사이드홀 시스템을 위한 DFT 기반 채널 추정 기법

추명훈(Myeonghun Chu),문상미(Sangmi Moon),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2015 대한전자공학회 학술대회 Vol.2015 No.11

최근, 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서는 폭발적으로 증가하고 있는 모바일 데이터 트래픽을 수용하기 위하여 사이드홀 (Sidehaul)을 개발하고 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 사이드홀은 낮은 PAPR (Peak to Average Power Ratio)을 위해 SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 기반으로 한다. 또한, DMRS(DeModulation Reference Signal)을 사용함으로써 MIMO (Multiple Input Multiple Output) 전송이 가능하게 한다. 본 논문에서는 사이드홀을 위한 DFT 기반 채널 추정 기법을 제안한다. 제안 기법은 빠른 속도로 움직이는 사용자의 채널 추정이 가능하도록 2-D MMSE (2-Dimensional Minimum Mean Square Error) interpolation 기법을 사용한다. 모의실험 결과, 제안한 채널 추정 기법을 통해 기존 시스템보다 NMSE(Normalized Mean Square Error), 에러율 및 전송률 측면에서 성능 향상을 가져다주는 것을 확인하였다.

V2I 통신 시스템에서 ADPSS 채널 보간과 예측 기법

추명훈(Myeonghun Chu),문상미(Sangmi Moon),권순호(Soonho Kwon),이지혜(Jihye Lee),배사라(Sara Bae),김한종(Hanjong Kim),김철성(Cheolsung Kim),김대진(Daejin Kim),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2017 전자공학회논문지 Vol.54 No.8

V2I(Vehicle to Infrastructure) 통신은 ITS(Intelligent Transportation Systems)와 텔레매틱스 서비스를 제공하기 위한 차량과 노변 기지국간 통신 기술을 말한다. 차량은 Probe data를 기지국을 통하여 수집하며, 기지국은 도로 상태나 교통 정보를 차량에 제공한다. 이러한 V2I 통신 서비스를 제공하기 위해서는 신뢰성 있으며 높은 전송률을 달성할 수 있는 링크 적응 기법이 필요하다. 수신단은 추정한 CSI(Channel State Information)를 송신단으로 피드백하며 송신단은 이 정보를 이용하여 링크 적응을 한다. 그러나 차량 속도에 의한 채널의 빠른 변화와 계층 간 처리 지연 시간으로 인해 추정한 CSI는 outdated되게 된다. 이를 위해, V2I 통신 시스템에서 링크 적응을 위한 채널 보간과 예측 기법이 필요하다. 본 논문에서는 ADPSS(Advanced Discrete Prolate Spheroidal Sequence) 채널 보간과 예측 기법을 제안한다. 제안한 기법은 정규 직교 기저를 만들고 상관 행렬을 이용하여 채널 보간과 예측을 한다. 또한, 주파수 도메인에서 잡음 제거를 위해 스무딩을 한다. 모의실험 결과, 기존 기법과 비교했을 때 제안한 기법이 차량의 높은 속도와 낮은 속도를 가지는 고속도로와 도심지에서 성능이 향상된 것을 볼 수 있다. Vehicle to Infrastructure(V2I) communication means the technology between the vehicle and the roadside unit to provide the Intelligent Transportation Systems(ITS) and Telematic services. The vehicle collects information about the probe data through the evolved Node B(eNodeB) and after that eNodeB provides road conditions or traffic information to the vehicle. To provide these V2I communication services, we need a link adaptation technology that enables reliable and higher transmission rate. The receiver transmits the estimated Channel State Information(CSI) to transmitter, which uses this information to enable the link adaptation. However, due to the rapid channel variation caused by vehicle speed and the processing delay between the layers, the estimated CSI quickly becomes outdated. For this reason, channel interpolation and prediction scheme are needed to achieve link adaptation in V2I communication system. We propose the Advanced Discrete Prolate Spheroidal Sequence(ADPSS) channel interpolation and prediction scheme. The proposed scheme creates an orthonomal basis, and uses a correlation matrix to interpolate and predict channel. Also, smoothing is applied to frequency domain for noise removal. Simulation results show that the proposed scheme outperforms conventional schemes with the high speed and low speed vehicle in the freeway and urban environment.

5세대 이동통신을 위한 MMB 시스템 및 채널모델

추명훈(MyeongHun Chu),문상미(SangMi Moon),최훈(Hun Choi),김지형(JiHyung KIm),이문식(Moon-Sik Lee),김대진(Dajin Kim),황인태(InTae Hwang) 한국통신학회 2015 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.1

LTE 기반 V2V 환경에서 새로운 채널 추정 기법

추명훈(Myeonghun Chu),문상미(Sangmi Moon),권순호(Soonho Kwon),이지혜(Jihye Lee),배사라(Sara Bae),김한종(Hanjong Kim),김철성(Cheolsung Kim),김대진(Daejin Kim),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2017 전자공학회논문지 Vol.54 No.3

최근 3GPP에서는 급증하는 차량 사고에 대처하고, 교통 효율, 텔레매틱스와 인포테인먼트를 제공하기 위해 LTE(Long Term Evolution) 기반 차량 통신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 차량 통신은 안전과 밀접한 관련이 있기 때문에, 신뢰성 있는 통신을 필요로 한다. 하지만 차량의 속도는 매우 빠르기 때문에 기존 사용자의 이동성과는 달리 무선 채널이 시간에 따라 빠르게 변하게 되어 전송 품질 저하 등 많은 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 LTE 기반 V2V(Vehicle-to-Vehicle) 환경에서 채널 추정 기법을 제안한다. 기존 기법인 LS(Least Square) 채널 추정은 송·수신단이 알고 있는 파일럿 심볼을 이용해 얻어지며, DDCE(Decision Directed Channel Estimation)는 데이터 심볼을 이용해 채널 추정을 하고, CDP(Constructed Data Pilot) 기법은 인접한 두 데이터 심볼 사이에서 상관이 큰 특성을 이용하며, 그리고 STA(Spectral Temporal Averaging) 기법은 주파수와 시간 영역에서 채널을 평균을 취한다. 또한 Smoothing 기법은 데이터 결정 오류에 의한 최대치를 줄여준다. 제안기법인 HRCE(Hybrid Reliable Channel Estimation)는 기존의 Smoothing 기법에 LMMSE(Linear Minimum Mean Square Error)를 적용함으로써 더 정확한 채널 추정이 이루어져 신뢰성 있는 데이터 검출을 가능하게 한다. 모의실험 결과, 제안한 기법이 NMSE(Normalized Mean Square Error)와 BER(Bit Error Rate) 측면에서 전체적으로 성능이 향상 된 것을 볼 수 있다. Recently, in 3rd Generation Partnership Project(3GPP), there is a study of the Long Term Evolution(LTE) based vehicle communication which has been actively conducted to provide a transport efficiency, telematics and infortainment. Because the vehicle communication is closely related to the safety, it requires a reliable communication. Because vehicle speed is very fast, unlike the movement of the user, radio channel is rapidly changed and generate a number of problems such as transmission quality degradation. Therefore, we have to continuously updates the channel estimates. There are five types of conventional channel estimation scheme. Least Square(LS) is obtained by pilot symbol which is known to transmitter and receiver. Decision Directed Channel Estimation(DDCE) scheme uses the data signal for channel estimation. Constructed Data Pilot(CDP) scheme uses the correlation characteristic between adjacent two data symbols. Spectral Temporal Averaging(STA) scheme uses the frequency-time domain average of the channel. Smoothing scheme reduces the peak error value of data decision. In this paper, we propose the novel channel estimation scheme in LTE based Vehicle-to-Vehicle(V2V) environment. In our Hybrid Reliable Channel Estimation(HRCE) scheme, DDCE and Smoothing schemes are combined and finally the Linear Minimum Mean Square Error(LMMSE) scheme is applied to minimize the channel estimation error. Therefore it is possible to detect the reliable data. In simulation results, overall performance can be improved in terms of Normalized Mean Square Error(NMSE) and Bit Error Rate(BER)

V2V 환경에서 LTE 기반 사이드링크 시스템의 새로운 LMMSE 채널 보간 기법에 대한 성능 분석

추명훈(Myeonghun Chu),문상미(Sangmi Moon),권순호(Soonho Kwon),이지혜(Jihye Lee),배사라(Sara Bae),김한종(Hanjong Kim),김철성(Cheolsung Kim),김대진(Daejin Kim),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.10

V2X(Vehicle-to-Everything) 통신은 다양한 텔레매틱스(telematics)와 인포테인먼트(infotainment) 서비스를 제공하기 위해 신뢰성이 있으며 견고한 네트워크가 요구된다. 이를 위해, 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 V2X 통신에 대한 표준화를 진행하고 있다. 신뢰성 있는 통신을 위해서는, 정확한 채널 추정이 우선적으로 이루어져야 한다. 그러나 차량은 속도가 매우 빠르기 때문에 시간에 따라 무선 채널이 빠르게 변하므로 채널을 정확히 추정하기 힘들다. 본 논문에서는 V2V(Vehicle-to-Vehicle) 환경에서 LTE(Long Term Evolution) 기반 사이드링크 시스템의 새로운 LMMSE(Linear Minimum Mean Square Error) 채널 보간 기법을 제안한다. 제안한 기법인 RDE(Reduced Decision Error)는 파일럿 심볼에서 LMMSE를 이용하여 채널 추정을 하고, 데이터 심볼에서 Smoothing 후 LMMSE 채널 보간 기법을 적용한다. 이후 시간영역과 주파수영역에서 평균을 취하여 전체 채널 주파수 응답을 얻어낼 수 있다. 이때, 수신단의 등화기로 LMMSE를 이용하여 결정 오차에 의한 오차 전파를 줄일 수 있다. 그러므로, 신뢰성 있는 데이터 검출이 가능하다. 모의실험 결과, 제안한 기법이 NMSE(Normalized Mean Square Error)와 BER(Bit Error Rate) 측면에서 기존 기법보다 전체적으로 성능이 향상된 것을 볼 수 있다. To support the telematics and infotainment services, vehicle-to-everything (V2X) communication requires a robust and reliable network. To do this, the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) has recently developed V2X communication. For reliable communication, accurate channel estimation should be done. However, because vehicle speed is very fast, radio channel is rapidly changed with time. Therefore, it is difficult to accurately estimate the channel. In this paper, we propose the new linear minimum mean square error (LMMSE) channel interpolation scheme based on the Long Term Evolution (LTE) sidelink system in vehicle-to-vehicle (V2V) environments. In our proposed reduced decision error (RDE) channel estimation scheme, LMMSE channel estimation is applied in the pilot symbol, and then in the data symbol, smoothing and LMMSE channel interpolation scheme is applied. After that, time and frequency domain averaging are applied to obtain the whole channel frequency response. In addition, the LMMSE equalizer of the receiver side can reduce the error propagation due to the decision error. Therefore, it is possible to detect the reliable data. Analysis and simulation results demonstrate that the proposed scheme outperforms currently conventional schemes in normalized mean square error (NMSE) and bit error rate (BER).

이종네트워크에서 스케줄링 및 프리코딩을 결합한 다중 포인트 협력 통신 기법의 성능 분석

추명훈(MyeongHun Chu),문상미(SangMi Moon),최훈(Hun Choi),김대진(JDajin Kim),황인태(InTae Hwang) 한국통신학회 2015 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.06

밀집한 소형셀 네트워크에서 클러스터링 기반 새로운 간섭 관리 기법

문상미(Sangmi Moon),추명훈(Myeonghun Chu),이지혜(Jihye Lee),권순호(Soonho Kwon),김한종(Hanjong Kim),김대진(Daejin Kim),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.5

LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)에서는 비용 효율적 방법으로 급증하는 무선 데이터 서비스를 대처하고 사용자의 QoS(Quality of Service)를 만족시키기 위해 SCE(Small Cell Enhancement)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 수많은 소형셀이 밀집하여 불규칙하게 배치되기 때문에 전송품질 저하 등 많은 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 밀집한 소형셀 네트워크에서 클러스터링 기반 간섭 관리 기법을 제안한다. 제안 기법은 UE(User Equipment)로부터 받은 RSRP(Reference Signal Received Power)를 비교하여 소형셀의 클러스터를 구성한다. 클러스터 내에서 ABS를 적용하여 소형셀 간 간섭을 완화시킨다. 또한, 전력제어를 적용하여 클러스터 간 간섭을 줄인다. 모의실험 결과, 제안한 기법에서 소형셀 사용자의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio), 전송률 및 스펙트럼 효율이 향상되어 전체적인 셀 성능이 향상 되는 것을 볼 수 있다. In Long Term Evolution-Advanced (LTE-A), small cell enhancement(SCE) has been developed as a cost-effective way of supporting exponentially increasing demand of wireless data services and satisfying the user quality of service(QoS). However, there are many problems such as the transmission rate and transmission quality degradation due to the dense and irregular distribution of a large number of small cells. In this paper, we propose a clustering based interference management scheme in dense small cell network. We divide the small cells into different clusters according to the reference signal received power(RSRP) from user equipment(UE). Within a cluster, an almost blank subframe(ABS) is implemented to mitigate interference between the small cells. In addition, we apply the power control to reduce the interference between the clusters. Simulation results show that proposed scheme can improve Signal to Interference plus Noise Ratio(SINR), throughput, and spectral efficiency of small cell users. Eventually, proposed scheme can improve overall cell performance.

차량 통신 시스템을 위한 적응적 전송 기법 설계 및 성능 분석

문상미(Sangmi Moon),추명훈(Myeonghun Chu),이지혜(Jihye Lee),권순호(Soonho Kwon),김한종(Hanjong Kim),김철성(Cheolsung Kim),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.9

향상된 무선 통신 시스템을 이용하여 교통안전을 개선하기 위해 V2X (Vehicle to Everything) 통신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. V2X 통신은 미래 교통안전 및 이동성의 발전을 위한 하나의 주요 솔루션이다. 본 논문에서는 LTE (Long Term Evolution) 기반 V2X 시스템 레벨 시뮬레이터 (SLS : System Level Simulator)를 개발하고 차량통신을 위한 적응적 전송 기법을 제안한다. 제안 기법은 시간 및 주파수 영역에서 랜덤하게 자원을 할당하고 전송 확률에 따라 메시지 전송을 결정한다. 성능 분석은 주기적 메시지 전송에서 고속도로의 경우에 대하여 이루어 졌다. 모의실험 결과, 제안한 기법에서 자원 충돌 및 간섭이 감소함 따라 PRR (Packet Reception Ratio)의 CDF (Cumulative Distribution Function) 및 평균 PRR이 향상 되는 것을 볼 수 있다. Vehicle to Everything (V2X) communication has been growing to enhance traffic safety by employing advanced wireless communication systems. V2X communication is one core solution for governing and advancing future traffic safety and mobility. In this paper, we design the system level simulator (SLS) of Long Term Evolution (LTE)-based V2X and propose the adaptive transmission scheme for vehicle communication. The proposed scheme allocates the resource randomly in time and frequency domain, and transmit the message according to probability of transmission. The performance analysis is based on freeway case in periodic message transmission. Simulation results show that proposed scheme can improve the cumulative distribution function (CDF) of packet reception ratio (PRR) and average PRR.

백홀 시스템에서 시스템 레벨 시뮬레이션 기반 하이브리드 수신기 설계 및 성능 분석

문상미(Sangmi Moon),추명훈(Myeonghun Chu),김한종(Hanjong Kim),김대진(Daejin Kim),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.11

폭발적으로 증가하고 있는 모바일 데이터 트래픽을 수용하기 위하여 셀 간 간섭을 제어할 수 있는 향상된 수신기에 대한 연구가 필요하다. 이를 위해 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서는 인접 셀의 간섭 신호를 억제 및 제거하여 수신기의 SINR(Signal-to-Noise-plus-Interference Ratio)을 향상시켜 수신 성능을 올리는 NAICS(Network Assisted Interference Cancellation and Suppression)가 표준에서 논의되고 있다. 본 논문에서는 이웃셀로 부터 간섭의 영향을 줄이기 위하여 연판정 기반의 향상된 수신기를 제안한다. 제안한 수신기는 MMSE (Minimum Mean Square Error) 또는 IRC (Interference Rejection Combing) 수신기를 통해 간섭 신호의 불편 추정 (unbiased estimation) 값을 계산 하고 간섭 신호를 억제 및 제거한다. 간섭 신호는 LLR (Log-Likelihood Ratio)로 표현되는 소프트 정보를 통해 업데이트 한다. 시스템 레벨 시뮬레이션은 3GPP LTE-Advanced 하향링크 시스템의 20㎒ 대역을 기반으로 이루어 졌으며, 시뮬레이션 결과 제안한 수신기를 통해 기존 수신기보다 SINR, 전송률 및 스펙트럼 효율 측면에서 성능 향상을 가져다주는 것을 확인하였다. An advanced receiver which can manage inter-cell interference is required to cope with the explosively increasing mobile data traffic. 3rd Generation Partnership Project (3GPP) has discussed network assisted interference cancellation and suppression (NAICS) to improve signal-to-noise-plus-interference ratio (SINR) and receiver performance by suppression or cancellation of interference signal from inter-cells. In this paper, we propose the advanced receiver based on soft decision to reduce the interference from neighbor cell in LTE-Advanced downlink system. The proposed receiver can suppress and cancel the interference by calculating the unbiased estimation value of interference signal using minimum mean square error (MMSE) or interference rejection combing (IRC) receiver. The interference signal is updated using soft information expressed by log-likelihood ratio (LLR). We perform the system level simulation based on 20㎒ bandwidth of 3GPP LTE-Advanced downlink system. Simulation results show that the proposed receiver can improve SINR, throughput, and spectral efficiency of conventional system.

LTE-A 하향링크 시스템을 위한 새로운 FFT 기반 채널 추정 기법

문상미(Sangmi Moon),추명훈(Myeonghun Chu),김한종(Hanjong Kim),김대진(Daejin Kim),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.3

본 논문에서는 LTE-A (Long Term Evolution-Advanced) 하향링크 시스템을 위한 채널 추정 기법을 제안한다. 제안 기법은 빠른 속도로 움직이는 사용자의 채널 추정이 가능하도록 FFT (Fast Fourier Transform) 보간 기법을 사용한다. FFT 보간 기법은 LS (Least Square) 또는 MMSE (Minimum Mean Square Error) 채널 추정으로부터 얻은 채널 주파수 응답을 IFFT(Inverse FFT)를 거쳐 시간 영역 채널 임펄스 응답으로 변환한다. 시간 영역의 채널 응답을 윈도잉을 한 후, FFT를 하여 채널 주파수 응답을 구할 수 있다. 시스템 레벨 시뮬레이션은 3GPP LTE-A 하향링크 시스템의 20㎒ 대역을 기반으로 이루어졌으며, 모의실험 결과 제안한 채널 추정 기법을 통해 기존 시스템보다 SINR (Signal-to-Noise-plus-Interference Ratio), 전송률 및 스펙트럼 효율 측면에서 성능 향상을 가져다주는 것을 확인하였다. In this paper, we propose the channel estimation scheme for Long Term Evolution-Advanced (LTE-A) downlink system. The proposed scheme uses the fast fourier transform (FFT) interpolation scheme for the user moving at a high speed. The FFT interpolation scheme converts the channel frequency response obtained from least square (LS) or minimum mean square error (MMSE) channel estimation scheme to time domain channel impulse response by taking the inverse FFT (IFFT). After windowing the channel response in the time domain, we can obtain the channel frequency response by taking the FFT. We perform the system level simulation based on 20㎒ bandwidth of 3GPP LTE-A downlink system. Simulation results show that the proposed channel estimation scheme can improve signal-to-noise-plus-interference ratio (SINR), throughput, and spectral efficiency of conventional system.