KR102136935B1 - Method for estimating channel in v2x communication - Google Patents
Method for estimating channel in v2x communication Download PDFInfo
- Publication number
- KR102136935B1 KR102136935B1 KR1020180166138A KR20180166138A KR102136935B1 KR 102136935 B1 KR102136935 B1 KR 102136935B1 KR 1020180166138 A KR1020180166138 A KR 1020180166138A KR 20180166138 A KR20180166138 A KR 20180166138A KR 102136935 B1 KR102136935 B1 KR 102136935B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cfr
- ofdm symbol
- estimating
- subcarrier
- channel
- Prior art date
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
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2655—Synchronisation arrangements
- H04L27/2689—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
- H04L27/2695—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with channel estimation, e.g. determination of delay spread, derivative or peak tracking
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/022—Channel estimation of frequency response
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0202—Channel estimation
- H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
-
- 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
- H04L27/2628—Inverse Fourier transform modulators, e.g. inverse fast Fourier transform [IFFT] or inverse discrete Fourier transform [IDFT] modulators
-
- 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
- H04L27/2668—Details of algorithms
- H04L27/2681—Details of algorithms characterised by constraints
- H04L27/2688—Resistance to perturbation, e.g. noise, interference or fading
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
- H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
- H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Discrete Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
V2X 통신을 위한 채널 추정 방법이 개시된다. 상기 방법은 패킷 내 프리앰블의 OFDM 심볼에서 모든 부 반송파에 대한 채널 주파수 응답(channel frequency response(CFR))을 추정하는 단계와, 추정된 CFR을 상기 패킷 내 데이터필드의 첫번째 OFDM 심볼로 전달하는 단계와, 현재 OFDM 심볼의 데이터 및 파일럿 영역 CFR과 이전 OFDM 심볼에서 전달된 가드 밴드 및 직류 부반송파 CFR을 조합하여 현재 OFDM 심볼의 모든 부 반송파의 CFR을 업데이트 하는 단계와, 업데이트된 CFR을 다음 OFDM 심볼로 전달하는 단계를 포함한다Disclosed is a channel estimation method for V2X communication. The method includes estimating a channel frequency response (CFR) for all subcarriers in an OFDM symbol of a preamble in a packet, and passing the estimated CFR to the first OFDM symbol of the data field in the packet. Updating the CFR of all subcarriers of the current OFDM symbol by combining the data and pilot region CFR of the current OFDM symbol and the guard band and DC subcarrier CFR transmitted from the previous OFDM symbol, and delivering the updated CFR to the next OFDM symbol Includes the steps to
Description
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 V2X 통신을 위한 채널 추정 방법에 관한 것으로, 특히 가드밴드 채널과 FFT를 이용하여 채널을 추정하는 방법에 관한 것이다.An embodiment according to the concept of the present invention relates to a channel estimation method for V2X communication, and particularly to a method of estimating a channel using a guardband channel and FFT.
V2X(vehicle to everything)는 차량을 중심으로 유무선망을 통해 정보를 제공하는 기술을 의미한다. V2X는 차량과 차량 사이의 무선 통신(V2V: Vehicle to Vehicle), 차량과 인프라 간 무선 통신(V2I: Vehicle toInfrastructure), 차량 내 유무선 네트워킹(IVN: In-Vehicle Networking), 차량과 이동 단말 간 통신(V2P: Vehicleto Pedestrian) 등을 총칭한다.V2X (vehicle to everything) means a technology that provides information through a wired or wireless network centering on a vehicle. V2X is a vehicle-to-vehicle wireless communication (V2V: Vehicle to Vehicle), vehicle-to-infrastructure wireless communication (V2I: Vehicle toInfrastructure), in-vehicle wireless/wireless networking (IVN: In-Vehicle Networking), and vehicle-to-mobile communication V2P: Vehicleto Pedestrian).
차량의 속도는 매우 빠르기 때문에 시간과 주파수 축 채널이 빠르게 변화하는 경우 정확한 채널 추정이 어렵다. V2X 채널 환경에서 시변 채널 극복을 위해, 현재 수신 신호로부터 복원된 데이터를 다시 가상의 파일럿 신호로 활용하여 보다 정확한 채널을 추정하는 DPA(data pilot aided) 채널 추정 기법들이 제안되었다.Because the speed of the vehicle is very fast, accurate channel estimation is difficult when the time and frequency axis channels change rapidly. In order to overcome the time-varying channel in the V2X channel environment, data pilot aided (DPA) channel estimation techniques have been proposed to estimate a more accurate channel by using data reconstructed from the current received signal as a virtual pilot signal.
그러나, 이러한 기법들은 각 OFDM 심볼에서 잡음 제거 과정 없이 직접 채널 주파수 응답(channel frequency response(CFR))을 추정하기 때문에 채널 추정 오차가 발생할 확률이 크다. 이렇게 발생한 오차는 다음 OFDM 심볼로 전달되어 연쇄적으로 오차를 증폭시킨다(에러 전파 효과).However, since these techniques estimate the channel frequency response (CFR) directly without noise cancellation in each OFDM symbol, there is a high probability of a channel estimation error. The error thus generated is transmitted to the next OFDM symbol to amplify the error serially (error propagation effect).
A. Bourdoux, H. Cappelle, and A. Dejonghe, “Channel tracking for fast time-varying channels in IEEE802.11p systems,” in Proc. GLOBECOM' 11, pp. 1-6, Dec. 2011.는 CFR 잡음 제거를 위하여 ML(maximum likelihood) 채널 추정을 통해 채널 임펄스 응답(channel impulse response(CIR))을 얻은 후, FFT를 통해 CFR을 유도하는 방식이 개시되어 있다.A. Bourdoux, H. Cappelle, and A. Dejonghe, “Channel tracking for fast time-varying channels in IEEE802.11p systems,” in Proc. GLOBECOM' 11, pp. 1-6, Dec. 2011. discloses a method for deriving CFR through FFT after obtaining a channel impulse response (CIR) through ML (maximum likelihood) channel estimation to remove CFR noise.
그러나, 상기 선행기술문헌은 에러 전파 효과를 감소시킬 수 있지만, 매 OFDM 심볼마다 큰 차원의 행렬 연산을 요구하기 때문에 수신단의 계산 복잡도를 높이고 이로 인한 수신 지연 및 비용 증가를 발생시키는 문제점이 있다.However, although the prior art document can reduce the error propagation effect, there is a problem in that it increases the computational complexity of the receiving end and increases the reception delay and cost due to a large-dimensional matrix operation for every OFDM symbol.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 V2X 통신을 위한 채널 추정 방법은 CFR 기반 채널 추정 기법들의 잡음으로 인한 성능 저하와, ML 기반의 CIR 채널 추정 방식의 높은 계산 복잡도 문제를 동시에 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the channel estimation method for V2X communication according to the present invention is deteriorated due to noise of CFR-based channel estimation techniques and high computational complexity of the ML-based CIR channel estimation method. It aims to solve the problem at the same time.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 V2X 통신을 위한 채널 추정 방법은 패킷 내 프리앰블의 OFDM 심볼에서 모든 부 반송파에 대한 채널 주파수 응답(channel frequency response(CFR))을 추정하는 단계와, 추정된 CFR을 상기 패킷 내 데이터필드의 첫번째 OFDM 심볼로 전달하는 단계와, 현재 OFDM 심볼의 데이터 및 파일럿 영역 CFR과 이전 OFDM 심볼에서 전달된 가드 밴드 및 직류 부반송파 CFR을 조합하여 현재 OFDM 심볼의 모든 부 반송파의 CFR을 업데이트 하는 단계와, 업데이트된 CFR을 다음 OFDM 심볼로 전달하는 단계를 포함한다.A channel estimation method for V2X communication according to the present invention for achieving the above object includes estimating a channel frequency response (CFR) for all subcarriers in an OFDM symbol of a preamble in a packet, and estimated Forwarding the CFR to the first OFDM symbol of the data field in the packet, combining the data of the current OFDM symbol and the pilot region CFR with the guard band and DC subcarrier CFR transmitted from the previous OFDM symbol, of all subcarriers of the current OFDM symbol. And updating the CFR and delivering the updated CFR to the next OFDM symbol.
상기 CFR을 업데이트하는 단계는, 이전 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 채널 추정값을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계와, 현재 OFDM 심볼의 파일럿 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계와, 현재 OFDM 심볼의 가드밴드와 직류 부반송파에 대한 CFR을 이전 OFDM 심볼의 가드밴드와 직류 부반송파에 대한 CFR로 대체하는 단계를 더 포함한다.The updating of the CFR includes estimating a CFR for a data subcarrier of a current OFDM symbol based on a channel estimate for a data subcarrier of a previous OFDM symbol, and estimating a CFR for a pilot subcarrier of the current OFDM symbol. And replacing the CFR for the guardband and the DC subcarrier of the current OFDM symbol with the CFR for the guardband and the DC subcarrier of the previous OFDM symbol.
상기 CFR을 업데이트하는 단계는, 현재 OFDM 심볼의 모든 부 반송파에 대한 CFR을 시간축으로 변환하는 단계와, 시간축으로 변환된 CFR에서 노이즈를 제거한 후 주파수축으로 변환하는 단계를 더 포함한다.The updating of the CFR further includes converting CFRs for all subcarriers of the current OFDM symbol to the time axis, and removing noise from the CFRs converted to the time axis, and then converting the CFRs to the frequency axis.
역 고속 푸리에 변환(inverse fast fourier transform(IFFT))을 이용하여 상기 현재 OFDM 심볼의 모든 부 반송파에 대한 CFR을 시간축으로 변환한다.CFRs for all subcarriers of the current OFDM symbol are transformed to a time axis by using an inverse fast Fourier transform (IFFT).
전자 기기를 구현하는 컴퓨터와 결합하여 채널을 추정하는 방법을 실행시키기 위해 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 채널을 추정하는 방법은, 패킷 내 프리앰블에서 초기 채널 추정 시, 최대 우도(maximum likelihood(ML)) 기법을 이용하여 OFDM 심볼의 모든 부 반송파에 대한 채널 주파수 응답(channel frequency response(CFR))을 추정하는 단계와, 상기 프리앰블의 CFR을 이용하여 상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계를 포함하고, 상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계는, DPA(data pilot aided) 기법을 이용하여, 상기 프리앰블에서 얻어진 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계와, 역 고속 푸리에 변환(inverse fast fourier transform(IFFT))을 이용하여 시간축으로 변환된 채널에서 잡음을 제거하는 단계를 포함한다.In a computer program stored in a medium to execute a method for estimating a channel in combination with a computer implementing an electronic device, the method for estimating the channel includes a maximum likelihood (ML) when an initial channel is estimated in a preamble in a packet. )) estimating a channel frequency response (CFR) for all subcarriers of an OFDM symbol using a technique, and estimating a CFR of a data field in the packet using the CFR of the preamble. Including, and estimating the CFR of the data field in the packet, CFR for the data subcarrier of the current OFDM symbol based on the CFR for the data subcarrier obtained from the preamble using a data pilot aided (DPA) technique And removing noise from a channel transformed with a time axis using an inverse fast Fourier transform (IFFT).
상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계는, 잡음이 제거된 채널을 FFT를 통해 주파수 축으로 변환하여 CFR을 업데이트하는 단계와, 업데이트된 CFR을 다음 OFDM 심볼로 전달하는 단계를 더 포함한다.The estimating the CFR of the data field in the packet further includes updating a CFR by converting a channel from which noise has been removed to a frequency axis through an FFT, and transmitting the updated CFR to the next OFDM symbol.
상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계는, 이전 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 채널 추정값을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계와, 현재 OFDM 심볼의 파일럿 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계와, 현재 OFDM 심볼의 가드밴드와 직류 부반송파에 대한 CFR을 이전 OFDM 심볼의 가드밴드와 직류 부반송파에 대한 CFR로 대체하는 단계를 더 포함한다.The estimating the CFR of the data field in the packet includes estimating the CFR for the data subcarrier of the current OFDM symbol based on the channel estimate for the data subcarrier of the previous OFDM symbol, and the pilot subcarrier of the current OFDM symbol. The method further includes estimating CFR for and replacing CFR for the guardband and DC subcarrier of the current OFDM symbol with CFR for the guardband and DC subcarrier of the previous OFDM symbol.
상기한 바와 같은 본 발명의 V2X 통신을 위한 채널 추정 방법은 단순한 IFFT와 FFT 과정을 통해 추정된 CFR 내의 잡음을 제거하고, 낮은 복잡도로 기존 DPA 채널 추정의 정확도를 비약적으로 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.The channel estimation method for V2X communication of the present invention as described above can provide the effect of removing noise in the CFR estimated through a simple IFFT and FFT process and dramatically improving the accuracy of the existing DPA channel estimation with low complexity. have.
도 1은 IEEE 802.11p 표준 패킷 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 한 패킷 내에서 채널 추정이 이루어지는 순서도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이전 심볼의 가드밴드채널을 활용하는 과정에 대한 사시도 이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 추정된 CFR의 잡음 제거 및 주파수 축 변환에 관한 사시도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 에러율에 관한 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기법과 기존 기법의 복잡도 비교 그래프이다.1 shows an IEEE 802.11p standard packet structure.
2 is a flowchart illustrating channel estimation within one packet according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a process of utilizing a guard band channel of a previous symbol according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of noise reduction and frequency axis conversion of the estimated CFR according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are graphs of simulation results related to packet error rates according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph for comparing the complexity of a technique and an existing technique according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예 및 도면을 참조하여, 본 발명을 더욱 상술한다. Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples and drawings according to the present invention.
도 1은 IEEE 802.11p 표준 패킷 구조를 나타낸다. 도 1을 참조하면, IEEE 802.11p 패킷은 짧은 훈련 심볼(short training symbols)과 긴 훈련 심볼(long training symbols)로 구성된 프리앰블, 신호 필드, 및 데이터 필드를 포함한다. 1 shows an IEEE 802.11p standard packet structure. Referring to FIG. 1, an IEEE 802.11p packet includes a preamble, a signal field, and a data field composed of short training symbols and long training symbols.
IEEE 802.11p WAVE PHY 규격은 채널 추정을 위해 허용되는 파일럿 수가 현저히 부족하다. 이를 극복하기 위한 다양한 채널 추정 기법들이 제안되었다. 그러나, DPA 채널 추정 기법은 에러 전파 효과를 발생시키고, 상기 오류 전파 효과를 방지하기 위한 ML 채널 추정 기법은 하드웨어 구현 시 복잡도가 증가한다.The IEEE 802.11p WAVE PHY standard significantly lacks the number of pilots allowed for channel estimation. Various channel estimation techniques have been proposed to overcome this. However, the DPA channel estimation technique generates an error propagation effect, and the ML channel estimation technique for preventing the error propagation effect increases complexity in hardware implementation.
본 발명은 CFR 기반 채널 추정 기법들의 잡음으로 인한 성능 저하와, ML 기반의 CIR 채널 추정 방식의 높은 계산 복잡도 문제를 동시에 해결하기 위한 것이다.The present invention is to simultaneously solve the performance degradation due to noise of the CFR-based channel estimation techniques and the high computational complexity of the ML-based CIR channel estimation method.
비록 도 1에서는 IEEE 802.11p 표준 패킷 구조가 개시되어 있지만 본 발명은 WLAN, LTE-A 등 보다 일반적인 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반 이동통신 환경에서도 적용 가능하다.Although the IEEE 802.11p standard packet structure is disclosed in FIG. 1, the present invention can be applied to a more general orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based mobile communication environment such as WLAN and LTE-A.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 한 패킷 내에서 채널 추정이 이루어지는 순서도를 나타낸다. 먼저, 시간 축에서 독립적인 채널 탭의 개수 L을 알고 있다고 가정할 때, 프리앰블의 긴 훈련 심볼을 이용하여 모든 부반송파의 초기 CFR을 추정한다(S110).2 is a flowchart illustrating channel estimation within one packet according to an embodiment of the present invention. First, assuming that the number L of independent channel taps in the time axis is known, the initial CFR of all subcarriers is estimated using the long training symbol of the preamble (S110).
이 때, 가드밴드 영역과 직류 부 반송파에서는 훈련 심볼이 전송되지 않으므로, 수신된 긴 훈련심볼과 ML 채널 추정 기법을 이용하여 하기의 [수학식 1]과 같이 시간축 CIR을 추정한다.At this time, since the training symbol is not transmitted in the guard band region and the DC subcarrier, the time-domain CIR is estimated as shown in [Equation 1] using the received long training symbol and ML channel estimation technique.
[수학식 1] [Equation 1]
여기서, 는 Hermition 연산자를 의미하고, 와 , 그리고 는 각각 수신단에서 알고 있는 긴 훈련 심볼, 수신된 긴 훈련 심볼, 그리고 시간축 CIR을 의미한다.here, Means Hermition operator, Wow , And Denotes a long training symbol, a received long training symbol, and a time base CIR, which are known at the receiver.
이 후, 다시 FFT 변환을 통해 하기의 [수학식 2]와 같이 모든 부 반송파의 초기 CFR을 계산한다.After that, the initial CFR of all subcarriers is calculated again as shown in [Equation 2] below through FFT transformation.
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 는 모든 부 반송파의 초기 CFR을 의미하고, 은 FFT 행렬 의 처음 L열로 구성된 행렬을 나타내고, 은 행렬의 가드밴드 영역과 직류 부반송파에 해당하는 행을 제외한 행렬을 나타낸다.here, Is the initial CFR of all subcarriers, Is FFT matrix Represents the matrix of the first L columns of, silver Represents a matrix excluding the guardband region of the matrix and the row corresponding to the DC subcarrier.
이 때, ML 기법은 수백 개의 OFDM 심볼로 구성되는 한 데이터 패킷 내에서 초기 채널 추정에 한하여 한번만 사용되므로 복잡도는 무시할 수 있다.At this time, since the ML technique is used only once for initial channel estimation within a data packet composed of hundreds of OFDM symbols, complexity can be neglected.
프리앰블에서 얻어진 모든 부반송파의 CFR은 패킷 내 데이터필드의 첫번째 OFDM 심볼로 전달된다(S120). DPA 방식을 이용하여 현재 OFDM 심볼의 데이터 영역 부반송파()에 대항하는 CFR 값을 추정함과 동시에 파일럿 부반송파()에 대항하는 CFR 값을 추정한다.(S130). DPA 과정에서 가드밴드 및 직류 부 반송파()에 대한 채널은 획득할 수 없으므로, 이전 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 채널 추정값을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 채널을 추정한다. The CFRs of all subcarriers obtained in the preamble are transferred to the first OFDM symbol of the data field in the packet (S120). Data domain subcarriers of the current OFDM symbol using the DPA method ( ) And the pilot subcarrier ( Estimate the CFR value against () (S130). Guard band and DC subcarrier during DPA process ( ), the channel for the data subcarrier of the current OFDM symbol is estimated based on the channel estimate for the data subcarrier of the previous OFDM symbol.
이 때, 하기의 [수학식 3]의 디매핑(demapping)을 통해 이전 OFDM 심볼 채널을 이용하여 현재 OFDM 심볼의 데이터를 복원한다. 여기서, 디매핑된 신호 는 가상의 파일럿 신호로 활용한다.At this time, data of the current OFDM symbol is reconstructed using the previous OFDM symbol channel through demapping of
[수학식 3] [Equation 3]
여기서, 는 (i번째 수신된 OFDM 심볼을) 의미하고, 는 이전 i-1번째 OFDM 심볼의 채널을 의미한다. here, Means (i th received OFDM symbol), Denotes a channel of the previous i-1 th OFDM symbol.
하기의 [수학식 4]를 통해 i번째 데이터 심볼의 채널을 추정한다.The channel of the i-th data symbol is estimated through
[수학식 4] [Equation 4]
여기서, 는 파일럿 부 반송파를 의미한다. here, Means pilot carrier.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이전 심볼의 가드밴드채널을 활용하는 과정에 대한 사시도 이다. 도 3을 참조하면, DPA 과정에서 가드밴드 및 직류 부 반송파에 대한 채널은 획득할 수 없었으므로, i번째 OFDM 심볼의 가드밴드 영역과 직류 부반송파 영역의 CFR을 i-1번째 채널에서 추정된 채널 값을 이용하여 대체한다. 이 후, 모든 부 반송파로 채워진 주파수 축 채널은 역 고속 푸리에 변환(inverse fast fourier transform(IFFT))을 통해 시간축으로 변환한다(S140).3 is a perspective view of a process of utilizing a guard band channel of a previous symbol according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, since the channels for the guardband and the DC subcarrier cannot be obtained in the DPA process, the CFR of the guardband region and the DC subcarrier region of the i-th OFDM symbol is estimated from the i-1 channel. Replace with. Thereafter, the frequency axis channel filled with all subcarriers is transformed to the time axis through an inverse fast Fourier transform (IFFT) (S140).
즉, 하기의 [수학식 5]를 통해 모든 부 반송파로 채워진 주파수 축 채널을 구하고, 하기의 [수학식 6]을 통해 시간축으로 변환한다.That is, a frequency axis channel filled with all subcarriers is obtained through
[수학식 5][Equation 5]
[수학식 6][Equation 6]
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 추정된 CFR의 잡음 제거 및 주파수 축 변환에 관한 사시도이다. 도 4를 참조하면, [수학식 6]을 통해 시간축으로 변환된 채널은 실제 채널 탭을 제외한 나머지 불 필요한 잡음들이 제거된다(S150).4 is a perspective view of noise reduction and frequency axis conversion of the estimated CFR according to an embodiment of the present invention. 4, the channel converted to the time axis through
최종적으로, 잡음이 제거된 채널은 다시 FFT를 통해 주파수 축으로 변환한다(S160). 즉, 하기의 [수학식 7]과 같이 현재 OFDM 심볼의 모든 부 반송파의 CFR을 업데이트한다.Finally, the channel from which the noise has been removed is converted back to the frequency axis through FFT (S160). That is, CFRs of all subcarriers of the current OFDM symbol are updated as shown in [Equation 7] below.
[수학식 7][Equation 7]
추정된 CFR은 다음 OFDM 심볼로 전달된다(S170).The estimated CFR is transferred to the next OFDM symbol (S170).
도 5와 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 에러율에 관한 시뮬레이션 결과 그래프이다. 도 5는 상대속도 126km 환경에서 패킷 에러율에 관한 시뮬레이션 결과 그래프이고, 도 6은 상대속도 252km 환경에서 패킷 에러율에 관한 시뮬레이션 결과 그래프이다. 5 and 6 are graphs of simulation results related to packet error rates according to an embodiment of the present invention. 5 is a graph of simulation results for packet error rate in a relative speed of 126 km environment, and FIG. 6 is a graph of simulation results for packet error rate in a relative speed of 252 km environment.
본 발명의 실시 예에 다른 기법은 단순한 IFFT와 FFT 과정을 통해 추정된 CFR 내의 잡음을 제거할 수 있으며, 낮은 복잡도로 기존 DPA 채널 추정의 정확도를 비약적으로 향상시킨다. 이러한 채널 추정의 정확도는 곧 PER 성능이득으로 이어진다. 또한, 본 발명의 실시 예에 다른 기법의 에러 전파 감소 효과로 인하여 채널의 변화가 빠를수록 기존 기법들 대비 성능 이득이 더욱 두드러진다.Another technique according to an embodiment of the present invention can remove noise in the estimated CFR through a simple IFFT and FFT process, and dramatically improve the accuracy of the existing DPA channel estimation with low complexity. The accuracy of this channel estimation leads to PER performance gain. In addition, the faster the change of the channel due to the error propagation reduction effect of other techniques in the embodiment of the present invention, the more the performance gain is more pronounced than the existing techniques.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기법과 기존 기법의 복잡도 비교 그래프이다. 본 발명의 실시 예에 다른 기법이 기존의 ML 기법에 비해서 복잡도가 감소한 것을 확인할 수 있다.7 is a graph for comparing the complexity of a technique and an existing technique according to an embodiment of the present invention. It can be seen that other techniques in the embodiment of the present invention have reduced complexity compared to the existing ML technique.
본 발명은 컴퓨터 장치로 구현되는 전자 기기로 구현될 수 있다. 상기 전자 기기는 메모리, 프로세서, 및 통신모듈을 포함할 수 있다. 상기 메모리는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, 적어도 하나의 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 상기 프로세서는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 상기 명령은 메모리 또는 통신 모듈에 의해 프로세서로 제공될 수 있다. The present invention can be implemented as an electronic device implemented as a computer device. The electronic device may include a memory, a processor, and a communication module. The memory is a computer-readable recording medium, and at least one program code may be stored. The processor may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input/output operations. The instructions may be provided to the processor by a memory or communication module.
전자 기기를 구현하는 컴퓨터와 결합하여 채널을 추정하는 방법을 실행시키기 위해 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 채널을 추정하는 방법은, 패킷 내 프리앰블에서 초기 채널 추정 시, 최대 우도(maximum likelihood(ML)) 기법을 이용하여 OFDM 심볼의 모든 부 반송파에 대한 채널 주파수 응답(channel frequency response(CFR))을 추정하는 단계와, 상기 프리앰블의 CFR을 이용하여 상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계를 포함한다.In a computer program stored in a medium to execute a method for estimating a channel in combination with a computer implementing an electronic device, the method for estimating the channel includes a maximum likelihood (ML) when an initial channel is estimated in a preamble in a packet. )) estimating a channel frequency response (CFR) for all subcarriers of an OFDM symbol using a technique, and estimating a CFR of a data field in the packet using the CFR of the preamble. Includes.
상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계는, DPA(data pilot aided) 기법을 이용하여, 상기 프리앰블에서 얻어진 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계와, 역 고속 푸리에 변환(inverse fast fourier transform(IFFT))을 이용하여 시간축으로 변환된 채널에서 잡음을 제거하는 단계와, 잡음이 제거된 채널을 FFT를 통해 주파수 축으로 변환하여 CFR을 업데이트하는 단계와, 업데이트된 CFR을 다음 OFDM 심볼로 전달하는 단계를 포함한다.The estimating the CFR of the data field in the packet uses the data pilot aided (DPA) technique to estimate the CFR for the data subcarrier of the current OFDM symbol based on the CFR for the data subcarrier obtained from the preamble. Removing noise from a channel transformed to the time axis using an inverse fast Fourier transform (IFFT); and updating a CFR by converting the channel from which the noise has been removed to a frequency axis through an FFT And passing the updated CFR to the next OFDM symbol.
또한, 이전 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 채널 추정값을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계와, 현재 OFDM 심볼의 파일럿 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계와, 현재 OFDM 심볼의 가드밴드와 직류 부반송파에 대한 CFR을 이전 OFDM 심볼의 가드밴드와 직류 부반송파에 대한 CFR로 대체하는 단계를 포함한다.In addition, estimating the CFR for the data subcarrier of the current OFDM symbol based on the channel estimate for the data subcarrier of the previous OFDM symbol, estimating the CFR for the pilot subcarrier of the current OFDM symbol, and the current OFDM And replacing the CFR for the guardband and the DC subcarrier of the symbol with the CFR for the guardband and the DC subcarrier of the previous OFDM symbol.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (7)
추정된 CFR을 상기 패킷 내 데이터필드의 첫번째 OFDM 심볼로 전달하는 단계;
현재 OFDM 심볼의 데이터 및 파일럿 영역 CFR과 이전 OFDM 심볼에서 전달된 가드 밴드 및 직류 부반송파 CFR을 조합하여 현재 OFDM 심볼의 모든 부 반송파의 CFR을 업데이트 하는 단계; 및
업데이트된 CFR을 다음 OFDM 심볼로 전달하는 단계;를 포함하고,
상기 ML기법을 통해 모든 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계는,
하기의 [수학식 1]을 통해 시간 축 CIR을 추정하고, [수학식 2]를 통해 FFT 변환하여 상기 모든 부 반송파에 대한 초기 CFR을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 CFR을 업데이트하는 단계는,
현재 OFDM 심볼의 가드밴드 영역에 대한 CFR을 이전 OFDM 심볼의 가드밴드 영역에 대한 CFR로 대체하고,
현재 OFDM 심볼의 직류 부반송파 영역에 대한 CFR을 이전 OFDM 심볼의 직류 부반송파에 대한 CFR로 대체하는 단계를 포함하는 V2X 통신을 위한 채널 추정 방법.
[수학식 1]
여기서, 는 Hermition 연산자를 의미하고, 와 , 그리고 는 각각 수신단에서 알고 있는 긴 훈련 심볼, 수신된 긴 훈련 심볼, 그리고 시간축 CIR을 의미하고, 은 행렬의 가드밴드 영역과 직류 부반송파에 해당하는 행을 제외한 행렬을 나타낸다.
[수학식 2]
여기서, 는 모든 부 반송파의 초기 CFR을 의미하고, 은 FFT 행렬 의 처음 L열로 구성된 행렬을 나타낸다.
Estimating a channel frequency response (CFR) for all subcarriers through a maximum likelihood (ML) technique in an OFDM symbol of a preamble in a packet;
Passing the estimated CFR to the first OFDM symbol of the data field in the packet;
Updating the CFRs of all subcarriers of the current OFDM symbol by combining the data and pilot region CFRs of the current OFDM symbol and the guard band and DC subcarrier CFRs transmitted from the previous OFDM symbol; And
And transmitting the updated CFR to the next OFDM symbol.
Estimating the CFR for all sub-carriers through the ML technique,
Comprising the steps of estimating the CIR of the time axis through [Equation 1], FFT transformation through [Equation 2] to calculate the initial CFR for all of the sub-carriers,
The step of updating the CFR,
The CFR for the guardband region of the current OFDM symbol is replaced with the CFR for the guardband region of the previous OFDM symbol,
And replacing the CFR for the DC subcarrier region of the current OFDM symbol with the CFR for the DC subcarrier of the previous OFDM symbol.
[Equation 1]
here, Means Hermition operator, Wow , And Denotes a long training symbol, a received long training symbol, and a time base CIR, which are known at the receiving end, silver Represents a matrix excluding the guardband region of the matrix and the row corresponding to the DC subcarrier.
[Equation 2]
here, Is the initial CFR of all subcarriers, Is FFT matrix Denotes a matrix consisting of the first L columns of.
이전 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 채널 추정값을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계; 및
현재 OFDM 심볼의 파일럿 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계;를 더 포함하는 V2X 통신을 위한 채널 추정 방법.
According to claim 1, Updating the CFR,
Estimating the CFR for the data subcarrier of the current OFDM symbol based on the channel estimate for the data subcarrier of the previous OFDM symbol; And
Estimating the CFR for the pilot subcarrier of the current OFDM symbol; channel estimation method for V2X communication further comprising.
현재 OFDM 심볼의 모든 부 반송파에 대한 CFR을 시간축으로 변환하는 단계; 및
시간축으로 변환된 CFR에서 노이즈를 제거한 후 주파수축으로 변환하는 단계;를 더 포함하는 V2X 통신을 위한 채널 추정 방법.
The method of claim 2, wherein updating the CFR comprises:
Converting CFRs for all subcarriers of the current OFDM symbol to a time axis; And
After removing the noise from the CFR converted to the time axis, converting to the frequency axis; Channel estimation method for V2X communication further comprising.
역 고속 푸리에 변환(inverse fast fourier transform(IFFT))을 이용하여 상기 현재 OFDM 심볼의 모든 부 반송파에 대한 CFR을 시간축으로 변환하는 것을 특징으로 하는 V2X 통신을 위한 채널 추정 방법.
According to claim 3,
A channel estimation method for V2X communication, characterized in that CFRs for all subcarriers of the current OFDM symbol are converted to a time axis using an inverse fast Fourier transform (IFFT).
상기 채널을 추정하는 방법은,
패킷 내 프리앰블에서 초기 채널 추정 시, 최대 우도(maximum likelihood(ML)) 기법을 이용하여 OFDM 심볼의 모든 부 반송파에 대한 채널 주파수 응답(channel frequency response(CFR))을 추정하는 단계; 및
상기 프리앰블의 CFR을 이용하여 상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계;를 포함하고,
상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계는,
DPA(data pilot aided) 기법을 이용하여, 상기 프리앰블에서 얻어진 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계; 및
현재 OFDM 심볼의 파일럿 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계; 및
역 고속 푸리에 변환(inverse fast fourier transform(IFFT))을 이용하여 시간축으로 변환된 채널에서 잡음을 제거하는 단계;를 포함하고,
상기 ML 기법을 이용하여 OFDM 심볼의 모든 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계는,
하기의 [수학식 1]을 통해 시간 축 CIR을 추정하고, [수학식 2]를 통해 FFT 변환하여 상기 모든 부 반송파에 대한 초기 CFR을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 패킷 내 데이터필드의 CFR을 추정하는 단계는,
현재 OFDM 심볼의 가드밴드 영역에 대한 CFR을 이전 OFDM 심볼의 가드밴드 영역에 대한 CFR로 대체하고,
현재 OFDM 심볼의 직류 부반송파 영역에 대한 CFR을 이전 OFDM 심볼의 직류 부반송파에 대한 CFR로 대체하는 단계를 포함하는 컴퓨터 프로그램.
[수학식 1]
여기서, 는 Hermition 연산자를 의미하고, 와 , 그리고 는 각각 수신단에서 알고 있는 긴 훈련 심볼, 수신된 긴 훈련 심볼, 그리고 시간축 CIR을 의미하고, 은 행렬의 가드밴드 영역과 직류 부반송파에 해당하는 행을 제외한 행렬을 나타낸다.
[수학식 2]
여기서, 는 모든 부 반송파의 초기 CFR을 의미하고, 은 FFT 행렬 의 처음 L열로 구성된 행렬을 나타낸다.
A computer program stored in a medium for executing a method for estimating a channel in combination with a computer implementing an electronic device, the computer program comprising:
Method for estimating the channel,
Estimating a channel frequency response (CFR) for all subcarriers of an OFDM symbol using a maximum likelihood (ML) technique when estimating an initial channel in a preamble in a packet; And
And estimating the CFR of the data field in the packet using the CFR of the preamble.
Estimating the CFR of the data field in the packet,
Estimating the CFR for the data subcarrier of the current OFDM symbol based on the CFR for the data subcarrier obtained in the preamble using a data pilot aided (DPA) technique; And
Estimating the CFR for the pilot subcarrier of the current OFDM symbol; And
Including the inverse fast Fourier transform (inverse fast fourier transform (IFFT)) to remove noise from the channel transformed in the time axis; includes,
Estimating the CFR for all sub-carriers of the OFDM symbol using the ML technique,
Comprising the steps of estimating the CIR of the time axis through [Equation 1], FFT transformation through [Equation 2] to calculate the initial CFR for all of the sub-carriers,
Estimating the CFR of the data field in the packet,
The CFR for the guardband region of the current OFDM symbol is replaced with the CFR for the guardband region of the previous OFDM symbol,
And replacing the CFR for the DC subcarrier region of the current OFDM symbol with the CFR for the DC subcarrier of the previous OFDM symbol.
[Equation 1]
here, Means Hermition operator, Wow , And Denotes a long training symbol, a received long training symbol, and a time base CIR, which are known at the receiving end, silver Represents a matrix excluding the guardband region of the matrix and the row corresponding to the DC subcarrier.
[Equation 2]
here, Is the initial CFR of all subcarriers, Is FFT matrix Denotes a matrix consisting of the first L columns of.
잡음이 제거된 채널을 FFT를 통해 주파수 축으로 변환하여 CFR을 업데이트하는 단계; 및
업데이트된 CFR을 다음 OFDM 심볼로 전달하는 단계;를 더 포함하는 컴퓨터 프로그램.
The method of claim 5, wherein estimating the CFR of the data field in the packet comprises:
Updating the CFR by converting the channel from which noise has been removed to a frequency axis through an FFT; And
And delivering the updated CFR to the next OFDM symbol.
이전 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 채널 추정값을 바탕으로 현재 OFDM 심볼의 데이터 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계; 및
현재 OFDM 심볼의 파일럿 부 반송파에 대한 CFR을 추정하는 단계;를 더 포함하는 컴퓨터 프로그램.The method of claim 6, wherein estimating the CFR of the data field in the packet comprises:
Estimating the CFR for the data subcarrier of the current OFDM symbol based on the channel estimate for the data subcarrier of the previous OFDM symbol; And
And estimating the CFR for the pilot subcarrier of the current OFDM symbol.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180166138A KR102136935B1 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Method for estimating channel in v2x communication |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180166138A KR102136935B1 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Method for estimating channel in v2x communication |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200077031A KR20200077031A (en) | 2020-06-30 |
KR102136935B1 true KR102136935B1 (en) | 2020-07-22 |
Family
ID=71121001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180166138A KR102136935B1 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Method for estimating channel in v2x communication |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102136935B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100814733B1 (en) * | 2006-10-11 | 2008-03-19 | 포스데이타 주식회사 | Apparatus for estimating channel in multiple input multiple output communication system of ofdm or ofdma and method using the same |
KR101789697B1 (en) | 2016-06-08 | 2017-10-25 | 한국교통대학교산학협력단 | Frequency Domain Virtual Pilot Signal Based MMSE Channel Estimation Method and System Using the Same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100918500B1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-09-24 | 한국전자통신연구원 | Method and apparatus of channel estimation |
KR20120049434A (en) * | 2010-11-08 | 2012-05-17 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for estimating channel |
-
2018
- 2018-12-20 KR KR1020180166138A patent/KR102136935B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100814733B1 (en) * | 2006-10-11 | 2008-03-19 | 포스데이타 주식회사 | Apparatus for estimating channel in multiple input multiple output communication system of ofdm or ofdma and method using the same |
KR101789697B1 (en) | 2016-06-08 | 2017-10-25 | 한국교통대학교산학협력단 | Frequency Domain Virtual Pilot Signal Based MMSE Channel Estimation Method and System Using the Same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200077031A (en) | 2020-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ma et al. | A low complexity MMSE for OFDM systems over frequency-selective fading channels | |
US8223862B2 (en) | OFDM inter-carrier interference cancellation method | |
US8824534B2 (en) | Method for channel estimation | |
US10334605B2 (en) | Time domain pilot of single-carrier MIMO system and synchronization method thereof | |
JP4352035B2 (en) | OFDM demodulator, method and program | |
US20120093246A1 (en) | Channel Estimation Method | |
JPWO2007032497A1 (en) | Receiver, transmission method, and transmission system | |
CN102790746B (en) | Channel estimation method for OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) system | |
CN117397215A (en) | Generation and reception of pre-coded signals based on codebook linearization | |
KR102136935B1 (en) | Method for estimating channel in v2x communication | |
EP3090519B1 (en) | Methods and devices for doppler shift compensation in a mobile communication system | |
CN116248210A (en) | Method, system and medium for predicting large-scale multiple-input multiple-output system channel | |
Fan et al. | An improved DFT-based channel estimation algorithm for OFDM system in non-sample-spaced multipath channels | |
CN102647372A (en) | Channel estimating method | |
KR101940749B1 (en) | Method for channel estimation and apparatus for thereof | |
KR100992369B1 (en) | Apparatus for estimating channel of ofdm system | |
Li et al. | Hybrid carrier modulation system with partial FFT demodulation over doubly selective channels in presence of carrier frequency offset | |
KR101943984B1 (en) | Method for channel interpolation based on the lte sidelink system and apparatus for thereof | |
US7864901B2 (en) | System, apparatus, and method for cancelling interferences of received signals | |
Adegbite et al. | Time-domain SI estimation for SLM based OFDM systems without SI transmission | |
US8917585B2 (en) | Method for estimating a received signal and corresponding device | |
CN104348765B (en) | Channel estimation methods | |
JP4501071B2 (en) | Single carrier block transmission receiver and reception method | |
KR20140059929A (en) | Method and apparatus for estimating channel based on compressive sensing in multicarrier system | |
US20240291694A1 (en) | Method and apparatus for determining symbols transmitted via orthogonal frequency division multiplex signals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |