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KR100863897B1 - 광대역 무선통신시스템에서 파일럿 오버헤드 감소 장치 및방법 - Google Patents

광대역 무선통신시스템에서 파일럿 오버헤드 감소 장치 및방법 Download PDF

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KR100863897B1
KR100863897B1 KR1020050054737A KR20050054737A KR100863897B1 KR 100863897 B1 KR100863897 B1 KR 100863897B1 KR 1020050054737 A KR1020050054737 A KR 1020050054737A KR 20050054737 A KR20050054737 A KR 20050054737A KR 100863897 B1 KR100863897 B1 KR 100863897B1
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pilot
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조영권
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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신시스템에서 파일럿 오버헤드 감소 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 송신기는, 송신할 데이터 심볼들을 부반송파에 매핑하며, 미리 정해진 부반송파들에 매핑되는 데이터 심볼들의 값들을 검출하여 출력하는 데이터심볼 매퍼와, 상기 데이터심볼 매퍼로부터의 상기 데이터 심볼들의 값들을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드를 결정하고, 상기 결정된 마스킹 코드를 해당 파일럿 그룹의 파일럿 심볼들에 마스킹하여 출력하는 파일럿 생성기와, 상기 파일럿 생성기로부터의 마스킹된 파일럿 심볼들을 부반송파에 매핑하는 파일럿심볼 매퍼를 포함한다. 이와 같은 본 발명은 파일럿 오버헤드가 감소하는 만큼 데이터를 더 전송할 수 있으므로, 데이터 전송 효율(throughput)을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
파일럿 심볼, 전송효율, 마스킹 코드, 데이터 심볼, 오버헤드

Description

광대역 무선통신시스템에서 파일럿 오버헤드 감소 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING PILOT OVERHEAD IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 매핑 방식을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 마스킹 코드 결정 방식을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 마스킹 코드 검파 방식을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마스킹 파일럿 생성기(407)의 상세 구성을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 통신시스템에서 수신기의 구성을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 마스킹 코드 검파기(611)의 상세 구성을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 통신시스템에서 송신기의 송신 절차를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 통신시스템에서 수신기의 수신 절차를 보여주는 도면.
본 발명의 광대역 무선통신시스템에서 전송 효율을 증가하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 파일럿 오버헤드를 감소하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 유무선 채널에서 고속데이터 전송을 위해 사용되고 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식은 다중 반송파(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심볼(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파(sub-carrier)들, 즉 다수의 부채널(sub-channel)들로 변조하여 전송하는 다중 반송파 변조(MCM; Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.
OFDM 통신시스템에서 데이터 심볼을 동기(coherent) 검파하기 위해서는 데이터 심볼 검파 전에 채널 추정이 필수적이다. 전형적으로, 송신기는 데이터 심볼들 사이에 파일럿 심볼들을 매핑하여 송신하고, 수신기는 파일럿 심볼 값의 변화를 이용해 채널을 추정한다. 파일럿 심볼의 개수가 많을수록 채널 추정의 성능이 향상되지만, 파일럿 심볼의 개수가 증가하면 할수록 그만큼 송신할 수 있는 데이터 심볼의 개수가 감소하기 때문에, 데이터 전송 효율(Throughput)이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 채널 추정 성능을 일정수준 유지하면서 파일럿 오버헤드를 줄일 수 있는 방안이 필요하다.
따라서 본 발명의 목적은 광대역 무선통신시스템에서 채널 추정 성능을 유지하면서 파일럿 오버헤드를 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신시스템에서 채널 추정 성능을 유지하면서 데이터 전송 효율을 증가하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신시스템에서 소정의 데이터 심볼의 값에 따라 파일럿 심볼들을 마스킹하여 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신시스템에서 미리 정한 부반송파 위치들에 매핑된 데이터 심볼들을 채널추정에 이용하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 송신기 장치에 있어서, 송신할 데이터 심볼들을 부반송파에 매핑하며, 미리 정해진 부반송파들에 매핑되는 데이터 심볼들의 값들을 검출하여 출력하는 데이터심볼 매퍼와, 상기 데이터심볼 매퍼로부터의 상기 데이터 심볼들의 값들을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드를 결정하고, 상기 결정된 마스킹 코드를 해당 파일럿 그룹의 파일럿 심볼들에 마스킹하여 출력하는 파일럿 생성기와, 상기 파일럿 생성기로부터의 마스킹된 파일럿 심볼들을 부반송파에 매핑하는 파일럿심볼 매퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 수신기 장치에 있어서, 수신데이터에서 파일럿 심볼과 데이터 심볼을 분류해서 추출하기 위한 추출기와, 상기 추출된 파일럿 심볼들을 미리 정해진 마스킹 코드들로 상관하여 각 파일럿 그룹에 사용된 마스킹 코드를 검파하기 위한 마스킹 코드 검파기와, 상기 검파된 마스킹 코드의 번호들을 이용해 각 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼의 값을 결정하고, 상기 결정된 데이터 심볼의 값들을 이용해 파일럿 그룹에 구성된 데이터 심볼들에 대해 채널추정을 수행하는 채널추정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법에 있어서, 송신할 데이터 심볼들을 부반송파에 매핑하는 과정과, 미리 정해진 부반송파들에 매핑되는 데이터 심볼들의 값들을 확인하는 과정과, 상기 확인된 데이터 심볼들의 값들을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드를 결정하는 과정과, 파일럿 심볼들을 상기 결정된 마스킹 코드로 마스킹하는 과정과, 상기 마스킹된 파일럿 심볼들을 부반송파에 매핑하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법에 있어서, 수신데이터에서 파일럿 심볼과 데이터 심볼을 분류해서 추출하는 과정과, 상기 추출된 파일럿 심볼들을 미리 정해진 마스킹 코드들로 상관하여 각 파일럿 그룹에 사용된 마스킹 코드를 검파하는 과정과, 상기 검파된 마스킹 코드의 번호들을 이용해 각 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼의 값을 결정하는 과정과, 상기 결정된 데이터 심볼의 값들을 이용해 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼들에 대하여 채널추정을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있 다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신시스템에서 채널 추정 성능을 유지하면서 파일럿 오버헤드(overhead)를 줄이기 위한 방안에 대해 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 매핑 방식의 일 예를 도시하고 있다. 도면에서 가로는 시간축을 나타내고, 세로는 주파수축을 나타낸다. 시간축의 기본 단위는 OFDM심볼(symbol)이고, 세로축의 기본 단위는 부반송파(subcarrier)가 된다. 즉, 하나의 사각형은 하나의 OFDM심볼내의 하나의 서브캐리어를 나타낸다. 음영으로 표시된 사각형들이 파일럿 심볼들이고, 나머지 사각형들이 데이터 심볼들이다. 본 발명에 따라 데이터 심볼들중 빗금친 사각형들은 파일럿 심볼로 활용된다.
도 1을 참조하면, 4개의 파일럿 심볼들과 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 정의한다. 송신기는 빗금친 사각형에 데이터 심볼을 매핑하고, 그 값에 따라 나머지 4개의 파일럿 심볼들을 특정 마스킹 코드로 마스킹하여 송신한다. 예를들어, 상기 마스킹 코드는 하다마드 코드(또는 월시 코드)가 될 수 있다. 그러면 수신기는 4개의 파일럿 심볼들에 마스킹된 코드를 검파하고, 검파된 코드 값(코드 번호)에 따라 해당 데이터 심볼의 값을 획득한다. 이와 같이, 데이터 심볼의 값을 미리 알 수 있기 때문에 수신기는 상기 데이터 심볼을 채널추정에 활용할 수 있 다.
구체적으로, 변조 차수(modulation order)가 'm'일 때, 데이터 심볼의 상태수는 2m이므로, 데이터 심볼 하나와 2m개의 파일럿 심볼들을 하나의 파일럿 그룹으로 정의한다. 데이터 심볼이 si이고
Figure 112005033582628-pat00001
일 때, 2m개의 파일럿 심볼들에는 하다마드 코드 집합
Figure 112005033582628-pat00002
중 i번째 코드
Figure 112005033582628-pat00003
을 마스킹한다. 여기서, 마스킹이란 파일럿 심볼들에 특정 마스크 시퀀스(하다마드 코드)를 곱하는 연산을 의미한다. 수신기는, 수신된 파일럿 심볼들에 대해서 그룹별로 하다마드 코드 집합의 모든 코드들을 상관시킨후, 최대 에너지를 검파하여 파일럿 심볼들에 마스킹되어 있는 코드 번호를 확인한다. 상기 코드 번호가 i이면, 해당 데이터 심볼이
Figure 112005033582628-pat00004
이므로, 이 데이터 심볼을 파일럿 심볼로 간주하여 채널추정에 이용한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 빗금친 사각형 위치들에 파일럿 역할을 할 수 있는 데이터 심볼들을 매핑하여 파일럿 오버헤드를 감소하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 마스킹 코드 결정 방식의 일 예를 도시하고 있다.
여기서, 변조차수가 '2'인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)를 사용하는 것으로 가정하기로 한다. 변조 차수가 '2'이므로, 파일럿 마스킹을 위해 길이 4인 하다마드 코드 집합이 필요하다. 4개의 파일럿 심볼들과 하나의 데이터 심볼을 묶 어 하나의 파일럿 그룹으로 정의한다. 도면에서는 하나의 파일럿 그룹을 구성하는 심볼들이 주파수축에서 등간격으로 이격되어 배치되어 있으나, 하나의 파일럿 그룹을 구성하는 심볼의 개수 및 심볼의 배치는 규격 및 설계자에 의해 변경될 수 있다. 즉, 심볼의 위치는 주파수-타임-공간 평면상에서 자유롭게 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 송신기는 먼저 파일럿 그룹내 소정 위치에 매핑된 데이터 심볼의 값을 확인한다. 이후, 상기 확인된 데이터 심볼의 값에 따라 동일 그룹내 파일럿 심볼들을 해당 하다마드 코드로 마스킹한다. 예를들어, 상기 데이터 심볼의 값이 s1이라고 확인되면, 동일 그룹내 4개의 파일럿 심볼들을 길이 4인 1번 하다마드 코드(C11 C12 C13 C14)로 마스킹한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 마스킹 코드 검파 방식의 일 예를 도시하고 있다.
도 2와 마찬가지로, 변조차수가 '2'인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)를 사용하고, 상태값이 s1인 데이터 심볼이 전송된 것으로 가정한다. 즉, 파일럿 심볼들이 1번 하다마드 코드로 마스킹된 것으로 가정한다. 도시된 바와 같이, 수신기는 수신된 파일럿 심볼들에 가능한 하다마드 코드들을 모두 상관하여 최대에너지를 검파한다. 이때, 1번 하다마드 코드가 마스킹되었음을 확인하게 된다. 이와 같이, 마스킹된 코드가 확인되면, 지정된 위치의 데이터 심볼이 s1임을 알 수 있다. 즉, 파일럿 심볼들에 마스킹된 코드와 데이터 심볼의 값을 알 수 있으므로, 5개의 심볼 들을 모두 이용해 채널 추정(및 잡음추정 등)을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 송신기는, 부호기(401), 변조기(403), 데이터 심볼 매퍼(405), 마스킹 파일럿 생성기(407), 파일럿 심볼 매퍼(409), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산기(411), CP추가기(413), 디지털/아날로그 변환기(415) 및 RF처리기(417)를 포함하여 구성된다.
도 4를 참조하면, 부호기(401)는 입력되는 정보비트열을 해당 부호율로 부호화하여 부호화 데이터(coded bits)를 출력한다. 예를들어, 상기 부호기(401)는 길쌈부호기(convolutional encoder), 터보부호기(turbo encoder), LDPC(low density parity check) 부호기 등으로 구성될 수 있다.
변조기(403)는 상기 부호기(401)로부터의 심볼들을 주어진 변조방식(변조차수)에 의해 신호점 사상하여 복소심볼들(complex symbols)을 출력한다. 예를들어, 상기 변조방식에는 1개의 비트(s=1)를 하나의 신호점(복소심볼)에 사상하는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), 2개의 비트(s=2)를 하나의 복소심볼에 사상하는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 3개의 비트(s=3)를 하나의 복소심볼에 사상하는 8PSK(8-ary Phase Shift Keying), 4개의 비트(s=4)를 하나의 복소심볼에 사상하는 16QAM, 6개의 비트(s=6)를 하나의 복소심볼에 사상하는 64QAM 등이 있다.
데이터 심볼 매퍼(405)는 상기 변조기(403)로부터의 데이터 심볼들을 부반송 파에 매핑하여 출력한다. 여기서, 부반송파에 매핑한다는 것은, 데이터 심볼들 각각을 IFFT연산기(411)의 해당 입력(부반송파 위치)으로 제공하는 것을 의미한다. 이때, 상기 데이터 심볼 매퍼(405)는 미리 정해진 부반송파 위치들에 매핑되는 데이터 심볼의 값을 검출하여 마스킹 파일럿 생성기(407)로 제공한다. 도 1을 예를들면, 빗금친 사각형들에 매핑되는 데이터 심볼들의 값을 검출하여 상기 마스킹 파일럿 생성기(407)로 제공한다.
상기 마스킹 파일럿 생성기(407)는 상기 데이터 심볼 매퍼(405)로부터의 데이터 심볼 값들을 이용하여 각 파일럿 그룹에 사용할 마스킹 코드(예 : 하다마드 코드)를 결정하고, 상기 결정된 마스킹 코드를 해당 파일럿 그룹의 파일럿 심볼들에 마스킹하여 출력한다. 예를들어, 변조방식이 QPSK이고, 1번 파일럿 그룹내 데이터 심볼의 상태값이 S2 라 할때, 상기 1번 파일럿 그룹내 4개의 파일럿 심볼들을 2번 하다마드 코드로 마스킹하여 출력한다. 상기 마스킹 파일럿 생성기(407)의 상세 구성은 이후 도 5의 참조와 함께 자세히 설명하기로 한다.
파일럿 심볼 매퍼(409)는 상기 마스킹 파일럿 생성기(407)로부터의 마스킹된 파일럿 심볼들을 부반송파에 매핑하여 출력한다. 즉, 상기 마스킹된 파일럿 심볼들 각각을 IFFT연산기(411)의 미리 정해진 입력(부반송파 위치)으로 제공한다.
상기 IFFT연산기(411)는 상기 데이터 심볼 매퍼(405)로부터의 데이터 심볼들과 상기 파일럿 심볼 매퍼(409)로부터의 심볼들을 역 고속 푸리에 변환하여 시간영역의 샘플 데이터를 출력한다. CP(Cyclic Prefix)추가기(413)는 상기 IFFT연산기(411)로부터의 상기 샘플 데이터의 뒷부분을 복사해서 상기 샘플데이터의 앞에 붙여 OFDM심볼을 출력한다.
디지털/아날로그 변환기(415)는 상기 CP추가기(413)로부터의 샘플 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. RF처리기(417)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 디지털/아날로그 변환기(415)에서 출력한 신호를 실제 전송 가능하도록 RF처리한후 송신안테나(Tx antenna)를 통해 무선채널로 전송한다. 상기 송신기에서 송신되는 신호는 다중 경로 채널(multi channel)을 겪고 잡음이 가산된 형태로 수신기의 수신안테나(Rx Antenna)로 수신된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상기 마스킹 파일럿 생성기(407)의 상세 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 상기 마스킹 파일럿 생성기(407)는 마스킹 코드 생성기(501), 곱셈기(503) 및 파일럿 심볼 생성기(505)를 포함하여 구성된다.
도 5를 참조하면, 마스킹 코드 생성기(501)는 상기 데이터 심볼 매퍼(405)로부터 입력되는 데이터 심볼의 값들을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드(예 : 하다마드 코드)를 결정하고, 상기 결정된 하다마드 코드를 생성하여 출력한다. 파일럿 심볼 생성기(505)는 미리 정해진 값을 갖는 파일럿 심볼을 발생한다. 곱셈기(503)는 상기 파일럿 심볼 생성기(505)로부터의 파일럿 심볼과 상기 마스크 코드 생성기(501)로부터의 마스킹 코드(하다마드 코드)를 곱하여 출력한다. 이렇게 마스킹된 파일럿 심볼들은 도 4의 파일럿 심볼 매퍼(409)로 제공된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 통신시스템에서 수신기의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수신기는, RF처리기(601), A/D변환기(603), CP제거기(605), FFT연산기(607), 파일럿 심볼 추출기(609), 마스킹 코드 검파기(611), 채널추정기(613), 데이터 심볼 추출기(615), 등화기(617), 복조기(619) 및 복호기(621)를 포함하여 구성된다.
도 6을 참조하면, 먼저 RF처리기(601)는 전처리기(front end unit)와 필터(filter) 등의 구성들을 포함하며, 무선채널을 통과한 고주파 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. 아날로그/디지털 변환기(603)는 상기 RF처리기(601)로부터의 아날로그 기저대역 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.
CP제거기(605)는 상기 아날로그/디지털 변환기(603)로부터의 데이터에서 사이클릭 프리픽스(CP : Cyclic Prefix)를 제거하여 출력한다. FFT연산기(607)는 상기 CP제거기(607)로부터의 데이터를 고속 푸리에 변환(FFT)연산하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다.
파일럿 심볼 추출기(609)는 상기 FFT연산기(607)로부터의 데이터에서 파일럿 심볼들을 추출하여 출력한다. 마스킹 코드 검파기(611)는 상기 파일럿 심볼 추출기(609)로부터의 파일럿 심볼들을 파일럿 그룹단위로 상관탐색(correlation search)하여 마스킹 코드를 검파하고, 상기 검파된 마스킹 코드의 번호와 마스킹 코드가 제거된 파일럿 심볼들을 출력한다. 상기 마스킹 코드 검파기(611)의 상세 구성은 이후 도 7의 참조와 함께 자세히 설명하기로 한다.
데이터 심볼 추출기(615)는 상기 FFT연산기(607)로부터의 데이터에서 데이터 심볼들을 추출하여 등화기(617)로 출력한다. 이때, 미리 정해진 위치들의 데이터 심볼들은 또한 채널추정기(613)로 출력된다. 도 1을 예를들면, 빗금친 사각형들에 매핑되는 데이터 심볼들을 상기 채널추정기(613)로 출력하게 된다.
상기 채널추정기(613)는 상기 마스킹 코드 검파기(611)로부터의 마스킹 코드의 번호에 따라 각 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼의 값을 결정하고, 상기 결정된 데이터 심볼의 값을 이용해 상기 데이터 심볼 추출기(615)로부터의 데이터 심볼에 대해 채널추정을 수행한다. 또한, 상기 채널추정기(613)는 미리 알고 있는 파일럿 심볼의 값을 이용해 상기 마스킹 코드 검파기(611)로부터의 파일럿 심볼들에 대해 채널추정을 수행한다. 그리고 상기 채널추정결과를 상기 등화기(617)로 제공한다.
상기 등화기(equalizer)(617)는 상기 데이터 심볼 추출기(615)에서 출력되는 데이터 심볼들을 상기 채널추정기(613)로부터의 채널추정결과를 이용해 채널보상(channel compensation)하여 출력한다. 즉, 무선채널에서 발생한 여러 왜곡들을 보상하여 출력한다.
복조기(619)는 상기 등화기(617)로부터의 심볼들을 송신기의 변조방식에 따라 복조하여 부호화 데이터를 출력한다. 복호기(621)는 상기 복조기(619)로부터의 부호화 데이터를 송신기의 부호방식에 따라 복호하여 원래의 정보데이터로 복원한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상기 마스킹 코드 검파기(611)의 상세 구성을 보여준다.
도시된 바와 같이, 상기 마스킹 코드 검파기(611)는, 마스킹 코드 생성기(701), 곱셈기(703), 가산기(705), 절대값 계산기(707) 및 최대값 검파기(709)를 포함하여 구성된다. 마스킹 코드를 검파하기 위한 구성 위주로 도시한 것으로, 이 외에 상기 파일럿 심볼 추출기(609)로부터의 심볼들을 임시 저장하기 위한 버퍼 및 마스킹 코드가 제거된 파일럿 심볼들을 임시 저장하기 위한 버퍼 등을 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 먼저 마스킹 코드 생성기(701)는 각 파일럿 그룹에 대하여 소정 길이의 하다마드 코드 그룹의 코드들을 순차로 발생한다. 이때, 상기 마스킹 코드 생성기(701)는 곱셈기(703)로 발생하는 하다마드 코드의 번호를 최대값 검파기(709)로 제공한다.
곱셈기(703)는 하나의 파일럿 그룹을 구성하는 소정 개수의 파일럿 심볼들과 상기 마스킹 코드 생성기(701)로부터의 마스킹 코드를 곱하여 출력한다. 여기서, 상기 하다마드 코드 그룹을 구성하는 하다마드 코드의 개수가 4개라면, 상기 곱셈기(703)는 하나의 파일럿 그룹에 대하여 4번의 곱셈 연산을 수행하게 된다.
가산기(705)는 상기 곱셈기(703)로부터의 출력값들을 가산하여 출력한다. 예를들어, 하다마드 코드의 길이가 4이면, 상기 곱셈기(703)의 출력값들은 4개가 되고, 상기 가산기(705)는 상기 4개의 값들을 가산하여 출력한다.
절대값계산기(707)는 상기 가산기(705)로부터 입력되는 값의 절대값을 계산 하여 출력한다. 최대값 검파기(709)는 상기 절대값 계산기(707)에서 출력되는 절대값들에서 최대값(또는 피크)을 검출하고, 상기 최대값이 검출되는 하다마드 코드의 번호를 채널추정기(613)로 출력한다. 또한, 그때의 마스킹 코드가 제거된 해당 파일럿 심볼들도 상기 채널추정기(613)로 출력한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 통신시스템에서 송신기의 송신 절차를 보여준다.
도 8을 참조하면, 먼저 송신기는 송신할 정보데이터를 소정 부호방식에 의해 부호화하고, 소정 변조방식에 의해 변조한다. 이렇게 데이터 심볼들이 생성되면, 송신기는 801단계에서 송신할 데이터 심볼들(변조 심볼들)을 부반송파에 매핑한다. 그리고 상기 송신기는 803단계에서 미리 결정된 위치(부반송파 위치)에 할당된 데이터 심볼들의 값을 확인한다. 도 1을 예를들면, 빗금친 사각형들에 매핑되는 데이터 심볼들의 값을 확인하게 된다.
이후, 상기 송신기는 805단계에서 상기 확인된 데이터 심볼들의 값을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용할 마스킹 코드를 결정한다. 예를들어, 변조방식이 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)이고, 데이터 심볼의 상태값이 s1이라고 확인되면 동일 그룹에 사용될 마스킹 코드는 1번 하다마드 코드(C11 C12 C13 C14)로 결정된다.
각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드가 결정되면, 상기 송신기는 807단계에 서 파일럿 그룹 단위로 파일럿 심볼들을 상기 결정된 하다마드 코드로 마스킹한다. 이후, 상기 송신기는 807단계에서 상기 마스킹된 파일럿 심볼들을 부반송파에 매핑한다.
그리고, 상기 송신기는 811단계에서 상기 부반송파에 매핑된 데이터 심볼들과 상기 마스킹된 파일럿 심볼들을 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하고, 상기 고속 푸리에 변환된 신호를 RF(Radio Frequency)처리하여 안테나를 통해 송신한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 통신시스템에서 수신기의 수신 절차를 도시하고 있다.
도 9를 참조하면, 먼저 수신기는 901단계에서 수신된 고주파 신호를 기저대역 샘플데이터로 변환하고, 상기 샘플데이터를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터를 생성한다. 이후, 상기 수신기는 903단계에서 상기 주파수 영역의 데이터에서 파일럿 심볼들과 데이터 심볼들을 분리한다.
그리고, 상기 수신기는 905단계에서 상기 분리된 파일럿 심볼들을 파일럿 그룹 단위로 분류하고, 그룹별로 파일럿 마스킹 코드를 검파한다. 이때, 마스킹 코드가 제거된 파일럿 심볼들을 획득한다. 예를들어, 하나의 그룹내 속한 파일럿 심볼들을 역 고속 하다마드 변환하고, 피크(최대값)가 검파되는 하다마드 코드를 파일럿 마스킹 코드로 결정한다.
이와 같이, 각 파일럿 그룹에 대하여 마스킹 코드의 번호 및 마스킹 코드가 제거된 파일럿 심볼들이 획득되면, 상기 수신기는 907단계에서 미리 정한 위치에 매핑된 데이터 심볼들과 상기 마스킹 코드가 제거된 파일럿 심볼들을 이용해 채널추정을 수행한다. 상기 미리 정한 위치에 매핑된 데이터 심볼들의 값은 앞서 획득된 마스킹 코드의 번호로 결정되므로, 상기 데이터 심볼들을 이용해 채널추정을 할 수 있다.
상기 채널추정을 수행한후, 상기 수신기는 909단계에서 상기 분리된 데이터 심볼들을 상기 채널추정결과를 이용해 채널보상(channel compensation)하고, 상기 채널보상된 심볼들을 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하여 원래의 정보데이터로 복원한다.
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 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 변조차수가 'm'일 때, 2m개의 파일럿 심볼마다 하나의 파일럿 심볼이 더 발생하므로, 파일럿 오버헤드를 1/(2m+1)만큼 줄일 수 있다. 또한, 파일럿 오버헤드가 감소하는 만큼 데이터를 더 전송할 수 있으므로, 데이터 전송 효율(throughput)을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (40)

  1. 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치에 있어서,
    송신할 데이터 심볼들을 부반송파에 매핑하며, 선택된 부반송파들에 매핑되는 데이터 심볼들의 값들을 검출하여 출력하는 데이터심볼 매퍼와,
    상기 데이터심볼 매퍼로부터의 상기 데이터 심볼들의 값들을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드를 결정하고, 상기 결정된 마스킹 코드를 해당 파일럿 그룹의 파일럿 심볼들에 마스킹하여 출력하는 파일럿 생성기와,
    상기 파일럿 생성기로부터의 마스킹된 파일럿 심볼들을 부반송파에 매핑하는 파일럿심볼 매퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    송신할 정보데이터를 부호화하기 위한 부호기와,
    상기 부호기로부터의 부호화 데이터를 변조하여 상기 데이터 심볼들을 생성하는 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부반송파에 매핑된 데이터 심볼들 및 마스킹된 파일럿 심볼들을 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 기저대역 샘플데이터를 발생하는 연산기와,
    상기 연산기로부터의 상기 기저대역 샘플데이터를 래디오 주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환하여 송신하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스킹 코드는 하다마드 코드인 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 그룹을 구성하는 데이터 심볼의 개수 및 파일럿 심볼의 개수는 사용되는 변조차수(modulation order)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 파일럿 생성기는,
    상기 데이터심볼 매퍼로부터의 상기 데이터 심볼들의 값들을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드를 결정하고, 상기 결정된 마스킹 코드를 발생하는 마스킹 코드 생성기와,
    미리 정해진 값을 갖는 파일럿 심볼을 발생하는 파일럿심볼 생성기와,
    상기 파일럿 심볼 생성기로부터의 파일럿 심볼과 상기 마스킹 코드 생성기로부터의 마스킹 코드를 곱하여 출력하는 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  7. 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치에 있어서,
    수신데이터에서 파일럿 심볼과 데이터 심볼을 분류해서 추출하기 위한 추출기와,
    상기 추출된 파일럿 심볼들을 미리 정해진 마스킹 코드들로 상관하여 각 파일럿 그룹에 사용된 마스킹 코드를 검파하기 위한 마스킹 코드 검파기와,
    상기 검파된 마스킹 코드의 번호들을 이용해 각 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼의 값을 결정하고, 상기 결정된 데이터 심볼의 값들을 이용해 파일럿 그룹에 구성된 데이터 심볼들에 대해 채널추정을 수행하는 채널추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    수신되는 래디오 주파수(Radio Frequency) 신호를 기저대역 샘플데이터로 변환하는 수신부와,
    상기 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)연산하여 상기 수신데이터를 발생하는 연산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 추출된 데이터 심볼들을 상기 채널추정기로부터의 채널추정결과를 이용해 채널보상하기 위한 등화기와,
    상기 등화기로부터의 데이터를 복조하여 부호심볼들을 발생하는 복조기와,
    상기 복조기로부터의 심볼들을 복호하여 원래의 정보데이터로 복원하는 복호기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 마스킹 코드 검파기는,
    파일럿 그룹 각각에 대하여 하다마드 코드 그룹의 코드들을 순차로 발생하는 마스킹 코드 생성기와,
    상기 추출된 파일럿 심볼들과 상기 마스킹 코드 생성기로부터의 하다마드 코드를 상관하는 상관기와,
    상기 상관기로부터의 상관값들에서 피크(peak)를 검출하고, 상기 피크가 검출되는 하다마드 코드의 번호를 상기 채널추정기로 제공하는 최대값 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 마스킹 코드 검파기는,
    수신 파일럿 심볼들을 파일럿 그룹 단위로 상관탐색(correlation search) 연산하기 위한 연산기와,
    상기 연산기로부터의 상관값들중 피크를 검출하고, 상기 피크가 검출되는 하다마드 코드의 번호를 상기 채널추정기로 제공하는 최대값 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 마스킹 코드는 하다마드 코드인 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 파일럿 그룹을 구성하는 데이터 심볼의 개수 및 파일럿 심볼의 개수는 사용되는 변조차수(modulation order)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 채널추정기는, 상기 마스킹 코드가 제거된 파일럿 심볼들을 대하여 채널추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  15. 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치에 있어서,
    각 파일럿 그룹내 구성되는 데이터 심볼의 값에 따라 동일 그룹내 파일럿 심볼들을 특정 코드로 마스킹하여 출력하는 파일럿 생성기와,
    송신할 데이터 심볼들과 상기 마스킹된 파일럿 심볼들을 부반송파에 매핑하기 위한 매퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 부반송파에 매핑된 데이터 심볼들 및 마스킹된 파일럿 심볼들을 IFFT연산하여 기저대역 샘플데이터를 발생하는 연산기와,
    상기 연산기로부터의 상기 기저대역 샘플데이터를 래디오 주파수 신호로 변환하여 송신하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 파일럿 생성기는,
    소정 데이터 심볼들의 값들을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드를 결정하고, 상기 결정된 마스킹 코드를 발생하는 마스킹 코드 생성기와,
    미리 정해진 값을 갖는 파일럿 심볼을 발생하는 파일럿심볼 생성기와,
    상기 파일럿 심볼 생성기로부터의 파일럿 심볼과 상기 마스킹 코드 생성기로부터의 마스킹 코드를 곱하여 출력하는 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 장치.
  18. 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치에 있어서,
    수신 파일럿 심볼들에 대하여 파일럿 그룹 단위로 마스킹된 코드를 검파하는 검파기와,
    상기 검파된 코드의 번호에 따라 해당 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼의 값을 결정하고, 상기 결정된 데이터 심볼의 값들을 이용해 파일럿 그룹에 구성된 데이터 심볼들에 대한 채널추정을 수행하는 채널추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 검파기는,
    수신 파일럿 심볼들을 파일럿 그룹 단위로 상관탐색 연산하기 위한 연산기와,
    상기 연산기로부터의 상관값들중 피크를 검출하고, 상기 피크가 검출되는 하다마드 코드의 번호를 상기 채널추정기로 제공하는 최대값 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 장치.
  20. 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법에 있어서,
    송신할 데이터 심볼들을 부반송파에 매핑하는 과정과,
    선택된 부반송파들에 매핑되는 데이터 심볼들의 값들을 확인하는 과정과,
    상기 확인된 데이터 심볼들의 값들을 이용해 각 파일럿 그룹에 사용될 마스킹 코드를 결정하는 과정과,
    파일럿 심볼들을 상기 결정된 마스킹 코드로 마스킹하는 과정과,
    상기 마스킹된 파일럿 심볼들을 부반송파에 매핑하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    송신할 정보데이터를 부호화하는 과정과,
    상기 부호화 데이터를 변조하여 상기 데이터 심볼들을 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 부반송파에 매핑된 데이터 심볼들 및 마스킹된 파일럿 심볼들을 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 기저대역 샘플데이터를 생성하는 과정과,
    상기 기저대역 샘플데이터를 래디오 주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환하여 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 마스킹 코드는 하다마드 코드인 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 파일럿 그룹을 구성하는 데이터 심볼의 개수 및 파일럿 심볼의 개수는 사용되는 변조차수(modulation order)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법.
  25. 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법에 있어서,
    수신데이터에서 파일럿 심볼과 데이터 심볼을 분류해서 추출하는 과정과,
    상기 추출된 파일럿 심볼들을 미리 정해진 마스킹 코드들로 상관하여 각 파일럿 그룹에 사용된 마스킹 코드를 검파하는 과정과,
    상기 검파된 마스킹 코드의 번호들을 이용해 각 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼의 값을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 데이터 심볼의 값들을 이용해 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼들에 대하여 채널추정을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 마스킹 코드가 제거된 파일럿 심볼들을 대하여 채널추정을 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    수신되는 래디오 주파수(Radio Frequency) 신호를 기저대역 샘플데이터로 변환하는 과정과,
    상기 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)연산하여 상기 수신데이터를 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 추출된 데이터 심볼들을 상기 채널추정결과를 이용해 채널보상하는 과정과,
    상기 채널보상된 데이터를 복조하여 부호심볼들을 발생하는 과정과,
    상기 부호심볼들을 복호하여 원래의 정보데이터로 복원하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  29. 제25항에 있어서, 상기 마스킹 코드 검파 과정은,
    파일럿 그룹 각각에 대하여 하다마드 코드 그룹의 코드들을 순차로 발생하는 과정과,
    수신 파일럿 심볼들과 상기 발생되는 하다마드 코드를 상관하는 과정과,
    상기 상관값들에서 피크(peak)를 검출하고, 상기 피크가 검출되는 하다마드 코드의 번호를 마스킹 코드로 결정하는 과정을 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  30. 제25항에 있어서, 상기 마스킹 코드 검파 과정은,
    수신 파일럿 심볼들을 파일럿 그룹 단위로 상관탐색 연산하는 과정과,
    상기 상관탐색 연산값들중 피크를 검출하고, 상기 피크가 검출되는 하다마드 코드의 번호를 마스킹 코드로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 마스킹 코드는 하다마드 코드인 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  32. 제25항에 있어서,
    상기 파일럿 그룹을 구성하는 데이터 심볼의 개수 및 파일럿 심볼의 개수는 사용되는 변조차수(modulation order)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  33. 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법에 있어서,
    각 파일럿 그룹내 구성되는 데이터 심볼의 값에 따라 동일 그룹내 파일럿 심볼들을 특정 코드로 마스킹하는 과정과,
    송신할 데이터 심볼들과 상기 마스킹된 파일럿 심볼들을 미리 정해진 규칙에 따라 부반송파에 매핑하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 부반송파에 매핑된 데이터 심볼들 및 마스킹된 파일럿 심볼들을 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 기저대역 샘플데이터를 생성하는 과정과,
    상기 기저대역 샘플데이터를 래디오 주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환하여 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 송신 방법.
  35. 적어도 하나의 파일럿 심볼과 적어도 하나의 데이터 심볼을 하나의 파일럿 그룹으로 구성하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법에 있어서,
    수신 파일럿 심볼들에 대하여 파일럿 그룹 단위로 마스킹된 코드를 검파하는 과정과,
    상기 검파된 코드의 번호에 따라 해당 파일럿 그룹에 매핑된 데이터 심볼의 값을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 데이터 심볼의 값들을 이용해 파일럿 그룹에 구성된 데이터 심볼들에 대한 채널추정을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 검파 과정은,
    수신 파일럿 심볼들을 파일럿 그룹 단위로 상관탐색 연산하는 과정과,
    상기 상관탐색 연산값들중 피크를 검출하고, 상기 피크가 검출되는 하다마드 코드의 번호를 마스킹 코드로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선통신시스템에서 수신 방법.
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