KR20110077448A

KR20110077448A - Ici cancellation method using time-varying channel information in ofdm systems

Info

Publication number: KR20110077448A
Application number: KR1020090134036A
Authority: KR
Inventors: 박경원; 전원기; 서정욱; 위정욱; 이연성
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-07-07
Also published as: KR101089502B1

Abstract

PURPOSE: A method for an ICI(Inter-Carrier Interference) is provided to enhance the performance for estimating an ICI by using only a data symbol from a temporary decision which has high reliability. CONSTITUTION: A time varying channel is calculated by using the pilot symbol inserted into an OFDM(ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING) subcarrier. A temporary data symbol is determined by using the calculated time varying channel. A time domain or a frequency domain ICI is calculated by using the temporary data symbol and the calculated time varying channel. The calculated ICI is removed from the received signal in the time domain or the demodulation symbol in the frequency domain.

Description

ＯＦＤＭ시스템에서 시변채널 정보를 이용한 ＩＣＩ 제거 방법{ICI Cancellation Method using Time-Varying Channel Information in OFDM Systems}ICI cancellation method using time-varying channel information in OFDM systems

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM') 시스템에 적용되는 채널간 간섭(ICI: Inter-Carrier Interference, 이하 'ICI') 제거 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시변 채널을 통과해 수신된 OFDM 복조심벌로부터 시간 영역 또는 주파수 영역 ICI 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for canceling inter-carrier interference (ICI) applied to an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, and more particularly, to a time-varying channel. The present invention relates to a method for removing time domain or frequency domain ICI from an OFDM demodulation symbol received through Rx.

직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, 이하 간략히 OFDM이라 함) 방식은 주파수 선택적 채널(frequency-selective channel)을 통하여 높은 속도로 데이터를 전송할 수 있다는 장점을 가지므로, 효과적인 변조 기술로서 많은 관심을 받아 왔다. OFDM 방식은 주파수 선택적인 광대역 채널을 여러 개의 부채널(subchannel)로 나누어 전송한다. 이 때, 각 부채널은 주파수 비선택적인 채널로 근사화 되므로, 수신기에서 간단한 단일탭 등화기를 사용하여 채널의 보상이 가능하다.Orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter, simply referred to as OFDM) has the advantage of being able to transmit data at high speed through a frequency-selective channel, and thus has received much attention as an effective modulation technique. come. In the OFDM scheme, a frequency-selective wideband channel is divided into several subchannels and transmitted. At this time, since each subchannel is approximated as a frequency non-selective channel, the channel can be compensated using a simple single tap equalizer at the receiver.

그러나 한 OFDM 심볼 구간 내에서 채널이 변하게 되면, 부채널 사이의 직교 성이 손상된다. 이것을 채널간 간섭(intercarrier interference, 이하 간략히 ICI 라고 함)이라고 한다. 이동 속도 및 캐리어 주파수가 증가할수록, 채널의 변화속도를 나타내는 도플러(Doppler) 주파수가 증가하게 된다. 도플러 주파수가 증가할수록, ICI에 의한 OFDM의 성능 저하는 심각해진다. OFDM 방식은 종래에는 고정된 사용자 또는 보행자(pedestrian) 수준의 저속 사용자 중심의 무선 랜(wireless LAN)등의 표준에 주로 사용되었으나, 최근에는 차량(vehicle)이나 고속 철도 탑승자 수준의 고속 사용자를 고려한 표준으로 그 영역을 확장하고 있다.However, if a channel is changed within one OFDM symbol period, orthogonality between subchannels is impaired. This is called intercarrier interference (hereinafter simply referred to as ICI). As the moving speed and carrier frequency increase, the Doppler frequency, which represents the rate of change of the channel, increases. As the Doppler frequency increases, the degradation of OFDM due to ICI becomes serious. The OFDM scheme was conventionally used for a fixed user or a pedestrian-level low-speed user-oriented wireless LAN, but recently, a standard considering a high-speed user such as a vehicle or a high-speed railway passenger. Is extending that area.

도 1은 종래의 ICI 요소를 상쇄하지 않는 OFDM 수신기의 개략적인 기능 블록도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 종래의 OFDM 수신기(10)는 OFDM 전송기(미도시)에 의해 업-컨버팅(up-converting) 된 신호를 다운-컨버팅하는 다운-컨버터(1), 상기 다운-컨버터(1)로부터 출력되는 신호를 디지털 컨버팅 하는 ADC(2), 상기 ADC(2)로부터 출력된 신호에서 채널 추정을 위해 상기 OFDM 전송기(미도시)에서 삽입된 가드 인터벌(GuardInterval)을 제거하기 위한 GI 리무버(GI remover, 3), 상기 GI 리무버(3)로부터 출력된 신호를 FFT(FastFourier Transform)하는 FFT부(4), 상기 FFT부(4)에 의해 FFT 변환된 신호에 기초하여 채널 주파수 응답을 추정하는 채널 추정장치(6), 상기 채널 추정장치로부터 출력되는 상기 채널 주파수 응답에 기초하여 상기 FFT 변환된 신호를 등화하는 등화기(5), 및 상기 등화기(5)로부터 출력되는 등화된 신호를 디코딩하는 디코더(7)를 포함할 수 있다. 1 shows a schematic functional block diagram of an OFDM receiver that does not cancel conventional ICI elements. Referring to FIG. 1, a conventional OFDM receiver 10 includes a down-converter 1 for down-converting a signal up-converted by an OFDM transmitter (not shown), and the down-converter 1. ADC (2) for digitally converting the signal output from the (2), the GI remover for removing the guard interval (Guard Interval) inserted in the OFDM transmitter (not shown) for channel estimation from the signal output from the ADC (2) A GI remover (3), an FFT unit (4) which performs FFT (FastFourier Transform) on the signal output from the GI remover (3), and estimates a channel frequency response based on the signal FFT transformed by the FFT unit (4). A channel estimator 6, an equalizer 5 for equalizing the FFT transformed signal based on the channel frequency response output from the channel estimator, and a decoded equalized signal output from the equalizer 5 It may include a decoder (7).

OFDM 방식에서 시변채널에 의해 발생하는 ICI에 대처하기 위한 종래 기술을 설명하기 위해 먼저 OFDM 방식에서 시변채널을 통과하여 수신된 시간 영역 OFDM 신 호와 주파수 영역 OFDM 복조 심볼을 정의한다.In order to describe a conventional technique for coping with ICI generated by a time-varying channel in the OFDM scheme, first, a time-domain OFDM signal and a frequency-domain OFDM demodulation symbol received through the time-varying channel are defined in the OFDM scheme.

IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)에 의해 기저대역(baseband) 변조된 이산시간(discrete-time) OFDM 신호는 다음과 같이 사이클릭 프리릭스(cyclic prefix: CP)가 추가되어 OFDM 심볼주기동안 다중경로 채널로 전송되며, 이 때 전송 신호는 수학식 1과 같이 표현된다.A discrete-time OFDM signal baseband modulated by an inverse fast fourier transform (IFFT) is added to a multipath channel during an OFDM symbol period by adding a cyclic prefix (CP) as follows. In this case, the transmission signal is expressed by Equation 1 below.

여기서, N은 전체 부반송파의 수, Ng는 CP 샘플수, n은 시간 영역 샘플 인덱스, k는 주파수 영역 부반송파 인덱스, X(k)는 M-PSK 또는 M-QAM 성상도를 갖는 전송 데이터 심벌을 나타낸다. 수학식 1의 x(n)는 다중경로 채널을 통해 수신단에 도달하여 정확한 동기가 수행되었다는 가정하면, CP가 제거된 후 다음과 같이 수학식2로 표현된다.Where N is the total number of subcarriers, Ng is the number of CP samples, n is the time-domain sample index, k is the frequency-domain subcarrier index, and X (k) represents a transmission data symbol having M-PSK or M-QAM constellation. . Assuming that x (n) in Equation 1 arrives at the receiver through a multipath channel and correct synchronization is performed, Equation 2 is expressed after CP is removed.

여기서, h(l;n)는 다중경로 채널의 n번째 샘플시간에서의 이산시간 채널 임펄스 응답(Channel Impulse Response: CIR)으로 일반적으로 L개의 탭을 갖는 FIR(Finite Impulse Response) 필터로 모델링 된다. w(n)은 가산성 백색 가우스 잡 음(Additive White Gaussian Noise: AWGN)을 나타낸다. 일반적으로 h(l;n)은 CIR의 l번째 탭의 샘플시간 n에 대한 시변 함수로 가정할 수 있으며, OFDM 심볼주기내에서의 변화를 수학식 3과 같이 평균 성분과 차이 성분으로 표현할 수 있다. Here, h (l; n) is a discrete time channel impulse response (CIR) at the nth sample time of the multipath channel, and is generally modeled as a finite impulse response (FIR) filter having L taps. w (n) represents Additive White Gaussian Noise (AWGN). In general, h (l; n) can be assumed as a time-varying function for the sample time n of the l-th tap of the CIR, and a change in the OFDM symbol period can be expressed as an average component and a difference component as shown in Equation (3). .

여기서,

은

의 한 주기 동안의 평균 성분으로 n에 상관없는 상수이며, l에 대한 함수이므로 a(l)로 표현하였고,

은

에서 평균값을 제거한 시간에 따른 차이 성분으로 평균이 0인 b(l;n)으로 표현하였다. 시변율이 0인 고정 채널인 경우에는 b(l;n)=0이 된다. 수학식 3을 수학식 2에 대입하여 정리하면 수신신호는 수학식 4와 같이 표현된다.here,

silver

The average component over one period of is a constant irrespective of n and is expressed as a (l) because it is a function of l.

silver

The difference in time over which the mean value was removed from was expressed as b (l; n) with an average of 0. In the case of a fixed channel with time-varying 0, b (l; n) = 0. Substituting Equation 3 into Equation 2, the received signal is expressed as Equation 4.

수학식 4를 FFT하면 수학식 5와 같이 OFDM 복조심볼을 얻을 수 있다.If the FFT of Equation 4 is performed, OFDM demodulation symbols can be obtained as shown in Equation 5.

여기서,

이며,

이 ICI가 된다. 수학식 5를 벡터-행렬식으로 표현하면 하기 수학식 6과 같이 표현된다.here,

Is,

This becomes ICI. If Equation 5 is expressed as a vector-matrix, it is expressed as Equation 6 below.

여기서,

,

, 이고,

는 벡터의 transpose를 의미하며, 는 ICI를 포함한 크기 N의 정방행렬로 (m,k)번째 원소는 수학식 7과 같이 표현된다.here,

,

, ego,

Is a transpose of the vector, and is a square matrix of size N including ICI. The (m, k) th element is expressed as in Equation 7.

여기서,

이다. 시변율이 0인 고정채널의 경우에는 m=k인 대각 원소만 0이 아닌 값을 가지며, 시변율이 증가할수록 |m-k|가 큰 위치의 원소의 크기가 증가하여 ICI의 영향이 증가하게 되는 것이다.here,

to be. In case of fixed channel with time-varying zero, only the diagonal element of m = k has a non-zero value, and as the time-varying ratio increases, the size of the element where | mk | is large increases the effect of ICI. .

OFDM 방식에서 시변채널에 의해 발생하는 ICI에 대처하기 위한 기술은 크게 두 가지 방법으로 구분할 수 있다. 첫 번째 방법은 주파수 영역 ICI 등화(equalization) 방법으로 수학식 6의 H를 추정한 후 복조심볼 Y로부터 H를 등화하여 데이터 심볼을 검출한다.Techniques for coping with ICI caused by time-varying channels in the OFDM scheme can be largely divided into two methods. The first method estimates H of Equation 6 by frequency domain ICI equalization and then detects data symbols by equalizing H from demodulation symbol Y.

여기서,

는 검출된 데이터 심볼을,

는 시변 채널추정 방식을 이용하여 추정한 H의 역행렬을 나타낸다.here,

Is the detected data symbol,

Denotes the inverse of H estimated using the time-varying channel estimation method.

두 번째 방법은 ICI 제거(cancellation) 방법으로 이는 다시 주파수 영역 ICI 제거 방법과 시간 영역 ICI 제거 방법으로 구분된다. 주파수 영역 방법과 시간 영역 방법은 동일한 ICI 제거 성능을 갖지만 ICI의 생성 및 제거의 영역이 각각 주파수 영역과 시간 영역이라는 점이 다르다. 시간 영역 ICI 제거 방법에서는 먼저 시변채널을 추정한 후 H의 대각 원소인

만을 가지고 단일탭 등화를 하여 임시 데이터

를 검출한다. 추정된 시변채널과 임시 데이터 를 이용하여

을 추정한 후 수학식 4로부터

을 제거한다. 마지막으로 그 결과를 FFT하여 다시 단일탭 등화를 수행한 후 최종 데이터를 검출하게 된다. The second method is the ICI cancellation method, which is divided into the frequency domain ICI removal method and the time domain ICI removal method. The frequency domain method and the time domain method have the same ICI removal performance, but differ in that the domains of generation and removal of ICI are frequency domain and time domain, respectively. In the time domain ICI elimination method, the time-varying channel is estimated first and then the diagonal element of H

Temporary data by single tap equalization with only

Detect. Using estimated time-varying channel and temporary data

From Equation 4

Remove it. Finally, the result is FFTed to perform single tap equalization again to detect final data.

여기서,

는

의 대각 원소만으로 구성된 대각정방행렬이며,

는

의 추정값을 나타낸다.here,

Is

Diagonal square matrix with only diagonal elements of,

Is

Represents an estimated value of.

수학식 7의 주파수 영역 ICI 등화 방법은 부반송파의 수가 큰 경우에 행렬의 크기가 커져 역행렬 연산이 불가능하다. 이를 해결하기 위해 시변율이 적어 OFDM 심볼주기 동안의 채널의 변화가 일차 함수로 근사화되는 경우 H에서 어느 정도 큰 영향을 미치는 ICI항만을 고려하여 채널 행렬의 크기를 감소시켜 역행렬 연산을 가능하게 하는 방법이 있으나, 시변율이 큰 경우에는 고려해야 하는 ICI항의 수가 증가하는 문제가 있다. 이 경우 ICI 보상 성능을 향상시키기 위해서는 역행렬 크기가 증가하여 계산 복잡도가 크게 증가하는 문제가 있으며, 계산 복잡도를 감소시키기 위해 역행렬 크기를 작게 하는 경우 잔여 ICI에 의한 영향으로 데이터 검출 성능이 저하되는 문제가 있다. In the frequency domain ICI equalization method of Equation (7), when the number of subcarriers is large, the size of the matrix becomes large and inverse matrix operation is impossible. In order to solve this problem, when the change of the channel during the OFDM symbol cycle is approximated as a linear function due to the small time-varying rate, the inverse matrix operation is possible by reducing the size of the channel matrix considering only the ICI term that has a significant influence on H. However, when the time-varying rate is large, there is a problem that the number of ICI terms to be considered increases. In this case, in order to improve the performance of ICI compensation, there is a problem in that the computational complexity is greatly increased by increasing the inverse matrix size, and when the inverse matrix size is reduced in order to reduce the computational complexity, the problem of deteriorating data detection performance due to the influence of residual ICI is problematic. have.

수학식 8의 시간 영역 ICI 제거 방법은 수학식 7과 달리 큰 크기의 역행렬 연산이 필요하지 않으나 ICI의 영향이 큰 경우에는 시간영역 ICI 추정 과정에 사용 되는 임시 데이터 심볼에 오류가 다수 발생하여 시간 영역 ICI의 추정 과정에 오차가 증가하는 문제가 발생한다. Unlike Equation 7, the method of eliminating time domain ICI does not require large inverse matrix operation, but when ICI is largely influenced, a large number of errors occur in the temporary data symbols used in the time domain ICI estimation process. There is a problem that the error increases in the estimation process of the ICI.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는 직교주파수분할다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 전송방식에서 전송채널의 특성이 OFDM 심볼주기 내에서 변하는 경우 OFDM 복조심볼의 각 부반송파(Subcarrier)에 채널간 간섭(Inter-Carrier Interference 또는 Inter-Channel Interference: ICI)이 발생하게 되어 데이터 심볼 검출 성능이 저하된다. 본 발명에서는 시변채널을 통과해 수신된 OFDM 복조심볼로부터 ICI를 감소시키는 방법의 하나인 시간 영역 또는 주파수 영역 ICI 상쇄 방법의 ICI 추정 성능을 향상시키고 ICI 계산 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 제안한다.An object of the present invention for solving the above problems is that in the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) transmission scheme, when a characteristic of a transmission channel is changed within an OFDM symbol period, a channel is applied to each subcarrier of an OFDM demodulation symbol. Inter-Carrier Interference or Inter-Channel Interference (ICI) is generated, thereby degrading data symbol detection performance. The present invention proposes a method for improving ICI estimation performance and reducing ICI computation complexity of a time-domain or frequency-domain ICI cancellation method, which is one of methods for reducing ICI from OFDM demodulation symbols received through a time-varying channel.

술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 OFDM 수신신호의 ICI를 제거하는 방법은 다수의 특정 부반송파(subcarrier) 위치에 파일럿 심벌을 삽입하여 전송된 OFDM 심벌을 수신하는 단계; 수신된 상기 OFDM 심벌의 파일럿 부반송파로부터 시변 채널 추정을 수행하는 단계; 추정된 상기 시변 채널을 이용하여 주파수 영역 등화 및 임시 데이터 심벌을 결정하는 단계; 추정된 상기 시변 채널과 결정된 상기 임시 데이터 심벌을 이용하여 시간 영역 또는 주파수 영역 ICI를 산출하고 제거하는 단계; ICI가 제거된 결과로부터 최종 데이터 심벌을 결정하는 단계를 포함한다.A method for removing ICI of an OFDM received signal of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: receiving a transmitted OFDM symbol by inserting a pilot symbol in a plurality of specific subcarrier positions; Performing time-varying channel estimation from pilot subcarriers of the received OFDM symbol; Determining frequency domain equalization and temporary data symbols using the estimated time varying channel; Calculating and removing a time domain or frequency domain ICI using the estimated time varying channel and the determined temporary data symbol; Determining a final data symbol from the result of the ICI is removed.

본 발명에 따르면, OFDM 전송방식에서 시변채널에 의해 발생하는 ICI를 보상 하기 위해 제안된 기존 시간 영역 또는 주파수 영역 ICI 제거 방법에서 신뢰도가 높은 임시 결정 데이터 심볼만을 사용함으로써 ICI 추정 성능을 향상시키고, 잘못된 ICI 제거에 의해 발생하는 오류전파 현상을 감소시켜 ICI 제거 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, ICI 추정 과정에 사용되는 추정된 시변 채널 응답중에서 OFDM 심볼주기 동안의 변화가 큰 일부의 채널 응답만을 사용함으로써 ICI 추정 계산량을 감소시켜 ICI 제거 기술의 하드웨어 구현시 보다 빠른 동작이 가능하도록 하였다. According to the present invention, the ICI estimation performance is improved by using only reliable temporary decision data symbols in the existing time-domain or frequency-domain ICI removal method proposed to compensate for ICI caused by time-varying channels in OFDM transmission scheme. ICI removal performance can be improved by reducing error propagation caused by ICI removal. In addition, by using only some of the channel responses with large variation during OFDM symbol period among the estimated time-varying channel responses used in the ICI estimation process, the ICI estimation calculation is reduced to enable faster operation in hardware implementation of the ICI cancellation technique.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent through the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter will be described in detail to enable those skilled in the art to easily understand and reproduce through this embodiment of the present invention.

이하, 수학식을 이용하여 본 발명의 동작원리를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation principle of the present invention using the equation will be described in detail.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ICI 방법을 설명하기 위한 부반송파의 인접한 ICI 요소들의 파워를 개략적으로 나타낸다. 도 2를 참조하면, 시간 변화하는 채널에서 ICI는 부반송파간의 에너지 리크(leak)에 기초할 수 있으며, 이러한 에너지 리크는 부반송파간의 거리에 비례하여 영향을 받을 수 있다.2 schematically illustrates the power of adjacent ICI elements of a subcarrier for explaining the ICI method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, in a time varying channel, the ICI may be based on an energy leak between subcarriers, and the energy leak may be affected in proportion to the distance between subcarriers.

예컨대, k 번째 부반송파의 ICI에 가장 영향을 많이 미치는 부반송파는 k 번째 부반송파에 가장 인접한 (k-1)과 (k+1)번째 부반송파일 수 있다. 반대로, k 번째 부반송파에서 멀리 존재하는 부반송파일수록 k 번째 부반송파의 ICI에 영향을 미치는 정도는 적을 수 있다.For example, the subcarriers most affecting the ICI of the kth subcarrier may be the (k-1) and (k + 1) th subcarriers closest to the kth subcarrier. On the contrary, the subcarrier file farther away from the k th subcarrier may have a lesser degree of influence on the ICI of the k th subcarrier.

제안된 방법의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 수학식 1에서 특정 k에 데이터 심볼 대신 파일럿 심볼을 삽입하여 전송신호를 생성한다. 수신단에서는 복조된 OFDM 심볼의 파일럿 부반송파 위치에서 파일럿 채널을 추정하고, 그 결과를 적용하여 수학식 4의 b(l;n)과 수학식 6의 H를 추정한다. 채널추정이 끝나면 시간영역 ICI 제거에서 사용할 임시 데이터 심볼을 추정해야하며 이를 위해 다음과 같은 주파수 영역 등화 방법을 사용한다.The operation process of the proposed method is as follows. First, in Equation 1, a pilot symbol is inserted into a specific k to generate a transmission signal. The receiver estimates the pilot channel at the pilot subcarrier position of the demodulated OFDM symbol and applies the result to estimate b (l; n) of Equation 4 and H of Equation 6. After the channel estimation, we need to estimate the temporary data symbol to be used in the time domain ICI removal.

여기서,

는 등화기 행렬이며,

인 경우에는 모든 ICI를 등화하므로 데이터 검출 성능이 가장 우수하지만, 과도한 복잡도를 가지므로 실시간으로 동작하는 하드웨어의 구현이 불가능하다. 또한,

인 경우에는 ICI가 발생하지 않는 경우에 사용하는 단일탭 등화기가 되어 가장 적은 복잡도를 갖지만 ICI 보상이 전혀 이루지지 않아 채널의 시변율 증가에 따라 데이터 검출 성능이 심각하게 열화된다. 이와 같은 문제는 시변채널의 부분선형근사화 방법을 통해 해결할 수 있다. 즉, 수학식 7에서 |m-k|<q(q는 N보다 매우 작은 양의 정수)에 해당하는 a(m,k)만을 사용하여

를 구성하면 구현 가능한 복잡도로 어느 정도의 ICI를 보상할 수 있어 임시 데이터 심볼 검출 성능이 단일탭 등화에 비해 향상된다.here,

Is an equalizer matrix,

In the case of, the data detection performance is the best because all ICIs are equalized, but because of the excessive complexity, it is impossible to implement hardware that operates in real time. Also,

In the case of, the single tap equalizer used when ICI does not occur has the least complexity, but since ICI compensation is not achieved at all, data detection performance is severely degraded as the channel time-varying rate increases. This problem can be solved through partial linear approximation of time-varying channels. That is, using only a (m, k) corresponding to | mk | <q (q is a positive integer very small than N) in Equation 7

Can be compensated to some degree of ICI with feasible complexity to improve temporary data symbol detection performance compared to single tap equalization.

이제 시변채널과 임시 데이터 심볼을 구했으므로 이를 이용하여 수학식 4의

을 추정할 수 있다. 이 때, 추정 성능을 좌우하는 요소 가운데 하나가 x(n)의 추정값인

의 신뢰도이며,

이므로 이는 결국

의 신뢰도에 의해 결정되고,

의 신뢰도를 결정하는 요소중 하나가 a(k,k)의 크기이다. 만약 |a(k,k)|가 잡음과 ICI의 크기보다 작으면

는 잘못된 임시 데이터 심볼이 되어 x(n)의 추정 오차를 증가시키게 되고 결국 ICI 제거 성능을 저하시키는 결과를 낳는다. 수학식 10의 결과를 얻은 상태에서 x(n)의 추정오차를 감소시킬 수 있는 방법은

을 생성하는 과정에서 잘못된

를 사용하지 않는 것이다. Now that we have the time-varying channel and the temporary data symbol, we can use

Can be estimated. In this case, one of the factors that influence the estimation performance is an estimated value of x (n).

Is the reliability of,

This is because

Is determined by the reliability of

One of the factors that determine the reliability of is the size of a (k, k). If | a (k, k) | is less than the magnitude of noise and ICI

Becomes an invalid temporary data symbol, which increases the estimation error of x (n), resulting in poor ICI rejection performance. With the result of Equation 10, the method of reducing the estimated error of x (n) is

In the process of generating

Will not use.

그런데, 수신기에서는

의 오류를 알 수 없으므로 |a(k,k)|를 이용하여 의 생성 과정에 사용하지 않을

를 선정한다.

를 선정하는 방법은 다음의 조건을 만족시키는 k에 해당하는

만을 사용하고 나머지 k에 대항하는

는 0으로 대체하는 것이다.However, in the receiver

Since the error of is unknown, we do not use | a (k, k) |

Select.

The method for selecting is equivalent to k satisfying the following conditions

To use only the bay and fight the rest of k

Is replaced by 0.

여기서, λ는 임의의 상수로 ICI와 잡음의 크기를 고려하여 결정한다. 수학식 11에서 파일럿 심볼이 할당된 특정 k에 대해서는

에 파일럿 심볼을 할당한다.Here, λ is an arbitrary constant determined by considering the magnitude of ICI and noise. For a specific k to which a pilot symbol is assigned in Equation 11

Allocates a pilot symbol to.

그런데, 모든 k에 대해 ICI와 잡음의 크기를 측정하는 것은 불가능하므로 현실적으로는

를 사용할 수 있다. 여기서 α는 0과 1사이의 값을 갖는 가중치이며 실험적 방법에 의해 최적의 값을 구할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해

을 얻은 후 시간영역 ICI 항인

을 구하기 위해 다음의 수학식 12를 사용한다.By the way, it is impossible to measure the magnitude of ICI and noise for all k.

Can be used. Α is a weight having a value between 0 and 1, and an optimal value can be obtained by an experimental method. Through this process

Time domain ICI term after

To obtain the following equation (12).

파일럿 심볼을 통해 구한 시변채널

과 수학식 12를 통해 구한 을 사용하면

의 추정값인

을 구할 수 있다. Time-varying channel obtained through pilot symbol

And through Equation 12 Using

Is an estimate of

Can be obtained.

그런데, 일반적으로

은 각 l에 대해 약 N/4 ~ N/8 정도의 길이를 가지므로 N이 큰 경우 이를 이용하여 ICI를 생성하게 되면 과도한 계산량이 요구된다. 이를 해결하기 위해 L개의 시변함수인

중에서 실제로 주파수 영역 ICI의 행렬 크기에 영향을 주는 소수개의 함수만을 고려하여 ICI를 생성하면 계산량을 크게 감소시킬 수 있다. By the way, in general

Since N has a length of about N / 4 to N / 8 for each l, if N is large, generating ICI using it requires excessive calculation amount. To solve this problem, L time-varying functions

Among them, if the ICI is generated considering only a few functions that actually affect the matrix size of the frequency domain ICI, the computation amount can be greatly reduced.

이를 위해 먼저

으로부터 그 변화율을 비교하여 M개(M은 L보다 작은 양의 정수)의

만을 선정한다.

을 선정하기 위해 다음의 기준을 사용할 수 있다. 그것은 L개의

에 대해 각각 기울기를 구하고 기울기가 임의의 상수값을 초과하는

만을 사용하고 나머지는 0을 할당하는 것이다.

의 기울기는 수학식 13과 같이 정의된다.For this first

By comparing the rate of change from M (M is a positive integer less than L)

Select only.

The following criteria can be used to select this. It's L

Find the slopes for, and the slopes exceed arbitrary constants

Use only and assign 0 for the rest.

The slope of is defined as in Equation 13.

수학식 13에서 구한 △_l을 사용하여

을 수학식 14와 같이 구할 수 있다.Using Δ _l obtained from Equation 13

May be obtained as shown in Equation 14.

여기서 δ는 임의의 상수로 △_l이 주파수 영역에서 전체 부반송파에 미치는 영향을 고려하여 설정한다. Where δ is an arbitrary constant and is set in consideration of the effect of Δ _l on the entire subcarrier in the frequency domain.

이후, 수학식 12의

과 수학식 14의

을 사용하여

을 추정한다. After that,

And of Equation 14

Using

Estimate

이 때 주의할 사항은 수학식 2의 수신신호는 전송 신호에 CP가 포함되어 있어 채널과 데이터의 순환 컨볼루션이 이루어진 상태로 수신되었다는 것이다. 따라서 수학식 15에서 ICI를 인위적으로 생성하는 과정에서도 이와 동일한 효과가 발생하도록

의 생성시 CP를 추가해야 정확한 ICI 제거가 이루어진다. 이제 시간 영역 ICI를 추정하였으므로 수학식 9를 적용하여 ICI의 영향이 어느 정도 제거된 데이터 심볼을 구할 수 있다.In this case, note that the received signal of Equation 2 is received in a state where a cyclic convolution of channel and data is performed because the transmission signal includes CP. Therefore, the same effect occurs in the process of artificially generating the ICI in Equation 15

Accurate ICI removal is achieved by adding a CP at the time of creation. Now that the time domain ICI has been estimated, Equation 9 can be applied to obtain a data symbol from which the influence of ICI has been removed to some extent.

여기서

이다. 지금까지 설명한 방법은 반복적인 형태로 사용할 수 있다. 수학식 16을 통해 구한 데이터 심볼을 임시 데이터 심볼로 사용하여 수학식 11, 수학식 12, 수학식 15, 수학식 16을 반복적으로 수행하는 것이다. 이 때, 임시 데이터 심볼

의 신뢰도는 반복하기 이전의 임시 데이터 심볼에 비해 향상되므로 수학식 11에서 의 값을 작게 하여 보다 많은 양의 ICI항을 제거하도록 해야 한다. 따라서

를 i번째(i는 1 이상의 정수) 상수라고 하면 다음의 조건을 만족시키도록 한다.here

to be. The methods described so far can be used in an iterative fashion. Equation 11, Equation 12, Equation 15, and Equation 16 are repeatedly performed using the data symbol obtained through Equation 16 as a temporary data symbol. At this time, the temporary data symbol

Since the reliability of is improved compared to the temporary data symbol before iteration, the value of Equation 11 should be made smaller to remove a larger amount of ICI terms. therefore

If i is the i th constant (i is an integer greater than or equal to 1), the following conditions are satisfied.

제안된 방법은 시간 영역 ICI 제거 방법 이외에도 주파수 영역 ICI 제거 방법에 대해서도 적용 가능하다. 즉, 주파수 영역 ICI 제거 방법에서 ICI를 제거하기 위해서는 k번째 부반송파에 영향을 주는 나머지 부반송파들의 ICI 영향을 수학식 6으로부터 제거해야 하며 이 때 임시 데이터 심볼이 사용된다. 그런데 채널의 null에 포함된 임시 데이터 심볼에 여러개의 오류가 발생하게 되고 이를 사용하여 ICI항을 추정하게 되면 추정 오차가 심하게 발생하여 오히려 ICI 제거 이전에는 데이터 심볼 오류가 발생하지 않은 부반송파에 오류가 발생하게 되는 오류 전파(error propagation) 현상이 발생할 수 있는데, 본 발명에서 제안한 수학식 11의 방법을 사용하면 오류 전파를 감소시켜 ICI 제거 성능을 향상시킬 수 있다.The proposed method is applicable to the frequency domain ICI removal method in addition to the time domain ICI removal method. That is, in order to remove the ICI in the frequency domain ICI removal method, the ICI effect of the remaining subcarriers affecting the k th subcarrier must be removed from Equation 6, and a temporary data symbol is used. However, several errors occur in the temporary data symbol included in the null of the channel, and when the ICI term is estimated using this, the estimation error occurs severely, so that an error occurs in the subcarrier where the data symbol error did not occur before the ICI removal. An error propagation phenomenon may occur. Using the method of Equation 11 proposed in the present invention, error propagation may be reduced to improve ICI removal performance.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

도 1은 종래의 OFDM 수신기의 개략적인 기능 블록도이며,1 is a schematic functional block diagram of a conventional OFDM receiver,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ICI 방법을 설명하기 위한 부반송파의 인접한 ICI 요소들의 파워를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating the power of adjacent ICI elements of a subcarrier for explaining the ICI method according to an embodiment of the present invention.

Claims

OFDM 수신신호의 ICI를 상쇄하는 방법에 있어서,In the method for canceling the ICI of the OFDM received signal,

OFDM 부반송파에 삽입된 파일럿 심벌을 이용하여 시변 채널을 추정하는 단계;Estimating a time-varying channel using a pilot symbol inserted in an OFDM subcarrier;

추정한 상기 시변 채널을 이용하여 임시 데이터 심벌을 결정하는 간계;A trick for determining a temporary data symbol using the estimated time-varying channel;

추정한 상기 시변 채널과 결정된 상기 임시 데이터 심벌을 이용하여 시간 영역 또는 주파수 영역 ICI를 계산하는 단계; Calculating a time domain or frequency domain ICI using the estimated time varying channel and the determined temporary data symbol;

계산한 상기 ICI를 시간영역 수신 신호 또는 주파수 영역 복조 심벌로부터 제거하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 ICI 상쇄 방법.And removing the calculated ICI from a time-domain received signal or a frequency-domain demodulated symbol.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

추정한 상기 시변 채널을 이용하여 주파수 영역 임시 데이터 심벌을 결정하는 단계에서 주파수 영역 등화 후 결정된 임시 데이터 심벌 중에서 신뢰성이 높은 임시 데이터 심벌을 선택하는 ICI 상쇄 방법.ICI cancellation method for selecting a reliable temporary data symbols from the temporary data symbols determined after the frequency domain equalization in the step of determining the frequency domain temporary data symbols using the estimated time-varying channel.

제 2항에 있어서, 임시 데이터 심벌 선택은 모든 부반송파에서의 주파수 응답의 크기를 임의의 상수와 비교하여 주파수 응답의 크기가 특정값을 초과하는 부 반송파의 데이터만을 임시 데이터 심벌로 선택하는 것으로, The method of claim 2, wherein the temporary data symbol selection is to select only the data of the subcarriers whose magnitude of the frequency response exceeds a specific value by comparing the magnitude of the frequency response of all subcarriers with an arbitrary constant,

하기 수학식 18임을 특징으로 하는 ICI 상쇄 방법.ICI cancellation method characterized in that the equation (18).

λ는 임의의 상수로 ICI와 잡음의 크기를 고려하여 결정하며,

는 최종 선택된 임시 데이터 심벌,

는 최초 산출된 임시 데이터 심벌, a(k,k)는 k번째 부반송파의 주파수 응답이다. λ is an arbitrary constant determined by considering the magnitude of ICI and noise,

Is the last selected temporary data symbol,

Is the initial calculated temporary data symbol, a (k, k) is the frequency response of the k-th subcarrier.

제 1항에 있어서, The method of claim 1,

추정한 상기 시변 채널과 결정된 상기 임시 데이터 심벌을 이용하여 시간 영역 또는 주파수 영역 ICI를 계산하는 단계에서 ICI 계산에 필요한 시변 채널 중 OFDM 심벌주기내에서의 기울기가 큰 시간 영역 시변 채널 응답을 선택하는 ICI 상쇄 방법.In calculating the time domain or frequency domain ICI using the estimated time-varying channel and the determined temporary data symbol, an ICI for selecting a time-domain time-varying channel response having a large slope in an OFDM symbol period among time-varying channels required for ICI calculation. Offset method.

제 4항에 있어서, 시간 영역 시변 채널 선택 방법은,The method of claim 4, wherein the time domain time varying channel selection method comprises:

하기 수학식 19를 특징으로 하는 ICI 상쇄 방법.An ICI cancellation method characterized by the following equation (19).

δ는 임의의 상수로 △_l이 주파수 영역에서 전체 부반송파에 미치는 영향을 고려하여 설정하며,

은 시간 영역 임펄스 응답의 l번째 탭 계수의 OFDM 심벌주기 동안의 기울기이고,

은 시간 영역 임펄스 응답의 l번째 탭 계수에서 평균값을 제거한 값이다. δ is an arbitrary constant that is set in consideration of the effect of Δ _l on the total subcarriers in the frequency domain.

Is the slope during the OFDM symbol period of the l th tap coefficient of the time-domain impulse response,

Is the value obtained by subtracting the mean value from the l th tap coefficient of the time-domain impulse response.