KR20010058248A - Pilot Transmission Method of Multi-carrier CDMA Reverse Link for Channel Estimation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 기술분야에서 다중 반송파 코드분할다중접속(CDMA)의 역방향 전송에서의 채널 추정을 위한 파일럿 신호 삽입방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 다중 반송파 CDMA의 데이터에 대하여 주파수 축으로 직교성을가지는 코드를 곱하고 또한 시간 축으로 또 다른 직교성을 가지는 코드를 곱하여 사용자들의 파일럿 신호를 구분하도록 하는 다중 반송파 CDMA 역방향 전송에서의 채널추정을 위한 파일럿신호 전송방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pilot signal insertion method for channel estimation in reverse transmission of multicarrier code division multiple access (CDMA) in the mobile communication technology. More specifically, the present invention relates to orthogonality on the frequency axis of data of multicarrier CDMA. The present invention relates to a pilot signal transmission method for channel estimation in multi-carrier CDMA reverse transmission to multiply a code having a multiplier and a multiplicity of code having another orthogonality on a time axis.
종래의 이동통신 분야에서 다중 반송파 CDMA은 직교주파수분할변조(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplex) 방식이나 MC-CDMA(Multi Carrier Code Division Multiple Access) 등이 있는데, 이러한 방식에서는 역방향에서 각기 다른 채널을 겪고 들어오는 신호들을 구별하여 채널을 추정하는 방법이 없다. 따라서, 종래의 방법에서는 채널에 의한 신호의 왜곡 현상을 보정하기 위하여 데이터 코딩에서 많은 자원을 낭비하고 있으며, 시간이나 주파수를 공유하는 한 같은 파일럿 신호를 사용할 수 없다.In the conventional mobile communication field, multi-carrier CDMA includes Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) or Multi Carrier Code Division Multiple Access (MC-CDMA). There is no way to estimate the channel by distinguishing the signals. Therefore, in the conventional method, many resources are wasted in data coding in order to correct distortion of the signal caused by the channel, and the same pilot signal cannot be used as long as they share time or frequency.
무선 멀티미디어 서비스를 위해서는 최소 2 Mbps 의 전송 율을 요구하며 10-6이하의 비트 오율을 보장해야 한다. 그러나, 전송 율의 증가는 자기신호간 간섭을 증대시켜 원하는 비트 오율을 얻기 어렵고, 특히 DS-CDMA(Direct Sequence CDMA) 접속방식에 있어서는 신호 전송이 고속이 될수록 자기신호간섭이 커지게 될 뿐 아니라 보다 높은 의사잡음(Pseudo Noise) 발생기를 요구하며 수신단에서 더욱 정밀한 코드획득 및 추적이 요구된다. 따라서, 영상 및 데이터 서비스에서 요구하는 10-6이하의 비트 오율을 얻기 어려워지며, 고속의 의사잡음발생 및 동기를 위해 시스템은 더욱 복잡해진다.Wireless multimedia service requires a minimum bit rate of 2 Mbps and guarantees a bit error rate of 10 -6 or less. However, the increase of the transmission rate increases the interference between the magnetic signals, making it difficult to obtain a desired bit error rate. In particular, in the direct sequence CDMA (DS-CDMA) connection method, the higher the signal transmission, the larger the magnetic signal interference becomes. It requires a high pseudo noise generator and requires more accurate code acquisition and tracking at the receiver. Therefore, it is difficult to obtain a bit error rate of 10-6 or less required for video and data services, and the system becomes more complicated for high-speed pseudo noise generation and synchronization.
이를 해결하기 위하여 다중 반송파 CDMA 방식이 제안되었는데, 이 방식은 신호를 다수의 부 반송파에 반복 전송함으로서 주파수 다이버시티 효과를 얻으며 주파수 선택적 페이딩 채널을 겪으므로 버스트한 주파수 왜곡에 강한 특성을 지닌다. 그러나, 이렇게 선택적인 페이딩 채널을 겪는다 할지라도 평균적으로 많은 왜곡을 겪게 된다면 신호의 복원에 문제가 생기게 되는데 이러한 일반적인 채널의 왜곡현상을 극복하기 위하여 현재 사용되는 DS-CDMA에서는 기지국으로부터 이동국에게 파일럿 신호를 전송함으로써 채널에 의한 신호의 왜곡현상을 보상할 수 있게 하고 있다. 그러나, 이동국으로부터 기지국으로의 전송에서는 주파수와 시간을 공유함으로써 일반적인 파일럿 신호를 사용하지 못하기 때문에 이에 따라 신호의 복원을 위하여 많은 자원을 낭비하게 되고, 신호의 오류율도 커지게 되는 문제점이 발생한다.In order to solve this problem, a multi-carrier CDMA scheme has been proposed. This scheme has a frequency diversity effect by repeatedly transmitting a signal to a plurality of subcarriers and suffers a frequency selective fading channel, thereby having a strong characteristic against bursted frequency distortion. However, even with this selective fading channel, if there is a lot of distortion on average, there is a problem in restoring the signal. In DS-CDMA, which is currently used to overcome the distortion of the general channel, a pilot signal is transmitted from a base station to a mobile station. By transmitting, the distortion of the signal caused by the channel can be compensated. However, in the transmission from the mobile station to the base station, since the common pilot signal cannot be used by sharing the frequency and time, a lot of resources are wasted to recover the signal, and the error rate of the signal also increases.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 다중 반송파 코드분할다중접속 방식의 역방향 전송에 있서 각 사용자를 구별할 수 있는 파일럿신호를 사용함으로써 채널의 왜곡현상을 효과적으로 감소시키고, 이에 따라 무선 멀티미디어 서비스에서 요구되는 비트 오류율을 용이하게 구하고 전송 품질을 향상시키기 위한 다중 반송파 코드분할다중접속 역방향 전송에서의 채널추정을 위한 파일럿신호 전송방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention is derived to solve the above problems of the prior art, and effectively uses the pilot signal to distinguish each user in the reverse transmission of the multi-carrier code division multiple access method. The present invention provides a pilot signal transmission method for channel estimation in multi-carrier code division multiple access backward transmission to reduce the bit error rate required for wireless multimedia services and to improve transmission quality.
도 1은 본 발명이 적용된 다중 반송파 CDMA의 역방향 전송에서의 송신기 구조도,1 is a structure diagram of a transmitter in reverse transmission of multi-carrier CDMA to which the present invention is applied;
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티캐리어 CDMA의 역방향 전송에서의 파일럿 삽입된 부 반송파의 구조도,2 is a structural diagram of a pilot-inserted subcarrier in reverse transmission of multicarrier CDMA according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명이 적용된 다중 반송파 CDMA의 역방향 전송에서의 수신기 구조도이다.3 is a diagram of a receiver structure in the reverse transmission of multi-carrier CDMA to which the present invention is applied.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중 반송파 코드분할다중접속 역방향 전송에서의 채널추정을 위한 파일럿신호 전송방법은, 송신기에서는 다중 반송파 데이터들은 주파수 축으로 직교성을 가지는 코드들로 다중 변조하여 확산하고, 상기 다중 반송파 데이터들의 파일럿 신호는 시간 축으로 직교성을 가지는 코드들로 다중 변조하여, 파일럿 채널 반송파 내에 파일럿신호를 삽입하여 전송하고, 수신기에서는 상기 파일럿 신호가 삽입된 반송파를 시간축으로 역확산하여 상기 파일럿신호로부터 채널을 추정하고, 상기 각 채널별 파일럿신호를 이용하여 데이터 신호를 보정하는 것을 특징으로 한다.The pilot signal transmission method for channel estimation in the multi-carrier code division multiple access backward transmission of the present invention for achieving the above object, in the transmitter, multi-carrier data is multi-modulated into codes having orthogonality on the frequency axis and spread The pilot signal of the multi-carrier data is multi-modulated into codes having orthogonality on a time axis, and a pilot signal is inserted and transmitted in a pilot channel carrier, and the receiver despreads the carrier into which the pilot signal is inserted. The channel is estimated from the pilot signal, and the data signal is corrected using the pilot signal for each channel.
일반적인 이동통신 접속 방식이나 다중 반송파 CDMA에서는 채널의 변화를 추정하고 신호를 보정하기 위해 파일럿 심벌을 사용한다. 특히 DS-CDMA나 OFDM에서 순방향 전송의 경우, 각 이동국에 도달하는 신호는 기지국에서 같은 파일럿 심벌을 사용하더라도 이동국에서 파일럿 신호에 대하여 분석하고 채널을 추정하면 신호의 올바른 검출이 가능하다. 그러나 역방향 전송의 경우, 이동국에서 기지국으로 접속하는 신호들은 각기 다른 채널을 겪게 되고 그에 따라 각 사용자의 파일럿 신호를 따로 찾아내지 않는 한 각 사용자의 채널의 왜곡으로 인한 신호의 변화를 제대로 교정해 줄 수 없다. 따라서, 이 발명에서는 이러한 다중 반송파 CDMA의 역방향 전송에서 파일럿 신호에 대하여 시간축으로 확산시켜 전송함으로써, 수신측에서 역확산 하였을 때 각 사용자에 대한 파일럿 신호가 검출되도록 하여 각기 다른 경로로 들어온 신호들에 대하여 보정할 수 있도록 한다.In general mobile communication access or multi-carrier CDMA, pilot symbols are used to estimate channel changes and correct signals. In particular, in the case of forward transmission in DS-CDMA or OFDM, even if the signals arriving at each mobile station use the same pilot symbol at the base station, the mobile station can analyze the pilot signal and estimate the channel to detect the signal correctly. However, in the case of reverse transmission, the signals from the mobile station to the base station undergo different channels and thus can correct the signal change due to the distortion of each user's channel unless the pilot signal of each user is found separately. none. Accordingly, in the present invention, the pilot signal for each user is detected by despreading and transmitting the pilot signal in the time axis in the reverse transmission of the multi-carrier CDMA so that the pilot signal for each user is detected for signals coming in different paths. Allow correction.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "다중 반송파CDMA 역방향 전송에서의 채널추정을 위한 파일럿 신호 전송방법"을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a pilot signal transmission method for channel estimation in multi-carrier CDMA reverse transmission according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명이 적용된 다중 반송파 CDMA의 역방향 전송에서의 송신기의 구조도이다. 이 송신기는 파일럿 신호를 첨가한 전송신호를 전송한다.1 is a structural diagram of a transmitter in the reverse transmission of multi-carrier CDMA to which the present invention is applied. This transmitter transmits a transmission signal added with a pilot signal.
데이터 송신을 위한 주파수 축의 직교성을 가지는 코드 cm(t)와, 파일럿 신호를 전송하기 위하여 시간축으로의 직교성을 가지는 코드 dm(t)를 고려한다. 파일럿 신호를 시간축으로 확산하려 할 때 부 반송파에 대하여 한 심벌 간격으로 지연을 준다. 이러한 이유는 같은 시간에 시작이 같은 파일럿이 존재할 경우 같은 심벌 내에서 간섭 현상이 생기게 되므로 이를 방지하기 위하여 부 반송파에 파일럿 삽입 시 지연을 준다. 이렇게 파일럿 신호가 삽입된 부반송파의 구조도가 도 2에 도시되어 있다.Consider code c m (t) having orthogonality on the frequency axis for data transmission and code d m (t) having orthogonality on the time axis for transmitting the pilot signal. When spreading the pilot signal on the time base, the subcarrier is delayed by one symbol interval. For this reason, if there is a pilot having the same start at the same time, interference occurs in the same symbol. Therefore, a delay is applied when the pilot is inserted into the subcarrier to prevent this. The structure of the subcarrier with the pilot signal inserted is shown in FIG.
도 1의 송신기의 동작을 살펴보면, 먼저 송신하려는 신호는 주파수 축으로 사용자간의 직교성을 가지는 코드로 확산이 되고, 파일럿을 전송하기 위한 일정한 간격의 부 반송파 M개를 제외한 데이터 부 반송파 N개에 실리게 된다. 신호의 지연으로 인한 코히런스 대역폭(Coherence Bandwidth)에서 어느 정도 이상의 상관도를 가지도록 파일럿 부 반송파는 일정한 간격을 유지하며, 파일럿 심벌은 시간축으로 데이터와는 다른 사용자간의 직교성을 가지는 코드로 확산되어 전송된다. 즉, 하나의 파일럿 신호는 여러 개의 데이터 심벌을 전송하는 동안 M개의 부 반송파에서 확산되어 전송된다. 이렇게 확산된 파일럿 신호는 수신기에서 역확산되어 각이동국에서 기지국으로의 채널의 왜곡정도를 나타내게 된다.Referring to the operation of the transmitter of FIG. 1, first, a signal to be transmitted is spread with a code having orthogonality between users on a frequency axis, and is loaded on N data subcarriers except M subcarriers having a predetermined interval for transmitting a pilot. do. The pilot subcarriers maintain a certain interval so that there is a certain degree of correlation in the coherence bandwidth due to the delay of the signal, and the pilot symbols are spread and transmitted as codes having orthogonality between users different from the data on the time axis. do. That is, one pilot signal is spread and transmitted on M subcarriers while transmitting several data symbols. This spread pilot signal is despread at the receiver to indicate the degree of distortion of the channel from each mobile station to the base station.
확산된 파일럿의 시작 기준시점은 부 반송파의 순서에 따라 한 심벌씩 차이가 나는데, 그 이유는 같은 심벌에서 파일럿 부 반송파간의 간섭을 막아 파일럿 신호를 효율적으로 복구하기 위함이며 파일럿 배치형태가 정방형이 아닌 평행사변형 모양이 된다.The starting reference point of the spread pilots differs by one symbol depending on the order of the subcarriers, because the pilot signal is efficiently recovered by preventing interference between pilot subcarriers in the same symbol. It becomes a parallelogram shape.
도 2는 다중 반송파에서 일정한 간격을 두고 파일럿 신호를 시간 축으로 곱한 부 반송파의 구조도이다. 여기서, 파일럿 신호의 간격은 지연신호에 의한 코히런스 주파수(Coherence Frequency)와 도플러 주파수(Doppler Frequency)에 의한 코히런스 시간(Coherence Time)에서 어느 정도 이상의 상관도를 가지게 되는 간격을 기준으로 한다. 전송하고자 하는 신호는 주파수축으로 직교성을 가지는 코드에 의하여 확산되어 전송되고, 사용자들을 구별할 수 있게 하는 파일럿 신호는 위에서 정해진 시간과 주파수 간격을 기준으로 시간축으로 서로 직교성을 가지는 코드를 사용하여 확산시켜 전송한다. 이로써, 수신단에서는 각 사용자의 채널에 의한 왜곡된 신호를 구별할 수 있다. 직교성을 이용하여 역 확산된 각 사용자의 파일럿 신호는 각 파일럿 확산신호의 가운데 위치하는 신호로 간주하고, 복원된 파일럿 신호들 사이의 데이터 신호들에 대하여 신호를 보정하며 이에 따라 각기 다른 채널을 겪고 들어온 사용자들의 데이터 신호에 대하여 각 채널의 특성에 맞는 왜곡 보정을 함으로써 데이터의 수신율을 높일 수 있다.2 is a structural diagram of a subcarrier obtained by multiplying a pilot signal by a time axis at regular intervals in a multicarrier. Here, the interval of the pilot signal is based on an interval having a certain degree or more correlation between the coherence frequency due to the delay signal and the coherence time due to the Doppler frequency. The signal to be transmitted is spread by a code having an orthogonality on the frequency axis, and the pilot signal for distinguishing users is spread by using a code having orthogonality with each other on the time axis based on the time and frequency interval defined above. send. Accordingly, the receiving end can distinguish the distorted signal by the channel of each user. Each user's pilot signal despread using orthogonality is regarded as a signal located in the center of each pilot spread signal, and the signal is corrected with respect to the data signals between the recovered pilot signals, and accordingly, a different channel is introduced. The reception rate of data can be increased by correcting distortion of the data signal of the user according to the characteristics of each channel.
다시 말하면, 도 2는 도 1의 송신기에서 전송된 신호의 구조를 도시한 도면인 바, 전체적인 개형을 보면 일정한 간격의 부 반송파를 기준으로 파일럿이 시간축으로 확산되어 있고 각 확산된 파일럿의 가운데의 어두운 부분은 수신단에서 파일럿 심벌을 역확산할 때 고려할 위치를 표시한 것이다. 즉, 역확산된 파일럿 심벌은 확산 주기의 가운데에 위치하게 함으로써, 가능한 한 다른 심벌들과 높은 상관도를 가지도록 한다.In other words, FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a signal transmitted from the transmitter of FIG. 1. In the overall modification, the pilot is spread along the time axis with respect to the subcarriers at regular intervals and is dark in the center of each spread pilot. The part indicates the position to consider when despreading the pilot symbol at the receiving end. That is, the despread pilot symbol is positioned in the middle of the spreading period, so that the despread pilot symbol has a high correlation with other symbols as much as possible.
도 3은 도 1의 송신기에서 전송한 도 2에 도시된 바와 같은 신호를 수신하는 수신기를 도시한 도면이다. 이 수신기는 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하고 이에 따른 신호의 보정을 통해 데이터를 검출한다. 먼저, 수신된 신호에 대하여 각 부 반송파에 의해 기저대역으로 바꾼 후 각 확산된 파일럿 신호를 역 확산하여 각기 다른 채널을 겪고 들어온 다른 사용자들의 신호의 왜곡정도, 즉 채널의 변화를 추정한 후, 이에 따른 각 데이터 신호들에 대하여 신호 보정을 한다. 이렇게 보정된 신호에 대하여 각 사용자들의 데이터 코드를 곱하고 합한 후 일정 기준값을 기준으로 수신되어진 신호에 대하여 값을 결정하면 전체적인 신호의 수신과정이 종료한다.FIG. 3 is a diagram illustrating a receiver for receiving a signal as shown in FIG. 2 transmitted from the transmitter of FIG. 1. The receiver estimates the channel using the pilot signal and detects the data through correction of the signal. First, after changing the baseband by each subcarrier with respect to the received signal, and then despreading each spread pilot signal by estimating the distortion degree, ie, the channel change, of the signals of other users who have passed through different channels, Signal correction is performed for each of the data signals accordingly. When the corrected signal is multiplied and summed with each user's data code and the value is determined for the received signal based on a predetermined reference value, the entire signal reception process is terminated.
즉, 도 3의 수신기는 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 신호에 대하여 파일럿을 역확산시켜 각 사용자가 겪은 채널의 특성을 추정한 후 이에 따라 각 심벌의 데이터를 보상하여 검출한다. 역확산 되어진 파일럿 신호는 일정한 간격으로 채널의 특성을 표시하고, 이렇게 구하여진 파일럿 심벌들에 의해 각 데이터 위치에 맞는 채널의 변화를 추정한 후 수신되어진 데이터에 역으로 곱하여 원래 보내어진 데이터를 추정할 수 있다.That is, the receiver of FIG. 3 despreads the pilot with respect to the signal having the structure as shown in FIG. 2, estimates channel characteristics experienced by each user, and compensates and detects data of each symbol accordingly. The despread pilot signal indicates the characteristics of the channel at regular intervals, estimates the channel change for each data position by using the pilot symbols, and multiplies the received data inversely to estimate the original data. Can be.
위에서 기술한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described based on the embodiments described above, these embodiments are intended to illustrate, not limit, the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 다중 반송파 코드분할다중접속 방식의 역방향 전송에서 각 사용자를 구별할 수 있는 파일럿신호를 각 반송파에 삽입하여 전송함으로써 채널의 왜곡현상을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 이에 따라 무선 멀티미디어 서비스에서 요구되는 비트 오류율을 용이하게 구할 수 있으며, 전송 품질을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the channel distortion phenomenon can be effectively reduced by inserting and transmitting a pilot signal distinguishing each user into each carrier in the backward transmission of the multi-carrier code division multiple access method. The bit error rate required for the multimedia service can be easily obtained and the transmission quality can be improved.
Claims (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |