MIMO-OFDM 시스템에서 시간영역 훈련신호들의 직교화를 통한채널추정 방법

전형구,Jeon, Hyoung-Goo 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.12

본 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템에서 시간영역 훈련신호의 직교화를 통한 채널추정 방법을 제안하였다. 본 논문에서는 Jeon[8]이 제안한 방법을 그대로 송신 안테나 개수가 4개인 MIMO-OFDM 시스템으로 확장하였을 때 수신기에서 다중경로 지연신호로 인하여 훈련신호가 직교되는 않는 문제점이 있음을 보였다. 이러한 문제점에 대한 해결책으로 훈련신호 중앙에 보호구간을 삽입하는 새로운 훈련신호 발생 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 훈련신호들이 서로 직교하기 때문에 수신기에서 Walsh decoding sum기법을 통하여 시간영역에서 채널응답을 추정할 수 있음을 보였다. In this paper, a channel estimation method by orthogonalizing of the time domain training signal in MIMO-OFDM systems is proposed. It has shown that Jeon's method[8] cannot be directly used in 4 Tx antenna MIMO-OFDM systems since the delayed Rx signals interfere the orthogonal property of the time domain training signals. As a possible solution to the problem, in this paper, a guard interval is inserted into the center of the training signals so that the orthogonal property between the Rx training signals can be maintained. It is shown by using computer simulations that the proposed method can estimate the channel response in time domain in 4 Tx antenna MIMO-OFDM systems.

Null 부반송파를 갖는 MIMO-OFDM에서 채널 예측 기반적응 채널 추적 방식

전형구,Jeon, Hyoung-Goo 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.5c

본 논문에서는 다중 채널 레이리 페이딩으로 인하여 발생하는 시변 채널 환경에서 효율적으로 채널을 추적할 수 있는 방식을 제안하였다. 제안된 적응 채널 추적 방식은 채널 변화를 추정하여 채널을 예측할 수 있으며 예측된 채널 응답을 이용하여 주파수 영역에서 다른 안테나로부터 수신되는 간섭 신호를 제거한다. 그 후 AWGN 성분을 줄이기 위하여 시간영역 채널 추정을 수행한다. 제안된 방식의 장점은 매 심벌 마다 채널 추적시 역행렬을 구할 필요가 없다. 시뮬레이션 결과는 기존의 채널 추적 방식보다 시변 채널 환경에서 더 나은 성능을 보였다. 도플러 주파수 300 Hz, BER = 10-3 조건에서 기존의 Li 방식 보다 약 2.5 dB 성능이 개선되었다. 도플러 주파수 600 Hz에서 기존 방식과 제안된 방식의 성능 차이는 더욱 커졌다. This paper proposes an efficient scheme to track a time variant channel induced by multi-path Rayleigh fading in mobile MIMO-OFDM systems with null sub-carriers. The proposed adaptive channel tracking scheme removes in the frequency domain the interfering signals of the other transmit (Tx) antennas by using a predicted channel frequency response before starting the channel estimation. Time domain channel estimation is then performed to reduce the additive white Gaussian noise (AWGN). The simulation results show that the proposed method is better than the conventional channel tracking method [3] in time varying channel environments. At a Doppler frequency of 300 Hz and bit error rates (BER) of 10-3, signal-to-noise power ratio (Eb/N0) gains of about 2.5 dB are achieved relative to the conventional channel tracking method [3]. At a Doppler frequency of 600 Hz, the performance difference between the proposed method and conventional one becomes much larger.

MIMO-OFDM 시스템에서 Walsh 부호화된 훈련 신호를 이용한 시간 영역 채널 추정 방식

전형구,장종욱,송형규,Jeon, Hyoung-Goo,Jang, Jong-Wook,Song, Hyoung-Kyu 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.3C

본 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템에서 월쉬 부호화된 훈련신호를 이용하는 새로운 채널 추정 방식을 제안하였다. 월쉬 부호화된 훈련신호는 시간 영역에서 서로 직교하도록 설계된다. 이러한 직교성을 이용하여 월쉬 디코딩을 수행하면 시간 영역에서 원하는 훈련 신호를 분리할 수 있고 채널 추정이 가능하다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 제안된 방법은 계산량 감소에도 불구하고 최적 훈련 신호를 사용하는Li의 원래 방법[4]과 비교했을 때 거의 동일한 mean square error (MSE) 성능을 보였다. In this paper, we propose a novel Walsh coded training signal design and Walsh decoding method to estimate the channel response in MIMO-OFDM systems. The Walsh coded training signals are designed to have orthogonal property in time domain. Using the orthogonal property, the Walsh decoding process makes it possible to separate the desired training signal from the received signal and to estimate the channel response. The computer simulation results show that the proposed method exhibits almost the same performance as Li's original method using the optimal training sequence, even though the proposed method has much lower complexity.

MIMO-OFDM 시스템에서 효율적인 채널 추정 방식

전형구,김준식,Jeon, Hyoung-Goo,Kim, Jun-Sig 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.10

본 논문에서는 4 × 4 multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) 시스템에서 사용 가능한 Walsh 부호화된 시간영역 훈련신호를 설계하고 채널 추정 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 다중 경로 지연신호에 의하여 발생되는 훈련 신호간 상호간섭를 고려하면서 채널 응답 추정 공식을 closed-form으로 유도하였다. 컴퓨터 모의 실험결과 제안된 방법은 기존의 방법<xref>[9</xref>,<xref>14]</xref>에 비하여 성능이 우수하고 직교 훈련신호 설계시 대역폭을 증가시키지 않으며 4 × 4 MIMO-OFDM 시스템에서 널(null) 부반송파 존재하여도 채널 추정이 수행될 수 있음을 보였다. In this paper, the Walsh coded orthogonal training signals for 4 × 4 multiple input multiple output-orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) systems are designed and the channel estimation equations are derived as a closed form, taking account of the inter training signal interference problems caused by the multi-path delayed signals. The performances of the proposed channel estimation method are analyzed and compared with the conventional methods<xref>[9</xref>,<xref>14]</xref> by using computer simulation. The simulation results show that the proposed methods has better performances, compared with the conventional methods<xref>[9</xref>,<xref>14]</xref>. As a result, the proposed method can be used for MIMO-OFDM systems with null sub-carriers.

OFDM에서 블라인드 주파수 옵셋 추정 방법

전형구,Jeon, Hyoung-Goo 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.4

본 논문은 orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 통신에서 효율적인 블라인드(blind) 주파수 옵셋 추정 방식을 제안한다. 제안된 방식은 오버샘플링과 OFDM 시스템의 cyclic prefix (CP)를 이용하여 시간차가 있는 2개의 OFDM 신호 블록을 얻고 이를 이용하여 블라인드 주파수 옵셋 추정을 위한 비용함수를 정의한다. 본 논문에서는 제안된 비용함수가 코사인 함수로 근사화 될 수 있음을 보였으며 코사인 함수의 기본적인 특성을 이용하여 주파수 옵셋을 추정할 수 있는 폐쇄형(closed form) 추정 공식을 유도하였다. 이 코사인 함수를 이용하면 전체 주파수 옵셋 범위에 대한 탐색 없이 최저 비용함수 값을 쉽게 계산할 수 있기 때문에 주파수 옵셋 추정이 효율적이다. 제안된 방식은 탐색이 필요 없기 때문에 기존의 블라인드 ML 기법보다 계산량이 약 97% 감소하며 컴퓨터 시뮬레이션 결과 평균제곱오차 (mean square error, MSE) 성능이 기존의 ML 기법이나 MUSIC 방식보다 우수함을 보였다. In this paper, an efficient blind carrier frequency offset (CFO) estimation method in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems is proposed. In the proposed method, we obtain two time different received OFDM symbols by using both the cyclic prefix and oversampling technique, and a cost function is defined by using the two OFDM symbols. We show that the cost function can be approximately expressed as a cosine function. Using a property of the cosine function, a formular for estimating the CFO is derived. The estimator of the CFO requires three independent cost function values calculated at three different points of frequency offset. The proposed method is very efficient in computational complexity since no searching operation for the minimum cost value is required. The proposed method reduces 97% of the amount of FFT computation, compared with the ML method. Unlike the conventional methods such as the ML method and the MUSIC] method, the accuracy of the proposed method is independent of the searching resolution since the closed form solution exists. The computer simulation shows that the performance of the proposed method is superior to those of the MUSIC and the ML method.

Null 부반송파를 갖는 OFDM 시스템에서 단순화된 시간영역 채널 추적 방식

전형구,Jeon, Hyoung-Goo 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.4C

본 논문에서는 null 부반송파를 갖는 OFDM 시스템에서 단순화된 시간 영역 채널 추적(tracking) 방식을 제안하였다. 제안된 채널 추적 방식은 결정 귀환된 데이터를 이용하여 간단한 주파수 영역 채널 추정을 먼저 수행함으로써 시간 영역 채널 추정을 간략화한 방식이다. 제안된 방식은 기존의 시간영역 채널 추정 방식 보다 계산량 면에서 약 93% 정도 감소한다. 본 논문에서 성능 분석은 추정된 채널 응답의 MSE 성능과 수신기의 BER 성능면에서 이루어졌다. 시뮬레이션 결과 제안된 방식은 줄어든 계산량에도 불구하고 기존의 시간 영역 채널 추적 방식과 동일한 성능을 보였다. This paper proposes a scheme to track channel response in OFDM systems with null sub-carriers. The proposed channel tracking scheme estimates the channel response first in the frequency domain by using the decision directed data. The time domain channel estimation is then performed to remove additive white Gaussian noise (AWGN) components further. Due to the channel estimation in the frequency domain, no inverse matrix calculation is required in the time domain channel estimation. Computational reduction in the proposed method is about 93%, compared with the conventional time domain channel estimation method. Mean square error (MSE) and bit error rate (BER) performances are evaluated by using computer simulation. The proposed method shows the same performance as that of the conventional time domain channel estimation even though the significant computational reduction.

OFDM에서 채널 응답 길이를 고려한 효율적인 채널추정 방법

전형구,최원철,이현,Jeon Hyoung-Goo,Choi Won-Chul,Lee Hyun 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.9a

본 논문에서는 OFDM 시스템에서 단위 임펄스 신호 열을 이용한 채널 추정 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 채널의 응답을 구하기 위하여 시간영역에서 한 개의 OFDM 심볼 구간을 4개의 동일 간격으로 나누고, 각 구간에서 단위 임펄스 신호가 나오도록 훈련신호를 설계하였다. 송신단에서 발생시킨 단위 임펄스 신호들은 한 OFDM 심볼 동안에 전송된다. 수신단에서는 각 구간별 임펄스 응답 신호를 모두 더한 후 평균을 취한다. 평균된 임펄스 응답에서 채널의 최대 응답 길이 이후의 데이터는 잡음 신호이므로 zero padding을 하여 제거하고 FFT를 수행하여 채널의 주파수 응답을 추정한다. 제안된 채널 추정방법을 이용한 OFDM 시스템의 BER성능은 IEEE802.11a에서 사용하는 긴 훈련신호(long preamble)를 이용한 기존의 채널 추정 방법에 비해 약 3dB 성능 향상을 보인다. In this paper, we proposed a channel estimation method by impulse signal train in OFDM. In order to estimate the channel response, 4 impulse signals are generated and transmitted during one OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) symbol. The intervals between the impulse signals are all equal in time domain. At the receiver, the impulse response signals are summed and averaged. And then, the averaged impulse response signal is zero padded and fast Fourier transformed to obtain the channel estimation. The BER performance of the proposed method is compared with those of conventional estimation method using the long training sequence in fast fading environments. The simulation results show that the proposed method improves by 3 dB in terms of Eb/No, compared with the conventional method.

MIMO-OFDM에서 효율적인 채널 추적 방식

전형구(Hyoung-Goo Jeon),김경수(KyoungSoo Kim),안지환(JiWhan Ahn),Erchin Serpedin 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.3A

본 논문에서는 다중 경로 레이리 페이딩 시변 채널 환경의 Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MIMO-OFDM) 시스템에서 효율적으로 채널 변화를 추적할 수 있는 채널 추적 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 시변 채널에 대응할 수 있도록 블라인드 채널 예측기를 설계하였다. 또한 주파수 영역 채널 추정이 Minimum Mean Square Error (MMSE) 시간영역 채널 추정과 결합되어 있으며 이 방식은 매 OFDM 심벌마다 역행렬을 계산할 필요가 없다는 장점이 있다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 제안된 방식은 기존의 Li방식[4] 보다 성능이 우수함을 보였다. 도플러 주파수 100㎐ 및 10-4 BER에서 Eb/No이득이 약 2.5 ㏈ 정도 되었다. 도플러 주파수가 200㎐일 때 그 성능의 차이는 더욱 커졌다. This paper proposes an efficient scheme to track the time variant channel induced by multi-path Rayleigh fading in mobile wireless Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MIMO-OFDM) systems with null sub-carriers. In the proposed method, a blind channel response predictor is designed to cope with the time variant channel. The proposed channel tracking scheme consists of a frequency domain estimation approach that is coupled with a Minimum Mean Square Error (MMSE) time domain estimation method, and does not require any matrix inverse calculation during each OFDM symbol. The main attributes of the proposed scheme are its reduced computational complexity and good tracking performance of channel variations. The simulation results show that the proposed method exhibits superior performance than the conventional channel tracking method [4] in time varying channel environments. At a Doppler frequency of 100㎐ and bit error rates (BER) of 10-4, signal-to-noise power ratio (Eb/N0) gains of about 2.5㏈ are achieved relative to the conventional channel tracking method [4]. At a Doppler frequency of 200㎐, the performance difference between the proposed method and conventional one becomes much larger.

MIMIO-OFDM 시스템에서 시간영역 훈련신호들의 직교화를 통한 채널추정 방법

전형구(Hyoung-Goo Jeon) 한국통신학회 2013 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.11

OFDM에서 무선자원 절약을 위한 블라인드 주파수 옵셋 추정 방식

전형구(Hyoung-goo Jeon),김경수(Kyoung-Soo Kim) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.10