KR101282301B1 - A Method and System for removing inter-channel interference caused by Frequency Offset in the Orthogonal Frequency Division Multiple Access System - Google Patents

A Method and System for removing inter-channel interference caused by Frequency Offset in the Orthogonal Frequency Division Multiple Access System Download PDF

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Abstract

본 발명은 부반송파를 여러 사용자에게 분산해서 배분하는 분산형 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식 전송시스템의 수신기에서 여러 사용자의 발진기와 수신기의 발진기 사이에 주파수 옵셋이 존재할 때 발생하는 채널간 간섭을 제거하는 것이다. 주파수 옵셋이 발생할 때 OFDMA 방식의 수신기에서는 다른 사용자의 신호가 채널간 간섭 신호로 유입되어 시스템의 성능을 저하시킨다. 본 발명은 시간 영역에서의 1차 보상과 주파수 영역에서의 2차 병렬 간섭제거 방법을 적용하여 이러한 채널간 간섭 신호을 제거하는 것이다. 또한, 간섭신호의 크기 가 비교적 큰 부반송파까지 병렬 간섭제거 범위를 제한함으로써 복잡도를 감소시키는 것을 특징으로 한다. The present invention eliminates the inter-channel interference that occurs when a frequency offset exists between the oscillator of the receiver and the oscillator of the receiver in a receiver of a distributed orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) transmission system in which subcarriers are distributed and distributed to multiple users. It is. When a frequency offset occurs, the OFDMA receiver introduces another user's signal into the inter-channel interference signal and degrades the performance of the system. The present invention removes such inter-channel interference signals by applying the first order compensation in the time domain and the second order parallel interference cancellation method in the frequency domain. In addition, the complexity is reduced by limiting the range of parallel interference cancellation to subcarriers with a relatively large interference signal.

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 옵셋에 의하여 발생하는 채널간 간섭 신호 제거 방법 및 시스템 {A Method and System for removing inter-channel interference caused by Frequency Offset in the Orthogonal Frequency Division Multiple Access System} A method and system for removing inter-channel interference caused by frequency offset in the orthogonal frequency division multiple access system by frequency offset in the orthogonal frequency division multiple access system}

본 발명은 부반송파를 다수의 사용자에게 분산해서 배분하는 분산형 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA이라 함) 방식의 수신기에서 다수 사용자의 발진기와 수신기의 발진기 사이에 주파수 옵셋이 존재할 때 발생하는 채널간 간섭을 제거하기 위한 채널간 간섭 신호 제거 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention provides a frequency offset between an oscillator of a plurality of users and an oscillator of a receiver in a receiver of a distributed orthogonal frequency division multiple access system (OFDMA) scheme in which subcarriers are distributed and distributed to a plurality of users. The present invention relates to an interchannel interference signal cancellation system and method for canceling interchannel interference occurring when present.

일반적으로, 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 이하, OFDM이라 칭함) 방식은 유·무선 통신 시스템에서의 고속 데이터 전송에 적합한 방식으로 연구가 가장 활발히 진행되고 있는 분야이다. OFDM 방식은 서로 직교하는 복수의 부반송파(subcarrier)들로 구성된 신호를 고속 퓨리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)과 역 고속 퓨리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 이용하여 주어진 주파수 대역을 통해 송수신하는 다중 반송파 변조(MCM: Multicarrier Modulation)방식의 일종이다. In general, orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter, referred to as OFDM) is a field that is being actively researched as a method suitable for high-speed data transmission in wired and wireless communication systems. The OFDM method transmits and receives a signal composed of a plurality of subcarriers orthogonal to each other through a given frequency band using a Fast Fourier Transform (FFT) and an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT). It is a kind of multicarrier modulation (MCM).

OFDM 방식은 상호 직교성을 가지는 복수의 반송파들을 사용하므로 주파수 이용효율이 높고, 또한 이동 환경에서의 다중 경로 페이딩에 강하다는 장점이 있다. OFDM 방식이 이동 통신(Mobile Communication)이나, 무선 ATM, 무선 LAN(Local Area Network)등에 사용되면 단일 반송파 전송방식과 마찬가지로 다수 사용자를 위한 다중 접속(multiple access) 방식이 필요하다. OFDM 방식에 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access) 접속방식을 적용한 것을 OFDM/FDMA 또는 OFDMA라 한다.The OFDM scheme uses a plurality of carriers having mutual orthogonality, and thus has an advantage of high frequency utilization efficiency and robustness to multipath fading in a mobile environment. When the OFDM scheme is used for mobile communication, wireless ATM, wireless local area network (LAN), and the like, a single access transmission scheme for multiple users is required like a single carrier transmission scheme. The application of the frequency division multiple access (OFDM) access scheme to the OFDM scheme is called OFDM / FDMA or OFDMA.

OFDMA는 여러 개의 부반송파들 중 각 사용자들에게 특정의 부반송파들을 할당함으로써, 복수의 사용자들에 의한 다중 접속을 가능하게 한다. 그러나 OFDMA 수신기는 주파수 옵셋에 민감하여 주파수 옵셋 자체를 줄이거나, 주파수 옵셋의 영향을 줄이기 위한 방법이 반드시 필요하다. OFDMA는 서로 다른 사용자가 동시에 기지국에 접속하는 형태이므로, 사용자마다 서로 다른 주파수 옵셋을 가지게 된다. 따라서 사용자마다 다르게 나타나는 다중 주파수 옵셋을 보상할 수 있는 방법이 필요하다.OFDMA enables multiple access by multiple users by assigning specific subcarriers to each user among multiple subcarriers. However, the OFDMA receiver is sensitive to the frequency offset, so a method for reducing the frequency offset itself or reducing the influence of the frequency offset is necessary. Since OFDMA is a form in which different users access the base station at the same time, each user has a different frequency offset. Therefore, there is a need for a method for compensating for multiple frequency offsets that appear differently for each user.

일반적으로 주파수 옵셋 자체를 줄이는 방법은 시간 영역에서 수행되며, 주파수 옵셋의 영향을 줄이는 방법은 수신신호를 DFT(Discrete Fourier Transform)한 후 주파수 영역에서 수행된다. 그러나 여러 사용자가 동시에 접속하는 경우 시간 영역에서 주파수 옵셋을 완전히 제거할 수는 없으므로, 주파수 영역에서 주파수 옵셋에 의한 영향을 추가적으로 제거할 필요가 있다. In general, a method of reducing the frequency offset itself is performed in the time domain, and a method of reducing the influence of the frequency offset is performed in the frequency domain after the Discrete Fourier Transform (DFT) of the received signal. However, if multiple users connect at the same time, the frequency offset cannot be completely removed in the time domain. Therefore, it is necessary to further remove the effect of the frequency offset in the frequency domain.

OFDMA를 위한 주파수 옵셋 보상방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 첫 번째는 주파수 옵셋의 영향을 추정하여 결과적으로 나타나는 위상회전을 수신신호에 반대방향으로 곱하여 보상하는 방법이다. 이 방법은 비교적 간단하지만 단일 옵셋만 보정이 가능하다. 두 번째는 추정한 주파수 옵셋을 시간 영역 및 주파수 영역에서 보상 및 제거해 주는 방법이다. 즉, 다중 주파수 옵셋이 발생한 경우, 시간 영역에서 보상을 하더라도 채널간간섭이 완전히 제거되지 않기 때문에 주파수 영역에서 추가적으로 제거하는 방법이지만 상당히 복잡한 단점이 있다. Frequency offset compensation methods for OFDMA can be classified into two types. The first method is to estimate the effect of frequency offset and compensate the resulting phase rotation by multiplying the received signal in the opposite direction. This method is relatively simple, but only a single offset can be corrected. The second method is to compensate and remove the estimated frequency offset in the time domain and the frequency domain. That is, in the case where multiple frequency offsets occur, even though compensation is performed in the time domain, the channel interference is not completely removed.

한편 지금까지의 기술은 주로 각 사용자의 데이터를 전송하기 위해 인접한 대역을 할당하는 집중형 OFDMA 방식에 대해 적용하였으며, 이 경우 인접 사용자를 고려한 2중 주파수 옵셋만을 고려한 방법이었다. On the other hand, the conventional technique has been mainly applied to the centralized OFDMA scheme for allocating adjacent bands to transmit data of each user, in which case only the dual frequency offset considering the neighboring users is considered.

그러나 각 사용자의 부반송파를 대역 전체에 분산시켜 배치하는 분산형 OFDMA의 경우, 주파수 옵셋을 가진 인접 사용자가 다수 존재하게 된다. 따라서 3중 이상의 다중 주파수 옵셋이 발생하는데, 이러한 3중 이상의 다중 주파수 옵셋을 제거하는 기술은 활발하게 연구되지 않은 문제점이 있었다. However, in the case of distributed OFDMA in which subcarriers of each user are distributed and disposed in the entire band, there are many adjacent users having a frequency offset. Therefore, a triple frequency offset occurs more than three times, and the technique of removing such triple frequency offset has a problem that has not been actively studied.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로 본 발명의 목적은 시간 영역에서의 1차적인 주파수 옵셋 보상과 주파수 영역에서의 2차 병렬 간섭 제거를 통하여 시간 및 주파수 영역에서 각각 옵셋을 제거하고 옵셋의 영향을 제거한다. 또한, 본 발명은 주파수 옵셋에 의하여 발생하는 채널간 간섭을 제거함에 있어서, 주파수 영역에서 간섭신호의 크기가 비교적 큰 부반송파까지만 채널간 간섭 제거 범위를 제한함으로써 복잡도를 감소시킨다. The present invention has been invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to remove offsets in the time and frequency domains by performing first-order frequency offset compensation in the time domain and second-order parallel interference cancellation in the frequency domain. Eliminate the effects of offset. In addition, the present invention reduces the complexity by limiting the inter-channel interference cancellation range up to subcarriers with a relatively large magnitude of the interference signal in the frequency domain in removing the inter-channel interference caused by the frequency offset.

이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은, The present invention for performing such an object,

데이터를 전송하기 전에 훈련신호를 전송하여 원하는 사용자 신호의 주파수 옵셋을 추정하는 단계;Estimating a frequency offset of a desired user signal by transmitting a training signal before transmitting data;

OFDMA에 수신된 원하는 사용자의 신호에 대하여 시간 영역에서 주파수 옵셋에 의해 발생하는 위상만큼 반대방향으로 회전시켜 1차적으로 주파수 옵셋을 보상하는 1차 보상단계; 그리고,A first compensation step of compensating the frequency offset primarily by rotating in the opposite direction by a phase generated by the frequency offset in the time domain with respect to a desired user signal received in the OFDMA; And,

1차적으로 주파수 옵셋이 보상된 모든 부반송파에 대해서 동시에 간섭 신호의 크기를 계산하여 원하는 사용자 신호와 인접한 신호의 부반송파에서 간섭 신호를 제거해 주는 주파수 영역에서 채널간 간섭을 제거하는 병렬 간섭 제거 단계를 포함한다.A parallel interference cancellation step is performed to remove inter-channel interference in a frequency domain that primarily removes interference from subcarriers of a signal adjacent to a desired user signal by calculating the magnitude of the interference signal simultaneously for all subcarriers whose frequency offset is compensated. .

본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 옵셋에 의하여 발생하는 채널간 간섭 제거 시스템 및 그 방법은 병렬 간섭 제거 단계에서 복잡도를 줄이기 위하여 원하는 사용자 신호와 간섭신호가 크게 영향을 미치는 범위까지 인접된 부반송파에서만 채널간 간섭을 제거한다. In the orthogonal frequency division multiple access system according to the present invention, the inter-channel interference cancellation system and the method generated by the frequency offset are adjacent to the range where the desired user signal and the interference signal greatly affect the complexity in the parallel interference cancellation step. Inter-channel interference is eliminated only on subcarriers.

또한, 병렬간섭단계는 사용자 신호와 인접한 신호의 부반송파에서 간섭 신호를 제거해 주는 동작을 다단으로 반복하여 채널간 간섭 신호 제거 성능의 개선을 기대할 수 있다.In addition, the parallel interference step may be expected to improve the inter-channel interference signal cancellation performance by repeating the operation of removing the interference signal from the subcarrier of the signal adjacent to the user signal in multiple stages.

본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 옵셋에 의하여 발생하는 채널간 간섭 제거 시스템 및 그 방법은 분산형 OFDMA 방식 전송시스템의 수신기에서 여러 사용자가 주파수 옵셋이 존재하면서 동시에 접속했을 때 발생하는 채널간 간섭을 유발하는 다중 주파수 옵셋에 의한 영향을 제거할 때, 최대한 복잡도를 줄이면서 기존의 방법과 유사한 성능을 낼 수 있도록 하는 효과가 있다. In the orthogonal frequency division multiple access system according to the present invention, the inter-channel interference cancellation system and the method caused by the frequency offset are generated in the receiver of the distributed OFDMA transmission system when multiple users are connected at the same time with the frequency offset. When removing the effects of multiple frequency offsets that cause inter-interference, it is possible to achieve similar performance as the conventional method while reducing the complexity as much as possible.

도 1은 일반적으로 분산형 OFDMA 시스템에서 사용자 부반송파 할당 방법을 보여주기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 채널간 간섭 제거 시스템을 적용하는 OFDMA 수신기 구조를 보여주기 위한 블럭도이다.
도 3은 도 2에서 병렬 간섭 제거기의 구조를 보여주기 위한 블럭도이다.
도 4는 도 3의 주파수 영역의 병렬 간섭 제거기를 다단으로 연결한 구조를 보여주는 블럭도이다. 1 is a graph illustrating a user subcarrier allocation method in a distributed OFDMA system in general.
2 is a block diagram showing the structure of an OFDMA receiver applying an inter-channel interference cancellation system according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a structure of a parallel interference canceller in FIG. 2.
4 is a block diagram illustrating a structure in which parallel interference cancellers in the frequency domain of FIG. 3 are connected in multiple stages.

OFDMA 시스템에서 주파수 옵셋이 존재하면 인접한 부반송파 성분의 일부(채널간 간섭이라고 부르고, 인접 부반송파가 다른 사용자 신호인 경우 다중접속 간섭이라고 부름)가 데이터성분 부반송파 신호로 유입된다. 따라서 잡음이 유입된 것과 같이 데이터의 오류를 증가시키게 된다.In the OFDMA system, if there is a frequency offset, a part of adjacent subcarrier components (called interchannel interference, and multiple access interference when adjacent subcarriers are different user signals) are introduced into the data component subcarrier signal. This increases the error of the data as noise is introduced.

본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 옵셋에 의하여 발생하는 채널간 간섭 제거 시스템은 분산형 OFDMA 시스템에서 발생하는 다중 주파수 옵셋의 영향을 비교적 적은 계산량으로 감소시키기 위한 것이다.The inter-channel interference cancellation system generated by frequency offset in the orthogonal frequency division multiple access system according to the present invention is to reduce the influence of the multiple frequency offset generated in the distributed OFDMA system with a relatively small amount of calculation.

주파수 옵셋에 의하여 발생하는 채널간 간섭 제거 방법은 먼저, OFDMA 시스템에서 데이터를 전송하기 전에 훈련신호를 전송하여 원하는 사용자 신호의 주파수 옵셋을 추정한다.In the inter-channel interference cancellation method generated by the frequency offset, first, a training signal is transmitted before transmitting data in the OFDMA system to estimate a frequency offset of a desired user signal.

전체 N개의 부반송파를 사용하는 분산형 OFDMA 시스템에서 각 사용자가 M개의 부반송파를 사용할 때, 송신신호의 부반송파 구조는 도 1에서 보는 바와 같이 각 사용자에게 일정 간격의 M개 부반송파를 할당한다. 여기서 N/M=U는 정수로서 동시에 전송할 수 있는 최대 사용자 수를 나타낸다. 편의상 N은 송신기에서 이산 푸리에 변환(discrete Fourier transform : DFT)의 크기와 일치한다고 가정한다.When each user uses M subcarriers in a distributed OFDMA system using a total of N subcarriers, the subcarrier structure of the transmission signal allocates M subcarriers at a predetermined interval to each user as shown in FIG. 1. Where N / M = U represents the maximum number of users that can be transmitted simultaneously as integers. For convenience, N is assumed to match the magnitude of the discrete Fourier transform (DFT) at the transmitter.

보호구간을 고려하지 않은 u번째 사용자의 송신신호는 하기 식1과 같이 나타낼 수 있다. The transmission signal of the u-th user not considering the protection interval may be represented by Equation 1 below.

[식 1][Formula 1]

Figure 112011023395402-pat00001
Figure 112011023395402-pat00001

식 1에서 N은 DFT의 크기,

Figure 112011023395402-pat00002
은 시간 영역에서 u번째 사용자의 n번째 신호이고,
Figure 112011023395402-pat00003
는 u번째 사용자의 k번째 부반송파 심볼을 나타낸다.
Figure 112011023395402-pat00004
는 u번째 사용자에 할당된 부반송파의 집합을 의미한다 .In Equation 1, N is the size of DFT,
Figure 112011023395402-pat00002
Is the n th signal of the u th user in the time domain,
Figure 112011023395402-pat00003
Denotes the k th subcarrier symbol of the u th user.
Figure 112011023395402-pat00004
Means the set of subcarriers assigned to the u-th user.

수신기에서 최대 U명의 사용자 신호가 모두 동시에 수신되므로 시간 및 주파수 옵셋이 없는 경우, 보호구간을 제거한 OFDMA 수신신호는 다음 식 2와 같이 표현할 수 있다.Since up to U user signals are all received at the same time in the receiver, when there is no time and frequency offset, the OFDMA received signal having the guard interval removed can be expressed as Equation 2 below.

[식 2][Formula 2]

Figure 112011023395402-pat00005
Figure 112011023395402-pat00005

식 2에서

Figure 112011023395402-pat00006
는 u번째 사용자의 k번째 부반송파의 채널이득을 의미하고,
Figure 112011023395402-pat00007
은 부가성 백색 가우스 잡음(additive whi te gaussian noise : AWGN)을 의미한다. 수신신호의 복조는 DFT를 통해 이루어지며 k번째 심볼은 다음과 같이 나타낼 수 있다.In Equation 2
Figure 112011023395402-pat00006
Means channel gain of kth subcarrier of uth user,
Figure 112011023395402-pat00007
Denotes additive white gaussian noise (AWGN). Demodulation of the received signal is performed through the DFT, and the k-th symbol may be represented as follows.

[식 3][Equation 3]

Figure 112011023395402-pat00008
Figure 112011023395402-pat00008

수신기의 발진기와 u번째 사용자 신호 사이에 정규 주파수 옵셋이

Figure 112011023395402-pat00009
만큼 존재할 때, 식 2에서 표현된 OFDMA 수신 신호는 다음 식4와 같이 표현된다.The regular frequency offset between the oscillator of the receiver and the uth user signal
Figure 112011023395402-pat00009
When present, the OFDMA received signal represented by Equation 2 is expressed as Equation 4 below.

[식 4][Formula 4]

Figure 112011023395402-pat00010
Figure 112011023395402-pat00010

식 4에서 표현된 신호를 DFT하면 u번째 사용자의 k번째 부반송파 심볼은 다음 식 5와 같이 나타낼 수 있다.When the signal expressed in Equation 4 is DFTed, the k-th subcarrier symbol of the u-th user may be expressed as Equation 5 below.

[식 5][Formula 5]

Figure 112011023395402-pat00011
Figure 112011023395402-pat00011

식 5의 우변 첫 항에서

Figure 112011023395402-pat00012
와 곱한 부분은 주파수 옵셋
Figure 112011023395402-pat00013
이 k번째 부반송파에 미치는 영향을 나타내는 것으로, 진폭을 감소시키고 위상을 회전시킨다.
Figure 112011023395402-pat00014
는 주변 부반송파에서 k번째 부반송파로 유입되는 간섭 신호 즉, 채널간 간섭 신호를 나타낸다. 이 간섭 신호
Figure 112011023395402-pat00015
는 다음과 식 6과 같이 정의할 수 있다.In the first term on the right side of Equation 5
Figure 112011023395402-pat00012
Multiply by the frequency offset
Figure 112011023395402-pat00013
This influence on the k-th subcarrier is shown to reduce the amplitude and rotate the phase.
Figure 112011023395402-pat00014
Denotes an interference signal flowing from a neighboring subcarrier to the k-th subcarrier, that is, an interchannel interference signal. This interference signal
Figure 112011023395402-pat00015
Can be defined as in Equation 6.

[식 6][Formula 6]

Figure 112011023395402-pat00016
Figure 112011023395402-pat00016

식 1 내지 식 6과 같이 OFDMA 시스템에서 데이터를 전송하기 전에 훈련신호를 전송하여 원하는 사용자 신호의 주파수 옵셋을 추정하여 주변 부반송파에서 k번째 부반송파로 유입되는 간섭 신호 즉, 채널간 간섭 신호를 계산한다.As shown in Equation 1 to Equation 6, the training signal is transmitted before the data is transmitted in the OFDMA system to estimate the frequency offset of the desired user signal to calculate the interfering signal, that is, interchannel interference signal, which flows from the neighboring subcarriers to the kth subcarrier.

이와 같이 계산된 채널간 간섭 신호를 이용하여 OFDMA 수신기는 주파수 옵셋이 존재하는 수신신호를 수신하여 시간 영역에서의 1차적인 주파수 옵셋 보상과 주파수 영역에서의 2차 병렬 간섭 제거를 통하여 시간 및 주파수 영역에서 각각 옵셋을 제거하고 옵셋의 영향을 제거한다.Using the inter-channel interference signal calculated as above, the OFDMA receiver receives the received signal having the frequency offset, thereby performing the first frequency offset compensation in the time domain and the second parallel interference cancellation in the frequency domain, thereby eliminating the time and frequency domain. Remove the offset from each and remove the effects of the offset.

본 발명에 따른 OFDMA 수신기는 도 2에서 보는 바와 같이 시간 영역 주파수 옵셋 보상기(110)의 출력측에 보호구간 제거기(120)가 형성된다. 보호구간 제거기(120)의 출력측에는 순차적으로 N점 FFT 처리기(130), 사용자 추출기(140) 및 채널등화기(150)가 형성된다. 채널등화기(150)의 출력측에는 주파수 영역 병렬 간섭제거기(160) 및 심볼 판정기(170)가 형성된다.In the OFDMA receiver according to the present invention, as shown in FIG. 2, the guard interval remover 120 is formed at the output side of the time domain frequency offset compensator 110. N-point FFT processor 130, the user extractor 140 and the channel equalizer 150 are sequentially formed on the output side of the guard interval remover 120. On the output side of the channel equalizer 150, a frequency domain parallel interference canceller 160 and a symbol determiner 170 are formed.

본 발명에 따른 OFDMA 수신기의 시간 영역 주파수 옵셋 보상기(110)는 주파수 옵셋이 존재하는 수신신호에 다음 식 7을 연산하여 수신신호의 위상을 반대로 회전시킨다. 시간 영역 주파수 옵셋 보상기(110)는 시간 영역에서 주파수 옵셋에 의해 발생하는 위상만큼 반대방향으로 회전시켜 1차적으로 주파수 옵셋을 제거한다.The time domain frequency offset compensator 110 of the OFDMA receiver according to the present invention calculates the following Equation 7 with respect to a received signal having a frequency offset to reverse the phase of the received signal. The time domain frequency offset compensator 110 removes the frequency offset primarily by rotating in the opposite direction by the phase generated by the frequency offset in the time domain.

[식 7][Equation 7]

Figure 112011023395402-pat00017
Figure 112011023395402-pat00017

시간 영역 주파수 옵셋 보상기(110)에서 1차적으로 주파수 옵셋이 제거된 수신신호는 보호구간에 해당하는 신호를 제거하는 보호 구간 제거기(120)를 통하여 N점 FFT 처리기(130)에 입력된다. N점 FFT 처리기(130)는 OFDMA 신호의 동기에 맞춰 N개마다 이산 푸리에 변환(DFT)한다. 이산 푸리에 변환은 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 처리기를 이용하여 구현된다. N점 FFT 처리기(130)를 통하여 추출된 u번 째 사용자의 심볼 신호는 다음 식 8과 같다.The received signal from which the frequency offset is first removed from the time domain frequency offset compensator 110 is input to the N-point FFT processor 130 through the guard interval remover 120 that removes the signal corresponding to the guard interval. The N-point FFT processor 130 performs discrete Fourier transform (DFT) every N in accordance with the synchronization of the OFDMA signal. The Discrete Fourier Transform is implemented using a Fast Fourier Transform (FFT) processor. The symbol signal of the u th user extracted through the N-point FFT processor 130 is expressed by Equation 8 below.

[식 8][Equation 8]

Figure 112011023395402-pat00018
Figure 112011023395402-pat00018

식 8에서

Figure 112011023395402-pat00019
와
Figure 112011023395402-pat00020
은 시간 영역에서의 1차적인 주파수 옵셋 보정에 의해 변경된 채널간 간섭 신호와 잡음 신호를 나타내며, 간섭 신호
Figure 112011023395402-pat00021
는 다음 식 9와 같이 정리될 수 있다.In Equation 8
Figure 112011023395402-pat00019
Wow
Figure 112011023395402-pat00020
Represents the inter-channel interference signal and the noise signal changed by the primary frequency offset correction in the time domain.
Figure 112011023395402-pat00021
Can be summarized as in Equation 9.

[식 9][Equation 9]

Figure 112011023395402-pat00022
Figure 112011023395402-pat00022

식 9는 u번째 사용자의 k번째 부반송파로 유입되는 간섭신호를 나타내며,

Figure 112011023395402-pat00023
는 u번째 사용자와 i번째 사용자 신호 사 이의 주파수 옵셋의 차이로서 다음 식 10과 같이 표현된다. Equation 9 represents an interference signal flowing into the k th subcarrier of the u th user,
Figure 112011023395402-pat00023
Is the difference between the frequency offset between the u-th user and the i-th user signal and is expressed as in Equation 10 below.

[식 10][Equation 10]

Figure 112011023395402-pat00024
Figure 112011023395402-pat00024

N점 FFT 처리기(130) 및 사용자 추출기(140)에서 DFT 처리되어 출력 신호로부터 각 사용자 신호에 해당하는 반송파가 추출된 신호는 각 사용자별로 다른 채널을 보상하기 위한 채널등화기(150)에 입력된다. 채널등화기(150)에서는 잡음을 무시했을 때, 식 8에서 u번째 사용자의 k번째 부반송파 심볼 및 식 9의 간섭 신호는 다음 식 11 및 12와 같이 표현된다. The NFT FFT processor 130 and the user extractor 140 are DFT-processed to extract a carrier wave corresponding to each user signal from the output signal and are input to the channel equalizer 150 for compensating for different channels for each user. . In the channel equalizer 150, when the noise is ignored, the k-th subcarrier symbol of the u-th user and the interference signal of the equation 9 in Equation 8 are expressed as Equations 11 and 12 below.

[식 11][Equation 11]

Figure 112011023395402-pat00025
Figure 112011023395402-pat00025

[식 12][Equation 12]

Figure 112011023395402-pat00026
Figure 112011023395402-pat00026

식 11은 원래 전송된 심볼

Figure 112011023395402-pat00027
에 채널간 간섭 신호
Figure 112011023395402-pat00028
가 포함된 형태이다. 따라서 식 11로부터 채널간 간섭 신호를 제거하면 간섭이 없는 신호를 얻을 수 있다. 그런데 도 1을 다시 참조하면 u 번째 사용자의 k번째 부반송파 데이터에 영향을 주는 인접 부반송파는, k 째 부반송파로부터 멀리 떨어질수록 간섭의 크기가 지수함수적으로 감소하기 때문에, 인접한 소수의 부반송파로부터 유입된 간섭만을 제거해 주어도 간섭제거 성능이 크게 저하되지 않는다. Equation 11 is the original transmitted symbol
Figure 112011023395402-pat00027
Interchannel interference signal
Figure 112011023395402-pat00028
Included form. Therefore, if the inter-channel interference signal is removed from Equation 11, a signal without interference can be obtained. However, referring back to FIG. 1, since the magnitude of interference decreases exponentially as the distance from the k-th subcarrier increases, the neighboring sub-carriers affecting the k-th subcarrier data of the u-th user may have interference from a small number of adjacent subcarriers. Even removal of the interference does not significantly reduce the interference cancellation performance.

k번째 부반송파을 중심으로 좌우 K 개만의 부반송파로 이루어진 집합을

Figure 112011023395402-pat00029
라고하면
Figure 112011023395402-pat00030
는 다음 식 13과 같이 표현된다.A set of left and right K subcarriers centered on the kth subcarrier
Figure 112011023395402-pat00029
Say
Figure 112011023395402-pat00030
Is expressed as in Equation 13.

[식 13][Formula 13]

Figure 112011023395402-pat00031
Figure 112011023395402-pat00031

식 13에서 부반송파의 위치는 1보다 작거나 N보다 크면 mod N 연산을 적용하여 순환적으로 결정되는데, 주파수 영역 병렬 간섭 제거기(160)을 통하여 심볼 판정기(170)에 전송된 심볼은 식 11로부터 다음 식 14와 같이 구할 수 있다. In Equation 13, if the position of the subcarrier is less than 1 or greater than N, it is cyclically determined by applying a mod N operation. The symbol transmitted to the symbol determiner 170 through the frequency domain parallel interference canceller 160 is represented by It can be obtained as shown in Equation 14.

[식 14][Equation 14]

Figure 112011023395402-pat00032
Figure 112011023395402-pat00032

여기서

Figure 112011023395402-pat00033
는
Figure 112011023395402-pat00034
에 속하는 부반송파로부터 u번째 사용자의 k번째 부반송파로 유입되는 간섭 신호를 의미한다. 식 12를 식 14에 대입하여 다시 표현하면 다음과 식 15와 같이 나타낼 수 있다. here
Figure 112011023395402-pat00033
The
Figure 112011023395402-pat00034
Means an interference signal flowing from the subcarrier belonging to the k-th subcarrier of the u-th user. Substituting Equation 12 into Equation 14 and reexpressing it can be expressed as Equation 15 below.

[식 15][Formula 15]

Figure 112011023395402-pat00035
Figure 112011023395402-pat00035

식 15에서

Figure 112011023395402-pat00036
는
Figure 112011023395402-pat00037
를 판정한 신호를 나타내며,
Figure 112011023395402-pat00038
는 식 12로부터 다음과 같이 표현된다. In Equation 15
Figure 112011023395402-pat00036
The
Figure 112011023395402-pat00037
Indicates a signal determined by
Figure 112011023395402-pat00038
Is expressed as follows from Equation 12.

[식 16][Formula 16]

Figure 112011023395402-pat00039
Figure 112011023395402-pat00039

식 15를 u번째 사용자의 k번째 부반송파에 대해 설명하면 도 3과 같다. 도 3에서 보는 같이 인접 부반송파로부터 유입된 간섭을 제거하는 과정과 간섭을 제거한 신호를 다시 주파수 영역 간섭 제거기(160)에 입력하여 반복 수행할 수 있다. 도 4와 같이 주파수 영역 간섭 제거기(160)를 다단으로 접속하여 간섭제거과정을 반복하면 점점 더 나은 성능을 얻을 수 있다.Equation 15 is described with reference to the k-th subcarrier of the u-th user. As shown in FIG. 3, a process of removing interference introduced from adjacent subcarriers and a signal from which interference is removed may be input to the frequency domain interference canceller 160 and may be repeatedly performed. As shown in FIG. 4, if the frequency domain interference canceller 160 is connected in multiple stages and the interference cancellation process is repeated, better performance can be obtained.

상술한 바와 같이 본 발명은 분산형 OFDMA 시스템에서 발생하는 다중 주파수 옵셋에 의한 채널간 간섭을 제거하는 방법에서 간섭을 제거하는 부반송파의 범위를 제한함으로써 수신기의 복잡도를 경감한다.As described above, the present invention reduces the complexity of the receiver by limiting the range of subcarriers for removing interference in a method for removing interchannel interference caused by multiple frequency offsets in a distributed OFDMA system.

Claims (5)

삭제delete 삭제delete OFDMA에 수신된 신호에 대하여 시간 영역에서 주파수 옵셋에 의해 발생하는 위상만큼 반대방향으로 회전시켜 1차적으로 주파수 옵셋을 보상하는 시간 영역 주파수 옵셋 보상기 (110);
상기 주파수 옵셋이 보상된 신호를 입력받아 보호구간에 해당하는 신호를 제거하는 보호 구간 제거기(120) 및 상기 OFDMA 신호의 동기에 맞춰 N개마다 이산 푸리에 변환하는 N점 FFT 처리기(130);
상기 N점 FFT 처리기(130)의 출력 신호로부터 각 사용자 신호에 해당하는 반송파를 추출하는 사용자 추출기(140) 및 추출된 각 사용자 신호별로 다른 채널을 보상하기 위한 채널등화기(150);
상기 채널등화기(150)의 출력측에 접속되어 주파수 옵셋이 보상된 모든 부반송파에 대해서 동시에 간섭 신호의 크기를 계산하여 원하는 사용자 신호와 인접한 신호의 부반송파에서만 채널간 간섭을 제거하는 주파수 영역 병렬간섭 제거기(160)를 포함하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 옵셋에 의하여 발생하는 채널간 간섭 신호 제거 시스템으로서, 상기 병렬간섭 제거기는 원하는 사용자 신호인 k번째 부반송파을 중심으로 좌우 K 개만의 부반송파로 이루어진 하기 식 1과 같은 집합
Figure 112012091535088-pat00040
에서만 채널간 간섭을 제거하고,
[식 1].
Figure 112012091535088-pat00041

상기 병렬간섭제거기는 하기 식 2과 같이 채널간 간섭을 제거하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 옵셋에 의하여 발생하는 채널간 간섭 신호 제거 시스템.
[식 2]
Figure 112012091535088-pat00042

상기 식 2에서
Figure 112012091535088-pat00043
는 원래 전송된 심볼
Figure 112012091535088-pat00044
에 채널간 간섭 신호
Figure 112012091535088-pat00045
가 포함된
Figure 112012091535088-pat00046
를 판정한 신호를 나타내며,
Figure 112012091535088-pat00047
는 다음 식 3과 같이 표현됨.
[식 3]
Figure 112012091535088-pat00048
A time domain frequency offset compensator 110 for first compensating for the frequency offset by rotating in the opposite direction by a phase generated by the frequency offset in the time domain with respect to the signal received in the OFDMA;
An N point FFT processor 130 for receiving the signal compensated for the frequency offset and removing the signal corresponding to the guard interval and discrete Fourier transforming every N in accordance with the synchronization of the OFDMA signal;
A user extractor 140 for extracting a carrier corresponding to each user signal from an output signal of the N-point FFT processor 130 and a channel equalizer 150 for compensating for a different channel for each extracted user signal;
A frequency domain parallel interference canceller that is connected to the output side of the channel equalizer 150 and calculates the magnitude of the interference signal at the same time for all subcarriers whose frequency offset is compensated and removes the interchannel interference only from the subcarriers of a desired user signal and an adjacent signal ( In the orthogonal frequency division multiple access system comprising a 160) inter-channel interference signal cancellation system generated by the frequency offset, the parallel interference canceller consisting of only the left and right K subcarriers around the k-th subcarrier, which is a desired user signal Such as
Figure 112012091535088-pat00040
Only remove interchannel interference,
[Equation 1].
Figure 112012091535088-pat00041

The parallel interference canceller removes inter-channel interference as shown in Equation 2 below.
[Formula 2]
Figure 112012091535088-pat00042

In Equation 2
Figure 112012091535088-pat00043
Is the originally transmitted symbol
Figure 112012091535088-pat00044
Inter-channel interference signal
Figure 112012091535088-pat00045
With
Figure 112012091535088-pat00046
Indicates a signal determined by
Figure 112012091535088-pat00047
Is expressed as in Equation 3 below.
[Formula 3]
Figure 112012091535088-pat00048
 삭제delete 삭제delete
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