[go: up one dir, main page]

KR101295131B1 - A time domain equalizing apparatus and method using the omp algorithm in ofdm systems - Google Patents

A time domain equalizing apparatus and method using the omp algorithm in ofdm systems Download PDF

Info

Publication number
KR101295131B1
KR101295131B1 KR1020120047801A KR20120047801A KR101295131B1 KR 101295131 B1 KR101295131 B1 KR 101295131B1 KR 1020120047801 A KR1020120047801 A KR 1020120047801A KR 20120047801 A KR20120047801 A KR 20120047801A KR 101295131 B1 KR101295131 B1 KR 101295131B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel
support
signal
sparse
received
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.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020120047801A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임성빈
문우식
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
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 숭실대학교산학협력단 filed Critical 숭실대학교산학협력단
Priority to KR1020120047801A priority Critical patent/KR101295131B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101295131B1 publication Critical patent/KR101295131B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/01Equalisers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655Synchronisation arrangements
    • H04L27/2689Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
    • H04L27/2695Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with channel estimation, e.g. determination of delay spread, derivative or peak tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은, 수신된 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 신호에 포함된 파일럿 심벌(pilot symbol)을 이용하여 OMP(orthogonal matching pursuit) 알고리즘을 통해 수신 신호가 겪은 채널을 시간 영역에서 추정하고 수신 신호를 등화한다. 본 발명에 따르면, OMP 알고리즘을 통해 수신된 OFDM 신호에 포함된 파일럿 심벌로부터 시변 채널(time varying channel)을 추정하고 수신 신호를 등화함으로써, 채널 추정 복잡도가 감소되고, 잡음의 영향을 감소시키며, 요구되는 필터의 수를 줄일 수 있고, 채널 추정의 정확도가 높아져 BER(bit error rate) 특성을 향상시킬 수 있다.Disclosed are a time domain equalization apparatus and method using an OMP algorithm in an OFDM system. According to the present invention, a pilot symbol included in a received orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal is used to estimate a channel experienced by a received signal in a time domain through an orthogonal matching pursuit (OPM) algorithm and equalize the received signal. do. According to the present invention, by estimating the time varying channel from the pilot symbols included in the OFDM signal received through the OMP algorithm and equalizing the received signal, the channel estimation complexity is reduced, the influence of noise is reduced, The number of filters to be reduced can be reduced, and the accuracy of channel estimation can be improved to improve the bit error rate (BER) characteristic.

Description

OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치 및 방법{A time domain equalizing apparatus and method using the OMP algorithm in OFDM systems}A time domain equalizing apparatus and method using the OMP algorithm in OFDM systems

본 발명은 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수신된 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 신호에 포함된 파일럿 심벌(pilot symbol)을 이용하여 OMP(orthogonal matching pursuit) 알고리즘을 통해 수신 신호가 겪은 채널을 시간 영역에서 추정하고 수신 신호를 등화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for time domain equalization using an OMP algorithm in an OFDM system, and more particularly, orthogonal matching using a pilot symbol included in a received orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal. The present invention relates to an apparatus and method for estimating a channel experienced by a received signal in a time domain and equalizing the received signal through a pursuit algorithm.

OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템은 다수의 부반송파(sub-carrier)를 이용하여 데이터를 전송하는 방식으로, 부반송파의 간격이 심벌(symbol) 대역폭의 반으로 좁고, 각 부반송파마다 데이터 심벌을 실어, 주파수 효율성이 높고 고속 전송에 유리한 장점이 있다. 또한 여러 개의 심벌을 하나의 심벌 블록으로 한번에 전송하는 방법으로 심벌의 직교성을 유지하기 위해 보호 구간을 삽입하는데 이때 채널의 최대 지연보다 긴 보호 구간을 삽입함으로써 다중 경로 페이딩(multi path fading)에 강한 장점이 있다.Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system transmits data by using a plurality of subcarriers, and the interval of subcarriers is narrowed to half of the symbol bandwidth, and the data symbols are loaded for each subcarrier and frequency It has the advantage of high efficiency and high speed transmission. In addition, by inserting a guard interval to maintain the orthogonality of the symbol by transmitting several symbols in one symbol block at this time, a strong advantage in multipath fading by inserting a guard interval longer than the maximum delay of the channel. There is this.

OFDM을 이용한 차세대 이동 통신 서비스로는 LTE(long term evolution), WAVE(wirelss access in vehicular environments) 등이 있는데, 이런 서비스는 커버리지(coverage)가 넓고 높은 주파수 대역을 사용하면서 빠른 이동체가 존재하는 환경을 고려하고, 주파수 효율을 위해 심벌 길이도 점차 길어지고 있다. 이러한 특성으로 인하여 OFDM 채널의 시변 특성이 강해지게 된다. 시변 채널의 영향으로 인해 OFDM 부반송파 간에 직교성이 유지되지 않게 되어, 인접 부반송파 간에 영향을 미치는 ICI(inter channel interference)가 발생한다.Next-generation mobile communication services using OFDM include long term evolution (LTE) and wires access in vehicular environments (WAVE). These services provide a wide coverage and high-bandwidth environment. In consideration of this, the symbol length is also getting longer for frequency efficiency. Due to these characteristics, the time-varying characteristics of the OFDM channel become stronger. Due to the influence of the time-varying channel, orthogonality is not maintained between OFDM subcarriers, resulting in inter channel interference (ICI) affecting adjacent subcarriers.

이러한 환경에서는 ZF(zero forcing) 방법에 의한 주파수 영역 단일 탭 등화기 등과 같은 간단한 채널 등화 방법으로는 좋은 성능을 얻기 어렵다. 따라서 더 높은 채널 해상도를 얻을 수 있는 시간 영역 등화 방법을 이용하고 있다. 시간 영역 등화 방법 중 하나로 LS(least squares) 방법이 있으나, 이 방법은 채널의 길이가 길어질수록 잡음에 의한 채널 추정 오차가 커지는 문제점이 있다.In such an environment, it is difficult to obtain good performance by a simple channel equalization method such as a frequency domain single tap equalizer by the zero forcing (ZF) method. Therefore, we use a time domain equalization method that can achieve higher channel resolution. One of the time-domain equalization methods is the LS (least squares) method, but this method has a problem in that the channel estimation error due to noise increases as the length of the channel increases.

KR 10-2005-0046209 (삼성전자 주식회사 외 5인) 2005. 5. 18. 특허문헌 1은 직교 주파수 분할 다중 전송 안테나 시스템에서 시변 채널의 추정 방법으로서, 특허문헌 1에는 LS(least square) 방법에 의해 시간 영역에서 등화하는 내용이 개시되어 있다.KR 10-2005-0046209 (Samsung Electronics Co., Ltd., et al. 5) 2005. 5. 18. Patent Document 1 is a method of estimating time-varying channels in an orthogonal frequency division multiplexed transmission antenna system. The contents of equalization in the time domain are disclosed. KR 10-2010-0080667 (서울대학교 산학협력단) 2010. 7. 12. 특허문헌 2는 직교 주파수 분할 다중화 기반 무선 통신 시스템에서 그룹핑 엠엠에스이를 이용한 순서 채널 추정 장치 및 방법으로서, 특허문헌 2에는 LS(least square) 방법에 의해 시간 영역에서 등화하는 내용이 개시되어 있다.KR 10-2010-0080667 (Seoul National University Industry-University Cooperation Group) 2010. 7. 12. Patent Document 2 is an apparatus and method for order channel estimation using grouping MS in Orthogonal Frequency Division Multiplexing based wireless communication system. The content equalization in the time domain by the least square method is disclosed.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, OMP 알고리즘을 통해 수신된 OFDM 신호에 포함된 파일럿 심벌을 이용하여 시변 채널(time varying channel)을 추정하고 수신 신호를 등화하는 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a time domain equalization using an OMP algorithm in an OFDM system that estimates a time varying channel and equalizes a received signal using a pilot symbol included in an OFDM signal received through an OMP algorithm. An apparatus and method are provided.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치는, 외부 장치로부터 전송되는 OFDM 신호를 수신하고, 수신한 상기 OFDM 신호로부터 파일럿 심벌(pilot symbol)을 분리하는 신호 수신부; 및In the OFDM system according to the present invention for achieving the above technical problem, a time domain equalizer using an OMP algorithm receives an OFDM signal transmitted from an external device and separates a pilot symbol from the received OFDM signal. A signal receiving unit; And

스파스(sparse)한 채널(channel) 벡터에서 0이 아닌 원소의 위치를 나타내는 인덱스인 서포트(support)를 선택하여 서포트 집합에 추가하며, 기 설정된 파일럿 심벌의 측정 행렬(sensing matrix) 및 상기 서포트 집합을 통해 상기 신호 수신부를 통해 획득한 파일럿 심벌로부터 원 스파스(sparse) 시변 채널(time varying channel)을 추정하며, 서포트의 선택, 서포트의 추가 및 채널 추정을 반복적으로 수행하여 스파스한 시변 채널을 추정하고, 추정된 상기 스파스한 시변 채널의 역함수를 구해 수신한 상기 OFDM 신호를 등화하는 채널 추정부;를 포함한다.A support, which is an index indicating a non-zero element position in a sparse channel vector, is selected and added to a support set, and a measurement matrix of a preset pilot symbol and the support set are provided. By estimating the original sparse time varying channel from the pilot symbols acquired through the signal receiver through the selection of the support, adding the support, and performing channel estimation repeatedly, the sparse time varying channel is obtained. And a channel estimator for estimating, and obtaining an inverse function of the estimated sparse time-varying channel to equalize the received OFDM signal.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 방법은, 외부 장치로부터 전송되는 OFDM 신호를 수신하는 단계; 수신한 상기 OFDM 신호로부터 파일럿 심벌을 분리하는 단계; 스파스한 채널 벡터에서 0이 아닌 원소의 위치를 나타내는 인덱스인 서포트를 선택하는 단계; 상기 선택된 서포트를 서포트 집합에 추가하는 단계; 기 설정된 파일럿 심벌의 측정 행렬 및 상기 서포트 집합을 통해 수신한 상기 OFDM 신호로부터 획득한 상기 파일럿 심벌로부터 원 스파스 시변 채널을 추정하는 단계; 상기 서포트 선택 단계, 상기 서포트 추가 단계 및 상기 채널 추정 단계를 반복적으로 수행하여 스파스한 시변 채널을 추정하는 단계; 및 추정된 상기 스파스한 시변 채널의 역함수를 구해 수신한 상기 OFDM 신호를 등화하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a time domain equalization method using an OMP algorithm, the method including: receiving an OFDM signal transmitted from an external device; Separating pilot symbols from the received OFDM signal; Selecting a support that is an index indicating the position of a nonzero element in a sparse channel vector; Adding the selected support to a support set; Estimating a one sparse time-varying channel from a pilot matrix obtained from a measurement matrix of a preset pilot symbol and the OFDM signal received through the support set; Estimating a sparse time-varying channel by repeatedly performing the support selection step, the support addition step, and the channel estimation step; And equalizing the received OFDM signal by obtaining an inverse function of the estimated sparse time-varying channel.

본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치 및 방법에 의하면, OMP 알고리즘을 통해 수신된 OFDM 신호에 포함된 파일럿 심벌로부터 시변 채널(time varying channel)을 추정하고 수신 신호를 등화함으로써, 채널 추정 복잡도가 감소되고, 잡음의 영향을 감소시키며, 요구되는 필터의 수를 줄일 수 있고, 채널 추정의 정확도가 높아져 BER(bit error rate) 특성을 향상시킬 수 있다.According to an apparatus and method for time domain equalization using an OMP algorithm in an OFDM system according to the present invention, by estimating a time varying channel from a pilot symbol included in an OFDM signal received through an OMP algorithm and equalizing a received signal, The channel estimation complexity can be reduced, the effect of noise can be reduced, the number of filters required can be reduced, and the accuracy of channel estimation can be improved to improve the bit error rate (BER) characteristic.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시간 영역 등화 장치를 설명하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시간 영역 등화 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 3 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채널 추정 기법의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a block diagram illustrating a time domain equalizer according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating a time domain equalization method according to a preferred embodiment of the present invention, and
3 to 8 are graphs for explaining the performance of the channel estimation technique according to an embodiment of the present invention.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치 및 방법(이하 '시간 영역 등화 장치 및 방법'이라 함)의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the time domain equalizer and method (hereinafter referred to as "time domain equalizer and method") using the OMP algorithm in the OFDM system according to the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시간 영역 등화 장치를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a time domain equalizer according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 시간 영역 등화 장치(100)는 외부로부터 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 신호를 수신하고, 수신된 OFDM 신호의 파일럿 심벌(pilot symbol)로부터 수신 신호가 겪은 채널(channel)을 추정하여 수신 신호를 등화한다. 이를 위해, 시간 영역 등화 장치(100)는 신호 수신부(110) 및 채널 추정부(130)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the time domain equalization apparatus 100 receives an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal from the outside and estimates a channel experienced by the received signal from a pilot symbol of the received OFDM signal. Equalize the received signal. To this end, the time domain equalizer 100 includes a signal receiver 110 and a channel estimator 130.

여기서, OFDM 신호가 겪은 채널은 다중 경로 페이딩 채널(multi path fading channel)로 주파수 영역(frequency domain)에서는 전대역에서 채널 계수값을 가지고 있지만 시간 영역(time domain)에서는 대부분이 0이고 다중 경로가 있는 일부 지연에서만 계수값을 가지는 스파스(sparse) 채널이다.Here, the channel experienced by the OFDM signal is a multipath fading channel, which has channel coefficient values in the entire frequency band in the frequency domain, but most of them are 0 in the time domain, and some have multipath. A sparse channel with coefficients only at delay.

신호 수신부(110)는 외부 장치(도시하지 않음)로부터 전송되는 OFDM 신호를 수신한다. 그리고, 신호 수신부(110)는 채널을 추정할 수 있도록 수신 신호로부터 파일럿 심벌(pilot symbol)을 분리한다. 예컨대, 기저 대역(base band)에서 수신 신호를 푸리에 변환(Fourier transform)하면 수신 신호가 여러 개의 심벌(symbol)로 변환되는데 그 중 정해진 심벌만을 선택하여 파일럿 심벌(pilot symbol) 신호만을 분리할 수 있다.The signal receiver 110 receives an OFDM signal transmitted from an external device (not shown). The signal receiver 110 separates a pilot symbol from the received signal to estimate the channel. For example, when the received signal is Fourier transformed in a base band, the received signal is converted into a plurality of symbols, and only a predetermined symbol may be selected to separate only a pilot symbol signal. .

채널 추정부(130)는 OMP(orthogonal matching pursuit) 알고리즘을 이용하여 신호 수신부(110)를 통해 획득한 파일럿 심벌(pilot symbol) 신호로부터 채널(channel)을 추정하고 수신 신호를 등화한다. 여기서, 채널 추정부(130)는 서포트(support) 선택 과정, 서포트 집합 갱신 과정 및 채널(channel) 추정 과정을 반복적으로 수행하여 스파스(sparse)한 시변 채널(time varying channel)을 추정한다. 그리고, 채널 추정부(130)는 추정된 시변 채널(time varying channel)의 역함수를 구해 수신 신호를 등화한다.The channel estimator 130 estimates a channel from the pilot symbol signal obtained through the signal receiver 110 using an orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm and equalizes the received signal. Here, the channel estimator 130 repeatedly performs a support selection process, a support set update process, and a channel estimation process to estimate a sparse time varying channel. The channel estimator 130 obtains an inverse function of the estimated time varying channel and equalizes the received signal.

보다 자세하게 살펴보면, 채널 추정부(130)는 잔차(residual)와 기 설정된 파일럿 심벌(pilot symbol)의 측정 행렬(sensing matrix)을 곱하여 상관치(correlation)가 가장 큰 열(column)의 인덱스를 서포트(support)로 선택한다. 여기서, 기 설정된 측정 행렬(sensing matrix)의 행(row)은 채널 벡터(channel vector)의 길이를 말한다. 그리고, 서포트(support)는 스파스(sparse)한 채널(channel) 벡터에서 0이 아닌 원소의 위치를 나타내는 인덱스를 말한다. 그리고, 잔차(residual)는 신호 수신부(110)를 통해 획득한 파일럿 심벌(pilot symbol)에서 추정된 원 스파스(sparse) 시변 채널(time varying channel)을 차감한 결과를 말한다. 채널 추정부(130)는 선택된 서포트(support)를 서포트 집합에 추가한다. 채널 추정부(130)는 측정 행렬(sensing matrix) 및 서포트 집합을 통해 신호 수신부(110)를 통해 획득한 파일럿 심벌(pilot symbol)로부터 원 스파스(sparse) 시변 채널(time varying channel)을 추정한다. 채널 추정부(130)는 이와 같은 동작을 반복적으로 수행하면서 신호 수신부(110)를 통해 획득한 파일럿 심벌(pilot symbol)로부터 원 스파스(sparse) 시변 채널(time varying channel)을 추정한다.In more detail, the channel estimator 130 multiplies a residual matrix by a measuring matrix of a preset pilot symbol to support an index of a column having a largest correlation. support). Here, the row of the preset measuring matrix refers to the length of the channel vector. In addition, support refers to an index indicating a position of a non-zero element in a sparse channel vector. The residual refers to a result obtained by subtracting an estimated one sparse time varying channel from a pilot symbol acquired through the signal receiver 110. The channel estimator 130 adds the selected support to the support set. The channel estimator 130 estimates a one sparse time varying channel from a pilot symbol obtained through the signal receiver 110 through a measurement matrix and a support set. . The channel estimator 130 repeatedly performs such an operation and estimates a one sparse time varying channel from a pilot symbol acquired through the signal receiver 110.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시간 영역 등화 과정에서 이용되는 OFDM 시스템 모델과 OMP 알고리즘에 대해 보다 자세하게 설명한다.
Hereinafter, an OFDM system model and an OMP algorithm used in a time domain equalization process according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

1. OFDM 시스템 모델1. OFDM System Model

OFDM 전송 방식은 전체 대역폭을

Figure 112012036003212-pat00001
개의 협대역 직교 부반송파로 분할하고, 각 부반송파에 정보를 실어서 동시에 전송하는 방식이다. OFDM 송신 신호는
Figure 112012036003212-pat00002
번째 심벌 블록
Figure 112012036003212-pat00003
Figure 112012036003212-pat00004
-포인트 IFFT(inverse fast fourier transform)하여 전송한다. 여기서,
Figure 112012036003212-pat00005
Figure 112012036003212-pat00006
이다. 전송 신호는 인덱스
Figure 112012036003212-pat00007
를 삭제한 형태로 다음의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.OFDM transmission scheme reduces the overall bandwidth
Figure 112012036003212-pat00001
It is divided into two narrowband orthogonal subcarriers, and the information is loaded on each subcarrier and transmitted simultaneously. OFDM transmission signal
Figure 112012036003212-pat00002
First symbol block
Figure 112012036003212-pat00003
To
Figure 112012036003212-pat00004
-Transmit by inverse fast fourier transform (IFFT). here,
Figure 112012036003212-pat00005
The
Figure 112012036003212-pat00006
to be. Transmit signal index
Figure 112012036003212-pat00007
In a deleted form as shown in Equation 1 below.

Figure 112012036003212-pat00008
Figure 112012036003212-pat00008

전송 신호

Figure 112012036003212-pat00009
Figure 112012036003212-pat00010
번째 심벌 블록의
Figure 112012036003212-pat00011
번째 시간 영역 신호로 부반송파
Figure 112012036003212-pat00012
개의 합으로 나타낼 수 있다. 또한, 전송 신호
Figure 112012036003212-pat00013
는 파일럿 신호
Figure 112012036003212-pat00014
와 데이터 신호
Figure 112012036003212-pat00015
의 합으로 나타낼 수 있다.
Figure 112012036003212-pat00016
Figure 112012036003212-pat00017
번째 부반송파의 주파수 영역 신호로 파일럿이나 데이터가 들어간다. 그리고,
Figure 112012036003212-pat00018
는 파일럿 신호의 위치를 나타내고,
Figure 112012036003212-pat00019
는 데이터 신호의 위치를 나타낸다.Transmission signal
Figure 112012036003212-pat00009
The
Figure 112012036003212-pat00010
Of the first symbol block
Figure 112012036003212-pat00011
Subcarrier as the first time-domain signal
Figure 112012036003212-pat00012
It can be represented as the sum of two dogs. In addition, the transmission signal
Figure 112012036003212-pat00013
Pilot signal
Figure 112012036003212-pat00014
And data signal
Figure 112012036003212-pat00015
As shown in FIG.
Figure 112012036003212-pat00016
The
Figure 112012036003212-pat00017
The pilot or data is entered into the frequency domain signal of the first subcarrier. And,
Figure 112012036003212-pat00018
Indicates the position of the pilot signal,
Figure 112012036003212-pat00019
Indicates the position of the data signal.

채널 추정은 파일럿 신호를 이용하여 할 수 있고, 수신된 파일럿 신호는 다음의 [수학식 2]와 같이 표시할 수 있다.The channel estimation may be performed using a pilot signal, and the received pilot signal may be expressed as in Equation 2 below.

Figure 112012036003212-pat00020
Figure 112012036003212-pat00020

여기서,

Figure 112012036003212-pat00021
Figure 112012036003212-pat00022
개의 다중 경로 채널을 통과한 수신 파일럿 신호를 나타낸다.
Figure 112012036003212-pat00023
는 채널의
Figure 112012036003212-pat00024
번째 복소 이득을 나타낸다.
Figure 112012036003212-pat00025
는 백색 잡음을 나타낸다.here,
Figure 112012036003212-pat00021
The
Figure 112012036003212-pat00022
Receive pilot signals through two multipath channels are shown.
Figure 112012036003212-pat00023
Of the channel
Figure 112012036003212-pat00024
Second complex gain.
Figure 112012036003212-pat00025
Indicates white noise.

[수학식 2]를 행렬식으로 표현하면 다음의 [수학식 3]과 같다.If Equation 2 is expressed as a determinant, Equation 3 is as follows.

Figure 112012036003212-pat00026
Figure 112012036003212-pat00026

한 심벌 블록 동안 채널이 불변한다고 가정하면, OFDM 수신 신호를 푸리에 변환하여 주파수 영역으로 다음의 [수학식 4] 및 [수학식 5]와 같이 표현할 수 있다.Assuming that the channel is invariant for one symbol block, the OFDM received signal may be Fourier transformed and expressed in the following equations in Equation 4 and Equation 5 in the frequency domain.

Figure 112012036003212-pat00027
Figure 112012036003212-pat00027

Figure 112012036003212-pat00028
Figure 112012036003212-pat00028

[수학식 4]의 신호 모델에서

Figure 112012036003212-pat00029
번째 부반송파가 파일럿 신호라면 채널 응답
Figure 112012036003212-pat00030
는 다음의 [수학식 6]에 의해 추정할 수 있다.In the signal model of Equation 4
Figure 112012036003212-pat00029
Channel response if the first subcarrier is a pilot signal
Figure 112012036003212-pat00030
Can be estimated by the following Equation 6.

Figure 112012036003212-pat00031
Figure 112012036003212-pat00031

2. OMP 알고리즘2. OMP algorithm

압축 센싱(compressive sensing : CS) 알고리즘은 신호가 스파스(sparse)하다면 나이퀴스트 비율(Nyquist rate) 이하로 측정된 신호에서도 원 신호를 완벽하게 복원할 수 있다. 이는 과소 결정된 선형 방정식에서 해를 구하는 것에 의해 이루어진다. 스파스(sparse) 신호는 신호의 대부분이 0 혹은 상대적으로 매우 적은 값을 가지는 신호를 말한다. 이때, 선형 변환을 거쳐 대부분 0이 되는 신호도 스파스(sparse) 신호에 포함된다.Compressive sensing (CS) algorithms can fully recover the original signal even if the signal is sparse, even at signals measured below the Nyquist rate. This is done by finding solutions in underdetermined linear equations. A sparse signal is a signal in which most of the signals have zero or relatively very small values. At this time, a signal which becomes mostly 0 through a linear transformation is also included in a sparse signal.

OFDM 채널도 주파수 영역에서는 모두 값을 가지지만 시간 영역에서는 스파스(sparse)하다고 할 수 있다. 위의 [수학식 5]의 주파수 영역 신호를 잡음

Figure 112012036003212-pat00032
는 제외하고 파일럿 신호만으로 표현하면 다음의 [수학식 7]과 같다.The OFDM channel also has a value in the frequency domain, but can be said to be sparse in the time domain. Noise in Frequency Domain Signal of Equation 5 above
Figure 112012036003212-pat00032
When expressed as a pilot signal only except for the following equation (7).

Figure 112012036003212-pat00033
Figure 112012036003212-pat00033

여기서,

Figure 112012036003212-pat00034
Figure 112012036003212-pat00035
행렬을 나타낸다.
Figure 112012036003212-pat00036
Figure 112012036003212-pat00037
DFT 행렬을 나타낸다.here,
Figure 112012036003212-pat00034
The
Figure 112012036003212-pat00035
Matrix.
Figure 112012036003212-pat00036
The
Figure 112012036003212-pat00037
Represents a DFT matrix.

압축 센싱 알고리즘으로 과소 결정된 선형 방정식의 해를 구할 수 있는 이유는 스파스(sparse) 신호에서 0이 아닌 부분만을 찾기 때문이다.

Figure 112012036003212-pat00038
-최소화 방법은 과소 결정된 방정식에서는 유일해를 가지지 않고 무수히 많은 해를 찾는 방법이다.
Figure 112012036003212-pat00039
-최소화 방법은 0이 아닌 부분만 찾는 방법이지만 모든 경우의 수를 찾는 NP-hard 문제이다.
Figure 112012036003212-pat00040
-최소화 방법은 모든 원소 절대값의 합을 최소화하는 방법으로
Figure 112012036003212-pat00041
개 정도의 측정값으로 스파스(sparse) 신호를 높은 확률로 복원할 수 있다. 위의 [수학식 7]의 선형 행렬
Figure 112012036003212-pat00042
Figure 112012036003212-pat00043
-최소화 방법으로 해를 구할 수 있는 지는 다음의 [수학식 8]과 같은 제한 합동 변환 특성(restricted isometry property : RIP) 조건을 만족하는 지로 확인할 수 있다.The compression-sensing algorithm can solve the underdetermined linear equations because it finds only the non-zero part of the sparse signal.
Figure 112012036003212-pat00038
Minimization is a method of finding a myriad of solutions without having a unique solution in an underestimated equation.
Figure 112012036003212-pat00039
-Minimization method finds only non-zero part but NP-hard problem finding number of all cases.
Figure 112012036003212-pat00040
Minimize is a method that minimizes the sum of the absolute values of all elements.
Figure 112012036003212-pat00041
With about a few measurements, the sparse signal can be recovered with high probability. Linear matrix of Equation 7 above
Figure 112012036003212-pat00042
To
Figure 112012036003212-pat00043
-Whether the solution can be obtained by the minimization method can be confirmed by satisfying the conditions of the restricted isometry property (RIP) as shown in [Equation 8].

Figure 112012036003212-pat00044
Figure 112012036003212-pat00044

여기서,

Figure 112012036003212-pat00045
는 제한 합동 변환 특성(RIP) 상수를 나타내고, 0에 가까울수록 의미가 있다. 그러나 모든 스파스(sparse) 신호에 대해 제한 합동 변환 특성(RIP) 조건을 확인하는 것은 NP-hard한 문제이기 때문에 사전에 선형 행렬
Figure 112012036003212-pat00046
가 좋은 행렬인지 판단하는 방법으로는 적절하지 않다.here,
Figure 112012036003212-pat00045
Represents the limiting joint transformation characteristic (RIP) constant, the closer to 0 is significant. However, it is a NP-hard problem to check the RIP condition for all sparse signals, so it is a linear matrix in advance.
Figure 112012036003212-pat00046
It is not a suitable way to determine if is a good matrix.

보다 현실적인 방법으로 선형 행렬

Figure 112012036003212-pat00047
에서 열(column) 간의 상호관계를 조사하여 판단할 수 있다. 선형 행렬 의 열(column)을
Figure 112012036003212-pat00049
라 하고, 이들이 각각 정규화되어 있으면 최대 상호 상관은 다음의 [수학식 9]와 같다.Linear matrix in a more realistic way
Figure 112012036003212-pat00047
This can be determined by examining the interrelationships between columns. Linear matrix Column of
Figure 112012036003212-pat00049
If they are normalized, the maximum cross correlation is as shown in Equation 9 below.

Figure 112012036003212-pat00050
Figure 112012036003212-pat00050

[수학식 9]에 따른 상호 상관값을 이용하여

Figure 112012036003212-pat00051
-최소화와
Figure 112012036003212-pat00052
-최소화가 같은 유일해를 가지게 되는 조건은 다음의 [수학식 10]과 같다.By using the cross-correlation value according to [Equation 9]
Figure 112012036003212-pat00051
Minimize and
Figure 112012036003212-pat00052
-The condition that minimizes the same solution is as shown in [Equation 10].

Figure 112012036003212-pat00053
Figure 112012036003212-pat00053

다음으로, 잡음이 포함된 측정 신호

Figure 112012036003212-pat00054
Figure 112012036003212-pat00055
-최소화 방법으로 풀어보면 다음의 [수학식 11]과 같다.Next, the measurement signal with noise
Figure 112012036003212-pat00054
To
Figure 112012036003212-pat00055
-When solved by the method of minimization is as shown in [Equation 11].

Figure 112012036003212-pat00056
Figure 112012036003212-pat00056

여기서,

Figure 112012036003212-pat00057
Figure 112012036003212-pat00058
보다 크거나 같다.here,
Figure 112012036003212-pat00057
The
Figure 112012036003212-pat00058
Is greater than or equal to

[수학식 11]과 같은

Figure 112012036003212-pat00059
-최소화 문제를 선형 문제로 변환하여 풀면 계산 복잡도가 대략
Figure 112012036003212-pat00060
에 해당하는 많은 연산을 필요로 한다. 이에 따라 본 발명에서는 계산량을 줄이기 위해 OMP 알고리즘을 이용하여 채널을 추정한다. OMP 알고리즘을 이용하여 채널을 추정하는 과정을 정리하면 다음의 [표 1]과 같다.Equation 11
Figure 112012036003212-pat00059
Solve by minimizing and minimizing a problem into a linear problem.
Figure 112012036003212-pat00060
It requires a lot of operations. Accordingly, in the present invention, the channel is estimated using the OMP algorithm to reduce the amount of computation. The process of estimating the channel using the OMP algorithm is summarized in the following [Table 1].

입력 :

Figure 112012036003212-pat00061
,
Figure 112012036003212-pat00062
,
Figure 112012036003212-pat00063
input :
Figure 112012036003212-pat00061
,
Figure 112012036003212-pat00062
,
Figure 112012036003212-pat00063
출력 :
Figure 112012036003212-pat00064
,
Figure 112012036003212-pat00065
Print :
Figure 112012036003212-pat00064
,
Figure 112012036003212-pat00065
Figure 112012036003212-pat00066
Figure 112012036003212-pat00067

repeat
Figure 112012036003212-pat00068

Figure 112012036003212-pat00069

Figure 112012036003212-pat00070


until
Figure 112012036003212-pat00072
Figure 112012036003212-pat00066
And
Figure 112012036003212-pat00067

repeat
Figure 112012036003212-pat00068

Figure 112012036003212-pat00069

Figure 112012036003212-pat00070


until
Figure 112012036003212-pat00072

여기서,

Figure 112012036003212-pat00073
는 수신된 신호에 포함된 파일럿 심벌(pilot symbol)을 나타낸다.
Figure 112012036003212-pat00074
는 기 설정된 파일럿 심벌을 FT(Fourier transform)하여 획득된 측정 행렬(sensing matrix)을 나타낸다.
Figure 112012036003212-pat00075
는 에러(error)를 나타낸다.
Figure 112012036003212-pat00076
는 선택된 인덱스들을 원소로 하는 서포트 집합을 나타낸다.
Figure 112012036003212-pat00077
는 추정된 시변 채널(time varying channel)을 나타내다.here,
Figure 112012036003212-pat00073
Denotes a pilot symbol included in the received signal.
Figure 112012036003212-pat00074
Denotes a measurement matrix obtained by Fourier transform (FT) a preset pilot symbol.
Figure 112012036003212-pat00075
Indicates an error.
Figure 112012036003212-pat00076
Indicates a support set whose elements are the selected indices.
Figure 112012036003212-pat00077
Denotes an estimated time varying channel.

OMP 알고리즘은 그리디(greedy) 알고리즘 방식으로 상관도가 높은 원소부터 해를 찾는 과정을 반복하는 알고리즘으로서 3단계로 이루어진다. 초기화 단계는 서포트 집합

Figure 112012036003212-pat00078
를 공집합으로 두고, 잔차(residual) 벡터
Figure 112012036003212-pat00079
을 수신된 신호에 포함된 파일럿 심벌
Figure 112012036003212-pat00080
로 한다. 그 다음으로 상관 관계를 확인하는 단계는
Figure 112012036003212-pat00081
의 값을 구하고 가장 큰 값의 인덱스를 서포트 집합
Figure 112012036003212-pat00082
에 추가한다. 마지막으로 업데이트 단계는
Figure 112012036003212-pat00083
로 새로운 시변 채널(time varying channel)
Figure 112012036003212-pat00084
을 구하고 잔차(residual) 벡터
Figure 112012036003212-pat00085
Figure 112012036003212-pat00086
로 갱신한다.The OMP algorithm is a greedy algorithm that repeats the process of finding solutions from highly correlated elements in three steps. Initialization phase is support set
Figure 112012036003212-pat00078
With the empty set, the residual vector
Figure 112012036003212-pat00079
The pilot symbol included in the received signal
Figure 112012036003212-pat00080
. The next step is to check the correlation
Figure 112012036003212-pat00081
Find the value of and support the index of the largest value.
Figure 112012036003212-pat00082
Add to Finally, the update phase
Figure 112012036003212-pat00083
New time varying channel
Figure 112012036003212-pat00084
Find the Residual Vector
Figure 112012036003212-pat00085
of
Figure 112012036003212-pat00086
Update to.

OMP 알고리즘은 종료 조건을 만족할 때까지 상관 관계를 확인하는 단계와 업데이트 단계를 반복해서 수행한다. 이때, OMP 알고리즘의 종료 조건은 채널의 스파시티(sparsity)를 찾을 수 있는 조건이어야 한다. OMP 알고리즘에서 매 반복마다 구하는 잔차(residual) 벡터로 종료 조건을 구하면 다음의 [수학식 12]와 같다.The OMP algorithm repeats the checking and updating steps until the end condition is satisfied. At this time, the termination condition of the OMP algorithm should be a condition that can find the sparsity of the channel. When the termination condition is obtained from the residual vector obtained for each iteration in the OMP algorithm, the following Equation 12 is obtained.

Figure 112012036003212-pat00087
Figure 112012036003212-pat00087

채널 추정이 정확히 이루어지면

Figure 112012036003212-pat00088
에서는 잡음이 남게 된다. 따라서 종료 조건은
Figure 112012036003212-pat00089
로 하고 잡음은 가우시안 분포를 가지고 있으므로
Figure 112012036003212-pat00090
은 실험적으로 구해진 5.43으로 설정한다.If channel estimation is correct
Figure 112012036003212-pat00088
Will leave noise. Therefore, the termination condition
Figure 112012036003212-pat00089
And the noise has a Gaussian distribution
Figure 112012036003212-pat00090
Is set to 5.43 obtained experimentally.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시간 영역 등화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a time domain equalization method according to a preferred embodiment of the present invention.

시간 영역 등화 장치(100)는 외부 장치로부터 전송되는 OFDM 신호를 수신하고(S210), 수신된 OFDM 신호로부터 파일럿 심벌(pilot symbol)을 분리한다(S220). 이후, 시간 영역 등화 장치(100)는 서포트(support)를 선택하고(S230), 선택된 서포트를 서포트 집합에 추가하며(S240), 측정 행렬(sensing matrix) 및 서포트 집합을 통해 수신된 신호에 포함된 파일럿 심벌(pilot symbol)로부터 원 스파스(sparse) 시변 채널(time varying channel)을 추정한다(S250). 이때, 시간 영역 등화 장치(100)는 수신된 신호에 포함된 파일럿 심벌(pilot symbol)에서 추정된 원 스파스(sparse) 시변 채널(time varying channel)을 차감한 결과를 나타내는 잔차(residual)와 측정 행렬(sensing matrix)을 곱하여 상관치(correlation)가 가장 큰 인덱스를 서포트(support)로 선택한다.The time domain equalizer 100 receives an OFDM signal transmitted from an external device (S210), and separates a pilot symbol from the received OFDM signal (S220). Then, the time domain equalizer 100 selects the support (S230), adds the selected support to the support set (S240), and includes the signal received through the measurement matrix and the support set. A one sparse time varying channel is estimated from the pilot symbol (S250). In this case, the time domain equalizer 100 measures residuals and measurements indicating a result of subtracting an estimated one sparse time varying channel from a pilot symbol included in a received signal. The index with the largest correlation is selected as the support by multiplying the sensing matrix.

시간 영역 등화 장치(100)는 서포트 선택 단계, 서포트 추가 단계 및 채널 추정 단계를 반복적으로 수행하여 수신된 신호에 포함된 파일럿 심벌에 대응되는 원 스파스 시변 채널을 추정한다(S260). 그 후, 시간 영역 등화 장치(100)는 추정된 채널의 역함수를 구하여 OFDM 수신 신호를 등화한다(S270).The time domain equalization apparatus 100 repeatedly performs a support selection step, a support addition step, and a channel estimation step to estimate a one sparse time-varying channel corresponding to a pilot symbol included in the received signal (S260). Thereafter, the time domain equalizer 100 equalizes the OFDM received signal by obtaining an inverse function of the estimated channel (S270).

도 3 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채널 추정 기법의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.3 to 8 are graphs for explaining the performance of the channel estimation technique according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 채널 추정 기법의 성능을 시험하기 위해, 심벌 에러율(symbol error rate : SER)을 종래의 LS(least squares) 기법을 이용한 시간 영역 등화 방법과 비교 실험한다.In order to test the performance of the channel estimation scheme according to the present invention, a symbol error rate (SER) is compared with a time domain equalization method using a conventional LS (least squares) technique.

성능 실험에서는 256개의 부반송파를 가지는 64-QAM OFDM 시스템을 이용한다. 신호의 대역폭은 10MHz이고 반송파 주파수는 5.9GHz이다. 또한, 64 샘플의 보호 구간과 8개의 부반송파마다 파일럿을 배치하여 32개의 파일럿이 존재한다. 채널 추정은 32 샘플 지연까지 이루어진다. 성능 실험에 사용한 채널은

Figure 112012036003212-pat00091
의 지연을 갖는 2-path 채널과
Figure 112012036003212-pat00092
의 지연을 갖는 6-path의 다중 경로 채널을 이용한다. 이때, 도플러 주파수는 10Hz, 100Hz, 1kHZ로 하여 각 채널에서 실험한다.In the performance experiment, a 64-QAM OFDM system with 256 subcarriers is used. The bandwidth of the signal is 10 MHz and the carrier frequency is 5.9 GHz. In addition, there are 32 pilots in which 64 pilot intervals and 8 subcarriers are arranged for pilots. Channel estimation is made up to a 32 sample delay. The channel we used for the performance experiment
Figure 112012036003212-pat00091
2-path channel with a delay of
Figure 112012036003212-pat00092
Use a 6-path multipath channel with a delay of. At this time, the Doppler frequency is 10Hz, 100Hz, 1kHZ experiments in each channel.

도 3는 2-path 채널에서 도플러 주파수가 10Hz인 경우에 심벌 에러율을 실험한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 4는 2-path 채널에서 도플러 주파수가 100Hz인 경우에 심벌 에러율을 실험한 결과를 나타내는 그래프이며, 도 5는 2-path 채널에서 도플러 주파수가 1kHz인 경우에 심벌 에러율을 실험한 결과를 나타내는 그래프이다. 여기서, 가로 축은 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio : SNR)를 나타내고, 세로 축은 심벌 에러율(SER)을 나타낸다. 또한, 선 ①은 종래의 LS(least squares) 기법에 따른 채널 추정의 시험 결과를 나타내고, 선 ②는 본 발명에 따른 채널 추정의 시험 결과를 나타낸다.3 is a graph illustrating a result of experimenting with a symbol error rate when the Doppler frequency is 10 Hz in the 2-path channel, and FIG. 4 is a graph showing a result of experimenting with a symbol error rate when the Doppler frequency is 100 Hz in the 2-path Channel. 5 is a graph illustrating a result of experimenting with a symbol error rate when the Doppler frequency is 1 kHz in a 2-path channel. Here, the horizontal axis represents the signal to noise ratio (SNR), and the vertical axis represents the symbol error rate (SER). In addition, the line ① represents the test result of the channel estimation according to the conventional LS (least squares) technique, and the line ② represents the test result of the channel estimation according to the present invention.

도 3을 참조하면, 신호 대 잡음 비(SNR)가 15dB 내지 35dB일 때 본 발명이 종래의 방법보다 약 3dB 정도 성능이 우수함을 확인 할 수 있다. 또한, 신호 대 잡음 비(SNR)가 36dB일 때 본 발명은

Figure 112012036003212-pat00093
정도로 가장 낮은 심벌 에러율(SER)이 나오는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 채널 추정이 종래의 방법에 의한 채널 추정보다 성능이 향상됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, when the signal-to-noise ratio (SNR) is 15 dB to 35 dB, it can be confirmed that the present invention is about 3 dB superior to the conventional method. In addition, when the signal-to-noise ratio (SNR) is 36 dB, the present invention
Figure 112012036003212-pat00093
It can be seen that the lowest symbol error rate (SER) is obtained. As such, it can be seen that the channel estimation according to the present invention improves performance over the channel estimation by the conventional method.

도 6은 6-path 채널에서 도플러 주파수가 10Hz인 경우에 심벌 에러율을 실험한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 7은 6-path 채널에서 도플러 주파수가 100Hz인 경우에 심벌 에러율을 실험한 결과를 나타내는 그래프이며, 도 8은 6-path 채널에서 도플러 주파수가 1kHz인 경우에 심벌 에러율을 실험한 결과를 나타내는 그래프이다. 여기서, 가로 축은 신호 대 잡음 비(SNR)를 나타내고, 세로 축은 심벌 에러율(SER)을 나타낸다. 또한, 선 ①은 종래의 LS(least squares) 기법에 따른 채널 추정의 시험 결과를 나타내고, 선 ②는 본 발명에 따른 채널 추정의 시험 결과를 나타낸다.FIG. 6 is a graph illustrating a result of experimenting with a symbol error rate when the Doppler frequency is 10 Hz in a 6-path channel, and FIG. 7 is a graph showing a result of experimenting with a symbol error rate when the Doppler frequency is 100 Hz in a 6-path Channel. 8 is a graph illustrating a result of experimenting with a symbol error rate when the Doppler frequency is 1 kHz in a 6-path channel. Here, the horizontal axis represents the signal-to-noise ratio (SNR), and the vertical axis represents the symbol error rate (SER). In addition, the line ① represents the test result of the channel estimation according to the conventional LS (least squares) technique, and the line ② represents the test result of the channel estimation according to the present invention.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 다중 경로 채널에서도 본 발명에 따른 채널 추정이 종래의 방법에 의한 채널 추정보다 성능이 향상됨을 확인할 수 있다.6 to 8, it can be seen that even in a multipath channel, channel estimation according to the present invention improves performance over channel estimation by a conventional method.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 다음의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted without departing from the scope of the appended claims.

100 : 시간 영역 등화 장치, 110 : 신호 수신부,
130 : 채널 추정부
100: time domain equalizer, 110: signal receiver,
130: channel estimation unit

Claims (4)

외부 장치로부터 전송되는 OFDM 신호를 수신하고, 수신한 상기 OFDM 신호로부터 파일럿 심벌(pilot symbol)을 분리하는 신호 수신부; 및
스파스(sparse)한 채널(channel) 벡터에서 0이 아닌 원소의 위치를 나타내는 인덱스인 서포트(support)를 선택하여 서포트 집합에 추가하며, 기 설정된 파일럿 심벌의 측정 행렬(sensing matrix) 및 상기 서포트 집합을 통해 상기 신호 수신부를 통해 획득한 파일럿 심벌로부터 원 스파스(sparse) 시변 채널(time varying channel)을 추정하며, 서포트의 선택, 서포트의 추가 및 채널 추정을 반복적으로 수행하여 스파스한 시변 채널을 추정하고, 추정된 상기 스파스한 시변 채널의 역함수를 구해 수신한 상기 OFDM 신호를 등화하는 채널 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치.
A signal receiver which receives an OFDM signal transmitted from an external device and separates a pilot symbol from the received OFDM signal; And
A support, which is an index indicating a non-zero element position in a sparse channel vector, is selected and added to a support set, and a measurement matrix of a preset pilot symbol and the support set are provided. By estimating the original sparse time varying channel from the pilot symbols acquired through the signal receiver through the selection of the support, adding the support, and performing channel estimation repeatedly, the sparse time varying channel is obtained. And a channel estimator for estimating, and obtaining an inverse function of the estimated sparse time-varying channel to equalize the received OFDM signal.
제 1항에 있어서,
상기 채널 추정부는 상기 신호 수신부를 통해 획득한 파일럿 심벌에서 상기 추정된 원 스파스 시변 채널을 차감한 결과를 나타내는 잔차(residual)와 상기 측정 행렬을 곱하여 상관치(correlation)가 가장 큰 인덱스를 상기 서포트로 선택하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 장치.
The method of claim 1,
The channel estimator multiplies the residual matrix representing the result of subtracting the estimated one sparse time-varying channel from the pilot symbol acquired through the signal receiver and the measurement matrix, thereby supporting the index having the largest correlation. The time domain equalizer using the OMP algorithm in an OFDM system, characterized in that the selection.
외부 장치로부터 전송되는 OFDM 신호를 수신하는 단계;
수신한 상기 OFDM 신호로부터 파일럿 심벌을 분리하는 단계;
스파스한 채널 벡터에서 0이 아닌 원소의 위치를 나타내는 인덱스인 서포트를 선택하는 단계;
상기 선택된 서포트를 서포트 집합에 추가하는 단계;
기 설정된 파일럿 심벌의 측정 행렬 및 상기 서포트 집합을 통해 수신한 상기 OFDM 신호로부터 획득한 상기 파일럿 심벌로부터 원 스파스 시변 채널을 추정하는 단계;
상기 서포트 선택 단계, 상기 서포트 추가 단계 및 상기 채널 추정 단계를 반복적으로 수행하여 스파스한 시변 채널을 추정하는 단계; 및
추정된 상기 스파스한 시변 채널의 역함수를 구해 수신한 상기 OFDM 신호를 등화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 방법.
Receiving an OFDM signal transmitted from an external device;
Separating pilot symbols from the received OFDM signal;
Selecting a support that is an index indicating the position of a nonzero element in a sparse channel vector;
Adding the selected support to a support set;
Estimating a one sparse time-varying channel from a pilot matrix obtained from a measurement matrix of a preset pilot symbol and the OFDM signal received through the support set;
Estimating a sparse time-varying channel by repeatedly performing the support selection step, the support addition step, and the channel estimation step; And
Equalizing the received OFDM signal by obtaining an inverse function of the estimated sparse time-varying channel.
제 3항에 있어서,
상기 서포트 선택 단계에서 수신한 상기 OFDM 신호로부터 획득한 상기 파일럿 심벌에서 상기 추정된 원 스파스 시변 채널을 차감한 결과를 나타내는 잔차와 상기 측정 행렬을 곱하여 상관치가 가장 큰 인덱스를 상기 서포트로 선택하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서 OMP 알고리즘을 이용한 시간 영역 등화 방법.
The method of claim 3,
Selecting an index having the largest correlation by multiplying the measurement matrix by a residual representing a result of subtracting the estimated one sparse time-varying channel from the pilot symbol obtained from the OFDM signal received in the support selection step; A time domain equalization method using OMP algorithm in an OFDM system.
KR1020120047801A 2012-05-07 2012-05-07 A time domain equalizing apparatus and method using the omp algorithm in ofdm systems Expired - Fee Related KR101295131B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047801A KR101295131B1 (en) 2012-05-07 2012-05-07 A time domain equalizing apparatus and method using the omp algorithm in ofdm systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047801A KR101295131B1 (en) 2012-05-07 2012-05-07 A time domain equalizing apparatus and method using the omp algorithm in ofdm systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101295131B1 true KR101295131B1 (en) 2013-08-16

Family

ID=49220243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120047801A Expired - Fee Related KR101295131B1 (en) 2012-05-07 2012-05-07 A time domain equalizing apparatus and method using the omp algorithm in ofdm systems

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101295131B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101748814B1 (en) * 2015-12-29 2017-06-19 고려대학교 산학협력단 Apparatus and method for signal trransmitting and receiviing with hibrid beamforming
CN108988867A (en) * 2018-07-26 2018-12-11 深圳大学 Perception matrix construction methods, system and the storage medium of volume measured compressed perception
KR20190093100A (en) * 2018-01-31 2019-08-08 연세대학교 산학협력단 Apparatus and method for generating pilot pattern
CN115632914A (en) * 2022-10-10 2023-01-20 中国人民解放军空军工程大学 Sparse channel estimation and power amplifier nonlinear distortion elimination method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040179483A1 (en) 2002-03-28 2004-09-16 Randall Perlow Sparse channel equalization

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040179483A1 (en) 2002-03-28 2004-09-16 Randall Perlow Sparse channel equalization

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101748814B1 (en) * 2015-12-29 2017-06-19 고려대학교 산학협력단 Apparatus and method for signal trransmitting and receiviing with hibrid beamforming
WO2017115930A1 (en) * 2015-12-29 2017-07-06 고려대학교 산학협력단 Transmitter, receiver, and signal transmitting and receiving method for hybrid beam forming
KR20190093100A (en) * 2018-01-31 2019-08-08 연세대학교 산학협력단 Apparatus and method for generating pilot pattern
KR102067333B1 (en) 2018-01-31 2020-03-02 연세대학교 산학협력단 Apparatus and method for generating pilot pattern
CN108988867A (en) * 2018-07-26 2018-12-11 深圳大学 Perception matrix construction methods, system and the storage medium of volume measured compressed perception
CN108988867B (en) * 2018-07-26 2020-09-08 深圳大学 Method, system and medium for constructing compressed sensing matrix during matrix disturbance measurement
CN115632914A (en) * 2022-10-10 2023-01-20 中国人民解放军空军工程大学 Sparse channel estimation and power amplifier nonlinear distortion elimination method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100918747B1 (en) Device and method for transmitting uplink signal in mobile communication system using orthogonal frequency division multiple access method
KR101292131B1 (en) Mimo preamble for initial access with an unknown number of transmit antennas
KR101212471B1 (en) Delay restricted channel estimation for multi-carrier systems
US9860764B2 (en) Channel estimation for a subset of resource elements of a resource block
CN102804719B (en) Method and apparatus for enhanced channel estimation in wireless communication systems
CN104301275B (en) The pilot frequency locations optimized based on pilot interval determine method and R-T unit
KR101622798B1 (en) Channel estimation method and apparatus thereof in a wireless communication system
TWI449367B (en) Channel estimation method, pilot information selection method, user equipment and base station
KR101295131B1 (en) A time domain equalizing apparatus and method using the omp algorithm in ofdm systems
US7557752B2 (en) Apparatus and method for communication
KR20080087397A (en) Sliding Window Channel Estimator and Method in Broadband Wireless Communication System
KR20080058342A (en) Improved Symbol Recovery for Zero-Prefix Orthogonal Frequency Division Multiplexing Systems
Rodriguez-Pineiro et al. Experimental validation of ICI-aware OFDM receivers under time-varying conditions
CN102870347B (en) Channel quality estimation for MLSE receptor
CN102035768A (en) Method and device for measuring carrier to interference and noise ratio
KR100770898B1 (en) Noise measuring device and method in wireless communication system
WO2015085820A1 (en) Pilot frequency arrangement determination method and base station
KR20120071250A (en) Method and device for channel estimation in mobile communication system
Suárez-Casal et al. Experimental assessment of WiMAX transmissions under highly time-varying channels
CN101945070A (en) Method and device for measuring noise
KR101872110B1 (en) Method and apparatus for channel estimation in communication system
JP2013046131A (en) Method for estimating time-varying and frequency-selective channels
KR101673180B1 (en) Apparatus and method for channel estimate in wireless communication system
KR102005616B1 (en) Digital audio broadcasting system based on ofdm and method of mode and frame detection using the same
KR100647079B1 (en) Discrete Fourier Transform-based Channel Estimation Method for Frequency-Division Wireless Modem

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20120507

PA0201 Request for examination
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: 20130731

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20130805

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20130806

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160627

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160627

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170703

Start annual number: 5

End annual number: 5

PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20200516