KR20180037448A - 통신 시스템에서의 채널 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

통신 시스템에서 채널을 추정하는 방법 및 장치가 개시된다. 무선 송신 장치는 채널 환경을 감지하고, 감지된 채널 환경에 기초하여 채널 변화량을 계산하고 상기 채널 변화량에 따라 파일롯 심볼을 주파수 영역에 할당할 수 있다.

Description

통신 시스템에서의 채널 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHANNEL ESTIMATION IN COMMUNICATION SYSTEM}
아래의 설명은 통신 시스템의 채널 추정 방법 중 파일롯 심볼을 이용한 채널 추정 기술에 관한 것이다.
무선 통신에서는 다중 경로나 단말의 이동에 따른 감쇠(fading)에 의한 성능 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 정확한 채널 추정이 이루어져야만 안정적인 송수신이 가능해진다. 차세대 이동통신 시스템에서는 광대역 밴드와 고속 이동에 따른 채널 변화가 심해져서 채널 추정의 중요성이 더욱 증대되고 있다.
본 발명에서 송신부는 채널의 변화에 대응하여 주파수 영역에 할당되는 파일롯 심볼의 밀도를 조정하고 필요한 영역에 대해서만 파일롯 심볼을 높은 밀도로 할당함으로써 채널 자원의 불필요한 낭비를 줄이는 장치를 제공한다.
본 발명에서 수신부는 채널 추정을 위해서 할당된 파일롯 심볼의 위치 파악과 해당 파일롯 심볼을 이용한 채널 추정을 필요로 한다. 수신부는 시간 도메인의 복수의 샘플의 평균을 활용하는 압축 센싱을 통해서 파일롯 심볼 위치와 채널을 추정함으로써 채널 추정을 위해 필요한 시간 영역의 샘플 수를 줄이는 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)을 이용한 무선 송신 장치는, 채널 환경을 감지하는 센서 및 상기 감지된 채널 환경에 기초하여 채널 변화량을 계산하고 상기 채널 변화량에 따라 파일롯 심볼을 주파수 영역에 할당하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 제1 채널 변화율보다 큰 제2 채널 변화율에 대응하는 제2 주파수 영역에 상기 제1 채널 변화율에 대응하는 상기 제1 주파수 영역보다 더 많은 파일롯 심볼을 할당할 수 있다.
일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용한 채널 추정 장치는, 무선 송신 장치로부터 채널을 통하여 복수의 OFDM 심볼을 수신하는 리시버 및 상기 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 시간 도메인의 복수의 샘플을 각각의 OFDM 심볼마다 평균하고, 상기 복수의 샘플의 평균에 대하여 압축 센싱을 통해 주파수 도메인의 심볼 벡터를 획득하면서 파일롯 심볼의 위치와 함께 채널 변화를 거친 파일롯 심볼벡터를 획득하고, , 상기 파일롯 심볼 벡터에 기초하여 상기 채널을 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 상기 복수의 시간 도메인의 샘플 중에서 각각의 OFDM 심볼에 포함된 동일한 시간 인덱스를 가지는 샘플들을 평균할 수 있다.
상기 프로세서는, 압축 센싱을 이용하여 상기 동일한 시간 인덱스를 가지는 샘플들의 평균으로부터 주파수 도메인의 심볼 벡터를 획득할 수 있다.
상기 심볼 벡터는 희소(sparse) 벡터일 수 있다. 상기 심볼 벡터의 원소 중의 대부분을 차지하는 데이터 심볼에 대응하는 원소는 0이 될 수 있다.
상기 프로세서는, 일부의 시간 인덱스에 대하여 동일한 시간 인덱스를 가지는 샘플들을 평균할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 시간 도메인 상의 복수의 샘플의 평균에 기초하여 최적화 문제의 해를 계산하여 주파수 도메인의 상기 심볼 벡터를 획득할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 주파수 변환된 상기 복수의 샘플의 평균의 모든 원소의 절대값의 합이 최소가 되는 벡터를 계산하여 상기 심볼 벡터를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용한 무선 송신 방법은, 감지된 채널 환경에 기초하여 전체 주파수 영역의 채널 변화량을 계산하는 단계 및 상기 전체 주파수 영역 중 채널 변화량이 더 큰 부분에 더 많은 파일롯 심볼을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용한 채널 추정 방법은, 무선 송신 장치로부터 채널을 통하여 수신된 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 시간 도메인의 복수의 샘플을 각각의 OFDM 심볼마다 평균하는 단계, 상기 복수의 샘플의 평균으로부터 압축 센싱을 이용하여 주파수 도메인의 심볼 벡터를 획득하는 단계 및 상기 심볼 벡터에 기초하여 상기 채널을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 채널의 변화에 대응하여 주파수 영역에 할당되는 파일롯 심볼의 밀도를 조정하고 필요한 영역에 대해서만 파일롯 심볼을 높은 밀도로 할당함으로써 불필요한 자원의 낭비를 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 압축 센싱을 이용하여 일부 시간 도메인의 샘플들의 평균을 이용하여 주파수 영역의 파일롯 심볼 위치와 채널을 추정함으로써 시간 영역의 샘플링 시스템의 구현의 복잡도와 샘플 평균을 위한 계산량을 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 파일롯 심볼을 할당하고 채널을 추정하기 위한 시스템의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2은 일 실시예에 따른 채널의 변화율에 따라 파일롯 심볼을 할당하는 일례를 도시한 도면이다.
도 3는 일 실시예에 따른 할당된 파일롯 심볼의 일례를 도시한 도면이다.
도 4a는 주파수 및 시간에 대한 OFDM 심볼의 대응 관계를 도시한 도면이다.
도 4b는 CP를 포함한 하나의 OFDM 심볼을 시간 영역에서 분석한 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 송신 방법에 대한 순서도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 채널 추정 방법에 대한 순서도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시 형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 파일롯 심볼을 할당하고 채널을 추정하기 위한 시스템의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1은 무선 통신 환경에서 송신기(110)가 수신기(120)로 데이터를 전송하는 상황을 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 송신기(110)는 프로세서(111) 및 센서(112)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(112)는 초기 채널 측정을 위한 초기 채널 측정 블록일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 수신기(120)는 리시버(121) 및 프로세서(122)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신기(110)는 기지국이고 수신기(120)는 단말기일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 송신기(110)는 직교 주파수 분할 다중(orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM) 방식을 이용하여 수신기(120)로 데이터를 전송할 수 있다.
OFDM은 고속 데이터 전송을 위해 다중 반송파를 이용하는 통신 방식이다. OFDM은 광대역 신호를 서로 직교성을 갖는 복수의 부반송파로 나누어 병렬로 전송하는 방식이다. OFDM은 광대역의 주파수 선택적 감쇠 (frequency selective fading) 채널 특성이 부반송파 별로 협대역의 주파수 비선택적 감쇠(frequency flat fading) 채널 특성으로 바뀌는 효과를 갖는다. 또한 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 직교 부반송파로 변조시켜서 동시에 전송함으로써 전송 심볼은 원래 데이터의 주기보다 길어지게 되고, ISI(Inter Symbol Interference)의 영향을 크게 줄일 수 있다.
이와 같이 OFDM이 주파수 선택적 감쇠에 강건한 특징을 갖지만 변조된 심볼은 채널의 통과에 의한 크기와 위상의 감쇠를 겪게 될 수 있다. 특히, 차세대 무선 통신 시스템에서는 광대역 밴드를 사용하고 고속 이동이 빈번하므로 감쇠의 영향이 크고, 채널의 변화가 더욱 심하다.
수신기(120)는 채널에서 겪는 감쇠를 추정하여 보상할 수 있다. 정확한 채널 추정과 보상은 OFDM 시스템의 성능을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 수신기(120)의 채널 추정을 위해 송신기(110)는 파일롯 심볼(pilot symbol)을 이용할 수 있다. 송신기(110)가 파일롯 심볼을 수신기(120)로 전송하면, 수신기(120)는 파일롯 심볼에 대응하는 채널의 출력 값을 획득하고, 채널의 출력 값을 이용하여 채널을 추정할 수 있다.
수신기(120)는 송신기(110)에 의해 할당된 파일롯 심볼의 패턴을 이용하여 채널을 추정할 수 있다. 송신기(110)는 제어 채널을 통하여 파일롯 심볼의 패턴에 대한 정보를 수신기(120)로 전송해야 하므로, 제어 채널이라는 통신 자원을 파일럿 심볼에 대한 정보 전달을 위해 할당해야 한다. 제어 채널을 통해 전달되는 정보의 양을 제한하기 위하여 일반적으로 등 간격의 파일롯 심볼 패턴을 사용하는데 채널 변화가 심한 영역에서 채널 추정이 부정확해 질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신기(110)는 채널 환경을 감지하여, 주파수 영역의 채널 변화량에 따라 파일롯 심볼을 다르게 할당할 수 있다. 이처럼, 송신기(110)는 채널 변화량이 큰 주파수 영역에 파일롯 심볼을 촘촘하게 할당함으로써 수신기(120)의 채널 추정의 정확도를 높일 수 있다.
채널의 변화에 따라 다양한 패턴의 파일럿 심볼의 패턴이 형성될 수 있다. 이 경우 파일롯 심볼의 패턴에 대한 정보의 양은 매우 커질 수 있으므로, 수신기(120)는 제어 채널을 통해 파일롯 심볼의 패턴에 대한 정보를 수신하는 대신, 블라인드(blind) 방식으로 채널을 추정할 수 있다. 블라인드 방식을 이용하는 경우에도, 매 OFDM 심볼마다 DFT(discrete fourier transform)를 수행해야 한다면 계산량이 많을 수 있다. 일 실시예에 따른 수신기(120)는 압축 센싱(compressed sensing)으로 채널을 추정함으로써 계산량을 줄일 수 있다.
도 2은 일 실시예에 따른 채널의 변화율에 따라 파일롯 심볼을 할당하는 일례를 도시한 도면이다.
그래프(201)는 채널의 변화가 심하지 않은 채널의 형태를 나타낸다. 가용 대역폭의 주파수 영역에 할당된 그래프(201)의 경우 채널의 변화가 심하지 않으므로 파일롯 심볼은 일정한 간격으로 주파수 영역에 할당될 수 있다. 패턴(203)은 파일롯 심볼을 일정한 간격으로 주파수 영역에 할당하는 경우를 나타낸다. 이 경우, 파일롯 심볼이 할당된 부반송파에 대한 채널 추정이 먼저 이루어진 후, 파일롯 심볼이 할당되지 않은 부반송파에 대한 채널 추정이 보간(interpolation)에 의해 수행될 수 있다.
그래프(205)는 채널의 변화가 심한 채널의 형태를 나타낸다. 그래프(205)의 경우 채널의 변화가 심하므로, 그래프(201)와 같이 파일롯 심볼이 일정한 간격으로 주파수 영역에 할당될 경우 파일롯 심볼이 할당되지 않은 나머지 주파수 영역에 대한 채널 추정은 보간을 통해 이루어질 수 없다. 또한, 보간을 이용하지 않고 파일롯 심볼을 촘촘하게 배치할 경우, 자원의 낭비가 많아지게 된다.
일 실시예에 따르면, 도 1의 송신기(110)는 채널의 변화에 대응하여 주파수 영역에 할당되는 파일롯 심볼의 밀도를 조정할 수 있다. 패턴(207)은 채널의 변화에 따라 파일롯 심볼의 밀도가 조정된 경우를 나타낸다. 이처럼, 필요한 영역에 대해서만 파일롯 심볼을 높은 밀도로 할당함으로써 송신기(110)는 불필요한 자원의 낭비를 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신기(110)에 포함된 센서(112)는 채널 환경을 감지할 수 있다. 여기서, 채널 환경이란 채널 변화량에 영향을 미치는 무선 통신 환경의 요소들과 단말기로부터 제공된 채널의 초기 정보를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 1의 송신기(110)에 포함된 프로세서(111)는 센서(112)에 의해 감지된 채널 환경에 기초하여 채널 변화량을 계산할 수 있다. 프로세서(111)는 채널 변화량에 따라 파일롯 심볼을 주파수 영역에 할당할 수 있다. 프로세서(111)는 채널 변화량이 큰 주파수 영역에 더 높은 밀도로 파일롯 심볼을 할당함으로써, 도 1의 수신기(120)에게 해당 주파수 영역에 대해 더 많은 채널 정보를 제공할 수 있다.
그래프(205)에서 굴곡이 심한 부분을 제2 주파수 영역이라고 지칭하고, 굴곡이 약한 부분은 제1 주파수 영역이라고 지칭할 수 있다. 이 경우에, 프로세서(111)는 제1 채널 변화율보다 큰 제2 채널 변화율에 대응하는 제2 주파수 영역에 제1 채널 변화율에 대응하는 제1 주파수 영역보다 더 많은 파일롯 심볼을 할당함으로써 파일롯 심볼의 밀도를 조정할 수 있다.
도 3는 일 실시예에 따른 할당된 파일롯 심볼의 일례를 도시한 도면이다.
도 3에서 파일롯 심볼의 밀도가 높은 주파수 영역의 채널 환경은 채널 변화량이 높고, 파일롯 심볼의 밀도가 낮은 주파수 영역의 채널 환경은 채널 변화량이 작다. 이처럼, 필요한 영역에 대해서만 파일롯 심볼을 높은 밀도로 할당함으로써 송신기(110)는 불필요한 자원의 낭비를 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 1의 수신기(120)는 파일롯 심볼이 할당된 주파수 영역에 대한 채널 추정을 먼저 수행하고, 파일롯 심볼이 할당되지 않은 주파수 영역에 대해서는 보간을 통해 채널 추정을 수행할 수 있다. 채널 변화량이 큰 주파수 영역에 대하여 보간을 수행하더라도, 파일롯 심볼의 밀도가 높으므로 보간의 정확도는 일정한 품질 이상의 수준을 유지할 수 있다.
도 4a는 주파수 및 시간에 대한 OFDM 심볼의 대응 관계를 도시한 도면이다. 도 4b는 하나의 OFDM 심볼을 시간 영역에서 분석한 구조를 도시한 도면이다.
OFDM 방식은 인접한 반송파들이 서로 직교성을 유지하기 때문에 주파수 이용률은 상대적으로 높다. OFDM 심볼의 변조 및 복조는 간단한 신호처리과정, 예를 들어 IFFT 및 FFT로 구현될 수 있다.
도 4a에서, 하나의 OFDM 심볼은 주파수 도메인과 관련하여 복수의 부반송파로 구성된다. 각각의 부반송파는 서로 직교성을 유지할 수 있는 최소한의 간격으로 배치되므로 가용 주파수 대역의 활용도가 높다. 부반송파는 서브캐리어(subcarrier)로 지칭될 수 있다. 가용 주파수 대역은 채널 대역폭으로 지칭될 수 있다.
또한, OFDM 심볼은 시간 분산 특성(time-dispersive)을 지니고 있다. 각 OFDM 심볼들은 시간 도메인과 관련하여 N 개의 시간 도메인의 샘플로 구성된다. OFDM 방식은 시간 도메인에서 다수의 OFDM 심볼을 이용하며, OFDM 심볼 간에 보호 구간을 삽입함으로써 OFDM 심볼 간의 간섭을 최소화할 수 있다.
도 4b는 OFDM 심볼을 시간 도메인에서 더욱 구체적으로 도시한 도면이다. 예를 들어, 하나의 OFDM 심볼은 N 개의 시간 도메인의 샘플을 포함하며, 심볼 간의 간섭을 완화하기 위해 L 개의 CP(cyclic prefix)을 포함할 수 있다. 여기서, L 개의 CP는 도 4a의 보호 구간을 구성할 수 있다. 각 OFDM 심볼에 포함된 각 시간 도메인의 샘플은 0에서 N-1까지의 시간 인덱스에 대응될 수 있다.
도 4b의 시간 도메인의 샘플 중의 하나인
Figure pat00001
와 주파수 도메인의
Figure pat00002
은 수학식 1과 같은 관계를 가질 수 있다. 수학식 1은
Figure pat00003
의 IDFT(inverse discrete fourier transform)를 나타낸다.
Figure pat00004
일 실시예에 따르면, 도 1의 수신기(120)는 하나의 OFDM 심볼에 포함된 각각의 시간 도메인의 샘플
Figure pat00005
에 대하여 DFT를 취하여
Figure pat00006
을 획득할 수 있다. 수신기(120)는
Figure pat00007
을 기초로 파일롯 심볼이 할당된 부반송파에서 채널을 추정할 수 있다. 수신기(120)는 채널 추정이 수행된 부반송파를 제외한 나머지 부반송파에 대응하는 주파수 영역에 대하여 보간 등을 이용하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 여기서, 모든 OFDM 심볼에 대하여 채널 추정이 수행될 경우 계산량이 많아지게 된다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(122)는 시간 도메인의 복수의 샘플의 평균에 대하여 주파수 변환을 수행하여 주파수 도메인의 심볼 벡터를 회득할 수 있다. 구체적으로 프로세서(122)는 압축 센싱 기법을 활용하여 주파수 도메인의 심볼 벡터을 획득하고, 심볼 벡터에 기초하여 상기 채널을 추정할 수 있다. OFDM 심볼의 복수의 샘플을 시간 도메인에서 평균하는 경우의 DFT의 결과가 희소 벡터(sparse vector)인 점을 기초로, 일 실시예에 따른 프로세서(122)는 압축 센싱을 이용하여 채널 추정을 위해 필요한 시간 영역에서 샘플 개수를 획기적으로 줄일 수 있다. 여기서, 심볼 벡터는 DFT의 결과로 지칭될 수 있다.
희소 벡터란, 벡터를 구성하는 원소가 대부분 0인 경우를 의미한다.
일 실시예에 따르면, 도 1의 리시버(121)는 송신기(110)로부터 채널을 통하여 복수의 OFDM 심볼을 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(122)는 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 시간 도메인의 복수의 샘플을 각각의 OFDM 심볼마다 평균할 수 있다. 프로세서(122)는 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 복수의 시간 도메인의 샘플 중에서 각각의 OFDM 심볼에 포함된 동일한 시간 인덱스를 가지는 샘플들을 평균할 수 있다. 프로세서(122)는 각 OFDM 심볼에 포함된 시간 도메인의 동일한 인덱스의 샘플을 평균함으로써 DFT의 결과를 희소 벡터로 만들 수 있다.
Figure pat00008
프로세서(122)는 매 OFDM 심볼마다
Figure pat00009
에 대해 IDFT를 수행하지 않고, 모든 OFDM 심볼의 인덱스 k에 대응하는
Figure pat00010
에 대하여 시간 도메인에서 평균
Figure pat00011
을 구할 수 있다. 프로세서(122)는 수학식 2를 이용하여
Figure pat00012
를 구할 수 있으므로, IDFT를 한번만 수행하면 된다. 여기서,
Figure pat00013
는 동일한 부반송파에 위치한 심볼들의 평균값이 된다.
Figure pat00014
에서 파일럿 심볼이 할당된 부반송파에 위치한 심볼들의 평균값은 0이 아닌 심볼 자체의 값을 갖지만, 임의의 데이터 심볼이 할당된 부반송파에 위치한 심볼들의 평균값은 0이 된다.
Figure pat00015
수학식 2를 행렬의 형태로 표현하면 수학식 3과 같다. 수학식 3을
Figure pat00016
와
Figure pat00017
및
Figure pat00018
를 이용하여 나타내면
Figure pat00019
와 같다. 예를 들어, 파일롯 심볼이 할당된
Figure pat00020
의 부반송파의 인덱스가 0, 5 및 20 (20 <= N-1)이라면,
Figure pat00021
의 나머지 부반송파에 위치한 심볼들의 평균값은 0이 된다.
Figure pat00022
는 적은 개수의 부반송파에 위치한 심볼들의 평균값만 0이 아니고 나머지 부반송파에서의 평균값은 0이 되므로 희소 벡터가 된다. 이처럼, 심볼 벡터의 원소 중에서 데이터 심볼에 대응하는 원소는 0이 될 수 있다.
프로세서(122)는
Figure pat00023
가 희소 벡터(sparse vector)인 점을 기초로 압축 센싱을 이용하여 채널 추정을 위한 시간 영역에서 평균하는 샘플 수를 획기적으로 줄일 수 있다. 프로세서(122)는
Figure pat00024
의 원소 중에서 임의로 일부 원소만을 획득하여 압축 센싱 기법에 의해
Figure pat00025
를 복원할 수 있다.
압축 센싱은 적은 정보량의 신호만으로도 희소 벡터를 구할 수 있다는 이론이다. 압축 센싱에 의하면,
Figure pat00026
에서 벡터
Figure pat00027
가 희소 벡터라면,
Figure pat00028
를 구하기 위하여
Figure pat00029
의 모든 원소가 필요하지 않으며,
Figure pat00030
개의 원소만 이용하면
Figure pat00031
를 복원할 수 있다. 여기서, P는 파일롯 심볼의 개수이고, N은 전체 벡터의 크기이며, N은 P에 비해 매우 작은 값이다.
시간 도메인의 샘플의 평균으로 구성된 벡터
Figure pat00032
에서 m개의 임의의 원소만을 취한 벡터를
Figure pat00033
라고 하고, DFT 행렬에서
Figure pat00034
의 원소에 해당하는 m개의 행을 취해서 만든
Figure pat00035
행렬을
Figure pat00036
라고 하면 수학식 4와 같은 연립 방정식을 얻을 수 있다.
Figure pat00037
수학식 4에서 m은 N에 비해 매우 작은 값이므로 시간 영역에서 평균을 취해야하는 샘플의 개수는 작아지게 된다. 따라서, 프로세서(122)는 필요한 샘플 평균 수를 줄여서 계산량을 크게 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(122)는 주파수 변환된 복수의 샘플의 평균에 기초하여 최적화 문제의 해를 계산하여 심볼 벡터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(122)는 수학식 5를 이용하여
Figure pat00038
를 구할 수 있다. 수학식 5는 L1 최적화 문제를 나타낸다.
Figure pat00039
수학식 5를 이용하여, 프로세서(122)는 주파수 변환된 복수의 샘플의 평균의 모든 원소의 절대값의 합이 최소가 되는 벡터를 계산할 수 있고, 심볼 벡터를 획득할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 송신 방법에 대한 순서도이다.
일 실시예에 따르면, 도 1의 송신기(110)는 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용하여 무선 송신을 수행할 수 있다. 단계(501)에서 송신기(110)는 감지된 채널 환경에 기초하여 전체 주파수 영역의 채널 변화량을 계산할 수 있다. 단계(502)에서 송신기(110)는 전체 주파수 영역 중 채널 변화량이 더 큰 부분에 더 많은 파일롯 심볼을 할당할 수 있다. 이처럼, 송신기(110)는 채널 변화량이 큰 주파수 영역에 파일롯 심볼을 촘촘하게 할당함으로써 도 1의 수신기(120)의 채널 추정의 정확도를 높일 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 채널 추정 방법에 대한 순서도이다.
일 실시예에 따르면, 수신기(120)는 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 단계(601)에서 수신기(120)는 무선 송신 장치로부터 채널을 통하여 수신된 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 시간 도메인의 복수의 샘플을 각각의 OFDM 심볼마다 평균할 수 있다. 단계(603)에서 수신기(120)는 시간 영역의 일부 샘플의 평균으로부터 압축 센싱을 이용하여 주파수 도메인의 심볼 벡터를 획득할 수 있다. 단계(605)에서 수신기(120)는 심볼 벡터의 파일롯 심볼에 기초하여 채널을 추정할 수 있다. 이처럼, 수신기(120)는 압축 센싱을 이용하여 채널을 추정함으로써 구현의 복잡도를 줄일 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
110: 송신기
111: 프로세서
112: 센서
120: 수신기
121: 리시버
122: 프로세서

Claims (5)

  1. 직교 주파수 분할 다중 방식(orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)을 이용한 무선 송신 장치에 있어서,
    채널 환경을 감지하는 센서; 및
    상기 감지된 채널 환경에 기초하여 채널 변화량을 계산하고 상기 채널 변화량에 따라 파일롯 심볼을 주파수 영역에 할당하는 프로세서
    를 포함하는 무선 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제1 채널 변화율보다 큰 제2 채널 변화율에 대응하는 제2 주파수 영역에 상기 제1 채널 변화율에 대응하는 상기 제1 주파수 영역보다 더 많은 파일롯 심볼을 할당하는, 무선 송신 장치.
  3. 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용한 채널 추정 장치에 있어서,
    무선 송신 장치로부터 채널을 통하여 복수의 OFDM 심볼을 수신하는 리시버; 및
    상기 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 시간 도메인의 복수의 샘플을 각각의 OFDM 심볼마다 평균하고, 상기 복수의 샘플의 평균에 대하여 주파수 변환을 수행하여 주파수 도메인의 심볼 벡터을 획득하고, 상기 심볼 벡터에 기초하여 상기 채널을 추정하는 프로세서
    를 포함하는 채널 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 상기 복수의 시간 도메인의 샘플 중에서 각각의 OFDM 심볼에 포함된 동일한 시간 인덱스를 가지는 샘플들을 평균하는, 채널 추정 장치.
  5. 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용한 채널 추정 방법에 있어서,
    무선 송신 장치로부터 채널을 통하여 수신된 복수의 OFDM 심볼의 각각에 포함된 시간 도메인의 복수의 샘플을 각각의 OFDM 심볼마다 평균하는 단계;
    상기 복수의 샘플의 평균으로부터 압축 센싱을 이용하여 심볼 벡터를 획득하는 단계; 및
    상기 심볼 벡터에 기초하여 상기 채널을 추정하는 단계
    를 포함하는 채널 추정 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114337968A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 湖南智领通信科技有限公司 基于实时测控数据的主动式导频调整方法及装置
KR20220094872A (ko) * 2020-12-29 2022-07-06 한밭대학교 산학협력단 딥러닝 기반의 무선 통신 시스템 및 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030097093A (ko) * 2002-06-19 2003-12-31 주식회사 케이티 무선 랜 시스템을 위한 직교주파수분할다중화 동기복조방법 및 그 장치
KR20070084033A (ko) * 2004-11-08 2007-08-24 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 무선 송신 장치 및 파일럿 신호 삽입 방법
KR20110047252A (ko) * 2008-08-26 2011-05-06 삼성전자주식회사 Ｏｆｄｍ 무선 시스템에서의 빔포밍 방법 및 장치
KR20140082807A (ko) * 2011-11-15 2014-07-02 아콘 테크놀로지스 인코포레이티드 시간 도메인 채널 추정을 사용하는 ofdm 리시버
KR20140095665A (ko) * 2013-01-24 2014-08-04 연세대학교 산학협력단 Ｏｆｄｍ에서 압축 센싱을 이용한 채널 추정 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5495976B2 (ja) * 2010-06-25 2014-05-21 日本放送協会 Ｏｆｄｍ信号受信装置
CN104168242B (zh) * 2013-05-17 2017-08-25 华为技术有限公司 基于压缩感知的ofdm信号的调制解调方法、装置及系统
JP2015136026A (ja) * 2014-01-17 2015-07-27 富士通株式会社 受信機，受信方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030097093A (ko) * 2002-06-19 2003-12-31 주식회사 케이티 무선 랜 시스템을 위한 직교주파수분할다중화 동기복조방법 및 그 장치
KR20070084033A (ko) * 2004-11-08 2007-08-24 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 무선 송신 장치 및 파일럿 신호 삽입 방법
KR20110047252A (ko) * 2008-08-26 2011-05-06 삼성전자주식회사 Ｏｆｄｍ 무선 시스템에서의 빔포밍 방법 및 장치
KR20140082807A (ko) * 2011-11-15 2014-07-02 아콘 테크놀로지스 인코포레이티드 시간 도메인 채널 추정을 사용하는 ofdm 리시버
KR20140095665A (ko) * 2013-01-24 2014-08-04 연세대학교 산학협력단 Ｏｆｄｍ에서 압축 센싱을 이용한 채널 추정 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220094872A (ko) * 2020-12-29 2022-07-06 한밭대학교 산학협력단 딥러닝 기반의 무선 통신 시스템 및 방법
CN114337968A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 湖南智领通信科技有限公司 基于实时测控数据的主动式导频调整方法及装置
CN114337968B (zh) * 2021-12-28 2023-06-06 湖南智领通信科技有限公司 基于实时测控数据的主动式导频调整方法及装置

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