WO2016167557A1 - 통신 시스템에서 채널 추정 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 채널 추정 장치 및 방법 Download PDF

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WO2016167557A1
WO2016167557A1 PCT/KR2016/003868 KR2016003868W WO2016167557A1 WO 2016167557 A1 WO2016167557 A1 WO 2016167557A1 KR 2016003868 W KR2016003868 W KR 2016003868W WO 2016167557 A1 WO2016167557 A1 WO 2016167557A1
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code
channel estimation
antenna
time
transmitting
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PCT/KR2016/003868
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노지환
김태영
설지윤
유현일
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삼성전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
    • H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines

Definitions

  • the present invention is a communication technique and system for fusing a 5 th (Generation) communication system with the Internet of Things (IoT) technology to support a higher data transmission rate after a 4 th (Generation) communication system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G Network) or a system after an LTE system (Post LTE).
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • MIMI massive multi-input multi-output
  • FD-MIMO Full Dimensional MIMO
  • array antenna analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication systems have advanced small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • Hybrid FSK and QAM Modulation FQAM and QAM Modulation
  • SWSC Slide Window Superposition Coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA NOMA
  • SAP Non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • the Internet has evolved from a human-centered connection network in which humans create and consume information, and an IoT network that transmits and receives information between distributed components such as things.
  • the Internet of Everything (IoE) technology is an example in which big data processing technology through connection with a cloud server is combined with IoT technology.
  • IoT Internet Technology
  • IoT Internet Technology
  • fields such as smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliance, and advanced medical service through convergence and complex of existing IT technology and various industries. have.
  • a sensor network a communication of things, an MTC, and the like are 5G communication technologies implemented by techniques such as beamforming, MIMO, and array antennas.
  • the application of cloud radio access network as the big data processing technology described above may be an example of convergence of 5G technology and IoT technology.
  • IEEE 802.11ad is a standard that provides high transmission rates of several gigabits per second over a wide frequency bandwidth in the 60 GHz band.
  • Channel estimation in IEEE 802.11ad is performed in a channel estimation field (CEF) section in a transmission packet, and a Golay code is used as a pilot for this.
  • the Golay code is a binary sequence of ⁇ +1, -1 ⁇ , and two sequences are paired together.
  • the channel can be estimated using the characteristics of the correlation for the Golay code pair.
  • the present invention provides an apparatus and method for estimating a channel when using multiple antennas in a communication system.
  • the present invention provides an apparatus and method for estimating a channel using the characteristics of the correlation for the channel estimation code when using multiple antennas in a communication system.
  • a method for estimating a channel may include: checking a code and an antenna classification scheme used for channel estimation; and generating a channel estimation code based on the identified code and antenna classification scheme. And transmitting the generated channel estimation code through a plurality of transmit antennas.
  • the method for estimating the channel in the communication system for each of the receiving antenna, the process of confirming the channel estimation code generated based on the code used for channel estimation and antenna classification scheme, and the confirmation Identifying a correlation characteristic of the determined channel estimation code, and estimating a channel based on the identified correlation characteristic.
  • the apparatus for estimating a channel in a communication system the control unit for identifying a code and antenna classification scheme used for channel estimation, and generates a channel estimation code based on the identified code and antenna classification scheme And a transmitter for transmitting the generated channel estimation code through a plurality of transmit antennas.
  • an apparatus for estimating a channel in a communication system includes a receiver for receiving a channel estimation code generated based on a code and an antenna classification scheme used for channel estimation through a plurality of receiving antennas, And a controller for checking correlation characteristics of the identified channel estimation code and estimating a channel based on the identified correlation characteristics.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an apparatus for estimating a channel at a transmitting side of a communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an apparatus for estimating a channel at a receiving side of a communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of transmitting a channel estimation code based on an antenna classification method using a Golay code and time resources according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of transmitting a channel estimation code based on an antenna classification method using a Golay code and a code according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a channel estimation code for generating interference is transmitted when a channel estimation code is transmitted according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method for receiving a channel estimation code transmitted according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a method of generating a channel estimation code from which an interference component is removed at a transmitting side according to a second embodiment of the present invention
  • 8A to 8D illustrate a combination of channel estimation codes that satisfy a condition for generating a channel estimation code according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of transmitting a channel estimation code based on an antenna classification method using a Zadoff-Chu code and a time resource according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method of transmitting a channel estimation code based on an antenna classification method using a Zadoff-Chu code and a code according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 11 illustrates a method of receiving a channel estimation code transmitted according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on the first embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on a mixture of a first embodiment of the present invention and a second embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a method for transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on a second embodiment of the present invention
  • 16 is a diagram illustrating a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on a mixture of a third embodiment of the present invention and a fourth embodiment of the present invention;
  • 17 is a diagram illustrating a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates a method for estimating a channel at a receiving side of a communication system according to an embodiment of the present invention
  • 20 to 22 illustrate channel estimation performance according to an embodiment of the present invention.
  • An important aspect of the present invention is to transmit a channel estimation code generated by generating a channel estimation code for each transmission antenna based on the type of code to be used for channel estimation and the antenna classification scheme.
  • the receiving side receives a channel estimation code for each receiving antenna and estimates a channel based on a correlation characteristic with respect to the received channel estimation code.
  • FIG. 1 illustrates an apparatus for estimating a channel at a transmitting side of a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a transmitter of a communication system includes a determiner 111, a code generator 113, an assigner 115, and a transmitter 130.
  • the determination unit 111, the code generation unit 113, and the allocation unit 115 may be configured as one control unit 110.
  • the determination unit 111 checks a code for channel estimation and transmits the identified code to the generation unit 113. do. That is, the determination unit 111 may confirm that one code of the Golay code and the Jadoff-Chu code is used for channel estimation. In this case, the code for channel estimation may be predetermined between the transmitting side and the receiving side according to the setting of the communication system, or may be selected by the determination unit 111 at every channel estimation.
  • the determination unit 111 checks the antenna classification scheme of the antenna through which the code for channel estimation is transmitted, and transmits the identified antenna classification scheme to the code generation unit 113.
  • the antenna classification scheme may be predetermined between the transmitting side and the receiving side according to the setting of the communication system, or may be selected by the determination unit 111 at every channel estimation.
  • the antennas to which the channel estimation codes are transmitted should be distinguished so that the receiving side can utilize all channel estimation codes received from each antenna for channel estimation. do.
  • antenna classification methods generally include a classification method using time resources, a classification method using frequency resources, and a classification method using codes.
  • the preamble included in the CEF section in the IEEE 802.11ad system is based on a single carrier, and future pre-5G / post-11ad systems are expected to use the single carrier based preamble. Therefore, the division method using the frequency resource cannot be considered in the 11ad based system. Therefore, in the embodiment of the present invention, only the division method using time resources and the division method using codes will be considered as the antenna division method.
  • a channel estimation method using a division method using a time resource and a division method using a code is set for each code.
  • the code generator 113 generates a channel estimation code based on the code and the antenna discrimination method identified by the determination unit 111.
  • exemplary embodiments of generating a channel estimation code and generating the channel estimation code according to the identified code and the antenna classification scheme will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 15.
  • the allocator 115 allocates a transmission interval for each transmission antenna and allocates the generated channel estimation code to the allocated transmission interval. Thereafter, the transmitter 130 transmits the CEF section including the channel estimation code allocated to the transmission section for each antenna to the receiver.
  • FIG. 2 illustrates an apparatus for estimating a channel at a receiving side of a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a receiver of a communication system includes a receiver 230, a determiner 211, a correlator 213, and a channel estimator 215.
  • the determination unit 211, the correlation unit 213, and the channel estimating unit 215 may be configured as one control unit 210.
  • the receiver 230 receives a CEF section including a channel estimation code from a transmitting side through a plurality of receiving antennas.
  • the determination unit 211 checks a channel estimation code for each receiving antenna from the received CEF section. At this time, the determination unit 211 determines whether the channel estimation code is a Golay code or a Zadoff-Chu, and whether the channel estimation code is transmitted based on a division method using a time resource or a division method using a code. You can check it.
  • the determination unit 211 transmits the identified channel estimation code to the correlation unit 213. In another embodiment, the determination unit 211 directly generates a channel estimation code in the same manner as the transmitting side by using the identified channel estimation code type (Golay code or Zadoff-Chu) and an antenna discrimination method. You can also forward it to (213).
  • the correlation unit 213 checks the characteristics of the correlation with respect to the channel estimation code identified for each receiving antenna.
  • the channel estimator 215 estimates a channel for each receiving antenna based on the identified correlation characteristics.
  • the first and second embodiments of the present invention generate a channel estimation code using a Golay code
  • the third and fourth embodiments use a Zadoff-Chu code.
  • the first and third embodiments of the present invention transmit channel estimation codes by using an antenna classification method using time resources
  • the second and fourth embodiments of the present invention distinguish antennas using codes.
  • the channel estimation code is transmitted using the scheme.
  • the Golay code is a binary sequence consisting of ⁇ +1, -1 ⁇ , and two sequences form a pair.
  • each Golay code pair will be referred to as a and b.
  • first and second embodiments of generating and transmitting a channel estimation code using the Golay code will be described.
  • FIG. 3 shows a method of transmitting a channel estimation code based on an antenna classification method using a Golay code and time resources according to the first embodiment of the present invention.
  • a code used to perform channel estimation is a Golay code
  • the channel estimation code is transmitted by an antenna classification method using time resources.
  • the communication system of FIG. 3 includes two transmitting antennas at the transmitting side and two receiving antennas at the receiving side.
  • the controller 110 generates a channel estimation code to be transmitted for each transmission antenna using a Golay code.
  • a channel estimation code is transmitted for each transmission antenna for a different time. Therefore, since the transmitting side transmits the channel estimation code for another time, when the receiving side receives the channel estimation code, interference between the received channel estimation codes does not occur. Accordingly, since the control unit 110 may transmit the same channel estimation code for each antenna, the controller 110 generates the channel estimation code as it is without changing the Golay code. For example, the controller 110 generates a channel estimation code (a, b) to be transmitted to each of two reception antennas existing on the reception side using the first antenna. The controller 110 generates channel estimation codes (a, b) to be transmitted to each of two reception antennas existing on the reception side using the second antenna.
  • the controller 110 divides the CEF interval by the number of transmit antennas and allocates a channel estimation code to a different time interval for each transmit antenna. In addition, the controller 110 controls the transmitter 130 to transmit the CEF section including the channel estimation code to the receiver. At this time, no information should be transmitted in the section to which the channel estimation code is not assigned.
  • the controller 110 divides the CEF section into two time sections. In addition, the controller 110 allocates channel estimation codes a and b to one time interval allocated to the first transmission antenna, and does not include other information in the remaining time intervals. In addition, the controller 110 allocates channel estimation codes a and b to sections other than the interval of the allocated channel estimation code for the second transmission antenna, and does not include other information in the remaining sections.
  • the first embodiment of the present invention is a method of increasing the time resource by the number of transmitting antennas based on the existing 11ad-based SISO channel estimation scheme. It can be seen from the first embodiment of the present invention that two time intervals to and t1 are required to transmit a channel estimation code for one transmission antenna. Accordingly, the 2x2 MIMO channel estimation process may be divided into two 1x2 SIMO channel estimation processes. That is, referring to FIG. 3, since one time interval is required for each SIMO channel estimation, it can be seen that a total of two time intervals are required for 2 ⁇ 2 MIMO channel estimation.
  • the transmitter 130 When the total transmission power at the transmitting side is P, the transmitter 130 only allocates a channel estimation code for one transmitting antenna in one time interval, and thus may transmit the CEF interval using all of the P power.
  • the transmission method according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is a representative example, and the transmitting side according to the first embodiment of the present invention should transmit a channel estimation code to satisfy all of the following conditions. That is, the transmitting side according to the first embodiment of the present invention divides the CEF interval by the number of transmit antennas and allocates the signals, and alternately transmits the channel estimation codes once in the interval allocated to each transmission antenna, and in the unassigned interval. Should not be sent.
  • the receiving side confirms the channel estimation code received from the transmitting side, and estimates the channel based on the correlation characteristics of the channel estimation code for each receiving antenna.
  • This channel estimation method may be performed in the same manner as the channel estimation method in the 11ad system.
  • the channel estimation method of the 11ad system has the following correlation characteristics when the correlations of the Golay code pairs are R aa and R bb , respectively.
  • the receiver when the receiver transmits a and b for two time intervals t 0 and t 1 , the signals received in each time interval May be represented as a convolution (*) between the transmitted signal and the first channel h 1 . Then, the receiver can obtain a total of four output signals by correlating the received signals in each time interval with a and b. When the first output signal and the fourth output signal are summed, the first (h 1) can be obtained. ) Can be estimated.
  • FIG. 4 illustrates a method of transmitting a channel estimation code based on an antenna classification method using a Golay code and a code according to the second embodiment of the present invention.
  • a code used to perform channel estimation is a Golay code
  • the channel estimation code is transmitted by an antenna classification method using a code.
  • the communication system of FIG. 4 includes two transmitting antennas at the transmitting side and two receiving antennas at the receiving side.
  • the controller 110 generates a channel estimation code to transmit for each transmission antenna using a Golay code.
  • the controller 110 since the second embodiment of the present invention uses an antenna classification method using a code, it is necessary to transmit a channel estimation code having a different sequence for both antennas. Accordingly, the controller 110 generates channel estimation codes a and b to be transmitted to each of two reception antennas existing on the reception side using the first antenna.
  • the controller 110 generates a channel estimation code (-b -1 , a -1 ) to be transmitted to each of two reception antennas existing on the reception side using the second antenna.
  • the control unit 110 first generates a channel estimation code to be transmitted to each of two antennas existing on the receiving side using the first antenna in order to generate a channel estimation code having different sequences for the two transmission antennas.
  • the channel estimation code is generated as a channel estimation code without changing the Golay code, and the channel estimation code to be transmitted to each of the two antennas existing on the receiver using 2 antennas is obtained by using time reversal in the Golay code. Generate an estimation code.
  • a detailed method of generating the channel estimation code using the time inversion will be described with reference to FIGS. 5 to 7.
  • the controller 110 divides the CEF interval by the number of transmit antennas and allocates a channel estimation code to the same interval for each transmit antenna.
  • the controller 110 controls the transmitter 130 to transmit the CEF section including the channel estimation code to the receiver.
  • the controller 110 prevents any information from being transmitted in the section to which the channel estimation code is not assigned. That is, the controller 110 allocates the channel estimation codes (a, b) generated for the first antenna and the channel estimation codes (-b -1 , a -1 ) generated for the second antenna to the same section. Control the transmission unit 130 to transmit to the receiving side.
  • the second embodiment of the present invention when the number of transmitting antennas is two, different sequences are transmitted for each antenna in the same section. In this case, since there are two intervals required for channel estimation, it can be seen that the time interval is reduced by half compared to the first embodiment of the present invention and is the same as the interval required in the existing SISO channel estimation. However, in the second embodiment of the present invention, since two transmitting antennas are used for code transmission at the same time, the power allocated to each antenna in the CEF section is P / 2, so that the power is also half of that of the first embodiment of the present invention. Is reduced.
  • the first embodiment of the present invention is twice the transmission power used for channel estimation compared to the second embodiment, but the estimation interval per channel link is 1/2 times. Therefore, in terms of channel estimation performance, the results of the first and second embodiments are the same.
  • FIG. 5 illustrates an example in which a channel estimation code for generating interference is transmitted when a channel estimation code is transmitted according to a second embodiment of the present invention.
  • the controller 110 used different channel estimation codes to distinguish signals transmitted from each of the transmission antennas.
  • two transmitting antennas simultaneously transmit a channel estimation code
  • an interference problem occurs in the channel estimation process at the receiving side.
  • 2 * 1 MISO channel estimation is taken as an example.
  • FIG. 6 shows a method of receiving a channel estimation code transmitted according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a method of receiving a channel estimation code for two time intervals in a 2 * 1 MISO system for convenience of description.
  • the transmitting side transmits the channel estimation code a at the first transmitting antenna and the channel estimation code b at the second transmitting antenna in the time interval to
  • the received signal during to is received at the receiving side.
  • the transmitting side transmits the channel estimation code b at the first transmitting antenna and the channel estimation code a at the second transmitting antenna in time interval t1
  • the signal received during to at the receiving side is Becomes
  • the received signal is correlated with the channel estimation codes a and b
  • four output values can be obtained during two time intervals.
  • the first output and the fourth output must be added to estimate h1, and the second and third outputs must be added to estimate h2.
  • the component acts as interference.
  • the component acts as interference.
  • the transmitter In order to solve the interference problem generated in the channel estimation process of the receiver as shown in FIG. 6, the transmitter must generate a channel estimation code as shown in the example of FIG. 7.
  • FIG. 7 illustrates a method of generating a channel estimation code from which an interference component is removed at a transmitter according to a second embodiment of the present invention.
  • the transmitting side generates channel estimation codes (a, b) to be transmitted to each of two receiving antennas existing on the receiving side using the first transmitting antenna, and uses the second transmitting antenna to receive the receiving side.
  • a channel estimation code (-b -1 , a -1 ) to be transmitted to each of the two reception antennas present in the PB is generated.
  • a -1 represents a time inversion of a, that is, RGC (Reversed Golay Code).
  • the transmitter determines the correlation between a and b and -b- .
  • Correlation calculation result, a and b of the correlation and -b as shown in Figure 7 is 1 and a -1 correlation at the interference component between the antenna of the offset to each other enables the efficient channel estimation.
  • the channel estimation code in FIG. 7 is a representative example, and a transmitter according to the second embodiment of the present invention should generate a channel estimation code that satisfies all of the following conditions.
  • the transmitting side according to the second embodiment of the present invention uses different Golay sequences for each antenna in the same time interval, and uses a, b, a -1 , b - 1 once in two time intervals.
  • the channel estimation code should be generated such that the code for each antenna is reversed and the other code is the same as the code for antennas. Combinations of channel estimation codes that satisfy the conditions for generating such channel estimation codes are illustrated in FIGS. 8A to 8D.
  • the channel estimation process at the receiving side is the same method as described in the first embodiment, and receives the channel estimation code independently at each receiving antenna, and estimates the channel using the correlation characteristics of the received channel estimation code. .
  • the zero autocorrelation characteristic (ie, delta function) of the Golay code is used for channel estimation.
  • Zadoff-Chu code also satisfies the zero autocorrelation characteristic.
  • the Golay code satisfies the zero autocorrelation property by adding a and b pairs, while the Zadoff-Chu code satisfies the zero autocorrelation property with only a single code. Accordingly, hereinafter, the third and fourth embodiments using the Zadoff-Chu code will be described.
  • FIG. 9 illustrates a method of transmitting a channel estimation code based on an antenna classification scheme using a Zadoff-Chu code and a time resource according to a third embodiment of the present invention.
  • a code used to perform channel estimation is a Golay code
  • the channel estimation code is transmitted by an antenna classification method using time resources.
  • the communication system of FIG. 9 includes two transmitting antennas at the transmitting side and two receiving antennas at the receiving side.
  • the controller 110 generates a channel estimation code to be transmitted for each transmission antenna by using a Zadoff-Chu code.
  • the channel estimation code is transmitted for different times for each transmitting antenna. Therefore, since the transmitting side transmits the channel estimation code for another time, interference between the received channel estimation codes does not occur when the receiving side receives the channel estimation code. Accordingly, since the control unit 110 may transmit the same channel estimation code for each antenna, the controller 110 generates the channel estimation code as it is without changing the Zadoff-Chu code. For example, the controller 110 generates a Zadoff-Chu code z 1 to be transmitted to each of two antennas existing on the receiving side using the first antenna. The controller 110 generates a Zadoff-Chu code z 2 to be transmitted to each of two antennas existing on the receiving side using the second antenna.
  • the controller 110 divides the CEF section by the number of receiving antennas, and allocates a channel estimation code to a different time section for each transmitting antenna. In addition, the controller 110 controls the transmitter 130 to transmit the CEF section including the channel estimation code to the receiver. At this time, no information should be transmitted in the section to which the channel estimation code is not assigned.
  • the controller 110 divides the CEF section into two time sections.
  • the control unit 110 allocates a channel estimation code z 1 to a time interval allocated to the first transmission antenna, and allocates a channel estimation code to the interval other than the interval of the allocated channel estimation code for the second transmission antenna. z 2 ).
  • the third embodiment of the present invention may perform time division by performing 2 * 2 MIMO channel estimation with two 1 * 2 SIMO channel estimation.
  • the Zadoff-Chu code can be estimated by a single code, unlike the Golay code, only one section is required for each SIMO channel estimate. Therefore, when using the Zadoff-Chu code as shown in FIG. 9, a total of two time intervals are required for 2 * 2 MIMO channel estimation.
  • the transmission method according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 9 is a representative example, and the transmitting side according to the third embodiment of the present invention should transmit a channel estimation code to satisfy all of the following conditions. That is, the transmitting side according to the third embodiment of the present invention allocates the CEF interval by dividing the number of transmission antennas by the number of transmitting antennas, transmits a channel estimation code in the interval allocated to each antenna, and does not transmit any information in the unassigned interval Should not.
  • the receiving side confirms the channel estimation code received from the transmitting side, and estimates the channel based on the correlation characteristics of the channel estimation code for each received antenna.
  • the channel estimation method in each receiving antenna is the same as the channel estimation method in the existing 11ad system, a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 10 shows a method of transmitting a channel estimation code based on an antenna classification method using a Zadoff-Chu code and a code according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a code used to perform channel estimation is a Zadoff-Chu code
  • the channel estimation code is transmitted by an antenna classification method using a code.
  • the communication system of FIG. 10 includes two transmitting antennas at the transmitting side and two receiving antennas at the receiving side.
  • the controller 110 generates a channel estimation code to be transmitted for each transmission antenna by using a Zadoff-Chu code.
  • the controller 110 since the fourth embodiment of the present invention uses an antenna classification method using codes, it is necessary to transmit different channel estimation codes for both antennas. Accordingly, the controller 110 generates channel estimation codes z 1 and z 2 to be transmitted to each of two reception antennas existing on the reception side using the first antenna.
  • the controller 110 generates a channel estimation code (-z 2 * , z 1 * ) to be transmitted to each of two reception antennas existing on the reception side using the second antenna.
  • the controller 110 first uses a first antenna to transmit the channel estimation codes to each of the two antennas present on the receiving side.
  • the channel estimation code to be generated as a channel estimation code without changing the Chu code, and to be transmitted to each of the two antennas existing on the receiver using two antennas is a channel using a conjugate in the Zadoff-Chu code. Generate an estimation code. A detailed method of generating a channel estimation code using the conjugate will be described with reference to FIG. 11 below.
  • the controller 110 divides the CEF interval by the number of transmit antennas and allocates a channel estimation code to the same interval for each transmit antenna.
  • the controller 110 controls the transmitter 130 to transmit the CEF section including the channel estimation code to the receiver.
  • the controller 110 prevents any information from being transmitted in the section to which the channel estimation code is not assigned. That is, the controller 110 may generate a Zadoff-Chu code (z 1 , z 2 ) generated for the first antenna and a Zadoff-Chu code (-z 2 * , z 1 * ) generated for the second antenna.
  • the transmitter 130 controls the transmitter 130 to transmit the Zadoff-Chu code assigned to the receiver during the first time interval.
  • the fourth embodiment of the present invention when the number of transmitting antennas is two, different sequences are transmitted for each antenna in the same section. In this case, since there are two intervals required for channel estimation, it can be seen that the time interval is reduced by half compared to the first embodiment of the present invention and is the same as the interval required in the existing SISO channel estimation. However, in the fourth embodiment of the present invention, since two transmitting antennas are used for code transmission at the same time, the power allocated to each antenna in the CEF section is P / 2, so that the power is also half of that of the third embodiment of the present invention. Is reduced.
  • the third embodiment of the present invention has twice the transmit power used for channel estimation compared to the fourth embodiment, but the estimated interval per channel link is 1/2 times. Therefore, in terms of channel estimation performance, the results of the third and fourth embodiments are the same.
  • the receiving side receiving the channel estimation code from the transmitting side according to the fourth embodiment of the present invention may operate as shown in FIG. 11.
  • FIG. 11 illustrates a method of receiving a channel estimation code transmitted according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a method of receiving a channel estimation code for two time intervals in a 2 * 1 MISO system for convenience of description.
  • the receiving side receives a channel estimation code for each receiving antenna and estimates a channel using a correlation characteristic of the received channel estimation code.
  • the channel estimation code received from the transmitting side at the receiving side removes the interference component so that interference does not occur during channel estimation.
  • the transmitting side uses the Zadoff-Chu code as the channel estimation code transmitted through the first antenna, and the channel estimation code transmitted through the second antenna is Zadoff-Chu. Create a conjugate by taking the Chu code.
  • the channel estimation code using the Zadoff-Chu code in FIG. 11 is a representative example, and a transmitter according to the fourth embodiment of the present invention should generate a channel estimation code that satisfies all of the following conditions.
  • the transmitting side according to the fourth embodiment of the present invention should use different channel estimation codes for each antenna in the same time interval, and perform z 1 , z 2 , z 1 * , and z 2 * once for two time intervals.
  • the channel estimation code should be generated so that one of the two time intervals has the opposite code for each antenna and the other has the same code.
  • the channel estimation process at the receiving side is the same method as described in the third embodiment, and receives the channel estimation code independently at each receiving antenna, and estimates the channel using the correlation characteristics of the received channel estimation code. .
  • a channel estimation method is described in a 2 * 2 MIMO system.
  • the first to fourth embodiments of the present invention are extended to estimate a channel in a 4 * 4 MIMO system. can do.
  • the first embodiment of the present invention uses a method of classifying antennas by using time resources, and it can be extended in the same manner even when there are four antennas.
  • the extended method based on the first embodiment of the present invention is to perform 1 * 4 SIMO channel estimation four times for 4 * 4 MIMO channel estimation. That is, the transmitting side may transmit the channel estimation code using the Golay code in the CEF section as shown in FIG.
  • FIG. 12 illustrates a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on the first embodiment of the present invention.
  • a transmitter transmits a channel estimation code using a Golay code for a total of eight time intervals for 4 * 4 MIMO channel estimation. do.
  • the transmitting antenna can use all of the maximum transmit power P in the embodiment extending the first embodiment of the present invention.
  • the division scheme using different codes as in the second embodiment is effective only when the number of transmitting antennas is two. Accordingly, when the number of transmitting antennas is four, a method of mixing the first embodiment and the second embodiment to transmit the channel estimation code from two antennas in one section may be used.
  • FIG. 13 shows a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on a mixture of a first embodiment of the present invention and a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 an example of performing 4 * 4 MIMO channel estimation by performing 2 * 4 MIMO channel estimation twice by mixing the first embodiment of the present invention and the second embodiment of the present invention.
  • the transmitter transmits a channel estimation code for four time intervals for channel estimation.
  • the embodiment of FIG. 13 refers to the same CEF section. 12 shows the same channel estimation performance as the embodiment of FIG. 12.
  • 4 * 4 MIMO channel estimation may be performed based on the second embodiment without additional time resources by adding a Golay code shifted by N / 2.
  • This embodiment uses the same Golay code as that used in the 2 * 4 MIMO channel estimation in the first and second antennas, and the Golay code used in the 2 * 4 MIMO channel estimation in the third and fourth antennas.
  • a Golay code shifted by N / 2 at the position where the estimated channel appears at the receiving side is different.
  • FIG. 14 shows a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 an example of performing 4 * 4 MIMO channel estimation at a time using only a code classification scheme based on the second embodiment of the present invention is shown.
  • the transmitter transmits a channel estimation code using only two time intervals for channel estimation.
  • P / 4 power can be used in each transmitting antenna, the embodiment of FIG. 14 shows the same channel estimation performance as the embodiment of FIGS. 12 and 13 based on the same CEF interval.
  • the embodiment of the present invention may perform 4 * 4 MIMO channel estimation based on the third embodiment using the Zadoff-Chu code. That is, the third embodiment of the present invention is a method of classifying antennas by using time resources, and this can be extended in the same manner even with four antennas.
  • the extended method based on the third embodiment of the present invention is to perform 1 * 4 SIMO channel estimation four times for 4 * 4 MIMO channel estimation. That is, the transmitting side may transmit the channel estimation code using the Zadoff-Chu code as shown in FIG. 15 in the CEF period.
  • the transmitter transmits a Zadoff-Chu code for a total of four time intervals for 4 * 4 MIMO channel estimation.
  • the transmitting antenna can use all of the maximum transmit power P in the embodiment extending the third embodiment of the present invention.
  • the division scheme using different codes as in the fourth embodiment is effective only when the number of transmitting antennas is two. Therefore, when the number of transmitting antennas is four, a method of transmitting a channel estimation code from two antennas in one section by mixing the third and fourth embodiments may be used.
  • FIG. 16 illustrates a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on a mixture of a third embodiment of the present invention and a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 an example of performing 4 * 4 MIMO channel estimation by performing 2 * 4 MIMO channel estimation twice by mixing the third embodiment of the present invention and the fourth embodiment of the present invention.
  • the transmitter transmits a channel estimation code for four time intervals for channel estimation.
  • the embodiment of FIG. 16 refers to the same CEF section. 15 shows the same channel estimation performance as the embodiment of FIG. 15.
  • the length of the Zadoff-Chu code is N
  • 4 * 4 MIMO channel estimation may be performed based on the fourth embodiment without additional time resources.
  • This embodiment uses the same Zadoff-Chu code as the Zadoff-Chu code used in the 2 * 4 MIMO channel estimation in the first and second antennas, and in the 2 * 4 MIMO channel estimation in the third and fourth antennas.
  • the Zadoff-Chu code shifted by N / 2 additionally in the used Zadoff-Chu code, the position where the estimated channel appears on the receiving side is different.
  • 17 illustrates a method of transmitting a channel estimation code for 4 * 4 MIMO channel estimation based on the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 an example of performing 4 * 4 MIMO channel estimation at a time using only a code classification scheme based on the fourth embodiment of the present invention is described.
  • the channel estimation code is transmitted using only two time intervals for channel estimation.
  • P / 4 power can be used in each transmitting antenna, the embodiment of FIG. 17 shows the same channel estimation performance as the embodiments of FIGS. 15 and 16 based on the same CEF interval.
  • FIG. 18 illustrates a method for channel estimation at a transmitting side of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the control unit 110 at the transmitting side checks a code for channel estimation (1601).
  • the controller 110 may confirm that one code of the Golay code and the Zadoff-Chu code is used for channel estimation.
  • the controller 110 checks an antenna classification method of an antenna through which a code for channel estimation is transmitted (1603). In this case, the controller 110 may confirm that one of a division method using a time resource and a division method using a code is used for channel estimation.
  • the controller 110 generates a channel estimation code based on the identified code and the antenna classification scheme.
  • the controller 110 determines whether the identified antenna classification method is a classification method using a code (1605). If the partial method using the code, the controller 110 determines whether the identified code is a Golay code (1607).
  • the controller 110 If the identified code is a Golay code, the controller 110 generates a channel estimation code based on a time reversal method (1609). At this time, the control unit 110 should generate a channel estimation code for preventing interference in the channel estimation of the receiving side. That is, the controller 110 should use different Golya codes for each antenna in the same time interval, and transmit a, b, a -1 , b - 1 once in two time intervals, and out of two time intervals. One time, the channel estimation code is generated so that the antenna code is the opposite and the other is the same as the antenna code. For example, the controller 110 may generate a channel estimation code so that a and b are transmitted through the first antenna and -b -1 and a -1 can be transmitted through the second antenna.
  • the controller 110 determines whether the identified code is a Golay code (ie, a Zadoff-Chu code). If the identified code is not a Golay code (ie, a Zadoff-Chu code), the controller 110 generates a channel estimation code based on the conjugate method (1611). At this time, the control unit 110 should generate a channel estimation code for preventing interference in the channel estimation of the receiving side. That is, the controller 110 should use different Zadoff-Chu codes for each antenna in the same time interval, and transmit z 1 , z 2 , z 1 * , z 2 * once each for two time intervals. One channel time code is generated so that one antenna code is the opposite and the other antenna code is the same. For example, the controller 110 may generate a channel estimation code such that z 1 and z 2 may be transmitted through the first antenna and ⁇ z 2 * and z 1 * may be transmitted through the second antenna.
  • the identified antenna classification scheme is not a division scheme using a code (ie, a division scheme using time resources)
  • the identified code itself is used as a channel estimation code (1611).
  • the control unit 110 allocates a transmission interval for each transmission antenna (1615), and allocates the channel estimation code for each allocated transmission interval (1617). Thereafter, the controller 110 controls the transmitter 130 to transmit the CEF section including the channel estimation code allocated to each transmission antenna to the receiving side (1619). In this case, the controller 110 divides the CEF interval by the number of transmit antennas and allocates the channel estimation code, and alternately transmits the channel estimation codes in the interval allocated to each transmit antenna, and in the CEF interval, the channel estimation code It should be controlled so that no information is transmitted in the unallocated section.
  • FIG. 19 illustrates a method of estimating a channel at a receiving side of a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the receiving unit 230 on the receiving side receives a CEF section including a channel estimation code from the transmitting side (1701).
  • the controller 210 checks a channel estimation code for each receiving antenna from the received CEF section in operation 1703. At this time, the control unit 210 determines whether the channel estimation code is a Golay code or a Zadoff-Chu, and whether the channel estimation code is transmitted based on a division method using a time resource or a division method using a code. Can be.
  • the controller 210 checks a correlation characteristic with respect to the channel estimation code identified for each reception antenna.
  • the controller 210 estimates a channel for each receiving antenna based on the identified correlation characteristic (1707).
  • FIG. 20 to 23 show channel estimation performance according to an embodiment of the present invention.
  • the channel estimation performance is evaluated through normalized mean square error (NMSE) between the actual channel and the estimated channel.
  • NMSE normalized mean square error
  • FIG. 20 illustrates NMSE performance when it is assumed that the amplitudes of all the taps in each channel h1 to h4 are the same, and the number of taps of all the channels is the same as L.
  • time division is a channel estimation scheme applied in the first and third embodiments of the present invention
  • code division only CD
  • CD + IC Interference Cancelation
  • 21 is a view illustrating evaluating a channel estimation process using a channel model actually measured in a 60 GHz band. As shown in FIG. 20, it can be seen that TD and CD + IC methods can estimate a channel without interference, and as the number of channel taps increases, performance degradation due to interference increases.
  • FIG. 22 compares channel estimation performance when using a Zadoff-Chu code with the channel estimation performance when using a Golay code in the same channel as that of FIG. 20.
  • the interference cancellation method when applied when generating the channel estimation code in the second and fourth embodiments of the present invention, it can be seen that the channel estimation performance using the Zadoff-Chu code and the Golay code is the same without interference.

Abstract

본 개시는 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 송신률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 채널을 추정하는 방법은, 채널 추정에 이용되는 코드 및 안테나 구분 방식을 확인하는 과정과, 상기 확인된 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 생성하는 과정과, 상기 생성된 채널 추정 코드를 복수 개의 송신 안테나를 통해 송신하는 과정을 포함한다.

Description

통신 시스템에서 채널 추정 장치 및 방법
본 발명은 4G (4th-Generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 송신률을 지원하기 위한 5G (5th-Generation) 통신 시스템을 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에서 채널을 추정하는 장치 및 방법에 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) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 송신률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍 (beamforming), 거대 배열 다중 입출력 (massive multi-input multi-output: 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.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT 망으로 진화하고 있다. IoE (Internet of Everything) 기술은 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅 데이터 (Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 하나의 예가 될 수 있다.
IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술 등과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크 (sensor network), 사물 통신 (Machine to Machine, M2M), MTC (Machine Type Communication) 등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT (Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크, 사물 통신, MTC 등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅 데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
한편, 통신 시스템에서 높은 트래픽 수요를 충족시키기 위한 방법 중 하나는 넓은 주파수 대역폭을 사용하는 것이다. 대부분의 통신 시스템에서 사용하는 주파수(즉, 5GHz 미만의 주파수)에서는 넓은 주파수 대역폭의 확보가 어렵기 때문에, 더욱 높은 주파수에서의 주파수 대역폭 확보가 요구된다. IEEE 802.11ad는 60GHz 대역에서 넓은 주파수 대역폭을 이용한 초당 수 기가 비트의 높은 송신률을 제공하는 표준이다.
IEEE 802.11ad에서의 채널 추정은 송신패킷 내의 채널 추정 필드(Channel Estimation Field : CEF) 구간에서 수행되는데, 이를 위한 파일럿으로 골레이(Golay) 코드가 사용된다. Golay 코드는 {+1, -1}로 이루어진 바이너리 시퀀스이고, 두 개의 시퀀스가 하나의 쌍(pair)을 이룬다. 이러한 Golay 코드 쌍에 대한 상관관계(correlation)의 특성을 이용하여 채널을 추정할 수 있다.
그러나 현재의 IEEE 802.11ad 표준은 SISO 시스템을 기반으로 설계되었지만, 향후의 pre-5G 혹은 post-11ad 표준에서는 다중-입력 다중-출력(Multiple-Input Multiple-Output : MIMO) 시스템으로 확장되는 것이 결정되었다. 이에 Pre-5G/post-11ad 시스템에서 MIMO 송신이 가능하기 위해서 MIMO 시스템에서 효율적으로 채널을 추정하는 방안이 요구된다.
본 발명은 통신 시스템에서 다중 안테나를 이용하는 경우, 채널을 추정하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 통신 시스템에서 다중 안테나를 이용하는 경우, 채널 추정 코드에 대한 상관관계의 특성을 이용하여 채널을 추정하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 채널을 추정하는 방법은, 채널 추정에 이용되는 코드 및 안테나 구분 방식을 확인하는 과정과, 상기 확인된 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 생성하는 과정과, 상기 생성된 채널 추정 코드를 복수 개의 송신 안테나를 통해 송신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 채널을 추정하는 방법은, 수신 안테나 각각에 대하여, 채널 추정에 이용되는 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 생성된 채널 추정 코드를 확인하는 과정과, 상기 확인된 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 확인하는 과정과, 상기 확인된 상관관계 특성을 근거로 채널을 추정하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 채널을 추정하는 장치는, 채널 추정에 이용되는 코드 및 안테나 구분 방식을 확인하고, 상기 확인된 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 생성하는 제어부와, 상기 생성된 채널 추정 코드를 복수 개의 송신 안테나를 통해 송신하는 송신부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 채널을 추정하는 장치는, 복수 개의 수신 안테나 각각을 통해 채널 추정에 이용되는 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 생성된 채널 추정 코드를 수신하는 수신부와, 상기 확인된 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 확인하고, 상기 확인된 상관관계 특성을 근거로 채널을 추정하는 제어부를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 송신측에서 채널을 추정하는 장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 수신측에서 채널을 추정하는 장치를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 Golay 코드 및 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 Golay 코드 및 코드를 이용한 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 채널 추정 코드 송신 시, 간섭이 발생되는 채널 추정 코드가 송신되는 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 송신된 채널 추정 코드를 수신하는 방법을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 송신측에서 간섭 성분이 제거된 채널 추정 코드를 생성하는 방식을 나타낸 도면,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 채널 추정 코드를 생성하는 조건을 만족하는 채널 추정 코드의 조합을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 Zadoff-Chu 코드 및 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 Zadoff-Chu 코드 및 코드를 이용한 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따라 송신된 채널 추정 코드를 수신하는 방법을 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 제1 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 13은 본 발명의 제1 실시 예와 본 발명의 제2 실시 예의 혼합을 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 제2 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 15는 본 발명의 제3 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 16은 본 발명의 제3 실시 예와 본 발명의 제4 실시 예의 혼합을 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 제4 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 나타낸 도면,
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 송신측에서 채널 추정을 위한 방법을 나타낸 도면,
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 수신측에서 채널을 추정하는 방법을 나타낸 도면,
도 20 내지 도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정 성능을 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명의 주요한 요지는 송신측에서 채널 추정을 위해 사용할 코드의 종류 및 안테나 구분 방식을 근거로 각 송신 안테나 별로 채널 추정 코드를 생성하여 생성된 채널 추정 코드를 송신하는 것이다. 그리고 수신측에서 각 수신 안테나 별로 채널 추정 코드를 수신하고, 수신된 채널 추정 코드에 대한 상관관계의 특성을 근거로 채널을 추정하는 것이다.
이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 채널을 추정하는 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 송신측에서 채널을 추정하는 장치를 보이고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 송신측은 판단부(111), 코드 생성부(113), 할당부(115) 및 송신부(130)를 포함한다. 여기서 상기 판단부(111), 코드 생성부(113) 및 할당부(115)는 하나의 제어부(110)로 구성될 수 있다.
상기 판단부(111)는 채널 추정을 위한 코드를 확인하고, 상기 확인된 코드를 생성부(113)로 전달한다. 한다. 즉, 판단부(111)는 채널 추정을 위해 Golay 코드 및 쟈도프츄(Zadoff-Chu) 코드 중 하나의 코드가 이용됨을 확인할 수 있다. 여기서, 상기 채널 추정을 위한 코드는 통신 시스템의 설정에 따라 송신측 및 수신측 간에 미리 결정되어 있거나, 채널 추정 시 마다 판단부(111)에 의해 선택될 수 있다.
판단부(111)는 채널 추정을 위한 코드가 송신되는 안테나의 안테나 구분 방식을 확인하고, 상기 확인된 안테나 구분 방식을 코드 생성부(113)로 전달한다. 여기서, 상기 안테나 구분 방식은 통신 시스템의 설정에 따라 송신측 및 수신측 간에 미리 결정되어 있거나, 채널 추정 시 마다 판단부(111)에 의해 선택될 수 있다. 그리고 pre-5G/post-11ad 시스템에서 MIMO에 대한 채널 추정을 수행하기 위해서는 채널 추정 코드가 송신되는 안테나를 구분하여 수신측에서 안테나들 각각으로부터 수신된 채널 추정 코드를 모두 채널 추정에 활용할 수 있도록 해야 한다. 이를 위해 안테나 구분 방식은 일반적으로 시간 자원을 이용한 구분 방식, 주파수 자원을 이용한 구분 방식, 코드를 이용한 구분 방식이 있다. 하지만 IEEE 802.11ad 시스템에서 CEF 구간에 포함되는 프리앰블(preamble)이 싱글 캐리어(single-carrier)를 기반으로 하고 있고, 향후의 pre-5G/post-11ad 시스템 또한 싱글 캐리어 기반의 프리앰블을 사용할 것으로 예상되기 때문에, 주파수 자원을 이용한 구분 방식은 11ad 기반 시스템에서는 고려할 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 안테나 구분 방식으로 시간 자원을 이용한 구분 방식 및 코드를 이용한 구분 방식만을 고려하기로 한다. 이하 본 발명의 실시 예에서는 각 코드에 대하여 시간 자원을 이용한 구분 방식 및 코드를 이용한 구분 방식 각각을 이용하는 채널 추정 방법에 대하여 설정하기로 한다.
코드 생성부(113)는 상기 판단부(111)로부터 확인된 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 생성한다. 여기서, 상기 확인된 코드 및 안테나 구분 방식에 따라 다른 방법으로 채널 추정 코드를 생성하며, 채널 추정 코드를 생성하는 실시 예들은 하기의 도 5 내지 도 15를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
그리고 할당부(115)는 각 송신 안테나 별로 송신 구간을 할당하고, 할당된 송신 구간에 상기 생성된 채널 추정 코드를 할당한다. 이후 송신부(130)는 상기 안테나 별로 송신 구간에 할당된 채널 추정 코드를 포함하는 CEF 구간을 수신측으로 송신한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 수신측에서 채널을 추정하는 장치를 보이고 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 수신측은 수신부(230), 판단부(211), 상관부(213) 및 채널 추정부(215)를 포함한다. 여기서, 상기 판단부(211), 상관부(213) 및 채널 추정부(215)는 하나의 제어부(210)로 구성될 수 있다.
상기 수신부(230)는 복수 개의 수신 안테나를 통해 송신측으로부터 채널 추정 코드가 포함된 CEF 구간을 수신한다.
그리고 판단부(211)은 상기 수신된 CEF 구간으로부터 각 수신 안테나 별로 채널 추정 코드를 확인한다. 이때 상기 판단부(211)는 채널 추정 코드가 Golay 코드인지 또는 Zadoff-Chu인지, 및 상기 채널 추정 코드가 시간 자원을 이용한 구분 방식을 기반으로 송신되었는지 또는 코드를 이용한 구분 방식을 기반으로 송신되었는지를 확인할 수 있다. 그리고 상기 판단부(211)는 상기 확인된 채널 추정 코드를 상관부(213)로 전달한다. 다른 실시 예로 상기 판단부(211)는 상기 확인된 상기 채널 추정 코드의 종류(Golay 코드 또는 Zadoff-Chu) 및 안테나 구분 방식을 이용하여, 송신측과 동일한 방법으로 채널 추정 코드를 직접 생성하여 상관부(213)로 전달할 수도 있다.
상기 상관부(213)는 각 수신 안테나 별로 확인된 채널 추정 코드에 대하여 상관관계의 특성을 확인한다. 상기 채널 추정부(215)는 상기 확인된 상관관계 특성을 근거로 각 수신 안테나 별로 채널을 추정한다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 따라 통신 시스템에서 채널을 추정하는 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 하기의 본 발명의 실시 예들 중 본 발명의 제1 실시 예 및 제2 실시 예는 Golay 코드를 이용하여 채널 추정 코드를 생성하는 것이고, 제3 실시 예 및 제4 실시 예는 Zadoff-Chu 코드를 이용하여 채널 추정 코드를 생성하는 것이다. 또한 본 발명의 제1 실시 예 및 제3 실시 예는 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식을 이용하여 채널 추정 코드를 송신하는 것이고, 본 발명의 제2 실시 예 및 제4 실시 예는 코드를 이용한 안테나 구분 방식을 이용하여 채널 추정 코드를 송신하는 것이다.
먼저, Golay 코드는 {+1, -1}로 이루어진 바이너리 시퀀스이고, 두 개의 시퀀스가 하나의 쌍(pair)을 이룬다. 여기서, Golay 코드 쌍 각을 a와 b로 지칭하기로 한다. 이하, 상기 Golay 코드를 이용하여 채널 추정 코드를 생성 및 송신하는 제1 및 제2 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 Golay 코드 및 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다. 도 3에서는 채널 추정을 수행하는데 이용되는 코드는 Golay 코드이고, 채널 추정 코드는 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식으로 송신됨을 가정하기로 한다. 또한 도 3의 통신 시스템은 송신측에서 2개의 송신 안테나를 포함하고, 수신측에서 수신측에 2개의 수신 안테나를 포함함을 가정하기로 한다.
도 3을 참조하면, 제어부(110)는 Golay 코드를 이용하여 각 송신 안테나 별로 송신하고자 채널 추정 코드를 생성한다. 이때, 본 발명의 제1 실시 예는 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식을 이용하므로, 각 송신 안테나 별로 다른 시간 동안에 채널 추정 코드를 송신한다. 따라서 송신측에서 다른 시간 동안 채널 추정 코드를 송신하므로, 수신측에서 채널 추정 코드 수신 시, 수신된 채널 추정 코드간 간섭이 발생되지 않는다. 이에 제어부(110)는 각 안테나 별로 동일한 채널 추정 코드를 송신해도 되므로, Golay 코드를 변경하지 않고 그대로 채널 추정 코드로 생성한다. 일 예로, 제어부(110)는 제1 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2 개의 수신 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드(a, b)를 생성한다. 그리고 제어부(110)는 제2 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 수신 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드(a, b)를 생성한다.
그리고 제어부(110)는 CEF 구간을 송신 안테나의 수만큼 시간 분할하고, 송신 안테나 별로 다른 시간 구간에 채널 추정 코드를 할당한다. 또한 제어부(110)는 상기 채널 추정 코드를 포함하는 CEF 구간을 수신측으로 송신하도록 송신부(130)를 제어한다. 이때, 채널 추정 코드가 할당되지 않은 구간에서는 어떠한 정보도 송신되면 안된다.
일 예로, 제어부(110)는 도 3에서 송신 안테나의 수가 2이므로, CEF 구간을 2개의 시간 구간으로 분할한다. 그리고 제어부(110)는 제1 송신 안테나에 대하여 할당된 1개의 시간 구간에 채널 추정 코드(a, b)를 각각 할당하고 나머지 시간 구간들에는 다른 정보를 포함시키지 않는다. 또한 제어부(110)는 제2 송신 안테나에 대하여 상기 할당된 채널 추정 코드의 구간 이외의 구간들에 채널 추정 코드(a, b)를 각각 할당하고 나머지 구간에는 다른 정보를 포함시키지 않는다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예는 기존 11ad 기반 SISO 채널 추정 방식을 근거로 시간 자원을 송신 안테나 수만큼 늘리는 방법이다. 상기 본 발명의 제1 실시 예로부터 하나의 송신 안테나에 대한 채널 추정 코드를 송신하는데 2개의 시간 구간(to, t1)이 필요함을 확인할 수 있다. 이에 따라 2x2 MIMO 채널 추정 과정을 두 번의 1x2 SIMO 채널 추정 과정으로 나누어 수행할 수 있다. 즉, 도 3을 참조하면 각 SIMO 채널 추정 당 1개의 시간 구간이 요구되므로 2x2 MIMO 채널추정을 위하여 총 2개의 시간 구간이 필요함을 확인할 수 있다.
그리고 송신측에서의 전체 송신전력을 P라고 했을 때, 송신부(130)는 하나의 시간 구간에서 하나의 송신 안테나에 대한 채널 추정 코드만 할당되므로, P의 전력을 모두 사용하여 CEF 구간을 송신할 수 있다.
도 3에 도시한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 송신 방법은 대표적인 일 예이며, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 송신측은 다음의 조건이 모두 만족되도록 채널 추정 코드를 송신해야 한다. 즉, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 송신측은 CEF 구간을 송신 안테나의 수만큼 시간 분할하여 할당하고, 송신 안테나 별로 할당된 구간에서는 채널 추정 코드를 한번씩 번갈아 송신하며, 할당되지 않은 구간에서는 어떠한 정보도 송신하지 않아야 한다.
그리고 수신측에서는 송신측으로부터 수신된 채널 추정 코드를 확인하고, 각 수신 안테나 별로 상기 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 기반으로 채널을 추정한다. 이러한 채널 추정 방법은 11ad 시스템에서의 채널 추정 방법과 동일하게 수행될 수 있다. 일 예로, 11ad 시스템에서의 채널 추정 방법은 Golay 코드 쌍의 상관관계를 각각 Raa와 Rbb라 할 때 다음과 같은 상관관계 특성이 존재한다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2016003868-appb-I000001
상기 <수학식 1>의 특성을 이용하여 SISO 채널 추정을 수행하는 경우, 수신측에서 두 개의 시간 구간(t0, t1) 동안 a와 b를 각각 송신했을 경우, 각 시간 구간에서 수신된 신호는 송신된 신호와 제1 채널(h1)과의 컨볼루션(*)으로 나타낼 수 있다. 그러면 수신측은 각 시간 구간에서의 수신된 신호를 a와 b로 상관관계하면 총 4개의 출력 신호를 획득할 수 있는데, 첫번째 출력 신호와 네번째 출력 신호를 합산하면 Golay 코드 특성에 따라 제1(h1)을 추정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 Golay 코드 및 코드를 이용한 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다. 도 4에서는 채널 추정을 수행하는데 이용되는 코드는 Golay 코드이고, 채널 추정 코드는 코드를 이용한 안테나 구분 방식으로 송신됨을 가정하기로 한다. 또한 도 4의 통신 시스템은 송신측에서 2개의 송신 안테나를 포함하고, 수신측에서 수신측에 2개의 수신 안테나를 포함함을 가정하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제어부(110)는 Golay 코드를 이용하여 각 송신 안테나 별로 송신하고자 채널 추정 코드를 생성한다. 이때, 본 발명의 제2 실시 예는 코드를 이용한 이용한 안테나 구분 방식을 이용하므로, 2개의 안테나에 대하여 모두 다른 시퀀스를 갖는 채널 추정 코드를 송신해야 한다. 이에 제어부(110)는 제1 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2 개의 수신 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드(a, b)를 생성한다. 그리고 제어부(110)는 제2 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 수신 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드(-b-1, a-1)를 생성한다. 여기서, 상기 제어부(110)는 2개의 송신 안테나에 대하여 모두 다른 시퀀스를 갖는 채널 추정 코드를 생성하기 위하여, 먼저 제1 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2 개의 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드는 Golay 코드를 변경하지 않고 그대로 채널 추정 코드로 생성하고, 2 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드는 Golay 코드에서 시간 반전(time reversal)을 이용하여 채널 추정 코드를 생성한다. 여기서 상기 시간 반전을 이용하여 채널 추정 코드를 생성하는 상세한 방법은 하기의 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
그리고 제어부(110)는 CEF 구간을 송신 안테나의 수 만큼 시간 분할하고, 송신 안테나 별로 동일한 구간에 채널 추정 코드를 할당한다. 그리고 제어부(110)는 상기 채널 추정 코드를 포함하는 CEF 구간을 수신측으로 송신하도록 송신부(130)를 제어한다. 이때, 제어부(110)는 채널 추정 코드가 할당되지 않은 구간에는 어떠한 정보도 송신되지 않도록 한다. 즉, 제어부(110)는 상기 제1 안테나에 대해 생성된 채널 추정 코드(a, b)와 상기 제2 안테나에 대해 생성된 채널 추정 코드(-b-1, a-1)를 동일한 구간에 할당하여 수신측으로 송신하도록 송신부(130)를 제어한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에서는 송신 안테나의 수가 2개인 경우에는 동일한 구간에서 안테나 별로 서로 다른 시퀀스가 송신된다. 이러한 경우에는 채널 추정에 요구되는 구간이 2개이므로, 시간 구간이 상기 본 발명의 제1 실시 예에 비하여 절반으로 감소하며, 기존 SISO 채널 추정에서의 요구되는 구간과 동일한 것을 확인할 수 있다. 하지만, 본 발명의 제2 실시 예에서는 2개의 송신 안테나가 동시에 코드 송신에 사용되기 때문에 CEF 구간에서 각 안테나 당 할당되는 전력은 P/2이므로, 전력도 본 발명의 제1 실시 예에 비하여 절반으로 감소된다.
만약 동일한 길이의 CEF 구간을 가정하면, 본 발명의 제1 실시 예는 제2 실시 예에 비하여 채널 추정에 사용되는 송신 전력이 2배이지만, 채널 링크 당 추정 구간은 1/2배가 된다. 따라서, 채널 추정 성능 측면에서는 제1 실시 예 및 제2 실시예의 결과가 동일하게 나타난다.
한편, 본 발명의 제2 실시 예에서 도5와 같이 2개의 안테나가 동일한 채널 추정 코드를 이용하면, 채널 추정 과정에서 간섭 문제가 발생될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 채널 추정 코드 송신 시, 간섭이 발생되는 채널 추정 코드가 송신되는 일 예를 보이고 있다.
도 5를 참조하면, 제어부(110)는 송신 안테나들 각각으로부터 송신되는 신호를 구분하기 위하여, 서로 다른 채널 추정 코드를 사용하였다. 그러나 2개의 송신 안테나에서 동시에 채널 추정 코드를 송신하기 때문에 수신측의 채널 추정 과정에서 간섭 문제가 발생된다. 이러한 간섭 문제가 발생되는 경우를 설명하기 위하여, 2*1 MISO 채널 추정을 일 예로 들도록 한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 송신된 채널 추정 코드를 수신하는 방법을 보이고 있다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해 2*1 MISO 시스템에서 2개의 시간 구간 동안 채널 추정 코드를 수신하는 방법을 도시하였다.
도 6을 참조하면, 송신측이 시간 구간 to 에서 첫 번째 송신 안테나에서 채널 추정 코드 a를 송신하고, 두 번째 송신 안테나에서 채널 추정 코드 b를 송신하는 경우, 수신측에서 to 동안 수신된 신호는
Figure PCTKR2016003868-appb-I000002
가 된다. 이와 동일하게, 송신측이 시간 구간 t1에서 첫 번째 송신 안테나에서 채널 추정 코드 b를 송신하고, 두 번째 송신 안테나에서 채널 추정 코드 a를 송신하는 경우, 수신측에서 to 동안 수신된 신호는
Figure PCTKR2016003868-appb-I000003
가 된다.
수신측에서 수신된 신호를 채널 추정 코드 a와 b로 각각 상관관계를 수행하면, 2개의 시간 구간 동안 총 4개의 출력 값을 획득할 수 있다. 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 이용하여 채널추정을 수행하기 위해서는 도 6와 같이 첫 번째 출력과 네 번째 출력을 더하여 h1을 추정하고, 두 번째 출력과 세 번째 출력을 더하여 h2를 추정해야 한다. 그러나 도 6의 y1을 이용하여 h1을 추정하는 과정에서
Figure PCTKR2016003868-appb-I000004
성분이 간섭으로 작용하는 것을 확인할 수 있다. 또한 y2를 이용하여 h2를 추정하는 과정에서
Figure PCTKR2016003868-appb-I000005
성분이 간섭으로 작용하는 것을 확인할 수 있다.
도 6과 같이 수신측의 채널 추정 과정에서 발생되는 간섭 문제를 해결하기 위하여, 송신측에서는 도 7의 일 예와 같이 채널 추정 코드를 생성해야 한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 송신측에서 간섭 성분이 제거된 채널 추정 코드를 생성하는 방식을 보이고 있다.
도 7을 참조하면, 송신측은 제1 송신 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2 개의 수신 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드(a, b)를 생성하고, 제2 송신 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 수신 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드(-b-1, a-1)를 생성한다. 여기서, a-1은 a를 시간 반전한 것으로, 즉 RGC(Reversed Golay Code)를 나타낸다.
도 7에서 시간 구간 to 동안 수신된 채널 추정 코드가 a와 -b-1이고, 시간 구간 t1 동안 수신된 채널 추정 코드가 b, a- 1일때, 송신측은 a와 b의 상관관계 및 -b-1와 a-1의 상관관계를 계산한다. 상관관계 계산 결과, 도 7에서와 같이 a와 b의 상관관계 및 -b- 1와 a-1의 상관관계에서 안테나들 간의 간섭 성분이 서로 상쇄되어 효율적인 채널 추정이 가능해진다.
상기 도 7에서의 채널 추정 코드는 대표적인 일 예이며, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 송신측은 다음의 조건을 모두 만족시키는 채널 추정 코드를 생성해야 한다.
즉, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 송신측은 동일 시간 구간에서 안테나 별로 서로 다른 골레이 시퀀스를 사용하고, 2번의 시간 구간 동안 a, b, a-1, b- 1를 각 1회씩 사용하며, 상기 2번의 시간 구간 동안 한번은 안테나 별 부호가 반대이고 나머지 한번은 안테나 별 부호와 동일하도록 상기 채널 추정 코드를 생성해야 한다. 이러한 채널 추정 코드를 생성하는 조건을 만족하는 채널 추정 코드의 조합은 도 8a 내지 도 8d에 도시하였다.
또한 수신측에서의 채널 추정 과정은 상기 제1 실시 예에서 기재한 방법과 동일한 방법으로, 각 수신 안테나에서 독립적으로 채널 추정 코드를 수신하고, 수신된 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 이용하여 채널을 추정한다.
상기 설명한 바와 같이, IEEE 802.11ad에서는 Golay 코드의 제로 오토상관관계(zero autocorrelation) 특성(즉, delta function)을 채널 추정에 이용하였다. 상기 Golay 코드 이외에, Zadoff-Chu 코드 또한 상기 zero autocorrelation 특성을 만족한다. 상기 Golay 코드는 a와 b의 쌍을 더함으로써 zero autocorrelation 특성을 만족시키는 반면, Zadoff-Chu 코드는 단일 코드 하나만으로 zero autocorrelation 특성을 만족시킨다. 이에 따라, 이하에서는 Zadoff-Chu 코드를 이용하는 제3 및 제4 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 Zadoff-Chu 코드 및 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다. 도 9에서는 채널 추정을 수행하는데 이용되는 코드는 Golay 코드이고, 채널 추정 코드는 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식으로 송신됨을 가정하기로 한다. 또한 도 9의 통신 시스템은 송신측에서 2개의 송신 안테나를 포함하고, 수신측에서 수신측에 2개의 수신 안테나를 포함함을 가정하기로 한다.
도 9를 참조하면, 제어부(110)는 Zadoff-Chu 코드를 이용하여 각 송신 안테나 별로 송신하고자 하는 채널 추정 코드를 생성한다. 이때, 본 발명의 제3 실시 예는 시간 자원을 이용한 안테나 구분 방식을 이용하므로, 각 송신 안테나 별로 다른 시간 동안 채널 추정 코드르 송신한다. 따라서 송신측에서는 다른 시간 동안 채널 추정 코드를 송신하므로, 수신측에서 채널 추정 코드 수신 시, 수신된 채널 추정 코드간 간섭이 발생되지 않는다. 이에 제어부(110)는 각 안테나 별로 동일한 채널 추정 코드를 송신해도 되므로 Zadoff-Chu 코드를 변경하지 않고 그대로 채널 추정 코드로 생성한다. 일 예로, 제어부(110)는 제1 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 안테나 각각으로 송신하고자 하는 Zadoff-Chu 코드(z1)을 생성한다. 그리고 제어부(110)는 제2 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 안테나 각각으로 송신하고자 하는 Zadoff-Chu 코드(z2)을 생성한다.
그리고 제어부(110)는 CEF 구간을 수신 안테나의 수만큼 분할하고, 송신 안테나 별로 다른 시간 구간에 채널 추정 코드를 할당한다. 또한 제어부(110)는 상기 채널 추정 코드를 포함하는 CEF 구간을 수신측으로 송신하도록 송신부(130)를 제어한다. 이때, 채널 추정 코드가 할당되지 않은 구간에서는 어떠한 정보도 송신되면 안된다.
일 예로, 제어부(110)는 도 9에서 총 안테나의 수가 2이므로, CEF 구간을 2개의 시간 구간으로 분할한다. 그리고 제어부(110)는 제1 송신 안테나에 대하여 할당된 시간 구간에 채널 추정 코드(z1)를 할당하고, 제2 송신 안테나에 대하여 상기 할당된 채널 추정 코드의 구간 이외의 구간에 채널 추정 코드(z2)를 할당한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예는 본 발명의 제1 실시 예와 유사하게 2*2 MIMO 채널 추정 과정을 두번의 1*2 SIMO 채널 추정으로 시분할하여 수행할 수 있다. 그러나 Zadoff-Chu 코드는 Golay 코드와 다르게 단일 코드로 채널 추정이 가능하기 때문에 각 SIMO 채널 추정 당 1개의 구간만이 요구된다. 따라서 도 9에 나타낸 바와 같이 Zadoff-Chu 코드를 사용하는 경우 2*2 MIMO 채널 추정을 위하여 총 2개의 시간 구간이 필요하다.
도 9에 도시한 본 발명의 제3 실시 예에 따른 송신 방법은 대표적인 일 예이며, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 송신측은 다음의 조건이 모두 만족되도록 채널 추정 코드를 송신해야 한다. 즉, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 송신측은 CEF 구간을 송신 안테나의 수만큼 시간 분할하여 할당하고, 안테나 별로 할당된 구간에서는 채널 추정 코드를 송신하고, 할당되지 않은 구간에서는 어떠한 정보도 송신하지 않아야 한다.
그리고 수신측에서는 송신측으로부터 수신된 채널 추정 코드를 확인하고, 삭 수신 안네타 별로 상기 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 기간으로 채널을 추정한다. 여기서 각 수신 안테나에서의 채널 추정 방법은 기존 11ad 시스템에서의 채널 추정 방법과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 Zadoff-Chu 코드 및 코드를 이용한 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다. 도 10에서는 채널 추정을 수행하는데 이용되는 코드는 Zadoff-Chu 코드이고, 채널 추정 코드는 코드를 이용한 안테나 구분 방식으로 송신됨을 가정하기로 한다. 또한 도 10의 통신 시스템은 송신측에서 2개의 송신 안테나를 포함하고, 수신측에서 수신측에 2개의 수신 안테나를 포함함을 가정하기로 한다.
도 10을 참조하면, 제어부(110)는 Zadoff-Chu 코드를 이용하여 각 송신 안테나 별로 송신하고자 채널 추정 코드를 생성한다. 이때, 본 발명의 제4 실시 예는 코드를 이용한 안테나 구분 방식을 이용하므로, 2개의 안테나에 대하여 모두 다른 채널 추정 코드를 송신해야 한다. 이에 제어부(110)는 제1 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 수신 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드(z1, z2)를 생성한다. 그리고 제어부(110)는 제2 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 수신 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드(-z2 *, z1 *)를 생성한다. 여기서, 상기 제어부(110)는 2개의 송신 안테나에 대하여 모두 다른 채널 추정 코드를 생성하기 위하여, 먼저 제1 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2 개의 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드는 Zadoff-Chu 코드를 변경하지 않고 그대로 채널 추정 코드로 생성하고, 2 안테나를 이용하여 수신측에 존재하는 2개의 안테나 각각으로 송신하고자 하는 채널 추정 코드는 Zadoff-Chu 코드에서 컨쥬게이트(conjugate)를 이용하여 채널 추정 코드를 생성한다. 여기서 상기 컨쥬게이트를 이용하여 채널 추정 코드를 생성하는 상세한 방법은 하기의 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
그리고 제어부(110)는 CEF 구간을 송신 안테나의 수 만큼 시간 분할하고, 송신 안테나 별로 동일한 구간에 채널 추정 코드를 할당한다. 그리고 제어부(110)는 상기 채널 추정 코드를 포함하는 CEF 구간을 수신측으로 송신하도록 송신부(130)를 제어한다. 이때, 제어부(110)는 채널 추정 코드가 할당되지 않은 구간에는 어떠한 정보도 송신되지 않도록 한다. 즉, 제어부(110)는 상기 제1 안테나에 대해 생성된 Zadoff-Chu 코드(z1, z2)와 상기 제2 안테나에 대해 생성된 Zadoff-Chu 코드(-z2 *, z1 *)를 할당하여, 상기 제1 시간 구간 동안 할당된 Zadoff-Chu 코드를 수신측으로 송신하도록 송신부(130)를 제어한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에서는 송신 안테나의 수가 2개인 경우에는 동일한 구간에서 안테나 별로 서로 다른 시퀀스가 송신된다. 이러한 경우에는 채널 추정에 요구되는 구간이 2개이므로, 시간 구간이 상기 본 발명의 제1 실시 예에 비하여 절반으로 감소하며, 기존 SISO 채널 추정에서의 요구되는 구간과 동일한 것을 확인할 수 있다. 하지만, 본 발명의 제4 실시 예에서는 2개의 송신 안테나가 동시에 코드 송신에 사용되기 때문에 CEF 구간에서 각 안테나 당 할당되는 전력은 P/2이므로, 전력도 본 발명의 제3 실시 예에 비하여 절반으로 감소된다.
만약 동일한 길이의 CEF 구간을 가정하면, 본 발명의 제3 실시 예는 제4 실시 예에 비하여 채널 추정에 사용되는 송신 전력이 2배이지만, 채널 링크 당 추정 구간은 1/2배가 된다. 따라서, 채널 추정 성능 측면에서는 제3 실시 예 및 제4 실시예의 결과가 동일하게 나타난다.
본 발명의 제4 실시 예에 따른 송신측으로부터 채널 추정 코드를 수신한 수신측은 도 11과 같이 동작할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따라 송신된 채널 추정 코드를 수신하는 방법을 보이고 있다. 도 6에서는 설명의 편의를 위해 2*1 MISO 시스템에서 2개의 시간 구간 동안 채널 추정 코드를 수신하는 방법을 도시하였다.
도 11을 참조하면, 수신측은 각 수신 안테나 별로 채널 추정 코드를 수신하고, 수신된 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 이용하여 채널을 추정한다. 이때, 수신측에서 송신측으로부터 수신된 채널 추정 코드는 채널 추정 시 간섭이 발생되지 않도록 간섭성분이 제거된 것이다.
즉, 송신측은 Zadoff-Chu 코드는 대칭(symmetric) 구조이기 때문에, 제1 안테나를 통해 송신되는 채널 추정 코드는 Zadoff-Chu 코드를 그대로 이용하고, 제2 안테나를 통해 송신되는 채널 추정 코드는 Zadoff-Chu 코드에 컨쥬게이트를 취하여 생성한다.
이에 따라 수신측의 채널 추정 과정에서 도 11과 같은 채널 추정 코드를 수신하면, 안테나 간의 간섭성분이 서로 상쇄되어 효율적으로 채널 추정이 가능해진다.
상기 도11에서의 Zadoff-Chu 코드를 이용하는 채널 추정 코드는 대표적인 일 예이며, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 송신측은 다음의 조건을 모두 만족시키는 채널 추정 코드를 생성해야 한다.
즉, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 송신측은 동일 시간 구간에서 안테나 별로 서로 다른 채널 추정 코드를 사용해야 하고, 2번의 시간 구간 동안 z1, z2, z1 *, z2 *를 각 1회씩 사용해야 하며, 2번의 시간 구간 중 한번은 안테나 별 부호가 반대이고 나머지 한번은 부호가 동일하도록 채널 추정 코드를 생성해야 한다.
또한 수신측에서의 채널 추정 과정은 상기 제3 실시 예에서 기재한 방법과 동일한 방법으로, 각 수신 안테나에서 독립적으로 채널 추정 코드를 수신하고, 수신된 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 이용하여 채널을 추정한다.
상기 설명한 본 발명의 제1 내지 제4 실시 예에서는 2*2 MIMO 시스템에서 채널 추정 방법에 대하여 설명하였으나, 추가적으로 본 발명의 제1 내지 제4 실시 예를 확장하여 4*4 MIMO 시스템에서 채널을 추정할 수 있다.
일 예로, 본 발명의 제1 실시 예는 시간 자원을 이용하여 안테나를 구분하는 방식을 이용하며, 이를 안테나가 4개인 경우에도 동일한 방식으로 확장이 가능하다. 이러한 본 발명의 제1 실시 예 기반의 확장 방식은 4*4 MIMO 채널 추정을 위하여, 1*4 SIMO 채널 추정을 4회에 걸쳐서 수행하는 것이다. 즉, 송신측은 CEF 구간에서 도 12와 같이 Golay 코드를 이용하는 채널 추정 코드를 송신할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다.
도 12를 참조하면, 하나의 1*4 SIMO 채널 추정을 위해서는 2개의 시간 구간이 요구되기 때문에, 송신측은 4*4 MIMO 채널 추정을 위하여 총 8개의 시간 구간동안 Golay 코드를 이용하는 채널 추정 코드를 송신한다. 이때, 본 발명의 제1 실시 예를 확장하는 실시 예서는 하나의 구간에 한 개의 안테나 만이 송신을 수행 하기 때문에, 송신 안테나는 최대 송신전력 P를 모두 사용할 수 있게 된다.
다른 예로, Golay 코드는 두 개의 시퀀스가 한 쌍을 이루고 있기 때문에, 제2 실시 예와 같이 서로 다른 코드를 이용한 구분 방식은 송신 안테나의 수가 2개일 경우에만 유효하다. 따라서 송신 안테나의 수가 4개인 경우에는 제1 실시 예와 제2 실시 예를 혼합하여 하나의 구간에 2개의 안테나에서 채널 추정 코드를 송신하도록 하는 방법을 이용할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예와 본 발명의 제2 실시 예의 혼합을 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예와 본 발명의 제2 실시 예를 혼합하여, 2*4 MIMO 채널 추정을 2회 수행함으로써 4*4 MIMO 채널 추정을 수행하는 일 예이다. 이 경우 송신측은 채널 추정을 위하여 4개의 시간 구간동안 채널 추정 코드를 송신한다. 그러나, 본 발명의 제1 실시 예와 본 발명의 제2 실시 예를 혼합하는 실시 예에서는 각 송신 안테나에서 P/2 만큼의 전력을 사용할 수 있기 때문에, 도 13의 실시 예는 동일한 CEF 구간을 기준으로 도 12의 실시 예와 동일한 채널 추정 성능을 나타낸다.
다른 예로, Golay 코드의 길이를 N이라고 할 때, N/2만큼 시프트(shift) 시킨 Golay 코드를 추가함으로써 추가적인 시간 자원 없이 제2 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 수행할 수 있다. 이러한 실시 예는 제1 안테나와 제2 안테나에서는 2*4 MIMO 채널 추정에서 사용된 Golay 코드와 동일한 Golay 코드를 사용하고 제3 안테나와 제4 안테나에서는 상기 2*4 MIMO 채널 추정에서 사용된 Golay 코드에서 N/2만큼 시프트된(shifted) Golay 코드를 사용함으로써, 수신측에서 추정된 채널이 나타나는 위치가 다르도록 하는 방법이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예를 기반으로 코드 구분 방식만을 이용하여 한번에 4*4 MIMO 채널 추정을 수행하는 일 예를 보이고 있다. 이 경우 송신측은 채널 추정을 위하여 2개의 시간 구간만을 이용하여 채널 추정 코드를 송신한다. 그러나, 각 송신 안테나에서 P/4 만큼의 전력을 사용할 수 있기 때문에, 도 14의 실시 예는 동일한 CEF 구간을 기준으로 도 12 및 도 13의 실시 예와 동일한 채널 추정 성능을 나타낸다.
또 다른 예로, 본 발명의 실시 예에서는 Zadoff-Chu 코드를 이용하는 제3 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 제3 실시 예는 시간 자원을 이용하여 안테나를 구분하는 방식이며, 이를 안테나가 4개인 경우에도 동일한 방식으로 확장이 가능하다. 이러한 본 발명의 제3 실시 예 기반의 확장 방식은 4*4 MIMO 채널 추정을 위하여, 1*4 SIMO 채널 추정을 4회에 걸쳐서 수행하는 것이다. 즉, 송신측은 CEF 구간에서 도 15와 같이 Zadoff-Chu 코드를 이용하는 채널 추정 코드를 송신할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다.
도 15를 참조하면, 하나의 1*4 SIMO 채널 추정을 위해서는 1개의 시간 구간이 요구되기 때문에, 송신측은 4*4 MIMO 채널 추정을 위하여 총 4개의 시간 구간동안 Zadoff-Chu 코드를 송신한다. 이때, 본 발명의 제3 실시 예를 확장하는 실시 예서는 하나의 구간에 한 개의 안테나 만이 송신을 수행 하기 때문에, 송신 안테나는 최대 송신전력 P를 모두 사용할 수 있게 된다.
다른 예로, Zadoff-Chu 코드는 한 개의 코드로 이루어져 있기 때문에, 제4 실시 예와 같이 서로 다른 코드를 이용한 구분 방식은 송신 안테나의 수가 2개일 경우에만 유효하다. 따라서 송신 안테나의 수가 4개인 경우에는 제3 실시 예와 제4 실시 예를 혼합하여 하나의 구간에 2개의 안테나에서 채널 추정 코드를 송신하도록 하는 방법을 이용할 수 있다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 예와 본 발명의 제4 실시 예의 혼합을 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예와 본 발명의 제4 실시 예를 혼합하여, 2*4 MIMO 채널 추정을 2회 수행함으로써 4*4 MIMO 채널 추정을 수행하는 일 예이다. 이 경우 송신측은 채널 추정을 위하여 4개의 시간 구간동안 채널 추정 코드를 송신한다. 그러나, 본 발명의 제3 실시 예와 본 발명의 제4 실시 예를 혼합하는 실시 예에서는 각 송신 안테나에서 P/2 만큼의 전력을 사용할 수 있기 때문에, 도 16의 실시 예는 동일한 CEF 구간을 기준으로 도 15의 실시 예와 동일한 채널 추정 성능을 나타낸다.
다른 예로, Zadoff-Chu 코드의 길이를 N이라고 할때, N/2만큼 시프트 시킨 Zadoff-Chu 코드를 추가함으로써 추가적인 시간 자원 없이 제4 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 수행할 수 있다. 이러한 실시 예는 제1 안테나와 제2 안테나에서는 2*4 MIMO 채널 추정에서 사용된 Zadoff-Chu 코드와 동일한 Zadoff-Chu 코드를 사용하고 제3 안테나와 제4 안테나에서는 상기 2*4 MIMO 채널 추정에서 사용된 Zadoff-Chu 코드에서 추가적으로 N/2만큼 shift된 Zadoff-Chu 코드를 사용함으로써, 수신측에서 추정된 채널이 나타나는 위치가 다르도록 하는 방법이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 예를 기반으로 4*4 MIMO 채널 추정을 위해 채널 추정 코드를 송신하는 방법을 보이고 있다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예를 기반으로 코드 구분 방식만을 이용하여 한번에 4*4 MIMO 채널 추정을 수행하는 일 예를 보이고 있는 것으로, 하나의 구간에서 4개의 안테나 이 경우 송신측은 채널 추정을 위하여 2개의 시간 구간만을 사용하여 채널 추정 코드를 송신한다. 그러나, 각 송신 안테나에서 P/4 만큼의 전력을 사용할 수 있기 때문에, 도 17의 실시 예는 동일한 CEF 구간을 기준으로 도 15 및 도 16의 실시 예와 동일한 채널 추정 성능을 나타낸다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 송신측에서 채널 추정을 위한 방법을 보이고 있다.
도 18을 참조하면, 송신측의 제어부(110)는 채널 추정을 위한 코드를 확인한다(1601). 이때, 제어부(110)는 채널 추정을 위해 Golay 코드 및 Zadoff-Chu 코드 중 하나의 코드가 이용됨을 확인할 수 있다.
제어부(110)는 채널 추정을 위한 코드가 송신되는 안테나의 안테나 구분 방식을 확인한다(1603). 이때, 제어부(110)는 채널 추정을 위해 시간 자원을 이용한 구분 방식 및 코드를 이용한 구분 방식 중 하나의 방식이 이용됨을 확인 할 수 있다.
그리고 제어부(110)는 상기 확인된 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 생성한다.
상세하게, 상기 제어부(110)는 상기 확인된 안테나 구분 방식이 코드를 이용한 구분 방식인지를 판단한다(1605). 만약 코드를 이용한 부분 방식인 경우, 상기 제어부(110)는 상기 확인된 코드가 Golay 코드인지를 판단한다(1607).
만약 상기 확인된 코드가 Golay 코드인 경우, 상기 제어부(110)는 시간 반전 방법을 근거로 채널 추정 코드를 생성한다(1609). 이때, 제어부(110)는 수신측의 채널 추정 시 간섭이 발생되지 않도록 하는 채널 추정 코드를 생성하여야 한다. 즉, 제어부(110)는 동일 시간 구간에서 안테나 별로 서로 다른 Golya 코드를 사용해야 하고, 2번의 시간 구간 동안 a, b, a-1, b- 1를 각 1회씩 송신해야 하며, 2번의 시간 구간 중 한번은 안테나 별 부호가 반대이고 나머지 한번은 안테나 별 부호와 동일하도록 채널 추정 코드를 생성한다. 일 예로, 제어부(110)는 제1 안테나를 통해 a, b가 송신되고, 제2 안테나를 통해 -b-1, a-1가 송신될 수 있도록 채널 추정 코드를 생성할 수 있다.
반면, 상기 확인된 코드가 Golay 코드가 아닌 경우(즉, Zadoff-Chu 코드인 경우), 상기 제어부(110)는 컨쥬게이트 방법을 근거로 채널 추정 코드를 생성한다(1611). 이때, 제어부(110)는 수신측의 채널 추정 시 간섭이 발생되지 않도록 하는 채널 추정 코드를 생성하여야 한다. 즉, 제어부(110)는 동일 시간 구간에서 안테나 별로 서로 다른 Zadoff-Chu 코드를 사용해야 하고, 2번의 시간 구간 동안 z1, z2, z1 *, z2 *를 각 1회씩 송신해야 하며, 2번의 시간 구간 중 한번은 안테나 별 부호가 반대이고 나머지 한번은 안테나 별 부호와 동일하도록 채널 추정 코드를 생성한다. 일 예로, 제어부(110)는 제1 안테나를 통해 z1, z2가 송신되고, 제2 안테나를 통해 -z2 *, z1 *가 송신될 수 있도록 채널 추정 코드를 생성할 수 있다.
반면, 상기 확인된 안테나 구분 방식이 코드를 이용한 구분 방식이 아닌 경우(즉, 시간 자원을 이용한 구분 방식인 경우), 상기 확인된 코드 자체를 채널 추정 코드로 이용한다(1611).
그리고 제어부(110)는 송신 안테나 별로 송신 구간을 할당하고(1615), 할당된 송신 구간 별로 상기 채널 추정 코드를 할당한다(1617). 이후 제어부(110)는 상기 송신 안테나 별로 송신 구간에 할당된 채널 추정 코드를 포함하는 CEF 구간을 수신측으로 송신하도록 송신부(130)를 제어한다(1619). 이때, 상기 제어부(110)는 CEF 구간을 송신 안테나의 수 만큼 시간 분할하여 상기 채널 추정 코드를 할당하고, 상기 송신 안테나 별로 할당된 구간에서는 채널 추정 코드를 번갈아 송신하며, CEF 구간에서 채널 추정 코드가 할당되지 않는 구간에는 어떠한 정보도 송신되지 않도록 제어하여야 한다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 수신측에서 채널을 추정하는 방법을 보이고 있다.
도 19를 참조하면, 수신측의 수신부(230)는 송신측으로부터 채널 추정 코드가 포함된 CEF 구간을 수신한다(1701). 그리고 제어부(210)는 상기 수신된 CEF 구간으로부터 각 수신 안테나 별로 채널 추정 코드를 확인한다(1703). 이때 상기 제어부(210)는 채널 추정 코드가 Golay 코드인지 또는 Zadoff-Chu인지, 및 상기 채널 추정 코드가 시간 자원을 이용한 구분 방식을 기반으로 송신되었는지 또는 코드를 이용한 구분 방식을 기반으로 송신되었는지를 확인할 수 있다.
그리고 제어부(210)는 각 수신 안테나 별로 확인된 채널 추정 코드에 대하여 상관관계의 특성을 확인한다(1705). 상기 제어부(210)는 상기 확인된 상관관계 특성을 근거로 각 수신 안테나 별로 채널을 추정한다(1707).
이하, 본 발명의 제1 내지 제4 실시 예에 대한 효과를 2*2 MIMO 채널 추정 성능을 통하여 설명하기로 한다.
도 20 내지 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정 성능을 보이고 있다. 도 20 내지 도 23에서 채널 추정 성능은 실제 채널과 추정된 채널 사이의 NMSE(Normalized Mean Square Error)를 통하여 평가하였다.
도 20에서는 각 채널(h1~h4)에서 모든 탭(tap)의 진폭(amplitude)이 동일하고, 모든 채널의 tap 수가 L로 동일하다고 가정했을 때의 NMSE 성능을 나타내었다.
도 20을 참조하면, TD(time division)는 본 발명의 제1 실시 예 및 제3 실시 에서 채널 추정 방식을 적용한 것이고, CD(code division)-only는 본 발명의 제2 실시 예 및 제4 실시 예에서 코드를 이용한 안테나 구분 방식만 이용한 채널 추정 방식을 적용한 것이고, CD+IC(Interference Cancelation)은 본 발명의 제2 실시 예 및 제4 실시 예에서 코드를 이용한 안테나 구분 방식과 간섭제거를 위한 채널 추정 코드를 이용하는 채널 추정 방식을 적용한 경우를 나타낸 것이다.
도 20의 그래프에서 CD만을 적용했을 때에는 채널 추정 과정에서 발생하는 간섭 때문에 NMSE 성능이 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 현상은 채널의 tap 수가 많아질수록 두드러진다. 또한, 도 20의 그래프에서 TD와 CD+IC의 NMSE 성능은 동일한 것을 확인할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정 과정을 60GHz 대역에서 실제 측정된 채널모델을 이용하여 평가한 것이다. 도 20에서의 결과와 마찬가지로 TD와 CD+IC 방식이 간섭 없이 채널추정이 가능한 것으로 나타났고, 채널 tap 수가 증가할수록 간섭으로 인한 성능 열화가 커지는 것을 확인할 수 있다.
도 22는 도 20과 동일한 채널에서 Zadoff-Chu 코드를 이용하는 경우의 채널 추정 성능을 Golay 코드를 이용하는 경우의 채널 추정 성능과 비교한 것이다. 도 22에서 본 발명의 제2 및 제4 실시 예에서 채널 추정 코드 생성 시 간섭 제거 방식을 적용하면, Zadoff-Chu 코드 및 Golay 코드를 이용한 채널추정 성능이 간섭 없이 동일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 통신 시스템에서 채널을 추정하는 방법에 있어서,
    채널 추정에 이용되는 코드 및 안테나 구분 방식을 확인하는 과정;
    상기 확인된 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 채널 추정 코드를 생성하는 과정; 및
    상기 생성된 채널 추정 코드를 복수 개의 송신 안테나를 통해 송신하는 과정을 포함하는 채널 추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정은,
    상기 확인된 안테나 구분 방식이 시간 자원을 이용한 구분 방식인 경우, 상기 확인된 코드를 상기 채널 추정 코드로 생성하는 과정임을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정은,
    상기 확인된 코드가 골레이(Golay) 코드이고, 상기 확인된 안테나 구분 방식이 시간 자원을 이용한 구분 방식인 경우,
    제1 송신 안테나에 대하여 상기 확인된 코드를 상기 채널 추정 코드로 생성하는 과정; 및
    제2 송신 안테나에 대하여 상기 확인된 코드에서 시간 반전을 이용하여 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정은,
    동일 시간 구간에서 송신 안테나 별로 서로 다른 골레이 시퀀스를 사용하고, 2번의 시간 구간 동안 a, b, a-1, b-1가 각 1회씩 사용하며, 상기 2번의 시간 구간 동안 한번은 송신 안테나 별 부호가 반대이고 나머지 한번은 송신 안테나 별 부호와 동일하도록 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정임을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정은,
    상기 확인된 코드가 쟈도프츄(Zadoff-Chu) 코드이고, 상기 확인된 안테나 구분 방식이 시간 자원을 이용한 구분 방식인 경우,
    제1 송신 안테나에 대하여 상기 확인된 코드를 상기 채널 추정 코드로 생성하는 과정; 및
    제2 송신 안테나에 대하여 상기 확인된 코드에서 컨쥬게이트(conjugate)를 이용하여 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정은,
    동일 시간 구간에서 송신 안테나 별로 서로 다른 쟈도프츄 시퀀스를 사용하고, 2번의 시간 구간 동안 z1, z2, z1 *, z2 *를 각 1회씩 사용하며, 상기 2번의 시간 구간 동안 한번은 송신 안테나 별 부호가 반대이고 나머지 한번은 송신 안테나 별 부호와 동일하도록 상기 채널 추정 코드를 생성하는 과정임을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 송신하는 과정은,
    상기 복수 개의 송신 안테나의 수만큼 채널 추정 구간을 시간 분할하는 과정;
    상기 복수 개의 송신 안테나 각각에 대하여 시간 분할된 구간에 상기 생성된 채널 추정 코드를 할당하는 과정; 및
    상기 채널 추정 코드가 할당된 채널 추정 구간을 송신하는 과정을 포함하며,
    상기 생성된 채널 추정 코드가 할당되지 않은 구간에는 다른 정보도 포함되지 않고, 상기 생성된 채널 추정 코드는 각 송신 안테나 별로 동일한 전송 구간에 할당됨을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  8. 통신 시스템에서 채널을 추정하는 방법에 있어서,
    수신 안테나 각각에 대하여, 채널 추정에 이용되는 코드 및 안테나 구분 방식을 근거로 생성된 채널 추정 코드를 확인하는 과정;
    상기 확인된 채널 추정 코드의 상관관계 특성을 확인하는 과정; 및
    상기 확인된 상관관계 특성을 근거로 채널을 추정하는 과정을 포함하는 채널 추정 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 채널 추정에 이용되는 코드는 골레이(Golay) 코드 및 쟈도프츄(Zadoff-Chu) 코드를 포함함을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드는,
    상기 안테나 구분 방식이 시간 자원을 이용한 구분 방식인 경우, 상기 채널 추정에 이용되는 코드와 동일한 것임을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드는,
    상기 채널 추정에 이용되는 코드가 골레이(Golay) 코드이고, 상기 안테나 구분 방식이 시간 자원을 이용한 구분 방식인 경우,
    상기 채널 추정에 이용되는 코드와 동일한 코드, 및 상기 채널 추정에 이용되는 코드에서 시간 반전된 코드임을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드는,
    동일 시간 구간에서 송신 안테나 별로 서로 다른 골레이 시퀀스를 갖고, 2번의 시간 구간 동안 a, b, a-1, b-1가 각 1회씩 사용되며, 상기 2번의 시간 구간 동안 한번은 송신 안테나 별 부호가 반대이고 나머지 한번은 송신 안테나 별 부호가 동일한 것임을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드는,
    상기 채널 추정에 이용되는 코드가 쟈도프츄(Zadoff-Chu) 코드이고, 상기 안테나 구분 방식이 시간 자원을 이용한 구분 방식인 경우,
    상기 채널 추정에 이용되는 코드와 동일한 코드, 및 상기 채널 추정에 이용되는 코드에서 컨쥬게이트(conjugate)된 코드임을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 채널 추정 코드는,
    동일 시간 구간에서 송신 안테나 별로 서로 다른 쟈도프츄 시퀀스를 갖고, 2번의 시간 구간 동안 z1, z2, z1 *, z2 *를 각 1회씩 사용되며, 상기 2번의 시간 구간 동안 한번은 안테나 별 부호가 반대이고 나머지 한번은 안테나 별 부호가 동일한 것임을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 항의 방법을 수행하도록 구성된 채널 추정 장치.
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