KR20070082201A - 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신시스템에서 다중 사용자 간섭 제거 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신시스템에서 다중 사용자 간섭 제거 장치 및 방법 Download PDF

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구진규
임은택
김태영
박동식
조영권
후안 구옌 콩
피타 포포브스키
카르발로 엘리자베스 드
히로유끼 요모
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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에 관한 것으로서, 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서, 다수 이동국들의 신호가 혼재되어 있는 상향링크 신호를 수신하는 과정과, 각 이동국별로 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정하고, 신호 세기를 측정하는 과정과, 신호 세기가 강한 순으로 이동국들을 정렬하는 과정과, 정렬된 이동국들 중 가장 강한 신호를 송신한 이동국의 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 과정과, 상기 이동국의 신호를 검출하는 과정과, 상기 상향링크 신호로부터 상기 이동국의 신호를 제거하는 과정을 포함한다.
상향링크 신호, 직교 주파수 분할 다중 접속, 주파수 오프셋, 시간 오프셋

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭 제거 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CANCELLING MULTI USER INTERFERENCE IN COMMUNICATION SYSTEM USING AN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SCHEME}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국 수신단의 구조를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국 수신단의 구조를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 과정을 도시한 흐름도
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 과정을 도시한 흐름도
도 5는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 다중 사용자 간섭 제거 방안과 종래의 다중 사용자 간섭 제거 방안 성능을 비교하기 위해 모의 실험한 결과를 나타낸 그래프
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 상향링크(uplink) 신호에서 다중 사용자 간섭(multi-user interference)을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 이동 통신 시스템의 성능 및 용량(capacity)은 셀 간 혹은 셀 내에서 발생되는 동일 채널 간섭 신호, 경로 손실(path loss) 및 다중 경로 페이딩(multipath fading) 등의 무선 전파 채널 특성에 의해 제한된다. 이러한 성능 및 용량 제한 현상에 대한 보상 기술로 전력제어, 채널 코딩, 레이크(rake) 수신 및 다이버시티(diversity) 안테나 등의 기술들이 존재한다.
셀 구조를 가지는 이동 통신 시스템에서 하나의 셀내에 존재하는 다수의 이동국(mobile station)들은 상기 셀을 관장하는 기지국(base station)과 무선 통신을 수행한다. 따라서, 상기 기지국은 다수의 이동국들로부터 상향링크(uplink) 신호들을 수신한다. 이러한 경우 임의의 이동국이 송신하는 신호는 다른 이동국이 송신하는 신호의 간섭(interference)으로 작용할 수 있다. 게다가, 상기 임의의 이동국이 송신하는 신호의 전력이 크다면 다른 이동국의 상향링크 신호에 보다 큰 간섭 성분으로 작용하게 된다. 따라서, 이동 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭을 효과적으로 제거하기 위한 기법들이 많이 연구되고 있다.
상기 다중 사용자 간섭 제거를 위한 기법이 하기의 참조 문헌에서 기술되고 있다.
『J.-j. van de Beek, P. O. Borjesson, M. -L. Boucheret, D. Landstrom, J. M. Arenas, P. Odling, christer Osterberg, M. Wahlqvist, and S. K. Wilson, "A time and frequence synchronization scheme for multiuser OFDM,"IEEE Journal on Selected Areas in Communication, vol.17, no.11, November 1999.』
상기 참조 문헌에는 시간 오프셋(offset) 및 주파수 오프셋을 기지국이 추정하여 이동국에게 통보하고, 상기 이동국이 상기 시간 및 주파수 오프셋 정보를 이용하여 채널 보상 후 상향링크 신호를 송신하는 방안이 제안되어져 있다. 그러나, 상기와 같은 방안은 기지국과 이동국간의 연결 상태가 항상 높은 신뢰도로 유지되어야 한다. 게다가, 상기 기지국이 시간 및 주파수 오프셋 정보를 이동국에 통보하기 위해 추가적인 제어 신호 송출이 필요하다. 상기 제어 신호 송출은 시스템 처리 성능을 저하시킬 수 있는 단점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 시간 영역에서 다중 사용자 간섭 신호를 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서, 다수 이동국들의 신호가 혼재되어 있는 상향링크 신호를 수신하는 과정과, 각 이동국별로 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정하고, 신호 세기를 측정하는 과정과, 신호 세기가 강한 순으로 이동국들을 정렬하는 과정과, 정렬된 이동국들 중 가장 강한 신호를 송신한 이동국의 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 과정과, 상기 이동국의 신호를 검출하는 과정과, 상기 상향링크 신호로부터 상기 이동국의 신호를 제거하는 과정을 포함한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서, 다수 이동국들의 신호가 혼재되어 있는 상향링크 신호를 수신하는 과정과, 각 이동국별로 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정하고, 신호 세기를 측정하는 과정과, 신호 세기가 강한 순으로 이동국들을 정렬하는 과정과, 정렬된 이동국들 중 가장 강한 신호를 송신한 이동국을 선택하는 과정과, 상기 상향링크 신호에서 상기 선택된 이동국의 신호를 제외한 나머지 이동국들의 신호들을 제거하는 과정과, 상기 이동국의 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 과정과, 상기 이동국의 신호를 검출하는 과정을 포함한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서, 다수 이동국들의 신호가 혼재되어 있는 상향링크 신호를 수신하는 과정과, 각 이동국별로 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정하고, 신호 세기를 측정하는 과정과, 신호 세기가 강한 순으로 이동국들을 정렬하는 과정과, 정렬된 이동국들 중 가장 강한 신호를 송신한 이동국의 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 과정과, 상기 주파수 오프셋 보상된 신호에 대해 심벌 디매핑 (demapping)을 수행하는 과정과, 상기 이동국의 신호를 검출하는 과정과, 상기 상향링크 신호로부터 상기 이동국의 신호를 제거하는 과정을 포함한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 장치는; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국의 다중 사용자 간섭 제거 장치에 있어서, 이동국의 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정기와, 상기 주파수 오프셋 추정기로부터 추정된 정보를 입력하여 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상기와, 상기 주파수 오프셋 보상기로부터 입력된 신호에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 고속 푸리에 변환기와, 상기 고속 푸리에 변환기로부터 입력된 신호에 대해 역고속 푸리에 변환(IFFT)을 수행하는 역고속 푸리에 변환기와, 상기 역고속 푸리에 변환기로부터 입력된 신호에 대해 주파수 오프셋 역보상을 수행하는 주파수 오프셋 재 삽입기와, 상기 기지국이 수신한 다수 이동국들의 신호들이 혼재된 신호에서 상기 주파수 오프셋 재 삽입기로부터 출력된 신호를 제거하는 감산기를 포함한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 장치는; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국의 다중 사용자 간섭 제거 장치에 있어서, 이동국 신호의 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정기와, 상기 주파수 오프셋 추정기로부터 추정된 정보를 입력하여 상기 이동국 신호의 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상기와, 상기 주파수 오프셋 보상기로부터 입력된 신호에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 고속 푸리에 변환기와, 상기 고속 푸리에 변환된 신호는 채널 보상되어 지고, 채널 보상된 신호를 입 력하여 심벌 디매핑을 수행하는 심벌 디매퍼와, 상기 심벌 디매퍼로부터 신호를 입력하여 심벌 매핑을 수행하는 심벌 매퍼와, 상기 심벌 매퍼로부터 출력된 신호는 채널 역보상되어 지고, 역보상된 신호를 입력하여 역고속 푸리에 변환(IFFT)을 수행하는 역고속 푸리에 변환기와, 상기 역고속 푸리에 변환기로부터 입력된 신호에 대해 주파수 오프셋 역보상을 수행하는 주파수 오프셋 재 삽입기와, 상기 기지국이 수신한 다수 이동국들의 신호들이 혼재된 신호에서 상기 주파수 오프셋 재 삽입기로부터 출력된 신호를 제거하는 감산기를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 기지국이 시간 영역(domain)에서 다중 사용자 간섭(multi-user interference) 신호를 제거하는 장치 및 방법을 제안한다.
상기 기지국이 다수의 이동국들로부터 상향링크 신호를 수신하면, 상기 수신된 신호에는 다수의 이동국들의 신호들이 혼재되어 있다. 따라서, 상기 기지국은 상기 혼재되어 신호들로부터 각 이동국의 신호를 검출할 수 있어야 한다.
이하에서는, N개의 서브 캐리어(subcarrier)들을 사용하는 OFDMA 통신 시스 템을 일 례로 본 발명을 설명하기로 한다.
상기 OFDMA 통신 시스템에서 u번째 이동국이 s번째 심벌에서 전송하는 신호는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006011164654-PAT00001
상기 수학식 1에서, k는 서브 캐리어 인덱스를 나타내며, 상기 du,s,k는 u번째 이동국의 s번째 심벌에서 k번째 서브 캐리어에 해당하는 데이터를 의미한다. 상기
Figure 112006011164654-PAT00002
는 u번째 이동국의 s번째 심벌에 할당된 서브 캐리어 인덱스들의 집합이다. 따라서, u번째 이동국의 s번째 OFDM 심벌은 역고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다) 후에 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006011164654-PAT00003
상기 수학식 2에서,
Figure 112006011164654-PAT00004
는 서브 캐리어 변조 함수로 하기 수학식 3과 같이 정의된다.
Figure 112006011164654-PAT00005
상기 수학식 3에서, Tu는 보호 구간이 없는 유효 OFDM 심벌 구간을 의미하고, Tg는 보호 구간을 의미하고, Ts는 전체 OFDM 심벌 구간으로 Tg+Tu로 나타낼 수 있으며,
Figure 112006011164654-PAT00006
는 하기 수학식 4와 같이 정의된다.
Figure 112006011164654-PAT00007
한편, u번째 이동국의 송신 신호가 겪는 채널의 충격 응답 함수를 하기 수학식 5와 같이 가정하기로 한다.
Figure 112006011164654-PAT00008
상기 수학식 5에서, hu,l[s]는 u번째 이동국의 s번째 심벌이
Figure 112006011164654-PAT00009
번째 다중 경로에서 겪는 채널 이득을 의미하며,
Figure 112006011164654-PAT00010
는 디락 델타 함수(Dirac's delta function)를 의미하며,
Figure 112006011164654-PAT00011
는
Figure 112006011164654-PAT00012
번째 다중 경로에서의 신호 전달 지연 시간을 의미 한다. 상기 u번째 이동국의 시간 오프셋과 주파수 오프셋을 각각
Figure 112006011164654-PAT00013
,
Figure 112006011164654-PAT00014
라 하면, 기지국이 수신하는 최종적인 신호는 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006011164654-PAT00015
상기 수학식 6에서,
Figure 112006011164654-PAT00016
는 기지국이 수신하는 신호에 첨가된 정규 잡음을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국 수신단의 구조를 나타낸 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 기지국 수신단은 상기 수학식 6과 같은 형태를 가지는 상향링크 신호를 수신 안테나를 통해 수신한다. 상기 상향링크 신호는 다수 이동국들의 신호가 혼재되어 있다. 상기 수신된 신호는 무선 주파수 처리기(Radio Frequency processor, 이하 'RF 처리기'라 칭하기로 한다)(102)로 입력된다.
상기 RF 처리기(102)는 상기 수신한 신호를 기저 대역 신호로 변환하고 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하 'ADC'라 칭하기로 한다)(104)로 출력한다. 상기 ADC(104)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 동기화기(synchronizer)(106)로 출력한다. 상기 동기화기(106)는 상기 디지털 신호에 대해 시간 오프셋을 추정한 후 시간 동기를 획득하고 CP(Cyclic Prefix) 제거기(108)로 출력한다. 상기 CP 제거기(108)는 상기 디지털 신호에서 CP를 제거하고 감 산기들(130, 140)로 출력한다.
한편, 상기 감산기들(130, 140)들은 각 이동국에 할당된 서브 대역(sub-band) 신호를 수신하는 수신기에 하나씩 구비된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 첫 번째 서브 밴드(1st sub-band)를 통해 신호를 수신하는 수신기(150)를 일 례로 설명하기로 한다.
상기 수신기(150)는 감산기(130)로 입력된 수신 신호를 주파수 오프셋 보상기(110)로 출력한다. 상기 주파수 오프셋 보상기(110)는 신호 세기 측정기(도시하지 않음)로부터 각 이동국별 신호 세기 정보를 수신하고, 가장 강한 신호 세기를 가지는 신호에 대해 주파수 오프셋 추정기(116)로부터 추정된 주파수 오프셋만큼 보상한 후 고속 푸리에 변환기(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT기'라 칭하기로 한다)(112)로 출력한다. 상기 FFT기(112)는 주파수 오프셋이 보상된 신호를 입력하여 FFT를 수행하고, FFT 수행된 신호를 채널 보상기(114)로 출력한다. 상기 채널 보상기(114)는 채널 추정기(118)로부터 추정된 채널 응답값을 고려하여 입력 신호에 대해 채널 보상을 수행하여 신호를 복원한 후 출력한다.
한편, 상기 FFT기(112)에서 출력된 신호는 다시 IFFT기(122)로 입력된다. 상기 IFFT기(122)는 상기 입력 신호에 대해 IFFT를 수행하고 주파수 오프셋 재 삽입기(120)로 출력한다. 상기 주파수 오프셋 재 삽입기(120)는 상기 입력 신호에 대해 상기 주파수 오프셋 추정기(116)로부터 추정된 주파수 오프셋만큼 역보상한 후 다른 서브 밴드 수신기(160), 즉 U번째 서브 밴드 수신기의 감산기(140)로 출력한다.
이후, 상기 상기 감산기(140)는 전체 수신 신호에서 신호 세기가 가장 센 이 동국의 신호, 즉 상기 수신기(150)로부터 입력된 신호를 감산하고 상술한 바와 같은 동일한 동작들을 수행한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국 수신단의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 기지국 수신단 구조는 도 1에 도시한 기지국 수신단 구조와 유사하다. 다만, 도 2에서의 기지국 수신단은 도 1의 기지국 수신단 구조에서는 도시되지 않은 심벌 디매퍼(demapper)(224), 채널 재 보상기(channel re-corrector)(226) 및 심벌 매퍼(mapper)(228)를 추가로 구비한다. 따라서, 도 1에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 추가로 구비된 상기 심벌 디매퍼(demapper)(224), 채널 재 보상기(channel re-corrector)(226) 및 심벌 매퍼(mapper)(228)들에 대해서만 설명하기로 한다.
도 2의 채널 보상기(114)로부터 출력된 신호, 즉 데이터 심벌은 상기 심벌 디매퍼(224)로 입력된다. 상기 심벌 디매퍼(224)는 상기 데이터 심벌에 대해 디매핑(de-mapping) 동작을 수행하여 원래의 데이터 신호를 출력한다. 상기 출력된 신호는 디코더(도시하지 않음)로 입력되는 동시에 심벌 매퍼(228)로 입력된다. 상기 심벌 매퍼(228)는 상기 데이터 신호를 다시 데이터 심벌로 매핑하는 동작을 수행하고, 상기 데이터 심벌을 채널 재 보상기(226)로 출력한다.
상기 채널 재 보상기(226)는 채널 추정기(218)로부터 수신한 채널 응답값을 고려하여 채널을 재 보상한 후 IFFT기(222)로 출력한다. 상기 IFFT기(222)의 이후의 동작은 상기 도 1에서 설명한 바와 동일하다. 다만, 도 1에서는 잡음이 섞여 있 는 신호를 그대로 사용하여 다중 사용자 간섭을 제거하는 것이고, 도 2에서는 잡음을 심벌 검출(detection)을 통해 제거하는 것이 차이가 있다.
그러면, 도 3 및 도 4를 참조하여 상기 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 기지국이 다중 사용자 간섭 신호를 제거하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 302단계에서 상기 기지국은 다수의 이동국들의 신호가 혼재되어 있는 상향링크 신호를 수신하고 304단계로 진행한다. 상기 304단계에서 상기 기지국은 각 이동국별로 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정하고 306단계로 진행한다. 여기서, 상기 기지국은 상기 이동국들의 원래의 시간 오프셋 및 주파수 오프셋 정보를 미리 알고 있기 때문에 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정할 수 있다. 상기 306단계에서 상기 기지국은 신호 세기에 따라 이동국들의 신호를 정렬하고 308단계로 진행한다. 상기 이동국들은 서로 다른 서브 캐리어 집합인 서브 밴드를 통해 신호를 송신하기 때문에 상기 기지국이 각 이동국별 신호 세기를 알 수 있다.
상기 308단계에서 상기 기지국은 신호 세기가 가장 강한 이동국을 선택하고, 상기 선택된 이동국의 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하고 310단계로 진행한다. 상기 310단계에서 상기 기지국은 상기 이동국 신호에 대해 FFT를 수행하고 312단계로 진행한다. 상기 312단계에서 상기 기지국은 상기 이동국의 신호를 검출하고 314단계로 진행한다. 상기 314단계에서 상기 기지국은 상기 검출된 신호에 대해 IFFT 를 수행하고 316단계로 진행한다.
상기 316단계에서 상기 기지국은 상기 IFFT된 시간 영역의 신호 대해 주파수 오프셋을 재 삽입한 후 전체 수신 신호에서 상기 이동국의 신호를 감산한 후 318단계로 진행한다. 상기 이동국의 신호가 가장 강한 세기를 가지기 때문에 다른 이동국들에게는 상기 이동국의 신호가 가장 큰 간섭 신호로 작용하게 된다. 따라서, 전체 수신 신호에서 상기 이동국의 신호를 감산하게 되면, 가장 강한 신호 간섭 성분을 제거할 수 있게 된다. 상기 318단계에서 상기 기지국은 신호 검출이 안된 이동국이 남아있는지 판단하고, 남아 있는 이동국이 존재하면 상기 320단계로 진행하여 다음으로 강한 신호 세기를 가지는 이동국을 선택한 후 다시 308단계 이후부터 다시 수행한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 402단계부터 412단계까지는 도 3의 302단계부터 312단계까지와 동일하다. 또한, 414단계부터 418단계까지는 도 3의 314단계부터 318단계까지와 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 4에서는 413단계가 추가된다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에서는 심벌 디매핑 및 매핑 동작이 없지만, 제2 실시예에서는 심벌 디매핑 및 매핑 동작이 있다. 상기 심벌 단위에서 다중 사용자 간섭을 제거하는 이유는 부가 잡음(additional noise) 성분까지 제거가 가능하기 때문이다.
한편, 상기에서 이동국의 신호를 검출하는 방법은 두가지가 있다.
첫 번째로, 연속 간섭 제거(SIC: Successive Interference Cancellation) 방법은 상술한 바와 같이 신호 세기가 가장 강한 이동국의 신호를 먼저 검출하고, 전체 신호에서 상기 검출된 이동국의 신호를 제거하는 방법이다. 예컨대, 제1 이동국, 제2 이동국 및 제3 이동국이 존재하고, 상기 제1 이동국, 제2 이동국, 제3 이동국 순으로 신호 세기가 강하다고 가정한다.
기지국은 신호 세기가 가장 강한 상기 제1 이동국의 신호를 검출한 후, 전체 수신 신호(즉, 제1 이동국, 제2 이동국, 제3 이동국의 신호가 혼재된 신호)에서 상기 제1 이동국의 신호를 제거하고, 다음으로 제2 이동국, 제3 이동국 순으로 신호를 검출한다.
두 번째로, 병렬 간섭 제거(PIC: Parallel Interference Cancellation) 방법은 상기 제1 이동국을 선택한 후, 전체 수신 신호에서 상기 제2 이동국 및 제3 이동국의 신호를 제거함으로써 상기 제1 이동국의 신호를 검출하는 방법이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 다중 사용자 간섭 제거 방안과 종래의 다중 사용자 간섭 제거 방안 성능을 비교하기 위해 모의 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.
상기 모의 실험 환경은 하기 표 1과 같다.
Parameter Value
Number of users 2
System bandwidth 40 MHz
Number of subcarriers 1024
Number of subcarriers used for data 500
Samples in CP 200
Subcarrier allocation scheme Contiguous
Modulation QPSK
Channel coding None
Windowing function None
Timing offset 150 samples
Channel model Medbo's wideband model A
SNR 30dB
종래의 single-FFT를 보유한 기지국 수신단은 두 이동국간에 서브 캐리어 간격(spacing)이 5% 이상 차이가 나면, BER(Bit Error Rate) 성능이 점점 차이가 남을 알 수 있다. 한편, 도 5에서 종래 방식을 사용하는 제1 이동국은 기지국과 동기가 일치되었고, 제2 이동국은 기지국과 동기가 일치되지 않았다. 따라서, 상기 제1 이동국은 BER 성능이 상기 제2 이동국보다 좋음을 알 수 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 다중 사용자 간섭 제거 방안이 종래의 다중 사용자 간섭 제거 방안보다 BER 성능이 우수하게 나타남을 알 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 다중 사용자 간섭을 효과적으로 제거함으로써 시스템 전체 성능을 향상시키는 이점이 존재한다.

Claims (13)

  1. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서,
    다수 이동국들의 신호가 혼재되어 있는 상향링크 신호를 수신하는 과정과,
    각 이동국별로 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정하고, 신호 세기를 측정하는 과정과,
    신호 세기가 강한 순으로 이동국들을 정렬하는 과정과,
    정렬된 이동국들 중 가장 강한 신호를 송신한 이동국의 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 과정과,
    상기 이동국의 신호를 검출하는 과정과,
    상기 상향링크 신호로부터 상기 이동국의 신호를 제거하는 과정을 포함하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 각 이동국별 시간 오프셋 및 주파수 오프셋 정보를 미리 인지하고 있음을 특징으로 하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 이동국 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상한 후, 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 상기 이동국의 신호를 검출함을 특징으로 하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이동국의 신호를 검출한 후, 검출된 신호를 역고속 푸리에 변환(IFFT)을 수행하고, 주파수 오프셋을 역보상한 후 상기 상향링크 수신 신호에서 상기 주파수 오프셋이 역보상된 신호를 제거함을 특징으로 하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  5. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서,
    다수 이동국들의 신호가 혼재되어 있는 상향링크 신호를 수신하는 과정과,
    각 이동국별로 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정하고, 신호 세기를 측정하는 과정과,
    신호 세기가 강한 순으로 이동국들을 정렬하는 과정과,
    정렬된 이동국들 중 가장 강한 신호를 송신한 이동국을 선택하는 과정과,
    상기 상향링크 신호에서 상기 선택된 이동국의 신호를 제외한 나머지 이동국들의 신호들을 제거하는 과정과,
    상기 이동국의 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 과정과,
    상기 이동국의 신호를 검출하는 과정을 포함하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  6. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국이 다중 사용자 간섭을 제거하는 방법에 있어서,
    다수 이동국들의 신호가 혼재되어 있는 상향링크 신호를 수신하는 과정과,
    각 이동국별로 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 추정하고, 신호 세기를 측정하는 과정과,
    신호 세기가 강한 순으로 이동국들을 정렬하는 과정과,
    정렬된 이동국들 중 가장 강한 신호를 송신한 이동국의 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 과정과,
    상기 주파수 오프셋 보상된 신호에 대해 심벌 디매핑(demapping)을 수행하는 과정과,
    상기 이동국의 신호를 검출하는 과정과,
    상기 상향링크 신호로부터 상기 이동국의 신호를 제거하는 과정을 포함하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기지국은 각 이동국별 시간 오프셋 및 주파수 오프셋 정보를 미리 인지하고 있음을 특징으로 하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 이동국 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상한 후, 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하고, 상기 심벌 디매핑을 수행함을 특징으로 하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동국의 신호를 검출한 후, 검출된 신호를 심벌 매핑하고, 역고속 푸리에 변환(IFFT)을 수행하고, 주파수 오프셋을 역보상한 후 상기 상향링크 수신 신호에서 상기 주파수 오프셋이 역보상된 신호를 제거함을 특징으로 하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 방법.
  10. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국의 다 중 사용자 간섭 제거 장치에 있어서,
    이동국의 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정기와,
    상기 주파수 오프셋 추정기로부터 추정된 정보를 입력하여 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상기와,
    상기 주파수 오프셋 보상기로부터 입력된 신호에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 고속 푸리에 변환기와,
    상기 고속 푸리에 변환기로부터 입력된 신호에 대해 역고속 푸리에 변환(IFFT)을 수행하는 역고속 푸리에 변환기와,
    상기 역고속 푸리에 변환기로부터 입력된 신호에 대해 주파수 오프셋 역보상을 수행하는 주파수 오프셋 재 삽입기와,
    상기 기지국이 수신한 다수 이동국들의 신호들이 혼재된 신호에서 상기 주파수 오프셋 재 삽입기로부터 출력된 신호를 제거하는 감산기를 포함하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고속 푸리에 변환기로부터 입력된 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 채널 추정기와,
    상기 채널 추정기로부터 입력된 채널 추정 신호를 이용하여 상기 고속 푸리에 변환기로부터 입력된 신호에 대해 채널 보상된 신호를 출력하는 채널 보상기를 더 포함함을 특징으로 하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    다수의 이동국들의 신호들이 혼재된 상향링크 신호를 수신하고, 기저대역 신호로 변환하는 무선 주파수 처리기와,
    상기 무선 주파수 처리기로부터의 아날로그 신호를 입력하여 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와,
    각 이동국의 신호를 시간 오프셋을 추정하고, 동기화를 수행하는 동기화기와,
    상기 동기화기로부터 동기화 된 신호를 입력하여 순환 프리픽스(CP: Cyclic Prefix)를 제거하는 CP 제거기를 더 포함하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 장치.
  13. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 기지국의 다중 사용자 간섭 제거 장치에 있어서,
    이동국 신호의 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정기와,
    상기 주파수 오프셋 추정기로부터 추정된 정보를 입력하여 상기 이동국 신호의 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상기와,
    상기 주파수 오프셋 보상기로부터 입력된 신호에 대해 고속 푸리에 변환 (FFT)을 수행하는 고속 푸리에 변환기와,
    상기 고속 푸리에 변환된 신호는 채널 보상되어 지고, 채널 보상된 신호를 입력하여 심벌 디매핑을 수행하는 심벌 디매퍼와,
    상기 심벌 디매퍼로부터 신호를 입력하여 심벌 매핑을 수행하는 심벌 매퍼와,
    상기 심벌 매퍼로부터 출력된 신호는 채널 역보상되어 지고, 역보상된 신호를 입력하여 역고속 푸리에 변환(IFFT)을 수행하는 역고속 푸리에 변환기와,
    상기 역고속 푸리에 변환기로부터 입력된 신호에 대해 주파수 오프셋 역보상을 수행하는 주파수 오프셋 재 삽입기와,
    상기 기지국이 수신한 다수 이동국들의 신호들이 혼재된 신호에서 상기 주파수 오프셋 재 삽입기로부터 출력된 신호를 제거하는 감산기를 포함하는 상기 다중 사용자 간섭 제거 장치.
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