KR101385973B1 - Apparatus and method for uplink adaptive pilot signal space switching in an orthogonal frequency division multiplexing wireless system - Google Patents

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 'OFDM'이라 칭함) 기반 무선 시스템의 상향링크에서 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 단말기의 평균채널특성을 파악하는 과정과, 상기 파악된 평균채널특성을 이용하여 최적 파일럿 간격을 결정하는 과정과, 상기 단말기로 상기 결정된 최적 파일럿 간격으로의 파일럿 간격 조정을 요청하는 메시지를 전송하는 과정을 포함하여, 채널이 느리게 변하는 단말기의 파일럿 밀도를 줄여 불필요한 오버헤드를 줄이고, 데이터 신호를 전송하기 위한 자원을 증가시킬 수 있으며, 이로써 전체적인 주파수 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to an apparatus and method for adjusting an adaptive pilot signal spacing in an uplink of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based wireless system, comprising: determining an average channel characteristic of a terminal; Determining an optimal pilot interval using the identified average channel characteristics; and transmitting a message requesting adjustment of the pilot interval to the determined optimal pilot interval to the terminal, wherein the pilot of the terminal changes slowly. Reducing the density can reduce unnecessary overhead and increase the resources for transmitting data signals, thereby improving the overall frequency efficiency.

파일럿, 상향링크, OFDM, 채널, 간격 조정 Pilot, uplink, OFDM, channel, spacing adjustment

Description

직교 주파수 분할 다중 기반 무선 시스템의 상향링크에서 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR UPLINK ADAPTIVE PILOT SIGNAL SPACE SWITCHING IN AN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING WIRELESS SYSTEM} APPARATUS AND METHOD FOR UPLINK ADAPTIVE PILOT SIGNAL SPACE SWITCHING IN AN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING WIRELESS SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 따른 상/하향링크 파일럿 신호를 도시한 도면,1 illustrates an uplink / downlink pilot signal according to the prior art;

도 2는 종래 기술에 따른 상향링크 파일럿 신호 전송 방법을 도시한 도면,2 is a diagram illustrating a method for transmitting an uplink pilot signal according to the prior art;

도 3은 본 발명에 따른 상향링크 파일럿 신호 전송 방법을 도시한 도면,3 illustrates an uplink pilot signal transmission method according to the present invention;

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템에서 기지국의 수신 장치를 도시한 블럭도,4 is a block diagram showing an apparatus for receiving a base station in an OFDM based wireless system according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템의 기지국에서 단말기의 상향링크 파일럿 간격 조정 방법의 절차를 도시한 도면,5 is a diagram illustrating a procedure of a method for adjusting an uplink pilot interval of a terminal in a base station of an OFDM-based wireless system according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템의 기지국에서 단말기의 최적 상향링크 파일럿 간격 결정 방법의 절차를 도시한 도면,6 is a flowchart illustrating a method of determining an optimal uplink pilot interval of a terminal in a base station of an OFDM-based wireless system according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 선형보간 기법의 채널 추정 방법을 도시한 도면,7 illustrates a channel estimation method of the linear interpolation scheme according to an embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템에서 단말기의 송신 장치를 도시한 블럭도,8 is a block diagram illustrating an apparatus for transmitting a terminal in an OFDM based wireless system according to an embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템의 단말기에서 조정된 상향링크 파일럿 간격을 이용한 데이터 전송 방법의 절차를 도시한 도면, 및9 illustrates a procedure of a data transmission method using an adjusted uplink pilot interval in a terminal of an OFDM-based wireless system according to an embodiment of the present invention; and

도 10은 본 발명에 따른 시간과 주파수 영역의 채널 상관관계에 따라 허용 가능한 평균제곱오차를 제공하는 최소 파일럿 밀도의 변화를 도시한 도면.FIG. 10 illustrates a change in minimum pilot density that provides an acceptable mean square error in accordance with channel correlation in time and frequency domain in accordance with the present invention. FIG.

본 발명은 OFDM 기반 무선 시스템의 상향링크에서 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 단말기의 채널 상관관계에 따라 파일럿 신호의 간격을 조정하기 위한 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for adaptive pilot signal spacing adjustment in uplink in an OFDM-based wireless system, and more particularly, to an apparatus and method for adaptive pilot signal spacing for adjusting a pilot signal spacing according to channel correlation of a terminal. will be.

직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 'OFDM'이라 칭함) 상향링크 시스템에서 단말기는 기지국의 스케줄링을 통해 전송 블록을 할당받고, 상기 할당받은 전송블록을 통해 데이터 신호와 파일럿 신호를 전송한다. 이때, 기지국은 단말기로부터 전송된 전송블록으로부터 파일럿 신호를 추출하여 파일럿 신호 채널을 추정하고, 이를 시간과 주파수 영역으로 보간하여 데이터 신호의 채널을 추정한다. 여기서, 상기 채널 추정의 성능은 채널 추정 기법과 채널 추정시 이용되는 파일럿 신호의 간격 및 파일럿 신호의 수와 관련이 있다.In Orthogonal Frequency Division Multiplexing (hereinafter, referred to as 'OFDM') uplink system, a terminal is allocated a transport block through scheduling of a base station and transmits a data signal and a pilot signal through the allocated transport block. At this time, the base station extracts the pilot signal from the transport block transmitted from the terminal to estimate the pilot signal channel, and estimates the channel of the data signal by interpolating this to the time and frequency domain. Here, the performance of the channel estimation is related to the channel estimation technique and the number of pilot signals and the interval of pilot signals used for channel estimation.

일반적으로, 상기 파일럿 신호는 상향링크와 하향링크에서 다른 형태로 전송된다. 하향링크에서는 도 1의 (a)와 같이, 기지국은 전 대역에 공통 파일럿 신호를 전송하며, 모든 단말기는 상기 공통 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정한다. 반면, 상향링크에서는 상기 도 1의 (b)와 같이 단말기별 파일럿 신호가 전송 블록 내에만 전송되며, 단말기는 자신의 전송 블록 내에 있는 파일럿 신호만을 이용하여 채널을 추정한다. 따라서, 상향링크는 하향링크에 비해 채널 추정에 이용할 수 있는 파일럿 신호가 부족하고, 이로 인해 상향링크의 채널 추정 성능이 하향링크에 비해 좋지 않은 문제점이 있다. 이를 보완하기 위해 상향링크는 하향링크에 비해 파일럿 신호의 밀도를 높게 설계한다.In general, the pilot signal is transmitted in different forms in uplink and downlink. In downlink, as shown in (a) of FIG. 1, a base station transmits a common pilot signal in all bands, and all terminals estimate a channel using the common pilot signal. On the other hand, in uplink, as shown in FIG. 1 (b), the pilot signal for each terminal is transmitted only in the transport block, and the terminal estimates the channel using only the pilot signal in its transport block. Therefore, the uplink has a lack of a pilot signal that can be used for channel estimation compared to the downlink, and thus the uplink channel estimation performance is not as good as that of the downlink. To compensate for this, the uplink is designed to have a higher density of the pilot signal than the downlink.

종래 기술에서 모든 단말기는, 도 2와 같이, 시간과 주파수 영역으로 동일한 간격을 사용하여 파일럿 신호를 전송한다. 이때, 상기 파일럿 신호의 간격은 채널이 빠르게 변하는 단말기(203)에게 충분한 채널 추정 성능을 제공할 수 있도록 설계되며, 따라서 모든 단말기의 파일럿 신호 밀도는 상당히 높다. 하지만, 단말기 1(201)이나 단말기 2(202)와 같이 시간 또는 주파수 영역으로 채널이 느리게 변하는 경우에는, 파일럿 신호의 간격을 늘리더라도 충분한 채널 추정 성능을 제공할 수 있다. 그럼에도 불구하고 기존 기술에서는 단말기의 채널 상태를 고려하지 않고 모든 단말기가 동일한 파일럿 간격을 사용하기 때문에 채널 변화가 느린 단말기가 과도한 파일럿 신호를 전송하여, 데이터를 전송하기 위한 자원을 낭비하는 문제점이 있다.In the prior art, all terminals transmit pilot signals using the same interval in the time and frequency domain, as shown in FIG. In this case, the interval of the pilot signal is designed to provide sufficient channel estimation performance to the terminal 203 whose channel is rapidly changing, so that the pilot signal density of all the terminals is quite high. However, when the channel is changed slowly in the time or frequency domain, such as the terminal 1 201 or the terminal 2 202, even if the interval of the pilot signal is increased, sufficient channel estimation performance can be provided. Nevertheless, in the conventional technology, since all terminals use the same pilot interval without considering the channel state of the terminal, a terminal having a slow channel change transmits an excessive pilot signal, thereby wasting resources for transmitting data.

본 발명의 목적은 OFDM 기반 무선 시스템의 상향링크에서 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for adaptive pilot signal spacing in uplink of an OFDM-based wireless system.

본 발명의 다른 목적은 OFDM 기반 무선 시스템의 상향링크에서 단말기의 채널 상관관계에 따라 파일럿 신호의 간격을 조정하기 위한 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for adjusting an adaptive pilot signal spacing for adjusting an interval of a pilot signal according to channel correlation of a terminal in uplink of an OFDM-based wireless system.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM 기반 무선 시스템의 상향링크에서 기지국이 단말기의 채널 상관관계를 파악하고 시간과 주파수 영역의 최적 파일럿 신호 간격을 결정하여 상기 결정된 정보를 단말기에게 알려주며, 단말기는 상기 기지국으로부터 피드백된 정보를 바탕으로 파일럿 신호를 전송하기 위한 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to determine the channel correlation of the terminal in the uplink of the OFDM-based wireless system and determine the optimal pilot signal interval of the time and frequency domain to inform the terminal of the determined information, the terminal from the base station An apparatus and method for adjusting an adaptive pilot signal spacing for transmitting a pilot signal based on feedback information is provided.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM 기반 무선 시스템의 상향링크에서 기지국이 채널이 빠르게 변하는 단말기에 대해서는 파일럿 간격을 좁게 결정하고, 시간 또는 주파수 영역으로 채널이 느리게 변하는 단말기에 대해서는 시간 또는 주파수 영역의 파일럿 간격을 크게 결정하기 위한 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to determine a pilot interval narrowly for a terminal whose channel changes rapidly in uplink of an OFDM-based wireless system, and a pilot interval in a time or frequency domain for a terminal whose channel changes slowly in a time or frequency domain. The present invention provides an apparatus and method for adjusting an adaptive pilot signal spacing for largely determining.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 시스템에서 기지국의 파일럿 신호 간격 조정 방법은, 단말기의 평균채널특성을 파악하는 과정과, 상기 파악된 평균채널특성을 이용하여 최적 파일럿 간격을 결정하는 과정과, 상기 단말기로 상기 결정된 최적 파일럿 간격으로의 파일럿 간격 조정을 요청하는 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a method for adjusting a pilot signal interval of a base station in a wireless system includes: determining an average channel characteristic of a terminal; and determining an optimal pilot interval using the determined average channel characteristic. And determining, and transmitting, to the terminal, a message for requesting pilot interval adjustment to the determined optimal pilot interval.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 시스템에서 단말기의 파일럿 신호 간격 조정 방법은, 기지국으로부터 특정 파일럿 간격으로의 파일럿 간격 조정을 요청하는 메시지를 수신하는 과정과, 상기 요청된 파일럿 간격으로 상기 단말기 자신의 파일럿 간격을 조정하는 과정과, 상기 조정된 파일럿 간격을 이용하여 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an exemplary embodiment of the present invention, a method for adjusting a pilot signal interval of a terminal in a wireless system includes: receiving a message requesting a pilot interval adjustment from a base station to a specific pilot interval; And adjusting the pilot interval of the terminal at the interval and transmitting data using the adjusted pilot interval.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 시스템에서 기지국의 파일럿 신호 간격 조정 장치는, 단말기의 평균채널특성을 파악하는 평균채널특성 파악기와, 상기 파악된 평균채널특성을 이용하여 최적 파일럿 간격을 결정하는 최적 파일럿 간격 결정기와, 상기 단말기로 상기 결정된 최적 파일럿 간격으로의 파일럿 간격 조정을 요청하는 메시지를 생성하는 메시지 생성기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, an apparatus for adjusting a pilot signal spacing of a base station in a wireless system is optimized by using an average channel characteristic determiner for determining an average channel characteristic of a terminal and the obtained average channel characteristic. And a message generator for generating a message for requesting the terminal to adjust the pilot interval to the determined optimal pilot interval.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 시스템에서 단말기의 파일럿 신호 간격 조정 장치는, 기지국으로부터 특정 파일럿 간격으로의 파일럿 간격 조정을 요청하는 메시지가 수신될 시, 상기 요청된 파일럿 간격으로 상기 단말기 자신의 파일럿 간격을 조정하는 파일럿 간격 조정기와, 상기 파일럿 간격 조정기의 조정에 따라 파일럿 심볼들의 간격을 조정하고, 상기 조정된 간격으로 데이터 심볼과 파일럿 심볼을 부반송파에 매핑하는 부반송파 매핑기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention to achieve the above object, the pilot signal interval adjustment apparatus of a terminal in a wireless system, when a message requesting pilot interval adjustment to a specific pilot interval from a base station is received, the requested pilot interval A pilot spacing adjuster for adjusting the pilot spacing of the terminal and a subcarrier mapper for adjusting the spacing of pilot symbols according to the adjustment of the pilot spacing adjuster and mapping data symbols and pilot symbols to subcarriers at the adjusted spacing. Characterized in that.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하, 본 발명은 OFDM 기반 무선 시스템의 상향링크에서 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법에 관한 것이다. Hereinafter, the present invention relates to an apparatus and method for adaptive pilot signal spacing in uplink of an OFDM-based wireless system.

본 발명은 상향링크에서 기지국이 단말기의 채널 상관관계를 파악하고 상기 파악된 채널 상관관계를 이용하여 시간과 주파수 영역의 최적 파일럿 신호 간격을 결정하며, 상기 결정된 정보를 단말기에게 알려주어, 상기 단말기로 하여금 상기 정보를 이용하여 파일럿 신호를 전송하도록 하기 위한 적응 파일럿 신호 간격 조정 장치 및 방법을 제안한다. 이때, 상기 기지국은, 도 3과 같이, 채널이 빠르게 변하는 단말기(303)에 대해서는 파일럿 간격을 좁게 결정하고, 시간 또는 주파수 영역으로 채널이 느리게 변하는 단말기(301, 302)에 대해서는 시간 또는 주파수 영역의 파일럿 간격을 크게 결정한다. 여기서, 상기 기지국이 결정하는 최적 파일럿 간격은 각 단말기가 원하는 채널 추정 성능을 제공하면서 동시에 파일럿 밀도를 최소화할 수 있는 간격을 의미한다.In the present invention, the base station determines the channel correlation of the terminal in uplink, determines the optimal pilot signal interval in time and frequency domain using the identified channel correlation, and informs the terminal of the determined information to the terminal. An adaptive pilot signal spacing adjusting device and method for causing a pilot signal to be transmitted using the above information is proposed. In this case, as shown in FIG. 3, the base station determines the pilot interval narrowly for the terminal 303 whose channel changes rapidly, and for the terminals 301 and 302 whose channel changes slowly in the time or frequency domain. Determine a large pilot interval. Here, the optimal pilot interval determined by the base station means an interval for minimizing pilot density while providing desired channel estimation performance for each terminal.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템에서 기지국의 수신 장치를 도시한 블럭도이다.4 is a block diagram illustrating an apparatus for receiving a base station in an OFDM based wireless system according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 상기 기지국의 수신 장치는 RF(Radio Frequency) 처리기(401), 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter : 이하 'ADC'라 칭함)(403), OFDM 복조기(405), 부반송파 디매핑기(407), 채널 추정기(409), 등화기(411), 복조기(413), 복호기(415), 평균제곱함수 도출기(417), 최적 파일럿 간격 결정기(419), 판단기(421), 메시지 생성기(423), 평균채널특성 파악기(425)를 포함하여 구성된다.As shown, the receiving device of the base station includes a radio frequency (RF) processor 401, an analog to digital converter (hereinafter referred to as 'ADC') 403, an OFDM demodulator 405, and subcarrier demapping. 407, channel estimator 409, equalizer 411, demodulator 413, decoder 415, mean square function derivator 417, optimal pilot interval determiner 419, determiner 421, The message generator 423 and the average channel characteristic determiner 425 are configured.

상기 도 4를 참조하면, 상기 RF 처리기(401)는 전처리기(front end unit)와 필터(filter) 등의 구성들을 포함하며, 무선채널을 통과한 고주파 대역의 신호를 기저대역으로 변환하고, 상기 기저대역 아날로그 신호를 시간 샘플 데이터로 변환하여 출력한다. Referring to FIG. 4, the RF processor 401 includes components such as a front end unit and a filter, and converts a signal of a high frequency band passing through a radio channel into a baseband, The baseband analog signal is converted into time sample data and output.

상기 ADC(403)는 상기 RF 처리기(401)로부터의 아날로그 기저대역 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.The ADC 403 converts an analog baseband signal from the RF processor 401 into a digital signal and outputs the digital signal.

상기 OFDM 복조기(405)는 상기 ADC(403)로부터 제공되는 시간 영역의 데이터에서 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 제거하고, 상기 CP가 제거된 데이터를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform : FFT)하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. The OFDM demodulator 405 removes a cyclic prefix (CP) from the time domain data provided from the ADC 403 and performs fast Fourier transform (FFT) on the data from which the CP is removed. Output data in the frequency domain.

상기 부반송파 디매핑기(407)는 상기 OFDM 복조기(405)로부터의 데이터에서 실제 데이터 심볼들을 추출하여 상기 등화기(411)로 출력하고, 채널추정을 위한 미 리 정해진 위치의 심볼(예 : 파일럿 심볼)들을 추출하여 상기 채널 추정기(409)로 출력한다. The subcarrier demapper 407 extracts the actual data symbols from the data from the OFDM demodulator 405 and outputs them to the equalizer 411, and a symbol (eg, pilot symbol) at a predetermined position for channel estimation. ) Are extracted and output to the channel estimator 409.

상기 채널 추정기(409)는 상기 부반송파 디매핑기(407)로부터의 파일럿 심볼들을 이용해 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정 값들을 상기 등화기(411)로 제공한다. 상기 채널 추정은 채널 추정 기법에 따라 다양하게 수행할 수 있으며, 상기 채널 추정 기법에는 선형보간 기법과 위너 기법이 있다. The channel estimator 409 performs channel estimation using pilot symbols from the subcarrier demapper 407 and provides the channel estimates to the equalizer 411. The channel estimation can be variously performed according to a channel estimation technique, and the channel estimation technique includes a linear interpolation technique and a Wiener technique.

상기 등화기(411)는 상기 부반송파 디매핑기(407)로부터의 데이터 심볼들을 상기 채널 추정기(409)로부터의 파일럿 채널 추정 값들을 이용해 채널보상(channel compensation)하여 상기 복조기(413)로 출력한다. 즉, 상기 파일럿 채널 추정 값들을 이용하여 상기 데이터 심볼들의 채널을 추정하고, 상기 추정된 데이터 심볼들의 채널로 상기 부반송파 디매핑기(407)로부터의 데이터 심볼들에 대한 채널을 보상하여, 무선채널에서 발생한 여러 잡음들을 보상하여 출력한다. 또한, 상기 등화기(411)는 상기 파일럿 채널 추정 값들을 이용하여 추정한 상기 데이터 심볼들의 채널 값과 상기 파일럿 채널 추정 값들을 상기 평균제곱함수 도출기(417)로 출력한다. The equalizer 411 channel compensates the data symbols from the subcarrier demapper 407 using the pilot channel estimates from the channel estimator 409 and outputs them to the demodulator 413. That is, the channel of the data symbols is estimated using the pilot channel estimation values, and the channel of the data symbols from the subcarrier demapper 407 is compensated with the channel of the estimated data symbols, so that Compensate for various noises and output them. In addition, the equalizer 411 outputs the channel values of the data symbols and the pilot channel estimates estimated using the pilot channel estimates to the mean square function derivator 417.

상기 복조기(413)는 상기 등화기(411)로부터의 심볼들을 송신기의 변조 방식에 따라 복조하여 부호화 데이터를 출력한다. The demodulator 413 demodulates the symbols from the equalizer 411 according to a modulation scheme of a transmitter and outputs encoded data.

상기 복호기(415)는 상기 복조기(413)부터의 부호화 데이터를 송신기의 부호 방식에 따라 복호하여 원래의 정보 데이터로 복원한다. The decoder 415 decodes the coded data from the demodulator 413 according to the coding method of the transmitter and restores the original information data.

상기 평균제곱함수 도출기(417)는 상기 등화기(411)로부터 상기 파일럿 채널 추정 값들을 이용하여 추정한 상기 데이터 심볼들의 채널 값과 상기 파일럿 채널 추정 값들을 입력받고, 상기 평균채널특성 파악기(425)로부터 평균채널특성 정보를 입력받은 후, 상기 입력받은 값들 및 정보를 이용하여 상기 채널 추정 기법에 따라 시간 및 주파수 파일럿 간격에 따른 평균제곱함수(Mean Square Error : MSE)를 도출하고, 상기 도출된 평균제곱함수를 상기 최적 파일럿 간격 결정기(419)로 출력한다. The mean square function derivator 417 receives a channel value of the data symbols and the pilot channel estimate values estimated from the equalizer 411 using the pilot channel estimate values, and obtains the average channel characteristic recognizer ( After receiving average channel characteristic information from 425, a mean square error (MSE) is derived according to time and frequency pilot intervals according to the channel estimation scheme using the received values and information. The average squared function is output to the optimal pilot interval determiner 419.

상기 최적 파일럿 간격 결정기(419)는 상기 평균제곱함수 도출기(417)로부터 입력되는 평균제곱함수를 이용하여, 시스템이 제공받고자 원하는 추정 성능, 즉 평균제곱오차보다 작은 평균제곱오차를 제공하는 파일럿 간격들을 검색하고, 상기 검색된 파일럿 간격들 중 파일럿 밀도를 최소화하는 최적 파일럿 간격을 결정한 후, 상기 결정된 최적 파일럿 간격을 상기 판단기(421)로 출력한다.The optimal pilot interval determiner 419 uses a mean square function input from the mean square function derivator 417 to provide an estimated performance that the system wants to receive, that is, a pilot interval that provides a mean square error smaller than the mean square error. After determining the optimum pilot interval to minimize the pilot density of the searched pilot intervals, and outputs the determined optimal pilot interval to the determiner 421.

상기 판단기(421)는 현재 단말기가 사용하고 있는 파일럿 간격과 상기 최적 파일럿 간격 결정기(419)에서 결정된 파일럿 간격을 비교하고, 상기 두 값이 서로 다를 시, 상기 메시지 생성기(423)로 단말기의 파일럿 간격 변경을 요청한다. The determiner 421 compares the pilot interval currently used by the terminal with the pilot interval determined by the optimum pilot interval determiner 419, and when the two values are different from each other, the message generator 423 pilots the terminal. Request an interval change.

상기 메시지 생성기(423)는 상기 판단기(421)로부터 단말기의 파일럿 간격 변경 요청이 수신될 시, 상기 결정된 파일럿 간격으로의 조정을 요청하기 위한 PSS(Pilot Space Switching) 메시지를 생성하고, 상기 생성된 PSS 메시지를 송신 장치로 출력하여 상기 송신 장치(도시하지 않음)로 하여금 상기 PSS 메시지를 상기 단말기에게 전송하도록 한다. When the message generator 423 receives a pilot interval change request from the determiner 421, the message generator 423 generates a pilot space switching (PSS) message for requesting adjustment to the determined pilot interval, and generates the generated message. Outputting a PSS message to a transmitting device causes the transmitting device (not shown) to transmit the PSS message to the terminal.

상기 평균채널특성 파악기(425)는 단말기의 평균채널특성, 예를 들어 시간 및 주파수 채널의 상관관계를 파악하여 상기 평균제곱함수 도출기(417)로 출력한다. 시스템 구조가 시분할 구조인 경우, 하향링크와 상향링크의 채널 상관관계는 거의 유사하기 때문에 하향링크 채널 상관관계를 단말기로부터 피드백 받아 상향링크 채널 상관관계를 파악할 수 있으며, 시스템 구조가 주파수분할 구조인 경우, 프로빙 신호를 이용하여 채널 상관관계를 파악할 수 있다. The average channel characteristic determiner 425 detects the correlation between the average channel characteristics of the terminal, for example, time and frequency channels, and outputs the correlation to the average square function derivator 417. When the system structure is a time division structure, since the channel correlations between the downlink and the uplink are almost similar, the downlink channel correlation can be determined by receiving a feedback of the downlink channel correlation from the terminal, and the system structure is the frequency division structure. In addition, channel correlation may be determined using a probing signal.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템의 기지국에서 단말기의 상향링크 파일럿 간격 조정 방법의 절차를 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a procedure of a method for adjusting uplink pilot spacing of a terminal in a base station of an OFDM-based wireless system according to an embodiment of the present invention.

상기 도 5를 참조하면, 기지국은 501단계에서 최적 파일럿 간격을 결정하기 위해 단말기의 평균채널특성, 예를 들어 시간 및 주파수 채널 상관관계를 파악한다. 시스템 구조가 시분할 구조인 경우, 하향링크와 상향링크의 채널 상관관계는 거의 유사하기 때문에 하향링크 채널 상관관계를 단말기로부터 피드백 받아 상향링크 채널 상관관계를 파악할 수 있으며, 시스템 구조가 주파수분할 구조인 경우, 프로빙 신호를 이용하여 채널 상관관계를 파악할 수 있다. Referring to FIG. 5, in step 501, the base station determines an average channel characteristic of the terminal, for example, time and frequency channel correlation, to determine an optimal pilot interval. When the system structure is a time division structure, since the channel correlations between the downlink and the uplink are almost similar, the downlink channel correlation can be determined by receiving a feedback of the downlink channel correlation from the terminal, and the system structure is the frequency division structure. In addition, channel correlation may be determined using a probing signal.

이후, 상기 기지국은 503단계에서 상기 파악된 평균채널특성 정보를 이용하여 최적 파일럿 간격을 결정한다. 여기서, 상기 최적 파일럿 간격 결정 방법은 이후 도 6을 통해 자세히 설명하기로 한다. In step 503, the base station determines the optimal pilot interval using the determined average channel characteristic information. Here, the optimal pilot interval determination method will be described in detail later with reference to FIG. 6.

이후, 상기 기지국은 505단계에서 현재 단말기가 사용하고 있는 파일럿 간격과 상기 결정된 최적 파일럿 간격을 비교하고, 507단계로 진행하여 상기 단말기의 파일럿 간격 조정이 필요한지 여부를 검사한다. 예를 들어, 현재 파일럿 간격과 상 기 결정된 최적 파일럿 간격이 서로 다를 경우, 상기 단말기의 파일럿 간격 조정이 필요함을 판단할 수 있다. 상기 단말기의 파일럿 간격 조정이 필요한 경우, 상기 기지국은 509단계에서 상기 단말기로 파일럿 간격 조정을 요청하는 PSS 메시지를 전송한다. In step 505, the base station compares the pilot interval currently used by the terminal with the determined optimal pilot interval, and proceeds to step 507 to check whether the pilot interval adjustment is necessary. For example, when the current pilot interval is different from the optimal pilot interval determined above, it may be determined that the pilot interval adjustment of the terminal is necessary. When the pilot interval adjustment of the terminal is necessary, the base station transmits a PSS message requesting the pilot interval adjustment to the terminal in step 509.

이후, 상기 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다. The base station then terminates the algorithm according to the invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템의 기지국에서 단말기의 최적 상향링크 파일럿 간격 결정 방법의 절차를 도시한 도면이다. 6 is a flowchart illustrating a method of determining an optimal uplink pilot interval of a terminal in a base station of an OFDM-based wireless system according to an embodiment of the present invention.

상기 도 6을 참조하면, 기지국은 601단계에서 단말기의 평균채널특성, 예를 들어 시간 및 주파수 채널 상관관계와 상기 기지국에서 고려하는 채널 추정 기법을 이용하여 시간 및 주파수 파일럿 간격에 따른 평균제곱함수를 도출한다. 본 발명에서는 상기 채널 추정 기법으로 선형보간(Linear interpolation) 기법과 위너(Wiener) 기법을 고려한다. Referring to FIG. 6, in step 601, the base station calculates an average square function according to time and frequency pilot intervals using an average channel characteristic of the terminal, for example, time and frequency channel correlation and a channel estimation technique considered by the base station. To derive. In the present invention, a linear interpolation technique and a Wiener technique are considered as the channel estimation technique.

여기서, n번째 심볼 시간(symbol time)의 k번째 부반송파(subcarrier)에서 추정된 데이터 신호의 채널을

라 하고, 실제 데이터 신호의 채널을

라 하면, 평균제곱오차

은 하기 <수학식 1>과 같이 정의된다.Here, the channel of the data signal estimated from the k-th subcarrier of the n-th symbol time

The channel of the actual data signal

Speaking of mean square error

Is defined as in Equation 1 below.

여기서, 상기 E{X}는 랜덤변수(random variable) X의 평균값을 나타낸다. Here, E {X} represents an average value of a random variable X.

또한, 시간 영역의 상관(correlation) 함수

와 주파수 영역의 상관 함수

는 각각 하기 <수학식 2>와 <수학식 3>과 같이 정의된다.Also, the correlation function of the time domain

Function in the frequency domain

Are defined as in Equation 2 and Equation 3, respectively.

여기서, 상기

와

는 각각 OFDM 심볼 시간과 부반송파 간격을 나타낸다. 즉, 상기

는 시간 영역으로 p OFDM 심볼만큼 떨어져있는 상관값을 의미하고, 상기

는 주파수 영역으로 q 부반송파만큼 떨어져있는 상관값을 의미한다. 상기 본 발명에서는 상기 채널 추정 기법에 따라 상기

를 유도하고, 이를 상기 <수학식 1>에 대입하여 상기 평균제곱함수를 도출한다.Here,

Wow

Denotes OFDM symbol time and subcarrier spacing, respectively. That is,

Denotes a correlation value spaced apart by p OFDM symbols in the time domain, and

Denotes a correlation value spaced apart by q subcarriers in the frequency domain. In the present invention, according to the channel estimation technique,

And derive the mean square function by substituting this into Equation (1).

먼저, 상기 선형보간 기법을 이용한 평균제곱함수 도출과정을 살펴보면 다음과 같다. 상기 선형보간 기법은, 도 7과 같이, 데이터 신호(701)의 채널

를 추정하기 위해 먼저 가장 인접해 있는 네 개의 파일럿 신 호(703, 705, 707, 709)의 채널을 시간 영역으로 선형 보간하고 다시 주파수 영역으로 선형 보간한다. 이를 통해 데이터 신호의 채널은 하기 <수학식 4>와 같이 추정된다.First, the process of deriving the mean square function using the linear interpolation technique is as follows. In the linear interpolation scheme, as shown in FIG. 7, a channel of the data signal 701 is provided.

To estimate, first, linearly interpolate the channels of the four nearest pilot signals 703, 705, 707, and 709 into the time domain and then linearly interpolate into the frequency domain. Through this, the channel of the data signal is estimated as in Equation 4 below.

여기서, 상기

와

는 각각 하기 <수학식 5> 및 <수학식 6>과 같이 파일럿 신호의 채널을 시간 영역으로 선형보간하여 계산할 수 있다.Here,

Wow

Equation 5 may be calculated by linearly interpolating a channel of the pilot signal in the time domain as shown in Equations 5 and 6, respectively.

즉, 상기 <수학식 4>는 상기 시간 영역으로 선형보간된 파일럿 신호의 채널을 다시 주파수 영역으로 선형보간하여 계산한 것이다. 여기서, 상기 <수학식 5>와 <수학식 6>을 상기 <수학식 4>에 대입하여 수식을 정리하면, 상기 데이터 신호(701)의 채널은 하기 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다.That is, Equation 4 is calculated by linearly interpolating the channel of the pilot signal linearly interpolated into the time domain into the frequency domain. Here, if equations are arranged by substituting Equation 5 and Equation 6 into Equation 4, the channel of the data signal 701 may be expressed as Equation 7 below.

여기서,

,

,

그리고

이다. here,

,

,

And

to be.

따라서, 상기 선형보간 기법의 평균제곱함수는 하기 <수학식 8>과 같이 도출할 수 있다. Therefore, the mean square function of the linear interpolation technique may be derived as in Equation 8 below.

여기서, 상기 <수학식 8>은 상기 <수학식 2>와 <수학식 3>의 상관 함수의 특성을 이용하여 하기 <수학식 9>와 같이 정리할 수 있다. Here, Equation 8 may be summarized as in Equation 9 using the characteristics of the correlation functions of Equations 2 and 3 below.

여기서, 상기

은 잡음 분산을 나타낸다. Here,

Represents noise variance.

다음으로, 상기 위너 기법을 이용한 평균제곱함수 도출과정을 살펴보면 다음과 같다. 상기 위너 기법의 탭 수가 시간과 주파수 영역으로 각각

과

이라고 가정할 시, 즉

개의 파일럿 신호를 이용하여 데이터 신호의 채널을 추정한다고 가정할 시, 추정된 채널은 하기 <수학식 10>과 같이 나타낼 수 있다.Next, the process of deriving the mean square function using the Wiener method is as follows. The number of taps of the Wiener technique is time and frequency domain respectively.

and

, That is,

Assuming that the channel of the data signal is estimated by using the pilot signals, the estimated channel can be expressed by Equation 10 below.

여기서, 상기 첨두치

는 허미티안(Hermitian) 연산을 의미하고, 상기

는 크기가

인 벡터로서 각 원소는 파일럿 신호의 채널을 나타내며, 상기

는 탭 계수를 나타낸다. 상기 위너 기법은 채널의 상관관계에 따라

를 조절함으로써 평균제곱오차를 최소화하며, 상기 평균 제곱오차를 최소화하는 최적

를

라고 하면, 상기

는 하기 <수학식 11>과 같이 나타낼 수 있다. Where the peak

Means Hermitian operation, and

Is the size

As a phosphorus vector, each element represents a channel of a pilot signal,

Denotes the tap coefficient. The Wiener technique depends on channel correlation.

By minimizing the mean square error and minimizing the mean square error

To

Speaking of above

Can be expressed by Equation (11) below.

여기서, 상기 R과 P는 각각 자기 공분산(auto-covariance) 행렬과 크로스 공분산(cross-covariance) 행렬을 나타내며, 하기 <수학식 12>와 <수학식 13>과 같이 정의된다.Here, R and P represent an auto-covariance matrix and a cross-covariance matrix, respectively, and are defined as in Equations 12 and 13 below.

여기서, 상기 R과 P의 각 원소는 상기

와

를 인자로 가지고 있는 상관함수이다. 상기 평균제곱함수는 하기 <수학식 14>와 같이 유도되며, 따라서, 하기 <수학식 14>를 이용하여 상기 평균제곱함수를 도출할 수 있다. Wherein each element of R and P is

Wow

Correlation function with The mean square function is derived as in Equation 14, and accordingly, the mean square function can be derived using Equation 14.

여기서, 상기 T는 트랜스포즈(transpose) 연산을 의미한다. Here, T means a transpose operation.

이후, 상기 기지국은 603단계에서 상기 기지국이 제공받길 원하는 추정 성능, 즉 평균제곱오차

를 시스템 환경에 적합하도록 설정한다. In step 603, the base station estimates the estimated performance that the base station wants to receive, that is, the mean square error.

To match your system environment.

이후, 상기 기지국은 605단계에서 상기 도출된 평균제곱함수를 이용하여 상기 설정된

보다 작은 평균제곱오차를 제공하는 파일럿 간격들을 검색하고, 상기 검색된 파일럿 간격들 중에서 파일럿 밀도를 최소화하는 시간 영역 파일럿 간격

와 주파수 영역 파일럿 간격

를 결정한다. In step 605, the base station sets the base station using the derived mean square function.

A time domain pilot interval that searches for pilot intervals that provide a smaller mean square error and minimizes pilot density among the detected pilot intervals.

And frequency domain pilot spacing

.

여기서, 상기 파일럿 간격을 결정하기 위한 식은 하기 <수학식 15>와 같이 나타낼 수 있다.Here, the equation for determining the pilot interval may be expressed as Equation 15 below.

여기서, 상기

은

와

를 사용했을 경우 평균제곱오차를 나타낸다.Here,

silver

Wow

If is used, it represents the mean square error.

이후, 상기 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다. The base station then terminates the algorithm according to the invention.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템에서 단말기의 송신 장치를 도시한 블럭도이다.8 is a block diagram illustrating an apparatus for transmitting a terminal in an OFDM based wireless system according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 단말기의 송신 장치는 부호기(801), 변조기(803), 부반송파 매핑기(805), OFDM 변조기(807), 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter : 이하 'DAC'라 칭함)(809), RF 처리기(811), 메시지 처리기(813), 파일럿 간격 조정기(815)를 포함하여 구성된다. As shown, the transmitting device of the terminal includes an encoder 801, a modulator 803, a subcarrier mapper 805, an OFDM modulator 807, and a digital to analog converter (hereinafter, referred to as 'DAC') ( 809, an RF processor 811, a message processor 813, and a pilot interval adjuster 815.

상기 도 8을 참조하면, 상기 부호기(801)는 입력되는 정보 데이터를 해당 부호율로 부호화하여 부호화 데이터(coded bits 또는 symbols)를 출력한다. 여기서, 입력되는 정보비트의 개수가 k이고, 부호율이 R이라 할 때, 출력되는 심볼의 개수는 k/R이 된다. 예를들어, 상기 부호기(801)는 길쌈부호기(convolutional encoder), 터보부호기(turbo encoder), LDPC(low density parity check) 부호기 등으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the encoder 801 encodes input information data at a corresponding code rate and outputs coded bits or symbols. Here, when the number of input information bits is k and the code rate is R, the number of output symbols is k / R. For example, the encoder 801 may be composed of a convolutional encoder, a turbo encoder, a low density parity check (LDPC) encoder, and the like.

상기 변조기(803)는 상기 부호기(801)로부터의 심볼들을 해당 변조방식(변조레벨)에 의해 신호점 사상하여 복소심볼(complex symbols)들을 출력한다. 예를 들어, 상기 변조방식에는 1개의 비트(s=1)를 하나의 신호점(복소심볼)에 사상하는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), 2개의 비트(s=2)를 하나의 복소심볼에 사상하는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 3개의 비트(s=3)를 하나의 복소심볼에 사상하는 8PSK(8-ary Phase Shift Keying), 4개의 비트(s=4)를 하나의 복소심볼에 사상하는 16QAM, 6개의 비트(s=6)를 하나의 복소심볼에 사상하는 64QAM 등이 있다. The modulator 803 maps the symbols from the encoder 801 to signal points by a corresponding modulation scheme (modulation level) and outputs complex symbols. For example, the modulation scheme includes binary phase shift keying (BPSK) for mapping one bit (s = 1) to one signal point (complex symbol), and two bits (s = 2) to one complex symbol. Quadrature Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), 8-ary Phase Shift Keying (8PSK) to map three bits (s = 3) to one complex symbol, and four bits (s = 4) to one complex symbol There are 16QAM for mapping and 64QAM for mapping 6 bits (s = 6) to one complex symbol.

상기 부반송파 매핑기(805)는 상기 변조기(803)로부터의 데이터 심볼들을 부반송파에 매핑하여 출력한다. 여기서, 부반송파에 매핑한다는 것은, 데이터 심볼들 각각을 상기 OFDM 변조기(807)의 해당 입력(부반송파 위치)으로 제공하는 것을 의 미한다. 이때, 나머지 부반송파 위치에 파일럿 심볼들을 매핑하며, 상기 매핑되는 파일럿 심볼들의 간격은 상기 파일럿 간격 조정기(815)로부터의 입력에 따라 조정한다. The subcarrier mapper 805 maps data symbols from the modulator 803 to subcarriers and outputs the data symbols. Here, mapping to subcarriers means providing each of the data symbols to a corresponding input (subcarrier location) of the OFDM modulator 807. In this case, pilot symbols are mapped to the remaining subcarrier positions, and the intervals of the mapped pilot symbols are adjusted according to an input from the pilot interval adjuster 815.

상기 OFDM 변조기(807)는 상기 부반송파 매핑기(805)로부터의 심볼들을 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)하여 시간 영역의 샘플 데이터로 변환하고, 상기 샘플 데이터의 소정 뒷부분을 복사하여 상기 샘플데이터의 앞에 붙여 OFDM 심볼을 출력한다.The OFDM modulator 807 converts the symbols from the subcarrier mapper 805 to sample data in the time domain by performing an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), and copies a predetermined portion of the sample data to copy the back part of the sample data. OFDM symbol is output in front of the sample data.

상기 DAC(809)는 상기 OFDM 변조기(807)로부터 제공받은 샘플 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.The DAC 809 converts sample data provided from the OFDM modulator 807 into an analog signal and outputs the analog signal.

상기 RF 처리기(811)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 DAC(809)로부터 제공받은 기저대역 신호를 실제 전송 가능하도록 RF 처리한 후, 송신 안테나를 통해 무선채널로 전송한다. The RF processor 811 includes components such as a filter and a front end unit. The RF processor 811 RF-processes the baseband signal provided from the DAC 809 so that the baseband signal can be actually transmitted. Transmit to wireless channel through

상기 메시지 처리기(813)는 수신 장치(도시하지 않음)를 통해 기지국으로부터 수신되는 PSS 메시지의 내용을 확인하고, 상기 기지국에서 요청하는 최적 파일럿 간격을 상기 파일럿 간격 조정기(815)로 제공한다. The message processor 813 checks the contents of the PSS message received from the base station through a receiving device (not shown), and provides the pilot interval adjuster 815 with the optimum pilot interval requested by the base station.

상기 파일럿 간격 조정기(815)는 현재 단말기가 사용하는 파일럿 간격과 상기 메시지 처리기(813)로부터 제공되는 파일럿 간격을 비교한 후, 상기 두 파일럿 간격이 서로 다를 경우, 상기 부반송파 매핑기(805)로 상기 기지국에서 요청하는 파일럿 간격을 출력한다. The pilot interval adjuster 815 compares the pilot interval currently used by the terminal with the pilot interval provided from the message processor 813, and then, if the two pilot intervals are different from each other, the subcarrier mapper 805 may be used. Outputs the pilot interval requested by the base station.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 무선 시스템의 단말기에서 조정된 상향링크 파일럿 간격을 이용한 데이터 전송 방법의 절차를 도시한 도면이다. 9 illustrates a procedure of a data transmission method using an adjusted uplink pilot interval in a terminal of an OFDM-based wireless system according to an embodiment of the present invention.

상기 도 9를 참조하면, 단말기는 901단계에서 기지국으로 전송할 첫 데이터에 대해 디폴트(default)로 정해진 파일럿 간격을 사용하여 전송블럭을 구성한 후, 상기 구성된 전송블럭을 통해 해당 데이터를 전송한다. 여기서, 상기 디폴트로 정해진 파일럿 간격은 채널이 빠르게 변한다는 가정하에 정해진 작은 값이다. Referring to FIG. 9, in step 901, the terminal configures a transmission block using a pilot interval determined as a default for the first data to be transmitted to the base station, and then transmits the corresponding data through the configured transmission block. Here, the default pilot interval is a small value determined on the assumption that the channel changes rapidly.

이후, 상기 단말기는 903단계에서 상기 기지국으로부터 파일럿 간격 조정을 요청하는 PSS 메시지가 수신되었는지 여부를 검사한다. 상기 PSS 메시지가 수신되지 않았을 시, 상기 단말기는 905단계로 진행하여 전송할 데이터가 있는지 여부를 검사하고, 상기 전송할 데이터가 존재할 시, 상기 901단계로 돌아가 디폴트 파일럿 간격을 사용하여 전송블럭을 구성한 후, 상기 구성된 전송블럭을 통해 해당 데이터를 전송한다. 상기 전송할 데이터가 존재하지 않을 시, 상기 단말기는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다. In step 903, the terminal checks whether a PSS message for requesting pilot interval adjustment is received from the base station. If the PSS message is not received, the terminal proceeds to step 905 to check whether there is data to be transmitted, and if there is data to be transmitted, returns to step 901 to configure a transmission block using a default pilot interval. The data is transmitted through the configured transmission block. When there is no data to transmit, the terminal terminates the algorithm according to the present invention.

반면, 상기 PSS 메시지가 수신되었을 시, 상기 단말기는 907단계에서 파일럿 간격을 상기 기지국이 요구하는 파일럿 간격으로 조정하고, 909단계에서 상기 조정된 파일럿 간격을 사용하여 전송블록을 재구성한 후, 상기 구성된 전송블럭을 통해 데이터를 전송한다. On the other hand, when the PSS message is received, the terminal adjusts the pilot interval to the pilot interval required by the base station in step 907, and reconfigures the transport block using the adjusted pilot interval in step 909, Data is transmitted through the transmission block.

이후, 상기 단말기는 911단계에서 전송할 데이터가 있는지 여부를 검사하고, 상기 전송할 데이터가 존재하지 않을 시, 상기 단말기는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다. 반면, 상기 전송할 데이터가 존재할 시, 상기 909단계로 돌아가 상기 조정된 파일럿 간격을 사용하여 전송블럭을 구성한 후, 상기 구성된 전송블럭을 통해 해당 데이터를 전송한다. Thereafter, the terminal checks whether there is data to be transmitted in step 911, and if there is no data to be transmitted, the terminal terminates the algorithm according to the present invention. On the other hand, when there is data to be transmitted, the process returns to step 909 to configure a transmission block using the adjusted pilot interval, and then transmits the corresponding data through the configured transmission block.

한편, 본 발명에서 제안한 적응 파일럿 전송 기법과 기존의 파일럿 전송 기법의 성능을 비교하면 다음과 같다. 여기서, 기지국은 채널 상관관계를 정확히 알고 있다고 가정하며, 시간과 주파수 영역의 채널 상관관계로 도플러(Doppler) 주파수(즉, 속도)와 평균제곱지연값을 고려한다. 주요 모의 실험 변수는 하기 <표 1>과 같으며, 위너 기법의 탭 수는 기지국의 연산 복잡도를 고려하여 작게 설정하였다.On the other hand, the performance of the adaptive pilot transmission scheme and the conventional pilot transmission scheme proposed in the present invention are as follows. Here, it is assumed that the base station knows the channel correlation accurately, and considers the Doppler frequency (ie, speed) and the mean square delay value as the channel correlation in time and frequency domain. The main simulation variables are shown in Table 1 below, and the number of taps of the Wiener scheme is set small in consideration of the computational complexity of the base station.

변수variable 실험 환경Experiment environment 중심 주파수Center frequency 5.4 GHz5.4 GHz 대역폭Bandwidth 24 MHz24 MHz OFDM 심볼 길이OFDM symbol length 20.48 ㎲ 20.48 ㎲ 보호 구간Protection section 5 ㎲5 ㎲ 부반송파 수Subcarriers 512512 파일럿 형태Pilot form 직사각형Rectangle 채널channel 레일리(Rayleigh)Rayleigh 전력 지연 프로파일Power delay profile 지수 감쇄Exponential decay

(2,2)(2,2)

여기서, 도 10은 본 발명에 따른 시간과 주파수 영역의 채널 상관관계에 따라 허용 가능한 평균제곱오차를 제공하는 최소 파일럿 밀도(

)의 변화를 나타낸다. 이때

로 설정하였다. 상기 도 10을 참조하면, 속도와 평균제곱지연값이 큰 경우에는 채널의 빠른 변화에 대응하기 위해 파일럿 밀도가 증가한다. 반면, 채널이 느려질수록 파일럿 밀도가 감소하여 파일럿 오버헤드가 줄어들게 된다. 상기 위너 기법은 선형보간 기법에 비해 채널을 추정하기 위한 연산의 복잡도는 크지만 요구되는 파일럿 밀도는 작다. 또한, 더 높은 채널 추정 성능을 요구하는 경우, 즉

가 낮아질수록 더 좋은 채널 추정 성능을 제공하기 위해 파일럿 간격이 줄어들고 결국 최적 파일럿 밀도는 증가하게 된다.Here, FIG. 10 is a minimum pilot density that provides an acceptable mean square error according to channel correlation in time and frequency domain according to the present invention.

) Is indicated. At this time

Respectively. Referring to FIG. 10, when the velocity and the mean square delay value are large, the pilot density increases to cope with the rapid change of the channel. On the other hand, the slower the channel, the lower the pilot density and the lower the pilot overhead. The Wiener technique has a larger computational complexity to estimate the channel than the linear interpolation technique, but requires a smaller pilot density. In addition, if higher channel estimation performance is required, i.e.

The lower is, the pilot interval is reduced to provide better channel estimation performance and eventually the optimal pilot density is increased.

여기서, 하기 <표 2>는

인 경우, 본 발명에서 제안하는 기법과 기존 기법의 파일럿 오버헤드 감소량을 도시하고 있다. 단말기의 도플러 주파수가

이고 평균제곱지연값이

이며, 이때의 채널 상태를

라고 정의할 때, 그룹 I에 속해 있는 단말기의 채널 상태는 <150, 10>, 그룹 II에 속해 있는 단말기의 채널 상태는 <300, 43> 그리고 그룹 III에 속해 있는 단말기의 채널 상태는 <750, 143>이다. 기존의 상향링크 파일럿 전송은 그룹 III에 속해 있는 단말기의 채널 상태에 맞추어 모든 그룹에서 동일한 파일럿 간격을 사용하였다. 하지만, 본 발명의 제안 기법에서는 각 그룹마다 파일럿 간격을 다르게 사용함으로써 전체적인 파일럿 밀도를 줄일 수 있다. 만약, 전체 단말기 중에서 그룹 I, II 그리고 III에 속해 있는 단말기 비율이 50%, 30% 그리고 20%라고 하면, 제안된 기법은 기존 기법과 비교하여 파일럿 오버헤드를 약 1/3로 줄일 수 있다. 이때, 그룹 I 또는 그룹 II의 비율이 더 증가할 경우 파일럿 오버헤드는 더 많이 감소하게 된다.Here, <Table 2> is

In this case, the pilot overhead reduction of the proposed technique and the existing scheme is shown. Doppler frequency of the terminal

And mean square delay

At this time

In this case, the channel state of the terminal belonging to group I is <150, 10>, the channel state of the terminal belonging to group II is <300, 43> and the channel state of the terminal belonging to group III is <750, 143>. Conventional uplink pilot transmission uses the same pilot interval in all groups in accordance with the channel state of the UE belonging to Group III. However, the proposed scheme of the present invention can reduce the overall pilot density by using different pilot intervals for each group. If the proportion of terminals belonging to groups I, II and III among the total terminals is 50%, 30% and 20%, the proposed scheme can reduce the pilot overhead by about 1/3 compared with the conventional scheme. At this time, if the ratio of the group I or group II is further increased, the pilot overhead is further reduced.

그룹 IGroup I 그룹 IIGroup II 그룹 IIIGroup III 선형보간기법Linear interpolation technique 기존 기법Existing technique 0.0833 0.0833 0.0833 0.0833 0.0833 0.0833 제안 기법Suggested technique 0.00460.0046 0.0278 0.0278 0.0833 0.0833 위너 기법Winner technique 기존 기법Existing technique 0.0278 0.0278 0.0278 0.0278 0.0278 0.0278 제안 기법Suggested technique 0.0022 0.0022 0.0089 0.0089 0.0278 0.0278

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of various modifications within the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

상술한 바와 같이, 본 발명은 OFDM 기반 무선 시스템의 상향링크에서 기지국이 단말기의 채널 상관관계를 파악하고 시간과 주파수 영역의 최적 파일럿 신호 간격을 결정하여 상기 결정된 정보를 단말기에게 알려주며, 단말기는 상기 기지국으로부터 피드백된 정보를 바탕으로 파일럿 신호를 전송함으로써, 채널이 느리게 변하는 단말기의 파일럿 밀도를 줄여 불필요한 오버헤드를 줄이고, 데이터 신호를 전송하기 위한 자원을 증가시킬 수 있으며, 이로써 전체적인 주파수 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention, the base station in the uplink of the OFDM-based wireless system to determine the channel correlation of the terminal and determine the optimal pilot signal interval of the time and frequency domain to inform the terminal of the determined information, the terminal is the base station By transmitting the pilot signal based on the information fed back from the terminal, the pilot density of the slowly changing terminal can be reduced, thereby reducing unnecessary overhead and increasing resources for transmitting data signals, thereby improving the overall frequency efficiency. There is an advantage to that.

Claims (16)

무선 시스템에서 기지국의 파일럿 신호 간격 조정 방법에 있어서,In the method for adjusting the pilot signal interval of the base station in a wireless system, 단말기의 평균채널특성을 파악하는 과정과,Determining average channel characteristics of the terminal; 상기 파악된 평균채널특성을 이용하여 검색된 파일럿 간격들 중 파일럿 밀도를 최소화하는 최적 파일럿 간격을 결정하는 과정과,Determining an optimal pilot interval that minimizes pilot density among the searched pilot intervals using the identified average channel characteristics; 상기 단말기로 상기 결정된 최적 파일럿 간격으로의 파일럿 간격 조정을 요청하는 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And transmitting a message requesting pilot interval adjustment to the determined optimal pilot interval to the terminal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 평균채널특성은 시간 및 주파수 채널 상관관계임을 특징으로 하는 방법.Wherein said average channel characteristic is a time and frequency channel correlation. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 간격 조정 요청 메시지 전송 과정은,The method of claim 1, wherein the pilot interval adjustment request message is transmitted. 상기 결정된 최적 파일럿 간격과 현재 단말기가 사용하고 있는 파일럿 간격을 비교하는 과정과,Comparing the determined optimal pilot interval with the pilot interval currently used by the terminal; 단말기의 파일럿 간격 조정이 필요할 시, 상기 단말기로 상기 결정된 최적 파일럿 간격으로의 파일럿 간격 조정을 요청하는 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. When the pilot interval adjustment of the terminal is necessary, transmitting a message requesting the pilot interval adjustment to the determined optimal pilot interval to the terminal. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 결정된 최적 파일럿 간격과 현재 단말기가 사용하고 있는 파일럿 간격이 서로 다를 시, 상기 파일럿 간격 조정의 필요성을 판단하는 것을 특징으로 하는 방법. And determining the necessity of adjusting the pilot interval when the determined optimal pilot interval and the pilot interval currently used by the terminal are different from each other. 제 1 항에 있어서, 상기 최적 파일럿 간격 결정 과정은,The method of claim 1, wherein the determining of the optimal pilot interval, 상기 파악된 평균채널특성을 이용하여 평균제곱함수를 도출하는 과정과,Deriving an average square function using the identified average channel characteristics; 상기 도출된 평균제곱함수를 이용하여 기준 평균제곱오차 값보다 작은 평균제곱오차를 제공하는 파일럿 간격들을 검색하는 과정과,Searching for pilot intervals that provide a mean square error smaller than a reference mean square error value using the derived mean square function; 상기 검색된 파일럿 간격들 중 파일럿 밀도를 최소화하는 시간 및 주파수 영역 파일럿 간격을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. Determining a time and frequency domain pilot interval for minimizing pilot density among the retrieved pilot intervals. 제 5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 파일럿 간격을 결정하기 위한 식은 하기 <수학식 16>와 같이 나타내는 것을 특징으로 하는 방법. The equation for determining the pilot interval is represented by the following equation (16).

여기서, 상기

은 상기 도출된 평균제곱함수를 나타내고, 상기

는 상기 기준 평균제곱오차 값을 나타내며, 상기

와

는 각각 시간과 주파수 영역 파일럿 간격을 나타냄.Here,

Denotes the derived mean square function,

Denotes the reference mean square error value,

Wow

Represent time and frequency domain pilot intervals, respectively. 제 5 항에 있어서, 6. The method of claim 5, 상기 평균제곱함수는 하기 <수학식 17>과 같이 도출하는 것을 특징으로 하는 방법. The mean square function is derived as shown in Equation 17.

여기서, 상기

은 잡음 분산을 나타내고, 상기

와

는 각각 시간과 주파수 영역 파일럿 간격을 나타내며, 상기 x와 y는 인접한 소정 개수의 파일럿 신호의 채널을 이용하여 데이터 신호의 채널을 추정할 시, 하나의 기준 파일럿 신호에서 상기 데이터 신호가 시간 및 주파수 영역으로 떨어진 정도를 나타내고, 상기

,

,

그리고

을 나타낸다. 또한, 상기

는 시간 영역으로 p OFDM 심볼만큼 떨어져있는 상관값을 의미하고, 상기

는 주파수 영역으로 q 부반송파만큼 떨어져있는 상관값을 의미함.Here,

Represents noise variance, and

Wow

Are respectively time and frequency domain pilot intervals, and x and y are time and frequency domains in one reference pilot signal when estimating a channel of the data signal using channels of a predetermined number of adjacent pilot signals. Indicates the degree to which

,

,

And

. In addition,

Denotes a correlation value spaced apart by p OFDM symbols in the time domain, and

Is a correlation value separated by q subcarriers in the frequency domain. 제 5 항에 있어서, 6. The method of claim 5, 상기 평균제곱함수는 하기 <수학식 18>과 같이 도출하는 것을 특징으로 하는 방법. The mean square function is derived as in Equation 18.

여기서, 상기 T는 트랜스포즈(transpose) 연산을 의미하고, 상기 R과 P는 각각 자기 공분산(auto-covariance) 행렬과 크로스 공분산(cross-covariance) 행렬을 의미함.T denotes a transpose operation, and R and P denote an auto-covariance matrix and a cross-covariance matrix, respectively. 무선 시스템에서 단말기의 파일럿 신호 간격 조정 방법에 있어서,In the method of adjusting the pilot signal interval of the terminal in a wireless system, 기지국에서 결정된 파일럿 간격에 대한 조정을 요청하는 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과,Receiving a message from the base station requesting adjustment for the pilot interval determined by the base station, 상기 요청된 파일럿 간격으로 상기 단말기 자신의 파일럿 간격을 조정하는 과정과,Adjusting the pilot interval of the terminal to the requested pilot interval; 상기 조정된 파일럿 간격을 이용하여 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And transmitting data using the adjusted pilot interval. 제 9 항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 파일럿 간격 조정 요청 메시지 수신 이전에, 디폴트 파일럿 간격을 이용하여 데이터를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And before the pilot interval adjustment request message is received, transmitting data using a default pilot interval. 무선 시스템에서 기지국의 파일럿 신호 간격 조정 장치에 있어서,An apparatus for adjusting pilot signal spacing of a base station in a wireless system, 단말기의 평균채널특성을 파악하는 평균채널특성 파악기와,An average channel characteristic determiner for determining an average channel characteristic of a terminal; 상기 파악된 평균채널특성을 이용하여 검색된 파일럿 간격들 중 파일럿 밀도를 최소화하는 최적 파일럿 간격을 결정하는 최적 파일럿 간격 결정기와,An optimal pilot interval determiner for determining an optimal pilot interval that minimizes pilot density among the retrieved pilot intervals using the identified average channel characteristics; 상기 단말기로 상기 결정된 최적 파일럿 간격으로의 파일럿 간격 조정을 요청하는 메시지를 생성하는 메시지 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a message generator for generating a message requesting the terminal to adjust the pilot interval to the determined optimal pilot interval. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 평균채널특성은 시간 및 주파수 채널 상관관계임을 특징으로 하는 장치.Wherein said average channel characteristic is a time and frequency channel correlation. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11, 상기 결정된 최적 파일럿 간격과 현재 단말기가 사용하고 있는 파일럿 간격을 비교하고, 상기 단말기의 파일럿 간격 조정이 필요한지 여부를 판단하는 판단기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. And a determiner for comparing the determined optimal pilot interval with the pilot interval currently used by the terminal and determining whether the pilot interval adjustment of the terminal is necessary. 제 13 항에 있어서, 상기 판단기는,The method of claim 13, wherein the determiner, 상기 결정된 최적 파일럿 간격과 현재 단말기가 사용하고 있는 파일럿 간격이 서로 다를 시, 상기 파일럿 간격 조정의 필요성을 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.And determining the necessity of adjusting the pilot interval when the determined optimal pilot interval and the pilot interval currently used by the terminal are different from each other. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 파악된 평균채널특성을 이용하여 평균제곱함수를 도출하는 평균제곱함수 도출기를 더 포함하여,Further comprising a mean square function derivator for deriving the mean square function using the identified average channel characteristics, 상기 최적 파일럿 간격 결정기는 상기 도출된 평균제곱함수를 이용하여 기준 평균제곱오차 값보다 작은 평균제곱오차를 제공하는 파일럿 간격들을 검색하고, 상기 검색된 파일럿 간격들 중 파일럿 밀도를 최소화하는 시간 및 주파수 영역 파일럿 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.The optimal pilot interval determiner uses the derived mean square function to search for pilot intervals that provide a mean square error that is less than a reference mean square error value, and time and frequency domain pilot to minimize pilot density among the retrieved pilot intervals. Device for determining the interval. 무선 시스템에서 단말기의 파일럿 신호 간격 조정 장치에 있어서,An apparatus for adjusting pilot signal spacing of a terminal in a wireless system, 기지국에서 결정된 파일럿 간격에 대한 조정을 요청하는 메시지가 상기 기지국으로부터 수신될 시, 상기 요청된 파일럿 간격으로 상기 단말기 자신의 파일럿 간격을 조정하는 파일럿 간격 조정기와,A pilot interval adjuster for adjusting the pilot interval of the terminal to the requested pilot interval when a message requesting adjustment for the pilot interval determined at the base station is received from the base station; 상기 파일럿 간격 조정기의 조정에 따라 파일럿 심볼들의 간격을 조정하고, 상기 조정된 간격으로 데이터 심볼과 파일럿 심볼을 부반송파에 매핑하는 부반송파 매핑기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. And adjusting a spacing of pilot symbols according to the adjustment of the pilot spacing adjuster, and mapping a data symbol and a pilot symbol to a subcarrier at the adjusted spacing.

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