KR100391292B1 - A channel estimation apparatus and method in time division duplexing system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시분할 양방향 통신 시스템에서의 채널 추정 장치 및 채널 추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a channel estimating apparatus and a channel estimating method in a time division bidirectional communication system.
본 발명의 하나의 특징에 따른 시분할 양방향 통신 시스템에서의 채널 추정 방법은, 제1 데이터부, 미드엠블, 제2 데이터부 및 보호구간(GP)을 포함하는 타임슬롯에 의해 하나의 프레임이 구성되는 시분할 양방향 통신 시스템의 프레임으로부터 수신된 신호의 채널을 추정하는 방법으로서, 상기 미드엠블에서의 페이딩 평균값과 상기 미드엠블의 적어도 하나의 칩으로부터 각각의 칩에 대한 변화율의 평균값을 구하는 단계; 및 상기 페이딩 평균값과 상기 변화율의 평균값으로부터 채널을 추정하는 단계를 포함한다.In a time division bidirectional communication system according to an aspect of the present invention, a channel estimation method includes a frame configured by a timeslot including a first data unit, a midamble, a second data unit, and a guard interval (GP). CLAIMS 1. A method of estimating a channel of a signal received from a frame of a time division bidirectional communication system, comprising: obtaining an average value of a fading average in the midamble and a rate of change for each chip from at least one chip of the midamble; And estimating a channel from the fading average value and the average value of the rate of change.
본 발명은 칩단위, 심벌 단위 및 타임슬롯으로부터의 채널 추정 방법을 이용함으로써, 시분할 양방향 통신 시스템에서 채널 추정 시 발생하는 오류를 최소화하고, 단순 평균화 기법을 이용함으로써 발생하였던 채널 추정 오류에 의한 랜덤 FM 현상이 줄어 에러의 플로어현상을 줄일 수 있다.The present invention uses a channel estimation method from a chip unit, a symbol unit, and a timeslot, thereby minimizing an error in channel estimation in a time division bidirectional communication system, and random FM by channel estimation error generated by using a simple averaging technique. This reduces the phenomenon of floor error.
Description
본 발명은 통신 장치 및 통신 방법에 관한 것으로서, 특히 시분할 양방향 통신방법을 채택한 이동통신 시스템에서 데이터 검출 오류를 줄일 수 있는 채널 추정 장치 및 채널 추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a communication apparatus and a communication method, and more particularly, to a channel estimating apparatus and a channel estimating method capable of reducing data detection error in a mobile communication system employing a time division bidirectional communication method.
통신 환경이 발달함에 따라 제3 세대 통신 시스템이라는 IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000)통신 시스템이 등장하게 되었다. IMT-2000 통신 시스템은 글로벌 로밍(Global roaming)의 실현, 세계적으로 공통성이 높은 설계의 실현, 고정망과 호환성이 높은 서비스의 제공, 고정망과 같은 고품질 음성 서비스 제공, 고속 통신 서비스 등을 특징으로 한다.With the development of the communication environment, IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) communication system, a third generation communication system, has emerged. The IMT-2000 communication system is characterized by the realization of global roaming, the world's most common design, the provision of services compatible with fixed networks, the provision of high-quality voice services such as fixed networks, and the high-speed communication services. do.
이와 같은 IMT-2000 통신 시스템의 무선 전송 기술 중에서, CDMA(Code Division Multiple Access, 코드분할 다중접속)는 정보 신호보다 매우 빠른 확산 부호로 신호를 2차 변조하여 스펙트럼(spectrum)확산한 후 모든 단말기가 동일한 주파수로 동시에 접속할 수 있도록 하며, 확산 부호의 차이로 단말기를 식별하는 방식이다.In the wireless transmission technology of the IMT-2000 communication system, code division multiple access (CDMA) is a spread spectrum code that is much faster than an information signal, and then modulates the signal by spectrum modulation to spread all the terminals. It allows simultaneous access at the same frequency and identifies the terminal by the difference in spreading codes.
이 CDMA에는 듀플렉스(duplex)방식에는 에프디디(FDD : Frequency Division Duplex)방식과, 티디디(TDD : Time Division Duplexing, 이하 TDD라 칭함)방식이 있다. FDD는 단말기와 기지국이 신호를 송수신할 때 다른 주파수를 사용하여 송신 채널과 수신 채널을 분리하여 통신한다.There are two types of CDMA duplex schemes, FDD (FDD) and TDD (TDD). The FDD communicates by separating the transmission channel and the reception channel using different frequencies when the terminal and the base station transmit and receive signals.
TDD는 단말기와 기지국이 신호 송수신 시 동일한 주파수(Unpaired band)를 사용하지만, 그 사용 시간을 달리하여 분리하는 통신 방법이며, 이러한 통신 방법을 채택한 통신 시스템을 TDD 시스템이라고 한다. 즉, 하나의 주파수 채널을 타임슬롯(time slot)단위로 구분하고, 그 중 일정한 개수의 슬롯을 기지국-단말기 간의 순방향 링크에 할당하고, 나머지 슬롯을 단말기-기지국 간의 역방향 링크에 할당하여 하나의 주파수 채널로 양방향 통신을 가능하도록 하는 통신 방법이다. 예를 들어, 주파수 채널을 8개의 타임슬롯(T1~T8)으로 구분하였다면, 홀수 번째 시간(T1,T3,T5)에는 단말기에서 기지국으로 송신하고, 짝수 번째 시간(T2,T4,T6)에는 기지국에서 단말기로 송신만하여 결과적으로 송,수신 채널을 분리한다. 이러한 TDD 통신 방법은 인터넷(Internet)과 같이 단말기가 보내는 정보와 단말기가 받는 정보의 양이 비대칭적일 때 주파수를 효과적으로 사용할 수 있기 때문에, 고속 데이터용 통신 방식으로 사용할 가능성이 높다.TDD is a communication method in which a terminal and a base station use the same frequency (Unpaired band) when transmitting and receiving a signal, but they are separated by different usage times. A communication system adopting such a communication method is called a TDD system. That is, one frequency channel is divided into time slots, and a certain number of slots are allocated to the forward link between the base station and the terminal, and the remaining slots are allocated to the reverse link between the terminal and the base station. It is a communication method that enables bidirectional communication through a channel. For example, if the frequency channel is divided into eight timeslots T1 to T8, the terminal transmits to the base station at odd-numbered times T1, T3, and T5, and the base station at even-numbered times T2, T4, and T6. Only transmits to the terminal, resulting in separate transmission and reception channels. Since the TDD communication method can effectively use frequency when the amount of information sent by the terminal and the information received by the terminal, such as the Internet, is asymmetric, it is highly likely to be used as a high-speed data communication method.
도1은 일반적인 CDMA TDD 시스템에서의 프레임 및 타임 슬롯 구조를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a frame and time slot structure in a general CDMA TDD system.
첨부한 도1에서와 같이, TDD 통신 방식에서 하나의 프레임(frame)은 10 ms (milli second)의 시간을 가지며, 하나의 프레임은 15개의 타임슬롯(Time Slot 또는 TS)으로 구성된다. 하나의 타임슬롯은 데이터부 1(1), 미드엠블(2), 데이터부2 (3), GP(Guard Period)로 구성된다.As shown in FIG. 1, one frame has a time of 10 ms (milli second) in a TDD communication scheme, and one frame includes 15 time slots (TSs). One timeslot consists of a data portion 1 (1), a midamble 2, a data portion 2 (3), and a GP (Guard Period).
TDD 통신 방식은 그 방식 구조상 모든 타임슬롯의 중앙에 셀(Cell)구분을 위한 미드엠블(Midamble)(2)이 위치하며, 이 미드엠블을 통해 채널을 추정하게 된다.In the TDD communication scheme, a midamble 2 for cell division is located in the center of all timeslots, and the channel is estimated through the midamble.
일반적으로 신호 복조단에서 채널을 추정하는 방법은 모든 미드엠블 칩(chip)에 대한 페이딩(Pading)값을 추정하여 모두 합한 다음 평균값을 구하는 단순 평균화 기법이다. 즉, TDD 모드에서 채널 추정에 이용되는 미드엠블의 길이가 512칩, 256칩의 두 종류인데, 신호 검출에 이용되는 채널 추정 값을 계산하기 위한 가장 간단한 방법이 미드엠블의 모든 칩에 대한 페이딩 값을 더하여 평균하는 방법이다. 이러한 단순 평균화 기법은 페이딩의 변화 속도를 고려하지 않고 무조건 미드엠블 부분의 페이딩에 대한 평균값을 취하는 것이다.In general, a method for estimating a channel in a signal demodulation stage is a simple averaging technique in which fading values for all midamble chips are estimated, summed, and averaged. In other words, the length of the midamble used for channel estimation in the TDD mode is 512 chips and 256 chips. The simplest method for calculating the channel estimation value used for signal detection is the fading value for all the chips in the midamble. It is a method to average by adding. This simple averaging technique takes the average value of the fading of the midamble portion unconditionally without considering the rate of change of the fading.
그런데, 종래의 이러한 단순 평균화 기법으로는 고속 페이딩 환경에서 미드엠블 양쪽에 위치한 데이터에 가해진 위상과 중앙의 미드엠블로 추정한 위상간의 오차가 발생하게 되고, 이러한 추정 오류에 의한 랜덤 FM 현상(신호대 잡음비(S/N)가 커져도 비트 에러율(BER) 성능이 향상되지 않는 현상)이 발생하며, 데이터 검출시에는 오류가 더 커지게 되는 문제점이 있다.However, in the conventional simple averaging technique, an error is generated between a phase applied to data located on both sides of the midamble and a phase estimated by the center midamble in a fast fading environment, and a random FM phenomenon (signal-to-noise ratio) caused by the estimation error is generated. Bit error rate (BER) performance does not improve even if (S / N) is increased, and there is a problem that an error becomes larger when data is detected.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 시분할 양방향 통신 시스템에서 채널 추정 시 발생하는 오류를 최소화하는 방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.In order to solve such a problem, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for minimizing the error that occurs during channel estimation in a time division bidirectional communication system.
도1은 일반적인 CDMA TDD 시스템에서의 프레임 및 타임 슬롯 구조를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a frame and time slot structure in a general CDMA TDD system.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 시스템에서의 채널 추정기를 나타내는 도면이다.2 illustrates a channel estimator in a TDD system according to an embodiment of the present invention.
도3a 및 도3b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 칩단위로 페이딩값을 추정하는 구조 및 추정 방법을 나타내는 도면이다.3A and 3B are diagrams illustrating a structure and an estimating method for estimating a fading value in units of chips according to a first embodiment of the present invention.
도4a 및 도4b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 심벌 단위로 페이딩값을 추정하는 구조 및 추정 방법을 나타내는 도면이다.4A and 4B are diagrams illustrating a structure and an estimating method of estimating a fading value in symbol units according to a second embodiment of the present invention.
도5a 및 도5b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 평균화 기법과 페이딩 추정 기법을 결합하여 채널을 추정하는 구조 및 추정 방법을 나타내는 도면이다.5A and 5B illustrate a structure and an estimation method for estimating a channel by combining an averaging technique and a fading estimation technique according to a third embodiment of the present invention.
도6a 및 도6b는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 연속적인 2개 이상의 타임 슬롯을 이용한 선형 보간 기법을 통해 채널을 추정하는 구조 및 추정 방법을 나타내는 도면이다.6A and 6B are diagrams illustrating a structure and an estimation method for estimating a channel through linear interpolation using two or more consecutive time slots according to a fourth embodiment of the present invention.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 시분할 양방향 통신 시스템에서의 채널 추정 방법은,Channel estimation method in a time division bidirectional communication system according to an aspect of the present invention for achieving the above object,
제1 데이터부, 미드엠블, 제2 데이터부 및 보호구간(GP)을 포함하는 타임슬롯에 의해 하나의 프레임이 구성되는 시분할 양방향 통신 시스템의 프레임으로부터 수신된 신호의 채널을 추정하는 방법으로서,A method of estimating a channel of a signal received from a frame of a time division bidirectional communication system in which one frame is constituted by a timeslot including a first data portion, a midamble, a second data portion, and a guard interval (GP),
상기 미드엠블에서의 페이딩 평균값과 상기 미드엠블의 적어도 하나의 칩으로부터 각각의 칩에 대한 변화율의 평균값을 구하는 단계;Obtaining an average value of the rate of change for each chip from the average value of fading in the midamble and at least one chip of the midamble;
상기 페이딩 평균값과 상기 변화율의 평균값으로부터 채널을 추정하는 단계Estimating a channel from the fading average value and the average value of the rate of change
를 포함한다.It includes.
본 발명의 다른 특징에 따른 시분할 양방향 통신 시스템에서의 채널 추정 방법은,A channel estimation method in a time division bidirectional communication system according to another aspect of the present invention,
제1 데이터부, 미드엠블, 제2 데이터부 및 보호구간(GP)을 포함하는 타임슬롯에 의해 하나의 프레임이 구성되는 시분할 양방향 통신 시스템의 프레임으로부터 수신된 신호의 채널을 추정하는 방법으로서,A method of estimating a channel of a signal received from a frame of a time division bidirectional communication system in which one frame is constituted by a timeslot including a first data portion, a midamble, a second data portion, and a guard interval (GP),
상기 미드엠블의 적어도 두 부분에 대한 심벌 단위의 칩 수로부터 각각의 칩에 대한 평균값을 산출하는 단계; 및Calculating an average value for each chip from the number of chips in symbol units for at least two portions of the midamble; And
상기 평균값으로부터 페이딩의 변화율을 산출한 후, 산출된 변화율로부터 채널을 추정하는 단계Calculating a rate of change of fading from the average value, and then estimating a channel from the calculated rate of change
를 포함한다.It includes.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 시분할 양방향 통신 시스템에서의 채널 추정 방법은,Channel estimation method in a time division bidirectional communication system according to another aspect of the present invention,
제1 데이터부, 미드엠블, 제2 데이터부 및 보호구간(GP)을 포함하는 타임슬롯에 의해 하나의 프레임이 구성되는 시분할 양방향 통신 시스템의 프레임으로부터 수신된 신호의 채널을 추정하는 방법으로서,A method of estimating a channel of a signal received from a frame of a time division bidirectional communication system in which one frame is constituted by a timeslot including a first data portion, a midamble, a second data portion, and a guard interval (GP),
단순 평균화 기법으로 추정된 채널 추정값으로부터 상기 제1, 제2 데이터부의 심벌을 검출하는 단계;Detecting symbols of the first and second data units from channel estimates estimated by a simple averaging technique;
검출된 상기 심벌로부터 페이딩 변화율을 산출하여 채널을 추정하는 단계Estimating a channel by calculating a rate of fading from the detected symbols
를 포함한다.It includes.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 시분할 양방향 통신 시스템에서의 채널 추정 방법은,Channel estimation method in a time division bidirectional communication system according to another aspect of the present invention,
제1 데이터부, 미드엠블, 제2 데이터부 및 보호구간(GP)을 포함하는 타임슬롯에 의해 하나의 프레임이 구성되는 시분할 양방향 통신 시스템의 프레임으로부터 수신된 신호의 채널을 추정하는 방법으로서,A method of estimating a channel of a signal received from a frame of a time division bidirectional communication system in which one frame is constituted by a timeslot including a first data portion, a midamble, a second data portion, and a guard interval (GP),
단순 평균화 기법으로 구해진 페이딩 값으로부터 적어도 두 개의 연속된 타임슬롯에 대한 페이딩 변화율을 산출하는 단계;Calculating a fading change rate for at least two consecutive timeslots from the fading values obtained by the simple averaging technique;
산출된 페이딩 변화율로부터 상기 연속된 타임슬롯에 대한 페이딩 값을 예측하여 채널을 추정하는 단계Estimating a channel by predicting a fading value for the continuous timeslot from the calculated fading rate of change
를 포함한다.It includes.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 시분할 양방향 통신 시스템에서의 채널 추정 장치는,Channel estimation apparatus in a time division bidirectional communication system according to another aspect of the present invention,
기저대역의 미드엠블 코드의 변조 후 캐리어 주파수가 실리고 통신 신호의 복소 신호가 더해져서 미드엠블 변조부로부터 전송되면, 제1 데이터부, 미드엠블, 제2 데이터부 및 보호구간을 포함하는 타임슬롯에 의해 형성된 하나 이상의 프레임을 근거로 수신된 신호의 채널을 추정하는 채널 추정 장치로서,If the carrier frequency is loaded after the modulation of the baseband midamble code and the complex signal of the communication signal is added and transmitted from the midamble modulation section, the time slot including the first data section, the midamble, the second data section, and the guard interval is included. A channel estimating apparatus for estimating a channel of a received signal based on one or more frames formed by
상기 미드엠블 변조부로부터 수신된 원 신호의 각각 동위상 및 직교위상 코드에 대해, 미드엠블 시퀀스로부터 미드엠블 칩 수 또는 미드엠블의 길이만큼으로 연산하여 평균값을 산출하는 연산부; 및An arithmetic unit that calculates an average value of the in-phase and quadrature codes of the original signal received from the midamble modulator by the number of midamble chips or the length of the midamble from a midamble sequence; And
상기 연산부로부터 출력되는 출력값으로부터 한 타임 슬롯 또는 연속되는 두 개의 타임 슬롯을 통해 채널의 추정값을 산출하는 채널 추정 산출부A channel estimation calculator for calculating an estimated value of a channel through one time slot or two consecutive time slots from an output value output from the calculator
를 포함한다.It includes.
이하에서는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 시스템에서의 채널 추정기를 나타내는 도면이다.2 illustrates a channel estimator in a TDD system according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도2에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 시스템에서의 채널 추정기는, 도시하지 않은 미드엠블 변조부로부터 기저대역의 미드엠블 코드의 QPSK(Quadrature Pulse Shift Keying : 직교 펄스 천이 전환)변조 후 캐리어 주파수가 실리고 신호의 리얼 부분(Real part)과 이미지너리 부분(Imaginary part)의 복소(complex)신호가 더해져서 전송되면, 전송된 RF 신호(rI(t))를 수신하여 정현파 (cos(ωct)) ,sin(ωct))에 의해 동위상과 직교위상의 기저대역 신호로 변환하는 변환부(100); 변환부(100)에 의해 변환된 신호를 필터링 하는 정합 필터(H*(f),200); 정합 필터(200)를 통해 필터링 된 신호로부터 매 칩 단위의 샘플링 주기(mTc)에 의해 샘플링 된 신호를 원 신호의 각각 I(동위상), Q(직교위상)코드에 대한 미드엠블시퀀스(,: 복소수 연산을 위한 표기)를 곱하는 곱셈부(300); 곱셈부(300)에 의해 미드엠블 시퀀스(,)가 곱해진 신호로부터 모든 미드엠블 칩 수만큼 신호를 더하는 덧셈부(400); 덧셈부(400)에 의해 더해진 신호로부터 미드엠블 칩 수(N 또는 미드엠블의 길이)만큼으로 나누어 평균값을 구하는 누적부(500); 누적부(500)로부터 출력되는 출력값(fI, fQ)으로부터 한 타임 슬롯 또는 연속되는 두 개의 타임 슬롯을 통해 채널의 추정값을 산출하는 채널 추정 산출부(600)를 포함한다.As shown in FIG. 2, a channel estimator in a TDD system according to an embodiment of the present invention is a quadrature pulse shift keying (QPSK) of a baseband midamble code from a midamble modulator (not shown). After the modulation, the carrier frequency is loaded and the complex part of the real part and the imaging part is added and transmitted, and the received RF signal r I (t) is received to receive a sine wave ( a conversion unit 100 for converting the in-phase and quadrature baseband signals by cos (ω c t)) and sin (ω c t)); A matched filter (H * (f), 200) for filtering the signal converted by the converter 100; From the signal filtered through the matched filter 200, the signal sampled by the sampling period (mT c ) of each chip unit is divided into mid-amble sequences for the I (in-phase) and Q (quad-phase) codes of the original signal. , Multiplication unit 300 to multiply); The midamble sequence by the multiplier 300 , An adder 400 which adds a signal by the number of all midamble chips from the signal multiplied by; An accumulator 500 which obtains an average value by dividing the signal by the adder 400 by the number of midamble chips (N or the length of the midamble); And a channel estimation calculator 600 for calculating an estimated value of the channel through one time slot or two consecutive time slots from the output values f I and f Q output from the accumulator 500.
누적부(500)는 미드엠블의 칩 수를 모두 합한 값을, 모든 미드엠블의 칩수와 모든 미드엠블 칩의 칩 당 에너지(Ec)의 제곱근을 곱한 값으로 나누어 평균값을 구한다.The accumulator 500 obtains an average value by dividing the sum of the number of chips of the midamble by the product of the square root of the energy per chip Ec of all the midamble chips.
채널 추정 산출부(600)는 각 칩에 대한 복소수 연산(,)을 통한 추정값(fI, fQ)을 산출하여, 추정값(fI, fQ)으로부터 하나 이상의 타임 슬롯에 대해 선형(linear)적으로 채널 추정값을 변화시킨다.The channel estimation calculator 600 performs a complex operation on each chip ( , ) For calculating an estimated value (I f, Q f) through, the estimated value (thereby linear (change a channel estimation value by linear) with respect to at least one time slot from the I f, Q f).
본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정기의 각 기능부는 각각의 기능을 독립적으로 수행하는 프로그램 또는 프로그램이 저장된 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정기는 미드엠블의 길이(N)가 512 칩에 대해 설명하지만, 본 발명이 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.Each functional unit of the channel estimator according to an embodiment of the present invention may be a program or a device that stores each function independently. In addition, the channel estimator according to the embodiment of the present invention describes the midamble length N of 512 chips, but the present invention is not limited to the embodiment.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 추정 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a channel estimation method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도3a 및 도3b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 칩단위로 페이딩값을 추정하는 구조 및 추정 방법을 나타내는 도면이다.3A and 3B are diagrams illustrating a structure and an estimating method for estimating a fading value in units of chips according to a first embodiment of the present invention.
첨부한 도3a에서와 같이, 미드엠블에서 칩 단위로 채널을 추정하는 구조는 중앙에 미드엠블이 위치하고, 양 쪽에 데이터부가 위치한다. 본 발명의 실시 예에 대한 설명 중 GP(Guard Period)에 대한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 3A, in the structure of estimating a channel in a chip unit from the midamble, the midamble is located at the center and the data portions are located at both sides. In the description of the embodiment of the present invention, description of the GP (Guard Period) is omitted.
일반적으로, 페이딩(fading)은 단말기(또는 이동국)의 속도에 따라 다르지만 한 슬롯에서 많이 변화하지 않는다. 또한, 한 칩 간격으로 볼 때 페이딩은 매우 미소한 차이를 가지고 변하게 된다. 그러므로, 한 슬롯에서 페이딩이 거의 선형적으로 변한다고 가정할 경우, 미드엠블에서 페이딩의 평균과 칩간의 변화율을 알 수 있다면 한 슬롯에서의 페이딩을 모든 칩에 대하여 추정할 수 있다.In general, fading depends on the speed of the terminal (or mobile station) but does not change much in one slot. Also, fading changes with very small differences when viewed at one chip intervals. Therefore, assuming that fading changes almost linearly in one slot, the fading in one slot can be estimated for all chips if the mean of the fading in the midamble and the rate of change between chips are known.
먼저, 도3b에서와 같이, 누적부(500)는 단순 평균화 기법을 이용하여 미드엠블에서의 페이딩 평균을 산출한다(S100). 다음으로, 미드엠블 각각의 칩을 통해 페이딩 변화율의 평균을 구한다(S110). 페이딩이 선형적으로 변화한다는 가정 하에서, 미드엠블의 페이딩 평균은 미드엠블의 중앙에 위치한 칩의 수신값이라고 할 수 있으므로, 채널 추정 산출부(600)는 수학식 1과 같이 페이딩의 추정치를 산출할 수 있다.First, as shown in FIG. 3B, the accumulator 500 calculates a fading average in the midamble using a simple averaging technique (S100). Next, an average of fading change rates is obtained through each chip of the midamble (S110). Under the assumption that the fading changes linearly, the fading average of the midamble can be referred to as a reception value of a chip located in the center of the midamble, so that the channel estimation calculator 600 calculates an estimate of fading as shown in Equation 1 below. Can be.
i : 데이터부에서의 칩의 번호, d : 데이터부 1의 총 칩 수i: number of chips in data part, d: total number of chips in data part 1
Lm : 미드엠블의 길이,Lm is the length of the midamble,
Δ: 계산된 미드엠블 또는 타임슬롯에 대한 페이딩의 평균 변화율Δ: average rate of change of fading for the calculated midamble or timeslot
s : 데이터부에서의 심벌의 번호s: number of symbol in data part
μ: I(동위상)와 Q(직교위상)에 관한 미드엠블 전체에 대한 페이딩의 평균값μ: average value of fading for the entire midamble with respect to I (in-phase) and Q (cross-phase)
f : 칩에 대한 추정값f: estimate for chip
본 발명의 제1 실시 예에 따른 채널 추정 방법은 타임슬롯에서 페이딩이 선형적으로 변화한다는 가정 하에서 적용될 수 있는 채널 추정방법이다. 그러므로, 속도가 느린 3 km/h(kilometer per hour) 즉, 페이딩이 타임슬롯에서 거의 선형적으로 변화하는 경우에는 성능이 향상된 채널 추정을 수행할 수 있다. 30 km/h, 60 km/h의 경우에도 향상된 채널 추정을 수행할 수 있다.The channel estimation method according to the first embodiment of the present invention is a channel estimation method that can be applied under the assumption that fading changes linearly in a timeslot. Therefore, when the speed is slower at 3 km / h, i.e., when fading changes almost linearly in the timeslot, performance-enhanced channel estimation can be performed. Even in the case of 30 km / h and 60 km / h, improved channel estimation can be performed.
그런데, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 칩 단위로 페이딩값의 변화율을 계산하여 채널을 추정하는 방법은 백색 잡음(white noise)이 가산되지 않을 경우 성능이 향상된 채널 추정을 수행할 수 있지만, 만일, 백색 잡음이 고려되면 송신 칩의 에너지가 작기 때문에 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.By the way, the method of estimating the channel by calculating the rate of change of the fading value in units of chips according to the first embodiment of the present invention can perform the channel estimation with improved performance when white noise is not added. If white noise is considered, the accuracy of the transmission chip is low because the energy of the transmitting chip is small.
이러한 문제점을 보안하기 위해 본 발명의 제2 실시 예에서는 심벌 단위로 다수의 칩에 대한 평균값을 산출하고, 산출된 평균값으로 페이딩 변화율을 구함으로써 정확도를 높일 수 있다.In order to secure such a problem, in the second embodiment of the present invention, the average value for a plurality of chips may be calculated in symbol units, and the accuracy of fading may be obtained by calculating the fading change rate using the calculated average value.
도4a 및 도4b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 심벌 단위로 페이딩값을 추정하는 구조 및 추정 방법을 나타내는 도면이다.4A and 4B are diagrams illustrating a structure and an estimating method of estimating a fading value in symbol units according to a second embodiment of the present invention.
첨부한 도4a에서와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 심벌 단위 페이딩값을 추정하는 구조는 제1 실시 예의 채널 추정 구조와 동일하며, 이하 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 4A, the structure of estimating the symbol unit fading value according to the second embodiment of the present invention is the same as the channel estimation structure of the first embodiment, and a description of overlapping portions will be omitted.
첨부한 도4b에서와 같이, 먼저 덧셈부(400)는 수신 미드엠블의 시작 부분과 마지막 부분을 심벌 단위의 칩 수만큼 더한다(S200). 이어서, 누적부(600)는 각각의 칩에 대한 평균값을 산출한다(S210). 평균값이 산출되면, 산출된 평균값으로부터 페이딩의 변화율을 산출한다(S220).As shown in FIG. 4B, first, the adder 400 adds the start part and the end part of the reception midamble by the number of chips per symbol (S200). Next, the accumulator 600 calculates an average value for each chip (S210). When the average value is calculated, the rate of change of fading is calculated from the calculated average value (S220).
채널 추정 산출부(600)는 페이딩의 변화율로부터 데이터부 1과 데이터부 2의 모든 심벌에 대한 페이딩 값을 수학식 2로부터 예측한다(S230).The channel estimation calculator 600 predicts a fading value for all symbols of the data unit 1 and the data unit 2 from Equation 2 from the rate of change of the fading (S230).
i : 데이터부에서의 칩의 번호, k : 데이터부 1의 총 심벌 수i: number of chips in data part, k: total number of symbols in data part 1
Lm : 미드엠블의 길이,Lm is the length of the midamble,
Δ: 계산된 미드엠블 또는 타임슬롯에 대한 페이딩의 평균 변화율Δ: average rate of change of fading for the calculated midamble or timeslot
s; 데이터부에서의 심벌의 번호s; Symbol number in data part
μ: I(동위상)와 Q(직교위상)에 관한 미드엠블 전체에 대한 페이딩의 평균값μ: average value of fading for the entire midamble with respect to I (in-phase) and Q (cross-phase)
f : 심벌에 대한 추정값f: estimate of symbol
본 발명의 실시 예에서는 미드엠블의 처음부터 세 심벌에 대한 페이딩 값과 미드엠블의 마지막 세 심벌에 대한 페이딩 값의 평균을 구하여 채널을 추정하였지만, 심벌에 대한 채널 추정이 본 발명의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.In the embodiment of the present invention, the channel was estimated by obtaining the average of the fading values for the three symbols and the last three symbols of the midamble from the beginning of the midamble, but the channel estimation for the symbol is limited to the embodiment of the present invention. It doesn't happen.
도5a 및 도5b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 평균화 기법과 페이딩 추정 기법을 결합하여 채널을 추정하는 구조 및 추정 방법을 나타내는 도면이다.5A and 5B illustrate a structure and an estimation method for estimating a channel by combining an averaging technique and a fading estimation technique according to a third embodiment of the present invention.
첨부한 도5a에서와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 평균화 기법과 페이딩 추정 기법을 결합하여 채널을 추정하는 구조는 제1, 제2 실시 예의 채널 추정 구조와 동일하며, 이하 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 5A, the structure of estimating the channel by combining the averaging technique and the fading estimation technique according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the channel estimation structures of the first and second embodiments, and overlaps thereafter. Description of the description is omitted.
첨부한 도5b에서와 같이, 채널 추정 산출부(600)는 단순 평균화 기법을 사용하여 대략적으로 채널의 추정값을 산출한다(S300). 산출된 채널의 추정값을 이용하여 데이터부 1, 2의 심벌을 검출한다(S310). 이때, 모든 데이터를 복원하는 것이 아니라 데이터부 1의 첫 번째 데이터와 데이터부 2의 마직막 데이터에 대한 심벌만을 검출한다. 다음으로, 검출된 심벌을 이용하여 페이딩 값을 추정한다(S320).As shown in FIG. 5B, the channel estimation calculator 600 roughly calculates an estimated value of the channel using a simple averaging technique (S300). The symbols of the data units 1 and 2 are detected using the calculated channel estimate (S310). At this time, instead of restoring all the data, only the first data of the data unit 1 and the last data of the data unit 2 are detected. Next, the fading value is estimated using the detected symbol (S320).
계산된 데이터부 1의 첫 번째 심벌과 데이터부 2의 마지막 심벌에 대한 페이딩값을 이용하여, 채널 추정 산출부(600)는 한 타임슬롯 길이에 대한 페이딩 변화율을 산출한다(S330).Using the calculated fading values of the first symbol of the data unit 1 and the last symbol of the data unit 2, the channel estimation calculator 600 calculates a fading change rate for one time slot length (S330).
채널 추정 산출부(600)는 산출된 페이딩 변화율에 따라 보간(Interpolation)기법을 이용하여 데이터부의 모든 심벌에 대한 페이딩 값을 수학식 3에서와 같이 예측한다(S340).The channel estimation calculator 600 predicts fading values for all symbols of the data unit as shown in Equation 3 by using an interpolation technique according to the calculated fading change rate (S340).
i : 데이터부에서의 칩의 번호, k : 데이터부 1의 총 심벌 수i: number of chips in data part, k: total number of symbols in data part 1
Lm : 미드엠블의 길이,Lm is the length of the midamble,
Δ: 계산된 미드엠블 또는 타임슬롯에 대한 페이딩의 평균 변화율Δ: average rate of change of fading for the calculated midamble or timeslot
s; 데이터부에서의 심벌의 번호s; Symbol number in data part
μ: I(동위상)와 Q(직교위상)에 관한 미드엠블 전체에 대한 페이딩의 평균값μ: average value of fading for the entire midamble with respect to I (in-phase) and Q (cross-phase)
f : 추정값f: estimated value
도6a 및 도6b는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 연속적인 2개 이상의 타임 슬롯을 이용한 선형 보간 기법을 통해 채널을 추정하는 구조 및 추정 방법을 나타내는 도면이다.6A and 6B are diagrams illustrating a structure and an estimation method for estimating a channel through linear interpolation using two or more consecutive time slots according to a fourth embodiment of the present invention.
첨부한 도5에서와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 연속적인 2개의 타임 슬롯을 이용한 선형 보간 기법을 통해 채널을 추정하는 구조는, 두 타임 슬롯 이상이 연속적으로 상향 링크로 할당될 때, 두 타임슬롯 이상에 대한 채널의 변화를 보고 채널을 추정할 수 있도록 하는 구조이다. 이 실시 예에서도 또한 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에서의 채널 추정 구조와 동일하며, 이하에서 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 5, a channel estimating scheme using a linear interpolation technique using two consecutive time slots according to the fourth embodiment of the present invention is performed when two or more time slots are continuously allocated to the uplink. In addition, it is a structure for estimating a channel by looking at a channel change for two or more timeslots. This embodiment is also the same as the channel estimation structure in the first to third embodiments of the present invention, and the description of the same parts will be omitted below.
먼저, 누적부(500)는 각 타임슬롯의 미드엠블의 모든 칩에 대한 페이딩 값을 단순 평균화 기법으로 대략적인 값을 산출한다(S400). 이때, 두 타임슬롯에 대해 대략적인 값의 산출을 모두 수행한다.First, the accumulation unit 500 calculates an approximate value of a fading value for all chips of the midamble of each timeslot by a simple averaging technique (S400). At this time, the approximate value is calculated for both timeslots.
채널 추정 산출부(600)는 계산된 두 값을 이용하여 두 타임슬롯에 대한 페이딩의 변화율을 구한다(S410).The channel estimation calculator 600 calculates a rate of change of fading for two timeslots using the calculated two values (S410).
채널 추정 산출부(600)는 계산된 페이딩의 변화율에 보간기법을 이용하여 첫 번째 타임슬롯과 두 번째 타임슬롯 데이터부 1, 2의 모든 심벌에 대한 페이딩값을 수학식 4a 및 4b로부터 예측한다(S420).The channel estimation calculator 600 predicts fading values for all symbols of the first timeslot and the second timeslot data units 1 and 2 from the equations 4a and 4b by using an interpolation technique to the calculated rate of change of fading ( S420).
i : 데이터부에서의 칩의 번호, k : 데이터부 1의 총 심벌 수i: number of chips in data part, k: total number of symbols in data part 1
Lm : 미드엠블의 길이,Lm is the length of the midamble,
Δ: 계산된 미드엠블 또는 타임슬롯에 대한 페이딩의 평균 변화율Δ: average rate of change of fading for the calculated midamble or timeslot
s; 데이터부에서의 심벌의 번호s; Symbol number in data part
μ: I(동위상)와 Q(직교위상)에 관한 미드엠블 전체에 대한 페이딩의 평균값μ: average value of fading for the entire midamble with respect to I (in-phase) and Q (cross-phase)
f : 추정값f: estimated value
본 발명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 채널의 추정값을 구하는 수식에 있어서 많은 변형 및 변경이 가능함은 물론이며, 본 발명이 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.Of course, the present invention is not limited to the embodiment as many modifications and variations are possible in the formula for obtaining the estimated value of the channel within the scope of the present invention without departing from the gist of the present invention.
이상에서와 같이, 본 발명의 시분할 양방향 통신 시스템에서의 채널 추정 장치 및 채널 추정 방법은 칩단위, 심벌 단위 및 타임슬롯으로부터의 채널 추정 방법을 이용함으로써, 시분할 양방향 통신 시스템에서 채널 추정 시 발생하는 오류를 최소화하고, 단순 평균화 기법을 이용함으로써 발생하였던 채널 추정 오류에 의한랜덤 FM 현상이 줄어 에러의 플로어(floor)현상을 줄일 수 있다.As described above, the channel estimating apparatus and the channel estimating method in the time division bidirectional communication system of the present invention use the channel estimation method from the chip unit, the symbol unit, and the timeslot, thereby causing errors in channel estimation in the time division bidirectional communication system. By minimizing and minimizing the random FM phenomenon caused by the channel estimation error, the floor phenomenon of the error can be reduced.
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