KR20050119592A - Apparatus and method for channel estimation in a mobile communication system using an frequency hopping - orthogonal frequency division multipl access scheme - Google Patents

Apparatus and method for channel estimation in a mobile communication system using an frequency hopping - orthogonal frequency division multipl access scheme Download PDF

Info

Publication number
KR20050119592A
KR20050119592A KR1020040044727A KR20040044727A KR20050119592A KR 20050119592 A KR20050119592 A KR 20050119592A KR 1020040044727 A KR1020040044727 A KR 1020040044727A KR 20040044727 A KR20040044727 A KR 20040044727A KR 20050119592 A KR20050119592 A KR 20050119592A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel estimate
reference signals
symbol time
channel
generating
Prior art date
Application number
KR1020040044727A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
오성근
남기호
Original Assignee
삼성전자주식회사
재단법인서울대학교산학협력재단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 재단법인서울대학교산학협력재단 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020040044727A priority Critical patent/KR20050119592A/en
Publication of KR20050119592A publication Critical patent/KR20050119592A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202Channel estimation
    • H04L25/022Channel estimation of frequency response
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2649Demodulators
    • H04L27/265Fourier transform demodulators, e.g. fast Fourier transform [FFT] or discrete Fourier transform [DFT] demodulators
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0003Two-dimensional division
    • H04L5/0005Time-frequency
    • H04L5/0007Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT
    • H04L5/0012Hopping in multicarrier systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/713Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202Channel estimation
    • H04L25/024Channel estimation channel estimation algorithms
    • H04L25/025Channel estimation channel estimation algorithms using least-mean-square [LMS] method

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 상기 채널을 추정하고자 하는 심벌 시구간을 포함하는, 미리 설정된 제1개수의 심벌 시구간들에서 수신되는 신호를 고속 푸리에 변환하여 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 기준 신호들을 검출하고; 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 미리 설정된 제2개수의 기준 신호들 단위로 주파수 영역에서 보간하여 제1채널 추정치를 생성하고; 미리 설정된 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 스무딩하여 제2채널 추정치를 생성하며; 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 미리 설정된 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 스무딩하여 상기 채널 추정하고자 하는 심벌 시구간의 최종 채널 추정치로 생성한다.The present invention divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted. In a mobile communication system using a frequency hopping-orthogonal frequency division multiple access scheme, a fast Fourier transform of a signal received in a first predetermined number of symbol time periods including a symbol time period to estimate the channel Detecting reference signals in each of the first number of symbol time periods; Generating a first channel estimate by interpolating reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in a frequency domain in units of a second predetermined number of reference signals; Generating a second channel estimate by smoothing the first channel estimate in the time domain for each of the subcarriers in a preset third number of symbol time periods; The second channel estimate is smoothed in a frequency domain in units of a fourth predetermined number of subcarrier bands for each symbol time period, and is generated as a final channel estimate of the symbol time period to be estimated.

Description

주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 채널 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHANNEL ESTIMATION IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING AN FREQUENCY HOPPING - ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPL ACCESS SCHEME} FIELD AND METHOD FOR CHANNEL ESTIMATION IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING AN FREQUENCY HOPPING-ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPL ACCESS SCHEME

본 발명은 주파수 도약(FH: Frequency Hopping, 이하 'FH'라 칭하기로 한다)-직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 이동 통신 시스템(이하 'FH-OFDMA 이동 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에 관한 것으로서, 특히 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 다단계 채널 추정 장치 및 방법에 관한 것이다The present invention is a mobile communication using a frequency hopping (FH)-Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access (OFDMA) scheme The present invention relates to a system (hereinafter referred to as an "FH-OFDMA mobile communication system"), and more particularly, to a multi-stage channel estimation apparatus and method in an FH-OFDMA mobile communication system.

차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.In the 4th Generation (hereinafter, referred to as '4G') communication system, users of services having various quality of service (hereinafter referred to as 'QoS') having a high transmission rate are used by users. Active research is underway to provide it. In particular, in 4G communication systems, broadband wireless such as a wireless local area network (hereinafter, referred to as a 'LAN') system and a wireless metropolitan area network (hereinafter, referred to as a 'MAN') system are used. Researches are being actively conducted to support high-speed services in a form of guaranteed mobility and QoS in a broadband wireless access (BWA) communication system.

그래서, 상기 4G 통신 시스템에서는 유·무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식을 활발하게 연구하고 있으며, 상기 OFDM 방식은 멀티-캐리어(multi-carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(symbol)열을 병렬로 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다. Therefore, the 4G communication system is actively studying orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme as a method useful for high-speed data transmission in wired and wireless channels. The method uses a multi-carrier to transmit data. A plurality of sub-carriers each having orthogonality to each other by converting serially input symbol strings in parallel. It is a kind of multi-carrier modulation (MCM) that modulates and transmits data.

상기 4G 통신 시스템이 고속, 고품질의 무선 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 광대역의 스펙트럼(spectrum) 자원이 필요하다. 하지만, 광대역 스펙트럼 자원을 사용할 경우에는 다중 경로 전파(multipath propagation)에 따른 무선 전송로 상에서의 페이딩(fading) 영향이 심각해지며, 전송 대역 내에서도 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 따른 영향이 발생한다. 따라서, 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 위해서는 부호 분할 다중 접속(CDMA: Code 야vision Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 방식에 비해 주파수 선택적 페이딩에 강인한 OFDM 방식이 더 큰 이득을 가지므로 상기 4G 통신 시스템에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.Broadband spectrum resources are required for the 4G communication system to provide high speed, high quality wireless multimedia services. However, when the broadband spectrum resource is used, fading effects on the radio transmission path due to multipath propagation become serious and frequency selective fading also occurs within the transmission band. Therefore, the OFDM scheme, which is robust against frequency selective fading, has greater gain than the code division multiple access (CDMA) scheme for high-speed wireless multimedia services. There is a trend of being actively used in communication systems.

한편, 상기 OFDMA 방식은 상기 OFDM 방식에 근거한 다중 접속 방식으로는 전체 서브 캐리어(sub-carrier)들을 다수의 단말기들이 사용하게 하는 방식이다. 상기 OFDMA 방식은 대역 확산(spreading)을 위한 확산 시퀀스(spreading sequence)를 별도로 필요로 하지 않으나, 특정 단말기에게 할당된 서브 채널(sub-channel)이 고정적으로 유지되기 때문에 상기 할당된 서브 채널이 지속적인 페이딩의 영향을 받을 경우 전송 효율이 저하된다는 문제점을 가진다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 다수개의 서브 캐리어들로 구성되는 채널을 나타낸다.Meanwhile, the OFDMA scheme is a scheme in which a plurality of terminals use all sub-carriers in a multiple access scheme based on the OFDM scheme. The OFDMA method does not require a spreading sequence for spreading, but since the subchannel allocated to a specific terminal is kept fixed, the allocated subchannel is continuously fading. In this case, the transmission efficiency is reduced. Here, the subchannel refers to a channel composed of a plurality of subcarriers.

따라서, 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 특정 단말기에게 할당되는 서브 캐리어들의 집합, 즉 서브 채널을 동적으로 변경하여 주파수 다이버시티 이득(frequency diversity gain)을 획득할 수 있고, 상기 획득한 주파수 다이버시티 이득으로 전송 효율을 증가시킬 수 있다. 이렇게, 특정 단말기에게 할당되는 서브 채널을 동적으로 변경하는 방식을 '동적 자원 할당(dynamic resource allocation)' 방식이라 하며, 상기 동적 자원 할당 방식의 대표적인 방식이 상기 FH 방식이다.Accordingly, a frequency diversity gain may be obtained by dynamically changing a set of subcarriers allocated to a specific terminal, that is, a subchannel according to a fading characteristic of a wireless transmission path, and obtaining the obtained frequency diversity gain. This can increase the transmission efficiency. In this way, a method of dynamically changing a subchannel allocated to a specific terminal is called a 'dynamic resource allocation' method, and a representative method of the dynamic resource allocation method is the FH method.

결과적으로, 상기 OFDMA 방식의 특성 및 FH 방식의 특성을 통해 주파수 선택적 페이딩에 강인한 특성을 가지는 다중 접속 방식이 상기 FH-OFDMA 방식이다. 상기 FH-OFDMA 방식은 미리 설정한 FH 코드를 사용하여 단말기들별로 할당되는 서브 채널 주파수를 도약시킴으로써 상기 OFDMA 방식 뿐만 아니라 FH 방식으로 인한 효과를 동시에 획득할 수 있도록 하는 것이다. 여기서, 상기 FH 코드로는 라틴 스퀘어(Latin-square) 코드 등이 사용된다. 상기 라틴 스퀘어 코드는 다중 셀(multi-cell) 환경에서 셀 구분 뿐만 아니라 셀간 간섭(ICI: Inter Cell Interference)을 줄일 수 있다는 장점을 가진다.As a result, the FH-OFDMA scheme is a multiple access scheme having robustness to frequency selective fading through the characteristics of the OFDMA scheme and the FH scheme. In the FH-OFDMA scheme, a subchannel frequency allocated to each terminal is leaped using a predetermined FH code to simultaneously acquire effects due to the FH scheme as well as the OFDMA scheme. In this case, a Latin square code or the like is used as the FH code. The Latin square code has an advantage of reducing cell division as well as inter-cell interference (ICI) in a multi-cell environment.

한편, 이동 통신 시스템에 존재하는 무선 채널 환경은 유선 채널 환경과는 달리 다중 경로 간섭(multipath interference)과, 쉐도잉(shadowing)과, 전파 감쇠와, 시변 잡음과, 지연 확산(delay spread)으로 인한 심벌간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 및 주파수 선택적 페이딩 등과 같은 여러 요인들로 인해 불가피한 오류가 발생하여 정보 데이터의 손실이 발생한다. 상기 정보 데이터의 손실은 실제 송신 신호에 심한 왜곡을 발생시켜 상기 이동 통신 시스템 전체 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.On the other hand, unlike a wired channel environment, a wireless channel environment exists in a mobile communication system due to multipath interference, shadowing, propagation attenuation, time-varying noise, and delay spread. Various factors, such as inter-symbol interference (ISI) and frequency selective fading, cause unavoidable errors and loss of information data. The loss of the information data causes severe distortion in the actual transmission signal, thereby acting as a factor that degrades the overall performance of the mobile communication system.

따라서, 상기 OFDMA 통신 시스템에서는 상기 심벌들간 간섭 및 주파수 선택적 페이딩 등을 극복하기 위해 상기 직교성을 가지는 다수의 서브 캐리어들을 사용할 뿐만 아니라, 시간 영역의 OFDM 심벌의 마지막 일정 샘플(sample)들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 'cyclic prefix' 방식 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 샘플들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 'cyclic postfix' 방식의 보호 구간을 삽입하여 상기 OFDM 심벌들을 전송한다. Accordingly, in the OFDMA communication system, not only the multiple orthogonal subcarriers are used to overcome the inter-symbol interference and frequency selective fading, but also the last constant samples of the OFDM symbols in the time domain are copied to the effective OFDM. The OFDM symbols are transmitted by inserting a guard interval of a 'cyclic prefix' method of inserting a symbol or a 'cyclic postfix' method of copying first predetermined samples of an OFDM symbol in a time domain and inserting the same in a valid OFDM symbol.

따라서, 상기 주파수 선택적 페이딩을 서브 캐리어별로 균일하게 분포하도록 하여 수신기에서 서브 캐리어별로 단일 탭(tap) 등화기만을 구비하여도 신호 수신이 가능하도록 한다. 또한, 도플러(Doppler) 현상에 따른 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information, 이하 'CSI'라 칭하기로 한다)의 시간 변화는 서브 캐리어들간 간섭(ICI: Inter-carrier Interference)을 발생시켜 상기 OFDMA 통신 시스템의 성능 열화를 초래한다.Accordingly, the frequency selective fading is uniformly distributed for each subcarrier, so that a receiver can receive a signal even if only a single tap equalizer is provided for each subcarrier. In addition, the time change of channel state information (CSI: CSI) according to the Doppler phenomenon generates inter-carrier interference (ICI) to generate the OFDMA communication. It results in performance degradation of the system.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 OFDM 방식을 사용하는 통신 시스템에서는 정확한 CSI 검출이 필수적이며, 또한 채널 추정을 위해 파일럿을 사용하고 있다. 한편, 상기 FH 코드로 상기 라틴 스퀘어 코드를 사용할 경우 주기적인 FH 코드 파일럿(pilot)을 사용하는 경우에 주파수 영역(frequency-domain)에서는 일정한 파일럿 간격을 유지할 수 있지만 시간 영역(time-domain)에서는 일정한 파일럿 간격을 유지할 수 없기 때문에 정확한 채널 추정(channel estimation)을 위해서 상기 FH 코드 파일럿의 밀도를 증가시켜야만 한다. 그러나, 상기 FH-OFDMA 통신 시스템에서 FH 코드 파일럿의 밀도를 증가시킬 경우 데이터 전송 효율이 저하된다는 문제점을 가진다.As described above, accurate CSI detection is essential in a communication system using the OFDM scheme, and pilot is used for channel estimation. On the other hand, when the Latin Square code is used as the FH code, when a periodic FH code pilot is used, a constant pilot interval can be maintained in the frequency domain but constant in the time domain. Since the pilot interval cannot be maintained, the density of the FH code pilot must be increased for accurate channel estimation. However, when the density of the FH code pilot is increased in the FH-OFDMA communication system, data transmission efficiency is deteriorated.

따라서, FH 코드로 라틴 스퀘어 코드를 사용하는 FH-OFDMA 통신 시스템에서 최소의 파일럿을 사용하면서도 시변 주파수 선택적 페이딩 채널에서 효과적인 채널 추정 방식에 대한 필요성이 대두되고 있다. Accordingly, there is a need for an effective channel estimation method in a time-varying frequency selective fading channel while using a minimum pilot in an FH-OFDMA communication system using a Latin square code as the FH code.

따라서, 본 발명의 목적은 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 다단계 채널 추정 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for multi-stage channel estimation in an FH-OFDMA mobile communication system.

본 발명의 다른 목적은 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 보간 방식을 사용하여 채널을 추정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for estimating a channel using interpolation in an FH-OFDMA mobile communication system.

본 발명의 또 다른 목적은 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 곡선 접합 방식을 사용하여 채널을 추정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus and method for estimating a channel using a curve splicing method in an FH-OFDMA mobile communication system.

본 발명의 또 다른 목적은 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 보간 방식 및 곡선 접합 방식을 사용하여 채널을 추정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for estimating a channel using an interpolation scheme and a curve joint scheme in an FH-OFDMA mobile communication system.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 방법에 있어서, 상기 채널을 추정하고자 하는 심벌 시구간을 포함하는, 미리 설정된 제1개수의 심벌 시구간들에서 수신되는 신호를 고속 푸리에 변환하여 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 기준 신호들을 검출하는 과정과, 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 미리 설정된 제2개수의 기준 신호들 단위로 주파수 영역에서 보간하여 제1채널 추정치를 생성하는 과정과, 상기 제1채널 추정치를 생성한 후, 미리 설정된 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 스무딩하여 제2채널 추정치를 생성하는 과정과, 상기 제2채널 추정치를 생성한 후, 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 미리 설정된 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 스무딩하여 상기 채널 추정하고자 하는 심벌 시구간의 최종 채널 추정치로 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.The method of the present invention for achieving the above objects; A frequency that divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted A channel estimating method of a mobile communication system using a hopping-orthogonal frequency division multiple access scheme, the fast Fourier performing a signal received in a first predetermined number of symbol periods including a symbol time period to estimate the channel. Converting and detecting reference signals in each of the first number of symbol time periods, and interpolating the reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in a frequency domain in units of a second predetermined number of reference signals Generating a first channel estimate, generating the first channel estimate, Generating a second channel estimate by smoothing the first channel estimate in the time domain for each of the subcarriers in a set number of symbol time periods, generating the second channel estimate, and then generating the second channel estimate for each symbol time period. And a second channel estimate is smoothed in a frequency domain in units of fourth preset subcarrier bands to generate a final channel estimate of the symbol time period to be estimated.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 방법에 있어서, 수신 신호를 고속 푸리에 변환하여 기준 신호들을 검출하고, 상기 기준 신호들을 기준 신호 차용 방식과 주파수 영역 보간 방식을 사용하여 제1채널 추정치를 생성하는 과정과, 상기 제1채널 추정치를 생성한 후 시간 영역에서 상기 제1채널 추정치를 스무딩 방식을 사용하여 제2채널 추정치를 생성하는 과정과, 상기 제2채널 추정치를 생성한 후 주파수 영역에서 상기 제2채널 추정치를 스무딩 방식을 사용하여 최종 채널 추정치를 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.Another method of the present invention for achieving the above objects is; A frequency that divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted A channel estimating method of a mobile communication system using a hopping-orthogonal frequency division multiple access scheme, comprising: fast Fourier transforming a received signal to detect reference signals, and using the reference signal borrowing scheme and frequency domain interpolation scheme. Generating a first channel estimate, generating a second channel estimate using a smoothing method in a time domain after generating the first channel estimate, and generating the second channel estimate After the second channel estimate in the frequency domain using a smoothing method It characterized in that it comprises the step of generating politics.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치에 있어서, 상기 채널을 추정하고자 하는 심벌 시구간을 포함하는, 미리 설정된 제1개수의 심벌 시구간들에서 수신되는 신호를 고속 푸리에 변환하여 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 기준 신호들을 검출하는 고속 푸리에 변환기와, 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 미리 설정된 제2개수의 기준 신호들 단위로 주파수 영역에서 보간하여 제1채널 추정치를 생성하고, 미리 설정된 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 스무딩하여 제2채널 추정치를 생성한 후, 상기 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 미리 설정된 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 스무딩하여 상기 채널 추정하고자 하는 심벌 시구간의 최종 채널 추정치로 추정하는 채널 추정기를 포함함을 특징으로 한다.The apparatus of the present invention for achieving the above objects; A frequency that divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted A channel estimating apparatus of a mobile communication system using a hopping-orthogonal frequency division multiple access scheme, the fast Fourier receiving signal received in a first predetermined number of symbol periods including a symbol time period to estimate the channel. A fast Fourier transformer for converting and detecting reference signals in each of the first number of symbol time periods, and reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in a frequency domain in units of a second predetermined number of reference signals Generate a first channel estimate by interpolation, and set a third predetermined number of symbols After generating the second channel estimate by smoothing the first channel estimate in the time domain for each of the subcarriers in intervals, the second channel estimate is preset in units of a fourth number of subcarrier bands for each symbol time period. And a channel estimator for smoothing in the frequency domain and estimating the final channel estimate of the symbol time period to be estimated.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치에 있어서, 수신 신호를 고속 푸리에 변환하여 기준 신호들을 검출하는 고속 푸리에 변환기와, 상기 기준 신호들을 기준 신호 차용 방식과 주파수 영역 보간 방식을 사용하여 제1채널 추정치를 생성하고, 시간 영역에서 상기 제1채널 추정치를 스무딩 방식을 사용하여 제2채널 추정치를 생성한 후, 주파수 영역에서 상기 제2채널 추정치를 스무딩 방식을 사용하여 최종 채널 추정치로 추정하는 채널 추정기를 포함함을 특징으로 한다. Another apparatus of the present invention for achieving the above objects; A frequency that divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted A channel estimating apparatus of a mobile communication system using a hopping-orthogonal frequency division multiple access scheme, comprising: a fast Fourier transformer for detecting a reference signals by fast Fourier transforming a received signal, and using the reference signal borrowing scheme and frequency domain interpolation A first channel estimate is generated using the method, a second channel estimate is generated using the smoothing method in the time domain, and then the second channel estimate is finalized using the smoothing method in the frequency domain. And a channel estimator for estimating 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 주파수 도약(FH: Frequency Hopping, 이하 'FH'라 칭하기로 한다)-직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 이동 통신 시스템(이하 'FH-OFDMA 이동 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 보간(interpolation) 방식 및 곡선 접합(curve fitting) 방식을 사용하여 채널을 추정하는 장치 및 방법을 제안한다. 특히, 본 발명은 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 FH 코드로 라틴 스퀘어(Latin-square) 코드를 사용하고, 최소 파일럿(pilot)만을 사용하면서도 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading) 채널에서 효율적인 3단계 채널 추정 장치 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 다중 셀(multi-cell) 구조를 가지는 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서의 채널 추정을 고려하기로 한다. The present invention is a mobile communication using a frequency hopping (FH)-Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access (OFDMA) scheme An apparatus and method for estimating a channel using an interpolation method and a curve fitting method in a system (hereinafter referred to as an 'FH-OFDMA mobile communication system') are proposed. In particular, the present invention uses a Latin-square code as an FH code in an FH-OFDMA mobile communication system, and uses only a minimum pilot, but efficiently performs three-step channel estimation in a frequency selective fading channel. An apparatus and method are proposed. In addition, the present invention considers channel estimation in an FH-OFDMA mobile communication system having a multi-cell structure.

도 1은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 송신기 내부 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an internal structure of a transmitter of an FH-OFDMA mobile communication system for performing a function in an embodiment of the present invention.

상기 도 1을 참조하면, 먼저 상기 송신기, 즉 기지국은 인코더(encoder)(111)와, 인터리버(interleaver)(113)와, 심벌 매핑기(symbol mapper)(115)와, 직렬/병렬 변환기(serial to parallel converter)(417)와, 파일럿 심벌 삽입기(pilot symbol inserter)(419)와, 주파수 도약기(FH unit)(419)와, 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)기(123)와, 병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter)(125)와, 보호 구간 삽입기(guard interval inserter)(127)와, 디지털/아날로그 변환기(digital to analog converter)(129)와, 무선 주파수(RF: Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 한다) 처리기(processor)(131)로 구성된다.Referring to FIG. 1, first, the transmitter, that is, the base station, includes an encoder 111, an interleaver 113, a symbol mapper 115, and a serial / parallel converter. to parallel converter (417), pilot symbol inserter (419), frequency hopping (FH unit) 419, and Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) 123, a parallel to serial converter 125, a guard interval inserter 127, and a digital to analog converter 129 and a radio frequency (RF) processor 131.

먼저, 상기 인코더(111)는 데이터가 입력되면(input data) 상기 입력 데이터를 미리 설정되어 있는 코딩(coding) 방식으로 인코딩한 후 상기 인터리버(113)로 출력한다. 여기서, 상기 코딩 방식은 소정 코딩 레이트(coding rate)를 가지는 터보 코딩(turbo coding) 방식 혹은 컨벌루셔널 코딩(convolutional coding) 방식 등이 될 수 있다. 상기 인터리버(113)는 상기 인코더(411)에서 출력한 신호를 입력하여 미리 설정되어 있는 인터리빙(interleaving) 방식으로 인터리빙한 후 상기 심벌 매핑기(115)로 출력한다. 여기서, 상기 인터리빙 방식은 랜덤(random) 인터리빙 방식 등이 될 수 있다.First, when data is input, the encoder 111 encodes the input data using a predetermined coding scheme and outputs the encoded data to the interleaver 113. Here, the coding scheme may be a turbo coding scheme or a convolutional coding scheme having a predetermined coding rate. The interleaver 113 inputs the signal output from the encoder 411, interleaves the interleaving method in a predetermined interleaving manner, and outputs the signal to the symbol mapper 115. In this case, the interleaving scheme may be a random interleaving scheme.

상기 심벌 매핑기(115)는 상기 인터리버(113)에서 출력한 코딩된 비트들(coded bits)을 미리 설정되어 있는 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌들로 생성한 후 상기 직렬/병렬 변환기(117)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식 혹은 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식 등이 될 수 있다.The symbol mapper 115 modulates the coded bits output from the interleaver 113 using a predetermined modulation scheme to generate modulation symbols, and then converts the coded bits to the serial / parallel converter 117. Output The modulation scheme may be a quadrature phase shift keying (QPSK) scheme or a quadrature amplitude modulation (16QAM) scheme.

상기 직렬/병렬 변환기(117)는 상기 심벌 매핑기(115)에서 출력한 직렬 변조 심벌들을 입력하여 병렬 변환한 후 상기 파일럿 심벌 삽입기(119)로 출력한다. 상기 파일럿 심벌 삽입기(119)는 상기 직렬/병렬 변환기(117)에서 출력한 병렬 변환된 변조된 심벌들에 파일럿 심벌들을 삽입한 후 상기 주파수 도약기(121)로 출력한다. 상기 주파수 도약기(121)는 상기 파일럿 심벌 삽입기(119)에서 출력한 신호를 입력하여 미리 설정되어 있는 FH 코드, 즉 라틴 스퀘어 코드로 주파수 도약시킨 후 IFFT기(123)로 출력한다. 여기서, 상기 주파수 도약기(121)에서 출력하는 신호, 즉 1개의 OFDM 심벌을 ()라고 가정하기로 한다.The serial / parallel converter 117 inputs the serial modulation symbols output from the symbol mapper 115 and converts them in parallel and outputs them to the pilot symbol inserter 119. The pilot symbol inserter 119 inserts pilot symbols into the parallel-converted modulated symbols output from the serial / parallel converter 117 and then outputs the pilot symbols to the frequency hop unit 121. The frequency hopping unit 121 inputs the signal output from the pilot symbol inserter 119 to frequency hopping with a preset FH code, that is, a Latin square code, and outputs the frequency to the IFFT unit 123. Here, the signal output from the frequency hopping unit 121, that is, one OFDM symbol ( Let's assume.

상기 IFFT기(123)는 상기 주파수 도약기(121)에서 출력한 주파수 영역의 신호, 즉 를 입력하여 N-포인트(N-point) IFFT를 수행하여 시간 영역의 신호로 생성한 후 상기 병렬/직렬 변환기(125)로 출력한다. 여기서, 상기 IFFT기(123)에서 출력하는 시간 영역의 1개의 OFDM 심벌을 x(n)이라고 가정하기로 하며, 상기 x(n)은 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The IFFT device 123 is a signal in the frequency domain output from the frequency hopping device 121, that is, N-point IFFT is input to generate a signal in the time domain, and then output to the parallel / serial converter 125. Here, it is assumed that one OFDM symbol in the time domain output from the IFFT unit 123 is x (n), and x (n) may be represented by Equation 1 below.

상기 수학식 1에서 N은 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 사용하는 전체 서브 캐리어들의 개수를 나타낸다.In Equation 1, N represents the total number of subcarriers used in the FH-OFDMA mobile communication system.

상기 병렬/직렬 변환기(125)는 상기 IFFT기(123)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 보호 구간 삽입기(127)로 출력한다. 상기 보호 구간 삽입기(127)는 상기 병렬/직렬 변환기(125)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 삽입한 후 상기 디지털/아날로그 변환기(129)로 출력한다. 여기서, 상기 보호 구간은 OFDM 심벌을 송신할 때 이전 OFDM 심벌 시간에 송신한 OFDM 심벌과 현재 OFDM 심벌 시간에 송신할 현재 OFDM 심벌간에 심벌간 간섭(ISI: Inter Symbol interference)을 제거하기 위해서 삽입된다. 또한, 상기 보호 구간은 시간 영역(time domain)의 OFDM 심벌의 마지막 일정 샘플(sample)들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 'cyclic prefix' 방식이나 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 샘플들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 'cyclic postfix' 방식으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 보호 구간의 길이는 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 허용 가능한 최대 지연 확산(delay spread) 길이보다 길게 설정한다.The parallel / serial converter 125 inputs the signal output from the IFFT device 123, converts the signal in series, and outputs the serial signal to the guard interval inserter 127. The guard interval inserter 127 inputs a signal output from the parallel / serial converter 125 to insert a guard interval signal and then outputs the guard interval signal to the digital / analog converter 129. Here, the guard interval is inserted to remove inter-symbol interference (ISI) between the OFDM symbol transmitted at the previous OFDM symbol time and the current OFDM symbol transmitted at the current OFDM symbol time when transmitting the OFDM symbol. In addition, the guard interval is a 'cyclic prefix' scheme in which the last constant samples of the OFDM symbols in the time domain are copied and inserted into a valid OFDM symbol, or the first constant samples of the OFDM symbols in the time domain. It can be used as a 'cyclic postfix' method of copying and inserting into a valid OFDM symbol. The length of the guard interval is set longer than the maximum delay spread length allowable in the FH-OFDMA mobile communication system.

상기 디지털/아날로그 변환기(129)는 상기 보호 구간 삽입기(127)에서 출력한 신호를 입력하여 아날로그 변환한 후 상기 RF 처리기(131)로 출력한다. 여기서, 상기 RF 처리기(131)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 디지털/아날로그 변환기(129)에서 출력한 신호를 실제 에어(air)상에서 전송 가능하도록 RF 처리한 후 송신 안테나(Tx antenna)를 통해 에어(air)상으로 전송한다.The digital-to-analog converter 129 inputs the signal output from the guard interval inserter 127 and performs analog conversion, and then outputs the signal to the RF processor 131. The RF processor 131 may include components such as a filter and a front end unit, and may transmit a signal output from the digital-to-analog converter 129 on an actual air. After the RF process, the transmission is performed on the air through a Tx antenna.

상기 도 1에서는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 송신기 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 수신기 구조에 대해서 설명하기로 한다. In FIG. 1, a transmitter structure of an FH-OFDMA mobile communication system for performing a function in an embodiment of the present invention has been described. Next, an FH for performing a function in an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The receiver structure of the -OFDMA mobile communication system will be described.

상기 도 2는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 수신기 내부 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating an internal structure of a receiver of an FH-OFDMA mobile communication system for performing a function in an embodiment of the present invention.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 수신기, 즉 단말기는 RF 처리기(211)와, 아날로그/디지털 변환기(analog/digital converter)(213)와, 보호 구간 제거기(guard interval remover)(215)와, 직렬/병렬 변환기(217)와, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)기(219)와, 등화기(equalizer)(221)와, 파일럿 심벌 추출기(pilot symbol extractor)(223)와, 채널 추정기(channel estimator)(225)와, 주파수 역도약기(frequency de-hopping unit)(227)와, 병렬/직렬 변환기(229)와, 심벌 디매핑기(symbol demapper)(231)와, 디인터리버(deinterleaver)(233)와, 디코더(decoder)(235)로 구성된다.Referring to FIG. 2, first, a receiver of a FH-OFDMA mobile communication system, that is, a terminal, includes an RF processor 211, an analog / digital converter 213, and a guard interval remover. 215, a serial / parallel converter 217, a Fast Fourier Transform (FFT) 219, an equalizer 221, A pilot symbol extractor 223, a channel estimator 225, a frequency de-hopping unit 227, a parallel / serial converter 229, and a symbol D. It consists of a symbol demapper 231, a deinterleaver 233, and a decoder 235.

먼저, 상기 도 1에서 설명한 바와 같은 IFH-OFDMA 이동 통신 시스템의 송신기에서 송신한 신호는 시변 주파수 선택적 페이딩 채널을 겪고 잡음 성분이 가산된 형태로 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 수신기의 수신 안테나(Rx antenna)를 통해서 수신된다. 여기서, 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 y(n)이라고 가정하기로 하며, 상기 수신 신호 y(n)은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.First, a signal transmitted from a transmitter of an IFH-OFDMA mobile communication system as described with reference to FIG. 1 undergoes a time-varying frequency selective fading channel and a noise component is added to the reception antenna of the receiver of the FH-OFDMA mobile communication system (Rx). received via an antenna. Herein, it is assumed that the signal received through the reception antenna is y (n), and the reception signal y (n) may be represented by Equation 2 below.

상기 수학식 2에서 M은 다중 경로(multipath)의 수를 나타내며, 은 l번째 경로의 채널 임펄스 응답(CIR: Channel Impulse Response, 이하 'CIR'이라 칭하기로 한다)을 나타내며, w(n)은 잡음 성분, 즉 백색 가산성 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)을 나타낸다.In Equation 2, M represents the number of multipaths, Denotes the channel impulse response (CIR) of the l-th path, and w (n) denotes a noise component, that is, white additive Gaussian noise (AWGN). Indicates.

상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 RF 처리기(211)로 입력되고, 상기 RF 처리기(211)는 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한 후 상기 아날로그/디지털 변환기(13)로 출력한다. 상기 아날로그/디지털 변환기(213)는 상기 RF 처리기(211)에서 출력한 아날로그 신호를 디지털 변환한 후 상기 보호 구간 제거기(215)로 출력한다. The signal received through the receive antenna is input to the RF processor 211, and the RF processor 211 down converts the signal received through the receive antenna to an intermediate frequency (IF) band. And then output to the analog-to-digital converter 13. The analog / digital converter 213 digitally converts the analog signal output from the RF processor 211 and outputs the digital signal to the guard interval remover 215.

상기 보호 구간 제거기(215)는 상기 아날로그/디지털 변환기(213)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 제거한 후 상기 직렬/병렬 변환기(217)로 출력한다. 상기 직렬/병렬 변환기(217)는 상기 보호 구간 제거기(215)에서 출력한 직렬 신호를 입력하여 병렬 변환한 후 상기 FFT기(219)로 출력한다. 상기 FFT기(219)는 상기 직렬/병렬 변환기(217)에서 출력한 신호를 N-포인트 FFT를 수행한 후 상기 등화기(221) 및 상기 파일럿 심벌 추출기(223)로 출력한다. 상기 등화기(221)는 상기 FFT기(219)에서 출력한 신호를 입력하여 채널 등화(channel equalization)한 후 상기 주파수 역도약기(227)로 출력한다. 상기 주파수 역도약기(227)는 상기 FH-OFCDMA 이동 통신 시스템의 송신기에서 적용한 FH 코드와 동일한 FH 코드를 사용하여 주파수 역도약시킨 후 상기 병렬/직렬 변환기(229)로 출력한다. 상기 병렬/직렬 변환기(229)는 상기 주파수 역도약기(227)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 심벌 디매핑기(231)로 출력한다. The guard interval remover 215 removes the guard interval signal by inputting the signal output from the analog / digital converter 213 and outputs the signal to the serial / parallel converter 217. The serial / parallel converter 217 inputs a serial signal output from the guard interval remover 215 to perform parallel conversion and outputs the serial signal to the FFT unit 219. The FFT 219 outputs the signal output from the serial / parallel converter 217 to the equalizer 221 and the pilot symbol extractor 223 after performing an N-point FFT. The equalizer 221 inputs the signal output from the FFT 219 to channel equalize and outputs the signal to the frequency reverse hop 227. The frequency reverse hop unit 227 frequency-hops using the same FH code as the FH code applied by the transmitter of the FH-OFCDMA mobile communication system and outputs the same to the parallel / serial converter 229. The parallel / serial converter 229 inputs the signal output from the frequency reverse hop 227, converts the signal in series, and outputs the serial signal to the symbol demapper 231.

한편, 상기 FFT기(219)에서 출력한 신호는 상기 파일럿 심벌 추출기(223)로 입력되고, 상기 파일럿 심벌 추출기(223)는 상기 FFT기(219)에서 출력한 신호에서 파일럿 심벌들을 검출하고, 상기 검출한 파일럿 심벌들을 상기 채널 추정기(225)로 출력한다. 상기 채널 추정기(225)는 상기 파일럿 심벌 추출기(223)에서 출력한 파일럿 심벌들을 이용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정 결과를 상기 등화기(221)로 출력한다. On the other hand, the signal output from the FFT 219 is input to the pilot symbol extractor 223, the pilot symbol extractor 223 detects pilot symbols from the signal output from the FFT 219, The detected pilot symbols are output to the channel estimator 225. The channel estimator 225 performs channel estimation using the pilot symbols output from the pilot symbol extractor 223 and outputs the channel estimation result to the equalizer 221.

상기 심벌 디매핑기(231)는 상기 병렬/직렬 변환기(229)에서 출력한 신호를 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 송신기에서 적용한 변조 방식에 상응하는 복조 방식으로 복조한 후 상기 디인터리버(233)로 출력한다. 상기 디인터리버(233)는 상기 심벌 디매핑기(231)에서 출력한 신호를 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 송신기에서 적용한 인터리빙 방식에 상응하는 디인터리빙(deinterleaving) 방식으로 디인터리빙한 후 상기 디코더(235)로 출력한다. The symbol demapper 231 demodulates a signal output from the parallel / serial converter 229 in a demodulation scheme corresponding to a modulation scheme applied by a transmitter of the FH-OFDMA mobile communication system, and then deinterleaver 233. Will output The deinterleaver 233 deinterleaves the signal output from the symbol demapper 231 in a deinterleaving scheme corresponding to an interleaving scheme applied by a transmitter of the FH-OFDMA mobile communication system, and then decodes the decoder (deinterleaving). 235).

상기 디코더(235)는 상기 디인터리버(233)에서 출력한 신호를 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 송신기의 송신기에서 적용한 코딩 방식에 상응하는 디코딩 방식으로 디코딩하여 출력한다(output data).The decoder 235 decodes and outputs a signal output from the deinterleaver 233 using a decoding method corresponding to a coding method applied by a transmitter of a transmitter of the FH-OFDMA mobile communication system (output data).

상기 도 2에서는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 수신기 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 파일럿 신호들이 송신되는 구조 및 파일럿 신호들이 차용되는 구조에 대해서 설명하기로 한다. 2 illustrates a receiver structure of an FH-OFDMA mobile communication system for performing a function in an embodiment of the present invention. Next, an FH-OFDMA mobile communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, a structure in which pilot signals are transmitted and a structure in which pilot signals are borrowed will be described.

상기 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 파일럿 신호들이 송신되는 구조 및 파일럿 차용 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a structure in which pilot signals are transmitted and a pilot vehicle structure in an FH-OFDMA mobile communication system according to an embodiment of the present invention.

상기 도 3을 설명하기에 앞서, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지기 때문에 상기 다중셀들간 셀간 간섭(ICI: Inter Cell Interference)을 최소화기 위해서 셀 구분이 가능한 FH 코드 집합을 사용해야만 하며, 상기 FH 코드 집합의 선택이 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템이 시스템 성능 향상에 미치는 영향은 굉장히 크다. 따라서, 본 발명에서는 상기 FH 코드로 라틴 스퀘어 코드를 사용하며, 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬은 길이가 p인 p개의 코드 집합들로 구성되며, 상기 코드들 각각은 0에서 p-1까지의 숫자를 구성 엘리먼트(element)로 가진다. 여기서, 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬의 행(row)과 열(column)은 0에서 p-1까지의 숫자를 한번씩만 가지도록 구성된다.As described above, since the FH-OFDMA mobile communication system has a multi-cell structure as described above, FH capable of cell division in order to minimize inter-cell interference (ICI) between the multiple cells is possible. The code set must be used, and the influence of the selection of the FH code set on the system performance improvement of the FH-OFDMA mobile communication system is very large. Accordingly, in the present invention, the Latin square code is used as the FH code, and the Latin square code matrix is composed of p code sets of length p, and each of the codes constitutes a number from 0 to p-1. It has an element. In this case, the rows and columns of the Latin square code matrix are configured to have the numbers 0 to p-1 only once.

그러면 여기서 상기 라틴 스퀘어 코드 생성 과정에 대해서 설며하면 다음과 같다.Then, the following description about the Latin square code generation process is as follows.

먼저, 먼저 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬의 제1행을 0에서 p-1까지의 숫자를 순차적으로 나열하고, 제2행은 제1행에서 a만큼 순환 쉬프트(cyclic shift)하여 생성한다. 그리고, 제3행은 제2행을 다시 a만큼 순환 쉬프트하여 생성하고, 나머지 행들은 상기 제1행 내지 제3행과 동일한 방식으로 하여 생성한다. 또한, 상기 기울기에 해당하는 상기 a을 1에서 p-1까지 변화시키면서 p-1개의 서로 다른 라틴 스퀘어 코드 집합들을 생성할 수 있다. 상기 코드 길이가 소수(prime number)일 경우 상기 라틴 스퀘어 코드 생성 과정은 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. First, the first row of the Latin square code matrix is sequentially arranged with numbers from 0 to p-1, and the second row is generated by cyclic shifting by a in the first row. The third row is generated by cyclically shifting the second row by a, and the remaining rows are generated in the same manner as the first to third rows. In addition, p-1 different Latin square code sets may be generated while varying a corresponding to the slope from 1 to p-1. When the code length is a prime number, the Latin square code generation process may be expressed by Equation 3 below.

상기 수학식 3에서 {a}는 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬을 나타내며, 상기 i는 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬의 행을 나타내며, 상기 j는 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬의 열을 나타내며, i,j = 0, 1, ... , p-1이다. 상기 FH 코드는 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬의 각 열들에 해당한다. 따라서, 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬의 열들 각각을 각 단말기들에 할당하고, 매 주기마다 상기 라틴 스퀘어 코드 행렬의 열을 구성하는 숫자에 해당하는 주파수로 주파수 도약을 하도록 하는 것이다. 한편, 상기 FH 코드 집합의 기울기는 셀을 구분하기 위해서도 사용됨은 물론이다.In Equation 3, {a} represents the Latin square code matrix, i represents a row of the Latin square code matrix, j represents a column of the Latin square code matrix, i, j = 0, 1 , ..., p-1. The FH code corresponds to each column of the Latin square code matrix. Therefore, each of the columns of the Latin square code matrix is allocated to each of the terminals, and frequency hopping is performed at a frequency corresponding to the number constituting the columns of the Latin square code matrix every cycle. On the other hand, the slope of the FH code set is also used to distinguish the cells, of course.

상기 도 3에는 상기 FH 코드 집합을 나타내는 변수, 즉 기울기 a는 6이고, 상기 FH-코드 길이 p는 1637이고, 파일럿 간격 L이 10일 경우의 파일럿 신호들이 송신되는 구조가 도시되어 있는 것이다. 상기 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 라틴 스퀘어 코드를 FH 코드로 사용할 경우 파일럿이 송신되는 위치가 불규칙하게 됨을 알 수 있다. 즉, 상기 라틴 스퀘어 코드를 상기 FH 코드로 선택할 경우에는 현재 추정하고자하는 OFDM 심벌과 근접한 곳에 파일럿이 송신되는 서브 캐리어들의 위치가 서로 겹치지 않도록 설정해야만 파일럿 차용(pilot borrow)이 가능하여 정확한 추정이 가능하다. 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 상기 라틴 스퀘어 코드를 상기 FH 코드로 사용할 경우에는 정확한 채널 추정을 위해 파일럿 밀도를 증가시켜야만 하는데, 본 발명에서는 파일럿 밀도를 그대로 유지하면서도 정확한 채널 추정이 가능하게 된다.3 illustrates a structure in which pilot signals are transmitted when the variable representing the FH code set, that is, the slope a is 6, the FH-code length p is 1637, and the pilot interval L is 10. FIG. As shown in FIG. 3, when the Latin square code is used as the FH code, the position where the pilot is transmitted is irregular. That is, when the Latin square code is selected as the FH code, pilot borrowing is possible by accurately setting the positions of the subcarriers to which pilots are transmitted in the vicinity of the OFDM symbol to be estimated, so that accurate estimation is possible. Do. As described in the prior art, when the Latin square code is used as the FH code, the pilot density must be increased for accurate channel estimation. In the present invention, the accurate channel estimation can be performed while maintaining the pilot density.

그러면 여기서 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다단계 채널 추정 과정에 대해서 설명하기로 한다.Next, a multi-stage channel estimation process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 채널 추정 과정을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a multi-step channel estimation process according to an embodiment of the present invention.

상기 도 4를 설명하기에 앞서, 본 발명에서 제안하는 다단계 채널 추정 과정은 파일럿 차용 방식과 주파수 영역 보간 방식을 사용하는 제1단계 채널 추정과, 시간 영역 스무딩(smoothing) 방식을 사용하는 제2단계 채널 추정과, 주파수 영역 스무딩 방식을 사용하는 제3단계 채널 추정으로 구성된다. Before describing FIG. 4, the multi-stage channel estimation process proposed by the present invention includes a first stage channel estimation using a pilot borrowing scheme and a frequency domain interpolation scheme, and a second stage using a time domain smoothing scheme. Channel estimation and a third stage channel estimation using a frequency domain smoothing scheme.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 411단계에서 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 수신기는 수신 신호로부터 파일럿 심벌들을 추출한 후 413단계로 진행한다. 상기 413단계에서 상기 수신기는 제1단계 채널 추정 동작을 수행한 후, 즉 상기 파일럿 차용 방식과 주파수 영역 보간 방식을 사용하여 채널 추정 동작을 수행한 후 415단계로 진행한다. 그러면 여기서 상기 제1단계 채널 추정 과정에 대해서 설명하기로 한다.Referring to FIG. 4, in step 411, a receiver of the FH-OFDMA mobile communication system extracts pilot symbols from a received signal and then proceeds to step 413. In step 413, the receiver performs a first channel estimation operation, that is, performs a channel estimation operation using the pilot borrowing method and the frequency domain interpolation method, and then proceeds to step 415. The first step channel estimation process will now be described.

먼저, 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 데이터 레이트(data rate)를 증가시키기 위해서는 파일럿 간격, 즉 파일럿 밀도는 가능한한 낮게 유지하여야만 한다. 주파수 영역에서의 채널 추정을 위해서는 채널의 주파수 선택적 페이딩이 비교적 심하게 발생할 경우 상기 파일럿 밀도가 너무 낮으면 상기 채널 추정의 정확도가 저하되어 상기 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 성능이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 시간 영역에서의 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information, 이하 'CSI'라 칭하기로 한다) 변화가 상기 주파수 영역에서의 CSI 변화보다 상대적으로 적은 점을 이용하여 도 5에 도시한 바와 같이 현재의 OFDM 심벌과 근접한 OFDM 심벌들에 분포하는 파일럿 신호들을 사용하여 획득된 채널 추정치를 차용한 후 보간 방식, 일 예로 n차 라그랑지(Lagrange) 보간 방식을 사용하여 채널을 추정한다. 상기 제1단계 채널 추정 과정을 통해 검출된 채널 추정치를 나타내면 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.First, in order to increase the data rate in the FH-OFDMA mobile communication system, the pilot interval, that is, the pilot density, must be kept as low as possible. For the channel estimation in the frequency domain, if the frequency selective fading of the channel is relatively severe, if the pilot density is too low, the accuracy of the channel estimation is degraded and the performance of the FH-OFDMA mobile communication system is degraded. Accordingly, in the present invention, the channel state information (CSI) in the time domain is referred to as shown in FIG. 5 by using a point that the change is relatively smaller than the CSI change in the frequency domain. As described above, the channel estimates are obtained by using pilot signals distributed in OFDM symbols adjacent to the current OFDM symbol, and then the channel is estimated using an interpolation scheme, for example, an n-th order Lagrange interpolation scheme. If the channel estimate detected through the first channel estimation process is represented, it may be expressed as Equation 4 below.

상기 수학식 4에서, 는 k번째 서브 캐리어의 상기 제1단계 채널 추정 과정을 통해 획득된 채널 추정치를 나타내며, 는 차용된 파일럿 신호들의 LS(Least Square) 채널 추정치를 나타내며, 즉 는 수신 신호를 단순히 파일럿 심벌로 나눈 값을 나타낸다. 또한, kb는 상기 차용한 파일럿 신호들을 포함하는 파일럿 심벌들의 부반송파 개수를 나타낸다.In Equation 4, Denotes a channel estimate obtained through the first step of channel estimation of the k-th subcarrier, Represents an LS (Least Square) channel estimate of the borrowed pilot signals, i.e. Denotes a value obtained by simply dividing a received signal by a pilot symbol. Also, k b represents the number of subcarriers of pilot symbols including the borrowed pilot signals.

그러면 여기서 상기 도 5를 참조하여 상기 제1단계 채널 추정 과정에 대해서 설명하기로 한다.Next, the first step channel estimation process will be described with reference to FIG. 5.

상기 도 5는 도 4의 제1단계 채널 추정 과정에서의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an operation in the first stage channel estimation process of FIG. 4.

상기 도 5를 참조하면, 시간 영역에서 근접하는 3개의 OFDM 심벌들 및 5개의 OFDM 심벌들에 분포하는 파일럿 신호들을 차용하여 채널 추정치를 획득한다. 그리고, 2차 라그랑지 보간 방식을 사용하여 주파수 영역에서 보간 동작을 수행한다. 여기서, 상기 2차 라그랑지 보간 방식은 주파수 영역에서 3개의 파일럿 신호들을 사용하며, 파일럿 신호가 아닌 데이터 신호들은 중복될 경우 평균을 취한다.Referring to FIG. 5, channel estimates are obtained by borrowing pilot signals distributed over three OFDM symbols and five OFDM symbols in a time domain. Then, the interpolation operation is performed in the frequency domain by using the secondary Lagrangian interpolation method. Here, the second Lagrangian interpolation method uses three pilot signals in the frequency domain and averages data signals that are not pilot signals when duplicated.

또한, 상기 도 4의 415단계에서 상기 수신기는 제2단계 채널 추정 동작을 수행한 후, 즉 시간 영역 스무딩 방식을 사용하여 채널 추정 동작을 수행한 후 417단계로 진행한다. 그러면 여기서 상기 제2단계 채널 추정 과정에 대해서 설명하기로 한다.In addition, in step 415 of FIG. 4, the receiver performs a second channel estimation operation, that is, performs a channel estimation operation using a time domain smoothing method, and then proceeds to step 417. Next, the second step channel estimation process will be described.

먼저, 상기 제1단계 채널 추정 과정에서 획득한 채널 추정치들은 상기 잡음 성분과, 주파수 선택적 페이딩 현상과, CSI 시간 변화에 따른 서브 캐리어들간 간섭(ICI: Inter-carrier Interference)과, 상기 제1단계 채널 추정 과정에서의 상기 파일럿 차용 방식 및 보간 방식의 오류 성분을 포함하고 있다. 따라서, 하기 수학식 5와 같은 서브 캐리어별 시간 영역 곡선 접합 방식을 통한 시간 영역 스무딩 방식으로 상기 제1단계 채널 추정 과정에서 획득한 채널 추정치들에 포함된 오류를 감소시킬 수 있다.First, channel estimates obtained in the first step channel estimation process include the noise component, frequency selective fading, inter-carrier interference (ICI) according to CSI time variation, and the first step channel. An error component of the pilot borrowing method and the interpolation method is included in the estimation process. Accordingly, an error included in channel estimates obtained in the first step channel estimation process may be reduced by using a time domain smoothing method using a time domain curve bonding method for each subcarrier as shown in Equation 5 below.

상기 수학식 5에서, i는 OFDM 심벌 인덱스(index)를 나타내며, 은 k번째 서브 캐리어의 η번째 다항식 계수를 나타내며, η = 0, 1, ... , n이며, 상기 은 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있는 평균 제곱 에러(MSE: Mean Square Error, 이하 'MSE'라 칭하기로 한다)를 최소화시킬 수 있는 값으로 결정된다.In Equation 5, i represents an OFDM symbol index, Denotes the η-th polynomial coefficient of the k-th subcarrier, η = 0, 1, ..., n, wherein Is determined as a value capable of minimizing the mean square error (MSE), which can be expressed as in Equation 6 below.

상기 수학식 6에서 은 상기 곡선 접합 구간에 해당하는 OFDM 심벌들의 개수를 나타내며, 상기 는 η +1 이상의 값을 가지며() , 는 상기 제1단계 채널 추정 과정에서 획득한 k 번째 서브 캐리어의 i번째 OFDM 심벌의 채널 추정치를 나타낸다.In Equation 6 Denotes the number of OFDM symbols corresponding to the curved junction interval, Has a value greater than or equal to η +1 ( ), Denotes a channel estimate of the i-th OFDM symbol of the k-th subcarrier obtained in the first step of channel estimation.

그러면 여기서 상기 도 6을 참조하여 상기 제2단계 채널 추정 과정에 대해서 설명하기로 한다.Next, the second step channel estimation process will be described with reference to FIG. 6.

상기 도 6은 도 4의 제2단계 채널 추정 과정에서의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an operation in the second stage channel estimation process of FIG. 4.

상기 도 6을 참조하면, 시간 영역에서 근접하는 다수의 OFDM 심벌들, 일 예로 50[km/h] 환경에서는 47개의 OFDM 심벌 구간 동안의 서브 캐리어들을 2차 LS 곡선 접합 방식을 사용하여 채널 추정치를 획득하고, 일 예로 150[km/h] 환경에서는 15개의 OFDM 심벌 구간 동안의 서브 캐리어들을 상기 2차 LS 곡선 접합 방식을 사용하여 채널 추정치를 획득한다. 그리고 나서, 상기 제1단계 채널 추정 과정에서 획득한 채널 추정치를 상기 수학식 5 및 수학식 6에서 설명한 바와 같이 다항식을 사용하여 재추정함으로써 채널 추정치를 획득한다.Referring to FIG. 6, a plurality of OFDM symbols in a time domain, for example, in a 50 [km / h] environment, channel carriers are estimated using a second LS curve joint scheme on subcarriers during 47 OFDM symbol intervals. For example, in a 150 [km / h] environment, subcarriers for 15 OFDM symbol intervals are acquired using a second LS curve joint scheme to obtain a channel estimate. Then, the channel estimate obtained in the first step channel estimation process is re-estimated using the polynomial as described in Equations 5 and 6 to obtain a channel estimate.

또한, 상기 도 4의 417단계에서 상기 수신기는 제3단계 채널 추정 동작을 수행한 후, 즉 주파수 영역 스무딩 방식을 사용하여 채널 추정 동작을 수행한 후 종료한다. 그러면 여기서 상기 제3단계 채널 추정 과정에 대해서 설명하기로 한다.In addition, in step 417 of FIG. 4, the receiver terminates after performing the third channel estimation operation, that is, performing the channel estimation operation using the frequency domain smoothing method. Next, the third step channel estimation process will be described.

먼저, 상기 제2단계 채널 추정 과정에서 획득한 채널 추정치들은 주파수 영역에서 다시 곡선 접합 방식을 적용하여 추정 오류를 감소시킬 수 있다. 여기서, 상기 주파수 영역의 n차 곡선 접합 다항식은 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.First, the channel estimates acquired in the second channel estimation process may reduce the estimation error by applying a curve joint method again in the frequency domain. Here, the n-th order curved joint polynomial of the frequency domain may be expressed by Equation 7 below.

그러면 여기서 상기 도 7을 참조하여 상기 제3단계 채널 추정 과정에 대해서 설명하기로 한다.Next, the third step channel estimation process will be described with reference to FIG. 7.

상기 도 7은 도 4의 제3단계 채널 추정 과정에서의 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an operation in the third stage channel estimation process of FIG. 4.

상기 도 7을 참조하면, OFDM 심벌마다 상기 2차 LS 곡선 접합 방식을 사용하여 채널 추정치를 획득한다. 즉, 상기 제2단계 채널 추정 과정에서 획득한 채널 추정치를 상기 수학식 7에서 설명한 바와 같이 다항식을 사용하여 재추정함으로써 최종 채널 추정치를 획득한다. 여기서, 상기 제3단계 채널 추정 과정에서는 5개의 서브 캐리어들 단위로 2차 LS 곡선 접합 방식을 적용하며, 겹치는 신호들에 대해서는 평균을 취한다. Referring to FIG. 7, channel estimates are obtained for each OFDM symbol using the second order LS curve joint scheme. That is, the final channel estimate is obtained by re-estimating the channel estimate obtained in the second step channel estimation process using the polynomial as described in Equation 7. In the third step of channel estimation, a second LS curve joint scheme is applied in units of five subcarriers, and the overlapping signals are averaged.

그러면 여기서 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명에서 제안하는 3단계 채널 추정 과정의 성능 특성에 대해서 설명하기로 한다.Next, the performance characteristics of the three-stage channel estimation process proposed by the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10.

상기 3단계 채널 추정 과정의 성능 특성에 대해서 설명하기에 앞서 상기 성능 특성은 시간 영역 및 주파수 영역 모두에서 2차 곡선 접합 다항식을 사용하고, 50[km/h] 환경에서는 47개의 OFDM 심벌들을 사용하며, 150[km/h] 환경에서는 15개의 OFDM 심벌들을 사용하는 경우에 획득된 성능 특성이다. 여기서, 상기 2차 곡선 접합 다항식을 사용하는 이유는 연산의 복잡도와 알고리즘 적용에 따른 OFDM 심벌들의 지연을 고려하기 위함이며, 상기 각 속도 환경들에서의 최적 OFDM 심벌들의 개수는 상기 제2단계 채널 추정 과정에서의 시간 영역 다항식 근사화를 고려하여 결정된다. Prior to describing the performance characteristics of the three-stage channel estimation process, the performance characteristics use quadratic curve-junction polynomials in both the time domain and the frequency domain, and use 47 OFDM symbols in a 50 [km / h] environment. In the case of 150 [km / h], the performance characteristics obtained when 15 OFDM symbols are used. Here, the reason for using the quadratic curve joint polynomial is to consider the complexity of the operation and the delay of the OFDM symbols according to the application of the algorithm, and the number of optimal OFDM symbols in the respective speed environments is the second stage channel estimation. It is determined by considering the time domain polynomial approximation in the process.

그리고, 상기 성능 특성은 중심 주파수가 5.8[GHz]이고, 100[MHz] 대역폭을 사용하고, 2048개의 서브 캐리어들을 사용하며, 보호 구간의 길이는 512 샘플이며, 변조 방식은 QPSK 방식을 적용하며, 파일럿 간격 L은 10(10%)와, 12 (8.3%)와, 15(6.3%)이며, 수신된 파일럿 신호에 의한 LS 채널 추정치의 오류 분산은 0.1(10[dB]), 0.032(15[dB])이며, 파일럿 심벌의 차용 범위 B는 3,5,7을 적용한 경우의 성능 특성이다.또한, 상기 성능 특성은 부호화율(coding rate) 1/2과, 부호화 블록(coded block)의 길이 1200 비트인 zigzag 부호를 채널화 코드(channelization code)로 사용하고, 반복 복호 횟수는 8을 적용한 경우의 성능 특성이다. 또한, 상기 성능 특성은 다중 경로 각각의 평균 전력이 지수적으로 감소하는 50개의 독립된 다중 경로를 가정하고, RMS(Root Mean Square) 지연 확산은1.5[μs]이고, 최대 지연 확산은 5[μs]이고, 상기 다중 경로 각각이 독립된 50개의 전파선(ray)의 합으로 구성되는 Jakes 모델을 고려하고, 최대 도플러 주파수로는 50[km/h] 환경에서 268.5[Hz]와 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]를 고려한 경우의 성능 특성이다. The performance characteristic is that the center frequency is 5.8 [GHz], uses 100 [MHz] bandwidth, uses 2048 subcarriers, the guard interval length is 512 samples, and the modulation scheme applies the QPSK scheme. The pilot spacing L is 10 (10%), 12 (8.3%), and 15 (6.3%), and the error variance of the LS channel estimates by the received pilot signal is 0.1 (10 [dB]), 0.032 (15 [ dB]), and the borrowing range B of the pilot symbol is a performance characteristic when 3, 5, and 7 are applied. The performance characteristic is a coding rate 1/2 and a length of a coded block. The 1200-bit zigzag code is used as the channelization code, and the number of repeated decoding is a performance characteristic when 8 is applied. In addition, the performance characteristics assume 50 independent multipaths in which the average power of each of the multipaths decreases exponentially, the root mean square (RMS) delay spread is 1.5 [μs], and the maximum delay spread is 5 [μs]. Considering the Jakes model, each of which consists of the sum of 50 independent propagation lines, the maximum Doppler frequency is 268.5 [Hz] and 150 [km / h] in a 50 [km / h] environment. Performance characteristics when considering 805.6 [Hz] in the environment.

상기 도 8은 50[km/h] 환경에서 268.5[Hz]의 최대 도플러 주파수와, 파일럿 신호 위치에서 정확한 CSI를 사용할 경우 파일럿 신호 간격과 차용하는 OFDM 심벌들의 개수에 따른 비트 에러 레이트(BER: Bit Error Rate, 이하 'BER'이라 칭하기로 한다) 성능을 도시한 그래프이다. 8 illustrates a bit error rate according to a maximum Doppler frequency of 268.5 [Hz] in a 50 [km / h] environment and a pilot signal interval and the number of OFDM symbols to be borrowed when using accurate CSI at a pilot signal position (BER: Bit) Error Rate, hereinafter referred to as BER). A graph showing performance.

상기 도 8을 참조하면, 파일럿 신호 간격이 12이고, 차용하는 OFDM 심벌들의 개수가 7개일 경우의 본 발명에서 제안하는 3단계 채널 추정 방식의 성능은 이론적인(perfect) 채널 추정 성능과 비교할 때 거의 동일함을 알 수 있다. 상기 도 8에 적용한 것과 같은 무선 채널 환경 조건에서는 CSI의 시간 변화가 비교적 작기 때문에 차용하는 OFDM 심벌들의 개수가 증가할수록 성능이 향상된다. 상기 도 8에서는 파일럿 신호 간격이 15일 경우 차용하는 OFDM 심벌들의 개수가 5개일 경우 상기 제2단계 채널 추정 과정에서 15개의 OFDM 심벌들을 사용할 경우 47개의 OFDM 심벌들을 사용할 경우에 비해 약 0.2[dB] 정도의 차이만을 나타내고 있다. Referring to FIG. 8, when the pilot signal interval is 12 and the number of borrowed OFDM symbols is seven, the performance of the three-stage channel estimation scheme proposed by the present invention is almost compared with the theoretical perfect channel estimation performance. It can be seen that the same. In the radio channel environment as shown in FIG. 8, since the time variation of the CSI is relatively small, the performance is improved as the number of OFDM symbols borrowed increases. In FIG. 8, when the pilot signal interval is 15, when the number of borrowed OFDM symbols is 5, when using 15 OFDM symbols in the second channel estimation process, about 0.2 [dB] is used. Only the difference in degree is shown.

상기 도 8에서는 50[km/h] 환경에서 268.5[Hz]의 최대 도플러 주파수와, 파일럿 신호 위치에서 정확한 CSI를 사용할 경우 파일럿 신호 간격과 차용하는 OFDM 심벌들의 개수에 따른 BER 성능에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 9를 참조하여 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]의 최대 도플러 주파수와, 파일럿 신호 위치에서 채널 추정치에 오류가 존재하지 않을 경우 파일럿 신호 간격과 차용하는 OFDM 심벌들의 개수에 따른 BER 성능에 대해서 설명하기로 한다.8 illustrates the BER performance according to the maximum Doppler frequency of 268.5 [Hz] in a 50 [km / h] environment and the pilot signal spacing and the number of OFDM symbols borrowed when the correct CSI is used at the pilot signal position. Next, referring to FIG. 9, according to the maximum Doppler frequency of 805.6 [Hz] in the 150 [km / h] environment and the pilot signal interval and the number of borrowed OFDM symbols when there is no error in the channel estimate at the pilot signal position. BER performance will be described.

상기 도 9는 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]의 최대 도플러 주파수와, 파일럿 신호 위치에서 채널 추정치에 오류가 존재하지 않을 경우 파일럿 신호 간격과 차용하는 OFDM 심벌들의 개수에 따른 BER 성능을 도시한 그래프이다.9 illustrates BER performance according to a maximum Doppler frequency of 805.6 [Hz] in a 150 [km / h] environment and a pilot signal interval and the number of borrowed OFDM symbols when there is no error in the channel estimate at the pilot signal position. It is a graph shown.

상기 도 9를 참조하면, 파일럿 신호 간격이 작을수록 상기 BER 성능이 개선됨을 알 수 있으며, 차용하는 OFDM 심벌들의 개수가 5개일 경우 최고 성능을 나타내고 있다. 이는 도플러 주파수가 높아 CSI의 시간 변화가 크기 때문에 파일럿 차용 방식에 따른 오류 발생 확률이 높아지기 때문이다. 또한, 파일럿 신호 간격이 12이고, 차용하는 OFDM 심벌들의 개수가 5개일 때의 성능은 아이디얼한 채널 추정 성능과 비교하여 약 0.2[dB] 이내의 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 상기 파일럿 신호 간격을 15로 증가시키고, 차용하는 OFDM 심벌들의 개수를 5개로 사용할 경우 상기 BER 성능은 상기 아이디얼한 채널 추정 성능과 비교하여 약 1[dB] 정도의 성능 저하가 발생함을 알 수 있다.9, it can be seen that the smaller the pilot signal interval, the BER performance is improved, and the highest performance is obtained when the number of borrowed OFDM symbols is five. This is because the higher the Doppler frequency, the larger the time variation of the CSI, thereby increasing the probability of error due to the pilot borrowing method. In addition, it can be seen that the performance when the pilot signal interval is 12 and the number of borrowed OFDM symbols is 5 shows excellent performance within about 0.2 [dB] compared to the ideal channel estimation performance. In addition, when the pilot signal interval is increased to 15 and the number of borrowed OFDM symbols is used as 5, the BER performance is about 1 [dB] deteriorated compared to the ideal channel estimation performance. Can be.

상기 도 9에서는 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]의 최대 도플러 주파수와, 파일럿 신호 위치에서 채널 추정치에 오류가 존재하지 않을 경우 파일럿 신호 간격과 차용하는 OFDM 심벌들의 개수에 따른 BER 성능에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]의 최대 도플러 주파수를 적용할 경우 파일럿 신호 간격과 파일럿 채널 추정 오류에 따른 BER 성능에 대해서 설명하기로 한다.9 illustrates a maximum Doppler frequency of 805.6 [Hz] in a 150 [km / h] environment, and BER performance according to the pilot signal interval and the number of borrowed OFDM symbols when there is no error in the channel estimate at the pilot signal position. Next, BER performance according to pilot signal interval and pilot channel estimation error will be described with reference to FIG. 10 when applying a maximum Doppler frequency of 805.6 [Hz] in a 150 [km / h] environment.

상기 도 10은 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]의 최대 도플러 주파수를 적용할 경우 파일럿 신호 간격과 파일럿 채널 추정 오류에 따른 BER 성능을 도시한 그래프이다.10 is a graph illustrating BER performance according to pilot signal spacing and pilot channel estimation error when a maximum Doppler frequency of 805.6 [Hz] is applied in a 150 [km / h] environment.

상기 도 10을 참조하면, 상기 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]의 최대 도플러 주파수를 적용할 경우 파일럿 신호 간격보다 파일럿 채널 추정치의 오류에 더 민감하게 성능 차이가 발생함을 알 수 있다. 특히, 파일럿 신호 간격이 12이고, 차용하는 OFDM 심벌들이 5개이고, 파일럿 추정치의 오류 분산이 0.032(15[dB])인 경우의 성능은 아이디얼한 채널 추정 성능과 BER 10-4에서 약 1.5[dB] 정도의 성능차가 존재함을 알 수 있으며, 또한 파일럿 채널 추정 오류 차이를 보임을 알 수 있었으며, 파일럿 채널 추정오류에 민감하게 반응함을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that when the maximum Doppler frequency of 805.6 [Hz] is applied in the 150 [km / h] environment, the performance difference is more sensitive to errors in the pilot channel estimate than the pilot signal interval. . In particular, the performance when the pilot signal interval is 12, 5 OFDM symbols are borrowed, and the error variance of the pilot estimate is 0.032 (15 [dB]) is approximately 1.5 [dB at ideal channel estimation performance and BER 10 -4 . ], It can be seen that there is a difference in pilot channel estimation error, and also sensitive to pilot channel estimation error.

상기 도 8 내지 도 10에서 설명한 바와 같이 파일럿 신호 간격보다는 LS 채널 추정치의 오류가 채널 추정 성능에 더욱 큰 영향을 끼침을 알 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 3단계 채널 추정 과정들을 반드시 수행하지 않아도, 즉 제2단계 채널 추정 과정까지만 수행하여도 약 0.2[dB] 정도의 성능 열화가 발생함으로 일반적인 채널 추정 방식에 비해서 우수한 성능을 보임을 알 수 있다. 특히, 도플러 주파수가 낮은 경우 제1단계 채널 추정 과정만을 수행하여도 충분한 파일럿 신호 확보가 가능하고, 제2단계 채널 추정 과정에서 시간 영역 스무딩 구간을 비교적 크게 설정할 수 있어 상기 제2단계 채널 추정 과정까지만 수행하여도 일반적인 채널 추정 방식에 비해서 우수한 성능을 보임을 알 수 있다. As described above with reference to FIGS. 8 to 10, it can be seen that the error of the LS channel estimate has a greater influence on the channel estimation performance than the pilot signal interval. In addition, even if the three-stage channel estimation process proposed by the present invention is not necessarily performed, that is, even if only the second-stage channel estimation process is performed, a performance degradation of about 0.2 [dB] occurs, which is superior to the general channel estimation method. You can see it. In particular, when the Doppler frequency is low, a sufficient pilot signal can be secured by performing only the first stage channel estimation process, and the time domain smoothing interval can be set relatively large in the second stage channel estimation process, so that only the second channel estimation process It can be seen that the performance is superior to that of the general channel estimation method.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 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 the equivalents of the claims.

상술한 바와 같은 본 발명은, FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 3단계 채널 추정 방식을 새롭게 제안함으로써 최소의 파일럿 신호를 사용하면서도 채널 추정 성능을 향상시킬 수 있다는 이점을 가진다. As described above, the present invention has the advantage that the channel estimation performance can be improved while using a minimum pilot signal by newly proposing a three-stage channel estimation scheme in an FH-OFDMA mobile communication system.

도 1은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 송신기 내부 구조를 도시한 도면1 is a diagram illustrating an internal structure of a transmitter of an FH-OFDMA mobile communication system for performing a function in an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 FH-OFDMA 이동 통신 시스템의 수신기 내부 구조를 도시한 도면2 is a diagram illustrating an internal structure of a receiver of an FH-OFDMA mobile communication system for performing a function in an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 FH-OFDMA 이동 통신 시스템에서 파일럿 신호들이 송신되는 구조 및 파일럿 차용 구조를 개략적으로 도시한 도면3 schematically illustrates a structure in which pilot signals are transmitted and a structure for pilot borrowing in an FH-OFDMA mobile communication system according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다단계 채널 추정 과정을 도시한 순서도4 is a flowchart illustrating a multi-step channel estimation process according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 제1단계 채널 추정 과정에서의 동작을 개략적으로 도시한 도면FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an operation in a first stage channel estimation process of FIG. 4.

도 6은 도 4의 제2단계 채널 추정 과정에서의 동작을 개략적으로 도시한 도면FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an operation in a second stage channel estimation process of FIG. 4.

도 7은 도 4의 제3단계 채널 추정 과정에서의 동작을 개략적으로 도시한 도면FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an operation in a third stage channel estimation process of FIG. 4.

도 8은 50[km/h] 환경에서 268.5[Hz]의 최대 도플러 주파수와, 파일럿 신호 위치에서 정확한 CSI를 사용할 경우 파일럿 신호 간격과 차용하는 OFDM 심벌들의 개수에 따른 비트 에러 레이트(BER: Bit Error Rate, 이하 'BER'이라 칭하기로 한다) 성능을 도시한 그래프8 shows a bit error rate according to a maximum Doppler frequency of 268.5 [Hz] in a 50 [km / h] environment and a pilot signal interval and number of OFDM symbols borrowed when using accurate CSI at a pilot signal position (BER) Rate, hereinafter referred to as BER) Graph showing performance

도 9는 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]의 최대 도플러 주파수와, 파일럿 신호 위치에서 채널 추정치에 오류가 존재하지 않을 경우 파일럿 신호 간격과 차용하는 OFDM 심벌들의 개수에 따른 BER 성능을 도시한 그래프FIG. 9 shows BER performance according to a maximum Doppler frequency of 805.6 [Hz] in a 150 [km / h] environment and a pilot signal interval and the number of OFDM symbols borrowed when there is no error in the channel estimate at the pilot signal position. A graph

도 10은 150[km/h] 환경에서 805.6[Hz]의 최대 도플러 주파수를 적용할 경우 파일럿 신호 간격과 파일럿 채널 추정 오류에 따른 BER 성능을 도시한 그래프 10 is a graph showing BER performance according to pilot signal interval and pilot channel estimation error when applying a maximum Doppler frequency of 805.6 [Hz] in a 150 [km / h] environment

Claims (34)

전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 방법에 있어서,A frequency that divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted A channel estimation method of a mobile communication system using a hop-orthogonal frequency division multiple access scheme, 상기 채널을 추정하고자 하는 심벌 시구간을 포함하는, 미리 설정된 제1개수의 심벌 시구간들에서 수신되는 신호를 고속 푸리에 변환하여 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 기준 신호들을 검출하는 과정과,Detecting the reference signals in each of the first symbol time periods by performing Fast Fourier transform on a signal received in the first predetermined number of symbol time periods including a symbol time period for which the channel is to be estimated; 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 미리 설정된 제2개수의 기준 신호들 단위로 주파수 영역에서 보간하여 제1채널 추정치를 생성하는 과정과,Generating a first channel estimate by interpolating reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in a frequency domain in units of a second predetermined number of reference signals; 상기 제1채널 추정치를 생성한 후, 미리 설정된 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 스무딩하여 제2채널 추정치를 생성하는 과정과,Generating the second channel estimate by generating the first channel estimate and smoothing the first channel estimate in the time domain for each of the subcarriers in a third predetermined number of symbol time periods; 상기 제2채널 추정치를 생성한 후, 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 미리 설정된 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 스무딩하여 상기 채널 추정하고자 하는 심벌 시구간의 최종 채널 추정치로 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.After generating the second channel estimate, the second channel estimate is smoothed in a frequency domain in units of a fourth predetermined number of subcarrier bands for each symbol time interval to generate a final channel estimate of the symbol time interval to be estimated. The method comprising the step of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1채널 추정치를 생성하는 과정은 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 상기 제2개수의 기준 신호들 단위로 하기 수학식 8의 n차 라그랑지 보간 방식을 사용하여 상기 제1채널 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.The generating of the first channel estimate may be performed by using the n-th order Lagrangian interpolation method of Equation 8, based on the reference signals detected in each of the first number of symbol time periods, in units of the second number of reference signals. Generating a first channel estimate. 상기 수학식 8에서, 는 상기 제1채널 추정치를 나타내며, k는 상기 서브 캐리어의 인덱스를 나타내며, 는 상기 현재 심벌 시구간 이외의 시구간들에서 차용한 기준 신호들의 LS(Least Square) 채널 추정치를 나타내며, kb는 상기 차용한 기준 신호들을 포함하는 상기 심벌들의 서브 캐리어들의 개수를 나타냄.In Equation 8, Denotes the first channel estimate, k denotes the index of the subcarrier, Is an LS (Least Square) channel estimate of reference signals borrowed in time intervals other than the current symbol time interval, and k b represents the number of subcarriers of the symbols including the borrowed reference signals. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2채널 추정치를 생성하는 과정은 상기 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 곡선 접합 방식을 사용하여 상기 제2채널 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.The generating of the second channel estimate may include generating the second channel estimate by using a curve joint method in the time domain for each of the subcarriers in the third number of symbol time periods. Said method. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 시간 영역에서의 곡선 접합 방식은 하기 수학식 9와 같이 표현됨을 특징으로 하는 상기 방법.The curve joining method in the time domain is expressed by Equation 9 below. 상기 수학식 9에서, i는 상기 심벌 인덱스를 나타내며, 은 k번째 서브 캐리어의 η번째 다항식 계수를 나타내며, η = 0, 1, ... , n이며, 상기 은 하기 수학식 10과 같이 표현됨.In Equation 9, i represents the symbol index, Denotes the η-th polynomial coefficient of the k-th subcarrier, η = 0, 1, ..., n, wherein Is expressed as in Equation 10 below. 상기 수학식 10에서, 은 상기 곡선 접합 방식을 적용하는 심벌들의 개수를 나타내며 () , 는 k 번째 서브 캐리어의 i번째 심벌의 상기 제1채널 추정치를 나타냄.In Equation 10, Denotes the number of symbols to which the curved joint method is applied ( ), Denotes the first channel estimate of the i th symbol of the k th subcarrier. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 최종 채널 추정치를 생성하는 과정은 상기 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 상기 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 상기 곡선 접합 방식을 사용하여 상기 최종 채널 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.The generating of the final channel estimate may include generating the final channel estimate by using the curve joint scheme in the frequency domain in the unit of the fourth number of subcarrier bands for each symbol time period. Said method. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 주파수 영역에서의 곡선 접합 방식은 하기 수학식 11과 같이 표현됨을 특징으로 하는 상기 방법.The curve joining method in the frequency domain is represented by the following equation (11). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1개수는 3개 혹은 5개이며, 상기 제2개수는 3개이며, 상기 제3개수는 50[km/h] 이동 속도 환경에서는 47개이거나 혹은 150[km/h] 이동 속도 환경에서는 15개이며, 상기 제4개수는 5개임을 특징으로 하는 상기 방법.The first number is three or five, the second number is three, and the third number is 47 in a 50 [km / h] moving speed environment or in a 150 [km / h] moving speed environment. 15, and the fourth number is five. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 방법에 있어서,A frequency that divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted A channel estimation method of a mobile communication system using a hop-orthogonal frequency division multiple access scheme, 수신 신호를 고속 푸리에 변환하여 기준 신호들을 검출하고, 상기 기준 신호들을 기준 신호 차용 방식과 주파수 영역 보간 방식을 사용하여 제1채널 추정치를 생성하는 과정과,Generating a first channel estimate by fast Fourier transforming the received signal and generating the first channel estimate using the reference signal borrowing method and the frequency domain interpolation method; 상기 제1채널 추정치를 생성한 후 시간 영역에서 상기 제1채널 추정치를 스무딩 방식을 사용하여 제2채널 추정치를 생성하는 과정과,Generating a second channel estimate using the smoothing method in the time domain after generating the first channel estimate; 상기 제2채널 추정치를 생성한 후 주파수 영역에서 상기 제2채널 추정치를 스무딩 방식을 사용하여 최종 채널 추정치를 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.And generating a final channel estimate using the smoothing method in the frequency domain after generating the second channel estimate. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1채널 추정치를 생성하는 과정은 상기 채널을 추정하고자 하는 심벌 시구간을 포함하는, 미리 설정된 제1개수의 심벌 시구간들에서 수신되는 신호를 고속 푸리에 변환하여 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 기준 신호들을 검출하는 과정과,The generating of the first channel estimate includes fast Fourier transforming a signal received in a first predetermined number of symbol time periods, including a symbol time period to estimate the channel, respectively, for each of the first number of symbol time periods. Detecting reference signals in 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 미리 설정된 제2개수의 기준 신호들 단위로 주파수 영역에서 보간하여 제1채널 추정치를 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.And generating a first channel estimate by interpolating reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in a frequency domain in units of a second predetermined number of reference signals. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제2채널 추정치를 생성하는 과정은 미리 설정된 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 스무딩하여 상기 제2채널 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.The generating of the second channel estimate may include generating the second channel estimate by smoothing the first channel estimate in the time domain for each of the subcarriers in a preset third number of symbol time periods. . 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 최종 채널 추정치를 생성하는 과정은 상기 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 미리 설정된 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 스무딩하여 상기 채널 추정하고자 하는 심벌 시구간의 최종 채널 추정치로 생성하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.The generating of the final channel estimate may be performed as a final channel estimate of the symbol time interval to be estimated by smoothing the second channel estimate in the frequency domain in units of a fourth predetermined number of subcarrier bands for each symbol time period. The method characterized in that the. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제1채널 추정치를 생성하는 과정은 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 상기 제2개수의 기준 신호들 단위로 하기 수학식 12의 n차 라그랑지 보간 방식을 사용하여 상기 제1채널 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.The generating of the first channel estimate may be performed by using the n-th order Lagrangian interpolation method of Equation 12, based on the reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in units of the second number of reference signals. Generating a first channel estimate. 상기 수학식 12에서, 는 상기 제1채널 추정치를 나타내며, k는 상기 서브 캐리어의 인덱스를 나타내며, 는 상기 현재 심벌 시구간 이외의 시구간들에서 차용한 기준 신호들의 LS(Least Square) 채널 추정치를 나타내며, kb는 상기 차용한 기준 신호들을 포함하는 상기 심벌들의 서브 캐리어들의 개수를 나타냄.In Equation 12, Denotes the first channel estimate, k denotes the index of the subcarrier, Is a LS (Least Square) channel estimate of reference signals borrowed in time intervals other than the current symbol time interval, and k b represents the number of subcarriers of the symbols including the borrowed reference signals. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2채널 추정치를 생성하는 과정은 상기 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 곡선 접합 방식을 사용하여 상기 제2채널 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.The generating of the second channel estimate may include generating the second channel estimate by using a curve joint method in the time domain for each of the subcarriers in the third number of symbol time periods. Said method. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 시간 영역에서의 곡선 접합 방식은 하기 수학식 13과 같이 표현됨을 특징으로 하는 상기 방법.The curve joining method in the time domain is represented by the following equation (13). 상기 수학식 13에서, i는 상기 심벌 인덱스를 나타내며, 은 k번째 서브 캐리어의 η번째 다항식 계수를 나타내며, η = 0, 1, ... , n이며, 상기 은 하기 수학식 14와 같이 표현됨.In Equation 13, i represents the symbol index, Denotes the η-th polynomial coefficient of the k-th subcarrier, η = 0, 1, ..., n, wherein Is expressed as in Equation 14 below. 상기 수학식 14에서, 은 상기 곡선 접합 방식을 적용하는 심벌들의 개수를 나타내며 () , 는 k 번째 서브 캐리어의 i번째 심벌의 상기 제1채널 추정치를 나타냄.In Equation 14, Denotes the number of symbols to which the curved joint method is applied ( ), Denotes the first channel estimate of the i th symbol of the k th subcarrier. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 최종 채널 추정치를 생성하는 과정은 상기 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 상기 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 상기 곡선 접합 방식을 사용하여 상기 최종 채널 추정치를 생성하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.The generating of the final channel estimate may include generating the final channel estimate by using the curve joint scheme in the frequency domain in the unit of the fourth number of subcarrier bands for each symbol time period. Said method. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 주파수 영역에서의 곡선 접합 방식은 하기 수학식 15와 같이 표현됨을 특징으로 하는 상기 방법.The curve joining method in the frequency domain is represented by the following equation (15). 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제1개수는 3개 혹은 5개이며, 상기 제2개수는 3개이며, 상기 제3개수는 50[km/h] 이동 속도 환경에서는 47개이거나 혹은 150[km/h] 이동 속도 환경에서는 15개이며, 상기 제4개수는 5개임을 특징으로 하는 상기 방법.The first number is three or five, the second number is three, and the third number is 47 in a 50 [km / h] moving speed environment or in a 150 [km / h] moving speed environment. 15, and the fourth number is five. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치에 있어서,A frequency that divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted A channel estimation apparatus of a mobile communication system using a hop-orthogonal frequency division multiple access scheme, 상기 채널을 추정하고자 하는 심벌 시구간을 포함하는, 미리 설정된 제1개수의 심벌 시구간들에서 수신되는 신호를 고속 푸리에 변환하여 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 기준 신호들을 검출하는 고속 푸리에 변환기와,A fast Fourier transformer for fast Fourier transforming a signal received in a first predetermined number of symbol time periods including a symbol time period to estimate the channel and detecting reference signals in each of the first number of symbol time periods; , 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 미리 설정된 제2개수의 기준 신호들 단위로 주파수 영역에서 보간하여 제1채널 추정치를 생성하고, 미리 설정된 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 스무딩하여 제2채널 추정치를 생성한 후, 상기 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 미리 설정된 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 스무딩하여 상기 채널 추정하고자 하는 심벌 시구간의 최종 채널 추정치로 추정하는 채널 추정기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.The first channel estimate is generated by interpolating the reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in the frequency domain in units of a second predetermined number of reference signals, and generating the first channel estimate in the third number of symbol time periods. After generating the second channel estimate by smoothing the first channel estimate in the time domain for each subcarrier, the second channel estimate is generated in the frequency domain in units of fourth preset subcarrier bands for each symbol time period. And a channel estimator for smoothing and estimating a final channel estimate of a symbol time period to be estimated. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 채널 추정기는 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 상기 제2개수의 기준 신호들 단위로 하기 수학식 16의 n차 라그랑지 보간 방식을 사용하여 상기 제1채널 추정치를 생성함을 특징으로 하는 상기 장치.The channel estimator generates the first channel estimate by using the n-th order Lagrangian interpolation method of Equation 16, based on the reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in units of the second number of reference signals. The device, characterized in that. 상기 수학식 16에서, 는 상기 제1채널 추정치를 나타내며, k는 상기 서브 캐리어의 인덱스를 나타내며, 는 상기 현재 심벌 시구간 이외의 시구간들에서 차용한 기준 신호들의 LS(Least Square) 채널 추정치를 나타내며, kb는 상기 차용한 기준 신호들을 포함하는 상기 심벌들의 서브 캐리어들의 개수를 나타냄.In Equation 16, Denotes the first channel estimate, k denotes the index of the subcarrier, Is an LS (Least Square) channel estimate of reference signals borrowed in time intervals other than the current symbol time interval, and k b represents the number of subcarriers of the symbols including the borrowed reference signals. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 채널 추정기는 상기 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 곡선 접합 방식을 사용하여 상기 제2채널 추정치로 생성함을 특징으로 하는 상기 장치.And the channel estimator generates the first channel estimate for each of the subcarriers in the third number of symbol time periods as the second channel estimate using a curve joint scheme in a time domain. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 시간 영역에서의 곡선 접합 방식은 하기 수학식 17과 같이 표현됨을 특징으로 하는 상기 장치.The curve bonding method in the time domain is represented by the following equation (17). 상기 수학식 17에서, i는 상기 심벌 인덱스를 나타내며, 은 k번째 서브 캐리어의 η번째 다항식 계수를 나타내며, η = 0, 1, ... , n이며, 상기 은 하기 수학식 18과 같이 표현됨.In Equation 17, i represents the symbol index, Denotes the η-th polynomial coefficient of the k-th subcarrier, η = 0, 1, ..., n, wherein Is expressed as in Equation 18 below. 상기 수학식 18에서, 은 상기 곡선 접합 방식을 적용하는 심벌들의 개수를 나타내며 () , 는 k 번째 서브 캐리어의 i번째 심벌의 상기 제1채널 추정치를 나타냄.In Equation 18, Denotes the number of symbols to which the curved joint method is applied ( ), Denotes the first channel estimate of the i th symbol of the k th subcarrier. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 채널 추정기는 상기 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 상기 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 상기 곡선 접합 방식을 사용하여 상기 최종 채널 추정치로 생성함을 특징으로 하는 상기 장치.And the channel estimator generates the second channel estimate as the final channel estimate in the frequency domain in units of the fourth number of subcarrier bands for each symbol time period. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 주파수 영역에서의 곡선 접합 방식은 하기 수학식 19와 같이 표현됨을 특징으로 하는 상기 방법.The curve joining method in the frequency domain is characterized by the following equation (19). 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 제1개수는 3개 혹은 5개이며, 상기 제2개수는 3개이며, 상기 제3개수는 50[km/h] 이동 속도 환경에서는 47개이거나 혹은 150[km/h] 이동 속도 환경에서는 15개이며, 상기 제4개수는 5개임을 특징으로 하는 상기 장치.The first number is three or five, the second number is three, and the third number is 47 in a 50 [km / h] moving speed environment or in a 150 [km / h] moving speed environment. And the fourth number is five. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 상기 서브 캐리어 대역들에서 기준 신호들을 송신하고, 상기 기준 신호들이 송신되는 서브 캐리어 대역들 이외의 서브 캐리어 대역들에서 데이터 신호들을 송신하는, 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치에 있어서,A frequency that divides an entire frequency band into a plurality of subcarrier bands, transmits reference signals in the subcarrier bands, and transmits data signals in subcarrier bands other than the subcarrier bands in which the reference signals are transmitted A channel estimation apparatus of a mobile communication system using a hop-orthogonal frequency division multiple access scheme, 수신 신호를 고속 푸리에 변환하여 기준 신호들을 검출하는 고속 푸리에 변환기와,A fast Fourier transformer which detects reference signals by fast Fourier transforming the received signal; 상기 기준 신호들을 기준 신호 차용 방식과 주파수 영역 보간 방식을 사용하여 제1채널 추정치를 생성하고, 시간 영역에서 상기 제1채널 추정치를 스무딩 방식을 사용하여 제2채널 추정치를 생성한 후, 주파수 영역에서 상기 제2채널 추정치를 스무딩 방식을 사용하여 최종 채널 추정치로 추정하는 채널 추정기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.After generating the first channel estimate using the reference signal borrowing method and the frequency domain interpolation method, and generating the second channel estimate using the smoothing method in the time domain, And a channel estimator for estimating the second channel estimate as a final channel estimate using a smoothing scheme. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 채널 추정기는 상기 채널을 추정하고자 하는 심벌 시구간을 포함하는, 미리 설정된 제1개수의 심벌 시구간들에서 수신되는 신호를 고속 푸리에 변환하여 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 기준 신호들을 검출하고, 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 미리 설정된 제2개수의 기준 신호들 단위로 주파수 영역에서 보간하여 제1채널 추정치를 생성함을 특징으로 하는 상기 장치.The channel estimator detects reference signals in each of the first number of symbol time periods by fast Fourier transforming a signal received in a first predetermined number of symbol time periods including a symbol time period for which the channel is to be estimated. And generating a first channel estimate by interpolating reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in a frequency domain in units of a second predetermined number of reference signals. 제26항에 있어서,The method of claim 26, 상기 채널 추정기는 미리 설정된 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 스무딩하여 상기 제2채널 추정치를 생성함을 특징으로 하는 상기 장치.Wherein the channel estimator smoothes the first channel estimate in the time domain for each of the subcarriers in a third predetermined number of symbol time periods to generate the second channel estimate. 제27항에 있어서,The method of claim 27, 상기 채널 추정기는 상기 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 미리 설정된 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 스무딩하여 상기 채널 추정하고자 하는 심벌 시구간의 최종 채널 추정치로 추정함을 특징으로 하는 상기 장치.The channel estimator smoothes the second channel estimate in the frequency domain in units of fourth preset subcarrier bands for each symbol time period, and estimates the final channel estimate of the symbol time period to be estimated. The device. 제28항에 있어서,The method of claim 28, 상기 채널 추정기는 상기 제1개수의 심벌 시구간들 각각에서 검출된 기준 신호들을 상기 제2개수의 기준 신호들 단위로 하기 수학식 20의 n차 라그랑지 보간 방식을 사용하여 상기 제1채널 추정치를 생성함을 특징으로 하는 상기 장치.The channel estimator generates the first channel estimate by using the n-th order Lagrangian interpolation method of Equation 20, based on the reference signals detected in each of the first number of symbol time periods in units of the second number of reference signals. The device, characterized in that. 상기 수학식 20에서, 는 상기 제1채널 추정치를 나타내며, k는 상기 서브 캐리어의 인덱스를 나타내며, 는 상기 현재 심벌 시구간 이외의 시구간들에서 차용한 기준 신호들의 LS(Least Square) 채널 추정치를 나타내며, kb는 상기 차용한 기준 신호들을 포함하는 상기 심벌들의 서브 캐리어들의 개수를 나타냄.In Equation 20, Denotes the first channel estimate, k denotes the index of the subcarrier, Is an LS (Least Square) channel estimate of reference signals borrowed in time intervals other than the current symbol time interval, and k b represents the number of subcarriers of the symbols including the borrowed reference signals. 제29항에 있어서,The method of claim 29, 상기 채널 추정기는 상기 제3개수의 심벌 시구간들에서 상기 서브 캐리어들별로 상기 제1채널 추정치를 시간 영역에서 곡선 접합 방식을 사용하여 상기 제2채널 추정치를 생성함을 특징으로 하는 상기 장치.And the channel estimator generates the second channel estimate in the third number of symbol time periods by using a curve joint method in the time domain for each of the subcarriers. 제30항에 있어서,The method of claim 30, 상기 시간 영역에서의 곡선 접합 방식은 하기 수학식 21과 같이 표현됨을 특징으로 하는 상기 장치.The apparatus for curve joining in the time domain is expressed by Equation 21 below. 상기 수학식 21에서, i는 상기 심벌 인덱스를 나타내며, 은 k번째 서브 캐리어의 η번째 다항식 계수를 나타내며, η = 0, 1, ... , n이며, 상기 은 하기 수학식 22와 같이 표현됨.In Equation 21, i represents the symbol index, Denotes the η-th polynomial coefficient of the k-th subcarrier, η = 0, 1, ..., n, wherein Is expressed as in Equation 22 below. 상기 수학식 22에서, 은 상기 곡선 접합 방식을 적용하는 심벌들의 개수를 나타내며 () , 는 k 번째 서브 캐리어의 i번째 심벌의 상기 제1채널 추정치를 나타냄.In Equation 22, Denotes the number of symbols to which the curved joint method is applied ( ), Denotes the first channel estimate of the i th symbol of the k th subcarrier. 제31항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 채널 추정기는 상기 심벌 시구간마다 상기 제2채널 추정치를 상기 제4개수의 서브 캐리어 대역들 단위로 주파수 영역에서 상기 곡선 접합 방식을 사용하여 상기 최종 채널 추정치로 생성함을 특징으로 하는 상기 장치.And the channel estimator generates the second channel estimate as the final channel estimate in the frequency domain in units of the fourth number of subcarrier bands for each symbol time period. 제32항에 있어서,33. The method of claim 32, 상기 주파수 영역에서의 곡선 접합 방식은 하기 수학식 23과 같이 표현됨을 특징으로 하는 상기 장치.The curve bonding method in the frequency domain is characterized in that expressed by the following equation (23). 제28항에 있어서,The method of claim 28, 상기 제1개수는 3개 혹은 5개이며, 상기 제2개수는 3개이며, 상기 제3개수는 50[km/h] 이동 속도 환경에서는 47개이거나 혹은 150[km/h] 이동 속도 환경에서는 15개이며, 상기 제4개수는 5개임을 특징으로 하는 상기 장치.The first number is three or five, the second number is three, and the third number is 47 in a 50 [km / h] moving speed environment or in a 150 [km / h] moving speed environment. And the fourth number is five.
KR1020040044727A 2004-06-16 2004-06-16 Apparatus and method for channel estimation in a mobile communication system using an frequency hopping - orthogonal frequency division multipl access scheme KR20050119592A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040044727A KR20050119592A (en) 2004-06-16 2004-06-16 Apparatus and method for channel estimation in a mobile communication system using an frequency hopping - orthogonal frequency division multipl access scheme

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040044727A KR20050119592A (en) 2004-06-16 2004-06-16 Apparatus and method for channel estimation in a mobile communication system using an frequency hopping - orthogonal frequency division multipl access scheme

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050119592A true KR20050119592A (en) 2005-12-21

Family

ID=37292284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040044727A KR20050119592A (en) 2004-06-16 2004-06-16 Apparatus and method for channel estimation in a mobile communication system using an frequency hopping - orthogonal frequency division multipl access scheme

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050119592A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009072724A1 (en) * 2007-12-04 2009-06-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Multistage channel estimation method and apparatus
US9148310B2 (en) 2013-03-11 2015-09-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for adaptively estimating channel in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009072724A1 (en) * 2007-12-04 2009-06-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Multistage channel estimation method and apparatus
KR100910715B1 (en) * 2007-12-04 2009-08-04 한국전자통신연구원 Multistage channel estimation method and apparatus
US8442167B2 (en) 2007-12-04 2013-05-14 Electronics And Telecommunications Research Institute Multistage channel estimation method and apparatus
US9148310B2 (en) 2013-03-11 2015-09-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for adaptively estimating channel in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210075572A1 (en) Method and apparatus for generating pilot tone in orthogonal frequency division multiplexing access system, and method and apparatus for estimating channel using it
KR100996080B1 (en) Apparatus and method for controlling adaptive modulation and coding in a communication system using orthogonal frequency division multiplexing scheme
US8000268B2 (en) Frequency-hopped IFDMA communication system
KR100630196B1 (en) Apparatus and method for acquiring synchronization in a mobile communication system using an orthogonal frequency division multiplexing scheme
KR101059276B1 (en) Channel Estimator in the OPDM System
KR100915558B1 (en) Wireless communication system with configurable cyclic prefix length
US7423991B2 (en) Apparatus and method for allocating subchannels adaptively according to frequency reuse rates in an orthogonal frequency division multiple access system
KR100739511B1 (en) Apparatus and method for transmitting/receiving pilot signal in a communication system using orthogonal frequency division multiplexing scheme
EP1585246A2 (en) Apparatus and method for switching between an AMC mode and a diversity mode in a broadband wireless communication
US20040257979A1 (en) Apparatus and method for tranmitting and receiving a pilot pattern for identification of a base station in an OFDM communication system
US20050190715A1 (en) Communications system, method and devices
KR100789135B1 (en) Apparatus and method for diversity reception using cyclic?shift offset
WO2003053020A1 (en) Method and apparatus for multi-carrier transmission
KR20060072096A (en) Apparatus and method for calculation of llr in a orthogonal frequency division multiplexing communication system using linear equalizer
CN1667987B (en) Adaptive communicating method and device
KR20050119592A (en) Apparatus and method for channel estimation in a mobile communication system using an frequency hopping - orthogonal frequency division multipl access scheme
Miyake et al. Hybrid single-carrier and multi-carrier system: Widening uplink coverage with optimally selecting SDM or join FDE/antenna diversity
KR100918736B1 (en) Apparatus and method for transmitting/receiving pilot signal in a communication system
KR20050119053A (en) The system and method for cinr estimation using puncturing pattern in ofdm
Patil et al. Simulation of multicarrier CDMA system in Rayleigh channel
Alwazzan et al. Effect of Comb type channel estimation on performance of MC-CDMA
Higuchi et al. Field Experiments of 2.5 Gbit/s High-Speed Packet Transmission Using MIMO OFDM Broadband Packet Radio Access
Garia et al. Comparative Study of OFDM and CDMA Technique

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination