KR20100020657A - 무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 장치 및 방법 - Google Patents

무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 장치 및 방법을 개시한다. 무선 다중 캐리어 통신시스템에서 잡음 분산 추정 방법은 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 수신하는 단계와, 수신된 전송 신호에 대한 시간 영역의 제1 잡음 분산을 계산하는 단계와, 수신된 전송 신호에 대한 주파수 영역의 제2 잡음 분산을 계산하는 단계와, 제1 잡음 분산 및 제2 잡음 분산 중 하나의 잡음 분산을 선택하는 단계를 포함한다.
다중 캐리어, 잡음 분산

Description

무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 장치 및 방법 {Apparatus and Method for estimating noise variance in Wireless Multi-carrier Communication Systems}
본 발명은 무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레퍼런스 시그널을 이용하여 잡음 분산을 추정하는 잡음 분산 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-001-03, 과제명: 4세대 이동통신을 위한 적응 무선접속 및 전송 기술개발].
무선 다중 캐리어 통신시스템의 수신기에서 검파, LLR(Log-Likelihood Ratio)과 같은 비트열의 신뢰도 계산 등을 위해서 잡음 분산 추정은 반드시 필요하다.
일반적으로, 잡음 분산 추정 장치는 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널들이 서로 다른 자원에 매핑되어 전송되는 경우, 수신 신호를 시간 영역으로 변환하고, 변환된 시간 영역의 신호를 이용하여 잡음 분산을 추정할 수 있다. 이때, 잡 음 분산 추정 장치는 변환된 시간 영역의 신호에 잡음 성분만 존재하는 부분이 많이 포함되어 있어서, 이를 이용하여 잡음 분산을 용이하게 추정할 수 있다.
그러나, 잡음 분산 추정 장치는 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널들이 동일한 자원에 매핑되어 전송되는 경우, 변환된 시간 영역의 신호에 잡음 성분만 존재하는 부분의 양이 극히 적음에 따라, 이를 이용하여 추정한 잡음 분산 값은 부정확할 수 있다.
따라서, 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널들이 동일한 자원에 매핑되어 전송되는 경우에도 잡음 분산을 용이하고, 정확하게 추정할 수 있는 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시간 영역 차이가 가능한 모든 시간-주파수 자원에 대하여, 시간 영역 신호차 샘플을 통한 제1 잡음 분산과, 주파수 영역 차이가 가능한 모든 시간-주파수 자원에 대하여, 주파수 영역 신호차 샘플을 통한 제2 잡음 분산을 이용함으로써, 잡음 분산을 추정함에 따라, 구현의 복잡도를 감소시킬 수 있는 잡음 분산 추정 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 장치는 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전송 신호에 대한 시간 영역의 제1 잡음 분산을 계산하는 제1 잡음 분산 추출부와, 상기 수신된 전송 신호에 대한 주파수 영역의 제2 잡음 분산을 계산하는 제2 잡음 분산 추출부와, 상기 제1 잡음 분산 및 상기 제2 잡음 분산 중 하나의 잡음 분산을 선택하는 잡음 분산 선택부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 방법은 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 전송 신호에 대한 시간 영역의 제1 잡음 분산을 계산하는 단계와, 상기 수신된 전송 신호에 대한 주파수 영역의 제2 잡음 분산을 계산하는 단계와, 상기 제1 잡음 분산 및 상기 제2 잡음 분산 중 하나의 잡음 분산을 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 장치 및 방법은 시간 영역 차이가 가능한 모든 시간-주파수 자원에 대하여, 시간 영역 신호차 샘플을 통한 제1 잡음 분산과, 주파수 영역 차이가 가능한 모든 시간-주파수 자원에 대하여, 주파수 영역 신호차 샘플을 통한 제2 잡음 분산을 이용함으로써, 잡음 분산을 추정함에 따라, 수신 신호를 시간 영역으로 변환하기 위한 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 과정이 생략될 수 있다. 따라서, 잡음 분산 추정 장치의 구현에 대한 복잡도가 감소될 수 있다. 또한, 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스에 순환 천이(Cycle Shift)를 적용함으로써, 레퍼런스 시그널 시퀀스가 동일한 자원에 매핑되어 전송되는 경우에도 잡음 분산을 용이하게 추정할 수 있다. 뿐만 아니라, 잡음 분산 추정 장치는 채널 추정 값을 이용하지 않음에 따라, 채널 추정 성능과 무관하게 동일한 잡음 분산 추정의 성능을 나타낼 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
무선 다중 캐리어 통신시스템은 하향링크에서, 기지국의 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스들을 모두 동일한 시간-주파수 자원에 매핑하여 전송할 수 있다. 이때, 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스들은 특정 시퀀스에 순환 천이(cyclic shift)가 적용된 신호일 수 있으며, 순환 천이는 각 송신 안테나마 다 다르게 적용될 수 있다. 따라서, 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스들은 순환 천이가 균등하게 적용될 수 있으며, 비균등하게 적용될 수도 있다.
또한, 무선 다중 캐리어 통신시스템은 상향링크에서도, 특정 시퀀스에 순환 천이가 각 사용자마다 또는 각 송신 안테나마다 다르게 적용된 다중 사용자의 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스들을 동일한 시간-주파수 자원에 매핑하여 전송할 수 있다.
무선 다중 캐리어 통신시스템은 하향링크와 상향링크에서, 레퍼런스 시그널 시퀀스를 특정 시간
Figure 112008057887018-PAT00001
,
Figure 112008057887018-PAT00002
에 대해 주파수 자원에 매핑할 수 있으며,
Figure 112008057887018-PAT00003
,
Figure 112008057887018-PAT00004
에 대해 시간 자원에 매핑하여 송신할 수도 있다. 또한, 무선 다중 캐리어 통신시스템은 레퍼런스 시그널 시퀀스를, 시간, 주파수, 및 시간-주파수 자원을 달리하여 여러 번 전송될 수 있으며, 그 때마다 레퍼런스 시그널 시퀀스는 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무선 다중 캐리어 통신시스템의 송수신 신호에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 무선 다중 캐리어 통신시스템의 하향링크에서 송신 안테나 수를
Figure 112008057887018-PAT00005
라고 하고, 각 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스는 특정 시퀀스,
Figure 112008057887018-PAT00006
에 균등한 간격의 순환 천이가 적용된 신호일 수 있다.
여기서, 시퀀스
Figure 112008057887018-PAT00007
는 시퀀스 길이가
Figure 112008057887018-PAT00008
이고,
Figure 112008057887018-PAT00009
개의 시퀀스 구성 요소의 크기는 각각 1로 가정한다. 또한, 시퀀스
Figure 112008057887018-PAT00010
는 시간
Figure 112008057887018-PAT00011
의 주파수 자원에 매핑되고, 시퀀스
Figure 112008057887018-PAT00012
는 시간
Figure 112008057887018-PAT00013
의 주파수 자원에 매핑된다. 이러한 두 시퀀스
Figure 112008057887018-PAT00014
,
Figure 112008057887018-PAT00015
는 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
이때, 무선 다중 캐리어 통신시스템에서 송신되는 각 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스는 [수학식 1]에 의해 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112008057887018-PAT00016
여기서,
Figure 112008057887018-PAT00017
,
Figure 112008057887018-PAT00018
,
Figure 112008057887018-PAT00019
은 각각 특정 사용자의 송신 안테나 인덱스, 주파수 인텍스, 시간 인덱스를 나타낸다.
또한, 무선 다중 캐리어 통신시스템의 수신 신호는 [수학식 2]에 의하여 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112008057887018-PAT00020
여기서,
Figure 112008057887018-PAT00021
,
Figure 112008057887018-PAT00022
,
Figure 112008057887018-PAT00023
는 각각 수신 신호, 무선 채널, 백색 잡음을 나타내 고,
Figure 112008057887018-PAT00024
는 주파수 인덱스와 시간 인덱스에 따른 시간-주파수 자원의 위치를,
Figure 112008057887018-PAT00025
는 수신 안테나의 인덱스를 나타낸다.
[수학식 2]를 참조하면, 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스들은 모두 동일한 시간-주파수 자원에 위치함을 확인할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무선 다중 캐리어 통신시스템에서의 잡음 분산 추정 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 장치는 수신부(101), 제1 및 제2 잡음 분산 추출부(103, 109), 및 잡음 분산 선택부(115)를 포함한다.
수신부(101)는 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스(
Figure 112008057887018-PAT00026
)를 포함하는 전송 신호(
Figure 112008057887018-PAT00027
)를 수신한다.
제1 잡음 분산 추출부(103)는 수신부(101)를 통해 수신된 전송 신호의 시간 영역에 대한 제1 잡음 분산을 계산한다. 구체적으로, 제1 잡음 분산 추출부(103)는 제1 샘플 추출부(105)와 제1 분산 계산부(107)를 포함한다.
제1 샘플 추출부(105)는 수신된 전송 신호의 시간 영역 차이가 가능한 모든 시간-주파수 자원 및 수신 안테나에 대하여, 시간 영역 신호차 샘플들(
Figure 112008057887018-PAT00028
)을 계산한다. 여기서, 시간 영역 신호차 샘플들 (
Figure 112008057887018-PAT00029
)은 [수학식 3]에 의하여 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112008057887018-PAT00030
여기서,
Figure 112008057887018-PAT00031
는
Figure 112008057887018-PAT00032
의 복소 공액(complex conjugate) 연산을 의미한다
제1 분산 계산부(107)는 시간 영역 신호차 샘플들의 분산을 구하고, 시간 영역 신호차 샘플들의 분산을 예를 들어, 2로 나누어 제1 잡음 분산을 계산한다.
제2 잡음 분산 추출부(109)는 수신부(101)를 통해 수신된 전송 신호의 주파수 영역에 대한 제2 잡음 분산을 계산한다. 구체적으로, 제2 잡음 분산 추출부(109)는 제2 샘플 추출부(111)와 제2 분산 계산부(113)를 포함한다.
제2 샘플 추출부(111)는 수신된 전송 신호의 주파수 영역 차이가 가능한 모든 시간-주파수 자원 및 수신 안테나에 대하여, 주파수 영역 신호차 샘플들(
Figure 112008057887018-PAT00033
)을 계산한다. 여기서, 주파수 영역 신호차 샘플들(
Figure 112008057887018-PAT00034
)은 [수학식 4]에 의하여 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112008057887018-PAT00035
제2 분산 계산부(113)는 주파수 영역 신호차 샘플들의 분산을 구하고, 주파수 영역 신호차 샘플들의 분산을 예를 들어, 2로 나누어 제2 잡음 분산을 계산한다.
잡음 분산 선택부(115)는 제1 잡음 분산 및 제2 잡음 분산 중 하나의 잡음 분산을 선택하여 최종 잡음 분산을 추정할 수 있다. 가령, 잡음 분산 선택부(115)는 제1 잡음 분산 및 제2 잡음 분산 중 최소값을 선택하여 최종 잡음 분산을 추정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 장치는 시퀀스가 시간-주파수 자원에 맵핑된 것으로 가정함에 따라, 제1 및 제2 잡음 분산 추출부를 모두 포함하는 것으로 언급하였으나, 이에 한정되지 않으며, 선택적으로 포함할 수 있다. 가령, 잡음 분산 추정 장치는 시퀀스가 시간 자원에 매핑되고, 특정 주파수에만 전송되는 경우에는, 시간 영역 차이에 대한 잡음 분산을 구하는 제2 잡음 분산 추출부만을 포함할 수 있으며, 시퀀스가 주파수 자원에 매핑되고, 특정 시간에만 전송되는 경우에는, 주파수 영역 차이에 대한 잡음 분산을 구하는 제2 잡음 분산 추출부만을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 장치는 동일한 시간-주파수 자원에 매핑된 다중 사용자에 대한 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스를 수신할 경우에도, 순환 천이가 적용된 레퍼런스 시그널 시퀀스의 특성을 이용하여, 시간 및 주파수 영역의 신호차 샘플에 대한 분산을 구함으로써, 잡음 분산을 용이하게 추정할 수 있다. 또한, 수신 신호를 시간 영역으로 변환하기 위한 IDFT 과정이 불필요함에 따라, 구현의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
도 2는 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저, 잡음 분산 추정 장치는 수신부를 통하여, 다중 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 수신한다(S201). 전송 신호는 무선 채널, 및 백색 잡음을 더 포함할 수 있다. 이때, 레퍼런스 시그널 시퀀스는 순환 천이(Cycle Shift)가 적용된 시퀀스일 수 있다.
이어서, 잡음 분산 추정 장치는 전송 신호에 대한 시간 영역의 제1 잡음 분산을 계산한다(S203).
구체적으로, 잡음 분산 추정 장치는 전송 신호의 시간 영역 차이가 가능한 모든 시간-주파수 자원 및 수신 안테나에 대하여, 시간 영역 신호차 샘플들을 계산하고, 시간 영역 신호차 샘플들의 분산을 구한다.
이어서, 잡음 분산 추정 장치는 전송 전송 신호에 대한 주파수 영역의 제2 잡음 분산을 계산한다(S205).
구체적으로, 잡음 분산 추정 장치는 전송 신호의 주파수 영역 차이가 가능한 모든 시간-주파수 자원 및 수신 안테나에 대하여, 주파수 영역 신호차 샘플을 계산하고, 주파수 영역 신호차 샘플들의 분산을 구한다.
이어서, 잡음 분산 추정 장치는 최종 잡음 분산을 추출한다(S207 ~ S211).
잡음 분산 추정 장치는 제1 잡음 분산 및 제2 잡음 분산 중 하나의 잡음 분산을 선택하여 최종 잡음 분산을 추출한다. 이때, 잡음 분산 추정 장치는 제1 잡 음 분산 및 제2 잡음 분산 중 작은 값을 선택할 수 있다.
즉, 잡음 분산 추정 장치는 제1 잡음 분산이 제2 잡음 분산보다 큰 경우, 제2 잡음 분산을 선택할 수 있으며, 제1 잡음 분산이 제2 잡음 분산보다 크지 않은 경우, 제1 잡음 분산을 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 방법은 시퀀스가 시간-주파수 자원에 맵핑된 것으로 가정함에 따라, 전송 신호에 대한 시간 영역의 제1 잡음 신호와 주파수 영역의 제2 잡음 신호를 계산하는 단계를 모두 수행하는 것으로 언급하였으나, 이에 한정되지 않으며, 시퀀스의 맵핑 환경에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 장치는 시간영역으로 변환하는 역이산 퓨리에변환 단계를 필요로 하지 않음에 따라, 잡음 분산을 추정하는 단계를 최소화할 수 있다. 또한, 다중 사용자에 대한 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스가 동일한 시간-주파수 자원에 매핑되어 전송되는 경우에도, 순환 천이가 적용된 레퍼런스 시그널 시퀀스의 특성을 이용하여, 시간 및 주파수 영역의 신호차 샘플에 대한 분산을 구함으로써, 잡음 분산을 용이하게 추정할 수 있다. 뿐만 아니라, 잡음 분산 추정 장치는 채널 추정 값을 이용하지 않음에 따라, 채널 추정 성능과 무관하게 동일한 잡음 분산 추정의 성능을 나타낼 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 발명의 실시예에 따른 잡음 분산 추정 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 전송 신호에 대한 시간 영역의 제1 잡음 분산과 상기 수신된 전송 신호에 대한 주파수 영역의 제2 잡음 분산 중 적어도 하나를 계산하는 단계; 및
    상기 제1 잡음 분산 및 상기 제2 잡음 분산 중 하나의 잡음 분산을 선택하는 단계를 포함하는 잡음 분산 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레퍼런스 시그널 시퀀스는 순환 천이(Cycle Shift)가 적용된 것을 특징으로 하는 잡음 분산 추정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스는 동일한 시간-주파수 자원에 매핑된 것을 특징으로 하는 잡음 분산 추정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 잡음 분산을 계산하는 단계는
    상기 수신된 전송 신호의 시간-주파수 자원 및 수신 안테나에 대하여, 시 간 영역 신호차 샘플들을 계산하는 단계; 및
    상기 시간 영역 신호차 샘플들의 분산을 구하는 단계
    를 포함하는 잡음 분산 추정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 잡음 분산을 계산하는 단계는
    상기 수신된 전송 신호의 시간-주파수 자원 및 수신 안테나에 대하여, 주파수 영역 신호차 샘플들을 계산하는 단계; 및
    상기 주파수 영역 신호차 샘플들의 분산을 구하는 단계
    를 포함하는 잡음 분산 추정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 잡음 분산을 선택하는 단계는 상기 제1 잡음 분산 및 상기 제2 잡음 분산 중 작은 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 잡음 분산 추정 방법.
  7. 다중 송신 안테나의 레퍼런스 시그널 시퀀스를 포함하는 전송 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신된 전송 신호에 대한 시간 영역의 제1 잡음 분산을 계산하는 제1 잡음 분산 추출부와 상기 수신된 전송 신호에 대한 주파수 영역의 제2 잡음 분산을 계산하는 제2 잡음 분산 추출부 중 적어도 하나를 포함하는 잡음 분산 추출부; 및
    상기 제1 잡음 분산 및 상기 제2 잡음 분산 중 하나의 잡음 분산을 선택하는 잡음 분산 선택부를 포함하는 잡음 분산 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 잡음 분산 추출부는
    상기 수신된 전송 신호의 시간-주파수 자원 및 수신 안테나에 대하여, 시간 영역의 신호차 샘플들을 계산하는 제1 샘플 추출부; 및
    상기 시간 영역의 신호차 샘플들의 분산을 구하는 제1 분산 계산부
    를 포함하는 잡음 분산 추정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 잡음 분산 추출부는
    상기 수신된 전송 신호의 시간-주파수 자원 및 수신 안테나에 대하여, 주파수 영역 신호차 샘플들을 계산하는 제2 샘플 추출부; 및
    상기 주파수 영역 신호차 샘플들의 분산을 구하는 제2 분산 계산부
    를 포함하는 잡음 분산 추정 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 잡음 분산 선택부는 상기 제1 잡음 분산 및 상기 제2 잡음 분산 중 작은 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 잡음 분산 추정 장치.
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