Performance Evaluation of Channel Estimation using Trigonometric Polynomial Approximation in OFDM Systems with Transmit Diversity

Space-time coding was designed for an efficient transmit diversity technique to improve performance of wireless communication. For the transmit diversity using space-time coding, the receiver requires to estimate channel parameters corresponding to each transmit antennas. In this paper, we propose an efficient channel estimation scheme based on trigonometric polynomial approximation in OFDM systems with transmit diversity using space-time coding. The proposed scheme is more efficient than the conventional scheme in terms of the computational complexity. For QAM modulation, when the size of FFH is 128, the conventional scheme with significant tap caching of 7 requires 9852 complex multiplications for TU, HT and BU channels. But the proposed scheme requires 2560, 7680 and 3584 complex multiplications for TU, HT and BU channels, respectively. Especially, for channels with smaller Doppler frequency and delay spreads, the proposed scheme has the improved BER performance and complexity. In addition, we evaluate the performance of maximum delay spread estimation in unknown channel. The performance of the proposed scheme is investigated by computer simulation in various multi-path fading environments.

송신 다이버시티를 가진 OFDM 시스템에서 삼각다항식 근사화를 이용한 채널 추정 기법의 성능평가

시공간 부호(space-time coding)는 무선통신 시스템의 성능 개선을 위한 효율적인 송신 다이버시티를 위해 설계된 부호화 방식이다. 이러한 시공간 부호를 이용한 송신 다이버시티의 경우 수신기에서는 각 송신 안테나에 대응되는 채널을 추정하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 이러한 시공간 부호를 이용하는 OFDM 시스템에서 삼각다항식에 기반한 채널 추정 기법을 제안한다. 제안한 채널 추정 방법은 주어진 채널의 지연확산에 대해 기존의 방법 보다 계산의 복잡도 면에서 효율적이다 즉, QAM 변조방식의 경우 FFT 크기가 128일 때, 기존의 방법은 significant tap caching으로 Ｊ=7을 고려하면 TU, HT, BV 채널 각각에 대해 요구되는 복소곱의 수는 9852로 동일한 반면에 제안한 방법은 TU, HT, BU 채널 각각에 대해 2560, 7680, 3584의 복소곱을 요구한다. 제안한 방법은 최대 지연 확산이 작을수록 BER 성능과 계산의 복잡도의 개선을 동시에 가져온다. 부가적으로 채널의 지연 확산을 정확히 알지 못하는 경우에 대해 최대 지연 확산 추정을 위한 방법의 성능을 분석한다. 채널 추정 기법의 성능은 다양한 무선 채널에 대해 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 BER을 통해 분석한다.