(19) 대한민국특허청(KR) (12) 등록특허공보(B1) (51) 국제특허분류(Int. Cl.) H04L 27/26 (2006.01) (21) 출원번호 10-2012-0025754 (22) 출원일자 2012년03월13일 심사청구일자 (56) 선행기술조사문헌 KR100635534 B1 JP2004505498 A 2012년03월13일 (45) 공고일자 2013년08월16일 (11) 등록번호 10-1294721 (24) 등록일자 2013년08월02일 (73) 특허권자 한국기술교육대학교 산학협력단 충청남도 천안시 동남구 병천면 충절로 1600 (한 국기술교육대학교) (72) 발명자 김한종 서울특별시 강남구 대치동 미도아파트 209동 120 6호 김봉구 충청남도 천안시 서북구 쌍용2동 월봉 현대아파트 502동 1203호 (뒷면에 계속) (74) 대리인 김문종, 손은진 전체 청구항 수 : 총 6 항 심사관 : 안병일 (54) 발명의 명칭 긴훈련심볼과 짧은훈련심볼을 이용한 LS채널추정방법 (57) 요 약 본 발명은 긴훈련심볼과 짧은훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 프리엠블 신 호가 무선 채널을 통해 전송된 경우, 상기 무선 채널을 통과한 후 수신된 프리엠블 신호를 분석하여 상기 채널을 추정하는 LS 채널추정장치에 있어서, 상기 프리엠블은 짧은 훈련심볼과 긴훈련심볼을 구비하고, 심볼값이 존재하 는 부반송파의 경우, 수신단에서 사전에 알고 있는 상기 짧은 훈련심볼을 기반으로 해당 부반송파의 채널을 추정 하는 제1채널추정부; 상기 심볼값이 존재하지 않는 그 이외의 부반송파의 경우, 수신단에서 사전에 알고 있는 상 기 긴훈련심볼을 기반으로 채널을 추정하는 제2채널추정부; 및 상기 제1채널추정부와 상기 제2채널추정부에서 얻 어진 각 부반송파들의 채널추정값을 가산하고, 이를 부반송파의 수로 나누어 각 부반송파에 대한 채널추정값들의 평균을 얻는 제3채널추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정장 치에 관한 것이다. 대 표 도 - 1 -
(72) 발명자 심승보 충청남도 아산시 온천2동 87-11 이이극 중국 저장 프로빈스 퉁샹 시티, 충푸 타운 지안캉 로드 #1-2 -
특허청구의 범위 청구항 1 프리엠블 신호가 무선 채널을 통해 전송된 경우, 상기 무선 채널을 통과한 후 수신된 프리엠블 수신신호를 분석 하여 상기 채널을 추정하는 LS 채널추정장치에 있어서, 상기 프리엠블은 짧은 훈련심볼과 긴훈련심볼을 구비하고, 심볼값이 존재하는 부반송파의 경우, 수신단에서 사전에 알고 있는 상기 짧은 훈련심볼을 기반으로 해당 부반송 파의 채널을 추정하는 제1채널추정부; 상기 심볼값이 존재하지 않는 그 이외의 부반송파의 경우, 수신단에서 사전에 알고 있는 상기 긴훈련심볼을 기 반으로 채널을 추정하는 제2채널추정부; 및 상기 제1채널추정부와 상기 제2채널추정부에서 얻어진 각 부반송파들의 채널추정값을 가산하고, 이를 부반송파 의 수로 나누어 각 부반송파에 대한 채널추정값들의 평균값을 얻는 제3채널추정부를 포함하는 것을 특징으로 하 는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정장치. 청구항 2 제 1항에 있어서, 상기 제1채널추정부에서 부반송파는 12개의 위치에서 심볼이 존재하고, 짧은 훈련심볼에 의해 추정되는 채널추 정값은 이하의 수학식 1 [수학식 1] 에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정장치: 상기 k는 -24, -20, -16, -12, -8, -4, 4, 8, 12, 16, 20, 24이고, 상기 는 짧은 훈련심볼에 의해 추정 되는 채널추정값이며, 상기 는 FFT 이후 주파수 영역에의 수신신호이고, 상기 는 짧은훈련심볼이다. 청구항 3 제 1항에 있어서, 상기 제2채널추정부의 긴훈련심볼은 2개로 구성되고, 이하의 수학식 2 및 수학식 3 [수학식 2] - 3 -
[수학식 3] 에 의해 각 긴훈련심볼에 대한 채널추정값을 얻는 것을 특징으로 하는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정장치: 상기 은 제1긴훈련심볼에 대한 채널추정값이고, 상기 는 FFT 이후 주파수 영역에의 수신신호이며, 상기 는 제1긴훈련심볼이고, 상기 은 제2긴훈련심볼에 대한 채널추정값이고, 상기 는 FFT 이후 주파수 영역에의 수신신호이며, 상기 는 제2긴훈련심볼이다. 청구항 4 제 3항에 있어서, 상기 제2채널추정부는 상기 제1긴훈련심볼에 대한 채널추정값과 상기 제2긴훈련심볼에 대한 채널추정값의 평균값을 얻는 것을 특징으 로 하는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정장치. 청구항 5 제 1항에 있어서, 상기 제3채널추정부는, 이하의 수학식 4에 의해 [수학식 4] 각 부반송파에 대한 채널추정값들의 평균값을 얻는 것을 특징으로 하는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정장치; 상기 는 각 부반송파에 대한 채널추정값들의 평균값이고, 상기 는 짧은훈련심볼에 의한 채널추정값 이고, 상기 제1긴훈련심볼에 의한 채널추정값이며, 상기 는 제2긴훈련심볼에 의한 채널추정값이다. 청구항 6 프리엠블 신호가 무선 채널을 통해 전송된 경우, 상기 무선 채널을 통과한 후 수신된 프리엠블 수신신호를 분석 - 4 -
하여 상기 채널을 추정하는 LS 채널추정방법에 있어서, 상기 프리엠블은 짧은 훈련심볼과 긴훈련심볼을 구비하고, 심볼값이 존재하는 부반송파의 경우, 제1채널추정부에 의해 수신단에서 사전에 알고 있는 상기 짧은 훈련심볼을 기반으로 해당 부반송파에 대한 채널 추정값을 얻는 단계; 상기 심볼값이 존재하지 않는 그 이외의 부반송파의 경우, 제2채널추정부에 의해 수신단에서 사전에 알고 있는 상기 긴훈련심볼을 기반으로 채널 추정값을 얻는 단계; 및 제3채널추정부에 의해 상기 제1채널추정부와 상기 제2채널추정부에서 얻어진 각 부반송파들의 채널추정값을 가 산하고, 이를 부반송파의 수로 나누어 각 부반송파에 대한 채널추정값들의 평균값을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법. 명 세 서 [0001] 기 술 분 야 본 발명은 긴훈련심볼과 짧은훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 긴훈련심볼 뿐 아니라 짧은훈련심볼을 함께 적용하게 됨으로써 기존의 LS채널추정방법에 비해 보다 정확하게 채널을 추정할 수 있는 긴훈련심볼과 짧은훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법에 관한 것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] [0007] [0008] [0009] [0010] 배 경 기 술 텔레매틱스(Telematics)는 통신과 정보기술의 합성어로 무선망을 통한 음성 및 데이터 통신을 이용하여 차량에 정보를 주고 받는 새로운 부가서비스를 제공하는 기술이다. 텔레매틱스 서비스를 제공하기 위해 DSRC(Dedicated Short Range Communication), 무선랜, UWB(Ultra Wideband)등 여러 가지 무선 통신 기술이 제안되고 있는데, 이중 UWB 시스템은 홈네트워킹 내의 단말 장치와 차량 내 텔레매틱스 단말기 장치간 연계 서비스와 차량내 고속 데이터 전송의 필요성이 증대함에 따른 요구에 부합되어 많은 연구가 진행되고 있다. UWB 시스템은 FCC에서 규정한 3.1 ~ 10.6GHz 대역의 스펙트럼 마스크에서 채널 주파수 대역폭이 500MHz 이상으 로 정의하며 고속 데이터 전송률을 가지는 무선(Wireless) PAN을 공급하기 적합하다. 이러한 UWB 시스템은 낮은 파워를 사용하기 때문에 자동차 및 차내 다른 전자 제품에 영향을 미치지 않고, 최대 전송률이 1Gbps정도까지를 제공할 수 있어 차내 무선망 적용기술로 여러 가지 장점을 가지고 있다. OFDM 방식은 무선랜 시스템과 UWB 시스템에 모두 사용되는 무선접속 기술로 이동수신 환경에서 성능저하를 일으 키는 다중경로 간섭에 강한 장점을 가지고 있다. 또한, 이동수신 환경에서 이러한 다중경로 간섭과 이동성에 따른 도플러 효과를 줄이고 성능 향상을 위해서 효 과적인 채널추정이 필요하다. 일반적인 OFDM 시스템은 OFDM 시스템의 송신장치와 OFDM 시스템의 수신장치를 포 함하고 있다. 송신측에서는 전송하고자 하는 입력 데이터를 컨볼루션 인코더에서 채널 코딩한 후, 인터리빙부를 거쳐 변조부 에서 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식으로 변조한다. 변조후, 훈련심볼 삽입부에서 채널 추정을 위 한 훈련심볼(Preamble)이 삽입되고, S/P변환부를 통해 직렬 데이터가 병렬 데이터로 변환된 후, IFFT(Inverse Fast Fourie Transform) 및 보호 간격 삽입부를 통해 IFFT하고, 다중경로 지연에 의한 인터 심볼 간섭(ISI : Inter Symbol Interference)을 방지하기 위해 보호 간격(Guard Time)을 삽입한다. 이후, D/A변환기를 통해 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 안테나를 거쳐 채널을 통해 수신측으로 전송 한다. 수신측에서는 송신측의 역순으로 데이터를 처리한다. 즉, 안테나를 통해 송신측에서 송신된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 A/D변환기를 통해 디지털 신호로 변환하 고, FFT 및 보호 간격 제거부에서 FFT하고 송신측에서 삽입된 보호 간격을 제거한다. 이후, P/S변환부를 통해 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하고, 채널 추정기에서 채널을 추정하여 신호를 복구 하게 된다. 그리고 훈련심볼 제거부에서 훈련 심볼을 제거하고, 복조부에서 복조한 후, 역인터리빙부를 거쳐 비 터비 디코더에서 원래의 신호로 복호하여 출력하게 된다. - 5 -
[0011] [0012] [0013] [0014] [0015] 하나의 부반송파에서 훈련심볼을 이용한 일반적인 채널 추정기는 송신측에서 데이터 정보보다 앞서 수신측이 알 고 있는 데이터(OFDM 시스템에서 패킷 시스템은 프리앰블 구조에 파일럿 심볼이 정의되어 있는데, 이 심볼들은 데이터 심볼보다 먼저 전송함)를 삽입하여 이들이 채널 통과시 변화를 초기 채널 추정부에서 다른 정보 데이터 (Payload)에 적용하여 행하게 된다. 일반적으로 OFDM에서는 시간측면의 심볼과 주파수측면의 부반송파로 이루어져 있고, 여기서 프리앰블은 초기 심 볼의 모든 부반송파를 말하며, 초기 프리앰블의 각 부반송파는 데이터와 같은 형태의 파일럿으로 이루어져 있다. 종래 채널추정방법은 수신단에서 사전에 알고 있는 훈련심볼을 이용하여 채널을 추정하는 LS 채널추정기법이 사 용되어 지고 있다. 이러한 훈련심볼을 이용하는 기존의 LS 채널추정기법은 OFDM 시스템에서 각 부채널에 대한 수신신호는 채널과 송신신호의 곱으로 표현되기 때문에 하나의 긴 훈련심볼을 이용한 LS 채널추정기법과 2개의 긴훈련심볼을 이용하여 각각의 긴훈련심볼에 대한 채널추정값에 평균값을 구하여 채널을 추정하는 방법이 존재 한다(평균된 LS 채널추정). 그러나 이러한 채널추정기법의 경우 긴훈련심볼만을 이용하기 때문에 주파수 비선택적인 환경에서는 높은 이등 을 보이지만 시스템 대역폭이 증가함에 따라 심각한 주파수 선택적 페이딩 환경이 되어 데이터의 신뢰도가 떨어 져 에러 플로우 현상이 발생되게 되는 단점이 있다. 따라서 긴훈련심볼 뿐아니라 짧은훈련심볼을 함께 이용한 LS 채널추정방법이 요구되었다. 발명의 내용 [0016] [0017] 해결하려는 과제 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 긴훈련심볼뿐 아니라 짧은훈련심볼을 함께 적용하게 됨으로써 기존의 LS채널추정방법에 비해 보다 정확하게 채널을 추정할 수 있는 긴훈련심볼과 짧은훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법을 제공하게 된다. 본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. [0018] [0019] [0020] 과제의 해결 수단 본 발명의 목적은, 프리엠블 신호가 무선 채널을 통해 전송된 경우, 무선 채널을 통과한 후 수신된 프리엠블 수 신신호를 분석하여 채널을 추정하는 LS 채널추정장치에 있어서, 프리엠플은 짧은 훈련심볼과 긴훈련심볼을 구비 하고, 심볼값이 존재하는 부반송파의 경우, 수신단에서 사전에 알고 있는 짧은 훈련심볼을 기반으로 해당 부반 송파의 채널을 추정하는 제1채널추정부; 심볼값이 존재하지 않는 그 이외의 부반송파의 경우, 수신단에서 사전 에 알고 있는 긴훈련심볼을 기반으로 채널을 추정하는 제2채널추정부; 및 제1채널추정부와 제2채널추정부에서 얻어진 각 부반송파들의 채널추정값을 가산하고, 이를 부반송파의 수로 나누어 각 부반송파에 대한 채널추정값 들의 평균값을 얻는 제3채널추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채 널추정장치로서 달성될 수 있다. 제1채널추정부에서 부반송파는 12개의 위치에서 심볼이 존재하고, 짧은 훈련심볼에 의해 추정되는 채널추정값은 이하의 수학식 1 [수학식 1] [0021] [0022] 에 의해 얻어지는 것을 특징으로 할 수 있다(k는 -24, -20, -16, -12, -8, -4, 4, 8, 12, 16, 20, 24이고, 는 짧은 훈련심볼에 의해 추정되는 채널추정값이며, 는 FFT 이후 주파수 영역에의 수신신호이고, - 6 -
는 짧은훈련심볼이다.). [0023] [0024] 제2채널추정부의 긴훈련심볼은 2개로 구성되고, 이하의 수학식 2 및 수학식 3 [수학식 2] [0025] [0026] [수학식 3] [0027] [0028] 에 의해 각 긴훈련심볼에 대한 채널추정값을 얻는 것을 특징으로 할 수 있다(상기 은 제1긴훈련심볼에 대 한 채널추정값이고, 상기 는 FFT 이후 주파수 영역에의 수신신호이며, 는 제1긴훈련심볼이고, 상기 은 제2긴훈련심볼에 대한 채널추정값이고, 상기 는 FFT 이후 주파수 영역에의 수신신호이며, 는 제2긴훈련심볼이다.). [0029] [0030] [0031] 제2채널추정부는 제1긴훈련심볼에 대한 채널추정값과 제2긴훈련심볼에 대한 채널추정값의 평균값을 얻는 것을 특징으로 할 수 있다 제3채널추정부는, 이하의 수학식 4에 의해 [수학식 4] [0032] [0033] 각 부반송파에 대한 채널추정값들의 평균값을 얻는 것을 특징으로 할 수 있다( 는 각 부반송파에 대한 채널 추정값들의 평균값이고, 는 짧은훈련심볼에 의한 채널추정값이고, 제1긴훈련심볼에 의한 채널추정값 이며, 는 제2긴훈련심볼에 의한 채널추정값이다.). [0034] 또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은, 프리엠블 신호가 무선 채널을 통해 전송된 경우, 무선 채널을 통과한 후 수신된 프리엠블 수신신호를 분석하여 채널을 추정하는 LS 채널추정방법에 있어서, 프리엠플은 짧은 훈련심 볼과 긴훈련심볼을 구비하고, 심볼값이 존재하는 부반송파의 경우, 제1채널추정부에 의해 수신단에서 사전에 알 고 있는 짧은 훈련심볼을 기반으로 해당 부반송파에 대한 채널 추정값을 얻는 단계; 심볼값이 존재하지 않는 그 이외의 부반송파의 경우, 제2채널추정부에 의해 수신단에서 사전에 알고 있는 긴훈련심볼을 기반으로 채널 추정 값을 얻는 단계; 및 제3채널추정부에 의해 제1채널추정부와 제2채널추정부에서 얻어진 각 부반송파들의 채널추 정값을 가산하고, 이를 부반송파의 수로 나누어 각 부반송파에 대한 채널추정값들의 평균값을 얻는 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법으로서 달성될 수 있다. 발명의 효과 - 7 -
[0035] [0036] 따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 본 발명의 일실시예에 따르면 긴훈련심볼뿐 아니라 짧 은훈련심볼을 함께 적용하게 됨으로써 기존의 LS채널추정방법에 비해 보다 정확하게 채널을 추정할 수 있고, 데 이터의 신뢰도와 관계된 전송율과 다중 경로 수에 독립적이며, 이에 따라 DDCE의 에러 플로우가 발생하는 넓은 대역폭을 가진 시스템에서도 이등을 얻을 수 있어 심각한 주파수 선택적 페이딩 환경에서 유용한 장점을 갖는다. 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다. [0037] 도면의 간단한 설명 도 1은 IEEE 802.11a/g/n에서 사용되는 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 프리엠블 구조를 나타낸 일부 구성도, 도 2는 IEEE 802.11p에서 사용되는 PLCP 프리엠블 구조를 나타낸 일부 구성도, 도 3은 52개의 부반송파 중에서 12개의 부반송파를 이용하는 짧은 훈련심볼의 주파수 영역신호, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 전송시스템 모델을 나타낸 블록도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법을 모식적으로 나타낸 그래프, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS채널추정방법의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. [0038] [0039] 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되 는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전 체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다 는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. [0040] [0041] 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 긴훈련심볼과 짧은훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법에 대해 설명하도 록 한다. 먼저, 도 1은 IEEE 802.11a/g/n에서 사용되는 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 프리엠블 구조를 나타낸 일부 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 IEEE 802.11p에서 사용되는 PLCP 프리엠블 구조를 나타낸 일부 구성도를 도시한 것이다 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, PLCP 프리엠블은 t 1 ~ t 10 으로 이루어진 10개의 짧은훈련심볼(short training symbol)과 T 1 과 T 2 2개로 구성된 긴훈련심볼(Long training symbol)을 포함하고 있음을 알 수 있다. 그리고, 도 1a에 도시된 바와 같이, IEEE 802.11a/g/n에서 사용되는 PLCP 프리엠블에 포함된 훈련심볼의 총 주기는 16μs 이고, 도 1b에 도시된 바와 같이, IEEE 802.11p에서 사용되는 PLCP 프리엠블에 포함된 훈련심볼의 총 주기는 32 μs에 해당함을 알 수 있다. [0042] 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 채널추정방법에 사용되는 짧은훈련심볼에 대해 보다 상세하게 설명하도 록 한다. 짧은훈련심볼은 일반적으로 수신단에서 자동이득제어(Automatic Gain Control), 다이버시티선택 (Diversity selection), 타이밍 동기화(timing synchronize) 그리고, 대략적인 주파수 동기화를 이루는데 사용 되게 된다. 또한, 짧은훈련심볼은 이하의 수학식 1에서와 같이 주파수 영역에서 위상변조된 12개의 부반송파로 구성되게 된다. - 8 -
[0043] [수학식 1] [0044] [0045] j,0,0,0,1+j,0,0,0,1+j,0,0,0,1+j,0,0,0,1+j,0,0} [0046] [0047] [0048] [0049] 수학식 1에서 은 52개의 부반송파 중에 12개의 부반송파 만을 사용하는 OFDM 심볼의 평균전력을 정규 화하기 위해서 곱해진다. 그리고, 도 3은 52개의 부반송파 중에서 12개의 부반송파를 이용하는 짧은 훈련심볼의 주파수 영역신호를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼에 부반송파가 실리는 12개의 위치는 -24, -20, -16, -12, -8, -4, 4, 8, 12, 16, 20, 24에 해당함을 알 수 있다. 또한, 짧은훈련심볼은 주파수 영역에서 4배수에 해당하는 부반송파에만 0이 아닌 신호가 실리기 때문에 FFT 주기의 1/4에 해당하는 주기를 가지게 되며 10번 반복되게 된다. 그러므로 이와 같은 짧은훈련심볼은 수학식 1의 짧은훈련심볼에 IFFT를 취한 것을 2번 반복하고 IFFT 출력의 마 지막 32개의 샘플을 순환확장(Cyclic extension)한 것과 동일하게 된다. 따라서 이하의 수학식 2에서와 같이 주 파수 영역에서 동일한 2개의 짧은훈련심볼이 2개의 OFDM 심볼로 전송되는 것과 같이 나타낼 수 있다. [수학식 2] [0050] [0051] [0052] l=0,1 k=-24,-20,-16,-12,-8,-4,4,8,12,16,20,24 [0053] [0054] 수학식 2에서 는 l번째 OFDM의 k번째 부반송파에 실려 전송되는 짧은훈련심볼을 나타낸 다. 그리고, 상기 수학식 2에 대하여 이하의 수학식 2에서와 같이 IFFT를 취하고 2번 반복한 후 IFFT 출력의 마 지막 32개의 샘플을 순환확장하게 되면 이하의 수학식 4와 같은 짧은훈련심볼이 만들어 지게 된다. [수학식 3] [0055] [0056] [0057] n=0,1,2,3,4,...n-1 [수학식 4] [0058] [0059] [0060] 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 긴훈련심볼(long training symbol)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 긴훈련심볼은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 채널추정과 미세주파수동기 화를 위해 사용되어 짐을 알 수 있다. 이하의 수학식 5에서와 같이 긴훈련심볼은 주파수 영역에서 53개(DC의 0 을 포함)의 위상변조된 부반송파로 이루어지게 된다. [수학식 5] [0061] {0,0,1+j,0,0,0-1-j,0,0,0,1+j,0,0,0,-1-j,0,0,0,-1-j,0,0,0,1+j,0,0,0,0,0,0,0,-1-j,0,0,0,-1- ={1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,1,1,-1,-1,1,1-1,1,-1,1,1,1,1,0,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,-1,- - 9 -
1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1,1,1,1} [0062] 본 발명의 일실시예에 따른 긴훈련심볼 역시 앞서 언급한 짧은훈련심볼과동일하게 수학식 5의 긴훈련심볼에 IFFT를 취한 것을 2번 반복하고 IFFT 출력의 마지막 32개의 샘플을 순환확장하면 되므로 아래의 수학식 6과 같 이 주파수 영역에서 동일한 2개의 긴훈련심볼( )이 두개의 OFDM 심볼( )로 전송되는 것과 같이 나타낼 수 있다. [0063] [수학식 6] [0064] [0065] [0066] [0067] [0068] l=2,3 k=-26 ~ 26 위의 수학식 6에 대하여 IFFT를 취하고 2번 반복한 후 IFFT 출력의 마지막 32개의 샘플을 순환확장하면 이하의 수학식 7과 같은 긴훈련심볼이 만들어지게 된다. [수학식 7] [0069] [0070] [0071] [0072] ={x 3 [n]/2, x 2 [n], x 3 [n]} n=0,1,2,3,4,,,,,n-1 따라서 앞서 언급한 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼로 이루어진 프리엠블 신호는 이하의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있게 된다. [수학식 8] [0073] [0074] [0075] ={x 1 [n]/2, x 0 [n], x 1 [n], x 3 [n]/2, x 2 [n], x 3 [n]} 그리고, 상기의 수학식 8의 프리엠블 신호가 무선채널을 통해 전송된 경우, 무선채널을 통과한 후에 수신된 프 리엠블 신호는 이하의 수학식 9로 나타낼 수 있다. [수학식 9] [0076] [0077] ={x 1 [n]/2, x 0 [n], x 1 [n], x 3 [n]/2, x 2 [n], x 3 [n]}*h l [n]+w l [n] 수학식 9에서 h l [n]은 l번째 OFDM 심볼의 무선채널 임펄스 응답을 나타내며, w l [n]는 백색가우시안(Additive White Gaussian, 이하 AWGN) 잡음을 나타낸다. 즉, 무선채널을 통과한 후에 수신된 프리엠블 신호(y={y S, y L }) 는 수학식 8에 의한 전송되는 프리엠블 신호(x={x S, x L })에서 무선채널 임펄스응답(h l [n])을 곱한 것에 AWGN 잡 음(w l [n])을 더한 것으로 나타낼 수 있다. [0078] 또한, OFDM 심볼동기가 이루어졌다는 가정하에서 FFT 이후 주파수 영역에서 수신신호(Y l [k])를 이하의 수학식 10으로 표현할 수 있다. [0079] [수학식 10] [0080] [0081] 또한, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 전송시스템 모델을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 수학식 10과 도 4에 도시된 바와 같이, H l [k]는 l번째 OFDM 심볼의 k번째 부반송파에서의 채널 주파수 응답이고, W l [k]는 l번 째 OFDM 심볼의 k번째 부반송파에서의 채널 주파수 잡음에 해당하고, X l [k]는 k번째 부반송파에서 l번째 입력심 - 10 -
볼에 해당한다. [0082] [0083] [0084] [0085] 따라서 도 4에 도시된 바와 같이, OFDM 시스템에서 FFT 이후 주파수 영역에서 수신신호는 각 부반송파에서 입력 심볼과 채널의 주파수 응답의 곱에 채널의 주파수 잡음을 더한 것으로 표현된다. LS(Least Squre) 채널추정방법은 수신단에서 사전에 알고 있는 훈련심볼을 이용하여 채널을 추정하는 방법이다. 종래에 훈련심볼을 이용하는 LS 채널추정기법으로 하나의 긴훈련심볼을 이용한 것이 있고, 2개의 긴훈련심볼을 이용하여 각 긴훈련심볼마다 독립적으로 채널 추정방법을 적용한 후 그것에 평균을 취하여 채널을 추정하는 방 법이 존재한다. 하나의 긴훈련심볼을 이용하는 것은 OFDM 시스템에서 각 부채널에 대해 수신신호(Yl[k])는 채널과 송신신호의 곱으로 표현되기 때문에 하나의 긴 훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법으로 추정된 채널은 이하의 수학식 11로 표현될 수 있다. [수학식 11] [0086] [0087] [0088] [0089] l = 2 또는 3 또한, 프리엠블 구조에서 프리엠블은 2개의 긴훈련심볼로 전송되므로 각 2개의 긴 훈련심볼에 대하여 이하의 수 학식 12에서와 같이, 독립적으로 LS채널 추정기법을 적용하여 채널을 추정할 수 있다. [수학식 12] [0090] l=2 인 경우 [0091] [0092] [0093] l=3 인 경우 수학식 12에서와 같이, 독립적으로 l=2인 경우와 l=3인 경우에 대하여 LS 채널추정방법을 적용하여 채널을 추정 한 후 이하의 수학식 13과 같이 그 평균값을 취하여 채널을 추정하는 종래의 방법이 존재한다(평균된 LS 채널 추정). [수학식 13] [0094] [0095] [0096] [0097] 본 발명의 일실시예에 따른 채널 추정방법은 종래의 긴훈련심볼만을 이용한 것이 아닌 앞서 언급한 긴훈련심볼 과 짧은훈련심볼을 모두 적용하여 채널을 추정하는 것을 기술적 특징으로 하고 있다. 즉, 앞서 언급한 바와 같이 짧은훈련심볼 역시 긴훈련심볼과 같이 2개의 OFDM 심볼로 이루어진 것으로 간주될 수 있으며 도 3에 도시된 바와 같이, 부반송파는 12개의 위치인 -24, -20, -16, -12, -8, -4, 4, 8, 12, 16, 20, 24에서만 심볼이 존재하게 되므로 본 발명의 일실시예에서는 김훈련심볼 뿐만 아니라 짧은훈련심볼도 함께 이용하여 LS 추정방법으로 채널을 추정하게 된다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼과 긴훈련심 볼을 이용한 LS 채널추정방법을 모식적으로 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법은 3개의 독립적인 채널추정기 법을 적용한 후 이들의 평균값을 취하여 채널을 추정하게 된다. 첫번째는 1 앞서 언급한 수학식 12에서 l=2인 - 11 -
경우의 긴훈련심볼에 대한 채널을 추정한다. 그리고, 두번째는 2 앞서 언급한 수학식 12에서 l=3인 경우의 긴 훈련심볼에 대한 채널을 추정하게 된다. 또한, 세번째는 3 짧은훈련심볼을 이용하여 채널을 추정하게 된다. [0098] [0099] 먼저, 심볼값이 존재하는 12개의 부반송파의 경우는 이하의 수학식 14와 같이 짧은훈련심볼을 이용하여 해당 부 반송파에 대한 채널을 추정(H 1 [k])하게 된다. [수학식 14] [0100] [0101] [0102] k=-24, -20, -16, -12, -8, -4, 4, 8, 12, 16, 20, 24 그리고, 심볼값이 존재하지 않는 그 이외의 부반송파의 경우에는 독립적으로 l=2인 경우와 l=3인 경우에 긴훈련 심볼을 사용하여 채널값을 추정(H 2 [k], H 3 [k])하고, 이하의 수학식 15에서와 같이 이렇게 추정된 2개의 채널값의 평균값을 이용하게 된다. [0103] [수학식 15] [0104] [0105] [0106] 그리고, 마지막으로 독립적으로 짧은훈련심볼을 이용한 채널 추정값과 l=2인 경우와 l=3인 경우에 긴훈련심볼을 사용한 채널 추정값에 대하여 이하의 수학식 16과 같이 평균을 취하여 최종적으로 채널을 추정하게 된다. [수학식 16] [0107] [0108] [0109] [0110] 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS채널추정방법에 대한 성능을 살 펴보기 위한 시뮬레이션 결과에 대해 설명하도록 한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼과 긴훈 련심볼을 이용한 LS채널추정방법의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 평균제곱오차(mean square error, MSE)를 이용하여 채널추정방법들에 대한 성능을 살 펴보기 위한 모의실험 결과를 나타내고 있음을 알 수 있다. MSE는 이하의 수학식 17에 의해 나타낼 수 있다. [수학식 17] [0111] [0112] [0113] 수학식 17에서 는 정확한 채널값에 해당하고, 은 추정된 채널값을 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 검정색선(LTS1)과 빨간색선(LTS2)은 각각 하나의 긴훈련심볼을 이용하여 추정된 채널값과 정확한 채 널값에 대한 MSE이고, 연두색선(LTS12)은 2개의 긴훈련심볼을 이용하여 추정된 채널값의 평균값과 정확한 채널 값에 대한 MSE이고, 파란색선(LTS12+STS)는 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS 채널추정방법에 의해 추정된 채널값과 정확한 채널값에 대한 MSE를 나타내고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 짧은훈련심볼과 긴훈련심볼을 이용한 LS채널추정방 법을 적용하면 종래의 방법과 비교하여 MSE 값이 줄어들어 보다 정확하게 채널을 추정할 수 있음을 알 수 있다. - 12 -
도면 도면1-13 -
도면2-14 -
도면3-15 -
도면4 도면5-16 -
도면6 심사관 직권보정사항 직권보정 1 보정항목 청구범위 보정세부항목 청구항 1 및 6 발명의 6번째줄 변경전 짧훈련심볼 변경후 짧은 훈련심볼 직권보정 2 보정항목 청구범위 보정세부항목 청구항 1 및 6 발명의 4번째줄 변경전 상기 프리엠플 변경후 상기 프리엠블 - 17 -