KR100821921B1 - 리피티션 코딩과 딥 페이드 디텍션을 이용한 직교주파수분할다중시스템의 채널간 간섭제거 방법 - Google Patents

리피티션 코딩과 딥 페이드 디텍션을 이용한 직교주파수분할다중시스템의 채널간 간섭제거 방법 Download PDF

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권기원
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Abstract

본 발명은 Repetition Coding 과 Deep fade Detection를 이용한 OFDM 송/수신 시스템의 ICI제거방법에 관한 것으로, OFDM의 송수신 시스템에서의 Time Domain 인접채널 간 간섭제거기법에 Repetition Coding 또는 Deep Fade Detection기법을 적용함으로써 Deep Fade 발생시에도 인접채널 간 간섭을 제거할 수 있는 방법에 관한 것이다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), Time Domain ICI(Inter Carrier Interferencr)제거 알고리즘, Deep fade Detection 알고리즘, Repetition Coding 알고리즘, LS(Least Square)채널추정 알고리즘, DFT(Discrete Fourier Transform), IDFT(Inverse DFT), MRC(Maximum Ratio Combining)

Description

리피티션 코딩과 딥 페이드 디텍션을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 채널간 간섭제거 방법{INTER CARRIER INTERFERENCE REMOVING ALGORITHM FOR OFDM SYSTEM USING THE REPETITION CODING OR DEEP FADE DETECTION}
도 1은 종래기술에 따른 Time Domain ICI 제거알고리즘의 적용 후에도 나타나는 에러를 도시한 실험도.
도 2는 Time Domain ICI 제거알고리즘의 순서를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 Repetition Coding 알고리즘과 Time Domain ICI 제거 알고리즘을 함께 적용하는 순서를 나타낸 개념도.
도 4는 Repetition Coding 기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 BER 성능을 나타낸 실험도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 Deep Fade Detection기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 적용순서를 나타낸 개념도.
본 발명은 OFDM시스템에서 이동체의 고속이동시 발생하는 인접채널간 간섭(ICI)를 제거할 수 있는 방법에 관한것으로 특히 종래의 Time Domain ICI제거 방식의 Deep Fade발생으로 인한 에러문제를 해결하기 위해 종래의 Time Domain ICI제거 알고리즘에 Repetition Coding 과 Deep fade Detection 알고리즘을 접목시킨 OFDM 송/수신 시스템의 ICI제거방법에 관한 것이다.
최근 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 전송 시스템은 여러 표준화 규격으로 선정되어 상용화되고 있다. 특히, 차세대 4G 셀룰러 시스템의 다중접속방식으로 OFDM 기반의 시스템이 활발히 연구되고 있다. OFDM 기반 시스템의 단점 중 하나는 이동체가 고속으로 움직일 경우 인접채널간 간섭(Inter Carrier Interference 이하 "ICI"라 칭함)가 발생하여 시스템의 성능이 열화되는데 있다. 본 발명에서는 기존에 제안된 time-domain ICI 제거방식의 단점을 극복하기 위해 repetition coding 또는 deep-fade detection을 사용하는 ICI 제거 알고리즘을 제안한다. 상기한 repeting coding 및 deep detection 기법은 아래의 참고문헌들에서 설명되어 진다.
[1] David Tse and Pramod Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge University Press, 2005.
[2] Shaoping Chen and Tianren Yao,"An inter-carrier interference suppression scheme for OFDM systems in time-varying fading channels," ISCAS'04, vol. 3, pp. 337-340, May 2004.
[3] T. Seki, M. Itami, H. Ohta, and K. Itoh,"A study of OFDM system applying frequency diversity," PIMRC, vol. 2, pp. 1385-1389, Sept. 2000.
도 1은 단일 경로 페이딩 채널(좌측)과 자중 경로 페이딩 채널(우측)에서 deep fade가 발생할 경우 종래기술에 따른 Time Domain ICI 제거알고리즘의 적용 후에도 나타나는 에러를 도시한 실험도이고, 도 2는 Time Domain ICI 제거알고리즘의 순서를 나타낸 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 OFDM 시스템 모델로서 하나의 OFDM 심볼 구간 동안의 채널의 CIR(Channel Impulse Response)은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00001
여기서,
Figure 112006076216068-pat00002
l,n는 l번째 경로의 n번째 시간에서의 복소 채널이득으로 Jakes 전력 스펙트럼을 갖는 WSSUS(Wide-Sense Stationary Uncorrelated Scattering) 협대역 복소 Gaussian 과정이고, τl은 샘플링 간격으로 정규화된 해당 경로의 시간지연이다. L은 페이딩 경로의 총 수를 나타낸다. 복소 채널이득은 다시 평균값과 평균값에 대한 변화량으로 나타낼 수 있으며, 각각 수학식 2와 수학식 3과 같다.
Figure 112006076216068-pat00003
Figure 112006076216068-pat00004
수신기 동기와 채널추정이 완벽하다고 가정하고 위의 두식을 이용하여 시간영역에서의 OFDM 수신신호를 전개하면 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00005
여기서,
Figure 112006076216068-pat00006
은 N에 의한 modulo 연산을 나타낸다. 수학식 4에 대한 DFT(Discrete Fourier Transform)를 구하면 아래의 수학식 5와 같다.
Figure 112006076216068-pat00007
여기서, 수학식 5의 첫 번째 성분과 두 번째 성분을 전개하면 각각 아래의 수학식 6 및 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00008
Figure 112006076216068-pat00009
여기서
Figure 112006076216068-pat00010
,
Figure 112006076216068-pat00011
,
Figure 112006076216068-pat00012
으로 정의한다.
한편 종래의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 계산을 위해 상기한 수학식 5 내지 7을 이용하여 주파수 영역에서의 수신신호를 표현하면 아래의 수학식 8 과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00013
즉 임의의 채널추정 알고리즘을 통해 추정한
Figure 112006076216068-pat00014
을 추정하고, 1-탭 등화기로 보상하면, 아래의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있으며, 이 심볼을 HD(Hard Decision)에 의해 검출하면 아래의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00015
Figure 112006076216068-pat00016
여기서, fdec , HD(x)는 HD를 수행하는 임의의 함수이다. 수학식 10을 통해 얻은 검출 신호를 역 이산 푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform: 이하"IDFT"라 칭함)를 취하여 시간영역신호로 만들고, 채널추정 알고리즘을 통해 아래의 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00017
여기서, 임의의 채널추정 알고리즘에 의해
Figure 112006076216068-pat00018
를 추정하고 수학식 11의 신호와 컨볼류션(convolution)을 취하게 되면 수학식 12와 같은 수신신호를 재생 성할 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00019
수학식 11을 통해 재생성된 신호값을 원래 수신된 신호에서 빼주게 되면 아래의 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00020
수학식 13을 다시 DFT하게 되면 ICI가 제거된 수학식 14를 얻을 수 있다.
Figure 112006076216068-pat00021
기존의 Time domain ICI알고리즘은 상기한 수학식 8 내지 14의 과정을 반복적으로 수행함으로써,
Figure 112006076216068-pat00022
과 같이 ICI 성분을 줄여주게 된다.
기존의 방식의 문제점은 도 1에 도시된 바와 같이 단일 경로 페이딩 채널과 다중 경로 페이딩 채널에서 deep fade가 발생할 경우 기존의 방식에 의해 ICI 제거를 하더라도 다수의 에러가 발생된다. 즉 수학식 14에 나타낸
Figure 112006076216068-pat00023
의 값이 deep fade 에 빠져서 작은 값이 될 경우, 수학식 9 및 수학식 10의 과정에서 잘못된 데이터를 검출하게 되어 ICI가 제거되지 않는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, Repetition Coding 기법 또는 Deep Fade Detrction 기법을 이용하여 인접채널 간 간섭(ICI)을 제거할 수 있으며, deep-fade가 발생한 채널에서도 ICI를 제거할 수 있는 Repetition coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은,
Time Domain 기법에 Repetition Coding 기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널 간 간섭제거방법으로서, 송신기에서 동일한 기저대역심볼을 서로 다른 부반송파에 할당하여 전송하기 위해, Ns개의 데이터 심볼 {cj|0≤j≤Ns-1}을 M개의 그룹으로 복사하여 그룹심볼{ci ,j|0≤j≤M-1,0≤j≤s-1}을 생성하는 제 1 단계; 상기 그룹심볼 중 각각의 심볼들을 부반송파에 매핑하여 매핑그룹심볼{Xk|0≤k≤N-1}을 생성하는 제 2 단계; 상기 매핑그룹심볼을 IDFT처리 및 CP 삽입을 거쳐 수신기에 전송 하는 제 3 단계; 수신기에서 상기 매핑그룹심볼의 CP를 제거하고 DFT 처리하는 제 4 단계; 상기 CP 제거 및 DFT 처리된 매핑그룹심볼로부터 부반송파에서 매핑해제된 상기 그룹심볼을 추출하는 제 5 단계; 상기 그룹심볼에 MRC를 적용하는 제 6 단계; 및 상기 MRC가 적용된 그룹심볼들을 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용하여 기저대역심볼을 생성하는 제 7 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 2 단계는, 상기 매핑그룹심볼의 생성을 위해 함수
Figure 112006076216068-pat00024
를 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 함수 중 fmap(i,j)는, i번째 그룹의 j번째 심볼을 k번째 부반송파에 할당하는 임의의 함수인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 5 단계는, 상기 매핑그룹심볼로부터 상기 그룹심볼을 추출하기 위해 함수
Figure 112006076216068-pat00025
를 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 함수 중 fdemap(k)는 k번째 부반송파에 매핑된 심볼을 i번째 그룹의 j번째 심볼로 할당하는 임의의 함수로써 송신기에서 사용한 fmap의 역과정이며, 상기함수
Figure 112006076216068-pat00026
는
Figure 112006076216068-pat00027
로 변형되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 6 단계는, 상기 그룹심볼은 상기 MRC를 적용하기 위한 함수
Figure 112006076216068-pat00028
를 만족시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 동일한 기저대역심볼을 부반송파에 할당하여 전송함에 있어 Spectral Efficieny의 저하를 막기위해 송신신호의 변조지수를 높여서 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 변조지수를 높여 전송하기 위해 QPSK 변조를 16QAM 또는 64QAM으로 증가시켜 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은, Time Domain 기법에 Deep Fade Detection 기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널 간 간섭제거 방법으로서,
송신기에서 기저대역심볼이 변조되어 전송되는 제 1 단계; 수신기에서 변조된 기저대역 심볼을 전달받아 Deep Fade를 감지하기 위해 SNR을 구하는 제 2 단계; LS채널 추정 알고리즘을 이용하여 채널 추정값인 Hm ,m을 구하는 제 3 단계; M번째 부반송파의 상기 Hm ,m값이 1/SNR 이하로 떨어지면 상기 M번째 검출된 상기 기저대역심볼을 Deep Fade 발생심볼로 판단하고 상기 데이터 심볼을 제외시키는 제 4 단계; 및 상기 Deep Fade 발생심볼을 제외한 데이터 심볼들에 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용 하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 Hm ,m 및 SNR은,
수학식
Figure 112006076216068-pat00029
을 만족시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 SNR은,
수학식
Figure 112006076216068-pat00030
를 통해 얻어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은, Time Domain 기법에 Repetition Coding 및 Deep Fade Detection기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널 간 간섭제거방법으로서, 송신기에서 동일한 기저대역심볼을 서로다른 부 반송파에 할당하여 전송하기 위해, Ns개의 데이터 심볼 {cj|0≤j≤Ns-1}을 M개의 그룹으로 복사하여 그룹심볼{ci,j|0≤j≤M-1,0≤j≤Ns-1}을 생성하는 제 1 단계; 상기 그룹심볼 중 각각의 심볼들을 부반송파에 매핑된 매핑그룹심볼{Xk|0≤k≤N-1}을 생성하는 제 2 단계; 상기 매핑그룹심볼을 IDFT처리 및 CP 삽입을 거쳐 수신기에 전송하는 제 3 단계; 수신기에서 상기 매핑그룹심볼의 CP를 제거하고 DFT 처리하는 제 4 단계; 상기 CP 제거 및 DFT 처리된 매핑그룹심볼로부터 부반송파에서 매핑해제된 상기 그룹심볼을 추출하는 제 5 단계; 상기 그룹심볼을 전달받아 Deep Fade를 감지하기 위해 SNR을 구하는 제 6단계; LS채널 추정 알고리즘을 이용하여 채널 추정값인 Hm,m을 구하는 제 7 단계; M번째 부반송파의 상기 Hm,m값이 1/SNR 이하로 떨어지면 상기 M번째 검출된 상기 그룹심볼을 Deep Fade 발생심볼로 판단하고 상기 해당 그룹심볼을 제외시키는 제 8 단계; 및 상기 Deep Fade 발생심볼을 제외한 그룹심볼에 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용하는 제 9 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 Repetition Coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서는 기존 time-domain ICI 제거 알고리즘의 단점을 보완하기 위해 두 가지 알고리즘을 제안한다. 즉 송신기에서 동일한 심볼을 서로 다른 부 반송파에 할당하여 전송하는 Repetition coding 알고리즘을 먼저 적용한 후 생성된 심볼에 기존의 Time domain ICI 제거 알고리즘을 적용하는 제 1 실시예와 Deep fade의 발생을 수신기에서 검출하여 해당 부반송파 위치의 데이터를 ICI 제거 알고리즘에서 제외시킴으로써 신뢰성 있는 데이터만을 사용하는 Deep Fade Detection 알고리즘을 적용한 후 기존의 Time Domain ICI 제거알고리즘을 적용하는 제 2 실시예 및 상기 Time-domain ICI 제거 알고리즘에 Repetition coding 알고리즘과 Deep Fade Detection 알고리즘을 접목시킨 제 3 실시예로 나누어 설명하기로 한다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련 한 다음의 상세한 설명을 통하여보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 Repetition Coding 알고리즘과 Time Domain ICI 제거 알고리즘을 함께 적용하는 순서를 나타낸 개념도이고, 도 4는 Repetition Coding 기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 BER 성능을 나타낸 실험도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, Repetition Coding 방식은 송신기에서 동일한 심볼을 서로 다른 부반송파에 할당하여 전송하는 것을 말한다. 수신기는 서로 다른 부반송파를 통해 전송된 동일한 심볼을 MRC(Maximum Ratio Combining)방식으로 검출하여 frequency diversity 이득을 얻는다. 이때 동일한 심볼을 보냄으로 인해 spectral efficiency가 떨어지는 단점을 보완하기 위해 송신신호의 변조지수를 높여서 전송한다. 예를 들어, QPSK로 송신하는 신호에 대해 repetition coding을 할 경우 16QAM 혹은 64QAM으로 전송한다. Ns개의 데이터 심볼 {cj|0≤j≤Ns-1}을 M개의 그룹으로 복사하여 그룹 심볼{ci,j|0≤j≤M-1,0≤j≤Ns-1}을 생성한다(S210). 이 그룹심볼은 subcarrier mapper에 의해 해당 부반송파에 할당된다(S220). M은 그룹의 개수를 나타내며 각 그룹은 개의 Ns 개의 데이터 심볼로 구성되는데, 이 M과 Ns는 OFDM 시스템의 부반송파를 어떻게 구성할 것인가에 따라 달라지는 변수이므로 특정한 수치로 한정하는 것은 적합하지 않다. 그러나 바람직한 실시예를 통해 이 값들을 예시한다면, OFDM 심볼의 전체 데이터 부반송파의 개수를 N = 1024 라고 할 때, 이것을 두 그룹으로 나눈다면 M = 2가 되고, 각 그룹의 데이터 심볼 개수 Ns = 512가 된다. 이 할당된 심볼{Xk|0≤k≤N-1}을 얻기 위한 수학식 15는 아래와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 k는 심볼 Xk의 인덱스이다.
Figure 112007082791514-pat00031
여기서, fmap(i,j)는 i번째 그룹의 j번째 심볼을 k번째 부반송파에 할당하는 임의의 함수이다. 함수 k = fmap(i,j)는 Xk = ci,j (i 번째 그룹, j 번째 심볼 ci,j를 Xk로 매핑)를 수행하기 위한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 당업자에 의하여 여러 형태로 구현될 수 있으므로 특정한 한 형태로 한정하는 것은 적합하지 않다. 그러나 바람직한 실시예를 통해 이 함수를 예시하자면, 매핑 함수는 k = Ns x i + j로 표현될 수 있다. i, j의 범위는(0≤i≤M-1, 0≤j≤Ns-1)이다. M=2, Ns = 512를 가정하고 i=0, j=1이라면, k=1이 된다. 이 심볼들은 이후IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)처리와 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 거친 후 전송되게 된다(S230). 수신기에서는 CP를 제거하고 DFT 처리를 수행한다(S240). Subcarrier demapper에 의해 수신 그룹 심볼을 아래의 수학식 16과 같이 얻는다.
Figure 112007082791514-pat00032
여기서, fdemap(k)는 k번째 부반송파에 매핑된 심볼을 i번째 그룹의 j번째 심볼로 할당하는 임의의 함수로 송신기에서 사용한 fmap의 역과정이다(S250). 함수 (i,j) = fdemap(k)는 k = fmap(i,j)의 역과정이므로 특정한 한 형태로 한정하는 것은 전술한 이유로 바람직하지 않다. 그러나 바람직한 실시예를 통해 이 함수를 예시하자면, 매핑 함수 k = fmap(i,j)를 전술한 바와 같이 k = Ns x i + j 라고 가정한다. 매핑 및 디매핑 함수는 일대일 대응이 원칙이므로 k = 1일 경우 k = fdemap(k)는 i=0, j=1를 출력한다.
즉, di,j = Yk는 (i,j) = fdemap(k)에 의해 수신 심볼 Yk를 그룹 심볼 di,j로 매핑하는 것을 나타낸다.
그룹 심볼을 다시 쓰면 아래의 수학식 17과 같다.
Figure 112007082791514-pat00033
또한 수학식 17의 심볼은 MRC(Maximum Ratio Combining)을 통해 아래의 수학식 18과 같은 심볼을 얻을 수 있다(S270).
Figure 112007082791514-pat00034
여기서,
Figure 112007082791514-pat00035
이다. 심볼 dj를 검파한 후 이것을 앞서 설명한 time-domain ICI 제거 알고리즘에서 사용한다(S270). Frequency diversity 이득을 얻을 수 있으므로 deep fade가 발생하더라도 심볼의 에너지를 크게 유지할 수 있다. 따라서 보다 정확한 재생성 신호를 얻게 되어 ICI 제거 효과가 증가하게 된다.
도 3은 제안한 repetition coding 기반의 time-domain ICI 제거 알고리즘을 보여주고 있다. 도 4는 제안한 알고리즘의 BER(Bit Error Rate) 성능을 보여준다. FD는 frequency diversity, 즉 repetition coding을 사용하였음을 나타내고, ICIM은 time-domain ICI 제거 알고리즘을 사용하였음을 나타낸다. FD+ICIM은 둘 모두를 사용하였음을 의미하며 제안한 알고리즘을 말한다. FD(x)의 숫자 x는 repetition을 x번 하였음을 나타낸다. ICIM(x)의 숫자 x는 iteration 횟수를 나타낸다. Repetition coding에 의한 spectral efficiency 저하를 막기 위해 변조지수를 높였다. 즉 QPSK 변조를16QAM 또는 64QAM으로 증가시켰다.
이후 본 발명의 제 2 실시예로써 Deep Fade Detection기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 Deep Fade Detection기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 적용순서를 나타낸 개념도이다.
도 5를 참조하면, Deep fade Detection 방식은 deep fade의 발생을 수신기에서 검출하여 해당 부반송파 위치의 데이터를 ICI 간섭제거 알고리즘에서 제외시킴으로써 신뢰성 있는 데이터만 사용하는 방식을 말한다. 본 발명의 제 2 실시예에 따라 Deep Fade Detection 알고리즘이 적용된 OFDM 송/수신기 구조에서 송신기 구조는 일반적인 OFDM 송신기를 따른다. 수신기 구조에서는 Time-Domain ICI 제거 알고리즘 전에 deep-fade detection을 수행하는 것이 차이점이다. 이를 위해 아래의 수학식 19를 사용한다.
Figure 112007082791514-pat00036
여기서,
Figure 112007082791514-pat00037
은 신호대 잡음 전력비를 나타내고 Hm,m은 LS(Least Square) 채널추정 알고리즘에 의해 구한 채널 추정값이다. SNR을 구하기 위해 훈련심볼이나 검출한 데이터 심볼 등을 사용할 수 있다. 우선 신호대 잡음비 즉 SNR이 구해지고(S352), Hm,m이 측정됨으로써(S355) 수학식 19를 이용하여 m번째 부반송파의 채널 추정값이 (1/SNR) 이하로 떨어지면 m번째 감출한 데이터 심볼은 time-domain ICI 제거 알고리즘에서 제외된다(S357). 여기서 m은 0≤m≤N-1 범위의 정수이다.
한편 본 발명의 제 3 실시예로서 도면에는 도시하지 않았지만 제 1 실시예와 제 2 실시예를 결합할 수 있을 것이다. 즉 Repetition Coding 기법으로 OFDM 송신기에서 동일한 심볼을 서로 다른 부반송파에 할당하여 전송하며, OFDM의 수신기에서는 Deep fade Detection을 이용하여 Deep Fade가 발생된 심볼을 제외한 나머지 심볼에 대해 Time Domain ICI 제거알고리즘을 적용할 수 있을 것이다. 이에 대한 구체적인 동작은 제 2 실시예 및 제 3 실시예에서 상술한 바와 유사하므로 이에대한 상세한 설 명은 생략하기로 한다.
한편 상술한 바와 같이 기존에 Time Domain ICI 제거알고리즘에 Repetition Coding 또는 Deep Fade Detection 알고리즘을 적용하여 Deep Fade 발생시에도 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 청구범위의 기재를 통하여 정하여진다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 Repetition Coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은, 고속전송을 위한 OFDM 방식의 송수신 시스템에 있어서 인접채널간섭(ICI)를 제거하는 종래의 Time Domain ICI 제거알고리즘에 Repetition Coding 또는 Deep Fade Detection 알고리즘을 통신환경에 특성에 따라 선택적으로 적용함으로써 Deep Fade 발생시에도 ICI를 효과적으로 제거하여 신뢰성 있는 데이터를 제공함으로써 OFDM 기반 방송 및 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 Repetition Coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은, Repetition Coding으로 인해 발생하는 spectral efficiency를 보완하기 위해 송신신호의 변조지수를 높이는 방식을 제안함으로써 Time Domain ICI제거알고리즘에 Repetition Coding의 접목에 있어 발생할 수 있는 문제점을 미연에 방지하여 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. Time Domain 기법에 Repetition Coding 기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널간 간섭제거방법으로서,
    송신기에서 동일한 기저대역심볼을 서로 다른 부반송파에 할당하여 전송하기 위해, Ns개의 데이터 심볼 {cj|0≤j≤Ns-1}을 M개의 그룹으로 복사하여 그룹심볼{ci,j|0≤j≤M-1,0≤j≤Ns-1}을 생성하는 제 1 단계;
    상기 그룹심볼 중 각각의 심볼들을 부반송파에 매핑하여 매핑그룹심볼{Xk|0≤k≤N-1}을 생성하는 제 2 단계;
    상기 매핑그룹심볼을 IDFT처리 및 CP 삽입을 거쳐 수신기에 전송하는 제 3 단계;
    상기 수신기에서 상기 매핑그룹심볼의 상기 CP를 제거하고 DFT 처리하는 제 4 단계;
    상기 CP 제거 및 DFT 처리된 매핑그룹심볼로부터 부반송파에서 매핑해제된 상기 그룹심볼을 추출하는 제 5 단계;
    상기 그룹심볼에 MRC를 적용하는 제 6 단계; 및
    상기 MRC가 적용된 그룹심볼들에 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용하여 기저대역심볼을 생성하는 제 7 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는,
    상기 매핑그룹심볼의 생성을 위해 함수
    Figure 112007082791514-pat00038
    를 이용하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 함수 중 fmap(i,j)는,
    i번째 그룹의 j번째 심볼을 k번째 부반송파에 할당하는 임의의 함수인 것을 특징으로 하는 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 5 단계는,
    상기 매핑그룹심볼로부터 상기 그룹심볼을 추출하기 위해 함수
    Figure 112007082791514-pat00039
    를 이용하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 함수 중 fdemap(k)는 k번째 부반송파에 매핑된 심볼을 i번째 그룹의 j번째 심볼로 할당하는 임의의 함수로써 송신기에서 사용한 fmap의 역과정이며, 상기함수
    Figure 112007082791514-pat00040
    는
    Figure 112007082791514-pat00041
    로 변형되는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 6 단계는,
    상기 그룹심볼은 상기 MRC를 적용하기 위한 함수
    Figure 112007082791514-pat00042
    를 만족시키는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 동일한 기저대역심볼을 부반송파에 할당하여 전송함에 있어 Spectral Efficieny의 저하를 막기위해 송신신호의 변조지수를 높여서 전송하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 변조지수를 높여 전송하기 위해 QPSK 변조를 16QAM 또는 64QAM으로 증가시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  9. Time Domain 기법에 Deep Fade Detection 기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널 간 간섭제거 방법으로서,
    송신기에서 기저대역심볼이 변조되어 전송되는 제 1 단계;
    수신기에서 상기 변조된 기저대역심볼을 전달받아 Deep Fade를 감지하기 위해 SNR을 구하는 제 2 단계;
    LS채널 추정 알고리즘을 이용하여 채널 추정값인 Hm,m을 구하는 제 3 단계;
    m번째 부반송파의 상기 Hm,m값이 1/SNR 이하로 떨어지면 상기 m번째 검출된 상기 기저대역심볼을 Deep Fade 발생심볼로 판단하고 상기 기저대역심볼을 제외시키는 제 4 단계; 및
    상기 Deep Fade 발생심볼을 제외한 기저대역심볼에 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 Hm ,m 및 SNR은,
    수학식
    Figure 112006076216068-pat00043
    을 만족시키는 것을 특징으로 하는 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 SNR은,
    수학식
    Figure 112006076216068-pat00044
    를 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  12. Time Domain 기법에 Repetition Coding 및 Deep Fade Detection기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널 간 간섭제거방법으로서,
    송신기에서 동일한 기저대역심볼을 서로 다른 부반송파에 할당하여 전송하기 위해, Ns개의 데이터 심볼 {cj|0≤j≤Ns-1}을 M개의 그룹으로 복사하여 그룹심볼{ci ,j|0≤j≤M-1,0≤j≤s-1}을 생성하는 제 1 단계;
    상기 그룹심볼 중 각각의 심볼들을 부반송파에 매핑하여 매핑그룹심볼{Xk|0≤k≤N-1}을 생성하는 제 2 단계;
    상기 매핑그룹심볼을 IDFT처리 및 CP 삽입을 거쳐 수신기에 전송하는 제 3 단계;
    수신기에서 상기 매핑그룹심볼의 CP를 제거하고 DFT 처리하는 제 4 단계;
    상기 CP 제거 및 DFT 처리된 매핑그룹심볼로부터 부반송파에서 매핑해제된 상기 그룹심볼을 추출하는 제 5 단계;
    상기 그룹심볼을 전달받아 Deep Fade를 감지하기 위해 SNR을 구하는 제 6단계;
    LS채널 추정 알고리즘을 이용하여 채널 추정값인 Hm ,m을 구하는 제 7 단계;
    M번째 부반송파의 상기 Hm ,m값이 1/SNR 이하로 떨어지면 상기 M번째 검출된 상기 그룹심볼을 Deep Fade 발생심볼로 판단하고 상기 해당 그룹심볼을 제외시키는 제 8 단계; 및
    상기 Deep Fade 발생심볼을 제외한 그룹심볼에 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용하는 제 9 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 단계는,
    상기 매핑그룹심볼의 생성을 위해 함수
    Figure 112006076216068-pat00045
    를 이용하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 함수 중 fmap(i,j)는,
    i번째 그룹의 j번째 심볼을 k번째 부반송파에 할당하는 임의의 함수인 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 제 5 단계는,
    상기 매핑그룹심볼로부터 상기 그룹심볼을 추출하기 위해 함수
    Figure 112006076216068-pat00046
    를 이용하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 함수 중 fdemap(k)는 k번째 부반송파에 매핑된 심볼을 i번째 그룹의 j번째 심볼로 할당하는 임의의 함수로써 송신기에서 사용한 fmap의 역과정이며, 상기함수
    Figure 112006076216068-pat00047
    는
    Figure 112006076216068-pat00048
    로 변형되는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 동일한 기저대역심볼을 부반송파에 할당하여 전송함에 있어 Spectral Efficieny의 저하를 막기 위해 송신신호의 변조지수를 높여서 전송하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 변조지수를 높여 전송하기 위해 QPSK 변조를 16QAM 또는 64QAM으로 증가시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 Hm ,m 및 SNR은,
    수학식
    Figure 112006076216068-pat00049
    을 만족시키는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 SNR은, 수학식
    Figure 112006076216068-pat00050
    를 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법.
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KR101948705B1 (ko) 2017-01-25 2019-02-15 고려대학교 산학협력단 다중 사용자 시스템에서 시간 및 주파수 오프셋에 의한 간섭 제거 장치 및 방법

Citations (1)

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US6754170B1 (en) * 2000-09-29 2004-06-22 Symbol Technologies, Inc. Timing synchronization in OFDM communications receivers

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