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KR20160100806A - Channel Estimation Method in Wireless Communication System using Beamforming Scheme - Google Patents

Channel Estimation Method in Wireless Communication System using Beamforming Scheme Download PDF

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KR20160100806A
KR20160100806A KR1020150156413A KR20150156413A KR20160100806A KR 20160100806 A KR20160100806 A KR 20160100806A KR 1020150156413 A KR1020150156413 A KR 1020150156413A KR 20150156413 A KR20150156413 A KR 20150156413A KR 20160100806 A KR20160100806 A KR 20160100806A
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KR
South Korea
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channel
wireless communication
communication system
training sequence
beamforming
Prior art date
Application number
KR1020150156413A
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Korean (ko)
Inventor
김중빈
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한국전자통신연구원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 MISO(multiple-input single-output), MIMO (multiple-input multiple-output) 등 빔포밍 시스템에서 오버헤드를 줄이고 SNR 성능을 향상시킬 수 있는 파일럿 송신 및 채널 추정을 위하여, 송신단에서 빔포밍된 훈련 시퀀스를 이용하여 동시에 송신하며, 수신단에서 유효채널만을 추정하여 유효채널을 이용한 디코딩이 가능하도록 한, 무선통신시스템에서의 채널 추정 기법에 관한 것이다.In order to reduce overhead and improve SNR performance in a beamforming system such as multiple-input single-output (MISO) and multiple-input multiple-output (MIMO) systems, To a channel estimation method in a wireless communication system in which only a valid channel is estimated at a receiving end so as to enable decoding using an effective channel.

Description

빔포밍 기법을 이용하는 무선통신시스템에서의 채널 추정 기법{Channel Estimation Method in Wireless Communication System using Beamforming Scheme}[0001] The present invention relates to a channel estimation method in a wireless communication system using a beamforming technique,

본 발명은 무선통신시스템에서의 채널 추정 기법에 관한 것으로서, 특히, 빔포밍 기법을 이용하는 다중입력 단일출력 시스템 등의 무선통신시스템에서의 파일럿 송신 및 채널 추정기법에 관한 것이다.The present invention relates to a channel estimation technique in a wireless communication system, and more particularly, to a pilot transmission and channel estimation technique in a wireless communication system such as a multiple input single output system using a beamforming technique.

파일럿 신호 등 훈련 시퀀스(training sequence)를 이용한 채널 추정기법은 LTE(Long Term Evolution) 시스템 등 무선통신 시스템에서 널리 사용되고 있는 방법이다. MISO(multiple-input single-output), MIMO (multiple-input multiple-output) 시스템 등에서 훈련 시퀀스를 이용하여 채널을 추정할 때, 종래의 기법은 각각의 송신 안테나가 훈련 시퀀스를 직교(orthogonal)하게 전송하여 각 송수신 경로의 채널을 추정하였다. 그러나, 이 때문에 종래 기법은 송신 안테나 수에 비례하는 횟수만큼 훈련 시퀀스를 송신하므로 높은 오버헤드를 갖는 단점이 있다.A channel estimation technique using a training sequence such as a pilot signal is widely used in a wireless communication system such as an LTE (Long Term Evolution) system. When estimating a channel using a training sequence in a multiple-input single-output (MISO) system or a multiple-input multiple-output (MIMO) system, the conventional technique is such that each transmitting antenna transmits orthogonal training sequences To estimate the channel of each transmission / reception path. However, because of this, the conventional technique has a disadvantage in that it has a high overhead since it transmits a training sequence a number of times proportional to the number of transmission antennas.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, MISO(multiple-input single-output), MIMO (multiple-input multiple-output) 등 빔포밍 시스템에서 오버헤드를 줄이고 SNR 성능을 향상시킬 수 있는 파일럿 송신 및 채널 추정을 위하여, 송신단에서 빔포밍된 훈련 시퀀스를 이용하여 동시에 송신하며, 수신단에서 유효채널만을 추정하여 유효채널을 이용한 디코딩이 가능하도록 한, 무선통신시스템에서의 채널 추정 기법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to reduce overhead in a beamforming system such as multiple-input single-output (MISO) and multiple-input multiple-output (MIMO) In a wireless communication system in which a transmitting end simultaneously transmits a training sequence using a beamformed training sequence and a receiving end estimates only an effective channel and enables decoding using an effective channel for pilot transmission and channel estimation capable of improving SNR performance, Channel estimation method.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 무선통신시스템에서의 채널 추정 방법은, 송신기에서 빔포밍을 수행하여 빔포밍된 단일 훈련 시퀀스를 생성하는 단계; 및 상기 송신기에서 상기 빔포밍된 단일 훈련 시퀀스를 복수의 송신 안테나를 통해 동시에 전송하는 단계를 포함하고, 상기 생성하는 단계는, 상기 복수의 송신 안테나에 대한 각 채널의 송신 빔포밍 계수를 도출하는 단계; 및 상기 각 채널에 대하여 상기 송신 빔포밍 계수와 각 채널의 훈련 시퀀스를 곱한값들을 상기 빔포밍된 단일 훈련 시퀀스로서 생성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a channel estimation method in a wireless communication system, the method comprising: generating a beamformed single training sequence by performing beamforming in a transmitter; ; And concurrently transmitting the beamformed single training sequence at the transmitter via a plurality of transmit antennas, the generating comprising deriving a transmit beamforming coefficient for each channel for the plurality of transmit antennas ; And generating, for each channel, the transmission beamforming coefficients multiplied by a training sequence of each channel as the beamformed single training sequence.

상기 무선통신시스템은, MISO(multiple-input single-output) 또는 MIMO (multiple-input multiple-output)을 포함할 수 있다.The wireless communication system may include multiple-input single-output (MISO) or multiple-input multiple-output (MIMO).

상기 무선통신시스템은 TDD (Time Division Duplexing) 시스템을 포함할 수 있다. The wireless communication system may include a time division duplexing (TDD) system.

이 경우 수신기로부터 수신한 상기 각 채널의 훈련 시퀀스를 기초로, 상기 송신기가 상기 각 채널의 채널 파라미터를 추정하여 상기 각 채널의 송신 빔포밍 계수의 도출한다.In this case, based on the training sequence of each channel received from the receiver, the transmitter estimates a channel parameter of each channel to derive a transmission beamforming coefficient of each channel.

상기 무선통신시스템은 FDD (Frequency Division Duplexing) 시스템을 포함할 수 있다. The wireless communication system may include a Frequency Division Duplexing (FDD) system.

이 경우 상기 송신기가 전송하는 상기 각 채널의 훈련 시퀀스를 기초로, 수신기가 상기 각 채널의 채널 파라미터를 추정하여 피드백하면, 상기 수신기로부터 수신한 상기 각 채널의 채널 파라미터를 기초로, 상기 송신기가 상기 각 채널의 송신 빔포밍 계수를 도출한다.In this case, if the receiver estimates and feeds back the channel parameters of the respective channels based on the training sequence of the channels transmitted by the transmitter, based on the channel parameters of the channels received from the receiver, And derives a transmission beamforming coefficient of each channel.

상기 무선통신시스템에서의 채널 추정 방법은, 수신기에서 상기 각 채널의 채널 파라미터와 상기 각 채널의 송신 빔포밍 계수가 반영된 유효 채널 벡터를 재추정하고, 상기 유효 채널 벡터를 이용해 수신 데이터를 디코딩할 수 있다.The channel estimation method in the wireless communication system is characterized in that the receiver estimates the effective channel vector reflecting the channel parameter of each channel and the transmission beamforming coefficient of each channel and decodes the received data using the effective channel vector have.

본 발명에 따른 무선통신시스템에서 채널 추정 기법에 따르면, MISO(multiple-input single-output), MIMO (multiple-input multiple-output) 등 빔포밍 시스템에서, 채널 재추정을 위하여 송신단에서 빔포밍된 훈련 시퀀스를 이용하여 동시에 송신함으로써, 채널 재추정을 위한 오버해드를 크게 줄일 수 있다.According to the channel estimation technique in the wireless communication system according to the present invention, in a beamforming system such as multiple-input single-output (MISO) and multiple-input multiple-output (MIMO) By using a sequence to transmit at the same time, overhead for channel re-estimation can be greatly reduced.

그리고, 수신단에서 채널 재추정에 따라 유효채널만을 추정하여 유효채널을 이용한 디코딩을 통하여, 지연채널환경에서 SNR 성능 등 무선통신시스템의 성능이 크게 향상된다. The performance of the wireless communication system such as the SNR performance in the delayed channel environment is greatly improved through decoding using the effective channel by estimating only the effective channel according to the channel re-estimation at the receiving end.

도 1은 일반적인 무선통신시스템에서의 빔포밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 TDD (Time Division Duplexing) 무선통신시스템에서의 채널 추정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템의 송수신단에서의 채널 추정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템의 채널 추정 방식을 송신 빔포밍과 디코딩에 적용시 지연 채널에서의 시스템 성능을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템의 채널 추정 방식을 송신 빔포밍에 적용하고, 재추정한 채널을 이용하여 디코딩하였을 때의 지연 채널에서의 시스템 성능을 나타낸다.
1 is a view for explaining beamforming in a general wireless communication system.
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a channel estimation process in a conventional TDD (Radio Frequency Division Multiple Access) wireless communication system.
FIGs. 3A and 3B are diagrams for explaining a channel estimation process at a transmitting / receiving end of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates system performance in a delay channel when a channel estimation scheme of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention is applied to transmission beamforming and decoding.
FIG. 5 illustrates system performance in a delay channel when a channel estimation scheme of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention is applied to transmission beamforming and decoding is performed using a re-estimated channel.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the difference that the embodiments of the present invention are not conclusive.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.

도 1은 일반적인 무선통신시스템에서의 빔포밍을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining beamforming in a general wireless communication system.

도 1과 같이, 일반적인 무선통신시스템의 송신기(Tx)에서, L개의 송신 안테나들(Tx1, Tx2,...,TxL)을 통해, 서로 직교(orthogonal)하는 훈련 시퀀스를 송신하고, 수신기(Rx)에서 하나의 안테나를 이용하여 이와 같은 신호들을 수신해 각각의 채널 파라미터 h1,.. hL을 추정하였다. 그러나, 이와 같은 종래 기법은 송신 안테나 수에 비례하는 횟수만큼 훈련 시퀀스를 송신하므로 높은 오버헤드를 초래하였다. 1, a transmitter (Tx) of a general radio communication system transmits a training sequence orthogonal to each other through L transmission antennas (Tx1, Tx2, ..., TxL) ) Received these signals using one antenna and estimated the respective channel parameters h 1 , .., h L. However, such a conventional technique results in a high overhead since the training sequence is transmitted a number of times proportional to the number of transmission antennas.

도 2a 및 도 2b는 종래의 TDD (Time Division Duplexing) 무선통신시스템에서의 채널 추정 과정을 설명하기 위한 도면이다. FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining a channel estimation process in a conventional TDD (Radio Frequency Division Multiple Access) wireless communication system.

도 2a와 같이, 수신기(Rx)는 훈련 시퀀스 st={st ,1,.. st ,M}를 송신기(Tx)로 전송한다. 여기서 M은 송신기(Tx) 훈련 시퀀스의 길이를 나타낸다. As shown in FIG. 2A, the receiver Rx sends the training sequence s t = {s t , 1 , ..., s t , M } to the transmitter T x . Where M represents the length of the transmitter (Tx) training sequence.

도 2b와 같이, 송신기(Tx)는 수신기(Rx)로부터 수신한 훈련 시퀀스 st={st,1,.. st ,M}로부터 상호 채널(channel reciprocity) 특성을 이용하여 송수신기 간의 채널 파라미터 h1,.. hL을 추정한 후, 각 채널의 송신 빔포밍 계수 w1 *,.. wL * 를 도출한다(*는 공액 복소수(complex conjugate)). 송신기(Tx)는 도출한 각 채널의 빔포밍 계수 w1 *,.. wL * 를 이용하여 각 채널의 송신 대상 데이터 신호 x를 빔포밍한 신호 hlwl *x를 송신한다. As shown in FIG. 2B, the transmitter Tx uses channel reciprocity characteristics from the training sequence s t = {s t, 1 , .., s t , M } received from the receiver R x to calculate channel parameters h 1 , .., h L , and derives the transmission beamforming coefficients w 1 * , .. w L * of each channel (* is a complex conjugate). The transmitter (Tx) sends the beamforming coefficients w 1 *, .. w L * beamforming a signal h l w l * x x a transmission target data signal of each channel by using a channel of each derived.

이때, [수학식 1]과 같이 수신기(Rx)는 하나의 안테나를 이용하여 L개의 송신 안테나들(Tx1, Tx2,...,TxL)로부터 송신되는 신호 y를 수신하며, 여기에는 잡음(n)이 포함되어 있다. 수신기(Rx)는 수신 신호 y에서 데이터 신호 x를 추출해 디코딩하기 위하여 채널 추정을 통해 채널 파라미터 h1,.. hL을 획득한다. At this time, the receiver Rx receives a signal y transmitted from the L transmission antennas Tx1, Tx2, ..., TxL using one antenna as shown in Equation (1) ). The receiver Rx obtains the channel parameters h 1 , .., h L through channel estimation in order to extract and decode the data signal x from the received signal y.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

다만, 종래의 채널 추정기법은 [수학식 1]에서의 채널 파라미터 h1,.. hL 추정을 위하여, 도 2b와 같이 각각의 송신 안테나(Tx1, Tx2,...,TxL)가 시간 차이를 두어 서로 직교하게 각 채널의 훈련 시퀀스 st ,l를 전송한다. However, in the conventional channel estimation technique, in order to estimate the channel parameters h 1 , .., h L in Equation (1), each transmission antenna (Tx1, Tx2, ..., TxL) To transmit the training sequence s t , l of each channel orthogonally to each other.

송신기(Tx)에서 l번째 송신 안테나로 st ,l를 송신하면, 수신기(Rx)는 수신 신호벡터 yl=hlst ,l+nl로부터 hl을 추정한다. 송신기(Tx)는 이러한 과정을 각각의 송신 안테나별로 수행한 후, 수신기(Rx)는 송수신기간 채널 파라미터 벡터 h를 [수학식 2]와 같이 추정하여, [수학식 1]의 수신 신호 y로부터 x를 추출해 디코딩한다.If the transmitter (Tx) transmits s t , l to the l th transmit antenna, the receiver (Rx) estimates h l from the received signal vector y l = h l s t , l + n l . The transmitter Tx performs this process for each of the transmit antennas and then the receiver Rx estimates the transmit and receive period channel parameter vector h as shown in Equation 2 to obtain the received signal y from Equation 1 as x And decodes it.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

본 발명에서는 MISO(multiple-input single-output), MIMO (multiple-input multiple-output) 등 빔포밍을 이용하는 무선통신시스템에서, 위와 같은 종래 기술에서의 오버헤드를 줄이고 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 성능을 향상시킬 수 있는 파일럿 송신 및 채널 추정을 위하여, 송신기에서 빔포밍된 단일 훈련 시퀀스를 이용하여 동시에 송신하며, 수신단에서 유효채널만을 추정하여 유효채널을 이용한 디코딩이 가능하도록 하였다.In the present invention, in a wireless communication system using beamforming such as multiple-input single-output (MISO) and multiple-input multiple-output (MIMO), the overhead in the conventional art is reduced and a signal- For the pilot transmission and channel estimation, which can improve performance, the transmitter transmits simultaneously using a beamformed single training sequence, and only the effective channel is estimated in the receiver so that decoding using the effective channel is enabled.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템의 송수신단에서의 채널 추정 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIGs. 3A and 3B are diagrams for explaining a channel estimation process at a transmitting / receiving end of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.

도 3a와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템의 수신기(Rx)는 훈련 시퀀스 st={st ,1,.. st ,M}를 송신기(Tx)로 전송한다. 여기서 M(양의 정수)은 송신기(Tx) 훈련 시퀀스의 길이를 나타낸다. As shown in FIG. 3A, a receiver Rx of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention transmits a training sequence s t = {s t , 1 , .. s t , M } to a transmitter Tx. Where M (positive integer) indicates the length of the transmitter (Tx) training sequence.

도 3b와 같이, 송신기(Tx)는 수신기(Rx)로부터 수신한 훈련 시퀀스 st={st,1,.. st ,M}로부터 상호 채널(channel reciprocity) 특성을 이용하여 송수신기 간의 채널 파라미터 h1,.. hL을 추정한 후, 추정한 채널 파라미터를 이용해 각 채널의 송신 빔포밍 계수 w1 *,.. wL * 를 도출한다(*는 공액 복소수(complex conjugate)). 송신기(Tx)는 도출한 각 채널의 빔포밍 계수 w1 *,.. wL * 를 이용하여 L개(L은 양의 정수)의 송신 안테나들(Tx1, Tx2,...,TxL)을 통해 각 채널로 단일 훈련 시퀀스 (집합) 벡터 st={st ,1,.. st ,M}를 송신한다. As shown in FIG. 3B, the transmitter Tx uses the channel reciprocity characteristic from the training sequence s t = {s t, 1 , .., s t , M } received from the receiver R x , h 1 , .., h L , and then derives the transmission beamforming coefficients w 1 * , .. w L * of each channel (* is a complex conjugate) using the estimated channel parameters. The transmitter (Tx) is the transmit antennas in the beamforming coefficients for each channel derived w 1 *, .. w L * L pieces (L is a positive integer) by using the (Tx1, Tx2, ..., TxL ) the (Set) vector s t = {s t , 1 , .. s t , M } to each channel.

즉, 본 발명의 제안된 기법은 수신기(Rx)에서의 채널 추정을 위해, 도 3b와 같이, 송신기(Tx)가 빔포밍 기법을 이용하여 단일 훈련 시퀀스 벡터 st={st ,1,.. st ,M}를 동시에 송신한다. 이때, 각각의 송신 안테나(Tx1, Tx2,...,TxL)에서 송신되는 빔포밍된 단일 훈련 시퀀스는, L 채널에 대한 송신 빔포밍 계수와 각 채널의 훈련 시퀀스를 곱한값들(wl *st)이다. That is, in order to estimate the channel in the receiver Rx, the transmitter of the present invention uses a beamforming technique to generate a single training sequence vector s t = {s t , 1 ,. . s t , M } at the same time. In this case, a single training sequence beamformed is transmitted in each of the transmit antennas (Tx1, Tx2, ..., TxL) is the value obtained by multiplying a training sequence of transmission beamforming coefficient and each channel on the channel L (w l * s t ).

이에 따라 수신기(Rx)가 수신한 신호 y는 [수학식3]과 같다.Accordingly, the signal y received by the receiver Rx is expressed by Equation (3).

[수학식3]&Quot; (3) "

Figure pat00003
Figure pat00003

수신기(Rx)는 [수학식 3]과 같은 수신 신호 y로부터, 채널 벡터 h가 아닌, 유효 채널 벡터 β를 [수학식 4]와 같이 추정할 수 있다.The receiver Rx can estimate the effective channel vector beta, not the channel vector h, from the received signal y as in Equation (3) as in Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00004
Figure pat00004

이후, 송신기(Tx)가 송신 대상 데이터 신호 x를 빔포밍한 신호 hlwl *x를 송신한다. 이때, [수학식 1]과 같이 수신기(Rx)는 하나의 안테나를 이용하여 L개의 송신 안테나들(Tx1, Tx2,...,TxL)로부터 송신되는 신호 y를 수신하며, 여기에는 잡음벡터(n)이 포함되어 있다. 수신기(Rx)는 잡음벡터(n)를 제거하고, 추정한 유효 채널 벡터 β 기반의 유효 채널을 이용하여 수신 데이터 신호

Figure pat00005
로부터 x를 추출해 디코딩한다. Thereafter, the transmitter (Tx) that transmits the signal h l w l * x beamforming a transmission subject data signal x. At this time, the receiver Rx receives a signal y transmitted from the L transmission antennas Tx1, Tx2, ..., TxL using one antenna, as shown in Equation (1) n). The receiver Rx removes the noise vector n and uses the estimated effective channel vector?
Figure pat00005
And decodes x.

한편, 본 발명의 빔포밍된 훈련 시퀀스는 wl *st를 이용한 유효채널 추정기법은, 위에서 기술한 바와 같은 TDD (Time Division Duplexing) 시스템에 적용할 수 있고, 이외에도 FDD (Frequency Division Duplexing) 시스템에서도, 수신 데이터의 디코딩을 위한 채널 재추정에 이용될 수 있다. Meanwhile, beam forming training sequence according to the present invention is an effective channel estimation techniques, and can be applied to a TDD (Time Division Duplexing) system as described above, in addition to (Frequency Division Duplexing) FDD system using a w l * s t Can also be used for channel re-estimation for decoding of received data.

즉, 도 3a, 도 3b가 FDD 시스템으로 동작하는 경우에, 송신기(Tx)는 각 송신 안테나(Tx1, Tx2,...,TxL)를 통해 직교하게 훈련 시퀀스 st={st ,1,.. st ,M}를 전송하면, 수신기(Rx)는 각각의 송수신 안테나간 채널 파라미터 h1,.. hL을 추정한 후 송신기(Tx)로 추정한 채널 파라미터 벡터

Figure pat00006
을 피드백한다.That is, in Figure 3a, if the Figure 3b operating in FDD system, the transmitter (Tx) is the transmission antennas (Tx1, Tx2, ..., TxL) orthogonal to the training sequence with s t = {s t, 1 , s t .., M} When the transmission, the receiver (Rx) is a channel parameter estimation vector to the transmitter (Tx) and then estimating the respective transmit-receive antenna channel parameters h 1, h .. L between
Figure pat00006
Lt; / RTI >

송신기(Tx)는 피드백된 추정 채널값, 즉, 채널 파라미터 벡터

Figure pat00007
을 이용하여 데이터 전송을 위해 빔포밍을 수행하여 빔포밍 계수 벡터 wH를 구하고 빔포밍된 훈련 시퀀스는 wl *st를 전송한다. 수신기(Rx)는 추정한 유효 채널 벡터 β 기반의 유효 채널을 이용하여 수신 데이터 신호
Figure pat00008
로부터 x를 디코딩할 수 있다. The transmitter Tx outputs a feedback estimated channel value, i.e., a channel parameter vector
Figure pat00007
The beamforming coefficient vector w H is obtained by performing beamforming for data transmission, and the beamformed training sequence transmits w l * s t . The receiver Rx uses the estimated effective channel vector < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00008
≪ / RTI >

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템의 채널 추정 방식을 송신 빔포밍과 디코딩에 적용시 지연 채널에서의 시스템 성능을 나타낸다.FIG. 4 illustrates system performance in a delay channel when a channel estimation scheme of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention is applied to transmission beamforming and decoding.

채널을 추정한 시점과 실제 데이터를 송수신한 시점간에 채널이 변할 경우, 즉, 지연된 채널정보가 빔포밍과 디코딩에 사용되면, 시스템의 성능은 크게 나빠질 수 있다. 도 4는 지연된 채널이 송신 빔포밍과 디코딩에 사용되었을 때의 SNR과 송신기 파워(Pout) 간의 일예를 나타낸다. 도 4의 일예에서, 지연채널과 실제 데이터가 전송된 채널간의 상관계수값이 0.9일 때, 높은 SNR (signal to noise power ratio)영역에서 송신파워를 증가시켜도 시스템 성능이 개선되지 않는 문제가 발생함을 볼 수 있다. If the channel is changed between the time when the channel is estimated and the time when the actual data is transmitted and received, that is, when the delayed channel information is used for beamforming and decoding, the performance of the system may be significantly degraded. 4 shows an example between SNR and transmitter power (Pout) when a delayed channel is used for transmit beamforming and decoding. In the example of FIG. 4, when the correlation coefficient between the delay channel and the channel to which the actual data is transmitted is 0.9, the system performance is not improved even when the transmission power is increased in the high signal-to-noise ratio (SNR) Can be seen.

하지만, 채널 재추정을 위해서 종래의 기법처럼 orthogonal하게 훈련 시퀀스를 이용하면 많은 오버헤드를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하고자 본 발명은 위와 같이 빔포밍된 훈련 시퀀스 기법을 사용하여 수신단의 데이터 디코딩에 사용될 채널을 재추정하는 기법을 제안하였다. However, if the orthogonal training sequence is used for channel re-estimation as in the conventional technique, much overhead can be generated. In order to solve this problem, the present invention proposes a technique of reordering a channel to be used for data decoding of a receiving end using the beamformed training sequence technique.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템의 채널 추정 방식을 송신 빔포밍에 적용하고, 재추정한 채널을 이용하여 디코딩하였을 때의 지연 채널에서의 시스템 성능을 나타낸다.FIG. 5 illustrates system performance in a delay channel when a channel estimation scheme of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention is applied to transmission beamforming and decoding is performed using a re-estimated channel.

도 5의 일예에서, 본 발명에 따라 유효 채널 벡터 β를 재추정한 채널을 디코딩에 사용할 경우, 도 4와 비교하여 시스템 성능이 현저히 개선됨을 볼 수 있다. 도 5의 예는, 도 4와 같이 지연채널과 실제 데이터가 전송된 채널간의 상관계수값 0.9를 가정하였다. In the example of FIG. 5, the system performance is remarkably improved when a channel re-estimated based on the effective channel vector? Is used for decoding according to the present invention, as compared with FIG. The example of FIG. 5 assumes a correlation coefficient of 0.9 between the delay channel and the channel to which the actual data is transmitted, as shown in FIG.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서는, MISO(multiple-input single-output), MIMO (multiple-input multiple-output) 등 빔포밍 시스템에서, 채널 재추정을 위하여 송신기(Tx)에서 빔포밍된 훈련 시퀀스를 이용하여 동시에 송신함으로써, 채널 재추정을 위한 오버해드를 크게 줄일 수 있다.그리고, 수신기(Rx)에서 채널 재추정에 따라 유효채널만을 추정하여 유효채널을 이용한 디코딩을 통하여, 지연채널환경에서 SNR 성능 등 무선통신시스템의 성능이 크게 향상된다. As described above, in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention, in a beamforming system such as multiple-input single-output (MISO) and multiple-input multiple-output (MIMO) The receiver Rx estimates only the effective channel according to the channel re-estimation, and then decodes it using the effective channel. The performance of the wireless communication system such as the SNR performance in the delayed channel environment is greatly improved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

송신기(Tx)
송신 안테나(Tx1, Tx2,...,TxL)
수신기(Rx)
채널 파라미터(h1,.. hL)
훈련 시퀀스 st={st ,1,.. st ,M}
빔포밍된 훈련 시퀀스는 wl *st
Transmitter (Tx)
Transmit antennas Tx1, Tx2, ..., TxL,
Receiver (Rx)
The channel parameters (h 1 , .. h L )
The training sequence s t = {s t , 1 , .. s t , M }
The beamformed training sequence is w l * s t

Claims (1)

무선통신시스템에서의 채널 추정 방법에 있어서,
송신기에서 빔포밍을 수행하여 빔포밍된 단일 훈련 시퀀스를 생성하는 단계; 및
상기 송신기에서 상기 빔포밍된 단일 훈련 시퀀스를 복수의 송신 안테나를 통해 동시에 전송하는 단계를 포함하고,
상기 생성하는 단계는,
상기 복수의 송신 안테나에 대한 각 채널의 송신 빔포밍 계수를 도출하는 단계; 및
상기 각 채널에 대하여 상기 송신 빔포밍 계수와 각 채널의 훈련 시퀀스를 곱한값들을 상기 빔포밍된 단일 훈련 시퀀스로서 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 추정 방법.
A channel estimation method in a wireless communication system,
Performing beamforming at a transmitter to generate a beamformed single training sequence; And
Concurrently transmitting the beamformed single training sequence at the transmitter via a plurality of transmit antennas,
Wherein the generating comprises:
Deriving a transmit beamforming coefficient of each channel for the plurality of transmit antennas; And
Generating a beamformed training sequence for each channel by multiplying the transmission beamforming coefficient by a training sequence of each channel;
Wherein the channel estimating method comprises:
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KR102301131B1 (en) * 2021-04-29 2021-09-10 세종대학교산학협력단 multi-antenna channel estimation apparatus and method for beamforming

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102301131B1 (en) * 2021-04-29 2021-09-10 세종대학교산학협력단 multi-antenna channel estimation apparatus and method for beamforming
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