KR20240080042A - Compression and Recovery based OTFS System for Higher Spectral Efficiency and Transmission/Reception Method Thereof - Google Patents

Compression and Recovery based OTFS System for Higher Spectral Efficiency and Transmission/Reception Method Thereof Download PDF

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KR20240080042A
KR20240080042A KR1020220173439A KR20220173439A KR20240080042A KR 20240080042 A KR20240080042 A KR 20240080042A KR 1020220173439 A KR1020220173439 A KR 1020220173439A KR 20220173439 A KR20220173439 A KR 20220173439A KR 20240080042 A KR20240080042 A KR 20240080042A
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최수용
안철균
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

개시된 실시예는 L × N 크기(L, N은 자연수)의 QAM 심볼을 인가받아, 딜레이 도플러(이하 DD) 도메인의 M × N 크기(M < L인 자연수)를 갖는 DD 심볼로 압축 변환하는 샘플 압축 프리코더, DD 심볼을 시간 주파수(이하 TF) 도메인의 M × N 크기를 갖는 TF 심볼로 변환하는 2차원 도메인 변환 모듈 및 TF 심볼을 변조하여 획득되는 시간 도메인의 송신 신호를 전송하는 변조기를 포함하여, OFDM 시스템에 대한 높은 호환성과 기존 OTFS 시스템의 채널 추정 및 보상의 성능 이득을 유지하면서도 전송 효율을 향상시킬 수 있는 OTFS 시스템 및 이의 송수신 방법을 제공한다.The disclosed embodiment is a sample that receives a QAM symbol of size L It includes a compression precoder, a two-dimensional domain conversion module that converts DD symbols into TF symbols with size M × N in the time-frequency (TF) domain, and a modulator that transmits a transmission signal in the time domain obtained by modulating the TF symbols. Thus, an OTFS system and its transmission/reception method that can improve transmission efficiency while maintaining high compatibility with the OFDM system and performance gains of channel estimation and compensation of the existing OTFS system are provided.

Description

전송효율 향상을 위한 압축 및 복구 기반 OTFS 시스템 및 이의 송수신 방법{Compression and Recovery based OTFS System for Higher Spectral Efficiency and Transmission/Reception Method Thereof}Compression and Recovery based OTFS System for Higher Spectral Efficiency and Transmission/Reception Method Thereof}

개시되는 실시예들은 OTFS 시스템 및 이의 송수신 방법에 관한 것으로, 전송효율 향상을 위한 압축 및 복구 기반 OTFS 시스템 및 이의 송수신 방법에 관한 것이다.The disclosed embodiments relate to an OTFS system and its transmission and reception method, and to a compression and recovery-based OTFS system and its transmission and reception method for improving transmission efficiency.

차세대 통신시스템은 다양한 단말기들(Smart home, wearable devices, unmanned aerial vehicles, high speed-trains, low-Earth-orbit satellites 등)을 언제 어디서나 지원하는 것을 목표로 한다. 따라서 차세대 통신환경에서는 단말기의 빠른 이동성에 의한 고속 시간 변화 채널, 즉 높은 도플러 효과가 유발되는 채널에 대한 시나리오를 고려해야 한다. 그러나 기존에 LTE 및 5G에 사용된 OFDM 시스템은 다중 경로 채널에 의한 딜레이 효과만을 극복할 수 있어, 고속 이동 등으로 인해 도플러 효과가 발생하는 채널을 추정하고자 하는 경우, 많은 오버헤드를 사용해야 한다. 그리고 이로 인해 채널 보상 성능에 큰 열화가 발생하게 된다.The next-generation communication system aims to support various terminals (Smart home, wearable devices, unmanned aerial vehicles, high speed-trains, low-Earth-orbit satellites, etc.) anytime, anywhere. Therefore, in the next-generation communication environment, scenarios for high-speed time-varying channels due to the rapid mobility of terminals, that is, channels with high Doppler effect, must be considered. However, the OFDM system previously used in LTE and 5G can only overcome the delay effect caused by multi-path channels, so when trying to estimate a channel where the Doppler effect occurs due to high-speed movement, etc., a lot of overhead must be used. And this causes significant deterioration in channel compensation performance.

이러한 한계를 극복하여 효과적으로 채널을 추정하고 뛰어난 채널 보상 성능을 달성하기 위해 직교 시간 주파수 공간(Orthogonal Time Frequency Space: 이하 OTFS) 시스템이 연구되었다.To overcome these limitations, effectively estimate channels and achieve excellent channel compensation performance, an Orthogonal Time Frequency Space (OTFS) system has been studied.

도 1은 기존의 OTFS 시스템의 개략적 구조를 나타낸다.Figure 1 shows a schematic structure of an existing OTFS system.

도 1을 참조하면, OTFS 시스템에서 송신 장치(10)는 2차원 도메인 변환 모듈(11)과 OFDM 변조기(12)를 포함한다.Referring to FIG. 1, in the OTFS system, the transmitting device 10 includes a two-dimensional domain conversion module 11 and an OFDM modulator 12.

OTFS 시스템에서는 시간 주파수(Time-Frequency: 이하 TF) 도메인에 심볼이 매핑되는 OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 시스템과 달리, 딜레이 도플러(Delay- Doppler: 이하 DD) 도메인에 심볼이 매핑된다. 이에 2차원 도메인 변환 모듈(11)은 전송할 데이터가 DD 도메인에 맵핑되어 획득된 심볼()을 인가받는다. 2차원 도메인 변환 모듈(11)은 인가된 심볼()에 대해 2차원 역푸리에 변환인 역심플렉틱 유한 푸리에 변환(Inverse Symplectic Finite Fourier Transform: 이하 ISFFT)을 수행하여, TF 도메인의 심볼()로 변환한다. 즉 DD 도메인의 심볼()을 OFDM 시스템에 적합한 TF 도메인의 심볼()로 변환한다.In the OTFS system, unlike the Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) system in which symbols are mapped to the Time-Frequency (TF) domain, symbols are mapped to the Delay-Doppler (DD) domain. Accordingly, the two-dimensional domain conversion module 11 maps the data to be transmitted to the DD domain and converts it into a symbol ( ) is approved. The two-dimensional domain conversion module 11 converts the authorized symbol ( ) is performed on the 2-dimensional inverse Fourier transform, Inverse Symplectic Finite Fourier Transform (ISFFT), and the symbol of the TF domain ( ) is converted to That is, the symbol of the DD domain ( ) as a symbol in the TF domain suitable for OFDM system ( ) is converted to

OFDM 변조기(12)는 기존의 OFDM 시스템의 변조기와 동일한 구성으로, 2차원 도메인 변환 모듈(11)에서 변환된 TF 도메인의 심볼()를 인가받아 OFDM 변조 방식에 따라 시간 도메인의 송신 신호()로 변조하고, 변조된 시간 도메인의 송신 신호()를 전송한다.The OFDM modulator 12 has the same configuration as the modulator of the existing OFDM system, and converts the TF domain symbol ( ) is received and a transmission signal (transmitted in the time domain) is received according to the OFDM modulation method. ), and the transmission signal in the modulated time domain ( ) is transmitted.

송신 장치(10)에서 전송된 송신 신호()는 채널(20)을 거쳐 시간 도메인의 수신 신호()로서 수신 장치(30)에 수신된다. 이때, 채널(20)은 다중 경로 등으로 인한 딜레이뿐만 아니라, 높은 도플러 효과로 인해, 송신 신호()와 수신 신호() 사이에 시간과 주파수 양측에서 큰 변화가 유발될 수 있는 이중 분산 채널(Doubly dispersive channel)이다.Transmission signal transmitted from the transmitting device 10 ( ) is a received signal in the time domain via the channel 20 ( ) is received by the receiving device 30. At this time, the channel 20 has a transmission signal ( ) and received signal ( ) is a doubly dispersive channel that can cause large changes in both time and frequency.

수신 장치(30)는 OFDM 복조기(31), 2차원 도메인 재변환 모듈(32) 및 채널 추정 및 등화기(33)를 포함할 수 있다.The receiving device 30 may include an OFDM demodulator 31, a two-dimensional domain reconversion module 32, and a channel estimation and equalizer 33.

OFDM 복조기(31)는 기존의 OFDM 시스템의 복조기와 동일한 구성으로, 이중 분산 채널(20)을 통해 시간 도메인의 수신 신호()가 수신되면, 시간 도메인의 수신 신호()에 대해 OFDM 복조 방식으로 복조를 수행하여 수신 신호()를 TF 도메인의 심볼()로 변환한다. 그리고 2차원 도메인 재변환 모듈(32)은 송신 장치(10)의 2차원 도메인 변환 모듈(11)에 대응하여, TF 도메인의 심볼()에 대해 심플렉틱 유한 푸리에 변환(Symplectic Finite Fourier transform: 이하 SFFT)을 수행하여, TF 도메인의 신호()를 다시 DD 도메인의 심볼()로 변환한다.The OFDM demodulator 31 has the same configuration as the demodulator of the existing OFDM system, and receives a time domain signal ( ) is received, the received signal in the time domain ( ) is demodulated using the OFDM demodulation method for the received signal ( ) as a symbol in the TF domain ( ) is converted to And the two-dimensional domain re-conversion module 32 corresponds to the two-dimensional domain conversion module 11 of the transmitting device 10, and converts the TF domain symbol ( ) is performed on Symplectic Finite Fourier transform (SFFT) to obtain the signal in the TF domain ( ) again as a symbol in the DD domain ( ) is converted to

DD 도메인의 심볼()이 획득되면, 채널 추정 및 등화기(33)는 이중 분산 채널(20)의 상태를 추정하고, 추정된 이중 분산 채널(20)의 상태에 따라 DD 도메인 심볼()에 대해 등화를 수행하여 전송된 심볼()을 추정하여 복원한다.Symbols in the DD domain ( ) is obtained, the channel estimation and equalizer 33 estimates the state of the dual distribution channel 20, and generates a DD domain symbol ( ) by performing equalization on the transmitted symbol ( ) is estimated and restored.

이러한 OTFS 시스템에서는 수신 장치(30) 측의 DD 도메인에서 이중 분산 채널(20)에 의한 딜레이 및 도플러 요소들이 2차원 원형 컨볼루션을 통해 심볼들에 적용되므로, 효과적으로 이중 분산 채널(20)의 상태를 추정하고 보상할 수 있다.In this OTFS system, the delay and Doppler elements of the dual distributed channel 20 in the DD domain of the receiving device 30 are applied to symbols through two-dimensional circular convolution, effectively changing the state of the dual distributed channel 20. It can be estimated and compensated.

OTFS 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 기본적으로 OFDM 시스템에서 전처리 및 후처리가 추가로 적용한 시스템이므로, OFDM 시스템과 높은 호환성을 가지기 때문에 기존에 구축된 OFDM 시스템 구조를 효과적으로 활용할 수 있다. 또한 OTFS 시스템은 OFDM 시스템과 비교 시 낮은 채널추정 오버헤드, 낮은 PAPR(Peak to Average Power Ratio), 높은 다이버시티 이득(diversity gain) 및 낮은 CP(Cyclic Prefix) 오버헤드 등 여러 장점들을 갖는다.As shown in Figure 1, the OTFS system is basically a system in which pre-processing and post-processing are applied additionally to the OFDM system, so it has high compatibility with the OFDM system and can effectively utilize the existing OFDM system structure. Additionally, the OTFS system has several advantages compared to the OFDM system, such as low channel estimation overhead, low PAPR (Peak to Average Power Ratio), high diversity gain, and low CP (Cyclic Prefix) overhead.

따라서 OTFS 시스템은 OFDM 시스템의 장점을 이어받으면서 구축 비용을 저감시키기 위해, 기존에 구축된 OFDM 시스템을 최대한 활용할 수 있도록 연구되고 있다. 즉 OTFS 시스템은 OFDM 시스템과의 높은 호환성이 유지되어야만 한다. 그러나 OFDM 시스템과의 높은 호환성을 유지하기 위해서는 전송 방식에 대한 변경이 어려워, 전송 효율성을 향상시킬 수 있는 추가적인 기법에 대한 연구가 수행되기 어렵다는 문제가 있다.Therefore, the OTFS system is being studied to maximize the use of the existing OFDM system in order to reduce construction costs while inheriting the advantages of the OFDM system. In other words, the OTFS system must maintain high compatibility with the OFDM system. However, in order to maintain high compatibility with the OFDM system, it is difficult to change the transmission method, making it difficult to conduct research on additional techniques that can improve transmission efficiency.

한국 공개 특허 제10-2018-0051485호 (2018.05.16 공개)Korean Patent Publication No. 10-2018-0051485 (published on May 16, 2018)

개시되는 실시예들은 위해 OFDM 시스템과의 높은 호환성을 유지하면서 전송 효율을 향상시킬 수 있는 OTFS 시스템 및 이의 송수신 방법을 제공하는데 목적이 있다.The disclosed embodiments are aimed at providing an OTFS system and a method for transmitting and receiving the same that can improve transmission efficiency while maintaining high compatibility with the OFDM system.

개시되는 실시예들은 기존 OTFS 시스템의 채널 추정 및 보상의 성능 이득을 유지하면서도 전송 효율을 향상시킬 수 있는 OTFS 시스템 및 이의 송수신 방법을 제공하는데 목적이 있다.The disclosed embodiments are aimed at providing an OTFS system and a method for transmitting and receiving the same that can improve transmission efficiency while maintaining the performance gains of channel estimation and compensation of the existing OTFS system.

실시예에 따른 OTFS 시스템의 송신 장치는 L × N 크기(L, N은 자연수)의 QAM 심볼을 인가받아, 딜레이 도플러(이하 DD) 도메인의 M × N 크기(M < L인 자연수)를 갖는 DD 심볼로 압축 변환하는 샘플 압축 프리코더; 상기 DD 심볼을 시간 주파수(이하 TF) 도메인의 M × N 크기를 갖는 TF 심볼로 변환하는 2차원 도메인 변환 모듈; 및 상기 TF 심볼을 변조하여 획득되는 시간 도메인의 송신 신호를 전송하는 변조기를 포함한다.The transmitting device of the OTFS system according to the embodiment receives a QAM symbol of size L Sample compression precoder that compresses and converts to symbols; a two-dimensional domain conversion module that converts the DD symbol into a TF symbol having an M × N size in the time-frequency (TF) domain; and a modulator that transmits a time domain transmission signal obtained by modulating the TF symbol.

상기 샘플 압축 프리코더는 상기 QAM 심볼의 N개의 QAM 심볼 벡터 각각에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 L × N 크기의 DD 심볼로 변환하고, L × N 크기의 DD 심볼의 N개의 DD 심볼 벡터 각각에서 M개를 초과하는 L-M개의 원소를 제외하여, M × N 크기를 갖는 DD 심볼로 압축할 수 있다.The sample compression precoder performs discrete Fourier transform on each of the N QAM symbol vectors of the QAM symbol and converts them into DD symbols of size L × N, and in each of the N DD symbol vectors of DD symbols of size L × N By excluding L-M elements exceeding M, it can be compressed into a DD symbol with size M × N.

상기 2차원 도메인 변환 모듈은 상기 DD 심볼에 대해 역심플렉틱 유한 푸리에 변환을 수행하여, 상기 TF 심볼로 변환할 수 있다.The two-dimensional domain transformation module may perform an inverse symplectic finite Fourier transform on the DD symbol and convert it into the TF symbol.

상기 2차원 도메인 변환 모듈은 OFDM 변조 기법에 따라 상기 TF 심볼을 변조하여 상기 시간 도메인의 송신 신호를 획득하고, 획득된 상기 시간 도메인의 송신 신호를 다중 경로에 의한 딜레이 및 도플러 효과에 의한 주파수 천이가 유발되는 이중 분산 채널을 통해 수신 장치로 전달할 수 있다.The two-dimensional domain conversion module modulates the TF symbol according to an OFDM modulation technique to obtain a transmission signal in the time domain, and the obtained transmission signal in the time domain undergoes delay due to multipath and frequency shift due to the Doppler effect. It can be transmitted to the receiving device through a dual distributed channel.

실시예에 따른 OTFS 시스템의 수신 장치는 송신 장치에서 L × N 크기(L, N은 자연수)의 QAM 심볼이 딜레이 도플러(이하 DD) 도메인의 M × N 크기(M < L인 자연수)를 갖는 심볼로 압축 변환되고, 시간 주파수 도메인(이하 TF)의 심볼로 변환된 후, 변조되어 채널을 통해 전송된 수신 신호를 인가받아 복조하여 TF 도메인의 TF 심볼을 획득하는 복조기; 상기 TF 심볼을 DD 도메인의 심볼로 재전환 및 등화하여 복구 DD 심볼을 획득하는 2차원 변환 등화기; M × N 크기를 갖는 상기 복구 DD 심볼을 L × N 크기로 확장 및 변환하여 복구 QAM 심볼을 획득하는 샘플 복구 후처리기; 및 복구 QAM 심볼에서 상기 송신 장치가 상기 QAM 심볼을 압축하는 과정과 상기 복구 DD 심볼로부터 상기 복구 QAM 심볼을 획득하는 복원 과정에 발생된 ISI를 보상하여 상기 QAM 심볼에 대응하는 복원 QAM 심볼을 획득하는 심볼 검출기를 포함한다.The receiving device of the OTFS system according to the embodiment is a QAM symbol of size L × N (L, N is a natural number) in the transmitting device. A demodulator that receives a received signal that is compressed and converted into a symbol of the time frequency domain (hereinafter referred to as TF), modulated, and transmitted through a channel, and demodulated to obtain a TF symbol of the TF domain; a two-dimensional transform equalizer that reconverts and equalizes the TF symbol to a symbol of the DD domain to obtain a recovered DD symbol; a sample recovery post-processor for obtaining a recovered QAM symbol by expanding and converting the recovered DD symbol having a size of M × N to a size of L × N; And in the recovered QAM symbol, the transmitting device compensates for the ISI generated in the process of compressing the QAM symbol and the recovery process of obtaining the recovered QAM symbol from the recovered DD symbol to obtain a restored QAM symbol corresponding to the QAM symbol. Includes a symbol detector.

상기 샘플 복구 후처리기는 M × N 크기를 갖는 상기 복구 DD 심볼에서 길이 M의 N개의 복구 DD 심볼 벡터 각각이 길이 L이 되도록 0을 채워 상기 복구 DD 심볼을 L × N 크기로 확장하고, L × N 크기로 확장된 상기 복구 DD 심볼에 대해 역이산 푸리에 변환을 수행하여 L × N 크기의 상기 복구 QAM 심볼을 획득할 수 있다.The sample recovery post-processor expands the recovered DD symbol to the size L The recovered QAM symbol of size L × N can be obtained by performing inverse discrete Fourier transform on the recovered DD symbol expanded to size N.

상기 심볼 검출기는 상기 복구 QAM 심볼의 각 원소가 압축 및 복원 과정에 발생된 ISI를 표현하는 상관 매트릭스의 순환 특성에 따른 상관 관계를 갖도록 하는 값을 추정하여 상기 복원 QAM 심볼을 획득할 수 있다.The symbol detector may obtain the restored QAM symbol by estimating a value such that each element of the restored QAM symbol has a correlation according to the cyclical characteristic of a correlation matrix representing the ISI generated during the compression and restoration process.

상기 심볼 검출기는 최대 우도 순차 추정(Maxium-Likelihood Seqeunce Estimation: 이하 MLSE) 기법에 따라 상기 복원 QAM 심볼의 원소를 추정할 수 있다.The symbol detector may estimate elements of the reconstructed QAM symbol according to the Maximum-Likelihood Seqeunce Estimation (MLSE) technique.

상기 복조기는 상기 수신 신호를 OFDM 복조 기법에 따라 복조하여 상기 TF 심볼을 획득할 수 있다.The demodulator may obtain the TF symbol by demodulating the received signal according to an OFDM demodulation technique.

상기 2차원 변환 등화기는 상기 TF 심볼에 대해 심플렉틱 유한 푸리에 변환을 수행하여, DD 도메인의 DD 심볼로 변환하고, 상기 DD 심볼을 추정된 상기 채널의 상태에 따라 등화하여 상기 복구 DD 심볼을 획득할 수 있다.The two-dimensional transform equalizer performs simplex finite Fourier transform on the TF symbol, converts it into a DD symbol of the DD domain, and equalizes the DD symbol according to the estimated state of the channel to obtain the recovered DD symbol. You can.

실시예에 따른 OTFS 시스템의 수신 방법은 OTFS 시스템의 송신 장치에서 L × N 크기(L, N은 자연수)의 QAM 심볼이 딜레이 도플러(이하 DD) 도메인의 M × N 크기(M < L인 자연수)를 갖는 심볼로 압축 변환되고, 시간 주파수 도메인(이하 TF)의 심볼로 변환된 후, 변조되어 채널을 통해 전송된 수신 신호를 인가받아 복조하여 TF 도메인의 TF 심볼을 획득하는 단계; 상기 TF 심볼을 DD 도메인의 심볼로 재전환 및 등화하여 복구 DD 심볼을 획득하는 단계; M × N 크기를 갖는 상기 복구 DD 심볼을 L × N 크기로 확장 및 변환하여 복구 QAM 심볼을 획득하는 단계; 및 복구 QAM 심볼에서 상기 송신 장치가 상기 QAM 심볼을 압축하는 과정과 상기 복구 DD 심볼로부터 상기 복구 QAM 심볼을 획득하는 복원 과정에 발생된 ISI를 보상하여 상기 QAM 심볼에 대응하는 복원 QAM 심볼을 획득하는 단계를 포함한다.The reception method of the OTFS system according to an embodiment is a QAM symbol of size L A step of obtaining a TF symbol of the TF domain by receiving and demodulating a received signal that is compressed and converted into a symbol having a time frequency domain (hereinafter referred to as TF), and then modulated and transmitted through a channel; Obtaining a recovered DD symbol by reconverting and equalizing the TF symbol to a symbol of the DD domain; Obtaining a recovered QAM symbol by expanding and converting the recovered DD symbol having a size of M × N to a size of L × N; And in the recovered QAM symbol, the transmitting device compensates for the ISI generated in the process of compressing the QAM symbol and the recovery process of obtaining the recovered QAM symbol from the recovered DD symbol to obtain a restored QAM symbol corresponding to the QAM symbol. Includes steps.

따라서, 실시예에 따른 OTFS 시스템 및 이의 송수신 방법은 딜레이 도플러 도메인에서 심볼을 압축 후 변조하여 전송하고, 전송된 신호를 복조 후 딜레이 도플러 도메인에서 심볼의 압축을 복원하여, OFDM 시스템에 대한 높은 호환성과 기존 OTFS 시스템의 채널 추정 및 보상의 성능 이득을 유지하면서도 전송 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the OTFS system and its transmission and reception method according to the embodiment compress and modulate symbols in the delay Doppler domain and transmit them, demodulate the transmitted signal, and then restore the compression of the symbols in the delay Doppler domain, providing high compatibility with the OFDM system. Transmission efficiency can be improved while maintaining the performance gains of channel estimation and compensation of the existing OTFS system.

도 1은 기존의 OTFS 시스템의 개략적 구조를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 OTFS 시스템의 개략적 구조를 나타낸다.
도 3은 도 2의 압축 프리코더의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 DD 도메인과 TF 도메인 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 복구 후처리기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 OTFS 시스템의 송수신 방법을 나타낸다.
Figure 1 shows a schematic structure of an existing OTFS system.
Figure 2 shows a schematic structure of an OTFS system according to one embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the compression precoder of FIG. 2.
Figure 4 is a diagram to explain the relationship between the DD domain and the TF domain.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the recovery post-processor of FIG. 2.
Figure 6 shows a transmission and reception method of an OTFS system according to an embodiment.

이하, 도면을 참조하여 일 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of one embodiment will be described with reference to the drawings. The detailed description below is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

일 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 일 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 일 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In describing one embodiment, if it is determined that a detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of an embodiment, the detailed description will be omitted. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is intended to describe only one embodiment and should in no way be limiting. Unless explicitly stated otherwise, singular forms include plural meanings. In this description, expressions such as “comprising” or “including” are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, and one or more than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other characteristic, number, step, operation, element, or part or combination thereof. In addition, terms such as "... unit", "... unit", "module", and "block" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. and software.

도 2는 일 실시예에 따른 OTFS 시스템의 개략적 구조를 나타내고, 도 3은 도 2의 압축 프리코더의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 DD 도메인과 TF 도메인 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 5는 도 2의 복구 후처리기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 shows a schematic structure of an OTFS system according to an embodiment, FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the compression precoder of FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the DD domain and the TF domain. am. And FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the recovery post-processor of FIG. 2.

도 2 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 OTFS 시스템을 설명하면, 우선 OTFS 시스템에서 송신 장치(40)는 샘플 압축 프리코더(43), 2차원 도메인 변환 모듈(41) 및 OFDM 변조기(42)를 포함한다. 즉 실시예의 송신 장치(40)는 도 1의 송신 장치(10)와 달리 샘플 압축 프리코더(43)를 더 포함한다.When describing the OTFS system according to the embodiment with reference to FIGS. 2 to 5, first, in the OTFS system, the transmitter 40 includes a sample compression precoder 43, a two-dimensional domain transformation module 41, and an OFDM modulator 42. Includes. That is, the transmitting device 40 of the embodiment further includes a sample compression precoder 43, unlike the transmitting device 10 of FIG. 1.

샘플 압축 프리코더(43)는 전송할 데이터가 QAM(quadrature amplitude modulation) 성상 좌표에 맵핑되어 획득된 QAM 심볼()을 인가받는다. 실시예의 송신 장치(40)는 샘플 압축 프리코더(43)를 구비함에 따라 기존의 송신 장치(10)와 다르게 DD 도메인의 심볼()이 아닌 QAM 심볼()을 인가받는다. 이때, QAM 심볼()은 L × N 크기(L, N은 자연수)의 매트릭스로 획득될 수 있다. 여기서 L × N 크기의 QAM 심볼()은 각각 L개의 원소를 갖는 N개의 QAM 심볼 벡터(q0, q1, …, qN-1)로 구성된 것으로 볼 수 있다.The sample compression precoder 43 maps the data to be transmitted to the QAM (quadrature amplitude modulation) constellation coordinates and obtains the QAM symbol ( ) is approved. The transmitting device 40 of the embodiment is provided with a sample compression precoder 43, so that, unlike the existing transmitting device 10, the DD domain symbol ( ), not the QAM symbol ( ) is approved. At this time, the QAM symbol ( ) can be obtained as a matrix of size L × N (L, N are natural numbers). Here, a QAM symbol of size L × N ( ) can be seen as consisting of N QAM symbol vectors (q 0 , q 1 , …, q N-1 ), each having L elements.

도 3에 도시된 바와 같이, 샘플 압축 프리코더(43)는 L × N 크기 QAM 심볼()이 인가되면, 인가된 QAM 심볼()에 대해 L 포인트 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform: 이하 DFT)을 수행하여, DD 도메인의 심볼인 DD 심볼()로 변환한다.As shown in Figure 3, the sample compression precoder 43 uses L × N size QAM symbols ( ) is authorized, the authorized QAM symbol ( ) by performing the L-point Discrete Fourier Transform (DFT) to obtain the DD symbol (DD symbol), which is a symbol of the DD domain. ) is converted to

샘플 압축 프리코더(43)가 L × N 크기 QAM 심볼()의 N개의 QAM 심볼 벡터(q0, q1, …, qN-1) 각각에 대해 L 포인트 DFT를 수행하는 경우, DD 심볼()의 N개의 DD 심볼 벡터(s0 DD, s1 DD, …, sN-1 DD)는 각각 L개의 원소를 갖는다. 그러나 실시예에서 샘플 압축 프리코더(43)는 L 포인트 DFT를 수행하여 획득되는 N개의 DD 심볼 벡터(s0 DD, s1 DD, …, sN-1 DD) 각각의 L개의 원소 중 M(여기서 M < L인 자연수)개의 원소만을 남기고, M개를 초과하는 L-M개의 원소를 제외함으로써, DD 심볼()의 크기가 QAM 심볼()보다 작아지도록 압축을 수행한다.The sample compression precoder 43 generates L × N size QAM symbols ( ), when performing L point DFT on each of the N QAM symbol vectors (q 0 , q 1 , …, q N-1 ), the DD symbol ( )'s N DD symbol vectors (s 0 DD , s 1 DD , ..., s N-1 DD ) each have L elements. However , in the embodiment , the sample compression precoder 43 uses M ( Here, by leaving only M < L (natural number) elements and excluding LM elements exceeding M, the DD symbol ( ) is the size of the QAM symbol ( ) is compressed to become smaller than .

즉 샘플 압축 프리코더(43)는 L × N 크기 QAM 심볼()에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 DD 도메인의 심볼로 변환하되, (L-M)×N개의 원소를 제거하여 DD 심볼()의 크기가 M × N이 되도록 압축하여, QAM 심볼()에 비해 DD 심볼()의 크기가 줄어 들도록 한다.That is, the sample compression precoder 43 uses L × N size QAM symbols ( ) is converted to a symbol of the DD domain by performing a discrete Fourier transform, but (LM) × N elements are removed to create a DD symbol ( ) is compressed so that its size is M × N, and the QAM symbol ( ) compared to the DD symbol ( ) to reduce the size.

이때 DD 심볼 벡터(s0 DD, s1 DD, …, sN-1 DD)의 L개의 원소 중 남겨질 원소의 개수(M)는 압축 수준을 조절하는 절단 펙터(Truncating factor)(α)에 따라 M = L×α로 결정될 수 있다. 여기서는 일 예로 절단 펙터(α)가 0.8인 경우를 가정하지만 절단 펙터(α)는 다양하게 조절될 수 있다.At this time, the number (M) of elements to be left among the L elements of the DD symbol vector (s 0 DD , s 1 DD , ..., s N-1 DD ) depends on the truncating factor (α) that controls the compression level. It can be determined as M = L×α. Here, as an example, it is assumed that the cutting factor (α) is 0.8, but the cutting factor (α) can be adjusted in various ways.

2차원 도메인 변환 모듈(41)은 M × N 크기로 압축된 DD 도메인의 DD 심볼()을 인가받아 ISFFT를 수행하여, DD 심볼()을 TF 도메인의 심볼인 TF 심볼()로 변환한다.The two-dimensional domain conversion module 41 converts the DD symbol of the DD domain compressed into M × N size ( ) is authorized and performs ISFFT to create the DD symbol ( ) to the TF symbol ( ) is converted to

여기서 DD 도메인과 TF 도메인과는 서로 상이한 도메인으로서, TF 도메인이 채널을 거치는 동안 각 심볼이 겪게 되는 시간과 주파수 변화를 표현하기 위한 도메인이라면, DD 도메인은 채널에 의해 신호에 유발되는 딜레이와 도플러 효과를 표현하기 위한 도메인이다. 도 4에 도시된 DD 도메인과 TF 도메인 사이의 관계에 따라 2차원 도메인 변환 모듈(41)에서 DD 심볼()에 대해 ISFFT가 수행되면, DD 심볼()에서 M개의 딜레이 성분은 M개의 주파수 성분으로 변환되고, N개의 도플러 성분은 N개의 시간 성분으로 변환되어 M × N 크기의 TF 심볼()이 획득될 수 있다. 따라서 TF 심볼() 또한 M × N 크기의 매트릭스 행태로 변환될 수 있다.Here, the DD domain and the TF domain are different domains. If the TF domain is a domain to express the time and frequency changes that each symbol experiences while passing through the channel, the DD domain is the delay and Doppler effect caused by the channel in the signal. This is a domain to express . According to the relationship between the DD domain and the TF domain shown in FIG. 4, the DD symbol ( ), when ISFFT is performed on DD symbol ( ), M delay components are converted into M frequency components, and N Doppler components are converted into N time components to form M × N sized TF symbols ( ) can be obtained. Therefore, the TF symbol ( ) can also be converted to a matrix of size M × N.

여기서 M과 N은 각각 TF 심볼()의 원소에 주파수별 서브캐리어 인덱스 개수와 타임 인덱스 개수로 볼 수 있다.Here, M and N are each TF symbol ( ) can be viewed as the number of subcarrier indexes and time indexes for each frequency.

OFDM 변조기(42)는 2차원 도메인 변환 모듈(41)에서 출력된 TF 심볼()을 인가받고, TF 심볼()에서 시간 인덱스(n = {0, 1, …, N-1})에 따라 순차적으로 서브캐리어 인덱스(m = {0, 1, …, M-1})에 따른 서브 캐리어를 할당하는 OFDM 변조 방식에 따라 TF 심볼()을 시간 도메인 신호()로 변조한다. 즉 N개의 타임 구간 각각에서 M개의 서브 캐리어가 TF 심볼()의 대응하는 원소에 따른 세기를 갖도록 한다.The OFDM modulator 42 converts the TF symbol output from the two-dimensional domain conversion module 41 ( ) was approved, and the TF symbol ( ) OFDM modulation that sequentially allocates subcarriers according to the subcarrier index (m = {0, 1, …, M-1}) according to the time index (n = {0, 1, …, N-1}) Depending on the method, the TF symbol ( ) to the time domain signal ( ) is modulated. That is, in each of the N time intervals, M subcarriers are TF symbols ( ) to have an intensity according to the corresponding element.

그리고 변조된 시간 도메인의 송신 신호()가 이중 분산 채널(20)을 통해 수신 장치(50)로 수신되도록 전송한다. 실시예에서 송신 장치(40)의 OFDM 변조기(42)는 기존 OFDM 시스템의 송신 장치와의 호환성을 유지하기 위해, 기존의 OFDM 시스템의 송신 장치와 동일하게 구성된다. 따라서 여기서는 OFDM 변조기(42)의 상세 구성에 대해서는 설명하지 않는다.And the transmitted signal in the modulated time domain ( ) is transmitted to be received by the receiving device 50 through the dual distribution channel 20. In the embodiment, the OFDM modulator 42 of the transmitting device 40 is configured to be the same as the transmitting device of the existing OFDM system in order to maintain compatibility with the transmitting device of the existing OFDM system. Therefore, the detailed configuration of the OFDM modulator 42 will not be described here.

수신 장치(50)는 송신 장치(40)에서 전송되어 이중 분산 채널(20)을 통해 전송되는 동안 채널 상태에 따른 딜레이 및 도플러 효과가 반영된 시간 도메인의 수신 신호()를 인가받는다. 이때 수신 신호()는 송신 신호()가 다중 경로를 통해 고속 이동 중인 수신 장치(50)로 전송되는 동안 이중 분산 채널(20)을 거치면서 시간측 관점에서 딜레이될 뿐만 아니라, 도플러 효과에 의해 주파수에도 변화가 발생되어 수신 장치(50)에 수신된 신호이다.The receiving device 50 receives a time domain received signal ( ) is approved. At this time, the received signal ( ) is the transmission signal ( ) is transmitted to the receiving device 50 moving at high speed through multiple paths, not only is it delayed in terms of time while passing through the dual distributed channel 20, but also a change in frequency occurs due to the Doppler effect, so that the receiving device 50 ) is the signal received.

수신 장치(50)는 도 1에 도시된 기존의 OTFS 시스템의 수신 장치(30)와 동일하게 OFDM 복조기(51), 2차원 도메인 재변환 모듈(52) 및 채널 추정 및 등화기(33)를 구비한다. 다만 실시예에 따른 수신 장치(50)는 기존의 수신 장치(30)에 비해 샘플 복구 후처리기(54) 및 심볼 검출기(55)를 포함할 수 있다.The receiving device 50 is equipped with an OFDM demodulator 51, a 2-dimensional domain reconversion module 52, and a channel estimation and equalizer 33 in the same way as the receiving device 30 of the existing OTFS system shown in FIG. 1. do. However, the receiving device 50 according to the embodiment may include a sample recovery post-processor 54 and a symbol detector 55 compared to the existing receiving device 30.

OFDM 복조기(51)는 이중 분산 채널(20)을 통해 전송되는 동안 딜레이 및 도플러 효과가 적용되어 수신된 시간 도메인의 수신 신호()에 대해 OFDM 복조 방식에 따라 수신 신호()에 대해 복조를 수행하여 TF 도메인에서의 TF 심볼()을 획득한다. OFDM 복조기(51)는 시간적으로 구분된 다수의 서브캐리어를 통해 전송된 수신 신호()로부터 각 시간 구간에서 각 서브캐리어에 실려 전송된 신호를 식별함으로써, M × N 크기의 TF 심볼()을 획득할 수 있다.The OFDM demodulator 51 applies delay and Doppler effects while being transmitted through the dual distributed channel 20 to produce a received signal in the time domain ( ) according to the OFDM demodulation method for the received signal ( ) by performing demodulation on the TF symbol ( ) to obtain. The OFDM demodulator 51 receives signals transmitted through a plurality of temporally separated subcarriers ( ), by identifying the signal transmitted on each subcarrier in each time interval, a TF symbol of size M × N ( ) can be obtained.

여기서 OFDM 복조기(51) 또한 기존 OFDM 시스템의 수신 장치와의 호환성을 유지하기 위해, 기존의 OFDM 시스템의 수신 장치와 동일하게 구성될 수 있으며, 이에 여기서는 OFDM 복조기(51)의 상세 구성에 대해서는 설명하지 않는다.Here, the OFDM demodulator 51 may also be configured the same as the receiving device of the existing OFDM system in order to maintain compatibility with the receiving device of the existing OFDM system. Therefore, the detailed configuration of the OFDM demodulator 51 will not be described here. No.

그리고 2차원 도메인 재변환 모듈(52)은 OFDM 복조기(51)에서 획득된 TF 심볼()에 대해 SFFT를 수행하여, TF 심볼()을 DD 도메인의 DD 심볼()로 변환한다. 이 경우에도 도 4에 나타난 바와 같이, 2차원 도메인 재변환 모듈(52)이 TF 심볼()에 대해 SFFT를 수행하면, TF 심볼()에서 M개의 서브캐리어 인덱스(m)에 따른 주파수 성분은 M개의 딜레이 성분으로 변환되고, N개의 타임 인덱스(n)에 따른 시간 성분은 N개의 도플러 성분으로 변환되어, M × N 크기의 DD 심볼()이 획득된다.And the two-dimensional domain reconversion module 52 converts the TF symbol (TF) obtained from the OFDM demodulator 51 ) by performing SFFT on the TF symbol ( ) to the DD symbol ( ) is converted to In this case as well, as shown in FIG. 4, the two-dimensional domain reconversion module 52 uses the TF symbol ( ), the TF symbol ( ), the frequency components according to the M subcarrier indices (m) are converted into M delay components, and the time components according to the N time indices (n) are converted into N Doppler components, resulting in M × N sized DD symbols. ( ) is obtained.

획득된 DD 심볼()은 이중 분산 채널(20)을 거치는 동안 채널 상태에 따라 발생된 딜레이 및 도플러에 의한 주파수 천이가 반영된 심볼이므로, 채널 추정 및 등화기(53)는 전송 과정에서의 이중 분산 채널(20)의 상태를 추정하고, 추정된 이중 분산 채널(20)의 상태에 따라 DD 심볼()에 대해 등화를 수행하여 전송된 DD 심볼()에 대응하는 복구 DD 심볼()을 획득한다. 여기서 M × N 크기의 DD 심볼()에서 획득되는 복구 DD 심볼() 또한 M × N 크기로 획득된다.The acquired DD symbol ( ) is a symbol that reflects the delay and frequency shift due to Doppler that occurred depending on the channel state while passing through the dual distributed channel 20, so the channel estimation and equalizer 53 determines the state of the dual distributed channel 20 during the transmission process. is estimated, and the DD symbol ( ) by performing equalization on the transmitted DD symbol ( ) corresponding to the recovery DD symbol ( ) to obtain. Here, DD symbols of size M × N ( The recovery DD symbol (obtained from ) ) is also obtained in size M × N.

2차원 도메인 재변환 모듈(52)과 채널 추정 및 등화기(53)는 2차원 변환 등화기로 통합되어 표현될 수 있다.The two-dimensional domain retransformation module 52 and the channel estimation and equalizer 53 can be integrated and expressed as a two-dimensional transform equalizer.

OTFS 시스템이 DD 도메인의 DD 심볼을 우선 획득한 후, OFDM에 적합한 TF 심볼로 변환하는 것은 이중 분산 채널(20) 상태에 따른 딜레이와 도플러와 같은 채널 효과를 용이하게 추정하고 보상하여 등화를 수행할 수 있도록 하기 위한 것이며, 이는 기존의 OFTS 시스템에서 이미 구현된 개념이므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.After the OTFS system first acquires the DD symbol of the DD domain, converting it to a TF symbol suitable for OFDM can easily estimate and compensate for channel effects such as delay and Doppler depending on the state of the dual distributed channel 20 and perform equalization. This is to enable this, and since this is a concept already implemented in the existing OFTS system, detailed description is omitted here.

실시예의 수신 장치(50)에서 추가로 구비된 샘플 복구 후처리기(54)는 L × N 크기에서 M × N 크기로 압축되어 전송된 DD 심볼()로부터 복구된 M × N 크기의 복구 DD 심볼()을 샘플링하여 다시 압축되기 이전 L × N 크기로 복원하여 복구 QAM 심볼()을 획득한다.The sample recovery post-processor 54, which is additionally provided in the receiving device 50 of the embodiment, compresses and transmits the DD symbol (DD symbol) from the L × N size to the M × N size. ) recovered DD symbols of size M × N ( ) is sampled and restored to its pre-compressed L × N size to recover the QAM symbol ( ) to obtain.

도 5에 도시된 바와 같이, 도시된 샘플 복구 후처리기(54)는 복구 DD 심볼()에 대해 L 포인트 역이산 푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform: 이하 DFT)을 수행하여 복구 QAM 심볼()을 획득한다. 다만 복구 DD 심볼()이 M × N 크기를 가지므로, 복구 DD 심볼()의 N개의 복구 DD 심볼 벡터() 각각은 M개의 원소를 갖는다. 따라서 복구 DD 심볼()에 대해 그대로 L 포인트 DFT를 수행할 수는 없으며, 이에 샘플 복구 후처리기(54)는 복구 DD 심볼()의 N개의 복구 DD 심볼 벡터() 각각에 (L-M)개의 0을 추가로 삽입한 후 L 포인트 DFT를 수행하여 각각 L개의 원소를 갖는 N개의 복원 QAM 심볼 벡터()로 변환함으로써, L × N 크기의 복구 QAM 심볼()을 획득할 수 있다. 즉 송신 장치(40)가 L × N 크기 QAM 심볼()를 M × N 크기로 압축된 DD 심볼()을 획득하는 과정에서 제거된 심볼 원소들의 개수를 0 심볼을 패딩하여 채운다.As shown in Figure 5, the sample recovery post-processor 54 shown is a recovery DD symbol ( ) by performing L-point Inverse Discrete Fourier Transform (DFT) on the recovered QAM symbol ( ) to obtain. However, the recovery DD symbol ( ) has size M × N, so the recovery DD symbol ( ) of N recovered DD symbol vectors ( ) Each has M elements. Therefore, the recovery DD symbol ( ), it is not possible to perform the L point DFT as is, so the sample recovery postprocessor 54 uses the recovery DD symbol ( ) of N recovered DD symbol vectors ( ) After additionally inserting (LM) zeros into each, L point DFT is performed to obtain N restored QAM symbol vectors ( ), the recovery QAM symbol of size L × N ( ) can be obtained. That is, the transmitting device 40 sends an L × N size QAM symbol ( ) into DD symbols compressed to M × N size ( ) The number of symbol elements removed in the process of obtaining ) is filled by padding with 0 symbols.

심볼 검출기(55)는 복구 QAM 심볼()로부터 송신 장치(40)에 인가된 QAM 심볼()에 해당하는 복원 QAM 심볼()을 추정하여 검출한다. The symbol detector 55 detects the recovery QAM symbol ( QAM symbol (QAM symbol) authorized from ) to the transmitting device 40 ) corresponding to the restored QAM symbol ( ) is estimated and detected.

복구 QAM 심볼()은 송신 장치(40)가 L × N 크기 QAM 심볼()를 M × N 크기의 DD 심볼()로 압축하는 과정에서 정보가 소실되어 전송된 심볼 원소들을 임의로 0 심볼 패딩으로 채워 L × N 크기로 복구한 심볼이므로, 복구 QAM 심볼()은 소실된 정보에 의해 QAM 심볼()에 대응할 수 없다. 이에 심볼 검출기(55)는 압축 및 0 패딩에 의한 복구 과정에 발생하는 심볼간 간섭(InterSymbol Interference: ISI) 영향이 반영된 교차 상관(cross correlation)을 기반으로, 복구 QAM 심볼()로부터 QAM 심볼()에 대응하는 복원 QAM 심볼()을 추정 및 검출한다.Recovery QAM symbol ( ) means that the transmitting device 40 displays an L × N size QAM symbol ( ) into a DD symbol of size M × N ( ), information is lost in the process of compression, and the transmitted symbol elements are randomly filled with 0 symbol padding to restore the L × N size, so the recovered QAM symbol ( ) is the QAM symbol ( ) cannot be responded to. Accordingly, the symbol detector 55 generates a recovered QAM symbol ( ) from the QAM symbol ( ) corresponding to the restored QAM symbol ( ) is estimated and detected.

압축 및 복원 과정에서 나타나는 ISI는 수학식 1과 같은 상관 매트릭스(C) 형식으로 나타나게 된다.The ISI that appears during the compression and restoration process is expressed in the form of a correlation matrix (C) as shown in Equation 1.

여기서 α는 절단 펙터이고, M = αL 이다.where α is the cutting factor, and M = αL.

그리고 수학식 1의 상관 매트릭스(C)에서 각 원소(c[m,n])는 수학식 2로 지정된다.And in the correlation matrix (C) of Equation 1, each element (c[m,n]) is specified by Equation 2.

수학식 1의 상관 매트릭스(C)에서 대각선이 아닌 요소가 0이 아닌 것은 압축 및 복구 과정에서 나타난 간섭 성분이다.In the correlation matrix (C) of Equation 1, non-diagonal elements that are not 0 are interference components that appear during the compression and recovery process.

이에 심볼 검출기(55)는 상관 매트릭스(C)에서 대각선이 아닌 요소가 0이 되도록, 복구 QAM 심볼()의 원소를 반복 순환 추정하여, 복원 QAM 심볼()을 획득할 수 있다.Accordingly, the symbol detector 55 generates a recovery QAM symbol ( ) by repeating and cyclically estimating the elements of the restored QAM symbol ( ) can be obtained.

여기서 심볼 검출기(55)는 최대 우도 순차 추정(Maxium-Likelihood Seqeunce Estimation: 이하 MLSE) 기법을 적용하여 복원 QAM 심볼()을 검출할 수 있다. Here, the symbol detector 55 applies the Maximum-Likelihood Seqeunce Estimation (MLSE) technique to reconstruct the QAM symbol ( ) can be detected.

즉 심볼 검출기(55)는 MLSE 기법에 기반하여 복구 QAM 심볼()에서 누락된 원소의 최적의 값을 상관 매트릭스(C)의 순환(Ciurculant) 특성에 따른 상관 관계를 부합하도록 추정함으로써, 복구 QAM 심볼()에서 누락된 정보가 복원된 복원 QAM 심볼()을 획득할 수 있다. 여기서 심볼 검출기(55)는 일 예로 Trellis 검출기로 구현될 수 있다.That is, the symbol detector 55 is based on the MLSE technique to recover the QAM symbol ( ), by estimating the optimal value of the missing element to match the correlation according to the circulant characteristic of the correlation matrix (C), the recovery QAM symbol ( ), the restored QAM symbol ( ) can be obtained. Here, the symbol detector 55 may be implemented as a Trellis detector, for example.

이러한 도 2에 도시된 실시예의 OTFS 시스템은 송신 장치(40)의 샘플 압축 프리코더(43)가 L × N 크기의 QAM 심볼()을 M × N 크기의 DD 심볼()로 압축 변환하고, 수신 장치(50)에서는 샘플 복구 후처리기(54)와 심볼 검출기(55)가 수신 신호()로부터 획득된 M × N 크기의 복구 DD 심볼()로부터 L × N 크기의 복원 QAM 심볼()을 복원하는 점에서만 도 1에 도시된 기존의 OTFS 시스템과 차이가 있을 뿐, 추가된 샘플 압축 프리코더(43)와 샘플 복구 후처리기(54) 사이의 구성은 모두 도 1에 도시된 기존의 OTFS 시스템과 완전히 동일하다.In the OTFS system of the embodiment shown in FIG. 2, the sample compression precoder 43 of the transmitting device 40 uses a QAM symbol of L × N size ( ) into M × N sized DD symbols ( ), and in the receiving device 50, the sample recovery post-processor 54 and the symbol detector 55 perform the received signal ( ) The recovered DD symbol of size M × N obtained from ( ) from the restored QAM symbol of size L × N ( ) is different from the existing OTFS system shown in FIG. 1 only in that it restores It is completely identical to the OTFS system.

따라서 L × N 크기의 QAM 심볼()을 M × N 크기의 DD 심볼()로 압축 변환하는 과정 및 M × N 크기의 복구 DD 심볼()로부터 L × N 크기의 복원 QAM 심볼()을 복원하는 과정에서 발생하는 ISI는 기존 OTFS 시스템과 동일하게 동작하는 채널 추정 및 보상 과정에 영향을 미치지 않는다. 이는 기존 OTFS 시스템 구성의 이전 및 이후에 프리코딩 및 후처리하는 과정이 수행되므로, 압축 및 복원 과정이 채널 추정 및 보상 과정과 분리되어 독립적으로 처리될 수 있기 때문이다.Therefore, a QAM symbol of size L × N ( ) into a DD symbol of size M × N ( ) and recovery DD symbols of size M × N ( ) from the restored QAM symbol of size L × N ( ) The ISI that occurs in the process of restoring ) does not affect the channel estimation and compensation process, which operates the same as the existing OTFS system. This is because the precoding and post-processing processes are performed before and after the existing OTFS system configuration, so the compression and restoration process can be separated from the channel estimation and compensation process and processed independently.

또한 DD 심볼()의 공분산(Covariance) 매트릭스가 샘플 압축 프리코더(43)의 특성상 단위 행렬을 이루기 때문에 DD 심볼()은 독립 항등 분포 (independent and identically distributed: 이하 i.i.d.) 성질을 갖는다. OTFS 시스템은 기본적으로 DD 도메인의 DD 심볼()의 i.i.d. 특성을 유지할 수 있는 구조로 이루어 지며, 이에 DD 도메인 이전 및 이후의 압축 및 복원 과정이 OTFS 시스템의 채널 추정 및 보상 과정과 별도로 수행될 수 있다.Additionally, the DD symbol ( Since the covariance matrix of ) forms an identity matrix due to the characteristics of the sample compression precoder (43), the DD symbol ( ) has independent and identically distributed (iid) properties. The OTFS system defaults to the DD symbol (DD symbol) in the DD domain. ) is structured to maintain the iid characteristics, and thus the compression and restoration process before and after the DD domain can be performed separately from the channel estimation and compensation process of the OTFS system.

결과적으로 실시예의 OTFS 시스템은 송신 장치(40)가 L × N 크기의 QAM 심볼()을 M × N 크기의 DD 심볼()로 압축 변환한 후, 압축 변환된 DD 심볼()을 기반으로 송신 신호()를 생성하여 전송하고, 수신 장치(50)는 수신 신호()에 획득되는 M × N 크기의 복구 DD 심볼()로부터 다시 L × N 크기의 복원 QAM 심볼()을 획득할 수 있다. 따라서 각 심볼에 대해 (L-M) × N 만큼 크기를 줄일 수 있으므로, 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 이때 기존 OTFS 시스템의 구성은 그대로 유지되므로 OTFS 시스템의 장점 중 하나인 OFDM 시스템과의 호환성 또한 그대로 유지될 수 있다.As a result, the OTFS system of the embodiment allows the transmitting device 40 to transmit a QAM symbol of size L × N ( ) into M × N sized DD symbols ( ), then the compressed and converted DD symbol ( ) based on the transmission signal ( ) is generated and transmitted, and the receiving device 50 receives the received signal ( ), a recovery DD symbol of size M × N is obtained ( ) from the restored QAM symbol of size L × N ( ) can be obtained. Therefore, the size of each symbol can be reduced by (LM) × N, thereby improving transmission efficiency. At this time, the configuration of the existing OTFS system remains the same, so compatibility with the OFDM system, which is one of the advantages of the OTFS system, can also be maintained.

도시된 실시예에서, 각 구성들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 구성을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 각 구성은 물리적으로 구분된 하나 이상의 장치를 이용하여 구현되거나, 하나 이상의 프로세서 또는 하나 이상의 프로세서 및 소프트웨어의 결합에 의해 구현될 수 있으며, 도시된 예와 달리 구체적 동작에 있어 명확히 구분되지 않을 수 있다.In the illustrated embodiment, each component may have different functions and capabilities in addition to those described below, and may include additional components other than those described below. Additionally, in one embodiment, each configuration may be implemented using one or more physically separate devices, one or more processors, or a combination of one or more processors and software, and, unlike the example shown, may be implemented in specific operations. It may not be clearly distinguished.

그리고 도 2에 도시된 OTFS 시스템의 송신 장치(40) 및 수신 장치(50)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.And the transmitting device 40 and receiving device 50 of the OTFS system shown in FIG. 2 may be implemented within a logic circuit by hardware, firmware, software, or a combination thereof, and may be implemented using a general-purpose or special-purpose computer. It could be. The device may be implemented using hardwired devices, field programmable gate arrays (FPGAs), application specific integrated circuits (ASICs), etc. Additionally, the device may be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and a controller.

뿐만 아니라 OTFS 시스템의 송신 장치(40) 및 수신 장치(50)는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 장치 또는 서버에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 장치 또는 서버는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.In addition, the transmitting device 40 and receiving device 50 of the OTFS system may be mounted on a computing device or server equipped with hardware elements in the form of software, hardware, or a combination thereof. A computing device or server includes all or part of a communication device such as a communication modem for communicating with various devices or wired and wireless communication networks, a memory for storing data to execute a program, and a microprocessor for executing a program to perform calculations and commands. It can refer to a variety of devices, including:

도 6은 일 실시예에 따른 OTFS 시스템의 송수신 방법을 나타낸다.Figure 6 shows a transmission and reception method of an OTFS system according to an embodiment.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 실시예의 OTFS 시스템의 송신 장치(40)에서 수행되는 송신 방법(60)은 우선 전송할 데이터가 QAM 맵핑되어 획득된 QAM 심볼()을 인가받는다(61). QAM 심볼()이 인가되면, QAM 심볼()에 대해 DFT를 수행하여, DD 도메인의 심볼인 DD 심볼()로 변환한다(62). 이때, L × N 크기의 QAM 심볼()의 N개의 QAM 심볼 벡터(q0, q1, …, qN-1) 각각 대해 L 포인트 DFT를 수행하여, 각각 L개의 원소를 갖는 N개의 DD 심볼 벡터(s0 DD, s1 DD, …, sN-1 DD)가 획득되면, N개의 DD 심볼 벡터(s0 DD, s1 DD, …, sN-1 DD) 각각에서 M개를 초과하는 L-M개의 원소를 제외하여 M × N 크기로 압축된 DD 심볼()을 획득한다.Referring to FIGS. 2 to 5, the transmission method 60 performed in the transmission device 40 of the OTFS system of the embodiment first uses a QAM symbol (QAM symbol) obtained by QAM mapping the data to be transmitted. ) is approved (61). QAM symbol ( ) is approved, the QAM symbol ( ) by performing DFT on the DD symbol (DD symbol, which is a symbol of the DD domain) ) (62). At this time, a QAM symbol of size L × N ( ) by performing L-point DFT on each of the N QAM symbol vectors (q 0 , q 1 , …, q N-1 ) to obtain N DD symbol vectors (s 0 DD , s 1 DD , s 0 DD , s 1 DD , …, s N-1 DD ) is obtained, then LM elements exceeding M are excluded from each of the N DD symbol vectors (s 0 DD , s 1 DD , …, s N-1 DD ), resulting in M × N. DD symbols compressed to size ( ) to obtain.

이후, M × N 크기의 DD 심볼()에 대해 2차원 역푸리에 변환인 ISFFT를 수행하여, M × N 크기의 DD 심볼()을 M × N 크기의 TF 심볼()로 변환한다(63). M × N 크기의 TF 심볼()이 획득되면, 획득된 TF 심볼()을 OFDM 변조하여 송신 신호()를 획득하고, 획득된 송신 신호()를 이중 분산 채널(20)을 통해 수신 장치(50)로 전송한다(64).Afterwards, a DD symbol of size M × N ( ) by performing ISFFT, a two-dimensional inverse Fourier transform, on DD symbols of size M × N ( ) into a TF symbol of size M × N ( ) (63). TF symbol of size M × N ( ) is acquired, the acquired TF symbol ( ) is OFDM modulated to transmit the signal ( ) is acquired, and the acquired transmission signal ( ) is transmitted to the receiving device 50 through the dual distribution channel 20 (64).

한편 OTFS 시스템의 수신 장치(50)에서 수행되는 수신 방법(70)은 송신 장치(40)에서 전송된 송신 신호()가 이중 분산 채널(20)을 통해 전송되는 동안 다중 경로로 인한 딜레이와 도플러 효과로 인한 주파수 천이가 발생된 수신 신호()가 인가되면, 수신 신호()에 대해 OFDM 복조를 수행하여 TF 도메인의 TF 심볼()을 획득한다(72). 그리고 TF 심볼()에 대해 2차원 푸리에 변환인 SFFT를 수행하여, TF 도메인의 TF 심볼()을 DD 도메인의 DD 심볼()로 변환한다(73). 그리고 이중 분산 채널(20)의 상태를 추정하여 DD 심볼()을 등화함으로써 송신 신호()가 이중 분산 채널(20)을 통해 전송되는 동안 발생된 딜레이와 도플러를 보상하여 복구 DD 심볼()을 획득한다(73). 이때, 이중 분산 채널(20)의 상태를 추정하여 DD 심볼()을 등화하는 방식은 기존의 OTFS 시스템과 동일하게 수행될 수 있다.Meanwhile, the reception method 70 performed in the reception device 50 of the OTFS system is a transmission signal transmitted from the transmission device 40 ( ) is transmitted through the dual distributed channel 20, a received signal ( ) is applied, the received signal ( ) by performing OFDM demodulation on the TF symbol ( ) obtain (72). And the TF symbol ( ) by performing SFFT, a two-dimensional Fourier transform, on the TF symbol ( ) to the DD symbol ( ) (73). And by estimating the state of the dual distribution channel 20, the DD symbol ( ) by equalizing the transmitted signal ( ) compensates for the delay and Doppler that occurred while being transmitted through the dual distributed channel 20 to create a recovery DD symbol ( ) obtain (73). At this time, the state of the dual distribution channel 20 is estimated and the DD symbol ( ) can be performed in the same way as the existing OTFS system.

복구 DD 심볼()이 획득되면, DD 도메인에서 등화되어 보상된 M × N 크기의 복구 DD 심볼()에서 0 심볼을 패딩하여 채워, 복구 DD 심볼()을 L × N 크기가 되도록 복구한 후, L × N 크기로 복구된 복구 DD 심볼()에 대해 L 포인트 IDFT를 수행하여, L × N 크기의 복구 QAM 심볼()로 변환한다(74).Recovery DD symbol ( ) is obtained, a recovered DD symbol of size M × N equalized and compensated in the DD domain ( ) by padding the 0 symbols, creating a recovery DD symbol ( ) is restored to L × N size, and then the recovered DD symbol ( ) by performing an L-point IDFT on L × N-sized recovered QAM symbols ( ) (74).

여기서 복구 QAM 심볼()은 복구 DD 심볼()에 0 심볼을 패딩하여 크기를 확장한 후, IDFT 변환된 심볼이므로, 송신 장치(40)에서 L × N 크기의 QAM 심볼()이 M × N 크기의 DD 심볼()로 압축 변환되는 과정에서 제거된 원소의 정보가 포함되지 않은 상태이며, 압축 및 복원 과정에 의해 ISI가 발생한다. 이때 발생된 ISI는 상관 매트릭스(C)를 따르므로, 상관 매트릭스(C)의 순환 특성에 따른 상관 관계에 부합되도록 복구 QAM 심볼()의 원소를 추정함으로써, 누락된 정보가 복원된 복원 QAM 심볼()을 획득한다(75).Here you can see the recovery QAM symbol ( ) is the recovery DD symbol ( ) by padding 0 symbols to expand the size, and since it is an IDFT converted symbol, the transmitting device 40 uses a QAM symbol of size L × N ( ) is a DD symbol of size M × N ( ), the information of the elements removed during the compression conversion process is not included, and ISI is generated through the compression and restoration process. At this time, the generated ISI follows the correlation matrix (C), so the recovery QAM symbol ( ) By estimating the elements of the restored QAM symbol ( ) obtain (75).

도 6에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능하다.In FIG. 6, each process is described as being executed sequentially, but this is only an illustrative explanation, and those skilled in the art can change the order shown in FIG. 5 and execute it without departing from the essential characteristics of the embodiments of the present invention. Alternatively, it can be applied through various modifications and modifications by executing one or more processes in parallel or adding other processes.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.

40: 송신 장치 41: 2차원 도메인 변환 모듈
42: OFDM 변조기 43: 샘플 압축 프리코더
51: OFDM 복조기 52: 2차원 도메인 재변환 모듈
53: 채널 추정 및 등화기 54: 샘플 복구 후처리기
55: 심볼 검출기
40: Transmitting device 41: Two-dimensional domain conversion module
42: OFDM modulator 43: sample compression precoder
51: OFDM demodulator 52: 2-dimensional domain reconversion module
53: Channel estimation and equalizer 54: Sample recovery postprocessor
55: Symbol detector

Claims (20)

L × N 크기(L, N은 자연수)의 QAM 심볼을 인가받아, 딜레이 도플러(이하 DD) 도메인의 M × N 크기(M < L인 자연수)를 갖는 DD 심볼로 압축 변환하는 샘플 압축 프리코더;
상기 DD 심볼을 시간 주파수(이하 TF) 도메인의 M × N 크기를 갖는 TF 심볼로 변환하는 2차원 도메인 변환 모듈; 및
상기 TF 심볼을 변조하여 획득되는 시간 도메인의 송신 신호를 전송하는 변조기를 포함하는 OTFS 시스템의 송신 장치.
A sample compression precoder that receives a QAM symbol of size L
a two-dimensional domain conversion module that converts the DD symbol into a TF symbol having an M × N size in the time-frequency (TF) domain; and
A transmission device in an OTFS system including a modulator that transmits a time domain transmission signal obtained by modulating the TF symbol.
제1항에 있어서, 상기 샘플 압축 프리코더는
상기 QAM 심볼의 N개의 QAM 심볼 벡터 각각에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 L × N 크기의 DD 심볼로 변환하고,
L × N 크기의 DD 심볼의 N개의 DD 심볼 벡터 각각에서 M개를 초과하는 L-M개의 원소를 제외하여, M × N 크기를 갖는 DD 심볼로 압축하는 OTFS 시스템의 송신 장치.
The method of claim 1, wherein the sample compression precoder
Discrete Fourier transform is performed on each of the N QAM symbol vectors of the QAM symbol and converted into a DD symbol of size L × N,
A transmitting device in an OTFS system that excludes LM elements exceeding M from each of the N DD symbol vectors of a DD symbol of size L × N and compresses them into DD symbols having size M × N.
제1항에 있어서, 상기 2차원 도메인 변환 모듈은
상기 DD 심볼에 대해 역심플렉틱 유한 푸리에 변환을 수행하여, 상기 TF 심볼로 변환하는 OTFS 시스템의 송신 장치.
The method of claim 1, wherein the two-dimensional domain transformation module
A transmitting device in an OTFS system that performs an inverse symplectic finite Fourier transform on the DD symbol and converts it into the TF symbol.
제1항에 있어서, 상기 2차원 도메인 변환 모듈은
OFDM 변조 기법에 따라 상기 TF 심볼을 변조하여 상기 시간 도메인의 송신 신호를 획득하고,
획득된 상기 시간 도메인의 송신 신호를 다중 경로에 의한 딜레이 및 도플러 효과에 의한 주파수 천이가 유발되는 이중 분산 채널을 통해 수신 장치로 전달하는 OTFS 시스템의 송신 장치.
The method of claim 1, wherein the two-dimensional domain transformation module
Obtaining a transmission signal in the time domain by modulating the TF symbol according to an OFDM modulation technique,
A transmitting device in an OTFS system that transmits the acquired transmission signal in the time domain to a receiving device through a dual distributed channel that causes delay due to multiple paths and frequency shift due to the Doppler effect.
송신 장치에서 L × N 크기(L, N은 자연수)의 QAM 심볼이 딜레이 도플러(이하 DD) 도메인의 M × N 크기(M < L인 자연수)를 갖는 심볼로 압축 변환되고, 시간 주파수 도메인(이하 TF)의 심볼로 변환된 후, 변조되어 채널을 통해 전송된 수신 신호를 인가받아 복조하여 TF 도메인의 TF 심볼을 획득하는 복조기;
상기 TF 심볼을 DD 도메인의 심볼로 재전환 및 등화하여 복구 DD 심볼을 획득하는 2차원 변환 등화기;
M × N 크기를 갖는 상기 복구 DD 심볼을 L × N 크기로 확장 및 변환하여 복구 QAM 심볼을 획득하는 샘플 복구 후처리기; 및
복구 QAM 심볼에서 상기 송신 장치가 상기 QAM 심볼을 압축하는 과정과 상기 복구 DD 심볼로부터 상기 복구 QAM 심볼을 획득하는 복원 과정에 발생된 ISI를 보상하여 상기 QAM 심볼에 대응하는 복원 QAM 심볼을 획득하는 심볼 검출기를 포함하는 OTFS 시스템의 수신 장치.
In the transmitting device, a QAM symbol of size L A demodulator that obtains a TF symbol of the TF domain by receiving and demodulating the received signal, which is converted into a symbol of TF) and then modulated and transmitted through a channel;
a two-dimensional transform equalizer that reconverts and equalizes the TF symbol to a symbol of the DD domain to obtain a recovered DD symbol;
a sample recovery post-processor for obtaining a recovered QAM symbol by expanding and converting the recovered DD symbol having a size of M × N to a size of L × N; and
A symbol for obtaining a restored QAM symbol corresponding to the QAM symbol by compensating for ISI generated in the restored QAM symbol during the process of the transmitting device compressing the QAM symbol and the restoration process of obtaining the restored QAM symbol from the restored DD symbol. Receiving device of an OTFS system containing a detector.
제5항에 있어서, 상기 샘플 복구 후처리기는
M × N 크기를 갖는 상기 복구 DD 심볼에서 길이 M의 N개의 복구 DD 심볼 벡터 각각이 길이 L이 되도록 0을 채워 상기 복구 DD 심볼을 L × N 크기로 확장하고,
L × N 크기로 확장된 상기 복구 DD 심볼에 대해 역이산 푸리에 변환을 수행하여 L × N 크기의 상기 복구 QAM 심볼을 획득하는 OTFS 시스템의 수신 장치.
The method of claim 5, wherein the sample recovery postprocessor
In the recovered DD symbol having a size of M
A receiving device in an OTFS system that performs an inverse discrete Fourier transform on the recovered DD symbol expanded to L × N size to obtain the recovered QAM symbol of L × N size.
제6항에 있어서, 상기 심볼 검출기는
상기 복구 QAM 심볼의 각 원소가 압축 및 복원 과정에 발생된 ISI를 표현하는 상관 매트릭스의 순환 특성에 따른 상관 관계를 갖도록 하는 값을 추정하여 상기 복원 QAM 심볼을 획득하는 OTFS 시스템의 수신 장치.
The method of claim 6, wherein the symbol detector is
A receiving device in an OTFS system that obtains the restored QAM symbol by estimating a value such that each element of the restored QAM symbol has a correlation according to the cyclical characteristics of a correlation matrix representing ISI generated during compression and restoration.
제7항에 있어서, 상기 심볼 검출기는
최대 우도 순차 추정(Maxium-Likelihood Seqeunce Estimation: 이하 MLSE) 기법에 따라 상기 복원 QAM 심볼의 원소를 추정하는 OTFS 시스템의 수신 장치.
The method of claim 7, wherein the symbol detector is
A receiving device in an OTFS system that estimates elements of the restored QAM symbol according to the Maximum-Likelihood Seqeunce Estimation (MLSE) technique.
제5항에 있어서, 상기 복조기는
상기 수신 신호를 OFDM 복조 기법에 따라 복조하여 상기 TF 심볼을 획득하는 OTFS 시스템의 수신 장치.
The method of claim 5, wherein the demodulator
A receiving device in an OTFS system that obtains the TF symbol by demodulating the received signal according to an OFDM demodulation technique.
제5항에 있어서, 상기 2차원 변환 등화기는
상기 TF 심볼에 대해 심플렉틱 유한 푸리에 변환을 수행하여, DD 도메인의 DD 심볼로 변환하고,
상기 DD 심볼을 추정된 상기 채널의 상태에 따라 등화하여 상기 복구 DD 심볼을 획득하는 OTFS 시스템의 수신 장치.
The method of claim 5, wherein the two-dimensional transform equalizer
Performing a simplex finite Fourier transform on the TF symbol and converting it to a DD symbol in the DD domain,
A receiving device in an OTFS system that equalizes the DD symbol according to the estimated state of the channel to obtain the recovered DD symbol.
제5항에 있어서, 상기 수신 신호는
상기 송신 장치에서 상기 QAM 심볼의 N개의 QAM 심볼 벡터 각각에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 DD 도메인의 L × N 크기의 심볼로 변환되고,
DD 도메인의 L × N 크기의 심볼에서 N개의 심볼 벡터 각각에서 M개를 초과하는 L-M개의 원소를 제외하여 M × N 크기로 압축된 심볼로부터 획득된 송신 신호가 상기 채널을 통해 전송되어 수신된 신호인 OTFS 시스템의 수신 장치.
The method of claim 5, wherein the received signal is
The transmitting device performs discrete Fourier transform on each of the N QAM symbol vectors of the QAM symbol and converts them into symbols of size L × N in the DD domain,
A transmission signal obtained from a symbol compressed into a size of M × N by excluding LM elements exceeding M from each of the N symbol vectors in a symbol of the size of L receiving device in an OTFS system.
제11항에 있어서, 상기 송신 신호는
M × N 크기로 압축된 DD 도메인의 심볼에 대해 역심플렉틱 유한 푸리에 변환을 수행하여 획득되는 TF 도메인의 심볼에 대해 OFDM 변조를 수행하여 획득되는 OTFS 시스템의 수신 장치.
The method of claim 11, wherein the transmission signal is
A receiving device in an OTFS system obtained by performing OFDM modulation on symbols in the TF domain, which are obtained by performing inverse symplectic finite Fourier transform on symbols in the DD domain compressed to M × N size.
제11항에 있어서, 상기 채널은
다중 경로에 의한 딜레이 및 도플러 효과에 의한 주파수 천이가 유발되는 이중 분산 채널인 OTFS 시스템의 수신 장치.
The method of claim 11, wherein the channel is
A receiving device for the OTFS system, a dual distributed channel in which delay due to multipath and frequency shift due to the Doppler effect are induced.
OTFS 시스템의 송신 장치에서 L × N 크기(L, N은 자연수)의 QAM 심볼이 딜레이 도플러(이하 DD) 도메인의 M × N 크기(M < L인 자연수)를 갖는 심볼로 압축 변환되고, 시간 주파수 도메인(이하 TF)의 심볼로 변환된 후, 변조되어 채널을 통해 전송된 수신 신호를 인가받아 복조하여 TF 도메인의 TF 심볼을 획득하는 단계;
상기 TF 심볼을 DD 도메인의 심볼로 재전환 및 등화하여 복구 DD 심볼을 획득하는 단계;
M × N 크기를 갖는 상기 복구 DD 심볼을 L × N 크기로 확장 및 변환하여 복구 QAM 심볼을 획득하는 단계; 및
복구 QAM 심볼에서 상기 송신 장치가 상기 QAM 심볼을 압축하는 과정과 상기 복구 DD 심볼로부터 상기 복구 QAM 심볼을 획득하는 복원 과정에 발생된 ISI를 보상하여 상기 QAM 심볼에 대응하는 복원 QAM 심볼을 획득하는 단계를 포함하는 OTFS 시스템의 수신 방법.
In the transmitting device of the OTFS system, a QAM symbol of size L Obtaining a TF symbol of the TF domain by receiving and demodulating a received signal converted to a symbol of a domain (hereinafter referred to as TF) and then modulated and transmitted through a channel;
Obtaining a recovered DD symbol by reconverting and equalizing the TF symbol to a symbol of the DD domain;
Obtaining a recovered QAM symbol by expanding and converting the recovered DD symbol having a size of M × N to a size of L × N; and
Obtaining a restored QAM symbol corresponding to the QAM symbol by compensating for the ISI generated in the restored QAM symbol during the process of the transmitting device compressing the QAM symbol and the restoration process of obtaining the restored QAM symbol from the restored DD symbol. A receiving method in an OTFS system including.
제14항에 있어서, 상기 복구 QAM 심볼을 획득하는 단계는
M × N 크기를 갖는 상기 복구 DD 심볼에서 길이 M의 N개의 복구 DD 심볼 벡터 각각이 길이 L이 되도록 0을 채워 상기 복구 DD 심볼을 L × N 크기로 확장하고,
L × N 크기로 확장된 상기 복구 DD 심볼에 대해 역이산 푸리에 변환을 수행하여 L × N 크기의 상기 복구 QAM 심볼을 획득하는 OTFS 시스템의 수신 방법.
The method of claim 14, wherein the step of obtaining the recovered QAM symbol is
In the recovered DD symbol having a size of M
A reception method in an OTFS system for obtaining the recovered QAM symbol of L × N size by performing an inverse discrete Fourier transform on the recovered DD symbol expanded to L × N size.
제15항에 있어서, 상기 복원 QAM 심볼을 획득하는 단계는
상기 복구 QAM 심볼의 각 원소가 압축 및 복원 과정에 발생된 ISI를 표현하는 상관 매트릭스의 순환 특성에 따른 상관 관계를 갖도록 하는 값을 추정하여 상기 복원 QAM 심볼을 획득하는 OTFS 시스템의 수신 방법.
The method of claim 15, wherein the step of obtaining the restored QAM symbol is
A reception method in an OTFS system for obtaining the restored QAM symbol by estimating a value such that each element of the restored QAM symbol has a correlation according to the cyclical characteristics of a correlation matrix representing ISI generated during compression and restoration.
제16항에 있어서, 상기 복원 QAM 심볼을 획득하는 단계는
최대 우도 순차 추정(Maxium-Likelihood Seqeunce Estimation: 이하 MLSE) 기법에 따라 상기 복원 QAM 심볼의 원소를 추정하는 OTFS 시스템의 수신 방법.
The method of claim 16, wherein the step of obtaining the restored QAM symbol is
A reception method in an OTFS system for estimating elements of the restored QAM symbol according to the Maximum-Likelihood Seqeunce Estimation (MLSE) technique.
제14항에 있어서, 상기 TF 심볼을 획득하는 단계는
상기 수신 신호를 OFDM 복조 기법에 따라 복조하여 상기 TF 심볼을 획득하는 OTFS 시스템의 수신 방법.
The method of claim 14, wherein the step of obtaining the TF symbol is
A reception method in an OTFS system in which the received signal is demodulated according to an OFDM demodulation technique to obtain the TF symbol.
제14항에 있어서, 상기 복구 DD 심볼을 획득하는 단계는
상기 TF 심볼에 대해 심플렉틱 유한 푸리에 변환을 수행하여, DD 도메인의 DD 심볼로 변환하고,
상기 DD 심볼을 추정된 상기 채널의 상태에 따라 등화하여 상기 복구 DD 심볼을 획득하는 OTFS 시스템의 수신 방법.
The method of claim 14, wherein obtaining the recovered DD symbol includes
Performing a simplex finite Fourier transform on the TF symbol and converting it to a DD symbol in the DD domain,
A reception method in an OTFS system for obtaining the recovered DD symbol by equalizing the DD symbol according to the estimated state of the channel.
제14항에 있어서, 상기 수신 신호는
상기 송신 장치에서 상기 QAM 심볼의 N개의 QAM 심볼 벡터 각각에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 DD 도메인의 L × N 크기의 심볼로 변환되고,
DD 도메인의 L × N 크기의 심볼에서 N개의 심볼 벡터 각각에서 M개를 초과하는 L-M개의 원소를 제외하여 M × N 크기로 압축된 심볼로부터 획득된 송신 신호가 상기 채널을 통해 전송되어 수신된 신호인 OTFS 시스템의 수신 방법.
The method of claim 14, wherein the received signal is
The transmitting device performs discrete Fourier transform on each of the N QAM symbol vectors of the QAM symbol and converts them into symbols of size L × N in the DD domain,
A transmission signal obtained from a symbol compressed into a size of M × N by excluding LM elements exceeding M from each of the N symbol vectors in a symbol of the size of L Receiving method in OTFS system.
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