KR100696947B1 - Reduction of Multiple Access Interference in ODFDMA Uplink System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 OFDMA 상향 링크 시스템에서 사용자간의 다중접속 간섭을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 제1 심볼 구간에서 전송된 주파수 영역의 OFDM 심볼 벡터를 전치시키는 단계와; 상기 주파수 영역에서 전치된 OFDM 심볼 벡터를 고속 푸리에 역변환(IFFT)하여 시간 영역의 유효 심볼 신호를 생성하는 단계와; 상기 유효 심볼 신호에 사이클릭 프리픽스(CP)를 추가하여 시간 영역의 OFDM 심볼 신호를 생성하고 상기 제1 심볼 구간에 후속하는 제2 심볼 구간에 전송하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 연속된 두 OFDM 심볼 구간동안 동일한 데이터를 전송함으로써 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있으며, 이로 인하여 다중접속으로 인한 간섭 성분을 현저히 감소시킬 수 있다. The present invention relates to a method for reducing multiple access interference between users in an ODFMA uplink system, the method comprising: translating an OFDM symbol vector in a frequency domain transmitted in a first symbol period; Fast Fourier inverse transforming (IFFT) the OFDM symbol vector transposed in the frequency domain to generate a valid symbol signal in the time domain; Adding an cyclic prefix (CP) to the valid symbol signal to generate an OFDM symbol signal in a time domain and transmitting the second symbol interval subsequent to the first symbol interval. According to the present invention, the frequency diversity effect can be obtained by transmitting the same data during two consecutive OFDM symbol intervals, thereby significantly reducing the interference component due to multiple access.
OFDMA, MAI, 상향 링크, UPLINK, 주파수 다이버시티, 순환 시간 천이 OFDMA, MAI, Uplink, UPLINK, Frequency Diversity, Cycle Time Transition
Description
도 1은 통상의 OFDMA 상향 링크 시스템에서 시간 동기 오차 모델에 따른 MAI 세기를 비교한 그래프.1 is a graph comparing MAI strength according to a time synchronization error model in a conventional OFDMA uplink system.
도 2는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따라 OFDMA 상향 링크에서 전송되는 OFDM 심볼 신호의 구조도.2 is a structural diagram of an OFDM symbol signal transmitted in an OFDMA uplink according to the first and second embodiments of the present invention.
도 3은 종래의 OFDMA 상향 링크 전송 방법과, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 전송 방법에서 MAI 세기를 비교한 그래프.3 is a graph comparing MAI strength in a conventional OFDMA uplink transmission method and a transmission method according to the first and second embodiments of the present invention.
도 4는 종래의 OFDMA 상향 링크 전송 방법과, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 전송 방법에서 비트 오류율(BER)을 비교한 그래프.4 is a graph comparing bit error rate (BER) in a conventional OFDMA uplink transmission method and a transmission method according to the first and second embodiments of the present invention.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중접속(이하, "OFDMA"라 함) 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 OFDMA 시스템의 상향 링크에서 간섭 완화 및 성능 향상 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an orthogonal frequency division multiple access (hereinafter referred to as " OFDMA ") system, and more particularly, to a method for mitigating interference and improving performance in an uplink of an OFDMA system.
최근 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 전송 시스템은 고속 전송 및 페이딩 극복 능력 등의 장점으로 인해 여러 표준화 규격으로 선정되어 상용화되고 있다. 또한, 향후 OFDM 기반의 4G 시스템 개발이 진행 중이며, 증가하는 시스템 사용자를 수용하기 위한 여러 다중 액세스 방식들이 연구되고 있다. 현재까지 연구되고 있는 OFDM 기법의 다중 액세스 방식으로는 OFDM-TDMA, OFDM-FDMA, OFDM-CDMA, FH-OFDM 등이 있다. OFDM-TDMA는 전체 대역폭에 퍼져 있는 모든 부반송파를 서로 다른 시간에 다른 사용자에게 자원을 할당하는 TDMA와 유사한 다중접속 방식이며, OFDM-FDMA는 FDMA와 유사하게 각각의 부채널을 다른 사용자에게 할당하여 해당 사용자의 데이터를 전송하게 하는 방식이다. 그리고, OFDM-CDMA는 각각의 사용자를 서로 다른 부채널에 할당한 후 각 부채널에 부호 확산 방식을 적용한다. Recently, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) -based transmission system has been selected and commercialized in various standardization standards due to advantages such as high speed transmission and fading coping capability. In addition, the development of OFDM-based 4G system is in progress in the future, and several multiple access schemes are being studied to accommodate an increasing number of system users. Multiple access schemes of the OFDM technique that have been studied so far include OFDM-TDMA, OFDM-FDMA, OFDM-CDMA, and FH-OFDM. OFDM-TDMA is a multiple access scheme similar to TDMA, in which all subcarriers spread over the entire bandwidth are allocated to different users at different times. OFDM-FDMA is similar to FDMA, in which each subchannel is allocated to different users. It is a method to transmit user data. OFDM-CDMA applies a code spreading scheme to each subchannel after assigning each user to a different subchannel.
반면에, OFDMA는 상향 링크에서 고속 푸리에 변환(FFT)을 공유하는 서로 다른 사용자들로 구성되며, 각 사용자는 하나 또는 그 이상의 부채널을 전송하게 된다. 즉, 부채널을 분할함으로써 주파수 분할 다중접속(FDMA)의 형태를 취하게 된다. 그런데, OFDMA를 기반으로 하는 통신 시스템은 상향 링크 전송 시에 사용간의 시간 오차로 인해 다중접속 간섭(MAI; multiple access interference, 이하 "MAI"라 함) 성분이 발생한다. On the other hand, OFDMA consists of different users sharing fast Fourier transform (FFT) on the uplink, each user transmitting one or more subchannels. That is, by dividing the subchannels, a form of frequency division multiple access (FDMA) is taken. However, in an OFDMA-based communication system, a multiple access interference (MAI) component is generated due to a time error between uses during uplink transmission.
이러한 MAI 성분을 줄이기 위한 간단한 방법으로는 사용자 부반송파 간에 보호구간(GB; guard band)을 삽입하는 방식이 있는데, 이 방식은 전송 효율을 저하시키게 된다. MAI 성분을 감소시키기 위한 또 다른 방법으로는, 사이클릭 서픽스(cyclic suffix)를 추가로 사용하는 방식이 있다. 그러나, 사이클릭 서픽스를 사용 하는 방법은 MAI 성분의 제거에는 도움이 되지만, 추가적인 cyclic suffix의 사용으로 인하여, 사용자 전송률이 저하된다는 단점이 있다. A simple way to reduce the MAI component is to insert a guard band (GB) between the user subcarriers, which reduces the transmission efficiency. Another way to reduce the MAI component is to further use cyclic suffixes. However, the method using cyclic suffix is helpful for the removal of MAI component, but has the disadvantage that the user transmission rate is lowered due to the use of additional cyclic suffix.
OFDMA 시스템에서 발생하는 MAI 성분과 관련하여, 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Regarding the MAI component generated in the OFDMA system, it will be described in more detail as follows.
OFDMA 상향 링크 시스템은
개의 부반송파를 가지며, 최대 동시 사용자수는 부반송파수 할당 방식에 따라 을 지원한다. 여기서, 는 각 사용자에게 할당되는 부반송파수이다. OFDMA 상향 링크의 경우 번째 사용자에게 부대역 을 할당하는데, 예컨대 다음과 같은 연속 대역 할당 방식을 고려할 수 있다.OFDMA uplink system Subcarriers, and the maximum number of concurrent users depends on the subcarrier allocation method. Support. here, Is the subcarrier assigned to each user. For OFDMA Uplink To the first user For example, the following continuous band allocation scheme may be considered.
다음으로, 시간영역에서
번째 심볼 구간에 전송되는 번째 사용자의 번째 부반송파 신호는 다음과 같다.Next, in the time domain Transmitted in the first symbol interval Of the first user The subcarrier signal is as follows.
여기서,
는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix, 이하 "CP"라 함)의 길이를 나타낸다. here, Denotes the length of a cyclic prefix (hereinafter referred to as "CP").
각 사용자로부터 전송되는 수학식 2의 신호가 독립적인 페이딩 채널을 통과하면, 기지국에서 다음과 같은 형태로 수신된다.When the signal of
여기서
은 가산성 백색 가우스 잡음(AWGN), 는 번째 사용자의 시간 동기 오차를 의미한다. 또한, 채널 주파수 응답은 으로서, 는 i.i.d. 레일리 분포를 가지며, 는 에서 균일 분포를 가진다. here Silver additive white Gaussian noise (AWGN), Is The time synchronization error of the first user. In addition, the channel frequency response is As Has an iid Rayleigh distribution, Is Has a uniform distribution at이와 같이, OFDMA 상향 링크 시스템에서는 각 사용자들로부터 전송된 신호가 서로 독립적인 페이딩 채널을 통과하여 기지국에 도달하게 때문에, 각 사용자는 서로 다른 시간 동기 오차를 가지게 된다. 이러한 시간 동기 오차를 모델링하기 위해서,
번째 사용자 및 번째 사용자의 시간 동기 오차를 각각 , 라 할 때, 번째 사용자에 대한 번째 사용자의 상대적인 시간 동기 오차()는 다음과 같이 표현된다.As described above, in the OFDMA uplink system, signals transmitted from each user pass through independent fading channels to reach the base station, and thus each user has a different time synchronization error. To model this time synchronization error, User and Each time synchronization error , When we say For the first user Relative time synchronization error of the second user ( ) Is expressed as
여기서,
는 이하인 최초의 정수이고, 는 OFDM 심볼 주기를 의미한다. 이 때, 상대적인 시간 동기 오차()의 크기에 따라 다음과 같은 세가지 시간 동기 오차 모델을 고려할 수 있다. 첫번째 모델(Model 1)은 인 경우이고, 두번째 모델(Model 2)은 (는 보호구간의 주기임)인 경우이며, 마지막으로 세번째 모델(Model 3)은 인 경우이다. 한편, 수학식 3과 같이 정의된 는 전술한 각 모델 구간 내에서 균일한 분포를 가진다고 가정한다.here, Is The first integer less than or equal to Denotes an OFDM symbol period. In this case, the relative time synchronization error ( Depending on the size of), three time synchronization error models can be considered: The first model (Model 1) If the second model (Model 2) ( Is the period of protection interval). Finally, the third model (Model 3) If On the other hand, it is defined as Assumes a uniform distribution within each model section described above.도 1은 전술한 세가지 시간 동기 오차 모델에 의해 발생하는 MAI 성분의 세기(Power)를 도시한 결과이다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 시간 동기 오차 모델 3(Model 3)의 경우에는 MAI 성분이 거의 존재하지 않음을 알 수 있다. 그런데, 세 가지 모델 중에 가장 현실적인 모델은 시간 동기 오차 모델 2로서, 보호구간의 ±25%내에서 각 사용자의 상향 링크 신호가 도달해야 된다는 것이다. 시간 동기 오차 모델 2에 있어서, 서로 다른 사용자의 상대적인 시간 동기 오차(
) 가 [0,25%] 구간에서 발생하게 되면, 이들 사용자간의 MAI 성분은 OFDM에서 사용하는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)로 인해 사라지게 된다. 반면에, 시간 동기가 [-25%,0] 내에서 발생할 경우에는, 이들 사용자 간에 MAI가 발생하게 되므로, 이에 대한 MAI 완화 기법이 요구된다.1 is a result showing the power (Power) of the MAI component generated by the three time synchronization error model described above. As can be seen from FIG. 1, in the case of time synchronization error model 3 (Model 3), it can be seen that almost no MAI component exists. However, the most realistic model among the three models is the time앞서 설명한 바와 같이, 이러한 MAI를 완화하기 위한 종래의 방식에는 크게 보호구간(GB) 삽입 방식과 사이클릭 서픽스(CS)를 사용하는 방식이 있다. GB 삽입 방식은 OFDMA 상향 링크 사용자 신호 간에
개의 null 신호를 삽입함으로써, 인접 신호간의 간섭 성분을 일정 부분 제거해주는 방식이다. 그런데, 가 증가할수록 인접 신호간의 간섭이 줄어들어 시스템 성능은 향상되나, 이로 인해 사용자 전송률이 줄어든다는 단점이 존재한다. 한편, 사이클릭 서픽스를 사용하는 방식은 시간동기가 [-25%,0]내에서 발생할 경우에 효과적으로 간섭성분을 제거해줄 수 있지만, 추가적인 사이클릭 서픽스의 사용으로 인하여 사용자 전송률이 저하된다는 단점이 있다. As described above, conventional methods for mitigating such MAI include a protection interval (GB) insertion method and a cyclic suffix (CS). The GB insertion scheme is used between OFDMA uplink user signals. By inserting two null signals, a part of interference components between adjacent signals is removed. By the way, As, increases the performance of the system by reducing the interference between adjacent signals, but there is a disadvantage that the user transmission rate is reduced. On the other hand, the method of using cyclic suffix can effectively remove the interference component when time synchronization occurs within [-25%, 0], but the user transmission rate is lowered due to the use of additional cyclic suffix. There is this.전술한 문제점을 해결하고자, 본 발명은 OFDMA를 기반으로 하는 상향 링크 시스템에서 발생하는 시간 동기 오차를 효과적으로 줄이는 동시에 성능 향상을 얻을 수 있는 방법 및 이에 따른 OFDMA 전송 심볼의 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for effectively reducing the time synchronization error occurring in an OFDMA-based uplink system and at the same time improving the performance, and a structure of the OFDMA transmission symbol accordingly. have.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 직교 주파수 분할 다중접속(OFDMA) 시스템의 상향 링크에서 다중접속 간섭(MAI)을 감소시키기 위한 방법이 제공되며, 제1 심볼 구간에서 전송된 주파수 영역의 OFDM 심볼 벡터를 전치시키는 단계와; 상기 주파수 영역에서 전치된 OFDM 심볼 벡터를 고속 푸리에 역변환(IFFT)하여 시간 영역의 유효 심볼 신호를 생성하는 단계와; 상기 유효 심볼 신호에 사이클릭 프리픽스(CP)를 추가하여 시간 영역의 OFDM 심볼 신호를 생성하고 상기 제1 심볼 구간에 후속하는 제2 심볼 구간에 전송하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a method for reducing multiple access interference (MAI) in the uplink of an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system, in a first symbol period Transposing the OFDM symbol vector in the transmitted frequency domain; Fast Fourier inverse transforming (IFFT) the OFDM symbol vector transposed in the frequency domain to generate a valid symbol signal in the time domain; Adding an cyclic prefix (CP) to the valid symbol signal to generate an OFDM symbol signal in a time domain and transmitting the second symbol interval subsequent to the first symbol interval.
이 때, 상기 전치 단계는 상기 제1 심볼 구간에서 전송된 OFDM 심볼 벡터에 할당된 부반송파 대역을 두 개의 영역으로 분할하고, 그 두 개의 영역의 위치를 전치하는 것일 수 있다.In this case, the transposing step may divide a subcarrier band allocated to the OFDM symbol vector transmitted in the first symbol period into two regions and transpose the positions of the two regions.
본 발명의 제2 측면에 따르면, OFDMA 시스템의 상향 링크에서 MAI 성분을 감소시키기 위한 방법이 제공되며, 제1 심볼 구간에서 전송된 주파수 영역의 OFDM 심볼 벡터를 전치시키는 단계와; 상기 주파수 영역에서 전치된 OFDM 심볼 벡터를 고속 푸리에 역변환(IFFT)하여 시간 영역의 유효 심볼 신호를 생성하는 단계와; 상기 유효 심볼 신호를 시간축 상에서 순환 천이하여 제2 유효 심볼 신호를 생성하는 단계와; 상기 제2 유효 심볼 신호에 사이클릭 프리픽스(CP)를 추가하여 시간 영역의 OFDM 심볼 신호를 생성하고 상기 제1 심볼 구간에 후속하는 제2 심볼 구간에 전송하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for reducing an MAI component in an uplink of an OFDMA system, comprising: transposing an OFDM symbol vector in a frequency domain transmitted in a first symbol period; Fast Fourier inverse transforming (IFFT) the OFDM symbol vector transposed in the frequency domain to generate a valid symbol signal in the time domain; Cyclically shifting the valid symbol signal on a time axis to generate a second valid symbol signal; Adding an cyclic prefix (CP) to the second valid symbol signal to generate an OFDM symbol signal in a time domain and transmitting the second symbol interval subsequent to the first symbol interval.
이 때, 바람직하게는, 상기 순환 천이 단계에서 상기 유효 심볼 신호를 상기 사이클릭 프리픽스 크기만큼 시간축 상의 역방향으로 순환 천이할 수 있다.In this case, preferably, the effective symbol signal may be cyclically shifted in the reverse direction on the time axis by the cyclic prefix.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 본 발명의 제1 측면 및 제2 측면의 각 단계를 수행하는 장치가 구비된 이동 단말 또는 이동국 장치, OFDMA 상향 링크 시스템이 제공될 수 있다.According to still another aspect of the present invention, there may be provided a mobile terminal or mobile station apparatus, an OFDMA uplink system equipped with a device for performing each of the steps of the first and second aspects of the present invention described above.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명토록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
가) 주파수 다이버시티를 적용한 OFDMA (FD-OFDMA)A) OFDMA (FD-OFDMA) with frequency diversity
본 발명의 제1 실시예에 따르면, OFDMA 상향 링크 시스템에 주파수 다이버시를 적용하여 MAI 성분을 완화시키는 방법 및 프레임 구조가 제공되며, 이를 "FD-OFDMA"이라 칭한다.According to a first embodiment of the present invention, there is provided a method and frame structure for mitigating MAI components by applying frequency diversity to an OFDMA uplink system, which is referred to as "FD-OFDMA".
우선
번째 심볼 구간에서 번째 사용자의 신호()는 주파수축에서 다음과 같이 정의된다.first In the first symbol interval Signal from user ) Is defined in the frequency axis as
여기서,
는 예컨대, 전술한 수학식 1에 따라 2l번째 심볼 구간에서 번째 사용자에게 할당된 개의 부반송파를 통해 전송되는 OFDM 심볼 벡터이며, 는 를 두 개의 영역으로 분할한 것으로서, 각각 차원의 OFDM 심볼 벡터를 나타낸다. 그리고, 번째 심볼 구간에서 번째 사용자의 신호는 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 거쳐, 시간축에서 다음과 같이 표현할 수 있다.here, For example, in the second symbol period according to
여기서,
이다. 수학식 6에서 과 는 예컨대, 전술한 수학식 1에 따라 번째 사용자에게 할당된 부반송파 대역을 두 개의 영역으로 분할한 것으로서, 아래와 같이 정의된다.here, to be. In equation (6) and For example, in accordance with
이 때, 각 사용자에게 할당된 부반송파 대역에서 최대의 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해서는,
번째 전송되는 번째 사용자의 신호가 아래와 같이 설계되어야 한다. At this time, in order to obtain the maximum frequency diversity gain in the subcarrier band allocated to each user, Being sent th The user's signal should be designed as follows.
수학식 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면,
번째 심볼 구간에서 전송되는 신호는 번째 심볼 구간에서 전송된 주파수 영역의 심볼 벡터를 전치한 후, 통상의 방법에 따라 고속 푸리에 역변환(IFFT) 및 CP 삽입 과정을 거쳐 전송되며, 수학식 8의 전치 과정에 의하여 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.As can be seen from Equation 8, according to the first embodiment of the present invention, The signal transmitted in the first symbol interval is After transposing the symbol vector of the frequency domain transmitted in the first symbol interval, it is transmitted through a fast Fourier inverse transform (IFFT) and a CP insertion process according to a conventional method, and the frequency diversity gain is obtained by the transposition process of Equation 8. Can be.최종적으로, 수학식 8에서 정의된 전송 방식을 이용할 때,
번째 심볼 구간에서 번째 사용자의 신호는 시간축에서 다음과 같이 표현된다.Finally, when using the transmission scheme defined in Equation 8, In the first symbol interval The signal of the first user is expressed as follows on the time axis.
나) 주파수 다이버시티 및 순환 시간 천이를 적용한 OFDMA (FD-OFDMA with CTS) B) OFDMA (FD-OFDMA with CTS) applying frequency diversity and cyclic time shift
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 전술한 FD-OFDMA의 주파수 다이버시티와 함께 순환 시간 천이(CTS; Cyclic Time Shift)를 적용한 간섭 완화 방법 및 프레임 구조가 제공되며, 이를 "FD-OFDMA with CTS"라 칭한다.According to a second embodiment of the present invention, there is provided an interference mitigation method and frame structure applying Cyclic Time Shift (CTS) together with the above-described frequency diversity of FD-OFDMA. It is called.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따라 주파수 다이버시티와 순환 시간 천이를 적용한 OFDMA 전송 심볼(FD-OFDMA with CTS)의 구조를 도시한 것이며, 참고적으로 전술한 FD-OFDMA 전송 방식의 심볼 구조를 함께 도시하였다. FIG. 2 illustrates a structure of an OFDMA transmission symbol (FD-OFDMA with CTS) to which frequency diversity and a cyclic time shift are applied according to a second embodiment of the present invention. For reference, the symbol of the aforementioned FD-OFDMA transmission scheme is described. The structure is shown together.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 FD-OFDMA with CTS 전송 방식은 전송률 저하없이 기준 사용자 신호에 앞서 도착하는 다른 사용자 신호의 간섭 성분을 제거하기 위해서,
번째 심볼 구간에서 번째 사용자의 시간축 신호를 만큼 순환 시간 천이를 시켜서 전송한다. As shown in FIG. 2, in the FD-OFDMA with CTS transmission scheme according to the second embodiment of the present invention, in order to remove an interference component of another user signal that arrives in advance of a reference user signal without lowering a transmission rate, In the first symbol interval Signal of the first user Transmit as many times as the cycle time.이를 보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 시간축에서 두 심볼 구간
동안에 전송되는 신호는 아래와 같은 벡터로 정의할 수 있다.In more detail, first, two symbol intervals in the time axis The transmitted signal can be defined by the following vector.
여기서,
이고, 는 도 2에 도시된 바와 같이 시간축 상에서 각각 개의 샘플로 이루어진 유효 신호이며, 는 길이가 인 사이클릭 프리픽스(CP)를 나타낸다. here, ego, Are each on the time axis as shown in FIG. Is a valid signal of samples Has a length In cyclic prefix (CP).전술한 제1 실시예의 FD-OFDMA 전송 방식에 따르면,
구간에서 전송되는 신호는 심볼 구간에서 전송된 유효 심볼 신호를 수학식 6에 따라 주파수 영역에서 전치시킨 후, 고속 푸리에 역변환(IFFT) 및 CP 삽입을 거쳐 전송되며, 이는 전술한 수학식 10 및 도 2의 (가)에 도시된 바와 같다. According to the FD-OFDMA transmission scheme of the first embodiment described above, The signal transmitted in the interval The effective symbol signal transmitted in the symbol period is transposed in the frequency domain according to Equation 6, and then transmitted through fast Fourier inverse transform (IFFT) and CP insertion, which is shown in그러나, 본 발명의 제2 실시예에 따르면,
구간에서 전송되는 신호는 심볼 구간에서 전송된 유효 심볼 신호를 수학식 6에 따라 주파수 영역에서 전치시킨다. 그리고, 이를 고속 푸리에 역변환(IFFT)하고, 시간축에서 유효 신호를 만큼 순환 천이함으로써 새로운 유효 심볼 신호를 생성하며, 이어서 사이클릭 프리픽스(CP)를 삽입하여 전송한다. 그리고, 이러한 방법에 따르면, 수학식 12로부터 다음과 같은 구간의 전송 신호를 얻을 수 있다. However, according to the second embodiment of the present invention, The signal transmitted in the interval The effective symbol signal transmitted in the symbol period is transposed in the frequency domain according to Equation 6. Then, the fast Fourier inverse transform (IFFT) is performed, and the effective signal is By cyclic shifting, a new valid symbol signal is generated, and then a cyclic prefix (CP) is inserted and transmitted. And, according to this method, The transmission signal of the section can be obtained.
즉,
개의 샘플 포인트로 이루어진 유효 구간 범위에서 를 만큼 시간축에서 순환 천이하면, 와 같은 유효 심볼 신호를 얻을 수 있으며, 통상의 CP 생성 방법에 따라 가 유효 신호의 선두에 CP로서 추가되는 것이다.In other words, In the range of valid intervals of To By cyclic shift on the time axis, According to the conventional CP generation method, an effective symbol signal such as Is added as CP at the head of the valid signal.결과적으로, 전술한 과정을 거친후의
번째 심볼 구간에서 번째 사용자의 신호는 시간축에서 다음과 같다.As a result, after the above process In the first symbol interval The signal of the first user is as follows on the time axis.
전술한 수학식 6과 수학식 12로부터 두 구간에서 전송되는 신호들은 주파수축에서 다음과 같은 관계를 가지게 된다.Signals transmitted in two sections from the above-described equations (6) and (12) have the following relationship on the frequency axis.
또한, 수학식 9에서 보호구간 인덱스
에 대해서, 이 작은 값을 가지게 되면 아래와 같이 은 로 근사화될 수 있다.In addition, the guard interval index in Equation (9) about, If you have this small value, silver Can be approximated by
이러한 가정은 OFDMA 상향 링크 시스템에 사용자수가 많은 경우에 적용된다. 따라서,
번째 심볼 구간에서 전송 신호 의 사이클릭 프리픽스(CP)중에서 앞부분의 몇 샘플들은 2l~번째 심볼 구간에서 전송된 신호 의 사이클릭 서픽스(CS)로 해석될 수 있다. 이를 이용하면, 기존의 방식에서 추가로 사이클릭 서픽스(CS)를 사용하는 것과는 달리, 별도의 사이클릭 서픽스를 사용하지 않고도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 반면에, 수학식 13과 수학식 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 두 심볼 구간동안 전송되는 신호는 동일함을 알 수 있고, 이로 인한 전송률 감소는 기존 방식보다 고차의 변조 방식을 사용함으로써 해결할 수 있다.This assumption applies to the large number of users in an OFDMA uplink system. therefore, Transmission signal in the first symbol interval The first few samples of the cyclic prefix (CP) are the signals transmitted in the 2l-th symbol interval. It can be interpreted as the cyclic suffix of. With this, the same effect can be obtained without using a separate cyclic suffix, unlike using an additional cyclic suffix CS in the conventional scheme. On the other hand, as can be seen from the equations (13) and (14), it can be seen that the signals transmitted during the two symbol intervals are the same, and thus the reduction of the transmission rate can be solved by using a higher-order modulation method than the conventional method. .다) 실험 결과C) Experimental results
본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 OFDMA 시스템의 성능을 MAI 세 기(power)와 비트 오류율(BER) 성능 관점에서 비교 실험한 결과를 도 3 및 도 4에 도시하였으며, 실험에서는
을 사용하였다.3 and 4 show the results of comparing the performance of the OFDMA system according to the first and second embodiments of the present invention in terms of MAI power and bit error rate (BER) performance. Was used.도 3은 전술한 시간 동기 오차 모델에 있어서, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 OFDMA 전송 방식(FD-OFDMA 및 FD-OFDMA with CTS)의 MAI power를 비교한 것이다. 시간 동기 오차 모델 2(Model 2)의 경우에는, 기존의 GB 삽입 방식보다 MAI 성분이 감소됨을 알 수 있으며, 전송률의 감소도 나타나지 않음을 알 수 있다. FIG. 3 compares MAI power of OFDMA transmission schemes (FD-OFDMA and FD-OFDMA with CTS) according to the first and second embodiments of the present invention in the above-described time synchronization error model. In the case of the time synchronization error model 2 (Model 2), it can be seen that the MAI component is reduced and the transmission rate is not reduced compared to the conventional GB insertion method.
도 4는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 OFDMA 시스템의 BER 성능을 보여 주고 있다. 도 4에서, 기존의 방식(Ordinary OFDMA)은 QPSK 변조 방식을 사용하고, 본 발명에 따라 제안된 방식은 16QAM 변조 방식을 사용하였다. 도 4를 살펴볼 때, 본 발명에서 제안된 방식이 기존의 방식보다 BER 성능이 우수함을 알 수 있다.4 shows BER performance of an OFDMA system according to the first and second embodiments of the present invention. In FIG. 4, the conventional scheme (Ordinary OFDMA) uses the QPSK modulation scheme, and the proposed scheme according to the present invention uses the 16QAM modulation scheme. Referring to FIG. 4, it can be seen that the proposed method of the present invention has better BER performance than the conventional method.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 여타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 전술한 실시예에서는 MAI를 감소시키기 위한 방법 및 OFDM 심볼 구조만을 설명하였으나, 본 발명은 상기 방법의 각 단계를 수행하는 수단이 구비된 이동 단말의 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, this is merely exemplary and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. For example, in the above-described embodiment, only a method for reducing MAI and an OFDM symbol structure have been described, but the present invention can be implemented in the form of a mobile terminal equipped with means for performing each step of the method. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 연속된 두 OFDM 심볼 구간동안 동 일한 데이터를 전송함으로써 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있으며, 이로 인하여 다중접속으로 인한 간섭 성분을 현저히 감소시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, a frequency diversity effect can be obtained by transmitting the same data during two consecutive OFDM symbol intervals, thereby significantly reducing the interference component due to multiple access.
또한, 전술한 주파수 다이버시티와 함께, OFDM 심볼 신호를 순환 시간 천이하여 전송함으로써, 다른 사용자의 간섭 성분을 완화시키는 효과와 더불어 사이클릭 서픽스의 추가 없이도 동일한 효과를 달성할 수 있으며, 사이클릭 서픽스를 사용하지 않음에 따라 전송률 저하의 문제가 발생하지 않는다. 그리고, 본 발명에 따르면 다른 사용자 신호로부터의 간섭 영역이 감소하기 때문에, OFDM 시간 동기를 수행하기가 용이한 장점이 있다.In addition, by transmitting the OFDM symbol signal in a cyclic time shift with the aforementioned frequency diversity, the same effect can be achieved without the addition of a cyclic suffix as well as the effect of mitigating interference components of other users. By not using the fix, there is no problem of lowering the rate. Further, according to the present invention, since the interference area from other user signals is reduced, it is easy to perform OFDM time synchronization.
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