KR101936654B1 - Fbmc 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기 - Google Patents

Fbmc 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기 Download PDF

Info

Publication number
KR101936654B1
KR101936654B1 KR1020160158333A KR20160158333A KR101936654B1 KR 101936654 B1 KR101936654 B1 KR 101936654B1 KR 1020160158333 A KR1020160158333 A KR 1020160158333A KR 20160158333 A KR20160158333 A KR 20160158333A KR 101936654 B1 KR101936654 B1 KR 101936654B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
symbol
fbmc
channel
channel estimation
pilot
Prior art date
Application number
KR1020160158333A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180059133A (ko
Inventor
이충용
이태현
심동규
서봉성
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020160158333A priority Critical patent/KR101936654B1/ko
Publication of KR20180059133A publication Critical patent/KR20180059133A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101936654B1 publication Critical patent/KR101936654B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/2627—Modulators
    • H04L27/264—Pulse-shaped multi-carrier, i.e. not using rectangular window
    • H04L27/26416—Filtering per subcarrier, e.g. filterbank multicarrier [FBMC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/2627—Modulators
    • H04L27/264—Pulse-shaped multi-carrier, i.e. not using rectangular window
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/2627—Modulators
    • H04L27/2644—Modulators with oversampling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2689—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
    • H04L27/2695—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with channel estimation, e.g. determination of delay spread, derivative or peak tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

본 실시예들은 송신기가 송신 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 심볼을 배치하고, 송신 프레임의 기 설정된 프레임 길이는 4N+1(N은 자연수) 개 및 최소 9개이며, 송신 프레임의 양 끝에 동일한 파일럿 심볼을 배치함으로써, 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 수신 오버샘플링 주파수 톤에 대하여 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)를 수행하여 다른 심볼 인터벌의 데이터 심볼로부터 발생하는 간섭 및 파일럿 심볼 간의 간섭을 제거할 수 있는 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기를 제공한다.

Description

FBMC 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기 {Transmitter and Receiver for Signal Level Channel Estimation in FBMC System}
본 실시예가 속하는 기술 분야는 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 채널을 추정하는 방식으로는 심볼 레벨의 채널 추정(Symbol Level Channel Estimation) 방식이 있다.
도 1a는 필터뱅크 다중반송파 시스템의 심볼 레벨의 채널 추정 방식의 구조를 도시한 것이다. 도 1a를 참조하면, 심볼 레벨의 채널 추정 방식에서, 송신기는 수신단과 서로 규약한 부반송파(Subcarrier) 및 심볼 인터벌(Symbol Interval)에 파일럿 심볼(Pilot Symbol)을 전송하고, 수신기는 필터 가중합(Filter Weighted Summation)을 수행한 수신 FBMC 심볼에 기반하여 규약한 파일럿 심볼의 정보를 통해 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI)를 획득한다.
두 개 이상의 프로토타입 필터(Prototype Filter)를 사용하여 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 신호를 전송하는 멀티 필터뱅크 다중반송파 시스템에서는 SIR(Signal-to-Interference Ratio) 성능이 좋은 필터를 사용하는 부반송파에 파일럿 심볼을 배치하여 채널 추정을 수행한다.
도 1b는 멀티 필터뱅크 다중반송파 시스템의 심볼 레벨의 채널 추정 방식을 도시한 것이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, FBMC 시스템에서도 기존의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 사용하는 LS(Least Squares) 채널 추정을 사용할 수 있다.
도 1c는 OFDM 및 심볼 레벨의 채널 추정 방식을 수행한 FBMC 시스템의 BER 성능을 도시한 것이다. 도 1c에 도시된 바와 같이, FBMC 시스템에서 사용하는 프로토타입 필터 세트 의 성능이 좋을 경우, 채널 추정 오차로 인해 발생하는 BER(Bit Error Rate) 성능 차이는 OFDM 시스템과 유사함을 파악할 수 있다.
멀티 필터뱅크 다중반송파 시스템에서 프로토타입 필터의 성능이 좋을 경우에, 기존 OFDM 시스템과 유사한 성능을 얻을 수 있다. 하지만 직교(Orthogonality) 특성 및 주파수 밀집(Frequency Confinement) 특성이 열화된 필터를 사용하면, 수신 FBMC 심볼은 인접한 심볼로부터 발생한 간섭으로 인해 성능 열화가 발생한다.
이를 방지하기 위해 FBMC 시스템은 수신기에서 FFT를 통과한 수신 FBMC 신호(Signal)을 기반으로 오버샘플링 주파수 도메인(Oversampled Frequency Domain)에서 채널 등화(Channel Equalization)를 수행하는 고성능의 신호 레벨의 채널 등화(Signal Level Channel Equalization) 방식을 적용할 수 있다.
도 1d는 기존의 신호 레벨의 채널 등화 및 채널 추정을 포함하는 FBMC 시스템의 수신기의 구조를 도시한 것이다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 신호 레벨의 채널 등화를 수행하기 위해 필요한 CSI는 기존의 채널 추정 방식을 사용하면, 필터 가중합(Filter Weight Summation)을 추가로 수행해야 하는 문제가 있다.
도 1e는 기존의 FBMC 시스템의 오버샘플링 주파수 도메인에서 수신된 FBMC 신호의 간섭을 도시한 것이다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 수신기에서 추가적인 필터 처리없이 수신 FBMC 신호 기반으로 채널 추정을 수행하면, 파일럿 심볼을 통해 채널 추정을 수행하기 위한 오버샘플링 주파수 톤(Oversampled Frequency Tone)에 인접한 데이터 심볼(Data Symbol)로부터 간섭이 발생하여 채널 추정 오차가 크게 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 송신기가 송신 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 심볼을 배치하고, 송신 프레임의 기 설정된 프레임 길이는 4N+1(N은 자연수) 개 및 최소 9개이며, 송신 프레임의 양 끝에 동일한 파일럿 심볼을 배치함으로써, 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 수신 오버샘플링 주파수 톤에 대하여 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)를 수행하여 다른 심볼 인터벌의 데이터 심볼로부터 발생하는 간섭 및 파일럿 심볼 간의 간섭을 제거하는 데 발명의 주된 목적이 있다.
본 발명의 실시예들은 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 채널을 추정하는 오버샘플링 주파수 톤(Oversampled Frequency Tone)에만 필터 계수(Filter Coefficient)가 존재하도록, 송신기가 파일럿 심볼에 프로토타입 필터(Prototype Filter)를 설정함으로써, 오버샘플링 주파수 톤의 SNR 열화를 방지하는 데 발명의 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예들은 오버샘플링 인자의 배수에 해당하는 수신 오버샘플링 주파수 톤에 필터 계수가 존재하지 않도록, 송신기가 데이터 심볼에 프로토타입 필터를 설정함으로써, 수신 오버샘플링 주파수 톤의 부반송파 영역(Subcarrier Domain)에서 파일럿 심볼에 인접한 부반송파의 데이터 심볼로부터 ICI(Inter Carrier Interference)의 발생을 방지하는 데 발명의 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예들은 송신기가 송신 단일 프레임의 처음과 마지막의 파일럿 심볼을 제외한 나머지 파일 심볼은 널(Null) 파일럿 심볼을 사용하며, 동일한 부반송파 인덱스를 갖는 데이터 심볼에 대하여 개루프 프리코딩을 수행함으로써, 파일럿 심볼과 동일한 부반송파에 존재하는 심볼 인터벌 영역의 데이터 심볼로부터 발생한 ISI(Inter Symbol Interference)를 제거하는 데 발명의 다른 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기가 채널을 통하여 FBMC 심볼을 송신하는 방법에 있어서, 상기 프레임을 복수의 파일럿 심볼 및 복수의 데이터 심볼을 포함하는 복수의 FBMC 심볼로 구성하고, 상기 프레임의 단일 프레임은 상기 채널의 상관 시간(Coherence Time) 내에서 전송되며, 상기 단일 프레임의 길이를 기 설정된 프레임 길이로 설정하는 단계, 및 상기 단일 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 상기 채널 추정을 위한 상기 복수의 파일럿 심볼을 배치하는 단계를 포함하는 FBMC 심볼 송신 방법을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기에 있어서, 상기 프레임을 복수의 파일럿 심볼 및 복수의 데이터 심볼을 포함하는 복수의 FBMC 심볼로 구성하고, 상기 프레임의 단일 프레임은 상기 채널의 상관 시간(Coherence Time) 내에서 전송되며, 상기 단일 프레임의 길이를 기 설정된 프레임 길이로 설정하는 프레임 설정부, 및 상기 단일 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 상기 채널 추정을 위한 상기 복수의 파일럿 심볼을 배치하는 심볼 배치부를 포함하는 송신기를 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 FBMC 심볼을 수신하는 방법에 있어서, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행한 수신 FBMC 신호를 기반으로 오버샘플링 주파수 도메인(Oversampled Frequency Domain)에서 상기 채널을 추정(Estimation)하는 단계, 상기 채널을 추정하여 획득한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 기반으로 상기 수신 FBMC 신호를 등화(Equalization)하여 등화 신호를 출력하는 단계, 및 상기 출력한 등화 신호를 필터링하여 FBMC 심볼을 획득하는 단계를 포함하는 FBMC 심볼 수신 방법을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기에 있어서, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행한 수신 FBMC 신호를 기반으로 오버샘플링 주파수 도메인(Oversampled Frequency Domain)에서 상기 채널을 추정(Estimation)하는 채널 추정부, 상기 채널을 추정하여 획득한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 기반으로 상기 수신 FBMC 신호를 등화(Equalization)하여 등화 신호를 출력하는 채널 등화부, 및 상기 출력한 등화 신호를 필터링하여 FBMC 심볼을 획득하는 FBMC 심볼 획득부를 포함하는 수신기를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 송신기가 송신 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 심볼을 배치하고, 송신 프레임의 기 설정된 프레임 길이는 4N+1(N은 자연수) 개 및 최소 9개이며, 송신 프레임의 양 끝에 동일한 파일럿 심볼을 배치함으로써, 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 수신 오버샘플링 주파수 톤에 대하여 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)를 수행하여 다른 심볼 인터벌의 데이터 심볼로부터 발생하는 간섭 및 파일럿 심볼 간의 간섭을 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들은 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 채널을 추정하는 오버샘플링 주파수 톤(Oversampled Frequency Tone)에만 필터 계수(Filter Coefficient)가 존재하도록, 송신기가 파일럿 심볼에 프로토타입 필터(Prototype Filter)를 설정함으로써, 오버샘플링 주파수 톤의 SNR 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들은 오버샘플링 인자의 배수에 해당하는 수신 오버샘플링 주파수 톤에 필터 계수가 존재하지 않도록, 송신기가 데이터 심볼에 프로토타입 필터를 설정함으로써, 수신 오버샘플링 주파수 톤의 부반송파 영역(Subcarrier Domain)에서 파일럿 심볼에 인접한 부반송파의 데이터 심볼로부터 ICI(Inter Carrier Interference)의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들은 송신기가 송신 단일 프레임의 처음과 마지막의 파일럿 심볼을 제외한 나머지 파일 심볼은 널(Null) 파일럿 심볼을 사용하며, 동일한 부반송파 인덱스를 갖는 데이터 심볼에 대하여 개루프 프리코딩을 수행함으로써, 파일럿 심볼과 동일한 부반송파에 존재하는 심볼 인터벌 영역의 데이터 심볼로부터 발생한 ISI(Inter Symbol Interference)를 제거할 수 있는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1a는 필터뱅크 다중반송파 시스템의 심볼 레벨의 채널 추정 방식의 구조를 도시한 것이다.
도 1b는 멀티 필터뱅크 다중반송파 시스템의 심볼 레벨의 채널 추정 방식을 도시한 것이다.
도 1c는 OFDM 및 심볼 레벨의 채널 추정 방식을 수행한 FBMC 시스템의 BER 성능을 도시한 것이다.
도 1d는 기존의 신호 레벨의 채널 등화 및 채널 추정을 포함하는 FBMC 시스템의 수신기의 구조를 도시한 것이다.
도 1e는 기존의 FBMC 시스템의 오버샘플링 주파수 도메인에서 수신된 FBMC 신호의 간섭을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기를 예시한 블록도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기를 예시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 송신기가 적용하는 파일럿 심볼 및 데이터 심볼의 프로토타입 필터 계수를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 송신기가 배치한 신호 레벨의 채널 추정을 위한 파일럿 및 프레임 구조를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 수신기가 수행하는 시간 도메인 평균화(Time Domain Averaging)를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 수신기가 수행한 시간 도메인 파일럿 평균화 과정 후 오버샘플링 주파수 톤에서의 ISI(Inter Symbol Interference)를 도시한 것이다.
도 10 및 도 11는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기가 채널을 통하여 FBMC 심볼을 송신하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 FBMC 심볼을 수신하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 신호 레벨의 채널 추정을 통해 획득한 CSI의 NMSE 성능을 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 신호 레벨의 채널 추정을 통해 획득한 CSI를 기반으로 신호 레벨의 채널 등화의 BER 성능을 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 신호 레벨의 채널 추정의 복잡도를 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템은 송신기, 수신기, 및 채널을 포함한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기를 예시한 블록도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 송신기 (200)는 프레임 설정부(210) 및 심볼 배치부(220)를 포함한다. 송신기(200)는 도 2에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 송신기(300)는 프리코딩부(330), 파일럿 심볼 필터링부(340), 및 데이터 심볼 필터링부(350) 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
프레임 설정부(210, 310)는 프레임을 복수의 파일럿 심볼 및 복수의 데이터 심볼을 포함하는 복수의 FBMC 심볼로 구성하고, 프레임의 단일 프레임은 채널의 상관 시간(Coherence Time) 내에서 전송되며, 단일 프레임의 길이를 기 설정된 프레임 길이로 설정한다. 여기서, 기 설정된 프레임 길이는 4N+1(N은 자연수) 개이고, 최소 9개일 수 있다.
심볼 배치부(220, 320)는 단일 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 심볼을 배치한다. 심볼 배치부는, 단일 프레임의 양 끝에 동일한 파일럿 심볼을 배치한다.
프리코딩부(330)는 단일 프레임의 처음과 마지막의 파일럿 심볼을 제외한 나머지 파일 심볼은 널(Null) 파일럿 심볼을 사용하며, 동일한 부반송파 인덱스를 갖는 데이터 심볼에 대하여 개루프 프리코딩을 수행한다. 프리코딩부(330)는 널 파일럿 심볼 및 소정의 거리에 위치한 심볼 인터벌의 데이터 심볼을 간섭 응답 벡터(Interference Response Vector)에 대한 널 공간 행렬(Null Space Matrix)로 프리코딩한다. 프리코딩부(330)는 파일럿 심볼의 간격마다 데이터 심볼을 나눠서 개루프 프리코딩을 수행할 수 있다.
파일럿 심볼 필터링부(340)는 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 채널을 추정하는 오버샘플링 주파수 톤(Oversampled Frequency Tone)에만 필터 계수(Filter Coefficient)가 존재하도록, 파일럿 심볼에 프로토타입 필터(Prototype Filter)를 설정할 수 있다.
데이터 심볼 필터링부(350)는 오버샘플링 인자의 배수에 해당하는 오버샘플링 주파수 톤에 필터 계수가 존재하지 않도록, 데이터 심볼에 프로토타입 필터를 설정할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기를 예시한 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 수신기(400)는 채널 추정부(410), 채널 등화부(420), 및 FBMC 심볼 획득부(430)를 포함한다. 수신기(400)는 도 4에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 수신기(500)는 디코딩부(540)를 추가로 포함할 수 있다.
채널 추정부(410, 510)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행한 수신 FBMC 신호를 기반으로 오버샘플링 주파수 도메인(Oversampled Frequency Domain)에서 채널을 추정(Estimation)한다. 채널 추정부(410)는 오버샘플링 주파수 톤에 대하여 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)를 수행할 수 있다.
채널 등화부(420, 520)는 채널을 추정하여 획득한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 기반으로 수신 FBMC 신호를 등화(Equalization)하여 등화 신호를 출력한다.
FBMC 심볼 획득부(430, 530)는 출력한 등화 신호를 필터링하여 FBMC 심볼을 획득한다.
디코딩부(540)는 FBMC 심볼에 대하여 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기에 적용되는 개루프 프리코딩 행렬의 역 행렬을 사용하여 디코딩할 수 있다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 FBMC 시스템이 FBMC 신호 레벨의 채널 추정을 위한 프로토타입 필터의 필터 계수를 설정하는 동작을 설명하기로 한다.
FBMC 시스템에서 수신 FBMC 신호는 송신기에서 사용한 프로토타입 필터 에 대하여 매칭 필터링을 수행하지 않았기 때문에, 인접한 데이터 심볼로부터 부반송파 영역 및 심볼 인터벌 영역을 통해 간섭이 발생한다. 이상적인 채널 환경에서 수신한 오버샘플링 주파수 톤은 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112016115652113-pat00001
수신 오버샘플링 주파수 톤은 파일럿 심볼 an,m에 대하여 식 (2)와 같이 파일럿 심볼이 사용하는 프로토타입 필터의 0-th 계수에 의한 응답(Response)을 갖게 된다. 이는 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112016115652113-pat00002
이때 필터 계수는 1보다 작기 때문에 수신 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 성능 열화가 발생한다.
수신 오버샘플링 주파수 톤은 인접한 부반송파의 데이터 심볼로부터 인자의 배수에 해당하는 필터 계수에 의해 ICI(Inter Carrier Interference)이 발생한다. 이는 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure 112016115652113-pat00003
수신 오버샘플링 주파수 톤을 그대로 사용하여 채널 추정을 수행할 경우 채널 추정 오차가 매우 크게 발생하여 적합한 수신 성능을 얻을 수 없다.
따라서 수신 FBMC 신호 기반의 채널 추정을 수행하기 위해서는 (i) 수신 오버샘플링 주파수 톤의 SNR 열화를 방지하기 위한 파일럿 심볼의 프로토타입 필터 및 (ii) 부반송파 영역에서 파일럿 심볼로 간섭 발생을 막기 위한 데이터 심볼의 프로토타입 필터를 설정해야 한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 송신기가 적용하는 파일럿 심볼 및 데이터 심볼의 프로토타입 필터 계수를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바과 같이, 송신기에서 파일럿 심볼 및 데이터 심볼을 위한 프로토타입 필터의 계수를 설정할 수 있다. 각각의 필터 계수는 수학식 4와 같은 조건을 갖는다.
Figure 112016115652113-pat00004
파일럿 심볼의 프로토타입 필터는 수신 오버샘플링 주파수 톤에서의 SNR 열화를 방지하기 위하여 채널 추정을 수행하는 톤에만 계수가 존재하는 필터를 설정한다. 데이터 심볼에 대해서는 파일럿 심볼에게 ICI를 발생하지 않기 위하여 오버샘플링 인자의 배수에 해당하는 톤에 필터 계수가 존재하지 않는 필터를 설정한다.
프로토타입 필터를 설정하여 도 6에 도시된 바와 같이, 채널 추정을 위한 오버샘플링 주파수 톤에 인접한 부반송파의 데이터 심볼로부터 간섭 발생을 막을 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 기존 멀티 필터뱅크 다중반송파 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 수행하기 위해 필터 계수를 수정할 경우, 기존 필터의 직교(Orthogonality) 특성이 거의 변화하지 않으면서 필터링에 필요한 체배(Multiplication)의 개수가 감소하여 송신단 및 수신단의 복잡도를 감소할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 FBMC 시스템에서 FBMC 신호 레벨의 채널 추정을 위한 파일럿 심볼 배치 및 FBMC 시스템의 프레임 구조를 설명하기로 한다.
프로토타입 필터를 통해 파일럿 심볼과 동일한 심볼 인터벌의 데이터 심볼로부터 발생하는 ICI를 방지할 수 있다. 하지만 프로토타입 필터만으로는 다른 심볼 주기(Symbol Duration)의 데이터 심볼로부터 발생하는 간섭을 제거하기 어렵다. 또한 효율적인 신호 레벨의 채널 추정을 위해서는 파일럿 심볼 간의 심볼 인터벌 영역의 간격을 설정하여 파일럿 심볼 간의 간섭을 방지해야 한다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 송신기가 배치한 신호 레벨의 채널 추정을 위한 파일럿 및 프레임 구조를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 수신기가 수행하는 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)를 도시한 것이다.
송신단에서는 서로 다른 파일럿 심볼 간의 간섭을 막기 심볼 인터벌 영역에서 오버샘플링 인자의 간격마다 파일럿 심볼을 배치한다. 또한 채널의 상관 시간(Coherence Time) 내에 전송하는 단일 프레임은 4N+1개, 최소 9개의 FBMC 심볼로 구성되며, 단일 송신 프레임의 양 끝에는 항상 파일럿 심볼을 배치하도록 설정한다.
수신기에서는 수신 프레임을 기반으로 효과적인 채널 추정을 수행하기 위해 도 8에 도시된 바와 같이, 수신 오버샘플링 주파수 톤에 대하여 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)을 수행한다. 파일럿 평균화 기법은 채널 추정 과정의 노이즈에 의한 영향을 줄이기 위해 기존 LTE 표준에서 사용하는 기법으로, 동일한 부반송파에 배치된 서로 다른 심볼 주기의 수신 파일럿 심볼에 대하여 평균화를 수행하고 이를 채널 추정에 이용하는 기법이다.
도 8에 도시된 파일럿 심볼과 다른 부반송파 및 심볼 인터벌에 위치한 데이터 심볼이 파일럿 심볼에 해당하는 수신 오버샘플링 주파수 톤 및 오버샘플링 인자 간격으로 배치된 다음 파일럿 심볼의 오버샘플링 주파수 톤에게 영향을 주는 간섭은 수학식 5와 같은 관계를 성립한다.
Figure 112016115652113-pat00005
데이터 심볼을 송신하기 위한 프로토타입 필터의 필터 계수 조건에 의해, 파일럿 심볼과 서로 다른 부반송파 및 심볼 인터벌에 존재하는 데이터 심볼은 심볼 인터벌 영역에서 오버샘플링 인자 간격으로 배치된 두 파일럿 심볼에게 동일한 크기와 서로 다른 부호를 갖는 간섭을 발생한다. 따라서 이러한 간섭은 본 실시예에서 제안하는 프레임 구조의 특징에 의해 시간 도메인 파일럿 평균화 과정에서 제거할 수 있다.
도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 FBMC 시스템이 FBMC 신호 레벨의 채널 추정을 위하여 개루프 프리코딩하는 동작을 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 수신기가 수행한 시간 도메인 파일럿 평균화 과정 후 오버샘플링 주파수 톤에서의 ISI(Inter Symbol Interference)를 도시한 것이다.
수신기에서 시간 도메인 파일럿 평균화 이후 획득한 오버샘플링 주파수 톤에는 대부분의 간섭이 제거되지만, 도 9에 도시된 바와 같이 동일한 부반송파에 존재하는 심볼 인터벌 영역의 데이터 심볼로부터 발생한 ISI(Inter Symbol Interference)가 제거되지 않는다.
본 실시예에서는 파일럿 심볼과 동일한 부반송파에 위치한 데이터 심볼에 대해서 오버샘플링 주파수 톤이 간섭을 발생하지 않도록 개루프 프리코딩(Open Loop Precoding)을 수행한다. 파일럿 평균화 이후 신호 레벨의 채널 추정을 수행하기 위한 오버샘플링 주파수 톤은 수학식 6과 같이 표현된다.
Figure 112016115652113-pat00006
동일한 부반송파에 위치한 데이터 심볼과 사이에 존재하는 파일럿 심볼은 필터 반응(Filter Response)에 의해 결정되는 간섭 응답 벡터(Interference Response Vector)를 통해 오버샘플링 주파수 톤에 간섭을 발생한다. 따라서 송신기에서는 데이터 심볼 사이에 널(Null) 파일럿 심볼을 사용하고 인접한 심볼 인터벌의 데이터 심볼과 함께 간섭 응답 벡터에 대한 널 공간 행렬(Null Space Matrix)로 개루프 프리코딩을 수학식 7과 같이 수행한다.
Figure 112016115652113-pat00007
수신기에서는 신호 레벨의 채널 추정 및 등화 이후 데이터 심볼을 추정하기 위하여 송신기에서 사용한 개루프 프리코딩 행렬의 역 행렬를 사용해 디코딩 과정을 수행한다.
송신기에서 개루프 프리코딩을 사용할 때, 채널의 상관 시간(Coherence Time)에 따라 다른 운용 방안을 선택할 수 있다. 짧은 상관 시간을 갖는 채널 환경에서는 실시간으로 변화하는 채널을 추정해야 하기 때문에 짧은 길이의 송신 프레임을 사용하게 된다. 따라서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 개루프 프리코딩을 사용할 때, 전체 프레임의 양 끝 파일럿 심볼을 제외한 모든 심볼 인터벌 영역의 데이터 심볼에 대하여 프리코딩 및 디코딩을 수행하더라도 복잡도 증가의 부담이 적다.
반면에, 긴 상관 시간을 갖는 채널 환경에서 송신 프레임의 길이가 증가하는 경우에는, 위와 같이 전체 심볼 인터벌 영역의 데이터 심볼에 대하여 프리코딩을 수행하기에는 복잡도에 대한 부담이 증가한다. 따라서 각 파일럿 심볼 간격마다 데이터 심볼을 나눠서 개루프 프리코딩을 수행할 수 있으며, 이를 통해 전체 심볼에 대한 프리코딩 방식보다 복잡도를 낮추면서도 오버샘플링 주파수 톤에서 발생하는 ISI를 방지할 수 있다.
송신기 및 수신기에 포함된 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
송신기 및 수신기는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.
송신기 및 수신기는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.
도 10 및 도 11는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기가 채널을 통하여 FBMC 심볼을 송신하는 방법을 예시한 흐름도이다.
단계 S1010에서, 송신기는 프레임을 복수의 파일럿 심볼 및 복수의 데이터 심볼을 포함하는 복수의 FBMC 심볼로 구성하고, 프레임의 단일 프레임은 채널의 상관 시간(Coherence Time) 내에서 전송되며, 단일 프레임의 길이를 기 설정된 프레임 길이로 설정한다. 여기서, 기 설정된 프레임 길이는 4N+1(N은 자연수) 개이고, 최소 9개일 수 있다.
단계 S1020에서, 송신기는 단일 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 채널 추정을 위한 복수의 파일럿 심볼을 배치한다.
복수의 파일럿 심볼을 배치하는 단계(S1020)는 단일 프레임의 양 끝에 동일한 파일럿 심볼을 배치할 수 있다.
도 11을 참조하면, 단계 S1130에서, 송신기는 단일 프레임의 처음과 마지막의 파일럿 심볼을 제외한 나머지 파일 심볼은 널(Null) 파일럿 심볼을 사용하며, 동일한 부반송파 인덱스를 갖는 데이터 심볼에 대하여 개루프 프리코딩을 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
개루프 프리코딩을 수행하는 단계(S1130)는 널 파일럿 심볼 및 소정의 거리에 위치한 심볼 인터벌의 데이터 심볼을 간섭 응답 벡터(Interference Response Vector)에 대한 널 공간 행렬(Null Space Matrix)로 프리코딩할 수 있다. 개루프 프리코딩을 수행하는 단계(S1130)는 파일럿 심볼의 간격마다 데이터 심볼을 나눠서 상기 개루프 프리코딩을 수행할 수 있다.
단계 S1140에서, 송신기는 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 채널을 추정하는 오버샘플링 주파수 톤(Oversampled Frequency Tone)에만 필터 계수(Filter Coefficient)가 존재하도록, 상기 파일럿 심볼에 프로토타입 필터(Prototype Filter)를 설정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
단계 S1150에서, 송신기는 오버샘플링 인자의 배수에 해당하는 오버샘플링 주파수 톤에 필터 계수가 존재하지 않도록, 데이터 심볼에 프로토타입 필터를 설정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 FBMC 심볼을 수신하는 방법을 예시한 흐름도이다.
단계 S1210에서, 수신기는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행한 수신 FBMC 신호를 기반으로 오버샘플링 주파수 도메인(Oversampled Frequency Domain)에서 채널을 추정(Estimation)한다. 채널을 추정하는 단계(S1210)는 오버샘플링 주파수 톤에 대하여 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)를 수행할 수 있다.
단계 S1220에서, 수신기는 채널을 추정하여 획득한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 기반으로 수신 FBMC 신호를 등화(Equalization)하여 등화 신호를 출력한다.
단계 S1230에서, 수신기는 출력한 등화 신호를 필터링하여 FBMC 심볼을 획득한다.
도 13을 참조하면, 단계 S1340에서, 수신기는 FBMC 심볼에 대하여 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기에 적용되는 개루프 프리코딩 행렬의 역 행렬을 사용하여 디코딩하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 신호 레벨의 채널 추정을 통해 획득한 CSI의 NMSE 성능을 도시한 것이고, 도 15는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 신호 레벨의 채널 추정을 통해 획득한 CSI를 기반으로 신호 레벨의 채널 등화의 BER 성능을 도시한 것이고, 도 16은 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 신호 레벨의 채널 추정의 복잡도를 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예들에 따른 제안한 신호 레벨의 채널 추정 방식을 멀티 필터뱅크 다중반송파 시스템에 적용하였을 때 얻은 CSI의 성능 결과가 도시되어 있다. CSI의 성능은 실제 채널과 측정 채널을 비교하여 NMSE(Normalized Mean Square Error)를 구하여 비교했다. 기존 심볼 레벨의 채널 추정 방식은 수신 FBMC 심볼이 Multipath Fading 환경에서 Residual Interference를 겪기 때문에 채널 추정 오차가 발생하였다. 하지만 신호 레벨의 채널 추정 방식은 오버샘플링 주파수 톤으로 발생하는 간섭을 프로토타입 필터 설정 및 프리코딩을 통해 방지하였기 때문에 간섭이 발생하지 않는 CP-OFDM 시스템과 유사한 채널 추정 성능을 얻을 수 있다.
도 15를 참조하면, 신호 레벨의 채널 추정 방식을 통해 얻은 CSI를 기반으로 멀티 필터뱅크 다중반송파 시스템에서 신호 레벨의 채널 등화를 수행했을 때 얻은 BER 성능 결과이다. Filter set 2는 신호 레벨의 채널 추정 방식을 수행하기 위해 기존에 사용하고 있는 Filter set 1에서 데이터 심볼을 위한 프로토타입 필터의 계수를 수정하였다. 신호 레벨의 채널 추정을 수행하기 위한 프로토타입 필터 및 개루프 프리코딩 기법으로 인해 송신 데이터 심볼 간 직교 특성이 열화되어 Target BER 10-3을 기준으로 약 1.5dB의 SNR 손해가 발생한다. 하지만 Imperfect CSI 환경에서 채널 추정을 요구하는 경우 기존 시스템에서 사용하는 심볼 레벨의 채널 추정을 사용할 때와 유사한 BER 성능을 얻을 수 있다.
도 16을 참조하면, 신호 레벨의 채널 추정 방식과 기존의 심볼 레벨의 채널 추정 방식의 복잡도를 비교한 결과이다. 심볼 레벨의 채널 추정 방식의 송수신기 필터링을 위해 필요한 체배(Multiplication)의 개수와 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송수신기 필터링, 개루프 프리코딩 및 디코딩에 필요한 Multiplication을 비교하여 각 기법의 복잡도를 비교하였다. 본 실시예에 따른 신호 레벨의 채널 추정 방식은 기존의 기법과 비교하여 낮은 복잡도를 갖지만 송신 프레임의 길이가 증가할 경우 전체 심볼 인터벌 영역에 대해 개루프 프리코딩을 수행할 경우 기존 기법보다 복잡도가 증가하는 문제가 발생한다. 따라서 각 파일럿 심볼 사이의 데이터 심볼마다 나눠서 프리코딩을 수행하여 신호 레벨의 채널 추정에 대한 복잡도의 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 10 내지 도 13에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 10 내지 도 13에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200, 300: 송신기 210, 310: 프레임 설정부
220, 320: 심볼 배치부 330: 프리코딩부
340: 파일럿 심볼 필터링부 350: 데이터 심볼 필터링부
400, 500: 수신기 410, 510: 채널 추정부
420, 520: 채널 등화부 430, 530: FBMC 심볼 획득부
540: 디코딩부

Claims (20)

  1. 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기가 채널을 통하여 FBMC 심볼을 송신하는 방법에 있어서,
    프레임을 복수의 파일럿 심볼 및 복수의 데이터 심볼을 포함하는 복수의 FBMC 심볼로 구성하고, 상기 프레임의 단일 프레임은 상기 채널의 상관 시간(Coherence Time) 내에서 전송되며, 상기 단일 프레임의 길이를 기 설정된 프레임 길이로 설정하는 단계; 및
    상기 단일 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 상기 채널 추정을 위한 상기 복수의 파일럿 심볼을 배치하는 단계
    를 포함하는 FBMC 심볼 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 프레임 길이는 상기 오버샘플링 인자의 간격마다 상기 채널 추정을 위한 상기 복수의 파일럿 심볼을 배치하여, 상기 FBMC 심볼이 K*N+1(상기 K는 상기 오버샘플링 인자이고 상기 K와 상기 N은 자연수) 개를 갖도록 설정되며,
    상기 복수의 파일럿 심볼을 배치하는 단계는,
    상기 단일 프레임의 양 끝에 동일한 파일럿 심볼을 배치하는 것을 특징으로 하는 FBMC 심볼 송신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단일 프레임의 처음과 마지막의 파일럿 심볼을 제외한 나머지 파일 심볼은 널(Null) 파일럿 심볼을 사용하며, 동일한 부반송파 인덱스를 갖는 데이터 심볼에 대하여 개루프 프리코딩을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 FBMC 심볼 송신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 개루프 프리코딩을 수행하는 단계는,
    상기 널 파일럿 심볼 및 소정의 거리에 위치한 심볼 인터벌의 데이터 심볼을 간섭 응답 벡터(Interference Response Vector)에 대한 널 공간 행렬(Null Space Matrix)로 프리코딩하는 것을 특징으로 하는 FBMC 심볼 송신 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 개루프 프리코딩을 수행하는 단계는,
    상기 파일럿 심볼의 간격마다 상기 데이터 심볼을 나눠서 상기 개루프 프리코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC 심볼 송신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 채널을 추정하는 오버샘플링 주파수 톤(Oversampled Frequency Tone)에만 필터 계수(Filter Coefficient)가 존재하도록, 상기 파일럿 심볼에 프로토타입 필터(Prototype Filter)를 설정하는 단계를 추가로 포함하는 FBMC 심볼 송신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오버샘플링 인자의 배수에 해당하는 오버샘플링 주파수 톤에 필터 계수가 존재하지 않도록, 상기 데이터 심볼에 프로토타입 필터를 설정하는 단계를 추가로 포함하는 FBMC 심볼 송신 방법.
  8. 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기에 있어서,
    프레임을 복수의 파일럿 심볼 및 복수의 데이터 심볼을 포함하는 복수의 FBMC 심볼로 구성하고, 상기 프레임의 단일 프레임은 상기 채널의 상관 시간(Coherence Time) 내에서 전송되며, 상기 단일 프레임의 길이를 기 설정된 프레임 길이로 설정하는 프레임 설정부; 및
    상기 단일 프레임의 심볼 인터벌 영역에 오버샘플링 인자(Oversampling Factor)의 간격마다 상기 채널 추정을 위한 상기 복수의 파일럿 심볼을 배치하는 심볼 배치부
    를 포함하는 송신기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기 설정된 프레임 길이는 상기 오버샘플링 인자의 간격마다 상기 채널 추정을 위한 상기 복수의 파일럿 심볼을 배치하여, 상기 FBMC 심볼이 K*N+1(상기 K는 상기 오버샘플링 인자이고 상기 K와 상기 N은 자연수) 개를 갖도록 설정되며,
    상기 심볼 배치부는,
    상기 단일 프레임의 양 끝에 동일한 파일럿 심볼을 배치하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단일 프레임의 처음과 마지막의 파일럿 심볼을 제외한 나머지 파일 심볼은 널(Null) 파일럿 심볼을 사용하며, 동일한 부반송파 인덱스를 갖는 데이터 심볼에 대하여 개루프 프리코딩을 수행하는 프리코딩부를 추가로 포함하는 송신기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프리코딩부는,
    상기 널 파일럿 심볼 및 소정의 거리에 위치한 심볼 인터벌의 데이터 심볼을 간섭 응답 벡터(Interference Response Vector)에 대한 널 공간 행렬(Null Space Matrix)로 프리코딩하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프리코딩부는,
    상기 파일럿 심볼의 간격마다 상기 데이터 심볼을 나눠서 상기 개루프 프리코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  13. 제8항에 있어서,
    신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 채널을 추정하는 오버샘플링 주파수 톤(Oversampled Frequency Tone)에만 필터 계수(Filter Coefficient)가 존재하도록, 상기 파일럿 심볼에 프로토타입 필터(Prototype Filter)를 설정하는 파일럿 심볼 필터링부를 추가로 포함하는 송신기.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 오버샘플링 인자의 배수에 해당하는 오버샘플링 주파수 톤에 필터 계수가 존재하지 않도록, 상기 데이터 심볼에 프로토타입 필터를 설정하는 데이터 심볼 필터링부를 추가로 포함하는 송신기.
  15. 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기가 FBMC 심볼을 수신하는 방법에 있어서,
    고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행한 수신 FBMC 신호를 기반으로 오버샘플링 주파수 도메인(Oversampled Frequency Domain)에서 상기 채널을 추정(Estimation)하는 단계;
    상기 채널을 추정하여 획득한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 기반으로 상기 수신 FBMC 신호를 등화(Equalization)하여 등화 신호를 출력하는 단계;
    상기 출력한 등화 신호를 필터링하여 FBMC 심볼을 획득하는 단계; 및
    상기 FBMC 심볼에 대하여 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기에 적용되는 개루프 프리코딩 행렬의 역 행렬을 사용하여 디코딩하는 단계
    를 포함하는 FBMC 심볼 수신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 채널을 추정하는 단계는,
    오버샘플링 주파수 톤에 대하여 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)를 수행하는 것을 특징으로 하는 FBMC 심볼 수신 방법.
  17. 삭제
  18. 필터뱅크 다중반송파(Filter Bank Multicarrier, FBMC) 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 수신기에 있어서,
    고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행한 수신 FBMC 신호를 기반으로 오버샘플링 주파수 도메인(Oversampled Frequency Domain)에서 상기 채널을 추정(Estimation)하는 채널 추정부;
    상기 채널을 추정하여 획득한 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 기반으로 상기 수신 FBMC 신호를 등화(Equalization)하여 등화 신호를 출력하는 채널 등화부;
    상기 출력한 등화 신호를 필터링하여 FBMC 심볼을 획득하는 FBMC 심볼 획득부; 및
    상기 FBMC 심볼에 대하여 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기에 적용되는 개루프 프리코딩 행렬의 역 행렬을 사용하여 디코딩하는 디코딩부
    를 포함하는 수신기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 채널 추정부는,
    오버샘플링 주파수 톤에 대하여 시간 도메인 파일럿 평균화(Time Domain Pilot Averaging)를 수행하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  20. 삭제
KR1020160158333A 2016-11-25 2016-11-25 Fbmc 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기 KR101936654B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160158333A KR101936654B1 (ko) 2016-11-25 2016-11-25 Fbmc 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160158333A KR101936654B1 (ko) 2016-11-25 2016-11-25 Fbmc 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180059133A KR20180059133A (ko) 2018-06-04
KR101936654B1 true KR101936654B1 (ko) 2019-01-09

Family

ID=62628371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160158333A KR101936654B1 (ko) 2016-11-25 2016-11-25 Fbmc 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101936654B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102149610B1 (ko) * 2019-08-26 2020-08-28 한국교통대학교산학협력단 Ofdm 시스템에서의 mrc 기반 채널추정장치 및 그 채널추정방법
KR102156501B1 (ko) * 2019-08-26 2020-09-15 한국교통대학교산학협력단 Mmse 기반으로 하는 채널추정장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040252772A1 (en) 2002-12-31 2004-12-16 Markku Renfors Filter bank based signal processing
US20150146770A1 (en) 2013-11-28 2015-05-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt Channel estimating method for fbmc telecommunication system
US20160021556A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Layered Detection Method and Apparatus for QAM-FBMC System

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040252772A1 (en) 2002-12-31 2004-12-16 Markku Renfors Filter bank based signal processing
US20150146770A1 (en) 2013-11-28 2015-05-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt Channel estimating method for fbmc telecommunication system
US20160021556A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Layered Detection Method and Apparatus for QAM-FBMC System

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Spiridon Zettas et al., ‘Channel estimation for OFDM systems based on a time domain pilot averaging scheme’, 2013 16th International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC)*
Taehyun Lee et al., 'Per-tone MMSE receiver for MIMO FBMC-QAM systems', 2016 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Asia (ICCE-Asia)
Taehyun Lee et al., 'QAM-FBMC system with a robust prototype filter in multipath fading channels', The 18th IEEE International Symposium on Consumer Electronics (ISCE 2014)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180059133A (ko) 2018-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101084413B1 (ko) 명시적 및 암시적 순환 지연들을 이용한 ｍｉｍｏ 전송을 위한 장치 및 방법
KR100913874B1 (ko) 직교주파수분할다중 시스템에서 부채널 간 간섭 제거 방법
KR101043477B1 (ko) Ｏｆｄｍ 채널 추정
US9252862B2 (en) MIMO preamble for initial access with an unknown number of transmit antennas
CN103283199B (zh) 无线通信系统中的方法和设备
WO2015032313A2 (en) System and method for channel estimation for generalized frequency division multiplexing (gfdm)
US8509710B2 (en) MIMO transmission with explicit and implicit cyclic delays
US7945005B2 (en) Method and module for estimating transmission chanels of a multi-antenna multi-carrier system
US20110090975A1 (en) OFDM inter-carrier interference cancellation method
KR102660271B1 (ko) 채널 및 위상 잡음의 공동 추정을 위한 순회 파일럿 시퀀스
US20220190894A1 (en) Modulation apparatus and demodulation apparatus
JP5219843B2 (ja) マルチキャリア送信器に対して送信電力を最適に割り当てる送信方法
KR101200510B1 (ko) 다중 안테나 ｏｆｄｍ 시스템들에서 순환 지연들을 선택하기 위한 방법들 및 시스템들
KR20100017370A (ko) 다중경로 채널의 지연 확산을 측정하기 위한 방법 및 장치
KR101936654B1 (ko) Fbmc 시스템에서 신호 레벨의 채널 추정을 위한 송신기 및 수신기
US20200195393A1 (en) System and method for power allocation in single input single output orthogonal frequency division multiplexing communication systems
WO2013168792A1 (ja) 無線受信装置、無線送信装置、無線通信システム、プログラムおよび集積回路
US10516449B2 (en) Multi-user MIMO-OFDM system
WO2022258193A1 (en) Generation and reception of precoded signals based on codebook linearization
US8199861B1 (en) Channel estimation in MIMO OFDM communication systems
Suryani et al. Implementation and performance evaluation of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) using WARP
US9369322B2 (en) Method of decoding a received SC-FDMA symbol in a receiver in a OFDM communication system, a receiver, an apparatus, an OFDM communication system and a computer program product
Suárez-Casal et al. KLT-based estimation of rapidly time-varying channels in MIMO-OFDM systems
Al-Qadhi et al. Subspace Blind Channel Estimation Methods in OFDM Systems under Multi-path Channels
Radić et al. Adaptive impulse noise suppression in OFDM systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant