 영역 신호가 구성될 수 있다. 즉 길이 L의 시퀀스를 R번 반복하여 (N=L*R) 길이 N의 시간 영역 신호 {x(t)}가 구성될 수 있다. 이 때 수신기는 길이 L 시퀀스간의 지연 상관(delay correlation)을 통하여 위상차를 획득하거나, 길이 L 시퀀스에 대한 자기 상관(auto correlation)을 통하여 위상 에러를 획득하여 L 주기로 위상 에러를 보상할 수 있다.

도 4는 시간 영역 신호 {x(t)}의 두 번째 일례를 도시한 도면이다.

도 4에 따르면, 길이 L의 시퀀스 x(0), x(1), …………, x(L-1)(400), 다음 길이 L의 시퀀스 x(L), x(L+1), …………, x(2L-1)(410) 를 구성하는 방법으로 x(N-1)까지의 길이 N의 시간 영역 신호가 구성될 수 있다. 이러한 시퀀스는 시간 영역 신호의 일례에 불과한 것으로, 편상관(partial correlation) 특성이 있는 시퀀스로 시간 영역 신호 {x(t)}가 구성될 수 있다. 이 때 수신기는 편상관의 수만큼 위상 에러를 획득하고, 위상 에러를 보상할 수 있다. 일례로 수신기는 쿼터 상관(quarter correlation) 특성이 있는 시퀀스를 활용하면 N/4 주기로 위상 에러를 보상할 수 있다.

하나의 보기로, N=16, L=4 일 때, 도 3에서 {x(0), x(1), x(2), x(3)} = [1, 1, 1, -1], 도 4에서 {x(0), x(1), x(2), x(3)} = [-1, 1, 1, 1], {x(4), x(5), x(6), x(7)} = [1, -1, 1, 1], {x(8), x(9), x(10), x(11)} = - {x(0), x(1), x(2), x(3)}, {x(12), x(13), x(14), x(15)} = {x(4), x(5), x(6), x(7)} 와 같은 시간 영역 신호로 바이너리(binary) 시퀀스를 활용할 수 있다. 또한, 자도프 추(Zadoff-Chu)와 같은 콤플렉스(complex) 시퀀스를 사용할 수도 있다. 다만, 시간 영역 신호로 위와 같은 바이너리 시퀀스나 콤플렉스 시퀀스를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 어떠한 시퀀스를 사용하더라도 수신기의 성능 이득을 얻을 수 있다. 또한, 도 3과 4에서 경우에 따라 위상 에러 추정을 위한 상관(correlation)의 수를 줄일 수도 있다.

역으로 주파수 영역 신호 {X(f)}는 시간 영역 신호 {x(t)}를 고속 푸리에 변환(FFT)해서 얻을 수 있고, 이를 송신기는 주파수 영역에서 도 1에서 도시한 바와 같이 120 자원에 모아서 할당하면 된다. 이 때, 송신기는 필터링을 위해서 주파수 측면의 외곽 자원(도 1의 X(1), X(2), …………, X(N-1)에 해당하지 않는 점선으로 표시된 자원이 이에 해당할 수 있다)에 주파수 영역 신호를 할당하지 않을 수 있고, 중앙 주파수 자원에 주파수 영역 신호를 할당하지 않을 수 있다.

또한, 수신기는 주파수 영역 신호 {X(f)}를 활용하여 공통 위상 에러를 추정할 수도 있다. 도 5는 도 3의 시간 영역 신호 {x(t)}를 이용했을 때의 주파수 영역 신호 {X(f)}를 도시한 도면이다. 도 5에 따르면, 수신기는 N개의 주파수 영역 신호 {X(f)} 중 특정 주파수 자원에 매핑된 M (M ≤ N)개의 값을 바탕으로 공통 위상 에러를 추정할 수도 있다. 마찬가지로 도 4의 시간 영역 신호 {x(t)}를 이용하여도 수신기는 N개의 주파수 영역 신호 {X(f)} 중 특정 주파수 자원에 매핑된 M개의 값을 바탕으로 공통 위상 에러를 추정할 수도 있다.

결과적으로 수신기는 송신기가 송신한 TRS를 기반으로 시간 영역 신호 {x(t)}를 활용하여 심볼 내 위상 에러를 추정하고 보상해 반송파간 간섭의 영향을 줄일 수 있고, 주파수 영역 신호 {X(f)}를 활용하여 공통 위상 에러를 보상할 수 있다.

도 6은 송신기의 신호 송신 방법에 대한 순서도이다.

도 6에 따르면, 송신기는 TRS 시퀀스를 생성(600)한다. 이후 송신기는 TRS를 매핑할 자원을 결정(610)하고, 생성된 TRS를 결정된 자원에 매핑(620)하고 TRS를 수신기로 전송(630)한다. 이 때 상기 기술된 방법에 따라 TRS 시퀀스는 시간 영역 신호를 FFT하여 얻어지거나 또는 미리 결정된 시퀀스를 이용해 얻어질 수 있고, 송신기는 TRS를 매핑할 자원을 도 1 또는 도 2와 같이 결정할 수 있다. 이 때 송신기는 TRS를 매핑하지 않는 자원에는 수신기로 전송할 데이터를 매핑할 수 있다.

도 7a, 7b, 7c 및 7d는 수신기의 신호 수신 방법에 대한 순서도이다.

도 7a는 수신기의 신호 수신 방법에 대한 순서도이다.

도 7a에 따르면, 수신기는 수신한 시간 영역 수신 샘플들(샘플은 시간 영역 신호의 단위를 의미하며, 상기 수신 샘플들은 수신 신호, 수신 샘플과 혼용될 수 있다)에 기반하여 추정부에서 위상 에러를 추정하고(700)와 보상부에서 추정된 위상 에러로 위상 에러를 보상해 주는 과정(710)을 수행한다. 한다.

도 7b는 추정부에서 수행되는 수신 방법을 보다 자세히 도시한 순서도이다.

도 7b에 따르면 추정부에서는 필터(Filer)부에서 입력된 시간 영역 수신 샘플들을 필터링하여 TRS의 시간 영역 신호를 획득하고(720), 위상 에러 추정부에서 필터링된 시간 영역 수신 샘플을 기반으로 위상 에러를 추정한다(730). 이 때 위상 에러를 추정시 수신기는 필터링된 시간 영역 수신 샘플의 지연 상관, 자기 상관, 편상관 중 적어도 하나를 통해 위상 에러를 추정할 수 있고, 어떠한 상관 관계를 이용할지는 송신기가 송신한 시간 영역 신호의 특성에 따라 결정되므로 이는 미리 정해지거나 또는 송신기가 알려줄 수 있다.

도 7c와 7d는 보상부에서 수행되는 수신 방법을 보다 자세히 도시한 순서도이다. 도 7c는 시간 영역 샘플을 기반으로 위상 에러를 보상하고, 도 7d는 주파수 영역 샘플을 기반으로 위상 에러를 보상하는 방법에 대한 도면이다.

도 7c에 따르면 위상 에러 보상부에서는 추정 위상 에러와 시간 영역 샘플을 바탕으로 위상 에러를 보상한다(740). 이때 추정된 위상 에러를 보상해 줄 때 선형 보간(linear interpolation)을 이용할 수 있다. 이러한 위상 에러 추정 및 보상은 반복적으로 이루어질 수 있다. 이후, FFT 부에서는 시간 영역에서 위상 에러가 보상된 샘플을 주파수 영역으로 전환하기 위해 FFT를 수행(750)하고, 공통 위상 에러 보상부에서 FFT 출력 가운데 TRS가 매핑된 자원에서 신호(즉 주파수 영역 신호 {X(f)})를 추출하고, 추출된 신호를 기반으로 공통 위상 에러를 추정 및 보상(760)한다.

도 7d에 따르면, FFT 부에서는 추정된 위상 에러와 시간 영역 샘플을 주파수 영역으로 전환하기 위해 FFT를 수행하고(770), 위상 에러 보상부에서는 주파수 영역 추정 에러와 주파수 영역 샘플을 기반으로 위상 에러를 보상한다(780). 이 때 주파수 영역 추정 에러를 보상해 줄 때 원형 컨벌루션(circular convolution)을 이용할 수 있다. 이후, 공통 위상 에러 보상부에서는 위상 에러가 보상된 주파수 영역 신호 가운데 TRS가 매핑된 자원에서 신호({X(f)})를 추출하고, 추출된 신호를 기반으로 공통 위상 에러를 추정 및 보상한다(790).

상기 도 7a 내지 7d에서는 이해를 위해 각 절차를 수행하는 수신기의 각 부분을 특정하였으나, 이러한 절차는 반드시 특정된 부분에서 이루어지는 것은 아니다.

도 8은 본 발명에 따른 시간 영역에서 위상 에러 추정 값을 도시한 도면이다.

도 8에서는 일례로 한 심볼당 샘플 수를 8192일 때 7개 심볼을 도시하였다. 가는 실선(800)은 도 7의 시간영역에서 수신한 샘플들에 대한 위상 에러를 나타낸다. 굵은 실선(810)은 심볼 별 상관 값을 바탕으로 위상 에러를 추정하고 선형 보간을 수행했을 때의 위상 에러 보상 값을 나타낸다. 한 심볼 내에서 위상 에러의 변화가 크기 때문에, 1회 위상 에러를 보상할 경우 810에서 나타났듯이 오차가 심하게 된다. 그러나 본 발명은 심볼 내에서 여러 번 위상 에러를 추정할 수 있으므로 효과적으로 오차를 줄일 수 있다. 가는 파선(820), 굵은 파선(830), 실선(840) 은 각각 심볼 내에서 2번, 4번, 8번 위상 에러를 추정하고 선형 보간을 수행했을 때의 위상 에러 보상 값을 나타낸다. 심볼 내에서 위상 에러를 여러 번 추정하면 할수록 800으로 나타낸 위상 에러의 값에 가까워짐을 확인할 수 있다.

도 9는 시간 영역에서 위상 에러 보상 후 FFT를 수행한 후 심볼 별 부반송파에 대한 위상 에러를 도시한 도면이다.

도 9에 따르면, 굵은 실선(900)은 주파수 영역 신호 {X(f)}를 통해서 추정한 공통 위상 에러를 나타내며 이를 통해 공통 위상 에러를 잘 추정함을 확인할 수 있다.

아래 표 1은 본 발명을 적용하였을 때 수신기의 수신 성능을 나타낸다. 표 1은 송수신기에 각각 초고주파용 위상 잡음(phase noise) 모형을 적용하였을 경우이며 수신 성능의 지표로 오류벡터치(error vector magnitude, EVM)을 사용하였다. 표 1의 경우는 TRS로 바이너리(binary) 시퀀스를 사용하였고, 심볼 내 8번 위상 에러를 추정하였을 때의 결과이다. 기존 방법으로 약 2dB의 성능 이득을 얻을 수 있지만, 본 발명을 적용하였을 경우 기존 방법의 이득에 7dB의 이득을 추가로 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

Correction(보상)	EVM(dB)
None	-23.12
기존 방법	-25.07
본 발명	-32.03

도 10은 송신기의 구조를 도시한 블록도이다.

도 10에 따르면, 송신기(1020)은 송신부(transmitter, 1000)과 제어부(controller, 1010)으로 구성될 수 있다. 제어부(1010)는 TRS 시퀀스를 생성하고, TRS를 매핑할 자원을 결정하고, 생성된 TRS를 결정된 자원에 매핑하고 TRS를 수신기로 전송하도록 송신부(1000)를 제어할 수 있다. 송신부(1000)는 TRS 및 데이터를 수신기로 전송할 수 있다.

도 11은 수신기의 구조를 도시한 블록도이다.

도 11에 따르면, 수신기(1180)은 수신부(receiver, 1100), 필터부(filter, 1110), 위상 추적부(TRS based phase tracking unit, 1130), 위상 보상기(phase correction unit, 1140), 자원 추출부(resource demapping unit, 1160), FFT부(FFT unit, 1150), 공통 위상 보상부(TRS based common phase correction unit, 1170)으로 구성될 수 있다. 도시되지 않았으나 상기 구성 요소들은 제어부(controller, 미도시)의 제어 하에 동작될 수 있다. 또한 위상 추적부(1130)와 필터부(1110)를 추정부(1102)로 칭할 수 있고, 위상 보상기(1140), FFT부(1150), 자원 추출부(1160) 및 공통 위상 보상부(1170)을 보상부(1104)로 칭할 수 있다.

수신부(1100)은 시간 영역에서 샘플을 수신하고, 수신한 샘플은 필터부(1110)에 입력되어 필터링되며, 위상 추적부(1130)는 동기가 획득된 필터링된 수신 샘플(도 1에서 시간 영역 신호 {x(t)}에 해당한다)을 바탕으로 시간 영역에서 심볼 내 여러 구간에서 위상 에러를 추정할 수 있다.

추정된 위상 에러는 위상 보상기(1140)로 입력되고 위상 보상기는 이미 입력되어 있던 동기가 획득된 수신 샘플에 위상 추적부에서 추정된 위상 에러를 보상한다. 위상 보상기는 추정된 위상 에러를 보상해 줄 때 간단하게 선형 보간법을 이용할 수 있다. 이제, 시간 영역에서 위상 에러가 보상된 샘플들은 주파수 영역으로 전환하기 위해 FFT부(1150)에서 FFT되고, 자원 추출부(1160)에서 FFT 출력들 가운데 TRS에 해당하는 자원의 신호(도 1에서 주파수 영역 신호 {X(f)}에 해당한다)를 추출한다. 이후 추출된 신호를 바탕으로 공통 위상 보상부(1170)에서 공통 위상 에러를 추정 및 보상하면 위상 에러에 의한 성능 저하를 막을 수 있다. 또한, 추정된 위상 에러와 시간 영역 샘플을 주파수 영역으로 전환하기 위해 FFT에서 FFT하고, 주파수 영역 샘플에 주파수 영역 추정 에러를 보상할 수도 있다. 위상 보상기는 추정된 위상 에러를 보상해 줄 때 원형 컨벌루션(circular convolution)을 이용할 수 있다. 이제, 위상 에러가 보상된 주파수 영역 신호들 가운데 TRS를 추출하고 이 신호를 바탕으로 공통 위상 보상부에서 공통 위상 에러를 추정 및 보상할 수 도 있다.

도 12는 수신기의 또다른 구조의 일례를 도시한 블록도이다.

도 12에 따르면, 수신기(1220)은 수신부(receiver, 1200) 및 제어부(controller, 1210)으로 구성될 수 있으며, 수신부(1200)는 시간 영역에서 샘플을 수신하고, 제어부(1210)는 수신한 시간 영역 수신 샘플을 필터링하고, 필터링된 시간 영역 수신 샘플을 바탕으로 위상 에러를 추정한다. 상기 추정된 위상 에러를 기반으로 위상 에러를 보상하도록 제어한다. 이 때 추정된 위상 에러를 보상해 줄 때 시간 영역 수신 샘플의 위상을 제어부(1210)은 선형 보간(linear interpolation)을 이용하여 보상할 수 있고, FFT 이후 주파수 영역 샘플의 위상을 원형 컨볼루션(circular convolution)을 이용하여 보상할 수 있다. 이러한 위상 에러 추정 및 보상은 반복적으로 이루어질 수 있다. 이후 FFT 출력 가운데 TRS가 매핑된 자원에서 신호를 추출하고, 추출된 신호를 기반으로 공통 위상 에러를 추정 및 보상하도록 제어한다.

Claims (8)

1. 수신기의 위상 에러 추정 및 보상 방법에 있어서,
   시간 영역 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신한 시간 영역 신호를 필터링(filtering)하는 단계;
   상기 필터링한 수신 시간 영역 신호를 이용해 위상 에러(phase error)를 추정하는 단계를 포함하며,
   상기 위상 에러를 추정하기 위해 상기 시간 영역 신호의 상관(correlation) 관계를 이용하는 것을 특징으로 하는 위상 에러 보상 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 추정된 위상 에러를 상기 시간 영역 신호에 적용해 위상 에러를 보상하는 단계;
   상기 위상 에러가 보상된 시간 영역 신호를 대상으로 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 수행해 주파수 영역 신호로 변환하는 단계; 및
   상기 주파수 영역 신호를 기반으로 공통 위상 에러(common phase error)를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 에러 보상 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 상관 관계는 지연 상관(delay correlation), 자기 상관(auto correlation) 또는 편상관(partial correlation) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 에러 보상 방법.
4. 위상 에러를 추정 및 보상하는 수신기에 있어서,
   시간 영역 신호를 수신하는 수신부; 및
   상기 수신한 시간 영역 신호를 필터링(filtering)하고, 상기 필터링한 수신 시간 영역 신호를 이용해 위상 에러(phase error)를 추정하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
   상기 위상 에러를 추정하기 위해 상기 시간 영역 신호의 상관(correlation) 관계를 이용하는 것을 특징으로 하는 수신기.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는 상기 추정된 위상 에러를 상기 시간 영역 신호에 적용해 위상 에러를 보상하고, 상기 위상 에러가 보상된 시간 영역 신호를 대상으로 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 수행해 주파수 영역 신호로 변환하고, 상기 주파수 영역 신호를 기반으로 공통 위상 에러(common phase error)를 추정하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 수신기.
6. 제 4항에 있어서, 상기 상관 관계는 지연 상관(delay correlation), 자기 상관(auto correlation) 또는 편상관(partial correlation) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
7. 송신기의 위상 에러를 추정하기 위한 기준 신호를 송신하는 방법에 있어서,
   상기 기준 신호의 시퀀스를 생성하는 단계;
   상기 기준 신호를 매핑할 자원을 결정하는 단계;
   상기 기준 신호를 상기 자원에 매핑하는 단계; 및
   상기 매핑된 기준 신호를 수신기로 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 기준 신호의 시퀀스는 시간 영역에서 상관(correlation) 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 기준 신호 송신 방법.
8. 위상 에러를 추정하기 위한 기준 신호를 송신하는 송신기에 있어서,
   상기 기준 신호를 수신기로 전송하는 송신부; 및
   상기 기준 신호의 시퀀스를 생성하고, 상기 기준 신호를 매핑할 자원을 결정하고, 상기 기준 신호를 상기 자원에 매핑하고, 상기 매핑된 기준 신호를 상기 수신기로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 기준 신호의 시퀀스는 시간 영역에서 상관(correlation) 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 송신기.

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