KR100630380B1 - Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same - Google Patents

Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR100630380B1
KR100630380B1 KR1020040052978A KR20040052978A KR100630380B1 KR 100630380 B1 KR100630380 B1 KR 100630380B1 KR 1020040052978 A KR1020040052978 A KR 1020040052978A KR 20040052978 A KR20040052978 A KR 20040052978A KR 100630380 B1 KR100630380 B1 KR 100630380B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
antenna
reference symbol
phase reference
stage
Prior art date
Application number
KR1020040052978A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060004786A (en
Inventor
백명선
여소영
김미정
서종수
송형규
Original Assignee
학교법인연세대학교
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 학교법인연세대학교 filed Critical 학교법인연세대학교
Priority to KR1020040052978A priority Critical patent/KR100630380B1/en
Publication of KR20060004786A publication Critical patent/KR20060004786A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100630380B1 publication Critical patent/KR100630380B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신장치 및 방법이 개시된다. 안테나 어레이는 복수의 안테나로 구성된 복수의 안테나단으로 구성되며, 역고속 프리에 변환된 소정 포맷의 위상참조 심볼신호 및 데이터신호를 수신한다. 윈도우 설정부는 각각의 안테나에 대해 시간축에서의 채널 임펄스 응답과 직교성을 유지하도록 소정의 너비를 갖는 윈도우를 설정한다. 채널 추정부는 설정된 윈도우 내부의 위상참조 심볼신호를 기초로 채널을 추정한다. 신호검출부는 j번째 단의 모든 i번째 안테나의 수신신호로부터 j-1번째 단의 j번째 안테나에 대해 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 감산하여 생성한 간섭제거신호와 j-1번째 단의 i번째 안테나에 대해 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 가산하여 산출된 가산신호를 j번째 단의 i번째 안테나의 제로화벡터에 의해 제로화하고, 제로화된 가산신호를 기초로 생성한 소정의 결정변수에 의해 j번째 단의 i번째 안테나에 대한 데이터 심벌을 검출한다. 본 발명에 따르면, 다른 경로의 신호에 의한 간섭을 줄일 수 있어 디지털 멀티미디어 시스템에서 전송안테나의 수와 dB 값에 상관없이 하드웨어의 복잡도를 크게 줄이면서 효율적으로 복호지연을 줄일 수 있게 되어 안정적으로 신호를 검출할 수 있다. Disclosed are a multi-transmitter and a method in a digital multimedia broadcasting system. The antenna array is composed of a plurality of antenna stages composed of a plurality of antennas, and receives a phase reference symbol signal and a data signal of a predetermined format converted to inverse fast free. The window setting unit sets a window having a predetermined width for each antenna to maintain orthogonality with the channel impulse response on the time axis. The channel estimator estimates a channel based on the phase reference symbol signal inside the set window. The signal detecting unit subtracts the regenerated signal using the channel information estimated for the j-th antenna of the j-1 th stage from the received signals of all the i th antennas of the j th stage and the j-1 th stage The added signal calculated by adding the re-generated signal using the estimated channel information for the i th antenna of the < RTI ID = 0.0 > is < / RTI > The data symbol for the i th antenna of the j th stage is detected by the decision variable. According to the present invention, it is possible to reduce the interference caused by signals of different paths, so that it is possible to effectively reduce the decoding delay while greatly reducing the complexity of hardware regardless of the number of transmit antennas and the dB value in the digital multimedia system, thereby stably Can be detected.

Description

디지털 멀티미디어 방송 시스템에서 다중 송수신장치 및 방법{Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same}Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same}

도 1은 본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 다중 송수신장치에서 수신단의 구성을 도시한 블록도, 1 is a block diagram showing a configuration of a receiving end in a multiple transceiver of a digital multimedia broadcasting system according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 다중 송수신방법의 수행과정을 도시한 흐름도,2 is a flowchart illustrating a process of performing a multiplexing method of a digital multimedia broadcasting system according to the present invention;

도 3은 OFDM 기반의 DMB시스템에서의 전송 프레임 구조를 나타낸다.3 shows a transmission frame structure in an OFDM-based DMB system.

도 4는 시간축에서의 안테나별 채널 임펄스 응답과 직교성을 유지하도록 설계된 사각 윈도우 함수를 도시한 도면,4 illustrates a rectangular window function designed to maintain orthogonality with the channel impulse response for each antenna in the time axis;

도 5는 직렬식 간섭 제거 기법이 적용된 회로의 기본적인 구조를 도시한 도면,5 is a diagram showing the basic structure of a circuit to which a series interference cancellation technique is applied;

도 6은 병렬식 간섭 제거 기법이 적용된 회로의 기본적인 구조를 도시한 도면,6 is a diagram illustrating the basic structure of a circuit to which a parallel interference cancellation technique is applied;

도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 검출기법이 적용된 회로의 기본적인 구조를 도시한 도면, 7 is a view showing the basic structure of a circuit to which the hybrid detector method according to the present invention is applied;

도 8은 i번째 안테나의 j번째 단에서의 NRU의 구조를 도시한 도면,8 is a diagram showing the structure of an NRU in the j th stage of an i th antenna;

도 9는 다중 경로 채널 상에서 LS와 LMMSE 추정방식의 MSE 성능을 보여주는 그래프,9 is a graph showing MSE performance of LS and LMMSE estimation schemes on a multipath channel;

도 10은 전력의 크기순서를 고려한 경우의 BER 성능을 보여주는 그래프, 그리고,10 is a graph showing the BER performance in the case of considering the power order of magnitude, and

도 11a 내지 11c는 하이브리드 검출기법의 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다. 11A to 11C are graphs showing simulation results of the hybrid detector method.

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 변조(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM) 방식을 사용하는 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting : DMB) 시스템에서 다중 송수신장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 위상 참조 심볼(Phase Reference Symbol : PRS)을 전송하여 수신단에서 채널 정보를 추정하고 혼성된 감산형 제거 방식을 이용해 신호를 검출해 내는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multiplexing device and method in a digital multimedia broadcasting (DMB) system using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme. The present invention relates to an apparatus and method for estimating channel information at a receiver by transmitting a phase reference symbol (PRS) and detecting a signal using a hybrid subtraction cancellation scheme.

OFDM 시스템에 다중 송수신 디지털 멀티미디어 방송(Multiple Input Multiple Output Digital Multimedia Broadcasting : MIMO-DMB)을 적용하기 위해서는 채널추정이 반드시 필요하다. 따라서 OFDM 시스템은 송신단의 다중 송신안테나로 PRS를 전송한 뒤 신호를 변조하여 송신하면 수신단에서는 PRS로부터 채널 정보를 얻은 후 수신된 신호에서 채널에 대한 영향을 제거하여 변조된 신호를 복조하여 원래의 신호를 재생한다. 한편, OFDM 시스템에 다중 송수신 디지털 멀티미디어 방송(Multiple Input Multiple Output Digital Multimedia Broadcasting : MIMO-DMB)을 적용하기 위해서는 채널 추정이 반드시 필요하다. 이를 위해, 기존의 다중 송수신장치들은 간섭 제거를 위해 직렬식 또는 병렬식 제거 기법을 이용한다. In order to apply multiple input multiple output digital multimedia broadcasting (MIMO-DMB) to an OFDM system, channel estimation is necessary. Therefore, the OFDM system modulates the signal after transmitting the PRS to the multiple transmit antennas of the transmitter, and the receiver acquires the channel information from the PRS, and then demodulates the original signal by demodulating the modulated signal by removing the influence of the channel from the received signal. Play it. On the other hand, channel estimation is necessary to apply multiple input multiple output digital multimedia broadcasting (MIMO-DMB) to an OFDM system. To this end, existing multiple transceivers use a serial or parallel cancellation scheme for interference cancellation.

직렬식 간섭 제거 기법은 수신 신호 전력을 큰 순서대로 나열하여 전력이 가장 큰 신호를 결정한 후에 추정된 수신신호를 채널 파라미터와 곱하여 전송신호를 다시 만들고 다시 만들어진 신호를 기존 수신신호에서 감산한다. 직렬식 간섭 제거 방식은 그 성능이 뛰어나면서도 구조가 간단하다는 장점을 가지지만, 가장 약한 전력을 가진 신호까지 단계별로 감산하기 때문에 안테나수가 증가함에 따라 그에 비례하여 시간지연이 생긴다는 단점이 있다. The serial interference elimination method arranges received signal powers in large order to determine the signal with the highest power, multiplies the estimated received signal by the channel parameter, reconstructs the transmitted signal, and subtracts the reconstructed signal from the existing received signal. The serial interference elimination method has the advantage of excellent performance and simple structure, but has a disadvantage in that the time delay is proportionally increased as the number of antennas increases because the signal having the weakest power is subtracted step by step.

한편, 병렬식 간섭 제거 기법은 수신 신호에서 원하는 신호를 제외한 나머지 모든 간섭 신호를 동시에 제거한다. 병렬식 간섭 제거 기법은 한 번에 모든 다른 사용자 간섭을 제거하므로 단지 몇 비트의 시간지연만으로 모든 간섭 제거를 할 수 있다는 장점이 있지만, 채널 환경이 매우 빠르게 변화하여 이전 단계의 간섭 제거의 성능이 나쁜 경우(즉, 초기에 결정된 다른 신호의 비트가 잘못 결정되어 있는 경우)에 전체적인 성능이 나빠지는 경향을 보인다는 문제가 있다. 또한, 병렬식 간섭 제거 기법은 모든 안테나 신호를 동시에 처리해야 하므로 사용자의 수가 증가함에 따라 시스템의 복잡성이 지수적으로 증가하여 실제적인 구현이 어려워지고 수행 시간이 증가하는 단점이 있다.On the other hand, the parallel interference cancellation technique removes all interference signals except the desired signal from the received signal at the same time. The parallel interference cancellation technique removes all other user interference at once, so that all interference cancellation can be done with only a few bits of time delay, but the channel environment changes so fast that the performance of previous stages of interference cancellation is poor. There is a problem in that the overall performance tends to worsen in some cases (i.e., when the bits of other signals initially determined are wrongly determined). In addition, since the parallel interference cancellation technique needs to process all antenna signals simultaneously, the complexity of the system increases exponentially as the number of users increases, making it difficult to implement the system and increasing the execution time.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중경로에 의한 간섭제거를 효율적으로 처리할 수 있고, 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 용량을 증대할 수 있는 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서 다중 송수신장치 및 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a multi-receiving apparatus and method in a digital multimedia broadcasting system capable of efficiently eliminating interference by multipath and increasing the capacity of a digital multimedia broadcasting system.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서 다중 송수신장치는 복수의 안테나로 구성된 복수의 안테나단으로 구성되며, 역고속 프리에 변환된 소정 포맷의 위상참조 심볼신호 및 데이터신호를 수신하는 안테나 어레이; 상기 각각의 안테나에 대해 시간축에서의 채널 임펄스 응답과 직교성을 유지하도록 소정의 너비를 갖는 윈도우를 설정하는 윈도우 설정부; 상기 설정된 윈도우 내부의 위상참조 심볼신호를 기초로 채널을 추정하는 채널 추정부; 및 j번째 단의 i번째 안테나의 수신신호로부터 j-1번째 단의 모든 j번째 안테나에 대해 상기 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 감산하여 생성한 간섭제거신호와 상기 j-1번째 단의 i번째 안테나에 대해 상기 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 가산하여 산출된 가산신호를 상기 j번째 단의 i번째 안테나의 제로화벡터에 의해 제로화하고, 상기 제로화된 가산신호를 기초로 생성한 소정의 결정변수에 의해 상기 j번째 단의 i번째 안테나에 대한 데이터 심벌을 검출하는 신호 검출부;를 구비한다.In order to achieve the above technical problem, in the digital multimedia broadcasting system according to the present invention, the multiplexed transmission / reception device is composed of a plurality of antenna stages composed of a plurality of antennas, and a phase reference symbol signal and a data signal of a predetermined format converted to inverse high-speed free. An antenna array for receiving; A window setting unit configured to set a window having a predetermined width for each antenna to maintain orthogonality with a channel impulse response on a time axis; A channel estimating unit estimating a channel based on the set phase reference symbol signal in the window; And the j-1 th stage and the interference cancellation signal generated by subtracting the regenerated signal using the estimated channel information for all j th antennas of the j-1 th stage from the received signal of the i th antenna of the j th stage. The added signal calculated by adding the re-generated signal using the estimated channel information for the i th antenna of the i is zeroed by the zeroing vector of the i th antenna of the j th stage, and generated based on the zeroed addition signal. And a signal detector for detecting data symbols for the i th antenna of the j th stage by a predetermined decision variable.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서 다중 송수신방법은 복수의 안테나로 구성된 복수의 안테나단을 갖는 안테나 어레이에 의해 역고속 프리에 변환된 소정 포맷의 위상참조 심볼신호 및 데이터신호를 수신하는 단계; 상기 각각의 안테나에 대해 시간축에서의 채널 임펄스 응답과 직교성을 유지하도록 소정의 너비를 갖는 윈도우를 설정하는 단계; 상기 설정된 윈도우 내부의 위상참조 심볼신호를 기초로 채널을 추정하는 단계; j번째 단의 i번째 안테나의 수신신호로부터 j-1번째 단의 모든 j번째 안테나에 대해 상기 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 감산하여 간섭제거신호를 생성하는 단계; 상기 j-1번째 단의 i번째 안테나에 대해 상기 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 가산하여 산출된 가산신호를 상기 j번째 단의 i번째 안테나의 제로화벡터에 의해 제로화하는 단계; 및 상기 제로화된 가산신호를 기초로 생성한 소정의 결정변수에 의해 상기 j번째 단의 i번째 안테나에 대한 데이터 심벌을 검출하는 단계;를 포함한다.In the digital multimedia broadcasting system according to the present invention, a multiplex transmission and reception method according to the present invention provides a phase reference symbol signal of a predetermined format converted into an inverse fast free signal by an antenna array having a plurality of antenna stages composed of a plurality of antennas. And receiving a data signal; Setting a window having a predetermined width for each antenna to maintain orthogonality with a channel impulse response in the time axis; Estimating a channel based on a phase reference symbol signal inside the set window; generating an interference cancellation signal by subtracting the regenerated signal using the estimated channel information for all j-th antennas of the j-th stage from the received signal of the i-th antenna of the j-th stage; Zeroing the addition signal calculated by adding the regenerated signal using the estimated channel information with respect to the i th antenna of the j-1 th stage by the zeroing vector of the i th antenna of the j th stage; And detecting a data symbol for the i th antenna of the j th stage based on a predetermined decision variable generated based on the zeroed addition signal.

이에 의해, 신호의 전송률과 신호검출의 신뢰도를 효과적으로 증가시켜 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 성능을 개선시키고, 안테나 수의 증가에 따른 성능의 향상을 제공하여 안정적인 신호검출과 함께 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 용량을 증대할 수 있다. This improves the performance of digital multimedia broadcasting system by effectively increasing the signal transmission rate and the reliability of signal detection, and improves the performance by increasing the number of antennas, thereby increasing the capacity of digital multimedia broadcasting system with stable signal detection. can do.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서 다중 송수신장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a multiple transceiver and method in a digital multimedia broadcasting system according to the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 다중 송수신장치에서 수신단의 구성을 도시한 블록도이며, 도 2는 본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 다중 송수신방법의 수행과정을 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a receiver in a multiple transceiver of a digital multimedia broadcasting system according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of performing a multiplex transmission and reception method of a digital multimedia broadcasting system according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 다중 송수신장치(100)는 안테나 어레이(110), 신호 처리부(120), 윈도우설정부(130), 채널추정부(140), 및 신호검출부(150)를 구비한다. 1 and 2, the multi-transmitter / receiver 100 of the digital multimedia broadcasting system according to the present invention includes an antenna array 110, a signal processor 120, a window setup unit 130, and a channel estimator 140. , And a signal detector 150.

안테나 어레이(110)는 복수의 안테나로 구성된 복수의 안테나단으로 구성된다. 신호처리부(120)는 PRS 신호를 역고속 프리에 변환한다(S200). PRS 신호는 새로운 구조의 위상 참조 신호를 갖는 직교 주파수 분할 다중 변조 신호로서, 수신단에서 채널정보를 추정하고 혼성된 감산형 제거방식을 이용해 신호를 검출해 내기 위한 신호이다. 송신단은 안테나 어레이(110)를 통해 역고속 프리에 변환된 소정 포맷의 위상참조 심볼신호 및 데이터신호를 송신한다(S210). 이 때, 송신단은 PRS 신호를 전송 안테나 수에 맞게 나누어 안테나 어레이(110)에 구비된 각각의 안테나를 통해 전송한다. The antenna array 110 is composed of a plurality of antenna stages composed of a plurality of antennas. The signal processor 120 converts the PRS signal to inverse high speed free (S200). The PRS signal is an orthogonal frequency division multiplexed modulation signal having a phase reference signal of a new structure. The PRS signal is a signal for estimating channel information at a receiver and detecting a signal using a hybrid subtraction method. The transmitting end transmits a phase reference symbol signal and a data signal of a predetermined format, which are converted to inverse fast free, through the antenna array 110 (S210). At this time, the transmitter transmits the PRS signal by dividing the PRS signal according to the number of transmit antennas and through each antenna provided in the antenna array 110.

수신단은 안테나 어레이(110)에 구비된 각각의 안테나를 통해 PRS 신호 및 데이터 신호를 수신한다(S220). 수신단의 윈도우설정부(130)는 수신된 역고속 프리에 변환된 PRS 신호에 대해 소정 너비의 윈도우를 설정한다(S230). 수신단의 채널추정부(140)는 설정된 윈도우 내부의 신호를 기초로 채널정보를 추정한다(S240). 수신단의 신호검출부(150)는 추정된 채널을 이용하여 최적의 전력 나열법으로 검출에러를 최소화하면서 수신신호를 검출하고, 검출된 수신신호와 재발생된 신호를 가산하고 최적의 제로화 벡터에 의한 제로화 및 재발생과정을 수행하여 수신신호로부터 데이터신호를 검출한다(S250). 신호검출부(150)는 j번째 단의 i번째 안테나의 수신신호로부터 j-1번째 단의 모든 j번째 안테나에 대해 추정된 채널정보를 사용하 여 재발생된 신호를 감산하여 생성한 간섭제거신호와 j-1번째 단의 i번째 안테나에 대해 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 가산하여 산출된 가산신호를 j번째 단의 i번째 안테나의 제로화벡터에 의해 제로화하고, 제로화된 가산신호를 기초로 생성한 소정의 결정변수에 의해 j번째 단의 i번째 안테나에 대한 데이터 심벌을 검출한다.The receiving end receives a PRS signal and a data signal through each antenna provided in the antenna array 110 (S220). The window setting unit 130 of the receiving end sets a window having a predetermined width with respect to the PRS signal converted into the received inverse fast free (S230). The channel estimator 140 of the receiving end estimates channel information based on the signal inside the set window (S240). The signal detecting unit 150 of the receiving end detects the received signal while minimizing the detection error by the optimal power sequence method using the estimated channel, adds the detected received signal and the regenerated signal, and zeros the optimal zeroed vector. The data signal is detected from the received signal by performing the regeneration process (S250). The signal detecting unit 150 subtracts the interference signal generated by subtracting the regenerated signal using the channel information estimated for all jth antennas of the j-1th stage from the received signal of the ith antenna of the jth stage and j. Based on the zeroed vector of the i-th antenna of the j-th stage, the added signal calculated by adding the re-generated signal using the estimated channel information for the i-th antenna of the -1th stage is zeroed, and based on the zeroed addition signal. The data symbol for the i th antenna of the j th stage is detected by the generated predetermined decision variable.

상술한 구성을 갖는 다중 송수신장치(100)는 송신단과 수신단을 단독으로 구비할 수 있다. 이 때, 송신단에는 안테나 어레이(110)와 신호처리부(120)가 구비되며, 수신단에는 안테나 어레이(110)와 다른 구성요소들이 구비된다. 이에 의해 디지털 멀티미디어 시스템에서 전송안테나의 수와 dB 값에 상관없이 하드웨어의 복잡도를 크게 줄이면서 효율적으로 복호지연을 줄일 수 있어 안정적으로 신호를 검출할 수 있다. The multiple transceiver 100 having the above-described configuration may be provided with a transmitting end and a receiving end alone. In this case, the antenna terminal 110 and the signal processor 120 are provided at the transmitting end, and the antenna array 110 and other components are provided at the receiving end. As a result, in the digital multimedia system, regardless of the number of transmission antennas and the dB value, the decoding delay can be efficiently reduced while the complexity of hardware is greatly reduced, so that the signal can be stably detected.

한편, 본 발명에 따른 다중 송수신장치(100)가 동작하는 다중 전송 채널 환경에서는 효과적인 채널분리 및 채널추정을 위한 PRS 구조가 요구된다. 도 3에는 전송프레임의 구조가 도시되어 있다. 만약, Xi(k)를 i번째 전송안테나에서의 PRS 패턴에 대한 주파수축 계수라 가정하면, x1(n)은 첫번째 전송안테나의 PRS 패턴 X1(k)을 역고속 프리에 변환한 결과이다. x1(n)와 X1(k) 사이의 관계는 다음의 수학식에 의해 표현될 수 있다. On the other hand, in a multiple transmission channel environment in which the multiple transceiver 100 according to the present invention operates, a PRS structure for effective channel separation and channel estimation is required. 3 shows the structure of a transport frame. If X i (k) is the frequency axis coefficient for the PRS pattern of the i th transmission antenna, x 1 (n) is the result of converting the PRS pattern X 1 (k) of the first transmission antenna to inverse fast free. . The relationship between x 1 (n) and X 1 (k) can be expressed by the following equation.

Figure 112004030172696-pat00001
Figure 112004030172696-pat00001

여기서, n은 OFDM 심벌의 시간축 계수이고, ni는 i번째 PRS 패턴에서의 시간 천이된 계수이다. 만약, x1(n+ni)를 xi(n)으로 나타낸다면, i번째 전송 안테나에 대한 PRS 패턴은 다음의 수학식으로 표현된다.Where n is the time-base coefficient of the OFDM symbol and n i is the time-shifted coefficient in the i-th PRS pattern. If x 1 (n + n i ) is represented by x i (n), the PRS pattern for the i th transmit antenna is represented by the following equation.

Figure 112004030172696-pat00002
Figure 112004030172696-pat00002

여기서, xi(n)은 다음과 같이 표현된다.Where x i (n) is expressed as follows.

Figure 112004030172696-pat00003
Figure 112004030172696-pat00003

데이터 변조에서의 부 반송파의 수 K와 길이가 λ인 채널응답에 대해서 최대 전송 안테나의 수 Nt는 다음의 수학식에 의해 유도될 수 있다.The number K of subcarriers in data modulation and the number N t of maximum transmit antennas for a channel response having a length of λ can be derived by the following equation.

Figure 112004030172696-pat00004
Figure 112004030172696-pat00004

여기서,

Figure 112004030172696-pat00005
이다. 한편, Nt개의 다중 전송 안테나에 대한 시간 천이 인덱스 ni는 다음의 수학식에 의해 얻어진다.here,
Figure 112004030172696-pat00005
to be. On the other hand, the time transition index n i for N t multiple transmit antennas is obtained by the following equation.

Figure 112004030172696-pat00006
Figure 112004030172696-pat00006

각각의 전송안테나 i에 대해서, 전송된 OFDM 심벌은 j번째 수신안테나에 도 달하기 전에 다음의 수학식과 같은 채널 임펄스 응답으로 모델을 갖는 다중 경로 채널을 통과한다고 가정한다.For each transmit antenna i, it is assumed that the transmitted OFDM symbol passes through the multipath channel with the model with a channel impulse response as shown in the following equation before reaching the jth receive antenna.

Figure 112004030172696-pat00007
Figure 112004030172696-pat00007

여기서,

Figure 112004030172696-pat00008
는 l번째 경로 이득이며,
Figure 112004030172696-pat00009
는 l번째 경로의 시간 지연이다. 다중경로 채널을 통과한 후에, 수신기 j에 수신된 OFDM 심벌에 대한 시간축 수신 심벌은 다음의 수학식과 같다.here,
Figure 112004030172696-pat00008
Is the l-th path gain,
Figure 112004030172696-pat00009
Is the time delay of the l-th path. After passing through the multipath channel, the time-base received symbol for the OFDM symbol received at receiver j is given by the following equation.

Figure 112004030172696-pat00010
Figure 112004030172696-pat00010

여기서,

Figure 112004030172696-pat00011
는 K-point 원형 컨볼루션을 나타내고, nj(n)은 평균이 0이고 분산
Figure 112004030172696-pat00012
을 갖는 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise : AWGN) 심벌을 나타낸다. 위의 수신 신호에 대하여 사각 원도우 함수
Figure 112004030172696-pat00013
과 수신된 신호 rj(n)의 곱을 통하여 각각의 전송 신호를 분리해 내면 다음의 수학식과 같다.here,
Figure 112004030172696-pat00011
Denotes a K-point circular convolution, where n j (n) is zero with mean and variance
Figure 112004030172696-pat00012
It represents a white Gaussian Noise (AWGN) symbol. Rectangular window function for the received signal
Figure 112004030172696-pat00013
And each transmission signal is separated by multiplying the received signal r j (n) by the following equation.

Figure 112006032159729-pat00087
Figure 112006032159729-pat00087

여기서,

Figure 112004030172696-pat00015
는 i번째 사각 윈도우 함수를 나타내고, 이는 해당 윈도우의 크기만 1의 값을 가지는 다음과 같은 수학식으로 정의된다.here,
Figure 112004030172696-pat00015
Represents an i-th rectangular window function, which is defined by the following equation in which only the size of the corresponding window has a value of 1.

Figure 112004030172696-pat00016
Figure 112004030172696-pat00016

도 4는 시간축에서의 안테나별 채널 임펄스 응답과 직교성을 유지하도록 설계된 사각 윈도우 함수를 도시한 도면이다. 전송단의 신호 표현을 위해 Nt개의 K차원 전송 신호 벡터는 다음의 수학식과 같이 정의한다.4 is a diagram illustrating a rectangular window function designed to maintain orthogonality with a channel impulse response for each antenna on the time axis. In order to express the signal of the transmitter, N t K-dimensional transmission signal vectors are defined as follows.

Figure 112004030172696-pat00017
Figure 112004030172696-pat00017

수학식 10과 같이 유도된 설계 기준을 이용하면, i번째 전송 안테나에서 전송되는 PRS 신호 Xi는 다음의 수학식에 따라 형성된다.Using the design criteria derived as shown in Equation 10, the PRS signal X i transmitted from the i th transmit antenna is formed according to the following equation.

Figure 112004030172696-pat00018
Figure 112004030172696-pat00018

여기서, e i는 원소

Figure 112004030172696-pat00019
를 가지는 K×K diagonal 행렬이며, F는 K×K 고속 프리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 행렬을 나타낸다. Where e i is an element
Figure 112004030172696-pat00019
Is a K × K diagonal matrix with F denotes a K × K fast Fourier transform (FFT) matrix.

위에서 정의된 PRS 신호의 시간축에서의 전송 형태는 임펄스로 나타난다. 채널 상태가 이상적인 경우에는 시간축 또는 주파수축에서 직교성 특성을 갖도록 설계된 PRS 신호는 동일한 채널 추정 성능을 나타낸다.The transmission pattern on the time axis of the PRS signal defined above is represented by an impulse. Where channel conditions are ideal, PRS signals designed to have orthogonality on the time or frequency axis exhibit the same channel estimation performance.

일반적으로 다중 송수신안테나 시스템에서의 채널은 무선 환경에서의 주파수 페이딩 채널이 가정된다. 다중 안테나 시스템에서의 성능 저하는 다른 경로의 데이 터들에 의한 간섭이 주된 요인이다. 따라서 각 수신안테나에서 다른 경로의 신호들을 제거함으로써 간섭 신호의 영향을 완화시킬 수 있다. 하지만, 간섭 신호들을 제거하기 위해서는 모든 경로의 채널 정보와 전송된 신호들을 알아야 한다. 정확하지 않은 정보 신호들을 이용해 수신된 신호에서 제거한다는 것은 오류 전파를 유발하게 된다. 하지만, 이와 같이 간섭 신호들에 의한 영향이 시스템 성능에 지배적인 경우에, 간섭 신호 제거로 성능 개선의 효과를 얻을 수 있다.In general, a channel in a multiple transmit / receive antenna system is assumed to be a frequency fading channel in a wireless environment. Performance degradation in multi-antenna systems is mainly due to interference from data in other paths. Therefore, the influence of the interference signal can be mitigated by removing signals of different paths from each receiving antenna. However, to remove interference signals, it is necessary to know channel information of all paths and transmitted signals. Removing from the received signal with inaccurate information signals causes error propagation. However, in the case where the influence of the interference signals is dominant in the system performance, the interference signal cancellation can improve the performance.

간섭 신호를 제거하는 방법으로 다중 사용자 검출 기법에서 사용하는 감산형 간섭 제거 방식 (Subtractive Interference Cancellation)을 이용한다. 감산형 간섭 제거 방식은 각 전송 안테나마다의 신호 비트를 결정하기 이전에 수신 신호에서 다른 경로 신호에 의한 간섭 성분을 미리 모두 감산하여 다중 신호간 간섭을 줄이는 방식이다. 또한 모든 방식의 간섭 제거 방식은 신호들 사이의 전력 분포가 일정한 경우나 그렇지 않은 경우에서도 적합한 성능을 보이고 있다. 이와 같은 감산형 간섭 제거 방식은 크게 두 가지 방식으로 나누어지는데 직렬식 간섭 제거 기법 (Serial Interference Cancellation : SIC)과 병렬식 간섭 제거 기법 (Parallel Interference Cancellation : PIC)이 그것이다. 직렬식 간섭 제거 기법은 각 안테나의 수신 신호 전력을 큰 순서(Power Ordering)대로 나열하여 큰 것부터 차례로 검출한 뒤 간섭 제거를 수행한다. 이러한 직렬식 간섭 제거 기법은 다중 경로 페이딩 환경에서 좋은 성능을 보이지만, 다단으로 구성되었을 경우 복호 지연이 크다는 단점을 가지고 있다. 한편, 병렬식 간섭 제거 기법은 다단으로 구성된 경우에도 복호 지연은 작지만 수신 신호 전력의 크기를 고려하지 않고 간섭 제거를 수행하기 때문에, 다중 경로 페이딩 환경에서의 성능이 기대치에 미치지 못한다는 문제점을 가지고 있다.Subtractive Interference Cancellation is used to remove the interference signal. Subtractive interference cancellation is a method of reducing interference between multiple signals by subtracting all interference components caused by other path signals from a received signal before determining signal bits for each transmission antenna. In addition, all the interference cancellation schemes show good performance even when the power distribution between signals is constant or not. Subtractive interference cancellation is divided into two types: serial interference cancellation (SIC) and parallel interference cancellation (PIC). In the serial interference cancellation technique, the received signal power of each antenna is arranged in the power ordering, the first to the largest are detected, and then the interference cancellation is performed. This serial interference cancellation scheme shows good performance in multipath fading environment, but has a disadvantage of high decoding delay when configured in multiple stages. On the other hand, the parallel interference cancellation scheme has a problem that performance in a multipath fading environment does not meet expectations because the decoding delay is small even in the case of multiple stages, but the interference cancellation is performed without considering the magnitude of the received signal power. .

따라서, MIMO-DMB 구조에서 직렬식 구조와 병렬식 구조의 장점을 고루 수용하여 신호를 검출하기 위한 방안으로 간섭의 nulling과 cancellation에 대한 하이브리드 검출 기법을 제안한다. 하이브리드 구조는 하드웨어의 복잡도를 희생하여 BER의 증가 없이 복호 지연을 줄일 수 있다. 더불어 직렬식 구조가 가지는 다중 경로 페이딩에 강한 특성도 유지시킬 수 있다. Therefore, we propose a hybrid detection method for nulling and cancellation of interference as a method for detecting signals by taking advantage of the serial and parallel structures in the MIMO-DMB structure. Hybrid architecture can reduce the decoding delay without increasing BER at the expense of hardware complexity. In addition, the multi-path fading characteristic of the tandem structure can be maintained.

도 5는 직렬식 간섭 제거 기법의 기본적인 구조가 도시되어 있다. 직렬식 간섭 제거 방식의 기본 알고리즘은 수신 신호 전력을 큰 순서대로 나열하여 전력이 가장 큰 신호를 결정한 후에 추정된 수신신호를 채널 파라미터와 곱하여 전송신호를 다시 만들고, 다시 만들어진 신호를 기존 수신신호에서 감산하는 것이다. 즉, 수신신호에서 간섭 제거 (Interference Cancellation)가 행해지는 것이다. 이와 같은 단계를 거쳐 출력신호의 전력이 가장 큰 간섭신호를 뺀 수신 신호는 다시 가장 큰 전력을 갖는 신호를 찾는다. 이 신호를 복호한 후 다시 수신신호에서 감산한다. 이와 같은 과정을 가장 약한 전력을 갖는 신호가 결정될 때까지 반복 시행한다.5 shows the basic structure of a serial interference cancellation technique. The basic algorithm of the serial interference elimination method arranges the received signal power in order of big order to determine the signal with the highest power, and then multiplies the estimated received signal by the channel parameter to reconstruct the transmitted signal and subtracts the reconstructed signal from the existing received signal. It is. That is, interference cancellation is performed on the received signal. Through the above steps, the received signal after subtracting the interference signal having the largest output power finds the signal having the largest power again. The signal is decoded and subtracted from the received signal again. This process is repeated until the signal with the weakest power is determined.

이와 같이 직렬식 간섭 제거 방식은 그 성능이 뛰어나면서도 구조가 병렬식 방식에 비해 간단하여 그 복잡성이 안테나 수에 단순 비례하여 증가하고, 또한 채널환경이 급격하게 변하는 환경에서 전력제어가 불완전하게 이루어질 경우에도 병렬식에 비해 우수한 성능을 유지한다. 그러나 가장 약한 전력을 가진 신호까지 단계별로 감산하기 때문에 안테나수가 증가함에 따라 그에 비례하여 시간지연이 생긴 다는 단점이 있다.As described above, the serial interference elimination method is superior in performance but simpler in structure than the parallel method, and its complexity increases in proportion to the number of antennas, and incomplete power control is performed in an environment where the channel environment changes rapidly. Even better performance than parallel type. However, since the signal with the weakest power is subtracted step by step, there is a disadvantage that a time delay occurs in proportion to the number of antennas.

도 6에는 병렬식 간섭 제거 기법의 기본적인 구조가 도시되어 있다. 병렬식 간섭 제거 기법은 수신 신호에서 원하는 신호를 제외한 나머지 모든 간섭 신호를 동시에 제거한다. 즉, 이전 단계에서 각 안테나의 신호에 각각의 채널 파라미터를 곱하여 전송 신호를 다시 만든 후 모든 간섭신호 성분(자신을 제외한 다른 전송신호)을 수신신호에서 감산하는 방식이다. 이러한 병렬식 간섭 제거 기법은 한 번에 모든 다른 사용자 간섭을 제거하므로 단지 몇 비트의 시간지연만으로 모든 간섭 제거를 할 수 있다는 장점이 있다.6 shows the basic structure of a parallel interference cancellation technique. The parallel interference cancellation technique removes all interference signals except the desired signal from the received signal at the same time. That is, in the previous step, the signal of each antenna is multiplied by the respective channel parameter to reconstruct the transmission signal, and then all interference signal components (other transmission signals except itself) are subtracted from the reception signal. This parallel interference cancellation technique removes all other user interference at once, so that all interference cancellation can be accomplished with only a few bits of time delay.

하지만. 병렬식 간섭 제거 기법의 문제점은 채널 환경이 매우 빠르게 변화하여 이전 단계의 간섭 제거의 성능이 나쁜 경우에, 즉, 초기에 결정된 다른 신호의 비트가 잘못 결정되어 있는 경우에 전체적인 성능이 나빠지는 경향을 보인다는 사실이다. 또한 병렬식 간섭 제거 기법은 모든 안테나 신호를 동시에 처리해야 하므로 사용자의 수가 증가함에 따라 시스템의 복잡성이 지수적으로 증가하여 실제적인 구현이 어려워지고 수행 시간이 증가하는 단점이 있다.However. The problem with parallel interference cancellation is that the overall performance tends to be poor if the channel environment changes so rapidly that the performance of the previous stage of interference cancellation is poor, i.e., if the bits of other signals initially determined are incorrectly determined. It seems true. In addition, since the parallel interference cancellation technique needs to process all antenna signals at the same time, the complexity of the system increases exponentially as the number of users increases, making the actual implementation difficult and increasing the execution time.

도 7은 하이브리드 검출 기법을 구현한 회로의 기본적인 구조를 도시한 도면이고, 도 8은 i번째 안테나의 j번째 단에서의 NRU의 구조를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a basic structure of a circuit implementing a hybrid detection technique, and FIG. 8 is a diagram illustrating a structure of an NRU at the j-th end of an i-th antenna.

도 7 및 도 8을 참조하면, 각 안테나들의 수신신호는 전력이 큰 순서대로 나열된다. 첫번째 안테나에서부터 j번째 안테나까지 재배열된 신호들은 시간 l에서 수신신호 r0(l)로부터 감산되어진다.Referring to FIGS. 7 and 8, received signals of the antennas are arranged in order of increasing power. The rearranged signals from the first antenna to the j th antenna are subtracted from the received signal r 0 (l) at time l.

Figure 112004030172696-pat00020
Figure 112004030172696-pat00020

여기서,

Figure 112004030172696-pat00021
은 (j-1)번째 단에서 k번째 안테나의 재발생된 신호이다. 이것은 PRS 신호를 기초로 추정된 채널의 정보를 사용하여 재발생되어진 것이다. j번째 단에서 모든 안테나의 NRU(Nulling-and-Regeneration Unit)입력에 대해서 간섭이 제거된 신호는 수학식 13에 의해 얻어진다. 수학식 13에 의하면, 혼성신호를 얻기 위해 이전 단에서 i번째 안테나의 재발생 신호
Figure 112004030172696-pat00022
이 간섭 제거된 신호
Figure 112004030172696-pat00023
에 더해진다.here,
Figure 112004030172696-pat00021
Is the regenerated signal of the k th antenna in the (j-1) th stage. This is regenerated using the information of the channel estimated based on the PRS signal. In the j-th stage, the interference canceled signal for the NRU input of all antennas is obtained by Equation 13. According to Equation 13, the regenerating signal of the i th antenna in the previous stage to obtain the mixed signal
Figure 112004030172696-pat00022
This interference canceled signal
Figure 112004030172696-pat00023
Is added to

Figure 112004030172696-pat00024
Figure 112004030172696-pat00024

혼성신호는 대응하는 안테나의 제로화 벡터에 의해 제로화되어지고, 결정 블록으로 넘겨진다. 따라서, 하이브리드 기법에서 NRU는 대응하는 안테나의 수신신호에 대한 투영으로 사용된다. 결국, 결정변수

Figure 112004030172696-pat00025
는 더욱 깨끗한 재발생을 위해서 j<Nt때까지 다음 단으로 향한다. 반면, j=Nt일 경우에 결정 변수는 마지막 비트 결정 장치로 향한다. The mixed signal is zeroed by the zeroing vector of the corresponding antenna and passed to the decision block. Thus, in the hybrid technique, the NRU is used as a projection for the received signal of the corresponding antenna. Finally, determinant
Figure 112004030172696-pat00025
Is directed to the next stage until j <N t for cleaner regeneration. On the other hand, when j = N t , the decision variable is directed to the last bit decision device.

다음으로, 지연된 검출 과정이 수행되며, 수신신호의 지연된 버전은 결정된 안테나의 신호를 제외하고 모두 다른 안테나의 신호는 감산된다. 이와 같은 하이브리드 검출과정은 간섭 제거 단이 최대가 될 때까지 계속된다. 종래의 직렬식 검출 기법에서 수신된 신호 rj(l)은 모든 단에서 단지 j번째 안테나에서 재발생되어진 하나의 신호만 감산된다. 그러나, 하이브리드 검출 기법에서는 모든 단에서 처음부터 j번째 안테나까지 모든 재 발생된 신호를 감산한다.Next, the delayed detection process is performed, and the delayed version of the received signal is subtracted from the signals of all other antennas except for the signal of the determined antenna. This hybrid detection process continues until the interference cancellation stage is maximized. The signal r j (l) received in the conventional serial detection technique subtracts only one signal regenerated at the j th antenna at every stage. However, the hybrid detection technique subtracts all regenerated signals from the first to jth antennas in all stages.

시간 t에 전송된 데이터 심벌 Nt×1 벡터

Figure 112004030172696-pat00026
에 대해서 그에 대응하는 Nr×1 수신 벡터는 다음의 수학식과 같다.Data symbol transmitted at time t N t × 1 vector
Figure 112004030172696-pat00026
The corresponding N r × 1 received vector is given by the following equation.

Figure 112004030172696-pat00027
Figure 112004030172696-pat00027

여기서,

Figure 112004030172696-pat00028
는 각 성분
Figure 112004030172696-pat00029
를 가진 다경로 채널벡터이고,
Figure 112004030172696-pat00030
는 분산
Figure 112004030172696-pat00031
를 가진 AWGN벡터이다.here,
Figure 112004030172696-pat00028
Is each ingredient
Figure 112004030172696-pat00029
Is a multipath channel vector with
Figure 112004030172696-pat00030
Distributed
Figure 112004030172696-pat00031
AWGN vector with

다음으로, x의 각 요소들에 대해 순차적인 검출을 수행하는데, 반드시 i=1, 2, …, Nt의 순서로 각 요소 xi를 검출할 필요는 없다. 결과적으로, 최적의 전력 나열법은 검출에러를 최소화하기 위해 사용되었다. 한편,

Figure 112004030172696-pat00032
의 minimum-norm열의 선택에 의해 최적의 전력나열법을 사용할 수 있다. 여기서,
Figure 112004030172696-pat00033
는 pseudo-inverse를 의미한다. 전송 심벌을 최적의 나열법을 이용해 나열하면
Figure 112004030172696-pat00034
이다.Next, sequential detection is performed for each element of x , i = 1, 2,... , It is not necessary to detect each element x i in the order of N t . As a result, an optimal power sequence was used to minimize detection errors. Meanwhile,
Figure 112004030172696-pat00032
By selecting the minimum-norm column, we can use the optimal power sequence method. here,
Figure 112004030172696-pat00033
Means pseudo-inverse. If you list the transmitted symbols using the optimal sequence,
Figure 112004030172696-pat00034
to be.

다음으로, x의 처음 요소

Figure 112004030172696-pat00035
를 검출하기 위해, Zero-Forcing nulling 기법을 실시하고, minimum-norm 가중치 벡터
Figure 112004030172696-pat00036
를 다음과 같은 조건이 만족하도록 찾는다.Next, the first element of x
Figure 112004030172696-pat00035
To detect this problem, we implement a zero-forcing nulling technique and apply a minimum-norm weight vector.
Figure 112004030172696-pat00036
Find to satisfy the following conditions.

Figure 112004030172696-pat00037
Figure 112004030172696-pat00037

여기서,

Figure 112004030172696-pat00038
는 complex conjugate를 의미한다. 가중치 벡터
Figure 112004030172696-pat00039
h의 pseudo-inverse를 통해서 이루어지므로, h의 추정치인
Figure 112004030172696-pat00040
을 통해 가중치 벡터를 얻으면 다음과 같다.here,
Figure 112004030172696-pat00038
Means complex conjugate. Weight vector
Figure 112004030172696-pat00039
It is therefore achieved through a pseudo-inverse of h, the estimate of h
Figure 112004030172696-pat00040
The weight vector is obtained as follows.

Figure 112004030172696-pat00041
Figure 112004030172696-pat00041

여기서,

Figure 112004030172696-pat00042
이고,
Figure 112004030172696-pat00043
h의 열들
Figure 112004030172696-pat00044
를 제로값으로 하여 얻어지는 행렬이다.here,
Figure 112004030172696-pat00042
ego,
Figure 112004030172696-pat00043
Are the columns of h
Figure 112004030172696-pat00044
It is a matrix obtained by making zero as.

i번째 심벌이 검출되었을 때, 신호간 간섭

Figure 112004030172696-pat00045
가 제거된 수신 벡터 r j는 다음과 같다.Interference between signals when the i th symbol is detected
Figure 112004030172696-pat00045
The reception vector r j from which is removed is as follows.

Figure 112004030172696-pat00046
Figure 112004030172696-pat00046

Figure 112004030172696-pat00047
가 검출오류가 없다고 가정한다면 수학식 17은 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112004030172696-pat00047
Assuming that there is no detection error, Equation 17 can be expressed as follows.

Figure 112004030172696-pat00048
Figure 112004030172696-pat00048

여기서, 각 계수는

Figure 112004030172696-pat00049
,
Figure 112004030172696-pat00050
, 그리고,
Figure 112004030172696-pat00051
이다.Where each coefficient
Figure 112004030172696-pat00049
,
Figure 112004030172696-pat00050
, And,
Figure 112004030172696-pat00051
to be.

만약,

Figure 112004030172696-pat00052
이라면, 수학식 18의 제로화 벡터
Figure 112004030172696-pat00053
은 최적의 제로화 벡터이지만, 실제 시스템에서는
Figure 112004030172696-pat00054
이 아니므로
Figure 112004030172696-pat00055
은 최적의 제로화 벡터가 아니다.if,
Figure 112004030172696-pat00052
, Then zeroing vector of Equation 18
Figure 112004030172696-pat00053
Is the optimal zeroing vector, but in a real system
Figure 112004030172696-pat00054
Is not
Figure 112004030172696-pat00055
Is not the optimal zeroing vector.

이하에서는 채널추정 오류의 영향을 최소화하기 위한 새로운 제로화 벡터에 대해 서술한다. 일반적인 감쇄 없이, 새로운 제로화 벡터

Figure 112004030172696-pat00056
는 다음의 수학식과 같다.Hereinafter, a new zeroing vector will be described to minimize the influence of the channel estimation error. New zeroing vector, without common decay
Figure 112004030172696-pat00056
Is equal to the following equation.

Figure 112004030172696-pat00057
Figure 112004030172696-pat00057

여기서,

Figure 112004030172696-pat00058
는 원래의 제로화 벡터
Figure 112004030172696-pat00059
과 새로운 제로화 벡터
Figure 112004030172696-pat00060
사이의 차이이다. 새로운 제로화 벡터를 가지고, 새로운 검출 통계와
Figure 112004030172696-pat00061
의 추정값을 얻는다.here,
Figure 112004030172696-pat00058
Original zeroing vector
Figure 112004030172696-pat00059
And new zeroing vector
Figure 112004030172696-pat00060
Is the difference between. With new zeroing vectors, with new detection statistics
Figure 112004030172696-pat00061
Get an estimate of.

Figure 112004030172696-pat00062
Figure 112004030172696-pat00062

여기서, Q(·)는 사용되어지는 성상도에 적당한 양자화 함수를 의미한다.Here, Q (·) means a quantization function suitable for the constellation to be used.

도 9는 다중 경로 채널 상에서 LS와 LMMSE 추정방식의 MSE 성능을 보여주는 그래프이다. 낮은 SNR에서 LMMSE 추정방식이 LS 방식에 비해 아주 작은 이득이 있는 것을 제외하면 두 추정방식은 유사한 MSE 성능을 보인다. 9 is a graph showing MSE performance of LS and LMMSE estimation schemes on a multipath channel. At low SNR, the two estimation methods show similar MSE performance except that the LMMSE estimation method has a very small gain over the LS method.

도 10은 전력의 크기 순서를 고려했을 때와 고려하지 않았을 때의 BER 성능을 보여주는 그래프이다. 전력의 크기 순서를 고려했을 경우의 BER 성능곡선은 전력의 크기 순서를 고려하지 않았을 경우의 BER 곡선과는 다르게 전송안테나의 수가 증가함에 따라 교차되어 나타난다. 그 이유는 높은 SNR에서 수신된 SNR의 확률분포가 안테나 수에 비례하기 때문이다. 따라서 높은 신뢰도를 제공할 수 있다.10 is a graph showing the BER performance with and without considering the power order. The BER performance curve when power order is taken into account differs from the BER curve when power order is not taken into account as the number of transmission antennas increases. This is because the probability distribution of the received SNR at high SNR is proportional to the number of antennas. Therefore, high reliability can be provided.

도 11a, 11b, 및 11c는 MIMO-DAB 시스템에서의 하이브리드 검출기법의 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다. 도 11b는 송수신 안테나 수가 4일 경우의 MIMO-DMB 시스템에 대한 BER 성능 결과로 하이브리드 검출기법은 BER이 10-3일 때 기존의 직렬식과 병렬식에 대하여 각각 2 dB와 7 dB의 성능개선을 가져왔다. 또한, 도 11a 내지 11c에 도시된 결과에 의하면, Nt=2인 경우에 대하여 MIMO-DMB 시스템의 병렬식 검출 기법은 기존의 직렬식 검출기법의 성능보다 현저히 좋지만, Nt>2인 경우에는 성능이 현저히 나빠짐을 볼 수 있다. 그리고, 직렬식과 병렬식 검출기법은 각각 Nt와 2Nt번의 제로화 동작을 수행하고, 하이브리드 검출기법은 Nt (Nt+1)/2번의 제로화 동작을 수행하는데 이것은 추가적인 복잡도를 의미한다. 반면,

Figure 112004030172696-pat00063
의 pseudo-inverse 행렬을 얻기 위해 사용되는 행의 총 수는 직렬식, 병렬식, 그리고 하이브리드 기법이 각각 Nt(Nt+1)/2, Nt(Nt+1), 그리고, N t(Nt+1)(Nt+2)/6이다. 예를 들어, Nt=Nr=4인 경우를 비교해 보면, 하이브리드 기법의 사용되는 행의 총수는 병렬식 검출기법과 같고, 직렬식 검출기법에는 2배이다.11A, 11B, and 11C are graphs showing simulation results of the hybrid detector method in the MIMO-DAB system. 11B shows the BER performance results for the MIMO-DMB system with 4 transmit / receive antennas. The hybrid detector method has performance improvements of 2 dB and 7 dB, respectively, for the conventional serial and parallel types when the BER is 10 -3. come. In addition, according to the results shown in FIGS. 11A to 11C, in the case of N t = 2, the parallel detection technique of the MIMO-DMB system is significantly better than the performance of the conventional serial detector method, but in the case of N t > 2. The performance is noticeably worse. In addition, the serial and parallel detectors perform N t and 2N t zeroing operations, respectively, and the hybrid detector method performs N t (N t +1) / 2 zeroing operations, which means additional complexity. On the other hand,
Figure 112004030172696-pat00063
The total number of rows used to obtain the pseudo-inverse matrix is N t (N t +1) / 2, N t (N t +1), and N t, respectively. (N t +1) (N t +2) / 6. For example, comparing the case where N t = N r = 4, the total number of rows used in the hybrid technique is the same as the parallel detector method and twice the tandem detector method.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신장치 및 방법에 의하면, 새로운 위상 참조 신호를 사용하여 채널을 추정하고 전력크기 나열 기법을 적용함으로써, 신호의 전송률과 신호검출의 신뢰도를 효과적으로 증가시켜 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 성능을 개선시키고, 안테나 수의 증가에 따른 성능의 향상을 제공하여 안정적인 신호검출과 함께 디지털 멀티미디어 방송 시스템의 용량을 증대할 수 있다. According to the multiplexed transmission and reception apparatus and method in a digital multimedia broadcasting system according to the present invention, by using a new phase reference signal and estimating a channel and applying a power size ordering technique, the digital transmission system effectively increases the signal transmission rate and the reliability of signal detection. The performance of the multimedia broadcasting system can be improved, and the performance of the multimedia broadcasting system can be increased by increasing the number of antennas, thereby increasing the capacity of the digital multimedia broadcasting system with stable signal detection.

Claims (8)

(a) 복수의 안테나로 구성되어 역고속 프리에 변환된 소정 포맷의 위상참조 심볼신호 및 데이터신호를 송수신하는 안테나 어레이와, (a) an antenna array composed of a plurality of antennas for transmitting and receiving a phase reference symbol signal and a data signal of a predetermined format converted into inverse fast free; (b) 상기 역고속 프리에 변환된 위상참조 심볼신호 및 데이터신호를 상기 안테나 어레이를 통해 송신하는 송신단과, (b) a transmitter for transmitting the phase reference symbol signal and the data signal converted into the inverse fast free signal through the antenna array; (c) 상기 안테나 어레이의 각 안테나를 통해 수신한 상기 위상참조 심볼신호 및 데이터신호에 대해 시간축에서의 채널 임펄스 응답과 직교성을 유지하도록 소정의 너비를 갖는 윈도우를 설정하는 윈도우 설정부; 상기 설정된 윈도우 내부의 위상참조 심볼신호를 기초로 채널을 추정하는 채널 추정부; 및 j번째 단의 i번째 안테나의 수신신호로부터 j-1번째 단의 모든 j번째 안테나에 대해 상기 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 감산하여 생성한 간섭제거신호와 상기 j-1번째 단의 i번째 안테나에 대해 상기 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 가산하여 산출된 가산신호를 상기 j번째 단의 i번째 안테나의 제로화벡터에 의해 제로화하고, 상기 제로화된 가산신호를 기초로 생성한 소정의 결정변수에 의해 상기 j번째 단의 i번째 안테나에 대한 데이터 심벌을 검출하는 신호 검출부를 포함하는 수신단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신장치.(c) a window setting unit configured to set a window having a predetermined width to maintain orthogonality with a channel impulse response on a time axis with respect to the phase reference symbol signal and the data signal received through each antenna of the antenna array; A channel estimating unit estimating a channel based on the set phase reference symbol signal in the window; And the j-1 th stage and the interference cancellation signal generated by subtracting the regenerated signal using the estimated channel information for all j th antennas of the j-1 th stage from the received signal of the i th antenna of the j th stage. The added signal calculated by adding the re-generated signal using the estimated channel information for the i th antenna of the i is zeroed by the zeroing vector of the i th antenna of the j th stage, and generated based on the zeroed addition signal. And a receiver comprising a signal detector for detecting data symbols for the i-th antenna of the j-th stage by a predetermined decision variable. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각각의 안테나에 의해 수신되는 상기 위상참조 심볼신호 rj(n)은 다음의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신장치:The phase reference symbol signal r j (n) received by each antenna satisfies the following equation;
Figure 112006032159729-pat00064
Figure 112006032159729-pat00064
여기서,
Figure 112006032159729-pat00065
는 K-point 원형 컨볼루션을 나타내고, nj(n)은 평균이 0이고 분산
Figure 112006032159729-pat00066
을 갖는 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise : AWGN)을, Nt는 데이터 변조에서의 부반송파의 채널응답에 대한 최대 전송안테나의 수, hij(n)는 i번째 전송안테나에서 j번째 수신안테나까지의 채널 계수, xi(n)은 위상참조 심볼신호의 i번째 전송안테나에서 전송되는 n번째 부심볼을 의미함.
here,
Figure 112006032159729-pat00065
Denotes a K-point circular convolution, where n j (n) is zero with mean and variance
Figure 112006032159729-pat00066
Additive White Gaussian Noise (AWGN), where N t is the maximum number of transmit antennas for the channel response of the subcarrier in data modulation, and h ij (n) is the i th transmit antenna to the j th receive antenna. X i (n) denotes the n th subsymbol transmitted in the i th transmission antenna of the phase reference symbol signal.
제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 채널추정부는 상기 수신된 위상참조 심볼신호와 상기 윈도우에 대해 다음의 수학식을 적용하여 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신장치:Wherein the channel estimator estimates a channel by applying the following equation to the received phase reference symbol signal and the window:
Figure 112006032159729-pat00088
Figure 112006032159729-pat00088
여기서,
Figure 112006032159729-pat00068
는 i번째 윈도우에 해당하는 윈도우 함수를, ni는 각 전송안테나로부터 전송되는 위상참조 심볼신호에 임펄스가 더해지는 위치를, K는 부반송파의 수를 의미함.
here,
Figure 112006032159729-pat00068
Denotes a window function corresponding to the i-th window, n i denotes a position where an impulse is added to a phase reference symbol signal transmitted from each transmit antenna, and K denotes the number of subcarriers.
제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호검출부는 상기 간섭제거신호의 생성과정을 수행하기 전에 상기 안테나 어레이를 구성하는 각각의 안테나의 수신신호를 신호의 크기를 기준으로 배열한 후 상기 추정된 채널 정보를 이용하여 전력이 가장 큰 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신장치.Before performing the process of generating the interference cancellation signal, the signal detection unit arranges the received signals of each antenna constituting the antenna array based on the size of the signal, and then uses the estimated channel information to generate the largest signal. Multiple transceiver in a digital multimedia broadcasting system, characterized in that for detecting the. 소정 포맷의 위상참조 심볼신호를 역고속 프리에 변환하는 단계;Converting a phase reference symbol signal of a predetermined format into an inverse fast free signal; 상기 역고속 프리에 변환된 위상참조 심볼신호 및 데이터신호를 복수의 안테나로 구성된 복수의 안테나단을 갖는 안테나 어레이를 통해 송신하는 단계; Transmitting the phase reference symbol signal and the data signal converted into the inverse fast free signal through an antenna array having a plurality of antenna stages configured of a plurality of antennas; 상기 위상참조 심볼신호 및 데이터신호를 상기 안테나 어레이에 의해 수신하는 단계; Receiving the phase reference symbol signal and the data signal by the antenna array; 상기 안테나 어레이의 각각의 안테나에 대해 시간축에서의 채널 임펄스 응답과 직교성을 유지하도록 소정의 너비를 갖는 윈도우를 설정하는 단계;Setting a window having a predetermined width to maintain orthogonality with a channel impulse response in the time axis for each antenna of the antenna array; 상기 설정된 윈도우 내부의 위상참조 심볼신호를 기초로 채널을 추정하는 단계;Estimating a channel based on a phase reference symbol signal inside the set window; j번째 단의 i번째 안테나의 수신신호로부터 j-1번째 단의 모든 j번째 안테나에 대해 상기 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 감산하여 간섭제거신호를 생성하는 단계;generating an interference cancellation signal by subtracting the regenerated signal using the estimated channel information for all j-th antennas of the j-th stage from the received signal of the i-th antenna of the j-th stage; 상기 j-1번째 단의 i번째 안테나에 대해 상기 추정된 채널정보를 사용하여 재발생된 신호를 가산하여 산출된 가산신호를 상기 j번째 단의 i번째 안테나의 제로화벡터에 의해 제로화하는 단계; 및Zeroing the addition signal calculated by adding the regenerated signal using the estimated channel information with respect to the i th antenna of the j-1 th stage by the zeroing vector of the i th antenna of the j th stage; And 상기 제로화된 가산신호를 기초로 생성한 소정의 결정변수에 의해 상기 j번째 단의 i번째 안테나에 대한 데이터 심벌을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신방법.And detecting a data symbol for the i th antenna of the j th stage based on a predetermined decision variable generated based on the zeroed addition signal. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 각각의 안테나에 의해 수신되는 상기 위상참조 심볼신호는 다음의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신방법:The method of multiplex transmission and reception in a digital multimedia broadcasting system, characterized in that the phase reference symbol signal received by each antenna satisfies the following equation:
Figure 112006032159729-pat00069
Figure 112006032159729-pat00069
여기서,
Figure 112006032159729-pat00089
는 K-point 원형 컨볼루션을 나타내고, nj(n)은 평균이 0이고 분산
Figure 112006032159729-pat00090
을 갖는 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise : AWGN)을, Nt는 데이터 변조에서의 부반송파의 채널응답에 대한 최대 전송안테나의 수, hij(n)는 i번째 전송안테나에서 j번째 수신안테나까지의 채널 계수, xi(n)은 위상참조 심볼신호의 i번째 전송안테나에서 전송되는 n번째 부심볼을 의미함.
here,
Figure 112006032159729-pat00089
Denotes a K-point circular convolution, where n j (n) is zero with mean and variance
Figure 112006032159729-pat00090
Additive White Gaussian Noise (AWGN), where N t is the maximum number of transmit antennas for the channel response of the subcarrier in data modulation, and h ij (n) is the i th transmit antenna to the j th receive antenna. X i (n) denotes the n th subsymbol transmitted in the i th transmission antenna of the phase reference symbol signal.
제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 채널추정단계는 상기 수신된 위상참조 심볼신호와 상기 윈도우에 대해 다음의 수학식을 적용하여 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신방법:In the channel estimating step, multiple transmission / reception methods in a digital multimedia broadcasting system comprising estimating a channel by applying the following equation to the received phase reference symbol signal and the window:
Figure 112006032159729-pat00091
Figure 112006032159729-pat00091
여기서,
Figure 112006032159729-pat00092
는 i번째 윈도우에 해당하는 윈도우 함수를, ni는 각 전송안테나로부터 전송되는 위상참조 심볼신호에 임펄스가 더해지는 위치를, K는 부반송파의 수를 의미함.
here,
Figure 112006032159729-pat00092
Denotes a window function corresponding to the i-th window, n i denotes a position where an impulse is added to a phase reference symbol signal transmitted from each transmit antenna, and K denotes the number of subcarriers.
제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 신호검출단계는 상기 간섭제거신호의 생성과정을 수행하기 전에 상기 안테나 어레이를 구성하는 각각의 안테나의 수신신호를 신호의 크기를 기준으로 배열한 후 상기 추정된 채널 정보를 이용하여 전력이 가장 큰 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템에서의 다중 송수신방법.In the signal detecting step, before receiving the interference cancellation signal generation process, the received signals of each antenna constituting the antenna array are arranged based on the signal size, and the largest power is obtained using the estimated channel information. Multiple transmission and reception method in a digital multimedia broadcasting system, characterized in that for detecting the signal.
KR1020040052978A 2004-07-08 2004-07-08 Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same KR100630380B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040052978A KR100630380B1 (en) 2004-07-08 2004-07-08 Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040052978A KR100630380B1 (en) 2004-07-08 2004-07-08 Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060004786A KR20060004786A (en) 2006-01-16
KR100630380B1 true KR100630380B1 (en) 2006-10-02

Family

ID=37116988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040052978A KR100630380B1 (en) 2004-07-08 2004-07-08 Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100630380B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100830229B1 (en) * 2006-07-07 2008-05-16 세종대학교산학협력단 Apparatus for efficient signal detection in multiple antenna system and method therof
KR101755038B1 (en) * 2009-01-30 2017-07-06 엘지전자 주식회사 Apparatus and method of transmitting reference signal in wireless communication system
CN104993251B (en) * 2015-06-26 2017-07-14 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 A kind of large planar array Antenna measuring table cascades optimization method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060004786A (en) 2006-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8351553B2 (en) MIMO receiving apparatus and receiving method
KR100880993B1 (en) Channel estimation method and apparutus in an ofdm wireless communication system
JP6219334B2 (en) Efficient computation of spatial filter matrix for steering transmit diversity in MIMO communication system
JP4099191B2 (en) Channel estimation apparatus and channel estimation method
KR100913874B1 (en) Ici cancellation method in ofdm system
US7852906B2 (en) Wireless communication device and channel estimation and separation method in multi input system
US7539259B2 (en) OFDM channel estimation and tracking for multiple transmit antennas
US8081690B2 (en) OFDM channel estimation
US8290081B2 (en) Transmission/reception methods and modules for a multiple-carrier multiple-antenna system using training sequences
US20080008258A1 (en) Wireless receiving apparatus and method
Gao et al. Low-complexity MAP channel estimation for mobile MIMO-OFDM systems
US8223862B2 (en) OFDM inter-carrier interference cancellation method
KR20090048647A (en) Ofdm channel estimation
US8000417B1 (en) Methods and OFDM receivers providing inter-carrier interference cancellation with guard interval reuse scheme
US6990153B1 (en) Method and apparatus for semi-blind communication channel estimation
JP2007110664A (en) Mimo (multiple input multiple output) precoding system
US20110116581A1 (en) Communication system, reception device, and communication method
JP3910956B2 (en) Propagation path estimator and receiving apparatus using the same for OFDM wireless communication system
US7619964B2 (en) High doppler channel estimation for OFD multiple antenna systems
CN109560850B (en) MRC soft detection method, device, equipment and computer readable storage medium
WO2013168792A1 (en) Wireless reception device, wireless transmission device, wireless communication system, program, and integrated circuit
US7450490B2 (en) Channel estimation using the guard interval of a multicarrier signal
KR100630380B1 (en) Apparatus for providing multiple input and multiple output in digital multimedia broadcasting system and method of the same
Chang et al. Cancellation of ICI by Doppler effect in OFDM systems
JP6306857B2 (en) Receiving apparatus and program

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100729

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee