KR20180046350A - Mimo systems with independent oscillators and phase noise mitigation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 발생하는 위상잡음을 제거하는 알고리즘을 처리하는 다중 입출력(Multiple-Input Multiple-Output: MIMO) 시스템 및 그 위상잡음 제거 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 들어, 다중입출력 시스템에 있어서 보다 좋은 채널 환경을 얻기 위해 안테나 간격을 떨어뜨려 설계하는 추세이다. 특히, 기존에는 도 1에 도시한 바와 같이 다중입출력 시스템에서 안테나 단에서 공용으로 발진기를 사용하여 왔다. 그러나, 최근에는 도 2에 도시한 바와 같이 초고주파를 사용할 경우 RF 회로 구현상의 문제로 인해 각 안테나 단에서 발진기를 독립적으로 사용하는 경우가 늘고 있다.In recent years, in order to obtain a better channel environment in a MIMO system, the antenna spacing is designed to be reduced. In particular, as shown in FIG. 1, an oscillator has been commonly used in a multi-input / output system at an antenna stage. However, recently, as shown in FIG. 2, when a very high frequency is used, an oscillator is used independently at each antenna end due to a problem in implementation of an RF circuit.
한편, 위상잡음은 발진기의 비이상적인 특성 때문에 나타나는 노이즈로서, 랜덤 프로세스 형태로 나타난다. 이러한 위상잡음은 각 발진기마다 독립적으로 나타나는데, 각 안테나 단마다 독립적인 발진기를 사용한다면 시스템에 영향을 미치는 위상잡음의 수가 안테나의 수에 비례하여 증가하게 된다. 즉, 종래에 안테나 단에 대해 공용 발진기를 사용하던 시스템보다 위상잡음으로 인해 발생하는 성능 열화가 커지게 되는 문제점이 있었다.Phase noise, on the other hand, appears as a random process in the form of noise due to the non-ideal characteristics of the oscillator. This phase noise appears independently for each oscillator. If an independent oscillator is used for each antenna stage, the number of phase noise affecting the system increases in proportion to the number of antennas. That is, there has been a problem that performance deterioration caused by phase noise becomes larger than in the conventional system using a common oscillator for the antenna end.
구체적으로, RF 단에서 발진기의 비이상적인 특성 때문에 발생하는 위상잡음(phase noise)은 직교주파수분할(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 시스템 성능의 큰 영향을 미치게 된다. 위상잡음은 공통위상오차(Common Phase Error: CPE)와 인접서브캐리어간 간섭(Inter-Carrier Interference: ICI)의 두 가지 형태로 성능 저하를 일으킨다. 그 중 공통위상오차의 영향이 더 크기 때문에, 종래에는 공통위상오차를 추정하기 위한 연구들이 활발히 진행되어 왔다. In particular, the phase noise caused by the non-ideal characteristics of the oscillator at the RF stage has a great influence on the performance of the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system. Phase noise causes performance degradation in two forms: common phase error (CPE) and inter-carrier interference (ICI). Since the influence of the common phase error is larger among them, studies for estimating the common phase error have conventionally been actively conducted.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제 10-2003-0098224 호(발명의 명칭: 무선랜 시스템의 위상잡음 제거 장치 및 그 방법)에서는, 위상잡음이 있을 때 공통위상오차보정 알고리즘 및 인접서브캐리어간 간섭을 줄이는 알고리즘을 제안하였다. 이때, 공통위상오차보정 알고리즘은 최소 제곱 방식에서 확장된 방식이다. 그러나 이러한 기존의 위상잡음 제거 방식의 경우 단일 안테나만을 사용하였을 때 경우를 가정하였다는 한계가 있었다.In this regard, Korean Patent Laid-Open No. 10-2003-0098224 (entitled "Phase Noise Reduction Device and Method of Wireless LAN System") discloses a method of correcting a common phase error correction algorithm and adjacent inter-subcarrier interference We propose a reduction algorithm. At this time, the common phase error correction algorithm is an extended method in the least squares method. However, the conventional phase noise cancellation method has a limitation in that only a single antenna is used.
이처럼, 각 안테나 단마다 독립적인 발진기를 갖는 다중안테나 시스템의 경우에는 안테나 수에 비례하여 위상잡음이 존재하여 성능 저하가 심각하나, 기존에는 이러한 시스템에서 위상잡음을 제거하는 알고리즘은 거의 연구되지 않고 있는 실정이다. 즉, 종래의 최소 제곱 알고리즘은 위상잡음으로 발생하는 영향 중 공통위상오차 만을 예측할 수 있으며, 공통위상오차 만을 보상할 경우 비록 낮은 SNR 파워에서는 성능향상을 기대할 수 있지만, 높은 SNR 파워에서는 성능 향상을 기대하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 경우, 비트오류율(Bit Error Rate, BER) 성능 그래프를 통해서도 높은 SNR에서 에러 플로어(error-floor) 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있다.As described above, in the case of a multi-antenna system having an independent oscillator for each antenna stage, there is phase noise in proportion to the number of antennas so that performance degradation is serious. However, in the past, It is true. In other words, the conventional least squares algorithm can predict only the common phase error among the effects caused by the phase noise. If only the common phase error is compensated, performance can be expected to be improved at low SNR power. It is difficult to do. In this case, it can be seen that an error floor occurs at a high SNR through a bit error rate (BER) performance graph.
따라서, 각 안테나 단마다 독립적인 발진기를 갖는 MIMO-OFDM 시스템에서, 공통위상오차 뿐만아니라 위상잡음으로 인해 발생하는 인접 서브캐리어 간 간섭도 함께 줄일 수 있는 위상잡음 제거 기법이 필요하다.Therefore, in a MIMO-OFDM system having an independent oscillator for each antenna stage, there is a need for a phase noise cancellation technique that can reduce the inter-subcarrier interference caused by phase noise as well as the common phase error.
본 발명의 일 실시예는 각 안테나 단마다 독립적인 발전기를 갖는 다중입출력 시스템에서 위상잡음을 예측 및 제거할 수 있는 다중입출력 시스템 및 그 위상잡음 제거 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a MIMO system and a phase noise reduction method capable of predicting and eliminating phase noise in a MIMO system having an independent generator for each antenna stage.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 안테나 별로 독립 발진기를 갖는 다중입출력 시스템을 통한 위상잡음 제거 방법은, 송신 안테나로부터 전송된 데이터에 대한 송신 신호가 수신 안테나 및 발진기를 통해 수신되는 단계; 안테나 별로 독립 발진기를 갖는 다중입출력 시스템을 통해 송수신되는 신호를 수학적으로 모델링한 결과를 기초로, 송신단의 위상잡음 및 수신단의 위상잡음에 대한 복수의 파라미터를 예측하는 단계; 및 수신 신호로부터 예측된 송신단 및 수신단의 위상잡음을 제거하는 단계를 포함한다. 이때, 복수의 파라미터를 예측하는 단계는, 송신단 및 수신단 위상 잡음에 대한 관계식을 서로 번갈아 반복하여 연산하는 단계; 및 반복하여 연산한 결과에 따라 획득되는 에러값이 이전 반복 단계에서 획득된 에러값보다 커지는 경우, 반복 연산을 중지하고 이전 반복 단계에서 산출된 데이터를 출력하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for removing phase noise through a MIMO system having an independent oscillator for each antenna, the method comprising: receiving a transmission signal for data transmitted from a transmission antenna; ≪ / RTI > Predicting a plurality of parameters for a phase noise of a transmitter and a phase noise of a receiver based on a result of mathematically modeling a signal transmitted and received through a MIMO system having an independent oscillator for each antenna; And removing the phase noise of the transmitting end and the receiving end predicted from the received signal. At this time, the step of predicting the plurality of parameters includes: calculating the relational expression for the transmitting end and the receiving end phase noise alternately and repeatedly; And stopping the iterative operation and outputting the data calculated in the previous iterative step when the error value obtained according to the result of the repeated calculation is larger than the error value obtained in the previous iterative step.
또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 안테나 별로 독립 발진기를 갖는 다중입출력 시스템은 복수의 수신 안테나; 복수의 수신 안테나 각각에 연결된 복수의 발진기; 수신 안테나 및 발진기를 통해 수신되는 신호로부터 수신단 및 송신단의 위상잡음을 제거하는 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다. 이때, 상기 프로세서는, 상기 프로그램이 실행됨에 따라 다중입출력 시스템을 통해 송수신되는 신호를 수학적으로 모델링한 결과를 기초로 송신단의 위상잡음 및 수신단의 위상잡음에 대한 복수의 파라미터를 예측하고, 수신 신호로부터 예측된 송신단 및 수신단의 위상잡음을 제거한다. 이때, 파라미터 예측은 송신단 및 수신단 위상 잡음에 대한 관계식을 서로 번갈아 반복하여 연산하고, 반복하여 연산한 결과에 따라 획득되는 에러값이 이전 반복 단계에서 획득된 에러값보다 커지는 경우, 반복 연산을 중지하고 상기 이전 반복 단계에서 산출된 데이터를 출력함으로써 이뤄진다. According to a second aspect of the present invention, there is provided a MIMO system having an independent oscillator for each antenna, comprising: a plurality of reception antennas; A plurality of oscillators connected to each of the plurality of reception antennas; A memory for storing a program for removing phase noise of a receiving end and a transmitting end from a signal received via a receiving antenna and an oscillator; And a processor for executing the program. At this time, the processor estimates a plurality of parameters for the phase noise of the transmitter and the phase noise of the receiver based on a result of mathematically modeling a signal transmitted / received through the MIMO system as the program is executed, And eliminates the phase noise of the predicted transmitting and receiving ends. In this case, if the error value obtained according to the result of the iterative calculation is larger than the error value obtained in the previous iterative step, the iterative calculation is stopped And outputting the data calculated in the previous iteration step.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 안테나 단마다 독립적인 발진기를 가지는 다중입출력 무선 통신 시스템에서 발생하는 모든 위상잡음을 예측하기 때문에, 공통위상오차 뿐만 아니라 위상잡음으로 인해 발생하는 인접 서브캐리어 간 간섭도 함께 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since all the phase noise generated in a MIMO wireless communication system having an independent oscillator for each antenna stage is predicted, interference between adjacent subcarriers due to phase noise as well as common phase error Can also be reduced.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 기존의 최소 제곱근 알고리즘만을 사용한 위상잡음 제거 방식에서 보다 BER(bit error rate) 성능을 크게 향상시킬 수 있으며, 파일럿 서브캐리어의 숫자가 충분하다면 많은 다중 안테나를 갖는 시스템에서도 성능 향상을 도출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the bit error rate (BER) performance can be greatly improved as compared with the phase noise cancellation method using only the existing least squares algorithm. If the number of pilot subcarriers is sufficient, System performance can also be improved.
도 1은 종래의 공통 발진기를 사용하는 다중입출력 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 독립 발진기를 사용하는 다중입출력 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 독립 발진기를 갖는 다중입출력 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 3의 프로세스가 다중입출력 시스템의 위상잡음을 제거하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 3의 프로세스가 회귀 연산 알고리즘을 수행하는 상세한 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 회귀 연산 알고리즘의 개요를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2X2 MIMO 시스템에서의 공통위상오차 보정 성능을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 5X5 MIMO 시스템에서의 공통위상오차 보정 성능을 나타낸 그래프이다.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a conventional MIMO system using a common oscillator.
2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a MIMO system using a conventional independent oscillator.
3 is a block diagram of a multiple input / output system having an independent oscillator according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of removing phase noise of a MIMO system according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flow diagram illustrating a detailed method by which the process of Figure 3 performs a regression algorithm in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 6 shows an overview of a regression algorithm in accordance with an embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating common phase error correction performance in a 2x2 MIMO system according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph illustrating common phase error correction performance in a 5x5 MIMO system according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 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.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . 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.
본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 ‘모듈’이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.Herein, the term " part " or " module " means a unit realized by hardware or software, a unit realized by using both, and a unit realized by using two or more hardware Or two or more units may be realized by one hardware.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 단마다 독립 발전기를 갖는 다중입출력 시스템 및 이를 통한 위상잡음 제거 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 채널 추정과 관련한 기술은 본 발명의 핵심 기술과 큰 상관이 없으므로, 채널을 알고 있다고 가정한다.Hereinafter, a multi-input / output system having an independent generator for each antenna stage according to an embodiment of the present invention and a method for removing phase noise through the multi-input / output system will be described in detail with reference to the drawings. For reference, in the embodiment of the present invention, it is assumed that the channel estimation is known because the channel estimation related technology is not related to the core technology of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중입출력 시스템의 구성도이다.3 is a block diagram of a MIMO system according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중입출력 시스템(100)이 다중 안테나(110)를 사용하는 무선통신시스템인 것으로 가정한다. 또한, 다중입출력 시스템(100)은 송신단/수신단 안테나(110) 별로 발진기(oscillator)(120)를 포함하는 독립 발진기 구조이며, MIMO-OFDM 변조기(Modulator)(131), MIMO-OFDM 복조기(Demodulator)(132), 메모리(133) 및 프로세서(134)를 포함한다.As shown in FIG. 3, it is assumed that the
송신단/수신단 안테나(110)는 프로세서(134)의 제어에 의해, MIMO-OFDM 변조기(131)/복조기(132)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 MIMO-OFDM 변조기(131)/복조기(132)로 전달하는 기능을 수행하며, 각 안테나와 연결된 발진기(120)는 서브캐리어 주파수(subcarrier frequency)의 상향 및/또는 하향 변환하는 기능을 수행한다.
MIMO-OFDM 변조기(131)는 프로세서(134)의 제어에 의해, 데이터를 각 안테나(110)를 통해 전송될 신호를 변조하는 변조 프로세스를 수행한다. 이때, 변조 프로세스는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, MIMO-OFDM 변조기(131)는 각 안테나를 통해 전송되는 채널 상관도의 부호에 따라 전송 신호에 극성을 적용하여 전송하는 극성 다중화 MIMO(polarity multiplexing MIMO) 방식을 이용하여 신호들을 변조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The MIMO-
MIMO-OFDM 복조기(132)는 프로세서(134)의 제어에 의해, 수신 안테나(110) 및 발진기(120)를 통해 입력된 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환하는 복조 프로세스를 수행한다. 이때, 복조 프로세스는 변조 프로세스의 역수행 과정일 수 있다. The MIMO-
메모리(133)는 프로세서(134)가 변조 프로세스 및 복조 프로세스를 제어하기 위한 하나 이상의 프로그램(또는 인스트럭션)을 저장한다. 또한, 메모리(133)는 수신 안테나(110) 및 발진기(120)를 통해 수신되는 신호로부터 수신단 및 송신단의 위상잡음을 제거하는 프로그램을 저장한다. 한편, 메모리(133)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 유지하는 비휘발성(non-volatile) 저장 장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장 장치를 통칭하는 것일 수 있다.The
프로세서(134)는 다중입출력 시스템(100)을 제어하기 위한 하나 이상의 구성 요소를 포함하여 구현될 수 있다. 또한, 프로세서(134)는 메모리(133)에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 다중입출력 시스템(100)을 통해 송수신되는 신호들을 변조 또는 복조하는 변조 프로세스 및 복조 프로세스를 수행할 수 있다. 특히, 프로세서(134)는 메모리(133)에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 복조 프로세스에 이어서 송신단 및 수신단의 발진기에서 발생되는 위상잡음을 제거함으로써 다중입출력 시스템(100)의 위상오차 보정 성능을 향상시킬 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 프로세서(134)가 다중입출력 시스템(100)의 위상잡음을 제거하는 방법을 설명하는 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method for
먼저, 프로세서(134)는 송신 안테나로부터 전송된 데이터에 대한 송신 신호를 수신 안테나 및 발진기를 통해 수신한다 (S410). First, the
이후, 프로세서(134)는 다중입출력 시스템(100)을 통해 송수신되는 신호들을 수학적으로 모델링한 결과를 기초로, 송신단의 위상잡음 및 수신단의 위상잡음에 대한 복수의 파라미터를 예측한다(S420). Thereafter, the
이하에서는, 다중입출력 시스템(100)을 통해 송수신되는 신호들을 수학적으로 모델링하는 과정을 설명한다. Hereinafter, a process of mathematically modeling signals transmitted and received through the
먼저, i번째 송신단 안테나에서 보내고자 하는 데이터인 를 IDFT한 후, 시간 도메인에서 보내는 OFDM 신호(즉, 송신 신호)를 아래 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.First, the data to be transmitted from the i < th > The OFDM signal (i.e., a transmission signal) transmitted in the time domain can be expressed as
수학식 1에서 송신 신호가 채널과 송신단의 위상잡음의 영향을 거쳐, j번째 수신 안테나에 수신되는 수신 신호는 아래 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.In Equation (1), the transmission signal is affected by the phase noise of the channel and the transmission terminal, and the reception signal received by the j-th reception antenna can be expressed by Equation (2) below.
수학식 2에서 및 는 각각 i번째 송신단과 j번째 수신단에서의 위상잡음을 의미하고, 는 j번째 수신단에서 가우시안 잡음을 의미하며, 는 순환 컨볼루션을 의미한다. 은 i번째 송신단 안테나와 j번째 수신단 안테나 사이의 채널을 의미한다. 및 은 각각 송신단과 수신단의 안테나 숫자를 의미한다.In Equation 2, And Denotes the phase noise at the i < th > transmitting end and the j < th > Denotes the Gaussian noise at the jth receiving end, Quot; refers to cyclic convolution. Denotes a channel between the i-th transmitting-end antenna and the j-th receiving-end antenna. And Denotes the number of antennas of the transmitter and receiver, respectively.
수학식 2에서의 수신 신호를 벡터로 표현하면, 수학식 2는 다음의 수학식 3에서와 같이 표현할 수 있다.If the received signal in Equation (2) is expressed as a vector, Equation (2) can be expressed as Equation (3) below.
수학식 3에 표현된 문자들은 각 문자의 벡터 형태를 나타내며, 소문자는 벡터를 나타내고, 대문자는 행렬을 나타낸다. 또한, 수학식 3의 각각의 문자는 다음의 수학식 4와 같이 정의된다.The letters represented in Equation (3) represent a vector form of each character, a lower case represents a vector, and an upper case represents a matrix. Further, each character of Equation (3) is defined as the following Equation (4).
수학식 3에서 는 정규화 DFT(normalized discrete Fourier transform) 행렬을 나타내고, 는 벡터를 대각행렬(diagonal matrix)로 바꾸는 연산자로서, 같은 크기를 갖는 행렬들을 블록(block) 대각행렬로 바꾸는 연산자를 나타낸다. 또한, h는 채널 , 는 송신단의 위상잡음, 는 수신단의 위상잡음을 나타낸다. In Equation 3, Represents a normalized discrete Fourier transform (DFT) matrix, Is an operator that converts a vector into a diagonal matrix and represents an operator that converts matrices having the same size into a block diagonal matrix. H is the channel, The phase noise of the transmitting end, Represents the phase noise of the receiving end.
대부분의 발진기의 스펙을 통해서 확률적 특성을 알 수 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에서는 위상잡음의 확률적 분포를 알고 있다고 가정한다. 한편, 위상잡음의 경우 대부분 가우시안 분포를 따르기 때문에, j번째 수신단에서 발생한 위상잡음이 의 분포를 따를 경우, 각 발진기에서 발생하는 위상잡음은 모두 독립적이므로, 수신단에서 발생되는 위상잡음은 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.It is assumed that the probability distribution of the phase noise is known in an embodiment of the present invention because the probabilistic characteristic can be known through the specifications of most oscillators. On the other hand, since most of the phase noise follows the Gaussian distribution, the phase noise generated at the j- The phase noise generated in the receiver can be expressed by the following Equation (5): " (5) "
또한 송신단에서 발생하는 위상잡음은 다음의 수학식 6과 같은 분포를 따른다고 할 수 있다.It can be said that the phase noise generated at the transmitting end follows the following equation (6).
이상에서 설명한 시스템 모델을 기초로, 프로세서(134)는 송신단/수신단의 위상잡음에 대한 파라미터들을 예측한다. 이때, 프로세서(134)는 제한된 신호로부터 효율적으로 많은 파라미터를 예측하기 위해 MAP 예측기법을 이용한다. Based on the system model described above, the
구체적으로, 예측하고자 하는 파라미터인 (송신단의 위상잡음) 및 (수신단의 위상잡음)에 관한 로그가능도(log likelyhood: LLF) 함수는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.Specifically, the parameter to be predicted (Phase noise of the transmitting end) and A log likelihood (LLF) function related to the phase noise (phase noise of the receiving end) can be expressed by Equation (7) below.
프로세서(134)는 MAP(Maximum A Posterior) 예측 기법을 적용하여, 상기의 수학식 7의 LLF 함수를 최대로 하는 및 (즉, )를 산출한다. 이는, LLF 함수를 예측하고자하는 파라미터인 및 각각에 대해서 편미분을 수행하여, 편미분된 함수를 0으로 만드는 및 를 추출하는 것일 수 있다. The
이에 앞서, 상기 수학식 3은 하기의 수학식 8과 같이 단순화하여 표현될 수 있다. Prior to this, Equation (3) can be expressed by simplifying Equation (8).
위 식에서, 는 를 나타내며, 는 를 나타낸다. In the above equation, The Lt; / RTI > The .
그리고 상기 수학식 7은 수학식 5, 6 및 8에 의해 다음의 수학식 9와 같이 나타날 수 있다. The above Equation (7) can be expressed as Equation (9) by Equations (5), (6) and (8).
일반적으로, 위상잡음은 매우 작기 때문에, 테일러 급수(Taylor's series)에 의해 로 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 수학식 9는 아래 수학식 10에서와 같이 다시 표현할 수 있다.Generally, since the phase noise is very small, it is possible to reduce the phase noise by Taylor's series . Accordingly, Equation (9) can be expressed as Equation (10) below.
프로세서(134)는 상기 수학식 10을 에 관하여 편미분 하면, 아래 수학식 11에 따라 을 구할 수 있다.The
또한, 위와 유사하게, 프로세서(134)는 상기 수학식 10을 에 관하여 편미분하면, 아래 수학식 12와 같이 을 구할 수 있다.Similarly,
한편, 상기 수학식 11 및 12의 해를 구하기 위해서는 , 및 의 값이 필요하다. On the other hand, in order to obtain the solutions of the equations (11) and (12) , And Is required.
따라서 프로세서(134)는 송신단 및 수신단의 위상잡음에 관한 관계식을 반복적으로 회귀 연산하고, 반복하여 연산한 결과에 따라 획득되는 에러값이 이전 단계의 반복에서보다 커지는 경우, 반복을 중지하고 이전 단계에서 구한 데이터를 출력한다. 이에 대해서는, 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. Therefore, the
도 5를 참조하면, 프로세서(134)는 송신단 및 수신단의 위상잡음의 초기값을 산출한다(S421). Referring to FIG. 5, the
구체적으로, 프로세서(134)는 최소 제곱법(Least Square) 알고리즘을 이용하여 공통위상오차를 산출하고, 공통위상오차를 보정한 초기 송신 신호()를 산출한다. 그리고, 프로세서(134)는 및를 수학식 11에 대입하여 송신단 위상잡음의 초기값()을 산출한다. 이어서, 프로세서(134)는 및 를 수학식 12에 대입함으로써 수신단 위상잡음의 초기값()을 산출한다.Specifically, the
이후, 산출된 초기값들에 기초하여, 프로세서(134)는 송신단 및 수신단의 위상잡음에 관한 관계식을 반복 회귀 연산한다. Then, based on the calculated initial values, the
구체적으로, 프로세서(134)는 k+1 단계의 송신 데이터()는, 다음의 수학식 13에서와 같이 수신 신호(y)에 k단계의 수신단 위상잡음()를 곱하여 수신단의 위상오차를 보정한다(S422).Specifically, the
다음으로, 프로세서(134)는 보정된 수신 신호()에 대해 DFT를 수행한 후, 주파수 도메인에서 채널을 균등화(Equalization)함으로써 채널의 영향을 제거한다(S423). Next, the
한편, 채널 이퀄라이제이션(Equalization)을 수행한 후 획득된 신호를 라고 정의할 때, 이는 주파수 도메인에서의 신호이므로 송신단의 위상잡음에 영향받는다. 따라서, 프로세서(134)는 주파수 도메인에서의 위상잡음 벡터()를 이용하여 순환 행렬(circulant matrix)을 생성한 후, 생성된 순환 행렬을 에 곱해줌으로써, 송신단의 위상잡음의 영향이 제거된 데이터를 복원한다(S424). 상기한 과정은 다음의 수학식 14 및 15로 나타날 수 있다. On the other hand, after performing channel equalization, , Which is a signal in the frequency domain, is influenced by the phase noise of the transmitting end. Thus, the
프로세서(134)는 전술한 과정을 통해, k+1단계에서 획득된 송신 신호()와 수신단 위상잡음()을 수학식 11에 대입함으로써 송신단 위상잡음()을 산출하며, k+1 단계에서 획득된 송신 신호()와 산출된 송신단 위상잡음()을 수학식 12에 대입함으로써 수신단 위상잡음()을 산출할 수 있다(S425). 이때, 산출된 송신 신호(), 송신단 및 수신단의 위상잡음(,)은 메모리(133)에 저장될 수 있다. The
한편, 프로세서(134)는 각 반복 단계 별로 위상오차 보정 성능의 지표로서 에러값을 산출하고, 에러값과 이전 반복 단계에서의 에러값을 비교한다(S426). 프로세서(134)는 에러값이 이전 반복 단계에서의 에러값보다 작으면 전술한 과정을 반복 연산하며(S422 로 이동), 에러값이 이전 반복 단계에서의 에러값보다 크면 반복 연산을 중지하고 이전 단계에서 산출된 데이터(즉, 송신 신호와 송신단 및 수신단의 위상잡음)를 출력한다(S426). 예를 들어, k+1번째의 에러 값()은, 파일럿 서브캐리어를 이용하여 획득한 송신 신호()와의 차이를 통해서 산출될 수 있다. 이는 다음의 수학식 16과 같이 나타날 수 있다. Meanwhile, the
위 식에서, 는 파일럿 서브캐리어 인덱스의 집합을 나타낸다. 이상에서 설명한 회귀 연산 알고리즘의 개요는 도6과 같다.In the above equation, Denotes a set of pilot subcarrier indices. The outline of the regression calculation algorithm described above is shown in Fig.
한편, 상기한 알고리즘은 초기값을 이용하여 반복 계산하므로, 초기값을 정확하게 설정하여 반복 횟수를 감소시키는 것은 알고리즘의 복잡도를 감소시키는데 영향을 미친다. On the other hand, since the above algorithm is repeatedly calculated using the initial value, decreasing the number of iterations by accurately setting the initial value affects the reduction of the complexity of the algorithm.
따라서, 프로세서(134)는 보다 정확한 초기값을 설정하기 위한 동작을 더 수행할 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에서 전술한 알고리즘에서, 프로세서(134)는 공통위상오차를 보정하여 초기 송신 신호()를 산출한 후, 송신단 위상잡음의 초기값()을 예측하기 위해서 이라고 가정을 하였다. 그러나, 실제 환경에서, 초기 송신 신호()는 수신단 위상잡음에 의한 인접 캐리어간 간섭을 포함한다. 즉, 수신단 위상잡음이 0일 가능성은 매우 낮다. Thus, the
이때, 위상잡음의 영향은 다음의 수학식 17과 같이 나타날 수 있다. At this time, the influence of the phase noise can be expressed by the following Equation (17).
위 식에서, 및 는 각각 i번째 송신단과 j번째 수신단의 위상잡음에 의해서 발생한 공통위상오차를 나타낸다. 또한, 및 는 원래의 행렬( 및 )로부터 다이아고날(diagonal) 성분이 제거된 행렬을 나타낸다. In the above equation, And Represents the common phase error caused by the phase noise of the i-th transmitting end and the j-th receiving end, respectively. Also, And Is the original matrix ( And ) ≪ / RTI > from which the diagonal components have been removed.
한편, 상기 수학식 17의 첫 번째 항에서 나타나는 공통위상오차는 공통위상오차 보정 알고리즘을 통해 보상 가능하다. 예를 들어, 공통위상오차는 모든 서브캐리어마다 같은 위상오차가 발생하는 것이기 때문에, 전술한 바와 같이, OFDM 심볼 안에 파일럿을 이용하여 최소 제곱(Least-Square) 문제의 해를 도출함으로써 예측될 수 있다. Meanwhile, the common phase error represented by the first term of Equation (17) can be compensated by the common phase error correction algorithm. For example, since the common phase error is the same phase error for every subcarrier, it can be predicted by deriving a solution of the Least-Square problem using pilots in the OFDM symbol, as described above .
위상잡음으로 발생한 인접 캐리어간 간섭은 두 번째 항과 세 번째 항으로 나타난다. 각각의 항은 수신단과 송신단의 위상잡음으로 인해 발생하는 인접 캐리어 간 간섭을 나타낸다. 따라서, 인접 캐리어간 간섭을 간단히 나타냄으로써, 수학식 17은 다음의 수학식 18로 표현될 수 있다. Inter-carrier interference caused by phase noise is represented by the second term and the third term. Each term represents the inter-carrier interference caused by the phase noise of the receiving end and the transmitting end. Therefore, by simply expressing the inter-carrier-to-carrier interference, Equation (17) can be expressed by the following Equation (18).
위 식에서, 은 수신단의 위상잡음으로 발생한 인접 캐리어간 간섭을 나타내며, 은 송신단의 위상잡음으로 발생한 인접 캐리어간 간섭을 나타낸다. In the above equation, Represents inter-carrier interference caused by the phase noise of the receiving end, Represents the inter-carrier interference caused by the phase noise of the transmitting end.
즉, 보다 정확한 송신단 위상잡음의 초기값()을 산출하기 위해서, 프로세서(134)는 수신단 위상잡음으로 발생되는 인접 캐리어간 간섭( )을 고려하여야 한다. 이를 위해, 프로세서(134)는 의 공분산 행렬(covariance matrix)를 산출한다. 이는 다음의 수학식 19 내지 21에 의해 산출될 수 있다. More precisely, the initial value of the transmission phase noise The
위 식에서, 는 벡터의 평균 값을 뺀 나머지 벡터를 나타내며, 는 를 대각행렬(diagonal matrix)로 변환한 행렬을 나타낸다. 한편, D 는 다음의 수학식 20과 같이 나타날 수 있다. In the above equation, Represents a residual vector obtained by subtracting the average value of the vector, The Into a diagonal matrix. On the other hand, D can be expressed by the following equation (20).
한편, 상기 수학식 19 에서, 수식 분석을 위해서 위너 과정(Wiener Process)의 가정에 따라 로 나타내면, 은 다음의 수학식 21에 의해 산출될 수 있다. On the other hand, in Equation (19), according to the assumption of the Wiener process for the formula analysis Lt; / RTI > Can be calculated by the following equation (21).
따라서, 프로세서(134)는 상기한 수학식 19 내지 21을 통해 산출된 의 공분산 행렬을 이용하기 위해, 전술한 MAP 예측 기법을 변형하여 를 노이즈로 갖는 다음의 수학식 22을 통해 보다 정확한 송신단 위상잡음 초기값()을 산출할 수 있다. Therefore, the
이와 같이, 개시된 실시예는 수신단의 위상잡음을 모르는 상태에서 초기값을 구해야하기 때문에 수신단의 위상잡음이 있는 상황에서 발생되는 간섭을 고려하여 송신단 위상잡음을 산출함으로써, 보다 정확하게 초기값을 예측할 수 있다. As described above, since the initial value must be obtained in a state in which the phase noise of the receiving end is unknown, the disclosed embodiment can estimate the initial value more accurately by calculating the transmitting end phase noise in consideration of the interference occurring in a situation where there is phase noise of the receiving end .
또한, 추가 실시예로서, 프로세서(134)는 역행렬(inverse matrix) 연산에 따른 복잡도를 감소시키기 위해 인터폴레이션(interpolation)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(134)는 NxM(N>M) 크기의 인터폴레이션 행렬(G)을 이용하여, 기존의 역행렬의 사이즈를 M/N배 만큼 감소시킬 수 있다. 이를 통해, 상기 수학식 11 및 12 은 다음의 수학식 23 및 24와 같이 표현될 수 있다. Further, as a further embodiment, the
상기 수학식 23 및 24 각각에서 와 은 인터폴레이션된 위상잡음의 공분산 행렬로서, 원래의 값을 알고 있다면 유도가능하다. In each of the equations (23) and (24) Wow Is a covariance matrix of interpolated phase noise, which is derivable if the original value is known.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중입출력 시스템(100)을 통해 위상잡음을 제거한 결과에 따른 위상오차 보정 성능은 아래 도 7 및 도 8과 같다.Meanwhile, the phase error correction performance according to the result of removing the phase noise through the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2X2 MIMO 시스템에서의 위상오차 보정 성능을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 5X5 MIMO 시스템에서의 위상오차 보정 성능을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a phase error correction performance in a 2x2 MIMO system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a graph illustrating a phase error correction performance in a 5x5 MIMO system according to an embodiment of the present invention.
이와 같이, 도 7 및 도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상오차 보정 알고리즘과 기존의 공통위상오차보정 알고리즘에 따른 BER(bit error rate) 성능을 비교하였다. 이때, 다중입출력 시스템(100)의 위상잡음 제거 처리를 시뮬레이션한 조건으로서 각각 안테나 수가 2X2인 시스템과 5X5인 시스템을 적용하였다. 또한 변조 방식으로서 OFDM(FFT size: 64, pilot subcarrier:16), 16 QAM을 사용하였으며, 위상잡음 모델로서는 Wiener Process 을 적용하였다.7 and 8, the bit error rate (BER) performance is compared with the phase error correction algorithm according to an embodiment of the present invention and the conventional common phase error correction algorithm. At this time, as a condition simulating the phase noise elimination processing of the
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중입출력 시스템(100)은 반복적으로 위상잡음을 예측하기 때문에, 공통위상오차 만을 보정한 종래의 기술보다 보다 정확하게 초기 송신 신호를 복원하여 성능을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, since the
이상에서와 같이, 다중입출력 시스템(100)은 각 안테나 단마다 독립적인 위상잡음이 존재하는 상황에서 시스템 모델을 수학적으로 모델링한 결과에 기초하여, 송신단과 수신단의 위상잡음을 수학적으로 도출한다. 그리고, 반복적으로 돌아가는 알고리즘을 처리함으로써 공통위상오차만을 보정하는 종래의 기술보다 위상오차 보정 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 파일럿 숫자가 안테나의 수보다 많은 경우 2X2이상의 다중안테나 시스템에서도 충분히 좋은 성능을 도출할 수 있다.As described above, the
이상의 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 별 독립 발진기를 갖는 다중입출력 시스템의 위상잡음 제거 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. The method for removing phase noise of a MIMO system having an independent oscillator for each antenna according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer such as a program module executed by a computer . Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. The computer-readable medium may also include computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
100: 다중입출력 시스템
110: 안테나
120: 발진기
131: MIMO-OFDM 변조기
132: MIMO-OFDM 복조기
133: 메모리
134: 프로세서100: Multiple input / output system
110: antenna
120: Oscillator
131: MIMO-OFDM modulator
132: MIMO-OFDM demodulator
133: Memory
134: Processor
Claims (10)
송신 안테나로부터 전송된 데이터에 대한 송신 신호가 수신 안테나 및 발진기를 통해 수신되는 단계;
상기 안테나 별로 독립 발진기를 갖는 다중입출력 시스템을 통해 송수신되는 신호를 수학적으로 모델링한 결과를 기초로, 송신단의 위상잡음 및 수신단의 위상잡음에 대한 복수의 파라미터를 예측하는 단계; 및
상기 수신된 신호로부터 예측된 송신단 및 수신단의 위상잡음을 제거하는 단계를 포함하되,
상기 복수의 파라미터를 예측하는 단계는,
상기 송신단 및 수신단 위상 잡음에 대한 관계식을 서로 번갈아 반복하여 연산하는 단계; 및
상기 반복 연산한 결과에 따라 획득되는 에러값이 이전 반복 단계에서 획득된 에러값보다 커지는 경우, 상기 반복 연산을 중지하고 상기 이전 반복 단계에서 산출된 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 것인 위상잡음 제거 방법. A method for removing phase noise through a multiple input / output system having an independent oscillator for each antenna,
Receiving a transmission signal for data transmitted from a transmission antenna through a reception antenna and an oscillator;
Estimating a plurality of parameters for a phase noise of a transmitter and a phase noise of a receiver based on mathematical modeling of a signal transmitted and received through a MIMO system having independent oscillators for the antennas; And
And removing the phase noise of the transmitter and receiver predicted from the received signal,
Wherein the step of predicting the plurality of parameters comprises:
Calculating a plurality of relational expressions for the phase noise of the transmitter and the receiver; And
And stopping the iterative calculation and outputting the data calculated in the previous iterative step when the error value obtained according to the result of the iterative calculation is larger than the error value obtained in the previous iterative step. Way.
상기 다중입출력 시스템에 대한 수학적 모델링은,
상기 송신단 및 수신단의 위상잡음에 관한 로그 가능도 함수(log likelihood)를 설정하고, MAP(Maximum A Posterior) 예측 기법을 기초로 상기 로그 가능도 함수에서 예측하고자 하는 각 파라미터에 대해 편미분을 수행하는 것인 위상잡음 제거 방법. The method according to claim 1,
The mathematical modeling for the multiple input /
Setting a log likelihood for the phase noise of the transmitting and receiving ends and performing a partial differentiation for each parameter to be predicted in the logarithmic likelihood function based on a MAP (Maximum A Posterior) prediction technique / RTI >
상기 송신단 및 수신단의 위상잡음에 관한 로그 가능도 함수는
상기 송신단의 위상잡음 및 상기 수신단의 위상잡음에 대한 파라미터를 포함하는 하기의 수학식 1로 나타나는 것인 위상잡음 제거 방법.
[수학식 1]
, ()
는 송신단의 위상잡음, 는 수신단의 위상잡음, 는 송신단의 위상잡음의 공분산 행렬, 는 수신단의 위상잡음의 공분산 행렬, j는 수신 안테나의 식별번호, y는 송신 신호, 는 데이터 벡터(x)의 대각행렬이며, 는 의 대각행렬, F는 정규화(normalized) DFT 행렬, H 는 (이때, 는 각 채널의 대각행렬)를 나타냄. 3. The method of claim 2,
The log likelihood function regarding the phase noise of the transmitting end and the receiving end is
The phase noise of the transmitting end and the phase noise of the receiving end are expressed by Equation (1) below.
[Equation 1]
, ( )
The phase noise of the transmitting end, The phase noise of the receiving end, Is the covariance matrix of the phase noise of the transmitter, Is the covariance matrix of the phase noise of the receiving end, j is the identification number of the receiving antenna, y is the transmission signal, Is a diagonal matrix of data vectors x, The F is a normalized DFT matrix, H is a diagonal matrix of (At this time, Represents the diagonal matrix of each channel).
상기 송신단 및 수신단의 위상잡음에 대한 관계식을 서로 번갈아 반복 연산하는 단계는
최소 제곱 알고리즘을 사용하여 공통위상오차를 산출하고, 상기 공통위상오차가 보정된 초기 송신 신호와 상기 송신단 및 수신단의 위상잡음의 초기값을 산출하는 단계; 및
상기 송신단 및 수신단의 위상잡음의 초기값에 기초하여, 상기 수신단의 위상오차가 보정된 다음 반복 단계의 수신 신호를 산출하고, 상기 다음 반복 단계의 수신 신호에 대해 주파수 도메인에서 채널 균등화를 처리하여 채널 영향을 제거하고, 상기 채널 영향을 제거한 결과에 대해 주파수 도메인에서의 위상잡음을 제거하여 상기 다음 반복 단계의 송신 신호를 복원하는 과정을 반복 수행하는 단계를 포함하는 것인 위상잡음 제거 방법.The method according to claim 1,
The step of repeatedly calculating the relational expressions for the phase noise of the transmitting and receiving ends,
Calculating a common phase error using a least square algorithm and calculating an initial value of the initial transmission signal in which the common phase error is corrected and phase noise of the transmitting terminal and the receiving terminal; And
Calculating a reception signal of a next iteration step after the phase error of the reception end is corrected based on an initial value of the phase noise of the transmission terminal and the reception terminal, processing the channel equalization in the frequency domain with respect to the reception signal of the next iteration step, And eliminating phase noise in the frequency domain with respect to a result of removing the channel influence and restoring the transmission signal of the next iteration step.
상기 송신단의 위상잡음의 초기값은
상기 공통위상오차가 보정된 초기 송신 신호와 을 다음의 수학식 2에 대입하여 산출된 해이며,
상기 수신단의 위상잡음의 초기값은
상기 공통위상오차가 보정된 초기 송신 신호와 상기 수학식 2의 해를 다음의 수학식 3에 대입하여 산출된 해인 것인, 위상잡음 제거 방법.
[수학식 2]
, ()
[수학식 3]
, ()
위 식에서, 는 벡터를 대각행렬(diagonal matrix)로 바꾸는 연산자로서, 같은 크기를 갖는 행렬들을 블록(block) 대각행렬로 바꾸는 연산자를 나타내며, ()를 나타냄. 5. The method of claim 4,
The initial value of the phase noise of the transmitter
The initial transmission signal with the common phase error corrected Is substituted into the following equation (2)
The initial value of the phase noise of the receiver
Wherein the phase noise canceling means is a solution obtained by substituting the initial transmission signal in which the common phase error is corrected and the solution of Equation (2) into the following Equation (3).
&Quot; (2) "
, ( )
&Quot; (3) "
, ( )
In the above equation, Is an operator for converting a vector into a diagonal matrix, and represents an operator for converting matrices having the same size into a block diagonal matrix, ( ).
상기 송신단의 위상잡음의 초기값은
상기 공통위상오차가 보정된 초기 송신 신호와 수신단 위상잡음에 의한 인접 캐리어간 간섭을 고려한 다음의 수학식 4의 해인 것인 위상잡음 제거 방법.
[수학식 4]
I는 1로 구성된 벡터, Re{A} 는 A 의 실수 부분만 추출하는 연산자, 는 노이즈 변수(variance), 는 수신단의 위상잡음의 초기값, 는 수신단의 위상잡음의 공분산 행렬, 는 인접 캐리어간 간섭, 는 의 공분산 행렬을 나타냄. 6. The method of claim 5,
The initial value of the phase noise of the transmitter
Wherein the phase noise canceling is a solution of Equation (4) taking into consideration interference between neighboring carriers due to the initial transmission signal in which the common phase error is corrected and the phase noise of the receiving end.
&Quot; (4) "
I is a vector composed of 1, Re {A} is an operator for extracting only a real part of A, Is the noise variance, Is an initial value of the phase noise of the receiving end, Is the covariance matrix of the phase noise of the receiver, Lt; RTI ID = 0.0 > inter-carrier interference, The Of the covariance matrix.
상기 에러값은
상기 반복 연산의 결과값과 파일럿 서브캐리어를 이용하여 획득한 값과의 차이인 것인 위상잡음 제거 방법. The method according to claim 1,
The error value
And the difference between the result of the iterative operation and the value obtained using the pilot subcarrier.
상기 복수의 파라미터를 예측하는 단계는
인터폴레이션(interpolation)된 행렬을 이용하여 반복 횟수를 감소시키는 것인 위상잡음 제거 방법. The method according to claim 1,
The step of predicting the plurality of parameters
Wherein the number of iterations is reduced using an interpolated matrix.
복수의 수신 안테나;
상기 복수의 수신 안테나 각각에 연결된 복수의 발진기;
수신 안테나 및 발진기를 통해 수신되는 신호로부터 수신단 및 송신단의 위상잡음을 제거하는 프로그램을 저장하는 메모리; 및
상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는, 상기 프로그램이 실행됨에 따라,
상기 다중입출력 시스템을 통해 송수신되는 신호를 수학적으로 모델링한 결과를 기초로 송신단의 위상잡음 및 수신단의 위상잡음에 대한 복수의 파라미터를 예측하고, 상기 수신 안테나 및 발진기를 통해 수신된 신호로부터 예측된 송신단 및 수신단의 위상잡음을 제거하되,
상기 복수의 파라미터 예측은
상기 송신단 및 수신단 위상 잡음에 대한 관계식을 서로 번갈아 반복하여 연산하고, 상기 반복하여 연산한 결과에 따라 획득되는 에러값이 이전 반복 단계에서 획득된 에러값보다 커지는 경우, 상기 반복 연산을 중지하고 상기 이전 반복 단계에서 산출된 데이터를 출력함으로써 이뤄지는 것인 다중입출력 시스템. In a multiple input / output system having an independent oscillator for each antenna,
A plurality of reception antennas;
A plurality of oscillators coupled to each of the plurality of receive antennas;
A memory for storing a program for removing phase noise of a receiving end and a transmitting end from a signal received via a receiving antenna and an oscillator; And
And a processor for executing the program,
The processor, as the program is executed,
A plurality of parameters for a phase noise of a transmitter and a phase noise of a receiver are predicted based on mathematical modeling of a signal transmitted and received through the MIMO system, And removing the phase noise of the receiving end,
The plurality of parameter estimates
And the relational expression for the phase noise of the transmitting end and the receiving end is alternately and repeatedly calculated. When the error value obtained according to the result of the repeated calculation is larger than the error value obtained in the previous iterative step, Outputting the data calculated in the iterative step.
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WO2022010014A1 (en) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | 엘지전자 주식회사 | Method and apparatus for estimating phase noise in wireless communication system |
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- 2017-07-18 KR KR1020170091195A patent/KR102001107B1/en active IP Right Grant
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