KR101048305B1 - Ｏｆｄｍ 무선 통신 시스템의 수신기 및 이의 복조 방법 - Google Patents

Ｏｆｄｍ 무선 통신 시스템의 수신기 및 이의 복조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기 및 복조 방법에 관한 것으로, 수신기는 복수개의 안테나들 및 복수개의 안테나들로부터 수신되는 복수개의 신호들을 복조하는 복조기를 포함하고, 복조기에 포함된 샘플링 주파수 옵셋 보상부, 모드 검출부, 샘플링 주파수 옵셋 추정부, 고속 푸리에 변환 수행부 및 파일럿 검출부 중 적어도 하나는 복수개의 신호들 중 적어도 두 개의 신호들에 대하여 공유된다.

Description

ＯＦＤＭ 무선 통신 시스템의 수신기 및 이의 복조 방법{Receiver of OFDM wireless communication system and demodulation method thereof}
본 발명은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing, 직교 주파수 분할 다중화) 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 복수개의 안테나들로 수신되는 신호들에 대한 임의의 기능 블럭들을 공유함으로써, 복조기의 성능을 향상시키면서도 칩 또는 단말기 크기를 줄일 수 있는 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기 및 이의 복조 방법에 관한 것이다.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 또는 단일 입력 다중 출력(SIMO) 무선 통신 시스템은 송신기 및/또는 수신기에 복수의 안테나 소자를 포함한다. 이는, 신호가 송수신되는 환경에서, 특히 단말기의 모바일화에 따른 패스트 패이딩(fast fading) 환경에서 다양한 산란 물체들의 존재에 의한 다중 경로 문제로부터 정확한 신호를 검출하기 위함이다. 이러한 무선 통신 시스템의 수신기는 복수의 안테나 소자로부터 수신된 복수의 신호에 대한 다이버시티(diversity) 동작을 수행하여야 한다. 그런데, 수신기에서 다이버시티 기능을 구현하기 위해서는 각 안테나로부터 수신된 신호를 처리하기 위한 복수의 칩들을 이용해야 되는 문제가 있다.
이는 최근의 모바일 경향에 의해 단말기 크기의 소형화가 이슈화되는 상황에서 바람직하지 못한 것으로 개선이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 감소된 칩 또는 단말기의 크기로 다이버시티 동작을 수행할 수 있는 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 감소된 칩 또는 단말기의 크기로 다이버시티 동작을 수행할 수 있는 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기에서의 복조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기는 복수개의 안테나들 및 상기 복수개의 안테나들로부터 수신되는 복수개의 신호들을 복조하는 복조기를 포함하는 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기로서, 상기 복조기는, 상기 복수개의 신호들 중 하나에 대한 샘플링 주파수 옵셋을 추정하는 샘플링 주파수 옵셋 추정부; 상기 복수개의 신호들 각각에 대해 상기 추정된 샘플링 주파수 옵셋(sampling frequency offset)을 보상하는 샘플링 주파수 옵셋 보상부; 상기 샘플링 주파수 옵셋 보상된 신호들 중 하나로부터 상기 OFDM 무선 통신 시스템의 전송 모드를 검출하는 모드 검출부; 상기 샘플링 주파수 옵셋 보상된 신호들에 대해 순차적으로 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 수행하여 주파수 영역의 심볼들을 생성하는 고속 푸리에 변환 수행부; 및 상기 생성된 심볼들 중, 상기 복수개의 신호들 중 하나에 대응되는 심볼들로부터 파일럿을 검출하는 파일럿 검출 부를 포함하고, 상기 샘플링 주파수 옵셋 보상부, 상기 모드 검출부, 상기 샘플링 주파수 옵셋 추정부, 상기 고속 푸리에 변환 수행부 및 상기 파일럿 검출부 중 적어도 하나는 상기 복수개의 신호들 중 적어도 두 개의 신호들에 대하여 공유된다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 복조 방법은 OFDM 무선 통신 시스템에서 복수개의 안테나들로부터 수신된 복수개의 신호들에 대한 복조 방법으로서, 상기 복수개의 신호들에 대하여 순차적으로 샘플링 주파수 옵셋을 보상하는 단계; 상기 샘플링 주파수 옵셋 보상된 신호들에 대하여 순차적으로 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 심볼들을 생성하는 단계; 상기 복수개의 신호들 각각에 대응되는 심볼들에 대해 채널을 추정하는 단계; 및 상기 심볼들을 바이너리 단위로 변환하고, 상기 추정된 채널을 디코딩하여 상기 OFDM 무선 통신 시스템의 송신기가 전송한 데이터를 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기 및 이의 복조 방법은, 복조기의 기능 블럭들 중 일부를 복수개의 신호에 대하여 공유되도록 함으로써, 칩 또는 단말기의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기 및 이의 복조 방법은, SNR이 큰 신호를 이용하여 트랙킹함으로써, 더욱 정확한 다이버시티 동작을 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기를 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기(1)는 복수개의 안테나들을 포함하는 안테나 블록(10), 복수개의 RF(radio frequency) 리시버(receiver)들을 포함하는 RF 리시버 블록(20) 및 복조기(demodulator, 30)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 안테나 블록(10)은 2개의 안테나들, 즉, 제1 및 제2 안테나(11, 12)를 포함하고, RF 리시버 블록(20)은 2개의 RF 리시버들, 즉, 제1 및 제2 RF 리시버(21, 22)를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상의 안테나들 및 그에 대응하는 RF 리시버들을 포함하는 수신기에 적용될 수 있다. 이하에서는, 제1 안테나(11)에 대응되는 신호, 즉, 제1 RF 리시버(21)에서 출력되는 신호를 제1 신호(S1)로, 제2 안테나(12)에 대응되는 신호, 즉, 제2 RF 리시버(22)에서 출력되는 신호를 제2 신호(S2)로 정의한다.
여기서, OFDM 무선 통신 시스템은 DVB-H/T(Digital Video Broadcasting - Handheld/Terrestrial) 방송 시스템일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 실시예에 따른 무선 통신 시스템은, DAB Eureca147, DVB T/H, T-DMB, IEEE 802.11 a/g/n 및 UWB 등 일 수 있다.
도 2는 도 1의 복조기를 보다 상세하게 나타내는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복조기(30)는 제1 및 제2 아날로그-디지털 컨버터들(analog-to-digital converters, ADC)(310a, 310b), 선택부(315), 샘플링 주파수 옵셋(sampling frequency offset) 보상부(320), 모드(mode) 검출부(325), 제1 및 제2 심볼 타이밍 옵셋(symbol timing offset) 및 캐리어 주파수 옵셋(carrier frequency offset) 추정부들(330a, 330b), 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335), 임시 메모리(340), 고속 푸리에 변환(fast fourier transform, FFT) 수행부(345), 파일럿(pilot) 검출부(350), 제1 및 제2 채널 추정부들(355a, 355b), 다이버시티 옵티마이저(diversity optimizer)(360), 디맵퍼(demapper)/채널디코더(370), 잡음 성분 추정부(380) 및 선택 신호 생성부(390)를 포함한다.
다이버시티 기능을 구현하기 위해 복수개의 안테나를 포함하는 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기의 경우, 복수개의 안테나들 각각에서 수신된 신호를 처리하기 위한 복조기가 안테나의 개수만큼 필요했다. 이 때, 각각의 복조기는 각각의 안테나에서 수신된 신호를 처리하기 위한 복수의 기능 블록들(예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터, 샘플링 주파수 옵셋 보상부, 모드 검출부 등)을 포함한다. 이에 따라, 안테나 수가 증가할수록 수신기의 전체 사이즈가 커지는 문제가 발생한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복조기(30)는 안테나 수에 따라 기능 블록들을 포함하지 않고, 기능 블록들 중 소정 블록은 안테나 수에 관계없이 한 개만 포함할 수 있다. 이 때, 복수개의 안테나들에서 수신된 신호들은 상기 소정 블록을 공유한다. 도 2에서 복수개의 안테나들에서 수신된 신호들이 공유하는 기능 블록은 회색으로 표시되고, 복수개의 안테나들 각각에서 수신된 신호를 처리하는 기능 블록은 흰색으로 표시된다. 즉, 도 2의 예에서, 제1 및 제2 신호(S1, S2)는 복조기(30)에 포함된 기능 블록들 중 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320), 모드 검출부(325), 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335), 고속 푸리에 변환 수행부(345) 및 파일럿 검출부(350)를 공유할 수 있다.
제1 아날로그-디지털 컨버터(310a)는 아날로그 신호인 제1 신호(S1)를 디지털 신호로 변환하고, 제2 아날로그-디지털 컨버터(310b)는 아날로그 신호인 제2 신호(S2)를 디지털 신호로 변환한다. 이와 같이, 제1 및 제2 아날로그-디지털 컨버터(310a, 310b)는 각각의 안테나에 대해 별도로 구비될 수 있다.
선택부(315)는 인에이블 신호(미도시)에 따라 온/오프된다. 이 때, 인에이블 신호는 복조기(30)의 동작 단계에 따라 제어되는데, 복조기(30)의 동작 단계는 초기 동기 동작과, 시간에 따라 변하는 값에 대한 동기 동작인 트랙킹(tracking) 동작으로 구분된다. 이하에서는, 먼저, 복조기(30)의 초기 동기 동작과 트랙킹 동작을 설명하기로 한다.
핸드폰과 같은 OFDM 수신기의 전원이 입력될 때면, 복조기(30)에 포함된 각각의 기능 블록들은 순차적으로 동기된다. 복수의 안테나들(11, 12)에서 수신되는 신호들, 즉, 제1 및 제2 신호(S1, S2) 각각을 복조하여, 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대한 심볼 주파수 옵셋, 캐리어 주파수 옵셋, 샘플링 주파수 옵셋 등을 추정하 는데, 이를 초기 동기 동작이라고 한다.
OFDM 수신기에서 초기 동기가 완료된 후, 사용자의 이동 또는 주변 사물들의 이동 등에 의해 초기 동기에서 추정된 값들이 변경될 수 있으므로, 이 때, 변경되는 값들을 업데이트할 필요가 있으므로, 복조기(30)는 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)에 입력되는 제1 및 제2 신호(S1, S2) 중 하나에 대하여 트랙킹 동작을 수행한다. 따라서, 선택부(315)에 입력되는 인에이블 신호는 초기 동기 동작 단계에서 논리 '0'일 수 있고, 트랙킹 동작 단계에서 논리 '1'일 수 있다.
초기 동기 동작 단계에는 복조기(30)에 포함된 모든 기능 블록들이 동작해야 하는 반면, 트랙킹 동작 단계에는 복조기(30)에 포함된 기능 블록들 중 일부(예를 들어, 제1 심볼 타이밍 옵셋/캐리어 주파수 옵셋 추정부(330a) 또는 제2 심볼 타이밍 옵셋/캐리어 주파수 옵셋 추정부(330b) 또는 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335) 등)만 동작해도 된다. 여기서, 모드 검출부(325) 및 파일럿 검출부(350)는 변경되는 값이 아니므로 트랙킹 동작 단계에서 인에이블 되지 않을 수 있다. 따라서, 초기 동기 동작 단계에서는 복조기(30)에 포함된 기능 블록들 중 선택부(315)만 오프되고, 트랙킹 동작 단계에서는 복조기(30)에 포함된 기능 블록들 중 모드 검출부(325), 파일럿 검출부(350) 등이 오프될 수 있다.
복조기(30)의 초기 동기 동작 단계에서 인에이블 신호는 논리 '0'이고, 선택부(315)는 오프되어, 제1 및 제2 아날로그-디지털 컨버터(310a, 310b)의 출력에 대한 선택 동작을 수행하지 않고, 제1 및 제2 아날로그-디지털 컨버터(310a, 310b)의 출력을 그대로 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)에 제공한다. 한편, 복조기(30)의 트랙킹 동작 단계에서 인에이블 신호는 논리 '1'이고, 선택부(315)는 온되어, 선택 신호(SEL)에 따라 제1 및 제2 아날로그-디지털 컨버터(310a, 310b)에서 출력되는 신호들 중 하나를 선택하여 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)에 제공한다. 본 발명의 실시예에 따라, 선택부(310)는 제1 및 제2 안테나(11, 12) 각각에 대응하는 2개의 멀티플렉서를 포함하는 것으로 구현될 수 있다. 선택 신호(SEL)에 대해서는 후술하기로 한다.
샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)는 선택부(315)에서 출력되는 신호에 대한 샘플링 주파수 옵셋을 보상하는데, 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대하여 공유된다. 여기서, 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)는 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335)에서 추정된 샘플링 주파수 옵셋을 이용하여, 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대한 샘플링 주파수 옵셋을 보상한다.
제1 및 제2 신호(S1, S2)와 같이 서로 다른 안테나에서 수신되는 신호들이라도, 동일한 송수신기 사이에 전송되는 신호인 경우 샘플링 주파수 옵셋의 크기는 동일하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복조기(30)는 하나의 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335)를 포함하고, 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335)는 제1 및 제2 신호(S1, S2) 중 하나인 제1 신호(S1)에 대해 샘플링 주파수 옵셋 추정 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)는 추정된 샘플링 주파수 옵셋을 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대해서도 동일하게 적용하여, 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대한 샘플링 주파수 옵셋을 보상할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335)는 제1 및 제2 신호(S1, S2) 중 제2 신 호(S2)에 대해 샘플링 주파수 옵셋 추정 동작을 수행할 수도 있다.
샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)는 다른 기능 블록에 입력되는 클럭 신호보다 2배 빠른 클럭 신호를 이용하여, 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 동일한 값인 샘플링 주파수 옵셋을 보상한다. 구체적으로, 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)는 2배 빠른 클럭 신호를 이용하여, 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대해 순차적으로 샘플링 주파수 옵셋을 보상한다. 이와 같이, 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대해 샘플링 주파수 옵셋을 보상함으로써, 송수신기 사이의 기준 클럭을 동기시킬 수 있다.
모드 검출부(325)는 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)에서 출력되는 신호들 중 하나로부터, OFDM 시스템의 전송 모드, 즉, FFT 모드 및 GI 모드를 검출한다. 도 2에서, 모드 검출부(325)는 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)에서 출력되는 신호들 중 제1 신호에 대응되는 신호의 모드를 검출하지만, 다른 실시예에서, 모드 검출부(325)는 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)에서 출력되는 신호들 중 제2 신호에 대응되는 신호의 모드를 검출할 수도 있다.
OFDM 수신기에 전송되는 신호는 FFT 사이즈와 보호 구간(guard interval, GI) 비율에 따라 다양한 전송 모드를 가질 수 있다. 예를 들어, DVB-T 시스템의 경우 FFT 사이즈에 따라 두 가지(2K, 4K)의 모드를 가지며, 각각의 FFT 사이즈마다 1/4, 1/8, 1/16 및 1/32의 GI 비율을 가지고 있다. 따라서, 이 경우, 총 8개의 전송 모드를 가지게 된다. FFT 모드 및 GI 모드에 대한 정의 및 이의 검출 방법은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자들에게 널리 알려진 사항인 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제1 및 제2 신호(S1, S2)와 같이 서로 다른 안테나에서 수신되는 신호들이라도, 동일한 송수신기 사이에서 전송되는 신호인 경우 FFT 모드와 GI 모드는 동일하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복조기(30)는 하나의 모드 검출부(325)를 포함하고, 모드 검출부(325)는 제1 및 제2 신호(S1, S2) 중 하나인 제1 신호(S1)의 FFT 모드와 GI 모드를 검출할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 모드 검출부(325)는 제1 및 제2 신호(S1, S2) 중 제2 신호(S2)의 FFT 모드와 GI 모드를 검출할 수도 있다.
제1 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330a)는 제1 안테나에서 수신되는 신호에 대응되고, 제2 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부들(330b)는 제2 안테나에서 수신되는 신호에 대응된다. 이 때, 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋은 각각의 채널 특성을 반영하므로, 제1 및 제2 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330a, 330b)는 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대해 별도로 구비될 수 있다.
구체적으로, 제1 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330a)는 모드 검출부(325)에서 검출된 모드를 기초로 하여, 샘플링 주파수 옵셋 보상된 제1 신호(S1)의 심볼 타이밍 옵셋과 캐리어 주파수 옵셋을 추정하고, 제2 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330b)는 샘플링 주파수 옵셋 보상된 제2 신호(S2)의 심볼 타이밍 옵셋과 캐리어 주파수 옵셋을 추정한다.
샘플링 주파수 옵셋 추정부(335)는 제1 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330a)에서 출력되는 신호에 대해 샘플링 주파수 옵셋을 추정하고, 추 정된 샘플링 주파수 옵셋을 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)에 제공한다. 상술한 바와 같이, 동일한 송수신기 사이에 전송되는 제1 및 제2 신호(S1, S2)는 샘플링 주파수 옵셋이 동일하므로 제1 신호(S1)에 대해서만 샘플링 주파수 옵셋을 추정할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335)는 제2 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330b)에서 출력되는 신호에 대해 샘플링 주파수 옵셋을 추정하고, 추정된 샘플링 주파수 옵셋을 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)에 제공할 수도 있다.
임시 메모리(340)는 제1 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330a) 또는 제2 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330b)에서 출력되는 신호를 임시로 저장한다. 이 때, 임시 메모리(320)는 RAM(random access memory)으로 구현될 수 있다. 이로써, 임시 메모리(340)는 제1 및 제2 신호(S1, S2)를 순차적으로 고속 푸리에 변환 수행부(345)에 제공할 수 있다. 고속 푸리에 변환 수행부(345)는 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 심볼들을 생성한다.
구체적으로, 고속 푸리에 변환 수행부(345)에서 제1 신호(S1)에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하는 경우, 임시 메모리(340)는 제2 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330b)에서 출력되는 신호를 임시 저장하고, 제1 신호(S1)에 대한 고속 푸리에 변환이 완료되면 임시 저장된 신호를 고속 푸리에 변환 수행부(345)에 제공한다. 이 때, 고속 푸리에 변환 수행부(345)에 입력되는 신호는 샘플링 주파수 옵셋 추정부(335)에서 출력되는 신호일 수도 있다.
한편, 고속 푸리에 변환 수행부(345)에서 제2 신호(S2)에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하는 경우, 임시 메모리(340)는 제1 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330a)에서 출력되는 신호를 임시 저장하고, 제2 신호(S2)에 대한 고속 푸리에 변환이 완료되면 임시 저장된 신호를 고속 푸리에 변환 수행부(345)에 제공한다.
이와 같이, 본 발명에 일 실시예에 따른 복조기(30)는 임시 메모리(340)를 포함함으로써, 고속 푸리에 변환 수행부(345)에 제1 및 제2 신호(S1, S2)가 순차적으로 입력되므로, 고속 푸리에 변환 수행부(345)는 서로 다른 안테나에서 수신되는 신호들, 즉, 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대해 공유될 수 있다.
파일럿 검출부(350)는 고속 푸리에 변환 수행부(345)에서 생성된 심볼들로부터 파일럿들을 검출하는데, 제1 및 제2 신호(S1, S2) 중 하나에 대응되는 심볼들로부터 파일럿을 검출할 수 있다. 제1 및 제2 신호(S1, S2)와 같이 서로 다른 안테나에서 수신되는 신호라도, 동일한 송수신기 사이에서 전송되는 신호들의 파일럿은 동일한 패턴으로 삽입되므로, 제1 및 제2 신호(S1, S2) 중 하나인 제1 신호(S1)에 대한 파일럿 패턴만을 검출하고, 그 결과를 제2 신호(S2)에 적용할 수 있다.
예를 들어, DVB-H/T 시스템은 CP(continual pilot) 및 SP(scattered pilot)의 두 가지 종류의 파일럿을 심볼들에 삽입할 수 있는데, SP가 삽입된 경우에, 파일럿 검출부(350)는 4개의 심볼마다 파일럿이 반복되는 분산 파일럿을 사용하는 시스템에서 현재 어떤 패턴이 들어오는지 확인하는 동작을 수행할 수 있다.
제1 채널 추정부(355a)는 제1 안테나에서 수신되는 신호에 대응되고, 제2 채 널 추정부(355b)는 제2 안테나에서 수신되는 신호에 대응된다. 이 때, 제1 및 제2 안테나의 채널은 서로 다르므로, 제1 및 제2 채널 추정부(355a, 355b)는 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대해 별도로 구비될 수 있다. 구체적으로, 제1 채널 추정부(355a)는 파일럿 검출부(350)에서 검출된 파일럿들을 이용하여 제1 신호(S1)에 대응되는 채널을 추정하고, 제2 채널 추정부(355b)는 파일럿 검출부(350)에서 검출된 파일럿들을 이용하여 제2 신호(S2)에 대응되는 채널을 추정한다.
다이버시티 옵티마이저(360)는 제1 및 제2 신호(S1, S2)에 대해 추정된 채널을 이용하여 다이버시티를 수행한다. 구체적으로, 다이버시티 옵티마이저(360)는 MRC(maximum ratio combining) 또는 EGC(equal gain combining) 기법을 기반으로, 추정된 채널을 이용하여 다이버티시를 수행할 수 있다. 상기 고속 푸리에 변환, 파일럿 검출, 채널 추정 및 다이버시티 기법들에 대한 정의 및 동작은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 사항인 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
디맵퍼 및 채널 디코더(370)는 다이버시티 옵티마이저(360)에서 출력된 심볼 단위의 신호를 바이너리(binary) 단위로 변환하고, 채널을 디코딩하여 송신기가 전송한 데이터를 추출한다.
잡음 성분 추정부(380)는 제1 및 제2 채널 추정부(355a, 355b)에서 출력된 신호들 각각의 잡음 성분을 추정하여, 각각의 신호에 대한 신호 대 잡음비(SNR, signal-to-noise ratio)를 출력한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 잡음 성분 추정부(380)는 각각의 신호에 대한 잡음 대 신호비(NSR, noise-to-signal ratio)를 출 력할 수도 있다.
선택 신호 생성부(390)는 잡음 성분 추정부(380)에서 수신된 신호 대 잡음비를 기초로 하여 트랙킹 동작을 수행하기 위한 선택 신호(SEL)를 생성하고, 생성된 선택 신호(SEL)를 선택부(315)에 제공한다.
도 3은 도 2의 복조기에서 선택 신호를 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 3000 단계에서, 잡음 성분 추정부(380)는 제1 및 제2 채널 추정부(355a, 355b)에서 출력된 제1 및 제2 신호의 잡음 성분을 추정하여, 각각의 신호에 대한 신호 대 잡음비를 출력한다.
3100 단계에서, 선택 신호 생성부(390)는 제1 신호(S1)의 SNR(이하, 'SNR1'이라 한다)과 제2 신호(S2)의 SNR(이하, 'SNR2'라 한다)을 비교한다. 비교 결과, SNR1이 SNR2보다 큰 경우 3200 단계를 수행하고, 그렇지 않은 경우 3300 단계를 수행한다.
3200 단계에서, 선택 신호 생성부(390)는 제1 논리 레벨을 가진 선택 신호(SEL)를 생성한다. 예를 들어, 제1 논리 레벨은 '0'일 수 있고, 이 때, 선택부(315)는 제1 및 제2 아날로그-디지털 컨버터(310a, 310b)에서 출력되는 신호들 중, 제1 아날로그-디지털 컨버터(310a)에서 출력되는 신호를 선택할 수 있다. 이로써, 복조기(30)는 제1 신호(S1)에 대한 트랙킹을 수행할 수 있다.
3300 단계에서, 선택 신호 생성부(390)는 제2 논리 레벨을 가진 선택 신호(SEL)를 생성한다. 예를 들어, 제2 논리 레벨은 '1'일 수 있고, 이 때, 선택 부(315)는 제1 및 제2 아날로그-디지털 컨버터(310a, 310b)에서 출력되는 신호들 중, 제2 아날로그-디지털 컨버터(310b)에서 출력되는 신호를 선택할 수 있다. 이로써, 복조기(30)는 제2 신호(S2)에 대한 트랙킹을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복조기(30)는 제1 신호(S1) 또는 제2 신호(S2)에 대한 트랙킹을 수행함으로써, 초기 동기에서 추정한 값들(예를 들어, 심볼 타이밍 옵셋, 캐리어 주파수 옵셋, 샘플링 주파수 옵셋, 채널 등)을 업데이트할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 복조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 복조 방법은 도 2에 도시된 복조기(30)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 2에 도시된 복조기(30)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 복조 방법에도 적용된다.
4000 단계에서, 제1 및 제2 아날로그 디지털 컨버터(310a, 310b)는 복수개의 신호들 각각에 대해 아날로그-디지털 컨버팅을 수행한다.
4100 단계에서, 샘플링 주파수 옵셋 보상부(320)는 복수개의 신호들에 대하여 순차적으로 샘플링 주파수 옵셋을 보상한다.
4200 단계에서, 모드 검출부(325)는 복수개의 신호들 중 하나로부터 OFDM 무선 통신 시스템의 전송 모드, 즉, FFT 모드와 GI 모드를 검출한다. 이 때, 검출된 전송 모드는 다른 신호에도 적용된다.
4300 단계에서, 제1 및 제2 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋 추정부(330a, 330b)는 검출된 모드를 이용하여 복수개의 신호들 각각에 대해 심볼 타이밍 옵셋 및 캐리어 주파수 옵셋을 추정한다.
4400 단계에서, 샘플링 주파수 옵셋 보상부(335)는 복수개의 신호들 중 하나에 대해 샘플링 주파수 옵셋을 추정한다. 이 때, 추정된 샘플링 주파수 옵셋은 다른 신호에도 적용된다.
4500 단계에서, 고속 푸리에 변환 수행부(345)는 복수개의 신호들에 대해 순차적으로 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 심볼들을 생성한다.
4600 단계에서, 파일럿 검출부(350)는 복수개의 신호들 중 하나에 대해 파일럿을 검출한다. 이 때, 검출된 파일럿은 다른 신호에도 적용된다.
4700 단계에서, 제1 및 제2 채널 추정부(355a, 355b)는 복수개의 신호들 각각의 채널을 추정한다.
4800 단계에서, 다이버시티 옵티마이저(360)은 추정된 채널을 기초로 복수의 신호들에 대해 다이버시티를 수행한다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기 및 이의 복조 방법은, 복조기의 기능 블럭들 중 일부를 복수개의 신호에 대하여 공유되도록 함으로써, 칩 또는 단말기의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기 및 이의 복조 방법은, SNR이 큰 신호를 이용하여 트랙킹함으로써, 더욱 정확한 다이버시티 동작을 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정 한 용어들이었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1의 복조기를 보다 상세하게 나타내는 블럭도이다.
도 3은 도 2의 복조기에서 선택 신호를 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 무선 통신 시스템의 복조 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (15)

  1. 복수개의 안테나들 및 상기 복수개의 안테나들로부터 수신되는 복수개의 신호들을 복조하는 복조기를 포함하는 OFDM 무선 통신 시스템의 수신기로서,
    상기 복조기는,
    상기 복수개의 신호들 중 하나에 대한 샘플링 주파수 옵셋을 추정하는 샘플링 주파수 옵셋 추정부;
    상기 복수개의 신호들 각각에 대해 상기 추정된 샘플링 주파수 옵셋(sampling frequency offset)을 보상하는 샘플링 주파수 옵셋 보상부;
    상기 샘플링 주파수 옵셋 보상된 신호들 중 하나로부터 상기 OFDM 무선 통신 시스템의 전송 모드를 검출하는 모드 검출부;
    상기 샘플링 주파수 옵셋 보상된 신호들에 대해 순차적으로 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 수행하여 주파수 영역의 심볼들을 생성하는 고속 푸리에 변환 수행부; 및
    상기 생성된 심볼들 중, 상기 복수개의 신호들 중 하나에 대응되는 심볼들로부터 파일럿을 검출하는 파일럿 검출부를 포함하고,
    상기 샘플링 주파수 옵셋 보상부, 상기 모드 검출부, 상기 샘플링 주파수 옵셋 추정부, 상기 고속 푸리에 변환 수행부 및 상기 파일럿 검출부 중 적어도 하나는 상기 복수개의 신호들 중 적어도 두 개의 신호들에 대하여 공유되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복조기는, 상기 복수개의 신호들 중 하나가 상기 고속 푸리에 변환 수행부에서 고속 푸리에 변환되는 동안, 상기 복수개의 신호들 중 나머지 신호들을 임시로 저장하는 임시 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복조기는,
    상기 복수개의 신호들의 잡음 성분을 추정하여, 상기 복수개의 신호들 각각에 대한 신호 대 잡음비(SNR, signal to noise ratio)를 출력하는 잡음 성분 추정부; 및
    상기 신호 대 잡음비를 기초로, 상기 복수개의 신호들 중 하나에 대하여 트랙킹(tracking) 동작을 수행하기 위해 상기 복수개의 신호들 중 하나를 선택하는 선택 신호를 생성하는 선택 신호 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 선택 신호 생성부는, 상기 복수개의 신호들 중 신호 대 잡음비가 높은 신호를 선택하도록 상기 선택 신호의 논리 레벨을 조절하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 선택 신호에 따라 상기 복수개의 신호들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 신호를 상기 샘플링 주파수 옵셋 보상부에 전달하는 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복조기는, 상기 수신되는 신호들에 대한 다이버시티(diversity)를 수행하는 다이버시티 옵티마이저(optimizer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모드 검출부는 상기 OFDM 무선 통신 시스템의 FFT 모드와 GI(guard interval) 모드를 검출하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  8. OFDM 무선 통신 시스템에서 복수개의 안테나들로부터 수신된 복수개의 신호들에 대한 복조 방법으로서,
    상기 복수개의 신호들에 대하여 순차적으로 샘플링 주파수 옵셋을 보상하는 단계;
    상기 샘플링 주파수 옵셋 보상된 신호들에 대하여 순차적으로 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 심볼들을 생성하는 단계;
    상기 복수개의 신호들 각각에 대응되는 심볼들에 대해 채널을 추정하는 단계; 및
    상기 심볼들을 바이너리 단위로 변환하고, 상기 추정된 채널을 디코딩하여 상기 OFDM 무선 통신 시스템의 송신기가 전송한 데이터를 추출하는 단계를 포함하고,
    상기 복수개의 신호들 중 하나로부터 상기 OFDM 무선 통신 시스템의 전송 모드를 검출하는 단계;
    상기 검출된 전송 모드를 기초로 하여 상기 복수개의 신호들에 각각에 대해 심볼 타이밍 주파수 및 캐리어 주파수 옵셋을 추정하는 단계; 및
    상기 검출된 전송 모드를 기초로 하여 상기 복수개의 신호들 중 하나에 대해 상기 샘플링 주파수 옵셋을 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 검출된 전송 모드는 상기 복수개의 신호들 중 다른 신호에 대해서도 공유되는 것을 특징으로 하는 복조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전송 모드는 FFT 모드 및 GI 모드인 것을 특징으로 하는 복조 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 생성된 심볼들 중, 상기 복수개의 신호들 중 하나에 대응된 심볼들 로부터 파일럿을 검출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 검출된 파일럿은 상기 복수개의 신호들 중 다른 신호에 대해서도 공유되는 것을 특징으로 하는 복조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 신호들 중 하나가 고속 푸리에 변환되는 동안, 상기 복수개의 신호들 중 다른 신호를 임시로 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 복수개의 신호들의 잡음 성분을 추정하여, 상기 복수개의 신호들 각각에 대한 신호 대 잡음비를 출력하는 단계; 및
    상기 신호 대 잡음비를 기초로, 트랙킹 동작을 수행하기 위해 상기 복수개의 신호들 중 하나를 선택하는 선택 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 선택 신호는, 상기 복수개의 신호들 중 신호 대 잡음비가 높은 신호를 선택하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 복조 방법.
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