KR100599538B1 - Method and apparatus for detecting sfbc-ofdm signals in frequency-selective fading channels - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주파수 선택적 페이딩 채널에서의 SFBC-OFDM 신호 검출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 신호 검출 방법은 SFBC-OFDM 변조 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 OFDM 복조 심볼을 생성하는 고속 푸리에 변환 단계와; 각 송신 안테나 및 각 부채널에 대한 주파수 응답을 추정하는 단계와; 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하기 위한 결정 변수를 계산하는 단계로서 상기 결정 변수는 상기 SFBC 인코딩 및 상기 추정된 주파수 응답을 적용할 때 상기 OFDM 복조 심볼과의 제곱 유클리드 거리가 각 결정 변수에 대하여 극소가 되는 것인 SFBC 디코딩 단계와; 상기 SFBC 디코딩 단계에서 계산된 결정 변수에 심볼 결정 규칙을 적용하여 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 SFBC 디코딩 단계는 상기 제곱 유클리드 거리를 상기 각 결정 변수로 편미분한 값이 0이 되도록 하는 연립 방정식에 의하여 유도되는 계산식에 의하여 상기 각 결정 변수를 계산할 수 있다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting an SFBC-OFDM signal in a frequency selective fading channel. The method includes: a fast Fourier transform step of generating an OFDM demodulated symbol by performing fast Fourier transform (FFT) on an SFBC-OFDM modulated signal; ; Estimating a frequency response for each transmit antenna and each subchannel; Calculating a decision variable for determining the transmitted OFDM data symbol, the decision variable having a squared Euclidean distance with the OFDM demodulation symbol when applying the SFBC encoding and the estimated frequency response to a minimum for each decision variable. The SFBC decoding step; And determining the transmitted OFDM data symbol by applying a symbol decision rule to the decision variable calculated in the SFBC decoding step. In this case, the SFBC decoding step may calculate each decision variable by a calculation equation derived by a system of equations such that the partial derivative of the squared Euclidean distance to each decision variable is zero.

SFBC, OFDM, ML, 주파수 선택적 페이딩, MIMO, 디코딩, 다중 경로SFBC, OFDM, ML, frequency selective fading, MIMO, decoding, multipath

Description

주파수 선택적 채널에서 ＳＦＢＣ-ＯＦＤＭ 신호 검출 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING SFBC-OFDM SIGNALS IN FREQUENCY-SELECTIVE FADING CHANNELS}TECHNICAL AND APPARATUS FOR DETECTING SFBC-OFDM SIGNALS IN FREQUENCY-SELECTIVE FADING CHANNELS}

도 1은 일반적인 SFBC-OFDM 통신 시스템을 개략적으로 예시한 블록도.1 is a block diagram schematically illustrating a typical SFBC-OFDM communication system.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SFBC-OFDM 신호 검출 방법의 흐름도.2 is a flowchart of a SFBC-OFDM signal detection method according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 SFBC-OFDM 신호 검출 장치의 블록도.3 is a block diagram of a SFBC-OFDM signal detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디코딩 방법 및 기타 디코딩 방법의 BER 성능 비교 그래프.4 is a BER performance comparison graph of the decoding method and the other decoding method according to the first embodiment of the present invention.

본 발명은 SFBC-OFDM에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 주파수 선택적 페이딩 채널에서의 SFBC-OFDM 신호 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to SFBC-OFDM, and more particularly to a method and apparatus for detecting SFBC-OFDM signal in a frequency selective fading channel.

최근 들어 고속 무선 전송시 다중경로 채널에 의해 발생하는 주파수 선택적 페이딩 채널에 대처하기 위해 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 함) 방식을 채용하고 있다. Recently, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) has been adopted to cope with frequency selective fading channels generated by multipath channels in high-speed wireless transmission.

또한, 고속 데이터 전송시 요구되는 높은 링크 버짓(link budget, 이하 "link budge"이라 함)을 해결하기 위하여, 송ㅇ수신단에 다중 안테나를 사용함으로써 독립적인 페이딩 채널을 다수개 형성하여 다이버시티 이득과 코딩 이득을 동시에 얻는 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 다중경로 페이딩 채널에서 고속 데이터를 전송하고자 할 경우, 단일반송파 방식에서는 수신단의 복잡도가 크게 증가하는 반면, 다중 안테나를 갖는 OFDM 방식인 MIMO-OFDM은 link budget을 크게 향상시키면서 수신단을 간단하게 구현할 수 있기 때문에 최근 초고속 전송 방식으로 활발히 연구되고 있다. In addition, in order to solve the high link budget (hereinafter referred to as "link budge") required for high-speed data transmission, multiple independent fading channels are formed by using multiple antennas at the transmitter and receiver to achieve diversity gain and Research into a multiple-input multiple-output (MIMO) scheme that simultaneously obtains coding gains is being actively conducted. In particular, when a high-speed data is to be transmitted in a multipath fading channel, the complexity of a receiver is increased in a single carrier scheme, whereas MIMO-OFDM, an OFDM scheme with multiple antennas, can easily implement a receiver while greatly improving a link budget. Recently, it has been actively researched as an ultra-fast transmission method.

이러한 MIMO 방식 중에서도, 공간-주파수 블록 부호(SFBC; Space-Frequency Block Code, 이하 "SFBC"라 함)를 이용한 안테나 다이버시티 기법은 다수의 송신 안테나를 통해 직교 블록 부호를 전송하는 방식으로서, 인코딩 방식이 매우 간단할 뿐만 아니라 수신단에서 MRC(Maximum Ratio Combining)를 사용하여 높은 수신 신호대 잡음비(SNR; Signal-to-Noise Ratio) 이득을 얻을 수 있는 장점이 있다. Among these MIMO schemes, the antenna diversity scheme using a space-frequency block code (SFBC) is a scheme for transmitting an orthogonal block code through a plurality of transmit antennas. Not only is this very simple, it also has the advantage that the receiver can achieve high received signal-to-noise ratio (SNR) gain by using maximum ratio combining (MRC).

도 1은 일반적인 SFBC-OFDM 통신 시스템의 개략적 구성을 예시하고 있으며, 안테나의 개수가 그 이상인 시스템에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.FIG. 1 illustrates a schematic configuration of a general SFBC-OFDM communication system, and may be similarly applied to a system having a larger number of antennas.

SFBC-OFDM 시스템의 송신단에서, 데이터 소스(도시되지 않음)로부터 판독된 데이터 비트는 성상 맵퍼(도시되지 않음)에 의해 M-ary 데이터 심볼로 인코딩된다. 이렇게 인코딩된 데이터 심볼은 인터리버(도시되지 않음)를 거친 후 S/P(도시되지 않음)에 의해 병렬로 변환되어 SFBC 인코더(110)에 입력된다. SFBC 인코더(110)는 한 OFDM 심볼의 인접 부채널에 해당하는 두 데이터 심볼에 대하여 인코딩을 수행된다. At the transmitting end of the SFBC-OFDM system, data bits read from a data source (not shown) are encoded into M-ary data symbols by a constellation mapper (not shown). The encoded data symbols pass through an interleaver (not shown) and are converted in parallel by S / P (not shown) and input to the SFBC encoder 110. The SFBC encoder 110 performs encoding on two data symbols corresponding to adjacent subchannels of one OFDM symbol.

예컨대, 부반송파(부채널)의 개수를 N이라 할 때, k∈[0, 1, ..., N/2-1]번째 부반송파에 대한 각 입력 데이터 심볼의 벡터는 다음과 같이 정의할 수 있다.For example, when the number of subcarriers (subchannels) is N , the vector of each input data symbol for the k∈ [0, 1, ..., N / 2-1] th subcarriers may be defined as follows. .

Figure 112004059544713-pat00001
Figure 112004059544713-pat00001

여기서,

Figure 112004059544713-pat00002
는 i.i.d.(independent, identically distributed) 성질을 갖는 M-ary 데이터 심볼이며,
Figure 112004059544713-pat00003
는 행렬(matrix)의 전치(transpose)를 나타낸다. here,
Figure 112004059544713-pat00002
Is an M- ary data symbol with iid (independent, identically distributed) property,
Figure 112004059544713-pat00003
Denotes the transpose of the matrix.

SFBC 인코더(110)는 수학식 1에 따른 데이터 심볼 벡터

Figure 112004059544713-pat00004
를 입력받고, 다수 개의 송신 안테나에 대하여 수학식 2와 같이 직교 설계 조건을 만족하는 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00005
)을 출력한다. SFBC encoder 110 is a data symbol vector according to equation (1)
Figure 112004059544713-pat00004
Is received, and a data symbol satisfying an orthogonal design condition as shown in Equation 2 for a plurality of transmit antennas (
Figure 112004059544713-pat00005
)

Figure 112004059544713-pat00006
Figure 112004059544713-pat00006

인코딩된 데이터 벡터

Figure 112004059544713-pat00007
( i=1, 2이며, 각 송신 안테나를 지칭함)는 고속 푸리에 역변환부(IFFT)(120)에 의하여 기저대역 변조된다. 이 때, 다중 경로 채널에 의한 OFDM 심볼간 간섭(ISI; Inter-Symbol Interference)을 방지하기 위해 연속된 심볼 사이에 채널의 최대 지연 확산보다 긴 보호 구간(guard interval)을 삽입할 수 있다. 보호 구간에는 부반송파의 지연에 의해 발생할 수 있는 직교성의 파괴를 방지하기 위해 순환 전치 신호(CP; cyclic prefix, 이하 "cyclic prefix"라 함)를 추가할 수 있다. 이어서, D/A 변환부, 필터, I/Q 변조기, 증폭기(이상, 도시되지 않음) 등을 거치며, 최종적으로 각 송신 안테나(Tx #1, Tx #2, ... , Tx #P)를 통해 무선 채널로 전송된다.Encoded data vector
Figure 112004059544713-pat00007
( i = 1, 2, which refers to each transmit antenna) is baseband modulated by a fast Fourier inverse transform unit (IFFT) 120. In this case, a guard interval longer than the maximum delay spread of the channel may be inserted between consecutive symbols to prevent OFDM inter-symbol interference (ISI) caused by the multipath channel. In the guard period, a cyclic prefix signal (CP) may be added to prevent orthogonality destruction that may be caused by delay of a subcarrier. Subsequently, the D / A converter, a filter, an I / Q modulator, an amplifier (above, not shown), and the like, and finally each transmit antenna (Tx # 1, Tx # 2, ..., Tx #P) Is transmitted over the wireless channel.

이어서 수신단을 참조하면, 수신단은 도시된 바와 같이 수신 안테나(Rx #1, Rx #2, ... , Rx #Q)를 통해 송신단으로부터 전송되는 SFBC-OFDM 변조 신호를 수신하고, 고속 푸리에 변환부(FFT)(130)에서 수신 신호를 OFDM 복조한다. 전술한 cyclic prefix가 무선 채널의 최대 전력지연 프로파일의 길이보다 길고, 완벽한 수신단 동기가 이루어졌다고 가정할 때, 고속 푸리에 변환부(FFT)(130)로부터 출력되는 OFDM 복조 신호, 즉 OFDM 복조 심볼은 다음과 같이 표현된다. Subsequently, referring to the receiving end, the receiving end receives the SFBC-OFDM modulated signal transmitted from the transmitting end through the receiving antennas Rx # 1, Rx # 2, ..., Rx #Q, as shown, and a fast Fourier transform unit. (FFT) 130 OFDM demodulates the received signal. Assuming that the aforementioned cyclic prefix is longer than the maximum power delay profile of the radio channel and perfect receiver synchronization is achieved, the OFDM demodulation signal output from the fast Fourier transform (FFT) 130, that is, the OFDM demodulation symbol is It is expressed as

Figure 112004059544713-pat00008
Figure 112004059544713-pat00008

여기서, W l 은 Nㅧ1의 크기를 갖는 가산성 백색 가우스 잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)으로서, 평균은 0이고 분산은

Figure 112004059544713-pat00009
이다.
Figure 112004059544713-pat00010
는 i번째 송신 안테나에 대한 주파수 응답(또는 전달 이득)을 나타내며, 보다 자세한 사항은 "An equalization technique for OFDM systems in time-variant multipath channels," W. G. Jeon, K. H. Chang, and Y. S. Cho, IEEE Trans. Commun., vol. 47, no. 1, pp. 27-32, 1999년 1월, 이하 "참고문헌"이라 함)에 개시되어 있다.Here, W l is Additive White Gaussian Noise (AWGN) having a magnitude of N ㅧ 1, with an average of 0 and a variance of
Figure 112004059544713-pat00009
to be.
Figure 112004059544713-pat00010
Denotes the frequency response (or propagation gain) for the i th transmit antenna, for more details, see "An equalization technique for OFDM systems in time-variant multipath channels," WG Jeon, KH Chang, and YS Cho, IEEE Trans. Commun ., Vol. 47, no. 1, pp. 27-32, January 1999, hereinafter referred to as "References."

전술한 수학식 3을 m∈[0, 1, ..., N-1]번째 부반송파에 대해 표현하면 다음 과 같다.Equation 3 described above with respect to the m∈ [0, 1, ..., N -1] th subcarrier is as follows.

Figure 112004059544713-pat00011
Figure 112004059544713-pat00011

여기서,

Figure 112004059544713-pat00012
,
Figure 112004059544713-pat00013
이다. 또한,
Figure 112004059544713-pat00014
이며, 상기 참고문헌에 개시된 바와 같이 채널간 간섭(ICI; Inter-Channel Interference)으로 작용한다.here,
Figure 112004059544713-pat00012
,
Figure 112004059544713-pat00013
to be. Also,
Figure 112004059544713-pat00014
And serves as Inter-Channel Interference (ICI) as disclosed in the above reference.

수신단의 푸리에 변환부(130)로부터 출력되는 OFDM 복조 신호는 디코더 또는 신호 검출부(140)에 입력된다. 수신 안테나가 복수인 경우에, 각 수신 안테나에 대응하는 푸리에 변환부로부터 출력되는 OFDM 복조 신호는 결합부(도시되지 않음)에 의해 결합된 후, 디코더(140)에 입력될 수 있다. The OFDM demodulated signal output from the Fourier transformer 130 of the receiver is input to the decoder or signal detector 140. When there are a plurality of receive antennas, the OFDM demodulated signal output from the Fourier transform unit corresponding to each receive antenna may be combined by a combiner (not shown) and then input to the decoder 140.

디코더(140)는 OFDM 복조 신호로부터 데이터 심볼을 검출하기 위해 ML(Maximum Likelihood) 기법을 사용할 경우 최적의 검출 성능을 얻을 수 있다. 그러나, ML 기법을 그대로 적용할 경우 과도한 복잡도로 인한 문제점이 있으며, 또한 데이터 심볼의 성상도가 증가할수록 계산량이 지수 함수적으로 증가하는 단점도 있다. The decoder 140 may obtain optimal detection performance when using a maximum likelihood (ML) technique to detect data symbols from an OFDM demodulated signal. However, if the ML technique is applied as it is, there is a problem due to excessive complexity. Also, as the constellation of the data symbols increases, the amount of calculation increases exponentially.

이를 해결하기 위한 대안적 방법으로 ML 방식을 단순화시킨 Alamouti 기법을 사용할 수 있으며, 송신 안테나의 수가 둘 이상인 경우에는 공지된 바와 같이 Tarokh 기법을 사용할 수 있다. Alamouti 기법은 인접 부채널간의 채널 주파수 응답이 거의 변하지 않는다고 가정함으로써(즉,

Figure 112004059544713-pat00015
), 단순한 선형 계산에 의해 SFBC 디코딩(복호화)을 구현하고 있다. As an alternative method to solve this problem, the Alamouti technique, which is a simplified ML method, may be used. In the case where the number of transmitting antennas is two or more, the Tarokh technique may be used as is known. The Alamouti technique assumes that the channel frequency response between adjacent subchannels hardly changes (i.e.,
Figure 112004059544713-pat00015
SFBC decoding (decoding) is implemented by simple linear calculation.

예컨대, 도 1에 도시된 수신단의 디코더(140)가 Alamouti 기법을 적용할 경우, 전술한 수학식 4를 고려할 때 다음과 같은 계수 행렬을 OFDM 복조 신호의 벡터

Figure 112004059544713-pat00016
에 곱한다.For example, when the decoder 140 of the receiver shown in FIG. 1 applies the Alamouti technique, considering the above Equation 4, the following coefficient matrix is obtained as a vector of the OFDM demodulation signal.
Figure 112004059544713-pat00016
Multiply by

Figure 112004059544713-pat00017
Figure 112004059544713-pat00017

수학식 5를

Figure 112004059544713-pat00018
에 적용하면, 두 개의 결정 변수를 얻게 된다. 그리고, 이러한 결정 변수에 심볼 결정 규칙을 적용하면 송신 데이터 심볼
Figure 112004059544713-pat00019
를 검출할 수 있다. Equation 5
Figure 112004059544713-pat00018
When applied to, we get two decision variables. When the symbol decision rule is applied to these decision variables, the transmission data symbol
Figure 112004059544713-pat00019
Can be detected.

이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 SFBC-OFDM 디코더 또는 신호 검출 장치는 데이터 심볼의 검출에 있어서 ML(Maximum Likelihood) 기법을 적용할 경우 과도한 복잡도의 문제가 발생하기 때문에, 이를 해결하고자

Figure 112004059544713-pat00020
를 가정하여 디코딩 계산을 단순화하고 있다.As described above, the conventional SFBC-OFDM decoder or signal detection apparatus has a problem of excessive complexity when applying the ML (Maximum Likelihood) method in the detection of data symbols, so to solve this problem
Figure 112004059544713-pat00020
Simplifying decoding calculation assuming.

그러나, 주파수 선택적 페이딩이 심한 채널에서는 인접 부채널간에 채널 특성이 변화할 가능성이 매우 높다. 따라서, 주파수 선택적 페이딩 채널 환경에서 종래의 SFBC-OFDM 디코딩 기법을 그대로 적용할 경우,

Figure 112004059544713-pat00021
에 의한 영향이 포함되며, 이는 서로 다른 송신 안테나의 인접한 부채널에서 간섭 신호로서 작용하기 때문에 "인접 부채널 간섭"(ASI : Adjacent-Subchannel Interference, 이하 'ASI'라 함)이라 칭한다.However, in a channel with severe frequency selective fading, channel characteristics are very likely to change between adjacent subchannels. Therefore, if the conventional SFBC-OFDM decoding technique is applied as it is in the frequency selective fading channel environment,
Figure 112004059544713-pat00021
This is called "adjacent subchannel interference" (ASI) because it acts as an interference signal in adjacent subchannels of different transmit antennas.

이러한 ASI의 발생은 결국 잡음 전력을 증가시키고, 이로 인해 결정 오류 확률이 증가하게 되는 결과를 초래한다. 특히, ASI는 송신 안테나의 수가 증가할수록 비례적으로 증가하게 되는데, 송신 안테나의 수 증가에 따른 다이버시티 이득 증가는 상호 비례 관계에 있지 아니하므로, 안테나의 수를 2 이상으로 증가시켜도 주파수 선택적 페이딩 채널에서는 ASI에 의해 다이버시티 이득이 상쇄되어 그 효과가 미미하게 나타날 수 있다.The occurrence of this ASI eventually results in an increase in the noise power, which in turn increases the probability of decision error. In particular, the ASI increases proportionally as the number of transmitting antennas increases. As the diversity gain increases according to the increase of the number of transmitting antennas, the ASI is not proportional to each other. In Asi, diversity gain is canceled by ASI, and the effect may be insignificant.

전술한 문제점을 해결하고자, 본 발명은 SFBC-OFDM 신호 검출에 있어서 주파수 선택적 페이딩 채널에서 발생하는 ASI에 의한 검출 오류를 방지하여 SFBC-OFDM 신호 검출 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a method for improving the detection performance of the SFBC-OFDM signal by preventing the detection error by the ASI occurring in the frequency selective fading channel in the SFBC-OFDM signal detection There is this.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 각 부채널에 입력되는 OFDM 데이터 심볼을 SFBC 인코딩하여 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 SFBC-OFDM 무선 통신 시스템에서 SFBC-OFDM 변조 신호로부터 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 검출하는 방법이 제공된다. 상기 검출 방법은 SFBC-OFDM 변조 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 OFDM 복조 심볼을 생성하는 고속 푸리에 변환 단계와; 각 송신 안테나 및 각 부채널에 대한 주파수 응답을 추정하는 단계와; 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하기 위한 결정 변수를 계산하는 단계로서 상기 결정 변수는 상기 SFBC 인코딩 및 상기 추정된 주파수 응답을 적용할 때 상기 OFDM 복조 심볼과의 제곱 유클리드 거리가 각 결정 변수에 대하여 극소가 되는 것인 SFBC 디 코딩 단계와; 상기 SFBC 디코딩 단계에서 계산된 결정 변수에 심볼 결정 규칙을 적용하여 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, SFBC-OFDM modulated signal in the SFBC-OFDM wireless communication system for SFBC-encoded OFDM data symbols input to each sub-channel and transmitted through a plurality of transmit antennas A method for detecting the transmitted OFDM data symbol from is provided. The detection method includes a fast Fourier transform step of fast Fourier transform (FFT) the SFBC-OFDM modulated signal to generate an OFDM demodulated symbol; Estimating a frequency response for each transmit antenna and each subchannel; Calculating a decision variable for determining the transmitted OFDM data symbol, the decision variable having a squared Euclidean distance with the OFDM demodulation symbol when applying the SFBC encoding and the estimated frequency response to a minimum for each decision variable. The SFBC decoding step; And determining the transmitted OFDM data symbol by applying a symbol decision rule to the decision variable calculated in the SFBC decoding step.

이 때, 상기 결정 단계는 OFDM 심볼 성상에서 각 부채널별로 결정 변수와의 거리가 최소인 데이터 심볼을 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼로서 결정결정할 수 있다. 그리고, 상기 SFBC 디코딩 단계는 상기 제곱 유클리드 거리를 상기 각 결정 변수로 편미분한 값이 0이 되도록 하는 연립 방정식에 의하여 유도되는 계산식에 의하여 상기 각 결정 변수를 계산할 수 있다.In this case, the determining may determine and determine, as the transmitted OFDM data symbol, a data symbol having a minimum distance from the decision variable for each subchannel in the OFDM symbol configuration. In the SFBC decoding step, each of the decision variables may be calculated by a formula derived by a system of equations in which the partial derivative of the squared Euclidean distance is equal to 0.

본 발명의 제2 측면에 따르면, N 개의 부채널에서 k 번째(k∈[0, 1, ..., N/2-1]) 부채널에 대한 입력 데이터 심볼(

Figure 112004059544713-pat00022
,
Figure 112004059544713-pat00023
)을 SFBC 인코딩하여, 두 개의 송신 안테나 중 제1 송신 안테나를 통해 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00024
,
Figure 112004059544713-pat00025
)을 전송하고, 제2 송신 안테나를 통해 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00026
,
Figure 112004059544713-pat00027
)을 전송하는 SFBC-OFDM 무선 통신 시스템에서, SFBC-OFDM 변조 신호를 하나의 수신 안테나로 수신하여 상기 입력 데이터 심볼을 검출하는 방법이 제공된다. 상기 검출 방법은 SFBC-OFDM 변조 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 OFDM 복조 심볼(
Figure 112004059544713-pat00028
,
Figure 112004059544713-pat00029
)을 생성하는 고속 푸리에 변환 단계와; 각 송신 안테나 및 각 부채널에 대한 주파수 응답(
Figure 112004059544713-pat00030
,
Figure 112004059544713-pat00031
, i는 송신 안테나를 지칭하며, i= 1, 2)을 추정하는 단계와; 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하기 위한 결정 변수를 계산하는 단계로서 상기 결정 변수는
Figure 112004059544713-pat00032
에 의하여 계산되는 것인 SFBC 디코딩 단계와; 상기 SFBC 디코딩 단계에서 계산된 결정 변수에 심볼 결정 규칙을 적용하여 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하는 단계를 포함한다.According to the second aspect of the present invention, an input data symbol for a k- th ( k∈ [0, 1, ..., N / 2-1]) subchannel in N subchannels (
Figure 112004059544713-pat00022
,
Figure 112004059544713-pat00023
) Is SFBC-encoded so that a data symbol (i.e.,
Figure 112004059544713-pat00024
,
Figure 112004059544713-pat00025
) And through the second transmit antenna, the data symbol (
Figure 112004059544713-pat00026
,
Figure 112004059544713-pat00027
In an SFBC-OFDM wireless communication system for transmitting a Tx), a method for receiving the SFBC-OFDM modulated signal with one receiving antenna and detecting the input data symbol is provided. The detection method includes a fast Fourier transform (FFT) on an SFBC-OFDM modulated signal to perform an OFDM demodulation symbol (FFT).
Figure 112004059544713-pat00028
,
Figure 112004059544713-pat00029
Generating a fast Fourier transform; Frequency response for each transmit antenna and each subchannel (
Figure 112004059544713-pat00030
,
Figure 112004059544713-pat00031
i denotes a transmit antenna, estimating i = 1, 2); Computing a decision variable for determining the transmitted OFDM data symbol, wherein the decision variable is
Figure 112004059544713-pat00032
SFBC decoding step calculated by; And determining the transmitted OFDM data symbol by applying a symbol decision rule to the decision variable calculated in the SFBC decoding step.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 전술한 SFBC-OFDM 신호 검출 방법의 각 단계를 수행하는 수단이 구비된 SFBC-OFDM 신호 검출 장치가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting SFBC-OFDM signal provided with means for performing each step of the aforementioned method for detecting SFBC-OFDM signal.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명토록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 SFBC-OFDM 신호 검출 방법을 도시하고 있으며, 설명의 편의를 도모하고자 두 개의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용하는 경우를 가정하였다. 한편, 본 발명은 수신단의 푸리에 변환부로부터 출력되는 OFDM 복조 신호로부터 데이터 심볼을 검출하는 방법 또는 절차에 특징이 있으며, 도 1에서 이미 살펴본 그 이전 단계에 대해서는 설명을 생략한다.First, FIG. 2 illustrates a method for detecting SFBC-OFDM signal according to a preferred embodiment of the present invention, and it is assumed that two transmitting antennas and one receiving antenna are used for convenience of description. Meanwhile, the present invention is characterized by a method or procedure for detecting a data symbol from an OFDM demodulated signal output from a Fourier transform unit of a receiver, and a description thereof will be omitted for the previous step already described with reference to FIG. 1.

먼저, 단계(S210)에서는, 다중 경로 채널에서 각 송신 안테나 및 각 부채널에 대한 주파수 응답

Figure 112004059544713-pat00033
을 공지 기술에 따라 추정하며, 다만, 주파수 선택적 페이딩 채널에 따른 주파수 응답 변화를 고려하기 위하여 각 부채널(각 부반송파에 대응함)에 대하여 주파수 응답이 추정된다는 점을 유의하여야 할 것이다. 한편,
Figure 112004059544713-pat00034
의 각 엘리먼트는 후속하는 단계(S220 내지 S250)와 관련하여, 추정값을 의미하기 위해
Figure 112004059544713-pat00035
로 표시할 수 있다. First, in step S210, frequency response for each transmit antenna and each subchannel in the multipath channel.
Figure 112004059544713-pat00033
It should be noted that is estimated according to the known technique, except that the frequency response is estimated for each subchannel (corresponding to each subcarrier) in order to take into account the change in the frequency response according to the frequency selective fading channel. Meanwhile,
Figure 112004059544713-pat00034
Each element of denotes an estimate value with respect to subsequent steps S220 to S250.
Figure 112004059544713-pat00035
Can be displayed as

다음으로, 단계(S220 내지 S250)는 단계(S210)에서 추정된 주파수 응답

Figure 112004059544713-pat00036
에 기초하여, 데이터 심볼을 결정하기 위한 결정 변수(
Figure 112004059544713-pat00037
)를 계산한다. Next, step S220 to S250 is the frequency response estimated in step S210
Figure 112004059544713-pat00036
Based on the decision variable for determining the data symbol (
Figure 112004059544713-pat00037
Calculate

전술한 결정 변수를 계산하기 위한 연산식은 다음과 같이 유도된다.An expression for calculating the above-described decision variable is derived as follows.

결정 변수(

Figure 112004059544713-pat00038
)가 도 1에 도시된 SFBC 인코더(110)의 입력 심볼이라 가정하면(즉, 수학식 1로부터
Figure 112004059544713-pat00039
), 결정 변수는 전술한 수학식 2에 따라 SFBC 인코딩(부호화)된다. 따라서, 단계(S210)에서 추정된 주파수 응답을 SFBC 인코딩된 결정변수에 적용한 후, 상기 수신단의 FFT에서 출력되는 OFDM 복조 신호
Figure 112004059544713-pat00040
와의 제곱 유클리드 거리(Squared Euclidean Distance)
Figure 112004059544713-pat00041
는 다음과 같다.Determinants (
Figure 112004059544713-pat00038
) Is an input symbol of the SFBC encoder 110 shown in FIG.
Figure 112004059544713-pat00039
), The decision variable is SFBC encoded (encoded) according to Equation 2 described above. Therefore, after applying the frequency response estimated in step S210 to the SFBC-encoded decision variable, the OFDM demodulation signal output from the FFT of the receiving end
Figure 112004059544713-pat00040
Squared Euclidean Distance with
Figure 112004059544713-pat00041
Is as follows.

Figure 112004059544713-pat00042
Figure 112004059544713-pat00042

여기서,

Figure 112004059544713-pat00043
는 데이터 검출을 위한 복호 metric이다. 그리고, 이로부터 ML 기법에 의하여 결정 변수를 판정하는 방법은 수학식 7과 같으며, 전술한 복호 metric(
Figure 112004059544713-pat00044
)을 최소로 하는 데이터 심볼
Figure 112004059544713-pat00045
이 결정변수가 된다. here,
Figure 112004059544713-pat00043
Is a decoding metric for data detection. In addition, a method of determining a decision variable by using the ML technique is shown in Equation 7, and the above-described decoding metric (
Figure 112004059544713-pat00044
Data symbol with a minimum of
Figure 112004059544713-pat00045
This is a determinant.

Figure 112004059544713-pat00046
Figure 112004059544713-pat00046

그런데, 종래의 ML 기법은 수학식 7을 만족하는 최적값을 계산하기 때문에 최적의 검출 성능을 얻을 수는 있으나, 데이터 심볼의 성상도가 증가할수록 계산량이 지수 함수적으로 증가하게 되는 단점이 있음은 이미 언급한 바와 같다. By the way, the conventional ML technique can obtain the optimal detection performance because it calculates the optimal value satisfying the equation (7), but the disadvantage that the calculation amount increases exponentially as the constellation of the data symbol increases As already mentioned.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는, 수학식 7을 만족하는 값을 각 데이터 심볼(

Figure 112004059544713-pat00047
)에 대하여 독립적으로 계산한다. 즉, 전술한 수학식 6을
Figure 112004059544713-pat00048
와
Figure 112004059544713-pat00049
에 대하여 각각 편미분을 수행하고 그 편미분 값이 0이 되는
Figure 112004059544713-pat00050
와
Figure 112004059544713-pat00051
을 구하며, 이는 수학식 8 및 수학식 9과 같다. 수학식 8 및 수학식 9를 만족하는 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00052
와
Figure 112004059544713-pat00053
)의 값은 독립적으로 계산되며, 이는 디코딩 metric
Figure 112004059544713-pat00054
이 극소(local minimum)가 되는 값이다.In order to solve such a problem, in a preferred embodiment according to the present invention, a value satisfying Equation 7 is assigned to each data symbol (
Figure 112004059544713-pat00047
Calculate independently for That is, the above equation (6)
Figure 112004059544713-pat00048
Wow
Figure 112004059544713-pat00049
Perform partial derivatives on and set the partial derivative to zero
Figure 112004059544713-pat00050
Wow
Figure 112004059544713-pat00051
Is obtained, which is the same as Equation 8 and Equation 9. Data symbols satisfying Equations 8 and 9 (
Figure 112004059544713-pat00052
Wow
Figure 112004059544713-pat00053
) Is calculated independently, which is a decoding metric
Figure 112004059544713-pat00054
This is the local minimum.

Figure 112004059544713-pat00055
Figure 112004059544713-pat00055

Figure 112004059544713-pat00056
Figure 112004059544713-pat00056

여기서,

Figure 112004059544713-pat00057
,
Figure 112004059544713-pat00058
,
Figure 112004059544713-pat00059
이며, 이들 채널 계수(
Figure 112004059544713-pat00060
,
Figure 112004059544713-pat00061
,
Figure 112004059544713-pat00062
,
Figure 112004059544713-pat00063
)는 주파수 응답(
Figure 112004059544713-pat00064
)으로부터 사전에 계산될 수 있다. 그리고,
Figure 112004059544713-pat00065
와
Figure 112004059544713-pat00066
는 수학식 10 및 수학식 11과 같이 표현할 수 있다.here,
Figure 112004059544713-pat00057
,
Figure 112004059544713-pat00058
,
Figure 112004059544713-pat00059
, And these channel coefficients (
Figure 112004059544713-pat00060
,
Figure 112004059544713-pat00061
,
Figure 112004059544713-pat00062
,
Figure 112004059544713-pat00063
) Is the frequency response (
Figure 112004059544713-pat00064
Can be calculated in advance. And,
Figure 112004059544713-pat00065
Wow
Figure 112004059544713-pat00066
Can be expressed as Equation 10 and Equation 11.

Figure 112004059544713-pat00067
Figure 112004059544713-pat00067

Figure 112004059544713-pat00068
Figure 112004059544713-pat00068

수학식 8과 수학식 9는 2원 1차 연립 방정식이므로, 선형 계산에 의하여 그 해를 구할 수 있다. 이를 위해 다음과 같이 행렬을 정의한다. Equations 8 and 9 are binary first-order simultaneous equations, and the solution can be obtained by linear calculation. To do this, define a matrix as follows:

Figure 112004059544713-pat00069
Figure 112004059544713-pat00069

여기서, 채널 계수의 행렬

Figure 112004059544713-pat00070
는 다음과 같다.Where matrix of channel coefficients
Figure 112004059544713-pat00070
Is as follows.

Figure 112004059544713-pat00071
Figure 112004059544713-pat00071

수학식 12의 양변에

Figure 112004059544713-pat00072
을 곱하여
Figure 112004059544713-pat00073
을 구하면, 그 값이 결정 변수 (
Figure 112004059544713-pat00074
)가 되며, 다음과 같다.On both sides of equation (12)
Figure 112004059544713-pat00072
Multiply by
Figure 112004059544713-pat00073
If we find the value
Figure 112004059544713-pat00074
), As follows:

Figure 112004059544713-pat00075
Figure 112004059544713-pat00075

Figure 112004059544713-pat00076
Figure 112004059544713-pat00076

여기서,

Figure 112004059544713-pat00077
이다. here,
Figure 112004059544713-pat00077
to be.

마지막으로, 수학식 14 및 수학식 15로부터 계산되는 결정 변수에 소정의 심볼 결정 규칙을 적용하면 데이터 심볼을 결정할 수 있다.Finally, if a predetermined symbol decision rule is applied to the decision variables calculated from Equations 14 and 15, data symbols may be determined.

다시 도 2를 참조하여, 전술한 원리에 따라 OFDM 복조 심볼(

Figure 112004059544713-pat00078
)로부터 데이터 심볼을 결정하는 각 단계를 살펴보도록 한다. Referring back to FIG. 2, in accordance with the above-described principle, the OFDM demodulation symbol (
Figure 112004059544713-pat00078
Let's take a look at each step to determine the data symbol.

단계(S220)에서는, 앞선 단계(S210)에서 추정된 각 부채널/안테나별 주파수 응답

Figure 112004059544713-pat00079
을 수학식 10 및 수학식 11에 적용하여
Figure 112004059544713-pat00080
와
Figure 112004059544713-pat00081
을 구한다. 즉,
Figure 112004059544713-pat00082
,
Figure 112004059544713-pat00083
이다.In step S220, the frequency response for each subchannel / antenna estimated in the previous step S210.
Figure 112004059544713-pat00079
Is applied to equations (10) and (11)
Figure 112004059544713-pat00080
Wow
Figure 112004059544713-pat00081
Obtain In other words,
Figure 112004059544713-pat00082
,
Figure 112004059544713-pat00083
to be.

다음으로, 단계(S230)는 각 부채널/안테나별 주파수 응답의 추정값(

Figure 112004059544713-pat00084
)으로부터 채널 계수(
Figure 112004059544713-pat00085
,
Figure 112004059544713-pat00086
,
Figure 112004059544713-pat00087
,
Figure 112004059544713-pat00088
)를 계산한다. 그 계산식은 이미 설명한 바와 같이,
Figure 112004059544713-pat00089
,
Figure 112004059544713-pat00090
,
Figure 112004059544713-pat00091
,
Figure 112004059544713-pat00092
이다.Next, step S230 is an estimated value of the frequency response for each subchannel / antenna (
Figure 112004059544713-pat00084
Channel coefficients from
Figure 112004059544713-pat00085
,
Figure 112004059544713-pat00086
,
Figure 112004059544713-pat00087
,
Figure 112004059544713-pat00088
Calculate The formula, as already explained,
Figure 112004059544713-pat00089
,
Figure 112004059544713-pat00090
,
Figure 112004059544713-pat00091
,
Figure 112004059544713-pat00092
to be.

단계(S240)는 앞선 단계(S230)에서 계산된 채널 계수(

Figure 112004059544713-pat00093
,
Figure 112004059544713-pat00094
,
Figure 112004059544713-pat00095
,
Figure 112004059544713-pat00096
)로 이루어진 채널 계수 행렬
Figure 112004059544713-pat00097
의 역행렬을 구하기 위해,
Figure 112004059544713-pat00098
의 행렬식(determinant) A를 계산한다. 즉,
Figure 112004059544713-pat00099
가 계산된다.Step S240 is performed by the channel coefficient calculated in the previous step S230.
Figure 112004059544713-pat00093
,
Figure 112004059544713-pat00094
,
Figure 112004059544713-pat00095
,
Figure 112004059544713-pat00096
Channel coefficient matrix
Figure 112004059544713-pat00097
To find the inverse of,
Figure 112004059544713-pat00098
Calculate the determinant A of. In other words,
Figure 112004059544713-pat00099
Is calculated.

단계(S250)은 수학식 14 및 15에 따라, 상기 채널 계수의 역행렬(

Figure 112004059544713-pat00100
)과 단계(S220)에서 계산된
Figure 112004059544713-pat00101
을 행렬곱(matrix multiplication)하여 결정 변수(
Figure 112004059544713-pat00102
)를 계산한다. 즉,
Figure 112004059544713-pat00103
,
Figure 112004059544713-pat00104
이다. Step S250 is based on Equations 14 and 15, wherein the inverse of the channel coefficient (
Figure 112004059544713-pat00100
) And calculated in step (S220)
Figure 112004059544713-pat00101
By matrix multiplication.
Figure 112004059544713-pat00102
Calculate In other words,
Figure 112004059544713-pat00103
,
Figure 112004059544713-pat00104
to be.

마지막으로, 단계(S260)은 심볼 결정 규칙에 의해 결정 변수(

Figure 112004059544713-pat00105
)로부터 송신기가 실제로 전송한 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00106
Figure 112004059544713-pat00107
)을 결정한다. 심볼 결정 규칙의 일례로서, OFDM 통신 시스템에서 사전에 정의된 데이터 심볼들(
Figure 112004059544713-pat00108
와
Figure 112004059544713-pat00109
)의 M-ary 성상, 즉 OFDM 심볼 성상에서
Figure 112004059544713-pat00110
,
Figure 112004059544713-pat00111
가 각각 최소인 데이터 심볼이 선택되며, 이는 각 부채널별로 결정 변수와의 거리가 최소인 데이터 심볼이 선택됨을 의미한다. 즉,
Figure 112004059544713-pat00112
,
Figure 112004059544713-pat00113
이다.Finally, step S260 is determined by the symbol decision rule.
Figure 112004059544713-pat00105
From the data symbol actually sent by the transmitter (
Figure 112004059544713-pat00106
Figure 112004059544713-pat00107
Is determined. As an example of a symbol determination rule, predefined symbols of data in an OFDM communication system (
Figure 112004059544713-pat00108
Wow
Figure 112004059544713-pat00109
M-ary constellation, i.e., OFDM symbol constellation
Figure 112004059544713-pat00110
,
Figure 112004059544713-pat00111
Are selected to have the minimum data symbol, which means that the data symbol having the smallest distance to the decision variable is selected for each subchannel. In other words,
Figure 112004059544713-pat00112
,
Figure 112004059544713-pat00113
to be.

도 3은 수신 안테나가 하나인 경우에 전술한 SFBC-OFDM 신호 검출 방법을 하드웨어로 구현한 SFBC-OFDM 신호 검출 장치의 구성을 도시하고 있으며, 도 1의 수신단에서 수신 안테나를 제외한 부분에 대응한다.FIG. 3 illustrates a configuration of an SFBC-OFDM signal detection apparatus in which the above-described SFBC-OFDM signal detection method is implemented in hardware when there is only one reception antenna, and corresponds to a portion excluding the reception antenna in FIG.

도시된 바와 같이, 채널 추정부(320)는 도 2의 단계(S210)에 대응하여 푸리에 변환부(310)으로부터 출력되는 OFDM 복조 신호(

Figure 112004059544713-pat00114
)로부터 각 부채널에 대한 주파수 응답
Figure 112004059544713-pat00115
을 추정한다. 결합부(330)는 도 2의 단계(S220)에 대응하며, 채널 추정부(320)에서 추정된 주파수 응답 및 OFDM 복조 신호(
Figure 112004059544713-pat00116
)로부터
Figure 112004059544713-pat00117
와
Figure 112004059544713-pat00118
을 계산한다. 채널 계수 계산부(340)는 주파수 응답의 추정값으로부터 채널 계수
Figure 112004059544713-pat00119
,
Figure 112004059544713-pat00120
,
Figure 112004059544713-pat00121
,
Figure 112004059544713-pat00122
를 계산하며, 도 2의 단계(S230)에 대응한다. 행렬 곱셈부(350)는 도 4의 단계(S240, 250)에 대응하며, 채널 계수 계산부(340)로부터 계산된 채널 계수 행렬의 역행렬(
Figure 112004059544713-pat00123
)과 결합부(330)에서 계산된
Figure 112004059544713-pat00124
을 행렬곱하여 결정 변수(
Figure 112004059544713-pat00125
)를 계산한다. 마지막으로, 결정부(360)는 도 2의 단계(S260)에 대응하여, 심볼 결정 규칙에 의해 결정 변수(
Figure 112004059544713-pat00126
)로부터 송신기가 실제로 전송한 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00127
Figure 112004059544713-pat00128
)을 결정한다.As shown, the channel estimator 320 outputs an OFDM demodulation signal (output from the Fourier transform unit 310 corresponding to step S210 of FIG. 2).
Figure 112004059544713-pat00114
Frequency response for each subchannel from
Figure 112004059544713-pat00115
Estimate The combiner 330 corresponds to step S220 of FIG. 2, and estimates the frequency response and the OFDM demodulated signal estimated by the channel estimator 320.
Figure 112004059544713-pat00116
)from
Figure 112004059544713-pat00117
Wow
Figure 112004059544713-pat00118
Calculate The channel coefficient calculating unit 340 calculates the channel coefficient from the estimated value of the frequency response.
Figure 112004059544713-pat00119
,
Figure 112004059544713-pat00120
,
Figure 112004059544713-pat00121
,
Figure 112004059544713-pat00122
Is calculated and corresponds to step S230 of FIG. 2. The matrix multiplier 350 corresponds to steps S240 and 250 of FIG. 4, and includes an inverse matrix of the channel coefficient matrix calculated from the channel coefficient calculator 340.
Figure 112004059544713-pat00123
And calculated by the coupling unit 330
Figure 112004059544713-pat00124
By multiplying the decision variable (
Figure 112004059544713-pat00125
Calculate Finally, the determination unit 360 corresponds to step S260 of FIG.
Figure 112004059544713-pat00126
From the data symbol actually sent by the transmitter (
Figure 112004059544713-pat00127
Figure 112004059544713-pat00128
Is determined.

전술한 신호 검출 방법의 성능을 살펴보기 위해 모의 실험을 수행하였으며, Hilly Terrain 채널 모델을 사용하고, OFDM 부반송파 수는 2048, 보호구간의 길이 는 512, 대역폭은 20 MHz, 이동 속도는 250 km/h이고, 데이터 변조로 QPSK를 사용하였다. Simulations were performed to investigate the performance of the signal detection method described above, using the Hilly Terrain channel model, the number of OFDM subcarriers is 2048, the length of the guard interval is 512, the bandwidth is 20 MHz, and the moving speed is 250 km / h. QPSK was used as data modulation.

도 3은 전술한 모의 실험의 결과로서, 각 신호 검출 방법별로 BER 성능을 도시하고 있다. Rx1-MRC는 송신 안테나의 수가 2이고 수신 안테나의 수가 1인 경우 MRC 기법으로 디코딩한 경우의 BER 성능을 나타내고, Rx2-MRC는 송신 안테나와 수신 안테나의 수가 각각 2인 경우의 MRC 성능을 나타낸다. 또한, Rx1-Proposed와 Rx2-Proposed는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디코딩 방법(신호 검출 방법)의 BER 성능을 나타내며, Rx1-MLD와 Rx2-MLD는 디코딩기법으로 ML 디코딩(MLD; Maximum Likelihood Decoding)를 사용한 경우의 BER 성능을 나타낸다. 3 shows the BER performance for each signal detection method as a result of the above-described simulation. Rx1-MRC represents BER performance when the number of transmitting antennas is 2 and the number of receiving antennas is 1, and the decoding is performed by the MRC technique. Rx2-MRC represents MRC performance when the number of transmitting antennas and the receiving antennas are 2, respectively. In addition, Rx1-Proposed and Rx2-Proposed represent the BER performance of the decoding method (signal detection method) according to the first embodiment of the present invention, and Rx1-MLD and Rx2-MLD are ML decoding (MLD; Maximum Likelihood) decoding methods. BER performance when Decoding) is used.

도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, SFBC-OFDM에서는 MLD를 사용하여 디코딩을 할 경우 수신 안테나의 수에 관계없이 가장 우수한 BER 성능을 나타낸다. 그러나, MLD는 고차의 데이터 변조(16-QAM 또는 64-QAM)를 사용할 경우 복잡도가 급격하게 증가하는 문제가 있어 실제 적용이 어렵다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 디코딩 방법은 계산량이 MLD보다 적으며, MLD에 비해 성능이 다소 열화되지만 기존의 MRC 기법에 비해 우수한 성능을 갖는다. 특히, 2개의 수신 안테나를 사용하는 경우, Rx2-MRC 기법은 잡음이 없는 환경에서도 10-5의 BER을 얻을 수 없지만, Rx2-Proposed의 경우에는 약 17 dB의 Eb/N0에서 10-5의 BER을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. As can be seen from FIG. 3, SFBC-OFDM shows the best BER performance regardless of the number of receiving antennas when decoding using MLD. However, MLD has a problem of rapidly increasing complexity when using higher-order data modulation (16-QAM or 64-QAM), so it is difficult to apply MLD. The decoding method according to the first embodiment of the present invention has a smaller calculation amount than the MLD, and slightly deteriorates the performance compared to the MLD, but has superior performance compared to the conventional MRC technique. In particular, when two receive antennas are used, the Rx2-MRC technique cannot obtain a BER of 10 -5 even in a noisy environment, but in the case of Rx2-Proposed, about 17 dB of E b / N 0 to 10 -5 It can be seen that the BER can be obtained.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따라, 송신 안테나의 수가 둘이고 수신 안테 나의 수가 하나인 경우에 제한적으로 적용할 수 있는 ZF(zero-forcing) 디코딩 기법을 설명한다.Hereinafter, according to the second embodiment of the present invention, a zero-forcing (ZF) decoding technique that can be limitedly applied when the number of transmitting antennas is two and the number of receiving antennas is described.

먼저, ZF 기법을 적용하기 위하여, 수신단의 FFT에 의해 복조된 OFDM 복조 신호를 다음과 같이 정의한다.First, in order to apply the ZF scheme, the OFDM demodulated signal demodulated by the FFT of the receiver is defined as follows.

Figure 112004059544713-pat00129
Figure 112004059544713-pat00129

여기서,

Figure 112004059544713-pat00130
,
Figure 112004059544713-pat00131
,
Figure 112004059544713-pat00132
이며,
Figure 112004059544713-pat00133
는 다음과 같다.here,
Figure 112004059544713-pat00130
,
Figure 112004059544713-pat00131
,
Figure 112004059544713-pat00132
Is,
Figure 112004059544713-pat00133
Is as follows.

Figure 112004059544713-pat00134
Figure 112004059544713-pat00134

Alamouti 기법을 적용할 경우, ASI 발생이라는 문제점이 유발됨은 이미 살펴보았다. 이를 해결하기 위해 본 발명의 제2 실시예에서는, Alamouti 기법을 적용하지 아니하고, 수학식 16의 양변에

Figure 112004059544713-pat00135
을 곱하여 데이터 심볼
Figure 112004059544713-pat00136
의 추정값(
Figure 112004059544713-pat00137
)을 계산한다. We have already seen that the Alamouti technique causes the problem of ASI generation. In order to solve this problem, in the second embodiment of the present invention, the Alamouti technique is not applied to both sides of the equation (16).
Figure 112004059544713-pat00135
Multiply the data symbol
Figure 112004059544713-pat00136
Estimate of
Figure 112004059544713-pat00137
Calculate

Figure 112004059544713-pat00138
Figure 112004059544713-pat00138

수학식 18에서,

Figure 112004059544713-pat00139
는 0으로 근사화하며, 이에 따라 데이터 심볼의 추정값(
Figure 112004059544713-pat00140
)은 수학식 19 및 수학식 20과 같이 계산될 수 있다.In Equation 18,
Figure 112004059544713-pat00139
Approximates to 0, and accordingly estimates of data symbols (
Figure 112004059544713-pat00140
) May be calculated as in Equation 19 and Equation 20.

Figure 112004059544713-pat00141
Figure 112004059544713-pat00141

Figure 112004059544713-pat00142
Figure 112004059544713-pat00142

여기서,

Figure 112004059544713-pat00143
이다.here,
Figure 112004059544713-pat00143
to be.

마지막으로, 수학식 20으로부터 계산된 데이터 심볼의 추정값을 결정 변수로 하여, 전술한 심볼 결정 규칙을 적용하면 전송 데이터 심볼을 결정할 수 있다.Finally, by using the symbol determination rule as described above, the estimated value of the data symbol calculated from Equation 20 can be used to determine the transmission data symbol.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등물로의 치환이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, this is merely exemplary and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalents thereof may be substituted therefrom. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 주파수 선택적 페이딩 채널에서 SFBC-OFDM 신호로부터 전송 데이터 심볼을 검출함에 있어서 각 OFDM 부채널에 대한 주파수 응답을 추정하여 SFBC 디코딩함으로써, 주파수 선택적 페이딩 채널에서 발생하는 ASI에 의한 검출 오류를 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, in detecting the transmission data symbol from the SFBC-OFDM signal in the frequency selective fading channel, the frequency response of each OFDM subchannel is estimated and SFBC decoded to thereby generate an ASI generated in the frequency selective fading channel. Detection errors can be prevented.

더욱이, SFBC-OFDM 신호의 디코딩을 위한 계산이 선형 연산으로 수행됨에 따라, ASI를 고려함에도 불구하고 간단하게 신호 검출 장치(디코딩 장치)를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 기술과 비교할 때 OFDM 데이터 심볼의 성상도 증가로 인하여 계산량이 지수 함수적으로 증가하는 것을 방지할 수 있다. Moreover, as the calculation for decoding the SFBC-OFDM signal is performed by linear operation, it is possible not only to implement a signal detection device (decoding device) simply in spite of the ASI, but also to compare the It is possible to prevent the calculation amount from increasing exponentially due to the increase in constellation.

Claims (10)

각 부채널에 입력되는 OFDM 데이터 심볼을 SFBC 인코딩하여 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 SFBC-OFDM 무선 통신 시스템에서 SFBC-OFDM 변조 신호로부터 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 검출하는 방법으로서,A method for detecting the transmitted OFDM data symbols from the SFBC-OFDM modulated signal in the SFBC-OFDM wireless communication system for SFBC-encoded OFDM data symbols input to each sub-channel and transmitted through a plurality of transmit antennas, SFBC-OFDM 변조 신호를 푸리에 변환하여, OFDM 복조 심볼을 생성하는 푸리에 변환 단계와,A Fourier transform step of Fourier transforming the SFBC-OFDM modulated signal to generate an OFDM demodulated symbol; 각 송신 안테나 및 각 부채널에 대한 주파수 응답을 추정하는 단계와,Estimating a frequency response for each transmit antenna and each subchannel; 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하기 위한 결정 변수를 계산하는 단계로서, 상기 결정 변수는 상기 SFBC 인코딩 및 상기 추정된 주파수 응답을 적용할 때 상기 OFDM 복조 심볼과의 제곱 유클리드 거리가 각 결정 변수에 대하여 극소가 되는 것인 SFBC 디코딩 단계와,Calculating a decision variable for determining the transmitted OFDM data symbol, the decision variable having a squared Euclidean distance with the OFDM demodulation symbol for each decision variable when applying the SFBC encoding and the estimated frequency response. The minimum SFBC decoding step, 상기 SFBC 디코딩 단계에서 계산된 결정 변수에 심볼 결정 규칙을 적용하여 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하는 단계Determining the transmitted OFDM data symbol by applying a symbol decision rule to the decision variable calculated in the SFBC decoding step 를 포함하는 SFBC-OFDM 신호 검출 방법.SFBC-OFDM signal detection method comprising a. 제1항에 있어서, 상기 결정 단계는 The method of claim 1, wherein the determining step OFDM 심볼 성상에서 각 부채널별로 결정 변수와의 거리가 최소인 데이터 심볼을 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼로서 결정하는 것인 SFBC-OFDM 신호 검출 방법.And determining a data symbol having a minimum distance from the decision variable for each subchannel as the transmitted OFDM data symbol in the OFDM symbol constellation. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 SFBC 디코딩 단계는 상기 제곱 유클리드 거리를 상기 각 결정 변수로 편미분한 값이 0이 되도록 하는 연립 방정식에 의하여 유도되는 계산식에 의하여 상기 각 결정 변수를 계산하는 것인 SFBC-OFDM 신호 검출 방법.And the SFBC decoding step calculates each of the decision variables according to a formula derived by a system of equations in which the partial derivative of the squared Euclidean distance to each of the decision variables becomes zero. N 개의 부채널에서 k 번째(k∈[0, 1, ..., N/2-1]) 부채널에 대한 입력 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00144
,
Figure 112004059544713-pat00145
)을 SFBC 인코딩하여, 두 개의 송신 안테나 중 제1 송신 안테나를 통해 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00146
,
Figure 112004059544713-pat00147
)을 전송하고, 제2 송신 안테나를 통해 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00148
,
Figure 112004059544713-pat00149
)을 전송하는 SFBC-OFDM 무선 통신 시스템에서, SFBC-OFDM 변조 신호를 하나의 수신 안테나로 수신하여 상기 입력 데이터 심볼을 검출하는 방법으로서,Input data symbol for the kth subchannel ( k∈ [0, 1, ..., N / 2-1]) on N subchannels
Figure 112004059544713-pat00144
,
Figure 112004059544713-pat00145
) Is SFBC-encoded so that a data symbol (i.e.,
Figure 112004059544713-pat00146
,
Figure 112004059544713-pat00147
) And through the second transmit antenna, the data symbol (
Figure 112004059544713-pat00148
,
Figure 112004059544713-pat00149
In the SFBC-OFDM wireless communication system for transmitting a), a method for receiving the SFBC-OFDM modulated signal with one receiving antenna to detect the input data symbol, SFBC-OFDM 변조 신호를 푸리에 변환하여, OFDM 복조 심볼(
Figure 112004059544713-pat00150
,
Figure 112004059544713-pat00151
)을 생성하는 푸리에 변환 단계와,Fourier transform the SFBC-OFDM modulated signal to obtain an OFDM demodulation symbol (
Figure 112004059544713-pat00150
,
Figure 112004059544713-pat00151
A Fourier transform step, 각 송신 안테나 및 각 부채널에 대한 주파수 응답(
Figure 112004059544713-pat00152
,
Figure 112004059544713-pat00153
, i는 송신 안테나를 지칭하며, i= 1, 2)을 추정하는 단계와,Frequency response for each transmit antenna and each subchannel (
Figure 112004059544713-pat00152
,
Figure 112004059544713-pat00153
i denotes a transmit antenna, estimating i = 1, 2), 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하기 위한 결정 변수를 계산하는 단계로서, 상기 결정 변수는
Figure 112004059544713-pat00154
에 의하여 계산되는 것인 SFBC 디코딩 단계와,Calculating a decision variable for determining the transmitted OFDM data symbol, wherein the decision variable is
Figure 112004059544713-pat00154
The SFBC decoding step calculated by: 상기 SFBC 디코딩 단계에서 계산된 결정 변수에 심볼 결정 규칙을 적용하여 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하는 단계Determining the transmitted OFDM data symbol by applying a symbol decision rule to the decision variable calculated in the SFBC decoding step 를 포함하는 SFBC-OFDM 신호 검출 방법.SFBC-OFDM signal detection method comprising a. 제4항에 있어서, 상기 결정 단계는The method of claim 4, wherein the determining step OFDM 심볼 성상에서 각 부채널별로 결정 변수와의 거리가 최소인 데이터 심볼을 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼로서 결정하는 것인 SFBC-OFDM 신호 검출 방법.And determining a data symbol having a minimum distance from the decision variable for each subchannel as the transmitted OFDM data symbol in the OFDM symbol constellation. 각 부채널에 입력되는 OFDM 데이터 심볼을 SFBC 인코딩하여 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 SFBC-OFDM 무선 통신 시스템에서 SFBC-OFDM 변조 신호로부터 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 검출하는 장치로서,An apparatus for detecting the transmitted OFDM data symbols from the SFBC-OFDM modulated signal in an SFBC-OFDM wireless communication system for SFBC-encoded OFDM data symbols input to each sub-channel and transmitted through a plurality of transmit antennas, SFBC-OFDM 변조 신호를 푸리에 변환하여, OFDM 복조 심볼을 생성하는 푸리에 변환 수단과,Fourier transform means for Fourier transforming the SFBC-OFDM modulated signal to generate an OFDM demodulated symbol; 각 송신 안테나 및 각 부채널에 대한 주파수 응답을 추정하는 수단과,Means for estimating a frequency response for each transmit antenna and each subchannel; 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하기 위한 결정 변수를 계산하는 수단으로서, 상기 결정 변수는 상기 SFBC 인코딩 및 상기 추정된 주파수 응답을 적용할 때 상기 OFDM 복조 심볼과의 제곱 유클리드 거리가 각 결정 변수에 대하여 극소가 되는 것인 SFBC 디코딩 수단과,Means for calculating a decision variable for determining the transmitted OFDM data symbol, the decision variable having a squared Euclidean distance with the OFDM demodulation symbol for each decision variable when applying the SFBC encoding and the estimated frequency response. Minimal SFBC decoding means, 상기 SFBC 디코딩 수단에서 계산된 결정 변수에 심볼 결정 규칙을 적용하여 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하는 결정 수단Decision means for determining the transmitted OFDM data symbol by applying a symbol decision rule to the decision variable calculated by the SFBC decoding means; 을 포함하는 SFBC-OFDM 신호 검출 장치.SFBC-OFDM signal detection apparatus comprising a. 제6항에 있어서, 상기 결정 수단은The method of claim 6 wherein said determining means is OFDM 심볼 성상에서 각 부채널별로 결정 변수와의 거리가 최소인 데이터 심볼을 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼로서 결정하는 것인 SFBC-OFDM 신호 검출 장치.And determining a data symbol having a minimum distance from the decision variable for each subchannel as the transmitted OFDM data symbol in the OFDM symbol constellation. 제6항 또는 제7항에 있어서, The method according to claim 6 or 7, 상기 SFBC 디코딩 수단은 상기 제곱 유클리드 거리를 상기 각 결정 변수로 편미분한 값이 0이 되도록 하는 연립 방정식에 의하여 유도되는 계산식에 의하여 상기 각 결정 변수를 계산하는 것인 SFBC-OFDM 신호 검출 장치.And the SFBC decoding means calculates each of the decision variables according to a formula derived by a system of equations such that the partial derivative of the squared Euclidean distance with each of the decision variables becomes zero. N 개의 부채널에서 k 번째(k∈[0, 1, ..., N/2-1]) 부채널에 대한 입력 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00155
,
Figure 112004059544713-pat00156
)을 SFBC 인코딩하여, 두 개의 송신 안테나 중 제1 송신 안테나를 통해 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00157
,
Figure 112004059544713-pat00158
)을 전송하고, 제2 송신 안테나를 통해 데이터 심볼(
Figure 112004059544713-pat00159
,
Figure 112004059544713-pat00160
)을 전송하는 SFBC-OFDM 무선 통신 시스템에서, SFBC-OFDM 변조 신호를 하나의 수신 안테나로 수신하여 상기 입력 데이터 심볼을 검출하는 장치로서,Input data symbol for the kth ( k∈ [0, 1, ..., N / 2-1]) subchannels in N subchannels
Figure 112004059544713-pat00155
,
Figure 112004059544713-pat00156
) Is SFBC-encoded so that a data symbol (i.e.,
Figure 112004059544713-pat00157
,
Figure 112004059544713-pat00158
) And through the second transmit antenna, the data symbol (
Figure 112004059544713-pat00159
,
Figure 112004059544713-pat00160
In the SFBC-OFDM wireless communication system for transmitting a), an apparatus for receiving the SFBC-OFDM modulated signal with one receiving antenna to detect the input data symbol, SFBC-OFDM 변조 신호를 푸리에 변환하여, OFDM 복조 심볼(
Figure 112004059544713-pat00161
,
Figure 112004059544713-pat00162
)을 생성하는 푸리에 변환 수단과,Fourier transform the SFBC-OFDM modulated signal to obtain an OFDM demodulation symbol (
Figure 112004059544713-pat00161
,
Figure 112004059544713-pat00162
Fourier transform means for generating 각 송신 안테나 및 각 부채널에 대한 주파수 응답(
Figure 112004059544713-pat00163
,
Figure 112004059544713-pat00164
, i는 송신 안테나를 지칭하며, i= 1, 2)을 추정하는 수단과,Frequency response for each transmit antenna and each subchannel (
Figure 112004059544713-pat00163
,
Figure 112004059544713-pat00164
i refers to a transmitting antenna, means for estimating i = 1, 2), 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하기 위한 결정 변수를 계산하며, 상기 결정 변수는
Figure 112004059544713-pat00165
에 의하여 계산되는 것인 SFBC 디코딩 수단과,,Compute a decision variable for determining the transmitted OFDM data symbol, the decision variable
Figure 112004059544713-pat00165
SFBC decoding means calculated by, 상기 SFBC 디코딩 수단에서 계산된 결정 변수에 심볼 결정 규칙을 적용하여 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼을 결정하는 결정 수단Decision means for determining the transmitted OFDM data symbol by applying a symbol decision rule to the decision variable calculated by the SFBC decoding means; 을 포함하는 SFBC-OFDM 신호 검출 장치..SFBC-OFDM signal detection apparatus comprising a. 제9항에 있어서, 상기 결정 수단은The method of claim 9, wherein said determining means OFDM 심볼 성상에서 각 부채널별로 결정 변수와의 거리가 최소인 데이터 심볼을 상기 전송된 OFDM 데이터 심볼로서 결정한는 것인 SFBC-OFDM 신호 검출 장치.And a data symbol having a minimum distance from the decision variable for each subchannel in the OFDM symbol constellation as the transmitted OFDM data symbol.
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