KR20110058254A

KR20110058254A - 신호 송신 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20110058254A
Application number: KR1020090114975A
Authority: KR
Inventors: 최성수; 오휘명; 김용화; 김영선; 김관호
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2029-11-26
Also published as: KR101092215B1

Abstract

부반송파 가용모드(SUM)가 적용된 멀티채널 통신시스템의 신호 송신 장치 및 그 방법이 개시된다. 신호 송신 장치는 데이터 프레임 체크 시퀀스부. 채널 엔코더, 심볼매핑부, 부반송파 가용모드부, 역고속 푸리에 트랜스포머부, 아날로그 인터페이스 윈도윙부 및 디지털-아날로그 변환기를 포함한다. 상기 부반송파 가용모드부는 다중직교의 부반송파들중에서 시스템 성능 향상을 위해 가용가능한 특정 부반송파에 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 상기 역고속 푸리에 트랜스포머부에 출력한다. 이에 따라, 동일한 FFT 아키텍처를 공유하며 전력선 채널 상태에 따라 전송 신호의 주파수 및 시간영역에서의 다이버시티 기법을 동시에 적용하므로써, 임펄스 잡음과 같은 갑작스런 채널 변화와 채널 페이딩에 능동적으로 대처하여 안정적으로 통신할 수 있도록 하여, 전체 통신성능을 보장할 수 있다.

멀티채널 통신, 부반송파 가용모드, 다이버시티

Description

신호 송신 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING A SIGNAL}

본 발명은 신호 송신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부반송파 가용모드(Subcarrier Utilization Mode; SUM)가 적용된 멀티채널 통신시스템의 신호 송신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유무선통신시스템에서 데이터를 주고받을 때, 채널상에서 신호의 페이딩(fading) 현상이 일어나게 되고, 이로 인해 보내고자 하는 정보가 손실되거나 수신된 데이터에 대한 신뢰성을 보장하기 어렵게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 크게 두 가지 방향으로 접근하여 통신시스템에 함께 적용하고 있는 추세이다.

하나는 멀티채널 전송의 다중직교주파수분할방식인 OFDM(Orthogonal Fre- quency Division Multiplexing) 변조기법이나 이산 멀티톤 송신 기법인 이산 다중파(DMT; Discrete Multi-Tone) 기법을 적용하는 것이다.

다른 하나는 주어진 변조방식에 대하여 전송 데이터의 자원을 효과적으로 이용하여 예상되는 오류를 감지하거나 고치는 채널부호화 및 수신성능을 크게 개선하 기 위한 다이버시티(Diversity)에 대한 기술적 검토가 그것이다. 여기서, 다이버시티란 2개 이상의 독립된 전파 경로를 통해 전송된 여러 개의 수신 신호들에서 가장 양호한 특성을 갖는 신호를 이용하는 방법이다.

OFDM 변조기법과 함께 적용되는 주파수 다이버시티 기술은 여러 개의 주파수, 즉 상호 직교하는 신호 특성을 갖는 부반송파에 동일한 통신 정보를 실어 보내어 각 주파수마다의 수신 특성이 다른 성질에 대해 양호한 수신 신호를 선택하는 주파수 다이버시티 방법을 가장 많이 채택하고 있다.

그러나, 이러한 기술들은 주파수영역(Frequency Domain)과 시간영역(Time Domain)에 민감한 다양한 페이딩 채널 하에서 발생되는 잡음에 대하여 신뢰성있는 정보를 올바르게 전송하기 어렵다.

또한, 하드웨어 구현 입장에서 볼 때, 주파수영역과 시간영역에서 각각의 다이버시티 기술을 함께 적용하려면, 그 복잡도 또한 크게 늘어남과 동시에 소모되는 송수신 전력도 크게 늘어나게 된다.

그러므로, 동일한 FFT 아키텍처를 공유하며 주파수영역 및 시간영역에서 발생할 수 있는 페이딩 효과를 감소시키고, 전송하고자 하는 데이터의 신뢰성을 높일 수 있도록 기존의 기법을 보완할 수 있는 추가적인 기법이 요구된다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 주어진 통신채널 상태에 따라 가용가능한 부반송파에 전송데이터를 효과적으로 할당하여 통신시스템의 성능을 향상시키기 위한 멀티채널 통신시스템의 신호 송신 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기한 멀티채널 통신시스템의 신호 송신 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 신호 송신 장치는 데이터 프레임 체크 시퀀스부. 채널 엔코더, 심볼매핑부, 부반송파 가용모드부, 역고속 푸리에 트랜스포머부, 아날로그 인터페이스 윈도윙부 및 디지털-아날로그 변환기를 포함한다. 상기 데이터 프레임 체크 시퀀스부는 외부에서 제공되는 데이터 프레임에 오류 검출용 데이터를 부가한다. 상기 채널엔코더는 상기 오류 검출용 데이터가 부가된 데이터 프레임을 변조한다. 상기 심볼매핑부는 상기 변조된 데이터 프레임을 심볼에 매핑한다. 상기 부반송파 가용모드부는 다중직교의 부반송파들중에서 시스템 성능 향상을 위해 가용가능한 특정 부반송파에 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 출력한다. 상기 역고속 푸리에 트랜스포머부는 상기 다이버시티 데이터에 대응하여 위상 변환된 심볼을 다중화하여 시간영역의 신호로 변환한다. 상기 아날로그 인터페이스 윈도윙부는 시간영역의 신호로 변환된 신호를 프레임별로 윈도윙(windowing) 처리한다. 상기 디지털-아날로그 변한기는 상기 윈도윙된 시간영역의 신호를 아날로그 변환하여 출력한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 데이터 프레임은 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU), 데이터 프레임 체크 시퀀스(DFCS) 필드 및 블록패딩 필드로 구성되고, 상기 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU)은 MAC 프레임 헤더(Frame Header) 및 프레임 바디(Frame Body)로 구성되며, 상기 프레임 헤더(Frame Header)에는 부반송파 가용모드(SUM) 필드와 다이버시티 차수(DO) 필드가 구성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 부반송파 가용모드부는 부반송파 가용모드 제어 모듈, 다이버시티 차수 결정 모듈 및 부반송파 할당 테이블부를 포함한다. 상기 부반송파 가용모드 제어 모듈은 상기 데이터 프레임에 포함된 부반송파 가용모드(Subcarrier Utilization Mode; 이하, SUM) 필드에 따라 노멀모드 선택 신호, 제1 부반송파 가용모드 선택 신호 및 제2 부반송파 가용모드 선택 신호를 출력한다. 상기 다이버시티 차수 결정 모듈은 상기 제1 및 제2 부반송파 가용모드 선택 신호들을 근거로 상기 데이터 프레임에 포함된 다이버시티 차수 필드에 따라 다이버시티 차수를 결정한다. 상기 부반송파 할당 테이블부는 상기 노멀모드 선택 신호 또는 상기 다이버시티 차수 결정 모듈에 의해 결정된 다이버시티 차수에 응답하여 전체 부반송파들중에서 가용가능한 톤에 해당 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 상기 IFFT부에 출력한다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 신호 송신 방법은, 외부에서 제공되는 데이터 프레임에 오류 검출용 데이터를 부가하는 단계 와, 상기 오류 검출용 데이터가 부가된 데이터 프레임을 변조하는 단계와, 상기 변조된 데이터 프레임을 심볼에 매핑하는 단계와, 다중직교의 부반송파들중에서 시스템 성능 향상을 위해 가용가능한 특정 부반송파에 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 출력하는 단계와, 상기 다이버시티 데이터를 시간영역의 신호로 변환하는 단계와, 시간영역의 신호로 변환된 신호를 프레임별로 윈도윙(windowing)하는 단계와, 상기 윈도윙된 시간영역의 신호를 아날로그 변환하여 출력하는 단계를 포함한다.

이러한 신호 송신 장치 및 그 방법에 의하면, 멀티채널 통신시스템에 있어서 동일한 FFT 아키텍처를 공유하며 전력선 채널 상태에 따라 전송 신호의 주파수 및 시간영역에서의 다이버시티 기법을 동시에 적용하므로써, 임펄스 잡음과 같은 갑작스런 채널 변화와 채널 페이딩에 능동적으로 대처하여 안정적으로 통신할 수 있도록 하여, 전체 통신성능을 보장할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 신호 송신 장치 및 그 방법을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 부반송파 가용모드(SUM)을 적용한 멀티채널 통신 송신 장치를 설명하기 위한 블럭도이다.

도 1를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티채널 통신 송신 장치(100)는 데이터 프레임 체크 시퀀스부(110), 채널엔코더(120), 심볼매핑부(130), 부반송파 가용모드부(140), 역고속 푸리에 트랜스포머(IFFT)부(150), 아날로그 인터페이스 윈도윙부(160) 및 디지털-아날로그 변환기(DAC)(170)를 포함한다.

상기 데이터 프레임 체크 시퀀스부(110)는 외부에서 제공되는 데이터 프레임에 오류 검출용 데이터를 부가하여 상기 채널엔코더(120)에 출력한다.

상기 채널엔코더(120)는 상기 오류 검출용 데이터가 부가된 데이터 프레임을 변조하여 상기 심볼매핑부(130)에 출력한다.

상기 심볼매핑부(130)는 상기 변조된 데이터 프레임을 심볼에 매핑하고, 심볼 매핑된 데이터 프레임을 부반송파 가용모드부(140)에 출력한다.

상기 부반송파 가용모드부(140)는 다중직교의 부반송파들중에서 시스템 성능 향상을 위해 가용가능한 특정 부반송파에 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 생성한 후 상기 IFFT부(150)에 출력한다.

상기 IFFT부(150)는 위상 변환된 심볼을 다중화하여 시간영역의 신호로 변환하여 상기 아날로그 인터페이스 윈도윙부(160)에 출력한다.

상기 아날로그 인터페이스 윈도윙부(160)는 시간영역의 신호로 변환된 신호를 프레임별로 윈도윙(windowing)한 후 상기 디지털-아날로그 변환기(170)에 출력한다.

상기 디지털-아날로그 변환기(DAC)(170)는 상기 윈도윙된 시간영역의 신호를 아날로그 변환하여 출력한다.

동작시, 외부에서 입력되는 데이터 프레임은 상기 데이터 프레임 체크 시퀀스부(110)를 경유한다. 이는 수신단에서 수신한 데이터 프레임이 정상적으로 수신 되었는지 여부를 확인할 수 있도록 페이로드에 오류를 검출하는 정보를 제공한다. 이때, 사용되는 데이터 프레임 체크 시퀀스는 IEEE에서 추천하는 CRC(Cyclic Redundancy Check)-32 또는 CRC-32C 등을 사용할 수 있다.

상기 데이터 프레임 체크 시퀀스부(110)의 후단에 연결된 채널 엔코더(120)는 채널에 의한 다양한 부호화율을 제공하기 위해서 리드-솔로몬(RS) 블록부호화기나 길쌈부호화기(Convolutional code) 또는 저밀도 패리티 체크(LDPC) 부호화기에 다양한 부호화율을 제공하기 위한 천공(Puncturing) 부호화기가 이용될 수 있다.

상기 심볼매핑부(130)는 전송하고자 하는 신호의 양에 따라 입력 이진데이터 시퀀스를 BPSK(Binary Phase Shift Key), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 주파수 이용효율이 높은 Mary-QAM 등의 다양한 변조 방식을 통해 M진(M-ary) 심볼로 매핑하여 다양한 변조(modulation)를 할 수 있다.

상기 심볼매핑부(130)에 의해 매핑된 심볼은 상기 부반송파 가용모드부(140)에서 다중직교의 부반송파들 중에서 시스템 성능을 향상시키기에 충분하도록 가용가능한 특정 부반송파에 입력 데이터 심볼을 적절히 할당된다.

이는 하드웨어 구현시 동일한 FFT 아키텍처를 공유하며 주파수영역 및 시간영역에서의 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있도록 한다.

상기 IFFT부(150)을 통해 시간영역의 신호로 변환된 전송 데이터는 아날로그 인터페이스 윈도윙부(160)에 의해 프레임 윈도윙(windowing) 처리된 후, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(170)를 거쳐 최종적으로 아날로그 형태의 데이터신호가 전송된다. 아날로그 형태로 변환된 데이터 신호는 안테나를 통해 무선 송출될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 부반송파 가용모드부(140)에는 노멀모드, 제1 부반송파 가용모드(SUM(Subcarrier Utilization Mode) A MODE; 이하, SAM) 및 제2 부반송파 가용모드(SUM B MODE; 이하, SBM)가 이용된다.

상기 노멀모드(Normal mode; 이하, NM)는 안정적인 외부채널의 상황시에 얻게 되는 채널정보를 기반으로 기본적인 부반송파를 할당하는 모드이다. 상기 제1 부반송파 가용모드(SAM)는 외부 채널환경이 자주 바뀌거나 왜곡이 심할 때, 주파수영역에서 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하는 모드이다. 상기 제2 부반송파 가용모드(SBM)는 외부 채널환경이 자주 바뀌거나 왜곡이 심할 때, 주파수영역과 시간영역에서 동시에 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하는 모드이다.

이에 따라, 다중 반사파가 많이 일어나는 실내 무선 통신환경이나, 50Hz 내지 60Hz의 주파수들이 하모나이즈되어 발생되는 통신환경, 왜란에 의한 임펄스성 외부 잡음이 많은 전력선과 같은 예측 불가능한 채널이라 할지라도, 상기 부반송파 가용모드부(140)에 의해 보다 효과적인 통신성능을 제공할 수 있다.

즉, 외부 통신 환경이 안정적이라면 정상적인 모드로 부반송파를 할당하지만, 외부 통신 환경이 불안정하거나 왜곡이 심하다면, 주파수영역에서 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 제1 부반송파 가용모드(SAM)로 동작하고, 주파수영역과 시간영역에서 동시에 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 제2 부반송파 가용모드(SBM)로 동작된다. 따라서, 본 발명에 따른 멀티채널 통신시스템의 신호 송신 장치는 채널 변화에 능동적으로 대처하면서 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 데이터 프레임의 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이 다.

도 2를 참조하면, 전송신호 프레임인 데이터 프레임(Data Frame)은 매체 억세스 콘트롤(Medium Access Control; MAC) 프로토콜 데이터 유닛(MPDU), 데이터 프레임 체크 시퀀스(DFCS) 필드 및 블록패딩(Block Padding) 필드로 구성된다.

상기 데이터 프레임 체크 시퀀스(DFCS) 필드는 CRC32로 부호화될 수 있다.

상기 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU)은 MAC 프레임 헤더(Frame Header) 및 프레임 바디(Frame Body)로 구성된다. 상기 프레임 바디(Frame Body)는 MPDU의 페이로드(Payload)이다.

상기 프레임 헤더(Frame Header)에는 부반송파 가용모드(SUM) 필드와 다이버시티 차수(Diversity Order; DO) 필드가 존재한다.

본 발명에서, 열악한 채널환경 내에서 다양한 시변 잡음에 강인하도록 고신뢰의 데이터프레임이 구성된다. 예를들어, 통신시스템의 데이터 전송 신뢰성을 높이기 위해, 데이터 프레임은 부반송파 가용모드 내에서 복수의 부반송파 가용모드들(Subcarrier Utilization Modes)이 사용된다.

전송신호 프레임인 데이터 프레임의 프레임 헤더(Frame Header) 상에 존재하는 부반송파 가용모드(SUM) 필드와 다이버시티 차수(Diversity Order; DO) 필드에 따라 세부적인 모드들이 결정된다.

도 3은 도 1에 도시된 부반송파 가용모드부를 설명하기 위한 블럭도이다. 특히, 주파수영역 및 시간영역 다이버시티를 적용한 부반송파 가용모드부를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 부반송파 가용모드부(140)는 부반송파 가용모드 제어모듈(142), 다이버시티 차수 결정모듈(144), 부반송파 할당 선택모듈(146) 및 부반송파 할당 테이블(148)을 포함한다.

상기 부반송파 가용모드 제어모듈(142)은 상기 데이터 프레임에 포함된 SUM 필드에 따라 노멀모드 선택 신호, 제1 부반송파 가용모드 선택 신호, 제2 부반송파 가용모드 선택 신호를 출력한다.

상기 다이버시티 차수 결정모듈(144)은 상기 데이터 프레임에 포함된 DO 필드에 따라 다이버시티 차수를 결정한다.

상기 부반송파 할당 선택모듈(146)은 전체 부반송파들중에서 가용가능한 톤에 해당 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 출력한다.

상기 부반송파 할당 테이블(148)은 노멀모드 할당 테이블, 제1 부반송파 가용모드 할당 테이블 및 제2 부반송파 가용모드 할당 테이블을 포함한다. 다이버시티 차수가 낮은 부반송파를 먼저 할당하여 늦게 할당되는 부반송파에 대해서도 높은 다중 사용자 다이버시티 차수를 갖게 하므로써, 나중에 할당되는 사용자의 SNR을 보장할 수 있다.

노멀 모드(Normal mode; NM)에서는 심볼매핑부(130)에서 출력된 출력 심볼들을 그대로 IFFT부(150)에 전달한다. 다만, 수신기(미도시)로부터 채널에 대한 정보가 주어지면, 채널 예측 신호(Channel Estimation Signal; CES)를 고려하여 멀티채널 통신시스템의 전송을 위한 최적의 부반송파 할당을 선택하게 되고, 가용한 부반송파들을 사용하여 입력데이터 심볼을 할당하게 된다.

제1 부반송파 가용모드(SAM)와 제2 부반송파 가용모드(SBM)는 채널 환경이 열악한 상황 또는 채널 상태를 모르는 상황을 위한 것으로서, 각 부반송파(subcarrier)에는 BPSK(Binary Phase Shift Key) 변조방식이 적용된다.

제1 부반송파 가용모드(SAM)와 제2 부반송파 가용모드(SBM)는 입력조건인 다이버시티 차수(DO)에 따라 입력 데이터 심볼을 반복적으로 또는 선택적으로 전송하는 방법으로 다양한 주파수영역에서의 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

제1 부반송파 가용모드(SAM)와 제2 부반송파 가용모드(SBM)의 차이는 다음과 같다.

제2 부반송파 가용모드(SBM)의 경우는 주파수영역에서의 심볼 인덱스를 제1 부반송파 가용모드(SAM)에서의 심볼 인덱스에 비해 절반으로 줄이므로써, 주파수영역뿐만 아니라, 시간영역에서의 전송신호를 반복적으로 전송하는 효과를 갖게 하는 방법이다. 이에 따라, 제2 부반송파 가용모드(SBM)는 시간영역에서의 다이버시티 이득도 얻을 수 있도록 한다. 이에 따라, 주어진 채널 환경의 갑작스런 시간적 변화에 대해 강인성이 부여된다.

표 1은 부반송파가 총 1,440개일 때, 부반송파 가용모드와 다이버시티 차수 입력조건에 따른 전송 가용한 심볼 수를 나타낸 것이다.

표 1은 본 발명에 따른 부반송파 가용모드 인덱스(Subcarrier Utilization Mode index)를 설명한다.

표 1을 참조하면, 전송 데이터 프레임의 SUM이 <00>이면, 노멀 모드로 인식되어 기본적인 부반송파가 할당된다.

한편, 전송 데이터 프레임의 SUM이 <01>이면, 제1 부반송파 가용모드(SAM)로 인식되어 다이버시티 차수(DO) 신호에 따라 다이버시티 차수가 결정된다. 예를들어, 다이어시티 차수(DO) 신호가 <00>이면, 다이버시티 차수는 2로 결정되어 BPSK 심볼수는 720이다. 또한, 다이어시티 차수(DO) 신호가 <01>이면, 다이버시티 차수는 3으로 설정되어 BPSK 심볼수는 480이다. 또한, 다이어시티 차수(DO) 신호가 <10>이면, 다이버시티 차수는 6로 설정되어 BPSK 심볼수는 240이다. 또한, 다이어시티 차수(DO) 신호가 <11>이면, 다이버시티 차수는 12로 설정되어 BPSK 심볼수는 120이다.

다른 한편, 전송 데이터 프레임의 SUM이 <10>이면, 제2 부반송파 가용모드(SBM)로 인식되어 다이버시티 차수(DO) 신호에 따라 다이버시티 차수가 결정된다. 예를들어, 다이어시티 차수(DO) 신호가 <00>이면, 다이버시티 차수는 2로 설정되어 BPSK 심볼수는 360이다. 또한, 다이어시티 차수(DO) 신호가 <01>이면, 다이버시티 차수는 3으로 설정되어 BPSK 심볼수는 240이다. 또한, 다이어시티 차수(DO) 신호가 <10>이면, 다이버시티 차수는 6로 설정되어 BPSK 심볼수는 120이다. 또한, 다이어시티 차수(DO) 신호가 <11>이면, 다이버시티 차수는 리저브드로 설정되어 BPSK 심볼수는 할당되지 않는다.

또 다른 한편, 전송 데이터 프레임의 SUM이 <11>이면, 리저브드(Reserved)로 인식되고, 다이버시티 차수(DO) 신호는 할당되지 않으며, 이에 따라 다이버시티 차수 역시 할당되지 않는다.

마찬가지로, 멀티채널 통신시스템을 구성하는 전체 1,440개의 가용 부반송파에 대하여, 아래의 표 2과 표 3는 제1 부반송파 가용모드(SAM)과 제2 부반송파 가용모드(SBM)에 대해 최대 다이버시티 차수가 적용된 경우를 예로서 나타낸 것이다.

표 2는 제1 부반송파 가용모드(SAM)에서 다이버시티 차수(DO) 신호가 12일 때, 부반송파(Subcarrier) 할당을 설명한다.

표 3은 제2 부반송파 가용모드(SBM)에서 다이버시티 차수(DO) 신호가 6일 때, 부반송파(Subcarrier) 할당을 설명한다.

결과적으로, 제1 부반송파 가용모드(SAM)의 경우, DO=12일 때, 하나의 BPSK 심볼은 12번씩 반복된다.

하지만, 제2 부반송파 가용모드(SBM)의 경우, DO=6일 때, 하나의 BPSK 심볼은 짝수번째 인덱스의 부반송파에만 6번씩 반복된다. 이때, 홀수번째 인덱스의 부반송파는 0으로 설정된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 데이터 프레임의 수신 여부를 체크한다(단계 S100). 상기 데이터 프레임에는 도 2에서 설명된 바와 같이, MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU), 데이터 프레임 체크 시퀀스(DFCS) 필드 및 블록패딩(Block Padding) 필드로 구성되고, 상기 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU)은 MAC 프레임 헤더 및 프레임 바디로 구성되며, 상기 프레임 헤더에는 부반송파 가용모드(SUM) 필드와 다이버시티 차수(DO) 필드가 존재한다.

단계 S100에서 데이터 프레임의 수신으로 체크되면, 데이터 프레임에 오류검출용 데이터를 부가한다(단계 S200). 본 실시예에서, 부가되는 오류검출용 데이터는 IEEE에서 추천하는 CRC(Cyclic Redundancy Check)-32 또는 CRC-32C 등이 사용될 수 있다.

이어, 오류검출용 데이터가 부가된 데이터 프레임을 변조한다(단계 S300). 본 실시예에서 변조 동작은 도 1에 도시된 채널 엔코더에 의해 이루어진다.

이어, 변조된 데이터 프레임에 심볼을 매핑한다(단계 S400).

이어, 다중직교의 부반송파들 중에서 시스템 성능을 향상시키기에 충분하도록 가용가능한 부반송파에 입력 데이터 심볼을 할당한다(단계 S500).

이어, 주파수영역의 신호를 시간영역의 신호로 변환하는 IFFT 처리를 수행하고(단계 S600), 변환된 시간영역의 신호를 윈도윙 처리한 후(단계 S700), 윈도윙 시간영역의 신호를 아날로그 변환한다(단계 S800).

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 가용가능한 부반송파에 입력 데이터 심볼을 할당하는 단계를 설명하기 위한 흐름도들이다.

도 4 내지 도 5b를 참조하면, 데이터 프레임의 프레임 헤더에 존재하는 부반송파 가용모드(SUM) 필드가 <00>인지의 여부를 체크한다(단계 S502). 단계 S502에서, SUM 필드가 <00>으로 체크되면, 노멀 모드로 인식하고(단계 S), 기본 부반송파가 할당된다(단계 S504).

단계 S506 이후, 또는 단계 S502에서 SUM 필드가 <00>이 아닌 것으로 체크되면, SUM 필드가 <01>인지의 여부가 체크한다(단계 S508). 단계 S508에서 SUM 필드가 <01>으로 체크되면, 주파수영역에서 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 제1 부반송파 가용모드(SAM)로 인식하고(단계 S510), SUM 필드가 <01>이 아닌 것으로 체크되면 후술되는 단계 S528을 수행한다.

단계 S510 이후, 상기 데이터 프레임의 프레임 헤더에 존재하는 DO 필드가 <00>인지의 여부가 체크된다(단계 S512). 단계 S512에서 DO 필드가 <00>으로 체크되면, 다이버시티 차수가 2로 결정되고, BPSK 심볼수가 할당된다(단계 S514).

단계 S514에 이어, 또는 단계 S512에서 DO 필드가 <00>이 아닌 것으로 체크되면, DO 필드가 <01>인지의 여부가 체크된다(단계 S516). 단계 S516에서 DO 필드가 <01>로 체크되면, 다이버시티 차수가 3으로 결정되고 BPSK 심볼수가 할당된다(단계 S518).

DO 필드가 <10>인지의 여부가 체크되어(단계 S520), DO 필드가 <10>으로 체크되면, 다이버시티 차수가 6으로 결정되고, BPSK 심볼수가 할당된다(단계 S522).

단계 S522 이후, 또는 단계 S520에서 DO 필드가 <10>이 아닌 것으로 체크되면, DO 필드가 <11>인지의 여부가 체크된다(단계 S524). DO 필드가 <11>으로 체크되면, 다이버시티 차수가 12로 결정되고, BPSK 심볼수가 할당된다(단계 S526).

단계 S526에 이어, SUM 필드가 <10>인지의 여부가 체크된다(단계 S528). 단계 S528에서, SUM 필드가 <10>인 것으로 체크되면, 제2 부반송파 가용모드로 인식되고(단계 S530), SUM 필드가 <10>이 아닌 것으로 체크되면, 후술되는 단계 S548을 수행한다.

단계 S530에 이어, DO 필드가 <00>인지의 여부가 체크된다(단계 S532). 단계 S532에서 DO 필드가 <00>으로 체크되면, 다이버시티 차수를 2로 결정하고 BPSK 심볼수를 할당한다(단계 S534).

단계 S534 이후 또는 단계 S532에서 DO 필드가 <00>으로 체크되지 않으면 DO 필드가 <01>인지를 체크한다(단계 S536). 단계 S536에서 DO 필드가 <01>로 체크되면, 다이버시티 차수를 3으로 결정하고 BPSK 심볼수를 할당한다(단계 S538).

단계 S538 이후 또는 단계 S536에서 DO 필드가 <01>로 체크되지 않으면, DO 필드가 <10>인지를 체크한다(단계 S540). 단계 S540에서 DO 필드가 <10>로 체크되면, 다이버시티 차수를 6으로 결정하고 BPSK 심볼수를 할당한다(단계 S542).

단계 S542 이후 또는 단계 S540에서 DO 필드가 <10>로 체크되지 않으면, DO 필드가 <11>인지를 체크한다(단계 S544). 단계 S544에서 DO 필드가 <11>로 체크되면, 다이버시티 차수를 리저브드로 결정하고 BPSK 심볼수를 미할당한다(단계 S546).

단계 S546 이후 또는 단계 S544에서 DO 필드가 <11>로 체크되지 않거나, 단계 S528에서 SUM 필드가 <10>이 아닌 것으로 체크되면, SUM 필드가 <11>인지를 체크한다(단계 S548).

단계 S548에서 SUM 필드가 <11>로 체크되면, 리저브드로 인식하고(단계 S550), 다이버시티 차수를 미할당하고 BPSK 심볼수를 미할당한 후 단계 S600으로 피드백한다(단계 S552).

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 신호 전송 장치 및 그 방법에 따르면 임펄스 잡음과 같은 갑작스런 채널 변화와 채널의 페이딩에 능동적으로 대처하여 안정적으로 통신할 수 있도록 한다.

구체적으로, 열악한 전력선 채널환경 아래에서의 전체 직교신호 특성을 갖는 부반송파 중에서 가용가능한 부반송파를 이용하여 임펄스 잡음과 같은 갑작스런 채널 변화와 채널 페이딩에 능동적으로 대처하여 안정적으로 통신할 수 있도록 하여, 전체 통신성능을 보장할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 데이터 프레임의 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 1에 도시된 부반송파 가용모드부를 설명하기 위한 블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 멀티채널 통신 송신 장치 110 : 데이터 프레임 체크 시퀀스부

120 : 채널엔코더 130 : 심볼매핑부

140 : 부반송파 가용모드부 142 : 부반송파 가용모드 제어모듈

144 : 다이버시티 차수 결정모듈 146 : 부반송파 할당 선택모듈

148 : 부반송파 할당 테이블 150 : IFFT부

160 : 아날로그 인터페이스 윈도윙부

170 : 디지털-아날로그 변환기(DAC)

Claims

외부에서 제공되는 데이터 프레임에 오류 검출용 데이터를 부가하는 데이터 프레임 체크 시퀀스부;

상기 오류 검출용 데이터가 부가된 데이터 프레임을 변조하는 채널엔코더;

상기 변조된 데이터 프레임을 심볼에 매핑하는 심볼매핑부;

다중직교의 부반송파들중에서 시스템 성능 향상을 위해 가용가능한 특정 부반송파에 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 출력하는 부반송파 가용모드부;

상기 다이버시티 데이터에 대응하여 위상 변환된 심볼을 다중화하여 시간영역의 신호로 변환하는 역고속 푸리에 트랜스포머(IFFT)부;

시간영역의 신호로 변환된 신호를 프레임별로 윈도윙(windowing)하는 아날로그 인터페이스 윈도윙부; 및

상기 윈도윙된 시간영역의 신호를 아날로그 변환하여 출력하는 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 포함하는 신호 송신 장치.
제1항에 있어서, 상기 데이터 프레임은 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU), 데이터 프레임 체크 시퀀스(DFCS) 필드 및 블록패딩 필드로 구성되고,

상기 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU)은 MAC 프레임 헤더(Frame Header) 및 프레임 바디(Frame Body)로 구성되며,

상기 프레임 헤더(Frame Header)에는 부반송파 가용모드(SUM) 필드와 다이버시티 차수(DO) 필드가 구성된 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제2항에 있어서, 상기 데이터 프레임 체크 시퀀스 필드는 CRC(Cyclic Redundancy Check)-32, CRC-32C 중 어느 하나에 의해 부호화되는 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제2항에 있어서, 상기 부반송파 가용모드부는,

상기 데이터 프레임에 포함된 부반송파 가용모드(Subcarrier Utilization Mode; 이하, SUM) 필드에 따라 노멀모드 선택 신호, 제1 부반송파 가용모드 선택 신호, 제2 부반송파 가용모드 선택 신호를 출력하는 부반송파 가용모드 제어 모듈;

상기 제1 및 제2 부반송파 가용모드 선택 신호들을 근거로 상기 데이터 프레임에 포함된 다이버시티 차수 필드에 따라 다이버시티 차수를 결정하는 다이버시티 차수 결정 모듈; 및

상기 노멀모드 선택 신호 또는 상기 다이버시티 차수 결정 모듈에 의해 결정된 다이버시티 차수에 응답하여 전체 부반송파들중에서 가용가능한 톤에 해당 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 상기 IFFT부에 출력하는 부반송파 할당 테이블부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제4항에 있어서, 상기 부반송파 할당 테이블부는,

상기 부반송파 할당 선택모듈의 제어에 응답하여, 상기 부반송파 가용모드 제어기에서 출력되는 입력데이터 심볼을 다이버시티 데이터로 정의하여 상기 IFFT부에 출력하는 노멀모드 할당 테이블;

주파수영역에서의 다이버시티 이득을 얻기 위해, 상기 결정된 다이버시티 차수에 따라 입력데이터 심볼에 부반송파를 할당하여 반복적으로 다이버시티 데이터로 정의하여 상기 IFFT부에 출력하는 제1 부반송파 가용모드 할당 테이블; 및

주파수영역과 시간영역에서의 다이버시티 이득을 얻기 위해, 상기 결정된 다이버시티 차수에 따라 입력데이터 심볼에 부반송파를 할당하여 반복적으로 다이버시티 데이터로 정의하여 상기 IFFT부에 출력하는 제2 부반송파 가용모드 할당 테이블을 포함하는 신호 송신 장치.
제5항에 있어서, 상기 제2 부반송파 가용모드 할당 테이블의 주파수영역에서의 심볼 인덱스는 상기 제1 부반송파 가용모드 할당 테이블의 주파수영역에서의 심볼 인덱스의 1/2인 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제5항에 있어서, 상기 부반송파 가용모드부는 외부에서 제공되는 채널 예측 신호(CES)를 근거로 부반송파 할당 신호를 출력하는 부반송파 할당 선택모듈을 더 포함하고,

상기 노멀모드 할당 테이블은 상기 부반송파 할당 선택모듈에서 부반송파 할당 신호가 출력되면, 채널 예측 신호를 고려하여 멀티채널 통신시스템의 전송을 위 한 최적의 부반송파 할당을 선택하고, 가용한 부반송파들을 사용하여 입력데이터 심볼을 할당하여 상기 다비버시티 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
외부에서 제공되는 데이터 프레임에 오류 검출용 데이터를 부가하는 단계;

상기 오류 검출용 데이터가 부가된 데이터 프레임을 변조하는 단계;

상기 변조된 데이터 프레임을 심볼에 매핑하는 단계;

다중직교의 부반송파들중에서 시스템 성능 향상을 위해 가용가능한 특정 부반송파에 입력 데이터 심볼을 할당하여 다이버시티 데이터를 출력하는 단계;

상기 다이버시티 데이터를 시간영역의 신호로 변환하는 단계;

시간영역의 신호로 변환된 신호를 프레임별로 윈도윙(windowing)하는 단계; 및

상기 윈도윙된 시간영역의 신호를 아날로그 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 신호 송신 방법.
제8항에 있어서, 상기 데이터 프레임은 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU), 데이터 프레임 체크 시퀀스(DFCS) 필드 및 블록패딩 필드로 구성되고,

상기 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU)은 MAC 프레임 헤더(Frame Header) 및 프레임 바디(Frame Body)로 구성되며,

상기 프레임 헤더(Frame Header)에는 부반송파 가용모드(SUM) 필드와 다이버 시티 차수(DO) 필드가 구성된 것을 특징으로 하는 신호 송신 방법.
제9항에 있어서, 상기 데이터 프레임 체크 시퀀스 필드는 CRC(Cyclic Redundancy Check)-32, CRC-32C 중 어느 하나에 의해 부호화되는 것을 특징으로 하는 신호 송신 방법.