KR101229718B1 - Apparatus and method for interference cancellation using mu-mimo schme in single carrier frequency division multiple access system - Google Patents
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Abstract
이동통신 시스템에서 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식에 따라 다수 사용자간의 간섭을 제거하는 방법 및 장치가 개시된다. 이 방법 및 장치에서, 수신데이터 형성기가 다수의 단말로부터 전송된 수신신호로부터 각 단말별 채널 추정값 및 수신데이터를 형성하고, 선택 출력기가 상기 각 단말별 수신데이터를 상대적으로 신뢰도가 낮은 제1 수신데이터와 상기 제1 수신데이터보다 신뢰도가 높은 제2 수신데이터로 분류하고, 상기 다수 단말중 일부 단말의 수신데이터만이 상기 제2 수신데이터일 경우, 간섭신호 생성기가 상기 채널 추정값 및 상기 제2 수신데이터를 참조하여, 상기 제2 수신데이터로부터 간섭신호를 생성하고, SIMO 수신기가 상기 제1 수신데이터에서 상기 간섭신호를 제거하여 상위 계층으로 출력한다. 본 발명은 수신데이터간 상호 간섭 현상을 최소화 할 수 있다.
SC-FDMA, MU-MIMO, 간섭 제거
Disclosed are a method and apparatus for eliminating interference between multiple users according to a multi-user multiple input multiple output (MU-MIMO) scheme in a mobile communication system. In this method and apparatus, a reception data former forms channel estimation values and reception data for each terminal from reception signals transmitted from a plurality of terminals, and the selective output device firstly receives relatively low reliability of the received data for each terminal. And the second received data having higher reliability than the first received data, and when only the received data of some terminals of the plurality of terminals is the second received data, the interference signal generator may generate the channel estimate value and the second received data. The interference signal is generated from the second received data, and the SIMO receiver removes the interference signal from the first received data and outputs the interference signal to a higher layer. The present invention can minimize the mutual interference between the received data.
SC-FDMA, MU-MIMO, Interference Cancellation
Description
본 발명은 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기반 시스템에 관한 것으로, 특히 MU-MIMO(Multi User-Multiple Input Multiple Output) 방식에 감산형 간섭 제거 방식을 적용하여 간섭을 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) based system, and more particularly, to a method and apparatus for removing interference by applying a subtractive interference cancellation scheme to a multi-user multiple input multiple output (MU-MIMO) scheme. It is about.
무선 환경에서의 다양한 멀티미디어 서비스 요구에 의해 데이터 전송의 대용량화 및 고속화가 진행되고 있다. 한정된 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 방법이 해결해야 할 과제로 떠오르고 있지만 무선통신의 채널 환경은 유선 채널 환경과 달리 전파 감쇄, 쉐도잉(shadowing), 시변 잡음, 다중 경로 간섭, 다중 사용자 간섭 등에 의해 신뢰도가 낮다. Due to various multimedia service requirements in a wireless environment, data transmission capacity and speed are increasing. The method to efficiently use the limited frequency has emerged as a problem to be solved, but unlike the wired channel environment, the wireless channel environment has reliability due to radio wave attenuation, shadowing, time-varying noise, multipath interference, and multi-user interference. Is low.
다중 송수신 (MIMO; Multiple Input Multiple Output) 안테나 장치는 송수신기에 복수개의 안테나를 구비하고, 각 송수신 안테나에서 독립적인 정보를 송수신 하여 제한된 주파수 환경에서 고속의 데이터 전송을 가능하게 한다. MIMO 안테나 장치에서 수신신호에 포함된 타 안테나의 간섭신호를 제거하는 방식은 크게 두 가지로 나눌 수가 있다. 첫째 방식은, 여러 안테나에 수신되는 채널들의 상호 연관성으로부터 매트릭스(Matrix) 역행렬을 계산하여 간섭 신호를 제거하는 비 감산형 간섭 제거 방식(One-shot multiple-antenna detection method) 이다. 두 번째 방식은, 하나의 송신 안테나로부터 수신된 신호를 검출하고, 검출된 신호를 이용하여 해당 안테나로부터 수신된 신호를 재 구성하여, 수신 신호에서 다른 안테나의 간섭신호를 없애주는 감산형 간섭 제거 방식 (subtractive interference cancellation method)이 있다. Multiple Input Multiple Output (MIMO) antenna apparatus includes a plurality of antennas in a transceiver, and enables high-speed data transmission in a limited frequency environment by transmitting and receiving independent information from each transmit / receive antenna. In the MIMO antenna apparatus, there are two methods of removing interference signals of other antennas included in a received signal. The first method is a one-shot multiple-antenna detection method that removes an interference signal by calculating a matrix inverse matrix from the correlation of channels received by several antennas. The second method detects a signal received from one transmitting antenna, reconstructs a signal received from the antenna using the detected signal, and removes the interference signal of the other antenna from the received signal. (subtractive interference cancellation method).
비 감산형 간섭 제거 방식에서는 채널 매트릭스(Channel Matrix)의 랭크(Rank) 혹은 직교성(Orthogonal Factor)이 중요한 요소가 된다. 즉, 채널 매트릭스의 직교성이 양호한 환경에서는 수신 신호에 상호 간섭(mutual interference) 성분이 적어 좋은 성능을 나타내지만, 직교성을 보장하지 못하는 환경에서는 상호 간섭 성분이 크게 남아 있어 MIMO 안테나 장치의 성능을 열화시킨다. 따라서 비 감산형 간섭 제거 방식에서는 다중 안테나 채널의 상호 직교 성분을 추정하여 스케줄링(scheduling)을 해야한다. In the non-subtractive interference cancellation scheme, the rank or orthogonal factor of the channel matrix becomes an important factor. That is, in an environment having good orthogonality of the channel matrix, the received signal shows good performance due to low mutual interference component, but in an environment that does not guarantee orthogonality, the mutual interference component remains large and degrades the performance of the MIMO antenna device. . Therefore, in the non-subtractive interference cancellation method, scheduling is performed by estimating mutually orthogonal components of multiple antenna channels.
감산형 간섭 제거 방식은 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서 널리 연구되었던 방식으로서, 다중 단말기로부터의 신호를 다중 송신 안테나 신호와 유사하게 해석하여 적용함으로써 다중 접속 간섭을 줄여 시스템의 용량과 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나, 단말기가 다중화됨에 따라 실제 시스템 구현이 복잡 하여 널리 사용되지는 못하였다. 최근에 표준화가 이루어지고 있는 3GPP (3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템은 광대역 주파수에 적합하도록 송수신 방식을 CDMA가 아닌 하향 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식과 상향 SC-FDMA 방식을 사용한다. 또한 주파수 효율을 극대화 하기 위하여 상·하향 링크에 SIMO(Single Input Multiple Output) 방식과 MIMO 방식이 적용될 수 있다. 특히 상향 링크에서는 다중 사용자(MU; Multi User) MIMO 방식을 적용하여 주파수 효율을 높일 수 있다. The subtractive interference cancellation method has been widely studied in the code division multiple access (CDMA) system, and it improves the capacity and performance of the system by reducing the multiple access interference by analyzing and applying signals from multiple terminals similarly to the multiple transmit antenna signals. You can. However, as the terminals are multiplexed, the actual system implementation is not widely used. Recent 3GPP (3 rd Generation Partnership Project), which comprises standardized in LTE (Long Term Evolution) system, the downlink OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) a non-CDMA transmitting and receiving method suitable for a wide frequency scheme and uplink SC-FDMA system Use In addition, in order to maximize frequency efficiency, a SIMO (Single Input Multiple Output) method and a MIMO method may be applied to the uplink and the downlink. In particular, in the uplink, frequency efficiency may be improved by applying a multi-user (MU) MIMO scheme.
도 1은 상향 링크에서 두 단말을 랜덤(Random)하게 선택하여 MU-MIMO 방식을 사용했을 경우와 SIMO 방식을 사용했을 경우의 성능 비교를 보이는 도면이다. 여기서 QPSK(quadrature phase shift keying) 코딩율(Coding Rate)은 0.67로 가정하고, 16QAM(quadrature amplitude modulation) 코딩율은 0.76으로 가정하였다. 사용된 부반송파의 개수는 432개이다. 도 1에서와 같이 SIMO 방식의 단말기로부터 수신된 신호를 MU-MIMO 방식으로 스케줄링 하였을 경우에는 약 4dB(QPSK)과 7dB(16 QAM)의 추가 전력이 필요하게 된다.FIG. 1 is a diagram illustrating a performance comparison between a case in which two terminals are randomly selected in the uplink using the MU-MIMO scheme and the SIMO scheme. Here, it is assumed that a quadrature phase shift keying (QPSK) coding rate is 0.67, and a 16QAM (quadrature amplitude modulation) coding rate is 0.76. The number of used subcarriers is 432. As shown in FIG. 1, when the signal received from the SIMO terminal is scheduled in the MU-MIMO scheme, additional power of about 4 dB (QPSK) and 7 dB (16 QAM) is required.
도 2는 상향 링크에서 단말기(UE; user equipment)의 자원할당 스케줄링을 보이는 예시도이다. UE1, UE4~6은 SIMO 방식으로 자원이 할당되고 UE2와 3은 MU-MIMO 방식으로 자원이 할당된다. 사용자의 자원할당 정보를 이용하여 주파수 영역에서 부반송파 디맵핑을 통해 UE1, UE4~6를 구분할 수 있다. 그러나, MU-MIMO 방식으로 스케줄링되어 있는 UE2와 UE3은 부반송파 디맵핑을 통하더라도 동일한 주파수 대역을 사용하고 있으므로 구분할 수가 없어, 등화기(equalizer)를 통해서 구분한다. 스케줄러(Scheduler)가 사용자 채널들간의 상호 연관성을 판단하여 연관성이 적은 사용자들을 쌍(pair)으로 할당하는 방식을 쓸 수 있으나, 이는 실제 시스템에서 구현되기 어렵다. 특히 광대역 통신 시스템에서는 주파수 선택적 페이딩 (frequency selective fading)을 겪게 되기 때문에 사용자 채널 사이에 상호 간섭이 전혀 없는 경우를 찾기는 불가능하다. 또한, 하나의 셀(Cell)에 200명이 넘는 사용자의 수용을 목표로 하는 LTE 시스템은, 셀 내 사용자들 사이의 상호 연관성을 구하기 위한 사용자 조합이 매우 크다. 따라서, 실제 MU-MIMO 방식의 시스템에서는 랜덤 스케줄링(Random scheduling)을 사용할 수 밖에 없다. 이 때문에 랜덤 스케줄링을 사용하는 MU-MIMO 방식은 SIMO 방식 대비 약 4-7dB의 성능 저하가 일어나는 문제점이 있다. 2 illustrates an example of resource allocation scheduling of a user equipment (UE) in the uplink. UE1, UE4-6 are allocated resources by SIMO method, and UE2 and 3 are allocated resources by MU-MIMO method. UE1, UE4-6 may be distinguished by subcarrier demapping in the frequency domain by using user resource allocation information. However, UE2 and UE3 scheduled in the MU-MIMO scheme cannot be distinguished by using the same frequency band even through subcarrier demapping, so they are distinguished through an equalizer. A scheduler may determine a correlation between user channels and allocate a pair of less related users in a pair, but this is difficult to implement in an actual system. In particular, in a broadband communication system, since frequency selective fading is experienced, it is impossible to find a case where there is no mutual interference between user channels. In addition, LTE systems, which aim to accommodate more than 200 users in one cell, have a very large user combination for obtaining correlations among users in a cell. Therefore, in a real MU-MIMO system, random scheduling is inevitable. For this reason, the MU-MIMO scheme using random scheduling has a problem in that a performance degradation of about 4-7 dB occurs compared to the SIMO scheme.
본 발명에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 시스템에서 MU-MIMO(Multi User-Multiple Input Multile Output) 방식의 성능 저하를 방지하기 위한 간섭 제거 방법 및 장치를 제공한다. The present invention provides an interference cancellation method and apparatus for preventing performance degradation of a multi user-multiple input multiple output (MU-MIMO) scheme in a single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) system.
본 발명의 SC-FDMA 방식 시스템의 간섭 제거 장치는, 다수의 단말로부터 전송된 수신신호로부터 각 단말별 채널 추정값 및 수신데이터를 형성하는 수신데이터 형성기; 상기 각 단말별 수신데이터를 상대적으로 신뢰도가 낮은 제1 수신데이터와 상기 제1 수신데이터보다 신뢰도가 높은 제2 수신데이터로 분류하고, 상기 다수 단말중 일부 단말의 수신데이터만이 상기 제2 수신데이터일 경우 상기 제2 수신데이터를 상위 계층으로 출력하는 선택 출력기; 상기 채널 추정값 및 상기 제2 수신데이터를 참조하여, 상기 제2 수신데이터로부터 간섭신호를 생성하기 위한 간섭신호 생성기; 및 상기 제1 수신데이터에서 상기 간섭신호를 제거하여 상위 계층으로 출력하는 SIMO 수신기를 포함한다.An interference cancellation apparatus of an SC-FDMA system of the present invention includes: a reception data generator configured to form channel estimation values and reception data for each terminal from reception signals transmitted from a plurality of terminals; The received data for each terminal is classified into first received data having a relatively low reliability and second received data having a higher reliability than the first received data, and only received data of some terminals of the plurality of terminals includes the second received data. A selection outputter configured to output the second received data to a higher layer in the case of: An interference signal generator for generating an interference signal from the second received data with reference to the channel estimate value and the second received data; And a SIMO receiver which removes the interference signal from the first received data and outputs the interference signal to a higher layer.
또한, 본 발명의 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식 시스템의 간섭 제거 방법은, 수신데이터 형성기가 다수의 단말에서 전송된 수신신호로부터 각 단말별 채널 추정값 및 수신데이터를 형성하는 단계; 선택 출력기가 상기 각 단말별 수신데이터를 상대적으로 신뢰도가 낮은 제1 수신데이터와 상기 제1 수신데이터보다 신뢰도가 높은 제2 수신데이터로 분류하는 단계; 상기 선택 출력기가 상기 각 단말별 수신데이터 중 어느 하나가 제2 수신데이터일 경우 상기 제2 수신데이터를 상위 단계로 출력하는 단계; 간섭신호 생성기가 상기 채널 추정값 및 상기 제2 수신데이터를 참조하여 상기 제2 수신데이터로부터 간섭신호를 생성하는 단계; 및 SIMO 수신기가 상기 제1 수신데이터로부터 상기 간섭신호를 제거하여 상위 계층으로 출력하는 단계를 포함한다.In addition, the interference cancellation method of the SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) system of the present invention comprises the steps of: the receiving data former to form a channel estimation value and received data for each terminal from the received signals transmitted from a plurality of terminals; Selecting, by the selection output unit, the received data for each terminal into first received data having relatively low reliability and second received data having higher reliability than the first received data; Outputting the second received data to a higher level when any one of the received data for each terminal is second received data; Generating, by the interference signal generator, an interference signal from the second received data with reference to the channel estimate and the second received data; And removing, by the SIMO receiver, the interference signal from the first received data and outputting the interference signal to a higher layer.
본 발명은 MU-MIMO를 사용하는 SC-FDMA 기반 시스템에서 시스템의 복잡도를 감소시킬 수 있으며 상호 간섭 현상을 최소화하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention can reduce the complexity of the system in the SC-FDMA-based system using MU-MIMO and can improve the reception performance by minimizing mutual interference.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다중 송수신(MIMO; multiple input multiple output) 안테나 장치는 다수의 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 독립적인 정보가 송수신되어 제한된 주파수 환경에서 고속의 데이터 전송이 가능하다. 도 3에 보인 바와 같이 2개의 송수신 안테나를 포함하는 2x2 MU-MIMO(Multiuser Multiple Input Multiple Output) 시스템은 수학식 1과 같은 다수 단말의 채널 추정값을 의미하는 채널응답을 갖는다. Multiple input multiple output (MIMO) antenna apparatus is capable of high-speed data transmission in a limited frequency environment by transmitting and receiving independent information between a plurality of transmit and receive antennas. As shown in FIG. 3, a 2 × 2 multiuser multiple input multiple output (MU-MIMO) system including two transmit / receive antennas has a channel response that means channel estimates of multiple terminals as shown in Equation (1).
수학식 1에서, Hn은 n 단말의 채널 응답이고, hxy 는 y 송신 안테나와 x 수신 안테나에 대한 채널 응답이다. In
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기반 시스템의 MU-MIMO 방식 간섭 제거 장치(100)를 보이는 블록도이다. 수신데이터 형성기(110)는 다수 단말에서 전송된 수신신호로부터 각 단말별 채널 추정값 및 각 단말별 수신데이터를 형성한다. 보다 상세하게는, 수신데이터 형성기(110)의 CP(cyclic prefix) 제거부(111)는 수신신호에 다중 경로 채널에 의한 간섭을 없애주기 위해 포함된 CP를 제거한다. FFT부(fast fourier transforming unit)(112)는 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여 수학식 2와 같이 표현되는 변환신호 R(k)를 형성한다.4 is a block diagram illustrating an MU-MIMO
수학식 2에서 N은 시스템 대역폭에 따라 결정되는 FFT 크기이며, 특히 10Mhz 대역폭에서는 1024의 값을 갖는다.In
부반송파 디맵핑부(subcarrier demapping unit)(113)는 변환신호 R(k)에서 단말이 전송한 부반송파의 신호만을 추출하여 다음의 수학식 3과 같이 표현되는 디맵핑 신호 Y(k)를 형성한다.The subcarrier demapping
수학식 3에서 Nu는 송신단에 할당된 부반송파의 총 개수를 나타내고, N_Offset은 부반송파의 시작위치를 의미한다.In
채널 추정부(114)는 디맵핑 신호를 수신하고, 각 단말에 대응하는 채널값을 추정한다. MU-MIMO 등화부(115)는 채널 추정값을 의미하는 채널응답 H(k)와 디맵핑 신호 Y(k)를 수신하고, 무선 채널이 보상된 채널 보상 신호 X(k)를 형성하기 위한 등화 과정(equalizing)을 수행한다. 채널 보상 신호는 도 4에서와 같이 각 단말별로 형성된다. The
복잡도가 크지 않은 비 감산형 간섭 제거 방식의 일종인 MMSE(Minimum Mean Squared Error) 방식을 사용한 MU-MIMO 방식에서의 채널 보상 신호는 수학식 4와 같이 표현된다.The channel compensation signal in the MU-MIMO method using a minimum mean squared error (MMSE) method, which is a kind of non-subtractive interference cancellation method having a low complexity, is expressed by Equation 4.
수학식 4에서, 는 백색잡음의 전력, Y(k)는 디맵핑신호의 신호 벡터이다. 수학식 4를 참조하면, 두 단말의 신호들이 겪는 채널 특성 사이에 연관되는 값에 의하여 간섭 성분이 채널 보상 신호 X(k)에 남게 되며, 간섭 성분의 크기에 따라 수신 성능이 좌우된다.In Equation 4, Is the power of white noise, and Y (k) is the signal vector of the demapping signal. Referring to Equation 4, an interference component remains in the channel compensation signal X (k) by a value associated between channel characteristics experienced by signals of two terminals, and reception performance depends on the magnitude of the interference component.
IDFT부(Inverse Discrete Fourier Transforming unit)(116)는 주파수 영역의 채널 보상 신호 X(k)를 시간 영역 채널 보상 신호로 변환한다. 복조부(demodulator)(117)는 시간 영역 채널의 보상 신호를 복조하여 복조 신호를 형성한다. 디코더(decoder)(118)는 복조 신호를 복호화하여 각 단말별 수신데이터를 형성한다. An inverse discrete fourier transforming unit (IDFT unit) 116 converts the channel compensation signal X (k) in the frequency domain into a time domain channel compensation signal. The
본 실시예에서는 수신데이터 형성기(110)는 IDFT부(116), 복조부(117) 및 디코더(118)를 단말의 개수에 따라 2개씩 포함하고 있지만, 이에 한정되지 않고 간섭제거 장치가 수신하는 단말의 개수에 따라서 IDFT부(116), 복조부(117) 및 디코더(118)가 다수개 존재할 수 있다.In the present exemplary embodiment, the
선택 출력기(120)는 각 단말별 수신데이터에 포함된 CRC(cyclic redundancy code) 검사를 수행하여 각 단말별 수신데이터를 간섭 성분을 포함하여 신뢰도가 낮은 제1 수신데이터 및 간섭 성분을 포함하지 않아 신뢰도가 높은 제2 수신데이터로 분류한다. 그리고, 선택 출력기(120)는 간섭 신호 추출을 위한 채널 추정값 선택신호를 출력한다. CRC가 정확하지 않은 경우(CRC NOK)에는 간섭 신호가 포함된 수신데이터(제1 수신데이터)로 분류하고, CRC가 정확한 경우(CRC OK)에는 간섭 신호가 포함되지 않은 수신데이터(제2 수신데이터)로 분류한다. CRC 정보가 정확하다고 판단된(CRC OK) 제2 수신데이터는 더 이상의 신호처리 과정이 필요하지 않고, 간섭신호 추출을 위한 제2 수신데이터의 채널 추정값 선택신호만이 간섭추출기(130)에서 이용된다. 즉, 해당 단말의 수신데이터에서 다른 단말의 간섭 성분을 제거하지 않아도 되므로, 본 발명은 모든 단말 신호에서 간섭 성분을 제거하여야 하는 감산형 간섭 제거 방식에 비하여 복잡도를 크게 줄일 수 있는 장점을 갖는다. 복잡도 감소 효과를 보다 증가시키기 위하여 선택 출력기(120)는 감산할 간섭 신호에 대한 신뢰성이 모두 부족하다고 판단되거나 이미 모두 완벽하게 신호처리가 되었다고 판단되었을 경우에 간섭 신호 제거 절차 없이 수신데이터를 상위 계층에 보고하고 수신 절차를 종료한다. 선택 출력기(120)에서 CRC를 이용하여 간섭 신호 제거 여부를 판단하는 이유는 CRC 에러 유무에 관한 정보가 간섭 신호에 대한 신뢰도를 최대화 할 수 있기 때문이다. 특정 단말의 수신데이터에 속한 모든 CRC가 정확하다고 판단된(CRC OK) 경우에는 해당 사용자 데이터의 재생 신호의 신뢰도가 최대라고 할 수 있다. 이와 같이 CRC를 이용하여 신뢰도 판단 문제를 해결함으로써 간섭 신호 제거 과정의 복잡도를 감소시킬 수 있다. 본 실시예에서는 CRC 정보를 이용하여 감산 신뢰를 판단하였으나, CRC 정보 이외에 신뢰할 수 있는 정보 예를 들어 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 이용할 수도 있다. The
도 5를 참조하면, 간섭신호 생성기(130)는 제2 수신데이터에 대해 코딩 블록 생성(131), CRC 생성(132), 터보 인코딩(turbo encoding)(133), 데이터 변조(data modulation)(134) 및 DFT(discrete fourier transform)(135) 과정을 수행하고, 채널 추정부(114)로부터 제1 및 제2 수신 데이터의 채널 추정값을 수신하고, 선택 출력기(120)로부터 채널 추정값 선택신호를 수신하여 DFT가 완료된 제2 수신 데이터로부터 간섭신호 I(k)를 생성한다. Referring to FIG. 5, the
SIMO(Single Input Multiple Output) 수신기(140)의 간섭제거부(141)는 MU-MIMO 수신기(110)로부터 입력 받은 디맵핑신호 Y(k)에서 간섭신호 I(k)를 제거하여 수학식 5와 같이 표현되는 간섭제거 신호 Y`(k)를 출력한다.The
SIMO 등화부(142)는 간섭제거 신호 Y`(k) 및 채널 추정부(114)로부터 입력된 채널 추정값을 이용하여 수학식 6과 같이 표현되는 등화부(142)의 출력신호를 형성한다.The
수학식 6에서 는 백색잡음의 전력, Y`(k)는 간섭 제거 신호의 신호 벡터이다.In equation (6) Is the power of white noise, and Y` (k) is the signal vector of the interference cancellation signal.
수신기 IDFT부(143)는 SIMO 등화부(14)의 출력 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다. 수신기 복조부(demodulator)(144)는 시간 영역 신호를 복조한다. 수신기 디코더(decoder)(145)는 코드화된 복조 신호를 복호화하여 복호 신호를 형성한다. CRC 검사부(146)는 복호 신호에 포함된 CRC 검사를 수행하고, 간섭 제거된 제1 수신데이터를 출력하여 상위 계층에 보고하고 모든 수신 절차를 종료하게 된다. The
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 간섭 제거 장치(100)는 주파수 영역에서 간섭 성분을 제거함으로써 시간 영역에서 간섭 제거를 수행하는 종래 CDMA의 감산 수신기 보다 복잡도를 줄일 수 있다.As described above, the
도 6은 QPSK Coding Rate=0.67과 16QAM Coding Rate=0.76, 432개의 부반송파를 이용한 조건하에서 시뮬레이션을 수행한 결과로서 본 발명에서 제안한 방식을 사용했을 경우 QPSK, 16QAM에서 2dB~3dB의 성능 이득을 보여준다.6 shows a performance gain of 2dB to 3dB in QPSK and 16QAM when the proposed method is used as a result of simulation under the conditions using QPSK Coding Rate = 0.67 and 16QAM Coding Rate = 0.76 and 432 subcarriers.
본 발명의 또 다른 실시예로서, SC-FDMA 시스템에서 SDMA(Spatial-Division Multiple Access) 방식이 가능하도록 시스템을 구성할 수 있다. SDMA는 다중의 수신 안테나를 이용하여 하나의 섹터에 다수개의 빔을 형성한다. 만약 4개의 수신안 테나를 사용하고 2개의 단말이 동시에 스케줄링 되었다고 가정하면 채널응답은 수학식 7과 같이 확장될 수 있다.As another embodiment of the present invention, a system may be configured to enable a spatial-division multiple access (SDMA) scheme in an SC-FDMA system. SDMA uses multiple receive antennas to form multiple beams in one sector. If four reception antennas are used and two terminals are scheduled at the same time, the channel response may be extended as shown in Equation (7).
두 단말이 빔의 중첩지역에 있으면 본 발명을 4개의 안테나에 대해서 확장을 하면 되고 각각의 빔에 하나의 단말을 할당하더라도 2x4 MU-MIMO의 특수한 경우로 볼 수 있고, 채널응답은 수학식 8과 같이 표현된다.When the two terminals are in the overlapping area of the beam, the present invention can be extended to four antennas, and even if one terminal is assigned to each beam, it can be regarded as a special case of 2x4 MU-MIMO. It is expressed as
그러나 위의 식에서 "0"으로 표현된 h12와 h22, h31, h41이 실제의 상황에서는 어느 정도의 값을 갖게 되어 다수 단말간에 간섭을 유발한다. 이러한 경우에도 본 발명의 간섭 제거 방식을 이용하여 성능이득을 얻을 수 있다.However, h 12 , h 22 , h 31 , and h 41 represented by "0" in the above equations have some values in actual situations, causing interference between multiple terminals. Even in such a case, performance gain can be obtained by using the interference cancellation method of the present invention.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 설정하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 설정 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without setting the technical spirit or essential features. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all settings or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1은 SC-FDMA 시스템 상향 링크에서 SIMO 방식과 두 단말기를 랜덤(Random)하게 선택하여 MU-MIMO 방식을 사용했을 경우의 성능 비교를 보이는 도면.FIG. 1 is a diagram illustrating a performance comparison when a MU-MIMO method is used by randomly selecting a SIMO method and two terminals in an uplink of an SC-FDMA system.
도 2는 단말기의 자원할당 스케줄링을 보이는 예시도.2 is an exemplary view showing "resource allocation" scheduling of the terminal.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 단말기가 스케줄링되는 SC-FDMA 시스템의 블록도.3 is a block diagram of an SC-FDMA system in which two UEs are scheduled according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA 시스템의 간섭 제거 장치를 보이는 블록도. 4 is a block diagram showing a device for removing interference in an SC-FDMA system according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 간섭신호 생성기의 구성을 보이는 블록도.5 is a block diagram showing a configuration of an interference signal generator according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 간섭 제거 방법과 종래 간섭 제거 방법의 성능 비교를 보이는 도면.6 is a view showing the performance comparison between the interference cancellation method and the conventional interference removal method according to an embodiment of the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 **** Explanation of symbols on the main parts of the drawing **
CINR : Carrier to Interference and Noise RatioCINR: Carrier to Interference and Noise Ratio
BLER : Block Error RateBLER: Block Error Rate
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