KR100653282B1 - Pilot sequence transmission for channel estimation in ofdm cellular systems - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템의 파일롯 훈련신호 부반송파 삽입 구조의 일예를 나타낸 도면이고,1 is a view showing an example of a pilot training signal subcarrier insertion structure of an OFDM-based cellular system,
도 2 는 훈련신호열을 이용한 채널추정기를 포함하는 OFDM 수신기 구조를 나타낸 도면이고,2 is a diagram illustrating an OFDM receiver structure including a channel estimator using a training signal sequence;
도 3 은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 서로 인접한 두 셀간의 훈련신호열 충돌에 의한 간섭의 예를 나타낸 도면이고,3 is a diagram illustrating an example of interference due to training signal string collision between two adjacent cells in an OFDM-based cellular system,
도 4 는 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 채널 임펄스 응답과 제어된 간섭 신호열의 시간응답 관계의 일예를 나타낸 도면이고,4 is a diagram illustrating an example of a time response relationship between a channel impulse response and a controlled interference signal sequence in an OFDM-based cellular system;
도 5 는 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 3개의 셀에 대한 훈련신호 간섭신호열의 상호 정의 및 관계를 나타낸 도면이고,FIG. 5 is a diagram illustrating mutual definitions and relationships of training signal interference signal sequences for three cells in an OFDM-based cellular system.
도 6 은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 변조간섭 신호열 검색과 간섭 신호열 집합의 생성 과정을 나타낸 도면이고,6 is a diagram illustrating a modulation interference signal sequence search and generation of interference signal sequence sets in an OFDM-based cellular system.
도 7 은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 반복특성을 이용한 간섭 신호열 집 합의 예제를 나타낸 도면이고,7 is a diagram illustrating an example of interference signal sequence aggregation using repetition characteristics in an OFDM-based cellular system,
도 8 은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 반복특성에 의해 생성된 간섭 신호열 집합을 이용한 파일롯 훈련신호의 변조 과정의 예제를 나타낸 도면이고,8 is a diagram illustrating an example of a modulation process of a pilot training signal using an interference signal sequence set generated by repetition characteristics in an OFDM-based cellular system.
도 9 는 간섭 신호열 집합과 클러스터를 이용한 OFDM 기반의 셀룰러 시스템의 예제를 나타낸 도면이다.9 illustrates an example of an OFDM-based cellular system using an interference signal sequence set and a cluster.
본 발명은 직교주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반 셀룰러 시스템에서 채널 추정을 위한 훈련신호열 전송방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDM 기반 셀룰러 시스템에서, 서로 인접한 셀의 기지국으로부터 채널 추정을 위해서 전송하는 훈련신호열의 전체 또는 그 일부가 시간 및 주파수 상에서 서로 같은 자원을 사용하고 있을 때, 채널 추정 과정에서의 상호 간의 간섭을 최소화하도록 훈련신호열을 전송하는, 훈련신호열 전송방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for transmitting a training signal sequence for channel estimation in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based cellular system. More particularly, in an OFDM based cellular system, channel estimation from a base station of a cell adjacent to each other is performed. The present invention relates to a training signal sequence transmission method for transmitting a training signal sequence to minimize mutual interference in a channel estimation process when all or a portion of the training signal sequence to be transmitted uses the same resources in time and frequency.
본 발명은 각 셀에서 전송되는 훈련신호열의 상호 조건과 이러한 조건을 만족하는 훈련신호열, 그리고 이 훈련신호열을 이용하여 채널을 추정함으로써 채널 추정 성능과 셀룰러 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the channel estimation performance and the reception performance of the cellular system by estimating the channel using the training signal sequence transmitted from each cell, the training signal sequence satisfying such a condition, and the training signal sequence.
통상의 OFDM 시스템으로는 유럽형 디지털 방송 시스템인 DAB(Digital Audio Broadcasting)와 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial), 무선랜 규격인 IEEE802.11a와 하이퍼랜(Hiperlan)/2를 들 수 있다. 이 중 DAB 시스템은 인접 심볼 간의 차동 변조 방식(Differential Modulation)을 사용하기 때문에 채널 추정이 필요하지 않다. 하지만, DAB 시스템은 16QAM이나 64QAM과 같은 대역폭 효율이 높은 변조 방식을 사용할 수 없고, 차동 변조에 따른 검출 성능 열화가 발생한다는 단점이 있다. Typical OFDM systems include DAB (Digital Audio Broadcasting), a European-style digital broadcasting system, and Digital Video Broadcasting-Terrestrial (DVB-T), IEEE802.11a and Hyperlan / 2, which are wireless LAN standards. The DAB system does not need channel estimation because it uses differential modulation between adjacent symbols. However, the DAB system cannot use a bandwidth efficient modulation scheme such as 16QAM or 64QAM, and has a disadvantage in that detection performance is degraded due to differential modulation.
영상신호의 전송을 위해 보다 높은 대역폭 효율을 필요로 하는 DVB-T 시스템에서는 각 심볼의 일부 부반송파에 송/수신단에서 미리 알고 있는 훈련신호열(Pilot)을 삽입하여 각 부반송파의 채널 주파수 응답을 추정하고, 이 결과에 따라 수신 신호의 크기와 위상의 변화를 결정단 입력에서 보상한다. 이에 반해 무선랜 시스템에서는 이동성이 약하고 길이가 짧다는 패킷의 특성 때문에, 데이터 심볼 이전에 송수신기 간에 약속된 하나 또는 두 개의 심볼(Preamble)로 전송하여 채널을 추정한다.In DVB-T system that requires higher bandwidth efficiency for transmission of video signal, the channel frequency response of each subcarrier is estimated by inserting a pilot signal known from the transmitter / receiver to some subcarriers of each symbol. According to this result, a change in the magnitude and phase of the received signal is compensated at the decision stage input. On the other hand, in the WLAN system, due to the characteristics of a packet having a low mobility and a short length, the channel is estimated by transmitting one or two symbols (Preamble) promised between the transceivers before the data symbol.
기존의 OFDM 시스템에서 채널 추정을 위해 사용되는 훈련신호열 부반송파나 심볼은 일반적으로 송수신기 사이에 미리 알려져 있는 임의의 신호열로 변조된다. 그러나, 셀룰러 시스템에서는 인접한 셀에서 전송되는 훈련신호열에 의해 발생되는 간섭에 의해서 채널 성능이 급격하게 열화되며, 이렇게 열화된 채널 추정 성능이 전체 시스템의 전송 용량에 민감한 영향을 미치기 때문에 채널 추정 성능을 유지할 수 있는 기법이 필요하다.In a conventional OFDM system, a training signal sequence subcarrier or a symbol used for channel estimation is generally modulated into an arbitrary signal sequence known between transceivers. However, in cellular systems, channel performance is rapidly degraded due to interference caused by training signal sequences transmitted from adjacent cells, and channel estimation performance is maintained because this degraded channel estimation performance affects the transmission capacity of the entire system. There is a need for a technique.
OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서의 채널 추정 성능을 유지시키기 위한 방법 의 하나로 높은 주파수 재사용률을 이용한 훈련신호열 패턴 설계 방법을 들 수 있다(EP1178641, "Frequency Reuse Scheme for OFDM systems," European Patent, SONY, 2002 참조). 이 방법은 데이터 트래픽 채널에 사용하는 주파수 재사용률(FRF : Frequency Reuse Factor)에 비해서 훈련신호 부반송파에는 더 높은 주파수 재사용률을 사용하여 인접한 셀에서 전송된 훈련신호열에 의한 채널 추정시의 간섭을 줄이고자 하는 기법이다. 이러한 방법을 통해서 각 기지국 간의 완벽한 시간 동기를 필요로 하지 않는다는 장점을 가질 수 있으나, 데이터 트래픽 채널의 셀간 간섭에 대한 관리를 위해서 기지국 간의 시간 동기는 맞춰져 있어야 하는 것이 일반적인 가정이다. 또한, 채널의 주파수 선택적 특성이 강한 경우, 훈련신호열에 적용된 높은 주파수 재사용률 때문에 정확한 채널을 추정한 만큼의 충분한 개수의 훈련신호 부반송파를 할당하기 어렵다는 단점이 있다.One method for maintaining channel estimation performance in an OFDM-based cellular system is to design a training signal sequence pattern using a high frequency reuse rate (EP1178641, "Frequency Reuse Scheme for OFDM systems," European Patent, SONY, 2002). Reference). This method uses a higher frequency reuse rate for the training signal subcarriers than the frequency reuse factor (FRF) used for the data traffic channel to reduce the interference in channel estimation by the training signal sequence transmitted from adjacent cells. It is a technique. This method has the advantage of not requiring perfect time synchronization between base stations, but it is a general assumption that the time synchronization between base stations must be aligned for managing inter-cell interference of data traffic channels. In addition, when the frequency selective characteristic of the channel is strong, there is a disadvantage that it is difficult to allocate a sufficient number of training signal subcarriers as much as accurate channel estimation due to the high frequency reuse rate applied to the training signal sequence.
OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 채널 추정 성능을 유지시키기 위한 또 다른 방법으로는 서로 인접한 셀에서 전송되는 훈련신호열의 상관특성이 낮도록 변조시켜서 채널 추정에서의 간섭을 평균화시키는 방법으로, IEEE802.16e의 훈련신호열 변조 방식이다. 하지만, 이 방법은 간섭을 훈련신호 부반송파의 개수와 채널의 길이의 비율만큼만 감소시키기 때문에, 훈련신호 부반송파의 개수가 크지 않거나 셀의 경계에 가까워질수록 급격히 채널추정 성능이 열화되는 단점을 가지기 때문에 이동성을 보장하는 셀룰러 시스템에서 적용되기 어렵다.Another method for maintaining channel estimation performance in an OFDM-based cellular system is to modulate the interfering characteristics of training signal sequences transmitted from adjacent cells to average the interference in channel estimation. It is a signal string modulation method. However, this method reduces interference only by the ratio of the number of training signal subcarriers and the length of the channel, and thus has a disadvantage in that channel estimation performance deteriorates rapidly as the number of training signal subcarriers does not increase or approaches the cell boundary. It is difficult to apply in a cellular system that guarantees.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, OFDM 기반 셀룰러 시스템에서, 서로 인접한 셀의 기지국으로부터 채널 추정을 위해서 전송하는 훈련신호열의 전체 또는 그 일부가 시간 및 주파수 상에서 서로 같은 자원을 사용하고 있을 때, 채널 추정 과정에서의 상호 간의 간섭을 최소화하도록, 각 셀에서 전송되는 훈련신호열의 상호 조건과 이러한 조건을 만족하는 훈련신호열, 그리고 이 훈련신호열을 이용하여 채널을 추정함으로써 채널 추정 성능과 셀룰러 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 OFDM 기반 셀룰러 시스템에서의 채널 추정을 위한 훈련신호열 전송방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, in the OFDM-based cellular system, all or part of the training signal sequence transmitted for the channel estimation from the base station of the cell adjacent to each other is equal to each other in time and frequency When using resources, in order to minimize the mutual interference in the channel estimation process, the mutual condition of the training signal sequence transmitted from each cell, the training signal sequence satisfying these conditions, and the channel by estimating the channel using the training signal sequence It is an object of the present invention to provide a training signal transmission method for channel estimation in an OFDM-based cellular system that can improve the estimation performance and the reception performance of a cellular system.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 인접한 셀에서, 채널 추정을 위한 파일롯 훈련신호 부반송파의 전체 또는 일부를 시간 및 주파수의 동일한 자원을 통해 공통으로 사용하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 기반 셀룰러 시스템에서의 채널 추정을 위한 훈련신호열 전송방법에 있어서, 추정하고자 하는 채널의 시간 구간과 간섭신호의 지연에 대한 보호구간에 대해서, 간섭 신호열 시간응답이 특정한 임계치를 초과하지 않는 조건을 만족하는 간섭신호열과 인접한 임의의 셀 0의 파일롯 훈련신호열간의 곱셈이 되도록 서로 인접한 임의의 셀 1의 훈련 신호열을 변조시켜 전송하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) based cellular in which all or part of a pilot training signal subcarrier for channel estimation is commonly used through the same resources of time and frequency in a plurality of adjacent cells. In the method of transmitting a training signal sequence for channel estimation in a system, an interference signal satisfying a condition that an interference signal sequence time response does not exceed a specific threshold for a guard interval for a time interval of a channel to be estimated and a delay of an interference signal. And modulating and transmitting the training signal sequence of any
이처럼 본 발명은 OFDM 기반 셀룰러 시스템에서 인접한 셀간의 훈련신호열에 의한 상호 간섭을 최소화하기 위하여, 채널 추정에서의 유효 주파수 재사용률을 증가시키는 훈련신호열의 상관 관계와 그 설계방법을 제시한다. 이를 위하여, 본 발명은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 셀간 간섭을 감소시킬 수 있도록 파일롯 훈련신호를 변조시킨다. 서로 인접한 셀에서 같은 시간 및 주파수 자원에 해당하는 부반송파의 집합을 통해서 파일롯 훈련신호를 전송하고 이를 이용하여 채널 응답을 추정하는 과정에서, 인접한 셀에서 전송된 파일롯 훈련신호에 의한 간섭이 추정하고자 하는 채널의 임펄스 응답과 다른 시간 지연에 존재하도록 파일롯 훈련신호를 설계함으로써, 셀룰러 시스템의 채널 추정에 대한 주파수 재사용 효율을 높이고 전체 시스템의 전송용량을 증대시킬 수 있다.As such, the present invention proposes a correlation between the training signal sequence and the design method for increasing the effective frequency reuse rate in channel estimation in order to minimize mutual interference caused by the training signal sequence between adjacent cells in an OFDM-based cellular system. To this end, the present invention modulates the pilot training signal to reduce intercell interference in an OFDM-based cellular system. In the process of transmitting a pilot training signal through a set of subcarriers corresponding to the same time and frequency resources in adjacent cells and estimating a channel response using the same, a channel to which interference due to the pilot training signal transmitted from adjacent cells is to be estimated By designing the pilot training signal to exist at a different time delay than the impulse response of, it is possible to increase the frequency reuse efficiency for the channel estimation of the cellular system and to increase the transmission capacity of the entire system.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템의 파일롯 훈련신호 부반송파 삽입 구조의 일예를 나타낸 도면으로, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 심볼 구조를 나타낸다.1 is a diagram illustrating an example of a pilot training signal subcarrier insertion structure of an OFDM-based cellular system, and shows a symbol structure of an OFDM-based cellular system according to an embodiment of the present invention.
한 개의 OFDM 심볼(100)은 여러 개의 부반송파로 구성되며, 대부분의 부반송파는 시스템에서 요구하는 전송률이나 오류확률에 따라 BPSK나 QPSK, QAM과 같은 방식을 통해서 변조되는 비트 정보열을 전송하는 데이터 부반송파(110)로 정의된다. 또한 나머지 일부의 부반송파들은 송수신기단에서 미리 알고 있는 신호열을 전송하여 채널 추정이나 동기 등에 사용되는 훈련신호 또는 파일롯 부반송파(120)로 구분되어 사용된다. One
셀룰러 OFDM 시스템에서는 인접한 셀과 같은 시간 및 주파수 위치에서 동일한 자원을 파일롯으로 사용하는 공통 훈련신호 부반송파(121)와 인접한 셀에서는 데이터를 전송하도록 지정되는 시간 및 주파수 위치에 훈련신호를 전송하는 부반송파(122)로 혼합되어 사용될 수 있다. 또한 같은 시간 및 주파수 위치에 사용하는 공통 부반송파와 별도 자원을 사용하는 부반송파는 각 인접한 셀마다 서로 다를 수 있다.In a cellular OFDM system, a common
프리앰블이나 미드앰블을 사용하는 OFDM 셀룰러 시스템은 특정한 시간의 한 개의 OFDM 심볼을 모든 셀이 함께 사용하므로, 프리앰블이나 미드앰블을 구성하는 모든 부반송파가 공통 훈련신호 부반송파로 구성되어 있다고 생각할 수 있다.In an OFDM cellular system using a preamble or a midamble, since all cells use one OFDM symbol at a specific time, it can be considered that all subcarriers constituting the preamble or the midamble are composed of a common training signal subcarrier.
도 2 는 훈련신호열을 이용한 채널추정기를 포함하는 OFDM(A) 수신기 구조를 나타낸 도면으로, OFDM(A) 시스템에서 일반적으로 사용되는 수신기 구조를 나타낸다.FIG. 2 is a diagram illustrating an OFDM (A) receiver structure including a channel estimator using a training signal sequence, and illustrates a receiver structure generally used in an OFDM (A) system.
이산 푸리에 변환 이후에 얻어지는 주파수 축 수신신호는 채널에 의한 크기 및 위상 왜곡을 보상하기 위해서 채널 추정기(200)를 필요로 한다.The frequency axis received signal obtained after the Discrete Fourier Transform requires a channel estimator 200 to compensate for magnitude and phase distortion by the channel.
채널 추정을 위해서, 먼저 훈련신호 부반송파 추출기(210)에 의해 주파수 축 수신신호로부터 훈련신호 부반송파 위치에 해당하는 수신값이 추출된다. 훈련신호 부반송파 추출기(210)에 의해 추출한 수신값에서 송신한 훈련 변조신호를 나누어 주어서 해당 주파수 위치에서의 채널 주파수 응답을 얻을 수 있다. 일반적으로 구현의 편의성을 위해서 훈련 신호는 일정한 크기를 가지는 PSK 신호로 변조되므로, 나누기 연산은 훈련신호의 켤레복소수와 수신신호의 복소 곱셈 연산으로 대체될 수 있다. 이를 위해 훈련신호열 복소 곱셈기(220)가 구비된다.In order to estimate the channel, the training signal subcarrier extractor 210 first extracts a reception value corresponding to the training signal subcarrier position from the frequency axis received signal. The training modulated signal transmitted from the received value extracted by the training signal subcarrier extractor 210 may be divided to obtain a channel frequency response at a corresponding frequency position. In general, since the training signal is modulated into a PSK signal having a constant size for convenience of implementation, the division operation may be replaced with a complex complex operation of the complex and the received signal of the training signal. To this end, a training signal sequence complex multiplier 220 is provided.
훈련신호 부반송파 위치에서의 얻어진 채널 주파수 응답은 잡음과 간섭에 의해서 심각한 왜곡을 겪게 되므로, 채널의 시간 및 주파수 축에서의 상관관계를 이용한 추정필터(230)를 이용하여 잡음이나 간섭에 의한 왜곡을 감소시킨다. 채널 임펄스 응답의 길이는 인접 신호간 간섭(ISI: Inter-Symbol Interference)이 제거되도록 설계되어 일반적으로 보호구간의 길이에 비해 짧으므로, 서로 다른 부반송파 위치에서의 채널 주파수 응답이 상관관계를 가지게 되므로 적절한 추정필터의 구현에 의해서 채널 추정에서 잡음의 영향이 감소된다. 채널의 짧은 길이를 이용한 추정필터는 M. Morelli and U. Mengali, "A Comparison of Pilot-Aided Channel Estimation Methods for OFDM Systems," IEEE Trans. Signal Processing, vol. 49, No. 12, pp. 3065-3073, Dec. 2001를, 전력 지연 함수(Multipath Intensity Profile)를 통한 채널의 통계 특성과 잡음 평균전력을 이용한 추정필터는 O. Edfors, M. Sandell, J. J. van de Beek, S. K. Wilson, and P. O. Borjesson, "OFDM Channel Estimation by Singular Value Decomposition," IEEE Trans. Commun., vol. 46, pp. 931 939, July 1998을 참조한다. 단, 이러한 추정필터들은 각 훈련심볼 부반송파마다 상관관계를 가지지 않는 잡음 환경에서 좋은 성능을 나타내며, 간섭의 영향이 큰 셀룰러 시스템에서는 그대로 적용하는 경우, 셀간 간섭에 의해 채널 추정 성능의 이득이 크지 않다.Since the obtained channel frequency response at the training signal subcarrier location is severely distorted by noise and interference, the distortion due to noise or interference is reduced by using the estimation filter 230 using correlations in the time and frequency axis of the channel. Let's do it. The length of the channel impulse response is designed to eliminate inter-symbol interference (ISI), which is generally shorter than the length of the guard interval, so that the channel frequency response at different subcarrier positions is correlated and therefore appropriate. The implementation of the estimation filter reduces the effect of noise on channel estimation. Estimation filters using short lengths of channels are described in M. Morelli and U. Mengali, “A Comparison of Pilot-Aided Channel Estimation Methods for OFDM Systems,” IEEE Trans. Signal Processing , vol. 49, No. 12, pp. 3065-3073, Dec. In 2001, an estimation filter using the statistical characteristics of the channel through the power delay function (Multipath Intensity Profile) and the noise average power is described by O. Edfors, M. Sandell, JJ van de Beek, SK Wilson, and PO Borjesson, "OFDM Channel Estimation. by Singular Value Decomposition, " IEEE Trans. Commun. , vol. 46, pp. 931 939, July 1998. However, these estimation filters show good performance in a noisy environment having no correlation for each training symbol subcarrier, and when applied as it is in a cellular system with a large influence of interference, the gain of channel estimation performance is not large due to inter-cell interference.
추정필터(230)를 통해 보다 높은 정확도를 가지게 된 훈련신호 부반송파에서의 채널 주파수 응답을 이용하여 데이터 부반송파 위치의 채널 응답을 알아내기 위해서 채널 주파수 보간 필터(240)가 사용된다. 보간 방법으로는 선형 보간법(Linear Interpolator)이나 2차 다항 보간법(Second order Polynomial Interpolator) 등이 사용되며, 특히 이산 푸리에 변환을 이용한 보간법은 추정필터(230)와 결합되어 하나의 장치로 구현될 수 있다.The channel frequency interpolation filter 240 is used to determine the channel response of the data subcarrier position using the channel frequency response of the training signal subcarrier which has higher accuracy through the estimation filter 230. As the interpolation method, a linear interpolator or a second order polynomial interpolator is used. In particular, an interpolation method using a discrete Fourier transform may be combined with the estimation filter 230 and implemented as a single device. .
도 3 은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 서로 인접한 두 셀간의 훈련신호열 충돌에 의한 간섭의 예를 나타낸 도면으로, 두 개의 인접한 임의의 셀(Cell 0과 Cell 1)에서 시간 및 주파수 축에서 동일한 자원을 통해서 채널 추정을 위한 훈련신호열을 전송함으로써 발생하는 훈련심볼간 간섭신호열의 정의를 보여준다.3 illustrates an example of interference due to training signal sequence collision between two adjacent cells in an OFDM-based cellular system, through the same resource in the time and frequency axes in two adjacent cells (
현재 단말로 서비스하고 있는 특정한 셀(Cell 0)로부터 수신되는 훈련심볼을 이용하여 셀과 단말 사이의 채널 응답을 추정해 내고자 할 때, 이를 위해 단말은 먼저 임의의 셀(Cell) 0의 신호중 훈련신호열의 부반송파의 위치에 해당하는 신호들과 해당 부반송파에서의 채널 주파수 응답을 추출한다. 이러한 과정에서 채널 추정필터를 통한 성능향상을 위해서 인접한 여러 심볼 구간 동안 채널의 주파수 응답을 버퍼에 저장해서 많은 부반송파에 대한 채널의 주파수 응답을 사용할 수 있으며, 주파수 응답이나 훈련신호의 수신값이 저장되는 심볼구간(310)동안 채널은 시간적으로 거의 변하지 않았다고 일반적으로 가정된다.When trying to estimate the channel response between the cell and the terminal by using the training symbol received from a specific cell (Cell 0) currently serving as a terminal, for this purpose, the terminal first trains a signal of any
셀(Cell) 0에서 송신되는 훈련신호열 부반송파 위치(320)에 해당하는 시간 및 주파수 자원에서 인접한 다른 셀(Cell)들은 훈련신호열을 전송할 수도 있고, 데이터 트래픽을 전송하거나 아무 신호도 전송하지 않을 수도 있다.Other cells adjacent to each other in the time and frequency resources corresponding to the training signal
훈련신호열이 저장되는 버퍼 시간 동안 셀(Cell) 0과 셀(Cell) 1이 서로 같은 시간 및 주파수 자원에 송신하는 파일롯 훈련신호열로부터 셀(Cell) 1의 파일롯 훈련신호가 셀(Cell) 0의 채널 추정 과정에 미치는 간섭을 관찰할 수 있다.During the buffer time in which the training signal sequence is stored, the pilot training signal of the
각 셀이 서로 동일한 시간 동기를 가지고 있고, 전송에 따른 시간지연 오차가 충분히 작아서 보호구간에 의해 심볼간 간섭(ISI : Intersymbol Interference)이 제거된다고 가정하면, 단말에서 관찰하는 번째 부반송파에서의 주파수 수신 신호는 아래의 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.Assuming that each cell has the same time synchronization with each other and that the time delay error due to transmission is small enough, intersymbol interference (ISI) is removed by the guard interval, The frequency reception signal in the first subcarrier may be expressed as
상기 [수학식 1]에서 은 셀 a 기지국과 단말 사이에 연결된 채널에 대한 번째 부반송파의 주파수 응답을, 은 셀 a 기지국이 번째 부반송파에 전송하는 신호를, 은 번째 부반송파에서의 열잡음을 각각 나타낸다.In [Equation 1] Is the channel connected between the cell a base station and the terminal Frequency response of the first subcarrier, Cell a base station The signal to be sent to the first subcarrier, silver The thermal noise of the first subcarrier is respectively shown.
두 셀(Cell 0과 Cell 1)이 공유하는 자원에서의 파일롯 훈련신호열의 부반송파 집합 중에서 번째 부반송파 번호를 라고 표기하고, 두 셀이 공통의 자원을 사용하지 않고 파일롯 훈련신호 간의 충돌이 발생하지 않는 훈련 부반송파의 집합 중에서 번째 부반송파 번호를 라고 하면, 셀(Cell) 0에서 서비스하고 있는 단말이 관찰하는 공통 파일롯 훈련 부반송파 위치에서의 채널 주파수 응답의 추정값을 다음의 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있다.Among subcarrier sets of pilot training signal sequence in resources shared by two cells (
상기 [수학식 2]에서 는 셀 1의 번째 부반송파 위치에 송신하는 파일롯 훈련신호의 변조신호열을 나타내고, 는 셀 0에서 송신하는 변조신호열을 의미한다. 이 중 셀 0의 채널 추정 과정에서 셀 1의 훈련신호가 미치는 간섭을 아래의 [수학식 3]과 같이 간섭신호열(330)의 형태로 표현할 수 있다.In
상기 [수학식 2]와 [수학식 3]으로부터 셀 1의 파일롯 훈련신호가 셀 0과 단말 사이의 채널추정에 미치는 영향은, 간섭신호열과 단말과 셀 1 사이의 채널 응답의 곱으로 표현되는 것을 알 수 있다.From [Equation 2] and [Equation 3], the effect of the pilot training signal of the
도 4 는 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 채널 임펄스 응답과 제어된 간섭 신호열의 시간응답 관계의 일예를 나타낸 도면으로, 추정하고자 하는 셀 0의 채널 응답과, 인접한 셀 1의 훈련신호에 의한 간섭 신호열 사이의 관계를 나타낸다.4 is a diagram illustrating an example of a time response relationship between a channel impulse response and a controlled interference signal sequence in an OFDM-based cellular system. FIG. 4 illustrates a relation between a channel response of
주파수 축 수신신호와 파일롯 훈련신호의 곱으로부터 추정되는 채널의 주파수 응답 은 이산 푸리에 역변환(IFFT)을 통해서 채널 임펄스 응답(410)으로 변환될 수 있다. 채널 임펄스 응답으로의 변환은, 채널 추정 성능을 높이기 위해서 사용되는 추정 필터의 구현 과정에서 직접적인 방법이나 채널 상관 행렬을 이용한 간접적인 방법으로 대부분 적용된다.Frequency response of channel estimated from product of frequency axis received signal and pilot training signal May be transformed into the channel impulse response 410 through a discrete Fourier inverse transform (IFFT). The conversion to the channel impulse response is mostly applied in the direct method or indirect method using the channel correlation matrix in the implementation of the estimation filter used to improve the channel estimation performance.
채널 임펄스 응답의 추정값은 아래의 [수학식 4]와 같이 근사적으로 정의될 수 있다.The estimated value of the channel impulse response may be approximately defined as shown in
이때, 파일롯 부반송파의 개수가 충분하고, 등간격에 가깝게 분포될수록 상기 [수학식 4]의 표현은 근사적으로 일치한다. 채널 임펄스 응답에 대한 추정 과정은 셀 0과 셀 1의 파일롯 훈련신호열 사이에 정의된 간섭신호열의 시간응답이 셀 1과 단말 사이에 연결된 채널 지연을 통해서 영향을 끼치는 것을 알 수 있다. 여기서, 인접 셀 1에서 송신한 훈련신호열에 의한 간섭신호열의 시간응답은 아래의 [수학식 5]와 같이 정의된다.At this time, the number of pilot subcarriers is sufficient, and the closer to equal intervals, the expression of [Equation 4] is approximately identical. In the estimation process for the channel impulse response, it can be seen that the time response of the interference signal sequence defined between the
일반적으로 인접한 두 개의 셀에서 전송하는 파일롯 훈련신호열이 서로 상관관계를 가지지 않도록 다른 유사잡음 신호열(PN Sequence) 등으로 변조되면 시간 축 간섭신호열은 모든 시간구간 에 대해서 고르게 확산되어서 간섭량을 감소시키게 되지만, 파일롯 부반송파의 개수가 충분히 크지 않거나 셀의 경계 지역에서 두 셀로부터 수신되는 신호의 크기가 비슷하면 간섭량은 매우 커진다.In general, when the pilot training signal sequences transmitted from two adjacent cells are modulated by different PN sequences, etc. so that they do not have correlation with each other, the time-base interference signal sequences are all time intervals. Although it spreads evenly to reduce the amount of interference, the amount of interference is very large if the number of pilot subcarriers is not large enough or if the signals received from the two cells are similar in the cell boundary area.
이러한 현상을 막기 위해서 간섭신호열의 시간 응답(430)과, 셀 1과 단말 사이의 다중경로 채널에 의해 지연된 시간 응답들(440)이 추정하고자 하는 채널 임펄스 응답의 구간(420) 내에서 최소화되도록 만들어야 한다. 본 발명에서는 인접한 셀 1에서의 파일롯 훈련신호열과 셀 0의 파일롯 훈련신호열의 복소 곱셈으로 정의 되는 간섭신호열과 그 시간응답이 채널 임펄스 응답에 영향을 줄이도록 설계한다.In order to prevent this phenomenon, the time response 430 of the interference signal sequence and the
사용자 단말은 채널을 추정하고자 하는 셀 0에 대해서 시간 동기를 맞추기 때문에 두 개의 셀이 서로 완벽한 기준 타이밍에 의해서 동기가 맞춰져 있다고 하더라도, 단말과 두 기지국 사이의 거리 차이에 의해서 셀 1의 파일롯 훈련신호열은 일정한 지연을 가지게 되고, 셀 1과 단말 사이의 다중 경로 채널에 의해 시간 확산되는 형태(440)로 단말에 수신된다. 간섭신호열의 시간 응답은 시간 지연을 거쳤을 때, 이산 푸리에 변환의 순환특성에 의해서 추정하고자하는 채널 임펄스 응답에 간섭을 끼칠 수 있으므로, 간섭신호열의 시간응답(430)은 순환현상을 막을 수 있도록 시간 응답의 끝부분 일정구간(450)에 대해서도 간섭량이 조절되도록 설계되어야 한다. 단, 각 기지국 간의 정확한 시간 동기가 획득되어있는 경우, 인접 셀의 기지국과 단말의 시간지연이 커질수록, 사용자 단말이 셀 1에 비해서 셀 0에 가깝기 때문에 수신되는 간섭 신호전력이 점차로 감쇄하게 되므로 채널 추정에 영향을 끼치지 않는다. 따라서 간섭신호의 지연에 따른 보호구간(450)은 셀 1과 단말 사이의 채널 길이와 시간 지연을 모두 포함하도록 설계될 필요는 없다.Since the user terminal is time-synchronized with respect to
이상의 관계를 모두 포함하는 간섭신호열의 시간응답에 관한 조건은 아래의 [수학식 6]으로 간단히 표현될 수 있다.The condition regarding the time response of the interference signal sequence including all the above relations can be simply expressed by Equation 6 below.
상기 [수학식 6]에서 는 추정하고자 하는 이산 채널 임펄스 응답의 길이를 나타내고, 는 두 셀에서의 시간 지연차이와 인접 셀에서의 채널의 시간 확산의 합을 나타내는데, 이는 전력 감쇄를 무시할 수 없는 범위에 대해서 설정한 값이다. 즉, 추정하고자 하는 채널의 시간 구간과 간섭신호의 지연에 대한 보호구간에 대해서, 간섭신호열 시간응답이 특정한 임계치 를 넘어서지 않도록 설계되어야 한다.In Equation 6 above Denotes the length of the discrete channel impulse response to be estimated, Represents the sum of the time delay difference in the two cells and the time spread of the channel in the adjacent cell, which is set for a range in which power attenuation cannot be ignored. That is, for the time interval of the channel to be estimated and the protection interval for the delay of the interference signal, the interference signal sequence time response has a specific threshold value. It should be designed not to exceed
상기 [수학식 6]에서 설명한 간섭신호열의 시간응답을 이용한 표현법은 인접한 셀 0과 셀 1에서 공통으로 사용하는 파일롯 부반송파의 위치가 충분히 많고, 주파수 축에서 거의 일정한 간격으로 배치된 경우에 유용하다. 특히, 각 셀의 기지국이 같은 시간에 거의 모든 훈련신호 부반송파로 구성된 심볼(프리앰블)을 이용하여 채널을 추정하고자 하는 경우에는 손쉽게 적용이 가능하며, 공통으로 사용되는 훈련 부반송파가 일정한 간격으로 배치되면 부반송파 간격만큼의 반복되는 시간 응답의 형태로 나타나기 때문에 상기 [수학식 6]과 같은 관계를 얻어낼 수 있다.The expression using the time response of the interference signal sequence described in Equation 6 is useful when the positions of pilot subcarriers commonly used in
또한 공통 파일롯 훈련신호 부반송파가 완벽하게 등간격이 아니더라도, 많은 주파수 성분을 관찰하기 위해서는 최대한 고르게 분포하도록 하는 것이 일반적이므로, 이러한 유도 및 수학식은 근사적으로 타당하게 적용된다.Also, even though the common pilot training signal subcarriers are not perfectly equidistant, it is common to distribute them as evenly as possible in order to observe many frequency components.
도 5 는 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 3개의 셀에 대한 훈련신호 간섭신호열의 상호 정의 및 관계를 나타낸 도면으로, 셀룰러 시스템에서 간섭신호열의 조절에 의한 파일롯 훈련신호열 변조 방식을 구체적으로 보여주기 위한 시스템 예제를 보여주고 있다.FIG. 5 is a diagram illustrating mutual definitions and relationships of training signal interference signal sequences for three cells in an OFDM-based cellular system. Example of a system for specifically illustrating a pilot training signal sequence modulation method by adjusting interference signal sequences in a cellular system. Is showing.
조절된 간섭신호열을 셀룰러 시스템에 적용하기 위해서는 보다 일반적인 설정이 필요하다. 우선, 두 개의 셀(Cell 0과 Cell 1)에 대해서도 셀 1의 파일롯 훈련신호가 인접한 셀 0의 채널 추정에 간섭을 일으킬 뿐만 아니라 셀 0의 파일롯 훈련신호열이 셀 1의 채널 추정에도 간섭을 발생시키므로, 두 셀 간의 상호간섭(510)의 형태로 조절시켜야 한다. 두 셀에 대한 상호관계는 간섭신호열의 정의에 따라 아래의 [수학식 7]의 형태로 표현될 수 있으며, 이산 푸리에 변환의 특성에 따라 간섭신호열의 시간 축 응답은 아래의 [수학식 8]의 관계를 만족한다.More general settings are needed to apply the adjusted interference signal sequence to cellular systems. First, for both cells (
이러한 관계로부터 두 셀의 파일롯 훈련신호열에 의한 상호 간섭이 조절되기 위한 조건으로 상기 [수학식 6]을 아래의 [수학식 9]와 같이 다시 표현할 수 있다.From this relationship, Equation 6 may be re-expressed as Equation 9 below as a condition for controlling mutual interference by pilot training signal sequences of two cells.
즉, 셀 0의 파일롯 훈련신호열 이 임의의 변조신호열을 가진다고 할 때, 상기 [수학식 9]를 만족하는 간섭신호열 과 훈련신호열 간의 곱셈이 되도록 셀 1의 파일롯 훈련신호열을 아래의 [수학식 10]과 같이 변조하여 전송하면, 셀 0과 셀 1의 채널추정에서는 파일롯 훈련신호에 의한 상호간섭이 최소화된다.That is, the pilot training signal sequence of
같은 방식으로 셀 2의 훈련신호열을 셀 0과의 간섭신호열(520)이 상기 [수학식 9]를 만족하도록 선택하여 채널 추정의 상호간섭을 최소화할 수 있다. 단, 이때 셀 0을 기준으로 선택된 셀 1과 셀 2의 파일롯 훈련신호열 간의 간섭(530)에 대해서도 상기 [수학식 9]의 결과가 만족되어야 한다. 이러한 특성을 만족시키기 위해서는 셀 0과 셀 1이 공통으로 사용하는 파일롯 훈련신호 부반송파의 시간 및 주파수 위치와 셀 1과 셀 2, 또는 셀 0과 셀 2가 공통으로 사용하는 파일롯 훈련신호 부반송파의 위치가 서로 완벽하게 일치하지 않는 경우, 서로 중복되지 않는 부반송파 신호열을 활용하면 비교적 쉽게 조절이 가능하다.In the same manner, the training signal sequence of the
반대로, 인접한 모든 셀이 같은 자원을 통해서 파일롯 훈련신호를 전송하는 경우에는 상기 [수학식 9]를 만족하는 모든 변조신호열의 집합을 라고 했을 때, 아래의 [수학식 11]과 같이 표현할 수 있으며, 모든 신호열 원소가 켤레 복소 연산에 대해서 닫혀있어야 한다고 해석할 수 있으며, 집합의 크기만큼 서로 다른 셀이 인접해서 채널 추정에 대한 간섭을 최소화하도록 조절할 수 있다.On the contrary, when all adjacent cells transmit the pilot training signal through the same resource, the set of all modulation signal sequences satisfying Equation (9) is obtained. In this case, it can be expressed as Equation 11 below, and it can be interpreted that all signal sequence elements should be closed for the conjugate complex operation. Can be adjusted to minimize
도 6 은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 변조간섭 신호열 검색과 간섭 신호열 집합의 생성 과정을 나타낸 도면으로, 서로 인접한 셀에서 파일롯 훈련신호열을 변조하기 위해 사용할 수 있는 간섭신호열인지를 검색하고, 간섭 신호열 집합을 구성하는 과정을 나타낸다.FIG. 6 is a diagram illustrating a modulation interference signal sequence search and an interference signal sequence set in an OFDM-based cellular system. FIG. 6 is a view illustrating whether an interference signal sequence can be used to modulate a pilot training signal sequence in adjacent cells. The process of construction is shown.
먼저, 모든 발생가능한 간섭 신호열의 개수는 개로 표현한다. 여기서, 은 변조 심볼의 종류를 나타내는 값으로, 파일롯 훈련신호열이 BPSK이면 2이고 QPSK일 때 4의 값을 가진다. 만약, 64개의 공통 훈련신호 부반송파에 대해서 BPSK로 변조된 파일롯 훈련신호열에 대하여 검색해야하는 모든 신호열의 개수는 로 매우 많다. 이 중 하나의 신호열을 발생시키고(610), 이산 푸리에 역변환을 통하여(620) 얻은 간섭신호 시간응답이 상기 [수학식 9]를 만족하는 신호열인 지를 확인한다(630). 확인 결과, 만족하는 경우에는 [수학식 11]의 곱셈에 대한 닫힘 조건을 만족하는지 검사하고(640), 만족하는 경우 간섭신호열 집합을 구성한다(650).First, the number of all possible interference signal sequences Express as a dog. here, Is a value indicating the type of modulation symbol and has a value of 2 when the pilot training signal sequence is BPSK and a value of 4 when the QPSK. If the 64 common training signal subcarriers, the number of all signal sequences to be searched for the pilot training signal sequence modulated by BPSK is There are so many. One signal sequence is generated (610), and it is checked whether the interference signal time response obtained through the discrete Fourier inverse transformation (620) is a signal sequence satisfying Equation 9 (630). As a result, if it is satisfied, it checks whether the closing condition for the multiplication of Equation 11 is satisfied (640), and if it is satisfied, configures the interference signal string set (650).
이러한 과정은 간섭신호열의 종류가 많기 때문에, 그에 대응하는 횟수의 이산 푸리에 역변환 연산을 거쳐야 하는 등 매우 복잡한 연산을 필요로 하게 된다. 보다 단순하고 쉬운 검색을 위해서는 (610)에서 고려되는 간섭신호열의 개수를 줄여야 한다.Since this process has many kinds of interference signal sequences, it requires a very complicated operation such as a corresponding number of discrete Fourier inverse transform operations. For simpler and easier searching, the number of interference signal strings considered in 610 should be reduced.
공통 훈련부반송파의 위치가 개의 부반송파를 주기로 반복된다면, 고려되는 간섭신호열도 를 주기로 반복시켜서 반복신호열을 생성하면(611) 신호열의 개수를 줄일 수 있다. 여기서, 는 개의 부반송파의 한 주기에 포함된 공통 훈련부반송파의 개수를 나타낸다. 주파수 축에서의 반복 특성이 시간 축에서 주기적인 0을 만들어내는 이산 푸리에 변환의 특성에 따라, 반복된 신호열은 상기 [수학식 9]에서 정의된 간섭신호의 시간 응답의 전력을 주기적으로 0이 되도록 만든다. 이러한 주기적인 신호열을 고려하면, "620" 과정에서 사용하는 이산 푸리에 역변환의 크기도, 반복되는 공통 훈련부반송파 위치의 주기 로 작아진다.The location of the common training carrier If repeated in subcarriers, the interference signal sequence to be considered By repeating at a cycle to generate a repeating signal sequence (611) it is possible to reduce the number of signal sequences. here, Is This indicates the number of common training subcarriers included in one period of the two subcarriers. Depending on the nature of the Discrete Fourier Transform, where the repetition characteristic on the frequency axis produces a periodic zero on the time axis, the repeated signal sequence is such that the power of the time response of the interference signal defined in Equation 9 is periodically zero. Make. Considering this periodic signal sequence, the magnitude of the discrete Fourier inverse transform used in the process 620 is also repeated in the common subcarrier position. Becomes smaller.
간섭 신호열의 조건인 상기 [수학식 9]에서 특히 일 때의 간섭신호 시간응답은 원래 추정해야 하는 채널과 동일한 시간 위치에서 간섭신호를 발생시키므로 더욱 낮은 간섭 전력을 유지시켜야 한다. 이때의 시간응답은 "620" 과정과 "630" 과정의 연산과정 대신에 아래의 [수학식 12]를 통해서 간단히 표현된다.In Equation 9, which is a condition of the interference signal sequence, Since the interference signal time response generates the interference signal at the same time position as the channel to be originally estimated, lower interference power must be maintained. At this time, the time response is simply expressed through
상기 [수학식 12]는 일반적인 변조 간섭신호열에 대해서 그 합이 0이 되도록 하는 조건(612)을 의미하며, 예를 들어 BPSK이면 1의 개수와 -1의 개수가 같은 신호열을 선택하면 된다.
특히, 추정하고자 하는 이산 채널 임펄스 응답의 길이가 아래의 [수학식 13]의 관계를 만족하는 경우에는 상기 [수학식 9]의 조건을 별도로 확인할 필요가 없기 때문에 (620)과 (630)의 과정이 생략될 수 있으며 셀간 간섭이 완벽하게 제거된다.In particular, when the length of the discrete channel impulse response to be estimated satisfies the following Equation 13, the conditions of Equation 9 do not need to be checked separately. This can be omitted and intercell interference is completely eliminated.
도 7 은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 반복특성을 이용한 간섭 신호열 집합의 예제를 나타낸 도면으로, 모든 셀이 동일한 공통 훈련신호 부반송파를 사용하고, 훈련신호 부반송파가 모두 등간격이라고 할 때, 길이 4를 주기로 반복되는 간섭 변조신호열의 예제를 나타낸다.FIG. 7 illustrates an example of an interference signal sequence set using repetitive characteristics in an OFDM-based cellular system. When all cells use the same common training signal subcarriers, and all the training signal subcarriers are equally spaced, a length of 4 is given. An example of a repeated interference modulated signal sequence is shown.
이산 채널 임펄스 응답의 길이는 상기 [수학식 13]을 만족하도록 짧다고 가 정한다. 간섭신호열은 파일롯 훈련신호의 위상차이에 의해 정의되므로, 각 훈련신호열이 BPSK로 변조된 경우 간섭신호열은 [1, -1]로, QPSK에서는 [1, j, -1, -j] 중의 하나를 이용해서 표현된다. 표기상의 편의를 위해서 BPSK의 경우 (-1)의 지수로, QPSK는 (j)의 지수의 형태로 나타내어 [0, 1]과 [0, 1, 2, 3]으로 나타내었다.It is assumed that the length of the discrete channel impulse response is short to satisfy Equation 13 above. Since the interference signal sequence is defined by the phase difference of the pilot training signal, when each training signal sequence is modulated by BPSK, the interference signal sequence is [1, -1], and in QPSK, one of [1, j , -1, -j ] is selected. Is represented. For convenience of notation, BPSK is represented by the exponent of (-1) and QPSK is represented by the exponent of ( j ) as [0, 1] and [0, 1, 2, 3].
BPSK로 변조된 훈련신호들의 주기 4인 간섭신호열(710)은 모두 4가지로 서로 복소 곱셈에 대하여 닫혀있다. QPSK로 변조된 훈련신호에 대한 주기 4인 반복 간섭신호열(720)은 모두 10가지이지만, 각 4개씩의 부집합 (721), (722), (723)에 대해서만 닫혀있다. 따라서 주기 4인 간섭신호열을 사용하면 모든 셀이 같은 자원에 파일롯 훈련신호를 전송하더라도 채널 추정에서의 주파수 재사용률(FRF : Frequency Reuse Factor)을 유효적으로 4배만큼 증가시킬 수 있으며, 특히 QPSK로 변조된 간섭신호열의 경우에는 서로 가깝게 위치하지 않는 셀에 대해서 다른 부집합에 속한 간섭신호열로 훈련신호열을 변조하면 주파수 재사용률을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 8 은 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 반복특성에 의해 생성된 간섭 신호열 집합을 이용한 파일롯 훈련신호의 변조 과정의 예제를 나타낸 도면으로, 모든 셀이 동일한 파일롯 훈련부반송파의 위치를 사용하는 셀룰러 시스템에 대한 파일롯 훈련신호의 변조 과정의 예제를 나타낸다. 사용되는 간섭신호열의 집합은 반복길이가 4이고, 각 파일롯 훈련신호는 BPSK로 변조되는 경우를 나타낸다.8 is a diagram illustrating an example of a modulation process of a pilot training signal using an interference signal sequence set generated by repetition characteristics in an OFDM-based cellular system, and a pilot for a cellular system in which all cells use the same pilot training subcarrier positions. An example of the modulation process of the training signal is shown. The set of interference signal sequences used has a repetition length of 4, and each pilot training signal is modulated by BPSK.
기준이 되는 셀(Cell 0)의 파일롯 훈련신호(810)는 유사잡음 생성기 등을 이용하여 충분한 난수가 되도록 임의의 BPSK 신호를 생성한다. 각 훈련신호 부반송 파의 위치는 길이 4를 주기로 반복되고, 최대한 각 부반송파에 고르게 분포한다고 하면, 인접한 다른 셀(Cell 1)의 파일롯 훈련신호와의 간섭신호열로서 길이 4인 반복 간섭신호열 [0, 0, 1, 1]을 선택할 수 있다. 이러한 간섭신호열은 각 훈련신호 부반송파에 맞추어서 반복(811)된다. 기준이 되는 셀 0의 파일롯 훈련신호(810)와 반복 간섭신호열(811)의 복소 곱셈을 통해서 셀 1에서 송신하는 파일롯 훈련신호(820)를 얻을 수 있다. 유사한 과정을 통해 셀 1의 파일롯 훈련신호(820)와 또 다른 간섭 신호열(821)인 [0, 1, 1, 0]의 복소 곱셈으로 셀 2가 송신할 파일롯 훈련신호(830)가 얻어진다. 생성된 각 셀의 파일롯 간섭신호 관계에서 고려되지 않았던 셀 0과 셀 2 사이의 간섭 신호열(831)은 [0, 1, 0, 1]로 합이 0이 되는 간섭신호열 집합의 원소 조건을 만족하므로, 두 셀 사이의 훈련신호 간섭이 제어되는 것을 확인할 수 있다. 또한 셀 1과 셀 2 사이의 파일롯 변조관계를 정의하기 위해 사용된 간섭 신호열(821)은 셀 0을 기준으로 해서 셀 3과의 반복 간섭 신호열(841)로 다시 사용될 수 있으므로, 셀 3에서 송신하는 파일롯 훈련신호열(850)을 선택할 수 있다. 이상의 실시 예에서 인접한 4개의 셀(Cell 0 ~ Cell 3)에 대해 채널 추정 간섭이 발생하지 않는 파일롯 훈련신호를 생성할 수 있다.The
도 9 는 간섭 신호열 집합과 클러스터를 이용한 OFDM 기반의 셀룰러 시스템의 예제를 나타낸 도면으로, 간섭신호열을 이용하여 생성되는 파일롯 훈련신호열을 전송하는 OFDM 셀룰러 시스템의 셀 구조를 예시하고 있다.FIG. 9 illustrates an example of an OFDM-based cellular system using an interference signal sequence set and a cluster, and illustrates a cell structure of an OFDM cellular system transmitting a pilot training signal sequence generated using an interference signal sequence.
이산 채널의 길이와 파일롯 훈련신호 부반송파의 개수에 관련하여 정의되는 간섭신호열 집합의 크기에 따라서, 각 셀이 상호 간의 간섭이 없이 전송할 수 있는 파일롯 훈련신호열의 개수가 결정된다.Depending on the length of the discrete channel and the size of the set of interference signal sequences defined in relation to the number of pilot training signal subcarriers, the number of pilot training signal sequences that each cell can transmit without mutual interference is determined.
각 셀이 선택할 수 있는 파일롯 훈련신호열의 개수가 3개인 경우, 서로 인접한 3개의 셀(911, 912, 913)을 묶어서 하나의 클러스터(910)를 형성할 수 있다. 이때 구성되는 파일롯 훈련신호열의 개수가 크지 않으면, 인접한 다른 클러스터에서 동일한 파일롯 훈련신호열을 사용하는 셀들(911, 921, 931) 간의 간섭이 발생한다. 사용 가능한 파일롯 훈련신호열의 개수가 4개인 경우, 하나의 클러스터(950)를 구성하는 셀의 개수는 4개(951, 952, 953, 954)로 증가하고, 인접한 클러스터(950과 960)에서 동일한 파일롯 훈련신호열을 사용하는 셀(951과 961) 간의 거리도 파일롯 훈련신호열의 개수가 증가함에 따라서 멀어진다. 단, 파일롯 훈련신호열에 대한 간섭신호열의 개수가 제한되기 때문에, 인접한 클러스터에서 동일한 파일롯 훈련신호열을 사용하는 셀 간에는 채널추정에 서로 간섭을 일으킨다.When the number of pilot training signal sequences that each cell selects is three, three
각 클러스터 중 기준이 되는 셀의 파일롯 훈련신호열을 충분히 낮은 상관관계를 가지는 서로 다른 난수 신호열을 스크램블링 신호열(Scrambling Sequence)로 사용하거나, 공통 파일롯 부반송파의 위치를 각 클러스터마다 다르도록 배열하여 이러한 클러스터 간 간섭을 평균화시켜주어 완화시킬 수 있다.Inter-cluster interference is achieved by using a different random number signal sequence having a sufficiently low correlation with the pilot training signal sequence of the reference cell of each cluster as a scrambling sequence, or arranging common pilot subcarriers differently for each cluster. Can be averaged to mitigate.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, ROM, RAM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은, OFDM 기반 셀룰러 시스템에서, 서로 인접한 셀의 기지국으로부터 채널 추정을 위해서 전송하는 훈련신호열의 전체 또는 그 일부가 시간 및 주파수 상에서 서로 같은 자원을 사용하고 있을 때, 채널 추정 과정에서의 상호 간의 간섭을 최소화하도록, 각 셀에서 전송되는 훈련신호열의 상호 조건과 이러한 조건을 만족하는 훈련신호열, 그리고 이 훈련신호열을 이용하여 채널을 추정함으로써 채널 추정 성능과 셀룰러 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, in the OFDM-based cellular system, when all or part of the training signal sequence transmitted for the channel estimation from the base station of the adjacent cells to each other using the same resources in time and frequency, in the channel estimation process In order to minimize the mutual interference between the signals, the training signal sequence transmitted from each cell, the training signal sequence satisfying these conditions, and the channel estimation using the training signal sequence can be used to improve the channel estimation performance and the reception performance of the cellular system. It can be effective.
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Title |
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