KR100831934B1 - Equalizer and method for estimating channel coefficients - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하고 N 비트 시프트 연산을 이용하여 나누기 연산을 수행함으로써 디지털 회로의 복잡도를 감소시키고 채널왜곡을 충분히 보상할 수 있는 등화기 및 이를 이용한 채널 추정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수신 신호의 채널 추정 방법은 프리앰블 구간과 데이터 구간을 포함하는 수신 신호의 채널 추정 방법에 있어서, (a) 상기 프리앰블 구간에서 상기 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하는 단계; 및 (b) 상기 근사화된 수신 신호의 제곱값의 역수를 이용하여 채널 왜곡을 보상하는 등화기를 구현하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides an equalizer capable of reducing the complexity of a digital circuit and sufficiently compensating for channel distortion by approximating a square value of a received signal to 2 N and performing a division operation using an N bit shift operation. It is about. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of estimating a channel of a received signal, comprising: (a) approximating a square value of the received signal to 2 N in the preamble section; And (b) implementing an equalizer for compensating for channel distortion by using an inverse of the squared value of the approximated received signal.

Description

등화기 및 이를 이용한 채널 추정 방법{EQUALIZER AND METHOD FOR ESTIMATING CHANNEL COEFFICIENTS}Equalizer and channel estimation method using same {EQUALIZER AND METHOD FOR ESTIMATING CHANNEL COEFFICIENTS}

도 1은 복소 신호를 수신하는 수신기를 도시한 블록도.1 is a block diagram illustrating a receiver for receiving a complex signal.

도 2는 본 발명에 따른 채널 추정 방법을 도시한 도면.2 illustrates a channel estimation method in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 등화기를 도시한 블록도.3 is a block diagram illustrating an equalizer according to the present invention.

본 발명은 등화기 및 이를 이용한 채널 추정 방법에 관한 것으로, 특히 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하고 N 비트 시프트 연산을 이용하여 나누기 연산을 수행함으로써 디지털 회로의 복잡도를 감소시키고 채널왜곡을 충분히 보상할 수 있는 등화기 및 이를 이용한 채널 추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an equalizer and a channel estimation method using the same. In particular, by approximating the square of a received signal to 2 N and performing a division operation using an N-bit shift operation, the complexity of the digital circuit and the channel distortion are sufficiently reduced. The present invention relates to an equalizer that can compensate and a channel estimation method using the same.

MB-OFDM 광대역 모뎀은 Multi-Band OFDM방식을 사용한다. MB-OFDM은 주파수를 여러개의 528MHz 밴드로 나누어 주파수 호핑을 통해 데이터를 전송하는 방식이다. 데이터는 각 528MHz 밴드에서 OFDM변조 방식을 사용하여 전송되며 OFDM반송파는 128IFFT또는 256IFFT를 통해 만들어진다.MB-OFDM broadband modem uses Multi-Band OFDM. MB-OFDM is a method of transmitting data through frequency hopping by dividing a frequency into several 528MHz bands. Data is transmitted using an OFDM modulation scheme in each 528MHz band, and an OFDM carrier is generated through 128IFFT or 256IFFT.

도 1은 복소 신호를 수신하는 수신기를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a receiver for receiving a complex signal.

도 1을 참조하면, 수신 신호는 ADC(analog to digital converter)를 통과하여 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호는 FFT를 통과하여 주파수 영역의 신호로 복원된 후 FEQ(Frequency Equalizer)에 의해 채널에 의한 수신신호의 왜곡을 보상된다.Referring to FIG. 1, a received signal is converted into a digital signal through an analog to digital converter (ADC). After the digital signal passes through the FFT and is reconstructed as a signal in the frequency domain, distortion of the received signal by the channel is compensated for by a frequency equalizer (FEQ).

수신 신호는 FEQ를 수렴시키기 위한 트레이닝 시퀀스를 포함하는 프리앰블 구간과 실제 데이터가 포함된 데이터 전송 구간을 포함한다. 데이터 전송구간에서는 특정한 서브 채널마다 할당되어진 파일럿 신호를 이용하여 FEQ를 업데이트한다. 트레이닝 시퀀스의 길이가 충분한 경우는 LMS방식을 이용하여 FEQ를 수렴시킬 수 있지만 그렇지 않은 경우에는 FEQ를 빨리 수렴시키기 위한 다른 알고리즘을 필요로 한다.The received signal includes a preamble section including a training sequence for converging FEQs and a data transmission section including actual data. In the data transmission section, the FEQ is updated by using a pilot signal allocated to each specific subchannel. If the length of the training sequence is sufficient, the FEQ can be converged using the LMS method, but otherwise, another algorithm is needed to quickly converge the FEQ.

본 발명은 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하고 N 비트 시프트 연산을 이용하여 나누기 연산을 수행함으로써 디지털 회로의 복잡도를 감소시키고 채널왜곡을 충분히 보상할 수 있는 등화기 및 이를 이용한 채널 추정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention provides an equalizer capable of reducing the complexity of the digital circuit and sufficiently compensating for channel distortion by approximating a square value of a received signal to 2 N and performing a division operation using an N bit shift operation, and a channel estimation method using the same. Its purpose is to provide.

본 발명에 따른 수신 신호의 채널 추정 방법은 프리앰블 구간과 데이터 구간을 포함하는 수신 신호의 채널 추정 방법에 있어서, (a) 상기 프리앰블 구간에서 상기 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하는 단계; 및 (b) 상기 근사화된 수신 신호의 제곱값의 역수를 이용하여 채널 왜곡을 보상하는 등화기를 구현하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of estimating a channel of a received signal, comprising: (a) approximating a square value of the received signal to 2 N in the preamble section; And (b) implementing an equalizer for compensating for channel distortion by using an inverse of the squared value of the approximated received signal.

본 발명에 따른 수신 신호의 채널 추정 방법은 상기 데이터 구간에서는 LMS 알고리즘을 적용하여 채널 추정을 수행할 수 있다.In the channel estimation method of the received signal according to the present invention, channel estimation may be performed by applying an LMS algorithm in the data section.

상기 (b) 단계는 N비트 시프트 연산을 포함할 수 있다.Step (b) may include an N-bit shift operation.

본 발명에 따른 등화기는 프리앰블 구간과 데이터 구간을 포함하는 수신 신호의 채널 왜곡을 보상하는 등화기에 있어서, 상기 프리앰블 구간에서 상기 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하는 2N 근사기; 및 상기 근사화된 수신 신호의 제곱값의 역수를 N비트 시프트 연산을 이용하여 구하는 N비트 시프트 연산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In group equalization according to the present invention the equalizer for compensating for channel distortion of a received signal including a preamble section and the data interval, 2 N muscle fraud approximating the square value of the received signal into 2 N in the preamble section; And an N-bit shift operator for calculating the inverse of the squared value of the approximated received signal using an N-bit shift operation.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명에 따른 채널 추정 방법을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a channel estimation method according to the present invention.

도 2를 참조하면, 프리앰블 구간과 데이터 구간으로 이루어지는 수신 신호에 있어서, 프리앰블 구간은 본 발명에 따른 FEQ를 이용하여 신호의 왜곡을 보상하고, 데이터 구간에 대해서는 종래 기술에 따른 방법, 예를 들면 LMS(Least Mean Square) 알고리즘을 사용하여 신호의 왜곡을 보상할 수 있다. 즉, 프리앰블 구간은 본 발명에 따른 FEQ를 이용하여 신호의 왜곡을 보상하고, 데이터 구간에 대해서는 기존의 LMS알고리즘을 사용하여 이퀄라이져를 업데이트하여 신호 왜곡을 보상한다.Referring to FIG. 2, in a received signal consisting of a preamble section and a data section, the preamble section compensates for the distortion of the signal by using the FEQ according to the present invention. The signal may be compensated for by using a (Least Mean Square) algorithm. That is, the preamble section compensates for the distortion of the signal by using the FEQ according to the present invention, and updates the equalizer using the existing LMS algorithm for the data section to compensate for the signal distortion.

이하에서는, 본 발명에 따른 등화기 및 이를 이용한 채널 추정 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an equalizer and a channel estimation method using the same according to the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 등화기를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an equalizer according to the present invention.

수신 신호를

Figure 112006060444705-pat00001
라 하고, 송신 신호를
Figure 112006060444705-pat00002
,
Figure 112006060444705-pat00003
를 채널 매트릭스라 하면 수신신호
Figure 112006060444705-pat00004
는 수학식 1과 같다.Receive signal
Figure 112006060444705-pat00001
The transmission signal
Figure 112006060444705-pat00002
,
Figure 112006060444705-pat00003
Is the channel matrix, the received signal
Figure 112006060444705-pat00004
Is the same as Equation 1.

Figure 112006060444705-pat00005
Figure 112006060444705-pat00005

채널왜곡을 보상하는 이퀄라이져 탭

Figure 112006060444705-pat00006
는
Figure 112006060444705-pat00007
이고 수학식 1에 따라
Figure 112006060444705-pat00008
이다.Equalizer tap compensates for channel distortion
Figure 112006060444705-pat00006
Is
Figure 112006060444705-pat00007
And according to equation (1)
Figure 112006060444705-pat00008
to be.

따라서, 이퀄라이져 탭

Figure 112006060444705-pat00009
는 수학식 2와 같이 표시될 수 있다.Thus, the equalizer tab
Figure 112006060444705-pat00009
May be represented as in Equation 2.

Figure 112006060444705-pat00010
Figure 112006060444705-pat00010

수학식 2에 따르면 이퀄라이져의 탭을 정확하게 구하기 위해서는 수신 신호를 제곱하고 나누기 연산을 수행하여야 한다. 이는 디지털 회로의 복잡도를 많이 증가시키고, 수행시간도 많이 필요로 하기 때문에 다음과 같이 본 발명에 따른 방법을 이용하여 구현한다.According to Equation 2, in order to accurately find the tap of the equalizer, the received signal must be squared and divided. This increases the complexity of the digital circuit and requires a lot of execution time, so it is implemented using the method according to the present invention as follows.

수학식 2를 복소수 형태로 정리하면 정리하면 수학식 3과 같다.If Equation 2 is arranged in a complex form, it is the same as Equation 3.

Figure 112006060444705-pat00011
Figure 112006060444705-pat00011

Figure 112006060444705-pat00012
으로 나누는 연산은 디지털 회로로 구현하기 어려우므로, 먼저 상기 프리앰블 구간에서는 상기 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하고 N 비트 시프트 연산을 이용하여
Figure 112006060444705-pat00013
으로 나누는 연산을 구현한다. 여기서, 2N(N은 자연수)으로 근사화하는 것의 의미는 2의 지수승으로 표시되는 수의 합으로부터 얻어지는 값 중 상기 수신 신호의 제곱값과 가장 근사한 값을 선택한다는 의미이다. 즉, 상기 수신 신호의 제곱값 ≒ aㆍ20+bㆍ21+cㆍ22+...이다. 상기 수신 신호의 제곱값이 2N으로 근사화되면, N 비트 시프트 연산을 이용하여
Figure 112006060444705-pat00014
으로 나누는 연산을 용이하게 구현할 수 있다.
Figure 112006060444705-pat00012
Since the operation of dividing by is difficult to implement in a digital circuit, first, the square value of the received signal is approximated to 2 N in the preamble section, and the N bit shift operation is used.
Figure 112006060444705-pat00013
Implement a division by operation. Here, the approximation to 2 N (N is a natural number) means that the value closest to the square of the received signal is selected from the values obtained from the sum of the numbers represented by the exponential powers of two. That is, the square value of the received signal is a · 2 0 + b · 2 1 + c · 2 2 +. If the square of the received signal is approximated to 2 N , N bit shift operation is used.
Figure 112006060444705-pat00014
Division operation can be easily implemented.

본 발명에 따른 방법은 정확한 채널을 추정하는 방법은 아니지만, 프리앰블 구간에서 대략적인 채널을 추정하기에는 충분하다. 그리고 데이터 구간에서는 LMS알고리즘 등을 사용하여 이퀄라이져를 업데이트한다.The method according to the present invention is not a method of estimating an accurate channel, but is sufficient to estimate an approximate channel in the preamble interval. In the data section, the equalizer is updated using an LMS algorithm.

도 3은 수학식 3을 구현한 회로이다.3 is a circuit in which Equation 3 is implemented.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 등화기는

Figure 112006060444705-pat00015
를 계산하기 위한 곱셈기(100a, 100b, 100c, 100d) 및 덧셈기(110a, 110b)와
Figure 112006060444705-pat00016
을 계산 하기 위한 곱셈기(200a, 200b) 및 덧셈기(210)를 포함한다. 또한,
Figure 112006060444705-pat00017
을 2N으로 근사화하는 2N 근사기(220) 및 N비트 시프트 연산을 수행하는 N비트 시프트 연산기(120a, 120b)를 포함한다.3, the equalizer according to the present invention
Figure 112006060444705-pat00015
Multipliers (100a, 100b, 100c, 100d) and adders (110a, 110b) for calculating
Figure 112006060444705-pat00016
It includes multipliers (200a, 200b) and the adder 210 for calculating the. Also,
Figure 112006060444705-pat00017
2 approximating in N 2 and N muscle fraud comprises a N bit shift arithmetic unit (120a, 120b) performing a 220 and the N-bit shift operations.

본 발명에서는 FEQ를 업데이트하는 알고리즘을 2가지로 나뉘어 사용하고자 한다. 프리앰블 구간에는 새롭게 제안된 간략하된 채널 추정 알고리즘을 적용하여 대략적으로 FEQ 탭을 구하고, 데이터 전송구간에서는 기존의 LMS알고리즘을 사용하여 변화되는 채널 상태도 반영하면서 정확한 채널 추정을 한다.In the present invention, it is intended to use two algorithms for updating the FEQ. In the preamble section, the newly proposed simplified channel estimation algorithm is applied to obtain an approximate FEQ tap. In the data transmission section, the channel estimation is performed accurately using the existing LMS algorithm while reflecting the changed channel condition.

발명은 프리앰블의 길이가 짧은 경우 채널을 추정할 때 사용하기 적합한 알고리즘이다. 프리앰블 구간에서 사용되는 제안된 알고리즘은 디지털 회로로 구현하기가 용이하기 때문에 하드웨어 구현 및 복잡도 측면에서 장점이 많다. 그리고 데이터 구간에서는 기존의 LMS 알고리즘을 사용하여 정확한 채널 추정 및 보상이 가능하다.The invention is an algorithm suitable for use in estimating channels when the length of the preamble is short. The proposed algorithm used in the preamble section has many advantages in terms of hardware implementation and complexity because it is easy to implement in a digital circuit. In the data section, accurate channel estimation and compensation are possible using the existing LMS algorithm.

Claims (4)

프리앰블 구간과 데이터 구간을 포함하는 수신 신호의 채널 추정 방법에 있어서,In the channel estimation method of a received signal comprising a preamble section and a data section, (a) 상기 프리앰블 구간에서 상기 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하는 단계; 및(a) approximating a square value of the received signal to 2 N in the preamble section; And (b) 상기 근사화된 수신 신호의 제곱값의 역수를 N비트 시프트 연산하여 구하고 이를 이용하여 채널 왜곡을 보상하는 등화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 신호의 채널 추정 방법.and (b) an equalization step of obtaining an inverse N-bit shift operation of the squared value of the approximated received signal and using the same to compensate for channel distortion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 구간에서는 LMS 알고리즘을 적용하여 채널 추정을 수행하는 것을 특징으로 하는 수신 신호의 채널 추정 방법.The channel estimation method of the received signal, characterized in that for performing the channel estimation in the data section by applying an LMS algorithm. 삭제delete 프리앰블 구간과 데이터 구간을 포함하는 수신 신호의 채널 왜곡을 보상하는 등화기에 있어서,An equalizer for compensating for channel distortion of a received signal including a preamble section and a data section, 상기 프리앰블 구간에서 상기 수신 신호의 제곱값을 2N으로 근사화하는 2N 근사기; 및In the preamble section 2 N muscle fraud approximating the square of the received signal with 2 N; And 상기 근사화된 수신 신호의 제곱값의 역수를 N비트 시프트 연산을 이용하여 구하는 N비트 시프트 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 등화기.And an N-bit shift operator for calculating the inverse of the approximated square of the received signal using an N-bit shift operation.
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