KR20060072096A - Apparatus and method for calculation of llr in a orthogonal frequency division multiplexing communication system using linear equalizer - Google Patents

Apparatus and method for calculation of llr in a orthogonal frequency division multiplexing communication system using linear equalizer Download PDF

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KR20060072096A
KR20060072096A KR1020050128322A KR20050128322A KR20060072096A KR 20060072096 A KR20060072096 A KR 20060072096A KR 1020050128322 A KR1020050128322 A KR 1020050128322A KR 20050128322 A KR20050128322 A KR 20050128322A KR 20060072096 A KR20060072096 A KR 20060072096A
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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 FEC 코드의 디코딩시 필요한 LLR 값을 산출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 LLR(Log Likelihood Ratio)를 계산하기 위한 방법에 있어서, 채널 응답 및 수신잡음 분산 값 생성 및 수신신호에 대한 최종 등화 신호를 생성하는 과정과, 상기 생성된 최종 등화 신호를 입력하여 심볼-비트 변환을 수행하여 비트별 등화 신호를 출력하는 과정과, 상기 채널 응답 및 수신잡음 분산 값을 입력하여 잡음밀도 벡터 값을 계산하는 과정과, 상기 비트별 등화된 출력 신호와 상기 잡음밀도 벡터 값을 이용하여 실제 적용되는 LLR 값을 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus and method for calculating an LLR value required for decoding an FEC code in an orthogonal frequency division multiplexing communication system. The present invention relates to calculating a log likelihood ratio (LLR) in an orthogonal frequency division multiplexing communication system. A method comprising: generating a channel response and a received noise variance value, generating a final equalized signal for a received signal, and performing a symbol-bit conversion by inputting the generated final equalized signal to output an equalized signal for each bit And calculating a noise density vector value by inputting the channel response and the received noise variance value, and calculating an LLR value that is actually applied using the equalized output signal for each bit and the noise density vector value. It is characterized by.

선형 등화기, LLR(Log Likelihood Ratio), OFDM, 주파수 도약(FH). Linear equalizer, Log Likelihood Ratio (LLR), OFDM, Frequency Hopping (FH).

Description

선형 등화기를 사용하는 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 엘엘알 산출 방법 및 그 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CALCULATION OF LLR IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING COMMUNICATION SYSTEM USING LINEAR EQUALIZER}TECHNICAL FIELD AND ELECTRICAL CALCULATION OF LLR IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING COMMUNICATION SYSTEM USING LINEAR EQUALIZER}

도 1은 일반적인 OFDM 통신 시스템의 송수신 장치를 개략적으로 도시한 도면,1 is a view schematically showing a transmission and reception apparatus of a general OFDM communication system,

도 2는 일반적인 OFDM 통신 시스템에서 LLR 계산을 위한 디모듈레이터 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면,2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a demodulator device for LLR calculation in a general OFDM communication system;

도 3은 본 발명에 따른 고속 주파수 도약 기법을 도입한 OFDM 통신 시스템의 송수신 장치를 개략적으로 도시한 도면,3 is a diagram schematically illustrating a transmission and reception apparatus of an OFDM communication system employing a fast frequency hopping scheme according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 고속 주파수 도약 기법을 도입한 OFDM 통신 시스템에서 LLR 블록 장치의 구성을 도시한 도면.4 is a diagram illustrating a configuration of an LLR block device in an OFDM communication system employing a fast frequency hopping scheme according to the present invention.

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 정확한 LLR 값을 계산 하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 부채널별 채널 응답 및 잡음 성분을 모두 고려한 LLR 값을 계산할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for calculating an accurate LLR value in an orthogonal frequency division multiplexing communication system, and more particularly, to an apparatus and a method for calculating an LLR value considering both subchannel channel response and noise component.

일반적으로, 차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.In general, the 4th Generation (hereinafter, referred to as '4G') communication system, which is a next-generation communication system, has a variety of quality of service (QoS) with a high transmission speed. Active research is being conducted to provide users with the music. In particular, in 4G communication systems, broadband wireless such as a wireless local area network (hereinafter, referred to as a 'LAN') system and a wireless metropolitan area network (hereinafter, referred to as a 'MAN') system are used. Researches are being actively conducted to support high-speed services in a form of guaranteed mobility and QoS in a broadband wireless access (BWA) communication system.

그래서, 상기 4G 통신 시스템에서는 유·무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식을 활발하게 연구하고 있다. 상기 OFDM 방식은 멀티캐리어(multi-carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(symbol)열을 병렬로 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.Accordingly, the 4G communication system is actively studying an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme as a method useful for high-speed data transmission in wired and wireless channels. The OFDM method is a method of transmitting data using a multi-carrier. A plurality of sub-carriers having mutually orthogonality are converted by converting symbol strings input in parallel in parallel. Multicarrier Modulation (MCM) is a type of multicarrier modulation that is modulated and transmitted.

상기 4G 통신 시스템이 고속, 고품질의 무선 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 광대역의 스펙트럼(spectrum) 자원이 필요하다. 하지만, 광대역 스펙트럼 자원을 사용할 경우에는 다중 경로 전파(multipath propagation)에 따른 무선 전송로 상에서의 페이딩(fading) 영향이 심각해지며, 전송 대역내에서도 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 따른 영향이 발생한다. 따라서, 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 위해서는 부호 분할 다중 접속(CDMA: Code 야vision Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 방식에 비해 주파수 선택적 페이딩에 강인한 OFDM 방식이 더 큰 이득을 가지므로 상기 4G 통신 시스템에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.Broadband spectrum resources are required for the 4G communication system to provide high speed, high quality wireless multimedia services. However, when the broadband spectrum resource is used, fading effects on the radio transmission path due to multipath propagation become serious and frequency selective fading also occurs within the transmission band. Therefore, the OFDM scheme, which is robust against frequency selective fading, has greater gain than the code division multiple access (CDMA) scheme for high-speed wireless multimedia services. There is a trend of being actively used in communication systems.

한편, 상기 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식은 상기 OFDM 방식에 근거한 다중 접속 방식으로 전체 서브 캐리어(sub-carrier)들을 다수의 단말기들이 사용하게 하는 방식이다. 상기 OFDMA 방식은 대역 확산(spreading)을 위한 확산 시퀀스(spreading sequence)를 별도로 필요로 하지 않으나, 특정 단말기에게 할당된 서브 채널(sub-channel)이 고정적으로 유지되기 때문에 상기 할당된 서브 채널이 지속적인 페이딩의 영향을 받을 경우 전송 효율이 저하된다는 문제점을 가진다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 다수개의 서브 캐리어들로 구성되는 채널을 나타낸다.On the other hand, the Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) scheme is a multiple access scheme based on the OFDM scheme so that a plurality of terminals can use all sub-carriers. That's the way it is. The OFDMA method does not require a spreading sequence for spreading, but since the subchannel allocated to a specific terminal is kept fixed, the allocated subchannel is continuously fading. In this case, the transmission efficiency is reduced. Here, the subchannel refers to a channel composed of a plurality of subcarriers.

따라서, 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 특정 단말기에게 할당되는 서브 캐리어들의 집합, 즉 서브 채널을 동적으로 변경하여 주파수 다이버시티 이득(frequency diversity gain)을 획득할 수 있고, 상기 획득한 주파수 다이버시티 이득으로 전송 효율을 증가시킬 수 있다. 이렇게, 특정 단말기에게 할당되는 서브 채널을 동적으로 변경하는 방식을 '동적 자원 할당(dynamic resource allocation)' 방식이라 하며, 상기 동적 자원 할당 방식의 대표적인 방식이 주파수 도약(Frequency Hopping, 이하 'FH'라 칭하기로 한다) 방식이다.Accordingly, a frequency diversity gain may be obtained by dynamically changing a set of subcarriers allocated to a specific terminal, that is, a subchannel according to a fading characteristic of a wireless transmission path, and obtaining the obtained frequency diversity gain. This can increase the transmission efficiency. In this way, a method of dynamically changing a subchannel allocated to a specific terminal is called a 'dynamic resource allocation' method, and a representative method of the dynamic resource allocation method is called frequency hopping (FH). It will be called) method.

상기 FH 방식은 신호가 송신되는 주파수 대역을 미리 설정된 주파수 도약 패턴(pattern)에 따라 도약시키는 방식으로, 인접 셀간 간섭(ICI: Inter Cell Interference)의 평균화 이득을 획득할 수 있는 방식이다. 또한 상기 FH 방식과 상기 OFDMA 방식을 결합한 방식이 주파수 도약-직교 주파수 분할 다중 접속(Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 "FH-OFDMA"라 칭하기로 한다) 방식이다.The FH scheme is a scheme in which a frequency band in which a signal is transmitted is hopped according to a preset frequency hopping pattern, thereby obtaining an averaged gain of inter-cell interference (ICI). A combination of the FH scheme and the OFDMA scheme is a frequency hopping-orthogonal frequency division multiple access (FH-OFDMA) scheme.

결과적으로, 상기 OFDMA 방식의 특성 및 FH 방식의 특성을 통해 주파수 선택적 페이딩에 강인한 특성을 가지는 다중 접속 방식이 상기 FH-OFDMA 방식이다. 상기 FH-OFDMA 방식은 미리 설정한 FH 코드를 사용하여 단말기들별로 할당되는 서브 채널 주파수를 도약시킴으로써 상기 OFDMA 방식뿐만 아니라 FH 방식으로 인한 효과를 동시에 획득할 수 있도록 하는 것이다. 여기서, 상기 FH 코드로는 라틴 스퀘어(Latin-square) 코드 등이 사용된다. 상기 라틴 스퀘어 코드는 다중 셀(multi-cell) 환경에서 셀 구분뿐만 아니라 셀간 간섭(ICI)을 줄일 수 있다는 장점을 가진다.As a result, the FH-OFDMA scheme is a multiple access scheme having robustness to frequency selective fading through the characteristics of the OFDMA scheme and the FH scheme. In the FH-OFDMA scheme, a subchannel frequency allocated to each terminal is leaped using a preset FH code to simultaneously acquire effects due to the FH scheme as well as the OFDMA scheme. In this case, a Latin square code or the like is used as the FH code. The Latin square code has an advantage of reducing cell division as well as inter-cell interference (ICI) in a multi-cell environment.

한편, 통상적인 통신 시스템에서는 성능 향상을 위하여 다양한 순방향 오류 정정(FEC: Forward Error correcting, 이하 "FEC"라 칭하기로 한다) 코드(code) 기법을 사용한다. 현재 널리 사용되는 대표적인 FEC 코드로는 터보코드(Turbo code), 컨벌루셔널 코드(Convolutional code), 저밀도 패리티 검사(Low Density Parity Check, 이하 "LDPC"라 칭하기로 한다) 코드 등이 있으며, 이러한 코드들은 수신기에서 LLR(Log Likelihood Ratio) 값을 입력으로 하여 복호화(decoding) 과정을 수행한다. 여기서, 채널 디코더에서는 LLR 값을 입력으로 받아서 BPSK 변조를 사용한 백색잡음 환경에서의 수신신호와 같이 이를 인식, 디코딩 과정을 수행하게 된다. 이때, 부정확한 LLR 값이 상기 채널 디코더로 입력될 경우에는 마치 수신신호가 왜곡이 되거나 잡음 신호의 파워가 커지는 것과 같은 효과가 있기 때문에 시스템 성능을 크게 저하시키게 된다. 따라서, 상기 LLR 값을 정확하게 계산하기 위한 방법 및 그 장치가 요구되고 있으며, 이에 대한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 한편, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 다양한 FEC 코드들 중 터보 코드를 가정하여 설명하기로 한다.Meanwhile, in a typical communication system, various forward error correcting (FEC) codes are used to improve performance. Representative FEC codes currently widely used include Turbo code, Convolutional code and Low Density Parity Check (hereinafter referred to as "LDPC") codes. They perform a decoding process by inputting a Log Likelihood Ratio (LLR) value at the receiver. Here, the channel decoder receives an LLR value as an input and performs a recognition and decoding process like a received signal in a white noise environment using BPSK modulation. In this case, when an incorrect LLR value is input to the channel decoder, the reception signal is distorted or the power of the noise signal is increased, thereby greatly deteriorating system performance. Therefore, there is a need for a method and apparatus for accurately calculating the LLR value, and studies on this are being actively conducted. In the following description, it is assumed that a turbo code is used among the various FEC codes for convenience of description.

상기 FEC 코드 기술에서 사용되는 LLR 값은 하기의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.The LLR value used in the FEC code technique may be defined as in Equation 1 below.

Figure 112005075478123-PAT00001
Figure 112005075478123-PAT00001

상기 수학식 1에서 y는 수신신호 또는 등화기 출력신호 값을 나타내고, d는 송신단에서 전송한 송신 신호를 나타내며,

Figure 112005075478123-PAT00002
Figure 112005075478123-PAT00003
는 y가 수 신되었을 때 실제 전송된 신호 d가 +1 또는 -1일 때의 각각의 확률 값을 의미한다. In Equation 1, y represents a received signal or an equalizer output signal value, and d represents a transmit signal transmitted from a transmitter.
Figure 112005075478123-PAT00002
Wow
Figure 112005075478123-PAT00003
Is the probability value of each when y is received and the actual transmitted signal d is +1 or -1.

따라서, 상기 수학식 1에서 정의된 LLR 값인

Figure 112005075478123-PAT00004
은 수신신호 y에 대해 송신신호 d가 각각 +1 또는 -1일 때의 확률비의 자연 로그(ln) 값을 의미한다. 조건부 확률의 성질에 따라 상기 수학식 1의 첫 번째 줄은 송신신호 d가 +1일 때 y가 수신될 확률인
Figure 112005075478123-PAT00005
와 송신신호 d가 -1일 때 y가 수신될 확률인
Figure 112005075478123-PAT00006
, 또한 송신신호 d가 각각 +1/-1일 두 확률
Figure 112005075478123-PAT00007
,
Figure 112005075478123-PAT00008
로 전개 가능하다. Therefore, the LLR value defined in Equation 1 above
Figure 112005075478123-PAT00004
Denotes a natural log (ln) value of the probability ratio when the transmission signal d is +1 or -1 with respect to the reception signal y, respectively. According to the conditional probability property, the first line of Equation 1 is the probability that y is received when the transmission signal d is +1.
Figure 112005075478123-PAT00005
And the probability that y is received when the transmission signal d is -1
Figure 112005075478123-PAT00006
Also, two probabilities that the transmission signal d is + 1 / -1, respectively
Figure 112005075478123-PAT00007
,
Figure 112005075478123-PAT00008
Can be deployed as.

이하에서 설명되는 본 출원 명세서의 설명에서는 설명의 편의를 위하여 상기의 두 확률

Figure 112005075478123-PAT00009
,
Figure 112005075478123-PAT00010
이 동일하다고 가정한다. 따라서, 이하에서는 결국 상기 수학식 1의 LLR 값은 최종적으로 세 번째 줄과 같이 정의 및 설명을 전개하도록 한다.In the description of the present specification described below, the above two probabilities are provided for convenience of explanation.
Figure 112005075478123-PAT00009
,
Figure 112005075478123-PAT00010
Assume this is the same. Therefore, in the following, the LLR value of Equation 1 will eventually be defined and explained as shown in the third line.

그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 OFDM 통신 시스템의 구조에 대해서 설명하기로 한다.Next, a structure of the OFDM communication system will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 일반적인 OFDM 통신 시스템의 송수신 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a transmission and reception apparatus of a general OFDM communication system.

상기 도 1을 참조하면, 연속적인 입력 데이터 시퀀스는 먼저 터보코드 인코더(Encoder)(110)에 입력된다. 그러면, 상기 인코더(110)는 상기 입력 데이터 시퀀스에 대해 FEC 모드로 부호화(encoding)를 수행하고, 상기 부호화된 비트 시퀀스를 제1 심볼 매퍼(Symbol to bit mapper)(170)로 출력한다. 상기 제1 심볼 매퍼(170)는 상기 출력 비트 시퀀스를 데이터 심볼로 변환하여 출력한다. 이때, 상기 제1 심볼 매퍼(170)는 임의의 M차 변조를 모두 포함하고 있다. Referring to FIG. 1, a continuous input data sequence is first input to a turbo code encoder 110. Then, the encoder 110 encodes the input data sequence in the FEC mode, and outputs the encoded bit sequence to a first symbol to bit mapper 170. The first symbol mapper 170 converts the output bit sequence into data symbols and outputs the data symbols. In this case, the first symbol mapper 170 includes all arbitrary M-order modulation.

다음으로, 상기 제1 심볼 매퍼(170)로부터의 출력 데이터 심볼 시퀀스는 직렬/병렬 변환기(Serial to Parallel Converter)(121)를 통해 병렬 형태의 심볼 신호로 변환되고, 이후 역고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)기(123)에 입력된다. 그러면 상기 IFFT기(123)는 주파수 영역의 신호인 상기 입력 데이터 신호를 다중 반송파 변조 과정을 거쳐 시간 영역 신호로 변환한다. 이어서, 상기 IFFT기(123)로부터 출력된 상기 시간 영역 신호는 병렬/직렬 변환기(Parallel to Serial Converter)(125)를 거쳐 직렬 형태의 심볼 신호로 변환되어 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 칭하기로 한다) 삽입기(127)로 입력된다. 상기 CP 삽입기(127)는 상기 직렬 형태로 변환된 심볼 신호에 다중 전송 채널에서의 심볼간 간섭을 제거하고 수신기에서 각 부채널 신호의 부반송파간 간섭(Inter Carrier Interference, 이하 'ICI'라 칭하기로 한다)을 없애기 위한 CP를 추가한다.Next, the output data symbol sequence from the first symbol mapper 170 is converted into a symbol signal in parallel form through a serial to parallel converter 121, and then an inverse fast Fourier transform (Inverse Fast). Fourier Transform, hereinafter referred to as "IFFT"). Then, the IFFT unit 123 converts the input data signal, which is a signal in the frequency domain, into a time domain signal through a multicarrier modulation process. Subsequently, the time-domain signal output from the IFFT unit 123 is converted into a symbol signal of a serial form through a parallel to serial converter 125 so that a cyclic prefix (CP) is used. It is input to the inserter (127). The CP inserter 127 removes inter-symbol interference in a multi-transmission channel to the symbol signal converted into the serial form, and is called Inter Carrier Interference (ICI) in each sub-channel signal at the receiver. Add a CP to eliminate

다음으로, 상기 CP 삽입기(127)에서 데이터 신호의 마지막 일부분을 반복한 형태의 CP가 추가된 상기 출력 신호는 디지털/아날로그 변환기(Digital to Analog Converter)(129)에서 아날로그 신호로 변환되어 RF(Radio Frequency) 처리기(130)를 거쳐 채널로 송신된다. Next, the output signal to which the CP of a form in which the last part of the data signal is repeated in the CP inserter 127 is added is converted into an analog signal in the digital to analog converter 129 and RF ( Radio Frequency) is transmitted to the channel via the processor 130.

여기서, 상기 직렬/병렬 변환기(121), IFFT기(123), 병렬/직렬 변환기(125), CP 삽입기(127), 디지털/아날로그 변환기(129)를 포함하는 블록 전체가 OFDM 시스템의 모듈레이터(modulator)(120)를 나타낸다.Here, the entire block including the serial / parallel converter 121, the IFFT unit 123, the parallel / serial converter 125, the CP inserter 127, and the digital / analog converter 129 is a modulator of the OFDM system ( modulator) 120 is shown.

한편, 상기 RF 처리기(130)를 통한 송신기의 최종 출력 신호는 채널(180)을 겪은 후 수신기으로 수신되어 RF 처리기(140)를 거쳐 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Converter)(151)로 입력된다. 상기 아날로그/디지털 변환기(151)는 상기 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 CP 제거기(153)로 출력한다. 상기 CP 제거기(153)는 상기 출력된 디지털 수신 신호에 포함된 CP를 제거하여 출력한다. 여기서, 상기 송신기의 CP 삽입기(127)에서 추가되어 수신기의 CP 제거기(153)에서 제거되는 상기 CP는 다중 경로 채널에서 심볼간 간섭을 제거하는 역할을 한다. 상기 CP 제거기(153)의 출력신호는 직렬/병렬 변환기(155)에서 병렬신호로 변환되어 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)기(157)로 입력된다. 상기 FFT기(157)는 시간 영역 신호인 상기 입력 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여 출력한다. 이어서, 단일 탭 등화기(1-tap Equalizer)(159)는 상기 변환된 주파수 영역의 신호에 채널 보상을 수행한다. Meanwhile, the final output signal of the transmitter through the RF processor 130 is received by the receiver after experiencing the channel 180 and is input to the analog to digital converter 151 through the RF processor 140. . The analog-to-digital converter 151 converts the input analog signal into a digital signal and outputs it to the CP remover 153. The CP remover 153 removes and outputs a CP included in the output digital received signal. Here, the CP added by the CP inserter 127 of the transmitter and removed by the CP remover 153 of the receiver serves to remove intersymbol interference in a multipath channel. The output signal of the CP remover 153 is converted into a parallel signal by the serial / parallel converter 155 and input to a fast Fourier transform (FFT) 157. The FFT unit 157 converts the input signal, which is a time domain signal, into a signal in the frequency domain and outputs the signal. A single tap equalizer 159 then performs channel compensation on the signal in the transformed frequency domain.

여기서, OFDM 시스템에서 CP의 길이가 다중경로 길이보다 큰 경우 상기 FFT기(157)의 출력신호는 ICI가 없으므로 각 부반송파 별로 독립적인 채널 응답이 곱해져 있는 형태로 표현할 수 있다. 또한 단일 탭 등화기(1-tap Equalizer)와 같은 상기 단일 탭 등화기(159)를 사용하여 채널 보상이 가능하다. 상기 단일 탭 등화기(159)에서 채널이 보상된 신호는 다시 병렬/직렬 변환기(161)를 거쳐 직렬 데이터 추정 심볼 시퀀스로 변환되어 제2 심볼 매퍼(180)로 입력된다. 상기 제2 심볼 매퍼 (180)는 상기 출력 데이터 심볼을 데이터 비트 시퀀스로 변환하여 터보코드 디코더(160)로 출력한다. 상기 터보코드 디코더(160)는 상기 데이터 비트 시퀀스에 대해 채널 복호화(decoding) 과정을 수행한 후 최종 입력 데이터 시퀀스를 복원한다.Here, in the OFDM system, when the length of the CP is greater than the length of the multipath, the output signal of the FFT unit 157 may be expressed in a form in which an independent channel response is multiplied for each subcarrier because there is no ICI. Channel compensation is also possible using the single tap equalizer 159, such as a 1-tap equalizer. The signal compensated for by the channel in the single tap equalizer 159 is converted into a serial data estimation symbol sequence through the parallel / serial converter 161 and input to the second symbol mapper 180. The second symbol mapper 180 converts the output data symbol into a data bit sequence and outputs the result to the turbo code decoder 160. The turbo code decoder 160 restores a final input data sequence after performing a channel decoding process on the data bit sequence.

이상에서와 살펴본 바와 같이, 일반적으로 수신기에서 LLR(Log Likelihood Ratio) 값을 입력으로 하여 복호화(decoding) 과정을 수행하는데, 디코더(decoder)로 입력되는 LLR 값의 정확도가 시스템 성능에 중요한 영향을 끼친다. 따라서, 상기 LLR 값을 정확하게 계산하기 위한 방법 및 그 장치가 요구되고 있다.As described above, in general, the receiver performs a decoding process by inputting a Log Likelihood Ratio (LLR) value, and the accuracy of the LLR value input to the decoder has a significant effect on the system performance. . Accordingly, there is a need for a method and apparatus for accurately calculating the LLR value.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은, OFDM 통신 시스템에서 FEC 코드의 복호화 시 필요한 LLR 값을 구하는 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for obtaining an LLR value required for decoding an FEC code in an OFDM communication system.

본 발명의 다른 목적은 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 부채널별 채널 응답 및 잡음 성분을 모두 고려한 정확한 LLR 값을 계산할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for calculating an accurate LLR value considering both channel response and noise component for each subchannel in an orthogonal frequency division multiplexing communication system.

본 발명의 또 다른 목적은, 기본적인 OFDM 통신 시스템뿐만 아니라 수신기에서 선형 등화기를 사용하는 OFDM 시스템을 모두 고려하고 있으며 부채널별 채널 응답 및 잡음 성분을 모두 고려한 정확한 LLR 계산 알고리즘을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an accurate LLR calculation algorithm considering both an OFDM system using a linear equalizer in a receiver as well as a basic OFDM communication system and considering both channel response and noise components for each subchannel.

본 발명의 또 다른 목적은, 선형 등화기를 사용하는 OFDM 통신 시스템에서 터보코드 디코더(Turbo code Decoder)의 입력 신호로 사용되는 LLR(Log Likelihood Ration) 값을 산출하는 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for calculating a LLR (Log Likelihood Ration) value used as an input signal of a turbo code decoder in an OFDM communication system using a linear equalizer.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 LLR(Log Likelihood Ratio)를 계산하기 위한 장치에 있어서, 부호화된 비트 시퀀스를 데이터 심벌로 변조하여 병렬 형태의 심볼 신호로 변환하고, 상기 병렬 변환된 심볼에 대해 역고속 푸리에 변환을 수행하고, 상기 역고속 푸리에 변환된 신호에 대해 그 위상을 쉬프트(shift)하여 송신신호 벡터를 출력하는 송신수단과, 상기 송신수단으로부터 시간 영역의 수신신호 벡터를 수신하고, 상기 수신신호 벡터에 대해 주파수 및 시간 영역 변환을 수행하여 전송 데이터 심볼 벡터를 추정하는 수신수단을 포함함을 그 장치적 구성상의 특징으로 한다. An apparatus according to the present invention for achieving the above object, in the orthogonal frequency division multiplexing communication system for calculating a Log Likelihood Ratio (LLR), the symbol in the parallel form by modulating the coded bit sequence to a data symbol Transmitting means for converting a signal, performing inverse fast Fourier transform on the parallel-converted symbol, shifting a phase of the inverse fast Fourier transformed signal, and outputting a transmission signal vector; And receiving means for receiving the received signal vector of the time domain from the time domain, and performing a frequency and time domain transformation on the received signal vector to estimate the transmission data symbol vector.

또한, 상기 송신수단은, 상기 역고속 푸리에 변환된 신호에 대해 대각행렬 연산을 통해 위상을 쉬프트하여 송신신호 벡터를 생성하는 위상 전위기(Phase Shifter)를 포함하며, 상기 수신수단은, 채널 응답 및 수신잡음 분산 값을 생성하여 출력하는 디모듈레이터와, 상기 디모듈레이터의 출력된 신호를 입력하여 심볼-비트 변환된 비트별 등화 신호를 출력하는 심볼 매퍼와, 상기 모듈레이터에서 추정된 채널 응답 및 수신잡음 분산 값과 상기 심볼 매퍼의 비트별 등화된 출력 신호를 이용하여 LLR 값을 산출하는 LLR 산출기를 포함함을 특징으로 한다. The transmitting means may further include a phase shifter configured to shift the phase of the inverse fast Fourier transformed signal through a diagonal matrix operation to generate a transmission signal vector. The receiving means may include a channel response and A demodulator for generating and outputting a received noise variance value, a symbol mapper for inputting the output signal of the demodulator and outputting a symbol-bit converted bit-wise equalized signal, a channel response and a received noise variance value estimated by the modulator, And an LLR calculator for calculating an LLR value by using the bit-wise equalized output signal of the symbol mapper.

또한, 상기 디모듈레이터는, 상기 송신수단으로부터 수신되는 신호에서 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)가 제거된 병렬 신호에 대한 FFT를 수행하는 제1 고속 푸리에 변환기와, 상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호에 대한 채널 보상을 수행하는 주파수 영역 선형 등화기와, 상기 채널 보상된 주파수 영역의 신호 에 대한 역고속 푸리에 변환을 수행하는 역고속 푸리에 변환기와, 상기 역고속 푸리에 변환된 시간 영역의 신호에 대한 채널 보상을 수행하며, 상기 송신수단의 상기 위상 전위기의 켤레(conjugate) 기능을 하는 시간 영역 선형 등화기와, 상기 채널 보상된 시간 영역의 신호에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하는 제2 고속 푸리에 변환기와, 상기 고속 푸리에 변환된 출력신호를 입력하여 직렬 추정 데이터 심벌 시퀀스로 변환하는 병렬/직렬 변환기와, 상기 송신수단으로부터 수신된 수신신호에 대한 채널응답을 추정하기 위한 채널응답 추정기와, 상기 수신수단의 수신 잡음 신호에 대한 분산 값을 추정하는 수신 잡음 분산 추정기를 포함함을 특징으로 한다.The demodulator may further include a first fast Fourier transformer for performing an FFT on a parallel signal from which a cyclic prefix has been removed from a signal received from the transmitter, and a signal of the fast Fourier transformed frequency domain. A frequency domain linear equalizer for performing channel compensation, an inverse fast Fourier transformer for performing inverse fast Fourier transform on the signal in the channel compensated frequency domain, and performing channel compensation for the signal in the inverse fast Fourier transform time domain And a time domain linear equalizer functioning as a conjugate of the phase potentiometer of the transmitting means, a second fast Fourier transformer for performing fast Fourier transform on the signal in the channel compensated time domain, and the fast Fourier transformer. Parallel / Serial Inputs the Converted Output Signals to a Serial Estimated Data Symbol Sequence Characterized in that it comprises a ventilation, and a channel response estimator for estimating a channel response for the received signal received from the transmitting means, receiving a noise variance estimator for estimating the dispersion value of the received noise signal of said receiving means.

또한, 상기 LLR 산출기는, 상기 디모듈레이터의 채널 응답 및 수신잡음 분산 값을 입력하여 잡음밀도 벡터 값을 계산하는 잡음밀도 벡터 계산기와, 상기 심볼 매퍼의 비트별 등화된 출력 신호와 상기 잡음밀도 벡터 계산기의 잡음밀도 벡터 값을 이용하여 실제 적용되는 LLR 값을 계산하는 LLR 계산기를 포함함을 특징으로 한다.The LLR calculator may include a noise density vector calculator for calculating a noise density vector value by inputting a channel response and a received noise variance value of the demodulator, a bit-wise equalized output signal of the symbol mapper, and the noise density vector calculator. It includes an LLR calculator for calculating the actual LLR value using the noise density vector value.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 LLR(Log Likelihood Ratio)를 계산하기 위한 방법에 있어서, 부호화된 비트 시퀀스를 데이터 심벌로 변조하여 병렬 형태의 심볼 신호로 변환하고, 상기 병렬 변환된 심볼에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하고, 상기 고속 푸리에 변환된 신호에 대해 그 위상을 쉬프트(shift)하여 송신신호 벡터를 생성하여 출력하는 과정과, 상기 출력되는 시간 영역의 수신신호 벡터를 수신하고, 상기 수신신호 벡터에 대해 주파수 및 시간 영역 변환을 수행하여 전송 데이터 심볼 벡 터를 추정하는 과정을 포함함을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.A method according to the present invention for achieving the above object, in a method for calculating a Log Likelihood Ratio (LLR) in an orthogonal frequency division multiplexing communication system, a symbol of the parallel form by modulating the coded bit sequence into a data symbol Converting to a signal, performing fast Fourier transform on the parallel-converted symbol, shifting a phase of the fast Fourier transformed signal, and generating and outputting a transmission signal vector; The method includes receiving a received signal vector of a region and estimating a transmission data symbol vector by performing frequency and time domain transformation on the received signal vector.

또한, 상기 전송 데이터 심볼 벡터 추정 과정은, 채널 응답 및 수신잡음 분산 값 생성 및 수신신호에 대한 최종 등화 신호를 생성하는 과정과, 상기 생성된 최종 등화 신호를 입력하여 심볼-비트 변환을 수행하여 비트별 등화 신호를 출력하는 과정과, 상기 추정된 채널 응답 및 수신잡음 분산 값과 상기 비트별 등화된 출력 신호를 이용하여 LLR 값을 산출하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.In addition, the transmission data symbol vector estimating process may include generating a channel response and a received noise variance value, generating a final equalized signal for the received signal, and inputting the generated final equalized signal to perform symbol-bit conversion to perform bit Outputting a star equalization signal, and calculating an LLR value using the estimated channel response and received noise variance value and the bit-wise equalized output signal.

또한, 상기 최종 등화 신호 생성은, 상기 수신신호에서 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)가 제거된 병렬 신호에 대한 첫 번째 고속 푸리에 변환을 수행하고, 상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호에 대한 채널을 보상하는 과정과, 상기 채널 보상된 주파수 영역의 신호에 대한 역고속 푸리에 변환을 수행한 후, 상기 역고속 푸리에 변환된 시간 영역의 신호에 대한 채널을 보상하는 과정과, 상기 채널 보상된 시간 영역의 신호에 대한 두 번째 고속 푸리에 변환을 수행하고, 상기 고속 푸리에 변환된 출력신호를 입력하여 직렬 추정 데이터 심벌 시퀀스로 변환하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.The final equalization signal generation may include performing a first fast Fourier transform on a parallel signal from which the cyclic prefix is removed from the received signal and compensating a channel for the signal in the fast Fourier transformed frequency domain. And performing an inverse fast Fourier transform on the signal in the channel compensated frequency domain, and then compensating a channel for the signal in the inverse fast Fourier transform time domain, and performing a signal in the channel compensated time domain. And performing a second fast Fourier transform on the input signal and converting the fast Fourier transformed output signal into a serial estimated data symbol sequence.

또한, 상기 LLR 산출은, 상기 채널 응답 및 수신잡음 분산 값을 입력하여 잡음밀도 벡터 값을 계산하는 과정과, 상기 비트별 등화된 출력 신호와 상기 잡음밀도 벡터 값을 이용하여 실제 적용되는 LLR 값을 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.The LLR calculation may include calculating a noise density vector value by inputting the channel response and the received noise variance value, and calculating an LLR value that is actually applied using the equalized output signal for each bit and the noise density vector value. It is characterized by including the process of calculating.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명에서는 선형 등화기를 사용한 OFDM 시스템에서의 실시예 중 하나로 터보코드 디코더(Decoder)의 입력 신호로 사용되는 LLR(Log Likelihood Ratio) 값을 계산하는 방법 및 그 장치를 제안하고 있으며, 상기 터보코드 이외에도 다양한 FEC 코드의 디코더 단에서 본 발명에서 제안하는 방법으로 구한 LLR 값을 적용 가능함은 물론이다. 또한 본 발명에서 고려하는 선형 등화기는 일반적인 OFDM 시스템에서 사용하는 단일 탭의 ZF(Zero-forcing), MMSE(Minimum Mean Square Error), 매치 필터(matched filter) 등화기 등도 역시 선형 등화기에 포함된다. 따라서, 이하에서 설명되는 본 발명에서는, 먼저 일반적인 OFDM 시스템에서 단일 탭 등화기를 사용했을 경우 LLR 값을 계산하는 방법 및 장치에 대해 설명하고, 이를 바탕으로 하여 선형 등화기를 사용하는 경우로 확장하여 설명하도록 한다.Prior to the detailed description of the present invention, a method and apparatus for calculating a Log Likelihood Ratio (LLR) value used as an input signal of a turbo code decoder according to one embodiment of an OFDM system using a linear equalizer are provided. The LLR value obtained by the method proposed by the present invention can be applied to the decoder stages of various FEC codes in addition to the turbo code. In addition, the linear equalizer considered in the present invention also includes a single tap zero-forcing (ZF), minimum mean square error (MMSE), matched filter equalizer, etc. used in a general OFDM system. Therefore, in the present invention described below, first, a method and apparatus for calculating an LLR value when a single tap equalizer is used in a general OFDM system will be described, and it will be extended to the case where a linear equalizer is used based on this. do.

또한, 통상적으로 상기 LLR 값을 계산하기 위해서는 잡음 신호의 통계적 특성인 분산 값을 알고 있어야 한다. 즉, 일반적인 시스템의 수신기에서는 수신신호 잡음에서의 분산 값을 추정하여 그 값을 이용하는데, OFDM 시스템의 경우에는 등화 과정을 거치면서 각 부채널별 채널 응답에 따라 잡음 신호의 통계적 특성이 변하게 되므로 등화기 출력신호에서 정확한 잡음 신호 분산 값 및 LLR 값을 계산하기 위해 서는 부채널별 채널 응답을 고려한 방법이 필요하다. 뿐만 아니라 고급 기술을 적용한 OFDM 시스템에서는 수신기에서 열잡음과 심벌간 간섭(Inter Symbol Interference, 이하 'ISI'라 칭하기로 한다) 잡음이 함께 존재하는 경우에도 정확한 잡음 신호 분산 값 및 LLR 값을 계산하는 방법을 제안하고자 한다. Also, in general, in order to calculate the LLR value, it is necessary to know a variance value, which is a statistical characteristic of a noise signal. That is, the receiver of the general system estimates the variance value of the received signal noise and uses the value. In the case of the OFDM system, the statistical characteristics of the noise signal change according to the channel response of each subchannel during the equalization process. In order to calculate the accurate noise signal variance and the LLR value from the output signal, a method considering the channel response for each subchannel is needed. In addition, in an OFDM system using advanced technology, a method for calculating an accurate noise signal dispersion value and an LLR value even in the presence of thermal noise and inter symbol interference (hereinafter, referred to as 'ISI') noise in a receiver is described. I would like to suggest.

<일반적인 OFDM 시스템에서의 LLR 계산>LLR Calculation in General OFDM Systems

그러면, 먼저 일반적인 OFDM 시스템의 수신기에서 LLR 값을 계산하는 방법에 대하여 상기 도 1 및 하기 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.First, a method of calculating an LLR value in a receiver of a general OFDM system will be described with reference to FIGS. 1 and 2 below.

도 2는 상기 도 1에서 LLR 값 계산을 위한 디모듈레이터 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a demodulator device for calculating an LLR value in FIG. 1.

먼저, 상기 도 1을 참조하여 수신신호를 수학적으로 모델링한다. 즉, 상기 도 1의 FFT기(157)의 출력 신호인 주파수 영역의 수신 신호는 하기 수학식 2와 같이 정의할 수 있다. First, the received signal is mathematically modeled with reference to FIG. 1. That is, the received signal in the frequency domain which is the output signal of the FFT unit 157 of FIG. 1 may be defined as Equation 2 below.

Figure 112005075478123-PAT00011
Figure 112005075478123-PAT00011

상기 수학식 2에서, 상기 rk는 k번째 부반송파의 수신 신호를 나타내며, 상기 hk는 k번째 부반송파의 채널 응답을 나타내며, 상기 dk는 k번째 부반송파로 전송한 전송 신호를 나타내며, 상기 nk는 k번째 부반송파의 잡음 신호를 나타낸다. 이 때, 전체 부반송파 개수는 N이고 BPSK 변조 기법을 사용한다고 가정하며, 상기 도 1의 심볼-비트 변조하는 제2 심볼 매퍼(180)는 상기 도 2에서는 생략한다.In Equation 2, r k represents a received signal of a k-th subcarrier, h k represents a channel response of a k-th subcarrier, d k represents a transmission signal transmitted to a k-th subcarrier, and n k Denotes a noise signal of a k-th subcarrier. In this case, it is assumed that the total number of subcarriers is N and that the BPSK modulation scheme is used, and the second symbol mapper 180 for symbol-bit modulation of FIG. 1 is omitted in FIG. 2.

그러면, 이하에서는 상기 도 2를 참조하여 일반적인 OFDM 시스템의 수신기 동작 및 본 발명에서 제안하는 LLR 계산 방법을 설명하도록 한다. Next, a receiver operation of a general OFDM system and an LLR calculation method proposed by the present invention will be described with reference to FIG. 2.

상기 도 2는 상기 도 1에서 수신기 장치들을 상세히 도시한 것으로, 수신 신호의 등화를 위한 장치들, 예컨대 아날로그/디지털 변환기(251), CP 제거기(253), 직렬/병렬 변환기(255), FFT기(257), 단일 탭 등화기(259) 및 병렬/직렬 변환기(261) 외에도 채널응답 추정기(263)와 수신 잡음신호의 분산 추정기(265)가 OFDM 디모듈레이터(250)에 포함되어 있다. 또한 LLR 산출기(260)도 추가된다. 상기한 구성에서 ICI가 존재하지 않는 경우를 가정하면, 상기 수학식 2에서 정의된 주파수 영역의 수신신호(rk, k=1, ..., N)는 상기 도 2의 단일 탭 등화기(259)로 입력되어 채널에 의한 왜곡을 보상한다. 이에 대하여 상기 단일 탭 등화기(259)를 단일탭 ZF 등화기를 적용한 경우를 실시예로 하여 살펴보면 다음과 같다.FIG. 2 illustrates the receiver devices in FIG. 1 in detail, and includes devices for equalizing received signals, such as analog / digital converter 251, CP canceller 253, serial / parallel converter 255, FFT device. In addition to the single tap equalizer 259 and the parallel / serial converter 261, a channel response estimator 263 and a variance estimator 265 of the received noise signal are included in the OFDM demodulator 250. Also added is an LLR calculator 260. Assuming that ICI does not exist in the above configuration, the received signals r k , k = 1, ..., N in the frequency domain defined in Equation 2 are equal to the single tap equalizer of FIG. 259) to compensate for the distortion caused by the channel. On the other hand, the case where the single tap equalizer 259 is applied to the single tap ZF equalizer will be described.

즉, 상기 단일 탭 ZF 등화기를 사용하면, 부반송파 별로 수신신호에서 채널 값을 나누어주므로 상기 단일 탭 등화기(259)의 출력신호(yk, k=1, ..., N)는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. That is, when the single tap ZF equalizer is used, since the channel value is divided from the received signal for each subcarrier, the output signals (y k , k = 1, ..., N) of the single tap equalizer 259 are represented by the following equation. It can be represented as 3.

Figure 112005075478123-PAT00012
Figure 112005075478123-PAT00012

상기 수학식 3에서 yk,ZF는 k번째 부반송파의 등화기 출력 신호를 나타내며 상기 dk는 k번째 부반송 파로전송한 전송 신호를 나타내며,

Figure 112005075478123-PAT00013
는 단일 탭 등화기(259)의 k번째 부반송파의 등화기 출력 신호에서 잡음신호를 나타낸다. 상기 수학식 3에 나타낸 바와 같이, 상기 단일 탭 ZF 등화를 수행하는 단일 탭 등화기(259)의 등화 과정을 거치면서 데이터 신호 뿐 아니라 상기 수학식 2의 수신 신호에 포함된 부반송파별잡음 신호 nk 또한 채널 응답 값으로 나누어지면서 상기 잡음 신호 nk는 하기 수학식 4와 같이
Figure 112005075478123-PAT00014
로 바뀌게 된다.In Equation 3, y k, ZF represents the equalizer output signal of the k-th subcarrier and d k represents the transmission signal transmitted to the k-th subcarrier,
Figure 112005075478123-PAT00013
Denotes a noise signal in the equalizer output signal of the k th subcarrier of single tap equalizer 259. As shown in Equation 3, the subcarrier-specific noise signal n k included in the received signal of Equation 2 as well as the data signal through the equalization process of the single tap equalizer 259 performing the single tap ZF equalization. In addition, the noise signal n k is divided by a channel response value as shown in Equation 4 below.
Figure 112005075478123-PAT00014
Will change to

Figure 112005075478123-PAT00015
Figure 112005075478123-PAT00015

또한, 상기 수학식 1에서 나타낸 LLR 값의 정의를 이용하여 k번째 부반송파에서 단일 탭 ZF 등화기 출력신호가 yk,ZF이고, 송신 신호 dk값이 각각 +1/-1 인 확률비의 로그 값으로 나타나는 LLR 값은 하기 수학식 5와 같이 정의할 수 있다. 이때, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 상기의 두 확률 P(d=-1), P(d=+1)이 동일하다고 가정하므로, 결국 하기 수학식 5의 LLR 값은 최종적으로 세 번째 줄과 같이 정의 및 설명을 전개하도록 한다.In addition, using the definition of the LLR value shown in Equation 1, the logarithm of the probability ratio in which the single-tap ZF equalizer output signal is y k, ZF and the transmission signal d k is + 1 / -1 in the k th subcarrier, respectively The LLR value represented by the value may be defined as shown in Equation 5 below. At this time, in the present invention, for convenience of description, it is assumed that the two probabilities P (d = -1) and P (d = + 1) are the same, so that the LLR value of Equation 5 is finally Develop definitions and explanations together.

Figure 112005075478123-PAT00016
Figure 112005075478123-PAT00016

상기 수학식 5에서 dk는 k번째 부반송파의 송신신호를 나타내며, yk,ZF는 ZF 단일 탭 등화기를 사용했을 때 k번째 부반송파의 등화기 출력 신호를 나타낸다. 또한

Figure 112005075478123-PAT00017
는 확률 값을 의미하는 기호를 나타내며,
Figure 112005075478123-PAT00018
는 자연 로그를 나타낸다.In Equation 5, d k represents a transmission signal of the k-th subcarrier, and y k, ZF represents an equalizer output signal of the k-th subcarrier when the ZF single tap equalizer is used. Also
Figure 112005075478123-PAT00017
Represents a symbol representing a probability value,
Figure 112005075478123-PAT00018
Indicates a natural logarithm.

상기 수학식 5에서 상기 송신 신호 dk의 +1 또는 -1 발생 확률이 1/2로 동일하고 부가적인 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise, 이하 'AWGN'이라 칭하기로 한다)이 더해진 채널을 거치는 경우, 상기 수학식 5의 분자 분모에서 송신신호 dk가 +1일 때 ZF 단일 탭 등화기의 k번째 부반송파 출력 신호가 yk,ZF일 확률 값인

Figure 112005075478123-PAT00019
와, 송신신호 dk가 -1일 때 ZF 단일 탭 등화기의 k번째 부반송파 출력 신호가 yk,ZF일 확률 값인
Figure 112005075478123-PAT00020
는 각각 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.In Equation 5, the +1 or -1 probability of occurrence of the transmission signal d k is equal to 1/2, and passes through a channel to which additional white Gaussian noise (hereinafter, referred to as 'AWGN') is added. In this case, when the transmission signal d k is +1 in the molecular denominator of Equation 5, the k-th subcarrier output signal of the ZF single tap equalizer is a probability value of y k, ZF.
Figure 112005075478123-PAT00019
And when the transmission signal d k is -1, the probability value of the k th subcarrier output signal of the ZF single tap equalizer is y k, ZF
Figure 112005075478123-PAT00020
Can be represented by Equation 6 below.

Figure 112005075478123-PAT00021
Figure 112005075478123-PAT00021

상기 수학식 6에서, 상기 Etb는 하나의 데이터 비트의 전송 신호 에너지를 의미하며, 상기

Figure 112005075478123-PAT00022
는 상기 수학식 4에서 정의한 k번째 부반송파에서 상기 잡음신호
Figure 112005075478123-PAT00023
의 분산 값을 나타내며, 상기 yk,ZF는 ZF 단일 탭 등화기를 사용했을 때 k번째 부반송파의 등화기 출력 신호를 나타낸다.In Equation 6, E tb means the transmission signal energy of one data bit,
Figure 112005075478123-PAT00022
Is the noise signal in the kth subcarrier defined in Equation (4)
Figure 112005075478123-PAT00023
Where y k and ZF represent the equalizer output signal of the k th subcarrier when using a ZF single tap equalizer.

따라서, 상기 도 2의 상기 LLR 산출기(260)에서는 상기 수학식 6에서 구한 확률 값을 이용하여, 부채널별 LLR 값인 상기 수학식 5에 해당하는 값을 구할 수 있으며, 그 출력 결과는 하기 수학식 7과 같이 간단히 나타낼 수 있다. Accordingly, the LLR calculator 260 of FIG. 2 may obtain a value corresponding to Equation 5, which is an LLR value for each subchannel, by using the probability value obtained in Equation 6, and the output result is represented by Equation 5 below. It can be simply expressed as shown in Equation 7.

Figure 112005075478123-PAT00024
Figure 112005075478123-PAT00024

상기 수학식 7에서 확률 비

Figure 112005075478123-PAT00025
가 k번째 부반송파에 전송된 데이터 dk의 LLR 값을 의미하며, 상기 Etb는 하나의 데이터 비트의 전송 신호 에너지를 나타내며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00026
는 상기 수학식 4에서 정의한 k번째 부반송파에서 상기 잡음신호
Figure 112005075478123-PAT00027
의 분산 값을 나타내며, 상기 yk,ZF는 ZF 단일 탭 등화기를 사용했을 때 k번째 부반송파의 등화기 출력 신호를 나타낸다.Probability ratio in Equation 7
Figure 112005075478123-PAT00025
Is the LLR value of the data d k transmitted on the k-th subcarrier, E tb represents the transmission signal energy of one data bit,
Figure 112005075478123-PAT00026
Is the noise signal in the kth subcarrier defined in Equation (4)
Figure 112005075478123-PAT00027
Where y k and ZF represent the equalizer output signal of the k th subcarrier when using a ZF single tap equalizer.

상기 LLR 산출기(260)의 출력 신호는 상기한 도 1의 터보코드 디코더(170)로 입력되어 입력 데이터 비트를 구하는데 사용된다. The output signal of the LLR calculator 260 is input to the turbo code decoder 170 of FIG. 1 and used to obtain input data bits.

한편, 상기 수학식 7에서 {yk,ZF}(k, 1, ..., N)는 단일 탭 ZF 등화기를 사용했을 때 등화기 출력 신호를 나타내고, 상기 Etb는 데이터 비트 한 개의 전송신호 에너지를 나타낸다. 이때, 상기 Etb는 M차 변조의 경우 전송신호 에너지와 BPSK의 경우 전송신호 에너지로 볼 수 있다. 따라서 상기 수학식 7에서 정의된

Figure 112005075478123-PAT00028
을 구하기 위해서는 잡음 신호 분산 값
Figure 112005075478123-PAT00029
만 있으면 된다. Meanwhile, in Equation 7, {y k, ZF } (k, 1, ..., N) denotes an equalizer output signal when a single tap ZF equalizer is used, and E tb denotes a transmission signal of one data bit. Represents energy. In this case, E tb may be regarded as transmission signal energy in case of M-order modulation and transmission signal energy in case of BPSK. Therefore, as defined in Equation 7
Figure 112005075478123-PAT00028
To obtain the noise signal variance
Figure 112005075478123-PAT00029
All you need is

한편, 이하에서는 상기 수학식 7에서 사용된 k번째 부반송파 출력 신호의 상기 잡음신호

Figure 112005075478123-PAT00030
의 분산 값
Figure 112005075478123-PAT00031
를 구하기 위하여 먼저 상기 수학식 2의 수신 잡음 신호 nk의 통계적 특성을 살펴보기로 한다. Meanwhile, hereinafter, the noise signal of the k-th subcarrier output signal used in Equation 7
Figure 112005075478123-PAT00030
Variance of
Figure 112005075478123-PAT00031
First, the statistical characteristics of the received noise signal n k of Equation 2 will be described.

상기 수신 잡음 신호(nk)는 AWGN이므로 상기 nk의 분산 값은 상기 k와 상관없이 모든 부반송파에 대해

Figure 112005075478123-PAT00032
로 동일하며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00033
은 시간 영역의 수신 신호를 바탕으로 상기 도 2의 채널응답 추정기(265)에서 그 추정이 가능한 값이다. 하지만 OFDM 통신 시스템에서 신호의 등화 과정을 거침에 따라 각 부채널별로 채널 응답이 다르게 된다. 그러므로 잡음 신호 분산 값의 변화 또한 각 부채널별로 다르게 된다. 여기서, 상기 각 부채널의 채널 응답을 hk라고 하고, 단일 탭 ZF 등화기를 사용했을 때 등화기 출력에서의 잡음신호
Figure 112005075478123-PAT00034
는 상기의 수학식 4의 정의를 참고하면, 상기 k번째 부반송파의 등화기 출력에서의 잡음 신호(
Figure 112005075478123-PAT00035
)의 분산 값(
Figure 112005075478123-PAT00036
)은 하기 수학식 8과 같이 정의할 수 있다. 이때, 하기 수학식 9에서
Figure 112005075478123-PAT00037
은 상기에서 언급한 바와 같이 수신 잡음 신호(nk)의 분산 값을 나타낸다.Since the received noise signal n k is AWGN, the variance value of n k is for all subcarriers irrespective of k.
Figure 112005075478123-PAT00032
Same as above
Figure 112005075478123-PAT00033
Is a value that can be estimated by the channel response estimator 265 of FIG. 2 based on the received signal in the time domain. However, as the signal is equalized in an OFDM communication system, the channel response is different for each subchannel. Therefore, the change in the noise signal variance value is also different for each subchannel. Here, the channel response of each subchannel is h k , and a noise signal at the equalizer output when a single tap ZF equalizer is used.
Figure 112005075478123-PAT00034
Referring to the definition of Equation 4, the noise signal at the equalizer output of the k-th subcarrier (
Figure 112005075478123-PAT00035
Variance value of
Figure 112005075478123-PAT00036
) Can be defined as in Equation 8 below. At this time, in the following equation (9)
Figure 112005075478123-PAT00037
Denotes the variance of the received noise signal n k as mentioned above.

Figure 112005075478123-PAT00038
Figure 112005075478123-PAT00038

또한, 상기 수학식 9의 부채널별 잡음 분산 값을 이용하여 상기 수학식 7에서 유도된 LLR 값을 구하면 하기 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.In addition, when the LLR value derived from Equation 7 is obtained using the noise variance value for each subchannel of Equation 9, Equation 10 may be expressed as follows.

Figure 112005075478123-PAT00039
Figure 112005075478123-PAT00039

결과적으로, 상기 도 2의 상기 LLR 산출기(260)는 상기 수학식 10을 계산하 는 장치이며, 상기 LLR 산출기(260)의 입력으로는 상기 수신잡음 분산 추정기(263)에서 추정한 부채널별 채널 응답 추정 값과, 상기 단일 탭 등화기(259)의 등화기 출력 신호와, 상기 도 2의 상기 채널응답 추정기(265)에서 추정한 수신 잡음 분산 값이 입력된다.As a result, the LLR calculator 260 of FIG. 2 is a device for calculating Equation 10, and the subchannel estimated by the reception noise variance estimator 263 is input to the LLR calculator 260. The channel response estimation value, the equalizer output signal of the single tap equalizer 259, and the reception noise variance value estimated by the channel response estimator 265 of FIG. 2 are input.

이하에서는, 상기와 동일한 방법을 사용하여 또 다른 실시예인 채널의 위상 왜곡을 보상해 주는 단일 탭 PS(Phase Shift) 등화기를 사용하고, BPSK 변조 방식을 사용했을 경우에 대해 상기 LLR 값을 산출하는 과정을 설명한다.Hereinafter, using the same method as described above, using a single tap PS (Phase Shift) equalizer for compensating for the phase distortion of the channel as another embodiment, and calculating the LLR value for the case of using the BPSK modulation scheme Explain.

상기 k번째 부반송파의 단일 탭 PS 등화기의 출력 신호 yk,PS와 상기 단일 탭 PS 등화기 출력 신호의 잡음 신호

Figure 112005075478123-PAT00040
의 분산 값은 각각 하기 수학식 11 및 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다. 따라서, 이에 따른 상기 LLR 값 산출 식은 하기 수학식 13과 같이 정의된다.Output signal y k, PS of the single tap PS equalizer of the kth subcarrier and noise signal of the single tap PS equalizer output signal
Figure 112005075478123-PAT00040
The variance values of may be represented by Equations 11 and 12, respectively. Accordingly, the LLR value calculation equation is defined as in Equation 13 below.

Figure 112005075478123-PAT00041
Figure 112005075478123-PAT00041

Figure 112005075478123-PAT00042
Figure 112005075478123-PAT00042

Figure 112005075478123-PAT00043
Figure 112005075478123-PAT00043

상기 수학식 13에서 확률 비(

Figure 112005075478123-PAT00044
)가 k번째 부반송파에 전송된 데이터 dk의 LLR 값을 의미하며, 상기 Etb는 하나의 데이터 비트의 전송 신호 에너지를 의미하며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00045
는 상기 수학식 12에서 정의한 k번째 부반송파에서 상기 잡음 신호
Figure 112005075478123-PAT00046
의 분산 값을 의미하며, 상기 yk,PS는 단일 탭 PS 등화기를 사용했을 때 k번째 부반송파의 등화기 출력 신호를 나타낸다.In Equation 13, the probability ratio (
Figure 112005075478123-PAT00044
) Denotes an LLR value of data d k transmitted on a k-th subcarrier, and E tb denotes a transmission signal energy of one data bit.
Figure 112005075478123-PAT00045
Is the noise signal in the k-th subcarrier defined in Equation 12
Figure 112005075478123-PAT00046
Where y k, PS denotes the equalizer output signal of the k-th subcarrier when a single tap PS equalizer is used.

상기에서 나타낸 바와 같이, 상기 단일 탭 PS 등화기를 사용한 경우, 상기 잡음 신호의 분산 값은 변화가 없지만, 상기 등화기 출력 신호 값의 에너지 값이 달라짐에 따라 부채널별로 상기 수학식 13과 같이 LLR 값이 달라지게 된다.As described above, in the case of using the single tap PS equalizer, the dispersion value of the noise signal is not changed, but as the energy value of the equalizer output signal value is changed, the LLR value as shown in Equation 13 for each subchannel. Will be different.

한편, 이상에서와 같은 설명에서는 ZF 등화기와 PS 등화기의 두 가지 실시예에 대해서만 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명은 MMSE 등화기, Matched filter 등화기 등을 사용하는 경우에도 부채널별 채널 응답에 따라 잡음 신호의 분산 값과 등화기 출력 신호의 에너지 레벨에 따라 상기와 동일한 방법으로 정확한 LLR 값을 유도할 수 있음은 물론이다.Meanwhile, in the above description, only two embodiments of the ZF equalizer and the PS equalizer have been described, but the present invention is not limited thereto. For example, according to the present invention, even when an MMSE equalizer, a matched filter equalizer, etc. are used, an accurate LLR value is obtained in the same manner according to the dispersion value of the noise signal and the energy level of the equalizer output signal according to the channel response for each subchannel. Of course it can be induced.

한편, 이상에서는 각 부채널 사이의 ICI가 없는 경우, 단일 탭 등화기를 사용하여 상기 수학식 10 또는 상기 수학식 13의 예에서와 같이 해당 부채널의 채널 응답에 따른 잡음 분산 변화 값만을 고려하여 독립적으로 LLR 값을 계산하는 예를 살펴보았다. 이는 기본적인 OFDM 통신 시스템의 수신기에서 LLR 값을 계산하는 방법에 해당된다. 반면 시스템 성능 향상을 위하여 OFDM 통신 시스템에서 각종 고급 기술 예컨대, 고속 주파수 도약(Frequency Hopping, 이하 'FFH'라 칭하기로 한다) 기술을 도입할 경우, 상기 수신기에서는 부채널별로 채널 보상을 수행하는 단일 탭 등화기가 아니라 전체 수신 벡터에 대해 선형 등화기를 사용하기도 한다.On the other hand, if there is no ICI between each sub-channel, using a single tap equalizer as described in the equation (10) or equation (13), only considering the noise variance change value according to the channel response of the sub-channel independent We have seen an example of calculating the LLR value. This corresponds to a method of calculating an LLR value in a receiver of a basic OFDM communication system. On the other hand, in order to improve system performance, when a variety of advanced technologies such as frequency hopping (FFH) are introduced in an OFDM communication system, the receiver performs channel compensation for each subchannel. A linear equalizer is also used for the entire receive vector, not the equalizer.

따라서 이하에서는, 상기에서 제안한 기본적인 OFDM 통신 시스템에서의 상기 LLR 계산 방법을 확장하여 선형 등화기를 사용하는 OFDM 통신 시스템에서 LLR 값을 구하는 방법 및 장치에 대해 살펴보기로 한다. 또한, 본 발명에서 제안하는 LLR 계산 방법은 선형 등화기를 사용하는 OFDM 통신 시스템에서 모두 적용 가능하지만, 이하 설명에서는 설명의 편의를 위하여 상기에서 제안된 FFH 기술을 사용하는 OFDM(Fast Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'FFH-OFDM'이라 칭하기로 한다) 통신 시스템을 가정한다. 또한 본 발명은 기본적인 OFDM 통신 시스템에서 사용하는 단일 탭 등화기 역시 선형 등화기의 하나로 포함되므로 상기에서 이미 설명한 기본적인 단일탭 등화기를 사용하는 방법과 이후 소개할 방법 모두 적용 가능함은 물론이다.Therefore, hereinafter, a method and apparatus for obtaining an LLR value in an OFDM communication system using a linear equalizer by extending the LLR calculation method in the basic OFDM communication system proposed above will be described. In addition, although the LLR calculation method proposed in the present invention is applicable to all OFDM communication systems using a linear equalizer, in the following description, for convenience of explanation, the OFDM (Fast Frequency Hopping-Orthogonal Frequency) using the proposed FFH technique is described. Division Multiplexing, hereinafter referred to as 'FFH-OFDM'. In addition, since the single tap equalizer used in the basic OFDM communication system is also included as one of the linear equalizers, the method of using the basic single tap equalizer described above and the method to be described later can be applied.

<선형 등화기를 사용하는 OFDM 시스템에서의 LLR 계산>LLR Calculation in OFDM System Using Linear Equalizer

1. 신호의 수학적 모델1. Mathematical Models of Signals

본 발명은 고속 주파수 도약 방식 및 직교 주파수 분할 다중화 방식을 사용 하는 통신 시스템(이하 '고속 주파수 도약-OFDM 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)과 같이 수신단에서 선형 등화기를 사용하는 OFDM 시스템에서 정확한 LLR 값을 계산하는 장치 및 방법을 제안한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 가정할 상기 고속 주파수 도약 방식은 주파수 도약을 수행하는 주기를 OFDM 심볼(symbol) 주기가 아닌 OFDM 샘플(sample) 주기 혹은 상기 OFDM 샘플의 정수배에 해당하는 주기로 설정하여 고속으로 주파수 도약을 수행하는 방식으로서, 상기 고속 주파수 도약 방식을 사용할 경우 1개의 OFDM 심볼이 주파수 영역에서 다수개의 서브 캐리어(sub-carrier)들로 확산되어 송신되는 효과를 가지는 방식이다.The present invention provides accurate LLR values in an OFDM system using a linear equalizer at the receiving end, such as a communication system using a fast frequency hopping method and an orthogonal frequency division multiplexing method (hereinafter, referred to as a 'high frequency hopping-OFDM communication system'). We propose an apparatus and method for calculating. In the following description, for the convenience of description, the fast frequency hopping scheme is performed by setting the period for performing frequency hopping to an OFDM sample period or an integer multiple of the OFDM samples instead of an OFDM symbol period. As a method of performing frequency hopping, when the fast frequency hopping method is used, one OFDM symbol is spread and transmitted to a plurality of sub-carriers in a frequency domain.

먼저, 하기 도 3을 참조하여 상기한 FFH-OFDM 통신 시스템의 송수신기의 구조 및 장치를 설명하도록 한다.First, the structure and apparatus of a transceiver of the FFH-OFDM communication system will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명에 따른 고속 주파수 도약 기법을 도입한 OFDM 통신 시스템의 송수신 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a transmission and reception apparatus of an OFDM communication system employing a fast frequency hopping scheme according to the present invention.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 FFH-OFDM 통신 시스템은 크게 송신기와 수신기로 구성된다.As shown in FIG. 3, the FFH-OFDM communication system according to the present invention is largely composed of a transmitter and a receiver.

상기 송신기는, 터보코드 인코더(310), 제1 심볼 매퍼(320), 직렬/병렬 변환기(331), IFFT기(333), 위상 전위기(Phase Shifter)(335), 병렬/직렬 변환기(337), CP 삽입기(339), 디지털/아날로그 변환기(341) 및 무선 주파수(Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 한다) 처리기(processor)(340)를 포함하여 구성된다.The transmitter includes a turbo code encoder 310, a first symbol mapper 320, a serial / parallel converter 331, an IFFT unit 333, a phase shifter 335, and a parallel / serial converter 337. ), A CP inserter 339, a digital-to-analog converter 341, and a radio frequency (hereinafter, referred to as RF) processor 340.

상기 송신기 상에서, 연속적인 입력 데이터 시퀀스는 먼저 상기 터보코드 인코더(310)에 입력된다. 그러면 상기 인코더(310)에서는 상기 입력 데이터 시퀀스에 대해 해당 부호화 방식 예컨대, FEC 모드로 터보 코드 부호화하고 상기 부호화된 비트 시퀀스를 제1 심볼 매퍼(320)로 출력한다. 여기서, 상기 부호화 방식은 상기와 같은 소정의 코딩 레이트(coding rate)를 가지는 터보 코딩(turbo coding) 방식 혹은 컨벌루셔널 코딩(convolutional coding) 방식 등으로 부호화 한다. 상기 제1 심볼 매퍼(320)는 상기 출력 비트 시퀀스를 해당 변조 방식을 통해 데이터 심볼로 변조하여 변조 심벌을 생성한 후 직렬/병렬 변환기(331)로 출력한다. 이때, 상기 제1 심볼 매퍼(320)는 임의의 M차 변조를 모두 포함하고 있다. 여기서, 상기 변조 방식으로는 일 예로, BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식, 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 혹은 64QAM 방식 등이 사용될 수 있다.On the transmitter, consecutive input data sequences are first input to the turbocode encoder 310. The encoder 310 then turbo-codes the input data sequence in a corresponding coding scheme, for example, an FEC mode, and outputs the encoded bit sequence to the first symbol mapper 320. In this case, the coding scheme is encoded by a turbo coding scheme or a convolutional coding scheme having the predetermined coding rate as described above. The first symbol mapper 320 generates a modulation symbol by modulating the output bit sequence into a data symbol through a corresponding modulation scheme, and then outputs the modulation symbol to the serial / parallel converter 331. In this case, the first symbol mapper 320 includes all of the M-order modulations. Here, as the modulation scheme, for example, Binary Phase Shift Keying (BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Quadrature Amplitude Modulation (16QAM), or 64QAM may be used.

상기 직렬/병렬 변환기(331)는 상기 제1 심벌 매퍼(320)에서 출력하는 직렬 변조 심벌들을 입력하여 병렬 변환한 후 IFFT기(333)로 출력한다. 상기 IFFT기(333)는 상기 직렬/병렬 변환기(331)에서 출력한 신호를 입력하여 N-포인트(N-point) IFFT를 수행한 후 상기 위상 전위기(335)로 출력한다.The serial / parallel converter 331 inputs the serial modulation symbols output from the first symbol mapper 320 and converts them in parallel and then outputs them to the IFFT unit 333. The IFFT unit 333 inputs the signal output from the serial / parallel converter 331 to perform an N-point IFFT and then outputs it to the phase potentiometer 335.

상기 위상 전위기(335)는 상기 IFFT된 신호에 대해 그 위상을 쉬프트하여 송신신호 벡터를 병렬/직렬 변환기(337)로 출력한다. 상기 병렬/직렬 변환기(337)는 상기 위상 전위기(335)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 CP 삽입기(339)로 출력한다. 상기 CP 삽입기(339)는 상기 병렬/직렬 변환기(337)에서 출력한 신호를 입력하여 CP를 삽입한 후 상기 디지털/아날로그 변환기(341)로 출력한다. 여기서, 상기 CP 삽입은 OFDM 통신시스템에서 OFDM 심벌을 송신할 때 이전 OFDM 심벌 시간에 송신한 OFDM 심벌과 현재 OFDM 심벌 시간에 송신할 현재 OFDM 심벌간에 간섭(interference)을 제거하기 위해서 삽입된다. 또한, 수신기에서 OFDM 심벌의 시작점을 잘못 추정하는 경우 서브 캐리어들간에 간섭이 발생하여 수신 OFDM 심벌의 오판정 확률이 높아지는 단점을 보완하기 위해 시간 영역의 OFDM 심벌의 마지막 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 'Cyclic Prefix' 방식이나 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 'Cyclic Postfix' 방식으로 사용하고 있다.The phase potential 335 shifts the phase of the IFFT signal and outputs a transmission signal vector to the parallel / serial converter 337. The parallel / serial converter 337 inputs the signal output from the phase potentiometer 335 to perform serial conversion and outputs the signal to the CP inserter 339. The CP inserter 339 inputs a signal output from the parallel / serial converter 337, inserts a CP, and outputs the CP to the digital / analog converter 341. Herein, the CP insertion is inserted to remove interference between the OFDM symbol transmitted at the previous OFDM symbol time and the current OFDM symbol to be transmitted at the current OFDM symbol time when the OFDM symbol is transmitted in the OFDM communication system. In addition, when the receiver incorrectly estimates the start point of an OFDM symbol, an effective OFDM symbol is copied by copying the last predetermined bits of the OFDM symbol in the time domain in order to compensate for the disadvantage that interference between subcarriers occurs and the probability of misjudging a received OFDM symbol increases. It is used as a 'Cyclic Prefix' method of inserting a symbol into a 'Cyclic Prefix' method or a 'Cyclic Postfix' method of copying first predetermined bits of an OFDM symbol in a time domain and inserting it into a valid OFDM symbol.

상기 디지털/아날로그 변환기(341)는 상기 CP 삽입기(339)에서 출력한 신호를 입력하여 아날로그 변환한 후 상기 RF 처리기(340)로 출력한다. 여기서, 상기 RF 처리기(340)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 디지털/아날로그 변환기(341)에서 출력한 신호를 실제 채널 상에서 전송 가능하도록 RF 처리한 후 채널 상으로 전송한다.The digital-to-analog converter 341 receives the signal output from the CP inserter 339, converts the signal, and outputs the analog signal to the RF processor 340. Here, the RF processor 340 includes components such as a filter and a front end unit, and performs RF processing to transmit a signal output from the digital / analog converter 341 on an actual channel. Then transmit on the channel.

상기에서는 송신기에 대해서 설명하였으며, 다음으로 수신기에 대해서 설명한다. 상기 수신기는 상기 송신기의 역방향 구조를 가지게 된다.The transmitter has been described above and the receiver will be described next. The receiver has a reverse structure of the transmitter.

상기 수신기는, RF 처리기(350), 아날로그/디지털 변환기(361), CP 제거기(363), 직렬/병렬 변환기(365), 제1 FFT기(367), 채널응답 추정기(379), 주파수 영역의 선형 등화기(Linear Equalizer in frequency domain)(369), IFFT기(371), 시간 영역의 선형 등화기(Linear Equalizer in time domain)(373), 제2 FFT기(375), 병렬/직렬 변환기(379), 수신잡음 분산 추정기(381), LLR 산출기(380) 및 터보코드 디코더(390)를 포함하여 구성된다.The receiver includes an RF processor 350, an analog / digital converter 361, a CP canceller 363, a serial / parallel converter 365, a first FFT unit 367, a channel response estimator 379, and a frequency domain. Linear Equalizer in frequency domain 369, IFFT 371, Linear Equalizer in time domain 373, second FFT 375, parallel / serial converter 379), a reception noise variance estimator 381, an LLR calculator 380, and a turbo code decoder 390.

상기 수신기 상에서, 먼저 상기 송신기에서 송신된 신호는 다중 경로 채널(multipath channel)(300)을 겪고 잡음이 가산된 형태로 상기 수신기의 수신 안테나(Rx antenna)를 통해서 수신된다. 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 RF 처리기(350)로 입력되고, 상기 RF 처리기(350)는 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한 후 상기 아날로그/디지털 변환기(361)로 출력한다. 상기 아날로그/디지털 변환기(361)는 상기 RF 처리기(360)에서 출력한 아날로그 신호를 디지털 변환한 후 상기 CP 제거기(363)로 출력한다.On the receiver, the signal first transmitted at the transmitter is received through the receiver's Rx antenna in a multipath channel 300 and added noise. The signal received through the receive antenna is input to the RF processor 350, and the RF processor 350 down converts the signal received through the receive antenna to an intermediate frequency (IF) band. And then outputs to the analog-to-digital converter 361. The analog-to-digital converter 361 digitally converts an analog signal output from the RF processor 360 and outputs the digital signal to the CP remover 363.

상기 CP 제거기(363)는 상기 아날로그/디지털 변환기(361)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 송신기에서 삽입된 CP를 제거한 후 상기 직렬/병렬 변환기(365)로 출력한다. 상기 직렬/병렬 변환기(365)는 상기 CP 제거기(365)에서 출력한 직렬 신호를 입력하여 병렬 변환한 후 상기 제1 FFT기(367)로 출력한다. 상기 제1 FFT기(367)는 상기 직렬/병렬 변환기(365)에서 출력한 신호를 N-포인트 FFT를 수행한 후 상기 주파수 영역 선형 등화기(369)로 출력한다. 상기 주파수 영역 선형 등화기(369)는 상기 FFT기(367)에서 출력한 신호를 입력하고, 상기 채널응답 추정기(379)로부터 추정된 채널 정보에 의해 채널 등화(channel equalization)한 후 IFFT기(371)로 출력한다. The CP remover 363 inputs the signal output from the analog / digital converter 361 to remove the CP inserted by the transmitter and outputs the CP to the serial / parallel converter 365. The serial / parallel converter 365 inputs a serial signal output from the CP remover 365 to perform parallel conversion and outputs the serial signal to the first FFT unit 367. The first FFT unit 367 performs an N-point FFT on the signal output from the serial / parallel converter 365 and then outputs the signal to the frequency domain linear equalizer 369. The frequency-domain linear equalizer 369 inputs the signal output from the FFT unit 367, and channel-equalizes the channel information estimated by the channel response estimator 379 and then an IFFT unit 371. )

상기 IFFT기(371)는 상기 주파수 영역 선형 등화기(369)에서 출력하는 채널 등화된 신호를 입력하여 N-포인트 IFFT를 수행한 후 상기 시간 영역 선형 등화기(373)로 출력한다. 상기 시간 영역 선형 등화기(373)는 상기 IFFT기(371)에서 출력 한 신호를 입력하여 시간 영역 신호에 대해 채널 등화를 수행하여 채널 보상된 신호를 상기 제2 FFT기(375)로 출력한다. 상기 제2 FFT기(375)는 상기 시간 영역 선형 등화기(373)에서 출력한 신호를 입력하여 N-포인트 FFT를 수행한 후 상기 병렬/직렬 변환기(377)로 출력한다. 상기 병렬/직렬 변환기(377)는 상기 제2 FFT기(375)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 출력한다.The IFFT unit 371 receives a channel equalized signal output from the frequency domain linear equalizer 369, performs an N-point IFFT, and outputs the result to the time domain linear equalizer 373. The time domain linear equalizer 373 inputs the signal output from the IFFT unit 371, performs channel equalization on the time domain signal, and outputs a channel compensated signal to the second FFT unit 375. The second FFT unit 375 inputs a signal output from the time-domain linear equalizer 373 to perform an N-point FFT and outputs the same to the parallel / serial converter 377. The parallel / serial converter 377 inputs the signal output from the second FFT unit 375, converts the signal in series, and outputs the converted signal.

한편, 상기 RF 처리기(350)에서 출력한 신호는 상기 채널응답 추정기(379) 및 수신잡음 분산 추정기(381)로 입력된다. 상기 채널응답 추정기(379)에서는 상기 입력된 신호에서 파일럿 심벌 또는 프리앰블 신호들을 검출하고, 상기 검출한 파일럿 심벌 또는 프리앰블 신호들을 이용하여 채널 추정을 수행한다. 이때, 상기 채널 추정된 결과는 상기 주파수 영역 선형 등화기(369) 및 상기 LLR 산출기(380)로 출력한다. 상기 수신잡음 분산 추정기(381)는 상기 수신기의 수신신호에 대해 열잡음 등의 AWGN의 수신잡음 신호 분산 값을 추정하여 상기 LLR 산출기(380)로 출력한다.The signal output from the RF processor 350 is input to the channel response estimator 379 and the reception noise variance estimator 381. The channel response estimator 379 detects pilot symbol or preamble signals from the input signal and performs channel estimation using the detected pilot symbol or preamble signals. In this case, the channel estimation result is output to the frequency domain linear equalizer 369 and the LLR calculator 380. The reception noise variance estimator 381 estimates the reception noise signal variance value of the AWGN such as thermal noise with respect to the reception signal of the receiver and outputs the received noise signal variance value of the AWGN.

상기 LLR 산출기(380)는 상기 디모듈레이터(360)에서 출력한 신호와 상기 채널응답 추정기(379) 및 수신잡음 분산 추정기(381)에서 출력한 채널 응답 및 수신잡음 분산 값을 입력하여 LLR 값을 계산한 후 상기 터보코드 디코더(390)로 출력한다. 상기 터보코드 디코더(390)는 상기 LLR 산출기(380)에서 출력한 신호를 해당하는 복호화 방식으로 복호화한 후 최종적으로 복호화된 비트 시퀀스를 출력한다. 여기서, 상기 복조 방식 및 복호화 방식은 상기 송신기가 적용한 변조 방식 및 부호화 방식과 대응되는 복조 방식 및 복호화 방식이다.The LLR calculator 380 calculates an LLR value by inputting the signal output from the demodulator 360 and the channel response and reception noise variance values output from the channel response estimator 379 and the reception noise variance estimator 381. After that, it is output to the turbo code decoder 390. The turbo code decoder 390 decodes the signal output from the LLR calculator 380 by a corresponding decoding method and then outputs the finally decoded bit sequence. Here, the demodulation method and the decoding method are demodulation methods and decoding methods corresponding to the modulation method and encoding method applied by the transmitter.

그러면 다음으로, 상기 도 3을 참조하여 FFH-OFDM 시스템의 장치 및 신호를 정의하도록 한다.Next, the apparatus and the signal of the FFH-OFDM system are defined with reference to FIG. 3.

상기 도 3을 참조하면, 상기에서 살펴본 바와 같이, 연속적인 입력 데이터 시퀀스는 먼저 터보코드 인코더(310)에 입력된다. 그러면, 상기 인코더(310)는 상기 입력 데이터 시퀀스에 대해 FEC 모드로 터보 코드 부호화를 수행하고, 상기 부호화된 비트 시퀀스를 제1 심볼 매퍼(320)로 출력한다. 상기 제1 심볼 매퍼(320)는 상기 출력 비트 시퀀스를 데이터 심볼로 변조하여 출력한다. 이때, 상기 제1 심볼 매퍼(320)는 임의의 M차 변조를 모두 포함하고 있다. 다음으로, 상기 제1 심볼 매퍼(320)로부터의 출력 데이터 심볼 시퀀스는 직렬/병렬 변환기(331)를 통해 병렬 형태의 심볼 신호로 변환되고, 이후 IFFT기(333)에 입력된다. 이 때 상기 IFFT기(333)가 상기 직렬/병렬 변환기(331)로부터의 입력하는 N개의 요소를 가지는 입력 데이터 심볼 벡터를

Figure 112005075478123-PAT00047
라고 가정한다. 상기 병렬 신호 벡터
Figure 112005075478123-PAT00048
는 하기 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 3, as described above, the continuous input data sequence is first input to the turbo code encoder 310. Then, the encoder 310 performs turbo code encoding on the input data sequence in the FEC mode, and outputs the encoded bit sequence to the first symbol mapper 320. The first symbol mapper 320 modulates the output bit sequence into data symbols and outputs the modulated data symbols. In this case, the first symbol mapper 320 includes all of the M-order modulations. Next, the output data symbol sequence from the first symbol mapper 320 is converted into a symbol signal in parallel form through the serial / parallel converter 331 and then input to the IFFT unit 333. At this time, the IFFT unit 333 inputs an input data symbol vector having N elements input from the serial / parallel converter 331.
Figure 112005075478123-PAT00047
Assume that The parallel signal vector
Figure 112005075478123-PAT00048
Can be expressed as Equation 14 below.

Figure 112005075478123-PAT00049
Figure 112005075478123-PAT00049

상기 수학식 14에서 상기 T는 이항(transpose) 연산을 나타내며, N는 상기 고속 주파수 도약 OFDM 통신 시스템에서 사용하는 전체 서브 캐리어들의 개수를 나타낸다. 상기

Figure 112005075478123-PAT00050
는 복소 신호 벡터이며 N 크기를 가지는 상기 IFFT기(333)(행렬
Figure 112005075478123-PAT00051
로 모델링 가능)와 위상 전위기(Phase Shifter)(335)를 거쳐서 N개의 송신 데이터 신호 벡터
Figure 112005075478123-PAT00052
로 출력된다. In Equation 14, T represents a transpose operation, and N represents the total number of subcarriers used in the fast frequency hopping OFDM communication system. remind
Figure 112005075478123-PAT00050
Is the complex signal vector and has size N, the IFFT unit 333 (matrix
Figure 112005075478123-PAT00051
N transmit data signal vectors via the PSI and Phase Shifter 335
Figure 112005075478123-PAT00052
Is output.

상기 IFFT기(333)는 상기 직렬/병렬 변환기(331)에서 출력한 신호

Figure 112005075478123-PAT00053
를 N-포인트(N-point) IFFT를 수행한 후 상기 위상 전위기(335)로 출력한다. 상기 위상 전위기(335)는 상기 IFFT기(333)에서 출력한 신호를 입력하여 선형 처리한 후 상기 병렬/직렬 변환기(337)로 출력한다.The IFFT unit 333 outputs the signal output from the serial / parallel converter 331.
Figure 112005075478123-PAT00053
Is output to the phase potentiometer 335 after performing an N-point IFFT. The phase potentiator 335 inputs the signal output from the IFFT unit 333 and performs a linear process, and then outputs the signal to the parallel / serial converter 337.

이하에서는, 고속 주파수 도약 기법을 적용하여 변복조 과정을 수행하기 위해 추가된 장치인 상기 IFFT기(333)와 위상 전위기(335)의 동작에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 역고속 푸리에 장치인 IFFT기(333)를 나타내는 행렬

Figure 112005075478123-PAT00054
를 정의하면 하기 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.Hereinafter, the operation of the IFFT unit 333 and the phase potentiometer 335, which is an apparatus added to perform a modulation / demodulation process by applying a fast frequency hopping technique, will be described in detail. First, a matrix representing an IFFT device 333 that is an inverse fast Fourier device
Figure 112005075478123-PAT00054
If it is defined as can be expressed as shown in Equation 15 below.

Figure 112005075478123-PAT00055
Figure 112005075478123-PAT00055

상기 수학식 15에서, 상기 N는 상기 OFDM 통신 시스템에서 사용하는 전체 서브 캐리어들의 개수를 나타내며, 상기 n은 샘플 인덱스(index)를 나타내며, 상기 m은 서브 채널(sub-channel) 인덱스를 나타낸다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 다수의, 즉 적어도 1개 이상의 서브 캐리어들로 구성되는 채널을 의미한다. 또한, 상기 IFFT기에 대응되는, 상기 FFT 방식을 사용하는 고속 푸리에 변환기(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)의 동작은 상기 수학식 15에 나타낸 역고속 푸리에 변환 행렬

Figure 112005075478123-PAT00056
의 허미시안(Hermitian)
Figure 112005075478123-PAT00057
으로 표현 가능하다. 일반적인 OFDM 시스템에서는 상기의 역고속 푸리에 변환 장치 및 고속 푸리에 변환 장치를 이용하여 주파수 변복조 과정을 수행한다.In Equation 15, N denotes the total number of subcarriers used in the OFDM communication system, n denotes a sample index, and m denotes a sub-channel index. Here, the subchannel means a channel composed of a plurality of subcarriers, that is, at least one subcarrier. In addition, an operation of a fast Fourier transform (hereinafter, referred to as an 'FFT') using the FFT scheme corresponding to the IFFT device may be performed by an inverse fast Fourier transform matrix shown in Equation 15 above.
Figure 112005075478123-PAT00056
Hermitian of
Figure 112005075478123-PAT00057
Can be expressed as In a typical OFDM system, a frequency modulation and demodulation process is performed using the inverse fast Fourier transform device and the fast Fourier transform device.

하지만 본 발명의 매 OFDM 샘플 시간 혹은 상기 OFDM 샘플 시간의 배수에 해당하는 시간마다 데이터를 송신하는 서브 캐리어들을 도약하는 고속 주파수 도약을 수행하기 위해서는, 상기의 IFFT기로 구현 가능한 행렬

Figure 112005075478123-PAT00058
와는 상이한, 하기 수학식 16과 같은 새로운 행렬, 즉 고속 주파수 도약 기법을 적용하여 주파수 변조를 수행하는, 즉 고속 주파수 도약 행렬
Figure 112005075478123-PAT00059
를 정의한다.However, in order to perform a fast frequency hopping for subcarriers transmitting data every OFDM sample time or a time corresponding to a multiple of the OFDM sample time of the present invention, the matrix implemented by the IFFT device
Figure 112005075478123-PAT00058
A new matrix such as Equation 16, i.e., performs a frequency modulation by applying a fast frequency hopping technique, i.e., a fast frequency hopping matrix
Figure 112005075478123-PAT00059
Define.

Figure 112005075478123-PAT00060
Figure 112005075478123-PAT00060

상기 수학식 16에서, 상기 n은 샘플 인덱스(index)를 나타내며, 상기 m은 서브 채널(sub-channel) 인덱스를 나타낸다. 또한, 상기

Figure 112005075478123-PAT00061
은 n번째 샘플에서 m번째 서브 채널의 데이터가 송신되는 서브 캐리어를 나타내며, 따라서,
Figure 112005075478123-PAT00062
이 상기 고속 주파수 도약 수행시 고속 주파수 도약 패턴을 결정한다.In Equation 16, n represents a sample index, and m represents a sub-channel index. Also, the
Figure 112005075478123-PAT00061
Denotes a subcarrier on which data of the m th subchannel is transmitted in the n th sample, and thus,
Figure 112005075478123-PAT00062
When performing the fast frequency hopping, a fast frequency hopping pattern is determined.

상기에서와 같이, 본 발명은 상기 도 1의 기본적인 OFDM 통신 시스템의 송신기와 비교해 볼 때 FFH-OFDM 통신 시스템의 송신기에 상기 위상 전위기(335)가 새로이 추가되었음을 알 수 있다. 상기 위상 전위기(335)는 순환 주파수 도약 패턴을 사용했을 때 대각행렬

Figure 112005075478123-PAT00063
로 모델링 가능하며, 그 대각 원소 값은 하기 수학식 17에 나타낸 바와 같다. 본 발명에서는 설명의 편의상 상기 고속 주파수 도약 패턴을 순환 고속 주파수 도약 패턴을 일예로 하여 설명하며, 따라서 상기 행렬
Figure 112005075478123-PAT00064
역시 대 각 행렬로 정의되는 것이며, 상기 고속 주파수 도약 패턴의 형태는 변형 가능함은 물론이다.As described above, according to the present invention, it can be seen that the phase potentiometer 335 is newly added to the transmitter of the FFH-OFDM communication system as compared with the transmitter of the basic OFDM communication system of FIG. The phase potentiometer 335 has a diagonal matrix when a cyclic frequency hopping pattern is used.
Figure 112005075478123-PAT00063
It can be modeled as, the diagonal element value is as shown in the following equation (17). In the present invention, for convenience of description, the fast frequency hopping pattern will be described using a cyclic fast frequency hopping pattern as an example.
Figure 112005075478123-PAT00064
Again, it is defined as a diagonal matrix, and the shape of the fast frequency hopping pattern can be modified.

한편, 이하의 설명에서는 상기 도 3의 다른 블록들의 동작은 상기한 도 1 및 도 2에서 이미 설명한 기존의 OFDM 통신 시스템과 동일하므로 그 설명을 생략하거나 간략히 하며, CP 삽입기/CP 제거기에 대해서는 수학적 신호 모델에서 제외됨에 유의하여야 한다.Meanwhile, in the following description, operations of the other blocks of FIG. 3 are the same as those of the conventional OFDM communication system described above with reference to FIGS. 1 and 2, and thus description thereof will be omitted or simplified. Note that it is excluded from the signal model.

또한, 이하에서는 상기 도 3의 상기 위상 전위기(335)의 출력 신호를 FFH-OFDM 통신 시스템의 송신신호 벡터라 하고, 상기 송신신호 벡터를

Figure 112005075478123-PAT00065
로 정의하여 신호 벡터로 모델링하면, 상기 송신신호 벡터는
Figure 112005075478123-PAT00066
로 모델링되는 참조부호 300의 채널을 통과하여 수신된다.In addition, hereinafter, the output signal of the phase potentiometer 335 of FIG. 3 is called a transmission signal vector of an FFH-OFDM communication system, and the transmission signal vector
Figure 112005075478123-PAT00065
When modeled as a signal vector, the transmission signal vector is
Figure 112005075478123-PAT00066
It is received through the channel of reference numeral 300 which is modeled as.

상기 수신기에서 RF 처리기(350), 아날로그/디지털 변환기(361)를 통과하고 CP 제거기(363)에서 CP를 제거한 FFT기(367)의 입력 신호

Figure 112005075478123-PAT00067
가 N개의 시간 영역의 수신신호 벡터이며 AWGN인 수신 잡음 신호
Figure 112005075478123-PAT00068
는 하기 수학식 18과 같은 공분산 행렬(covariance matrix)을 가진다.Input signal from the FFT unit 367 through the RF processor 350, analog-to-digital converter 361 at the receiver and the CP removed from the CP remover 363
Figure 112005075478123-PAT00067
Is a received vector of N time-domain received signals and AWGN
Figure 112005075478123-PAT00068
Has a covariance matrix as shown in Equation 18 below.

여기서, 하기 수학식 18에서는 상기 수신 잡음 신호 벡터

Figure 112005075478123-PAT00069
의 통계적 특성을 나타내는 공분산 행렬
Figure 112005075478123-PAT00070
를 정의하였다. 하기 수학식 18의 수신 잡음 신호
Figure 112005075478123-PAT00071
의 분산 값인
Figure 112005075478123-PAT00072
는 상기 도 3의 수신 잡음 분산 추정기(381)에서 추정한 값을 사용한다. 상기 수신 잡음 분산 추정기(381)는 수신기의 열잡음 등을 AWGN 잡음 으로 모델링하여 송신신호가 없을 때의 신호 분산 값을 측정하는 방법 등을 통해 그 값을 추정하는 장치이다. 또한, 하기 수학식 18에서의 IN은 대각 행렬의 값이 모두 1인 N by N 행렬을 나타낸다.In Equation 18, the received noise signal vector
Figure 112005075478123-PAT00069
Covariance matrix representing the statistical properties of
Figure 112005075478123-PAT00070
Defined. Receive Noise Signal of Equation 18
Figure 112005075478123-PAT00071
Is the variance of
Figure 112005075478123-PAT00072
Uses the value estimated by the reception noise variance estimator 381 of FIG. The reception noise variance estimator 381 is an apparatus for estimating the value of the signal variance value when there is no transmission signal by modeling the thermal noise of the receiver as AWGN noise. In addition, I N in following formula (18) represents the N by N matrix whose value of diagonal matrix is all 1.

Figure 112005075478123-PAT00073
Figure 112005075478123-PAT00073

Figure 112005075478123-PAT00074
Figure 112005075478123-PAT00074

다음으로, 수신기에서는 상기 수학식 17로 정의되는 시간 영역 수신 신호 벡터

Figure 112005075478123-PAT00075
를 이용해서 전송 데이터 심볼 벡터
Figure 112005075478123-PAT00076
를 추정하기 위한 선형 등화기를
Figure 112005075478123-PAT00077
로 모델링할 수 있다. FFH-OFDM 통신 시스템에서의 상기
Figure 112005075478123-PAT00078
는 하기 수학식 19의 행렬식으로 모델링할 수 있으며, 여기에는 신호의 주파수, 시간 영역 변환을 위한 IFFT기(371) 및 FFT기들(367)(375)과, 주파수 영역 선형 등화기(Linear Equalizer in frequency domain)(369), 시간 영역 선형 등화기(Linear Equalizer in time domain)(373)를 모두 포함하고 있다. 즉, 상기 도 3을 참조하면 수신기의 아날로그/디지털 컨버터(361), CP 제거기(363), 직렬/병렬 변환기(365), FFT기(367), 선형 등화기(주파수 영역)(369), IFFT기(371), 선형 등화기(시간 영역)(373), FFT기(375), 병렬/직렬 변환기(377)를 포함하는 FFH-OFDM 디모듈레이터(360)가 상기 선 형 등화기
Figure 112005075478123-PAT00079
를 구현하기 위한 장치에 해당된다. Next, the receiver receives the time-domain received signal vector defined by Equation 17 above.
Figure 112005075478123-PAT00075
Data symbol vector using
Figure 112005075478123-PAT00076
Linear equalizer for estimating
Figure 112005075478123-PAT00077
Can be modeled as: Above in FFH-OFDM Communication System
Figure 112005075478123-PAT00078
Can be modeled by the determinant of Equation 19, which includes an IFFT unit 371 and FFT units 367 and 375 for frequency and time domain transformation of a signal, and a linear domain equalizer in frequency. domain 369 and Linear Equalizer in time domain 373. That is, referring to FIG. 3, the analog / digital converter 361 of the receiver, the CP canceller 363, the serial / parallel converter 365, the FFT unit 367, the linear equalizer (frequency domain) 369, and the IFFT. FFH-OFDM demodulator 360, which includes a 376, a linear equalizer (time domain) 373, an FFT 375, and a parallel / serial converter 377, is used for the linear equalizer.
Figure 112005075478123-PAT00079
Corresponds to the apparatus for implementing the.

Figure 112005075478123-PAT00080
Figure 112005075478123-PAT00080

상기 수학식 19에서

Figure 112005075478123-PAT00081
는 상기 수학식 15에서 정의한 역고속 푸리에 변환기를 나타내며, 상기 행렬
Figure 112005075478123-PAT00082
의 켤레(conjugate) 행렬에 해당되는
Figure 112005075478123-PAT00083
는 고속 푸리에 변환기를 나타내며, 행렬
Figure 112005075478123-PAT00084
는 도 3의 시간 영역의 선형 등화기(373)를 나타내며, 행렬
Figure 112005075478123-PAT00085
는 상기 도 3의 주파수 영역의 선형 등화기(369)를 나타낸다.In Equation 19
Figure 112005075478123-PAT00081
Denotes an inverse fast Fourier transformer defined in Equation 15, and the matrix
Figure 112005075478123-PAT00082
Corresponds to the conjugate matrix of
Figure 112005075478123-PAT00083
Denotes a fast Fourier transformer, the matrix
Figure 112005075478123-PAT00084
Denotes a linear equalizer 373 in the time domain of FIG.
Figure 112005075478123-PAT00085
Denotes a linear equalizer 369 in the frequency domain of FIG.

상기 수학식 18에서 상기

Figure 112005075478123-PAT00086
행렬로 모델링되는 상기 주파수 영역의 선형 등화기(369)는 상기에서 설명한 기본적인 OFDM 통신 시스템의 단일 탭 등화기와 같은 기능을 수행하고, 그 일예로 Zero forcing 등화기, MMSE 등화기 등을 사용 가능하다. 상기
Figure 112005075478123-PAT00087
로 표현된 상기 시간 영역의 선형 등화기(373)는 상기 수학식 17에서
Figure 112005075478123-PAT00088
로 정의한 송신기의 상기 위상 전위기(335)의 켤레(conjugate)에 해당되는 장치로 역시 대각행렬인
Figure 112005075478123-PAT00089
로 모델링이 가능하다.In Equation 18,
Figure 112005075478123-PAT00086
The linear equalizer 369 of the frequency domain modeled as a matrix performs the same function as the single tap equalizer of the basic OFDM communication system described above, and examples thereof include a zero forcing equalizer, an MMSE equalizer, and the like. remind
Figure 112005075478123-PAT00087
The linear equalizer 373 of the time domain represented by
Figure 112005075478123-PAT00088
A device corresponding to the conjugate of the phase potentiometer 335 of the transmitter defined by
Figure 112005075478123-PAT00089
Modeling is possible.

상기 수학식 19와 같은 선형 등화기

Figure 112005075478123-PAT00090
를 이용했을 때 최종 등화기 출력 신호 벡터
Figure 112005075478123-PAT00091
는 하기 수학식 20과 같이 나타낼 수 있다.Linear equalizer as in Equation 19
Figure 112005075478123-PAT00090
Equalizer Output Signal Vector When Using
Figure 112005075478123-PAT00091
Can be expressed as in Equation 20 below.

Figure 112005075478123-PAT00092
Figure 112005075478123-PAT00092

상기 수학식 20에서 행렬

Figure 112005075478123-PAT00093
는 시간 영역의 채널(300)을 나타내며, 행렬
Figure 112005075478123-PAT00094
는 상기 수학식 15에서 정의한 역고속 푸리에 변환기를 나타내며, 행렬
Figure 112005075478123-PAT00095
는 상기 수학식 17에서 정의한 송신기의 위상 전위기(335)를 나타낸다.Matrix in Equation 20
Figure 112005075478123-PAT00093
Represents channel 300 in the time domain,
Figure 112005075478123-PAT00094
Denotes an inverse fast Fourier transformer defined in Equation 15,
Figure 112005075478123-PAT00095
Denotes a phase potentiometer 335 of the transmitter defined in Equation 17 above.

다음으로, 상기 FFT기(375)의 출력신호인 상기

Figure 112005075478123-PAT00096
는 병렬/직렬 변환기(377)를 통하여 직렬 추정 데이터 심볼 시퀀스로 LLR 산출기(380)로 입력되어 각 데이터 비트에 대한 LLR 값을 계산한다. 마지막으로, 상기 LLR 산출기(380)에서 계산된 비트별 LLR 값들이 터보코드 디코더(390)에서 복호화(decoding) 과정을 거쳐 최종 입력 비트 시퀀스를 추정하게 된다.Next, the output signal of the FFT unit 375
Figure 112005075478123-PAT00096
Is input to the LLR generator 380 as a sequence of serial estimated data symbols via a parallel / serial converter 377 to calculate the LLR value for each data bit. Finally, the LLR values for each bit calculated by the LLR calculator 380 are decoded by the turbo code decoder 390 to estimate the final input bit sequence.

한편, 상기와 같은 선형 등화기를 사용했을 경우의 FFH-OFDM 통신 시스템에서도 상기 수학식 1로부터 LLR 식을 유도할 수 있다. 즉, 일반적인 OFDM 통신 시스템에서와 마찬가지로 LLR 값을 구하기 위한 식에는 선형 등화기 출력 신호, 상기 수학식 20에서 부채널별 잡음 성분의 분산 및 채널 응답 값이 포함되어 있다. 이 중 상기 각 부채널별 잡음 성분의 분산은 잡음 밀도 벡터로 모델링 될 수 있으며 다음과 같이 구할 수 있다.On the other hand, in the FFH-OFDM communication system using the linear equalizer as described above, the LLR equation can be derived from Equation (1). That is, as in the general OFDM communication system, the equation for obtaining the LLR value includes the linear equalizer output signal, the variance of the noise component for each subchannel, and the channel response value in Equation 20 above. Among these, the variance of the noise components for each subchannel may be modeled as a noise density vector and obtained as follows.

즉, 상기 수학식 20의 등화기 출력 신호는 실제 데이터 신호 성분(

Figure 112005075478123-PAT00097
)과 ISI 잡음(
Figure 112005075478123-PAT00098
), 열잡음(thermal noise)(
Figure 112005075478123-PAT00099
) 성분을 하기 수학식 21과 같이 각각 분리할 수 있다.That is, the equalizer output signal of Equation (20) is an actual data signal component (
Figure 112005075478123-PAT00097
) And ISI noise (
Figure 112005075478123-PAT00098
), Thermal noise (
Figure 112005075478123-PAT00099
) Components can be separated as shown in Equation 21 below.

Figure 112005075478123-PAT00100
Figure 112005075478123-PAT00100

상기 수학식 21을 살펴보면 다음과 같다. 즉, 데이터 복조를 위한 선형 등화기 행렬

Figure 112005075478123-PAT00101
에 따라 상기 수학식 20에서의
Figure 112005075478123-PAT00102
는 AWGN에 의한 열잡음과 함께 ISI에 의한 잡음도 함께 포함할 수 있다. 따라서 두 잡음 성분을 합한 것을 전체 잡음이라고 두고 이에 대한 분산 값을 구한다. 상기 수학식 21에서 상기 수학식 20에서 정의된 등화기 출력 신호 벡터
Figure 112005075478123-PAT00103
를 실제 데이터 신호 벡터와 ISI 잡음 성분 벡터, 열잡음 성분 벡터로 분리하여 각각
Figure 112005075478123-PAT00104
,
Figure 112005075478123-PAT00105
,
Figure 112005075478123-PAT00106
로 정의하고, 특히 ISI 잡음 성분 벡터와 열잡음 성분 벡터의 합을
Figure 112005075478123-PAT00107
로 나타내었다.Looking at Equation 21 is as follows. That is, a linear equalizer matrix for data demodulation
Figure 112005075478123-PAT00101
In Equation 20 according to
Figure 112005075478123-PAT00102
In addition to the thermal noise by AWGN may include noise by the ISI. Therefore, the sum of the two noise components is called total noise, and the variance value is calculated. Equalizer output signal vector defined in Equation 20 in Equation 21
Figure 112005075478123-PAT00103
Are separated into real data signal vectors, ISI noise component vectors, and thermal noise component vectors, respectively.
Figure 112005075478123-PAT00104
,
Figure 112005075478123-PAT00105
,
Figure 112005075478123-PAT00106
In particular, the sum of the ISI noise component vector and the thermal noise component vector
Figure 112005075478123-PAT00107
Represented by.

이하에서는, 상기 수학식 21에 대한 수식 전개의 편의를 돕기 위해 특수행렬 연산을 통해 상기 수학식 21에서

Figure 112005075478123-PAT00108
를 각각 다음과 같이 정의한다. 즉, 상기
Figure 112005075478123-PAT00109
는 각각 데이터 신호 성분, ISI 잡음 성분, 열잡음 성분을 표현하기 위하여 정의된 행렬을 나타낸다.Hereinafter, in order to facilitate the expansion of the equation for Equation 21, Equation 21 is expressed through a special matrix operation.
Figure 112005075478123-PAT00108
Are defined as follows. That is
Figure 112005075478123-PAT00109
Denotes a matrix defined to represent data signal components, ISI noise components, and thermal noise components, respectively.

상기 수학식 21에서 데이터 신호와 잡음 신호는 독립적이며, 상기 데이터 신호 벡터의 길이가 충분히 길어서 ISI 잡음(

Figure 112005075478123-PAT00110
)이 가우시안 분포를 따른다고 가정하면, 전체 잡음 신호 벡터(
Figure 112005075478123-PAT00111
)의 잡음 밀도 벡터(
Figure 112005075478123-PAT00112
)는 하기 수학식 22와 같이 정의된다. In Equation 21, the data signal and the noise signal are independent, and the length of the data signal vector is sufficiently long so that the ISI noise (
Figure 112005075478123-PAT00110
) Assumes a Gaussian distribution,
Figure 112005075478123-PAT00111
Noise density vector of
Figure 112005075478123-PAT00112
) Is defined as in Equation 22 below.

Figure 112005075478123-PAT00113
Figure 112005075478123-PAT00113

상기 수학식 22에서, 상기

Figure 112005075478123-PAT00114
는 각각 열잡음 및 ISI 잡음에 대한 잡음 밀도 벡터를 나타내며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00115
는 각각 전체 잡음, 열잡음, ISI잡음의 공분산 행렬(covariance matrix)로 하기 수학식 23으로 나타낼 수 있다. In Equation 22,
Figure 112005075478123-PAT00114
Represents noise density vectors for thermal noise and ISI noise, respectively,
Figure 112005075478123-PAT00115
The covariance matrix of total noise, thermal noise, and ISI noise may be represented by Equation 23 below.

Figure 112005075478123-PAT00116
Figure 112005075478123-PAT00116

상기 수학식 23에서, 상기

Figure 112005075478123-PAT00117
는 확률 변수의 평균을 나타내는 기호이며, 상기 Ed는 데이터 심볼
Figure 112005075478123-PAT00118
의 평균 전송 에너지를 나타낸다. 상기
Figure 112005075478123-PAT00119
는 상기 수학식 21에서 정의된 등화기 출력 신호
Figure 112005075478123-PAT00120
에서 ISI 잡음 신호 성분
Figure 112005075478123-PAT00121
을 분리하기 위한 ISI 잡음 성분 행렬을 나타내며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00122
는 상기 수학식 21에서 정의된 등화기 출력 신호
Figure 112005075478123-PAT00123
에서 열잡음 신호 성분
Figure 112005075478123-PAT00124
을 분리하기 위한 ISI 잡음 성분 행렬을 나타내며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00125
는 상기 수학식 20에서 정의된 것과 같이 수신신호에 포함된 잡음 성분을 나타내며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00126
는 상기 수신 잡음 신호(
Figure 112005075478123-PAT00127
)의 분산 값을 나타낸다.In Equation 23,
Figure 112005075478123-PAT00117
Is a symbol representing an average of random variables, and E d is a data symbol
Figure 112005075478123-PAT00118
Represents the average transmission energy. remind
Figure 112005075478123-PAT00119
Equalizer output signal defined in Equation 21
Figure 112005075478123-PAT00120
ISI noise signal component in
Figure 112005075478123-PAT00121
Represents an ISI noise component matrix for
Figure 112005075478123-PAT00122
Equalizer output signal defined in Equation 21
Figure 112005075478123-PAT00123
Thermal noise signal component
Figure 112005075478123-PAT00124
Represents an ISI noise component matrix for
Figure 112005075478123-PAT00125
Denotes a noise component included in the received signal as defined in Equation 20,
Figure 112005075478123-PAT00126
Is the received noise signal (
Figure 112005075478123-PAT00127
Variance value.

이하에서는, 상기 도 3에 따른 수신기 중에서 LLR 산출기(380)의 구성을 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, the configuration of the LLR calculator 380 among the receivers according to FIG. 3 will be described in more detail with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명에 따른 고속 주파수 도약 기법을 도입한 OFDM 통신 시스템에서 LLR 산출기의 상세 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a detailed configuration of an LLR calculator in an OFDM communication system employing a fast frequency hopping scheme according to the present invention.

상기 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 LLR 산출기(380)는 잡음 밀도 벡터 값을 계산하는 잡음밀도 벡터 계산기(Noise density vector calculator)(410)와, 상기 잡음밀도 벡터 계산기(410)에서 출력되는 잡음 밀도 벡터 값을 이용하여 실제 LLR 값을 계산하는 LLR 계산기(LLR computation block)(430)를 포함하여 구성된다. 이하, 상기와 같은 구성을 가지는 상기 LLR 산출기(380)의 동작을 설명한다.Referring to FIG. 4, the LLR calculator 380 according to the present invention outputs a noise density vector calculator 410 for calculating a noise density vector value and a noise density vector calculator 410. LLR computation block 430 for calculating the actual LLR value using the noise density vector value. Hereinafter, the operation of the LLR calculator 380 having the above configuration will be described.

상기 LLR 산출기(380)는 상기 제2 심볼 매퍼(370)에서 심볼-비트 변환된 비 트별 등화기 출력 신호와 상기 디모듈레이터(360)에서 추정되는 채널 응답 및 수신 잡음 분산 값을 입력으로 하여 LLR을 출력한다. 이때, 상기 잡음밀도 벡터 계산기(410)는 상기 디모듈레이터(360)의 채널 응답 및 수신 잡음 분산 값을 입력하여 잡음 밀도 벡터 값을 계산한다. 상기 LLR 계산기(430)는 상기 제2 심볼 매퍼(370)의 비트별 등화기 출력 신호와 상기 잡음밀도 벡터 계산기(410)의 잡음밀도 벡터 값을 이용하여 실제 LLR 값을 계산한다. The LLR calculator 380 inputs an equalizer output signal, which is symbol-bit converted in the second symbol mapper 370, and a channel response and a received noise variance value estimated by the demodulator 360 as input. Output In this case, the noise density vector calculator 410 calculates a noise density vector value by inputting a channel response and a received noise variance value of the demodulator 360. The LLR calculator 430 calculates an actual LLR value using the bit-wise equalizer output signal of the second symbol mapper 370 and the noise density vector value of the noise density vector calculator 410.

그러면 이하에서는 상기 잡음밀도 벡터 계산기(410)와 상기 LLR 계산기(430)에서 수행되는 과정의 알고리즘에 대하여 살펴보기로 한다. Next, an algorithm of a process performed by the noise density vector calculator 410 and the LLR calculator 430 will be described.

2. 잡음 밀도 벡터 계산 알고리즘2. Noise density vector calculation algorithm

상기 잡음 밀도 벡터(

Figure 112005075478123-PAT00128
)는 상기 수학식 21에서 정의된 공분산 행렬들(
Figure 112005075478123-PAT00129
,
Figure 112005075478123-PAT00130
,
Figure 112005075478123-PAT00131
) 내지 수학식 23에서 정의된 ISI 잡음 성분 행렬(
Figure 112005075478123-PAT00132
), 열잡음 성분 행렬(
Figure 112005075478123-PAT00133
)을 사용하면 하기의 수학식 24와 같이 나타낼 수 있다.The noise density vector (
Figure 112005075478123-PAT00128
) Are the covariance matrices (
Figure 112005075478123-PAT00129
,
Figure 112005075478123-PAT00130
,
Figure 112005075478123-PAT00131
) To the ISI noise component matrix defined in (23)
Figure 112005075478123-PAT00132
), Thermal noise matrix (
Figure 112005075478123-PAT00133
) Can be expressed as in Equation 24 below.

Figure 112005075478123-PAT00134
Figure 112005075478123-PAT00134

상기 수학식 24에서 행렬

Figure 112005075478123-PAT00135
는 상기 수학식 15에서 정의한 역고속 푸리에 변환기를 나타내며, 상기 행렬
Figure 112005075478123-PAT00136
의 켤레(conjugate) 행렬에 해당되는
Figure 112005075478123-PAT00137
는 고속 푸리에 변환기를 나타내며, 상기 N은 상기 OFDM 통신 시스템에서 사용한 부반송파의 개수를 나타내며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00138
는 상기 수학식 19에서 정의된 수신 잡음 신호(
Figure 112005075478123-PAT00139
)의 분산 값을 나타내며, 상기 Ed는 상기 수학식 14에서 정의된 데이터 심볼 벡터(
Figure 112005075478123-PAT00140
)의 평균 전송 에너지를 나타낸다.Matrix in Equation 24
Figure 112005075478123-PAT00135
Denotes an inverse fast Fourier transformer defined in Equation 15, and the matrix
Figure 112005075478123-PAT00136
Corresponds to the conjugate matrix of
Figure 112005075478123-PAT00137
Denotes a fast Fourier transformer, and N denotes the number of subcarriers used in the OFDM communication system.
Figure 112005075478123-PAT00138
Is the received noise signal defined in Equation 19
Figure 112005075478123-PAT00139
), And E d is a data symbol vector defined in Equation (14).
Figure 112005075478123-PAT00140
Is the average transmission energy.

상기 수학식 24를 살펴보면, 주파수 영역 등화 행렬

Figure 112005075478123-PAT00141
과 순환 주파수 도 약 패턴을 사용했을 때 시간 영역 등화 행렬
Figure 112005075478123-PAT00142
이 모두 대각 행렬이므로 그 대각 성분만을 표현한 벡터들이 상기 수학식 24의
Figure 112005075478123-PAT00143
이다. 또한, 상기 수학식 21에서 등화기 출력의 데이터 신호 성분에 곱해진 행렬
Figure 112005075478123-PAT00144
역시 대각 행렬이므로 그 대각 성분만을 벡터로 표현하면
Figure 112005075478123-PAT00145
와 같으며, 상기 수학식 24에서 함께 정의되어 있다. 또한, 상기 수학식 24에서 사용된 연산기호
Figure 112005075478123-PAT00146
는 켤레(conjugate) 노테이션을 나타내며, 연산기호
Figure 112005075478123-PAT00147
는 컨쥬게이트(congugate) 노테이션을 나타내며, 연산기호
Figure 112005075478123-PAT00148
는 하다마드(Hadamad) 연산으로 벡터의 각 성분별 곱을 의미한다.Looking at Equation 24, the frequency domain equalization matrix
Figure 112005075478123-PAT00141
Time Domain Equalization Matrix Using and Cyclic Frequency Hopping Patterns
Figure 112005075478123-PAT00142
Since all of these are diagonal matrices, vectors representing only the diagonal components are
Figure 112005075478123-PAT00143
to be. Further, the matrix multiplied by the data signal component of the equalizer output in Equation 21
Figure 112005075478123-PAT00144
It's also a diagonal matrix, so if we only represent that diagonal component as a vector,
Figure 112005075478123-PAT00145
And are defined together in Equation (24). In addition, the operation symbol used in the equation (24)
Figure 112005075478123-PAT00146
Represents a conjugate notation, and the operator symbol
Figure 112005075478123-PAT00147
Represents a conjugate notation, and the operator symbol
Figure 112005075478123-PAT00148
Is the Hadamad operation and means the product of each component of the vector.

상기 수학식 24와 같이 계산되는 잡음 밀도 벡터

Figure 112005075478123-PAT00149
는 열잡음뿐만 아니라 ISI 잡음을 모두 포함하고 있는 경우에도 정확한 LLR 값을 계산할 수 있으며, 채널 디코더가 상기의 정확한 LLR 값을 사용하여 복호화(decoding)를 수행함으로써, FEC 코드의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 LLR 값을 구하는 과정에서 상기와 같은 적절한 특수 행렬 연산 예컨대, 하다마드(Hadamard) 연산 등을 도입함으로써 그 복잡도가 큰 행렬 연산을 각 벡터들의 성분의 곱으로 표현함으로써 시스템 복잡도를 크게 줄일 수 있다.Noise density vector calculated as in Equation 24
Figure 112005075478123-PAT00149
Can calculate an accurate LLR value even if it contains not only thermal noise but also ISI noise, and can improve the performance of the FEC code by decoding the channel decoder using the correct LLR value. In addition, in the process of obtaining the LLR value, by introducing the appropriate special matrix operation described above, for example, the Hadamard operation, the complexity of the matrix can be greatly reduced by expressing the matrix operation of the components of each vector, thereby greatly reducing the system complexity.

잡음 밀도 벡터

Figure 112005075478123-PAT00150
를 구하는 실시 예 중 하나로, MU = uall인 경우 상기 수학식 24는 다음 수학식 26과 같이 간단히 개선 가능하다. 상기 수학식 24를 하기 수학식 26으로 유도하기 위하여 수학식 27의 성질이 사용되었다. 수학식 26은 잡음 밀도 벡터
Figure 112005075478123-PAT00151
를 구하기 위하여 4개의 FFT/IFFT 동작과 9번의 element-wise 곱셈, 3 번의 element-wise 덧셈을 수행하므로 이는 수학식 24에 비하여 50% FFT/IFFT 동작, 64% element-wise 곱셈으로 복잡도를 감소, 개선한 것이다.Noise density vector
Figure 112005075478123-PAT00150
As one of the embodiments of obtaining the equation, when M U = u all , Equation 24 may be simply improved as in Equation 26 below. The property of Equation 27 was used to derive Equation 24 to Equation 26 below. Equation 26 is the noise density vector
Figure 112005075478123-PAT00151
Since 4 FFT / IFFT operations, 9 element-wise multiplications, and 3 element-wise additions are performed to obtain, the complexity is reduced by 50% FFT / IFFT operation and 64% element-wise multiplication compared to Eq. It is an improvement.

Figure 112005075478123-PAT00152
Figure 112005075478123-PAT00152

Figure 112005075478123-PAT00153
Figure 112005075478123-PAT00153

FFH/OFDM 시스템에서 일반적으로 사용되는 주파수 영역 MMSE 등화기은 다음 수학식 28과 같으므로 이를 위 수학식 26에 적용하면, 보다 간단한 수학식 29를 이용하여 잡음 밀도 벡터를 구할 수 있다. 수학식 29는 수학식 24를 사용했을 때와 비교했을 때 50% FFT/IFFT 동작, 21% element-wise 곱셈, 0% element-wise 덧셈 계산만으로 잡음 밀도 벡터를 구할 수 있도록 복잡도를 보다 개선한 것이다.Since the frequency domain MMSE equalizer generally used in the FFH / OFDM system is the same as Equation 28, applying it to Equation 26 above, a simpler Equation 29 can be used to obtain a noise density vector. Equation 29 further improves the complexity of calculating the noise density vector using only 50% FFT / IFFT operation, 21% element-wise multiplication, and 0% element-wise addition calculation compared to using Equation 24. .

Figure 112005075478123-PAT00154
Figure 112005075478123-PAT00154

Figure 112005075478123-PAT00155
Figure 112005075478123-PAT00155

3. LLR 값 계산 알고리즘3. LLR value calculation algorithm

이하에서는, 상기 수학식 24에서 구한 잡음 밀도 벡터

Figure 112005075478123-PAT00156
를 이용하여 실제 LLR 값을 계산하는 알고리즘에 대하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, the noise density vector obtained from Equation 24
Figure 112005075478123-PAT00156
The algorithm for calculating the actual LLR value using is described.

먼저, V-ary 변조 기법을 사용할 경우

Figure 112005075478123-PAT00157
개의 데이터 비트들에 의해 하나의 데이터 심볼이 결정되므로, 상기 도 3의 FFH-OFDM 송신기에서 터보 코드 인코더(310)를 거쳐 상기 제1 심볼 매퍼(320)에 입력되는 데이터 비트 벡터를
Figure 112005075478123-PAT00158
라 하고, 상기 제1 심볼 매퍼(320)까지 통과하여 출력되는 데이터 심볼 벡터를 상기 수학식 14에서 나타낸 것과 같이
Figure 112005075478123-PAT00159
라 할 수 있다. 그러면, 등화기 출력 신호 벡터가
Figure 112005075478123-PAT00160
일 때,
Figure 112005075478123-PAT00161
번째 송신된 데이터 비트
Figure 112005075478123-PAT00162
값이 +1 또는 -1 일 확률비의 로그 값을 나타내면 하기의 수학식 30과 같이 정의할 수 있다. First, when using the V-ary modulation technique
Figure 112005075478123-PAT00157
Since one data symbol is determined by the number of data bits, the data bit vector inputted to the first symbol mapper 320 through the turbo code encoder 310 in the FFH-OFDM transmitter of FIG.
Figure 112005075478123-PAT00158
The data symbol vector passed through the first symbol mapper 320 and outputted as shown in Equation (14)
Figure 112005075478123-PAT00159
It can be said. Then the equalizer output signal vector
Figure 112005075478123-PAT00160
when,
Figure 112005075478123-PAT00161
Data bits sent
Figure 112005075478123-PAT00162
If the value represents the logarithm of the probability ratio of +1 or -1, it can be defined as in Equation 30 below.

Figure 112005075478123-PAT00163
Figure 112005075478123-PAT00163

상기 수학식 30에서의 상기 n은 ISI가 없을 때 상기

Figure 112005075478123-PAT00164
신호 성분이 포함된 데이터 심볼의 인덱스를 나타낸다. 따라서, 데이터 심볼 dn
Figure 112005075478123-PAT00165
개의 비트들,
Figure 112005075478123-PAT00166
에 의해 결정됨을 알 수 있다. 다음으로, 상기 수학식 30에서 정의된 LLR 값을 구하기 위하여 각 텀들을 자세히 설명하도록 한다. N in Equation (30) is the absence of ISI
Figure 112005075478123-PAT00164
Indicates an index of a data symbol including a signal component. Thus, data symbol d n is
Figure 112005075478123-PAT00165
Bits,
Figure 112005075478123-PAT00166
It can be seen that it is determined by. Next, each term will be described in detail in order to obtain an LLR value defined in Equation 30 above.

즉, 하기 수학식 31에서 정의된 집합

Figure 112005075478123-PAT00167
Figure 112005075478123-PAT00168
개의 데이터 비트들이 +1 또는 -1의 값을 가질 때 가능한 모든 경우의 데이터 심볼들의 집합이다. 따라서 상기 수학식 30에서
Figure 112005075478123-PAT00169
값은
Figure 112005075478123-PAT00170
번째 데이터 비트
Figure 112005075478123-PAT00171
의 값이 1일 때 가능한 모든 데이터 심볼(
Figure 112005075478123-PAT00172
)들이 전송될 확률들을 더한 것과 같으므로 상기 수학식 30은 하기의 수학식 32로 간단히 정리할 수 있다.That is, the set defined in Equation 31
Figure 112005075478123-PAT00167
Is
Figure 112005075478123-PAT00168
Is the set of all possible data symbols when two data bits have a value of +1 or -1. Therefore, in Equation 30
Figure 112005075478123-PAT00169
The value is
Figure 112005075478123-PAT00170
Data bits
Figure 112005075478123-PAT00171
When possible, all possible data symbols (
Figure 112005075478123-PAT00172
) Is equal to the sum of the probabilities to be transmitted, so Equation 30 can be simply summarized as Equation 32 below.

Figure 112005075478123-PAT00173
Figure 112005075478123-PAT00173

Figure 112005075478123-PAT00174
Figure 112005075478123-PAT00174

또한, 상기 수학식 21에서 구한 등화기 출력 신호 벡터

Figure 112005075478123-PAT00175
를 이용하고 이를 실/허수 축으로 분리하면, 상기 수학식 32으로 표현되는 LLR 값은 하기의 수학식 33과 같이 구할 수 있다. 이때, 데이터 비트
Figure 112005075478123-PAT00176
Figure 112005075478123-PAT00177
의 실수 부분에 변조되면
Figure 112005075478123-PAT00178
, 허수부분에 변조되면
Figure 112005075478123-PAT00179
를 LLR 값 계산에 적용한다. Further, the equalizer output signal vector obtained from Equation 21
Figure 112005075478123-PAT00175
By using and separating this into the real / imaginary axis, the LLR value represented by Equation 32 can be obtained as Equation 33 below. Data bits
Figure 112005075478123-PAT00176
end
Figure 112005075478123-PAT00177
Is modulated in the real part of
Figure 112005075478123-PAT00178
When modulated in the imaginary part
Figure 112005075478123-PAT00179
Applies to the calculation of the LLR value.

Figure 112005075478123-PAT00180
Figure 112005075478123-PAT00180

한편, 이상에서 살펴본 바와 같은 상세한 설명에서는 그 변조 방식이 BPSK인 경우를 예로 하여 살펴보았다. 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 예컨대 QPSK 변조 방식을 비롯한 다른 모든 방식에도 적용할 수 있음은 물론이다. 그러면, 이하 본 발명의 다른 실시예로서 상기 QPSK 변조 방식에서 ZF 등화기를 사용하는 경우에 대하여 상기 수학식 32의 LLR 값을 구하는 과정을 살펴보기로 한다.On the other hand, the detailed description as described above has been described taking the case that the modulation scheme is BPSK. However, the present invention is not limited thereto, and of course, the present invention can be applied to all other methods including QPSK modulation. Next, a process of obtaining the LLR value of Equation 32 for the case of using the ZF equalizer in the QPSK modulation scheme as another embodiment of the present invention will be described.

즉, 상기 수학식 32의 실시예로 QPSK 변조를 하고 주파수 영역 등화기로 ZF 등화기를 사용했을 때의 LLR 값은 하기의 수학식 34와 같이 나타낼 수 있다. 이때, +1 또는 -1이 전송될 확률은 동일하다고 가정하고, 주파수 영역 등화기로 ZF 등화기를 사용하면

Figure 112005075478123-PAT00181
는 모두 1이 된다.That is, the LLR value when QPSK modulation is used in the embodiment of Equation 32 and the ZF equalizer is used as the frequency domain equalizer may be expressed as Equation 34 below. In this case, it is assumed that the probability that +1 or -1 is transmitted is the same, and when the ZF equalizer is used as the frequency domain equalizer,
Figure 112005075478123-PAT00181
Becomes all ones.

Figure 112005075478123-PAT00182
Figure 112005075478123-PAT00182

상기 수학식 34에서

Figure 112005075478123-PAT00183
는 상기 수학식 22에서 정의한 전체 잡음 신호 성분 벡터(
Figure 112005075478123-PAT00184
)의 잡음 밀도 벡터 중 n번째 원소를 나타내며,
Figure 112005075478123-PAT00185
는 디코더에서 디코딩할
Figure 112005075478123-PAT00186
번째 비트를 나타내며,
Figure 112005075478123-PAT00187
은 등화기 최종 출력신호 벡터
Figure 112005075478123-PAT00188
의 n번째 원소를 나타낸다.In Equation 34
Figure 112005075478123-PAT00183
Is the total noise signal component vector (
Figure 112005075478123-PAT00184
) Represents the nth element of the noise density vector of
Figure 112005075478123-PAT00185
Decode at decoder
Figure 112005075478123-PAT00186
The second bit,
Figure 112005075478123-PAT00187
Silver Equalizer Final Output Signal Vector
Figure 112005075478123-PAT00188
Represents the nth element of.

여기서, 상기 기본적인 OFDM 통신 시스템에서 구한 수학식 10와 FFH-OFDM 통신 시스템에서의 상기 수학식 34의 LLR 값을 비교해 보면 다음과 같다. 즉, 상기 수학식 10에서 부채널별 채널 응답을 고려한 분산 값

Figure 112005075478123-PAT00189
는 상기 수학식 34에서는 채널 응답뿐 아니라 ICI까지 고려한 잡음 밀도 벡터
Figure 112005075478123-PAT00190
로 나타나고, 상기 수학식 10의 Etb는 상기 수학식 31에서 평균 심볼 에너지
Figure 112005075478123-PAT00191
로 나타나고, 상기 수학식 10에서 yk,ZF인 등화기 출력 값은 상기 수학식 34에서
Figure 112005075478123-PAT00192
또는
Figure 112005075478123-PAT00193
로 나타난다. Here, the LLR values of Equation 10 obtained in the basic OFDM communication system and Equation 34 in the FFH-OFDM communication system are compared as follows. That is, the variance value considering the channel response for each subchannel in Equation 10
Figure 112005075478123-PAT00189
Is a noise density vector considering not only the channel response but also the ICI.
Figure 112005075478123-PAT00190
E tb of Equation 10 is the average symbol energy in Equation 31
Figure 112005075478123-PAT00191
In Equation 10, the equalizer output value y k, ZF is expressed in Equation 34.
Figure 112005075478123-PAT00192
or
Figure 112005075478123-PAT00193
Appears.

즉, 상기에서와 같이 기본적으로 LLR 값을 결정하는 요소들은 동일하지만 수신 신호 모델이나 선택한 변조 방식에 따라 약간의 변화가 있음을 알 수 있다. 상기 QPSK 변조를 사용했을 때의 LLR 값에 해당하는 상기 수학식 34를 계산하기 위한 장치는 상기한 바와 같은 도 4의 LLR 계산기(430)와 동일하다. 해당 LLR 계산기는 등화기 출력 신호와 상기 도 4의 잡음밀도 벡터 계산기(410)에서 이미 계산한 잡음 밀도 벡터 값을 입력으로 받아서 하나의 곱셈기와 하나의 나눗셈기를 이용하여 상기 수학식 31에 해당하는 연산을 통해

Figure 112005075478123-PAT00194
를 출력한다. 이때, 평균 심볼 에너지
Figure 112005075478123-PAT00195
는 이미 알고 있는 상수 값이며 등화기 출력 신호로는 복소 신호의 실/허수 중 하나가 사용되며 이를 y라 하였다. 한편, 출력된 각 데이터 비트별 LLR 값들은 터보 코드 디코더로 입력되어, 이후 입력 데이터 신호 벡터를 복호화 하는데 사용된다.That is, as described above, the elements for determining the LLR value are basically the same, but it can be seen that there is a slight change depending on the received signal model or the selected modulation scheme. The apparatus for calculating Equation 34 corresponding to the LLR value when the QPSK modulation is used is the same as the LLR calculator 430 of FIG. 4 as described above. The LLR calculator receives an equalizer output signal and a noise density vector value already calculated by the noise density vector calculator 410 of FIG. 4 as an input, and then uses a multiplier and a divider to calculate an operation corresponding to Equation 31. Through
Figure 112005075478123-PAT00194
Outputs In this case, the average symbol energy
Figure 112005075478123-PAT00195
Is a known constant value, and one of the real and imaginary numbers of complex signals is used as the equalizer output signal. Meanwhile, the output LLR values for each data bit are input to the turbo code decoder, and then used to decode the input data signal vector.

상기에서 살펴본 바와 같은 본 발명에서는 고속 주파수 도약(FFH) 기법을 도입하여 수신기에서 선형 등화기를 사용하는 OFDM 통신 시스템을 예로 하여 LLR 계산 알고리즘 및 그 장치를 제안하며, 상기에서 제안한 방법 및 그 장치는 선형 등화기를 사용하는 모든 OFDM 통신 시스템에서도 그 적용이 가능함은 물론이다.As described above, the present invention proposes an LLR calculation algorithm and its apparatus using an OFDM communication system using a linear equalizer in a receiver by introducing a fast frequency hopping (FFH) technique. Of course, the application is also possible in all OFDM communication systems using the equalizer.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 선형 등화기를 사용하는 직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 LLR 산출 방법 및 그 장치에 따르면, 기본적인 OFDM 통신 시스템에서 정확한 LLR 값을 계산할 수 있다. 또한 고속 주파수 도약기법(FFH)과 같은 고급 기술을 OFDM 통신 시스템에 도입하고 선형 등화기를 사용하는 경우에도 부채널별 채널 응답과 ICI까지 고려한 정확한 LLR 값을 제안할 수 있다. 또한, 터보코드 디코더에 정확한 LLR 값을 입력함으로써 수신 데이터 패킷을 복호화 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 특수 행렬 연산을 사용하여 행렬 연산을 간단한 곱셈기로 구현 가능하며, 상기 행렬 연산을 성분별 곱으로 바꾸어 표현함으로써 실제 시스템을 구현할 때 하드웨어 및 계산 복잡도를 줄일 수 있다.As described above, according to the method and apparatus for calculating an LLR in an orthogonal frequency division multiplexing communication system using the linear equalizer of the present invention, an accurate LLR value can be calculated in a basic OFDM communication system. In addition, even when the advanced technology such as the fast frequency hopping technique (FFH) is introduced into the OFDM communication system and the linear equalizer is used, the accurate LLR value considering the subchannel channel response and ICI can be proposed. In addition, the decoding performance of the received data packet can be improved by inputting the correct LLR value to the turbo code decoder. In addition, the matrix operation can be implemented by a simple multiplier using a special matrix operation, and by converting the matrix operation into a component-by-component product, hardware and computational complexity can be reduced when implementing an actual system.

Claims (19)

직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 LLR(Log Likelihood Ratio)를 계산하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for calculating a Log Likelihood Ratio (LLR) in an orthogonal frequency division multiplexing communication system, 부호화된 비트 시퀀스를 데이터 심벌로 변조하여 병렬 형태의 심볼 신호로 변환하고, 상기 병렬 변환된 심볼에 대해 역고속 푸리에 변환을 수행하고, 상기 역고속 푸리에 변환된 신호에 대해 그 위상을 쉬프트(shift)하여 송신신호 벡터를 출력하는 송신수단과,The coded bit sequence is modulated into data symbols and converted into a parallel symbol signal, an inverse fast Fourier transform is performed on the parallel converted symbols, and a phase is shifted with respect to the inverse fast Fourier transformed signal. Transmitting means for outputting a transmission signal vector by 상기 송신수단으로부터 시간 영역의 수신신호 벡터를 수신하고, 상기 수신신호 벡터에 대해 주파수 및 시간 영역 변환을 수행하여 전송 데이터 심볼 벡터를 추정하는 수신수단을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.And receiving means for receiving a received signal vector in a time domain from the transmitting means and estimating a transmission data symbol vector by performing frequency and time domain transform on the received signal vector. 제1항에 있어서, 상기 송신수단은, The method of claim 1, wherein the transmitting means, 상기 역고속 푸리에 변환된 신호에 대해 대각행렬 연산을 통해 위상을 쉬프트하여 송신신호 벡터를 생성하는 위상 전위기(Phase Shifter)를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.And a phase shifter for generating a transmission signal vector by shifting a phase through a diagonal matrix operation on the inverse fast Fourier transformed signal. 제1항에 있어서, 상기 수신수단은, The method of claim 1, wherein the receiving means, 채널 응답 및 수신잡음 분산 값을 생성하여 출력하는 디모듈레이터와,A demodulator for generating and outputting channel response and reception noise variance values; 상기 디모듈레이터의 출력된 신호를 입력하여 심볼-비트 변환된 비트별 등화 신호를 출력하는 심볼 매퍼와,A symbol mapper for inputting an output signal of the demodulator and outputting a symbol-bit converted bit-wise equalization signal; 상기 모듈레이터에서 추정된 채널 응답 및 수신잡음 분산 값과 상기 심볼 매퍼의 비트별 등화된 출력 신호를 이용하여 LLR 값을 산출하는 LLR 산출기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.And an LLR calculator for calculating an LLR value using the channel response and the received noise variance estimated by the modulator and the bit-wise equalized output signal of the symbol mapper. 제3항에 있어서, 상기 수신수단의 디모듈레이터는, According to claim 3, The demodulator of the receiving means, 상기 송신수단으로부터 수신되는 신호에서 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)가 제거된 병렬 신호에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하는 제1 고속 푸리에 변환기와, A first fast Fourier transformer for performing fast Fourier transform on the parallel signal from which the cyclic prefix has been removed from the signal received from the transmitting means; 상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호에 대한 채널 보상을 수행하는 주파수 영역 선형 등화기와,A frequency domain linear equalizer for performing channel compensation on the fast Fourier transformed frequency domain signal; 상기 채널 보상된 주파수 영역의 신호에 대한 역고속 푸리에 변환을 수행하는 역고속 푸리에 변환기와,An inverse fast Fourier transformer for performing an inverse fast Fourier transform on the signal in the channel compensated frequency domain; 상기 역고속 푸리에 변환된 시간 영역의 신호에 대한 채널 보상을 수행하며, 상기 송신수단의 상기 위상 전위기의 켤레(conjugate) 기능을 하는 시간 영역 선형 등화기와,A time domain linear equalizer which performs channel compensation on the inverse fast Fourier transformed time domain signal and functions as a conjugate of the phase potentiometer of the transmitting unit; 상기 채널 보상된 시간 영역의 신호에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하는 제 2 고속 푸리에 변환기와,A second fast Fourier transformer for performing fast Fourier transform on the signal in the channel compensated time domain; 상기 고속 푸리에 변환된 출력신호를 입력하여 직렬 추정 데이터 심벌 시퀀스로 변환하는 병렬/직렬 변환기와,A parallel / serial converter for inputting the fast Fourier transformed output signal and converting the fast Fourier transformed output signal into a serial estimated data symbol sequence; 상기 송신수단으로부터 수신된 수신신호에 대한 채널응답을 추정하기 위한 채널응답 추정기와,A channel response estimator for estimating a channel response to the received signal received from the transmitting means; 상기 수신수단의 수신 잡음 신호에 대한 분산 값을 추정하는 수신 잡음 분산 추정기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.And a reception noise variance estimator for estimating a variance value of the reception noise signal of the reception means. 제4항에 있어서, 상기 제1 고속 푸리에 변환기는,The method of claim 4, wherein the first fast Fourier transformer, 임의 개수의 시간 영역 벡터 수신신호를 입력으로 하며, 상기 벡터 수신신호에 포함된 수신잡음 신호에 대해 하기 수학식과 같은 공분산 행렬(covariance matrix)을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 장치.And a covariance matrix as shown in the following equation for the received noise signal included in the vector received signal.
Figure 112005075478123-PAT00196
Figure 112005075478123-PAT00196
상기
Figure 112005075478123-PAT00197
는 상기 수신잡음 분산 추정기의 추정 분산 값을 나타냄.
remind
Figure 112005075478123-PAT00197
Denotes an estimated variance value of the received noise variance estimator.
제3항에 있어서, 상기 LLR 산출기는,The method of claim 3, wherein the LLR calculator, 상기 디모듈레이터의 채널 응답 및 수신잡음 분산 값을 입력하여 잡음밀도 벡터 값을 계산하는 잡음밀도 벡터 계산기와,A noise density vector calculator for calculating a noise density vector value by inputting a channel response and a reception noise variance value of the demodulator; 상기 심볼 매퍼의 비트별 등화된 출력 신호와 상기 잡음밀도 벡터 계산기의 잡음밀도 벡터 값을 이용하여 실제 적용되는 LLR 값을 계산하는 LLR 계산기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.And an LLR calculator for calculating an actual LLR value using the bit-wise equalized output signal of the symbol mapper and the noise density vector value of the noise density vector calculator. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 잡음밀도 벡터 계산기의 잡음밀도 벡터는 하기 수학식과 정의되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.The noise density vector of the noise density vector calculator is defined by the following equation.
Figure 112005075478123-PAT00198
Figure 112005075478123-PAT00198
상기
Figure 112005075478123-PAT00199
는 잡음밀도 벡터를 나타내며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00200
는 하다마드(hadamad) 연산으로 벡터의 각 성분별 곱을 나타냄.
remind
Figure 112005075478123-PAT00199
Represents a noise density vector, and
Figure 112005075478123-PAT00200
Denotes the product of each component of the vector in a Hadamard operation.
제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 잡음밀도 벡터는, 열잡음 및 심벌간 간섭(Inter Symbol Interference) 잡음을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치. The noise density vector includes thermal noise and inter symbol interference noise. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 LLR 계산기에서 계산되어 출력되는 LLR 값은 하기 수학식과 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.The LLR value calculated and output from the LLR calculator is characterized in that defined by the following equation.
Figure 112005075478123-PAT00201
Figure 112005075478123-PAT00201
제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 LLR 계산기의 출력 LLR 값은 하기 수학식들 중 어느 하나를 통해 산출할 수 있으며, 데이터 비트
Figure 112005075478123-PAT00202
Figure 112005075478123-PAT00203
의 실수 부분에 변조되면
Figure 112005075478123-PAT00204
, 허수부분에 변조되면
Figure 112005075478123-PAT00205
를 LLR 값 계산에 적용하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
The output LLR value of the LLR calculator may be calculated through any one of the following equations, and the data bits
Figure 112005075478123-PAT00202
end
Figure 112005075478123-PAT00203
Is modulated in the real part of
Figure 112005075478123-PAT00204
When modulated in the imaginary part
Figure 112005075478123-PAT00205
The apparatus of claim 1, wherein the method is applied to the LLR value calculation.
Figure 112005075478123-PAT00206
Figure 112005075478123-PAT00206
Figure 112005075478123-PAT00207
Figure 112005075478123-PAT00207
직교 주파수 분할 다중화 통신 시스템에서 LLR(Log Likelihood Ratio)를 계산하기 위한 방법에 있어서,A method for calculating a Log Likelihood Ratio (LLR) in an orthogonal frequency division multiplexing communication system, 부호화된 비트 시퀀스를 데이터 심벌로 변조하여 병렬 형태의 심볼 신호로 변환하고, 상기 병렬 변환된 심볼에 대해 역고속 푸리에 변환을 수행하고, 상기 역고속 푸리에 변환된 신호에 대해 그 위상을 쉬프트(shift)하여 송신신호 벡터를 생성하여 출력하는 과정과,The coded bit sequence is modulated into data symbols and converted into a parallel symbol signal, an inverse fast Fourier transform is performed on the parallel converted symbols, and a phase is shifted with respect to the inverse fast Fourier transformed signal. Generating and outputting a transmission signal vector; 상기 출력되는 시간 영역의 수신신호 벡터를 수신하고, 상기 수신신호 벡터에 대해 주파수 및 시간 영역 변환을 수행하여 전송 데이터 심볼 벡터를 추정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.Receiving the outputted received signal vector of the time domain, and performing a frequency and time domain transform on the received signal vector to estimate the transmission data symbol vector. 제11항에 있어서, 상기 전송 데이터 심볼 벡터 추정 과정은,The method of claim 11, wherein the transmitting data symbol vector estimating process comprises: 채널 응답 및 수신잡음 분산 값 생성 및 수신신호에 대한 최종 등화 신호를 생성하는 과정과,Generating a channel response and received noise variance value and generating a final equalized signal for the received signal; 상기 생성된 최종 등화 신호를 입력하여 심볼-비트 변환을 수행하여 비트별 등화 신호를 출력하는 과정과, Outputting an equalized signal for each bit by performing symbol-bit conversion by inputting the generated final equalized signal; 상기 추정된 채널 응답 및 수신잡음 분산 값과 상기 비트별 등화된 출력 신호를 이용하여 LLR 값을 산출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.Calculating an LLR value by using the estimated channel response and the received noise variance value and the bit-wise equalized output signal. 제12항에 있어서, 상기 최종 등화 신호 생성은,The method of claim 12, wherein the final equalization signal generation, 상기 수신신호에서 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)가 제거된 병렬 신호에 대한 첫 번째 고속 푸리에 변환을 수행하고, 상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호에 대한 채널을 보상하는 과정과,Performing a first fast Fourier transform on the parallel signal from which the cyclic prefix is removed from the received signal, and compensating a channel for a signal in the fast Fourier transformed frequency domain; 상기 채널 보상된 주파수 영역의 신호에 대한 역고속 푸리에 변환을 수행한 후, 상기 역고속 푸리에 변환된 시간 영역의 신호에 대한 채널을 보상하는 과정과,After performing an inverse fast Fourier transform on the signal in the channel-compensated frequency domain, compensating a channel for the signal in the inverse fast Fourier transform time domain; 상기 채널 보상된 시간 영역의 신호에 대한 두 번째 고속 푸리에 변환을 수행하고, 상기 고속 푸리에 변환된 출력신호를 입력하여 직렬 추정 데이터 심벌 시퀀스로 변환하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.And performing a second fast Fourier transform on the signal in the channel compensated time domain and inputting the fast Fourier transformed output signal into a serial estimated data symbol sequence. 제13항에 있어서, 상기 첫 번째 고속 푸리에 변환 수행은,The method of claim 13, wherein the first fast Fourier transform is performed: 임의 개수의 시간 영역 벡터 수신신호를 입력으로 하며, 상기 벡터 수신신호에 포함된 수신잡음 신호에 대해 하기 수학식과 같은 공분산 행렬(covariance matrix)을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 방법.And a covariance matrix as shown in the following equation for the received noise signal included in the vector received signal.
Figure 112005075478123-PAT00208
Figure 112005075478123-PAT00208
상기
Figure 112005075478123-PAT00209
는 상기 수신잡음 분산 값을 나타냄.
remind
Figure 112005075478123-PAT00209
Denotes the received noise variance value.
제12항에 있어서, 상기 LLR 산출은,The method of claim 12, wherein the LLR calculation, 상기 채널 응답 및 수신잡음 분산 값을 입력하여 잡음밀도 벡터 값을 계산하는 과정과,Calculating a noise density vector value by inputting the channel response and the received noise variance value; 상기 비트별 등화된 출력 신호와 상기 잡음밀도 벡터 값을 이용하여 실제 적용되는 LLR 값을 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.And calculating an LLR value actually applied using the equalized output signal for each bit and the noise density vector value. 제15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 잡음밀도 벡터는 하기 수학식과 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.The noise density vector is defined as in the following equation.
Figure 112005075478123-PAT00210
Figure 112005075478123-PAT00210
상기
Figure 112005075478123-PAT00211
는 잡음밀도 벡터를 나타내며, 상기
Figure 112005075478123-PAT00212
는 하다마드(hadamad) 연산으로 벡터의 각 성분별 곱을 나타냄.
remind
Figure 112005075478123-PAT00211
Represents a noise density vector, and
Figure 112005075478123-PAT00212
Denotes the product of each component of the vector in a Hadamard operation.
제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 잡음밀도 벡터는, 열잡음 및 심벌간 간섭(Inter Symbol Interference) 잡음을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법. The noise density vector includes thermal noise and inter symbol interference noise. 제15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 LLR 값은 하기 수학식과 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.The LLR value may be defined as in the following equation.
Figure 112005075478123-PAT00213
Figure 112005075478123-PAT00213
제18항에 있어서, The method of claim 18, 상기 LLR 값은 하기 수학식들 중 적어도 어느 하나를 통해 산출할 수 있으며, 데이터 비트
Figure 112005075478123-PAT00214
Figure 112005075478123-PAT00215
의 실수 부분에 변조되면
Figure 112005075478123-PAT00216
, 허수부분에 변조되면
Figure 112005075478123-PAT00217
를 LLR 값 계산에 적용하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
The LLR value may be calculated through at least one of the following equations, and the data bit
Figure 112005075478123-PAT00214
end
Figure 112005075478123-PAT00215
Is modulated in the real part of
Figure 112005075478123-PAT00216
When modulated in the imaginary part
Figure 112005075478123-PAT00217
The method according to claim 1, characterized in that for applying the LLR value calculation.
Figure 112005075478123-PAT00218
Figure 112005075478123-PAT00218
Figure 112005075478123-PAT00219
Figure 112005075478123-PAT00219
KR1020050128322A 2004-12-22 2005-12-22 Apparatus and method for calculation of llr in a orthogonal frequency division multiplexing communication system using linear equalizer KR20060072096A (en)

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KR100866982B1 (en) * 2006-12-01 2008-11-05 한국전자통신연구원 Method and apparatus for calculating a log likelihood ratio in the communication system
US8045646B2 (en) 2005-11-25 2011-10-25 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for estimating phase error and phase error correction system using the same
CN101398808B (en) * 2007-09-27 2012-06-13 光宝科技股份有限公司 Data processing method for correcting communication error in communication device
KR101470642B1 (en) * 2008-08-05 2014-12-09 엘지전자 주식회사 Receiver and method of restoring data

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