KR100821921B1 - Inter carrier interference removing algorithm for ofdm system using the repetition coding or deep fade detection - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 Time Domain ICI 제거알고리즘의 적용 후에도 나타나는 에러를 도시한 실험도.Figure 1 is an experimental diagram showing the error that appears after the application of the Time Domain ICI removal algorithm according to the prior art.
도 2는 Time Domain ICI 제거알고리즘의 순서를 나타낸 개념도.2 is a conceptual diagram illustrating a procedure of a Time Domain ICI removal algorithm.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 Repetition Coding 알고리즘과 Time Domain ICI 제거 알고리즘을 함께 적용하는 순서를 나타낸 개념도.3 is a conceptual diagram illustrating a procedure of applying a repetition coding algorithm and a time domain ICI removal algorithm according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 Repetition Coding 기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 BER 성능을 나타낸 실험도.Figure 4 is an experimental diagram showing the BER performance of the Repetition Coding based Time Domain ICI removal algorithm.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 Deep Fade Detection기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 적용순서를 나타낸 개념도.5 is a conceptual diagram showing an application procedure of a Time Domain ICI removal algorithm based on Deep Fade Detection according to a second embodiment of the present invention.
본 발명은 OFDM시스템에서 이동체의 고속이동시 발생하는 인접채널간 간섭(ICI)를 제거할 수 있는 방법에 관한것으로 특히 종래의 Time Domain ICI제거 방식의 Deep Fade발생으로 인한 에러문제를 해결하기 위해 종래의 Time Domain ICI제거 알고리즘에 Repetition Coding 과 Deep fade Detection 알고리즘을 접목시킨 OFDM 송/수신 시스템의 ICI제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for eliminating inter-contiguous interference (ICI) that occurs during high-speed movement of a moving object in an OFDM system. The present invention relates to an ICI cancellation method of an OFDM transmission / reception system using a repetition coding and deep fade detection algorithm.
최근 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 전송 시스템은 여러 표준화 규격으로 선정되어 상용화되고 있다. 특히, 차세대 4G 셀룰러 시스템의 다중접속방식으로 OFDM 기반의 시스템이 활발히 연구되고 있다. OFDM 기반 시스템의 단점 중 하나는 이동체가 고속으로 움직일 경우 인접채널간 간섭(Inter Carrier Interference 이하 "ICI"라 칭함)가 발생하여 시스템의 성능이 열화되는데 있다. 본 발명에서는 기존에 제안된 time-domain ICI 제거방식의 단점을 극복하기 위해 repetition coding 또는 deep-fade detection을 사용하는 ICI 제거 알고리즘을 제안한다. 상기한 repeting coding 및 deep detection 기법은 아래의 참고문헌들에서 설명되어 진다.Recently, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) -based transmission system has been selected and commercialized by various standardization standards. In particular, OFDM-based systems are being actively researched as a multiple access method of next-generation 4G cellular systems. One of the disadvantages of the OFDM-based system is that when the mobile moves at a high speed, inter-channel interference (hereinafter referred to as "ICI") occurs and performance of the system is degraded. The present invention proposes an ICI removal algorithm using repetition coding or deep-fade detection to overcome the disadvantages of the proposed time-domain ICI removal scheme. The repeting coding and deep detection techniques described above are described in the references below.
[1] David Tse and Pramod Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge University Press, 2005.[1] David Tse and Pramod Viswanath, Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge University Press, 2005.
[2] Shaoping Chen and Tianren Yao,"An inter-carrier interference suppression scheme for OFDM systems in time-varying fading channels," ISCAS'04, vol. 3, pp. 337-340, May 2004.[2] Shaoping Chen and Tianren Yao, "An inter-carrier interference suppression scheme for OFDM systems in time-varying fading channels," ISCAS'04, vol. 3, pp. 337-340, May 2004.
[3] T. Seki, M. Itami, H. Ohta, and K. Itoh,"A study of OFDM system applying frequency diversity," PIMRC, vol. 2, pp. 1385-1389, Sept. 2000.[3] T. Seki, M. Itami, H. Ohta, and K. Itoh, "A study of OFDM system applying frequency diversity," PIMRC, vol. 2, pp. 1385-1389, Sept. 2000.
도 1은 단일 경로 페이딩 채널(좌측)과 자중 경로 페이딩 채널(우측)에서 deep fade가 발생할 경우 종래기술에 따른 Time Domain ICI 제거알고리즘의 적용 후에도 나타나는 에러를 도시한 실험도이고, 도 2는 Time Domain ICI 제거알고리즘의 순서를 나타낸 개념도이다.1 is an experimental diagram illustrating an error that appears even after application of a time domain ICI removal algorithm according to the prior art when deep fade occurs in a single path fading channel (left) and a self-path fading channel (right), and FIG. 2 is a time domain. A conceptual diagram showing the sequence of the ICI elimination algorithm.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 OFDM 시스템 모델로서 하나의 OFDM 심볼 구간 동안의 채널의 CIR(Channel Impulse Response)은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.1 and 2, as an OFDM system model according to the related art, a channel impulse response (CIR) of a channel during one OFDM symbol period may be expressed by Equation 1 below.
여기서, l,n는 l번째 경로의 n번째 시간에서의 복소 채널이득으로 Jakes 전력 스펙트럼을 갖는 WSSUS(Wide-Sense Stationary Uncorrelated Scattering) 협대역 복소 Gaussian 과정이고, τl은 샘플링 간격으로 정규화된 해당 경로의 시간지연이다. L은 페이딩 경로의 총 수를 나타낸다. 복소 채널이득은 다시 평균값과 평균값에 대한 변화량으로 나타낼 수 있으며, 각각 수학식 2와 수학식 3과 같다. here, l, n is a Wide-Sense Stationary Uncorrelated Scattering (WSSUS) narrowband complex Gaussian process with Jakes power spectrum with complex channel gain at the nth time of the lth path, and τ l is the time of the path normalized to the sampling interval. It's a delay. L represents the total number of fading paths. The complex channel gain may be expressed as an average value and a change amount with respect to the average value, and are represented by
수신기 동기와 채널추정이 완벽하다고 가정하고 위의 두식을 이용하여 시간영역에서의 OFDM 수신신호를 전개하면 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the receiver synchronization and channel estimation are perfect, the OFDM received signal in the time domain can be developed using the above two equations as shown in
여기서, 은 N에 의한 modulo 연산을 나타낸다. 수학식 4에 대한 DFT(Discrete Fourier Transform)를 구하면 아래의 수학식 5와 같다.here, Denotes a modulo operation by N. The Discrete Fourier Transform (DFT) for
여기서, 수학식 5의 첫 번째 성분과 두 번째 성분을 전개하면 각각 아래의 수학식 6 및 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.Here, when the first component and the second component of
여기서 , here ,
, ,
으로 정의한다. It is defined as
한편 종래의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 계산을 위해 상기한 수학식 5 내지 7을 이용하여 주파수 영역에서의 수신신호를 표현하면 아래의 수학식 8 과 같이 나타낼 수 있다.Meanwhile, when the received signal is expressed in the frequency domain by using the
즉 임의의 채널추정 알고리즘을 통해 추정한 을 추정하고, 1-탭 등화기로 보상하면, 아래의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있으며, 이 심볼을 HD(Hard Decision)에 의해 검출하면 아래의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다. In other words, the channel estimation algorithm estimated When the equation is estimated and compensated with the 1-tap equalizer, it can be represented by Equation 9 below. When the symbol is detected by HD (Hard Decision), it can be expressed by
여기서, fdec , HD(x)는 HD를 수행하는 임의의 함수이다. 수학식 10을 통해 얻은 검출 신호를 역 이산 푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform: 이하"IDFT"라 칭함)를 취하여 시간영역신호로 만들고, 채널추정 알고리즘을 통해 아래의 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다. Where f dec , HD (x) is an arbitrary function that performs HD. The detection signal obtained through
여기서, 임의의 채널추정 알고리즘에 의해 를 추정하고 수학식 11의 신호와 컨볼류션(convolution)을 취하게 되면 수학식 12와 같은 수신신호를 재생 성할 수 있다. Here, by arbitrary channel estimation algorithm By estimating and convolution with the signal of Equation 11, a received signal as shown in Equation 12 can be regenerated.
수학식 11을 통해 재생성된 신호값을 원래 수신된 신호에서 빼주게 되면 아래의 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.When the regenerated signal value is subtracted from the originally received signal through Equation 11, it may be expressed as
수학식 13을 다시 DFT하게 되면 ICI가 제거된 수학식 14를 얻을 수 있다.If DFT is again performed, Equation 14 from which ICI is removed can be obtained.
기존의 Time domain ICI알고리즘은 상기한 수학식 8 내지 14의 과정을 반복적으로 수행함으로써, 과 같이 ICI 성분을 줄여주게 된다.The existing time domain ICI algorithm repeatedly performs the process of Equations 8 to 14, This reduces the ICI component.
기존의 방식의 문제점은 도 1에 도시된 바와 같이 단일 경로 페이딩 채널과 다중 경로 페이딩 채널에서 deep fade가 발생할 경우 기존의 방식에 의해 ICI 제거를 하더라도 다수의 에러가 발생된다. 즉 수학식 14에 나타낸의 값이 deep fade 에 빠져서 작은 값이 될 경우, 수학식 9 및 수학식 10의 과정에서 잘못된 데이터를 검출하게 되어 ICI가 제거되지 않는 문제점이 발생한다. The problem of the conventional scheme is that when a deep fade occurs in a single path fading channel and a multipath fading channel, as shown in FIG. 1, a large number of errors occur even if ICI is removed by the conventional scheme. That is, If the value of F is reduced to the deep fade and becomes a small value, bad data is detected in the processes of
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, Repetition Coding 기법 또는 Deep Fade Detrction 기법을 이용하여 인접채널 간 간섭(ICI)을 제거할 수 있으며, deep-fade가 발생한 채널에서도 ICI를 제거할 수 있는 Repetition coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, it is possible to remove the inter-channel interference (ICI) by using the Repetition Coding technique or Deep Fade Detrction technique, ICI can be removed even in the channel where the deep-fade occurs The present invention provides a method for removing ICI of an orthogonal frequency division multiplexing system using repetition coding and deep fade detection.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 Repetition Coding을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은,In order to achieve the above object, the ICI removal method of the orthogonal frequency division multiplexing system using Repetition Coding according to the first embodiment of the present invention,
Time Domain 기법에 Repetition Coding 기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널 간 간섭제거방법으로서, 송신기에서 동일한 기저대역심볼을 서로 다른 부반송파에 할당하여 전송하기 위해, Ns개의 데이터 심볼 {cj|0≤j≤Ns-1}을 M개의 그룹으로 복사하여 그룹심볼{ci ,j|0≤j≤M-1,0≤j≤s-1}을 생성하는 제 1 단계; 상기 그룹심볼 중 각각의 심볼들을 부반송파에 매핑하여 매핑그룹심볼{Xk|0≤k≤N-1}을 생성하는 제 2 단계; 상기 매핑그룹심볼을 IDFT처리 및 CP 삽입을 거쳐 수신기에 전송 하는 제 3 단계; 수신기에서 상기 매핑그룹심볼의 CP를 제거하고 DFT 처리하는 제 4 단계; 상기 CP 제거 및 DFT 처리된 매핑그룹심볼로부터 부반송파에서 매핑해제된 상기 그룹심볼을 추출하는 제 5 단계; 상기 그룹심볼에 MRC를 적용하는 제 6 단계; 및 상기 MRC가 적용된 그룹심볼들을 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용하여 기저대역심볼을 생성하는 제 7 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An interference cancellation method between adjacent channels in an OFDM transmission / reception system applying a repetition coding method to a time domain scheme. In order to transmit the same baseband symbol to different subcarriers, N s data symbols {c j | 0 Copying ≤ j ≤ N s -1} into M groups to generate group symbols {c i , j | 0 ≦ j ≦ M−1,0 ≦ j ≦ s −1}; A second step of mapping each symbol of the group symbols to a subcarrier to generate a mapping group symbol {X k | 0 ≦ k ≦ N−1}; A third step of transmitting the mapping group symbol to a receiver through IDFT processing and CP insertion; A fourth step of removing a CP of the mapping group symbol by the receiver and performing a DFT process; A fifth step of extracting the unmapped group symbol from the subcarrier from the CP removal and DFT-processed mapping group symbol; Applying a MRC to the group symbol; And generating a baseband symbol by applying the time domain ICI removal algorithm to the group symbols to which the MRC is applied.
또한 상기 제 2 단계는, 상기 매핑그룹심볼의 생성을 위해 함수 를 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second step, a function for generating the mapping group symbol It characterized by using.
또한 상기 함수 중 fmap(i,j)는, i번째 그룹의 j번째 심볼을 k번째 부반송파에 할당하는 임의의 함수인 것을 특징으로 한다.In addition, f map (i, j) of the above function is an arbitrary function of assigning the j-th symbol of the i-th group to the k-th subcarrier.
또한 상기 제 5 단계는, 상기 매핑그룹심볼로부터 상기 그룹심볼을 추출하기 위해 함수를 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fifth step may be a function for extracting the group symbols from the mapping group symbols. It characterized by using.
또한 상기 함수 중 fdemap(k)는 k번째 부반송파에 매핑된 심볼을 i번째 그룹의 j번째 심볼로 할당하는 임의의 함수로써 송신기에서 사용한 fmap의 역과정이며, 상기함수In addition, f demap (k) is an inverse function of f map used in a transmitter as an arbitrary function of allocating a symbol mapped to a k th subcarrier to a j th symbol of an i th group.
는 로 변형되는 것을 특징으로 한다. Is Characterized in that the deformation.
또한 상기 제 6 단계는, 상기 그룹심볼은 상기 MRC를 적용하기 위한 함수In addition, the sixth step, the group symbol is a function for applying the MRC
를 만족시키는 것을 특징으로 한다.Characterized by satisfying.
또한 상기 동일한 기저대역심볼을 부반송파에 할당하여 전송함에 있어 Spectral Efficieny의 저하를 막기위해 송신신호의 변조지수를 높여서 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to transmit the same baseband symbol to the subcarrier to increase the modulation index of the transmission signal in order to prevent the degradation of the spectral efficiency is characterized in that the transmission.
또한 상기 변조지수를 높여 전송하기 위해 QPSK 변조를 16QAM 또는 64QAM으로 증가시켜 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to transmit by increasing the modulation index, it is characterized by increasing the QPSK modulation to 16QAM or 64QAM.
또한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은, Time Domain 기법에 Deep Fade Detection 기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널 간 간섭제거 방법으로서, In addition, an ICI cancellation method of an orthogonal frequency division multiplexing system using deep fade detection according to a second embodiment of the present invention is a method of canceling interference between adjacent channels in an OFDM transmission / reception system using the deep fade detection method.
송신기에서 기저대역심볼이 변조되어 전송되는 제 1 단계; 수신기에서 변조된 기저대역 심볼을 전달받아 Deep Fade를 감지하기 위해 SNR을 구하는 제 2 단계; LS채널 추정 알고리즘을 이용하여 채널 추정값인 Hm ,m을 구하는 제 3 단계; M번째 부반송파의 상기 Hm ,m값이 1/SNR 이하로 떨어지면 상기 M번째 검출된 상기 기저대역심볼을 Deep Fade 발생심볼로 판단하고 상기 데이터 심볼을 제외시키는 제 4 단계; 및 상기 Deep Fade 발생심볼을 제외한 데이터 심볼들에 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용 하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A first step in which a baseband symbol is modulated and transmitted at a transmitter; Receiving a modulated baseband symbol at a receiver to obtain an SNR for detecting a deep fade; Obtaining a channel estimate H m , m using an LS channel estimation algorithm; A fourth step of determining the M-th detected baseband symbol as a deep fade generation symbol and excluding the data symbol when the H m , m value of an Mth subcarrier falls below 1 / SNR; And a fifth step of applying a time domain ICI removal algorithm to data symbols except for the deep fade generation symbol.
또한 상기 Hm ,m 및 SNR은,In addition, the H m , m and SNR,
수학식 을 만족시키는 것을 특징으로 한다.Equation It is characterized by satisfying.
또한 상기 SNR은, In addition, the SNR is,
수학식 를 통해 얻어지는 것을 특징으로 한다.Equation Characterized in that obtained through.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 Repetition Coding 과 Deep fade Detection을 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은, Time Domain 기법에 Repetition Coding 및 Deep Fade Detection기법을 적용한 OFDM의 송수신 시스템에서의 인접채널 간 간섭제거방법으로서, 송신기에서 동일한 기저대역심볼을 서로다른 부 반송파에 할당하여 전송하기 위해, Ns개의 데이터 심볼 {cj|0≤j≤Ns-1}을 M개의 그룹으로 복사하여 그룹심볼{ci,j|0≤j≤M-1,0≤j≤Ns-1}을 생성하는 제 1 단계; 상기 그룹심볼 중 각각의 심볼들을 부반송파에 매핑된 매핑그룹심볼{Xk|0≤k≤N-1}을 생성하는 제 2 단계; 상기 매핑그룹심볼을 IDFT처리 및 CP 삽입을 거쳐 수신기에 전송하는 제 3 단계; 수신기에서 상기 매핑그룹심볼의 CP를 제거하고 DFT 처리하는 제 4 단계; 상기 CP 제거 및 DFT 처리된 매핑그룹심볼로부터 부반송파에서 매핑해제된 상기 그룹심볼을 추출하는 제 5 단계; 상기 그룹심볼을 전달받아 Deep Fade를 감지하기 위해 SNR을 구하는 제 6단계; LS채널 추정 알고리즘을 이용하여 채널 추정값인 Hm,m을 구하는 제 7 단계; M번째 부반송파의 상기 Hm,m값이 1/SNR 이하로 떨어지면 상기 M번째 검출된 상기 그룹심볼을 Deep Fade 발생심볼로 판단하고 상기 해당 그룹심볼을 제외시키는 제 8 단계; 및 상기 Deep Fade 발생심볼을 제외한 그룹심볼에 Time Domain ICI제거 알고리즘을 적용하는 제 9 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the ICI removal method of an orthogonal frequency division multiplexing system using Repetition Coding and Deep fade Detection according to the third embodiment of the present invention, OFDM applied Repetition Coding and Deep Fade Detection technique to Time Domain technique. A method for canceling interference between adjacent channels in a transmission / reception system of a system, in which a transmitter transmits N s data symbols {c j | 0 ≦ j ≦ N s −1} to allocate and transmit the same baseband symbol to different subcarriers. A first step of generating group symbols {c i, j | 0 ≦ j ≦ M−1,0 ≦ j ≦ N s −1} by copying into M groups; Generating a mapping group symbol {X k | 0 ≦ k ≦ N−1} in which each symbol among the group symbols is mapped to a subcarrier; A third step of transmitting the mapping group symbol to a receiver through IDFT processing and CP insertion; A fourth step of removing a CP of the mapping group symbol by the receiver and performing a DFT process; A fifth step of extracting the unmapped group symbol from the subcarrier from the CP removal and DFT-processed mapping group symbol; Obtaining a SNR to receive the group symbol and detect a deep fade; A seventh step of obtaining H m, m which is a channel estimate value using the LS channel estimation algorithm; An eighth step of determining the Mth detected group symbol as a deep fade generating symbol and excluding the corresponding group symbol when the H m, m value of an Mth subcarrier falls below 1 / SNR; And a ninth step of applying a time domain ICI removal algorithm to a group symbol except the deep fade generation symbol.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 Repetition Coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, an ICI removal method of an orthogonal frequency division multiplexing system using repetition coding and deep fade detection according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명에서는 기존 time-domain ICI 제거 알고리즘의 단점을 보완하기 위해 두 가지 알고리즘을 제안한다. 즉 송신기에서 동일한 심볼을 서로 다른 부 반송파에 할당하여 전송하는 Repetition coding 알고리즘을 먼저 적용한 후 생성된 심볼에 기존의 Time domain ICI 제거 알고리즘을 적용하는 제 1 실시예와 Deep fade의 발생을 수신기에서 검출하여 해당 부반송파 위치의 데이터를 ICI 제거 알고리즘에서 제외시킴으로써 신뢰성 있는 데이터만을 사용하는 Deep Fade Detection 알고리즘을 적용한 후 기존의 Time Domain ICI 제거알고리즘을 적용하는 제 2 실시예 및 상기 Time-domain ICI 제거 알고리즘에 Repetition coding 알고리즘과 Deep Fade Detection 알고리즘을 접목시킨 제 3 실시예로 나누어 설명하기로 한다. The present invention proposes two algorithms to compensate for the shortcomings of the existing time-domain ICI removal algorithm. That is, the receiver first applies a repetition coding algorithm in which the same symbol is allocated to different subcarriers and transmits the same symbol at the transmitter, and then detects the occurrence of the deep fade in the receiver. Repetition coding in the second embodiment of applying the existing time domain ICI elimination algorithm after applying the deep fade detection algorithm using only reliable data by excluding the data of the corresponding subcarrier position from the ICI elimination algorithm A description will be given of the third embodiment in which the algorithm and the deep fade detection algorithm are combined.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련 한 다음의 상세한 설명을 통하여보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 Repetition Coding 알고리즘과 Time Domain ICI 제거 알고리즘을 함께 적용하는 순서를 나타낸 개념도이고, 도 4는 Repetition Coding 기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 BER 성능을 나타낸 실험도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a sequence of applying a repetition coding algorithm and a time domain ICI removal algorithm according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an experimental diagram illustrating BER performance of a time domain ICI removal algorithm based on repetition coding. to be.
도 3 및 도 4를 참조하면, Repetition Coding 방식은 송신기에서 동일한 심볼을 서로 다른 부반송파에 할당하여 전송하는 것을 말한다. 수신기는 서로 다른 부반송파를 통해 전송된 동일한 심볼을 MRC(Maximum Ratio Combining)방식으로 검출하여 frequency diversity 이득을 얻는다. 이때 동일한 심볼을 보냄으로 인해 spectral efficiency가 떨어지는 단점을 보완하기 위해 송신신호의 변조지수를 높여서 전송한다. 예를 들어, QPSK로 송신하는 신호에 대해 repetition coding을 할 경우 16QAM 혹은 64QAM으로 전송한다. Ns개의 데이터 심볼 {cj|0≤j≤Ns-1}을 M개의 그룹으로 복사하여 그룹 심볼{ci,j|0≤j≤M-1,0≤j≤Ns-1}을 생성한다(S210). 이 그룹심볼은 subcarrier mapper에 의해 해당 부반송파에 할당된다(S220). M은 그룹의 개수를 나타내며 각 그룹은 개의 Ns 개의 데이터 심볼로 구성되는데, 이 M과 Ns는 OFDM 시스템의 부반송파를 어떻게 구성할 것인가에 따라 달라지는 변수이므로 특정한 수치로 한정하는 것은 적합하지 않다. 그러나 바람직한 실시예를 통해 이 값들을 예시한다면, OFDM 심볼의 전체 데이터 부반송파의 개수를 N = 1024 라고 할 때, 이것을 두 그룹으로 나눈다면 M = 2가 되고, 각 그룹의 데이터 심볼 개수 Ns = 512가 된다. 이 할당된 심볼{Xk|0≤k≤N-1}을 얻기 위한 수학식 15는 아래와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 k는 심볼 Xk의 인덱스이다.Referring to FIGS. 3 and 4, the repetition coding scheme refers to transmitting the same symbol to different subcarriers by the transmitter. The receiver detects the same symbol transmitted through different subcarriers by MRC (Maximum Ratio Combining) to obtain frequency diversity gain. At this time, in order to compensate for the disadvantage that the spectral efficiency is lowered by sending the same symbol, the modulation index of the transmission signal is increased. For example, when repetition coding is performed on a signal transmitted by QPSK, it is transmitted by 16QAM or 64QAM. Copy N s data symbols {c j | 0≤j≤N s -1} into M groups and copy the group symbols {c i, j | 0≤j≤M-1,0≤j≤N s -1} To generate (S210). This group symbol is allocated to a corresponding subcarrier by a subcarrier mapper (S220). M represents the number of groups, and each group is composed of N s data symbols. Since M and N s are variables that depend on how to configure subcarriers of an OFDM system, it is not appropriate to limit them to specific values. However, if illustrated the values through a preferred embodiment, when that the total number of data sub-carriers of the OFDM symbol N = 1024, if divided by it into two groups, and the M = 2, data symbol number of each group, N s = 512 Becomes
여기서, fmap(i,j)는 i번째 그룹의 j번째 심볼을 k번째 부반송파에 할당하는 임의의 함수이다. 함수 k = fmap(i,j)는 Xk = ci,j (i 번째 그룹, j 번째 심볼 ci,j를 Xk로 매핑)를 수행하기 위한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 당업자에 의하여 여러 형태로 구현될 수 있으므로 특정한 한 형태로 한정하는 것은 적합하지 않다. 그러나 바람직한 실시예를 통해 이 함수를 예시하자면, 매핑 함수는 k = Ns x i + j로 표현될 수 있다. i, j의 범위는(0≤i≤M-1, 0≤j≤Ns-1)이다. M=2, Ns = 512를 가정하고 i=0, j=1이라면, k=1이 된다. 이 심볼들은 이후IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)처리와 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 거친 후 전송되게 된다(S230). 수신기에서는 CP를 제거하고 DFT 처리를 수행한다(S240). Subcarrier demapper에 의해 수신 그룹 심볼을 아래의 수학식 16과 같이 얻는다.Here, f map (i, j) is an arbitrary function for assigning the j th symbol of the i th group to the k th subcarrier. The function k = f map (i, j) is for performing X k = c i, j (i-th group, j-th symbol c i, j to X k ), which is within the scope of the present invention. It can be implemented in various forms by those skilled in the art to limit to a particular form is not suitable. However, to illustrate this function in a preferred embodiment, the mapping function may be expressed as k = N s xi + j. The range of i and j is (0 ≦ i ≦ M−1, 0 ≦ j ≦ N s −1). If M = 2 and N s = 512, and i = 0, j = 1, then k = 1. These symbols are then transmitted after undergoing IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) processing and CP (Cyclic Prefix) insertion (S230). The receiver removes the CP and performs DFT processing (S240). A reception group symbol is obtained by the subcarrier demapper as shown in Equation 16 below.
여기서, fdemap(k)는 k번째 부반송파에 매핑된 심볼을 i번째 그룹의 j번째 심볼로 할당하는 임의의 함수로 송신기에서 사용한 fmap의 역과정이다(S250). 함수 (i,j) = fdemap(k)는 k = fmap(i,j)의 역과정이므로 특정한 한 형태로 한정하는 것은 전술한 이유로 바람직하지 않다. 그러나 바람직한 실시예를 통해 이 함수를 예시하자면, 매핑 함수 k = fmap(i,j)를 전술한 바와 같이 k = Ns x i + j 라고 가정한다. 매핑 및 디매핑 함수는 일대일 대응이 원칙이므로 k = 1일 경우 k = fdemap(k)는 i=0, j=1를 출력한다.
즉, di,j = Yk는 (i,j) = fdemap(k)에 의해 수신 심볼 Yk를 그룹 심볼 di,j로 매핑하는 것을 나타낸다.
그룹 심볼을 다시 쓰면 아래의 수학식 17과 같다.Here, f demap (k) is an inverse process of f map used by the transmitter as an arbitrary function of allocating a symbol mapped to the k th subcarrier to the j th symbol of the i th group (S250). Since the function (i, j) = f demap (k) is the inverse of k = f map (i, j), it is not desirable to limit it to a specific form for the foregoing reasons. However, to illustrate this function through the preferred embodiment, it is assumed that the mapping function k = f map (i, j) is k = N s xi + j as described above. Since mapping and demapping functions have a one-to-one correspondence, k = f demap (k) outputs i = 0 and j = 1 when k = 1.
That is, d i, j = Y k indicates mapping of the received symbol Y k to the group symbol d i, j by (i, j) = f demap (k).
Rewriting the group symbol is shown in Equation 17 below.
또한 수학식 17의 심볼은 MRC(Maximum Ratio Combining)을 통해 아래의 수학식 18과 같은 심볼을 얻을 수 있다(S270).In addition, the symbol of Equation 17 may obtain a symbol shown in Equation 18 below through MRC (Maximum Ratio Combining) (S270).
여기서, 이다. 심볼 dj를 검파한 후 이것을 앞서 설명한 time-domain ICI 제거 알고리즘에서 사용한다(S270). Frequency diversity 이득을 얻을 수 있으므로 deep fade가 발생하더라도 심볼의 에너지를 크게 유지할 수 있다. 따라서 보다 정확한 재생성 신호를 얻게 되어 ICI 제거 효과가 증가하게 된다.
도 3은 제안한 repetition coding 기반의 time-domain ICI 제거 알고리즘을 보여주고 있다. 도 4는 제안한 알고리즘의 BER(Bit Error Rate) 성능을 보여준다. FD는 frequency diversity, 즉 repetition coding을 사용하였음을 나타내고, ICIM은 time-domain ICI 제거 알고리즘을 사용하였음을 나타낸다. FD+ICIM은 둘 모두를 사용하였음을 의미하며 제안한 알고리즘을 말한다. FD(x)의 숫자 x는 repetition을 x번 하였음을 나타낸다. ICIM(x)의 숫자 x는 iteration 횟수를 나타낸다. Repetition coding에 의한 spectral efficiency 저하를 막기 위해 변조지수를 높였다. 즉 QPSK 변조를16QAM 또는 64QAM으로 증가시켰다. here, to be. After detecting the symbol d j , it is used in the time-domain ICI elimination algorithm described above (S270). Since frequency diversity gain can be obtained, the energy of a symbol can be largely maintained even when a deep fade occurs. Thus, a more accurate regeneration signal is obtained, which increases the effect of removing ICI.
3 shows a time-domain ICI removal algorithm based on the proposed repetition coding. 4 shows the Bit Error Rate (BER) performance of the proposed algorithm. FD indicates that frequency diversity, that is, repetition coding is used, and ICIM indicates that a time-domain ICI removal algorithm is used. FD + ICIM means that both are used and the proposed algorithm. The number x of FD (x) indicates that the repetition has been performed x times. The number x of ICIM (x) represents the number of iterations. The modulation index is increased to prevent spectral efficiency degradation caused by repetition coding. That is, the QPSK modulation is increased to 16QAM or 64QAM.
이후 본 발명의 제 2 실시예로써 Deep Fade Detection기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, as a second embodiment of the present invention, a time domain ICI removal algorithm based on deep fade detection will be described.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 Deep Fade Detection기반의 Time Domain ICI 제거알고리즘의 적용순서를 나타낸 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating an application procedure of a Time Domain ICI removal algorithm based on Deep Fade Detection according to a second embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, Deep fade Detection 방식은 deep fade의 발생을 수신기에서 검출하여 해당 부반송파 위치의 데이터를 ICI 간섭제거 알고리즘에서 제외시킴으로써 신뢰성 있는 데이터만 사용하는 방식을 말한다. 본 발명의 제 2 실시예에 따라 Deep Fade Detection 알고리즘이 적용된 OFDM 송/수신기 구조에서 송신기 구조는 일반적인 OFDM 송신기를 따른다. 수신기 구조에서는 Time-Domain ICI 제거 알고리즘 전에 deep-fade detection을 수행하는 것이 차이점이다. 이를 위해 아래의 수학식 19를 사용한다. Referring to FIG. 5, the deep fade detection method refers to a method of using only reliable data by detecting occurrence of a deep fade in a receiver and excluding data of a corresponding subcarrier location from an ICI interference cancellation algorithm. In the OFDM transmitter / receiver structure to which the deep fade detection algorithm is applied according to the second embodiment of the present invention, the transmitter structure follows a general OFDM transmitter. The difference is that in the receiver architecture, deep-fade detection is performed before the time-domain ICI cancellation algorithm. To do this, Equation 19 below is used.
여기서, 은 신호대 잡음 전력비를 나타내고 Hm,m은 LS(Least Square) 채널추정 알고리즘에 의해 구한 채널 추정값이다. SNR을 구하기 위해 훈련심볼이나 검출한 데이터 심볼 등을 사용할 수 있다. 우선 신호대 잡음비 즉 SNR이 구해지고(S352), Hm,m이 측정됨으로써(S355) 수학식 19를 이용하여 m번째 부반송파의 채널 추정값이 (1/SNR) 이하로 떨어지면 m번째 감출한 데이터 심볼은 time-domain ICI 제거 알고리즘에서 제외된다(S357). 여기서 m은 0≤m≤N-1 범위의 정수이다.here, Is the signal-to-noise power ratio and H m, m is the channel estimate obtained by the LS (Least Square) channel estimation algorithm. In order to obtain the SNR, a training symbol or a detected data symbol can be used. First, the signal-to-noise ratio, i.e., SNR, is obtained (S352), and Hm , m is measured (S355). When the channel estimation value of the mth subcarrier falls below (1 / SNR) using Equation 19, It is excluded from the time-domain ICI removal algorithm (S357). Where m is an integer in the
한편 본 발명의 제 3 실시예로서 도면에는 도시하지 않았지만 제 1 실시예와 제 2 실시예를 결합할 수 있을 것이다. 즉 Repetition Coding 기법으로 OFDM 송신기에서 동일한 심볼을 서로 다른 부반송파에 할당하여 전송하며, OFDM의 수신기에서는 Deep fade Detection을 이용하여 Deep Fade가 발생된 심볼을 제외한 나머지 심볼에 대해 Time Domain ICI 제거알고리즘을 적용할 수 있을 것이다. 이에 대한 구체적인 동작은 제 2 실시예 및 제 3 실시예에서 상술한 바와 유사하므로 이에대한 상세한 설 명은 생략하기로 한다.Meanwhile, although not shown in the drawings as the third embodiment of the present invention, the first embodiment and the second embodiment may be combined. That is, the same symbol is allocated to different subcarriers in an OFDM transmitter by a repetition coding method and transmitted. In the OFDM receiver, the deep domain detection is used to apply a time domain ICI elimination algorithm to the remaining symbols except for a symbol in which a deep fade is generated. Could be. Detailed operations thereof are similar to those described above in the second and third embodiments, and thus detailed description thereof will be omitted.
한편 상술한 바와 같이 기존에 Time Domain ICI 제거알고리즘에 Repetition Coding 또는 Deep Fade Detection 알고리즘을 적용하여 Deep Fade 발생시에도 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있다.On the other hand, as described above, by applying a repetition coding or deep fade detection algorithm to the existing time domain ICI removal algorithm, reliable data can be provided even when deep fade occurs.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 청구범위의 기재를 통하여 정하여진다.Although the configuration of the present invention has been described in detail, it is only for illustrating the present invention, and the protection scope of the present invention is not limited thereto, and the protection scope of the present invention is defined through the description of the claims.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 Repetition Coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은, 고속전송을 위한 OFDM 방식의 송수신 시스템에 있어서 인접채널간섭(ICI)를 제거하는 종래의 Time Domain ICI 제거알고리즘에 Repetition Coding 또는 Deep Fade Detection 알고리즘을 통신환경에 특성에 따라 선택적으로 적용함으로써 Deep Fade 발생시에도 ICI를 효과적으로 제거하여 신뢰성 있는 데이터를 제공함으로써 OFDM 기반 방송 및 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the ICI cancellation method of an orthogonal frequency division multiplexing system using repetition coding and deep fade detection according to an embodiment of the present invention eliminates adjacent channel interference (ICI) in an OFDM transmission / reception system for high speed transmission. By selectively applying the Repetition Coding or Deep Fade Detection algorithm to the communication environment according to the characteristics of the conventional Time Domain ICI elimination algorithm, it effectively removes ICI even in the case of deep fade and provides reliable data. Can improve.
또한 본 발명의 실시예에 따른 Repetition Coding 과 Deep fade Detection를 이용한 직교주파수 분할다중시스템의 ICI 제거방법은, Repetition Coding으로 인해 발생하는 spectral efficiency를 보완하기 위해 송신신호의 변조지수를 높이는 방식을 제안함으로써 Time Domain ICI제거알고리즘에 Repetition Coding의 접목에 있어 발생할 수 있는 문제점을 미연에 방지하여 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있다. In addition, the ICI cancellation method of the orthogonal frequency division multiplexing system using Repetition Coding and Deep fade Detection according to an embodiment of the present invention, by increasing the modulation index of the transmission signal to compensate for the spectral efficiency caused by Repetition Coding It is possible to provide reliable data by preventing problems that may occur in incorporating Repetition Coding into the Time Domain ICI removal algorithm.
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KR1020060102803A KR100821921B1 (en) | 2006-10-23 | 2006-10-23 | Inter carrier interference removing algorithm for ofdm system using the repetition coding or deep fade detection |
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KR101948705B1 (en) | 2017-01-25 | 2019-02-15 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus and method for interference cancellation in multiuser system uplink |
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US6754170B1 (en) * | 2000-09-29 | 2004-06-22 | Symbol Technologies, Inc. | Timing synchronization in OFDM communications receivers |
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