KR100602890B1 - Orthogonal Frequency Division Multiplexing Receiving System Using Adaptive Array Antennas And Method Thereof - Google Patents
Orthogonal Frequency Division Multiplexing Receiving System Using Adaptive Array Antennas And Method Thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100602890B1 KR100602890B1 KR1020010085682A KR20010085682A KR100602890B1 KR 100602890 B1 KR100602890 B1 KR 100602890B1 KR 1020010085682 A KR1020010085682 A KR 1020010085682A KR 20010085682 A KR20010085682 A KR 20010085682A KR 100602890 B1 KR100602890 B1 KR 100602890B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signal
- output
- signals
- array antenna
- outputting
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2649—Demodulators
- H04L27/265—Fourier transform demodulators, e.g. fast Fourier transform [FFT] or discrete Fourier transform [DFT] demodulators
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
- H04B7/0842—Weighted combining
- H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
- H04L27/2627—Modulators
- H04L27/2628—Inverse Fourier transform modulators, e.g. inverse fast Fourier transform [IFFT] or inverse discrete Fourier transform [IDFT] modulators
Abstract
본 발명은 적응 배열 안테나를 사용한 OFDM 수신 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 이 OFDM 수신 시스템은 외부로부터 무선 신호를 수신하여 대응되는 공간적인 위상이 포함된 배열 신호로 출력하는 적응 배열 안테나부; 상기 적응 배열 안테나부에서 출력되는 배열 신호를 특정의 빔형성 계수를 사용하여 적응 조절하여 출력하는 최적 빔형성부; 상기 최적 빔형성부에서 출력되는 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 변환된 주파수 영역의 신호를 처리하여 원하는 방향으로 빔 포밍을 형성하도록 하는 OFDM 수신부; 상기 OFDM 수신부에서 출력되는 신호를 수신하여 데이터 신호 및 파이롯 신호를 분리하는 역다중화부; 상기 역다중화부에 의해 분리되는 파이롯 신호를 이용하여 채널의 변화에 따른 신호의 위상을 추정하는 채널 추정부; 상기 역다중화부에 의해 분리되는 파이롯 신호 및 상기 채널 추정부에서 추정된 위상을 결합한 신호와 특정 기준 파이롯 심볼을 비교하여 오차 신호를 출력하는 오차신호 발생부; 및 상기 적응 배열 안테나부에서 출력되는 배열 신호 및 상기 채널 추정부에 의해 추정된 위상을 사용하여 상기 오차신호 발생부에서 출력되는 오차 신호가 최소가 되도록 상기 최적 빔형성부로 출력되는 상기 특정의 빔형성 계수를 갱신하는 빔형성 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 무선 채널 환경에서 고속으로 데이터를 전송할 경우 발생되는 다중 경로 페이딩에 의한 심각한 심벌간 간섭과 잡음을 감소시켜 시스템의 성능 개선에 탁월한 효과가 있다. 또한, FFT 변환기를 배열 안테나 뒷 단에 위치하게 함으로써 계산량과 하드웨어 복잡도가 매우 감소된다.The present invention relates to an OFDM receiving system using an adaptive array antenna, and an OFDM receiving system using the same, wherein the OFDM receiving system comprises: an adaptive array antenna unit for receiving a radio signal from the outside and outputting an array signal including a corresponding spatial phase; An optimum beam forming unit adapted to adaptively output an array signal output from the adaptive array antenna unit using a specific beamforming coefficient; An OFDM receiver for converting a signal output from the optimum beamformer into a signal in a frequency domain and processing a signal in the converted frequency domain to form a beamforming in a desired direction; A demultiplexer for receiving a signal output from the OFDM receiver and separating a data signal and a pilot signal; A channel estimator for estimating a phase of a signal according to a channel change using a pilot signal separated by the demultiplexer; An error signal generator for comparing the signal obtained by combining the pilot signal separated by the demultiplexer and the phase estimated by the channel estimator and a reference pilot symbol to output an error signal; And a beam forming unit configured to generate the specific beamforming signal to be output to the optimum beam forming unit using the array signal output from the adaptive array antenna unit and the phase estimated by the channel estimating unit to minimize the error signal output from the error signal generating unit, And a beam forming control unit for updating the coefficient. According to the present invention, significant inter-symbol interference and noise due to multi-path fading occurring when data is transmitted at high speed in a wireless channel environment are reduced, and the system is improved in performance. In addition, by placing the FFT transformer at the rear end of the array antenna, computational complexity and hardware complexity are greatly reduced.
배열 안테나, 채널 추정기, 수렴 속도, 빔계수 최적화, 이동통신 시스템, OFDM 수신 시스템, 빔형성 계수, 파이롯 신호, 위상 추정Array antenna, channel estimator, convergence rate, beam coefficient optimization, mobile communication system, OFDM reception system, beamforming coefficient, pilot signal, phase estimation
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적응 배열 안테나를 사용한 OFDM 수신 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of an OFDM receiving system using an adaptive array antenna according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 OFDM 수신 시스템의 상세 블록도이다.2 is a detailed block diagram of the OFDM receiving system of FIG.
도 3은 도 1에 도시된 빔형성 제어기의 상세 블록도이다.3 is a detailed block diagram of the beamforming controller shown in FIG.
본 발명은 초고속 이동통신 시스템에서 사용되는 무선 신호 수신에 관한 것으로, 특히 적응 배열 안테나를 사용한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 수신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근 멀티미디어 시대의 도래로 사용자에게 고품질의 다양한 서비스 제공을 위한 고속의 데이터 전송에 대한 요구가 증대되고 있다. 그러나 무선 채널 환경에서 고속으로 데이터를 전송할 경우 다중 경로 페이딩에 의해 심각한 심벌간 간섭이 발생하여 고속의 데이터 전송을 어렵게 한다. With the advent of the multimedia age in recent years, there is a growing demand for high-speed data transmission for providing various services of high quality to users. However, when data is transmitted at a high speed in a wireless channel environment, serious intersymbol interference occurs due to multipath fading, which makes high-speed data transmission difficult.
이를 극복하기 위해 이동통신 시스템에서 사용된 것이 DS-CDMA(Digital Signal-Code Division Multiple Access) 방식의 레이크(rake) 수신기이다. 이 수신기를 사용하는 방식에서는 고속의 데이터 전송시 칩(chip) 간 간섭이 증가함에 따라 하드웨어 복잡도가 급속히 증가하게 된다. In order to overcome this problem, a rake receiver based on a DS-CDMA (Digital Signal-Code Division Multiple Access) system is used in a mobile communication system. With this receiver, the hardware complexity increases rapidly as the inter-chip interference increases during high-speed data transmission.
고속의 데이터 전송 시 발생되는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에 제안되고 있는 전송방식이 OFDM방식이다.In order to solve such a problem caused by high-speed data transmission, the transmission scheme proposed recently is the OFDM scheme.
이러한 OFDM방식은 단일 반송파를 갖는 방식과는 달리 직렬로 입력된 데이터를 병렬 형태로 변환한 후, 병렬로 변환된 데이터 수만큼의 상호 직교성이 있는 부반송파(subcarrier)로 변조하여 데이터를 전송하는 방식이다. Unlike the scheme having a single carrier, the OFDM scheme converts serial input data into a parallel form, modulates the parallel input data with mutually orthogonal subcarriers of the number of parallel data, and transmits the data .
이와 같은 방법으로 다중 반송파로 변조할 경우 전체적인 데이터의 전송 속도는 원래의 고속을 유지하면서 각 부반송파를 포함하는 부채널(subchannel)에서의 심벌 주기는 부반송파의 수만큼 길어지게 된다. In this way, when the modulation is performed on the multi-carrier, the overall data transmission rate is kept at the original high speed, and the symbol period in the subchannel including each sub-carrier is increased by the number of sub-carriers.
따라서 부반송파에 의한 전송 시간이 다중 경로 페이딩에 의한 지연 확산보다 훨씬 길게 되므로 주파수 선택적 페이딩 채널이 주파수 비선택적인 페이딩 채널로 근사화되어 송신된 데이터는 수신기에서 간단한 단일 탭 등화기를 이용하여 쉽게 보상한 후 검출할 수 있다. 또한 송수신기에서 부반송파로 변복조하는 과정은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)/FFT를 이용하여 고속으로 구현할 수 있다. Therefore, since the transmission time due to the subcarrier becomes much longer than the delay spread due to multipath fading, the frequency selective fading channel is approximated to the frequency non-selective fading channel, and the transmitted data is easily compensated using a simple single tap equalizer at the receiver, can do. Also, the process of modulating / demodulating from a transceiver to a subcarrier can be implemented at a high speed by using IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) / FFT.
이와 같이 OFDM방식은 직교성 있는 다중 반송파를 이용함으로서 페이딩 현상을 잘 극복할 수 있는 장점을 갖고 있기 때문에 DAB(Digital Audio Broadcasting), DVB(Digital Video Broadcasting) 등의 방송분야에서 전송방식으로 이용되고 있으 며, 또한 고차원(higher-order) 변조(64ary QAM, 16ary QAM)기법을 이용할 수 있어 초고속 데이터(20Mbps)를 전송할 수 있기 때문에 4세대 이동통신 시스템을 위한 전송방식으로 활발하게 연구되고 있다.Since the OFDM scheme has an advantage of overcoming the fading phenomenon by using orthogonal multicarrier, it is used as a transmission scheme in broadcasting fields such as DAB (Digital Audio Broadcasting) and DVB (Digital Video Broadcasting) , And higher-order modulation (64ary QAM, 16ary QAM) can be used to transmit the high-speed data (20Mbps). Therefore, the transmission method for the fourth generation mobile communication system has been actively studied.
이와 같이 여러 가지 장점이 있는 OFDM방식을 이동통신 시스템에 적용하기 위해 열악한 무선채널 환경에도 성능을 향상시키기 위한 여러 기법들이 연구가 진행되고 있는데, 최근에 적응 배열 안테나를 사용하여 시스템의 성능을 개선한 사례가 많이 발표되었다. 적응 배열 안테나를 이용한 경우 빔 형성기를 제어하는 신호 처리 알고리즘이 필요하다. 즉, 적응 빔 형성기의 계수를 조정하여 원하는 방향으로 빔을 형성하기 위한 기법들이 필요하며, 이러한 기법들로는 기준 신호를 이용하는 방법과 기준 신호 없이 신호의 특성을 이용하는 방법이 있다.In order to apply the OFDM scheme with various advantages to the mobile communication system, various techniques for improving the performance in a poor wireless channel environment are being studied. Recently, an adaptive array antenna has been used to improve the performance of the system Many cases have been published. In case of adaptive array antenna, a signal processing algorithm for controlling the beamformer is needed. That is, techniques for adjusting the coefficients of the adaptive beamformer to form a beam in a desired direction are required. These techniques include a method using a reference signal and a method using a signal characteristic without a reference signal.
먼저 기준 신호를 이용하는 방법은 송신단에서 데이터와 함께 기준 신호가 전송되면 이 기준 신호와 배열 안테나 출력 신호 사이의 MSE(Mean Square Error)를 얻은 후, 이 MSE가 최소가 되는 방향으로 빔형성 계수가 반복적으로 갱신되어 최적의 값을 갖도록 하는 방법으로 LMS(Least Mean Square) 방법, RSL(Recursive Least Square) 방법 등이 있다.First, when the reference signal is transmitted together with the data at the transmitting end, the MSE (Mean Square Error) between the reference signal and the array antenna output signal is obtained. Then, the beamforming coefficient is repeated (Least Mean Square) method, a RSL (Recursive Least Square) method, and the like.
LMS 방법은 기준 신호와 수신 신호의 오차를 구하여 이 오차의 MSE가 최소가 되도록 빔 형성기의 계수를 갱신하는 방법이며, RLS 방법은 LMS의 수렴 속도가 느린 것을 보상하기 위하여 빔 형성기 계수를 계산할 때 역행렬을 이용하는 방법으로, 이 방법은 수렴 속도는 빠르지만 안테나 엘리먼트가 증가할수록 계산량 및 복잡성이 매우 크게 증가하는 단점이 있다.In the LMS method, the error of the reference signal and the received signal is calculated, and the coefficient of the beam former is updated so that the MSE of the error is minimized. The RLS method is a method for calculating the beam former coefficient to compensate for the slow convergence speed of the LMS. This method has a disadvantage in that the convergence speed is fast but the amount of computation and complexity increase greatly as the antenna element increases.
한편, 기준 신호 없이 신호의 특성을 이용하는 방법은 별도의 기준 신호를 이용하지 않고 전송된 신호의 특성을 이용하는 것으로 배열 안테나 출력에서 왜곡되어 수신된 신호를 원래의 신호로 복원하도록 빔 형성기의 계수를 갱신하는 방법으로 CMA 방법, 코드 필터링 방법 등이 있다.Meanwhile, the method using the characteristics of the signal without using the reference signal uses the characteristics of the transmitted signal without using a separate reference signal, so that the coefficient of the beam former is updated to restore the signal received distorted at the array antenna output to the original signal CMA method, code filtering method, and so on.
CMA 방법은 전송된 신호가 페이딩, 간섭 신호에 의한 감쇄에도 일정한 포락선 분포를 가지는 특성을 이용하여 신호를 복원하는 방법이며, 코드 필터링 방법은 별도의 위치 추정을 하지 않고 배열 안테나에 수신된 신호와 이를 프로세싱한 결과를 사용하는 방법이다. The CMA method is a method of restoring a signal using a characteristic having a constant envelope distribution even if the transmitted signal is fading due to fading or an interference signal. The code filtering method uses a signal received at the array antenna And using the processed results.
이와 같이 배열 안테나를 사용한 OFDM 시스템에 대한 기술로는 Ye Li 등의 미국 특허 제5,973,642호에 개시된 "Adaptive antenna arrays for othorgonal frequency division multiplexing systems with cochannel interference"가 있으며, 이 기술에서는 수신신호를 복조하는 FFT 변환기가 각 배열 안테나의 엘리먼트마다 있고, 이 변환기에 이어서 빔형성 계수, 복호기, 및 빔형성 계수를 갱신하기 위한 파라미터 추정기로 되어 있으며, 빔형성 계수를 갱신하는 기법으로는 수신된 신호와 기준 신호의 오차가 최소가 되도록 계수를 갱신하여 최적의 값을 갖게하는 MMSE(Minimum Mean Square Error)를 사용하였고 파라미터를 구하는 방법으로는 DMI를 사용하여 OFDM 시스템의 성능을 크게 향상시켰으나, 각 배열 안테나 엘리먼트 마다 FFT 변환기를 갖는 구조이므로 계산량 및 하드웨어 복잡성이 크게 증가되는 문제점이 있다.As an example of an OFDM system using such an array antenna, there is "Adaptive antenna arrays for orthogonal frequency division multiplexing systems with cochannel interference" disclosed in US Pat. No. 5,973,642 to Ye Li et al. A converter is provided for each element of each array antenna and is followed by a parameter estimator for updating the beamforming coefficients, the decoder and the beamforming coefficients. The technique for updating the beamforming coefficients includes a method of updating the received signal and the reference signal The minimum mean square error (MMSE) is used to update the coefficients so that the error is minimized, and the performance of the OFDM system is greatly improved by using DMI. However, Converter, the computational complexity and hardware complexity are greatly increased. There is a problem.
한편, 종래의 LMS 방법의 경우, 계산량 및 구조가 간단하지만 빔 형성 계수 의 최적화되는 수렴 속도가 비교적 느려서 빠르게 변화하는 이동통신 시스템에 적용하기가 곤란하다는 문제점이 있다.On the other hand, the conventional LMS method has a problem in that it is difficult to apply to a mobile communication system which changes in a simple calculation amount and structure but is relatively slow in convergence speed in which a beam forming coefficient is optimized.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, LMS 빔 형성 방법을 사용하면서 구조가 간단하고 수렴 속도 또한 향상된 적응 배열 안테나를 사용한 OFDM 수신 시스템 및 그 수신 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an OFDM receiving system using an adaptive array antenna which is simple in structure and improved in convergence speed while using an LMS beam forming method and a receiving method thereof.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 OFDM 수신 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided an OFDM receiving system including:
외부로부터 무선 신호를 수신하여 대응되는 공간적인 위상이 포함된 배열 신호로 출력하는 적응 배열 안테나부; 상기 적응 배열 안테나부에서 출력되는 배열 신호를 특정의 빔형성 계수를 사용하여 적응 조절하여 출력하는 최적 빔형성부; 상기 최적 빔형성부에서 출력되는 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 변환된 주파수 영역의 신호를 처리하여 원하는 방향으로 빔 포밍을 형성하도록 하는 OFDM 수신부; 상기 OFDM 수신부에서 출력되는 신호를 수신하여 데이터 신호 및 파이롯 신호를 분리하는 역다중화부; 상기 역다중화부에 의해 분리되는 파이롯 신호를 이용하여 채널의 변화에 따른 신호의 위상을 추정하는 채널 추정부; 상기 역다중화부에 의해 분리되는 파이롯 신호 및 상기 채널 추정부에서 추정된 위상을 결합한 신호와 특정 기준 파이롯 심볼을 비교하여 오차 신호를 출력하는 오차신호 발생부; 및 상기 적응 배열 안테나부에서 출력되는 배열 신호 및 상기 채널 추정부에 의해 추정된 위상을 사용하여 상기 오차신호 발생부에서 출력되는 오차 신호가 최소가 되도 록 상기 최적 빔형성부로 출력되는 상기 특정의 빔형성 계수를 갱신하는 빔형성 제어부를 포함한다.An adaptive array antenna unit for receiving a wireless signal from the outside and outputting the wireless signal as an array signal including a corresponding spatial phase; An optimum beam forming unit adapted to adaptively output an array signal output from the adaptive array antenna unit using a specific beamforming coefficient; An OFDM receiver for converting a signal output from the optimum beamformer into a signal in a frequency domain and processing a signal in the converted frequency domain to form a beamforming in a desired direction; A demultiplexer for receiving a signal output from the OFDM receiver and separating a data signal and a pilot signal; A channel estimator for estimating a phase of a signal according to a channel change using a pilot signal separated by the demultiplexer; An error signal generator for comparing the signal obtained by combining the pilot signal separated by the demultiplexer and the phase estimated by the channel estimator and a reference pilot symbol to output an error signal; And outputting the error signal to the adaptive array antenna unit and the phase estimated by the channel estimator to minimize the error signal output from the error signal generator, And a beam forming control unit for updating the forming coefficient.
상기 OFDM 수신 시스템은 상기 역다중화부에서 출력되는 데이터 신호를 원래의 신호로 복호하는 복호부를 더 포함하며, 상기 채널 추정부가 상기 추정된 위상을 사용하여 상기 역다중화부에서 출력되어 상기 복호부로 입력되는 데이터 신호의 왜곡을 보상하는 것을 특징으로 한다.The OFDM receiving system may further include a decoding unit decoding the data signal output from the demultiplexing unit to an original signal, wherein the channel estimating unit is output from the demultiplexing unit using the estimated phase and input to the decoding unit And the distortion of the data signal is compensated.
또한, 본 발명의 특징에 따른 OFDM 수신 방법은,Further, an OFDM receiving method according to a feature of the present invention is characterized in that,
a) 상기 적응 배열 안테나를 통해 수신되는 공간적인 위상이 포함된 배열 신호에 빔형성을 위한 특정의 빔형성 계수를 곱하여 출력하는 단계; b) 상기 단계 a)에서 출력되는 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여 데이터 신호와 파이롯 신호로 분리하여 출력하는 단계; c) 상기 단계 c)에서 분리되어 출력되는 파이롯 신호를 이용하여 채널의 변화에 따른 신호의 위상을 추정하는 단계; d) 상기 단계 b)에서 분리되어 출력되는 파이롯 신호와 상기 단계 c)에서 추정되는 위상을 결합한 신호와 특정의 기준 파이롯 심볼을 비교하여 오차 신호를 발생하는 단계; 및 e) 상기 단계 d)에서 발생되는 오차 신호, 상기 단계 c)에서 추정되는 위상 및 상기 적응 배열 안테나에서 출력되는 배열 신호를 사용하여 상기 단계 a)에서 사용되는 특정의 빔형성 계수를 갱신하는 단계를 포함한다.a) multiplying an array signal including a spatial phase received through the adaptive array antenna by a specific beamforming coefficient for beamforming and outputting the result; b) converting the signal output in step a) into a signal in the frequency domain, separating the signal into a data signal and a pilot signal, and outputting the signal; c) estimating a phase of a signal according to a channel change using the pilot signal separated and output in the step c); d) generating an error signal by comparing a signal obtained by combining the pilot signal separated and output in step b) and a phase estimated in step c) with a specific reference pilot symbol; And e) updating the specific beamforming coefficients used in step a) using an error signal generated in step d), a phase estimated in step c), and an array signal output from the adaptive array antenna .
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적응 배열 안테나를 사용한 OFDM 수신 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1의 OFDM 수신 시스템의 상세 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram of an OFDM receiving system using an adaptive array antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed block diagram of the OFDM receiving system of FIG.
도 1 및 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 적응 배열 안테나를 사용한 OFDM 수신 시스템은 배열 안테나(100), 최적 빔형성기(200), OFDM 수신기(300), 역다중화기(400), 채널 추정기(500), 복호기(600), 기준 파이롯 심벌 발생기(700), 오차신호 발생기(800) 및 빔형성 제어기(900)를 포함한다.1 and 2, an OFDM receiving system using an adaptive array antenna according to an embodiment of the present invention includes an
배열 안테나(100)는 OFDM 송신 시스템에서 송신되는 신호를 수신하여 빔 포밍을 수행하는 신호를 최적 빔 형성기(200) 및 빔형성 제어기(900)로 출력한다.The
도 2를 참조하면, 배열 안테나(100)는 OFDM 송신 시스템에서 송신되는 신호를 수신하여 대응되는 공간적인 위상이 포함된 배열 신호(V0, V1, …, Vn)로 출력하는 복수개의 안테나(100-1, 100-2, …, 100-n)를 구비한다.2, an
최적 빔 형성기(200)는 배열 안테나(100)에서 출력되는 신호를 빔형성 제어기(900)에서 출력되는 신호에 의해 적응적으로 조절하여 OFDM 수신기(300)로 출력한다. The
이 최적 빔 형성기(200)는 배열 안테나(100)에 구비된 복수개의 안테나(100-1, 100-2, …, 100-n)에서 출력되는 배열 신호(V0, V1, …, Vn)와 빔형성 제어기(900)에서 출력되는 신호, 즉 빔형성 계수(W0, W2 …, Ws-1)를 곱하는 복수개의 곱셈기(200-1, 200-2, …, 200-n)를 포함한다.The optimal beam former 200 includes a plurality of antennas provided in the array antenna (100) (100-1, 100-2, ..., 100-n) arranged in the output signal (V 0, V 1, ... , V n ) and a signal output from the
OFDM 수신기(300)는 최적 빔형성기(200)에서 출력되는 신호를 수신하여 원하는 방향으로 적응적으로 빔 포밍을 형성하게 하는 신호를 역다중화기(400)로 출력한다. The
이러한 OFDM 수신기(300)는 최적 빔 형성기(200)에 구비된 복수개의 곱셈기(200-1, 200-2, …, 200-n)에서 출력되는 신호들을 합산하여 출력하는 합산기(310), 합산기(310)에서 출력되는 신호를 병렬 신호로 변환하여 출력하는 직렬/병렬 변환기(320), 직/병렬 변환기(320)에서 출력되는 병렬 신호를 주파수 영역 신호로 변환하는 FFT(330), 및 FFT(330)에 의해 변환된 신호를 직렬 신호로 변환하여 역다중화기(400)로 출력하는 병렬/직렬 변환기(340)를 포함한다.The
역다중화기(400)는 OFDM 수신기(300)에서 출력되는 신호를 수신하여 데이터 신호와 파이롯 신호를 분리하여, 데이터 신호는 복호기(600)로 출력하고, 파이롯 신호는 채널 추정기(500)로 출력한다.The
채널 추정기(500)는 역다중화기(400)에서 출력되는 파이롯 신호를 이용하여 채널의 변화에 의해 일어나는 신호의 위상을 추정하여 위상 추정값을 생성하고, 이와 같이 생성된 위상 추정값을 오차신호 발생기(800)로 출력하는 동시에 역다중화기(400)에서 복호기(600)로 전달되는 데이터 신호의 왜곡을 보상하는 신호를 출력한다. The
복호기(600)는 역다중화기(400)에서 출력되는 데이터 신호를 원래의 신호로 복호하여 출력한다.The
기준 파이롯 심벌 발생기(700)는 기준 파이롯 심벌을 발생하여 오차신호 발생기(800)로 출력한다.The reference
오차신호 발생기(800)는 역다중화기(400)에서 출력되는 파이롯 신호와 채널 추정기(500)에서 출력되는 위상 추정값 간의 연산을 통해 생성되는 값과 기준 파이 롯 심벌 발생기(700)에서 출력되는 기준 파이롯 심벌을 비교하여 생성되는 오차신호를 빔형성 제어기(900)로 출력한다.The
이러한 오차신호 발생기(800)는 역다중화기(400)에서 출력되는 파이롯 신호와 채널 추정기(500)에서 출력되는 위상 추정값을 곱하여 출력하는 곱셈기(810) 및 이 곱셈기(810)에서 출력되는 값과 기준 파이롯 심벌 발생기(700)에서 출력되는 기준 파이롯 심벌을 비교하여 그 오차에 해당되는 신호를 빔형성 제어기(900)로 출력하는 비교기(820)를 포함한다.The
빔형성 제어기(900)는 배열 안테나(100)에서 출력되는 배열 신호(V0, V1, …, Vn)와 채널 추정기(500)에서 출력되는 위상 추정값을 사용하여 오차신호 발생기(800)에서 출력되는 오차신호가 최소가 되도록 최적 빔형성기(200)로 출력되는 빔형성 계수(W0, W2, …, Ws-1)를 갱신한다. The
이하 빔형성 제어기(900)에 대해 보다 상세하게 설명한다.The
도 3은 도 1에 도시된 빔형성 제어기(900)의 상세 블록도이다.3 is a detailed block diagram of the
도 3에 도시되어 있듯이, 빔형성 제어기(900)는 직렬/병렬 변환기(910), IFFT(920, 940) 및 빔형성 계수 갱신기(930)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the
직렬/병렬 변환기(910)는 오차신호 발생기(800)에서 출력되는 오차신호를 병렬 신호로 변환하여 IFFT(920)로 출력하고, IFFT(920)는 직렬/병렬 변환기(910)에서 출력되는 병렬 신호를 시간 영역의 신호로 변환하여 빔형성 계수 갱신기(930)로 출력한다.The serial-to-
또 하나의 IFFT(940)는 채널 추정기(500)에서 출력되는 위상 추정값을 시간 영역의 신호로 변환하여 빔형성 계수 갱신기(930)로 출력한다.Another IFFT 940 converts the phase estimation value output from the
빔형성 계수 갱신기(930)는 IFFT(920, 940)에서 출력되는 각 시간 영역의 신호와 배열 안테나(100)에 구비된 복수개의 안테나(100-1, 100-2, …, 100-n)에서 출력되는 배열 신호를 결합하여 최적 빔형성기(200)에서 최적 빔형성에 사용되는 빔형성 계수(W0, W2, …, Ws-1)를 갱신한다.The
이하, 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 수신 시스템의 동작에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the OFDM receiving system according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
배열 안테나(100)에 구비된 안테나(100-1, 100-2, …, 100-n)는 배열 신호(V0, V1, …, Vn)를 수신하여 출력하고, 최적 빔형성기의 곱셈기(200-1, 200-2, …, 200-n)는 이 배열 신호(V0, V1, …, Vn)에 빔형성 제어기(900)의 빔형성 계수 갱신기(930)로부터 출력되는 빔형성 계수(W0, W2, …, Ws-1)를 각각 곱해서 출력한다.The antennas 100-1, 100-2, ..., 100-n provided in the
OFDM 수신기(300)의 합산기(310)는 곱셈기(200-1, 200-2, …, 200-n)로부터 각각 출력되는 신호를 합산하여 그 결과 신호를 출력하고, 이 결과 신호는 직렬/병렬 변환기(320), FFT(330) 및 병렬/직렬 변환기(340)를 통과하여 주파수 영역의 신호로 변환된다.The
역다중화기(400)는 OFDM 수신기(300)에 의해 변환된 주파수 영역의 신호를 데이터 신호와 파이롯 신호로 분리하여 출력하고, 분리된 데이터 신호는 채널 추정기(500)에 의해 추정된 위상에 따라 보상된 후 복호기(600)에 의해 윈래의 신호로 복원된다.The
한편, 오차신호 발생기(800)의 곱셈기(810)는 역다중화기(400)에 의해 분리된 파이롯 신호에 채널 추정기(500)에 의해 추정된 위상, 즉 위상 추정값을 곱하여 출력하고, 곱셈기(810)에서 출력되는 위상 추정값이 곱해진 파이롯 신호와 기준 파이롯 심벌 발생기(700)에서 출력되는 기준 파이롯 심벌은 비교기(820)에 의해 비교된 후 비교 결과가 오차신호로 출력된다.The
오차신호 발생기(800)로부터 출력되는 오차신호는 빔형성 제어기(900)의 직렬/병렬 변환기(910) 및 IFFT(920)를 통과하여 시간 영역의 병렬 신호로 변환되고, 또한 채널 추정기(500)에서 출력되는 위상 추정값도 마찬가지로 IFFT(940)를 통과하여 시간 영역의 신호로 변환되어 시간 영역에서의 빔형성 계수가 갱신되도록 한다.The error signal output from the
빔형성 제어기(900) 내에 있는 빔형성 계수 갱신기(930)는 오차신호, 즉 IFFT(920)로부터 출력되는 시간 영역의 병렬 신호 및 채널 추정기(500)에서 출력되는 시간 영역의 신호와 배열 안테나(100)의 안테나(100-1, 100-2, …, 100-n)로부터 출력되는 공간적인 위상 정보를 포함하고 있는 배열 신호(V0, V1, …, Vn)에 의해 적응 알고리즘을 수행하여 최적 빔형성기(200)로 입력되는 빔형성 계수(W0, W2, …, Ws-1)를 갱신한다. 여기서 빔형성 계수(W0, W2, …, Ws-1)를 갱신하는 적응 알고리즘은 여러 가지가 있으며, 본 실시예에서는 곱셈 연산을 수행하여 갱신하는 것으로 가정한다. 즉, 빔형성 계수 갱신기(930)는 시간 영역의 병렬 신호 및 시간 영역의 채널 위상값과 배열 신호(V0, V1, …, Vn)를 곱하여 빔형성 계수(W0
, W2, …, Ws-1)를 갱신한다. The
이와 같이 채널 추정기(500)에 의해 추정된 위상과 기준 파이롯 심벌 발생기(700)에서 출력되는 기준 파이롯 심벌의 위상이 동위상이 되도록 빔형성 계수(W0, W2, …, Ws-1)를 갱신함으로써 빔형성 계수를 최적화하는 수렴 속도가 향상될 수 있다.Thus beamforming coefficients (W 0, W 2, the phase of the reference pilot symbol output from the phase and the reference
비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the scope of the appended claims.
본 발명에 따르면, OFDM 수신 시스템에 적응 배열 안테나 및 채널 추정기를 적용하고 최적의 빔 형성을 위한 적응 빔 형성 계수를 최적화하는 수렴 속도를 향상시키기 위한 기법을 사용함으로써 무선 채널 환경에서 고속으로 데이터를 전송할 경우 발생되는 다중 경로 페이딩에 의한 심각한 심벌간 간섭과 잡음을 감소시켜 시스템의 성능 개선에 탁월한 효과가 있다.According to the present invention, by applying an adaptive array antenna and a channel estimator to an OFDM reception system and using a technique for improving a convergence speed for optimizing an adaptive beamforming coefficient for optimal beamforming, There is an effect of improving system performance by reducing severe inter-symbol interference and noise due to multipath fading that occurs in the case of the conventional system.
또한, FFT 변환기를 배열 안테나 뒷 단에 위치하게 함으로써 계산량과 하드웨어 복잡도가 매우 감소된다.
In addition, by placing the FFT transformer at the rear end of the array antenna, computational complexity and hardware complexity are greatly reduced.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010085682A KR100602890B1 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Orthogonal Frequency Division Multiplexing Receiving System Using Adaptive Array Antennas And Method Thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010085682A KR100602890B1 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Orthogonal Frequency Division Multiplexing Receiving System Using Adaptive Array Antennas And Method Thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20030055642A KR20030055642A (en) | 2003-07-04 |
KR100602890B1 true KR100602890B1 (en) | 2006-07-19 |
Family
ID=32213906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020010085682A KR100602890B1 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Orthogonal Frequency Division Multiplexing Receiving System Using Adaptive Array Antennas And Method Thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100602890B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100546357B1 (en) | 2003-07-30 | 2006-01-26 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for receiving digital television signals using space diversity and beamforming |
KR100703322B1 (en) * | 2004-05-07 | 2007-04-03 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for beam forming of array antenna system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010011216A (en) * | 1999-07-26 | 2001-02-15 | 오성근 | smart antenna system using the structure of prebeamformer about each multipath and adaptive equalization combiner each frequency bins |
JP2001251270A (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Keio Gijuku | Communication system |
-
2001
- 2001-12-27 KR KR1020010085682A patent/KR100602890B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010011216A (en) * | 1999-07-26 | 2001-02-15 | 오성근 | smart antenna system using the structure of prebeamformer about each multipath and adaptive equalization combiner each frequency bins |
JP2001251270A (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Keio Gijuku | Communication system |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
논문대한전자공학회 00 제13회 신호처리 합동 학술대회 논문집 2000,9 v.2000(2000) * |
논문대한전자공학회 01 제14회 신호처리 합동 학술대회 논문집 2001,9 v.2001(2001) * |
논문출처 : http://kics.or.kr/(논문2000.06) * |
논문출처 : http://www.ieek.or.kr(1998.07) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20030055642A (en) | 2003-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5159274B2 (en) | Wireless transmission apparatus and wireless transmission method | |
KR100511559B1 (en) | Transmitting and Receiving Method having Distortion Reduction Caused by a Time-varying Channel in an Orthogonal Frequency Division Multiplex System | |
US8107356B2 (en) | Method and apparatus for transmitting/receiving a signal in an FFH-OFDM communication system | |
US7869497B2 (en) | Frequency-domain decision feedback equalizing device and method | |
KR100880993B1 (en) | Channel estimation method and apparutus in an ofdm wireless communication system | |
US7848218B2 (en) | Virtual multi-antenna method for OFDM system and OFDM-based cellular system | |
JP5644475B2 (en) | Receiver | |
US20060294170A1 (en) | Diversity receiver device | |
JP2006500864A (en) | Transmission signal, method and apparatus | |
US8363539B2 (en) | OFDM receiver and OFDM receiving method | |
US8380141B2 (en) | Radio apparatus | |
US20070076582A1 (en) | Radio apparatus and communication system utilizing the same | |
JP4374764B2 (en) | Adaptive receiver | |
KR20130011294A (en) | Apparatus and method for beam-forming in a multi input multi output | |
WO2017183631A1 (en) | Los-mimo demodulation device, communication device, los-mimo transmission system, los-mimo demodulation method and program | |
JP3910956B2 (en) | Propagation path estimator and receiving apparatus using the same for OFDM wireless communication system | |
JPWO2020217941A1 (en) | Modulator and demodulator | |
JP2004064108A (en) | Wireless communication apparatus and method | |
JP4869142B2 (en) | Adaptive antenna | |
GB2425024A (en) | Generation of a training sequence in the time domain | |
EP1367788B1 (en) | Channel equaliser of OFDM receiver capable of adaptively equalizing OFDM signal according to state of channel | |
EP1647104B1 (en) | System and method for rf signal combining and adaptive bit loading for data rate maximization in multi-antenna communication systems | |
KR100602890B1 (en) | Orthogonal Frequency Division Multiplexing Receiving System Using Adaptive Array Antennas And Method Thereof | |
GB2423898A (en) | Optimising OFDM training data sequences using a cost function | |
WO2008069105A1 (en) | Radio transmission device, radio reception device, radio transmission method, and radio reception method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
AMND | Amendment | ||
B601 | Maintenance of original decision after re-examination before a trial | ||
J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20041222 Effective date: 20060630 Free format text: TRIAL NUMBER: 2004101006073; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20041222 Effective date: 20060630 |
|
S901 | Examination by remand of revocation | ||
GRNO | Decision to grant (after opposition) | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130705 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140710 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150630 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160809 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170703 Year of fee payment: 12 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |