KR20060008576A - 기지 순환접두부호를 이용하여 적응적 변조를 수행하는다중 반송파 전송 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직교주파수다중분할 이동통신시스템에서 적응적 변조 기법과 기지 순환접두부호 기술을 보다 효과적으로 제공하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

이러한 본 발명은 OFDM 전송 시스템에서 채널 상태를 고려하여 가변적으로 기지 순환접두부호를 생성하도록 한다. 또한, 상기 기지 순환접두분호를 생성하기 위하여 파일럿 부반송파의 위치 정보를 송신기로 피드백한다.

따라서, 데이터가 전송되는 OFDM 심볼의 채널 상태를 고려하여 파일롯 부반송파를 선택하여 기지 순환접두부호를 생성함으로 데이터 전송의 효율성을 제공한다.

다중반송파, 순화접두부호(Cyclic Prefix), 적응적 변조 기법, 심볼 간 간섭, 파일롯 부반송파

Description

기지 순환접두부호를 이용하여 적응적 변조를 수행하는 다중 반송파 전송 시스템 및 방법{OFDM Transmission System and Method for Effective Adaptive Modulation using Known Cyclic Prefix}

도 1a와 도 1b는 일반적으로 적응적 변조를 이용하여 다중 반송파를 전송하는 송/수신기의 구조를 도시한 도면.

도 2는 기지 순환접두부호를 이용하여 연속적으로 전송되는 다중 반송파 신호들을 도시한 도면.

도 3a와 3b는 본 발명에 따라 기지 순환접두부호를 이용하여 적응적 변조를 수행하는 다중 반송파 전송 시스템의 송수신기 구조를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따라 적응적 변조를 수행하는 기지 순환접두부호 생성기의 구조를 도시한 도면.

도 5은 본 발명에 따라 기지 순환접두부호를 이용한 적응적 변조 다중 반송파 전송 시스템에서 파일롯 부반송파의 동기 형성 및 데이터의 전송을 과정을 도시한 도면.

본 발명은 직교주파수부호분할다중/부호분할다중접속 통신시스템에서 기지 순환접두부호를 이용하여 적응적 변조를 수행하는 다중 반송파 전송 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex: 이하 "OFDM"라 함)/부호분할다중접속(Code Division Multiplex Access: 이하 "CDMA"라 함)통신시스템은 무선 채널을 통해 고속 데이터 전송에 적합한 방식으로 상호 직교성을 갖는 복수의 반송파를 사용한다.

이러한 상기 OFDM 방식은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting, 이하 'DAB'라 한다), 디지털 지상 비디오 방송(Digital Video Broadcasting - Terrestrial. 이하 'DVB-T'라 한다), IEEE 802.11a 로컬 영역 네트워크(local Area Network, 이하 'LAN'라 한다)표준, 그리고 IEEE802.16a 도심 영역 네트워크(Metropolitan Area Network)표준 등과 같은 분야에서 무선 표준 방식으로 채택되었다. 따라서, 상기 OFDM 방식은 4세대 이동통신 및 차세대 이동통신방식의 대표적인 방식으로도 유력하게 거론되고 있는 상태이다.

이러한 OFDM 전송은 OFDM 심볼 단위로 이루어지며 다중경로 채널을 통해 전송되는 경우, 이전의 전송된 심볼에 의해 현재 전송되는 심볼이 영향을 받기도 한다. 따라서, 이러한 OFDM 심볼간 간섭을 방지하기 위해 연속된 심볼사이엔 채널의 최대지연확산보다 긴 보호구간(guard interval)을 삽입한다. 즉, 상기 OFDM 심볼주 기는 실제 데이터가 전송되는 유효심볼주기와 상기 보호구간의 합이 되며, 수신단에서는 상기 보호구간을 제거한 후 유효심볼주기에 해당하는 데이터를 취하여 복조를 수행한다. 이때, 상기 보호구간은 부반송파의 지연에 의해 발생할 수 있는 직교성의 파괴를 방지하기 위해 유효심볼구간에서 마지막 구간의 신호를 복사하여 삽입하게 되며 이를 순환접두부호(Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 한다)라 한다.

도 1a와 도 1b는 일반적으로 적응적 변조를 이용하여 다중 반송파를 송수신하는 송/수신기의 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 1A를 참조하면, 송신기에서 부호화기(100)는 확산된 N개의 샘플 데이터로 구성되는 데이터 심볼을 입력하여 N배의 레이트(Rate)를 가지는 코드로 확산하여 출력한다. 상기 확산된 데이터 심볼은 변조기(102)에서 변조되고 직/병렬 변환기(104)는 상기 데이터 심볼을 N개의 샘플 데이터들로 변환한다.

널 삽입기(120)는 상기 수신기로부터 선택되어 피드백 정보 중에서 채널 상태가 열악하여 전송하지 않는 파일롯 부반송파를 널 정보로 처리한다. 즉, 채널 추정 결과 채널 상태가 열악하여 잡음으로 영향을 미칠 부반송파의 값을 0으로 만든다. 다중화기(106)는 상기 선택된 널 정보와 직/병렬 변환기(104)로부터의 출력을 다중화한다. 즉, 다중화기(106)는 데이터 전송이 가능한 부반송 반송파와 널 정보가 전송될 반송파를 다중화되어 병렬로 역 고속 푸리에 변환부(Inverse Fast Fourier Transform: 이하 "IFFT"라 한다. 108)에 출력한다. 상기 IFFT(108)는 상기 직/병렬 변환기(104)에서 출력되는 N개의 샘플 데이터들을 입력받아 역 고속 푸리에 변환, 즉 OFDM 변조를 수행하여 OFDM 변조된 N개의 OFDM 샘플 데이터들을 병렬 로 출력한다. 병/직렬 변환기(110)는 상기 IFFT(108)에서 출력되는 OFDM 샘플데이터들을 병렬로 입력받아 직렬로 변환하여 보호구간 삽입기(112)로 출력한다. 상기 보호구간 삽입기(112)는 상기 N개의 OFDM 샘플데이터들로 구성되는 OFDM 심볼에서 상기 OFDM 샘플 데이터들 중 마지막 G개의 OFDM 샘플 데이터(이하 "복사 샘플 데이터"라함)를 복사하여 상기 OFDM 심볼의 앞단에 삽입하여 출력한다(이하 OFDM 심볼에 보호구간이 삽입된 것을 "OFDM전송 심볼"이라 한다). 따라서, 상기 보호구간 삽입기(120)에서 출력되는 OFDM 전송 심볼을 입력받아 아날로그 형태로 변환하여 전송한다(이하 "OFDM신호"라 한다).

상기 송신기의 동작과 관련하여 도 1b의 수신기에서 아날로그 디지털 변환기(도시하지 않음)는 상기 아날로크 형태의 OFDM 신호를 수신하여 디지털 형태의 OFDM 전송 심볼로 변환한다. 보호구간 제거기(114)는 상기 OFDM 전송 심볼을 입력받아 상기 OFDM 전송 심볼에 포함되어 있는 보호구간을 제거하여 OFDM 심볼을 출력한다. 직/병렬 변환기(116)는 상기 보호구간 제거기(114)에서 출력되는 OFDM 심볼을 입력받아 N개의 OFDM 샘플 데이터로 분리하여 병렬로 출력한다. 푸리에 변환기(이하, 'FFT부'라 한다. 118)는 상기 병렬로 입력되는 N개의 샘플 데이터를 입력받아 고속 푸리에 변환, 즉 OFDM 복조를 수행하여 복조된 N개의 샘플 데이터들을 출력한다. N개의 샘플 데이터들은 병/직렬 변환부(120)에서 직렬로 변환되어 심볼 단위로 출력된다. 복조기(122)는 상기 병/직렬 변환부(120)에서 출력되는 데이터 심볼을 입력받고, 변조한다. 복호기(124)는 상기 변조된 데이터 심볼을 복호화하여 상기 데이터를 확인한다. 채널 측정기(126)는 상기 FFT부(118)를 통해 출력된 N개 의 샘플 데이터들의 채널 상태를 측정한다. 따라서, 부반송파 선택기(126)는 채널 측정기의 결과로부터 신호대잡음비가 상대적으로 낮은 M개의 부반송파를 선택하고 이를 송신기로 피드백 한다.

이때, 송신기는 상기 피드백된 정보를 통해 부반송파마다 신호대잡음비가 다른 특성을 이용하여 부반송파 각각의 변조 레벨을 다르게 하여 송신하도록 한다. 즉, 신호대잡음비가 큰 부반송파는 예를 들어 64QAM과 같이 레벨이 큰 변조를 하고 신호대잡음비가 작은 부반송파는 예를 들어 QPSK와 같이 레벨이 작은 변조를 수행하도록 한다. 상기와 같이 적응적 변조 방식을 사용하여 송신함으로 비트오류 발생확률을 최소화하여 송신기의 성능을 향상시킨다.

그러나, 전송된 신호에 대해서는 상대적으로 큰 신호대잡음비 이득을 얻을 수 있지만 일부 부반송파를 널로 처리함으로 데이터 전송이 이루어지지 않는다. 따라서, 전송하고자 하는 데이터이 양은 줄어드는 문제점을 가진다. 반면에, 수신기는 각 부반송파의 신호대잡음비를 측정하여 송신기로 피드백을 수행함으로 피드백 정보의 양이 증가하는 문제점을 가진다.

도 2는 기지 순환접두부호를 이용하여 연속적으로 전송되는 다중 반송파 신호들을 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 기지 순환접두부호를 이용하는 다중파 전송 방식에서는 매 OFDM 심볼을 구성하는 N개의 샘플 x(0), x(1), ..., x(N-1) 중에서 마지막 P개의 샘플 x(N-P), x(N-P+1), ..., x(N-1)를 고정된 값을 이용한다. 즉, 모든 OFDM 심볼의 마지막 P개의 샘플 값은 동일하다. 따라서 연속된 OFDM 심볼에서 이전 OFDM 심볼의 마지막 P개의 샘플은 현재의 OFDM 심볼의 마지막 P개의 샘플과 그 값이 동일하고 따라서 보호 구간 역할을 하게 되므로 추가적인 보호 구간을 삽입할 필요가 없다. 또한, 상기 도 2와 같이 반복되는 기지 순환접두부호는 수신기의 동기 검출 성능을 최대로 하기 위해 상관특성이 우수한 PN-시퀀스를 이용하기도 한다.

즉, 싱기 기지 순환접두부호를 이용하는 다중 반송파 전송 방식에서는 시간축에 보호 구간을 삽입할 필요는 없지만 매 OFDM 심볼마다 마지막 P개의 샘플을 동일한 값으로 만들기 위해서는 주파수 축에서 P개의 부반송파를 파일롯 부반송파로 이용하여야 한다. 따라서, 부반송파의 개수를 2N이라 하고, IFFT부와 FFT부의 크기는 N이고, 변조기의 출력을 X(0), X(1), ..., X(N-1)라고 할 때. IFFT부의 출력은 하기의 <수학식 1>과 같다.

상기 <수학식 1>에서 M=N/P이고 P개의 부반송파 X(M-1), X(2M-1), ... , X(PM-1)는 파일롯 부반송파다. P개의 파일롯 부반송파는 P개의 기지 순환접두부호와 관계가 있으므로 <수학식 1>를 n=N-P, N-P+1, ..., N-1에 대해서 하기의 <수학식 2>와 같이 쓸 수 있다.

상기 <수학식 2>를 행렬로 표현하면 하기의 <수학식 3>과 같다.

상기 <수학식 3>에서 x'(n)는 다음과 같이 표현된다.

따라서, 상기 <수학식 3>의 우측항의 PxP 정방행렬의 역행렬을 이용하면 하기의 <수학식 5>와 같은 기지 순환접두부호를 생성하는 P개의 파일롯 부반송파 X(M-1), X(2M-1), ..., X(PM-1)를 구할 수 있다.

상기 전술한 바와 같이, 종래의 다중 반송파 시스템을 위한 적응적 변조 기법은 시간 축에서 보호 구간을 삽입하고 정해진 위치의 주파수 축에서 채널의 주파수 응답의 크기가 작은 부반송파에는 데이터를 전송하지 않거나 작은 정보 비트만을 전송하기 때문에 데이터 전송성능이 감소하는 문제점이 있다. 또한 기존의 기지 순환접두부호를 사용하는 다중 반송파 시스템은 시간축에 보호 구간을 삽입할 필요는 없지만 대신에 정해진 위치에서만 주파수축에 파일롯 부반송파를 삽입해야 하므로 기존의 다중 반송파 시스템과 비교하여 더 효율적이라고 할 수 없는 문제점이 있다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 직교주파수다중분할 이동통신시스템에서 적응적 변조 기법과 기지 순환접두부호 기술을 보다 효과적으로 제공하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 OFDM 전송 시스템에서 채널 상태를 고려하여 기지 순환접두부호를 생성하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM 전송 시스템에서 채널 상태를 고려하여 가변적으로 기지 순환접두부호를 생성하기 위한 파일럿 부반송파를 선택하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM 전송 시스템에서 채널 상태를 고려하여 기지 순환접두부호를 생성하기 위한 파일럿 부반송파를 위치 정보를 피드백하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예는, 직교주파수다중분할 이동통신시스템에서 기지 순환접두부호를 생성하는 방법에 있어서, 수신기는 다중 반송파 채널을 통해 수신된 심볼들의 채널을 측정하여 파일럿 부반송파를 할당하기 위한 위치 정보를 선택하는 과정과, 상기 선택된 파일롯 부반송파의 위치 정보를 송신기로 전송하는 과정과, 상기 송신기가 상기 위치 정보에 따라 파일럿 부반송파를 할당하여 순환접두부호를 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 다른 실시예는, 직교주파수다중분할 이동통신시스템에서 기지 순환접두부호를 생성하는 송신장치에 있어서, 데이터를 전송하는 채널의 신호대잡음비를 고려하여 적응적 변조를 수행하는 변조기와, 상기 변조기로부터 출력되는 데이터를 N개의 샘플 데이터들로 변환하여 피드백된 위치 정보에 따라 순환접두부호를 할당하기 위한 P개의 파일럿 반송파를 생성하는 생성기와, 상기 N개의 샘플 데이터와 상기 P개의 순환접두부호를 하나의 다중 반송파 심볼 신호로 출력하는 역푸리에 변환기를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 또 다른 실시예는, 직교주파수다중분할 이동통신시스템에서 다중 반송파 신호를 수신하는 수신장치에 있어서, 다중 경로 채널을 통해 전송되는 신호로부터 N개의 다중 반송파 샘플 데이터들을 전송하는 채널들의 상태를 측정하는 채널 측정기와, 상기 측정된 채널들 중에서 신호대잡음비가 낮은 임의의 위치의 다수의 부반송파를 선택하여 피드백 정보를 설정하는 선택기와. 상기 N개의 다중 반송파 샘플 데이터들중에서 데이터가 실리지 않은 위치의 파일롯 부반송파를 제거하는 제거기를 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 후술되는 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에서는 직교주파수분할다중/부호분할다중접속 통신시스템에서 다중경로(multi-path)를 통해 전송되는 심볼간 간섭(Inter-Symbol-Interference, 이하 'ISI'라 한다)을 최소화하기 위한 데이터 전송 방법을 제공하고자 한다. 이에 따라 본 발명은 데이터가 전송되는 채널 상태를 고려하여 심볼간의 간섭을 방지하기 위한 기지 순환접두부호를 생성한다. 이때, 상기 기지 순환접두부호를 생성하기 위한 파일럿 부반송파를 채널 상태를 고려하여 가변적으로 선택하고 상기 선택된 파일롯 부반송파의 위치 정보를 송신기로 피드백하는 것을 특징으로 한다.

도 3a와 3b는 본 발명에 따라 기지 순환접두부호를 이용하여 적응적 변조를 수행하는 다중 반송파 전송 시스템의 송수신기 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 3a를 참조하면, 송신기에서 부호화기(300)는 확산된 N개의 샘플 데이터로 구성되는 데이터 심볼을 입력하여 N배의 레이트(Rate)를 가지는 코드로 확산하여 출력한다. 상기 확산된 데이터 심볼은 변조기(302)에서 변조되고 직/병렬 변환기(304)는 상기 데이터 심볼을 N개의 샘플 데이터들로 변환한다. 선택된 파일롯 부반송파 생성기(320)는 N개의 샘블 데이터 중에서 피드백 된 정보에 따라 선택 된 위치의 파일롯 부반송파를 기지 순환접두부호로 이용한다. 다중화기(306)는 상기 선택된 위치의 파일롯 부반송파와 직/병렬 변환기(304)로부터 출력되는 (N-선택된 파일롯 부반송파의 개수)개의 샘플 데이터들을 다중화한다. IFFT(308)은 상기 N개의 샘플 데이터들에 대하여 역 고속 푸리에 변환, 즉 OFDM 변조를 수행하여 N개의 OFDM 샘플 데이터들을 병렬로 출력한다. 즉, 상기 선택된 위치의 파일롯 부반송파들을 이용하여 기지 순환접두부호를 생성한다. 병/직렬 변환기(310)는 상기 IFFT(308)에서 출력되는 OFDM 샘플데이터들을 병렬로 입력받아 직렬로 변환하여 출력한다. 상기 N개의 OFDM 샘플데이터는 다중 경로를 통해 OFDM신호로 전송된다.

도 3b를 참조하면, 수신기에서 직/병렬 변환기(330)는 다중 경로 채널을 통해 전송되는 OFDM 신호로부터 N개의 OFDM 샘플 데이터로 분리하여 병렬로 출력한다. FFT부(332)는 상기 병렬로 입력되는 N개의 샘플 데이터를 입력받아 고속 푸리에 변환, 즉 OFDM 복조를 수행하여 복조된 N개의 샘플 데이터들을 출력한다. N개의 샘플 데이터들은 병/직렬 변환부(384)에서 직렬로 변환되어 OFDM 심볼 단위로 출력된다. 파일롯 부반송파 제거기(336)는 선택된 위치의 파일롯 부반송파에는 데이터가 변조되어 있지 않음으로 해당 위치의 파일롯 부반송파를 제거한다. 복조기(338)는 상기 정해진 위치의 파일로 부반송파를 제거한 N-P개의 데이터 심볼을 변조한다. 복호기(324)는 상기 변조된 데이터 심볼을 복호화하여 실제 데이터를 확인한다.

여기서, 채널 측정기(342)는 상기 FFT부(332)를 통해 출력된 N개의 샘플 데이터들의 채널 상태를 측정한다. 이에 따라 파일롯 부반송파 선택기(126)는 상기 채널 측정기(342)의 채널 측정 결과로부터 신호대잡음비가 상대적으로 낮은 P개의 부반송파를 선택하고 상기 선택된 P개의 부반송파의 위치 정보를 송신기로 피드백한다. 즉, 파일럿 부반송파 선택기는 기지 순환접두부호를 설정하기 위하여 고정된 위치의 파일롯 부반송파를 선택하는 것이 아니라 채널 상태를 고려하여 가변적인 위치의 파일롯 부반송파를 선택한다. 따라서, 채널 상태를 고려하여 데이터를 전송함으로 보다 효율적으로 적응적 변조를 구현하게 된다.

여기서, 상기 송신기와 상기 수신기간에 동기를 일치기기 위해서 파일롯 부반송파의 패턴은 하기와 같이 선택가능하다.

첫 째로, 신호대잡음비가 상대적으로 낮은 임의의 위치의 P 개의 부반송파가 선택 가능하다. 이는 적응적 변조 성능은 매우 우수하나, 서로 다른 위치에 존재하는 각각의 파일롯 부반송파의 위치 정보를 전송하기 위한 시그널링 부하가 커지는 단점을 가진다.

두 번째로, 신호대잡음비가 상대적으로 낮은 연속된 P 개의 부반송파가 선택 가능하다. 이는 상기 첫 번째 방법에 비하여 적응적 변조 성능은 감소하나, 상기 파일롯 부반송파의 위치 정보를 전송하기 위한 시그널링 부하가 감소하는 단점을 가진다.

세 번째로, 신호대잡음비가 상대적으로 낮은 연속된 Q 개의 부반송파 그룹중에서 M(M=P/Q)개의 그룹을 선택 가능하다. 이는 적응적 변조 성능과 동기 제어에 따른 정보 전송의 복잡도는 상기 첫 번째 방법과 두 번째 방법의 중간 성능을 가진다.

도 4는 본 발명에 따라 기지 순환접두부호를 생성하는 선택된 파일롯 부반송파 생성기의 구조를 도시한 도면이다.

종래의 기지 순환접두부호 설정은 M=N/P 개의 부반송파 간격으로 분리되어 있는 고정된 위치의 P개의 부반송파 X(M-1), X(2M-1),..., X(PM-1)를 기지 순환접두부호 생성을 위한 파일롯 부반송파로 이용하였다. 여기서, N는 IFFT 부 또는 FFT 부의 심볼개수를 말하며, P는 파일롯 부반송파의 개수를 의미한다. 그러나, 본 발명에서는 신호대잡음비가 낮은 위치의 P개의 파일롯 부반송파 X(k1), X(k2),..., X(kP)를 선택하여 기지 순환접두부호를 생성하는 것이다.

상기 도 4를 참조하면 직/병렬 변환기(304)로부터 출력된 N개의 샘플 데이터들은 변환되어 선택된 파일롯 부반송파 생성기(320)로 입력된다. 상기 선택된 파일롯 부반송파 생성기(320)는 파일롯 부반송파의 위치를 고정적인 위치에서 기지 순환접두부호를 생성하는 것이 아니라 피드백된 위치 정보에 따라 파일롯 부반송파를 기지 순환접두부호로 설정한다. 즉, 고정된 위치의 파일롯 부반송파를 기지 순환접두부호로 사용하는 것이 아니라 가변적으로 기지 순환접두부호를 생성하도록 한다.

역푸리에 변환기(421)는 직렬/병렬 변환기로부터 전송된 OFDM 신호를 시간영역 신호로 변환하고 상기 시간 영역의 신호중에서 순환접두부호의 위치에 있는 시간 영역의 신호들을 검출한다. 벡터 뺄셈기(423)는 상기 검출된 순환접두부호의 신호들을 일정한 크기의 순환접두부호의 값과 뺄셈 연산을 수행하여 시간축 상에 삽입하고자 하는 순환접두부호들을 나타내는 벡터를 생성한다. 이때, 역행렬 계산기(427)는 상기 피드백된 파일럿 반송파의 위치 정보를 이용하여 주파수축의 파일 럿 반송파를 시간축 상의 정해진 위치에 순환접두부호가 배치되도록 한다. 따라서, 벡터 곱셉기(425)는 상기 벡터 뺄셈기(423)의 벡터와 상기 역행렬 계산기(427)의 벡터를 곱하여 주파수 영역에 넣어주어야 할 파일럿 값 벡터를 출력한다.

여기서, 상기 주파수 영역에 삽입하고자 하는 파일롯 반송파는 하기의 <수학식 6>과 같이 쓸 수 있다.

따라서, 상기 역행렬 계산기(427)에서 상기 P개의 파일롯 부반송파 X(k1), X(k2),..., X(kP)는 하기의 <수학식 7>과 같이 역행렬로 표현 가능하다.

즉, 본 발명에 따라 상기 OFDM 심볼 중에서 마지막 P개의 샘플 x(N-P), x(N-P+1),..., x(N-1)을 기지 순환접두부호로 고정하는 대신에 처음 P개의 샘플 x(0), x(1),..., x(N-P-1)을 기지 순환접두부호로 고정할 수 있다. 따라서, 상기 <수학식 7>은 하기의 <수학식 8>와 같이 쓸 수 있다.

즉, 다중 경로 채널의 주파수 선택적 페이딩 특성을 이용하여 주파수 응답의 크기가 작아서 상대적으로 신호대잡음비가 낮은 P개의 부반송파 X(k1), X(k2),..., X(kP)는 데이터를 변조하여 전송하지 않고, 대신에 상기 <수학식 8>과 같이 기지 순환접두부호 생성을 위한 파일롯 부반송파로 활용한다. 이때, 나머지 N-P개의 부반송파들에 대한 가능한 변조 방법은 첫 째로 동일한 레벨로 변조하여 전송하거나, 두 번째로, 신호대잡음비에 따라 다른 레벨로 변조하여 전송한다.

도 5는 본 발명에 따라 기지 순환접두부호를 이용한 적응 변조 다중 반송파 전송 시스템에서 파일롯 부반송파의 동기 형성 및 데이터의 전송을 과정을 도시한 도면이다.

상기 도 5를 참조하면 통신기기 A가 단계 510에서 프리앰블을 전송하면 단계 512에서 통신기기 B는 수신한 프리앰블을 이용하여 채널을 측정하고 상기 측정된 채널중에서 신호대잡음비가 낮은 P 개의 파일롯 부반송파의 위치를 선택한다. 단계 514에서 상기 통신기기 B는 상기 선택된 파일롯 부반송파의 위치 정보를 상기 통신기기 A로 피드백 한다. 따라서 단계 516에서 상기 통신기기 A는 상기 피드백된 파일롯 위치 정보를 이용하여 해당 위치의 파일롯 부반송파에 데이터가 전송하고자 하는 데이터의 순환접두부호임을 확인하게 된다.

반대로 통신기기 B는 단계 518에서 프리앰블을 전송한다. 이에 대응하여 상기 통신기기 A는 단계 520에서 수신한 프리앰블을 이용하여 채널을 측정하고 상기 측정된 채널중에서 신호대잡음비가 낮은 P 개의 파일롯 부반송파의 위치를 선택한다. 단계 522에서 상기 통신기기 A는 상기 선택된 파일롯 부반송파의 위치 정보를 상기 통신기기 B로 피드백 한다. 단계 524에서 상기 통신기기 B는 상기 피드백된 파일롯 위치 정보를 이용하여 해당 위치의 파일롯 부반송파에 데이터가 전송하고자 하는 데이터의 순환접두부호임을 확인하게 된다.

따라서, 통신기기 A와 통신기기 B간에 기지 순환접두부호 생성을 위한 파일롯 부반송파 동기가 형성되면 단계 526 및 528에서 다중 반송파 변조(OFDM)를 통해 데이터를 전송한다.

예를 들어, 송신기와 수신기의 지리적 위치가 고정인 경우에는 무선상의 채널 상태의 변화가 거의 없다. 따라서, 상기 송신기와 수신기간의 파일롯 부반송파 위치 동기는 최초 연결시에 결정되고 따라서 역행렬 계산기의 연산도 최초 연결시 한번만 수행하면 되므로 복잡도가 가장 낮다. 반면에, 송신기와 수신기가 고속으로 이동하여 채널 상태가 매 OFDM 심볼마다 변하는 경우 파일롯 부반송파의 위치는 매 OFDM 심볼마다 변하고 송신기와 수신기간의 위치 동기도 매 OFDM 심볼마다 갱신되어야 한다.

따라서, 동기를 위한 파일롯 부반송파의 위치 정보를 전송하기 위한 부하(overhead)가 매우 크다. 또한, 매 OFDM 심볼마다 채널 측정 및 역행렬 계산을 수행하여야 함으로 복잡도도 커진다. 또한, 송신기와 수신기가 중속으로 이동하여 채 널 상태가 자주 바뀌지 않는 경우 파일롯 부반송파의 위치는 일정 시간 간격 또는 프레임 단위로 갱신가능하다.

상기 전술한 바와 같이, 상기 선택된 파일롯 부반송파의 개수에 따라 다르기는 하나 파일롯 부반송파 생성기에서 역행렬 계산기(427)의 복잡도는 상기 파일롯 부반송파의 위치를 얼마나 자주 변경하는가에 따라 달라진다. 즉, 상기 파일롯 부반송파의 위치를 선택하는 것이 다중 반송파 시스템의 복잡도를 결정하는 요지가 되며 이는 전송된 채널 상태의 변화와 밀접한 관계가 있다. 따라서, 채널 상태를 고려하여 선택된 파일롯 부반송파를 이용하여 기지 순환접두부호를 생성함으로 OFDM 변조에 따른 데이터 전송의 효율성을 제공한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 다중 경로 채널의 주파수 선택적 페이딩 특성을 이용하여 주파수 응답의 크기가 작아서 상대적으로 신호대잡음비가 낮은 위치의 파일롯 부반송파를 기지 순환접두부호로 생성하여 OFDM 전송시스템의 데이터 전송 성능을 최대화하는 장점을 가진다.

Claims (6)

1. 직교주파수다중분할 이동통신시스템에서 기지 순환접두부호를 생성하는 방법에 있어서,

   수신기는 다중 반송파 채널을 통해 수신된 심볼들의 채널을 측정하여 파일럿 부반송파를 할당하기 위한 위치 정보를 선택하는 과정과,

   상기 선택된 파일롯 부반송파의 위치 정보를 송신기로 전송하는 과정과,

   상기 송신기가 상기 위치 정보에 따라 파일럿 부반송파를 할당하여 순환접두부호를 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 수신기는 상기 심볼들의 채널 측정 결과 신호대잡음비가 낮은 주파수 영역의 반송파를 시간 영역의 순환접두부호로 사용하기 위한 파일럿 부반송파로 선택함을 특징으로 하는 상기 방법.
3. 직교주파수다중분할 이동통신시스템에서 기지 순환접두부호를 생성하는 송신장치에 있어서,

   데이터를 전송하는 채널의 신호대잡음비를 고려하여 적응적 변조를 수행하는 변조기와,

   상기 변조기로부터 출력되는 데이터를 N개의 샘플 데이터들로 변환하여 피드백된 위치 정보에 따라 순환접두부호를 할당하기 위한 P개의 파일럿 반송파를 생성하는 생성기와,

   상기 N개의 샘플 데이터와 상기 P개의 순환접두부호를 하나의 다중 반송파 심볼 신호로 출력하는 역푸리에 변환기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 생성기는 시간 영역에 따라 순환접두부호를 생성하기 위하여 상기 피드백된 위치 정보를 이용하여 주파수 영역에 할당할 파일럿 벡터값을 생성하는 역행렬 계산기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
5. 직교주파수다중분할 이동통신시스템에서 다중 반송파 신호를 수신하는 수신장치에 있어서,

   다중 경로 채널을 통해 전송되는 신호로부터 N개의 다중 반송파 샘플 데이터들을 전송하는 채널들의 상태를 측정하는 채널 측정기와,

   상기 측정된 채널들 중에서 신호대잡음비가 낮은 임의의 위치의 다수의 부반송파를 선택하여 피드백 정보로 설정하는 선택기와.

   상기 N개의 다중 반송파 샘플 데이터들중에서 데이터가 실리지 않은 위치의 파일롯 부반송파를 제거하는 제거기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 선택기는 상기 신호대잡음비가 낮은 연속된 부반송파들을 순환접두부호를 생성하기 위한 파일럿 부반송파로 선택하고 피드백 정보를 설정하여 송신기로 전송함을 특징으로 하는 상기 장치.

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