KR100713436B1 - 통신 시스템에서 ｃｉｎｒ 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OFDM/OFDMA 시스템에서 데이터 구간에서의 CINR을 추정한다. 통신 시스템에서 모든 기지국은 프리앰블을 B dB 부스팅하므로 수신신호 파워 레벨과 수신 간섭 레벨은 B dB 만큼 부스팅이 되지만 잡음 레벨은 부스팅이 되지 않는다. 본 발명의 실시예는 프리앰블 또는 파일럿이 데이터에 비해서 송신 출력이 부스팅된 경우 프리앰블 및 파일럿에서의 간섭 및 잡음 레벨을 추정한 후 프리앰블 또는 파일럿에서의 간섭 및 잡음 레벨 추정값을 프리앰블 또는 파일럿에서의 부스팅을 고려하여 보정한다.
CINR, OFDM, OFDMA, SINR

Description

통신 시스템에서 ＣＩＮＲ 추정 장치 및 방법{Apparatus and method for estimating CINR in communication system}
도 1은 본 발명의 CINR 추정기를 포함한 OFDM 수신기의 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CINR 추정기의 구성 블록도를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 파워 추정기의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 간섭 및 잡음 파워 추정기의 블록 구성도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잡음 레벨 추정기의 블록 구성도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 CINR 산출기를 포함하는 CINR 추정기의 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 CINR 추정기의 동작을 나타낸 흐름도를 나타낸 도면,
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDMA)를 기반으로 하는 무선통신시스템에서 수신 성능 척도의 하나인 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)를 추정하는데 사용되는 잡음 추정 장치 및 방법과 그 CINR 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 유/무선 채널에서 고속의 데이터 전송에 유용한 방식으로 사용되고 있는 직교 주파수 분할 다중 방식은 복수의 반송파를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 데이터를 병렬로 변환하고, 이들 각각에 대해 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파(Sub-Carrier) 즉, 서브채널(Sub Channel)로 변조하여 전송하는 방식을 말한다.
이러한 직교 주파수분할 다중방식은 디지털/오디오 방송, 디지털 TV, 무선 근거리 통신망(WLAN: Wireless Local Area Network), 무선 비동기 전송 모드(WATM: Wireless Asynchronous Transfer Mode), 광대역 무선 접속망(BWA: Broad Wireless Access) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되어지고 있다. 하드웨어적인 복잡도로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)과 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현가능해졌다. 이러한 직교 주파수 분할 다중 방식은 종래의 주파수 분할 다중 방식(FDM:Frequency Division Multiplexing)과 유사하나 무엇보다도 다수 개의 부반송파간 직교성 (Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가지며, 또한 주파수 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(Multi-path fading)에 강한 특성이 있다. 또한, 직교 주파수 분할 다중 방식은 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용함으로써 주파수 선택적 페이딩에 강하고 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며 그리고 임펄스성 잡음에 강하다는 장점이 있다.
이러한 OFDM/OFDMA(이하 통칭하여 OFDM이라 함) 시스템에서는 전력 제어나 적응 변복조 등에 없어서는 안 될 파라미터인 채널 신호 품질 예를 들어, CINR(Carrier to Interference Noise Ratio)을 측정해야 한다.
적응 전력 제어나 적응 변복조 장치는 CINR값을 이용하여 채널 품질에 따라 전력을 제어하고, 변복조 레벨을 조절한다. 이때 CINR은 각 부반송파의 신호 파워의 총합을 잡음과 간섭 파워의 총합으로 나눈 값으로 정의되며 OFDM 시스템에서의 채널 품질 판단의 척도가 되는 값이다.
이러한 CINR을 추정하는 종래의 기술로는 미국 특허인 "Method and apparatus for SNR(Signal to Noise ratio) measurement (등록특허 6456653)"가 있다. 이 특허에서는 가드밴드(Guard band)를 사용하여 잡음레벨을 추정하는 방법을 개시하고 있다. 따라서 잡음레벨의 추정에 사용되는 부반송파의 개수가 충분하지 않고 정확도가 떨어질 수 있으며 또한 ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio) 때 문에 잡음 레벨이 실제보다 높게 추정될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 OFDM 시스템에서 보다 정확한 CINR을 추정하는 CINR 추정 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 통신시스템에서 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio)을 추정하는 장치에 있어서, 전체 수신 신호 파워를 추정하는 신호 파워 추정기, 수신 신호의 간섭 및 잡음 파워를 추정하는 간섭 및 잡음 파워 추정기, 수신 신호의 잡음 레벨을 추정하는 잡음 레벨 추정기 및 상기 신호 파워 추정기, 간섭 및 잡음 파워 추정기 및 잡음 레벨 추정기로부터의 출력을 이용하여 데이터 구간에서의 CINR을 추정하는 CINR 산출기를 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 CINR 추정기를 포함한 OFDM 수신기의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, OFDM 수신기(100)는 안테나(111), RF 처리기(113), 보호 구간 제거기(115), 직렬/병렬 변환기(117), FFT기(119), 등화기(121), 채널 추정기(123) 및 채널품질정보(Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭함) 추정기(125)를 포함한다.
RF 처리기(213)는 안테나(211)를 통해 수신되는 무선 채널로부터 채널 데이터를 보호 구간 제거기(215)로 출력한다. 보호 구간 제거기(215)는 수신된 채널 데이터로부터 보호 구간을 제거한다. 직렬/병렬 변환기(217)는 보호 구간이 제거된 직렬 형태의 정보 데이터 및 잉여 데이터에 대해 복수 개의 병렬 형태의 데이터로 변환하여 고속 푸리에 변환기(219)로 출력한다. 고속 푸리에 변환기(219)는 병렬 형태의 정보 데이터 및 잉여 데이터를 각각 고속으로 푸리에 변환하고, 푸리에 변환된 데이터를 등화기(221)로 출력한다. 등화기(221)는 푸리에 변환된 정보 데이터 및 잉여 데이터의 채널에 의한 신호 왜곡을 제거하고, 신호 왜곡이 제거된 데이터를 출력한다. 채널 추정기(223)는 송수신 시 발생하는 채널 열화로 인한 주파수 도메인 상에서의 위상, 진폭의 일그러짐에 따른 채널 상태를 추정하고 주파수 도메인 상에서의 위상 진폭의 일그러짐을 보상한다. 그리고 CINR 추정기(225)는 채널 품질즉, CINR을 측정한다.
전술한 바와 같이 OFDM 시스템에서는 송신기에서는 변조를 거친 신호를 고속 푸리에역변환(IFFT)을 한 후 보호 구간을 첨부하여 송신하고 수신기에서는 이와는 역으로 먼저 보호 구간을 제거한 후 고속 푸리에변환(FFT)을 하고 복조를 하여 송신된 신호를 얻어낸다.
OFDM 송신기에서 파일럿(Pilot) 신호 또는 프리앰블 신호와 같은 이미 알려진 패턴의 디지털 신호를 보내면 이를 수신한 OFDM 수신기에서는 수신된 신호를 사용하여 CINR을 추정한다. 이때 본 발명은 파일럿 신호 또는 프리앰블 신호의 부스팅을 고려한다.
구체적으로 설명하면, 기지국이 프리앰블 또는 파일럿을 보낼 때에는 그 송신 출력이 데이터 구간에 비해 B dB 부스팅(boosting)되어 송신하게 되어 있어서 실제로 두 구간에서의 CINR 값이 서로 다르다. 이 때, 부스팅되는 값은 규격에 의해 정해지며, 프리앰블 구간의 부스팅 값과 파일럿 구간의 부스팅값은 일반적으로 서로 다르다. 만약 데이터 구간에도 부스팅이 되게 되어 있다면 본 발명에서 사용하는 B dB 라는 값은 데이터 구간 대비 프리앰블 또는 파일럿 구간의 부스팅 정도로 해석한다.
추정하고자 하는 데이터 구간의 CINR 값을 CINRd 라고 하면 이는 다음 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112004049769609-pat00001
이 경우 프리앰블 구간의 CINR 값을 CINRp 라고 하면 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112004049769609-pat00002
여기서 Cd, Cp는 수신 순수신호 파워 레벨이고, Id, Ip는 수신 간섭 레벨이고, Nd, Np는 잡음 레벨이며, 이들은 각각 순서대로 데이터 구간과 프리앰블 구간 에 해당하는 값들이다. 일반적으로 잡음 레벨을 제외하면 이 두 값들은 서로 다르다. 모든 기지국에서 프리앰블을 B dB 부스팅하므로 수신신호 파워 레벨과 수신 간섭 레벨은 B dB 만큼 부스팅이 되지만 잡음 레벨은 부스팅이 되지 않는다. 이를 식으로 표현하면 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112004049769609-pat00003
수학식 3에서 부스팅 정도인 B 값은 규격에 의해 정해진 값이다.
상기 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3에서 프리앰블 또는 파일럿의 CINR 값과 데이터 구간의 CINR 값은 서로 다름을 알 수 있다.
이와 같이, OFDM 또는 OFDMA를 기반으로 하는 통신 시스템에서 프리앰블 또는 파일럿이 데이터에 비해서 송신 출력이 부스팅될 경우 프리앰블 또는 파일럿에서의 CINR 추정값과 데이터 구간의 CINR 추정값이 다르다. 본 발명의 실시예는 프리앰블 및 파일럿에서의 간섭 및 잡음 레벨을 추정한 후 프리앰블 또는 파일럿에서의 간섭 및 잡음 레벨 추정값을 프리앰블 또는 파일럿에서의 부스팅을 고려하여 보정한다.
구체적으로 본 발명의 실시예는 데이터 구간에서의 CINR을 구하기 위해 프리앰블 또는 파일럿에서의 CINR을 프리앰블 또는 파일럿에 가해진 부스팅을 고려하여 정정한다. 이를 위해 상기 수학식 1의 데이터 구간에서의 CINR에서의 Cd, Id, N d를 수학식 3의 CP, IP, NP 로 나타낸 Cd, Id, N d로 대체하면 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112004049769609-pat00004
상기 수학식 4에 보인 바와 같이, 데이터 구간에서의 CINR은 CP, IP, NP를 알면 구할 수 있다. Cp는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 수신 순수 신호의 파워 레벨이고, 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 Ip는 수신 간섭 레벨이고, Np는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 잡음 레벨이다. 수신 순수 신호 파워레벨은 수신 신호 파워 레벨에서 수학식 4의 분모 부분에서 구한 부스팅을 고려해 보정한 프리앰블 또는 파일럿 신호의 간섭 및 잡음 레벨의 값을 빼서 얻을 수 있다. 이때 보정된 프리앰블 또는 파일럿 신호의 간섭 및 잡음 레벨은 다음 수학식 5와 같다.
Figure 112004049769609-pat00005
이와 같이 본 발명의 실시예는 프리앰블 또는 파일럿 구간에서의 수신 순수 신호의 파워 레벨, 수신 간섭 레벨 및 잡음 레벨을 이용하여 데이터 구간에서의 CINR을 구한다. 이하 본 발명에 따라 구현된 CINR 추정기의 구성 및 동작을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CINR 추정기의 구성 블록도를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 CINR 추정기(200)는 전체 수신 신호 파워를 추정하는 신호 파워 추정기(420), 수신되는 프리앰블 또는 파일럿 신호의 간섭 및 잡음 파워를 추정하는 간섭 및 잡음 파워 추정기(220), 수신 신호의 잡음 레벨을 추정하는 잡음 레벨 추정기(230) 및 데이터 구간에서의 CINR을 추정하는 CINR 산출기(240)를 포함한다.
CINR 추정기(200)는 도 1의 FFT기(219)로부터 출력되는 신호를 신호 파워 추정기(210), 간섭 및 잡음 파워 추정기(220) 및 잡음 레벨 추정기(230)로 출력한다. 신호 파워 추정기(420)는 수신되는 신호의 파워를 추정한다. 구체적으로 신호 파워 추정기(420)는 FFT기(219)로부터 수신되는 신호의 각 부반송파의 파워를 구한 후, 각 부반송파의 파워를 모두 합하여 신호의 파워를 추정하고 추정한 신호 파워 정보를 CINR 산출기(240)로 출력한다.
그리고, 간섭 및 잡음 파워 추정기(220)는 수신되는 신호의 잡음 파워를 추정하여 추정한 잡음 파워 정보를 CINR 산출기(240)로 출력한다. 본 발명의 실시예에 따른 간섭 및 잡음 파워 추정기(220)는 수신 신호의 부반송파들에서 각 그 인접 부반송파가 겪는 채널의 특성이 유사하다는 점을 이용하여 신호의 잡음 파워를 추정한다.
잡음 레벨 추정기(230)는 수신 신호의 잡음 레벨을 추정한다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 잡음 레벨 추정기(230)는 신호가 실리지 않는 부반송파를 이용하여 잡음 레벨을 추정한다. 구체적으로 설명하면, 본 발명이 적용되는 OFDM 통신 시스템에서는 프리앰블의 구조가 동기화를 위해 시간 영역에서 반복되는 패턴이 나오도록 설계하여 모든 부반송파들 중 일부 부반송파들에만 신호가 실린다.
예를 들어서 시간 영역에서의 반복 패턴이 한번 나오도록 설계된 경우에는 홀수 부반송파들에는 신호가 실리지 않고 짝수 부반송파들에만 파일럿 신호가 실리게 된다. 이 경우 홀수 부반송파에 수신되는 신호는 잡음 신호만으로 구성된다. 이 잡음 신호 파워의 합은 FFT의 크기가 충분히 크다면 전체 사용 부반송파에 들어오는 잡음 레벨의 절반이라고 볼 수가 있다. 그 이유는 홀수 부반송파들에 들어오는 잡음 신호나 짝수 부반송파에 들어오는 잡음 신호가 같은 표준 편차를 갖는 정규분포를 따르기 때문이다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 잡음 레벨 추정기(230)는 신호가 실리지 않은 복수개의 부반송파의 신호 파워를 이용하여 잡음 레벨을 추정하고 추정한 잡음 레벨 정보를 CINR 산출기(240)에 제공한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잡음 레벨 추정기(230)는 전술한 미국 특허인 "Method and apparatus for SNR(Signal to Noise ratio) measurement(미국 특허 제6456653호)"에 개시된 기술을 사용할 수 있다.
그리고 CINR 산출기(240)는 신호 파워 추정기(210)로부터 전체 수신 신호의 파워 정보를 제공받고, 간섭 및 잡음 파워 추정기(220)로부터 수신 신호의 잡음 파워 정보를 제공받는다. 또한, CINR 산출기(240)는 잡음 레벨 추정기(230)로부터 잡 음 레벨 정보를 제공받는다. 그런 다음 CINR 산출기(240)는 이들 전체 수신 신호의 파워 정보, 수신 신호의 잡음 파워 정보 및 잡음 레벨 정보를 이용하여 데이터 구간에서의 CINR를 추정한다. 이 때 CINR 산출기(240)는 데이터 구간에 비하여 프리앰블 또는 파일럿 구간에 대해 송신 출력이 부스팅된 경우 부스팅 정도인 B 값을 고려하여 프리앰블 또는 파일럿 구간에서의 잡음 레벨을 정정한다. 이 때 이 B값은 규격에 의해 정해진 값이므로 별도로 계산하거나 측정할 필요는 없다.
이어서 도 2의 신호 파워 추정기(210), 간섭 및 잡음 파워 추정기(220), 잡음 레벨 추정기(230) 및 CINR 산출기(240)를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 파워 추정기의 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 신호 파워 추정기(210)는 FFT기(119, 도 1)로부터 제공되는 각 신호의 파워를 각각 구한다. 이를 위해 신호 파워 추정기(210)는 FFT기(119)로부터 제공되는 복수개의 각 신호의 파워를 구하기 위해 복수개의 신호를 각각 입력받아 신호의 파워를 구하는 복수 개의 파워 검출기(211-215)를 구비한다. 또한, 신호 파워 추정기(210)는 복수 개의 각 파워 검출기(211-215)로부터 제공되는 각 신호 파워를 합하는 합산기(216)를 포함한다. 합산기(216)는 각 파워 검출기(211-215)로부터 출력되는 각 신호 파워를 합하여 전체 수신 신호의 파워를 출력한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 간섭 및 잡음 파워 추정기의 블록 구성도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 간섭 및 잡음 파워 추정기(220)는 복수 개의 상관기(222-1~222-M), 복수 개의 연산기(224-1~224-M) 및 합산기(226)를 포함한다. 복수 개의 상관기(222-1~222-M)는 수신 신호의 복수개의 부반 송파에 미리 설정되어 있는 파일럿 시퀀스를 엘리먼트별로 상관시켜 복수개의 부반송파에 대한 상관값을 구한다. 이어서 복수 개의 연산기(224-1~224-M)는 각 부반송파에 대한 상관값과 적어도 하나 이상의 각 인접한 부반송파로부터 구해진 상관값의 차이를 계산한다. 이 때, 유사한 채널 특성을 보이는 인접한 부반송파의 개수는 임의로 정해질 수 있다. 인접한 각 부반송파는 거의 동일한 채널 특성을 가지므로, 상관값 간의 차이는 신호 성분은 서로 상쇄되어 없어지고 간섭 및 잡음 성분이 남는다. 합산기(226)는 복수 개의 연산기(224-1~224-M)로부터 출력되는 이들 각 간섭 및 잡음 성분을 합하여 전체 간섭 및 잡음 신호 파워를 구한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잡음 레벨 추정기의 블록 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 잡음 레벨 추정기(230)는 복수 개의 잡음 파워 검출기(232-2~232-M-1), 합산기(234) 및 곱셈기(236)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명이 적용되는 OFDM 통신 시스템에서는 프리앰블의 구조가 동기화를 위해 시간 영역에서 반복되는 패턴이 나오도록 설계하여 모든 부반송파들 중 일부 부반송파들에만 신호가 실린다. 예컨대, 시간 영역에서의 반복 패턴이 한번 나오도록 설계된 경우에는 홀수 부반송파들에는 신호가 실리지 않고 짝수 부반송파들에만 파일럿 신호가 실리게 된다. 또는 시간 영역에서의 반복 패턴이 두 번 나오도록 설계된 경우에는 3의 배수 번째의 부반송파들에만 파일럿 신호가 실리게 된다. 이와 같이 신호가 실리지 않는 부판송파를 통해 수신되는 신호는 잡음 신호만으로 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 잡음 레벨 추정기(230)는 신호가 들어가지 않는 부반송파들에서의 잡음 파워 레벨들을 합한다. 이를 위해 복수 개의 잡음 파워 검출기(232-2~232-M-1)는 잡음 레벨 추정기(230)로 수신되는 부반송파들중 신호가 들어가지 않은 부방송파들에 대응하도록 구성된다. 복수 개의 잡음 파워 검출기(232-2~232-M-1)는 신호가 실리지 않은 부반송파를 각각 수신하여 각 수신 부반송파 신호의 파워를 구한 다음 합산기(234)에 제공한다. 합산기(234)는 복수 개의 잡음 파워 검출기(232-2~232-M-1)로부터 제공되는 각 신호 파워를 합산하고 합산한 파워를 곱셈기(236)에 제공한다. 본 실시예는 시간 영역에서의 반복 패턴이 한번 나오도록 설계된 통신 시스템에 적용되므로 홀수 부반송파들에는 신호가 실리지 않고 짝수 부반송파들에만 파일럿 신호가 실리게 된다. 합산기(234)에서 구한 각 신호 파워의 합산값은 전체 사용 부반송파에 들어오는 잡음 레벨의 절반이라고 볼 수 있다. 그 이유는 홀수 부반송파에 들어오는 잡음 레벨이나 짝수 부반송파에 들어오는 잡음 신호가 같은 표준편차를 갖는 정규 분포를 따르기 때문이다.
따라서 구해진 잡음 파워 레벨은 전체 부반송파의 잡음 파워 레벨의 절반이되므로, 전체 부반송파의 잡음 파워는 합산기(234)로부터 출력되는 잡음 파워 레벨의 두배가 되어야 한다. 이를 위해 곱셈기(236)가 구비된다. 곱셈기(236)는 합산기(234)로부터 출력되는 잡음 파워에 2를 곱하여 전체 잡음 파워 레벨을 구한다. 따라서 곱셈기(236)는 합산기(234)의 출력을 전체 잡음 파워가 되도록 하기 위한 구성요소이므로, 신호가 얼마만큼의 부반송파에 실리느냐에 따라 그 구성이 달라짐은 당업자에게 명백하다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 잡음 레벨 추정기(230)는 신호가 실리 지 않은 복수개의 부반송파의 신호 파워를 이용하여 잡음 레벨을 추정하고 추정한 잡음 레벨 정보를 CINR 산출기(240)에 제공한다.
만약 x개의 부반송파마다 신호가 들어가는 프리앰블이라면 본 발명의 다른 실시예는 신호가 들어가지 않는 부반송파들에서 잡음파워레벨들을 합한 후 이를 (x-1)로 나누면 신호가 들어간 부반송파들에서의 잡음 파워 레벨에 대한 추정값으로 사용할 수가 있다. 물론 이 때 x는 2, 3, 또는 4 등의 값으로 FFT의 크기에 비해 아주 작은 값이어야 한다.
한편, 데이터 구간에 있는 파일럿을 이용해서 데이터 구간의 CINR 값을 추정하고자 할 때에는 신호가 들어가지 않는 부반송파들이 없으므로 프리앰블에서 구한 잡음 레벨 추정값을 그대로 이용하면 된다.
이어서 신호 파워 추정기(210), 간섭 및 잡음 파워 추정기(220), 잡음 레벨 추정기(230)로부터 각 출력을 제공받은 CINR 산출기(240)의 구성 및 동작을 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 CINR 산출기를 포함하는 CNIR 추정기의 구성을 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, CINR 산출기(240)는 상기 수학식 4에 기초하여 구성되어 있다. 수학식 4에 보인 바와 같이, 데이터 구간에서의 CINR은 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 CP, IP, NP를 알면 구할 수 있다.
전술한 바와 같이 Cp는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 수신 순수 신호의 파워 레벨이고, 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 Ip는 수신 간섭 레벨 이고, Np는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 잡음 레벨이다.
상기 수학식 4에서 분모의 Ip+Np 값은 간섭 및 잡음 레벨 추정기(220)를 이용하여 구할 수가 있다. 부스팅 정도인 B 값은 규격에 의해 정해진 값이므로 별도의 계산이나 측정 없이 알 수 있다. 그리고, 잡음 레벨인 Np는 잡음 레벨 추정기(230)를 이용하여 구할 수 있다. 그리고 수신 순수신호 파워 레벨인 Cp 값은 전체 수신 신호의 파워와 간섭 및 잡음 파워로부터 구할 수 있다. 즉, 전체 수신 신호의 파워에서 간섭 및 잡음 파워를 빼면 순수 신호의 파워가 구해진다. 따라서, 본 발명의 일실예에 따른 CINR 산출기(240)는 신호 파워 추정기(210)에서 출력되는 전체 신호의 파워에서 간섭 및 잡음 레벨 파워 추정기(220)로부터 출력되는 간섭 및 잡음 파워를 뺌으로써 순수 신호의 파워를 구한다.
도 6을 참조하면, CNIR 산출기(240)에서 수학식 4의 분모값을 구하기 위해 먼저 제1 곱셈기(245)가 잡음 레벨 추정기(230)로부터의 잡음 파워 레벨에 (100.1B-1)를 곱하여 (100.1B-1)Np를 생성하여 제1 연산기(243)에 제공한다. 그리고 제1 연산기(243)는 간섭 및 잡음 레벨 파워 추정기(220)로부터 출력되는 간섭 및 잡음 파워인 Ip+Np와 제1 곱셈기(245)로부터의 (100.1B-1)Np를 가산한 후 역수 생성기(247)로 출력한다. 역수 생성기(247)는 제1 연산기(243)로부터 출력된
Figure 112004049769609-pat00006
의 역수를 생성하고 제2 곱셈기(249)에 제공한다. 한편 수학식 4의 분자 즉, 프리앰블 또는 파일런 신호 구간에서의 순수 신호 파워를 구하기 위해 제2 연산기(241)는 신 호 파워 추정기(210)로부터 출력되는 전체 수신 신호의 파워로부터 간섭 및 잡음 파워 추정기(220)로부터 출력되는 간섭 및 잡음 파워를 뺀 후 그 결과값을 제2 곱셈기(249)로 출력한다. 제2 곱셈기(249)는 역수 생성기(247)로부터 출력된
Figure 112004049769609-pat00007
의 역수와 제2 곱셈기(249)에 제공한 순수 신호 파워를 곱하여 데이터 구간의 CINR을 구한다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 CINR 추정기(249)는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 수신 순수 신호의 파워 레벨, 간섭 및 잡음 파워 레벨 및 잡음 레벨로부터 데이터 구간의 CINR을 구한다.
이어서 본 발명에 따른 CINR 추정기의 동작 흐름을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 CINR 추정기의 동작을 나타낸 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 먼저 CINR 추정기(200)의 신호 파워 추정기(420)는 단계 310에서 수신되는 신호의 파워를 추정한다. 구체적으로 신호 파워 추정기(420)는 FFT기(219)로부터 수신되는 신호의 각 부반송파의 파워를 구한 후, 각 부반송파의 파워를 모두 합하여 신호의 파워를 추정한다. 이어서 간섭 및 잡음 파워 추정기(220)는 단계 320에서 수신되는 신호의 간섭 및 잡음 파워를 추정하여 추정한다. 이 때, 신호의 간섭 및 잡음 파워는 수신 신호의 부반송파들에서 각 그 인접 부반송파가 겪는 채널의 특성이 유사하다는 점을 이용하여 추정될 수 있다. 이어서, 잡음 레벨 추정기(230)는 단계 330에서 수신 신호의 잡음 파워 레벨을 추정한다. 전술한 바와 같이 일실시예에 따라 잡음 레벨 추정기(230)는 신호가 실리지 않는 부반송파를 이용하여 잡음 레벨을 추정할 수 있다.
그리고 마지막으로 CINR 산출기(240)는 단계 340에서 신호 파워 추정기(210)에서 출력되는 전체 신호의 파워에서 간섭 및 잡음 레벨 파워 추정기(220)로부터 출력되는 간섭 및 잡음 파워를 뺌으로써 순수 신호의 파워를 구한다. 전술한 바와 같이 CINR 산출기(240)는 데이터 구간에 비하여 프리앰블 또는 파일럿 구간에 대해 송신 출력이 부스팅된 경우 부스팅 정도인 B 값을 고려하여 프리앰블 또는 파일럿 구간에서의 잡음 레벨을 정정한다.
전술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 또한 전술한 본 발명은 OFDM 시스템에 적용한 것으로 설명하였지만, OFDMA 시스템 및 DMT(Discrete Multitone Technology)에도 적용될 수 있다.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 OFDM 수신기에서 전력 제어나 적응 변복조 등에 없어서는 안 될 파라미터인 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio)을 정확하게 추정할 수 있다.

Claims (16)

  1. 통신시스템에서 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio)을 추정하는 장치에 있어서,
    전체 수신 신호 파워를 추정하는 신호 파워 추정기,
    수신 신호의 간섭 및 잡음 파워를 추정하는 간섭 및 잡음 파워 추정기,
    수신 신호의 잡음 레벨을 추정하는 잡음 레벨 추정기 및
    상기 신호 파워 추정기, 간섭 및 잡음 파워 추정기 및 잡음 레벨 추정기로부터의 출력을 이용하여 데이터 구간에서의 CINR을 추정하는 CINR 산출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 CINR 산출기는 데이터 구간에 비하여 프리앰블 또는 파일럿 구간에 대해 송신 출력이 부스팅된 경우 부스팅 정도인 B 값을 고려하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 신호 파워 추정기는 복수개의 신호를 각각 입력받아 신호의 파워를 구하는 복수 개의 파워 검출기와,
    상기 복수 개의 각 파워 검출기로부터 제공되는 각 신호 파워를 합하여 전체 수신 신호의 파워를 출력하는 합산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 간섭 및 잡음 파워 추정기는 복수개의 부반송파에 미리 설정되어 있는 기준 시퀀스를 엘리먼트별로 상관시켜 출력하는 상관기들과,
    상기 상관기로부터 출력된 복수개의 부반송파에 대한 상관값과 적어도 하나 이상의 각 인접한 부반송파로부터 구해진 상관값들과의 차이를 계산하여 출력하는 연산기들과,
    상기 신호 잡음 산출부로부터의 상기 각 부반송파에 대한 상관값들의 차이를 합하여 전체 간섭 및 잡음 파워를 구하는 합산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 잡음 레벨 추정기는 전체 수신 부반송파중 신호가 실리지 않은 일부 부반송파의 신호 파워를 이용하여 전체 잡음 레벨을 추정하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 잡음 레벨 추정기는 상기 수신되는 부반송파들중 신호 가 들어가지 않은 일부 부방송파들에 대응하여 해당 부반송파의 신호 파워를 구하는 잡음 파워 검출기들과,
    상기 잡음 파워 검출기들로부터의 출력을 합산하는 합산기와,
    상기 곱셈기의 출력을 이용하여 전체 부반송파의 잡음 레벨을 구하는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 CINR 산출기는 상기 신호 파워 추정기에서 출력되는 전체 신호의 파워에서 간섭 및 잡음 레벨 파워 추정기로부터 출력되는 간섭 및 잡음 파워를 뺌으로써 순수 신호의 파워를 구하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 CINR 산출기는 다음 수학식 6에 의거하여 CINR을 구하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 장치.
    Figure 112006089087316-pat00008
    여기에서, Cp는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 수신 순수 신호의 파워 레벨이고, 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 Ip는 수신 간섭 레벨이고, Np는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 잡음 레벨이고, B는 프리앰블 또는 파일럿이 데이터와 비교하여 부스팅된 정도를 dB 단위로 표시한 값이다.
  9. 통신시스템에서 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio)를 추정하는 방법에 있어서,
    전체 수신 신호 파워를 추정하는 단계와,
    수신 신호의 간섭 및 잡음 파워를 추정하는 단계와,
    수신 신호의 잡음 레벨을 추정하는 단계와,
    상기 전체 수신 신호 파워, 상기 간섭 및 잡음 파워 및 상기 잡음 레벨을 이용하여 데이터 구간에서의 CINR을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 CINR 추정 단계는 데이터 구간에 비하여 프리앰블 또는 파일럿 구간에 대해 송신 출력이 부스팅된 경우 부스팅 정도인 B 값을 고려함을 특징으로 하는 CINR 추정 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전체 수신 신호 파워를 추정하는 단계는, 복수개의 신호를 각각 입력받아 신호의 파워를 구하는 단계와,
    상기 각 신호 파워를 합하여 전체 수신 신호의 파워를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 간섭 및 잡음 파워 추정 단계는 복수개의 부반송파에 미리 설정되어 있는 기준 시퀀스를 엘리먼트별로 상관시켜 출력하는 단계와,
    상기 출력된 복수개의 부반송파에 대한 상관값과 적어도 하나 이상의 각 인접한 부반송파로부터 구해진 상관값들과의 차이를 계산하여 출력하는 단계와,
    상기 각 부반송파에 대한 상관값들의 차이를 합하여 전체 간섭 및 잡음 파워를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 잡음 레벨 추정 단계는 전체 수신 부반송파중 신호가 실리지 않은 일부 부반송파의 신호 파워를 이용하여 전체 잡음 레벨을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 잡음 레벨 추정 단계는 수신되는 부반송파들중 신호가 들어가지 않은 일부 부방송파들의 신호 파워를 구하는 단계와,
    상기 각 신호 파워를 합산하는 단계와,
    상기 각 신호 파워의 합산값을 이용하여 전체 부반송파의 잡음 레벨을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 CINR 산출 단계는 상기 신호 파워 추정기에서 출력되는 전체 신호의 파워에서 간섭 및 잡음 레벨 파워 추정기로부터 출력되는 간섭 및 잡음 파워를 뺌으로써 순수 신호의 파워를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CINR 추정 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 CINR 산출 단계는 다음 수학식 7에 의거하여 CINR을 구하는 단계인 것을 특징으로 하는 CINR 추정 방법.
    Figure 112006089087316-pat00009
    여기에서, Cp는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 수신 순수 신호의 파워 레벨이고, 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 Ip는 수신 간섭 레벨이고, Np는 프리앰블 또는 파일럿 신호 구간에서의 잡음 레벨이고, B는 프리앰블 또는 파일럿이 데이터와 비교하여 부스팅된 정도를 dB 단위로 표시한 값이다.
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