KR101891910B1 - Waveform Design for QAM-FBMC Systems Considering Time Domain Localization - Google Patents
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Abstract
QAM-FBMC 시스템에서의 효율적인 필터를 설계를 위한 기준 및 다중 경로 페이딩 채널 환경에 적합한 필터 및 그 설계 방법이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터의 설계 방법은 복수의 부반송파들 각각에서 필터에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용하고, 수신 필터링을 통해 각 필터들이 매칭되며, 전체 펄스 형태를 정의하는 단계, 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하는 단계, 필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하는 단계, 필터의 탭과 폴-오프 레이트를 통해 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간과 정규화된 에너지를 이용하여 시간영역에서의 지역화를 수행하는 단계를 포함한다.A filter and its design method suitable for reference and multipath fading channel environment for efficient filter design in QAM-FBMC system are presented. In the filter bank-based multi-carrier system proposed in the present invention, the filter design method considering the localization of the time domain applies a filter applying a frequency shift to each of a plurality of subcarriers as a pulse forming filter, Filters are matched, defining the total pulse shape, calculating the total interference power in a plurality of subcarriers to define a self-SIR of the QAM-FBMC transmission signal for the normalized value, a discrete-time Fourier transform The power distribution density PSD of the QAM-FBMC transmission signal is determined by DTFT and the relationship between the filter coefficient and the fall-off rate of the DTFT of the filter is determined by the differentiability of the continuity of the filter Perform the localization in the frequency domain through the steps of the filter, the tap and the pole-off rate, and use the normalized time and the normalized energy in the time domain And a step of performing a screen.
Description
본 발명은 QAM-FBMC 시스템에서의 효율적인 필터를 설계를 위한 기준 및 다중 경로 페이딩 채널 환경에 적합한 필터 및 그 설계 방법에 관한 것이다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to filters for designing efficient filters in a QAM-FBMC system and filters suitable for multipath fading channel environments and a method of designing the filters.
QAM-FBMC 시스템은 필터에 따라 스펙트럼 지역화나 BER 성능에 크게 영향을 받으므로 효율적인 필터를 설계하기 위한 기준이 중요하다. 기존에 설계된 필터는 시간 영역에서의 지역화를 고려하지 않아 CP를 사용하지 않는 FBMC 시스템에서 비효율적이며, 복소 계수와 이종 프로토타입 필터를 사용하여 복잡도가 높다. 따라서 시간 영역에서의 지역화를 고려하여 다중 경로 페이딩 채널에 적합한 필터의 설계를 필요로 한다.Since the QAM-FBMC system is greatly influenced by the spectral localization or the BER performance depending on the filter, the criterion for designing an efficient filter is important. Conventionally designed filters are inefficient in FBMC systems that do not use CP because they do not consider localization in the time domain. Complexity is high using complex coefficients and heterogeneous prototype filters. Therefore, it is necessary to design a filter suitable for multipath fading channel considering localization in time domain.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 시간 영역에서의 지역화를 고려하고, 단순화된 프로토타입 필터를 사용하여 QAM-FBMC 시스템에서 효율적인 다중 경로 페이딩 채널 환경에 적합한 필터 및 그 설계 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a filter and a method for designing an efficient multipath fading channel environment in a QAM-FBMC system using a simplified prototype filter in consideration of localization in a time domain.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터의 설계 방법은 복수의 부반송파들 각각에서 필터에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용하고, 수신 필터링을 통해 각 필터들이 매칭되며, 전체 펄스 형태를 정의하는 단계, 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하는 단계, 필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하는 단계 및 필터의 탭과 폴-오프 레이트를 통해 주파수 영역에서의 지역화(localization)를 수행하고 정규화된 시간과 정규화된 에너지를 이용하여 시간영역에서의 지역화를 수행하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of designing a filter in consideration of locality of a time domain in a filter bank-based multi-carrier system, wherein a filter applied with a frequency shift is applied to each of a plurality of sub- Each filter being matched through receive filtering, defining a total pulse shape, calculating a total interference power on a plurality of subcarriers to define a self-SIR of the QAM-FBMC transmission signal for the normalized value, The power distribution density PSD of the QAM-FBMC transmission signal is determined by a discrete time Fourier transform (DTFT), and the relationship between the filter coefficient and the fall-off rate of the DTFT of the filter is expressed as a derivative of the continuity of the filter Determining the probability and performing localization in the frequency domain through the tap and pole-off rate of the filter and determining the normalized time and the normalized energy < RTI ID = 0.0 > Used to include the step of performing a localization in time domain.
상기 전체 펄스 형태를 정의하는 단계는 ISI(Inter symbol interference)와 ICI(Inter channel interference)를 피하기 위해 GNC(generalized Nyquist criterion)를 만족하도록 전체 펄스 형태를 정의한다. The step of defining the overall pulse shape defines a full pulse shape to satisfy GNC (generalized Nyquist criterion) to avoid Inter symbol interference (ISI) and Inter channel interference (ICI).
상기 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하는 단계는 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하고, 계산된 총 간섭파워의 역수를 정규화된 값에 대한 self-SIR로 정의한다. The step of defining the self-SIR of the QAM-FBMC transmission signal calculates a total interference power on a plurality of subcarriers, and defines a reciprocal of the calculated total interference power as a self-SIR for the normalized value.
상기 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하는 단계는 연속시간함수에 연속성과 미분가능성을 적용하여 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도의 감소 비율로 폴-오프 레이트 조건을 정의하고, 폴-오프 레이트 조건을 만족하는 최대정수에 따라 폴-오프 레이트의 관계를 결정한다. The step of determining the relationship between the filter coefficient and the fall-off rate of the DTFT of the filter by the differentiability of the continuity of the filter comprises applying the continuity and differentiability probabilities to the continuous time function to obtain the QAM- Off rate condition with a decreasing rate of the power distribution density, and determines the relation of the poll-off rate according to the maximum integer satisfying the poll-off rate condition.
상기 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고, 시간영역에서의 지역화를 수행하는 단계는 펄스형성필터의 시간영역에서의 표준편차에 기반하여 주파수 영역에서의 지역화 및 시간영역에서의 지역화를 수행한다. The localization in the frequency domain and the localization in the time domain perform localization in the frequency domain and localization in the time domain based on the standard deviation in the time domain of the pulse shaping filter.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터의 설계 시스템은 복수의 부반송파들 각각에서 필터에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용하고, 수신 필터링을 통해 각 필터들을 매칭하며, 전체 펄스 형태를 정의하는 펄스 형태 정의부, 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하는 self-SIR 정의부, 필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하는 폴-오프 레이트 결정부 및 필터의 탭과 폴-오프 레이트를 통해 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간과 정규화된 에너지를 이용하여 시간영역에서의 지역화를 수행하는 지역화부를 포함한다. In another aspect, in a filter bank-based multi-carrier system proposed in the present invention, a filter design system that takes into account the localization of a time domain applies a filter in which a frequency shift is applied to each of a plurality of sub- A pulse shape defining unit for matching each of the filters through reception filtering and defining a total pulse shape, a self-SIR of a QAM-FBMC transmission signal for a normalized value by calculating a total interference power on a plurality of subcarriers The power distribution density PSD of the QAM-FBMC transmission signal is determined by the discrete-time Fourier transform (DTFT) of the filter, and the filter coefficient and the fall-off rate ) Is determined by the possibility of differentiating the continuity of the filter, and a localization in the frequency domain is performed through the tap and the pole-off rate of the filter And a localization unit for performing localization in the time domain using the normalized time and the normalized energy.
상기 펄스 형태 정의부는 ISI(Inter symbol interference)와 ICI(Inter channel interference)를 피하기 위해 GNC(generalized Nyquist criterion)를 만족하도록 전체 펄스 형태를 정의한다. The pulse shape defining unit defines the entire pulse shape to satisfy GNC (generalized Nyquist criterion) to avoid Inter symbol interference (ISI) and Inter channel interference (ICI).
상기 self-SIR 정의부는 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하고, 계산된 총 간섭파워의 역수를 정규화된 값에 대한 self-SIR로 정의한다. The self-SIR defining unit calculates a total interference power on a plurality of subcarriers, and defines a reciprocal of the calculated total interference power as a self-SIR with respect to a normalized value.
상기 폴-오프 레이트 결정부는 연속시간함수에 연속성과 미분가능성을 적용하여 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도의 감소 비율로 폴-오프 레이트 조건을 정의하고, 폴-오프 레이트 조건을 만족하는 최대정수에 따라 폴-오프 레이트의 관계를 결정한다. Off rate determination section defines a fall-off rate condition at a decreasing rate of the power distribution density of the QAM-FBMC transmission signal by applying continuity and differentiability to the continuous time function, And determines the relationship of the pole-off rate according to the following equation.
상기 지역화부는 펄스형성필터의 시간영역에서의 표준편차에 기반하여 주파수 영역에서의 지역화 및 시간영역에서의 지역화를 수행한다. The localization unit performs localization in the frequency domain and localization in the time domain based on the standard deviation in the time domain of the pulse shaping filter.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 IFFT 및 FFT 수행부, 시간 영역의 지역성 기반 필터, 등화기를 포함하는 QAM-FBMC 시스템에 있어서, 입력 신호를 IFFT 및 FFT 수행부를 통해 IFFT를 수행하고, 복수의 탭을 갖는 시간 영역의 지역성 기반 필터를 통해 시간영역 필터링을 수행하여 FBMC 변조된 신호를 전송하고, 다중경로 페이딩 채널을 통해 수신된 수신 신호에 등화기를 적용한 후 시간 영역의 지역성 기반 필터에 의한 매칭을 통해 심볼을 추정하고, 시간 영역의 지역성 기반 필터는: 복수의 부반송파들 각각에서 필터에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용하고, 수신 필터링을 통해 각 필터들이 매칭되며, 전체 펄스 형태를 정의하고; 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하고; 필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하고; 필터의 탭과 폴-오프 레이트를 통해 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간과 정규화된 에너지를 이용하여 시간영역에서의 지역화를 수행하도록 설계된다. In another aspect, the present invention provides a QAM-FBMC system including an IFFT and FFT unit, a time domain localization filter, and an equalizer, the IFFT unit performing an IFFT on an input signal through an IFFT and FFT unit, The time domain filtering is performed through a time domain localization filter having a plurality of taps to transmit an FBMC modulated signal, an equalizer is applied to a received signal received through a multipath fading channel, And a time-domain locality-based filter: a filter applied with a frequency shift by a filter in each of a plurality of subcarriers is applied to a pulse shaping filter, each filter is matched through receive filtering, Define the shape; Calculating a total interference power on a plurality of subcarriers to define a self-SIR of the QAM-FBMC transmission signal for the normalized value; The power distribution density (PSD) of the QAM-FBMC transmission signal is determined by a discrete-time Fourier transform (DTFT) of the filter, and the relationship between the filter coefficient and the fall- ≪ / RTI > It is designed to perform localization in the frequency domain through tap and pole-off rates of the filter and perform localization in the time domain using normalized time and normalized energy.
상기 시간 영역의 지역성 기반 필터는, 필터 계수를 설정하여, 간섭을 최소로 하는 self-SIR가 정의되고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계에 따른 조건을 만족하는 폴-오프 레이트가 설정되고, 시간 분산은 특정 정규화된 시간 내에 에너지가 분포하도록 설계된다.In the time-domain locality-based filter, a self-SIR that minimizes interference is defined by setting a filter coefficient, and a condition according to a relation between a filter coefficient and a fall-off rate of a DTFT of the filter is defined as A satisfactory pole-off rate is set, and the time variance is designed such that the energy is distributed within a specified normalized time.
본 발명의 실시예들에 따르면 시간 영역에서의 지역화를 고려하고, 단순화된 프로토타입 필터를 사용하여 QAM-FBMC 시스템에서 효율적인 다중 경로 페이딩 채널 환경에 적합한 필터를 설계할 수 있다. According to embodiments of the present invention, a filter suitable for an efficient multi-path fading channel environment in a QAM-FBMC system can be designed by considering a localization in a time domain and using a simplified prototype filter.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 Overlap & sum 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터 설계 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터 설계 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 탭의 수 및 SIR과의 관계 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 QPSK 및 16QAM을 갖는 AWGN 채널에 대한 SNR과 BER의 관계 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 QPSK 및 16QAM을 갖는 EPA 채널에 대한 SNR과 BER의 관계 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 지역화 그래프이다.FIG. 1 is a diagram for explaining the structure and operation of a filter considering the localization of a time domain in a filter bank-based multi-carrier system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an overlay & sum structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of designing a filter considering a time domain in a multi-carrier system based on a filter bank according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a filter design system considering the localization of a time domain in a filter bank-based multi-carrier system according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the relationship between the number of filter taps and the SIR according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a relationship between SNR and BER for an AWGN channel having QPSK and 16QAM according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph of the relationship between SNR and BER for an EPA channel with QPSK and 16QAM according to an embodiment of the present invention.
8 is a spectral localization graph according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a diagram for explaining the structure and operation of a filter considering the localization of a time domain in a filter bank-based multi-carrier system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, IFFT 및 FFT 수행부, 시간 영역의 지역성 기반 필터, 등화기를 포함하는 QAM-FBMC 시스템은 입력 신호를 IFFT 및 FFT 수행부를 통해 IFFT를 수행하고, 복수의 탭을 갖는 시간 영역의 지역성 기반 필터를 통해 시간영역 필터링을 수행하여 FBMC 변조된 신호를 전송한다. 그리고, 다중경로 페이딩 채널을 통해 수신된 수신 신호에 등화기를 적용한 후 시간 영역의 지역성 기반 필터에 의한 매칭을 통해 심볼을 추정한다. According to an embodiment of the present invention, a QAM-FBMC system including an IFFT and FFT performing unit, a time domain localization filter, and an equalizer performs IFFT through an IFFT and FFT performing unit of an input signal, Time domain filtering through the time domain localization filter to transmit the FBMC modulated signal. Then, the equalizer is applied to the received signal received through the multipath fading channel, and then the symbol is estimated through matching using a time domain localization filter.
여기에서 시간 영역의 지역성 기반 필터는 다음과 같은 방법으로 설계될 수 있다.Here, the time-domain locality-based filter can be designed in the following manner.
먼저, 시간 영역의 지역성 기반 필터는 복수의 부반송파들 각각에서 필터에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용하고, 수신 필터링을 통해 각 필터들이 매칭되며, 전체 펄스 형태를 정의할 수 있다. First, in the time-domain locality-based filter, a filter to which a frequency shift is applied by a filter in each of a plurality of subcarriers is applied to a pulse shaping filter, each filter is matched through reception filtering, and a whole pulse shape can be defined.
이후, 시간 영역의 지역성 기반 필터는 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의할 수 있다. Then, a time-domain locality-based filter may define the self-SIR of the QAM-FBMC transmission signal for the normalized value by calculating the total interference power on a plurality of subcarriers.
그리고, 시간 영역의 지역성 기반 필터는 필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정할 수 있다. Then, the time-domain locality-based filter determines the power distribution density (PSD) of the QAM-FBMC transmission signal by the discrete-time Fourier transform (DTFT) of the filter, off rate can be determined by the differentiability of the continuity of the filter.
또한, 시간 영역의 지역성 기반 필터는 필터의 탭과 폴-오프 레이트를 통해 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간과 정규화된 에너지를 이용하여 시간영역에서의 지역화를 수행하도록 설계된다. In addition, the time-domain locality-based filter is designed to perform localization in the frequency domain through tap and pole-off rates of the filter and localization in the time domain using normalized time and normalized energy.
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 시간 영역의 지역성 기반 필터는 필터 계수를 설정하여, 간섭을 최소로 하는 self-SIR가 정의되고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계에 따른 조건을 만족하는 폴-오프 레이트가 설정되고, 시간 분산은 특정 정규화된 시간 내에 에너지가 분포하도록 설계된다. In other words, the time-domain locality-based filter according to the embodiment of the present invention sets a filter coefficient to define a self-SIR that minimizes interference, and a filter coefficient and a fall-off rate rate is set, and the time variance is designed such that the energy is distributed within a specified normalized time.
제안하는 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터는 입출력부(110), QAM 변조부(120), 직/병렬 변환부(130), FBMC 변조부(140) 및 통신부(150)를 포함한다. In the proposed filter bank-based multi-carrier system, a filter that takes into consideration the localness of the time domain includes an input /
도 1a를 참조하면, 신호의 송신 동작에서, 입출력부(110)를 통해 입력 받은 입력 비트는 QAM 변조부(120)를 통해 변조되고, 직/병렬 변환부(130)를 통해 병렬로 변환되어 FBMC 변조부(140)로 전달된다. 1A, an input bit received through an input /
FBMC 변조부(140)는 IFFT 및 FFT 수행부(141) 및 시간 영역의 지역성 기반 필터(142)를 포함한다. IFFT 및 FFT 수행부(141)는 입력 신호에 대해 M-point IFFT를 수행하고, 시간 영역의 지역성 기반 필터(142)를 통해 시간영역 필터링을 수행하여 overlap & sum 구조의 FBMC 변조된 신호를 통신부(150)를 통해 전송한다.The FBMC modulating
더욱 상세하게는, 송신 신호 모델에서의 펄스형성필터 은 프로토타입 필터 의 주파수이동이 적용된 형태로, 와 같이 나타낼 수 있다. More specifically, in a transmission signal model, Prototype filter In this case, As shown in Fig.
다음으로, m번째 부반송파의 k번째 심볼 에 대한 QAM-FBMC 시스템의 전송신호는 와 같이 나타낼 수 있다. 여기에서 M은 부반송파 개수이며, 은 펄스형성필터로 주파수 영역에서 업 샘플링(upsampling) 되어 있다.Next, the kth symbol of the mth subcarrier The transmission signal of the QAM-FBMC system for As shown in Fig. Where M is the number of subcarriers, Is upsampled in the frequency domain with a pulse shaping filter.
프로토타입 필터를 이용하면 전송신호를 와 같이 나타낼 수 있다.
Using a prototype filter, As shown in Fig.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 Overlap & sum 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a diagram illustrating an overlay & sum structure according to an embodiment of the present invention.
QAM-FBMC 시스템의 전송은 M-point IFFT와 시간 영역 필터링을 통해 이뤄지며, 프로토타입 필터는 N개의 탭(tap)을 가진 필터로, N=LM의 관계가 있다. 여기에서 L은 업 샘플링 팩터(upsampling factor)이다. 이러한 업 샘플링 때문에 시간영역에서 overlap & sum 구조로 전송한다.
The transmission of the QAM-FBMC system is performed through M-point IFFT and time domain filtering. The prototype filter is a filter having N taps, and N = LM. Where L is the upsampling factor. Due to this upsampling, it is transmitted in the overlap & sum structure in the time domain.
도 1b를 참조하면, 신호의 수신 동작에서, 통신부(150)를 통해 수신된 신호는 버퍼링 및 분할(Buffering & Slicing)되어 FBMC 변조부(140)로 전달된다.Referring to FIG. 1B, in the signal reception operation, the signal received through the
FBMC 변조부(140)는 IFFT 및 FFT 수행부(141), 등화기(143) 및 시간 영역의 지역성 기반 필터(142)를 포함한다. IFFT 및 FFT 수행부(141)는 수신된 신호에 대해 N-point FFT를 수행하고, 등화기(143)를 적용한 뒤 시간 영역의 지역성 기반 필터(142)의 매칭을 통해 심볼을 추정한다. The FBMC
이후, 직/병렬 변환부(130)를 통해 직렬로 변환되고, QAM 변조부(120)를 통해 변조되어 입출력부(110)를 통해 출력 비트를 출력한다. Then, it is converted into serial through the serial /
더욱 상세하게는, 수신 신호 모델에서의 다중경로 페이딩 채널 에 대한 0번째 수신신호는 와 같다. More specifically, a multipath fading channel in a received signal model The 0 < th > .
여기에서, w는 AWGN(Additive white Gaussian noise)를 의미하고, 합의 인덱스로서 -(L-1) ~ (L-1)은 overlap & sum 구조이고, -L은 인과 채널에 의한 간섭의 영향을 고려한다. 이러한 수신 신호에 등화기를 적용한 뒤 필터의 매칭을 통해 심볼을 추정할 수 있다.
Here, w denotes additive white Gaussian noise (AWGN), and the sum index - (L-1) to (L-1) has an overlap & sum structure. do. The symbol can be estimated by matching the filter after applying the equalizer to the received signal.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터 설계 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of designing a filter considering a time domain in a multi-carrier system based on a filter bank according to an embodiment of the present invention.
필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터 설계 방법은 복수의 부반송파들 각각에서 필터에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용하고, 수신 필터링을 통해 각 필터들이 매칭되며, 전체 펄스 형태를 정의하는 단계(310), 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하는 단계(320), 필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하는 단계(330), 필터의 탭과 폴-오프 레이트를 통해 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간과 정규화된 에너지를 이용하여 시간영역에서의 지역화를 수행하는 단계(340)를 포함한다. In a filter bank-based multi-carrier system, a filter designing a frequency domain by a filter in each of a plurality of subcarriers is applied to a pulse shaping filter, each filter is matched through reception filtering, Defining a pulse shape; computing a total interference power on a plurality of subcarriers to define a self-SIR of a QAM-FBMC transmission signal for the normalized value, a discrete-time Fourier transform The power distribution density PSD of the QAM-FBMC transmission signal is determined by DTFT and the relationship between the filter coefficient and the fall-off rate of the DTFT of the filter is determined by the differentiability of the continuity of the filter In
발리안-로우 정리(Balian-Low Theorem)에 의해 직교성을 유지하면서 지역화가 우수한 필터를 만드는 것은 불가능하므로, 직교성과 지역화의 트레이드-오프(trade-off) 관계를 고려하여 직교성 조건을 완화하면서 지역화가 우수한 필터를 설계해야 한다. 모든 필터들이 프로토타입 필터에 의해 형성되므로 프로토타입 필터를 설계하는 것이 QAM-FBMC 시스템의 필터를 설계하는 것이 되며, 다음 3가지 조건을 고려하여 설계해야 한다.It is not possible to create a filter with excellent localization while preserving orthogonality by Balian-Low Theorem. Therefore, considering the trade-off relationship between orthogonality and localization, A good filter must be designed. Since all the filters are formed by the prototype filter, designing the prototype filter is to design the filter of the QAM-FBMC system, and it should be designed considering the following three conditions.
먼저 단계(310)에서, 펄스 형태 정의부는 복수의 부반송파들 각각에서 필터에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용한다. 이때, 수신 필터링을 통해 각 필터들이 매칭되며, 전체 펄스 형태를 정의한다. 또한, ISI(Inter symbol interference)와 ICI(Inter channel interference)를 피하기 위해 GNC(generalized Nyquist criterion)를 만족하도록 전체 펄스 형태를 정의한다. First, in
각 부반송파 m에서 프로토타입 필터 에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용한다. 수신 필터링을 통해 각 필터들이 매칭되며, 전체 펄스 형태(overall pulse shape)를 와 같이 정의할 수 있다. In each subcarrier m, a prototype filter The frequency shift is applied by The filter is applied as a pulse shaping filter. Through inbound filtering, each filter is matched and the overall pulse shape Can be defined as follows.
그리고, ISI와 ICI를 피하기 위해서 의 GNC(generalized Nyquist criterion)를 만족해야 한다. 설계하려는 필터는 발리안-로우 정리(Balian-Low Theorem)에 의해 GNC를 완벽하게 만족할 수 없고, 이것은 필터에서 간섭의 발생을 의미한다. And to avoid ISI and ICI The GNC (generalized Nyquist criterion). The filter you are designing can not fully satisfy GNC by the Balian-Low Theorem, which means that interference is generated in the filter.
단계(320)에서, self-SIR 정의부는 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의한다. 이때, 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하고, 계산된 총 간섭파워의 역수를 정규화된 값에 대한 self-SIR로 정의한다. In
번째 부반송파에서 총 간섭파워를 와 같이 계산할 수 있다. 정규화된 값()에 대해, 위의 식의 역수를 self-SIR로 정의할 수 있다(1/interference_power). 이때, 간섭을 최소로 하는 필터를 설계하는 것이 목적이고, 다시 말해 self-SIR을 최대화하는 것이 필터 설계의 목적이다. Lt; th > subcarrier. Can be calculated as follows. The normalized value ( ), The reciprocal of the above equation can be defined as self-SIR (1 / interference_power). At this time, it is the purpose of the filter design to minimize the interference, in other words, to maximize the self-SIR.
단계(330)에서, 폴-오프 레이트 결정부는 필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(Power Spectral Density; PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정한다. 다시 말해, 연속시간함수에 연속성과 미분가능성을 적용하여 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도의 감소 비율로 폴-오프 레이트 조건을 정의하고, 폴-오프 레이트 조건을 만족하는 최대정수에 따라 폴-오프 레이트의 관계를 결정한다. In
폴-오프 레이트는 QAM-FBMC 전송신호의 PSD의 감소비율로 정의한다. 이때, 데이터 신호가 비상관(uncorrelated)되어 있다고 가정한다. QAM-FBMC 전송신호의 PSD는 프로토타입 필터의 DTFT인 에 의해 결정된다. The fall-off rate is defined as the decrease rate of the PSD of the QAM-FBMC transmission signal. At this time, it is assumed that the data signal is uncorrelated. The PSD of the QAM-FBMC transmission signal is DTFT of the prototype filter .
프로토타입 필터 계수 와 의 폴-오프 레이트의 관계는 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정된다. Prototype filter coefficients Wow The relationship of the pole-off rate of the filter is determined by the differentiability of the continuity of the filter.
연속성을 나타내는 연속시간함수Continuous time function representing continuity
는 아래 과정을 거쳐 관계식으로 유도할 수 있다. Can be derived as a relational expression through the following process.
, ,
위의 식에서 연속성과 미분가능성을 적용하여 폴-오프 레이트 조건을 정리하면 다음과 같다. In the above equation, the pole-off rate conditions are summarized as follows by applying continuity and differentiability possibility.
이때, r은 홀수 정수, q는 짝수 정수이다. Here, r is an odd integer and q is an even integer.
위의 조건을 만족하는 최대정수가 p이면, 폴-오프 레이트는 을 만족한다. If the maximum integer satisfying the above condition is p, then the pole-off rate is .
단계(340)에서, 지역화부는 필터의 탭과 폴-오프 레이트를 통해 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간과 정규화된 에너지를 이용하여 시간영역에서의 지역화를 수행한다. 펄스형성필터의 시간영역에서의 표준편차에 기반하여 주파수 영역에서의 지역화 및 시간영역에서의 지역화를 수행한다. In
주파수 영역에서는 필터 탭(tap)과 폴-오프 레이트를 통해 지역화를 수행하고, 시간 영역에서 지역화를 수행하기 위해 와 같은 파라미터 고려한다. 또한, 정규화된 시간과 () 정규화된 에너지를 () 이용한다. 이것은 펄스형성필터의 시간영역에서의 표준편차를 의미하며, 값이 작을수록 시간영역에서 에너지 지역화가 잘 되어 있는 것을 의미한다. CP(Cyclic Prefix)를 사용하지 않는 FBMC 시스템은 가 작을수록 다중경로 페이딩 채널에서 유효할 수 있다.
In the frequency domain, we perform localization through filter tap and pole-off rate, and perform localization in the time domain. . Also, the normalized time and ( ) Normalized energy ( ). This means the standard deviation in the time domain of the pulse shaping filter, and the smaller the value, the better the energy localization in the time domain. FBMC systems that do not use CP (Cyclic Prefix) Can be effective in a multipath fading channel.
본 발명의 실시예에 따른 필터를 설계하는 것은 먼저, 프로토타입 필터 계수 를 설정하고, 최적화 문제(예를 들어, Pattern search algorithm 이용)를 수행한다. Designing a filter according to an embodiment of the present invention first includes the steps of: And performs an optimization problem (for example, using a pattern search algorithm).
최적화 문제에 있어서, 목적 함수는 Ii를 최소화하는 것이고, , , , 의 조건을 만족하는 것을 목표로 한다. For the optimization problem, the objective function is to minimize I i , , , , Is satisfied.
다시 말해, 폴-오프 레이트 조건을 설정하고, 시간 분산(time dispersion)은 근사적으로 특정 정규화된 시간(normalized time) 안에 대부분의 에너지가 있도록 설계한다.
In other words, the pole-off rate condition is set, and the time dispersion is designed so that most of the energy is within a certain normalized time.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터뱅크 기반 다중 반송파 시스템에서 시간 영역의 지역성을 고려한 필터 설계 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a filter design system considering the localization of a time domain in a filter bank-based multi-carrier system according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 필터 설계 시스템(400)은 프로세서(410), 버스(420), 네트워크 인터페이스(430), 메모리(440) 및 데이터베이스(450)를 포함할 수 있다. 메모리(440)는 운영체제(441) 및 시간 영역의 지역성을 고려한 필터 설계 루틴(442)을 포함할 수 있다. 프로세서(410)는 펄스 형태 정의부(411), self-SIR 정의부(412), 폴-오프 레이트 결정부(413), 지역화부(414)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서 필터 설계 시스템(400)은 도 4의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 필터 설계 시스템(400)은 디스플레이나 트랜시버(transceiver)와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다.The
메모리(440)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(440)에는 운영체제(441)와 시간 영역의 지역성을 고려한 필터 설계 루틴(442)을 위한 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism, 미도시)을 이용하여 메모리(440)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 네트워크 인터페이스(430)를 통해 메모리(440)에 로딩될 수도 있다. The
버스(420)는 필터 설계 시스템(400)의 구성요소들간의 통신 및 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 버스(420)는 고속 시리얼 버스(high-speed serial bus), 병렬 버스(parallel bus), SAN(Storage Area Network) 및/또는 다른 적절한 통신 기술을 이용하여 구성될 수 있다.The
네트워크 인터페이스(430)는 필터 설계 시스템(400)을 컴퓨터 네트워크에 연결하기 위한 컴퓨터 하드웨어 구성요소일 수 있다. 네트워크 인터페이스(430)는 필터 설계 시스템(400)을 무선 또는 유선 커넥션을 통해 컴퓨터 네트워크에 연결시킬 수 있다.
데이터베이스(450)는 시간 영역의 지역성을 고려한 필터 설계를 위해 필요한 모든 정보를 저장 및 유지하는 역할을 할 수 있다. 확장된 글로벌 상품 분류 체계를 마스터데이터로서 저장한다. 도 4에서는 필터 설계 시스템(400)의 내부에 데이터베이스(450)를 구축하여 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 시스템 구현 방식이나 환경 등에 따라 생략될 수 있고 혹은 전체 또는 일부의 데이터베이스가 별개의 다른 시스템 상에 구축된 외부 데이터베이스로서 존재하는 것 또한 가능하다.The
프로세서(410)는 기본적인 산술, 로직 및 필터 설계 시스템(400)의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(440) 또는 네트워크 인터페이스(430)에 의해, 그리고 버스(420)를 통해 프로세서(410)로 제공될 수 있다. 프로세서(410)는 펄스 형태 정의부(411), self-SIR 정의부(412), 폴-오프 레이트 결정부(413), 지역화부(414)를 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로그램 코드는 메모리(440)와 같은 기록 장치에 저장될 수 있다.The
펄스 형태 정의부(411), self-SIR 정의부(412), 폴-오프 레이트 결정부(413), 지역화부(414)는 도 3의 단계들(310~340)을 수행하기 위해 구성될 수 있다.The pulse
필터 설계 시스템(400)은 펄스 형태 정의부(411), self-SIR 정의부(412), 폴-오프 레이트 결정부(413), 지역화부(414)를 포함할 수 있다.The
펄스 형태 정의부(411)는 복수의 부반송파들 각각에서 필터에 의해 주파수 이동이 적용된 필터를 펄스형성필터로 적용한다. 그리고, 수신 필터링을 통해 각 필터들을 매칭하며, 전체 펄스 형태를 정의한다. 펄스 형태 정의부(411)는 ISI(Inter symbol interference)와 ICI(Inter channel interference)를 피하기 위해 GNC(generalized Nyquist criterion)를 만족하도록 전체 펄스 형태를 정의한다. The pulse
self-SIR 정의부(412)는 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의한다. 이때, 복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하고, 계산된 총 간섭파워의 역수를 정규화된 값에 대한 self-SIR로 정의한다.The self-
폴-오프 레이트 결정부(413)는 필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정한다. 다시 말해, 연속시간함수에 연속성과 미분가능성을 적용하여 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도의 감소 비율로 폴-오프 레이트 조건을 정의하고, 폴-오프 레이트 조건을 만족하는 최대정수에 따라 폴-오프 레이트의 관계를 결정한다.The fall-off
지역화부(414)는 필터의 탭과 폴-오프 레이트를 통해 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간과 정규화된 에너지를 이용하여 시간영역에서의 지역화를 수행한다. 펄스형성필터의 시간영역에서의 표준편차에 기반하여 주파수 영역에서의 지역화 및 시간영역에서의 지역화를 수행한다.
The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 탭의 수 및 SIR과의 관계 그래프이다. 5 is a graph showing the relationship between the number of filter taps and the SIR according to an exemplary embodiment of the present invention.
필터 탭 수를 변화시켜가며 self-SIR을 측정하고, 표 1은 이러한 필터 계수를 나타낸다. The self-SIR is measured while changing the number of filter taps, and Table 1 shows such filter coefficients.
<표 1><Table 1>
필터 탭 수를 변화시켜가며 self-SIR을 측정하면 값이 크게 변하고 일정한 구간이 생기는 계단함수의 형태를 가지게 되므로 SIR이 일정한 부분에서 가장 작은 수의 탭인 7, 11, 15에 대한 필터 계수를 제시한다.
As the number of filter taps is changed and the self-SIR is measured, the value changes greatly and has the form of a step function that has a constant interval. Therefore, the filter coefficients for the smallest number of
표 2는 다양한 필터의 비교 결과를 나타낸다. Table 2 shows the comparison results of various filters.
<표 2><Table 2>
기준(reference) 필터의 경우 self-SIR과 폴-오프 레이트 만을 고려하여 설계된 필터이다. In the case of a reference filter, it is a filter designed considering only the self-SIR and the fall-off rate.
제안된(Proposed) 필터의 경우는 시간 분산(time dispersion)을 고려하여 시간영역에서도 지역화가 잘 이루어지도록 설계된 필터이다. In the case of the proposed filter, it is designed to be well localized in time domain considering time dispersion.
를 작도록 설계하게 되면 대칭일 경우가 유리하므로 리얼(real) 필터가 설계되며, 복소수 부분이 없어 폴-오프 레이트 조건에도 유리하므로 더 높은 폴-오프 레이트를 만족할 수 있다. A real filter is designed because it is advantageous in the case of symmetry, and since it has no complex part, it is also advantageous in a pole-off rate condition, so that a higher pole-off rate can be satisfied.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 필터는 이종필터를 사용하지 않으며, 동종필터를 사용하면서도 실수 계수만 사용하였기 때문에 복잡도가 상당히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 도 5 및 도 6을 참조하여 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다.
As described above, since the filter according to the embodiment of the present invention does not use a heterogeneous filter and only a real coefficient is used while using a homogeneous filter, the complexity is significantly reduced. The simulation results will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 QPSK 및 16QAM을 갖는 AWGN 채널에 대한 SNR과 BER의 관계 그래프이다.6 is a graph showing a relationship between SNR and BER for an AWGN channel having QPSK and 16QAM according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 QPSK 및 16QAM을 갖는 EPA 채널에 대한 SNR과 BER의 관계 그래프이다.7 is a graph of the relationship between SNR and BER for an EPA channel with QPSK and 16QAM according to an embodiment of the present invention.
QAM-FBMC 시스템을 구현하기 위해 filter case 2, C를 사용하였고, 부반송파 M=64, 업 샘플링 팩터 L=4, QPSK 변조(스펙트럼 지역화 시뮬레이션의 경우 M=512)를 이용한다. 또한, SISO 채널 및 ZF(zero-forcing) 등화기 사용하여 시뮬레이션을 수행한다. To implement QAM-FBMC system, filter
<표 3><Table 3>
<표 4><Table 4>
도 6 및 도 7과 같이, SIR이 낮아 AWGN에서는 성능 저하가 있지만, 실제 채널을 겪었을 때는 SIR이 낮음에도 불구하고 가 작기 때문에 보다 성능이 우수한 것을 확인 할 수 있다.
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, although the performance is deteriorated in the AWGN due to the low SIR, even though the SIR is low when the actual channel is experienced It is possible to confirm that the performance is better.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 지역화 그래프이다. 8 is a spectral localization graph according to an embodiment of the present invention.
동일한 탭 수를 사용한 필터에서도 폴-오프 레이트를 우수하게 설계하여 제안된 필터의 성능이 우수함을 확인할 수 있다. It is confirmed that the proposed filter has excellent performance by designing the pole-off rate even with the filter using the same number of taps.
이와 같이, 시간 영역에서의 지역화를 고려하고, 단순화된 프로토타입 필터를 사용하여 QAM-FBMC 시스템에서 효율적인 다중 경로 페이딩 채널 환경에 적합한 필터를 설계할 수 있다.
Thus, considering the localization in the time domain, a simplified prototype filter can be used to design a filter suitable for an efficient multi-path fading channel environment in a QAM-FBMC system.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device As shown in FIG. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 수행될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalent, even if it is replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (12)
복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하는 단계;
필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하는 단계; 및
주파수 영역 필터 계수의 개수와 폴-오프 레이트를 통해 QAM-FBMC 전송신호의 주파수 영역에서의 지역화(localization)를 수행하고 정규화된 시간영역에서의 에너지 분포를 이용하여 QAM-FBMC 전송신호의 시간영역에서의 지역화를 수행하는 단계
를 포함하는 시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 방법. Applying transmit filtering by a pulse shaping filter at each of a plurality of subcarriers, defining each of the filters through receive filtering, and defining an entire pulse filter;
Calculating a total interference power on a plurality of subcarriers to define a self-SIR of the QAM-FBMC transmission signal for the normalized value;
The power distribution density (PSD) of the QAM-FBMC transmission signal is determined by a discrete-time Fourier transform (DTFT) of the filter, and the relationship between the filter coefficient and the fall- By the differential likelihood of the input signal; And
The localization in the frequency domain of the QAM-FBMC transmission signal is performed through the number of frequency domain filter coefficients and the fall-off rate, and the energy distribution in the normalized time domain is used to estimate the QAM- ≪ RTI ID = 0.0 >
And a time domain localization filter.
상기 전체 펄스 필터를 정의하는 단계는,
ISI(Inter symbol interference)와 ICI(Inter channel interference)를 피하기 위해 GNC(generalized Nyquist criterion)를 만족하도록 전체 펄스 형태를 정의하는
시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 방법.The method according to claim 1,
Wherein defining the full pulse filter comprises:
In order to avoid Inter symbol interference (ISI) and Inter channel interference (ICI), the entire pulse shape is defined to satisfy a GNC (generalized Nyquist criterion)
A Design Method of Locality based Filter in Time Domain.
상기 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하는 단계는,
복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하고, 계산된 총 간섭파워의 역수를 정규화된 값에 대한 self-SIR로 정의하는
시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 방법.The method according to claim 1,
The step of defining the self-SIR of the QAM-FBMC transmission signal includes:
Calculating a total interference power on a plurality of subcarriers, and defining a reciprocal of the calculated total interference power as a self-SIR for the normalized value
A Design Method of Locality based Filter in Time Domain.
상기 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하는 단계는,
연속시간함수에 연속성과 미분가능성을 적용하여 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도의 감소 비율로 폴-오프 레이트 조건을 정의하고, 폴-오프 레이트 조건을 만족하는 최대정수에 따라 폴-오프 레이트의 관계를 결정하는
시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of determining the relationship between the filter coefficient and the fall-off rate of the DTFT of the filter by the differentiability of the continuity of the filter comprises:
Off rate condition with a decreasing rate of the power distribution density of the QAM-FBMC transmission signal by applying continuity and differentiability probabilities to the continuous time function, and calculates a fall-off rate according to the maximum integer satisfying the fall- To determine the relationship
A Design Method of Locality based Filter in Time Domain.
상기 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고, 시간영역에서의 지역화를 수행하는 단계는,
펄스형성필터의 시간영역에서의 표준편차에 기반하여 주파수 영역에서의 지역화 및 시간영역에서의 지역화를 수행하는
시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of performing the localization in the frequency domain and the step of performing the localization in the time domain include:
Localization in the frequency domain and localization in the time domain based on the standard deviation in the time domain of the pulse shaping filter
A Design Method of Locality based Filter in Time Domain.
복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하는 self-SIR 정의부;
필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하는 폴-오프 레이트 결정부; 및
주파수 영역 필터 계수의 개수와 폴-오프 레이트를 통해 QAM-FBMC 전송신호의 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간영역에서의 에너지 분포를 이용하여 QAM-FBMC 전송신호의 시간영역에서의 지역화를 수행하는 지역화부
를 포함하는 시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 시스템. A pulse shape defining unit applying transmission filtering by a pulse shaping filter in each of a plurality of subcarriers, matching each filter through reception filtering, and defining an entire pulse filter;
A self-SIR defining unit for calculating a total interference power on a plurality of subcarriers to define a self-SIR of a QAM-FBMC transmission signal with respect to a normalized value;
The power distribution density (PSD) of the QAM-FBMC transmission signal is determined by a discrete-time Fourier transform (DTFT) of the filter, and the relationship between the filter coefficient and the fall- A pole-off rate determination unit that determines a pole-off rate according to the differentiability of the output signal; And
Localization of the QAM-FBMC transmission signal in the frequency domain through the number of frequency domain filter coefficients and the pole-off rate and localization in the time domain of the QAM-FBMC transmission signal using the energy distribution in the normalized time domain Localization department performing
Time domain localization filter design system.
상기 펄스 형태 정의부는,
ISI(Inter symbol interference)와 ICI(Inter channel interference)를 피하기 위해 GNC(generalized Nyquist criterion)를 만족하도록 전체 펄스 형태를 정의하는
시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the pulse shape defining unit comprises:
In order to avoid Inter symbol interference (ISI) and Inter channel interference (ICI), the entire pulse shape is defined to satisfy a GNC (generalized Nyquist criterion)
Time Domain Region Based Filter Design System.
상기 self-SIR 정의부는,
복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하고, 계산된 총 간섭파워의 역수를 정규화된 값에 대한 self-SIR로 정의하는
시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 시스템.The method according to claim 6,
The self-SIR defining unit includes:
Calculating a total interference power on a plurality of subcarriers, and defining a reciprocal of the calculated total interference power as a self-SIR for the normalized value
Time Domain Region Based Filter Design System.
상기 폴-오프 레이트 결정부는,
연속시간함수에 연속성과 미분가능성을 적용하여 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도의 감소 비율로 폴-오프 레이트 조건을 정의하고, 폴-오프 레이트 조건을 만족하는 최대정수에 따라 폴-오프 레이트의 관계를 결정하는
시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the poll-off rate determination unit comprises:
Off rate condition with a decreasing rate of the power distribution density of the QAM-FBMC transmission signal by applying continuity and differentiability probabilities to the continuous time function, and calculates a fall-off rate according to the maximum integer satisfying the fall- To determine the relationship
Time Domain Region Based Filter Design System.
상기 지역화부는,
펄스형성필터의 시간영역에서의 표준편차에 기반하여 주파수 영역에서의 지역화 및 시간영역에서의 지역화를 수행하는
시간 영역의 지역성 기반 필터 설계 시스템.The method according to claim 6,
The localization unit,
Localization in the frequency domain and localization in the time domain based on the standard deviation in the time domain of the pulse shaping filter
Time Domain Region Based Filter Design System.
입력 신호를 IFFT 및 FFT 수행부를 통해 IFFT를 수행하고, 복수의 탭을 갖는 시간 영역의 지역성 기반 필터를 통해 시간영역 필터링을 수행하여 FBMC 변조된 신호를 전송하고, 다중경로 페이딩 채널을 통해 수신된 수신 신호에 등화기를 적용한 후 시간 영역의 지역성 기반 필터에 의한 매칭을 통해 심볼을 추정하고,
시간 영역의 지역성 기반 필터는:
복수의 부반송파들 각각에서 펄스형성필터에 의해 송신 필터링을 적용하고, 수신 필터링을 통해 각 필터들이 매칭되며, 전체 펄스 필터를 정의하고;
복수의 부반송파들에서 총 간섭파워를 계산하여 정규화된 값에 대한 QAM-FBMC 전송신호의 self-SIR을 정의하고;
필터의 이산시간 푸리에변환(DTFT)에 의해 QAM-FBMC 전송신호의 전력 분포 밀도(PSD)를 결정하고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계를 필터의 연속성의 미분가능성에 의해 결정하고;
주파수 영역 필터 계수의 개수와 폴-오프 레이트를 통해 QAM-FBMC 전송신호의 주파수 영역에서의 지역화를 수행하고 정규화된 시간영역에서의 에너지 분포를 이용하여 QAM-FBMC 전송신호의 시간영역에서의 지역화를 수행하도록 설계되는
QAM-FBMC 시스템.In a QAM-FBMC system including an IFFT and FFT implementation, a time domain localization filter, and an equalizer,
An input signal is subjected to IFFT through an IFFT and FFT performing unit, time domain filtering is performed through a time domain localization filter having a plurality of taps to transmit an FBMC modulated signal, After the equalizer is applied to the signal, the symbol is estimated through matching by the region-based filter in the time domain,
The time-domain locality-based filter is:
Applying transmit filtering by a pulse shaping filter at each of a plurality of subcarriers, matching each of the filters through receive filtering, defining an entire pulse filter;
Calculating a total interference power on a plurality of subcarriers to define a self-SIR of the QAM-FBMC transmission signal for the normalized value;
The power distribution density (PSD) of the QAM-FBMC transmission signal is determined by a discrete-time Fourier transform (DTFT) of the filter, and the relationship between the filter coefficient and the fall- ≪ / RTI >
Localization of the QAM-FBMC transmission signal in the frequency domain through the number of frequency domain filter coefficients and the pole-off rate and localization in the time domain of the QAM-FBMC transmission signal using the energy distribution in the normalized time domain Designed to perform
QAM-FBMC system.
상기 시간 영역의 지역성 기반 필터는,
필터 계수를 설정하여, 간섭을 최소로 하는 self-SIR가 정의되고, 필터 계수와 필터의 DTFT의 폴-오프 레이트(fall-off rate)의 관계에 따른 조건을 만족하는 폴-오프 레이트가 설정되고, 시간 분산은 특정 정규화된 시간 내에 에너지가 분포하도록 설계되는
QAM-FBMC 시스템.12. The method of claim 11,
Wherein the time-domain locality-
By setting filter coefficients, a self-SIR that minimizes interference is defined, and a poll-off rate that satisfies the condition according to the relationship between the filter coefficient and the fall-off rate of the DTFT of the filter is set , The time variance is designed so that the energy is distributed within a specified normalized time
QAM-FBMC system.
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