이동통신 시스템의 채널 추정 장치 및 방법 document_id A220623036349

최근 무선통신시스템은 음성 위주의 서비스뿐만 아니라 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 통신시스템으로 발전해 가고 있다. 따라서, 상기 무선통신시스템은 한정된 주파수 자원 내에서 고속의 데이터를 전송하기 위해 채널 상태에 따라 변조율과 부호율을 조절하는 적응 변조 기법(AMC ; Adaptive Modulation and Coding)을 사용한다. 이때, 상기 무선통신시스템의 채널은, 백색 잡음(white noise), 페이딩(Fading)에 의한 수신 신호 전력의 변화, 쉐도잉(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(Doppler) 효과, 타 사용자 및 다중경로 신호들에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 상술한 바와 같이 상기 무선통신시스템의 채널은 무선 자원의 상태에 따라 변화한다. 즉, 상기 무선통신시스템의 송신 장치에서 전송하는 신호는 상기 채널의 변화에 따라 왜곡이 발생한다. 따라서, 상기 무선통신시스템의 수신 장치는 상기 채널 환경에 의해 왜곡된 신호의 왜곡을 보상하기 위해 채널 추정을 수행한다. 일반적인 OFDM 시스템의 수신 장치는 하기 003c#수학식1003e#과 같이 파일럿 패턴(known pilot pattern)을 이용한 채널 추정 과정을 수행한다. 여기에서, 상기 R(l,k)는 l번째 부반송파의 수신 신호와 n번째 OFDM 심볼을 나타내고, P(l,k)는 l번째 부반송파의 파일럿(known pilot) 신호와 n번째 OFDM 심볼을 나타낸다. 상기 003c#수학식 1003e#과 같이 수신 신호가 파일럿(known pilot)일 경우, 상기 수신 신호를 분류하여 원하는 추정 값을 얻을 수 있으며, 상기와 같은 추정 방식을 LS(Least squares) 추정 방식이라 한다. 상기와 같은 파일럿(known pilot)신호는 수신 신호의 일부분에서만 존재함으로 나머지 부분에 대한 채널 추정을 수행하기 위해서는 필터링(filtering)이나 보간법(interpolation)을 사용하지만 상기와 같은 방법은 최적의 채널 추정 방법이 아니라는데 문제가 있다. 이에 따라 선형 추정 방법(linear estimator)에서 LMMSE(Linear Minimum Mean Squared Error) 방식을 이용하여 채널 추정 성능을 향상시키며, 이에 대한 방법으로 위너 필터(Wiener filter)를 사용한다. 상기 위너 필터를 이용한 채널 추정 방법은 하기 003c#수학식 2003e#를 이용하여 수행할 수 있다. 여기에서, y1은 추정하고자 하는 값을 나타내고, xm은 입력 값을 나타낸다. 상기와 같은 003c#수학식 2003e#는 하기 003c#수학식 3003e#과 같은 행렬 방정식으로 나타낼 수 있다. 상기와 같은 003c#수학식 3003e#에서 제곱 에러(squared error)를 최소화하는 채널 추정 계수 B는 하기 003c#수학식 4003e#와 같이 구할 수 있다. 여기에서, RXX와 RYX는 다음과 같이 구할 수 있다. 이고, 이다. 상기 003c#수학식 4003e#를 이용하여 상기 수신 장치는 하기 003c#수학식 5003e#와 같이 추정하고자 하는 실제 채널 값과 자기 상관(autocorrelation)을 구할 수 있다. 상기 003c#수학식 5003e#의 계산에 필요한 값들은 수신 OFDM 심볼을 고속 푸리에 변환 과정을 수행함으로써 구할 수 있다. 상기 설명한 바와 같이 시간 영역 및 주파수 영역에 대한 자기 상관 값을 구하면 역행렬(matrix inversion)을 통하여 원하는 계수 B를 구하여 채널 추정 과정을 수행할 수 있다. 하지만, 상기와 같은 방법으로 채널 추정 과정을 수행할 경우, 어느 정도 성능 확보를 위하여 다수의 탭에 대한 필터링을 수행하는데 이때 상기 탭에 대한 역행렬의 복잡성과 과도한 비트 레졸루션(bit resolution)을 필요로 한다는 문제점 있다.