KR20080021786A - 수신기 장치 및 전송 시스템 - Google Patents

Abstract

시변 OFDM 시스템에서, 비이상적 시간 동기화의 효과는 신호 대 간섭 비에 대한 디코딩된 평균 비트 에러율과 관련하여 불량한 성능을 유발할 수 있다. 전송 시스템(1)의 수신기 장치(3)는 서브캐리어-종속 채널 주파수 응답을 추정하고, 서브캐리어에 의해 전달된 심볼 내의 사이클 쉬프트에 기초하여 캐리어 간 간섭 확산을 결정한다. 그와 함께, OFDM 신호 내에 포함된 캐리어 간 간섭은 비이상적 시간 동기화의 경우에서조차도 상쇄될 수 있다.

Description

수신기 장치 및 전송 시스템{RECEIVER APPARATUS FOR RECEIVING A MULTICARRIER SIGNAL}

본 발명은 심볼을 변조시키는 서브캐리어를 포함하는 멀티캐리어 신호를 수신하는 수신기 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing: OFDM)와 같은 기술에 따라 변조된 신호를 수신하는 수신기 장치에 관한 것이며, 여기서 심볼은 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation: QAM), 특히 16-QAM 또는 64-QAM과 같은 변조 방식에 따라 변조된다.

US 2002/0181549 A1에는 채널 추정기를 구비한 멀티캐리어 수신기가 기술되어 있다. 또한, 멀티캐리어 신호를 송신기로부터 수신기로 전송하는 전송 시스템이 기술되어 있다. 멀티캐리어 수신기의 채널 추정기는 서브캐리어의 진폭 및 그 진폭의 시간 도함수(time derivatives)를 추정한다. 또한, 수신기는 수신된 멀티캐리어 신호 내에 포함된 캐리어 간 간섭(intercarrier interference)을 추정된 진폭 및 시간 도함수에 따라 상쇄시키는 등화기를 포함한다.

본 발명의 목적은 개선된 디코딩 성능을 갖는 멀티캐리어 신호 수신용 수신기 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 개선된 전송 성능을 갖는 멀티캐리어 신호 전송용 전송 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 정의된 바와 같은 수신기 장치 및 청구항 8에 정의된 바와 같은 전송 시스템에 의해 각각 해결된다. 본 발명의 유리한 개선점은 종속항에서 언급된다.

OFDM 시스템에서, 멀티캐리어 신호의 서브캐리어는 서로 직교로 배열되어 수신기 장치에서 서로 이격될 수 있게 된다. 또한, 서브캐리어는 중첩하며, 통상적으로 OFDM 시스템에서 그들이 중첩하는 것은 매우 중요하다. 그러나, 시변 채널의 존재 시, 멀티캐리어 신호는 캐리어 간 간섭(ICI)을 받게 된다. 다시 말해, 수신기 장치 측에서, 멀티캐리어 신호의 서브캐리어는 더 이상 서로에게 완전히 직교하지 않는다. 적절한 해결책으로는 시간 동기화(time synchronization)가 있는데, 여기서 신호 처리 시의 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transform: DFT)의 경우에, 시간 동기화는 이산 푸리에 변환을 위한 윈도우 위치지정(window positioning)으로 볼 수 있다. 시간 동기화 이후, 캐리어로 변조시킨 심볼은 ICI 상쇄 방법을 포함하는 검출 알고리즘에 의해 유도될 수 있다. 심볼 간 간섭(intersymbol interference: ISI)을 피하기 위해서, DFT용으로 선택된 데이터 블록은 가능하다면 단일 전송 심볼에 속하는 데이터만을 포함한다. 또한, DFT 입력 데이터 블록의 사이클 쉬프트가 제공되어 시간 동기화 방법에 추가적인 강건함을 더할 수 있다. 그러나, 채널이 시간에 따라 변하는 즉시, 사이클 쉬프트 및 시간 쉬프트는 서로 동등하지 않게 되어, 특히 비이상적 시간 동기화의 존재 시에 캐리어 간 간섭을 상쇄시키기 위해서 추가 노력이 필요하게 된다. 그에 의해, DFT 윈도우의 비이상적 위치지정으로 인한 시간 쉬프트는 ICI 상쇄에 큰 영향을 미치지는 않지만, 사이클 쉬프트는 큰 영향을 미친다. 따라서 수신기 장치의 추정 유닛은 심볼의 사이클 쉬프트에 기초하여 캐리어 간 간섭 확산(an intercarrier interference spreading)을 결정한다. 이 캐리어 간 간섭 확산을 이용하면, 수신기 장치의 등화기 유닛은 결정된 캐리어 간 간섭 확산에 기초하여 멀티캐리어 신호 내에 포함된 캐리어 간 간섭을 상쇄시키거나 거의 상쇄시킨다.

캐리어 간 간섭 확산은 구성요소가 위상 조절되는 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스에 의해 설명될 수 있으며, 여기서 위상은 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스의 각 구성요소의 행 수와 열 수 사이의 차이 및 쉬프트 변수에 의존한다. 그와 함께, 비이상적 시간 동기화의 존재가 고려된다.

추정 유닛이 1차 근사화에 따라 서브캐리어에 대한 채널 주파수 응답의 0차 시간 도함수 및 1차 시간 도함수를 결정하여 채널 주파수 응답을 추정하는 것이 유리하다. 그러나 2차 이상의 근사화도 이용될 수 있으며, 그에 따라 개선될 수 있다. 동일한 캐리어 간 확산이 병렬 서브캐리어, 즉 송수신기 장치의 무선 인터페이스에서 서로 평행하게 전송된 서브캐리어에 사용되는 것이 유리하다. 수신기 장치의 등화기 유닛은 수신된 심볼에 적용되는 0차 시간 도함수와 심볼에 대한 1차 시간 도함수 이후에 적용되는 캐리어 간 간섭 확산의 합에 기초하여 신호 출력을 결정한다. 여기서, 1차 시간 도함수 및 캐리어 간 간섭 확산이 맵핑(mappings)으로 간주되면, 캐리어 간 간섭 확산 및 1차 시간 도함수의 조합은 그 심볼에 적용된다. 매트릭스 설명의 경우, 캐리어 간 간섭 확산용 매트릭스는 매트릭스 승산 규칙에 따라 1차 시간 도함수의 매트릭스와 승산되고, 그 결과는 복소 값 형태의 심볼을 포함하는 벡터와 승산된다. 이 결과는 DFT, 특히 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT) 이후에 병렬-직렬 변환기(a parallel-to-serial converter)를 통해 제공될 수 있는 복소수 또는 실수의 벡터이다.

추정 유닛이 사이클 쉬프트 함수 및 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스에 기초하여 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스를 결정하는 것이 유리하다. 그에 의해, 추정 유닛은 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스의 특정 행 및 특정 열의 구성 요소를 고정 확산 매트릭스의 특정 행 및 특정 열의 구성 요소와 사이클 쉬프트 함수의 복소 값의 곱셈으로서 결정하며, 여기서 이 복소 값은, 허수 단위, 2배의 루돌프 수(two times Ludolf's number)(π=3.14159...), 쉬프트 변수, 행 수와 열 수 사이의 차이인 분자(a numerator)와 캐리어 간 확산 매트릭스의 열의 총 수 또는 서브캐리어의 총 수인 분모(a denominator)로 구성되는 분수 값의 곱셈으로서 결정된다. 캐리어 간 확산 매트릭스의 열의 총 수는 통상적으로 서브캐리어의 총 수와 같다.

추정 유닛이 채널 주파수 응답의 1차 시간 도함수를 1차 시간 도함수의 서브캐리어 의존적 함수(a subcarrier-dependent function)로서 추정하는 것이 유리하다. 특히, 채널 주파수 응답의 1차 시간 도함수는 서브캐리어 의존적 1차 시간 도함수로서 추정될 수 있다. 따라서 수신기 장치는 시변 서브캐리어 의존적 잡음 전력을 처리하여 신뢰성, 특히 비트 에러율(the bit error rate: BER)을 향상시킬 수 있다.

1차 시간 도함수는 시간 좌표에 대해 상기 특정 심볼에 후속하는 심볼의 0차 시간 도수 및 상기 특정 심볼에 선행하는 심볼의 0차 시간 도함수에 각각 기초하여 추정될 수 있다. 따라서 계산 부담이 감소한다.

본 발명의 이들 양상 및 그 밖의 양상은 후술하는 실시예로부터 명백하며 이를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

본 발명은 첨부한 공식 및 첨부한 도면을 참조하여 작성된 바람직한 실시예에 대한 다음 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다. 도면에서 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 표시된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수신기 장치를 포함하는 전송 시스템의 블록도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전송 시스템의 수신기 장치의 등화기 유닛의 블록도,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전송 시스템의 수신기 장치의 등화기 유닛의 블록도,

도 4는 본 발명의 실시예를 예시하는 직교 주파수 분할 다중화 심볼 할당도 를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전송 시스템(1)의 블록도를 도시하고 있다. 전송 시스템(1)은 송신기 장치(2) 및 수신기 장치(3)를 포함한다. 본 실시예의 전송 시스템(1)은 QAM 비트 맵핑 방식, 특히 16-QAM 또는 64-QAM을 이용하는 직교 주파수 분할 다중화를 위해 구성된다. 그러나 전송 시스템(1)은 또한 다른 멀티캐리어 다중화 방법을 위해서도 구성될 수 있고, 및/또는 위상 쉬프트 키잉(phase shift keying: PSK)과 같은 다른 비트 맵퍼도 이용할 수 있다. 따라서 수신기 장치(3)는 페이딩 채널(a fading channel)을 통해서 디지털 데이터를 전달하는 디지털 변조 멀티캐리어 신호를 수신하도록 구성된다. 본 발명의 실시예의 전송 시스템(1) 및 수신기 장치(3)의 가능한 애플리케이션으로는 지상 디지털 비디오 방송 시스템(Terrestrial Digital Video Broadcasting system: DVB-T)과 같은 디지털 비디오 방송 시스템이 있으며, 이러한 시스템에는 2k개의 서브캐리어 또는 8k개의 서브캐리어를 이용하는 직교 주파수 분할 다중화가 제공된다. 다른 애플리케이션으로는 IEEE 802.11a/g/n 및 HIPERLAN/2와 같은 실내 통신, 및 멀티캐리어 변조 기술을 이용한 셀룰러 무선 시스템이 있다. 전송 시스템(1) 및 수신기 장치(3)는 또한 주파수-선택적인 다중경로 채널을 통해 신호를 전송하거나 수신하는 데 적용 가능하다. 보다 구체적으로, 전송 시스템(1) 및 수신기 장치(3)는 전송 시스템(1)의 일부 구성 요소, 특히 수신기 장치(3)가 이동 중일 때, 예를 들어, 수신기 장치(3) 가 차량, 기차 또는 다른 운송 수단에 설치되거나 일시적으로 장착되어 있는 경우에 적용 가능하다. 그러나 본 발명의 전송 시스템(1) 및 수신기 장치(3)는 다른 애플리케이션에도 사용될 수 있다.

전송 시스템(1)의 수신기 장치(3)는 직렬-병렬 변환 및 이산 푸리에 변환(DFT)을 제공한다. 그와 함께, 병렬 데이터 스트림의 N개의 복소 데이터 심볼 a_n(n=0, ..., N-1)이 N-포인트 I-DFT에 의해 멀티캐리어 신호의 N개의 직교 서브캐리어로 변조되어 지속시간 T_u를 갖는 심볼을 형성한다. 이 심볼은 지속시간 T_G의 사이클 프리픽스(a cyclic prefix)에 의해 더 확장된다. 보호 구간(quard interval) 이내의 샘플 수 G 및 샘플링 주기 T에 따라, 관계식 T_u = NT 및 T_G = GT가 성립된다. 서브캐리어 간격은 f_s = 1/T_u로 설정된다. 따라서 송신기 장치(2)의 안테나를 이용하여 무선 인터페이스를 통해 전송된 샘플 s(qT)는 공식(1)에 도시한 바와 같이 설명될 수 있다.

그에 의해, j는 허수 단위이고, π는 루돌프 수이며, q = -G, ..., N-1에 대한 샘플 s(qT)는 데이터 블록의 말미로부터 샘플로 보호 구간을 채우는 가능한 방법을 설명한다.

공식(1)에서 qT는 시간 변수를 나타낸다. 시변 경로 h₁(qT)의 지연 위치 i₁T 및 임펄스 응답의 유한 지속시간을 이용하면, 수신기 장치(3)에 의해 수신된 수신 샘플 r(qT)이 채널 임펄스 응답을 갖는 전송 샘플 s(qT)와 양면 스펙트럼 밀도 N₀/2를 갖는 부가적 백색 가우시안 잡음(an additive white Gaussian noise: AWGN) η(qT)의 컨볼루션에 따라 획득된다. 최대 지연 확산 i_{L -1}T가 보호 구간의 지속시간 T_G 이하인 경우, 수신 샘플은 공식(2)에 도시한 바와 같다.

수신 샘플 r(qT)은 수신기 장치(3)의 안테나를 통해 수신된다. 수신기 장치(3)는 직렬-병렬 변환기(4)(S/P), 신호 처리부(5) 및 추가 신호 처리용 추가 신호 처리부(6)를 포함한다. 수신기 장치(3)의 안테나는 직렬-병렬 변환기(4) 및 신호 처리부(5)의 추정 유닛(7)에 접속된다. 직렬-병렬 변환기(4)는 수신기 장치(3)의 안테나를 통해 수신된 샘플 r(qT)의 직렬-병렬 변환을 수행하고, 수신 샘플 r(qT)의 벡터를 신호 처리부(5)의 등화기 유닛(8)으로 포워드한다. 추정기 유닛(7)은 채널의 속성, 특히 서브캐리어 의존적 채널 주파수 응답을 추정하도록 구성된다. 따라서 추정기 유닛(7)은 특정 시간 인스턴스에 관한 테일러 전개(Taylor expansion)에 따라 서브캐리어용 채널 주파수 응답 H의 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾ 및 서브캐리어용 채널 주파수 응답 H의 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾를 추정한다. 또한 추정 유닛(7)은 쉬프트 변수 s에 의해 설명될 수 있는 사이클 쉬프트에 기초하여 캐리어 간 간섭 확산 Θ^(s)을 결정한다. 추정된 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾ 및 추정된 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾와 캐리어 간 간섭 확산 Θ^(s)은 등화기 유닛(8)을 향해 출력된다.

등화기 유닛(8)은 고속 푸리에 변환(FFT)에 의해 구현될 수 있는 DFT를 포함 한다. 샘플 수에서 시간 쉬프트 q_sh에 의해 나타내어지는 비이상적 시간 동기화는 직렬-병렬 변환 후에 등화기 유닛(8)으로 입력되는 신호에 존재할 수 있으며, 그에 따라 서브캐리어 m 상의 수신 심볼은 공식(3)에 도시한 바와 같다.

시간 인스턴스(q-q_sh)T에서 서브캐리어 N 상의 채널 주파수 응답 H는 공식(4)에 도시한 바와 같이 설명될 수 있다.

따라서 공식(1) 내지 (4)로부터, 서브캐리어 m 상의 수신 심볼 y_n은 공식(5)에 도시한 바와 같으며, 여기서 등가 잡음 성분 η_m은 서브캐리어 m 상의 잡음 η을 설명하는 데 이용된다. 추정기 유닛(7)은 테일러 전개에 관해 채널 주파수 응답 H를 근사화한다. 이 테일러 전개는 시간 인스턴스 q₀T에 대해 이루어지는 것이 바람직하며, 여기서 q₀ = (N-1)/2 - q_sh이다. 그러나 테일러 전개는 다른 시간 인스턴스에 대해서도 유도될 수 있다. 따라서 시변 채널 주파수 응답 H는 공식(6)에 도시한 바와 같이 근사화된다.

이 1차 근사화는 시간 인스턴스 q₀T에서 평가된 서브캐리어 n에 대한 채널 주파수 응답의 0차 시간 도함수 H_n ⁽⁰⁾ 및 1차 시간 도함수 H_n ⁽¹⁾를 활용한다. 이 근사화를 이용하면, 서브캐리어 m 상의 수신 심볼 y_m은 공식(7)에 도시되며, 여기서 고정 캐리어 간 간섭 확산 행렬 Θ의 구성요소는 공식(8)에 따라 정의되고, 공식(7)의 등가 부호는 공식(6)의 근사화 부호 대신에 사용된다. 공식(8)에 도시한 바와 같이, 시간 쉬프트 q_sh는 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스에 대해 어떠한 영향도 미치지 않게 되어, 시간 쉬프트 q_sh는 예를 들어 공식(7)에 도시한 지수 값을 포함하여 쉬프트된 채널 주파수 응답의 0차 및 1차 시간 도함수를 각각 정의함으로써 보정될 수 있다. 이러한 재정의로 인해, 값 q₀은 선택된 DFT 윈도우의 중앙에 대응할 수 있다. 또한 심볼 간 간섭을 유도하지 않는 비이상적 시간 동기화가 어떠한 주요 영향도 미치지 않게 되므로, 주요 효과는 통상적으로 추정 유닛(7)에 의해 수행되는 채널 추정에 의해 제거될 수 있는 각 서브캐리어 상의 위상 쉬프트이다. 시간 동기화가 몇몇 OFDM 심볼에 대해 일정한 상태를 유지하는 경우, 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾가 동일한 위상 쉬프트는 나타낸다는 사실로 인해, 채널 주파수 응답의 1차 도함수 H⁽¹⁾는, 예를 들어 비이상적 시간 동기화의 존재 시에도 연속적인 OFDM 심볼의 채널 주파수 응답 H 사이의 차이로서 추정될 수 있다.

공식(5) 및 (6)에서, 시간 쉬프트는 입력 데이터의 사이클 쉬프트와 동일한데, 이는 신호가 시간에 따라 변하지 않게 되어 DFT 입력이 사이클 프리픽스로 인해 주기적인 것으로 보이기 때문이다. 공식(7)을 참조하여 전술한 바와 같이 시간 쉬프트 q_sh가 보정될 수 있다는 사실로 인해, 일반적으로 보정 이후에는, 0이 되는 시간 쉬프트 q_sh = 0이 추정될 수 있다.

쉬프트 값 s에 의해 설명되는 사이클 쉬프트가 발생하되, s의 값이 사이클 쉬프트의 샘플 개수를 카운트할 수 있게 되어 DFT 입력의 최종 s개 샘플이 s개의 제 1 샘플이 되는 경우, 서브캐리어 m에 대해 등화기 유닛(8)에 의해 적용되는 DFT의 출력은 공식(9)에 도시한 바와 같다.

공식(9)에서 서브캐리어 m에 대한 샘플 y_m은 공식(5)에 따라서 또는 근사화로서 공식(7)에 따라서 정의된다. DFT 출력 샘플 y_m ^(s)의 캐리어 간 간섭은 공식(7)의 1차 근사화 항목으로부터 결정될 수 있으며, 공식(10)에 도시한 바와 같이 기록될 수 있다.

공식(10)에서 1차 시간 도함수H_n ⁽¹⁾는 공식(7)으로부터 알 수 있는 바와 같이 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾가 시간 쉬프트 q_sh에 의해 영향을 받는 것과 동일한 방식으로 사이클 쉬프트 s에 의해 영향을 받는다. 또한 구성 요소 Θ_m,n를 갖는 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ도 쉬프트 변수 s에 의해 설명되는 사이클 쉬프트에 의해 영향을 받지만, 시간 쉬프트 q_sh에 의한 영향을 받지는 않는다. 따라서 그러한 위상 회전 효과를 처리하기 위해서, 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ^(s)는 공식(11)에 따라 쉬프트 변수 s에 의존하는 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ 및 사이클 쉬프트에 기초하여 정의된다.

캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ^(s)는 가변 확산을 설명한다는 점에 유의한다. 따라서 쉬프트 변수 s에 의해 설명되는 시간 쉬프트 q_sh 및 사이클 쉬프트는 시변 채널을 이용하는 OFDM 시스템의 모델링에 대해 상이한 영향을 미친다.

다음, 캐리어 간 간섭 상쇄 또는 캐리어 간 간섭의 적어도 부분적인 상쇄를 구현하는 가능한 방법이 상세히 설명된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 전송 시스템(1)의 수신기 장치(3)의 신호 처리부(5)를 도시하고 있다. 시간에 따라 변할 수 있는 사이클 쉬프트는 추정 유닛(7)의 사이클 쉬프트 추정부(10)에 의해 제공되는 쉬프트 변수 s에 의해 설명된다. 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ는 공식(8)에 따라 추정 유닛(7)의 판별부(11)에 의해 계산된다. 쉬프트 변수 s 및 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ는 신호 처리부(5)의 추정 유닛(7)의 계산부(12)에 입력된다. 그 다음, 계산부(12)는 공식(11)에 따라 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ 및 쉬프트 변수 s에 기초하여 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ^(s)를 계산한다. 계산된 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ^(s)는 신호 처리부(5)의 등화기 유닛(8)을 향해 출력된다.

채널 주파수 응답의 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾ 및 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾는 추정 유닛(7)의 추정부(13)에 의해 결정 또는 추정되며, 등화기 유닛(8)을 향해 출력된다. 또한 데이터 심볼 a_n(n = 0, ..., N-1)은 직렬-병렬 변환기(4)로부터 등화기 유닛(8)으로 입력된다. 그 다음, 등화기 유닛(8)은 공식(12)에 따라 모든 서브캐리어 m에 대한 샘플 y_m ^(s)을 포함하는 샘플 y^(s)의 벡터를 결정하고, 추가 신호 처리를 위한 추가 신호 처리부(6)로 심볼 y_m ^(s)를 출력한다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전송 시스템(1)의 수신기 장치(3)의 신호 처리부(5)를 도시하고 있다. 그에 의해, 각 서브캐리어에 대한 데이터 심볼 a_n을 포함하는 데이터 심볼 a의 벡터, 채널 주파수 응답의 0차 및 1차 시간 도함수 H⁽⁰⁾ 및 H⁽¹⁾는 각각 추정 유닛(7)의 캐리어 간 간섭 전력 추정부(15)에 입력된다. 또한 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ^(s)는 캐리어 간 간섭 전력 추정부(15)에 입력된다. 또한, 특정 구현에 의존하여, 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ도 캐리어 간 전력 추정부(15)에 입력될 수 있다. 캐리어 간 간섭 전력 추정부(15)는 공식(13)에 도시한 바와 같이 캐리어 간 간섭 전력을 계산하며, 여기서 E[a_na_n ^*]는 심볼 a_n과 a_n ^*의 곱에 대한 실수 값 추정이며, ^*는 복소 켤레를 표시하며, 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ^(s) 대신에 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스 Θ가 계산에 사용될 수 있다. 모든 서브캐리어 M에 대한 캐리어 간 간섭 전력 σ_u;m ²은 추정 유닛(7)의 계산 유닛(16)을 향해 출력된다. 계산 유닛(16)은 a_n이 파일럿 서브캐리어로부터의 심볼인 경우에는 보조 값 [기호]를 a_n으로서 결정하며, 그렇지 않은 경우에는 공식(14)에 도시한 바와 같이 보조 값을 결정한다.

이 공식은 또한 도 3에 도시되어 있으며, 여기서 파일럿 심볼의 경우는 채워져 있는 원(a filled circle)으로 표시되고, 다른 경우는 비어 있는 원(an unfilled circle)으로 표시된다. 보조 값 [기호}은 등화기 유닛(8)을 향해 출력된다. 등화기 유닛(8)은 공식(15)에 따라 성분 y_m ^(s)을 포함하는 심볼 y^(s)의 벡터를 계산하고, 추가 신호 처리를 위한 다른 신호 처리부(16)를 향해 이 벡터 y^(s)를 출력한다.

그에 의해, 공식(15)에서의 합계는 2m+1개 이하의 서브캐리어에 대해 이루어져서 2M개의 가장 가까운 서브캐리어로부터 비롯한 캐리어 간 간섭이 상쇄된다. 가능한 다수의 서브캐리어에 대해, 계산 부담이 더욱 감소한다.

특정 애플리케이션에서, M = 2를 설정하면, 계산 부담을 감소시키면서, 신호 대 간섭 비(SNR)에 대한 코딩된 평균 비트 에러율(BER)이 양호한 성능을 제공할 수 있다.

도 4는 서브캐리어가 채워져 있는 원 및 비어 있는 원으로 도시되는 직교 주파수 분할 다중화 심볼 할당도를 도시하고 있다. 서브캐리어의 각 행은 주파수 좌표(22)에 대해 정렬되고 서브캐리어의 각 열은 시간 좌표(23)에 대해 정렬된다. 파일럿 서브캐리어는 채워져 있는 원으로 도시되며, 여기서 이들 파일럿 서브캐리어 중 하나는 참조 부호(24)로 특정된다. 서브캐리어의 각 행은 하나의 직교 주파수 분할 다중화 심볼에 속한다. 따라서 제 1 열(25)은 각 직교 주파수 분할 다중화 심볼에 대한 고속 푸리에 변환 이후에 제 1 활성 서브캐리어의 파일럿 서브캐리 어로 구성된다. 또한 최종 열(26)은 고속 푸리에 변환 이후에 각 직교 주파수 분할 다중화 심볼의 최종 활성 서브캐리어의 파일럿 서브캐리어로 구성된다. 서브캐리어의 각 행은, 예를 들어 도시한 각 행에서 3개의 점(27)으로 도시한 바와 같이 8.000 활성 서브캐리어의 순서로 다수의 서브캐리어로 구성된다. 제 1 열(25)과 최종 열(26) 사이의 파일럿 서브캐리어(24)로 표현되는 파일럿 서브캐리어가 분산된다. 그러나 이 파일럿 서브캐리어(24)는 또한 시간 좌표(23)에 따라 일렬로 구성될 수도 있고, 또는 다른 방식으로 구성될 수도 있다.

사용자 데이터는 비어 있는 원으로 표시되는 서브캐리어로 변조된 심볼에 의해 전달되며, 비어 있는 원 중 하나는 참조 부호(28)로 특정된다. 따라서 데이터 서브캐리어(28)로 표현되는 데이터 서브캐리어는 파일럿 서브캐리어(24)가 아닌 서브캐리어이다.

추정 유닛(7)은 채널 주파수 응답의 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾를 근사화로서, 또는 특히 채널 주파수 응답의 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾의 함수로서 추정할 수도 있다. 예를 들어 추정 유닛(7)은 서브캐리어(30)에 선행하는 서브캐리어(31)에서 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾의 함수로서 서브캐리어(30)에 대한 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾를 계산하고, 서브캐리어(30)에 후속하는 서브캐리어(32)에서 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾를 추정할 수 있다. 보다 구체적으로, 추정 유닛(7)은 후속하는 서브캐리어(32)에서의 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾와 선행하는 서브캐리어(31)에서의 0차 시간 도함수 H⁽⁰⁾)의 차이의 절대 값의 제곱 값에 대한 함수로서 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾를 근사적으로 결정한다. 유사한 동작을 이용하여, 추정 유닛(7)은 서브캐리어(30)와 동일한 행 내의 다른 서브캐리어에 대한 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾를 추정한다. 따라서 서브캐리어(30)와 동일한 행 내의 모든 서브캐리어 m에 대한 1차 시간 도함수 H⁽¹⁾의 성분 H_m ⁽¹⁾는 간단한 계산에 의해 추정되어 계산 부담을 더욱 감소시킬 수 있다.

0차 시간 도함수 매트릭스 및 1차 시간 도함수 매트릭스는 대각 매트릭스(diagonal matrixes)로서 정의되어, 0차 시간 도함수 매트릭스와 심볼의 벡터의 곱셈, 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스와 1차 시간 도함수 매트릭스의 곱셈, 및 후자의 곱셈 결과와 심볼의 벡터의 곱셈은 매트릭스 승산 규칙에 따라 각각 정의될 수 있다는 점에 유의한다.

본 발명의 예시적인 실시예가 개시되어 있지만, 당업자에게는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 발명의 이점 중 일부를 달성할 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 발명 개념에 대한 이러한 수정은 첨부한 특허청구범위에 의해 포괄되는 것으로 의도되며, 특허청구범위 내의 참조 부호는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한 상세한 설명 및 첨부한 특허청구범위에서 "포함"의 의미는 다른 소자 또는 단계를 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한 단수 표현은 복수를 배제하는 것이 아니며, 단일 프로세서 또는 다른 유닛은 특허청구범위에 기재된 여러 수단의 기능을 이행할 수 있 다.

공식 목록:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

Claims (8)

1. 서브캐리어 - 심볼은 상기 서브캐리어로 변조됨 - 를 포함하는 멀티캐리어 신호를 수신하는 수신기 장치(3)로서,

   서브캐리어-종속 채널 주파수 응답(a subcarrier-dependent channel frequency response)을 추정하고, 상기 심볼에서의 사이클 쉬프트(a cycle shift)에 기초하여 캐리어 간 간섭 확산(an intercarrier interferance spreading)을 결정하는 추정 유닛(7)과,

   적어도 추정된 상기 채널 주파수 응답 및 결정된 상기 캐리어 간 간섭 확산에 기초하여 수신된 상기 멀티캐리어 신호 내에 포함된 캐리어 간 간섭을 적어도 근사적으로 상쇄시키는 등화기 유닛(8)을 포함하는

   수신기 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 추정 유닛(7)은 상기 채널 주파수 응답을 추정하도록 1차 이상의 근사화에 따라 적어도 상기 서브캐리어에 대한 상기 채널 주파수 응답의 1차 시간 도함수 및 상기 서브캐리어에 대한 상기 채널 주파수 응답의 0차 시간 도함수를 결정하고,

   상기 추정 유닛(7)은 병렬 서브캐리어에 대해 고정된 캐리어 간 간섭 확산 및 상기 사이클 쉬프트에 기초하여 상기 캐리어 간 간섭 확산을 결정하며,

   상기 등화기 유닛(8)은 상기 심볼에 대해 적용되는 상기 0차 시간 도함수와 상기 심볼에 대해 상기 1차 시간 도함수 이후에 적용되는 상기 캐리어 간 간섭의 합계에 기초하여 신호 출력을 결정하는

   수신기 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 추정 유닛(7)은 상기 서브캐리어에 대한 상기 채널 주파수 응답의 상기 0차 시간 도함수를 상기 채널 주파수 응답의 상기 0차 시간 도함수에 대한 매트릭스로서 결정하고, 상기 서브캐리어에 대한 상기 채널 주파수 응답의 상기 1차 시간 도함수를 상기 채널 주파수 응답의 상기 1차 시간 도함수에 대한 매트릭스로서 결정하며, 상기 고정 캐리어 간 간섭 확산을 상기 고정 캐리어 간 간섭 확산에 대한 매트릭스로서 결정하고, 상기 사이클 쉬프트를 쉬프트 변수 및 상기 서브캐리어에 의존하는 복소 값 함수로서 결정하며,

   상기 추정 유닛(7)은 상기 사이클 쉬프트 함수 및 상기 고정 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스에 기초하여 상기 캐리어 간 간섭 확산에 대한 매트릭스를 결정하고,

   상기 등화기 유닛(8)은 상기 채널 주파수 응답의 상기 0차 시간 도함수에 대한 상기 매트릭스와 상기 서브캐리어의 상기 심볼의 벡터와의 곱셈과, 상기 캐리어 간 간섭 확산에 대한 상기 매트릭스, 상기 채널 주파수 응답의 상기 1차 시간 도함수에 대한 상기 매트릭스 및 상기 서브캐리어의 상기 심볼의 상기 벡터의 곱셈과의 합계로서 상기 신호 출력의 벡터를 결정하는

   수신기 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 추정 유닛(7)은 특정 행 및 특정 열의 구성 요소가 상기 고정 확산 매트릭스의 상기 특정 행 및 상기 특정 열 내의 구성 요소와 상기 사이클 쉬프트 함수의 복소 값과의 곱으로서 계산되도록 상기 캐리어 간 간섭 확산 매트릭스를 결정하며,

   상기 사이클 쉬프트 함수의 상기 복소 값은 허수 단위, 2배의 루돌프 수(two times Ludolf's number), 상기 쉬프트 변수, 및 상기 행 수와 상기 열 수 사이의 차이인 분자(a numerator)와 상기 캐리어 간 확산 매트릭스의 열의 총 수 또는 서브캐리어의 총 수인 분모(a denominator)로 구성되는 분수 값의 곱셈에 대한 복소 지수 함수로서 결정되는

   수신기 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 추정 유닛(7)은 상기 채널 주파수 응답의 상기 1차 도함수를 서브캐리어-종속 1차 시간 도함수로서 추정하는

   수신기 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 추정 유닛(7)은 특정 심볼에 대한 상기 채널 주파수 응답의 상기 1차 시간 도함수를 시간 좌표에 대해 상기 특정 심볼에 후속하는 심볼에 대한 상기 채널 주파수 응답의 0차 시간 도함수와 상기 시간 좌표에 대해 상기 특정 심볼에 선행하는 심볼에 대한 상기 채널 주파수 응답의 0차 시간 도함수의 차이로서 추정하는

   수신기 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 등화기 유닛(8)은 사전결정된 수 이하의 인접 서브캐리어로부터의 캐리어 간 간섭에 기초하여 상기 서브캐리어 각각의 상기 캐리어 간 간섭을 적어도 근사적으로 상쇄시키는

   수신기 장치.
8. 송신 장치(2)로부터 수신기 장치(3)로 멀티캐리어 신호를 전송하는 전송 시스템으로서,

   상기 멀티캐리어 신호는 서브캐리어를 포함하고,

   상기 송신기 장치(2)는 상기 서브캐리어로 심볼을 변조시키며,

   상기 수신기 장치(3)는 청구항 제1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따라 구성되는

   전송 시스템.

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