[go: up one dir, main page]

KR101001962B1 - 위상 에러 잡음을 평가하기 위한 방법 및/또는 시스템 - Google Patents

위상 에러 잡음을 평가하기 위한 방법 및/또는 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101001962B1
KR101001962B1 KR1020077015185A KR20077015185A KR101001962B1 KR 101001962 B1 KR101001962 B1 KR 101001962B1 KR 1020077015185 A KR1020077015185 A KR 1020077015185A KR 20077015185 A KR20077015185 A KR 20077015185A KR 101001962 B1 KR101001962 B1 KR 101001962B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase error
receiver
computing device
further configured
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020077015185A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070116783A (ko
Inventor
예헤스켈 바-네스
팬 리우
Original Assignee
뉴저지 인스티튜트 오브 테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 뉴저지 인스티튜트 오브 테크놀로지 filed Critical 뉴저지 인스티튜트 오브 테크놀로지
Publication of KR20070116783A publication Critical patent/KR20070116783A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101001962B1 publication Critical patent/KR101001962B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
    • H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
    • H04L1/0606—Space-frequency coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0014—Three-dimensional division
    • H04L5/0023—Time-frequency-space
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
    • H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
    • H04L1/0618—Space-time coding
    • H04L1/0631—Receiver arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L2025/0335—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission
    • H04L2025/03426—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission transmission using multiple-input and multiple-output channels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2649—Demodulators
    • H04L27/26524—Fast Fourier transform [FFT] or discrete Fourier transform [DFT] demodulators in combination with other circuits for demodulation
    • H04L27/26526—Fast Fourier transform [FFT] or discrete Fourier transform [DFT] demodulators in combination with other circuits for demodulation with inverse FFT [IFFT] or inverse DFT [IDFT] demodulators, e.g. standard single-carrier frequency-division multiple access [SC-FDMA] receiver or DFT spread orthogonal frequency division multiplexing [DFT-SOFDM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

위상 에러 잡음을 평가하기 위한 방법들 및/또는 시스템들에 대한 실시예들이 기재된다.

Description

위상 에러 잡음을 평가하기 위한 방법 및/또는 시스템{METHOD AND/OR SYSTEM FOR ESTIMATING PHASE ERROR NOISE}
본 특허출원은 2004년 12월 2일자로 가출원된 미국 특허 60/632,439, 제목 "Minimal Mean Square Error-based Phase Noise Migration Method for MIMO-OFDM"에 대한 우선권을 주장하고, 상기 특허 출원은 현재 청구되는 발명의 양수인(assign)에 양도되었다.
본 발명은 통신에 관한 것이다.
적어도 부분적으로, 통신에서는 위상 에러 또는 위상 잡음을 평가하고 조절할 능력을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 요지는 명세서의 결론 부분에서 특정하게 기술되고 명백하게 청구된다. 그러나, 구성(organization) 및 동작 방법, 그리고 목적들, 특성들, 및 그 장점들 모두에 대하여 청구되는 본 발명의 요지는 동반된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 MIMO-OFDM 방식을 사용하는 통신 시스템의 실시예에 대한 개략도,
도 2-5는 위상 에러 잡음 평가 방법의 다양한 실시예들을 사용한 시뮬레이션 성능 결과들에 대한 도면.
하기의 상세한 설명에서는, 청구되는 본 발명의 요지에 대한 충분한 이해를 제공하기 위해 다양한 상세 설명들이 나열된다. 그러나, 청구되는 본 발명의 요지가 이러한 상세 설명들 없이 구현될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 즉, 공지된 방법들, 절차들, 구성요소들 및/또는 회로들은 청구되는 본 발명의 요지가 흐려지지 않도록 상세하게 설명되지 않는다.
이어지는 상세한 설명의 일정 부분들에는 컴퓨터 및/또는 컴퓨팅 시스템 메모리 내와 같은 컴퓨팅 시스템 내에 저장된 이진 디지털 신호들 및/또는 데이터 비트들에 대한 연산들의 부호 표현들(symbolic representations) 및/또는 알고리즘들에 관하여 설명된다. 이러한 알고리즘 기술들 및/또는 표현들은 자신들의 작업 내용을 다른 당업자에게 알리기 위해 데이터 프로세싱 분야의 당업자에 의해 사용되는 기법들이다. 알고리즘은 여기에서 그리고 일반적으로 원하는 결과를 유도하는 자기-모순 없는 연산 시퀀스 및/또는 유사한 프로세싱으로 간주된다. 연산들 및/또는 프로세싱은 물리적 분량들에 대한 물리적 조작들을 동반할 수 있다. 필수적이지 않지만 통상적으로, 상기 분량들은 저장되고, 전달되고, 결합되고, 비교되고 및/또는 그렇지 않으면 조작될 수 있는 전기적 신호들 및/또는 자기적 신호들의 형태를 취할 수 있다. 때때로 상기 신호들을 비트들, 데이터, 값들, 엘리먼트들, 부호들, 문자들, 용어들, 번호들, 숫자들 및/또는 유사 종류로서 참조하는 것이 대체로 공동 이용에 편리함이 증명되었다. 그러나, 상기 및 유사 용어들 모두가 적합한 물리적 분량들과 연관될 것이고 단지 편리한 라벨들인 것으로 이해되어야 한다. 하기의 논의로부터 명백한 바와 같이, 특정하게 그렇지 않다고 언급되지 않는다면, 이 명세서 논의들을 통틀어서 "프로세싱", "컴퓨팅", "연산", "결정" 및/또는 유사 종류의 용어들을 활용하는 것은 컴퓨터 또는 유사한 전자식 컴퓨팅 디바이스들과 같은 컴퓨팅 플랫폼의 프로세스들 및/또는 액션들을 참조하는 것으로 이해되어야 하고, 상기 컴퓨팅 플랫폼은 상기 컴퓨팅 플랫폼의 프로세서들, 메모리들, 레지스터들, 및/또는 다른 정보 저장소, 전송, 및/또는 디스플레이 장치들 내에서 전자적 분량들 및/또는 자기적 분량들 및/또는 다른 물리적 분량들로서 표현되는 데이터를 조작하고 및/또는 변환한다.
청구되는 본 발명의 요지에 따른 한 실시예의 경우, 위상 에러 잡음을 평가하기 위한 MMSE-기반 방식이 임의 개수의 안테나들을 갖는 시스템들과 같이 MIMO-OFDM 통신 시스템에 적용된다. 이러한 실시예는, 최소 제곱법(LS : a least squares approach)과 같은 다른 위상 에러 평가법에 의해 획득될 수 있는 것보다 더 우수한 성능을 제공할 것으로 여겨지고, 안테나들의 개수 및 SNR 레벨들 모두에 대하여 견고성을 나타낸다. 마찬가지로, 이러한 접근법은 코딩 방식과 무관하게 적용될 수 있고, 따라서 예를 들면 BLAST 또는 공간-시간 코딩(space-time coding)과 같은 다양한 애플리케이션들에서 사용될 수 있다.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템들과 OFDM 변조의 결합은 시스템 능력을 증가시키고 예를 들면 시변성 채널 및 주파수-선택적 채널들과 같은 수신기 복잡성을 감소시킬 수 있다. 그러므로, MIMO-OFDM은 고성능 차세대 4G 광대역 무선 통신을 위한 장래성 있는 후보가 되어 왔다. 그러나, SISO-OFDM과 유사하게, MIMO-OFDM은 성능 하락을 일으킬 수 있는 위상 에러 잡음과 같은 잡음의 레벨에 민감할 수 있다.
단일-안테나 시스템들을 위한 다양한 위상 잡음 조절 방법들이 존재할지라도, 다중-안테나 통신 시스템들에는 적합하지 않았다. 앞서 암시된 바와 같이, 한 실시예의 경우, 최소 평균 제곱 에러(MMSE : a minimal mean square error)-기반 접근법이 위상 에러 잡음을 평가하기 위하여 MIMO-OFDM 통신 시스템에 적용될 수 있으나, 물론 청구되는 본 발명의 요지가 상기 관점으로 그 범위가 제한되지는 않는다. 특히, 시뮬레이션 결과들은 여기에서 64 서브-반송파들, 16 QAM 변조의 경우에 0.01의 위상 잡음 분산(variance)으로 나타난다.
다중 입력 다중 출력(MIMO) 기법은 고밀도 다중-경로 산란 환경에서 공간적으로 분리된 안테나들에 의해 획득될 수 있는 다이버시티를 이용하지만, 청구되는 본 발명의 요지가 이 관점으로 제한되지는 않는다. 그러나, 예를 들면 D.Gesbert 등에 의해 저술된 "From theory to practice : an overview of MIMO space-time coded wireless systems(IEEE J.Select.Areas Commun., vol.21, 281-297쪽, 2003년 4월)"(여기서는 [1]로서 언급됨)을 참조하라. MIMO는 잠재적으로 동일한 대역폭의 경우에 그리고 잠재적으로 추가의 전력 지출이 없을 경우에 전송 속도(또는 전송량)의 선형 증가를 제공할 수 있다. 예를 들어, 다이버시티는 소위 공간-시간(space-time) 코드들을 통해 달성될 수 있다. 예를 들면 V.Tarokh와 A.Seshadri의 "Space-time codes for high data rate wireless communication : Performance criterion and code construction(IEEE Trans. Inform. Theory, vol.44, 744-765쪽, 1998년 3월)"(여기서는 [2]로서 언급됨)을 참조하라, 그러나 높은 비트율들은 BLAST로 축약되는 벨 연구실의 초창기 시스템과 같은 공간 다중화 시스템들(spatial multiplexing systems)에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면 P.W.Wolniansky, G.J.Foschini, G.D.Golden, 및 R.A.Valenzuela의 "V-BLAST : An architecture for realizing very high data rates over rich-scattering wireless channel(PROC.ISSSE, 295-300쪽, 1998년)"(여기서는 [3]으로서 언급됨)을 참조하라. 그러나, 역시, 청구되는 본 발명의 요지가 상기 기술된 시스템 예시들의 범위로 제한되는 것은 아니다.
직교 주파수 분할 다중화(OFDM)는 예를 들면 커다란 지연 확산에 부닥치는 광대역 무선 시스템들에서 사용되는 유용한 변조 방식이지만, 역시 청구되는 본 발명의 요지가 이 관점의 범위로 제한되지는 않는다. 그럼에도 불구하고, 예를 들면 Z.Wang 및 G.B.Giannakis의 "Wireless multicarrier communications : Where fourier meets Shannon(Signal Processing Magazine, IEEE, vol.17, 29-48쪽, 200년 5월)"(여기서는 [4]로서 언급됨); "OFDM or single-carrier block transmission?(Transaction or communication, IEEE, vol.52, 380-394쪽, 2004년 3월"(여기서는 [5])을 참조하라. 따라서, OFDM은 다양한 애플리케이션들, 예를 들면 디지털 가입자 라인(DSL), 디지털 비디오/오디오 방송(DVB/DAB), IEEE 802.11a 무선 근거리 통신망(HIPERLAN/2)에서 채택되었고; 예를 들면 J.Bingham의 "Multicarrier modulation for data transmission : an idea for whose time has come(IEEE Commun.Mag., vol.28, 5-14쪽, 1990년 5월)"(여기서는 [6]); IEEE Std 802.11a-1999, 정보 기술 - 근거리 및 도시 지역 통신망들과 같은 시스템들 사이의 원격통신 및 정보 교환 - 특정 요구조건들을 위한 IEEE 표준에 대한 부록을 참조하라. 파트 11; 무선 LAN 매체 액세스 제어(MAC) 및 물리 계층(PHY) 명세들; 5 GHz대역의 고속 물리 계층은 http://www.ieee.org.(1999년 12월)(여기서는 [7])을 참조하라.
OFDM의 원리는 주파수-선택적 채널을 주파수 플랫 서브-채널들의 병렬 컬렉션(a parallel collection of frequency flat sub-channels)으로 변환하는 것이다. 신호는 그런 다음 예를 들면 각 플랫 서브-채널을 통과해 단일-탭 이퀄라이저에 의해 복구될 수 있다. 상이한 서브반송파들이 주파수에서 겹쳐지기 때문에, 이용 가능한 대역폭이 효율적으로 사용된다.
결합형 MIMO-OFDM 방식은 종래 시스템들에 비하여 적어도 부분적으로는 MIMO 기법에 의해 도입된 BER 성능에 대한 자신의 향상된 시스템 능력에 기인하는 장점을 갖고, 적어도 부분적으로는 선택적으로 OFDM 기법에 기인하는 채널 주파수에 대한 자신의 견고성을 갖는다. 그러나, OFDM과 유사하게, MIMO-OFDM은 적어도 부분적으로는 위상 잡음의 존재에 기인하여 성능 하락을 겪는다. 앞서 제안된 바와 같이, 한 실시예에서, 위상 에러를 평가하는 MMSE-기반 접근법은 시스템 성능을 향상시키기 위해 사용될 수 있다, 예를 들면 수신기에서 또는 수신기에 통합된 컴퓨팅 디바이스에 의해 사용될 수 있다. 그러나, 역시, 청구되는 본 발명의 요지가 상기 특정한 실시예들의 범위로 제한되는 것은 아니다.
MT(MT로도 지시됨) 전송 안테나들과 MR(MR로도 지시됨) 수신 안테나들을 이용하는 주파수 선택적 MIMO 채널을 고려하라. 서브-반송파(k)의 채널은 MR×MT 매트릭스 H(k)에 의해 표현될 수 있다. 한 부호 지속기간(one symbol duration)(T) 동안의 전송 데이터를 포함하는 MT×N 매트릭스(MT-by-N matrix)로서
Figure 112008010288663-pct00001
Figure 112008010288663-pct00002
이 정의되는데, 여기서
Figure 112008010288663-pct00003
는 t번째 안테나를 통해 전송된 OFDM 부호를 나타내고,
Figure 112008010288663-pct00004
은 0과 N-1 사이에 있는 서브-반송파(k)를 통해 안테나들에 이르는 전송 데이터를 나타낸다. 전송 안테나를 통한 데이터 블록의 IDFT는 시간 도메인 시퀀스
Figure 112008010288663-pct00005
를 산출한다. 채널 길이보다 더 크다고 가정되는 순환형 프리픽스(CP : Cyclix prefix)를 삽입한 후에, 상기 시퀀스는 전송 안테나들을 통해 전송된다. 수신 안테나들에서는, 상기 CP가 벗겨지고 데이터가 DFT 유닛에 제공된다. 데이터 시퀀스의 CP를 이용함으로써, 시간 도메인 선형 컨볼루션이 순환형 컨볼루션에 동등해진다.
Figure 112008010288663-pct00006
가 임의 안테나로부터 수신된 데이터를 나타낸다고 가정하라, 여기서
Figure 112008010288663-pct00007
은 r번째 안테나를 통해 수신된 OFDM 부호를 나타내고,
Figure 112008010288663-pct00008
은 k번째 서브-반송파를 통한 수신 신호를 나타낸다. 따라서, MIMO-OFDM 프로세스의 일반 형태는 하기와 같이 요약될 수 있다 :
Figure 112007048287684-pct00009
(1)
여기서, ES는 전송 안테나들에 대하여 공평하게 분배된 k번째 서브-반송파에 할당되는 평균 에너지이고, H(k)는 하기에 의해 주어진 MR×MT 매트릭스이다 :
Figure 112007048287684-pct00010
(8)
그리고,
Figure 112008010288663-pct00011
는 분산
Figure 112008010288663-pct00012
을 갖는 제로-평균 AWGN인 서브-반송파(k)에서의 잡음을 나타낸다.
앞서 언급된 [2]에서 논의되는 것과 같이, 여러 공간-시간 코딩(space-time coding) 기법들이 제안되었고 이후에 OFDM 분야로 확장되었다. 물론, 청구되는 본 발명의 요지가 특정한 코딩 방식에 제한되는 것은 아니다. 다른 흥미로운 접근법은 Lee 및 Williams에 의해 도입된 공간-주파수 코딩 기법으로서, "A space-frequency transmitter diversity technique for ofdm systems(GLOBECOM'00(San Francisco, CA), vol.3, 1473-1477쪽, 2000년 11월)"(여기서는 [8])에 소개되는데, 여기서 Alamouti의 공간-시간 코딩(space-time coding) 기법의 주파수 도메인 대응부(frequency domain counterpart)인 2×1(MT=2, MR=1) 안테나들을 이용하며, 상기 Alamouti의 공간-시간 코딩(space-time coding) 기법에 관해서는 "A simple transmitter diversity scheme for wireless communications(IEEE J.Select.Areas Commun., Vol.16, 1451-1458쪽, 1998년 10월)"(여기서는 [9])를 참조하라. [8]과 동일한 방법에 따라, 2×2 시나리오를 이용한 위상 잡음 효과가 도 1에 나타난다. 예를 들면 [8]의 전송 다이버시티 기법을 구현하기 위하여, X1 및 X2가 하기와 같이 비트들로 인코딩된다 :
Figure 112007048287684-pct00013
(2)
Figure 112007048287684-pct00014
(3)
단순화를 위해, 우리는
Figure 112007048287684-pct00015
을 가정한다. 따라서, (1)로부터, 2×2 경우를 위한 스칼라 형태가 하기에 의해 주어진다 :
Figure 112007048287684-pct00016
(4)
여기서, Xt(k)는 Xt의 (k+1)번째 엘리먼트이다.
공간-주파수 전송 다이버시티 기법 [8]은 거의 일정한 인접 서브-반송파들(BEING)에서의 페이딩 채널을 동반한다. 상기 조건은 채널 코히어런트 대역폭(channel coherent bandwidth)이 전송 대역폭과 비교하여 상대적으로 큰 경우들에서 유지된다. 이는, 일정한 인접 OFDM 부호들에 대한 페이딩 채널을 갖는 공간-시간 블록 코딩에서만큼 엄격하지 않다.
보편성을 잃지 않고서, 2k번째 및 (2k+1)번째 주파수-도메인 데이터(서브-반송파) 신호 쌍이 학습된다. 상기 신호 쌍의 공간-주파수 디코딩은 [9]의 동일한 결합형 방식에 의해 간단하게 주어진다. 위상 잡음이 존재하지 않는다고 가정하면, 결합형 규칙들이 하기에 의해 주어진다 :
Figure 112007048287684-pct00017
(5)
Figure 112007048287684-pct00018
(6)
전송 안테나 및 수신 안테나 모두에 의해 제공되는 공간 다이버시티들은 상기 결합형 방식에 의해 이용된다.
본 상세한 설명에서는, 위상 잡음이란 용어가 신호의 단기 랜덤 주파수 변동들(short term random frequency fluctuations)을 기술하기 위해 사용된다. 위상 잡음은 전송기 및 수신기 발진기들(oscillators)로부터 도출될 수 있고, 제로 평균과 분산(
Figure 112008010288663-pct00019
)을 갖는 연속적 브라운 운동 프로세스(a continuous Brownian motion process)로서 기술될 수 있고, 여기서
Figure 112008010288663-pct00020
는 위상 잡음 라인 폭을 나타내는데, 그러나 청구되는 본 발명의 요지가 이 관점의 범위로 제한되는 것은 아니다. 위상 잡음 효과를 포함함으로써, (4)의 표현식이 이후에 하기와 같이 수정된다 :
Figure 112007048287684-pct00021
(7)
여기서, o(k)을 갖는
Figure 112008010288663-pct00022
는 위상 잡음을 나타낸다. o(k)의 분산은
Figure 112008010288663-pct00023
에 의해 주어지는데,
Figure 112008010288663-pct00024
와 T는 위상 잡음 라인폭과 OFDM 부호 지속기간을 각각 나타낸다. 위상 잡음이 하기에 대하여 기여하는 것은 (7)로부터 알 수 있다.
1. 원하는 신호들의 회전을 야기할 수 있는, C(0)에 의해 지시되는 공통 위상 에러(CPE);
2. 원하는 신호들에 대한 간섭을 야기할 수 있는
Figure 112008010288663-pct00025
이란 항에 의해 지시되는, 반송파 간의 간섭(ICI : intercarrier interference).
작은 위상 잡음 레벨들에 대한 매체에 의해, 후-DFT(post-DFT) 위상 잡음 조절이 특정한 상황들에서 가능할 수 있다. 통상적으로, CPE가 위상 잡음 에너지의 90%에 이르는 반면에 ICI는 CPE와 비교하여 상대적으로 작다. 즉, 주파수-도메인 정정의 경우, CPE와 ICI 모두가 더 우수한 결과를 산출한다고 간주할지라도, CPE 정정이 위상 잡음에 기인하여 주요 성능 손실에 해당될 것이다. 또한, MIMO에 의해 제공되는 공간 다이버시티도 CPE 평가기 성능을 향상시킬 것이다. 그러므로, 상기 특정한 실시예는 CPE를 강조하며, 그러나 물론, 청구되는 본 발명의 요지가 CPE 평가에 대한 범위로 제한되는 것은 아니다.
CPE를 완화하기 위하여, (7)은 하기와 같이 정정될 수 있다 :
Figure 112007048287684-pct00026
여기서, Nr(k)는
Figure 112007048287684-pct00027
를 나타낸다. OFDM 부호 내에서 다수의 파일럿들(pilots)로서 Np를 정의하고, 상응하는 파일럿 세트로서
Figure 112007048287684-pct00028
을 정의한다. 그런 다음 (8)의 수신 신호의 파일럿 아트(pilot art)는 하기에서 (9) 및 (10)에 동등하다 :
Figure 112007048287684-pct00029
(16)
상기 특정한 실시예의 경우, 위상 에러가 C(0)를 평가함으로써 평가될 수 있다. 이는 여기에서
Figure 112008010288663-pct00030
을 최소화하는 적합한 계수 벡터(coefficient vector)(W)를 찾음으로써 달성될 수 있다. 일부 대수 조작(some algebraic manipulation)에 의해, 상기 계수는 여기에서 하기에 의해 주어짐을 즉시 알 수 있다 :
Figure 112007048287684-pct00031
(11)
상기는 CPE의 MMSE 평가치를 일으킨다 :
Figure 112007048287684-pct00032
(12)
여기서, EC는 C(0)의 평균 에너지를 나타내고,
Figure 112008010288663-pct00033
는 Nr(k)의 분산을 나타낸다. 위상 잡음 라인 폭과 채널 응답에 대한 완벽한 이해를 가정하면, OFDM 서브반송파 신호들은 제로 평균과 분산(EX)을 갖는 상호 독립적인 랜덤 변수들이다. 그런 다음 EC와 Nr(k)의 통계치가 하기에 나타난다 :
Figure 112007048287684-pct00034
(13)
Figure 112007048287684-pct00035
(14)
여기서, 우리는 채널 응답이 정규화되고 위상 잡음이 AWGN에 무관함을 가정한다. 많은 수의 파일럿들(Np)이 벡터(W)의 사이즈를 증가시키고, 평가 정확성을 향상시킴을 알아두라.
공간 다이버시티가 이 방식에서 이용되는데, 그 이유는 W의 길이가 단일 안테나 시스템들에서 절반으로 감소할 것이기 때문이다.
위상 잡음의 CPE 효과를 고려할 때, (5) 및 (6)의 결정 결과들은 상응하는 채널 응답들을 C(0)과 곱함으로써 수정된다. 그런 다음 CPE의 평가 이후에, 우리는 하기를 얻게 된다 :
Figure 112007048287684-pct00036
(15)
Figure 112007048287684-pct00037
(16)
앞서 제안한 바와 같이, 시뮬레이션들은 OFDM 부호를 위한 64 서브-반송파들을 이용하여 IEEE 802.11a 표준의 경우에 수행되었고, 공간-주파수 다이버시티 기법이 적용되었으며, 여기서는 16 QAM 변조가 사용된다. 순환형 프리픽스(cyclic prefix)의 길이가 채널 지연 확산보다 더 큰 것으로 가정된다.
도 2는 무-위상-잡음 및 위상-잡음-무-보정 경우들(no-phase-noise and phase-noise-without-correction cases)과 비교하여 위상 에러 잡음 평가 방법에 대한 실시예의 SER 성능을 나타낸다. 정정이 없는 10-2의 작은 위상 잡음의 경우에도, 명백한 에러 플로어(error floor)가 존재한다. 한편, 여기에 제공된 특정한 실시예는 위상 잡음을 완화시키고, 따라서 성능은 무-위상-잡음 경우에 근접하게 유지된다. ML-기반 방식도 상기 특정 실시예보다 1-2 dB 더 나쁘다는 것을 알아두라.
제안된 방식에 대한 상이한 변조의 효과가 도 3에서 평가되는데, 도 3은 상기 특정한 실시예가 통상적인 변조 방법들에 대하여 강건함을 나타낸다. 또한, 성상도 사이즈(constellation size)가 증가할 때 임의의 실시예와 무-위상-잡음 경우 사이의 성능 차이가 커지게 되는데, 왜냐하면 더 큰 성상도가 평가 에러들에 더욱 민감하기 때문임을 알아두라.
도 4는 시스템의 SER 성능에 있어서, 다수의 파일럿들과 위상 잡음 레벨의 효과를 나타낸다. 상기 도면으로부터, 4 개의 파일럿들을 선택하는 것은 높은 스펙트럴 효율(파일럿들에 대한 4/64=6.25% 전송 대역폭)과 상대적으로 낮은 연산 복잡성을 갖는 적합한 성능을 제공함이 결론지어진다.
마지막으로, 도 5에서, 정규화된 MMSE(NMMSE)가 상이한 Np를 갖는 성능을 비교하기 위하여 사용된다. 우리가 평가 에러, NMMSE를 더 큰 Np에 의해 향상시킬 수 있을지라도, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 동일한 분량의 향상(the same amount improvement)이 SER에 대하여 일어나지 않음을 알아두라.
청구되는 본 발명의 요지의 실시예들이 다양한 내용들에서 사용될 수 있고 청구되는 본 발명의 요지가 이 관점의 범위로 제한되지 않는다는 것은 특별한 것이 아니다. 예를 들어, 실시예들은 예를 들면 셀룰러 폰, 개인 휴대 정보 단말기, 랩탑 컴퓨터들, 미디어 플레이어들, 및 유사 종류를 포함하여 다양한 가능한 통신 장치들에서 사용될 수 있다. 물론, 청구되는 본 발명의 요지가 상기 예시들에 대한 범위로 제한되지는 않는다. 다양한 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 하드웨어를 사용하는 다른 타입들의 장치들 및/또는 많은 다른 접근법들이 가능하고, 청구되는 요지의 범위 내에서 포함된다.
물론, 특정한 실시예들이 기술되었을지라도, 청구되는 본 발명의 요지가 특정한 실시예나 구현예의 범위로 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 한 실시예가 임의 장치 또는 장치들의 조합에서 작동하기 위해 구현되는 것과 같이 하드웨어에서 이루어질 수 있는 반면에, 다른 실시예는 소프트웨어로 이루어질 수 있다. 마찬가지로, 임의 실시예는 예를 들면 펌웨어에서, 또는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 임의 조합으로서 구현될 수 있다. 마찬가지로, 청구되는 요지가 이 관점의 범위로 제한되지 않을지라도, 한 실시예는 저장 매체 또는 저장 매체들과 같은 하나 이상의 물품들을 포함할 수 있다. 예를 들면 하나 이상의 CD0-ROM들 및/또는 디스크들과 같은 상기 저장 매체들은, 예를 들면 컴퓨터 시스템, 컴퓨팅 플랫폼, 또는 다른 시스템과 같은 임의 시스템에 의해 실행될 때, 청구되는 본 발명의 요지에 따른 방법의 임의 실시예, 예를 들면 앞서 기술된 실시예들 중의 하나가 실행되도록 야기할 수 있는 명령어들을 그 상에 저장할 수 있다. 한 잠재적 예시로서, 컴퓨팅 플랫폼은 하나 이상의 프로세싱 유닛들 또는 프로세서들, 디스플레이, 키보드 및/또는 마우스와 같은 하나 이상의 입력/출력 장치들, 및/또는 정적 랜덤 액세스 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 하드 드라이브와 같은 하나 이상의 메모리들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이는 상호관련될 수 있는 것과 같은 하나 이상의 질의들, 및/또는 하나 이상의 트리 표현식들을 디스플레이하기 위해 사용될 수 있으며, 그러나 역시, 청구되는 본 발명의 요지가 상기 예시의 범위로 제한되지는 않는다.
상기의 기술에서는, 청구되는 요지의 다양한 측면들이 기술되었다. 설명을 위해, 특정 숫자들, 시스템들 및/또는 구성들이 청구되는 본 발명의 요지의 전체 이해를 제공하기 위해 진술되었다. 그러나, 청구되는 본 발명의 요지가 특정 상세사항들 없이도 실행될 수 있다는 것은 본 기재의 장점을 갖는 본 기술 분야의 당업자에게는 명백할 것이다. 즉, 공지된 특성들은 청구되는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략 및/또는 단순화되었다. 일정 특성들이 묘사 및/또는 기술되는 반면에, 많은 수정들, 치환들, 변경들 및/또는 동등물들이 당업자에 일어날 것이다. 그러므로, 첨부되는 청구항들은 청구되는 본 발명의 요지의 핵심 내에서 이러한 모든 수정들 및/또는 변경들을 포함하도록 의도되는 것으로 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. MIMO-OFDM(multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 사용하는 수신기를 위한 위상 에러 잡음 감소 방법으로서,
    적어도 부분적으로 MMSE(minimal mean square error)에 기초하여 위상 에러 잡음을 평가하고;
    상기 평가된 위상 에러 잡음에 대하여 수신 신호를 조절하는 것을 포함하고,
    상기 위상 에러 잡음을 평가하는 것은 공통 위상 에러의 MMSE 평가에 의해 공통 위상 에러를 평가하는 것을 포함하는 것인, 위상 에러 잡음 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 신호를 조절하는 것은 상기 수신 신호의 디코딩을 조절하는 것을 포함하는 것인, 위상 에러 잡음 감소 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    공통 위상 에러를 평가하는 것은 공통 위상 에러의 통계치를 평가하는 것을 포함하는 것인, 위상 에러 잡음 감소 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 MIMO-OFDM 방식은 공간-시간 코딩(space-time coding)을 사용하는 것인, 위상 에러 잡음 감소 방법.
  6. 장치에 있어서,
    MIMO-OFDM(multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 사용하는 수신기를 포함하고,
    상기 수신기는 적어도 부분적으로 MMSE(minimal mean square error)에 기초하여 위상 에러 잡음을 평가하도록 구성되고, 상기 평가된 위상 에러 잡음에 대하여 수신 신호를 조절하도록 또한 구성된 것이고,
    상기 수신기는 공통 위상 에러의 MMSE 평가에 의해 공통 위상 에러를 평가하도록 또한 구성된 것인, 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신기는 수신 신호의 디코딩을 조절하도록 또한 구성된 것인, 장치.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 공통 위상 에러의 통계치를 평가하도록 또한 구성된 것인, 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신기는 공간-시간 코딩(space-time coding)을 사용하도록 구성된 것인, 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신기는 IEEE 802.11 표준에 부합하는 것인, 장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신기는 셀룰러 폰, 개인 휴대 정보 단말기, 랩탑 컴퓨터, 미디어 플레이어 디바이스 중 적어도 하나에 통합되는 것인, 장치.
  13. 장치로서,
    컴퓨팅 디바이스를 포함하고,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 적어도 부분적으로 MMSE(minimal mean square error)에 기초하여 MIMO-OFDM(multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiplexing) 통신 방식에 대하여 위상 에러 잡음을 평가하도록 구성되고,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 공통 위상 에러의 MMSE 평가에 의해 공통 위상 에러를 평가하도록 또한 구성된 것인, 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 평가된 위상 에러 잡음에 대하여 조절하기 위해 수신 신호들을 처리하도록 또한 구성된 것인, 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 수신 신호의 디코딩을 조절하도록 또한 구성된 것인, 장치.
  16. 삭제
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 공통 위상 에러의 통계치를 평가하도록 또한 구성된 것인, 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 공간-시간 코딩(space-time coding)을 사용하도록 구성된 것인, 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 IEEE 802.11 표준에 부합하는 것인, 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 셀룰러 폰, 개인 휴대 정보 단말기, 랩탑 컴퓨터, 미디어 플레이어 장치 중 적어도 하나에 통합되는 것인, 장치.
KR1020077015185A 2004-12-02 2005-12-02 위상 에러 잡음을 평가하기 위한 방법 및/또는 시스템 Active KR101001962B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US63243904P 2004-12-02 2004-12-02
US60/632,439 2004-12-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070116783A KR20070116783A (ko) 2007-12-11
KR101001962B1 true KR101001962B1 (ko) 2010-12-17

Family

ID=37865243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077015185A Active KR101001962B1 (ko) 2004-12-02 2005-12-02 위상 에러 잡음을 평가하기 위한 방법 및/또는 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8023583B2 (ko)
EP (1) EP1829245B1 (ko)
JP (1) JP4504431B2 (ko)
KR (1) KR101001962B1 (ko)
CN (1) CN101133566B (ko)
WO (1) WO2007032771A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7616695B1 (en) 2004-06-17 2009-11-10 Marvell International Ltd. MIMO equalizer design: an algorithmic perspective
US7978759B1 (en) * 2005-03-24 2011-07-12 Marvell International Ltd. Scalable equalizer for multiple-in-multiple-out (MIMO) wireless transmission
US8036257B2 (en) * 2006-05-05 2011-10-11 Alcatel Lucent Method of determining at least one transmit mode parameter for a multiple-input multiple-output system
CN101741791B (zh) * 2008-11-05 2013-05-29 财团法人工业技术研究院 估测方法及其估测装置
CN104168241B (zh) 2013-05-16 2017-10-17 华为技术有限公司 多输入输出正交频分复用通信系统及信号补偿方法
WO2015054810A1 (zh) 2013-10-14 2015-04-23 华为技术有限公司 一种信号处理的方法、装置及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030224750A1 (en) 2002-05-29 2003-12-04 Hemanth Sampath Method and system for multiple channel wireless transmitter and receiver phase and amplitude calibration

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7548506B2 (en) * 2001-10-17 2009-06-16 Nortel Networks Limited System access and synchronization methods for MIMO OFDM communications systems and physical layer packet and preamble design
JP3946087B2 (ja) * 2002-05-23 2007-07-18 三菱電機株式会社 通信システム、受信機および通信方法
US7286514B2 (en) * 2002-12-10 2007-10-23 New Jersey Institute Of Technology Method for phase noise suppression for OFDM based WLANs
GB0305486D0 (en) * 2003-03-11 2003-04-16 Koninkl Philips Electronics Nv Multi-input multi-output system
US7408976B1 (en) * 2004-05-19 2008-08-05 Marvell International Ltd. MIMO-OFDM receiver processing with frequency and channel estimation
US7313194B2 (en) * 2004-10-20 2007-12-25 New Jersey Institute Of Technology Method for phase noise mitigation in MIMO-OFDM systems

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030224750A1 (en) 2002-05-29 2003-12-04 Hemanth Sampath Method and system for multiple channel wireless transmitter and receiver phase and amplitude calibration

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008522559A (ja) 2008-06-26
JP4504431B2 (ja) 2010-07-14
EP1829245B1 (en) 2018-10-31
US8023583B2 (en) 2011-09-20
EP1829245A4 (en) 2011-11-02
WO2007032771A1 (en) 2007-03-22
CN101133566A (zh) 2008-02-27
US20060227893A1 (en) 2006-10-12
EP1829245A1 (en) 2007-09-05
US20110222639A1 (en) 2011-09-15
KR20070116783A (ko) 2007-12-11
US9191154B2 (en) 2015-11-17
CN101133566B (zh) 2013-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101118772B1 (ko) Ｐａｐｒ의 감소를 위한 방법 및/또는 시스템
JP5399497B2 (ja) Ｑｒ分解を使用したｍｍｓｅｍｉｍｏ復号器
US9191154B2 (en) Method and/or system for estimating phase error noise
Furqan et al. Adaptive OFDM‐IM for enhancing physical layer security and spectral efficiency of future wireless networks
Wang et al. High spectral efficiency and low error rate MIMO-GFDM for next-generation communication systems
Acar et al. High performance OFDM with index modulation
Song et al. Iterative joint channel estimation and signal detection in MIMO OFDM systems
Kwon et al. Cyclic delay diversity with frequency domain turbo equalization for uplink fast fading channels
Luo et al. Space-time block code and spatial multiplexing design for quadrature-OFDMA systems
Li et al. OFDM spread spectrum with index modulation
Nadiger et al. MIMO-OFDM Implementation Using VLSI
Lin MIMO–OFDM System Analysis and Achievement
Tao et al. Precoded OFDM over underwater acoustic channels
Timande et al. Performance Investigation of MIMO-OFDM Based Next Generation Wireless Techniques
Jing et al. Performance study of adaptive modulation/coding in MIMO-OFDM system
Chang et al. A low‐complexity turbo MUD for MU–MIMO SC‐FDMA systems
Lim et al. Space-time block code design for single-carrier frequency division multiple access
Yeşilyurt et al. Hybrid SNR‐Adaptive Multiuser Detectors for SDMA‐OFDM Systems
Qian et al. Generalized Code Index Modulation Aided AFDM for Spread Spectrum Systems
Zaib et al. Blind and semi-blind ML detection for space-time block-coded OFDM wireless systems
Yun et al. ICI canceling space-frequency block code for MISO-OFDM in fast fading channels
Furqan et al. Research Article Adaptive OFDM-IM for Enhancing Physical Layer Security and Spectral Efficiency of Future Wireless Networks
Cheng et al. Frequency-Hopped Space-Time Coded OFDM over Time-Varying Multipath Channel
Enayati et al. A novel channel coding scheme for smart antenna based MC-CDMA systems mid two-step reduced complexity multiuser detection algorithm
Simmons Software engineering licenses in texas

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20070702

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20080212

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20100224

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20100917

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20101210

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20101213

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131129

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20131129

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141128

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20141128

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150930

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150930

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161125

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20161125

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170929

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170929

Start annual number: 8

End annual number: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180928

Year of fee payment: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180928

Start annual number: 9

End annual number: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190924

Year of fee payment: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190924

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210929

Start annual number: 12

End annual number: 12

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230921

Start annual number: 14

End annual number: 14

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240925

Start annual number: 15

End annual number: 15