KR20130128743A - Channel estimation apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 신호 수신 장치 내의 채널 추정 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based signal receiving apparatus and method. In particular, the present invention relates to a channel estimating apparatus in a signal receiving apparatus and a method therefor.
무선 통신 서비스의 패러다임이 음성 서비스 중심에서 멀티미디어 서비스 중심으로 전환됨에 따라 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 기술과 이를 이용한 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기술이 주목받게 되었다. 이 OFDM 방식은 주파수 대역의 활용도(Bandwidth-efficiency)가 높고, 다중 경로 페이딩(Multipath fading)에 강한 특성을 가지기 때문에 4세대 이동통신 시스템, 지상파 디지털 텔레비전(Digital TV), 무선랜(Wireless Local Area Network, WLAN) 등에서 채택되고 있다.As the paradigm of wireless communication service shifts from voice service center to multimedia service center, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology and Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) technology using the same are paying attention. I got it. This OFDM method has high bandwidth-efficiency and strong characteristics for multipath fading, so it is a 4th generation mobile communication system, terrestrial digital television, and wireless local area network. , WLAN) and the like.
다음은 종래의 OFDM 방식의 신호 전송 장치와 종래의 OFDM 방식의 신호 수신 장치에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.Next, a conventional OFDM signal transmission device and a conventional OFDM signal reception device will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 종래의 OFDM 방식의 신호 전송 장치와 OFDM 방식의 신호 수신 장치를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a conventional OFDM signal transmission device and an OFDM signal reception device.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 OFDM 방식의 신호 전송 장치(10)는 디지털 변조부(11), 고속 푸리에 역변환부(Inverse Fast Fourier Transform 연산부, 이하 IFFT 연산부)(13), Cyclic Prefix 삽입부(이하 CP 삽입부)(15), 디지털-아날로그 변환부(Digital-to-Analog Converter, 이하 DAC)(16), 전송부(17), 전송 안테나(18)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the conventional OFDM
디지털 변조부(11)는 채널에 전송하기 위한 이진 데이터인 데이터 심볼에 대해 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 16-QAM, 64-QAM 등과 같은 디지털 변조를 수행하여 디지털 변조 심볼(digital-modulated symbol)을 생성한다. 디지털 변조부(11)는 심볼 매핑부(symbol mapping 부)라고 표현되기도 한다.The
IFFT 연산부(13)는 디지털 변조부(11)가 출력하는 복수의 디지털 변조 심볼에 대해 IFFT를 수행하여 복수의 IFFT 심볼(inverse-fast-fourier-transformed symbol)을 생성한다.The IFFT
CP 삽입부(15)는 IFFT 연산부(13)가 출력하는 복수의 IFFT 심볼의 앞 부분에 Cyclic Prefix라는 신호를 부가하여 CP가 삽입된 심볼 그룹을 생성한다. 여기서 Cyclic Prefix는 복수의 IFFT 심볼 중에서 뒷 부분 일부의 심볼들을 의미한다.The
DAC(16)는 CP 삽입부(15)로부터 CP가 삽입된 심볼 그룹을 입력받아 아날로그로 변환하여 하나의 OFDM 심볼을 생성한다.The
전송부(17)는 DAC(16)가 생성한 OFDM 심볼을 RF(Radio Frequency) 신호로 증폭 변환하여 전송 안테나(18)를 통해 채널에 전송한다.The
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 OFDM 방식의 신호 수신 장치(20)는 수신 안테나(21), 수신부(22), 아날로그-디지털 변환부(Analog-to-Digital Converter, 이하 ADC)(23), Cyclic Prefix 제거부(이하 CP 제거부)(24), 고속 푸리에 변환부(Fast Fourier Transform 연산부, 이하 FFT 연산부)(26), 디지털 복조부(28)을 포함한다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, the conventional OFDM
수신부(22)는 수신 안테나(21)를 통해 채널로부터 OFDM 심볼을 수신한다.The
ADC(23)는 수신부(22)가 수신한 OFDM 심볼을 디지털로 변환하여 복수개의 디지털 심볼을 생성한다.The
CP 제거부(24)는 ADC(23)이 생성한 복수개의 디지털 심볼에서 Cyclic Prefix를 제거한다.The
FFT 연산부(26)는 CP 제거부(24)가 출력하는 복수의 심볼을 입력받아 고속 푸리에 변환을 수행하여 복수의 주파수 도메인 심볼을 생성한다.The
디지털 복조부(28)는 FFT 연산부(26)가 출력하는 복수의 주파수 도메인 심볼에 대해 디지털 복조를 수행하여 바이너리 데이터 심볼을 생성한다.The
한편, 신호 전송 장치가 전송한 OFDM 신호는 다중 경로를 거쳐 신호 수신 장치에 도달된다. 따라서, OFDM 신호는 왜곡되며, 신호 수신 장치는 이 왜곡의 정도를 측정하여 보상하여 줄 필요가 있다. 이러한 신호의 왜곡을 측정하는 것을 채널 추정이라고 하는데, 정확한 채널 추정을 위하여는 복잡한 채널 추정 과정이 요구된다.Meanwhile, the OFDM signal transmitted by the signal transmission device arrives at the signal reception device through a multipath. Therefore, the OFDM signal is distorted, and the signal receiving apparatus needs to measure and compensate for the degree of distortion. Measuring the distortion of such a signal is called channel estimation, and a complicated channel estimation process is required for accurate channel estimation.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복잡도를 낮추면서도 정확한 채널 추정을 통해 효과적으로 신호를 복조하기 위한 채널 추정 장치, 채널 추정 방법, 신호 수신 장치, 신호 수신 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a channel estimating apparatus, a channel estimating method, a signal receiving device, and a signal receiving method for effectively demodulating a signal through accurate channel estimation while reducing complexity.
본 발명의 일 실시예에 따른 채널 추정 장치는 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 칼만-필터링하는 칼만 필터; 및 복수의 칼만-필터링된 최소 자승 채널 주파수 응답을 위너-필터링하여 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 생성하는 위너 필터를 포함한다.A channel estimating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a Kalman filter for Kalman-filtering a plurality of least squares channel frequency responses; And a Wiener filter for generating a plurality of Wiener-filtered channel frequency responses by Wiener-filtering the plurality of Kalman-filtered least squares channel frequency responses.
채널 추정 장치 복수의 주파수 도메인의 심볼로부터 복수의 파일롯 심볼을 추출하는 파일롯 심볼 추출부; 및 상기 복수의 추출된 파일롯 심볼을 복수의 레퍼런스 파일롯 심볼과 비교하여 상기 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 생성하는 최소 자승 채널 추정부를 더 포함할 수 있다.A channel estimating apparatus; a pilot symbol extracting unit extracting a plurality of pilot symbols from symbols of a plurality of frequency domains; And a least square channel estimator configured to generate the plurality of least square channel frequency responses by comparing the plurality of extracted pilot symbols with a plurality of reference pilot symbols.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 채널 추정 방법은 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 칼만-필터링하는 단계; 및 복수의 칼만-필터링된 최소 자승 채널 주파수 응답을 위너-필터링하여 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 생성하는 단계를 포함한다. A channel estimation method according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: Kalman-filtering a plurality of least squares channel frequency responses; And winner-filtering the plurality of Kalman-filtered least squares channel frequency responses to produce a plurality of winner-filtered channel frequency responses.
채널 추정 방법은 복수의 주파수 도메인의 심볼로부터 복수의 파일롯 심볼을 추출하는 단계; 및 상기 복수의 추출된 파일롯 심볼을 복수의 레퍼런스 파일롯 심볼과 비교하여 상기 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The channel estimation method includes extracting a plurality of pilot symbols from a plurality of symbols in a frequency domain; And comparing the plurality of extracted pilot symbols with a plurality of reference pilot symbols to generate the plurality of least squares channel frequency responses.
본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 장치는 낮은 복잡도를 유지하면서도정확한 채널 추정을 통해 효과적으로 신호를 복조할 수 있다.The signal receiving apparatus according to the embodiment of the present invention can effectively demodulate a signal through accurate channel estimation while maintaining low complexity.
도 1은 종래의 OFDM 방식의 신호 전송 장치와 OFDM 방식의 신호 수신 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 신호 수신 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정부의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 방법의 흐름도이다.
도 5는 최대 도플러 주파수가 5Hz인 Rayleigh EPA 채널에서의 다양한 채널 추정 방법에 따른 비트 에러율(bit error rate, BER) 성능을 보여주는 그래프이다.
도 6는 최대 도플러 주파수가 70Hz인 Rayleigh EVA 채널에서의 다양한 채널
도 7는 최대 도플러 주파수가 300Hz인 Rayleigh ETU 채널에서의 다양한 채널 추정 방법에 따른 BER 성능을 보여주는 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a conventional OFDM signal transmission device and an OFDM signal reception device.
2 is a block diagram of an OFDM signal receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a channel estimator according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a signal receiving method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing bit error rate (BER) performance according to various channel estimation methods in a Rayleigh EPA channel having a maximum Doppler frequency of 5 Hz.
6 shows various channels in a Rayleigh EVA channel with a maximum Doppler frequency of 70 Hz.
7 is a graph showing BER performance according to various channel estimation methods in a Rayleigh ETU channel having a maximum Doppler frequency of 300 Hz.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 신호 수신 장치(100)를 설명한다.Hereinafter, an OFDM
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 신호 수신 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of an OFDM signal receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 신호 수신 장치(100)는 수신 안테나(110), 수신부(120), ADC(130), CP 제거부(140), FFT 연산부(160), 채널 추정부(180), 채널 보상부(190), 디지털 복조부(195)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the OFDM
수신부(120)는 수신 안테나(110)를 통해 채널로부터 OFDM 심볼을 수신한다.The
ADC(130)는 수신부(120)가 수신한 OFDM 심볼을 디지털로 변환하여 복수개의 디지털 심볼을 생성한다.The
CP 제거부(140)는 ADC(130)이 생성한 복수개의 디지털 심볼에서 Cyclic Prefix를 제거한다.The
FFT 연산부(160)는 CP 제거부(140)가 출력하는 복수의 CP-제거된 심볼(CP-removed symbol)을 입력받아 고속 푸리에 변환을 수행하여 복수개의 주파수축 상의 심볼을 생성한다.The
채널 추정부(180)는 복수의 CP 제거된 심볼에 기초하여 채널을 추정한다.The
채널 보상부(190)는 추정된 채널에 기초하여 CP 제거부(140)가 출력하는 복수의 CP 제거된 심볼에 대해 채널 보상을 수행하여 복수의 채널-보상된 심볼(channel-compensated symbol)을 생성한다.The
디지털 복조부(195)는 채널 보상부(180)가 출력하는 복수의 채널-보상된 심볼에 대해 디지털 복조를 수행하여 최종 데이터 심볼을 생성한다.The
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정부의 블록도이다.3 is a block diagram of a channel estimator according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정부(180)는 파일롯 심볼 추출부(181), 최소 자승 채널 추정부(182), 칼만 필터(183), IDFT 연산부(184), DFT 연산부(185), 위너 필터(186), 보간부(interpolator)(187)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the
수신부(120)는 수신 안테나(110)를 통해 채널로부터 OFDM 심볼을 수신한다.The
ADC(130)는 수신된 OFDM 심볼을 디지털로 변환하여 복수개의 디지털 심볼을 생성한다.The ADC 130 converts the received OFDM symbol into digital to generate a plurality of digital symbols.
CP 제거부(140)는 복수개의 디지털 심볼에서 Cyclic Prefix를 제거한다.The
FFT 연산부(160)는 복수의 CP-제거된 심볼(CP-removed symbol)을 입력받아 고속 푸리에 변환을 수행하여 복수개의 주파수축 상의 심볼을 생성한다.The
파일롯 심볼 추출부(181)는 FFT 연산부(160)가 출력하는 복수개의 주파수축 상의 심볼로부터 복수의 파일롯 심볼을 추출한다.The
최소 자승 채널 추정부(182)는 복수의 추출된 파일롯 심볼을 복수의 레퍼런스 파일롯 심볼과 비교하여 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 생성한다. The least
칼만 필터(183)는 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 칼만 필터링하여 복수의 칼만-필터링된 채널 주파수 응답을 생성한다.
IDFT 연산부(184)는 복수의 칼만 필터링된 채널 주파수 응답을 가지고 IDFT를 수행하여 복수의 채널 임펄스 응답을 생성한다.The
DFT 연산부(185)는 IDFT 연산부(184)가 출력하는 복수의 채널 임펄스 응답과 소정의 개수의 널 심볼(null symbol)을 가지고 DFT를 수행하여 복수의 채널 주파수 응답을 생성한다.The
위너 필터(186)는 DFT 연산부(185)가 출력하는 복수의 채널 주파수 응답을 위너 필터링하여 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답(HWF)을 생성한다.The
보간부(187)는 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 보간하여 전체 부반송파를 위한 복수의 보간된 채널 주파수 응답을 생성한다.The
채널 보상부(180)는 추정된 채널에 기초하여 CP 제거부(140)가 출력하는 복수의 CP 제거된 심볼을 채널-보상하여 복수의 채널-보상된 심볼(channel-compensated symbol)을 생성한다.The
디지털 복조부(190)는 채널 보상부(180)가 출력하는 복수의 채널-보상된 심볼에 대해 디지털 복조를 수행하여 바이너리 데이터 심볼을 생성한다.The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a signal receiving method according to an embodiment of the present invention.
수신부(120)는 수신 안테나(110)를 통해 채널로부터 OFDM 심볼을 수신한다(S101).The
ADC(130)는 수신된 OFDM 심볼을 디지털로 변환하여 복수개의 디지털 심볼을 생성한다(S103).The
CP 제거부(140)는 복수개의 디지털 심볼에서 Cyclic Prefix를 제거한다(S105).The
FFT 연산부(160)는 복수의 CP-제거된 심볼(CP-removed symbol)을 입력받아 고속 푸리에 변환을 수행하여 복수개의 주파수축 상의 심볼을 생성한다(S107).The
파일롯 심볼 추출부(181)는 FFT 연산부(160)가 시점 n에서 출력하는 복수개의 주파수축 상의 심볼로부터 복수의 파일롯 심볼(yn(1), yn(2), .., yn(L))을 추출한다(S109). L은 파일롯 심볼의 개수를 나타낸다.The pilot
최소 자승 채널 추정부(182)는 복수의 추출된 파일롯 심볼을 복수의 레퍼런스 파일롯 심볼(xn(1), xn(2), .., xn(L))과 비교하여 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 생성한다(S111). 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답은 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The least
칼만 필터(183)는 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 칼만 필터링하여 복수의 칼만-필터링된 채널 주파수 응답을 생성한다(S113). 이하에서는 수학식을 사용하여 칼만 필터(183)의 예를 설명한다.The
먼저, 칼만 필터(183)는 시점 n-1의 채널 주파수 응답의 측정값을 토대로 하는 n 시점의 채널 주파수 응답의 상태 추정값을 예측한다. 칼만 필터(183)는 수학식 2와 같이 연역적으로 상태 추정값을 계산할 수 있다.First, the
수학식 2에서, Fn은 시점 n 에서 시점 n-1의 상태에 기반한 상태 천이 행렬을 나타내고, Fn = aI일 수 있다. a는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.In Equation 2, Fn represents a state transition matrix based on the state of time n-1 at time n, and Fn = aI. a may be expressed as in
수학식 3에서 J0()는 제1종 베셀 함수이고, fDTS는 정규 도플러 주파수 있다.In
한편, 수학식 2에서, 은 수학식 4와 같은 공분산 행렬 Qn를 가지는 다변수 정규 분포 잡음 변수이다.In Equation 2, Is a multivariate normal distribution noise variable having a covariance matrix Qn as shown in Equation 4.
수학식 4에서, 는 채널의 전력 지연 값이다.In Equation (4) Is the power delay value of the channel.
계속하여, 칼만 필터(183)는 시점 n-1의 파일롯 심볼의 측정값을 토대로 하는 시점 n의 상태 공분산 행렬의 추정값(Pn|n-1)을 예측한다. 칼만 필터(183)는 수학식 5와 같이 연역적으로 상태 공분산 행렬의 추정값(Pn|n-1)을 계산할 수 있다.The
이후, 칼만 필터(183)는 시점 n에서의 예측 값과 시점 n에서의 측정값 간의 오차를 이용하여 시점 n에서의 예측 값을 귀납적으로 수정한다.The
한편, 시점 n에서 수신 심볼은 아래의 수학식 6과 같이 선형 회귀 모형으로 표현될 수 있다.Meanwhile, at time point n, the received symbol may be represented by a linear regression model as shown in Equation 6 below.
따라서, 칼만 필터(183)는 아래의 수학식 7과 같이 시점 n에서의 오차(en)를 구할 수 있다.Accordingly, the
수학식 7에서, 는 시점 n에서의 파일롯 심볼의 측정값 벡터이고, Xn은 레퍼런스 파일롯 심볼의 벡터이며, 는 시점 n에서의 파일롯 심볼의 예측값 벡터이다.In Equation (7) Is a vector of measurements of the pilot symbols at time point n, Xn is a vector of reference pilot symbols, Is a predictive vector of pilot symbols at time point n.
한편, 칼만 필터(183)는 아래의 수학식 8에서와 같이 최적 칼만 게인을 구한다.Meanwhile, the
수학식 8에서, rn는 수학식 9과 같다.In equation (8), r n is equal to equation (9).
이후, 칼만 필터(183)는 아래의 수학식 10에서와 같이 시점 n의 채널의 추정값()을 귀납적으로 보정하여 보정 값()을 구한다. 칼만 필터(183)는 이 보정값을 출력한다.Thereafter, the
칼만 필터(183)는 아래의 수학식 11에서와 같이 시점 n의 상태 공분산 행렬의 추정값(Pn|n-1)을 귀납적으로 보정하여 보정값(Pn|n)을 구한다.The
IDFT 연산부(184)는 복수의 칼만 필터링된 채널 주파수 응답을 가지고 IDFT를 수행하여 복수의 채널 임펄스 응답을 생성한다(S115).The
DFT 연산부(185)는 IDFT 연산부(184)가 출력하는 복수의 채널 임펄스 응답과 소정의 개수의 널 심볼(null symbol)을 가지고 DFT를 수행하여 복수의 채널 주파수 응답을 생성한다(S117). 이로써, L 보다 큰 인덱스를 가진 탭이 제거될 수 있다.The
위너 필터(186)는 DFT 연산부(185)가 출력하는 복수의 채널 주파수 응답을 위너 필터링하여 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답(HWF)을 생성한다(S119).The
일 실시예에서, 위너 필터(186)는 수학식 12와 같이 1차원으로 위너 필터링하여 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답(HWF)을 생성할 수 있다.In one embodiment, the
수학식 12에서, Rhp는 한 OFDM 심볼 내의 모든 부반송파 및 그 OFDM 심볼 내의 참조 신호를 가진 부반송파 간의 상호상관 행렬을 나타내고, Rhh는 한 OFDM 심볼 내의 참조 신호를 가진 부반송파의 자기 상관 행렬을 나타낸다.In Equation 12, R hp represents a cross-correlation matrix between all subcarriers in one OFDM symbol and subcarriers having a reference signal in the OFDM symbol, and R hh represents an autocorrelation matrix of subcarriers having a reference signal in one OFDM symbol.
또 다른 실시예에서, 위너 필터(186)는 수학식 13 및 수학식 14와 같이 2차원으로 위너 필터링하여 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답(HWF)을 생성할 수 있다.In yet another embodiment, the
수학식 13에서, Rhp f는 주파수 도메인에서의 한 OFDM 심볼 내의 모든 부반송파 및 그 OFDM 심볼 내의 참조 신호를 가진 부반송파 간의 상호상관 행렬을 나타내고, Rhh f는 주파수 도메인에서의 한 OFDM 심볼 내의 참조 신호를 가진 부반송파의 자기 상관 행렬을 나타내며, HWF f는 주파수 도메인에서의 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 나타낸다.In
수학식 14에서, Rhp t는 시간 도메인에서의 한 OFDM 심볼 내의 모든 부반송파 및 그 OFDM 심볼 내의 참조 신호를 가진 부반송파 간의 상호상관 행렬을 나타내고, Rhh t는 시간 도메인에서의 한 OFDM 심볼 내의 참조 신호를 가진 부반송파의 자기 상관 행렬을 나타내며, HWF는 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 나타낸다.In Equation 14, R hp t represents a cross-correlation matrix between all subcarriers in one OFDM symbol in the time domain and subcarriers with reference signals in the OFDM symbol, and R hh t is a reference signal in one OFDM symbol in the time domain. Denotes an autocorrelation matrix of subcarriers with H HF denotes a plurality of Wiener-filtered channel frequency responses.
보간부(187)는 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 보간하여 전체 부반송파를 위한 복수의 보간된 채널 주파수 응답을 생성한다(S121). 특히, 보간부(187)는 부주파수 축과 시간축에서 보간하여 복수의 보간된 채널 주파수 응답을 생성할 수 있다.The
채널 보상부(180)는 추정된 채널에 기초하여 CP 제거부(140)가 출력하는 복수의 CP 제거된 심볼을 채널-보상하여 복수의 채널-보상된 심볼(channel-compensated symbol)을 생성한다(S123).The
디지털 복조부(190)는 채널 보상부(180)가 출력하는 복수의 채널-보상된 심볼에 대해 디지털 복조를 수행하여 최종 데이터 심볼을 생성한다(S125).The
다음은 도 5 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 채널 추정 장치의 성능을 설명한다.Next, the performance of the channel estimation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7.
도 5는 최대 도플러 주파수가 5Hz인 Rayleigh EPA 채널에서의 다양한 채널 추정 방법에 따른 비트 에러율(bit error rate, BER) 성능을 보여주는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing bit error rate (BER) performance according to various channel estimation methods in a Rayleigh EPA channel having a maximum Doppler frequency of 5 Hz.
특히, 도 5의 그래프는 아래의 표 1에서의 파라미터 환경에서 측정되었다.In particular, the graph of FIG. 5 was measured in the parameter environment in Table 1 below.
도 5에 도시된 바와 같이, 최대 도플러 주파수가 5Hz인 Rayleigh EPA 채널에서는, 본 발명의 실시예의 BER 성능은 LS의 BER 성능보다 좋고, MMSE, WF의 BER 성능과는 유사하다.As shown in Fig. 5, in a Rayleigh EPA channel having a maximum Doppler frequency of 5 Hz, the BER performance of the embodiment of the present invention is better than the BER performance of LS, and is similar to the BER performance of MMSE and WF.
도 6는 최대 도플러 주파수가 70Hz인 Rayleigh EVA 채널에서의 다양한 채널 추정 방법에 따른 BER 성능을 보여주는 그래프이다.6 is a graph showing BER performance according to various channel estimation methods in a Rayleigh EVA channel having a maximum Doppler frequency of 70 Hz.
도 6에 도시된 바와 같이, 최대 도플러 주파수가 70Hz인 Rayleigh EVA 채널에서는 본 발명의 실시예의 BER 성능은 LS, MMSE의 BER 성능보다 좋고, WF의 BER 성능과는 유사하다.As shown in FIG. 6, in the Rayleigh EVA channel having a maximum Doppler frequency of 70 Hz, the BER performance of the embodiment of the present invention is better than that of LS and MMSE, and is similar to the BER performance of WF.
도 7는 최대 도플러 주파수가 300Hz인 Rayleigh ETU 채널에서의 다양한 채널 추정 방법에 따른 BER 성능을 보여주는 그래프이다.7 is a graph showing BER performance according to various channel estimation methods in a Rayleigh ETU channel having a maximum Doppler frequency of 300 Hz.
도 7에 도시된 바와 같이, 최대 도플러 주파수가 300Hz인 Rayleigh ETU 채널에서는 본 발명의 실시예의 BER 성능은 LS, MMSE, WF의 BER 성능보다 좋다.As shown in FIG. 7, in the Rayleigh ETU channel having the maximum Doppler frequency of 300 Hz, the BER performance of the embodiment of the present invention is better than that of the LS, MMSE, and WF.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
Claims (15)
복수의 칼만-필터링된 최소 자승 채널 주파수 응답을 위너-필터링하여 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 생성하는 위너 필터를 포함하는
채널 추정 장치.A Kalman filter for Kalman-filtering a plurality of least squares channel frequency responses; And
And a Wiener filter for generating a plurality of Wiener-filtered channel frequency responses by Wiener-filtering the plurality of Kalman-filtered least squares channel frequency responses.
Channel estimation device.
복수의 주파수 도메인의 심볼로부터 복수의 파일롯 심볼을 추출하는 파일롯 심볼 추출부; 및
상기 복수의 추출된 파일롯 심볼을 복수의 레퍼런스 파일롯 심볼과 비교하여 상기 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 생성하는 최소 자승 채널 추정부를 더 포함하는
채널 추정 장치.The method of claim 1,
A pilot symbol extracting unit for extracting a plurality of pilot symbols from a plurality of symbols of frequency domains; And
And a least square channel estimator for generating the plurality of least square channel frequency responses by comparing the plurality of extracted pilot symbols with a plurality of reference pilot symbols.
Channel estimation device.
상기 복수의 칼만-필터링된 채널 주파수 응답을 역 푸리에 변환하여 복수의 채널 임펄스 응답을 생성하는 역 푸리에 변환부;
상기 복수의 채널 임펄스 응답과 소정의 개수의 널 심볼을 가지고 푸리에 변환을 수행하여 복수의 채널 주파수 응답을 생성하는 푸리에 변환부를 더 포함하고,
상기 위너 필터는 상기 복수의 채널 주파수 응답을 위너-필터링하는
채널 추정 장치.The method of claim 1,
An inverse Fourier transform unit for generating a plurality of channel impulse responses by inverse Fourier transforming the plurality of Kalman-filtered channel frequency responses;
And a Fourier transform unit for generating a plurality of channel frequency responses by performing Fourier transform with the plurality of channel impulse responses and a predetermined number of null symbols.
The winner filter performs winner-filtering the plurality of channel frequency responses.
Channel estimation device.
상기 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 보간하여 복수의 보간된 채널 주파수 응답을 생성하는 보간부를 더 포함하는
채널 추정 장치.The method of claim 1,
And an interpolator for generating a plurality of interpolated channel frequency responses by interpolating the plurality of Wiener-filtered channel frequency responses.
Channel estimation device.
복수개의 디지털 심볼에서 Cyclic Prefix를 제거하는 CP 제거부;
복수의 CP-제거된 심볼을 입력받아 고속 푸리에 변환을 수행하여 상기 복수의 주파수축 상의 심볼을 생성하는 푸리에 변환부를 더 포함하는
채널 추정 장치.5. The method of claim 4,
A CP removal unit for removing a Cyclic Prefix from the plurality of digital symbols;
And a Fourier transform unit configured to receive a plurality of CP-removed symbols and perform fast Fourier transform to generate symbols on the plurality of frequency axes.
Channel estimation device.
상기 복수의 보간된 채널 주파수 응답에 기초하여 상기 복수의 CP-제거된 심볼을 채널-보상하여 복수의 채널-보상된 심볼을 생성하는 채널 보상부를 더 포함하는
채널 추정 장치.The method of claim 5,
And a channel compensator for channel-compensating the plurality of CP-removed symbols based on the plurality of interpolated channel frequency responses to generate a plurality of channel-compensated symbols.
Channel estimation device.
상기 복수의 채널-보상된 심볼에 대해 디지털 복조를 수행하여 바이너리 데이터 심볼을 생성하는 디지털 복조부를 더 포함하는
채널 추정 장치.The method according to claim 6,
And a digital demodulator for digitally demodulating the plurality of channel-compensated symbols to generate binary data symbols.
Channel estimation device.
수신 안테나를 통해 채널로부터 OFDM 심볼을 수신하는 수신부;
상기 OFDM 심볼을 상기 복수의 디지털 심볼로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 더 포함하는
채널 추정 장치.The method of claim 5,
A receiving unit for receiving an OFDM symbol from a channel through a receiving antenna;
Further comprising an analog-to-digital converter for converting the OFDM symbol into the plurality of digital symbols
Channel estimation device.
복수의 칼만-필터링된 최소 자승 채널 주파수 응답을 위너-필터링하여 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 생성하는 단계를 포함하는
채널 추정 방법.Kalman-filtering the plurality of least squares channel frequency responses; And
Winner-filtering the plurality of Kalman-filtered least squares channel frequency responses to produce a plurality of winner-filtered channel frequency responses.
Channel estimation method.
복수의 주파수 도메인의 심볼로부터 복수의 파일롯 심볼을 추출하는 단계; 및
상기 복수의 추출된 파일롯 심볼을 복수의 레퍼런스 파일롯 심볼과 비교하여 상기 복수의 최소 자승 채널 주파수 응답을 생성하는 단계를 더 포함하는
채널 추정 방법.10. The method of claim 9,
Extracting a plurality of pilot symbols from the symbols of the plurality of frequency domains; And
Comparing the plurality of extracted pilot symbols with a plurality of reference pilot symbols to generate the plurality of least square channel frequency responses
Channel estimation method.
상기 복수의 칼만-필터링된 채널 주파수 응답을 역 푸리에 변환하여 복수의 채널 임펄스 응답을 생성하는 단계;
상기 복수의 채널 임펄스 응답과 소정의 개수의 널 심볼을 가지고 푸리에 변환을 수행하여 복수의 채널 주파수 응답을 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 복수의 칼만-필터링된 최소 자승 채널 주파수 응답을 위너-필터링하는 단계는
상기 복수의 채널 주파수 응답을 위너-필터링하여 상기 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 생성하는 단계를 포함하는
채널 추정 방법.10. The method of claim 9,
Inverse Fourier transforming the plurality of Kalman-filtered channel frequency responses to produce a plurality of channel impulse responses;
Generating a plurality of channel frequency responses by performing Fourier transform with the plurality of channel impulse responses and a predetermined number of null symbols,
Wiener-filtering the plurality of Kalman-filtered least squares channel frequency responses
Winner-filtering the plurality of channel frequency responses to generate the plurality of winner-filtered channel frequency responses.
Channel estimation method.
상기 복수의 위너-필터링된 채널 주파수 응답을 보간하여 복수의 보간된 채널 주파수 응답을 생성하는 단계를 더 포함하는
채널 추정 방법.10. The method of claim 9,
Interpolating the plurality of Wiener-filtered channel frequency responses to generate a plurality of interpolated channel frequency responses.
Channel estimation method.
수신 안테나를 통해 채널로부터 OFDM 심볼을 수신하는 단계;
상기 OFDM 심볼을 상기 복수의 디지털 심볼로 변환하는 단계;
상기 복수개의 디지털 심볼에서 Cyclic Prefix를 제거하는 단계;
복수의 CP-제거된 심볼을 입력받아 고속 푸리에 변환을 수행하여 상기 복수의 주파수축 상의 심볼을 생성하는 단계를 더 포함하는
채널 추정 방법.The method of claim 12,
Receiving an OFDM symbol from a channel via a receive antenna;
Converting the OFDM symbol into the plurality of digital symbols;
Removing a cyclic prefix from the plurality of digital symbols;
Receiving a plurality of CP-removed symbols and performing fast Fourier transform to generate the symbols on the plurality of frequency axes;
Channel estimation method.
상기 복수의 보간된 채널 주파수 응답에 기초하여 상기 복수의 CP-제거된 심볼을 채널-보상하여 복수의 채널-보상된 심볼을 생성하는 단계를 더 포함하는
채널 추정 방법.The method of claim 13,
Channel-compensating the plurality of CP-depleted symbols based on the plurality of interpolated channel frequency responses to generate a plurality of channel-compensated symbols.
Channel estimation method.
상기 복수의 채널-보상된 심볼에 대해 디지털 복조를 수행하여 바이너리 데이터 심볼을 생성하는 단계를 더 포함하는
채널 추정 방법.15. The method of claim 14,
Performing digital demodulation on the plurality of channel-compensated symbols to generate binary data symbols;
Channel estimation method.
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