An Efficient Iterative Receiver for OFDMA Systems in Uplink Environments

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템 상향 전송에 알맞은 효율적인 반복 수신 기법

  • 황해광 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 상영진 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 변일무 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 김광순 (연세대학교 전기전자공학부)
  • Published : 2006.11.25

Abstract

In this paper, we propose the iterative receiver for LDPC-coded OFDMA systems in uplink environments. Applying the Wiener filtering to pilot symbols, an initial channel estimation can be performed effectively. To reduce the complexity of the Wiener filtering, we approximate Wiener filtering coefficients to pre-determined coefficients according to estimated correlation of channel. After an LDPC decoding process, soft symbol derived by extrinsic information of decoder outputs is used to estimate channel. we also derive the error variance of channel estimation and maximum ratio combined results. Using combined results, the channel correlation is re-estimated. Then the proper Wiener filtering coefficients are chosen according to the re-estimated result of the channel correction. Using a computer simulation, we show that the proposed receiver structure has the better performance than the receiver using only pilot symbols.

본 논문에서는 저밀도 패리티 체크 (LDPC) 부호 기반인 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 상향 전송에서의 반복 수신기법에 대하여 제안한다. 파일럿 심볼에 대한 위너 (Wiener) 필터링 기법을 적용하여 보다 효율적인 초기 채널 추정 성능을 이끌어 내며 위너 필터링 기법에 대한 복잡도를 감소하기 위해 채널의 변화 정도를 채널 상관 관계 값을 기준으로 몇 개의 구간으로 구분하여 미리 정한 위너 필터 계수 중에서 알맞은 위너 필터 계수를 정한다. 이를 바탕으로 저밀로 패리티 체크 부호의 복호 후의 결과를 활용하여 채널을 재추정하며 이 때의 채널 추정 오류에 대한 분산을 계산하여 데이터 심볼과 파일럿 심볼의 최대화율 결합을 이끌어낸다. 결합된 채널 추정 값을 통해 채널의 상관 관계를 다시 추정하며 그 결과에 따라 적절한 필터 계수를 선택한다. 모의 실험을 통하여 제안된 반복 수신기의 성능이 파일럿만을 활용하는 수신기에 비하여 우수한 성능을 나타내는 것을 확인한다.

Keywords

References

  1. IEEE 802.11a, Part 11 : Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specification, IEEE 802.11a, September. 1999
  2. IEEE 802.16e, Part 16 : Air interface for fixed and mobile broadband wireless access systems amendment for physical and medium access control layers for combined fixed and mobile operation in licensed bands, IEEE 802.16e, September, 2004
  3. X. Zhuang and F. W. Vook, 'Iterative channel estimation and decoding for a turbo-coded OFDM system via the EM algorithm,' Proc. ICASSP '02. IEEE Int. Conf. vol 3, pp. III-2337 - III-2340, May. 2002 https://doi.org/10.1109/ICASSP.2002.1005152
  4. Z. Ma, Y. Liu, C. Zhao, and X. You, 'A novel turbo iterative OFDM receiver in the flat-fading channel,' Proc. IEEE Int. Conf. Neural Networks & Signal Processing, Nanjing, CHina, vol 2, pp. 14-17, December. 2003 https://doi.org/10.1109/ICNNSP.2003.1281175
  5. Y. H. Kim, K. S. Kim, and J. Y. Ahn, 'Iterative estimation and decoding for an LDPC-coded OFDMA system in uplink environments,' Proc. Intl. Conf. Commun, pp. 2478-2482, May. 2004 https://doi.org/10.1109/ICC.2004.1312964
  6. M. K. Oh, Y. H. Kwon, J. H. Park, and D. J. Park, 'Blind iterative channel estimation and LDPC decoding for OFDM systems,' Proc. IEEE Vehic. Technol. Conf. vol 1, pp. 514-517, 30 May - 1 June. 2006 https://doi.org/10.1109/VETECS.2005.1543344
  7. H. Niu, M. Shen, J.A. Ritcey, and H. Liu, 'A factor graph approach to iterative channel estimation and LDPC decoding over fading channels,' Proc. IEEE Transaction on wireless communications, vol. 4, no.4, July. 2005 https://doi.org/10.1109/TWC.2005.850273