KR100521402B1 - Receiver of orthogonal frequency division multiple access system for carrier frequency offset compensation employing time domain parallel interference cancellation algorithm - Google Patents

Receiver of orthogonal frequency division multiple access system for carrier frequency offset compensation employing time domain parallel interference cancellation algorithm Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 사용자 환경에서의 반송파 주파수 옵셋을 보상하기 위한 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신장치 및 보상방법에 관한 것이다. 특히, 사용자간의 반송파 주파수 옵셋차에 의한 간섭 성분을 시간 영역의 병렬 간섭 제거(TDPIC: Time Domain Parallel Interference Cancellation) 알고리즘을 통해 제거함으로써, 다중 사용자 환경에서 반송파 주파수 옵셋을 효과적으로 보상할 수 있는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신장치 및 보상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a receiver and a compensation method of an orthogonal frequency division multiple access system for compensating carrier frequency offset in a multi-user environment. In particular, by eliminating interference components due to carrier frequency offset difference between users through Time Domain Parallel Interference Cancellation (TDPIC) algorithm, orthogonal frequency division to effectively compensate for carrier frequency offset in a multi-user environment A receiver and a compensation method of a multiple access system.

이를 위해, 본 발명의 수신장치는 외부로부터 다중 사용자에 의한 시간 영역의 OFDMA 방식의 신호를 수신하여 각 사용자별로 수신된 신호에 포함된 반송파 주파수 옵셋 성분을 제거하는 제1 수단과 제1 수단으로부터 반송파 주파수 옵셋 성분이 제거된 신호를 입력으로 하여 각 사용자별 반송파 주파수 옵셋차에 의한 간섭 성분을 제거한 신호를 출력하는 제2 수단 및 제2 수단으로부터의 신호를 고속 퓨리에 변환하여 주파수 영역의 신호를 생성하는 제3 수단을 포함한다.To this end, the receiving apparatus of the present invention receives the OFDMA signal of the time domain by multiple users from the outside to remove the carrier frequency offset component included in the received signal for each user carrier from the first means and the first means A second means for outputting a signal from which interference components due to carrier frequency offset differences for each user are output by inputting a signal from which the frequency offset component is removed, and fast Fourier transforming a signal from the second means to generate a signal in a frequency domain And third means.

Description

시간 영역의 병렬 간섭 제거 알고리즘을 통해 반송파 주파수 옵셋을 보상하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신장치{RECEIVER OF ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM FOR CARRIER FREQUENCY OFFSET COMPENSATION EMPLOYING TIME DOMAIN PARALLEL INTERFERENCE CANCELLATION ALGORITHM}RECEIVER OF ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM FOR CARRIER FREQUENCY OFFSET COMPENSATION EMPLOYING TIME DOMAIN PARALLEL INTERFERENCE CANCELLATION ALGORITHM}

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템(Orthogonal Frequency Division Multiple Access System)의 수신장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 다중 사용자 환경에서의 반송파 주파수 옵셋을 효과적으로 보상할 수 있는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신장치에 관한 것이다.The present invention relates to a receiving apparatus of an orthogonal frequency division multiple access system, and more particularly, to receiving an orthogonal frequency division multiple access system capable of effectively compensating a carrier frequency offset in a multi-user environment. Relates to a device.

무선을 이용한 이동 통신 시스템에서 데이터를 고속으로 전송하는 경우에는 다중경로 페이딩(Multipath fading)과 도플러 확산(Doppler spread)등의 영향으로 인해 전송되는 데이터의 비트 오율(Bit Error Probability)이 높아져 전송 데이터의 품질이 떨어지게 된다. 그래서, 최근에는 이러한 무선통신의 단점을 극복하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 이하, OFDM이라 칭함) 방식은 유,무선 통신 시스템에서의 고속 데이터 전송에 적합한 방식으로 연구가 가장 활발히 진행되고 있는 분야이다.In the case of transmitting data at high speed in a wireless communication system using wireless, the bit error probability of transmitted data is increased due to the effects of multipath fading and Doppler spread. The quality will be reduced. Therefore, in recent years, a lot of research has been conducted to overcome the disadvantages of such wireless communication. Among them, orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter, referred to as OFDM) is a field that is most actively researched as a method suitable for high-speed data transmission in wired and wireless communication systems.

OFDM 방식은 서로 직교하는 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된 신호를 고속 퓨리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)과 역 고속 퓨리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 이용하여 주어진 주파수 대역을 통해 송수신하는 다중 반송파 변조(MCM: Multi Carrier Modulation)방식의 일종이다. OFDM 방식은 상호 직교성을 갖는 복수의 반송파들을 사용하므로 주파수 이용효율이 높고, 또한 이동 환경에서의 다중 경로 페이딩에 강하다는 장점이 있다. 이러한 장점 때문에 OFDM 방식은 고속 무선 랜, 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access), 디지털 오디오 방송(DAB: Digital Audio Broadcasting)과 디지털 지상 텔레비젼 방송(DTTB: Digital Terrestrial Television Broadcasting) 그리고, ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 및 VDSL(Very high bit rate Digital Subscriber Line)의 표준방식으로 채택되어 광범위하게 사용되고 있다.OFDM uses a fast Fourier transform (FFT) and an inverse fast Fourier transform (IFFT) to convert a signal composed of a plurality of subcarriers orthogonal to each other through a given frequency band. It is a kind of Multi Carrier Modulation (MCM) method for transmitting and receiving. The OFDM scheme uses a plurality of carriers having mutual orthogonality, and thus has an advantage of high frequency utilization efficiency and robustness to multipath fading in a mobile environment. Because of these advantages, the OFDM scheme provides high-speed wireless LAN, broadband wireless access (BWA), digital audio broadcasting (DAB) and digital terrestrial television broadcasting (DTTB), and asymmetric digital (ADSL). It is adopted as a standard method of Subscriber Line and Very High Bit Rate Digital Subscriber Line (VDSL).

한편, OFDM 방식이 방송용이 아닌 이동 통신(Mobile Communication)이나, 무선 ATM, 무선 랜등에 사용되는 경우에는 단일 반송파 전송방식과 마찬가지로 다수 사용자를 위한 다중 접속(multiple access) 방식이 필요하다. 잘 알려진 바와 같이, 다중 접속 방식에는 시 분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access)과 주파수 분할 다중 접속(FDMA: Frequency Division Multiple Access) 및 부호 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 방식이 있으며, 이들은 각각 OFDM 방식과 결합하여 사용될 수 있다. 이 중 OFDM 방식에 FDMA 접속방식을 적용한 것을 OFDM/FDMA 또는 OFDMA라 한다.(이하, OFDMA라 칭함) On the other hand, when the OFDM method is used for mobile communication, wireless ATM, wireless LAN, etc., which is not for broadcasting, a multiple access method for multiple users is required like a single carrier transmission method. As is well known, multiple access schemes include Time Division Multiple Access (TDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA) and Code Division Multiple Access (CDMA). These may be used in combination with the OFDM scheme, respectively. Among them, the FDMA access scheme is applied to the OFDM scheme as OFDM / FDMA or OFDMA (hereinafter referred to as OFDMA).

현재 OFDMA는 서로 다른 주파수 대역에서의 고속 데이터 전송을 위한 무선 인터페이스 표준인 IEEE 802.16의 표준으로 채택되어 있으며, 가변적인 데이터 전송률을 구현하기 용이하고, 주파수 다이버시티(frequency diversity) 효과와 수신장치 구조가 간단하다는 장점이 있다.Currently, OFDMA is adopted as a standard of IEEE 802.16, an air interface standard for high-speed data transmission in different frequency bands, and it is easy to implement variable data rates, and has a frequency diversity effect and a receiver structure. The advantage is simple.

OFDMA는 여러 개의 부반송파들 중 각 사용자들에게 특정의 부반송파들을 할당함으로써, 복수의 사용자들에 의한 다중 접속을 가능하게 한다. OFDMA 시스템은 부반송파의 할당 방법(SA: Subcarrier Allocation)에 따라 다중 사용자 접속에 의한 간섭현상(MAI: Multiple Access Interference)의 정도가 상이하게 나타난다. 즉, MAI에 의한 성능 열화의 정도가 상이하게 나타난다. 이와 같은 부반송파 할당방법에는 블록 부반송파 할당(BSA: Block Subcarrier Allocation), 블록 인터리브드 부반송파 할당(BISA: Block Interleaved Subcarrier Allocation), 랜덤 블록 및 인터리브드 부반송파 할당(RBISA: Random Block and Interleaved Subcarrier Allocation) 방법 등이 있다. 이 중, MAI에 대한 성능 열화가 가장 적은 방법은 RBISA로 알려져 있으나, 전송채널 환경에 따라 적응적으로 SA를 바꾸는 것이 전송량 측면에서는 최적의 방법이다.OFDMA enables multiple access by multiple users by assigning specific subcarriers to each user among multiple subcarriers. In the OFDMA system, the degree of Multiple Access Interference (MAI) due to the multi-user access is different depending on the subcarrier allocation (SA). That is, the degree of performance deterioration by MAI appears to be different. Such subcarrier allocation methods include block subcarrier allocation (BSA), block interleaved subcarrier allocation (BISA), random block and interleaved subcarrier allocation (RBISA), and the like. There is this. Among them, the least degradation of performance for MAI is known as RBISA. However, it is best to change the SA adaptively according to the transport channel environment.

한편, OFDM 방식은 상호 직교하는 복수의 부반송파들을 사용하기 때문에 이러한 부반송파 사이의 직교성이 파괴되는 경우에는 인접 사용자간의 반송파 간섭(ICI)이 발생하여 비트 오율이 크게 증가한다. OFDM 방식에서 부반송파간의 직교성이 파괴되는 가장 큰 원인은 수신단 또는 업 링크(UPLINK:이동 단말기에서 기지국으로의 전송)에서 반송파의 주파수 동기가 이루어지지 않아 발생하는 반송파 주파수 옵셋(CFO: Carrier Frequency Offset)에 의해서이다. 이러한 반송파 주파수 옵셋을 추정하여 보상하기 위한 다중 사용자 환경에서의 동기화 연구가 최근까지 활발히 진행되고 있다.On the other hand, since the OFDM scheme uses a plurality of subcarriers orthogonal to each other, when the orthogonality between these subcarriers is destroyed, carrier interference (ICI) occurs between adjacent users, which greatly increases the bit error rate. In the OFDM scheme, the largest cause of orthogonality between subcarriers is caused by a carrier frequency offset (CFO) caused by the carrier's frequency synchronization being not performed at the receiving end or the uplink (UPLINK). By Synchronization research in a multi-user environment for estimating and compensating for these carrier frequency offsets has been actively conducted until recently.

종래에 제안된 반송파 주파수 옵셋 보상방법(IEEE COMMUNICATION LETTERS, VOL.4, NO.12, DECEMBER 2000)에는 수신된 OFDM 심벌(symbol)들에 대해 고속 퓨리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 취하기 전에 복소 함수(Complex Exponents)값을 곱하여 반송파 주파수 옵셋을 보상하는 방법과 고속 퓨리에 변환을 취한 후 순환 컨볼루션(Circular Convolution)을 이용하여 반송파 주파수 옵셋을 보상하는 방법이 있다.In the conventional proposed carrier frequency offset compensation method (IEEE COMMUNICATION LETTERS, VOL.4, NO.12, DECEMBER 2000), complex complexes before receiving a fast Fourier transform (FFT) on the received OFDM symbols There are a method of compensating a carrier frequency offset by multiplying a complex exponents value and a method of compensating a carrier frequency offset using a circular convolution after performing a fast Fourier transform.

도 1은 OFDMA를 이용하는 이동 단말기의 전송 모듈 및 채널 환경에 대한 블록 다이어그램이다. 도 1에서는 U 명의 사용자가 존재하고, N 개의 부반송파들을 사용하는 OFDMA 시스템을 가정한다. N 개의 부반송파들에는 실질적인 부반송파들(Nused)과 보호 대역(guard band)에서의 가상 부반송파들(virtual subcarriers)이 포함된다.1 is a block diagram of a transmission module and a channel environment of a mobile terminal using OFDMA. In FIG. 1, it is assumed that there are U users and an OFDMA system using N subcarriers. The N subcarriers include actual subcarriers N used and virtual subcarriers in a guard band.

도 1을 참조하면, 각 사용자들(100-1, 100-2, ..., 100-U)에게 할당된 부반송파들(Xu,0, Xu,1, Xu,2, ..., Xu,N-1)은 각각 역 고속 퓨리에 변환기(102-1, 102-2, ..., 102-U)에 의해 아래 [수학식 1]의 연산이 수행되어 병렬 형태의 심벌들(xu,n 단, n=0,1,2,..., N-1)로 변환된다.Referring to FIG. 1, subcarriers X u, 0 , X u, 1 , X u, 2 , ... assigned to respective users 100-1, 100-2, ..., 100-U. , X u, N-1 ) are performed by the inverse fast Fourier transformers 102-1, 102-2, ..., 102-U, respectively, and the operation of Equation 1 below is performed. x u, n where n = 0, 1, 2, ..., N-1).

(단, Xu,k는 u번째 사용자의 k번째 부반송파, =exp(-j2πkn/N))(Where X u, k is the k th subcarrier of the u th user, = exp (-j2πkn / N))

그리고, 전송을 위한 전송 심벌들에는 인접 심벌들간의 간섭을 방지하기 위해 삽입되는 Cyclic Prefix들(이하, CP: xu,N-L, xu,N-L+1,..., xu,N-1)도 포함된다. 각각의 CP 들은 역 고속 퓨리에 변환기로부터의 심벌들 중 마지막 L 개의 심벌들을 복사하여 삽입된다.In addition, Cyclic Prefixes (hereinafter, CP: x u, NL , x u, N-L + 1 , ..., x u, N) are inserted into transmission symbols for transmission to prevent interference between adjacent symbols. -1 ) is also included. Each CP is inserted by copying the last L symbols of the symbols from the inverse fast Fourier transformer.

각 사용자별(100-1, 100-2, ..., 100-U)로 CP를 포함한 전송 심벌들은 병/직렬 변환기(104-1, 104-2, ..., 104-U)에 의해 각각 전송 심벌 벡터( u)로 변환된다. 아래 [수학식 2]는 u번째 사용자의 전송 심벌 벡터( u)를 나타낸 것이다.Transmission symbols including CPs for each user (100-1, 100-2, ..., 100-U) are converted by the parallel-to-serial converters 104-1, 104-2, ..., 104-U. Each transmit symbol vector ( u ) Equation 2 below shows the transmission symbol vector of the u th user ( u ).

상기 [수학식 2]에서 전송 심벌 벡터( u)의 각 원소들에 대한 정의는 상기 [수학식 1]에 개시되어 있다.In Equation 2, a transmission symbol vector ( Definition of each element of u ) is disclosed in Equation 1 above.

한편, 각각의 병/직렬 변환기(104-1, 104-2, ..., 104-U)에 의해 변환된 전송 심벌 벡터들( 1, 2,..., U)은 각 사용자별로 전송 채널(106-1, 106-2, ..., 106-U)을 통해 기지국(BS: Base Station)으로 전송된다. 이 때, 전송 채널(106-1, 106-2, ..., 106-U)을 통과한 각각의 데이터 심벌 벡터( 1, 2,..., U)에는 각 전송 채널(106-1, 106-2, ..., 106-U)들의 감쇠(attenuation)특성에 따른 감쇠 성분값(Η u)이 존재한다. 아래 [수학식 3]은 전송 채널의 감쇠 성분을 포함한 u번째 사용자의 데이터 심벌 벡터를 나타낸 것이다.Meanwhile, the transmission symbol vectors transformed by the respective bottle / serial converters 104-1, 104-2, ..., 104-U ( 1 , 2 , ..., U ) is transmitted to a base station (BS) through transmission channels 106-1, 106-2,..., 106 -U for each user. At this time, each data symbol vector (through the transmission channels 106-1, 106-2, ..., 106-U) 1 , 2 , ..., U ) has an attenuation component value Η u corresponding to the attenuation characteristic of each transmission channel 106-1, 106-2,..., 106 -U. Equation 3 below shows the data symbol vector of the u-th user including the attenuation component of the transmission channel.

(단, ) (only, )

위 [수학식 3]에서 Η u는 u번째 사용자의 채널 감쇠 성분을 ((N+L)×(N+L)) 형태의 행렬식으로 표현한 것이다.(이 때, 은 u번째 사용자의 n번째 심벌의 반송 주파수 옵셋 성분을 의미하고, 은 레이라이 페이딩 프로파일(Rayleigh fading profile) 성분을 의미한다. 그리고, f u는 u번째 사용자와 업 링크 수신장치 사이의 일반화된 반송파 주파수 옵셋을 의미한다.)In [Equation 3], Η u is the determinant of the u-th user's channel attenuation component in the form of ((N + L) × (N + L)). Denotes a carrier frequency offset component of the n th symbol of the u th user, Means a Rayleigh fading profile component. F u denotes a generalized carrier frequency offset between the u th user and the uplink receiver.)

한편, 기지국에서 수신되는 신호()에는 각 사용자들로부터의 데이터 심벌 벡터( 1, 2,..., U)의 합과 채널의 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 성분()이 포함되어 있고, 이는 아래 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, the signal received from the base station ( ) Is the data symbol vector ( 1 , 2 , ..., The sum of U ) and the noise of the channel (AWGN: Additive White Gaussian Noise) ), Which can be expressed as shown in Equation 4 below.

(단, ) (only, )

도 2는 복소 함수값을 이용하여 반송파 주파수 옵셋을 보상하는 종래 OFDMA 수신장치의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 종래의 OFDMA 수신장치는 곱셈기(200-1, 200-2, ..., 200-U), 직/병렬 변환기(202-1, 202-2, ..., 202-U), CP 제거기(204-1. 204-2, ..., 204-U) 및 고속 퓨리에 변환기(206-1, 206-2, ..., 206-U)를 포함한다. 이하, 각 사용자별 블록 구성 및 동작이 유사함으로 임의의 한 사용자(u 번째 사용자)를 기준으로 도 2를 설명한다. (단, u는 1, 2, ..., U 중 하나)2 is a block diagram of a conventional OFDMA receiver for compensating carrier frequency offset using a complex function value. 2, a conventional OFDMA receiver includes a multiplier (200-1, 200-2, ..., 200-U), a serial / parallel converter (202-1, 202-2, ..., 202-) U), CP removers 204-1. 204-2, ..., 204-U, and fast Fourier transformers 206-1, 206-2, ..., 206-U. Hereinafter, FIG. 2 will be described based on any one user (u-th user) because the block configuration and operation of each user are similar. (Where u is one of 1, 2, ..., U)

u 번째 사용자의 곱셈기(200-u)에서는 OFDMA 수신장치의 수신 안테나를 통해 수신된 신호()에 반송파 주파수 옵셋 성분을 추정하여 획득한 복소 함수(제u 복소 함수)를 곱함으로써, 수신된 신호()에 포함된 u 번째 사용자의 반송파 주파수 옵셋 성분을 보상한다.In the multiplier 200-u of the u-th user, the signal received through the receiving antenna of the OFDMA receiver ( ) Is multiplied by a complex function (u-complex function) obtained by estimating a carrier frequency offset component to obtain a received signal ( Compensation for the carrier frequency offset component of the u-th user included in the).

직/병렬 변환기(202-u)는 곱셈기(200-u)로부터 입력되는 신호를 병렬 형태의 심벌들(203-u 및 u,0 , u,1 , ..., u,N-1)로 변환한다. 변환된 심벌들(203-u 및 u,0 , u,1 , ..., u,N-1)에는 최초 송신시에 심벌간의 간섭을 방지하기 위해 삽입된 CP(203-u)성분도 포함되어 있다.The serial-to-parallel converter 202-u converts a signal input from the multiplier 200-u into parallel symbols 203-u and u, 0 , u, 1 , ..., u, N-1 ). Transformed symbols 203-u and u, 0 , u, 1 , ..., u, N-1 ) also includes a CP 203-u component inserted to prevent interference between symbols during initial transmission.

CP 제거기(204-u)는 직/병렬 변환기(202-u)로부터의 심벌들 중 CP 성분(203-u)만을 제거한다.The CP remover 204-u removes only the CP component 203-u of the symbols from the serial / parallel converter 202-u.

고속 퓨리에 변환기(206-u)는 CP 성분(203-u)이 제거된 심벌들( u,0 , u,1 , ..., u,N-1)을 고속 퓨리에 변환을 통해 전송 이전의 최초 심벌들( u,0, u,1, ..., u,N-1)에 가까운 복원 심벌들( u,0, u,1, ..., u,N-1)로 변환한다.The fast Fourier transformer 206-u is a symbol with the CP component 203-u removed. u, 0 , u, 1 , ..., u, N-1 ) using the fast Fourier transform u, 0 , u, 1 , ..., recovery symbols close to u, N-1 ) u, 0 , u, 1 , ..., u, N-1 ).

그러나, 도 2에 보인 방법을 통해 반송파 주파수 옵셋 성분을 보상하여 획득한 복원 심벌들( u,0, u,1, ..., u,N-1)에도 여전히 인접 사용자들간의 반송파 주파수 옵셋 차이에 의한 간섭 성분은 존재한다.However, reconstruction symbols obtained by compensating the carrier frequency offset component through the method shown in FIG. u, 0 , u, 1 , ..., u, N-1 ) still has interference components due to carrier frequency offset differences between neighboring users.

도 3 내지 도 6은 도 2와 같은 종래의 방법을 통해 반송파 주파수 옵셋을 보상한 이후에도 인접 사용자들간의 반송파 주파수 옵셋 차이에 의해 발생하는 간섭 성분을 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 두 사용자에 대한 각 사용자별 두 개의 반송파만을 도시한다.3 to 6 are diagrams illustrating interference components caused by carrier frequency offset differences between adjacent users even after compensating carrier frequency offsets through the conventional method as shown in FIG. 2. For convenience of description, only two carriers for each user are shown for two users.

도 3의 (a)는 제 1 사용자의 반송파 신호를 보여주는 도면이고, 도 3의 (b)는 제 2 사용자의 반송파 신호를 보여주는 도면이다. 도 3에 보인 것처럼, 각 사용자별 반송파는 △f 만큼의 주파수 차이를 갖는다. 그리고, 도 4의 (a)는 제 1 사용자에 있어서, 각 반송파간의 간섭에 의한 반송파 주파수 옵셋(f1)이 포함된 신호를 보여주는 도면이고, 도 4의 (b)는 제 2 사용자에 있어서, 각 반송파간의 간섭에 의한 반송파 주파수 옵셋(-f2)이 포함된 신호를 보여주는 도면이다.FIG. 3A illustrates a carrier signal of a first user, and FIG. 3B illustrates a carrier signal of a second user. As shown in FIG. 3, each user carrier has a frequency difference of Δf. 4A illustrates a signal including a carrier frequency offset f 1 due to interference between carriers in the first user, and FIG. 4B illustrates a second user in FIG. FIG. 7 shows a signal including a carrier frequency offset (-f 2 ) due to interference between carriers.

도 5는 각 사용자별 반송파 신호가 하나의 OFDMA 업 링크 채널을 통해 전송되는 신호를 보여주는 도면이다. 도 5에 보인 신호는 도 2에 보인 종래의 반송파 주파수 옵셋 보상방법을 통해 반송파 주파수 옵셋 성분을 제거하여 각 사용자별로 원래의 신호로 복원된다.5 is a diagram illustrating a signal in which a carrier signal for each user is transmitted through one OFDMA uplink channel. The signal shown in FIG. 5 is restored to the original signal for each user by removing the carrier frequency offset component through the conventional carrier frequency offset compensation method shown in FIG.

도 6은 도 2와 같은 종래의 주파수 옵셋 보상방법을 통해 반송파 주파수 옵셋 성분을 제거하여 각 사용자별로 복원된 신호를 보여주는 도면이다. 도 6의 (a)에 보인 것처럼, 제 1 사용자의 복원된 신호에는 반송파 주파수 옵셋을 보상한 이후에도 최초 제 2 사용자와의 반송파 주파수 옵셋 차이에 의한 간섭 성분(-f1-f2)이 여전히 존재한다. 제 2 사용자의 경우에도 도 6의 (b)에 보인 것처럼, 간섭 성분(f1+f2)이 존재한다.FIG. 6 is a diagram illustrating a signal reconstructed for each user by removing a carrier frequency offset component through a conventional frequency offset compensation method as shown in FIG. 2. As shown in FIG. 6A, even after compensating the carrier frequency offset, the recovered signal of the first user still has the interference component (-f 1 -f 2 ) due to the carrier frequency offset difference with the first second user. do. In the case of the second user as well, as shown in FIG. 6B, there is an interference component f 1 + f 2 .

이상의 설명에서 보인 것처럼, 종래와 같이 반송파 주파수 옵셋을 추정하여 복소 함수를 곱함으로써 각 사용자별로 반송파 주파수 옵셋값을 보상한 이후에도 각 사용자간의 반송파 주파수 옵셋값의 차이에 의한 간섭 성분은 여전히 존재한다. 따라서, 이에 의해 OFDMA 수신장치의 성능 열화가 초래된다.As shown in the above description, even after compensating a carrier frequency offset value for each user by estimating a carrier frequency offset and multiplying a complex function, the interference component due to the difference in the carrier frequency offset value between users still exists. Therefore, this results in performance degradation of the OFDMA receiver.

본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 업 링크에서 다중 사용자간의 반송파 주파수 옵셋차에 의해 발생하는 간섭 성분을 시간 영역에서의 병렬 간섭 제거 알고리즘을 통해 보상할 수 있는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신장치를 제공하고자 한다.Disclosure of the Invention An object of the present invention is to provide an orthogonal frequency division multiple access system capable of compensating interference components caused by carrier frequency offset differences between multiple users in the uplink of an orthogonal frequency division multiple access system through a parallel interference cancellation algorithm in the time domain. To provide a receiver.

본 발명의 OFDMA 시스템 수신장치는 외부로부터 다중 사용자에 의한 OFDMA 방식의 제1 신호를 수신하여 각 사용자별로 제1 신호에 포함된 반송파 주파수 옵셋 성분을 제거한 제2 신호를 출력하는 제1 수단과 제2 신호를 입력으로 하여 각 사용자별 반송파 주파수 옵셋차에 의한 간섭 성분을 제거한 제3 신호를 출력하는 제2 수단 및 제3 신호를 고속 퓨리에 변환하여 주파수 영역의 제4 신호를 생성하는 제3 수단을 포함한다.The OFDMA system receiving apparatus of the present invention receives a first signal of an OFDMA scheme by multiple users from the outside and outputs a second signal by removing a carrier frequency offset component included in the first signal for each user and the second signal. A second means for outputting a third signal from which interference components due to carrier frequency offset differences for each user are input as a signal, and a third means for generating a fourth signal in a frequency domain by fast Fourier transforming the third signal; do.

(실시예)(Example)

도 7은 본 발명에 있어서, 시간 영역의 병렬 간섭 제거 알고리즘을 이용하여 구현된 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신장치를 보여주는 블록도이다. 도 7에 보인 것처럼, OFDMA 시스템의 수신장치는 각 사용자별로 곱셈기(700-1, 700-2, ..., 700-U), 직/병렬 변환기(702-1, 702-2, ..., 702-U), CP 제거기(704-1, 704-2, ..., 704-U), 시간영역 병렬 간섭 제거기(706 이하, TDPIC:Time Domain Parallel Interference Cancellation) 및 고속 퓨리에 변환기(708-1, 708-2, ..., 708-U)를 포함한다.FIG. 7 is a block diagram illustrating a receiver of an orthogonal frequency division multiple access system implemented using a time-domain parallel interference cancellation algorithm according to the present invention. As shown in FIG. 7, the receiver of the OFDMA system includes multipliers 700-1, 700-2, ..., 700-U, and serial / parallel converters 702-1, 702-2, ... for each user. , 702-U), CP cancellers 704-1, 704-2, ..., 704-U, Time Domain Parallel Interference Canceller (TDPIC: Time Domain Parallel Interference Cancellation) and Fast Fourier transformers 1, 708-2, ..., 708-U).

각각의 사용자별로 곱셈기들(700-1, 700-2, ..., 700-U)은 OFDMA 수신장치의 수신 안테나를 통해 수신된 신호()에 각각 반송파 주파수 옵셋 성분을 추정하여 획득한 복소 함수를 곱함으로써, 수신된 신호()에 포함된 각 사용자별 반송파 주파수 옵셋 성분을 제거한 신호들을 출력한다.The multipliers 700-1, 700-2,..., 700 -U for each user receive signals received through the reception antenna of the OFDMA receiver. ) Is multiplied by the complex function obtained by estimating the carrier frequency offset component, respectively, Signals from which the carrier frequency offset component included in each user) are removed.

직/병렬 변환기들(702-1, 702-2, ..., 702-U)은 각각의 곱셈기들(700-1, 700-2, ..., 700-U)로부터 입력되는 신호를 병렬 형태의 심벌들[(703-1 및 1,0, 1,1, ..., 1,N-1), (703-2 및 2,0, 2,1, ..., 2,N-1), ..., (703-U 및 U,0, U,1, ..., U,N-1)]로 변환하여 출력한다. 이 때, 변환된 심벌들에는 최초 송신시에 심벌간의 간섭을 방지하기 위해 삽입된 CP 성분(703-1, 703-2, ..., 703-U)도 포함되어 있다.The serial / parallel converters 702-1, 702-2, ..., 702-U parallel the signals input from the respective multipliers 700-1, 700-2, ..., 700-U. In the form of symbols [703-1 and 1,0 , 1,1 , ..., 1, N-1 ), (703-2 and 2,0 , 2,1 , ..., 2, N-1 ), ..., (703-U and U, 0 , U, 1 , ..., U, N-1 )] to output. At this time, the converted symbols also include CP components 703-1, 703-2, ..., 703-U inserted to prevent interference between symbols during initial transmission.

CP 제거기들(704-1, 704-2, ..., 704-U)은 직/병렬 변환기(702-1, 702-2, ..., 702-U)로부터의 심벌들중 CP 성분들(703-1, 703-2, ..., 703-U)을 제거한 심벌들만을 출력한다. 이하, CP 제거기에 의해 출력되는 심벌들을 1차 보상심벌이라 칭한다.(이는 복소함수를 이용하여 1차적으로 반송파 주파수 옵셋을 보상한 심벌이기 때문이다.)CP cancellers 704-1, 704-2, ..., 704-U are CP components of symbols from the serial / parallel converter 702-1, 702-2, ..., 702-U. Only the symbols from which (703-1, 703-2, ..., 703-U) are removed are output. Hereinafter, the symbols output by the CP canceller are referred to as first-order compensation symbols (because these symbols primarily compensate for the carrier frequency offset using a complex function).

한편, 이때 출력되는 신호에는 앞서 종래 기술에서 언급한 바와 같이 각 사용자간의 반송파 주파수 옵셋값의 차이에 의한 간섭 성분이 포함되어 있다. 이를 수식을 통해 보다 자세히 설명하면, u 번째 사용자에 있어서, CP 제거기(704-u)로부터 출력되는 심벌들( u,0, u,1, ..., u,N-1 이하, 벡터 형태인 로 표기함)은 아래 [수학식 5]와 같이 간략하게 벡터 형태로 표현되어 진다.On the other hand, the output signal at this time includes an interference component due to the difference in the carrier frequency offset value between each user as mentioned in the prior art. In more detail through the equation, for the u-th user, the symbols (output from the CP remover 704-u ( u, 0 , u, 1 , ..., u, N-1 or less, in the form of a vector Is expressed in a vector form as shown in Equation 5 below.

단, [수학식 5]에서 는 u 번째 사용자의 반송파 주파수 옵셋 추정값을 나타내며, 아래 [수학식 6]과 같이 표현된다.However, in [Equation 5] Denotes a carrier frequency offset estimation value of the u-th user, and is represented by Equation 6 below.

위 [수학식 6]에서 은 u 번째 사용자의 n 번째 심벌에 대한 반송파 주파수 옵셋 추정값으로 다음 [수학식 7]과 같이 표현된다.In [Equation 6] above Is a carrier frequency offset estimation value for the n th symbol of the u th user, as shown in Equation 7 below.

(단, 는 u 번째 사용자와 업 링크 수신장치 간의 반송파 주파수 옵셋 동기값이고, n=0, 1, 2, ..., N-1이다.)(only, Is the carrier frequency offset synchronization value between the u-th user and the uplink receiver, and n = 0, 1, 2, ..., N-1.)

[수학식 5]에서 u 번째 사용자의 n 번째 수신 심벌에 대한 영향은 아래 [수학식 8]과 같이 표현되어 지며, 이는 다시 아래 [수학식 9]와 같이 세 가지 성분으로 구분될 수 있다.In [Equation 5], the influence on the nth received symbol of the u-th user is expressed as Equation 8 below, which may be divided into three components as shown in Equation 9 below.

[수학식 9]에서 은 u 번째 사용자의 n 번째 수신 심벌의 신호 성분을 의미하고, 은 사용자간의 반송 주파수 옵셋차에 의해 발생하는 간섭 성분을 의미하는 심벌이며, 은 백색 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 성분을 의미한다. [수학식 9]에 보인 것처럼, CP 제거기들로부터 TDPIC로 입력되는 신호에는 OFDMA 수신장치의 성능 열화를 초래하는 간섭 성분들이 포함되어 있다. 그리고, 이러한 간섭 성분들은 위 [수학식 8]과 [수학식 9]를 이용하면, 아래 [수학식 10]과 같이 표현될 수 있다.In [Equation 9] Denotes the signal component of the n th received symbol of the u th user, Is a symbol representing an interference component generated by a carrier frequency offset difference between users. Denotes an additive white Gaussian noise (AWGN) component. As shown in Equation 9, the signal input to the TDPIC from the CP cancellers includes interference components that cause performance degradation of the OFDMA receiver. And, using the above Equation 8 and Equation 9, such interference components can be expressed as Equation 10 below.

앞서 언급한 것처럼, 위 [수학식 10]과 같은 간섭 성분들은 각 사용자들의 반송파 주파수 옵셋값이 서로 다르기 때문에 발생한다. 만약, 모든 사용자들의 반송파 주파수 옵셋값이 동일하다면 위 [수학식 10]과 같은 간섭 성분은 발생하지 않을 것이다.As mentioned above, interference components such as Equation 10 are generated because carrier frequency offset values of the users are different from each other. If the carrier frequency offset values of all users are the same, the interference component as shown in [Equation 10] will not occur.

시간영역 병렬 간섭 제거기(706)는 CP 제거기들(704-1, 704-2, ..., 704-U)로부터 입력되는 1차 보상 심벌들을 이용하여 각 사용자간의 반송 주파수 옵셋값의 차이에 의해 발생하는 위 [수학식 10]으로 표현되는 간섭 성분들을 제거하여 출력한다. 한편, TDPIC(706)는 시간영역(Time Domain)에서 즉, 고속 퓨리에 변환 이전에 간섭 성분을 제거(TDPIC: Time Domain Parallel Cancellation)한다.The time domain parallel interference canceller 706 uses the first compensation symbols input from the CP cancellers 704-1, 704-2,. The interference components represented by Equation 10 above are removed and output. Meanwhile, the TDPIC 706 removes an interference component (TDPIC) in the time domain, that is, before the fast Fourier transform.

도 8은 본 발명의 TDPIC(706)의 실시예를 보여주는 블록도이다. 도 8을 참조하면, TDPIC(706)는 신호 재생 블록(802)과 연산 블록(804) 및 간섭 제거 블록(806)을 포함한다. 도 8에 표기된 기호는 벡터 형태를 의미한다.8 is a block diagram illustrating an embodiment of the TDPIC 706 of the present invention. Referring to FIG. 8, the TDPIC 706 includes a signal reproduction block 802, an operation block 804, and an interference cancellation block 806. The symbol shown in FIG. 8 means a vector form.

신호 재생 블록(802)은 각 사용자별로 대응되는 신호 재생 회로들(802-1, 802-2, ..., 802-U)로 구성되며, 각각의 신호 재생 회로는 대응되는 CP 제거기로부터의 1차 보상심벌들을 입력으로 하여 보상 이전의 심벌들을 재생한다. 이는 특정 사용자의 1차 보상심벌들을 고속 퓨리에 변환하여 획득되는 반송파들 모두가 다른 사용자의 반송파에 의해 영향을 받는 것은 아니기 때문에 가능하다. 즉, 도 6의 (a)을 참조하면, 제 1 사용자의 반송파들(602a, 604a) 중 하나의 반송파(602a)는 제 2 사용자의 반송파들(602b, 604b)에 의해 영향을 받지 않는다. 이하, u 번째 신호 재생회로를 예로 들어 심벌 재생 동작을 보다 상세히 설명한다.The signal regeneration block 802 is composed of signal regeneration circuits 802-1, 802-2, ..., 802-U corresponding to each user, and each signal regeneration circuit has 1 from the corresponding CP canceller. The second compensation symbols are input to reproduce the symbols before the compensation. This is possible because not all carriers obtained by fast Fourier transforming the first compensation symbols of a specific user are affected by the carrier of another user. That is, referring to FIG. 6A, one of the carriers 602a and 604a of the first user is not affected by the carriers 602b and 604b of the second user. Hereinafter, the symbol reproduction operation will be described in more detail with the u-th signal reproduction circuit as an example.

도 9는 본 발명의 u 번째 신호 재생회로의 실시예를 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면 신호 재생회로는 고속 퓨리에 변환부(902)와 복조부(904), 디코딩부(906), 인코딩부(908), 변조부(910) 및 역 고속 퓨리에 변환부(912)를 포함한다. u 번째 신호 재생회로(802-u)는 u 번째 CP 제거기(704-u)로부터 입력되는 1차 보상심벌들( u)을 고속 퓨리에 변환하여 획득되는 반송파들 중 다른 반송파의 영향을 받지 않는 반송파를 이용하여 1차 보상 이전의 심벌들( u,0, u,1,... , u,N-1 :이하, 벡터 형태인 u로 표기함.)을 재생한다. 이를 위한 신호 재생회로의 고속 퓨리에 변환과 복조, 디코딩, 인코딩, 변조 및 역 고속 퓨리에 변환 동작은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.9 is a block diagram showing an embodiment of a u-th signal reproducing circuit of the present invention. Referring to FIG. 9, the signal reproducing circuit includes a fast Fourier transform unit 902, a demodulator 904, a decoder 906, an encoder 908, a modulator 910, and an inverse fast Fourier transform 912. Include. The u th signal regeneration circuit 802-u receives the first compensation symbols (i) which are input from the u th CP canceller 704-u. u ) symbols before the first compensation by using a carrier that is not affected by other carriers among the carriers obtained by fast Fourier transforming u, 0 , u, 1 , ..., u, N-1 : or less, vector Form play u .) The fast Fourier transform, demodulation, decoding, encoding, modulation and inverse fast Fourier transform operations of the signal regeneration circuit for this purpose are well known techniques, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

한편, 신호 재생 블록(802)을 통해 1차 보상 이전의 심벌들( 1, 2, ... U)이 재생되면 연산 블록(804)에서 아래 [수학식 11]을 이용한 연산을 통해 1차 보상심벌들에 포함되어 있는 사용자간의 반송파 주파수 옵셋값의 차에 의한 간섭 성분을 완전히 재생할 수 있다.(단, 이라고 가정한다.)On the other hand, the symbols before the first compensation through the signal reproduction block 802 ( 1 , 2 , ... When U ) is reproduced, the operation block 804 can completely reproduce the interference component due to the difference in the carrier frequency offset value between users included in the first compensation symbols through the calculation using Equation 11 below. only, Is assumed.)

간섭 제거 블록(806)에서는 아래 [수학식 12]에 보인 것처럼, 각각의 덧셈기(806-1, 806-2, ..., 806-U)를 이용하여 CP 제거기들로부터 입력되는 1차 보상심벌들( 1, 2, ..., U)에서 연산 블록(804)에 의해 재생된 간섭 성분들( 1, 2, ..., U)을 빼줌으로써 반송파 주파수 옵셋이 완전히 보상된 심벌들( 1, 2, ..., U)을 출력한다.In the interference cancellation block 806, the first compensation symbol input from the CP cancellers using the respective adders 806-1, 806-2, ..., 806-U, as shown in Equation 12 below. field( 1 , 2 , ..., Interference components reproduced by arithmetic block 804 in U ) 1 , 2 , ..., By subtracting U ), the symbols whose carrier frequency offset is fully compensated ( 1 , 2 , ..., U )

고속 퓨리에 변환기(706-1, 706-2, ..., 706-u)는 TDPIC(706)로부터 입력되는 심벌들[( 1,0, 1,1, ..., 1,N-1), ( 2,0, 2,1, ..., 2,N-1), ..., ( U,0, U,1, ..., U,N-1)]을 고속 퓨리에 변환을 통해 전송 이전의 최초 심벌들( u,0, u,1, ..., u,N-1)에 가까운 주파수 영역의 심벌들( u,0, u,1, ..., u,N-1)로 변환한다.The fast Fourier transformers 706-1, 706-2,..., 706-u receive symbols input from the TDPIC 706 [( 1,0 , 1,1 , ..., 1, N-1 ), ( 2,0 , 2,1 , ..., 2, N-1 ), ..., ( U, 0 , U, 1 , ..., U, N-1 )] through the fast Fourier transform u, 0 , u, 1 , ..., symbols in the frequency domain close to u, N-1 ) u, 0 , u, 1 , ..., u, N-1 ).

도 10은 복소함수만을 이용한 종래의 OFDMA 수신장치와 본 발명에서 제안한 OFDMA 수신장치의 성능 평가 그래프이다. 도 10의 그래프는 아래 [표 1]과 같은 파라메터를 적용하여 컴퓨터를 통해 시뮬레이션한 결과이다.10 is a performance evaluation graph of a conventional OFDMA receiver using only a complex function and the OFDMA receiver proposed by the present invention. The graph of FIG. 10 is a simulation result through a computer by applying the parameters as shown in Table 1 below.

파라메터Parameter 적용값Application value 전체 반송파수(N)Total carrier frequency (N) 256256 사용된 반송파 수(M ×U)Number of carriers used (M × U) 200200 최대 사용자 수(U)Max number of users 44 채널 코딩Channel coding 컨볼루션 코드 K = 5Convolution Code K = 5 대역폭Bandwidth 10 MHz10 MHz CP(Cyclic Prefix : L)CP (Cyclic Prefix: L) 6464 변조 방식Modulation method QPSKQPSK 반송파 할당(SA)방식Carrier Allocation (SA) RBISARBISA 자유 반송파 주파수 옵셋(RCFO)Free Carrier Frequency Offset (RCFO) |fu|≤vㆍΔf(v=1,2,3,4)F u | ≤v · Δf (v = 1,2,3,4)

(단, [표 1]에서 v는 반송파 주파수 옵셋의 범위를 나타내고, △f는 반송파 사이의 간격(Normalized Subcarrier Spacing)을 의미한다.)(In Table 1, v denotes a range of carrier frequency offset, and Δf denotes a normalized subcarrier spacing.)

도 10을 참조하면, 점선으로 나타낸 부분{P1(v=1인 경우), P2(v=2인 경우), P3(v=3인 경우), P4(v=4인 경우)}은 종래 기술에서 v 값에 따른 특성곡선이며, 실선{(I2(v=2인 경우), I3(v=3인 경우), I4(v=4인 경우)}은 본 발명의 TDPIC 보상방법을 적용한 경우 v 값에 따른 특성곡선이다. 그리고, 굵은 실선(T)은 이론적인 특성곡선이다. 도 10에 보인 것처럼, 종래 기술에 비해 본 발명의 TDPIC 알고리즘을 적용한 OFDMA 수신장치가 모든 v 값에 대해 비트 오율과 심벌 에너지 대 잡음 전력 스펙터럼 밀도(Es/No) 모두에서 탁월한 성능 향상이 있음을 알 수 있다. 특히, v = 2 인 경우(I2)에는 이론적인 특성곡선(T)과 거의 유사하며, v < 2 인 경우에는 이론적인 특성곡선(T)과 완전히 일치한다.Referring to FIG. 10, the portions indicated by dotted lines {P1 (when v = 1), P2 (when v = 2), P3 (when v = 3), and P4 (when v = 4)} are known Is the characteristic curve according to the value of v, and the solid line {(I2 (when v = 2), I3 (when v = 3), I4 (when v = 4)} is applied when the TDPIC compensation method of the present invention is applied. The thick solid line T is a theoretical characteristic curve, as shown in Fig. 10. As shown in Fig. 10, the OFDMA receiver to which the TDPIC algorithm of the present invention is applied has a bit error rate for all v values. It can be seen that there is an excellent performance improvement in both symbol energy vs. noise power spectral density (Es / No), especially when v = 2 (I2), which is almost similar to the theoretical characteristic curve (T), where v < In case of 2, it is completely coincident with the theoretical characteristic curve (T).

이상에서, 본 발명에 따른 TDPIC 알고리즘 및 이를 이용한 OFDMA 시스템 수신장치의 구성 및 동작을 상기한 도면을 통해 상술하였지만, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 응용 및 변경이 가능하다.In the above, the configuration and operation of the TDPIC algorithm according to the present invention and the OFDMA system receiving apparatus using the same have been described above with reference to the above drawings, but these are merely exemplary and various applications and modifications are made without departing from the technical spirit of the present invention. This is possible.

상술한 바와 같이, 본 발명의 OFDMA 수신장치는 사용자 간섭에 의한 반송파 주파수 옵셋 뿐만 아니라, 사용자간의 반송파 주파수 옵셋차에 의한 간섭 성분도 제거함으로써, 다중 사용자 환경에서의 반송파 주파수 옵셋을 효과적으로 보상할 수 있다. 따라서, 비트 오율에서도 탁월한 효과를 얻을 수 있다.As described above, the OFDMA receiver of the present invention can effectively compensate for the carrier frequency offset in a multi-user environment by removing not only the carrier frequency offset caused by user interference but also the interference component caused by the carrier frequency offset difference between users. Therefore, an excellent effect can be obtained even at a bit error rate.

도 1은 OFDMA를 이용하는 이동 단말기의 전송 모듈 및 채널 환경에 대한 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram of a transmission module and a channel environment of a mobile terminal using OFDMA.

도 2는 복소 함수값을 이용하여 반송파 주파수 옵셋을 보상하는 종래 OFDMA 수신장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a conventional OFDMA receiver for compensating carrier frequency offset using a complex function value.

도 3 내지 도 6은 도 2와 같은 종래의 방법을 통해 반송파 주파수 옵셋을 보상한 이후에도 인접 사용자들간의 반송파 주파수 옵셋 차이에 의해 발생하는 간섭 성분을 보여주는 도면이다.3 to 6 are diagrams illustrating interference components caused by carrier frequency offset differences between adjacent users even after compensating carrier frequency offsets through the conventional method as shown in FIG. 2.

도 7은 본 발명에 있어서, 시간 영역의 병렬 간섭 제거 알고리즘을 이용하여 구현된 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신장치를 보여주는 블록도이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating a receiver of an orthogonal frequency division multiple access system implemented using a time-domain parallel interference cancellation algorithm according to the present invention.

도 8은 본 발명의 시간 영역 병렬 간섭 제거기의 실시예를 보여주는 블록도이다.8 is a block diagram illustrating an embodiment of a time domain parallel interference canceller of the present invention.

도 9는 본 발명의 u 번째 신호 재생회로의 실시예를 보여주는 블록도이다. 9 is a block diagram showing an embodiment of a u-th signal reproducing circuit of the present invention.

도 10은 복소함수만을 이용한 종래의 OFDMA 수신장치와 본 발명에서 제안한 OFDMA 수신장치의 성능 평가 그래프이다.10 is a performance evaluation graph of a conventional OFDMA receiver using only a complex function and the OFDMA receiver proposed by the present invention.

Claims (19)

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템의 수신장치에 있어서,In the receiving apparatus of an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system, 외부로부터 다중 사용자에 의한 OFDMA 방식의 제1 신호를 수신하여 상기 각 사용자별로 상기 제1 신호에 포함된 반송파 주파수 옵셋 성분을 보상한 제2 신호를 출력하는 제1 수단;First means for receiving a first signal of an OFDMA scheme by multiple users from the outside and outputting a second signal for compensating carrier frequency offset components included in the first signal for each user; 상기 제2 신호를 입력으로 하여 상기 각 사용자별 반송파 주파수 옵셋차에 의한 간섭 성분을 제거한 제3 신호를 출력하는 제2 수단; 및Second means for outputting a third signal by removing the interference component due to the carrier frequency offset difference for each user as the second signal; And 상기 제3 신호를 고속 퓨리에 변환하여 주파수 영역의 제4 신호를 생성하는 제3 수단을 포함함을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.And third means for generating a fourth signal in a frequency domain by performing fast Fourier transform on the third signal. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호 및 상기 제3 신호는 시간 영역의 신호임을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.And the first signal, the second signal, and the third signal are signals in a time domain. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 신호는 병렬형태의 심벌들로 표현됨을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.And the second signal is represented by symbols in parallel form. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 수단은 상기 제1 신호와 각 사용자별로 상기 반송파 주파수 옵셋을 추정한 복소 함수를 곱하여 상기 반송파 주파수 옵셋을 보상하는 곱셈기;와The first means includes: a multiplier for compensating the carrier frequency offset by multiplying the first signal and a complex function obtained by estimating the carrier frequency offset for each user; and 상기 곱셈기의 출력신호를 병렬 형태의 신호들로 변환하는 직/병렬 변환기; 및A serial / parallel converter for converting the output signal of the multiplier into parallel signals; And 상기 직/병렬 변환기로부터의 신호들로부터 CP 성분의 신호들을 제거하는 CP 제거기를 포함함을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.And a CP canceller for removing the CP component signals from the signals from the serial / parallel converter. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 곱셈기와 상기 직/병렬 변환기 및 상기 CP 제거기는 상기 사용자들에 각각 대응되어 구성됨을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.The multiplier, the serial / parallel converter and the CP canceller are configured to correspond to the users, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 수단은 상기 제2 신호를 입력으로 하여 상기 제1 신호의 신호들을 재생하는 신호 재생 블록;과The second means includes a signal reproducing block for reproducing the signals of the first signal by inputting the second signal; and 상기 신호 재생 블록으로부터의 재생 신호들을 입력으로 하여 상기 각 사용자별로 소정의 연산을 수행하는 연산 블록; 및An arithmetic block which performs predetermined arithmetic operation for each user by inputting reproducing signals from the signal reproducing block; And 각 사용자별로 상기 제2 신호에서 상기 연산블록으로부터의 연산 결과들을 각각 빼주는 간섭 제거 블록을 포함함을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.And an interference cancellation block for subtracting the calculation results from the operation block from the second signal for each user. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 신호 재생 블록은 각 사용자별로 각각 대응되는 복수의 신호 재생회로들로 구성됨을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.And the signal regeneration block is composed of a plurality of signal regeneration circuits corresponding to each user. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 신호 재생회로는 상기 제2 신호를 고속 퓨리에 변환을 통해 주파수 영역의 신호로 변환하는 고속 퓨리에 변환부;The signal reproducing circuit includes a fast Fourier transform unit for converting the second signal into a signal in a frequency domain through fast Fourier transform; 상기 고속 퓨리에 변환된 신호를 복조하는 복조부;A demodulator for demodulating the fast Fourier transformed signal; 상기 복조부로부터의 신호를 디코딩하는 디코딩부;A decoding unit for decoding a signal from the demodulation unit; 상기 디코딩부로부터의 신호를 인코딩하는 인코딩부;An encoding unit for encoding the signal from the decoding unit; 상기 인코딩부로부터의 신호를 변조하는 변조부;A modulator for modulating a signal from the encoder; 상기 변조부로부터의 신호를 역 고속 퓨리에 변환을 통해 상기 제1 신호의 재생신호를 출력하는 역 고속 퓨리에 변환부를 포함함을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.And an inverse fast Fourier transform unit for outputting a reproduction signal of the first signal through an inverse fast Fourier transform on the signal from the modulator. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,The method according to claim 1 or 6, 상기 연산 블록의 연산 결과는 상기 사용자별 상기 제2 신호에 포함된 상기 간섭 성분과 동일함을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.The operation result of the operation block is the reception device of the OFDMA system, characterized in that the same as the interference component included in the second signal for each user. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 연산 블록은 상기 사용자별로 각각 아래와 같은 연산을 수행함을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 수신장치.The operation block is a reception device of an OFDMA system, characterized in that for each user performs the following operation. (단, 는 임의의 u번째 사용자의 상기 간섭 성분을 재생한 신호, 는 i번째 사용자의 상기 반송파 주파수 옵셋, 는 u번째 사용자의 상기 반송파 주파수 옵셋에 대한 보상값 그리고, 는 i번째 사용자의 상기 제1 신호의 재생 신호이다.)(only, Is a signal reproducing the interference component of any u-th user, Is the carrier frequency offset of the i-th user, Is a compensation value for the carrier frequency offset of the u-th user, and Is a reproduction signal of the first signal of the i-th user.) OFDMA 시스템의 수신장치에서 사용자간의 반송파 주파수 옵셋차에 의한 간섭 성분을 제거하기 위한 시간 영역의 병렬 간섭 제거 장치에 있어서,A device for parallel interference cancellation in a time domain for removing interference components caused by carrier frequency offset differences between users in an OFDMA system, 외부로부터 수신된 제1 신호에 포함된 사용자간의 반송파 주파수 옵셋 성분을 보상한 제2 신호를 입력으로 하여 상기 제1 신호의 신호들을 재생하는 신호 재생 블록;A signal reproducing block configured to reproduce signals of the first signal by inputting a second signal that compensates for a carrier frequency offset component between users included in the first signal received from the outside; 상기 신호 재생 블록으로부터의 재생 신호들을 입력으로 하여 상기 간섭 성분을 재생하는 연산 블록; 및An arithmetic block for reproducing the interference component by inputting reproduction signals from the signal reproduction block; And 상기 제2 신호에서 상기 연산 블록으로부터의 상기 간섭 성분을 빼주는 간섭 제거 블록을 포함함을 특징으로 하는 시간 영역의 병렬 간섭 제거 장치.And an interference cancellation block for subtracting the interference component from the operation block in the second signal. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 신호 재생 블록은 각 사용자별로 각각 대응되는 복수의 신호 재생회로들로 구성됨을 특징으로 하는 시간 영역의 병렬 간섭 제거 장치.And the signal reproduction block comprises a plurality of signal reproduction circuits corresponding to each user. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 신호 재생회로는 상기 제2 신호를 고속 퓨리에 변환을 통해 주파수 영역의 신호로 변환하는 고속 퓨리에 변환부;The signal reproducing circuit includes a fast Fourier transform unit for converting the second signal into a signal in a frequency domain through fast Fourier transform; 상기 고속 퓨리에 변환된 신호를 복조하는 복조부;A demodulator for demodulating the fast Fourier transformed signal; 상기 복조부로부터의 신호를 디코딩하는 디코딩부;A decoding unit for decoding a signal from the demodulation unit; 상기 디코딩부로부터의 신호를 인코딩하는 인코딩부;An encoding unit for encoding the signal from the decoding unit; 상기 인코딩부로부터의 신호를 변조하는 변조부;A modulator for modulating a signal from the encoder; 상기 변조부로부터의 신호를 역 고속 퓨리에 변환을 통해 상기 제1 신호의 재생 신호를 생성하는 역 고속 퓨리에 변환부를 포함함을 특징으로 하는 시간 영역의 병렬 간섭 제거 장치.And an inverse fast Fourier transform unit configured to generate a reproduction signal of the first signal through an inverse fast Fourier transform of the signal from the modulator. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 연산 블록의 연산 결과는 상기 사용자별 상기 제2 신호에 포함된 상기 간섭 성분과 동일함을 특징으로 하는 시간 영역의 병렬 간섭 제거장치.And an operation result of the operation block is the same as the interference component included in the second signal for each user. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 연산 블록은 상기 사용자별로 각각 아래와 같은 연산을 수행함을 특징으로 하는 시간 영역의 병렬 간섭 제거장치.And said operation block performs the following operation for each said user. (단, 는 임의의 u번째 사용자의 상기 간섭 성분을 재생한 신호, 는 i번째 사용자의 상기 반송파 주파수 옵셋, 는 u번째 사용자의 상기 반송파 주파수 옵셋에 대한 보상값 그리고, 는 i번째 사용자의 상기 제1 신호의 재생 신호이다.)(only, Is a signal reproducing the interference component of any u-th user, Is the carrier frequency offset of the i-th user, Is a compensation value for the carrier frequency offset of the u-th user, and Is a reproduction signal of the first signal of the i-th user.) OFDMA 시스템의 수신장치에서 다중 사용자간의 반송파 주파수 옵셋차에 의한 간섭 성분을 제거하기 위한 방법에 있어서,A method for removing interference components due to carrier frequency offset differences between multiple users in a receiving apparatus of an OFDMA system, 외부로부터 수신된 제1 신호에 포함된 사용자간의 반송파 주파수 옵셋 성분을 보상한 제2 신호를 이용하여 상기 제1 신호를 재생하는 신호 재생 단계;A signal reproducing step of reproducing the first signal by using a second signal that compensates carrier frequency offset components between users included in the first signal received from the outside; 상기 신호 재생 단계에서 재생된 신호를 이용한 소정의 연산을 통해 사용자별로 각각 상기 간섭 성분을 재생하는 연산 단계; 및A calculation step of reproducing the interference component for each user through a predetermined operation using the signal reproduced in the signal reproduction step; And 각각의 사용자별로 상기 제2 신호로부터 상기 연산 단계에서 재생된 상기 간섭 성분을 빼주는 간섭 제거 단계를 포함함을 특징으로 하는 간섭 성분 제거방법.And eliminating the interference component reproduced in the operation step from the second signal for each user. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 신호 재생 단계는 상기 제2 신호를 고속 퓨리에 변환하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 제1 단계;The signal reproducing step may include a first step of converting the second signal into a signal in a frequency domain by performing fast Fourier transform; 상기 주파수 영역의 신호를 복조하는 제2 단계;Demodulating the signal in the frequency domain; 상기 복조된 신호를 디코딩하는 제3 단계;A third step of decoding the demodulated signal; 상기 디코딩된 신호를 다시 인코딩하는 제4 단계;A fourth step of re-encoding the decoded signal; 상기 인코딩된 신호를 변조하는 제5 단계; 및A fifth step of modulating the encoded signal; And 상기 변조된 신호를 역 고속 퓨리에 변환하여 시간 영역의 신호로 변환하는 제6 단계를 포함함을 특징으로 하는 간섭 성분 제거방법.And a sixth step of converting the modulated signal into an inverse fast Fourier transform into a signal in a time domain. 제 17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제6 단계에서 상기 시간 영역의 신호는 상기 제1 신호의 재생신호임을 특징으로 하는 간섭 성분 제거방법.And in the sixth step, the signal in the time domain is a reproduction signal of the first signal. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 연산 단계에서는 상기 사용자별로 각각 아래와 같은 연산을 수행함을 특징으로 하는 간섭 성분 제거방법.In the calculating step, the interference component removing method, characterized in that for each user performs the following operation. (단, 는 임의의 u번째 사용자의 상기 간섭 성분을 재생한 신호, 는 i번째 사용자의 상기 반송파 주파수 옵셋, 는 u번째 사용자의 상기 반송파 주파수 옵셋에 대한 보상값 그리고, 는 i번째 사용자의 상기 제1 신호의 재생 신호이다.)(only, Is a signal reproducing the interference component of any u-th user, Is the carrier frequency offset of the i-th user, Is a compensation value for the carrier frequency offset of the u-th user, and Is a reproduction signal of the first signal of the i-th user.)
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