KR20080083978A - Method and appratus for estimating channel in a communication system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면, 1 is a view schematically showing the structure of a general communication system,
도 2는 종래의 발명에 따라 PUSC(Partial Usage of Sub-Channels) 서브 채널이 순환되지 않는 모드일 때, 슬라이딩 윈도우(Sliding window) 방식을 통해 채널을 추정하는 도면, 2 is a diagram for estimating a channel through a sliding window method when a partial usage of sub-channels (PUSC) subchannel is in a non-cyclic mode according to a conventional invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 PUSC 서브 채널이 순환되지 않는 모드일 때, 잡음전력을 고려하여 슬라이딩 윈도우 방식을 통해 채널을 추정하는 도면, 3 is a diagram for estimating a channel through a sliding window method in consideration of noise power when a PUSC subchannel is not in a cycle according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 밴드 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 서브 채널에서 잡음전력을 고려하여 슬라이딩 윈도우 방식을 통해 채널을 추정하는 도면, 4 is a diagram for estimating a channel through a sliding window method in consideration of noise power in a band Adaptive Modulation and Coding (AMC) subchannel according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신단의 블록 구성도, 5 is a block diagram of a base station receiver according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신단이 잡음전력을 고려하여 슬라이딩 윈도우 방식을 통해 채널을 추정하는 순서도, 6 is a flowchart of estimating a channel through a sliding window method in consideration of noise power by a base station receiving terminal according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 최대 신호 대 잡음률과 종래 발명에 따른 신호 대 잡음률의 비인 신호 대 잡음률 손실을 도시한 도면. 7 illustrates signal to noise rate loss, which is the ratio of the maximum signal to noise rate according to an embodiment of the present invention and the signal to noise rate according to the prior art.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 통신 시스템에서 채널을 추정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a communication system, and more particularly, to a method and apparatus for estimating a channel in a communication system.
현재 이동 통신 시스템의 연구자 및 개발자들은 차세대 시스템으로 불리는 제4세대(4G: 4th Generation, 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템을 제안하게 되었다. 상기 4G 시스템은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다)을 이용하여 각 사용자들에게 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 보장하면서 데이터를 전송할 수 있다. 따라서 상기 4G 통신 시스템은 QoS를 보장하며 상기 3G 통신 시스템에서 제공하는 상기 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다.Currently, researchers and developers of mobile communication systems have proposed a 4th generation (4G) communication system called a next generation system. The 4G system uses an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) method to refer to Quality of Service (QoS) to each user using Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA). Data can be transmitted with assured). Therefore, the 4G communication system can provide the multimedia service provided by the 3G communication system guaranteeing QoS.
상기 4G 통신 시스템에 대한 연구는 현재 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 'MAN"이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 한다) 통신 시스템의 형태로 발전하고 있다. 그리고 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템은 상기 이동 통신 시스템의 특징인 이동성(mobility)을 제공하면서 QoS를 보장할 수 있는 형태로 발전하고 있다. 이러한 통신 시스템으로는 예를 들어, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템이 있으며, 그 밖에도 OFDMA 방식을 이용한 통신 시스템이 개발 중에 있다. The research on the 4G communication system will be referred to as a wireless local area network (LAN) system and a wireless metropolitan area network (MAN). E) is being developed in the form of a broadband wireless access (BWA) communication system such as a system, and the broadband wireless access communication system is characterized by mobility of the mobile communication system. E.g., such as the IEEE of Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.16 communication system, and other communication systems using OFDMA have been developed. There is.
이와 같은 광대역 무선 접속 통신 시스템은 기본적으로 OFDMA 방식을 기반으로 하며, 상향과 하향의 듀플렉싱(duplexing) 방식으로 시간 분할 듀플렉싱(TDD: Time Division Duplexing, 이하 'TDD'라 칭하기로 한다) 방식을 사용할 수 있다. 즉, 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템이 TDD 방식을 지원하는 경우, 특정 시간 영역을 하나의 주기로 하여 상향 링크와 하향 링크가 구분된다. 그리고 상기 상향 링크와 상기 하향 링크에 전송할 데이터 심볼들은 주파수축에 할당한 후 고속 퓨리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)을 통해 시간축 신호로 변환되어 전송된다. 상기 광대역 무선 통신 접속 시스템은 데이터 심볼뿐만 아니라 여러 특정 목적을 위해 전송되는 심볼들을 포함하는 OFDM 심볼들을 부반송파(Subcarrier)라 불리는 물리적인 주파수축 자원에 실어 전송한다. Such a broadband wireless access communication system is basically based on the OFDMA scheme, and uses Time Division Duplexing (TDD) as an uplink and downlink duplexing scheme. Can be used. That is, when the broadband wireless access communication system supports the TDD scheme, the uplink and the downlink are divided using a specific time domain as one cycle. The data symbols to be transmitted to the uplink and the downlink are allocated to a frequency axis and then converted into a time axis signal through a Fast Fourier Transform (FFT). The wideband wireless communication access system transmits OFDM symbols including not only data symbols but also symbols transmitted for various specific purposes in physical frequency axis resources called subcarriers.
상기 광대역 무선 접속 통신 시스템은 고품질 데이터를 고속으로 송수신해야 하므로, 제한된 자원 내에서 상기 통신 시스템의 성능을 최적화하기 위해 다양한 무선 채널에 대한 정보가 필요하다. 다시 말해, 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 변복조 알고리즘과 복호 알고리즘, 그리고 다중 채널에 대한 수신 알고리즘 등 무선 채널로부터 신호를 수신하여 검파하기 위한 알고리즘들은 상기 상.하향 링크의 채널 상태 정보 및 간섭 정보 등 무선 채널 정보의 정확성에 따라 성능이 좌우된다.Since the broadband wireless access communication system needs to transmit and receive high quality data at high speed, information on various radio channels is required to optimize the performance of the communication system within limited resources. In other words, in the broadband wireless access communication system, algorithms for receiving and detecting a signal from a wireless channel, such as a modulation / demodulation algorithm, a decoding algorithm, and a reception algorithm for multiple channels, may be used. Performance depends on the accuracy of the channel information.
상기 무선 채널 정보를 얻기 위해 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템은 전 송단에서 오버헤드 채널로 임의의 물리채널을 할당한 후 상기 물리채널을 통해 파일롯(Pilot) 심볼만을 전송하거나 미리 지정된 데이터 전송 채널에 데이터 심볼과 파일롯 심볼을 함께 전송할 수 있다. 그리고 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템은 수신단에서 상기 물리채널을 통해 상기 파일롯 심볼만을 수신하거나 상기 데이터 전송 채널을 통해 상기 데이터 심볼과 상기 파일롯 심볼을 수신한 후, 무선 채널 정보를 추정할 수 있다. 특히, 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템의 기지국 수신단은 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)가 전송하는 상향 링크의 무선 채널 정보를 추정하고, 상기 추정된 무선 채널 정보를 이용하여 데이터를 정확하게 복조할 수 있도록 한다. In order to obtain the radio channel information, the broadband wireless access communication system allocates an arbitrary physical channel to an overhead channel at a transmitting end, and then transmits only pilot symbols through the physical channel or data symbols to a predetermined data transmission channel. And pilot symbols may be transmitted together. The broadband wireless access communication system may estimate radio channel information after receiving only the pilot symbol through the physical channel or the data symbol and the pilot symbol through the data transmission channel. In particular, the base station receiving end of the broadband wireless access communication system estimates uplink radio channel information transmitted by a mobile station (MS), and uses the estimated radio channel information. To correctly demodulate the data.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 통신 시스템의 구조에 대해서 설명하기로 한다. Next, a structure of the communication system will be described with reference to FIG. 1.
상기 도 1은 일반적인 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a structure of a general communication system.
상기 도 1을 참조하면, 상기 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(110)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(120)과, 상기 셀(110)을 관장하는 기지국(130)과, 다수의 MS들(140, 145, 150, 155, 160)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the communication system has a multi-cell structure, that is, a base station (BS) 120 having a
상기 통신 시스템의 상향 링크는 트래픽(Traffic) 채널을 포함하며, 상기 트래픽 채널을 전송하는 서브 채널은 여러 개의 부반송파 묶음의 구조를 가지고 있다. 각 부반송파 묶음은 데이터 심볼과 파일롯 심볼이 함께 삽입되어 있으며, 상기 통신 시스템의 기지국 수신단은 상기 파일롯 심볼로부터 해당 부반송파 묶음에 대 한 무선 채널 정보를 추정하며, 상기 추정된 무선 채널 정보를 이용하여 상기 데이터 심볼을 복원한다. 상기 트래픽 채널을 구성하는 상향 링크의 서브 채널 구조는 일예로, PUSC(Partial Usage of Sub-Channels) 서브 채널과 밴드 AMC 서브 채널의 구조를 사용하여 설명하기로 한다. The uplink of the communication system includes a traffic channel, and the subchannel transmitting the traffic channel has a structure of a plurality of subcarriers. In each subcarrier bundle, a data symbol and a pilot symbol are inserted together, and a base station receiver of the communication system estimates radio channel information for the corresponding subcarrier bundle from the pilot symbol, and uses the estimated radio channel information. Restore the symbol. An uplink subchannel structure constituting the traffic channel will be described using, for example, a structure of a Partial Usage of Sub-Channels (PUSC) subchannel and a band AMC subchannel.
상기 PUSC 서브 채널은 서브 채널 순환이 적용(sub-channel rotation enable)되는 경우, 세 개의 심볼단위로 구성되는 슬롯(slot)들을 서로 다른 주파수 영역에 할당하여 주파수 다이버시티 효과를 극대화할 수 있다. 이와 달리, 상기 PUSC 서브 채널은 서브 채널 순환이 적용되지(sub-channel rotation disable) 않는 경우, 상기 슬롯들을 동일한 주파수 영역에 계속 할당하여 사용자 다이버시티 효과를 극대화할 수 있다. When sub-channel rotation is enabled, the PUSC sub-channel can maximize the frequency diversity effect by allocating slots consisting of three symbol units to different frequency domains. In contrast, the PUSC subchannel can maximize the user diversity effect by continuously allocating the slots to the same frequency domain when subchannel rotation is not disabled.
그러면 여기서 도 2를 참조하여 서브 채널 순환이 적용되지 않는 상기 PUSC 서브 채널에서 슬라이딩 윈도우(Sliding window) 방식을 통해 채널을 추정하는 것을 설명하고자 한다. Next, a description will be given of estimating a channel through a sliding window scheme in the PUSC subchannel to which subchannel recursion is not applied with reference to FIG. 2.
상기 도 2를 참조하면, PUSC 서브 채널 영역(201)은 PUSC 서브 채널들(203, 205, 207, 209, 211, 213)을 포함하며, 각각의 PUSC 서브 채널에서 하나의 상향 링크의 서브 채널은 6개의 슬롯으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 슬롯은 주파수-시간축 상에서 4×3 개의 부반송파 묶음으로 구성되며, 제1슬롯(215)과 같이 각 슬롯은 4×3 개의 부반송파 묶음 중에서 모서리 4개의 부반송파(217, 219, 221, 223)에 파일롯 심볼을 전송하며, 상기 4개의 부반송파를 제외한 8개의 부반송파(225, 227, 229, 231, 233, 235, 237, 239)에 데이터 심볼을 전송할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
도 2에서 도시한 바와 같이, 동일한 주파수 영역에서 PUSC 서브 채널의 슬롯이 연속적으로 할당되는 경우, 슬라이딩 윈도우 방식을 이용하여 임의의 데이터 심볼과 시간축으로 인접한 파일롯 심볼들의 신호들로부터 채널 추정값을 계산할 수 있다. 예를 들면, 8번째 데이터 심볼(241)을 중심으로 시간축에 인접한 8개의 심볼(243) 중에서 파일롯 심볼에 해당하는 수신 신호들을 검색하고, 검색된 수신 신호들의 평균을 계산하는 슬라이딩 윈도우 방식을 이용하여 채널 추정값을 구할 수 있다. As illustrated in FIG. 2, when slots of a PUSC subchannel are continuously allocated in the same frequency domain, a channel estimation value may be calculated from signals of arbitrary data symbols and pilot symbols adjacent to a time axis using a sliding window method. . For example, a channel is searched using a sliding window method for searching for received signals corresponding to pilot symbols among eight
상기 밴드 AMC 서브 채널의 구조는 연속적인 주파수 영역과 시간 영역에 데이터 채널을 할당하는 구조이다. 상기 상향 링크에 포함되는 서브 채널의 구조가 상기 밴드 AMC 서브 채널의 구조를 따르는 경우에도 슬라이딩 윈도우 방식을 이용하여 임의의 데이터 심볼과 인접한 파일롯 심볼들에 해당하는 수신신호들로부터 채널 추정값을 계산할 수 있다. The structure of the band AMC subchannel is a structure of allocating a data channel in a continuous frequency domain and a time domain. Even when the structure of the subchannel included in the uplink follows the structure of the band AMC subchannel, a channel estimation value may be calculated from received signals corresponding to arbitrary data symbols and pilot symbols adjacent to the data using a sliding window method. .
그러나 상기 슬라이딩 방식으로 채널을 추정하는 것은 현재 서브 채널간에 서로 다른 수신 환경을 고려하지 못하는 문제점이 있었다. 다시 말해, 상기 채널 추정은 셀간 간섭이나 잡음 레벨 등에 의해 달라지는 서브 채널간의 수신 환경을 고려하지 않는 문제점이 있었다. However, estimating a channel by the sliding method currently has a problem in that it is not possible to consider different reception environments among subchannels. In other words, the channel estimation has a problem in that it does not consider a reception environment between subchannels that are changed due to intercell interference or noise level.
따라서 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 채널 추정 방법 및 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a channel estimation method and apparatus in a communication system.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 서브 채널간의 수신환경을 고려하여 채널을 추정할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for estimating a channel in consideration of a reception environment between subchannels in a communication system.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호의 각 슬롯마다 채널 추정을 위한 웨이팅 인자(weighting factor)를 계산하고, 적어도 하나 이상의 파일롯 심볼 신호에 상기 웨이팅 인자를 곱한 후 채널 추정값을 계산함을 특징으로 한다.The method of the present invention for achieving the above objects receives a signal, calculates a weighting factor for channel estimation for each slot of the received signal, and adds the weighting factor to at least one pilot symbol signal. After multiplying, the channel estimate is calculated.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호의 각 슬롯마다 채널 추정을 위한 웨이팅 인자(weighting factor)를 계산하고, 적어도 하나 이상의 파일롯 심볼 신호에 상기 웨이팅 인자를 곱한 후 채널 추정값을 계산하는 기지국을 포함함을 특징으로 한다. The apparatus of the present invention for achieving the above objects receives a signal, calculates a weighting factor for channel estimation for each slot of the received signal, and adds the weighting factor to at least one pilot symbol signal. And multiplying the base station to calculate the channel estimate.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.
본 발명은 본 발명은 통신 시스템에서 서브 채널간의 수신환경을 고려하여 채널을 추정할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다. The present invention provides a method and apparatus for estimating a channel in consideration of a reception environment between subchannels in a communication system.
그리고 본 발명은 모든 통신 시스템에 적용될 수 있으나 바람직하게는 직교 주파수 분할 다중 액세스 방식(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신시스템에 적용될 수 있다. The present invention may be applied to all communication systems, but may be preferably applied to an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) communication system.
여기서, 채널 추정은 상기 통신 시스템의 기지국(BS: Base Station)의 수신단에서 수행한다. Here, channel estimation is performed at a receiving end of a base station (BS) of the communication system.
상기 종래 기술에서 채널 추정값을 도출하는 채널 추정 방식을 수식으로 표시하면 다음과 같이 기술할 수 있다. 상기 기지국 수신단에 포함된 FFT를 통해 출력되는 각 3 심볼단위 i-th slot에서 수신된 원신호를 전송 파일럿 신호 s와 채널 추정값채널 추정값 h, 그리고 잡음 신호 n을 이용해 표현하면 
여기서 상기 s는 전송된 파일롯 심볼을 나타내며 편의상 심볼단위 시간 인덱스를 생략하였으며, 상기 s* 는 상기 s의 복소수 켤레이므로 s*s=1이 된다. 그리고 상기 잡음신호가 가우시안 분포를 따르는 경우, 
상기 종래 기술은 슬롯당 잡음 신호 크기가 일정한 수신 환경에서는 적합한 채널 추정 방식이다. 그러나 슬롯당 셀간 간섭이나 잡음 신호의 크기가 달라지는 수신 환경에서는 적합한 채널 추정 방식이 되지 않는다. 이는 슬라이딩 윈도우 내에서 수신 환경이 좋은 슬롯과 좋지 않은 슬롯에 속한 파일롯 신호들에 대해 동일하게 산술 평균을 취하는 채널 추정 방식은 신호 대 잡음률(SNR: Signal-to-noise ratio, 이하 'SNR' 이라 칭하기로 한다) 관점에서 적합한 채널 추정 방식이 아니기 때문이다. The conventional technique is a channel estimation scheme suitable for a reception environment in which a noise signal size per slot is constant. However, it is not a suitable channel estimation method in a reception environment in which inter-cell interference or noise signal size varies. This is because the channel estimation method that takes the same arithmetic mean on the pilot signals belonging to the slots with poor reception conditions and the slots with poor reception conditions in the sliding window is called signal-to-noise ratio (SNR). This is because it is not a suitable channel estimation method from the viewpoint.
본 발명은 이를 해결하기 위해, 슬롯당 변경되는 수신 환경을 고려하고 SNR 관점에서 적합한 채널 추정 방식을 제안한다. 그리고 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템의 기지국 수신단에 실제 적용하기 위해 다양한 자동 이득 제어기(AGC: Automatic Gain Controller)를 고려하는 채널 추정 방식을 제안한다. In order to solve this problem, the present invention considers a changed reception environment per slot and proposes an appropriate channel estimation scheme in view of SNR. In addition, a channel estimation scheme considering various automatic gain controllers (AGCs) for practical application to a base station receiving end of the broadband wireless access communication system is proposed.
상기 자동 이득 제어기는 수신되는 신호의 전력을 일정하게 조절하는 역할을 한다. 상기 자동 이득 제어기는 시간영역의 수신 신호 전력을 일정하게 조절하는 시간영역 자동 이득 제어기(Time-AGC)와 주파수영역의 수신 신호 전력을 일정하게 조절하는 주파수영역 자동 이득 제어기(Frequency-AGC)로 구분될 수 있다. 상기 기지국 수신단은 효용성에 따라 적어도 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다. The automatic gain controller serves to constantly adjust the power of the received signal. The automatic gain controller is classified into a time-domain automatic gain controller (Time-AGC) that constantly adjusts the received signal power in the time domain and a frequency-domain automatic gain controller (Frequency-AGC) that constantly adjusts the received signal power in the frequency domain. Can be. The base station receiving end may select and use at least one according to its effectiveness.
본 발명은 시간영역에서 수신 신호 전력을 시간영역 자동 이득 제어기로 일정하게 조절하고, 다시 주파수영역에서 주파수영역 자동 이득 제어기로 잡음전력을 일정하게 조절하는 상기 기지국 수신단을 고려한다. The present invention considers the base station receiving end to constantly adjust the received signal power in the time domain to the time domain automatic gain controller and again to control the noise power to the frequency domain automatic gain controller in the frequency domain.
시간영역 자동 이득 제어기와 주파수영역 자동 이득 제어기가 서브 채널에 할당되는 최소 단위인 슬롯 단위로 동작한다고 가정하고, 상기 서브 채널이 PUSC 서브 채널의 순환되지 않는 모드이거나 Band AMC 서브 채널 중 어느 하나인 경우, 하나의 버스트(burst)에 적어도 하나 이상의 자동 이득 제어기의 이득(gain)이 곱해진다. It is assumed that the time domain automatic gain controller and the frequency domain automatic gain controller operate in the slot unit, which is the minimum unit allocated to the subchannel, and the subchannel is either the non-cyclic mode of the PUSC subchannel or one of the Band AMC subchannels. One burst is multiplied by the gain of at least one automatic gain controller.
상기 기지국 수신단은 수신 신호가 상기 시간영역 자동 이득 제어기를 통과하는 경우, 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. When the received signal passes through the time domain automatic gain controller, the base station receiver may be represented by
상기 
그리고 상기 기지국 수신단은 상기 시간영역 이득 제어기를 통과한 수신 신호를 상기 주파수영역 자동 이득 제어기에 통과시키면 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. When the base station receiving end passes the received signal passing through the time domain gain controller to the frequency domain automatic gain controller, it can be expressed by
상기 K는 상기 주파수영역 자동 이득 제어기의 목표 전력으로 설정된 잡음전 력인 
상기 수학식 3에서 보면, 상기 시간영역 자동 이득 제어기를 통과한 수신 신호가 상기 주파수영역 자동 이득 제어기를 통과하면, 상기 시간영역 자동 이득 제어기의 이득값인 
상기 주파수영역 자동 이득 제어기를 통과한 수신 신호에서 채널값인 h를 최적으로 추정하기 위해 SNR이 최대가 되는 웨이팅 인자(weighting factor)인 
상기 수학식 4를 통해 최대 신호 대 잡음률인 effective SNR을 구하면 다음 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. If the effective SNR, which is the maximum signal-to-noise ratio, is obtained through
상기 effective SNR이 유클리드 공간 인 경우, 상기 기지국 수신단은 코쉬-쉬바르쯔(Cauchy-Schwarz) 부등식 
상기 수학식 6에서 등호가 성립하기 위한 웨이팅 인자(weighting factor)를 구하면 다음과 같은 수학식 7로 나타낼 수 있다. If a weighting factor for establishing an equal sign in
상기 
상기 기지국 수신단은 상기 
상기 수학식 8에서 상기 G는 바이어스 보상값이다. 상기 수학식 8을 이용하여 상기 G를 구하면 다음 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다. In
여기까지 상기 수학식 2 내지 상기 수학식 9를 이용하여 기지국 수신단이 시간영역 자동 이득 제어기와 주파수영역 자동 이득 제어기를 구비하는 경우의 채널 추정 방식을 설명하였다. Up to now, the channel estimation method in the case where the base station receiver includes a time domain automatic gain controller and a frequency domain automatic gain controller has been described using
이제부터 기지국 수신단이 시간영역 자동 이득 제어기만을 구비하는 경우, 본 발명에 따른 채널 추정 방식을 설명하고자 한다. Now, when a base station receiver includes only a time domain automatic gain controller, a channel estimation method according to the present invention will be described.
시간영역 자동 이득 제어기가 서브 채널에 할당되는 최소 단위인 슬롯 단위 로 동작한다고 가정하고, 상기 서브 채널이 PUSC 서브 채널의 순환되지 않는 모드이거나 Band AMC 서브 채널 중 어느 하나인 경우, 하나의 버스트(burst)에 적어도 하나 이상의 자동 이득 제어기의 이득(gain)이 곱해진다. 각 슬롯 구간에 해당되는 수신 신호가 시간영역 자동 이득 제어기를 통과하면 상기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the time domain automatic gain controller operates in a slot unit, which is a minimum unit allocated to a subchannel, and when the subchannel is an uncyclical mode of the PUSC subchannel or one of the Band AMC subchannels, one burst ) Is multiplied by the gain of at least one automatic gain controller. If a received signal corresponding to each slot period passes through the time domain automatic gain controller, it may be expressed as
상기 기지국 수신단은 상기 시간영역 자동 이득 제어기를 통과한 수신 신호에서 채널값 h를 최적으로 추정하기 위해 effective SNR이 최대가 되도록 웨이팅 인자(weighting factor)인 
상기 
상기 수학식 10을 이용하여 effective SNR을 구하면 다음 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다. When the effective SNR is obtained by using
상기 기지국 수신단은 코쉬-쉬바르쯔(Cauchy-Schwarz) 부등식 
상기 수학식 12에서 등호가 성립하는 상기 
상기 기지국 수신단은 상기 
상기 수학식 14에서 상기 G는 바이어스 보상값이다. 상기 수학식 14를 이용하여 상기 G를 구하면 다음 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다. In
여기까지 상기 수학식 10 내지 상기 수학식 15를 이용하여 기지국 수신단이 시간영역 자동 이득 제어기를 구비하는 경우의 채널 추정 방식을 설명하였다. Up to now, the channel estimation method in the case where the base station receiver includes a time domain automatic gain controller has been described using
그리고 만약에 기지국 수신단이 자동 이득 제어기를 구비하지 않는 경우, 
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 PUSC 서브 채널이 순환되지 않는 모드일 때, 잡음전력을 고려하여 슬라이딩 윈도우 방식을 통해 채널을 추정하는 도면이다. 상기 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 최적의 채널 추정 방식을 PUSC 서브 채널의 순환 불가능 모드에서 설명하고자 한다. FIG. 3 is a diagram for estimating a channel through a sliding window method in consideration of noise power when a PUSC subchannel is not cycled according to an exemplary embodiment of the present invention. An optimal channel estimation scheme according to the present invention will be described with reference to FIG. 3 in the non-cyclic mode of a PUSC subchannel.
상기 도 3을 참조하면, PUSC 서브 채널 영역(301)은 PUSC 서브 채널들(303, 305, 307, 309, 311, 313)을 포함하며, 각각의 PUSC 서브 채널에서 하나의 상향 링크의 서브 채널은 6개의 슬롯으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 슬롯은 주파수-시간축 상에서 4×3 개의 부반송파 묶음으로 구성되며, 제1슬롯(315)과 같이 각 슬롯은 4×3 개의 부반송파 묶음 중에서 모서리 4개의 부반송파에 파일롯 심볼을 전송하며, 상기 4개의 부반송파를 제외한 8개의 부반송파에 데이터 심볼을 전송할 수 있다. Referring to FIG. 3, the
그리고 도 3에서 도시한 바와 같이, 기지국 수신단은 동일한 주파수 영역에서 PUSC 서브 채널의 슬롯이 연속적으로 할당되는 경우, 상기 기지국 수신단은 각 슬롯을 구성하는 신호들로 슬롯당 웨이팅 인자(weighting factor)인 
예를 들면, 상기 기지국 수신단이 317 데이터 심볼을 중심으로 채널 추정을 하는 경우, 상기 317 데이터 심볼을 중심으로 슬라이딩 윈도우 영역(319)을 지정할 수 있다. 그리고상기 기지국 수신단은 상기 슬라이딩 윈도우 영역(319)에 포함된제2슬롯에 해당되는 
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 밴드 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 서브 채널에서 잡음전력을 고려하여 슬라이딩 윈도우 방식을 통해 채널을 추정하는 도면이다. 상기 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 최적의 채널 추정 방식을 밴드 AMC 서브 채널에서 설명하고자 한다. FIG. 4 is a diagram for estimating a channel through a sliding window method in consideration of noise power in a band Adaptive Modulation and Coding (AMC) subchannel according to an embodiment of the present invention. An optimal channel estimation scheme according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 in a band AMC subchannel.
상기 도 4을 참조하면, 밴드 AMC 서브 채널 영역(401)은 밴드 AMC 서브 채널들(403, 405, 407, 409,…)을 포함하며, 각각의 밴드 AMC 서브 채널은 슬롯들로 구성되고, 각 슬롯은 제1슬롯(415)과 같이 시간축으로 3심볼단위로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 4, the band AMC subchannel region 401 includes band AMC subchannels 403, 405, 407, 409,..., Each band AMC subchannel consists of slots. Slots may be divided into three symbol units on a time axis as in the
그리고 도 4에서 도시한 바와 같이, 기지국 수신단은 동일한 주파수 영역에서 밴드 AMC 서브 채널의 슬롯이 연속적으로 할당되는 경우, 상기 기지국 수신단은 각 슬롯을 구성하는 신호들로 슬롯당 웨이팅 인자(weighting factor)인 
예를 들면, 상기 기지국 수신단이 413 데이터 심볼을 중심으로 채널 추정을 하는 경우, 상기 413 데이터 심볼을 중심으로 슬라이딩 윈도우 영역(415)을 지정할 수 있다. 그리고 상기 기지국 수신단은 상기 슬라이딩 윈도우 영역(415)에 포함된 제2슬롯에 해당되는 
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신단의 블록 구성도이다. 여기서 상기 도 5를 참조하여 상기 기지국, 일예로 상기 기지국의 수신단의 구조를 설명하고자 한다. 5 is a block diagram of a base station receiver according to an embodiment of the present invention. Here, the structure of the receiving end of the base station, for example, the base station will be described with reference to FIG. 5.
상기 기지국은 저주파 변환기(501), 대역통과 필터(503), 아날로그/디지털 변환기(505), 시간영역 자동 이득 제어기(507), FFT기(509), 주파수영역 자동 이득 제어기(511), 채널 분리기(513)를 포함한다. 또한, 상기 기지국은 상기 채널 분리기(513)에 연결되는 제1채널 추정기(515), 제1잡음 표준편차 역수 계산기(517), 제 1채널 추정값 계산기(519), 제1바이어스 보상값 계산기(521), 최종 제1채널 추정값 계산기(523)를 포함한다. 또한, 상기 기지국은 상기 채널 분리기(513)에 연결되는 제k채널 추정기(525), 제k잡음 표준편차 역수 계산기(527), 제k채널 추정값 계산기(529), 제k바이어스 보상값 계산기(531), 최종 제k채널 추정값 계산기(533)를 포함한다. 또한, 상기 기지국은 상기 최종 제1채널 추정값 계산기(523) 내지 최종 제k채널 추정값 계산기(533)에 연결된 검파기(535)를 포함한다. The base station includes a
상기 기지국의 동작을 살펴보면, 상기 저주파 변환기(501)는 상향 링크로 수신되는 RF단의 아날로그 신호를 수신하여 주파수 변환, 일예로 저주파 변환한다.Referring to the operation of the base station, the
상기 대역통과 필터(503)는 상기 저주파 변환기(501)에서 출력되는 신호를 특정 주파수 대역 신호를 통과시킨다.The
상기 아날로그/디지털 변환기(505)는 상기 대역 통과 필터(503)의 출력 신호를 기저대역 신호로 변환한다. The analog-to-
상기 시간영역 자동 이득 제어기(507)는 상기 기저대역 신호의 전력이 일정한 값이 되도록 매 슬롯마다 조절한다.The time domain
상기 시간 자동 이득 제어기(507)는 상기 기저대역 신호를 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The time
<수학식 2> <
상기 FFT기(509)는 상기 시간영역의 전체 수신 신호를 주파수 영역의 수신 신호로 변환한다. The
상기 주파수영역 자동 이득 제어기(511)는 상기 주파수 영역의 수신 신호를 매 슬롯마다 일정한 잡음전력을 가지도록 한다.The frequency domain
상기 주파수 자동 이득 제어기(511)의 출력신호는 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. The output signal of the automatic
<수학식 3> <
상기 채널 분리기(513)는 상기 주파수영역 자동 이득 제어기(511)를 통과한 수신 신호를 각기 전송된 버스트에 해당되는 서브 채널별로 분리한다. The
상기 제1채널 추정기(515)는 서브 채널에 속한 파일럿 심볼의 신호들을 검출한다.The
상기 제1잡음 표준편차 역수 계산기(517)는 잡음전력을 추정하여 각 슬롯마다 웨이팅 인자(weighting factor)인 
<수학식 7> <
상기 제1채널 추정값 계산기(521)는 상기 검출된 파일롯 심볼의 신호에 해당 되는 
상기 제1바이어스 보상값 계산기(521)는 각 슬롯의 파일롯 심볼의 신호마다 곱하는 상기 
<수학식 9> <
상기 최종 제1채널 추종값 계산기(523)는 상기 채널 추정값에 상기 G를 곱하여 최종 채널 추정값을 계산한다.상기 제k채널 추정기(525)부터 상기 최종 제k채널 추정값 계산기(533)의 동작은 상기 제1채널 추정기(515)부터 상기 최종 제1채널 추정값 계산기(523)와 동일하므로 다시 설명하지 않는다. The final first
그리고 상기 검파기(535)는 상기 최종 제1채널 추정값 계산기(523) 내지 상기 상기 최종 제k채널 추정값 계산기(533)로부터 최종 제1채널 추정값내지 최종 제k채널 추정값을 입력받아 데이터 버스트들을 복조한다. The
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신단이 잡음전력을 고려하여 슬라이딩 윈도우 방식을 통해 채널을 추정하는 순서도이다. 여기서 상기 도 6을 참조하여 상기 기지국 수신단에서 채널을 추정하는 과정을 설명하고자 한다. 6 is a flowchart of estimating a channel through a sliding window method in consideration of noise power by a base station receiver according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, a process of estimating a channel at the base station receiving end will be described with reference to FIG. 6.
601단계에서 상기 기지국 수신단은 상향 링크로 수신되는 RF 신호인 아날로 그 신호를 수신한 후, 603단계로 진행한다. In
상기 603단계에서 상기 기지국 수신단은 상기 수신된 아날로그 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 시간영역에 따라 상기 기저대역 신호의 전력이 일정한 값이 되도록 매 슬롯마다 조절한 후, 605단계로 진행한다. In
그리고 상기 605단계에서 상기 기지국 수신단은 상기 기저대역 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수영역의 기저대역 신호로 변환한 후, 607단계로 진행한다. In
그리고 607단계에서 상기 기지국 수신단은 상기 변환된 기저대역 신호의 슬롯마다 잡음전력이 일정하도록 조절한 후, 609단계로 진행한다. In
그리고 상기 609단계에서 상기 기지국 수신단은 상기 잡음전력이 일정한 기저대역 신호를 서브 채널별로 분리한 후, 611단계로 진행한다. In
그리고 상기 611단계에서 상기 기지국 수신단은 각 서브 채널의 슬롯에 속한 파일럿 심볼의 신호들을 검출하고, 각 슬롯당 잡음전력을 추정하여 웨이팅 인자(weighting factor)인 
그리고 상기 613단계에서 상기 기지국 수신단은 상기 검출된 파일롯 심볼의 신호에 상기 검출된 파일롯 심볼이 위치하던 슬롯에 해당되는 
그리고 상기 615단계에서 상기 기지국 수신단은 상기 
그리고 상기 617단계에서 상기 기지국 수신단은 상기 최종 채널 추정값을 이용하여 데이터 버스트를 복조한다. In
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 최대 신호 대 잡음률과 종래 발명에 따른 신호 대 잡음률의 비인 신호 대 잡음률 손실을 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a signal-to-noise rate loss, which is a ratio of the maximum signal-to-noise rate according to an embodiment of the present invention and the signal-to-noise rate according to the related art.
본 발명의 채널 추정 방식은 effective SNR을 최대로 할 수 있는 웨이팅 인자(weighting factor)를 계산하고, 계산된 웨이팅 인자(weighting factor)를 이용하여 채널을 추정하는 방식이다. 본 발명의 채널 추정 방식을 통해 채널을 추정하면, SNR은 상기 수학식 5로부터 다음 수학식 16을 유도할 수 있다. The channel estimation method of the present invention is a method of calculating a weighting factor capable of maximizing an effective SNR and estimating a channel using the calculated weighting factor. When the channel is estimated through the channel estimation method of the present invention, the SNR may derive the following
반면, 종래의 채널 추정 방식과 같이 웨이팅 인자(weighting factor)를 이용하지 않고, 슬라이딩 윈도우 방식으로 채널 추정하면, SNR은 다음 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다. On the other hand, if the channel estimation is performed using a sliding window method without using a weighting factor as in the conventional channel estimation method, the SNR can be expressed by
상기 수학식 16과 상기 수학식 17로부터 그 비를 구하면 본 발명의 채널 추정 방식과 종래의 채널 추정 방식과의 신호 대 잡음률 손실(SNR loss)을 구할 수 있다. By calculating the ratios from
잡음 분산 분포에 의한 SNR loss 변화값을 알기 위해, 3 슬롯 9 심볼 구간을 윈도우 영역으로 지정하며 본 발명의 채널 추정 방식을 통해 채널을 추정하고, 종래 발명의 채널 추정 방식을 통해 채널을 추정한 후 SNR을 비교하는 경우를 예로 들어 설명하고자 한다. In order to know the SNR loss change value due to the noise variance distribution, the 3
상기 3 슬롯을 구성하는 제1슬롯의 잡음 표준편차를 
상기 
상기 도 7에서 701축은 제2슬롯 잡음 분산값 대비 제1슬롯 잡음 분산값을 나타낸 축이며, 703축은 제3슬롯 잡음 분산값 대비 제1슬롯 잡음 분산값을 나타낸 축이다. 그리고 705축은 각 슬롯의 잡음 표준 편차에 따라 본 발명의 채널 추정 방식을 통해 SNR을 계산하고 종래의 채널 추정 방식을 통해 SNR을 계산한 후, 상기 본 발명의 SNR과 상기 종래 발명의 SNR의 차를 나타내는 축이다. In FIG. 7, an
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해 져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.
상술한 바와 같은 본 발명은 통신 시스템에서 서브 채널간의 수신환경을 고려하여 채널을 추정할 수 있다. As described above, the present invention can estimate a channel in consideration of a reception environment between subchannels in a communication system.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070024926A KR20080083978A (en) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | Method and appratus for estimating channel in a communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070024926A KR20080083978A (en) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | Method and appratus for estimating channel in a communication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080083978A true KR20080083978A (en) | 2008-09-19 |
Family
ID=40024425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070024926A KR20080083978A (en) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | Method and appratus for estimating channel in a communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20080083978A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010131818A1 (en) * | 2009-05-11 | 2010-11-18 | 성균관대학교산학협력단 | Inter-cell interference mitigation method using spatial covariance matrix estimation method for inter-cell interference mitigation of mimo antenna ofdm system |
-
2007
- 2007-03-14 KR KR1020070024926A patent/KR20080083978A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010131818A1 (en) * | 2009-05-11 | 2010-11-18 | 성균관대학교산학협력단 | Inter-cell interference mitigation method using spatial covariance matrix estimation method for inter-cell interference mitigation of mimo antenna ofdm system |
| US8385488B2 (en) | 2009-05-11 | 2013-02-26 | Sungkyunkwan University Foundation For Corporate Collaboration | Inter-cell interference mitigation method using spatial covariance matrix estimation method for inter-cell interference mitigation of MIMO antenna OFDM system |
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