KR20100077973A - Channel estimation method using fast fourier transform - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A channel estimation method for using FFT is provided to reduce the influence of the noise by applying the channel deduction technique of the FFT based. CONSTITUTION: A first N-pint FFT(110) changes a radio frequency signal received through antenna into the frequency area by performing FFT. A Pilot/Data subcarrier discriminator(120) discriminates the pilot subcarrier and data subcarrier in the transformed signal to the frequency area. A LS channel estimator(130) estimates the channel value of the corresponding pilot subcarrier as a LS mode. A N-point IFFT(140) changes the outputted result into the time area by being proceed IFFT. A N-point FFT(150) changes the outputted result into the frequency area by being proceed FFT. A channel compensator(160) compensates the data subcarrier by selecting the value with in the location of the Used subcarrier of outputs of the N-point FFT the virtual subcarrier.

Description

FFT를 이용한 채널 추정 방법{CHANNEL ESTIMATION METHOD USING Fast Fourier Transform}CHANNEL ESTIMATION METHOD USING Fast Fourier Transform}

본 발명은 채널 추정에 관한 것으로, 보다 구체적으로, OFDMA 기반 시스템에서 비주기적으로 위치한 파일럿 부반송파를 채널 추정하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to channel estimation, and more particularly, to channel estimation of aperiodic pilot subcarriers in an OFDMA based system.

OFDM 전송 방식은 여러 개의 반송파를 사용하는 다수 반송파 전송방식의 일종으로 입력 데이터를 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파에 실어 병렬로 전송하는 방식이다. The OFDM transmission method is a type of a multi-carrier transmission method using a plurality of carriers and transmits the input data in parallel on a plurality of subcarriers having mutual orthogonality.

이러한 OFDM 전송 방식은 반송파의 수만큼 각 채널에서 전송 주기가 증가하게 되는데, 이 경우 고속 데이터의 전송시 광대역을 사용함으로써 나타나게 되는 주파수 선택적 채널 특성이 협대역화 된 채널에 의해 주파수 비선택적 채널로 근사화된다. 따라서 단일 반송파 시스템보다 간단한 단일 샘플의 등화기만으로도 채널에 의한 왜곡 보상이 가능하게 되어 멀티미디어 데이터 전송 등 여러 분야의 고속 데이터 전송 시스템에 널리 이용되고 있다.In this OFDM transmission scheme, the transmission period is increased in each channel by the number of carriers. In this case, the frequency-selective channel characteristics, which are represented by using a wide band when transmitting high-speed data, are approximated to a non-frequency channel by a narrow banded channel. do. Therefore, the distortion compensation due to the channel is possible only by the equalizer of a single sample, which is simpler than the single carrier system, and is widely used in high-speed data transmission systems in various fields such as multimedia data transmission.

일반적으로 OFDM 전송 방식에서 코히런트 하지 않게(non-coherent) 신호를 복조할 경우, 채널 정보와 채널 추정이 필요치 않기 때문에 수신기 구조가 간단해 질 수 있으며, 또한 채널 추정을 위한 훈련심벌(training symbol) 이나 파일럿 톤(pilot tone)을 사용하지 않으므로 전송 효율이 코히런트 방식에 비해 우수하다는 이점이 있다.In general, when demodulating a non-coherent signal in an OFDM transmission scheme, the receiver structure can be simplified because channel information and channel estimation are not necessary, and also a training symbol for channel estimation. However, since the pilot tone is not used, the transmission efficiency is superior to the coherent method.

그러나 이러한 전송 방식은 잡음의 영향으로 인해 코히런트 방식에 비해 3∼4[dB] 정도 검출 성능이 저하된다는 문제가 제기된다. 따라서 OFDM 시스템의 성능을 높이기 위해서 코히런트 방식을 이용한 신호 검출 기법이 사용될 수밖에 없으며, 이를 위해서는 정확한 채널 추정과 등화가 필수적으로 요구된다.However, this transmission method raises a problem that the detection performance is degraded by about 3 to 4 [dB] compared to the coherent method due to the influence of noise. Therefore, in order to improve the performance of an OFDM system, a coherent signal detection technique cannot be used. For this purpose, accurate channel estimation and equalization are required.

OFDM를 위한 채널 추정 방식은 채널 추정기를 유도하는 과정에서 어떤 기준을 사용했느냐에 따라 선형 최소평균제곱오차(LMMSE : Linear Minimum Mean Square Error) 기준의 채널 추정 방식과 최소제곱(LS : Least Square) 기준의 채널 추정 방식으로 구분할 수 있다. The channel estimation method for OFDM is based on the linear minimum mean square error (LMMSE) and the least square (LS) criteria according to which criterion is used in deriving the channel estimator. It can be classified by a channel estimation method.

이 중에서 LS 기준의 채널 추정 방식은 계산이 매우 간단하지만 잡음의 영향을 크게 받는 단점이 있다. MMSE 기준의 채널 추정 방식은 잡음의 영향을 고려하여 채널을 추정하므로 LS 기준의 방식에 비해 우수한 추정 성능을 나타낸다. Among them, the channel estimation method based on LS is very simple to calculate, but has a disadvantage of being greatly affected by noise. The channel estimation method based on the MMSE estimates the channel in consideration of the influence of noise, and thus shows better estimation performance than the LS reference method.

도 1는 일반적인 OFDMA 방식에서 FFT 기반 채널 추정기의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2은 일반적인 OFDMA 방식에서 파일롯의 위치를 나타낸 예시도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an FFT-based channel estimator in a typical OFDMA scheme, and FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating a pilot position in a typical OFDMA scheme.

먼저, 도 2를 참조하면, N 은 전체 부반송파 개수를 나타내고, 파일럿 부반송파는 M 부반송파 주기로 있다고 가정한다. First, referring to FIG. 2, it is assumed that N represents the total number of subcarriers, and a pilot subcarrier is an M subcarrier period.

다음으로, 도 1을 참조하면, FFT 기반 채널 추정기는 LS 채널 추정기(11)와, N-point IFFT(Inverse Fast Fourier Transform: 역 고속 푸리에 변환)(12)와, MMSE 가증기(13)와, N-point FFT(14)를 포함한다.Next, referring to FIG. 1, the FFT-based channel estimator includes an LS channel estimator 11, an N-point Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) 12, an MMSE vaporizer 13, N-point FFT 14 is included.

도 1을 참조하여 동작을 설명하면, 먼저 LS 채널 추정기(11)는 크기 N의 FFT에 의해 복조된 OFDM 심볼{Y m } 의 각 파일럿 톤으로부터 부채널 응답{H m f } 을 구한다. 이는 각 파일럿 톤 위치에서 복조된 수신 데이터 심볼{Y m } 로부터 파일럿 톤에 할당된 데이터 심볼을 제거해줌으로써, 이루어진다. 상기 LS 채널 추정기(11)는 상기 파일럿 부채널을 추정을 한 후, 나머지 데이터 부반송파 위치에 0을 삽입하여 출력한단.Referring to FIG. 1, the LS channel estimator 11 first obtains a subchannel response { H m f } from each pilot tone of an OFDM symbol { Y m } demodulated by an FFT of size N. FIG. This is done by removing the data symbols assigned to the pilot tones from the demodulated received data symbols { Y m } at each pilot tone position. The LS channel estimator 11 estimates the pilot subchannel and inserts 0 into the remaining data subcarrier positions and outputs the zero.

그러면, 상기 N-point IFFT(12)는 상기 출력된 결과를 시간 영역으로 변환한다. 이 과정에서 얻게 되는 신호는, 파일럿 톤의 간격 이 샘플링 이론을 만족시켰다면, 다중경로 채널의 순시 임펄스 응답(CIR; Channel Impulse Response)이 된다. 이 임펄스 응답은 M번 반복되는 구조를 가지며, 반복 구간은 N/M이 된다. Then, the N-point IFFT 12 converts the output result into the time domain. The signal obtained in this process becomes the instantaneous impulse response (CIR) of the multipath channel if the pilot tone spacing satisfies the sampling theory. This impulse response has a structure that is repeated M times, and the repetition interval becomes N / M.

상기 MMSE 가중기(13)는 첫 번째 N/M구간의 신호에 적절한 계수를 곱하여, 원래 채널 임펄스 응답과 유사한 값을 갖도록 조정한다. The MMSE weighting unit 13 adjusts to have a value similar to the original channel impulse response by multiplying the signal of the first N / M interval by an appropriate coefficient.

마지막으로, 상기 N-point FFT(14)는 상기 임펄스 응답을 주파수 영역으로 변환시켜, 채널의 주파수 영역 응답을 출력한다.Finally, the N-point FFT 14 converts the impulse response into the frequency domain and outputs the frequency domain response of the channel.

그런데, 주파수 영역에서는 상기 파일럿 톤뿐만 아니라 상기 파일럿 톤 사이의 부반송파 위치에서도 채널 주파수 응답을 구해야 한다. 즉, 주파수 영역에서의 보간(interpolation) 과정이 필요하다. 이를 위해서, 상기 획득한 N/M 샘플을 갖는 임펄스 응답의 뒷 부분에 N-N/M개의 0을 삽입한 후(zero padding), 그 결과에 크기 N의 DFT 또는 FFT를 수행한다.However, in the frequency domain, a channel frequency response must be obtained not only at the pilot tone but also at subcarrier positions between the pilot tones. In other words, an interpolation process in the frequency domain is required. To this end, N-N / M zeros are inserted after the impulse response having the obtained N / M samples (zero padding), and then a DFT or FFT of size N is performed on the result.

이상과 같이, 파일럿 부반송파를 이용하면서 MMSE 기준을 적용한 채널 추정 방식은 우수한 추정 성능으로 채널의 변화를 추적(tracking)할 수 있는 장점이 있으나, 계산량이 많아 부반송파의 수가 많은 경우에는 구현이 어려운 문제점이 있다. As described above, the channel estimation method using the MMSE criterion while using the pilot subcarrier has an advantage of tracking the channel change with excellent estimation performance, but it is difficult to implement when the number of subcarriers is large because of a large amount of calculation. have.

그러나, 이러한 문제는 채널 추정 과정을 주파수 영역과 시간 영역을 모두 처리 하는 DFT (Discrete-Time Fourier Transform) 기반의 채널 추정 방식을 사용하여 해결할 수 있다. However, this problem can be solved using the Discrete-Time Fourier Transform (DFT) based channel estimation method which processes both the frequency domain and the time domain.

그러나, 또 하나의 문제점은 기존의 DFT기반 채널 추정 방식을 적용하기 위해서는 파일롯 톤이 등간격으로 존재하여야 한다는 것이다.However, another problem is that in order to apply the conventional DFT-based channel estimation scheme, pilot tones must exist at equal intervals.

그러나, 도 3을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, IEEE 802.16e Wireless OFDMA 시스템의 PUSC(Partial Usage SubChannel) 구조에서는 파일롯 부반송파가 등간격으로 존재하지 않아, 적용이 불가한 문제점이 있다.However, as can be seen with reference to FIG. 3, in the Partial Usage SubChannel (PUSC) structure of the IEEE 802.16e Wireless OFDMA system, the pilot subcarriers do not exist at equal intervals, and thus there is a problem that cannot be applied.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem.

구체적으로, 본 발명은 파일롯 부반송파가 등간격으로 존재하지 않는 경우에도, 채널 추정을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.Specifically, an object of the present invention is to facilitate channel estimation even when pilot subcarriers do not exist at equal intervals.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수신된 신호에서 파일롯 부반송파가 가지는 채널 값을 최소제곱(LS : Least Square)방식으로 추정하는 단계와; 상기 추정한 채널 값을 상기 파일럿 부반송파 위치에 놓고, 상기 신호의 나머지 부반송파 위치에 제로(0)를 삽입하여, 역 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계와; 상기 역 고속 푸리에 변환된 시간 영역의 신호 중 전단부의 지연 확산(delay spread)에 해당하는 부반송파와, 상기 신호 중 후단부의 지역 확산(delay spread)에 해당하는 부반송파의 절반을 선택하고, 상기 신호 중 나머지 부반송파 위치에 제로(0)을 삽입하여, 고속 푸리에 변환하는 단계와; 상기 고속 푸리에 변한된 주파수 영역의 신호 중 가상 부반송파와 DC 부반송파이외에 위치에서 값을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of estimating the channel value of the pilot subcarrier in the received signal by the least square (LS) method; Placing the estimated channel value at the pilot subcarrier position and inserting zero into the remaining subcarrier position of the signal to perform inverse fast Fourier transform; A half of a subcarrier corresponding to a delay spread of a front end of the signal of the inverse fast Fourier transform time domain and a subcarrier corresponding to a delay spread of the rear end of the signal is selected, and the remaining one of the signals Inserting zero at the subcarrier position and performing fast Fourier transform; And selecting a value at a position other than the virtual subcarrier and the DC subcarrier among the signals of the fast Fourier-changed frequency domain.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수신된 신호에서 파일롯 부반송파가 가지는 채널 값을 최소제곱(LS : Least Square)방식으로 추정하는 채널 추정기와; 상기 추정한 채널 값을 상기 파일럿 부반송파 위치에 놓고, 상기 신호의 나머지 부반송파 위치에 제로(0)를 삽입하여, 역 고속 푸리에 변환을 수행 하는 IFFT 수행부와; 상기 역 고속 푸리에 변환된 시간 영역의 신호 중 전단부의 지연 확산(delay spread)에 해당하는 부반송파와, 상기 신호 중 후단부의 지역 확산(delay spread)에 해당하는 부반송파의 절반을 선택하고, 상기 신호 중 나머지 부반송파 위치에 제로(0)을 삽입하여, 고속 푸리에 변환하는 FFT 수행부와; 상기 고속 푸리에 변한된 주파수 영역의 신호 중 가상 부반송파와 DC 부반송파이외에 위치에서 값을 선택하여, 상기 신호에서 데이터 부반송파를 보상하는 채널 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기를 또한 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a channel estimator for estimating a channel value of a pilot subcarrier in a received signal using a least square (LS) method; An IFFT performer for performing an inverse fast Fourier transform by placing the estimated channel value at the pilot subcarrier position and inserting zero into the remaining subcarrier positions of the signal; A half of a subcarrier corresponding to a delay spread of a front end of the signal of the inverse fast Fourier transform time domain and a subcarrier corresponding to a delay spread of the rear end of the signal is selected, and the remaining one of the signals An FFT performer for inserting zero at a subcarrier position and performing fast Fourier transform; And a channel compensator for selecting a value at a position other than the virtual subcarrier and the DC subcarrier among the signals of the fast Fourier-changed frequency domain to compensate for the data subcarrier in the signal.

본 발명은, 파일럿 부반송파가 등간격의 주기를 갖지 않고 위치해 있더라도, FFT 기반의 채널 추정 기법을 적용하여 잡음의 영향을 줄일 수 있다.According to the present invention, even if the pilot subcarriers are located without having equal intervals, the effect of noise can be reduced by applying an FFT-based channel estimation technique.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따 라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is to be noted that the technical terms used herein are merely used to describe particular embodiments, and are not intended to limit the present invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. In addition, when the technical terms used herein are incorrect technical terms that do not accurately express the spirit of the present invention, they should be replaced with technical terms that can be understood correctly by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in advance or in accordance with the context before and after, and should not be interpreted in an excessively reduced sense.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “consisting of” or “having” should not be construed as necessarily including all of the various components, or various steps described in the specification, some of which include some or some of the steps. It should be construed that it may not be, or may further include additional components or steps.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. In addition, terms including ordinal numbers, such as first and second, as used herein may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may be present in between. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or similar components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easily understanding the spirit of the present invention and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings. The spirit of the present invention should be construed to extend to all changes, equivalents, and substitutes in addition to the accompanying drawings.

본 발명을 설명하기 앞서, IEEE 802.16e Wireless MAN-OFDMA시스템에서 DownLink PUSC 기본 단위는 클러스터이다. SISO 환경에서 각 클러스터는 도 3과 같이 주파수 축으로 14개의 부반송파와 시간 축으로 2개의 심볼로 구성되어 있다. 이 중, 파일럿 부반송파는 4개이고, 데이터 부반송파는 24개이다. Dedicated pilot을 사용할 경우 OFDMA 심볼내에 파일럿 부반송파는 그림과 같이 비주기적으로 위치하게 된다. Prior to describing the present invention, the downlink PUSC basic unit in the IEEE 802.16e Wireless MAN-OFDMA system is a cluster. In the SISO environment, each cluster is composed of 14 subcarriers on the frequency axis and two symbols on the time axis as shown in FIG. Among them, four pilot subcarriers and 24 data subcarriers. In case of using dedicated pilot, pilot subcarriers are located aperiodically in OFDMA symbol as shown in the figure.

도 4는 본 발명에 따른 채널 추정기의 구조를 예시적으로 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 채널 추정기의 동작에 따른 일 과정을 나타낸 예시도이다.4 is an exemplary diagram illustrating a structure of a channel estimator according to the present invention, and FIG. 5 is an exemplary diagram showing a process according to the operation of the channel estimator according to the present invention.

도 4를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 채널 추정기는 제1 N-point FFT(Fast Fourier Transform: 고속 푸리에 변환)(110)와, Pilot/Data 부반송파 구분기(120)와, LS 채널 추정기(130)와, N-point IFFT(Inverse Fast Fourier Transform: 역 고속 푸리에 변환)(140)와, 제2 N-point FFT(150)와, 채널 보상기(160)와, 결정부(170)를 포함한다.As can be seen with reference to FIG. 4, the channel estimator according to the present invention includes a first N-point fast Fourier transform (FFT) 110, a pilot / data subcarrier separator 120, and an LS. The channel estimator 130, the N-point Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) 140, the second N-point FFT 150, the channel compensator 160, and the determiner 170. It includes.

도 4를 참조하여, 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 4, the operation is as follows.

상기 제1 N-pint FFT(110)는 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 FFT를 수행하여, 주파수 영역으로 변환한다. 상기 Pilot/Data 부반송파 구분기(120)는 상기 주파수 영역으로 변환된 신호에서 파일롯 부반송파와, 데이터 부반송파를 구분하고, 상기 pilot 부반송파는 상기 LS 채널 추정기(130)로 출력하고, 상기 데이터 부반송파는 상기 채널 보상기(160)로 출력한다.The first N-pint FFT 110 performs an FFT on the RF signal received through the antenna and converts the RF signal into a frequency domain. The pilot / data subcarrier separator 120 distinguishes a pilot subcarrier and a data subcarrier from a signal converted into the frequency domain, and outputs the pilot subcarrier to the LS channel estimator 130, wherein the data subcarrier is the channel. Output to the compensator 160.

상기 LS 채널 추정기(130)는 2n+1번째 심볼에 있는 파일롯 부반송파가 가지는 채널 값을, 2n번째 심볼의 동일한 위치의 데이터 부반송파가 겪었다고 가정하고, LS 방식으로 해당 파일롯 부반송파가 가지는 채널 값을 추정한다. 즉 2n번째와 2n+1번째 심볼은 같은 채널을 겪었다는 가정하에 채널 추정 알고리즘을 적용한다. 이때, OFDMA 방식에서 주파수 축은 delay profile에 영향을 받고, 시간 축은 도플러 주파수에 영향을 받는다. 또한, Mobile WiMAX 시스템에서 coherence time은 길기 때문에, 클러스터 내에서 동일한 부반송파 위치에서 첫번째 심볼이 다른 심볼에 존재하는 파일럿 부반송파의 채널을 겪었다고 가정할 수 있다.The LS channel estimator 130 estimates a channel value of the pilot subcarrier in the 2n + 1th symbol, and assumes that the data subcarrier at the same position of the 2n symbol is experienced, and estimates the channel value of the pilot subcarrier in the LS method. do. That is, the channel estimation algorithm is applied on the assumption that the 2n th and 2n + 1 th symbols have experienced the same channel. In this case, in the OFDMA scheme, the frequency axis is affected by the delay profile, and the time axis is influenced by the Doppler frequency. In addition, since the coherence time is long in a Mobile WiMAX system, it can be assumed that the first symbol has experienced a channel of a pilot subcarrier in another symbol at the same subcarrier location in a cluster.

이어서, 상기 파일럿 부반송파 위치에 추정한 채널 값을 놓고, 나머지 부반송파 위치에 0을 삽입하여 출력한다.Subsequently, the estimated channel value is placed in the pilot subcarrier position, and 0 is inserted into the remaining subcarrier position and output.

상기 N-point IFFT(140)는 IFFT를 수행하여, 상기 출력된 결과를 시간 영역으로 변환한다. 이때, 도 5와 같이 delay spread에 해당하는 구간에 해당하는 앞부분의 부반송파와, delay spread의 절반 만큼에 해당하는 마지막의 부반송파를 선택하고, 나머지 부반송파 위치에 0을 삽입하여 출력한다.The N-point IFFT 140 performs an IFFT to convert the output result into a time domain. In this case, as shown in FIG. 5, the subcarrier in the front part corresponding to the delay spread section and the last subcarrier corresponding to half of the delay spread are selected, and 0 is inserted into the remaining subcarrier positions.

상기 N-point FFT(150)는 상기 출력된 결과를 FFT를 수행하여, 주파수 영역으로 변환하고, 채널 추정값(

Figure 112008090140118-PAT00001
)을 상기 채널 보상기(160)로 출력한다.The N-point FFT 150 performs an FFT on the output result, converts the result into a frequency domain, and estimates a channel estimate (
Figure 112008090140118-PAT00001
) Is output to the channel compensator 160.

상기 채널 보상기(160)는 상기 N-point FFT(150)의 출력 값 중, 가상 부반송파와 DC 부반송파를 제외하고, Used 부반송파의 위치에 있는 값을 선택하여, 데이터 부반송파를 보상한다.The channel compensator 160 compensates the data subcarriers by selecting values at positions of used subcarriers, excluding virtual subcarriers and DC subcarriers, among the output values of the N-point FFT 150.

이해를 도모하고자, 위의 각 동작을 다시 한번 설명하면 다음과 같다.For the sake of understanding, the above operations will be explained once again as follows.

먼저, 2n+1번째 심볼에 있는 파일롯 부반송파가 가지는 채널 값을 2n번째 심볼의 동일한 위치의 데이터 부반송파가 겪었다고 가정한다.First, it is assumed that a data value of a pilot subcarrier in a 2n + 1th symbol is experienced by a data subcarrier at the same position of a 2nth symbol.

이어서, LS 방식으로 해당 파일롯 부반송파가 가지는 채널 값을 추정한다. Subsequently, the channel value of the pilot subcarrier is estimated by the LS method.

이어서, 파일럿 부반송파 위치에 추정한 채널 값을 놓고, 나머지 부반송파 위치에 0을 삽입한 다음 N point IFFT를 수행한다. Subsequently, the estimated channel value is placed in the pilot subcarrier position, 0 is inserted in the remaining subcarrier positions, and then N point IFFT is performed.

상기 IFFT의 수행 결과에 의해 출력된 시간 영역의 신호의 앞 부분중 delay spread에 해당하는 부반송파와, 뒷 부분 중 delay spread의 절반 만큼에 해당하는 부반송파를 선택하고, 나머지 부반송파 위치에 0을 삽입한 다음, N point FFT를 한다.The subcarrier corresponding to delay spread and the subcarrier corresponding to half of delay spread are selected from the front part of the signal in the time domain output by the result of the IFFT, and 0 is inserted into the remaining subcarrier positions. , N point FFT.

상기 N point FFT 결과로 나온 값 중, 가상 부반송파와 DC 부반송파를 제외한 Used 부반송파의 위치에 있는 값을 선택한다. Among the values resulting from the N point FFT, a value located at the position of the used subcarrier except for the virtual subcarrier and the DC subcarrier is selected.

도 6은 채널 추정 값의 비교를 나타낸 예시도이고, 도 7은 채널 추정 값의 비교를 나타낸 다른 예시도이다.6 is an exemplary diagram illustrating a comparison of channel estimates, and FIG. 7 is another exemplary diagram illustrating a comparison of channel estimates.

도 6은 Eb/No가 5dB일 경우를 나타내고 있고 있고, 도 7은 Eb/No가 30dB일 경우를 나타내고 있다. 이때, 굵은 실선은 실제 채널 값을 나타내며, 붉은 실선은 FFT 추정에 의한 값을 나타내고, 얇은 실선은 선형 보간에 의한 추정 값을 나타낸다.FIG. 6 shows the case where Eb / No is 5dB, and FIG. 7 shows the case where Eb / No is 30dB. In this case, the thick solid line represents the actual channel value, the solid red line represents the value by FFT estimation, and the thin solid line represents the estimated value by linear interpolation.

도 6 및 도 7을 참고하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의하면, 실제 채널값에 가깝게 채널을 추정할 수 있다.As can be seen with reference to FIGS. 6 and 7, according to the present invention, a channel can be estimated close to an actual channel value.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, May be modified, modified, or improved.

도 1는 일반적인 OFDMA 방식에서 FFT 기반 채널 추정기의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an FFT-based channel estimator in a general OFDMA scheme.

도 2는 일반적인 OFDMA 방식에서 파일롯의 위치를 나타낸 예시도이다.2 is an exemplary view showing the position of a pilot in a typical OFDMA scheme.

도 3은 종래 PUSC(Partial Usage SubChannel) 채널의 구조를 예시적으로 나타낸 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating a structure of a conventional partial usage subchannel (PUSC) channel.

도 4는 본 발명에 따른 채널 추정기의 구조를 예시적으로 나타낸 예시도이다.4 is an exemplary view showing the structure of a channel estimator in accordance with the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 채널 추정기의 동작에 따른 일 과정을 나타낸 예시도이다.5 is an exemplary diagram illustrating a process according to the operation of the channel estimator according to the present invention.

도 6은 채널 추정 값의 비교를 나타낸 예시도이다.6 is an exemplary diagram illustrating a comparison of channel estimation values.

도 7은 채널 추정 값의 비교를 나타낸 다른 예시도이다.7 is another exemplary diagram illustrating a comparison of channel estimation values.

Claims (7)

수신된 신호에서 파일롯 부반송파가 가지는 채널 값을 최소제곱(LS : Least Square)방식으로 추정하는 단계와;Estimating a channel value of the pilot subcarrier in the received signal by least square (LS) method; 상기 추정한 채널 값을 상기 파일럿 부반송파 위치에 놓고, 상기 신호의 나머지 부반송파 위치에 제로(0)를 삽입하여, 역 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계와;Placing the estimated channel value at the pilot subcarrier position and inserting zero into the remaining subcarrier position of the signal to perform inverse fast Fourier transform; 상기 역 고속 푸리에 변환된 시간 영역의 신호 중 전단부의 지연 확산(delay spread)에 해당하는 부반송파와, 상기 신호 중 후단부의 지역 확산(delay spread)에 해당하는 부반송파의 절반을 선택하고, 상기 신호 중 나머지 부반송파 위치에 제로(0)을 삽입하여, 고속 푸리에 변환하는 단계와;A half of a subcarrier corresponding to a delay spread of a front end of the signal of the inverse fast Fourier transform time domain and a subcarrier corresponding to a delay spread of the rear end of the signal is selected, and the remaining one of the signals Inserting zero at the subcarrier position and performing fast Fourier transform; 상기 고속 푸리에 변한된 주파수 영역의 신호 중 가상 부반송파와 DC 부반송파이외에 위치에서 값을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.And selecting a value at a position other than the virtual subcarrier and the DC subcarrier among the signals of the fast Fourier-transformed frequency domain. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수신된 신호에서 파일롯 부반송파와 데이터 부반송파를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.And separating a pilot subcarrier and a data subcarrier from the received signal. 제1항에 있어서, 상기 추정 단계에서는The method of claim 1, wherein the estimating step 상기 신호에서 2n번째와 2n+1번째 심볼은 서로 동일한 채널 환경을 겪은 것으로 설정되는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.And the 2n th and 2n + 1 th symbols in the signal are set to undergo the same channel environment. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 선택된 값을 기초로, 상기 신호에서 데이터 부반송파를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.And based on the selected value, compensating for data subcarriers in the signal. 수신된 신호에서 파일롯 부반송파가 가지는 채널 값을 최소제곱(LS : Least Square)방식으로 추정하는 채널 추정기와;A channel estimator estimating a channel value of the pilot subcarrier in the received signal by least square (LS) method; 상기 추정한 채널 값을 상기 파일럿 부반송파 위치에 놓고, 상기 신호의 나머지 부반송파 위치에 제로(0)를 삽입하여, 역 고속 푸리에 변환을 수행하는 IFFT 수행부와;An IFFT performer for performing an inverse fast Fourier transform by placing the estimated channel value at the pilot subcarrier position and inserting zero into the remaining subcarrier positions of the signal; 상기 역 고속 푸리에 변환된 시간 영역의 신호 중 전단부의 지연 확산(delay spread)에 해당하는 부반송파와, 상기 신호 중 후단부의 지역 확산(delay spread)에 해당하는 부반송파의 절반을 선택하고, 상기 신호 중 나머지 부반송파 위치에 제로(0)을 삽입하여, 고속 푸리에 변환하는 FFT 수행부와;A half of a subcarrier corresponding to a delay spread of a front end of the signal of the inverse fast Fourier transform time domain and a subcarrier corresponding to a delay spread of the rear end of the signal is selected, and the remaining one of the signals An FFT performer for inserting zero at a subcarrier position and performing fast Fourier transform; 상기 고속 푸리에 변한된 주파수 영역의 신호 중 가상 부반송파와 DC 부반송파이외에 위치에서 값을 선택하여, 상기 신호에서 데이터 부반송파를 보상하는 채널 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.And a channel compensator for selecting a value at a position other than the virtual subcarrier and the DC subcarrier among the signals of the fast Fourier-changed frequency domain to compensate for the data subcarrier in the signal. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 수신된 신호에서 파일롯 부반송파와 데이터 부반송파를 분리하여 출력하는 분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.And a separator for separating and outputting a pilot subcarrier and a data subcarrier from the received signal. 제5항에 있어서, 상기 채널 추정기는6. The apparatus of claim 5, wherein the channel estimator 상기 신호에서 2n번째와 2n+1번째 심볼은 서로 동일한 채널 환경을 겪은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 수신기.And the 2nth and 2n + 1th symbols in the signal are determined to have experienced the same channel environment.
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