KR101453255B1 - 고속 통신을 위한 향상된 주파수 추정을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

높은 주파수의 데이터 통신 시스템에서 향상된 주파수 에러 추정을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 향상된 주파수 에러 추정을 제공하기 위한 방법은, 변조된 정보 심벌들의 데이터 스트림을 형성하기 위해, 본래의 정보 비트들에 대해 인코딩, 인터리빙, 및 심벌 사상을 수행하는 단계, 점진적으로 더 긴 시간 간격들에서 데이터 스트림으로 파일럿 심벌들을 삽입하는 단계, 및 데이터 송신기로부터 수신기로 무선 신호로서 데이터 스트림을 송신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 주파수 에러 추정을 수행하기 위해, 점진적으로 더 긴 시간 간격들에서 송신된 수신된 파일럿 심벌들을 사용하는 단계를 더 포함한다. 일정한 실시예들에서, 수신된 파일럿 심벌들은 또한 향상된 채널 추정 갱신을 수행하기 위해 사용될 수 있다.

Description

고속 통신을 위한 향상된 주파수 추정을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVED FREQUENCY ESTIMATION FOR HIGH-SPEED COMMUNICATION}

관련 출원들의 상호 참조

본 출원은 2007년 1월 16일 출원된 이전 출원되고 공동 계류중인 미국 가 특허 출원 일련 번호 60/885,158호의 이익을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 데이터 통신 분야에 관한 것이지만, 특히 배타적이지는 않게, 데이터 신호를 송신하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

미래의 고속 무선 통신 시스템들은 더 높은 주파수들, 예컨대 60㎓에서 일어날 것으로 예상된다. 그러한 시스템들과 연관된 도전 중 하나는 송신기와 수신기 사이의 비교적 높은 주파수 부정합(mismatch)이다. 60㎓에서, 이러한 부정합은 송신기와 수신기 모두에서 20ppm 에러의 상업적으로 이용 가능한 수정을 사용하여, 2.4㎒까지 될 수 있다. 이러한 부정합은 현재의 5㎓ WLAN들의 부정합보다 10배까지 더 높다.

고속 통신을 위한 WLAN들에 관해 사용된 것과 같은, 종래의 패킷 구조들은 주파수 에러의 정확한 추정을 제공하지 않는다. 이는 종래의 패킷 구조들이 데이터의 시작에서만 프리앰블(preamble) 시퀀스를 담고 있기 때문이다. 이러한 구조가 5 ㎓와 같은 낮은 주파수에서 적당한 성능을 초래하는데 반해, 예상된 주파수 에러는 200㎑(40ppm)를 넘지 않게 된다. 하지만, 유사한 구조를 사용하는 것은 60㎓와 같은 높은 주파수에서 시스템들에 관해 양호한 성능을 초래하지 않는다. 고속 시스템으로 양호한 추정 정확도를 얻기 위해서는, 매우 긴 프리앰블들이 패킷의 시작시 요구된다. 하지만, 이는 매우 비효율적인 시스템을 만든다. 성능을 향상시키기 위한 종래의 방법은, 프리앰블을 규칙적으로 데이터에 삽입하는 것이다. 이들 반복된 프리앰블들은 주파수 에러 추정을 위해서뿐만 아니라, 채널 추정 갱신과 같은 다른 목적을 위해 사용될 수 있다. 이러한 구조가 성능을 향상시키는데 반해, 60㎓와 같은 높은 주파수 응용예에 관해서는 적당하지 않다. 게다가, 규칙적으로 삽입된 프리앰블들은 오버헤드(overhead)를 증가시켜, 채널 효율을 감소시킨다.

그러므로, 높은 주파수들에서 사용하기 위한, 주파수 에러 추정 시스템에 관한 필요성이 존재하고, 수용 가능한 오버헤드를 가지는 방법에 관한 필요성이 존재한다.

그러므로, 본 발명은 위 문제점들의 관점에서 만들어졌다. 따라서, 본 발명은 데이터 통신 시스템에서 향상된 주파수 에러 추정을 제공하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 데이터 송신기로부터 데이터 수신기로의 무선 송신을 위해, 데이터 심벌들의 시퀀스로 삽입될 파일럿 심벌들의 시퀀스를 포함하는 데이터 구조가 제공된다. 본 발명의 방법에 따르면, 파일럿 심벌들은 점진적으로 더 낮은 반복 속도(즉, 점진적으로 더 큰 반복 시간 간격들)에서 데이터 심벌들의 시퀀스로 삽입된다. 초기의 높은 송신 반복 속도에서 파일럿 심벌들을 송신함으로써, 데이터 수신기는 주파수 에러의 거친 추정을 할 수 있다. 그 후, 반복 속도가 점진적으로 떨어짐에 따라, 주파수 에러의 더 미세한 추정이 얻어진다. 설명된 방식으로 송신된 파일럿 심벌들의 시퀀스는, 향상된 주파수 에러 추정들을 제공하기 위해서뿐만 아니라, 향상된 채널 추정 갱신들을 제공하기 위해 유용하다.

본 발명의 다양한 양상 및 실시예가 아래에서 더 상세히 설명된다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 장점은 도면과 함께 고려되는 본 발명의 후속하는 상세한 설명을 고려함으로써 분명해진다.

도 1은 데이터 송신기의 일 실시예의 기능 블록도.

도 2는 데이터 송신기에 의해 송신된 데이터 패킷들을 위해 이용될 수 있는 패킷 구조의 일 실시예를 도시하는 도면.

도 3은 주파수 에러 추정과 정정 부분에 초점을 두는 데이터 수신기의 한 부분의 일 실시예의 기능 블록도.

도 4는 도 3의 데이터 수신기의 주파수 추정 블록(308)의 더 상세한 블록도.

도 5와 도 6은 각각 제 1 및 제 2 종래 기술의 시스템 구성과, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 구성에 대응하는 3가지 시스템 구성에 관한 2가지 상이한 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면.

다음 논의에서, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해, 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 하지만, 당업자라면 본 발명이 그러한 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있다는 것을 알게 된다. 다른 예들에서는, 본 발명을 불필요한 세부 내용으로 모호하게 하지 하도록, 공지된 요소가 개략적이거나 블록도의 형태로 예시되어 있다.

도면들에 도시된 요소들은, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합의 다양한 형태로 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 바람직하게, 이들 요소는 하나 이상의 적절히 프로그래밍된 범용 디바이스들에서 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현되고, 이들은 프로세서, 메모리, 및 입력/출력 인터페이스들을 포함할 수 있다.

본 설명은 본 개시물의 원리들을 예시한다. 그러므로, 비록 본 명세서에 명백히 설명되거나 도시되어 있지 않더라도, 당업자라면 본 개시물의 원리들을 구현하고 본 발명의 취지와 범주 내에 포함되는 다양한 장치를 고안할 수 있다는 점을 알게 된다.

본 명세서에 인용된 모든 예들과 조건부 언어는, 읽는 사람이, 관련 분야를 발전시키기 위해 본 발명의 발명자가 관련 분야에 기여하게 될 본 발명의 원리들과 개념들을 이해하는 것을 돕기 위한 교육학상 목적들을 위해 의도되고, 그러한 특별히 인용된 예들과 조건들에 제한되지 않는 것으로 여겨져야 한다.

게다가, 본 개시물의 원리, 양상, 및 실시예를 인용하는 모든 문장들은, 그 것의 특정 예들과 함께, 그것의 구조상 및 기능상 등가물 모두를 망라하는 것으로 의도된다. 또한, 그러한 등가물은 구조에 관계없이, 앞으로 개발될 등가물들, 즉 동일한 기능을 수행하는 개발될 임의의 요소들과 함께 현재 알려진 등가물 모두를 포함하는 것으로 의도된다.

그러므로, 예컨대 당업자라면 본 명세서에 나타난 블록도가 본 개시물의 원리들을 구현하는 예시적인 회로의 개념도를 나타낸다는 것을 알게 된다. 유사하게, 임의의 흐름 차트, 흐름도, 상태 전이도, 의사 코드 등이, 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 사실상 나타날 수 있고, 명백히 도시되어 있거나 도시되어 있지 않은 컴퓨터나 프로세서에 의해 실행될 수 있는 다양한 프로세스를 나타낸다는 것을 알게 된다.

도면에 도시된 다양한 요소들의 기능들은, 적절한 소프트웨어와 공동으로 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어와 함께 전용 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 그러한 기능들은 단일 전용 프로세서, 단일 공유된 프로세서, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있다. 게다가, "프로세서(processor)"나 "제어기(controller)"의 명백한 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어만을 가리키는 것으로 여겨져서는 안 되고, 제한 없이 암시적으로 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 ROM, RAM, 및 비휘발성 저장기를 포함할 수 있다.

종래의 및/또는 주문형 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다. 유사하게, 도면에 도시된 임의의 스위치는 단지 개념적인 것이다. 그것들의 기능은 프로그램 로 직의 동작, 전용 로직, 프로그램 제어 및 전용 로직의 상호작용을 통해 실행될 수 있거나, 심지어 수동으로 실행되고, 문맥으로부터 더 구체적으로 이해되듯이, 구현자가 특별한 기술을 선택할 수 있다.

본 명세서의 청구항에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현된 임의의 요소는, 예컨대 a) 그 기능을 수행하는 회로 요소들의 결합, 또는 b) 임의의 형태의 소프트웨어로서, 이 소프트웨어는 그 기능을 수행하기 위해 그러한 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함하는 소프트웨어를 포함하는, 그 기능을 수행하는 임의의 방식을 포함하는 것으로 의도된다. 그러한 청구항들에 의해 한정된 본 개시물은, 다양한 인용된 수단에 의해 제공된 기능성들이 결합되고, 청구항들이 주장하는 방식으로 모아진다는 사실에 그 성질이 있다. 그러므로, 그러한 기능성들을 제공할 수 있는 임의의 수단이 본 명세서에 도시된 것들과 등가인 것으로 간주된다.

개관(Overview)

본 발명은, 높은 주파수들에서 통신하는 송신기와 수신기 사이에 일어나는 비교적 높은 주파수 부정합(mismatch)을 감소시켜, 고속 통신을 위한 주파수 에러 추정을 향상시키는, 배타적이지 않은 특별한 응용예를 가진다. 유익하게, 향상된 주파수 에러 추정은 적당한 오버헤드(overhead)로 실현된다.

공지된 바와 같이, 무선 통신 시스템들에서 주파수 에러를 추정하는 종래의 방식은, 수신된 데이터의 자기 상관을 통해서 이루어지는 것이다. 예컨대, 송신기는 신호인 s(t)를 송신한다. 다중경로(multipath)를 배제한 RF 유닛에 의한 하향 변환(down conversion) 후, 수신된 신호는

로 표현될 수 있다.

여기서,

는 주파수 에러(즉, 송신기와 수신기 발진기의 부정합),

는 위상 오프셋(phase offset), n(t)는 부가 잡음(additive noise)이다.

이러한 주파수 에러(

)를 추정하기 위한 일반적인 방법은, 알려진 시간 간격 내에서 2개의 동일한 시퀀스를 송신함으로써 이루어진다. 수신기에서는, 다음과 같이 주파수 에러를 계산하기 위해, 지연된-자기-상관 동작이 수행된다.

주파수 에러 추정의 이산 시간 등가 계산은

에 의해 설명될 수 있고, 여기서 T는 샘플링 속도이고, KT는 시퀀스의 반복 간격, 및 N은 시퀀스의 길이이다. 여기서, 반복적으로 송신된 부분에 대해서만 적분이 행해진다고 가정된다. 그 결과, 반복된 부분들이 중복되는 지점에서 다음 내용이 발견된다. 즉,

이고, 여기서,

는 상수이다. 위 식의 각도를 취하면, 주파수 에러를

와 같이 얻을 수 있고, 여기서 N"은 잡음 항이다. 수학식 4로부터 주파수 에러의 정확도는 잡음 항과 간격(KT)에 의해 크게 영향을 받는다는 점이 주목되어야 한다. 잡음 항은 거의 일정하다. 잡음 항에 대한 부정적인 영향을 감소시키는 한 가지 방법은, 간격(KT)을 증가시키는 것이다. 하지만, 이 간격은 다른 역효과를 야기하지 않고 증가될 수 없다. 위 추정이 작용하도록 하기 위해서는, 불명료하지 않은 추정이 수행될 수 있도록, 즉

KT≤1이 되도록 예상 각 회전이 360°를 초과하지 않아야 한다. 이러한 제약을 충족시키기 위해서는, 주파수 에러의 역보다 작은 KT를 가지는 것이 필수적이다. 즉,

그러므로, KT는 최대 예상된 에러에 관해 크기가 조정될 필요가 있다. 실제로는, 예상된 주파수 에러의 역보다 훨씬 더 작아야 한다. 예컨대, UWB(ultra-wide-band) 응용예의 경우, KT=300㎱이다. 이론상으로는, 이렇게 하는 것이 최대 3.3㎒의 클록 오프셋의 추정을 허용한다. 하지만, 추정의 정확도는 더 큰 KT 값들을 필요로 하는 잡음에 의존한다.

그러므로, 2개의 상반되는 요구 조건이 존재하는 것이 보여진다. 더 구체적으로, 반복 간격(KT)은 큰 주파수 에러의 추정을 허용하기 위해 작아야 하고, 반복 간격(KT)은 정확한 추정 에러를 얻기 위해 커야 한다.

전술한 상반되는 요구 조건은, 최대 허용 가능한 주파수 에러를 200㎑와 같은 일정한 값으로 설정함으로써, 비교적 낮은 속도로 예컨대 5㎓나 그 아래의 주파수에서 동작하는 시스템들을 위해 극복될 수 있다. 이러한 식으로 최대 허용 가능한 주파수 에러를 설정함으로써, KT의 적합한 값이 발견될 수 있다. 따라서, 20ppm의 사양(specification)을 지닌 수정 발진기들이 사용될 수 있고, 이들은 낮은 비용으로 이용 가능하다.

불행하게도, 고속, 즉 60㎓ 정도로 동작하는 통신 시스템들의 경우, 상반되는 요구 조건이 쉽게 만족되지 않는다. 60㎓ 정도의 그러한 고속의 통신 시스템들에서는 20ppm의 수정 사용이 2.4㎒의 수용 가능하지 않은 주파수 에러를 초래한다. 이는 정확도와 더 큰 크기 추정 모두에 관해 적절한 KT의 적합한 값을 찾는데 적합하지 않다. 한 가지 가능한 해결책은 2ppm의 사양을 지닌 수정 발진기를 사용하는 것이다. 하지만, 이러한 요구 조건은 비용면에서 바람직하지 않다.

본 발명은 알맞은 오버헤드로 고속 통신 시스템(예컨대, 60㎓)을 위한 향상된 주파수 에러 추정을 제공하는 연관된 방법과 시스템을 제공함으로써, 정확도와 더 큰 크기 추정 모두에 적절한 KT의 적합한 값을 찾는 문제를 다루고 있다. 예시적인 실시예는 다음과 같이 설명된다.

송신기( Transmitter )

도 1은 데이터 송신기(100)의 일 실시예의 기능 블록도이다. 당업자라면 알 수 있듯이, 도 1에 도시된 다양한 기능은 소프트웨어-제어된 마이크로프로세서, 하 드-와이어드(hard-wired) 논리 회로들, 또는 이들의 결합을 사용하여 물리적으로 구현될 수 있다. 또한, 이러한 기능 블록들이 설명 목적을 위해, 도 1에서 분리되는 것으로 예시되어 있지만, 이들은 임의의 물리적인 구현예에서 결합될 수 있다.

데이터 송신기(100)는 채널 인코더(105), 채널 인터리버(107), 심벌 사상기(symbol mapper)(109), 파일럿 삽입기(111), 데이터 삽입 모듈(113), 보호 간격(guard interval) 삽입기(115), 업샘플 필터(117), 및 디지털-아날로그 변환기(119)를 포함한다.

채널 인코더(105)는 코딩 방법에 따라 입력 정보 비트 시퀀스를 채널-인코딩한다. 이 채널 인코더(105)는 블록 인코더, 콘볼루션(convolution) 인코더, 터보(turbo) 인코더, 또는 연결된 코드를 포함하는 이들 인코더들의 일부 결합일 수 있다.

채널 인터리버(107)는 인터리빙 방법에 따라 코딩된 데이터를 인터리빙한다. 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 반복기(repeater)와 천공기(puncturer)를 포함하는 속도 정합기(rate matcher)가 채널 인코더(105)와 채널 인터리버(107) 사이에 존재할 수 있다는 것이 명확하다.

채널 인터리버(107)로부터의 데이터 심벌들 출력은 파일럿 삽입기(111)로 보내지고, 파일럿 삽입기(111)에서는, 파일럿 심벌들이 데이터 심벌들에 삽입된다. 파일럿 삽입기(111)는 송신된 신호의 수신기 검출을 촉진하기 위해 사용될 수 있는 파일럿 심벌들을 발생시킨다. 파일럿 심벌들의 더 상세한 설명은 도 2를 참조하여 아래에 더 논의된다. 집합적으로, 데이터 심벌들과 파일럿 심벌들은 이후 간단히 심벌들이라고 부른다. 심벌들은 보호 간격 삽입기(115)에 보내져서, 심벌들에 접두부(prefix)를 붙인다. 이후 신호들은 업샘플 필터(117), 디지털-아날로그 변환기(121), 및 신호로서 SBCT 심벌들을 송신하는 무선 주파수(RF) 송신기(121)를 통과하여 제 1 송신 안테나(123)에 보내진다.

보호 간격 삽입기(113)는 파일럿 삽입기(111)로부터 출력된 심벌들 또는, 예컨대 트레이닝 시퀀스로부터의 다른 데이터 심벌들을 선택적으로 제공하기 위한 스위치(112) 또는 디멀티플렉서를 포함한다.

패킷 구조( Packet Structure )

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 송신기의 데이터 송신에서 이용될 수 있는 데이터 패킷 구조(200)의 일 실시예이다. 데이터 패킷 구조(200)는 짧은 프리앰블 패킷(12)을 데이터 스트림에 삽입하여, 프리앰블 패킷(12)에 의해 분리된 이산 데이터 시퀀스(14)를 형성함으로써 얻어진다. 프리앰블 패킷들은 이후 심벌(12)라고 부른다. 본 발명의 방법에 따르면, 심벌(12)는 K_NT(여기서, N=1,2,3,...)의 점점 더 큰 값들에서 데이터 스트림(14)으로 삽입되고, 여기서 K_NT는 심벌(12)의 시퀀스의 반복 간격(즉, 시간 삽입 간격)이다.

데이터 송신기(100)는 종래의 20ppm 수정으로 사용하기에 적합한 가변 반복 간격(KT)에서 심벌(12)를 송신한다. 가변 반복 간격(KT)에서 심벌(12)를 송신함으로써, KT의 더 작은 값들이 수신기(300)로 하여금 거친 주파수 에러의 추정을 얻는 것을 허용한다. 거친 추정은 수신기(300)로 하여금 수신된 신호의 초기 정정(de- rotate)을 수행하는 것을 허용하기에 충분하다. 더 큰 KT 값들을 사용함으로써, 송신된 심벌(12)의 이격(spacing)이 점점 더 커짐에 따라, 주파수 추정 에러가 그에 따라 점점 더 작아지게 된다. 일단 요구된 정확도가 달성되면, 심벌 시퀀스(12)의 송신이 중지될 수 있다. 대안적으로, 일단 요구된 정확도가 달성되면, 심벌 시퀀스(12)의 송신이 KT의 더 큰 값들을 사용하여 계속될 수 있다.

수신기( Receiver )

이제 데이터 수신기(300)의 단순화된 예시적인 실시예를 도시하는 도 3을 참조한다. 도 3의 실시예에서는, 데이터 수신기(400)가 복소 혼합기(complex mixer)(302), 가변 지연 블록(304), 주파수 에러 추정 블록(306), 및 국부 발진기(308)를 포함한다.

동작시, 무선 송신기(121)(도 1 참조)로부터 무선으로 수신되는 입력 무선 신호(30)가 복소 혼합기(302)에 제 1 입력으로서 공급되고, 이 복소 혼합기(302)에서는 입력 무선 신호(30)가 반송파 주파수와 같은 특징 주파수(f_c)를 가지는 발진기(308)로부터의 출력인 기준 신호(32)와 결합된다. 결과 복소 신호(34)가 시간 지연된 복소 신호(36)를 만들기 위해 알려진 지연 시간만큼 복소 신호(34)를 지연시키도록 구성되는 가변 지연 블록(304)에 의해 처리된다. 시간 지연된 복소 신호(36)가 주파수 에러 추정기 블록(306)에 하나의 입력으로서 공급된다. 복소 신호(34)는 주파수 에러 추정기 블록(306)에 제 2 입력으로서 공급된다. 주파수 에러 추정 블록(308)은 주파수 기준 신호(32)의 주파수 특성을 결정하고, 주파수 에러 추정(38)을 발진기(308)에 출력하도록 구성된다.

이제, 주파수 에러 추정기 블록(306)의 더 상세한 블록도가 도시되어 있는 도 4를 참조한다. 주파수 에러 추정기 블록(306)은 복소 혼합기(406), 덧셈기/적분기(summer/integrator)(408), 각도 추정기(410), 가산기(412), 및 지연 블록(414)으로 이루어진다. 복소 혼합기(406)와 덧셈기(408)는 2개의 입력에 대한 지연된 자기 상관 동작을 수행한다. 특히, 주파수 에러 추정기 블록(306)은 2개의 입력, 즉 복소 혼합기(302)로부터의 출력인 복소 신호(34)인 제 1 입력과, 가변 지연 블록(304)으로부터의 출력인 시간 지연된 복소 신호(36)인 제 2 입력을 수신한다. 2개의 입력은 복소 혼합기(406)에서 결합되어, 덧셈기 블록(408)에 입력으로서 제공되는 복소 신호 출력(42)을 만든다. 이들 2개의 동작은 도 2를 참조하여 위에서 설명된 지연된 자기-상관 동작을 공동으로 수행하고, 본 명세서에서는 수학식 6으로 다시 표현된다. 복소 혼합기는 수학식 6의 곱셈 부분을 수행하고, 덧셈기/적분기 블록(408)은 수학식 6의 덧셈 부분을 수행한다.

이후, 덧셈 블록(410)의 출력은 각도 추정 블록(410)의 입력으로서 제공되고, 이 각도 추정 블록(410)은

의 각도를 계산한다. 이는 위 수학식 4에서 설명되고 있고, 이는 본 명세서에서 수학식 7로 다시 표현된다.

가산기(412)의 하나의 입력으로서 각도 추정이 제공된다. 가산기(412)는 지연 블록(414)으로부터 제 2 입력을 수신한다. 지연 블록(414)은 1차(first order) 피드백 루프의 단일 요소를 포함하고, 이전에 계산된 주파수 에러 추정들을 현재의 주파수 에러 추정(38)에 더하도록 구성된다. 지연 블록은 매, 예컨대 TN 초마다 가산기(412)에 지연된 주파수 에러 추정 출력을 제공하고, 여기서 T는 초로 나타낸 샘플 주기이고, N은 수학식 2와 수학식 6에 도시된 것과 같은 적분 구간이다. 유익하게, 이전에 계산된 주파수 에러 추정들을 현재 계산된 주파수 에러 추정에 더함으로써, 잡음이 평균화될 수 있어서, 더 정확한 주파수 에러 추정을 제공한다.

실험 결과들( Experimental Results )

도 5와 도 6은 3개의 시스템 구성에 관한 시뮬레이션 결과들(도 5)과, 각각의 3개의 시스템 구성에서 사용된 대응하는 데이터 패킷 구조들(도 6)을 예시한다. 더 구체적으로, 도 5는 시뮬레이션 출력 곡선(51,53)으로서 도시된 2가지 종래 기술의 시스템 구성에 관한 시뮬레이션 결과들{곡선(51)과 곡선(53)}과, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 구성에 관한 출력 곡선(55)으로서 도시된 단일 시뮬레이션 결과를 예시한다.

3가지 시뮬레이션은 60㎓에서 동작하는 고속 통신 시스템에 관한 전형적인 파라미터들을 포함하는 후속하는 파라미터, 즉 1.4㎓의 샘플링 속도, 2.4M㎑의 주 파수 오프셋(=60㎓에서의 40ppm 에러), 및 7.5㎱의 지연 확산(delay spread)을 지닌 랜덤한 지수적으로 쇠퇴하는 채널에 따라 수행된다.

이제, 3가지 시스템 구성 각각에서 사용되는 각각의 데이터 패킷 구조(61,63,35)가 도시되어 있는 도 6을 참조한다. 제 1 데이터 패킷 구조(61)는 기준선(baseline) 종래 기술의 시스템 구성에서 사용되었다. 도시된 것처럼, 이 데이터 패킷 구조(61)는 수신기에서 거친 주파수 추정을 촉진하기 위해 제 1 송신된 데이터 패킷의 시작시 삽입되는 6개의 프리앰블 시퀀스를 포함한다.

도 6은 기준선 종래 기술의 시스템 구성을 정밀하게 한 것(refinement)으로서 포함되는 종래 기술에 따른 제 2 데이터 패킷 구조(63)를 또한 예시한다. 제 2 데이터 패킷 구조(63)는 기준선 패킷 구조(61)의 6개의 프리앰블 시퀀스(601)를 포함하고, 또한 데이터 패킷 구조(63) 전체에 걸쳐, 규칙적인 간격인 "T"로 떨어져 있는 10개의 부가적인 프리앰블 패킷(603)(이들 중 5개가 도시되어 있다)을 포함하여, 데이터 수신기에서의 더 미세한 주파수 추정을 제공한다.

도 6을 계속해서 참조하면, 본 발명에 따른 제 3 데이터 패킷 구조(65)가 또한 도시되어 있다. 이러한 본 발명의 제 3 데이터 패킷 구조는 패킷 구조(61,63)에서 도시된 것처럼, 6개의 프리앰블 시퀀스(601)를 포함하고, 또한 본 발명의 원리들에 따라 이격이 점진적으로 증가하게(예컨대, T1,T2,등) 삽입되는 10개의 프리앰블 패킷(603)을 포함한다. 이격이 점진적으로 증가하는 프리앰블 패킷들의 새로운 방법은 도 2에 관해 위에서 상세히 설명되어 있음을 생각하라. 본 발명의 제 3 데이터 패킷 구조(63)는 종래 기술의 패킷 구조(61,63)에 비해 많게는 10dB만큼 많은 우수한 시뮬레이션 결과(55)를 만들어냄이 주목된다.

비록 본 개시물의 가르침을 통합하는 실시예들이 본 명세서에서 도시되고 상세히 설명되었지만, 당업자라면 여전히 이들 가르침을 통합하는 많은 다양한 실시예를 쉽게 고안할 수 있다. 동일한 패킷에서 멀티미디어와 데이터를 효율적으로 송신하기 위한 시스템 및 방법에 관한 바람직한 실시예들을 설명하였으므로, 당업자라면 위 가르침에 비추어 수정예와 변형예를 만들어낼 수 있음이 주목된다. 그러므로, 첨부된 청구항에 의해 개설된 것처럼 본 개시물의 범주와 취지 내에 있는 개시된 개시물의 특별한 실시예들에서 변화가 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 특허법에 의해 요구된 상세한 사항으로 본 개시물을 설명하였지만, 특허증에 의해 보호받기를 원하고 주장하는 것은, 첨부된 청구항에 개시되어 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 데이터 통신 분야, 특히 데이터 신호를 송신하는 시스템 및 방법을 필요로 하는 분야에 이용 가능하다.

Claims (19)

1. 데이터 통신 시스템에서 향상된 주파수 추정을 제공하는 방법으로서,

   a) 변조된 정보 심벌들의 데이터 스트림을 형성하기 위해, 본래의 정보 비트들에 대해 인코딩, 인터리빙(interleaving)과 심벌 사상(mapping)을 수행하는 단계,

   b) 점진적으로 더 긴 시간 간격들의 파일럿(pilot) 심벌을 데이터 스트림에 삽입하는 단계,

   c) 데이터 송신기로부터의 무선 신호로서 데이터 스트림을 송신하는 단계,

   d) 수신기에서 데이터 스트림을 수신하는 단계,

   e) 수신기에서 수신된 파일럿 심벌을 사용하여 주파수 에러 추정을 수행하는 단계를 포함하되,

   점진적으로 더 긴 시간 간격들의 파일럿 심벌을 상기 데이터 스트림에 삽입하는 상기 단계 b)는:

   T가 상기 파일럿 심벌들의 샘플링 속도이고, K₁이 양의 정수인, K₁T의 초기 반복 간격으로 파일럿 심벌을 데이터 스트림에 삽입하는 단계와,

   K_N이 K₁보다 큰 양의 정수들의 시퀀스를 포함하는, 점진적으로 증가된 반복 간격(K_NT)(N=1,2,3,...)의 파일럿 심벌들을 삽입하는 단계를

   더 포함하고,

   수신기에서 수신된 파일럿 심벌을 사용하여 주파수 에러 추정을 수행하는 상기 단계 e)는,

   초기에 데이터 스트림 내로 삽입된 송신된 파일럿 심벌을 사용하여, 수신기에서 주파수 에러의 거친(coarse) 추정을 얻는 단계와,

   잡음이 평균화될 수 있도록, 이전에 계산된 주파수 에러 추정들을 현재 계산된 주파수 에러 추정에 더함으로써, 데이터 스트림에서 상기 점진적으로 더 긴 시간 간격으로 삽입된 추가 송신된 파일럿 심벌을 사용하여, 수신기에서 상기 주파수 에러의 더 미세한 추정을 얻는 단계를 더 포함하는, 데이터 통신 시스템에서 향상된 주파수 추정을 제공하는 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   요구된 추정 정확도가 수신기에서 달성되는 시기를 결정하는 단계와,

   송신된 데이터 스트림에서 추가 파일럿 심벌들의 송신을 중단하는 단계를

   더 포함하는, 데이터 통신 시스템에서 향상된 주파수 추정을 제공하는 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   요구된 추정 정확도가 수신기에서 달성되는 시기를 결정하는 단계와,

   송신된 데이터 스트림에서 추가 파일럿 심벌들의 송신 속도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 데이터 통신 시스템에서 향상된 주파수 추정을 제공하는 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 송신 속도는, 상기 요구된 추정 정확도가 달성될 때, 감소하도록 조정 되는, 데이터 통신 시스템에서 향상된 주파수 추정을 제공하는 방법.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,

   수신기에서 최대 예상된 주파수 에러의 역보다 낮은 상기 초기 반복 간격(K₁T)의 파일럿 심벌이 상기 데이터 스트림에 삽입되는, 데이터 통신 시스템에서 향상된 주파수 추정을 제공하는 방법.
9. 데이터 송신기 및 수신기를 포함하는 데이터 송신 시스템으로서,

   상기 데이터 송신기는

   변조된 정보 심벌들의 데이터 스트림을 형성하기 위해, 본래의 정보 비트들에 대해 인코딩, 인터리빙, 및 심벌 사상을 수행하기 위한 수행 수단,

   점진적으로 더 긴 시간 간격의 파일럿 심벌을 데이터 스트림에 삽입하기 위한 삽입 수단,

   데이터 송신기로부터 무선 신호로서 데이터 스트림을 송신하기 위한 송신 수단, 및

   수신기에 의해 무선 신호를 수신하기 위한 수신 수단을 포함하고,

   상기 수신기는

   수신기에서 수신된 파일럿 심벌을 사용하여, 주파수 에러 추정을 수행하기 위한 수단을 포함하고,

   점진적으로 더 긴 시간 간격들의 파일럿 심벌을 상기 데이터 스트림에 삽입하기 위한 상기 삽입 수단은:

   T가 상기 파일럿 심벌들의 샘플링 속도이고, K₁이 양의 정수인, K₁T의 초기 반복 간격으로 파일럿 심벌을 데이터 스트림에 삽입하기 위한 수단과,

   K_N이 K₁보다 큰 양의 정수들의 시퀀스를 포함하는, 점진적으로 증가된 반복 간격(K_NT)(N=1,2,3,...)의 파일럿 심벌들을 삽입하기 위한 수단과,

   초기에 송신된 파일럿 심벌을 사용하여, 수신기에서 주파수 에러의 거친 추정을 얻기 위한 수단과,

   잡음이 평균화될 수 있도록, 이전에 계산된 주파수 에러 추정들을 현재 계산된 주파수 에러 추정에 더함으로써, 상기 점진적으로 더 긴 시간 간격의 송신된 추가 송신된 파일럿 심벌을 사용하여, 수신기에서 상기 주파수 에러의 더 미세한 추정을 얻기 위한 수단과,

   요구된 추정 정확도가 수신기에서 달성되는 시기를 결정하기 위한 수단을 더 포함하는, 데이터 송신기를 포함하는 데이터 송신 시스템.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 9항에 있어서,

    요구된 추정 정확도가 달성되는 것을 결정하면 송신된 데이터 스트림에서 추가 파일럿 심벌들의 송신을 중단하기 위한 수단을

    더 포함하는, 데이터 송신기를 포함하는 데이터 송신 시스템.
13. 제 9항에 있어서,

    요구된 추정 정확도가 달성되는 것을 결정하면 송신된 데이터 스트림에서 추가 파일럿 심벌들의 송신 속도를 조정하기 위한 수단을 더 포함하는, 데이터 송신기를 포함하는 데이터 송신 시스템.
14. 점진적으로 더 긴 시간 간격의 복수의 파일럿 심벌을 데이터 스트림에 삽입함으로써, 데이터 통신 시스템에서 송신기가 향상된 주파수 추정을 제공하게 하도록 구성된 데이터 구조를 갖는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,

    데이터 스트림은 변조된 정보 심벌들의 스트림을 포함하고,

    변조된 정보 심벌들의 상기 스트림은, 정보 비트의 본래의 스트림에 대해 수행된 인코딩 동작, 인터리빙 동작, 및 심벌 사상 동작으로부터 유도되고,

    T가 파일럿 심벌들의 샘플링 속도이고, K₁이 양의 정수인, K₁T의 초기 반복 간격으로 상기 복수의 파일럿 심벌들이 데이터 스트림에 삽입되고, K_N이 K₁보다 큰 양의 정수들의 시퀀스를 포함하는, 점진적으로 증가된 반복 간격(K_NT)(N=1,2,3,...)으로 상기 복수의 파일럿 심벌들이 데이터 스트림에 삽입되고,

    K_NT의 더 작은 값에 따라 상기 데이터 스트림에 삽입된 파일럿 심벌은, 수신기가 거친 주파수 에러의 추정을 얻는 것을 허용하고,

    K_NT의 더 큰 값에 따라 상기 데이터 스트림에 삽입된 파일럿 심벌은, 잡음이 평균화될 수 있도록, 이전에 계산된 주파수 에러 추정들을 현재 계산된 주파수 에러 추정에 더함으로써, 수신기가 주파수 에러의 더 미세한 추정을 얻는 것을 허용하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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