KR101086453B1 - 스펙트럼 효율을 위한 ｏｆｄｍ 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

스펙트럼 효율을 위한 ｏｆｄｍ 송수신 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101086453B1
KR101086453B1 KR1020090132995A KR20090132995A KR101086453B1 KR 101086453 B1 KR101086453 B1 KR 101086453B1 KR 1020090132995 A KR1020090132995 A KR 1020090132995A KR 20090132995 A KR20090132995 A KR 20090132995A KR 101086453 B1 KR101086453 B1 KR 101086453B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cfr
virtual data
subcarrier
channel estimator
virtual
Prior art date
Application number
KR1020090132995A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110076316A (ko
Inventor
서정욱
김현식
이연성
Original Assignee
전자부품연구원
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 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020090132995A priority Critical patent/KR101086453B1/ko
Publication of KR20110076316A publication Critical patent/KR20110076316A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101086453B1 publication Critical patent/KR101086453B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/2627—Modulators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/022—Channel estimation of frequency response
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2649—Demodulators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2689—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
    • H04L27/2695—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with channel estimation, e.g. determination of delay spread, derivative or peak tracking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/3405—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
    • H04L27/3444—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power by applying a certain rotation to regular constellations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 OFDM 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 가능한 한 파일럿의 개수를 최대한 줄여 주파수 스펙트럼에 대한 효율을 증대시키고, BER(Bit Error Rate) 또는 FER(Frame Error Rate) 성능을 파일럿을 줄이기 전과 유사하게 유지할 수 있도록 하는 OFDM 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 OFDM 송신 장치는 가상 데이터를 변조하는 가상 데이터 변조기; 상기 가상 데이터 변조기에 의해 변조된 가상 데이터의 변조 차수를 증가시키는 변조 차수 증가기; 상기 변조 차수 증가기에 의해 변조 차수가 증가된 가상 데이터를 부반송파 할당기로 적어도 2번 이상 반복 출력하는 심볼 반복기; 및 가상 반송파와 유효 부반송파로 구성된 전체 부반송파 중 상기 유효 부반송파에 상기 심볼 반복기로부터 입력되는 가상 데이터를 할당하는 상기 부반송파 할당기를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 수신 장치는 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response; CFR)을 추정하는 제 1 채널 추정기; 상기 제 1 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 2 채널 추정기; 상기 제 2 채널 추정기가 추정한 CFR 또는 제 5 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조하는 가상 데이터 복조기; 상기 복조기가 복조한 가상 데이터를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하 는 제 3 채널 추정기; 상기 제 1 및 3 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 4 채널 추정기; 상기 제 1, 3 및 4 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터 부반송파 및 가상 데이터 부반송파에 각각 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 상기 제 5 채널 추정기; 및 상기 제 5 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터를 복조하는 데이터 복조기를 포함하여 이루어진다.
Figure R1020090132995
OFDM, 부반송파, 파일럿, 가상 데이터, CFR, 채널, 추정, 스펙트럼, 효율

Description

스펙트럼 효율을 위한 ＯＦＤＭ 송수신 장치 및 방법{OFDM transmitter and receiver for spectrum efficiency}
본 발명은 OFDM 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 가능한 한 파일럿의 개수를 최대한 줄여 주파수 스펙트럼에 대한 효율을 증대시키고, BER(Bit Error Rate) 또는 FER(Frame Error Rate) 성능을 파일럿을 줄이기 전과 유사하게 유지할 수 있도록 하는 OFDM 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 DTV(Digital Television), 인터넷, 데이터 등의 서비스를 제공하는 OFDM 기반의 방송시스템에 대한 규격이 개발되고 있다(참고문헌 [1] ETSI EN 302 755 V1.2.0c (2008.7), Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital broadcasting system (DVB-T2). [2] ESTI TR 102 831 V0.9.2 (2008.9), Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a second generation digital broadcasting system (DVB-T2) [3] 서정욱, 김현식, 전원기, 백종호, 김동구, “ASO 시대를 위한 차세대 지상파 TV 표준 DVB-T2 기술 소개”, 한국통신학회지 제25권 제8호, pp. 55~61, 2008년 7월.).
이러한 방송시스템은 많은 데이터를 송신해야 하기 때문에, 최대한 불필요한 오버헤드(overhead)를 줄이는 것이 주파수 스펙트럼 효율 측면에서 유리하다. 파일럿(pilot)은 수신기에서 시간 및 주파수 동기 또는 무선채널 추정 등에 사용되는 중요한 오버헤드이며, 충분한 성능을 보장하기 위해서는 적절한 수의 파일럿이 요구된다(참고문헌 [4] IEEE Std. 802.16-2004, ``IEEE standard for local and metropolitan area networks - Part 16: Air interface for fixed broadband wireless access systems,'' Oct. 2004. [5] B. W. Song, Y. F. Guan, W. J. Zhang, ``An efficient training sequences strategy for channel estimation in OFDM systems with transmit diversity,'' Journal of Zhejiang Univ. SCI, pp. 613-618, 2005. [6] D. Shen, Z. Diao, K. K. Wong, V. O. K. Li, ``Analysis of pilot-assisted channel estimators for OFDM systems with transmit diversity,''IEEE Trans. Broadcasting, vol. 52, no. 2, June 2006.).
이러한 파일럿은 파일럿 부반송파에 할당된다. 또한 인접 주파수 대역을 사용하는 시스템에 대한 간섭을 줄이고 성형 필터(pulse shaping filter)의 요구조건을 완화하기 위해 널(null 또는 zero)이 가상 반송파에 할당된다. 끝으로 실제 데이터들이 데이터 부반송파에 할당된다. 한편, 가상 반송파는 가상 부반송파라고도 한다.
도 1은 휴대이동방송용 OFDM 기반 시스템의 일반적인 부반송파 할당기법을 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기저대역에서 DC(Direct Current)를 중심으로 데 이터 부반송파, 파일럿 부반송파, 가상 반송파가 할당된다. 특히 파일럿 부반송파는 Df 간격으로 배치된다. 데이터 부반송파와 파일럿 부반송파를 유효 부반송파라고 부른다.
이상으로, 종래 OFDM 기반의 방송시스템에 따르면, 파일럿으로 인하여 주파수 스펙트럼 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가능한 한 파일럿의 개수를 최대한 줄여 주파수 스펙트럼에 대한 효율을 증대시킬 수 있는 OFDM 송신 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 파일럿 부반송파가 줄어들더라도 BER(Bit Error Rate) 또는 FER(Frame Error Rate) 성능이 우수하게 나올 수 있도록 한 OFDM 수신 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 OFDM 송신 장치는 가상 데이터를 변조하는 가상 데이터 변조기; 상기 가상 데이터 변조기에 의해 변조된 가상 데이터의 변조 차수를 증가시키는 변조 차수 증가기; 상기 변조 차수 증가기에 의해 변조 차수가 증가된 가상 데이터를 부반송파 할당기로 적어도 2번 이상 반복 출력하는 심볼 반복기; 및 가상 반송파와 유효 부반송파로 구성된 전체 부반송파 중 상기 유효 부반송파에 상기 심볼 반복기로부터 입력되는 가상 데이터를 할당하는 상기 부반송파 할당기를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 OFDM 송신 장치는 상기 변조 차수 증가기에 의해 변조 차수가 증가된 가상 데이터를 성좌도 회전(constellation rotation)하는 성좌도 회전기를 더 포함할 수 있다. 그렇게 되면, 상기 심볼 반복기는 상기 성좌도 회전기에 의해 성좌도 회전된 가상 데이터를 상기 부반송파 할당기로 적어도 2번 이상 출력하 는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 OFDM 송신 방법은 가상 데이터를 변조하는 단계; 상기 변조된 가상 데이터의 변조 차수를 증가시키는 단계; 상기 변조 차수가 증가된 가상 데이터를 성좌도 회전(constellation rotation)시키는 단계; 및 가상 반송파와 유효 부반송파로 구성된 전체 부반송파 중 상기 유효 부반송파에 상기 성좌도 회전된 가상 데이터를 적어도 2회 이상 할당하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 수신 장치는 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response; CFR)을 추정하는 제 1 채널 추정기; 상기 제 1 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 2 채널 추정기; 상기 제 2 채널 추정기가 추정한 CFR 또는 제 5 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조하는 가상 데이터 복조기; 상기 복조기가 복조한 가상 데이터를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 3 채널 추정기; 상기 제 1 및 3 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 4 채널 추정기; 상기 제 1, 3 및 4 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터 부반송파 및 가상 데이터 부반송파에 각각 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 상기 제 5 채널 추정기; 및 상기 제 5 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터를 복조하는 데이터 복조기를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 OFDM 수신 장치는 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response; CFR)을 추정하는 제 1 채널 추정기; 상기 제 1 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 2 채널 추정기; 상기 제 2 채널 추정기가 추정한 CFR 또는 제 3 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조하는 가상 데이터 복조기; 상기 복조기가 복조한 가상 데이터를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 상기 제 3 채널 추정기; 상기 제 1 및 3 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 4 채널 추정기; 상기 제 1, 3 및 4 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터 부반송파 및 가상 데이터 부반송파에 각각 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 5 채널 추정기; 및 상기 제 5 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터를 복조하는 데이터 복조기를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 OFDM 수신 방법은 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response; CFR)을 추정하는 (a) 단계; 상기 (a) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조하는 (c) 단계; 상기 (c) 단계에서 복조한 가상 데이터를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 (d) 단계; 상기 (a) 및 (d) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 가상 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 (e) 단계; 상기 (a), (d) 및 (e) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 데이터 부반송파 및 가상 데이터 부반송파에 각각 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 (f) 단계; 및 상기 (f) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 데이터와 가상 데이터를 복조하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 OFDM 송수신 장치 및 방법에 따르면, 파일럿의 개수를 줄일 수 있게 됨에 따라 주파수 스펙트럼에 대한 효율을 증대시킬 수 있게 되고, 줄어든 파일럿 부반송파로 인한 수신기에서의 BER 또는 FER 성능 저하를 막을 수 있게 된다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 OFDM 송수신 장치 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 각각, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대이동방송용 OFDM 기반 송신 장치의 구조와 부반송파 할당기법을 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OFDM 송신 장치는 데이터 변조기(110), 파일럿 변조기(120), 가상 데이터 변조기(130), 변조차수 증가기(140), 성좌도 회전기(150), 심볼 반복기(160), 부반송파 할당기(170), OFDM 변조기(180) 및 프런트 앤드(190)를 포함하여 이루어질 수 있다.
데이터 변조기(110)는 데이터를 예컨대, QPSK, M-ary, QAM 등의 변조 심볼(modulated symbol)로 변환한다.
파일럿 변조기(120)는 파일럿을 예컨대, QPSK, M-ary, QAM 등의 변조 심볼(modulated symbol)로 변환한다.
가상 데이터 변조기(130) 또한, 가상 데이터를 예컨대, QPSK, M-ary, QAM 등의 변조 심볼(modulated symbol)로 변환한다. 여기서, 가상 데이터는 도 3에 도시한 바와 같이, 파일럿 부반송파 사이에 Df간격으로 배치된 가상 데이터 부반송파에 할당되는 데이터를 말한다.
변조 차수 증가기(140)는 가상 데이터 변조기(130)에 의해 변조된 가상 데이터의 변조 차수를 증가시킨다. 예컨대, 변조 심볼이 QPSK라고 한다면, 변조차수 증가기(140)는 2 개의 QPSK 변조 심볼을 모아 변조 차수가 증가된 1 개의 16QAM 심볼을 생성한다. 이러한 변환 과정을 도 3-(1)에 나타내었다.
성좌도 회전기(150)는 변조 차수 증가기(140)에 의해 변조 차수가 증가된 가상 데이터를 성좌도 회전(constellation rotation)시킨다. 이러한 성좌도 회전 과정의 일 예를 도 3-(2)에 나타내었다. 이러한 성좌도 회전 심볼은 주파수 선택성이 심한 페이딩 채널 등에서 우수한 성능을 나타낸다(참고문헌 (참고문헌 [1] ETSI EN 302 755 V1.2.0c (2008.7), Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital broadcasting system (DVB-T2). [2] ESTI TR 102 831 V0.9.2 (2008.9), Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a second generation digital broadcasting system (DVB-T2) [3] 서정욱, 김현식, 전원기, 백종호, 김동구, “ASO 시대를 위한 차세대 지상파 TV 표준 DVB-T2 기술 소개”, 한국통신학회지 제25권 제8호, pp. 55~61, 2008년 7월.).
심볼 반복기(160)는 성좌도 회전기(150)에 의해 성좌도 회전된 가상 데이터를 부반송파 할당기(170)로 2 번 또는 그 이상 반복하여 출력한다.
부반송파 할당기(170)는, 입력되는 데이터, 파일럿 및 가상 데이터를 해당 부반송파에 할당한다. 특히, 부반송파 할당기(170)는 심볼 반복기(160)로부터 입력되는 성좌도 회전 심볼(가상 데이터)을 가상 데이터 부반송파에 반복하여 할당한다. 이러한 가상 데이터 부반송파 할당 과정의 일 예를 도 3-(3)에 나타내었다. 또한, 이러한 심볼 반복은 우수한 수신 성능을 제공한다(참고 문헌 [7] IEEE Std. 802.16-2004, ''IEEE standard for local and metropolitan area networks - Part 16: Air interface for fixed broadband wireless access systems,'' Oct. 2004.).
OFDM 변조기(180)는 부반송파 할당기(170)로부터 입력되는 OFDM 심볼을 시간 영역으로 변환하여 출력한다. 이러한 OFDM 변조기(180)는, 입력되는 OFDM 심볼을 역방향 고속 퓨리에 변환하여 출력하는 IFFT와, 입력되는 OFDM 심볼에 보호구간(Guard interval)을 삽입하여 출력하는 보호구간 삽입부를 포함하여 이루어진다.
프런트 앤드(190)는, 입력되는 OFDM 심볼을 아날로그 신호로 변환한 후 무선 송신한다.
이상으로, 본 발명의 OFDM 송신 장치에 따르면 파일럿의 개수를 줄일 수 있 게 됨에 따라 주파수 스펙트럼에 대한 효율을 증대시킬 수 있게 된다. 그러나, 여기서 주의할 것은 파일럿 부반송파의 간격이 가상 데이터 부반송파에 의해 멀어졌다는 것이다. 즉, 파일럿 부반송파의 간격이 멀어짐으로써 파일럿 부반송파의 개수가 줄어드는 대신, 가상 데이터 부반송파를 더 사용할 수 있게 되어 전체적인 주파수 효율이 증가된다. 그러나, 줄어든 파일럿 부반송파로 인해 수신기에서의 채널 추정 성능이 나빠져서 BER 또는 FER 성능이 떨어지는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 수신 기법이 필요하다.
도 4 및 도 5는 각각, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대이동방송용 OFDM 기반 수신 장치의 구조와 동작 과정을 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OFDM 수신 장치는 프런트 앤드(210), OFDM 복조기(220), 부반송파 분배기(230), LS(Least Squares) 채널 추정기(240), LMMSE(Linear Minimum Mean Square Error) 보간기(interpolator)(250), 결합 복조기(260), DD(Decision-Directed) 채널 추정기(270), LMMSE 예측기(280), DFT(Discrete Fourier Transform) 기반 채널 추정기(290) 및 복조기(295)를 포함하여 이루어질 수 있다.
프런트 앤드(210)는 안테나를 통해 수신된 전자파 신호를 증폭하고 디지털 데이터로 변환한다.
OFDM 복조기(220)는 프런트 앤드(210)로부터 입력되는 OFDM 심볼을 주파수 영역으로 변환하여 출력한다. 이러한 OFDM 복조기(220)는, 입력되는 OFDM 심볼에서 보호구간(Guard interval)을 제거하는 보호구간 제거부와, 입력되는 OFDM 심볼을 고속 퓨리에 변환하여 출력하는 FFT를 포함하여 이루어진다.
부반송파 분배기(230)는 OFDM 복조기(220)로부터 입력되는 OFDM 심볼을 데이터, 파일럿 및 가상 데이터로 구분하여 출력한다.
LS 채널 추정기(240)는 제 1 채널 추정기로서, 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response; CFR)을 추정한다. 추정 방식은 수학식 1과 같다.
Figure 112009081287515-pat00001
여기서,
Figure 112009081287515-pat00002
은 파일럿 부반송파 인덱스,
Figure 112009081287515-pat00003
는 파일럿 개수,
Figure 112009081287515-pat00004
는 주파수 영역에서의 k번째 수신심볼,
Figure 112009081287515-pat00005
는 k번째 파일럿,
Figure 112009081287515-pat00006
는 k번째 추정된 CFR을 나타낸다. 이러한 과정의 일 예를 도 5-(1)에 나타내었다.
LMMSE 보간기(250)는 제 2 채널 추정기로서, 제 1 채널 추정기 즉, LS 채널 추정기(240)가 추정한 CFR과 LMMSE 필터 계수를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정한다. 추정 방식은 수학식 2와 같다.
Figure 112009081287515-pat00007
여기서,
Figure 112009081287515-pat00008
은 가상 데이터 부반송파 인덱스,
Figure 112009081287515-pat00009
는 가상 데이터 개수를 나타낸다. 또한 LMMSE 필터계수
Figure 112009081287515-pat00010
은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009081287515-pat00011
여기서,
Figure 112009081287515-pat00012
는 이상적인 CFR과 추정된 CFR의 상호 상관행렬,
Figure 112009081287515-pat00013
는 추정된 CFR의 자기 상관행렬,
Figure 112009081287515-pat00014
는 역행렬 연산,
Figure 112009081287515-pat00015
은 행렬의 m번째 행, n번째 열에 해당하는 원소를 나타낸다.
결합 복조기(260)는 가상 데이터 복조기로서, 제 2 채널 추정기 즉, LMMSE 보간기(250)가 추정한 CFR을 이용하여 2 개 또는 그 이상의 동일한 가상 데이터를 결합하여 복조한다. 이렇게 가상 데이터를 결합하여 복조하는 과정은 수학식 4, 5와 같다.
Figure 112009081287515-pat00016
Figure 112009081287515-pat00017
여기서,
Figure 112009081287515-pat00018
은
Figure 112009081287515-pat00019
와 관련된 동일한 가상 데이터를 갖는 부반송파 인덱스,
Figure 112009081287515-pat00020
은 동일한 가상 데이터 개수,
Figure 112009081287515-pat00021
은 결합계수로써 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112009081287515-pat00022
여기서,
Figure 112009081287515-pat00023
는 복소공액(complex conjugation)을 나타낸다. 또한
Figure 112009081287515-pat00024
는 복조기를 나타내는데, 성좌도 회전기, 변조차수 증가기, 가상 데이터 변조기에 대한 복조기 또는 데이터 변조기에 대한 복조기로 사용될 수 있다.
DD 채널 추정기(270)는 제 3 채널 추정기로서, 결합 복조기(260)가 복조한 가상 데이터를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정한다. 추정 방식은 수학식 7과 같다.
Figure 112009081287515-pat00025
LMMSE 예측기(280)는 제 4 채널 추정기로서, 제 1 및 제 3 채널 추정기 즉, LS 채널 추정기(240) 및 DD 채널 추정기(270)가 추정한 CFR을 이용하여 가상 파일럿 부반송파(도 5-(5) 참조)에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정한다. 추정 방식은 수학식 8과 같다.
Figure 112009081287515-pat00026
여기서,
Figure 112009081287515-pat00027
은 가상 파일럿 부반송파 인덱스,
Figure 112009081287515-pat00028
는 가상 파일럿 개수를 나타낸다.
DFT 기반 채널 추정기(290)는 제 5 채널 추정기로서, 제 1, 3 및 4 채널 추정기 즉, LS 채널 추정기(240), DD 채널 추정기(270) 및 LMMSE 예측기(280)가 추정한 CFR을 이용하여 데이터 부반송파 및 가상 데이터 부반송파에 각각 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정한다. 추정 방식은 수학식 9와 같다.
Figure 112009081287515-pat00029
여기서,
Figure 112009081287515-pat00030
은 데이터 부반송파와 가상 데이터 부반송파 위치에서의 CFR로 이루어진 추정된 채널벡터이고,
Figure 112009081287515-pat00031
은
Figure 112009081287515-pat00032
이다.
또한,
Figure 112009081287515-pat00033
는
Figure 112009081287515-pat00034
DFT(Discrete Fourier Transform) 행렬(
Figure 112009081287515-pat00035
는 데이터 개수,
Figure 112009081287515-pat00036
는 CIR(Channel Impulse Response)의 샘플링 단위 길이)이고,
Figure 112009081287515-pat00037
는
Figure 112009081287515-pat00038
DFT 행렬이다.
또한,
Figure 112009081287515-pat00039
은 복소공액 전치(Hermitian transpose)이고,
Figure 112009081287515-pat00040
은 수학식 1로부터 얻은 추정된 CFR, 수학식 7로부터 얻은 추정된 CFR, 수학식 8로부터 얻은 추정된 CFR로 구성된 채널벡터를 나타낸다.
한편, 결합 복조기(260)는 제 5 채널 추정기 즉, DFT 기반 채널 추정기(290)가 추정한, 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조한다. 복조 과정은 수학식 4, 5와 같다.
복조기(295)는 데이터 복조기로서, DFT 기반 채널 추정기(290)가 추정한, 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 이용하여 데이터를 복조한다. 복조 과정은 수학식 5와 같다.
이상으로, 본 발명의 OFDM 수신 장치에 따르면, 줄어든 파일럿 부반송파로 인한 수신기에서의 BER 또는 FER 성능 저하를 막을 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대이동방송용 OFDM 기반 송신 장치의 구조를 나타내고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대이동방송용 OFDM 기반 수신 장치의 구조를 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 OFDM 송신 장치에는 성좌도 회전기가 포함되지 않을 수도 있다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 결합 복조기는 제 3 채널 추정기 즉, DD 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조할 수도 있다.
이상으로, 본 발명의 OFDM 송수신 장치 및 방법은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
또한, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 및 중계기(Relay) 기술에 본 발명이 응용될 수 있다.
도 1은 휴대이동방송용 OFDM 기반 시스템의 일반적인 부반송파 할당기법을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 각각, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대이동방송용 OFDM 기반 송신 장치의 구조와 부반송파 할당기법을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 각각, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대이동방송용 OFDM 기반 수신 장치의 구조와 동작 과정을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대이동방송용 OFDM 기반 송신 장치의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대이동방송용 OFDM 기반 수신 장치의 구조를 나타낸다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
110: 데이터 변조기 120: 파일럿 변조기
130: 가상 데이터 변조기 140: 변조차수 증가기
150: 성좌도 회전기 160: 심볼 반복기
170: 부반송파 할당기 180: OFDM 변조기
190: 프런트 앤드
210: 프런트 앤드 220: OFDM 복조기
230: 부반송파 분배기 240: LS 채널 추정기
250: LMMSE 보간기 260: 결합 복조기
270: DD 채널 추정기 280: LMMSE 예측기
290: DFT 기반 채널 추정기 295: 복조기

Claims (6)

  1. 가상 데이터를 변조하는 가상 데이터 변조기;
    상기 가상 데이터 변조기에 의해 변조된 가상 데이터의 변조 차수를 증가시키는 변조 차수 증가기;
    상기 변조 차수 증가기에 의해 변조 차수가 증가된 가상 데이터를 부반송파 할당기로 적어도 2번 이상 반복 출력하는 심볼 반복기; 및
    가상 반송파와 유효 부반송파로 구성된 전체 부반송파 중 상기 유효 부반송파에 상기 심볼 반복기로부터 입력되는 가상 데이터를 할당하는 상기 부반송파 할당기를 포함하는 OFDM 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조 차수 증가기에 의해 변조 차수가 증가된 가상 데이터를 성좌도 회전(constellation rotation)하는 성좌도 회전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 심볼 반복기는 상기 성좌도 회전기에 의해 성좌도 회전된 가상 데이터를 상기 부반송파 할당기로 적어도 2번 이상 출력하는 것임을 특징으로 하는 OFDM 송신 장치.
  3. 가상 데이터를 변조하는 단계;
    상기 변조된 가상 데이터의 변조 차수를 증가시키는 단계;
    상기 변조 차수가 증가된 가상 데이터를 성좌도 회전(constellation rotation)시키는 단계; 및
    가상 반송파와 유효 부반송파로 구성된 전체 부반송파 중 상기 유효 부반송파에 상기 성좌도 회전된 가상 데이터를 적어도 2회 이상 할당하는 단계를 포함하는 OFDM 송신 방법.
  4. 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response; CFR)을 추정하는 제 1 채널 추정기;
    상기 제 1 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 2 채널 추정기;
    상기 제 2 채널 추정기가 추정한 CFR를 이용하여 가상 데이터를 복조하는 가상 데이터 복조기;
    상기 가상 데이터 복조기가 상기 제 2 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 복조한 가상 데이터를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 3 채널 추정기;
    상기 제 1 및 3 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 4 채널 추정기;
    상기 제 1, 3 및 4 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터 부반송파 및 가상 데이터 부반송파에 각각 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 상기 제 5 채널 추정기; 및
    상기 제 5 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터를 복조하는 데이터 복조기를 포함하되,
    상기 가상 데이터 복조기는 또한 상기 제 5 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는 OFDM 수신 장치.
  5. 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response; CFR)을 추정하는 제 1 채널 추정기;
    상기 제 1 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 2 채널 추정기;
    상기 제 2 채널 추정기가 추정한 CFR를 이용하여 가상 데이터를 복조하는 가상 데이터 복조기;
    상기 가상 데이터 복조기가 상기 제 2 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 복조한 가상 데이터를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 상기 제 3 채널 추정기;
    상기 제 1 및 3 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 4 채널 추정기;
    상기 제 1, 3 및 4 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터 부반송파 및 가상 데이터 부반송파에 각각 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 제 5 채널 추정기; 및
    상기 제 5 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 데이터를 복조하는 데이터 복조기를 포함하되,
    상기 가상 데이터 복조기는 또한 상기 제 3 채널 추정기가 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는 OFDM 수신 장치.
  6. 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 채널 주파수 응답(Channel Frequency Response; CFR)을 추정하는 (a) 단계;
    상기 (a) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 (b) 단계;
    상기 (b) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 가상 데이터를 복조하는 (c) 단계;
    상기 (c) 단계에서 복조한 가상 데이터를 이용하여 가상 데이터 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 (d) 단계;
    상기 (a) 및 (d) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 가상 파일럿 부반송파에 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 (e) 단계;
    상기 (a), (d) 및 (e) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 데이터 부반송파 및 가상 데이터 부반송파에 각각 할당되어 있는 수신 심볼의 CFR을 추정하는 (f) 단계; 및
    상기 (f) 단계에서 추정한 CFR을 이용하여 데이터와 가상 데이터를 복조하는 (g) 단계를 포함하는 OFDM 수신 방법.
KR1020090132995A 2009-12-29 2009-12-29 스펙트럼 효율을 위한 ｏｆｄｍ 송수신 장치 및 방법 KR101086453B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090132995A KR101086453B1 (ko) 2009-12-29 2009-12-29 스펙트럼 효율을 위한 ｏｆｄｍ 송수신 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090132995A KR101086453B1 (ko) 2009-12-29 2009-12-29 스펙트럼 효율을 위한 ｏｆｄｍ 송수신 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110076316A KR20110076316A (ko) 2011-07-06
KR101086453B1 true KR101086453B1 (ko) 2011-11-25

Family

ID=44916229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090132995A KR101086453B1 (ko) 2009-12-29 2009-12-29 스펙트럼 효율을 위한 ｏｆｄｍ 송수신 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101086453B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10700831B2 (en) 2016-12-06 2020-06-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless communication systems and methods of operating the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022092538A1 (ko) 2020-10-26 2022-05-05 삼성전자 주식회사 통신 시스템에서 심볼 성상 회전 및 스펙트럼 성형을 이용한 송신기, 이의 송신 방법, 수신기 및 이의 수신 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080219371A1 (en) 2007-03-08 2008-09-11 Her Majesty the Queen in Right of Canada, as represented by the Minister of Industry, Channel estimation and ICI cancellation for OFDM
US20090103666A1 (en) 2006-04-03 2009-04-23 National Ict Australia Limited Channel estimation for rapid dispersive fading channels

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090103666A1 (en) 2006-04-03 2009-04-23 National Ict Australia Limited Channel estimation for rapid dispersive fading channels
US20080219371A1 (en) 2007-03-08 2008-09-11 Her Majesty the Queen in Right of Canada, as represented by the Minister of Industry, Channel estimation and ICI cancellation for OFDM

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10700831B2 (en) 2016-12-06 2020-06-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless communication systems and methods of operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110076316A (ko) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8891662B2 (en) Reference symbol structure for DFT spread OFDM system
JP5497800B2 (ja) 直交周波数分割多重無線通信システムにおけるキャリア周波数オフセットを補償するための方法及び装置
EP1894378B1 (en) Receiver apparatus for receiving a multicarrier signal
KR100635534B1 (ko) 고속 이동 환경을 위한 하이브리드 채널 추정 방법 및시스템
KR100922980B1 (ko) 다중 안테나를 사용하는 직교주파수분할다중 시스템에서 채널 추정 장치 및 방법
US9385907B2 (en) Dual re-configurable logic devices for MIMO-OFDM communication systems
US9124464B2 (en) Methods and apparatus for channel estimation in MIMO-OFDM communication system
US20100061474A1 (en) Fft spreading among selected ofdm sub-carriers
KR20080012442A (ko) 다중 안테나 시스템에서 주파수 및 타이밍 오프셋을 고려한수신 장치 및 방법
Rahman et al. Ofdm based wlan systems
Mendes et al. GFDM: providing flexibility for the 5G physical layer
KR101086453B1 (ko) 스펙트럼 효율을 위한 ｏｆｄｍ 송수신 장치 및 방법
JP4838177B2 (ja) 信号伝送方法、送信機及び受信機
KR100895049B1 (ko) Ｏｆｄｍ 또는 ｏｆｄｍａ를 지원하는 무선통신시스템에서의 채널 추정 장치 및 방법
Sand et al. Iterative channel estimation for high mobility broadband MC-CDMA systems
KR20080107551A (ko) 가상 부반송파 환경에서의 채널 추정 방법
KR100964396B1 (ko) 채널 추정, 등화 방법 및 시스템
Younis et al. Blind carrier frequency offset estimator for multi-input multi-output-orthogonal frequency division multiplexing systems over frequency-selective fading channels
Zourob et al. One-shot blind channel estimator for OFDM with Multi-Antenna reception
Kanno et al. Asynchronous successive interference cancellation for 5G receiver operating in shared spectrum with different radio system
Chamkhia et al. Improvement of LTE System Performances by Using a New Pilot Structure
Chauhan et al. Comparision of BER of QAM and PSK Modulation Techniques for Channel Estimation by using LS Estimator in MIMO-OFDM System
KR101128143B1 (ko) 채널 추정에 사용되는 데이터의 오버헤드를 줄이기 위한 통신 시스템 및 방법
Yang et al. Transmit diversity scheme and flexible channel estimation for TDS-OFDM system
Luo Low-PAPR Multiplexing of Data and Pilots

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
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: 20140708

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160603

Year of fee payment: 5

R401 Registration of restoration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee