KR100681925B1 - Multi-stage peak windowing method for papr reduction of ofdma downlink system and ofdma downlink system therefor - Google Patents

Multi-stage peak windowing method for papr reduction of ofdma downlink system and ofdma downlink system therefor Download PDF

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KR100681925B1
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이병석
김경준
하성호
오세현
신용식
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Abstract

A multi-step peak windowing method for reducing a peak to average power ratio of an OFDMA downlink system and an OFDMA downlink system therefor are provided to reduce a PAPR(Peak to Average Power Ratio) and improve a BER(Bit Error Rate) and an EVM(Error Vector Magnitude) by adapting a multi-step threshold value. A threshold value adjustment constant storage unit(41) stores threshold value adjustment constant set information. A threshold value control unit(42) stores threshold value information, and sequentially outputs a multiplication value of an amplitude threshold value and elements of a threshold value adjustment constant set stored in the threshold value adjustment constant storage unit(41) so that peak windowing is performed for a signal column. A peak detection unit(43) receives the signal column to perform the peak windowing, and a threshold value outputted from the threshold value control unit(42). The peak detection unit(43) receives the threshold value sequentially and detects a position of a peak having an amplitude above the threshold value from the signal column. The peak detection unit(43) outputs the signal column, the detected peak position, and the multiplication value. A peak windowing unit(43) performs peak windowing by adapting the threshold value to the signal column corresponding to the peak of the signal column according to the information outputted from the peak detection unit(43). A peak windowing unit(44) feedbacks the peak-windowed signal column to the peak detection unit(43) as a signal column to perform peak windowing in the next step.

Description

OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법 및 이를 위한 OFDMA 다운링크 시스템{Multi-Stage Peak Windowing Method for PAPR Reduction of OFDMA Downlink System and OFDMA Downlink System therefor}Multi-stage peak windowing method for PAPR reduction of OFDMA downlink system and OFDMA downlink system therefor}

도 1은 PAPR 감소 기법이 적용되는 OFDMA 다운링크 시스템의 구성도,1 is a configuration diagram of an OFDMA downlink system to which a PAPR reduction technique is applied;

도 2는 기존의 피크 윈도잉 기법을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining a conventional peak windowing technique,

도 3a 및 도 3b는 기존의 피크 윈도잉 기법에 의한 과도한 신호 억제를 설명하기 위한 도면,3A and 3B are diagrams for explaining excessive signal suppression by a conventional peak windowing technique;

도 4는 본 발명의 PAPR 저감부에서의 다단계 피크 윈도잉 방법을 설명하기 위한 개념도,4 is a conceptual diagram illustrating a multi-stage peak windowing method in a PAPR reduction unit of the present invention;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PAPR 저감부의 구성도,5 is a block diagram of a PAPR reduction unit according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PAPR 저감부의 일 실시예의 동작을 순차적으로 표현한 흐름도,6 is a flowchart sequentially illustrating operations of an embodiment of the PAPR reduction unit according to an embodiment of the present invention;

도 7 내지 도 9는 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 방법의 BER 성능을 나타낸 그래프,7 to 9 is a graph showing the BER performance of the multi-stage peak windowing method of the present invention,

도 10 및 도 11은 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 방법의 EVM 성능을 나타낸 그래프,10 and 11 are graphs showing the EVM performance of the multi-step peak windowing method of the present invention;

도 12는 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 방법의 스펙트럼 성능을 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the spectral performance of the multi-step peak windowing method of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10 : 심볼 생성부 20 : 업 샘플링부10: symbol generation unit 20: upsampling unit

30 : 심볼 필터링부 40 : PAPR 저감부30: symbol filtering unit 40: PAPR reduction unit

41 : 임계치 조절 상수 저장부 42 : 임계치 제어부41: threshold adjustment constant storage 42: threshold control unit

43 : 피크 검출부 44 : 피크 윈도잉부43: peak detector 44: peak windowing section

50 : DA 변환부50: DA converter

본 발명은 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법 및 이를 위한 OFDMA 다운링크 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 직교 주파수 분할 다중화 접속(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 다운링크 시스템에서 피크 대 평균 전력비(PAPR; Peak to Average Power Ratio)의 감소를 위해 적용되는 기존 피크 윈도잉 기법의 과도한 신호 왜곡을 방지하면서 우수한 비트 에러율 성능을 보이는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-stage peak windowing method for PAPR reduction of an OFDMA downlink system and an OFDMA downlink system for the same. More particularly, the present invention relates to a peak in an orthogonal frequency division multiplexing access (OFDMA) downlink system. Multistage peak windowing method for PAPR reduction of OFDMA downlink system with excellent bit error rate performance while avoiding excessive signal distortion of existing peak windowing technique applied to reduce peak to average power ratio (PAPR) It is about.

OFDMA 시스템에서는 다중 부반송파 신호가 동위상으로 중첩될 때 발생하는 높은 피크 대 평균 전력비를 갖는 신호에 의해 성능 열화가 발생하게 되며, 부반송 파들의 중첩 현상으로 인한 피크 대 평균 전력비(PAPR) 문제는 고속 데이터를 전송하는 OFDMA 시스템에서 RF 파워 증폭기 즉, 송신 고출력 증폭기(HPA; High Power Amplifier)의 효율을 감소시켜 신호의 비선형 왜곡을 유발하므로, 스펙트럼 특성을 왜곡시키며, 비트 에러율(BER; Bit Error Rate) 성능을 저하시키게 된다는 단점을 가지고 있다.In OFDMA systems, performance degradation is caused by signals with high peak-to-average power ratios that occur when multiple subcarrier signals overlap in phase, and the peak-to-average power ratio (PAPR) problem due to superposition of subcarriers is high. In an OFDMA system that transmits data, an RF power amplifier, that is, a transmission high power amplifier (HPA), reduces the efficiency and causes nonlinear distortion of a signal, thereby distorting spectral characteristics and causing a bit error rate (BER). It has the disadvantage of degrading performance.

이에 따라, PAPR을 감소시키기 위하여 여러가지 연구가 진행되었다.Accordingly, various studies have been conducted to reduce the PAPR.

도 1에 도시한 바와 같이 OFDMA 시스템의 송신측 즉, 다운링크 시스템은 사용자 데이터 이진 신호를 스크램블링 및 채널 부호화하고, QAM 변조 및 역고속푸리에변환한 후 보호 구간(CP)을 삽입하여 수신측으로 전송할 신호의 심볼을 생성하는 심볼 생성부(10), RF단의 구현 용이를 위하여 업 샘플링 및 제로 패드(Zero-Pad) 과정을 수행하는 업 샘플링부(20), 첨가된 제로(Zero)들에 대한 중간값들을 구하여 심볼을 필터링하는 심볼 필터링부(30) 및 DA 변환부(50)로 구성되며, PAPR 감소를 위한 기법이 적용되는 PAPR 저감부(40)가 심볼 필터링부(30)와 DA 변환부(50) 사이에 개재된다.As shown in FIG. 1, a transmitting side of the OFDMA system, that is, a downlink system, scrambles and channel codes a user data binary signal, performs a QAM modulation and an inverse fast Fourier transform, and then inserts a guard interval (CP) to transmit to a receiving side. Symbol generation unit 10 for generating a symbol of the up, the up-sampling unit 20 for performing the up-sampling and zero-pad process to facilitate the implementation of the RF stage, intermediate to the added zero (Zero) The symbol filtering unit 30 and the DA converter 50 are configured to filter the symbols by obtaining values, and the PAPR reduction unit 40 to which a technique for reducing PAPR is applied is the symbol filter 30 and the DA converter ( 50).

상기 PAPR 저감부(40)의 PAPR 저감 기법으로는 클리핑(Clipping) 기법과, 피크 윈도잉(Peak Windowing) 기법이 있으며, 클리핑 기법은 대역외 방사량을 심각하게 증가시키는 단점이 있으며, 이러한 단점을 해결하기 위해 제안된 피크 윈도잉 기법은 대역 외 방사량을 줄이면서 피크 대 평균 전력비의 감소 효과를 갖는다.The PAPR reduction technique of the PAPR reduction unit 40 includes a clipping technique and a peak windowing technique, and the clipping technique seriously increases the out-of-band radiation, and solves these disadvantages. The proposed peak windowing technique has the effect of reducing the peak-to-average power ratio while reducing out-of-band radiation.

도 2에서와 같이, 상기 피크 윈도잉 기법은 입력 피크 신호 x(n)에서 임계치 Γ를 넘는 신호열 부분인 x(n)-Γ를 주어진 윈도우 함수를 이용하여 낮추어 줌으로 써 피크 대 평균 전력비를 감소시키며, 윈도우 함수를 사용하여 피크 신호를 낮추기 때문에 급격한 신호열 변화를 줄임으로써 대역 외 방사량의 증가를 최소화할 수 있다.As shown in FIG. 2, the peak windowing technique reduces the peak-to-average power ratio by lowering x (n) -Γ, which is the portion of the signal sequence above the threshold Γ in the input peak signal x (n), using a given window function. In addition, since the peak signal is lowered using the window function, the increase in the out-of-band radiation can be minimized by reducing the abrupt change in the signal sequence.

송신 신호의 진폭 임계치를 Γ라 할 때, 임계치를 넘는 신호 값들 중에서 피크 윈도잉 기법을 적용할 피크의 위치를 나타내는 집합은 다음과 같이 정의할 수 있다.When the amplitude threshold of the transmission signal is Γ, a set representing a position of a peak to which the peak windowing technique is applied among signal values exceeding the threshold may be defined as follows.

Figure 112006002313166-pat00001
Figure 112006002313166-pat00001

피크 윈도잉 기법을 적용할 경우, 위와 같은 피크의 위치를 찾기 위하여 추가적인 피크 검출 기법이 필요하게 된다.When the peak windowing technique is applied, an additional peak detection technique is needed to locate the peak.

피크 윈도잉 기법에 적용되는 윈도우 함수는 아래와 같이 표현할 수 있다.The window function applied to the peak windowing technique can be expressed as follows.

Figure 112006002313166-pat00002
Figure 112006002313166-pat00002

여기에서, s(n)은 시간 축 입력 신호열 x(n)에 곱해지는 스케일 함수를 의미하며, 이는 아래와 같이 표현될 수 있다.Here, s (n) means a scale function that is multiplied by the time axis input signal sequence x (n), which can be expressed as follows.

Figure 112006002313166-pat00003
Figure 112006002313166-pat00003

Figure 112006002313166-pat00004
Figure 112006002313166-pat00004

여기에서,

Figure 112006002313166-pat00005
는 피크 인덱스 값을 의미하고,
Figure 112006002313166-pat00006
는 피크에 적용할 윈도우의 스케일 값,
Figure 112006002313166-pat00007
은 피크 윈도잉에 적용되는 윈도우 함수를 의미한다.From here,
Figure 112006002313166-pat00005
Means the peak index value,
Figure 112006002313166-pat00006
Is the scale value of the window to apply to the peak,
Figure 112006002313166-pat00007
Denotes a window function applied to peak windowing.

한편, 상기와 같은 기존의 피크 윈도잉 기법에서는 송신 신호의 진폭 임계치를 넘는 신호를 단 한번의 피크 윈도잉으로 제한하므로, 도 3a에서와 같이 특정 임계치를 넘는 피크가 매우 인접하여 발생하거나, 임계치를 넘는 피크 중 인접 신호의 진폭에 비해 상대적으로 매우 큰 피크가 존재할 경우, 피크 주변의 인접 신호를 과도하게 제한시킴으로써 성능 열화가 발생할 수 있다는 문제점을 가지고 있다.On the other hand, in the conventional peak windowing technique as described above, since the signal exceeding the amplitude threshold of the transmission signal is limited to only one peak windowing, as shown in FIG. If there is a peak that is relatively large compared to the amplitude of the adjacent signal among the peaks, there is a problem that performance degradation may occur by excessively limiting the adjacent signal around the peak.

즉, 도 3a에서와 같은 입력 신호의 경우, 도 3b에 나타낸 바와 같이 두 피크에 적용할 윈도우 스케일 값

Figure 112006002313166-pat00008
이 중복 가산된 스케일 함수
Figure 112006002313166-pat00009
의 적용으로 인하여 과도한 신호 억제가 발생하고, 이로 인한 신호 손실이 커지게 된다는 단점이 있다.That is, in the case of the input signal as shown in Figure 3a, as shown in Figure 3b, the window scale value to be applied to the two peaks
Figure 112006002313166-pat00008
This duplicate added scale function
Figure 112006002313166-pat00009
Due to the application of excessive signal suppression occurs, resulting in a large signal loss is disadvantageous.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직교 주파수 분할 다중화 접속(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 다운링크 시스템에서 기존 피크 윈도잉 기법 적용시 연속적인 피크에 대한 윈도우 중첩으로 인한 과도한 신호 억제의 문제점을 해결하기 위하여 다단 임계치를 적용함으로써, 기존 피크 윈도잉 기법의 과도한 신호 왜곡을 방지하면서 우수한 비트 에러율 성능을 갖는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, and is applied to continuous peaks when the conventional peak windowing technique is applied in an Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA) downlink system. Multistage thresholds are applied to solve the problem of excessive signal suppression due to the overlapping of the windows. Thus, multi-stage peak window for PAPR reduction of OFDMA downlink system with excellent bit error rate performance while preventing excessive signal distortion of the conventional peak windowing technique It is an object of the present invention to provide a Ying method.

본 발명의 상기 목적은 송신 신호의 진폭 임계치(Γ)를 넘는 신호열 부분을 주어진 윈도우 함수를 이용하여 낮추어 주는 피크 윈도잉을 수행하여 송신 신호의 피크 대 평균 전력비(PAPR)를 감소시키기 위한 PAPR 저감부를 구비하는 직교 주파수 분할 다중화 접속(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 다운링크 시스템에 있어서, 상기 PAPR 저감부는 M 개의 임계치 조절 상수 αi를 원소로 하는 임계치 조절 상수 집합 {αi} 에 대한 정보를 저장하는 임계치 조절 상수 저장부와; 진폭 임계치(Γ) 정보를 저장하며, 피크 윈도잉을 수행할 신호열 에 대하여 상기 M 개의 αi를 순차적으로 적용한 피크 윈도잉이 이루어지도록, 상기 진폭 임계치(Γ)에 상기 임계치 조절 상수 저장부에 저장된 임계치 조절 상수 집합의 각 원소 αi를 곱한 값인 α1Γ 내지 αMΓ를 순차적으로 출력하는 임계치 제어부와; 피크 윈도잉을 수행할 신호열 및 상기 임계치 제어부로부터 출력되는 상기 임계치 αiΓ를 입력받아, 상기 신호열로부터 상기 임계치 αiΓ 이상의 진폭을 갖는 피크의 위치를 검출하며, 상기 신호열과, 상기 검출된 피크 위치 및 상기 αiΓ 정보를 출력하는 피크 검출부와; 상기 피크 검출부로부터 출력되는 정보에 따라, 상기 신호열의 상기 피크에 해당하는 부분의 신호열에 상기 임계치 αiΓ를 적용하여 피크 윈도잉을 수행하며, 피크 윈도잉 된 신호열을 다음 단계의 피크 윈도잉을 수행할 신호열로서 상기 피크 검출부로 피드백하는 피크 윈도잉부; 로 이루어지는 OFDMA 다운링크 시스템에 의해 달성된다.The object of the present invention is to reduce the peak to average power ratio (PAPR) of the transmission signal by performing a peak windowing to lower the portion of the signal sequence beyond the amplitude threshold (Γ) of the transmission signal using a given window function In an Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA) downlink system, the PAPR reduction unit stores information on a set of threshold adjustment constants {αi} having M threshold adjustment constants α i as elements. A threshold adjustment constant storage unit; Stores the amplitude threshold value (Γ) information, and is stored in the threshold adjustment constant storage unit in the amplitude threshold value (Γ) so that the peak windowing by applying the M α i sequentially to the signal sequence to perform the peak windowing A threshold controller for sequentially outputting α 1 Γ to α M Γ which are values obtained by multiplying each element α i of the threshold adjustment constant set; Receives a signal sequence to perform peak windowing and the threshold α i Γ output from the threshold controller, detects a position of a peak having an amplitude greater than or equal to the threshold α i Γ from the signal sequence, and detects the signal sequence and the detected peak. A peak detector for outputting a position and the α i Γ information; According to the information output from the peak detector, the peak windowing is performed by applying the threshold α i Γ to the signal sequence of the portion corresponding to the peak of the signal sequence, and the peak windowing signal sequence is subjected to the peak windowing of the next step. A peak windowing part feeding back to the peak detector as a signal sequence to be performed; Is achieved by an OFDMA downlink system.

또한, 본 발명의 상기 목적은 송신 신호의 진폭 임계치(Γ)를 넘는 신호열 부분을 주어진 윈도우 함수를 이용하여 낮추어 주는 피크 윈도잉을 수행하여 송신 신호의 피크 대 평균 전력비(PAPR)를 감소시키기 위한 PAPR 저감부를 포함하고, 상기 PAPR 저감부는 M 개의 임계치 조절 상수 αi를 원소로 하는 임계치 조절 상수 집합 {αi} 에 대한 정보를 저장하는 임계치 조절 상수 저장부와, 진폭 임계치(Γ) 정보 및 상기 임계치 조절 상수를 이용하여 각 피크 윈도잉 단계에서 적용할 임계치를 제공하는 임계치 제어부와, 상기 임계치 제어부에서 제공하는 임계치를 적용하여 피크를 검출하는 피크 검출부 및 상기 검출된 피크 신호에 대하여 상기 임계치 제어부에서 제공하는 임계치를 적용하여 피크 윈도잉을 수행하는 피크 윈도잉부로 이루어지는 직교 주파수 분할 다중화 접속(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 다운링크 시스템에서, 상기 PAPR 저감부의 피크 윈도잉 방법으로서, 상기 임계치 제어부가, 피크 윈도잉 수행 단계 수인 M 값을 상기 임계치 조절 상수 저장부에 저장된 임계치 조절 상수 집합의 원소 개수로 초기화하고, 상기 임계치 조절 상수의 인덱스 값인 i값을 0으로 초기화하는 제1과정과; 피크 윈도잉을 수행할 신호열이 입력되면, 상기 피크 검출부가 상기 임계치 제어부로 임계치의 입력을 요청하는 제2과정과; 상기 임계치 제어부가 이전 i값에 1을 더한값을 인덱스 값으로 하는 αi를 상기 임계치 조절 상수 저장부로부터 추출하고, 추출한 αi를 진폭 임계치(Γ)에 곱한 αiΓ를 상기 피크 검출부로 입력하는 제3과정과; 상기 피크 검출부가 상기 피크 윈도잉을 수행할 신호열로부터 상기 입력된 임계치 αiΓ 이상의 진폭을 갖는 피크의 위치를 검출하며, 상기 신호열과, 상기 검출된 피크 위치 및 상기 αiΓ 정보를 상기 피크 윈도잉부로 입력하는 제4과정과; 상기 피크 윈도잉부가 상기 피크 윈도잉을 수행할 신호열 중 상기 피크에 해당하는 부분의 신호열에 상기 임계치 αiΓ를 적용하여 피크 윈도잉을 수행하고, 피크 윈도잉 된 신호열을 다음 단계의 피크 윈도잉을 수행할 신호열로서 상기 피크 검출부로 입력하고, 상기 제2단계로 궤환하는 제5과정; 으로 이루어져, M 단계의 피크 윈도잉을 통해 진폭 임계치를 넘는 신호열 부분 중 주변의 신호에 비해 상대적으로 큰 피크부터 순차적으로 억제하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법에 의해 달성된다.In addition, the above object of the present invention is to provide a PAPR for reducing the peak-to-average power ratio (PAPR) of the transmission signal by performing a peak windowing that lowers the portion of the signal sequence beyond the amplitude threshold (Γ) of the transmission signal using a given window function A reduction control unit, wherein the PAPR reduction unit includes a threshold adjustment constant storage unit for storing information on a set of threshold adjustment constants {αi} having M threshold adjustment constants α i as an element, amplitude threshold value Γ information, and the threshold adjustment; A threshold controller for providing a threshold to be applied in each peak windowing step using a constant, a peak detector for detecting a peak by applying a threshold provided by the threshold controller, and the threshold controller for the detected peak signal. Orthogonal frequency component consisting of a peak windowing section that applies a threshold to perform peak windowing In the orthogonal frequency division multiplexing access (OFDMA) downlink system, as a peak windowing method of the PAPR reduction unit, the threshold control unit adjusts a threshold value stored in the threshold control constant storage unit, an M value of the number of peak windowing steps. A first step of initializing the number of elements of the constant set and initializing i value, which is an index value of the threshold adjustment constant, to 0; A second process of requesting input of a threshold value to the threshold controller by the peak detector, when a signal string to perform peak windowing is input; The threshold value control unit extracts α i, which is an index value of 1 plus a previous i value, from the threshold adjustment constant storage unit, and inputs α i Γ multiplied by the extracted α i to an amplitude threshold value Γ to the peak detector. A third process of doing; The peak detector detects a position of a peak having an amplitude equal to or greater than the input threshold α i Γ from the signal sequence to perform the peak windowing, and extracts the signal sequence, the detected peak position, and the α i Γ information from the peak window. A fourth process of inputting into a recording part; The peak windowing unit performs peak windowing by applying the threshold α i Γ to a signal string corresponding to the peak among the signal strings to be subjected to the peak windowing, and performs the peak windowing signal string in a next step. A fifth step of inputting the signal to the peak detector as a signal sequence to be performed and feeding back to the second step; Multi-step peak windowing method for reducing the PAPR of the OFDMA downlink system, characterized in that by sequentially suppressing the peak from the relatively larger peak than the surrounding signal of the signal sequence portion over the M threshold through the peak windowing of the M stage Is achieved by.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the resulting effects thereof will be more clearly understood from the following detailed description based on the accompanying drawings.

먼저, 도 4는 본 발명의 PAPR 저감부에서의 다단계 피크 윈도잉 방법을 설명하기 위한 개념도이다.First, FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a multi-step peak windowing method in a PAPR reduction unit of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에서 피크 윈도잉을 수행하기 위한 PAPR 저감부(40)는 전송할 신호에 대하여 총 M 단계의 피크 윈도잉을 수행한 후 DA 변환부(50)로 입력한다. 도면에서, W는 윈도우의 길이를 나타내는 것으로, 임계치를 서로 달리하는 각 단계에서 윈도우 길이 W는 동일하게 적용된다.As shown, the PAPR reduction unit 40 for performing the peak windowing in the present invention performs a peak windowing of the total M steps for the signal to be transmitted and then inputs to the DA conversion unit 50. In the figure, W denotes the length of the window, and the window length W is equally applied in each step of different thresholds.

총 M 단계의 피크 윈도잉 수행 시, i번째 단계에서의 임계치는 αiΓ이며, αi는 임계치를 조절하기 위한 임계치 조절 상수로서, 다음 수학식 1의 조건들을 만족한다.In performing peak windowing of the total M stages, the threshold in the i th stage is α i Γ, and α i is a threshold adjustment constant for adjusting the threshold, and satisfies the conditions of Equation 1 below.

Figure 112006002313166-pat00010
Figure 112006002313166-pat00010

Figure 112006002313166-pat00011
Figure 112006002313166-pat00011

Figure 112006002313166-pat00012
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즉, 상기 수학식 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 방법 은, 큰 임계치부터 작은 임계치 순으로 순차적으로 피크 윈도잉을 적용하며, 이로 인하여 주변의 신호에 비해 상대적으로 큰 피크가 우선적으로 억제되고, 이후 다시 피크 윈도잉이 적용되므로 윈도우 길이 이내에 연속적인 피크가 존재할 경우 중복하여 과도하게 억제되는 문제를 방지할 수 있다.That is, as can be seen in Equation 1, the multi-stage peak windowing method of the present invention sequentially applies the peak windowing from the larger threshold to the smaller threshold, so that a larger peak is preferentially compared to surrounding signals. Since the peak windowing is applied again, since there is a continuous peak within the window length, it is possible to prevent the problem of being excessively suppressed redundantly.

예를 들어, 임계치를 다단계로 적용하기 위한 αi 세트가 {αi}={2.0, 1.5, 1.2, 1.0} 인 경우, 상기 PAPR 저감부(40)는 우선 2Γ인 임계치를 넘는 피크 신호들을 억제한 후, 다시 1.5Γ인 임계치를 적용하여 피크 신호들을 억제한다. 마찬가지로, 이후 1.2Γ 및 Γ를 순차적으로 적용하면, 결국 임계치 Γ를 넘어서는 피크 신호들이 필요 이상으로 과도하게 억제되지 않으면서 임계치 Γ 이상의 피크 신호들이 모두 억제되게 된다.For example, when the α i set for applying a threshold in multiple stages is {α i } = {2.0, 1.5, 1.2, 1.0}, the PAPR reduction unit 40 first suppresses peak signals exceeding a threshold of 2Γ. Then, again, a threshold of 1.5 Γ is applied to suppress the peak signals. Similarly, subsequent application of 1.2 [gamma] and [gamma] sequentially results in suppressing all peak signals above the threshold [gamma], without peak signals exceeding the threshold [gamma] being excessively suppressed more than necessary.

다음, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PAPR 저감부의 구성도이다.Next, Figure 5 is a block diagram of a PAPR reduction unit according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에서 송신 신호의 진폭 임계치(Γ)를 넘는 신호열 부분을 주어진 윈도우 함수를 이용하여 낮추어 주는 피크 윈도잉을 수행하여 송신 신호의 피크 대 평균 전력비(PAPR)를 감소시키기 위한 일 실시예의 PAPR 저감부(40)는 임계치 조절 상수 저장부(41), 임계치 제어부(42), 피크 검출부(43), 피크 윈도잉부(44)로 이루어진다.As shown, in the present invention, a method for reducing peak-to-average power ratio (PAPR) of a transmission signal by performing peak windowing that lowers a portion of a signal string exceeding an amplitude threshold value (Γ) of the transmission signal using a given window function. The PAPR reduction unit 40 according to the embodiment includes a threshold adjustment constant storage unit 41, a threshold control unit 42, a peak detection unit 43, and a peak windowing unit 44.

상기 임계치 조절 상수 저장부(41)는 상기 수학식 1의 조건을 만족하는 M 개의 임계치 조절 상수 αi를 원소로 하는 임계치 조절 상수 집합 {αi} 에 대한 정보 를 저장한다.The threshold adjustment constant storage unit 41 stores information on a set of threshold adjustment constants {αi} having M threshold adjustment constants α i as elements as satisfying the condition of Equation (1).

상기 임계치 제어부(42)는 최종 단계의 피크 윈도잉에서 적용되는 송신 신호의 진폭 임계치(Γ) 정보를 저장하며, 피크 윈도잉을 수행할 신호열 x(n)에 대하여 상기 M 개의 αi를 순차적으로 적용한 피크 윈도잉이 이루어지도록, 상기 진폭 임계치(Γ)를 상기 임계치 조절 상수 저장부(41)에 저장된 임계치 조절 상수 집합의 각 원소 αi와 곱한 값인 α1Γ 내지 αMΓ를 각 피크 윈도잉 단계에서 상기 피크 검출부(43)로 순차적으로 출력하는 역할을 담당한다.The threshold controller 42 stores the amplitude threshold value Γ information of the transmission signal applied in the peak windowing in the final stage, and sequentially stores the M α i with respect to the signal sequence x (n) to be subjected to the peak windowing. In order to achieve the applied peak windowing, each peak windowing is performed by the amplitude threshold value Γ, which is a value obtained by multiplying each element α i of the set of threshold adjustment constants stored in the threshold adjustment constant storage 41 by α 1 Γ to α M Γ. In this step it is responsible for the output to the peak detector 43 in sequence.

이때, 상기 임계치 제어부(42)는 상기 α1Γ 내지 αMΓ를 순차적으로 출력하기 위하여, 특정 입력 신호열 x(n)에 대한 피크 윈도잉의 수행 이전에 피크 윈도잉 수행 단계 수인 M 값을 상기 임계치 조절 상수 저장부(41)에 저장된 임계치 조절 상수 집합의 원소 개수로 초기화하고, 상기 임계치 조절 상수의 인덱스 값인 i값을 0으로 초기화한 후, 피크 윈도잉 단계의 수행 시작 시 이전 i값에 1을 더한값을 인덱스 값으로 하는 αi를 상기 임계치 조절 상수 저장부(41)로부터 추출하고, 추출한 αi를 진폭 임계치(Γ)에 곱한 αiΓ를 상기 피크 검출부(43)로 제공한다. At this time, the threshold controller 42 outputs M value which is the number of peak windowing steps before performing peak windowing on a specific input signal sequence x (n) in order to sequentially output α 1 Γ to α M Γ. Initializes the number of elements of the threshold adjustment constant set stored in the threshold adjustment constant storage unit 41, initializes the value of i, which is the index value of the threshold adjustment constant, to 0, and then sets 1 to the previous i value at the start of the peak windowing step. an extract obtained by adding α to the value of the index value i from the threshold control constant storage section 41, and provides the product of Γ α i α i on the extracted amplitude threshold value (Γ) by the peak detector 43.

다음, 상기 피크 검출부(43)는 i번째 피크 윈도잉을 수행할 신호열 xi-1(n) 및 상기 임계치 제어부(42)로부터 출력되는 상기 i번째 임계치 αiΓ를 입력받아, 상기 신호열 xi- 1(n)으로부터 상기 임계치 αiΓ 이상의 진폭을 갖는 피크의 위치를 검출하며, 상기 신호열 xi-1(n)과, 상기 검출된 피크 위치 및 상기 αiΓ 정보를 피크 윈도잉부(44)로 출력하는 역할을 담당한다.Next, the peak detector 43 receives the signal sequence x i-1 (n) to perform the i-th peak windowing and the i th threshold α i Γ output from the threshold controller 42, and the signal sequence x i. - detecting the position of the peaks having an amplitude above the threshold value or more α i Γ from 1 (n) and the signal sequence x i-1 (n) and the detected peak position and the α i Γ information the peak window ingbu (44 It is responsible for outputting to).

상기 피크 검출부(43)는 첫번째 단계의 피크 윈도잉을 수행할 신호열 x(n)(x(n)=x0(n))을 심볼 필터링부(30)로부터 입력받아 동작을 시작하며, 피크 윈도잉부(44)로 x0(n)을 입력하여 이에 대한 피크 윈도잉 신호 x1(n)을 피드백받고, 다시 x1(n)을 입력하여 이에 대한 피크 윈도잉 신호 x2(n)을 피드백받는 방식으로 M 단계의 피크 윈도잉이 이루어지도록 하며, 최종 단계의 피크 윈도잉이 수행된 신호 xM(n)가 피크 윈도잉부(44)로부터 피드백되면, 이를 피크 윈도잉이 완료된 신호 xs(n)(xs(n)= xM(n))으로서 출력한다.The peak detector 43 receives an input signal signal x (n) (x (n) = x 0 (n)) from the symbol filtering unit 30 to perform the peak windowing in the first step and starts an operation. by entering the x 0 (n) to ingbu 44 thereto for receiving feed back the peak windowing the signal x 1 (n), feeding back the re x 1 by entering the (n) peak windowing the signal x 2 (n) for this When the peak windowing of the M stage is performed in a receiving manner, and the signal x M (n) in which the last stage peak windowing has been performed is fed back from the peak windowing section 44, it is obtained by the signal x s ( n) (x s (n) = x M (n)).

한편, 상기 피크 검출부(43)는 상기 신호열 xi-1(n)을 이루는 복수의 신호 샘플들 중 진폭이 상기 임계치 αiΓ 이상이면서, 인접 신호 샘플들의 진폭 이상인 신호 샘플의 위치를 피크 위치로 검출하여야 하며, 송신 신호의 진폭 임계치를 Γ라 할 때, 임계치를 넘는 신호 값들 중에서 피크 윈도잉 기법을 적용할 피크의 위치를 나타내는 집합은 다음과 같이 정의할 수 있다.On the other hand, the peak detector 43 is a peak position of a signal sample that is greater than the amplitude of the adjacent signal samples while the amplitude of the plurality of signal samples constituting the signal sequence x i-1 (n) is greater than or equal to the threshold α i Γ When the amplitude threshold of the transmission signal is Γ, a set representing a position of a peak to which the peak windowing technique is applied among signal values exceeding the threshold may be defined as follows.

Figure 112006002313166-pat00013
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그리고, 상기 피크 검출부(43)는 상기 피크 윈도잉부(44)로부터 xi-1(n) 에 대해 피크 윈도잉된 신호 xi(n)이 피드백되면, 다시 상기 임계치 제어부(42)로 다음 단계의 임계치를 요청하며, 상기 임계치 제어부(42)로부터 다음 단계의 임계치를 입력받아 상기 피크 검출 과정을 반복한다. 그리고, 상기 피크 검출부(43)는 최종적으로 M 번째 단계의 피크 검출 및 그에 대한 피크 윈도잉의 수행이 완료되면, 피크 윈도잉된 신호 xs(n)(xs(n)= xM(n))을 DA 변환부(50)로 출력한다.In addition, when the peak window 43 receives the peak windowed signal x i (n) with respect to x i-1 (n) from the peak windowing section 44, the peak detector 43 returns to the threshold controller 42 again. The threshold value is requested, and the threshold detection process receives the threshold value of the next step from the threshold controller 42 and repeats the peak detection process. When the peak detection unit 43 finally detects the peak of the M-th step and performs peak windowing, the peak-detected signal x s (n) (x s (n) = x M (n). ) Is output to the DA converter 50.

한편, 상기에서 상기 피크 검출부(43)는 특정 임계치 이상의 피크 신호가 검출되지 않는 경우, 다시 상기 임계치 제어부(42)로 다음 단계의 임계치를 요청하여야 할 것이다.On the other hand, when the peak detection unit 43 does not detect a peak signal above a certain threshold, the peak detection unit 43 should request the threshold value of the next step again to the threshold control section 42.

다음, 상기 피크 윈도잉부(44)는 상기 피크 검출부(43)로부터 출력되는 정보에 따라, 피크에 해당하는 신호열에 상기 임계치 αiΓ를 적용하여 피크 윈도잉을 수행하며, 피크 윈도잉 된 신호열을 다음 단계의 피크 윈도잉을 수행할 신호열로서 상기 피크 검출부(43)로 피드백한다.Next, the peak windowing unit 44 performs the peak windowing by applying the threshold α i Γ to the signal sequence corresponding to the peak according to the information output from the peak detector 43, and extracts the peak windowed signal sequence. The signal is fed back to the peak detector 43 as a signal string to perform the peak windowing of the next step.

상기 피크 윈도잉의 수행은, 상기 피크 윈도잉부(44)가 피크로 검출된 위치의 각 시간 축 입력 피크 신호열 x(n)에 피크 윈도잉을 위한 윈도우 함수 w(n)과, 피크에 적용할 윈도우의 스케일 값 c(n)을 곱한 총합을 1에서 감산한 스케일 함수 s(n)을 곱하여 피크 윈도잉 된 신호 x(n)*s(n)을 출력하는 동작을 의미한다. 여기 서 상기 윈도우의 스케일 값 c(n)은 상기 적용 임계치

Figure 112006002313166-pat00014
Γ를 입력 신호 x(n)의 진폭으로 나눈 값을 1에서 감산한 값이다.The peak windowing may be performed by applying a window function w (n) for peak windowing to each time axis input peak signal string x (n) at a position where the peak windowing section 44 is detected as a peak. It means an operation of outputting the peak windowed signal x (n) * s (n) by multiplying the sum multiplied by the scale value c (n) of the window by subtracting the scale function s (n) from 1. Where the scale value c (n) of the window is the application threshold
Figure 112006002313166-pat00014
Γ divided by the amplitude of the input signal x (n) minus one.

피크 윈도잉 기법에 적용되는 윈도우 함수는 아래와 같이 수식적으로 표현할 수 있다.The window function applied to the peak windowing technique can be expressed as follows.

Figure 112006002313166-pat00015
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여기에서, s(n)은 시간 축 입력 신호열 x(n)에 곱해지는 스케일 함수를 의미하며, 이는 아래 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.Here, s (n) means a scale function that is multiplied by the time axis input signal sequence x (n), which can be expressed as Equation 3 below.

Figure 112006002313166-pat00016
Figure 112006002313166-pat00017
,
Figure 112006002313166-pat00016
Figure 112006002313166-pat00017
,

상기 수학식 3에서,

Figure 112006002313166-pat00018
는 피크 인덱스 값을 의미하고,
Figure 112006002313166-pat00019
는 피크에 적용할 윈도우의 스케일 값,
Figure 112006002313166-pat00020
은 피크 윈도잉에 적용되는 윈도우 함수를 의미한다.In Equation 3,
Figure 112006002313166-pat00018
Means the peak index value,
Figure 112006002313166-pat00019
Is the scale value of the window to apply to the peak,
Figure 112006002313166-pat00020
Denotes a window function applied to peak windowing.

한편, 본 발명에서 피크 윈도잉 단계의 수 M는 상기 임계치 조절 상수 저장부(41)에 저장된 임계치 조절 상수 집합의 원소의 수와 동일하며, M 번째 피크 윈도잉이 수행된 신호는 DA 변환부(50)로 입력되어야 한다.Meanwhile, in the present invention, the number M of peak windowing steps is equal to the number of elements of a set of threshold adjustment constants stored in the threshold adjustment constant storage 41, and the signal on which the M th peak windowing is performed is a DA converter ( 50).

이를 위하여, 상기 임계치 제어부(42)는 임계치 αiΓ를 제공하기 전에 i값과 M값을 비교하고, 두 값이 동일한 경우 그 정보를 피크 검출부(43)로 함께 전달할 수 있으며, 이 경우 피크 검출부(43)는 해당 단계의 피크 윈도잉을 수행하도록 한 후, 그 피크 윈도잉된 신호열이 피크 윈도잉부(44)로부터 입력되면 더 이상 임계치 제어부(42)로의 임계치 요청을 실시하지 않고 해당 신호열을 출력할 수 있다.To this end, the threshold controller 42 may compare the i value and the M value before providing the threshold value α i Γ and transmit the information together to the peak detector 43 if the two values are the same, in which case the peak detector After 43 the peak windowing of the corresponding step is performed, when the peak windowed signal sequence is input from the peak windowing section 44, the signal sequence outputs the corresponding signal sequence without executing a threshold request to the threshold controller 42 any more. can do.

또한, 다른 실시예로서는 임계치 제어부(42)가 임계치 αiΓ를 제공하기 전에 i값과 M값을 비교하고, i값이 M값보다 큰 경우, 피크 검출부(43)로 임계치 αiΓ를 제공하는 대신 신호의 출력을 지시할 수 있으며, 이 경우 상기 피크 검출부(43)는 더 이상의 피크 검출 과정을 진행하지 않고 이전 피크 윈도잉 단계의 수행 결과인 신호열을 출력하면 된다.In another embodiment, the threshold controller 42 compares the i value with the M value before providing the threshold value α i Γ, and if the i value is greater than the M value, the threshold detector 42 provides the threshold value α i Γ to the peak detector 43. Instead, the signal output may be instructed. In this case, the peak detector 43 may output a signal string that is a result of the previous peak windowing step without proceeding with the further peak detection process.

한편, 상기 도 5의 PAPR 저감부(40)의 구성은 일 실시예에 불과한 것으로, 상기 PAPR 저감부(40)는 도 5와 상이한 구성으로도 다단계의 피크 윈도잉을 수행할 수 있다.Meanwhile, the configuration of the PAPR reduction unit 40 of FIG. 5 is only an example, and the PAPR reduction unit 40 may perform multi-step peak windowing even with a configuration different from that of FIG. 5.

다음, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PAPR 저감부의 동작을 순차적으로 표현한 흐름도이다.Next, FIG. 6 is a flowchart sequentially illustrating operations of a PAPR reduction unit according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 다단계의 피크 윈도잉을 수행하기 위하여 본 발명의 PAPR 저감부(40)는 미리 저장된 임계치 조절 상수 집합 정보를 이용하여, 피크 윈도잉 단계 수 M 및 i를 초기화한다. 도면에서는 일 실시예로서 M이 4인 경우를 나타내었으며, 이에 따라 상기 PAPR 저감부(40)는 i를 0으로 초기화함과 동시에, M을 4로 초기화한다(S101).As shown, in order to perform the multi-step peak windowing, the PAPR reduction unit 40 of the present invention initializes the number of peak windowing steps M and i by using previously stored threshold adjustment constant set information. In the drawing, as an example, M is 4, and accordingly, the PAPR reduction unit 40 initializes i to 0 and initializes M to 4 (S101).

다음, 상기 PAPR 저감부(40)로 피크 윈도잉을 수행할 신호열이 입력되면, 상기 PAPR 저감부(40)는 피크 윈도잉의 수행을 위한 각 단계별 임계치를 순차적으로 적용하기 위하여 이전 i값에 1을 더하고(S102), 그 값이 4보다 큰지의 여부를 판단한다(S103). 만약 판단 결과, i 값이 4보다 큰 경우 총 4단계의 피크 윈도잉이 모두 수행된 것이므로, 피크 윈도잉 처리 신호 즉, 이전 신호열을 DA 변환부(50)로 출력하며(S106), 그렇지 않은 경우에는 상기 i값에 1을 더한 값을 인덱스 값으로 하는 αi를 진폭 임계치(Γ)에 곱한 αiΓ를 적용하여, 진폭이 αiΓ 이상인 피크 신호를 검출한다(S104).Next, when a signal sequence to perform peak windowing is input to the PAPR reduction unit 40, the PAPR reduction unit 40 is configured to 1 before the i value in order to sequentially apply the threshold values for each step for performing peak windowing. Is added (S102), and it is determined whether the value is greater than four (S103). If the value i is greater than 4, since all four steps of peak windowing have been performed, the peak windowing signal, that is, the previous signal sequence, is output to the DA converter 50 (S106). In step S104, a peak signal having an amplitude of α i Γ or more is detected by applying α i Γ obtained by multiplying the amplitude threshold value Γ by i, which is an index value of i plus one.

진폭이 αiΓ 이상인 피크 신호가 검출되면, 상기 PAPR 저감부(40)는 각 피크 신호에 대하여 αiΓ를 임계치 값으로 적용하여 피크 윈도잉을 수행하고(S105), 다시 다음 단계의 피크 윈도잉을 수행하기 위하여 i 값에 1을 더하는 단계(S102)로 궤환한다.When a peak signal having an amplitude of α i Γ or more is detected, the PAPR reduction unit 40 performs peak windowing by applying α i Γ as a threshold value to each peak signal (S105), and again, the peak window of the next step. In order to perform the Ying, the process returns to step S102 by adding 1 to the value i.

상기와 같은 과정에 의하여, 본 발명의 PAPR 저감부(40)는 임계치 조절 상수 집합의 원소의 수가 4개인 경우, 총 4단계의 피크 윈도잉을 수행하게 되며, 마지막 즉, 4번째 임계치 조절 상수는 1이므로 최종적으로 Γ를 임계치 값으로 적용하여 피크 윈도잉을 수행하고 그 피크 윈도잉된 신호를 출력함으로써, 송신 신호열의 진폭을 진폭 임계치 이하로 제한한 신호를 수신측으로 송신할 수 있도록 한다.By the above process, the PAPR reduction unit 40 of the present invention performs a total of four steps of peak windowing when the number of elements of the threshold adjustment constant set is four, that is, the fourth threshold adjustment constant is Since 1 is finally applied to the threshold value, the peak windowing is performed and the peak windowed signal is output, so that the signal having limited the amplitude of the transmission signal sequence below the amplitude threshold can be transmitted to the receiving side.

다음, 도 7 내지 도 11은 모의 실험 환경을 바탕으로, 기존의 피크 윈도잉 기법 및 클리핑 기법의 성능과 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 방법의 성능을 비교한 것이다.Next, FIGS. 7 to 11 compare the performance of the conventional peak windowing technique and the clipping technique with the performance of the multi-step peak windowing method of the present invention based on the simulation environment.

모의 실험 환경은 OFDMA 방식의 와이브로 시스템 표준화 문서를 바탕으로 설정하였으며, 10MHz 대역폭을 가지는 와이브로 시스템에 대해 1024개의 부반송파 중 768개의 데이터 부반송파와 96개의 파일롯 부반송파를 설정하였고, 데이터 부반송파의 변조방식은 QPSK를 적용하였으며 파일롯 부반송파는 2.5dB 증폭된 BPSK를 적용하였다. 그리고, 보호구간은 유효심볼길이의 1/8로 설정하였고, 다단계 윈도잉은 총 4단계로 이루어지며, 사용되는 임계치 세트 {αi}는 {2.0, 1.5, 1.2, 1.0}이다.The simulation environment was set up based on the OFDMA standard WiBro system standardization document. For the WiBro system with 10MHz bandwidth, 768 data subcarriers and 96 pilot subcarriers among 1024 subcarriers were set, and the data subcarrier modulation method was QPSK. The pilot subcarrier applied 2.5dB amplified BPSK. The guard interval is set to 1/8 of the effective symbol length, and the multi-step windowing is made up of four stages, and the threshold set {α i } used is {2.0, 1.5, 1.2, 1.0}.

먼저, 도 7 내지 도 9은 BER 성능을 비교한 그래프로서, 도 7은 PAPR 임계치가 2dB인 경우를, 도 8은 4dB인 경우를 나타내며, 도 9는 SNR이 10dB이고 PAPR 임계치가 2dB, 4dB일 경우, 윈도우 길이에 따른 BER 성능을 나타내고 있다.First, Figures 7 to 9 are graphs comparing the BER performance, Figure 7 shows a case where the PAPR threshold is 2dB, Figure 8 shows a case of 4dB, Figure 9 is SNR is 10dB, PAPR threshold is 2dB, 4dB In this case, BER performance is shown according to the window length.

클리핑(Clipping) 기법의 경우 신호의 왜곡을 최소화하기 때문에, BER 성능은 가장 좋은 반면 대역 외 방사량은 매우 크다. 도 7 및 도 8의 그래프에서 살펴 볼 수 있듯이 본 발명에서 제안하는 다단계 피크 윈도잉(Multi-Stage Peak Windowing) 기법은 상대적으로 큰 피크에 의해 신호가 과다하게 억제되는 것을 완화시키기 때문에, 기존의 피크 윈도잉(Conventional Peak Windowing) 기법에 비해 BER 성능이 좋은 것을 확인할 수 있다.Because the clipping technique minimizes signal distortion, BER performance is best, while out-of-band radiation is very large. As can be seen in the graphs of FIGS. 7 and 8, the multi-stage peak windowing technique proposed in the present invention mitigates excessive suppression of the signal by a relatively large peak, and thus the conventional peak. We can see that the BER performance is better than the Conventional Peak Windowing technique.

또한, 도 9에서 살펴볼 수 있듯이, 윈도우 길이가 길어질수록 기존 피크 윈도잉 기법은 심각한 성능 열화를 발생시킨다. 그러나, 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 기법은 윈도우 길이가 짧을 경우에는 피크가 중첩될 확률이 적기 때문에 기존 기법의 성능과 큰 차이가 없으나, 윈도우 길이가 길어질수록 BER 성능이 향상된다.In addition, as can be seen in Figure 9, as the window length is longer, the conventional peak windowing technique causes severe performance degradation. However, the multi-stage peak windowing technique of the present invention has a small probability of overlapping peaks when the window length is short, but there is no significant difference from the performance of the conventional technique. However, the longer the window length, the BER performance is improved.

다음, 도 10 및 도 11은 EVM 성능을 비교한 그래프이고, 도 12는 스펙트럼 성능을 나타낸 그래프이다.10 and 11 are graphs comparing the EVM performance, and FIG. 12 is a graph showing the spectral performance.

EVM(Error Vector Magnitude)은 이상적인 채널 환경을 가정하고 신호를 전송했을 때, 성상도 상에서 전송 신호와 수신 신호의 유클리디안 거리(Euclidean distance)로 정의된다. 따라서, EVM은 송/수신 시스템의 기본적인 성능 평가의 척도로 사용된다. 전송신호를 x(n)이라 하고, 수신신호를 y(n)이라 하면, EVM은 다음 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.Error Vector Magnitude (EVM) is defined as the Euclidean distance of transmitted and received signals on constellations when signals are transmitted assuming an ideal channel environment. Therefore, EVM is used as a measure of basic performance evaluation of a transmit / receive system. If the transmission signal is called x (n) and the reception signal is y (n), the EVM can be expressed as Equation 4 below.

Figure 112006002313166-pat00021
Figure 112006002313166-pat00021

도 10은 각 PAPR 감소 기법들의 임계치 증가에 따른 EVM 감소를 나타내고 있다. 도 10에서 확인할 수 있듯이, 클리핑 기법과 비교하여 볼 때 피크 윈도잉 기법은 EVM 성능 열화를 가져온다. 그러나, 도 12에서 확인할 수 있듯이 피크 윈도잉 기법의 경우 클리핑 기법과 비교할 때 스펙트럼 성능이 매우 우수하다.10 shows EVM reduction with increasing threshold of each PAPR reduction techniques. As can be seen in FIG. 10, the peak windowing technique results in degradation of EVM performance when compared to the clipping technique. However, as can be seen in FIG. 12, the peak windowing technique has excellent spectral performance compared to the clipping technique.

또한, 시간축의 입력 신호가 8dB 이상의 피크를 발생시킬 확률이 매우 작기 때문에, PAPR 임계치가 8dB 이상의 큰 값을 가지게 되면 두 기법의 EVM은 큰 차이를 보이지 않게 된다.In addition, since the probability that the input signal of the time base generates a peak of 8 dB or more is very small, if the PAPR threshold has a large value of 8 dB or more, the EVM of the two techniques does not show a big difference.

또한, 기존 피크 윈도잉 기법과 비교하여 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 기법은 우수한 EVM 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, PAPR 임계치가 2 dB일 경우, 기존 피크 윈도잉 기법과 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 기법은 윈도우 길이 W가 65일 경우, 0.15 EVM 이상 차이를 보이게 된다.In addition, it can be seen that the multi-stage peak windowing technique of the present invention shows excellent EVM performance compared to the conventional peak windowing technique. When the PAPR threshold is 2 dB, the conventional peak windowing technique and the multi-stage peak windowing technique of the present invention are shown. If the window length W is 65, the difference is more than 0.15 EVM.

도 11은 윈도우 길이의 증가에 따른 EVM 성능을 나타내고 있다. 도 11에서 확인할 수 있는 것과 같이, 윈도우 길이가 길어질수록 기존 피크 윈도잉 기법은 심각한 성능 열화를 발생시킨다. 반면, 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 기법은 윈도우 길이가 짧을 경우엔 기존 기법의 성능과 큰 차이가 없긴 하나, 윈도우 길이가 길어질수록 성능이 향상된다. 11 shows EVM performance with increasing window length. As can be seen in FIG. 11, as the window length increases, the conventional peak windowing technique causes severe performance degradation. On the other hand, the multi-stage peak windowing technique of the present invention is not significantly different from the performance of the conventional technique when the window length is short, but the performance is improved as the window length is longer.

도 12는 PAPR 임계치를 2dB로 고정시키고, 클리핑 기법과 기존 피크 윈도잉 기법 및 본 발명에서 제안하는 다단계 피크 윈도잉 기법의 스펙트럼 성능을 나타내고 있다. BER 성능 및 EVM 성능 비교에서 살펴보았던 것과 같이, 클리핑 기법은 피 크 윈도잉 기법보다 BER 및 EVM 측면에서 우수한 성능을 갖고 있으나, 도 12에 나타낸 것과 같이 피크 윈도잉 기법은 클리핑 기법보다 월등히 우수한 스펙트럼 성능을 가짐을 확인할 수 있다.12 shows the spectral performance of the PAPR threshold fixed at 2dB and the clipping technique, the conventional peak windowing technique, and the multistage peak windowing technique proposed by the present invention. As we saw in the comparison of BER performance and EVM performance, the clipping technique has better performance in terms of BER and EVM than the peak windowing technique, but as shown in FIG. 12, the peak windowing technique has superior spectral performance than the clipping technique. It can be confirmed that has.

또한, 본 발명의 다단계 피크 윈도잉 기법은 윈도우 길이와 무관하게 항상 기존 피크 윈도잉 기법과 동일한 스펙트럼 성능을 나타낸다. In addition, the multi-step peak windowing technique of the present invention always exhibits the same spectral performance as the conventional peak windowing technique, regardless of the window length.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

따라서, 본 발명의 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법에 의하면, 높은 PAPR을 유발하는 통신 시스템에서 특정 임계치를 넘는 피크가 매우 인접하여서 발생하거나 임계치를 넘는 피크 중에서 인접 신호의 진폭에 비해 상대적으로 매우 큰 피크가 존재할 경우, 효과적으로 PAPR을 저감할 수 있으며, 기존의 피크 윈도잉 기법에 비해 BER 및 EVM 측면에 있어서 더 좋은 성능을 나타낸다는 효과가 있다.Therefore, according to the multi-stage peak windowing method for reducing the PAPR of the OFDMA downlink system of the present invention, in a communication system inducing high PAPR, the peak of a signal exceeding a certain threshold is generated very close to or the amplitude of the adjacent signal among the peaks exceeding the threshold. Compared with the existing peak windowing technique, the PAPR can be effectively reduced when there is a relatively large peak, compared with the conventional peak windowing technique.

Claims (19)

송신 신호의 진폭 임계치(Γ)를 넘는 신호열 부분을 주어진 윈도우 함수를 이용하여 낮추어 주는 피크 윈도잉을 수행하여 송신 신호의 피크 대 평균 전력비(PAPR)를 감소시키기 위한 PAPR 저감부를 구비하는 직교 주파수 분할 다중화 접속(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 다운링크 시스템에 있어서,Orthogonal Frequency Division Multiplexing with a PAPR Reduction Unit to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of the transmission signal by performing peak windowing that lowers the portion of the signal sequence beyond the amplitude threshold of the transmission signal using a given window function In an Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA) downlink system, 상기 PAPR 저감부는,The PAPR reduction unit,
Figure 112006002313166-pat00022
,
Figure 112006002313166-pat00023
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Figure 112006002313166-pat00024
를 만족하는 M 개의 임계치 조절 상수 αi를 원소로 하는 임계치 조절 상수 집합 {αi} 에 대한 정보를 저장하는 임계치 조절 상수 저장부와;
Figure 112006002313166-pat00022
,
Figure 112006002313166-pat00023
,
Figure 112006002313166-pat00024
A threshold adjustment constant storage unit for storing information on a set of threshold adjustment constants {αi} having M threshold adjustment constants α i as elements;
진폭 임계치(Γ) 정보를 저장하며, 피크 윈도잉을 수행할 신호열에 대하여 상기 M 개의 αiΓ를 순차적으로 적용한 피크 윈도잉이 이루어지도록, 상기 진폭 임계치(Γ)에 상기 임계치 조절 상수 저장부에 저장된 임계치 조절 상수 집합의 각 원소 αi를 곱한 값인 α1Γ 내지 αMΓ를 순차적으로 출력하는 임계치 제어부와;The threshold control constant storage unit is stored in the amplitude threshold value Γ to store amplitude threshold value Γ information, and to perform peak windowing by sequentially applying the M α i Γ to a signal sequence to perform peak windowing. A threshold controller for sequentially outputting α 1 Γ to α M Γ which is a value multiplied by each element α i of the stored set of threshold adjustment constants; 피크 윈도잉을 수행할 신호열 및 상기 임계치 제어부로부터 출력되는 상기 임계치 αiΓ를 단계별로 입력받아, 상기 신호열로부터 상기 임계치 αiΓ 이상의 진폭을 갖는 피크의 위치를 검출하며, 상기 신호열과, 상기 검출된 피크 위치 및 상기 αiΓ 정보를 출력하는 피크 검출부와;Receiving a signal sequence to perform peak windowing and the threshold α i Γ output from the threshold controller step by step, detecting a position of a peak having an amplitude greater than or equal to the threshold α i Γ from the signal sequence, and detecting the signal sequence and the detection. A peak detector for outputting the peak position and the α i Γ information; 상기 피크 검출부로부터 출력되는 정보에 따라, 상기 신호열에서 피크에 해당하는 부분의 신호열에 상기 임계치 αiΓ를 적용하여 피크 윈도잉을 수행하며, 피크 윈도잉 된 신호열을 다음 단계의 피크 윈도잉을 수행할 신호열로서 상기 피크 검출부로 피드백하는 피크 윈도잉부;According to the information output from the peak detector, the peak windowing is performed by applying the threshold α i Γ to the signal sequence corresponding to the peak in the signal sequence, and the peak windowing signal sequence is performed in the next step. A peak windowing unit feeding back the peak detection unit as a signal string to be divided; 로 이루어짐을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.OFDMA downlink system, characterized in that consisting of.
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 피크 검출부는,The peak detector, 상기 신호열 x(n)을 이루는 복수의 신호 샘플들 중 진폭이 상기 임계치 αiΓ 이상이면서, 인접 신호 샘플들의 진폭 이상인 신호 샘플의 위치를 피크 위치로 검출하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.And a peak position of a signal sample having an amplitude greater than or equal to the threshold α i Γ and greater than an amplitude of adjacent signal samples among the plurality of signal samples constituting the signal sequence x (n). 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 피크 검출부는,The peak detector, 피크 윈도잉을 수행할 신호열이 입력되면, 상기 임계치 제어부로 임계치의 입력을 요청하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.And when a signal string for performing peak windowing is input, requesting input of a threshold value to the threshold controller. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 임계치 제어부는,The threshold control unit, 피크 윈도잉 수행 단계 수인 M 값을 상기 임계치 조절 상수 저장부에 저장된 임계치 조절 상수 집합의 원소 개수로 초기화하고, 상기 임계치 조절 상수의 인덱스 값인 i값을 0으로 초기화하며, 상기 피크 검출부로부터의 임계치 입력이 요청되면 이전 i값에 1을 더한 값을 인덱스 값으로 하는 αi를 상기 임계치 조절 상수 저장부로부터 추출하고, 추출한 αi를 진폭 임계치(Γ)에 곱한 αiΓ를 상기 피크 검출부로 입력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.Initialize M, the number of peak windowing steps, to the number of elements of the threshold adjustment constant set stored in the threshold adjustment constant storage unit, initialize i value, the index value of the threshold adjustment constant, to 0, and input a threshold value from the peak detection unit. If the request prior to extract a value obtained by adding 1 to the value of i α i as an index value from the threshold control constant storage section, enter the α i Γ multiplying the extracted α i to the amplitude threshold value (Γ) by the peak detector OFDMA downlink system, characterized in that. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 임계치 제어부는,The threshold control unit, 상기 이전 i값에 1을 더한값을 상기 M값과 비교하여, 상기 이전 i값에 1을 더한값이 상기 M값보다 큰 값인 경우, 상기 피크 검출부로 신호의 출력을 지시하고,Comparing the value obtained by adding 1 to the previous i value with the M value, and when the value obtained by adding 1 to the previous i value is greater than the M value, instructs the peak detector to output a signal, 상기 피크 검출부는,The peak detector, 상기 임계치 제어부로부터의 신호 출력 지시에 따라, 이전 피크 윈도잉된 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.And outputting a previous peak windowed signal according to a signal output instruction from the threshold controller. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 임계치 제어부는,The threshold control unit, 상기 이전 i값에 1을 더한값을 상기 M값과 비교하여, 상기 이전 i값에 1을 더한값이 상기 M값과 같은 값인 경우, 상기 피크 검출부로 현재의 i값이 M값과 동일함을 나타내는 정보를 상기 αiΓ값과 함께 입력하고,When the value of the previous i value plus 1 is compared with the M value, and the value of the previous i value plus 1 is equal to the M value, the peak detection unit indicates that the current i value is equal to the M value. Input the indicating information together with the α i Γ value, 상기 피크 검출부는,The peak detector, 상기 임계치 제어부로부터 현재의 i값이 M값과 동일함을 나타내는 정보가 상기 αiΓ값과 함께 입력된 경우, 해당 αiΓ를 적용하여 피크 윈도잉된 신호가 상기 피크 윈도잉부로부터 피드백되면, 피드백된 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.If from the threshold value control information that indicates the current value of i is the same as the value of M when the input together with the α i Γ value, the α apply i Γ by peak windowing the signal is the peak fed back from the window ingbu, OFDMA downlink system, characterized in that for outputting a feedback signal. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 피크 검출부는,The peak detector, 상기 임계치 제어부로부터 상기 αiΓ값만이 입력된 경우, 해당 αiΓ를 적용하여 피크 윈도잉된 신호가 상기 피크 윈도잉부로부터 피드백되면, 상기 임계치 제어부로 다음 단계의 αiΓ를 요청하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.When only the α i Γ value is input from the threshold controller, when the peak windowed signal is fed back from the peak windowing unit by applying the α i Γ, the threshold controller requests the next α i Γ for the next step. OFDMA downlink system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 OFDMA 다운링크 시스템은,The OFDMA downlink system, 사용자 데이터 이진 신호를 스크램블링 및 채널 부호화하고, QAM 변조 및 역 고속푸리에 변환한 후 보호 구간(CP)을 삽입하여 수신측으로 전송할 신호의 심볼을 생성하는 심볼 생성부와, RF단의 구현 용이를 위하여 업 샘플링 및 제로 패드(Zero-Pad) 과정을 수행하는 업 샘플링부와, 첨가된 제로(Zero)들에 대한 중간값들을 구하여 심볼을 필터링하여 상기 PAPR 저감부로 입력하는 심볼 필터링부와, 상기 PAPR 저감부로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환부를 더 포함하며,A symbol generator for generating a symbol of a signal to be transmitted to a receiver by scrambling and channel coding a user data binary signal, performing QAM modulation and inverse fast Fourier transform, and inserting a guard interval (CP). An up-sampling unit that performs a sampling and zero-pad process, a symbol filtering unit which obtains intermediate values of added zeros, filters symbols, and inputs them to the PAPR reduction unit, and the PAPR reduction unit A DA converter for converting a digital signal output from the analog signal further, 상기 PAPR 저감부는, 상기 심볼 필터링부로부터 출력되는 신호열에 대해 M 단계에 걸쳐 피크 윈도잉을 수행하고, 피크 윈도잉된 신호를 상기 DA 변환부로 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.And the PAPR reduction unit performs peak windowing on the signal sequence output from the symbol filtering unit in step M, and outputs the peak windowed signal to the DA converter. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 피크 윈도잉부는,The peak windowing unit, 상기 검출된 위치의 각 시간 축 입력 피크 신호열에 피크 윈도잉을 위한 윈도우 함수 w(n)과, 피크에 적용할 윈도우의 스케일 값 c(n)을 곱한 총합을 1에서 감산한 스케일 함수 s(n)을 곱함으로써 피크 윈도잉을 수행하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.The scale function s (n) obtained by subtracting the sum of the window function w (n) for peak windowing and the scale value c (n) of the window to be applied to the peak from each time-axis input peak signal sequence at the detected position OFDMA downlink system, characterized in that for performing peak windowing by multiplying &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 피크에 적용할 윈도우의 스케일 값 c(n)은 상기 임계치 αiΓ를 입력 신호의 진폭으로 나눈 값을 1에서 감산한 값인 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템.The scale value c (n) of the window to be applied to the peak is a value obtained by subtracting the threshold α i Γ by the amplitude of the input signal from 1. 송신 신호의 진폭 임계치(Γ)를 넘는 신호열 부분을 주어진 윈도우 함수를 이용하여 낮추어 주는 피크 윈도잉을 수행하여 송신 신호의 피크 대 평균 전력비(PAPR)를 감소시키기 위한 PAPR 저감부를 포함하고, 상기 PAPR 저감부는
Figure 112006002313166-pat00025
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Figure 112006002313166-pat00026
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Figure 112006002313166-pat00027
를 만족하는 M 개의 임계치 조절 상수 αi를 원소로 하는 임계치 조절 상수 집합 {αi} 에 대한 정보를 저장하는 임계치 조절 상수 저장부와, 진폭 임계치(Γ) 정보 및 상기 임계치 조절 상수를 이용하여 각 피크 윈도잉 단계에서 적용할 임계치를 제공하는 임계치 제어부와, 상기 임계치 제어부에서 제공하는 임계치를 적용하여 피크를 검출하는 피크 검출부 및 상기 검출된 피크 신호에 대하여 상기 임계치 제어부에서 제공하는 임계치를 적용하여 피크 윈도잉을 수행하는 피크 윈도잉부로 이루어지는 직교 주파수 분할 다중화 접속(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 다운링크 시스템에서, 상기 PAPR 저감부의 피크 윈도잉 방법으로서,
A PAPR reduction unit for reducing peak-to-average power ratio (PAPR) of a transmission signal by performing peak windowing that lowers a portion of a signal string exceeding an amplitude threshold value (Γ) of a transmission signal using a given window function, and reduces the PAPR. Blowing
Figure 112006002313166-pat00025
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Figure 112006002313166-pat00026
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Figure 112006002313166-pat00027
A threshold adjustment constant storage unit which stores information on a set of threshold adjustment constants {αi} having M threshold adjustment constants α i as elements, and each peak using an amplitude threshold value and the threshold adjustment constant. A threshold window that provides a threshold to be applied in the windowing step, a peak detector that detects a peak by applying the threshold provided by the threshold controller, and a peak window by applying the threshold provided by the threshold controller to the detected peak signal. In the Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA) downlink system comprising a peak windowing unit for performing a peak, the PAPR reduction unit's peak windowing method,
상기 임계치 제어부가, 피크 윈도잉 수행 단계 수인 M 값을 상기 임계치 조절 상수 저장부에 저장된 임계치 조절 상수 집합의 원소 개수로 초기화하고, 상기 임계치 조절 상수의 인덱스 값인 i값을 0으로 초기화하는 제1과정과;A first step of the threshold controller initializing M, the number of peak windowing steps, to an element number of a set of threshold adjustment constants stored in the threshold adjustment constant storage unit, and initializing i, a index value of the threshold adjustment constant, to 0; and; 피크 윈도잉을 수행할 신호열이 입력되면, 상기 피크 검출부가 상기 임계치 제어부로 임계치의 입력을 요청하는 제2과정과;A second process of requesting input of a threshold value to the threshold controller by the peak detector, when a signal string to perform peak windowing is input; 상기 임계치 제어부가 이전 i값에 1을 더한값을 인덱스 값으로 하는 αi를 상기 임계치 조절 상수 저장부로부터 추출하고, 추출한 αi를 진폭 임계치(Γ)에 곱한 αiΓ를 상기 피크 검출부로 입력하는 제3과정과;The threshold value control unit extracts α i, which is an index value of 1 plus a previous i value, from the threshold adjustment constant storage unit, and inputs α i Γ multiplied by the extracted α i to an amplitude threshold value Γ to the peak detector. A third process of doing; 상기 피크 검출부가 상기 피크 윈도잉을 수행할 신호열로부터 상기 입력된 임계치 αiΓ 이상의 진폭을 갖는 피크의 위치를 검출하며, 상기 신호열과, 상기 검출된 피크 위치 및 상기 αiΓ 정보를 상기 피크 윈도잉부로 입력하는 제4과정과;The peak detector detects a position of a peak having an amplitude equal to or greater than the input threshold α i Γ from the signal sequence to perform the peak windowing, and extracts the signal sequence, the detected peak position, and the α i Γ information from the peak window. A fourth process of inputting into a recording part; 상기 피크 윈도잉부가 상기 피크 윈도잉을 수행할 신호열 중 상기 피크에 해당하는 부분의 신호열에 상기 임계치 αiΓ를 적용하여 피크 윈도잉을 수행하고, 피크 윈도잉 된 신호열을 다음 단계의 피크 윈도잉을 수행할 신호열로서 상기 피크 검출부로 입력하고, 상기 제2단계로 궤환하는 제5과정;The peak windowing unit performs peak windowing by applying the threshold α i Γ to a signal string corresponding to the peak among the signal strings to be subjected to the peak windowing, and performs the peak windowing signal string in a next step. A fifth step of inputting the signal to the peak detector as a signal sequence to be performed and feeding back to the second step; 으로 이루어져, M 단계에 걸친 피크 윈도잉을 통해 진폭 임계치를 넘는 신호열 부분 중 주변의 신호에 비해 상대적으로 큰 피크부터 순차적으로 억제하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.Multi-stage peak windowing for PAPR reduction of an OFDMA downlink system, characterized in that by sequentially suppressing the peak of the signal sequence portion over the amplitude threshold relative to the surrounding signal through the peak windowing over the M stage Way.
제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제4과정에서,In the fourth process, 상기 피크 검출부는,The peak detector, 상기 신호열을 이루는 복수의 신호 샘플들 중 진폭이 상기 임계치 αiΓ 이상이면서, 인접 신호 샘플들의 진폭 이상인 신호 샘플의 위치를 피크 위치로 검출하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.Multi-step for reducing the PAPR of the OFDMA downlink system, characterized in that for detecting the peak position of the signal sample of the plurality of signal samples constituting the signal sequence is greater than the threshold value α i Γ and more than the amplitude of the adjacent signal samples as a peak position Peak windowing method. 제11항 또는 제12항에 있어서,The method according to claim 11 or 12, wherein 상기 제3과정에서,In the third process, 상기 임계치 제어부는 이전 i값에 1을 더한값을 상기 M값과 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 이전 i값에 1을 더한값이 상기 M값과 같은 값인 경우, 현재의 i값이 M값과 동일함을 나타내는 정보를 상기 αiΓ와 함께 상기 피크 검출부로 입력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.The threshold value control unit compares a value obtained by adding 1 to a previous i value and the M value. When the value obtained by adding 1 to the previous i value is equal to the M value, the current i value is equal to the M value. Multi-step peak windowing method for reducing the PAPR of the OFDMA downlink system, characterized in that to input the information indicating that the same with the α i Γ to the peak detector. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제2과정에서,In the second process, 상기 피크 검출부는,The peak detector, 이전 피크 윈도잉 단계에서 임계치 제어부로부터 αiΓ와 현재의 i값이 M값과 동일함을 나타내는 정보가 함께 입력된 경우, 상기 피크 윈도잉부로부터 이전 피크 윈도잉 단계에서 피크 윈도잉된 신호인 상기 피크 윈도잉을 수행할 신호열이 입력되면, 피크 윈도잉 과정을 종료하고 상기 입력된 피크 윈도잉을 수행할 신호열을 그대로 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.When information indicating that α i Γ and a current i value is equal to M is input from the threshold controller in the previous peak windowing step, the peak windowed signal is received from the peak windowing unit in the previous peak windowing step. Multi-step peak windowing method for reducing the PAPR of the OFDMA downlink system, characterized in that when the signal sequence to perform the peak windowing is input, the peak windowing process is terminated and the signal sequence to perform the peak windowing is output as it is. . 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 OFDMA 다운링크 시스템은,The OFDMA downlink system, 사용자 데이터 이진 신호를 스크램블링 및 채널 부호화하고, QAM 변조 및 역고속푸리에변환한 후 보호 구간(CP)을 삽입하여 수신측으로 전송할 신호의 심볼을 생성하는 심볼 생성부와, RF단의 구현 용이를 위하여 업 샘플링 및 제로 패드(Zero-Pad) 과정을 수행하는 업 샘플링부와, 첨가된 제로(Zero)들에 대한 중간값들을 구하여 심볼을 필터링하여 상기 PAPR 저감부로 입력하는 심볼 필터링부와, 상기 PAPR 저감부로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환부를 더 포함하며,A symbol generator for generating a symbol of a signal to be transmitted to a receiver by scrambling and channel encoding a user data binary signal, inserting a guard interval (CP) after QAM modulation and inverse fast Fourier transform, and for easy implementation of an RF stage. An up-sampling unit that performs a sampling and zero-pad process, a symbol filtering unit which obtains intermediate values of added zeros, filters symbols, and inputs them to the PAPR reduction unit, and the PAPR reduction unit A DA converter for converting a digital signal output from the analog signal further, 상기 제2과정에서,In the second process, 상기 피크 검출부는 상기 심볼 필터링부로부터 출력되는 신호열에 대해 총 M 단계의 피크 윈도잉이 수행된 신호열을 상기 DA 변환부로 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.The peak detector outputs a signal sequence, which has been subjected to total M phase peak windowing, to the DA converter for the signal sequence output from the symbol filtering unit. . 제11항 또는 제12항에 있어서,The method according to claim 11 or 12, wherein 상기 제3과정에서,In the third process, 상기 임계치 제어부는, 이전 i값에 1을 더한값을 상기 M값과 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 이전 i값에 1을 더한값이 상기 M값 보다 큰 값인 경우, 상기 피크 검출부로 신호의 출력을 지시하고,The threshold controller compares a value obtained by adding 1 to a previous i value and the M value, and outputs a signal to the peak detector when the value obtained by adding 1 to the previous i value is greater than the M value. To indicate, 상기 제4과정에서,In the fourth process, 상기 피크 검출부는, 상기 임계치 제어부로부터 신호의 출력이 지시되면, 피크 윈도잉 과정을 종료하고 상기 피크 윈도잉부로부터 입력된 이전 피크 윈도잉 단계에서 피크 윈도잉된 신호열을 그대로 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.The peak detector, when instructed to output a signal from the threshold controller, terminates the peak windowing process and outputs the signal window peaked at the previous peak windowing step input from the peak windowing unit as it is. Multistage Peak Windowing Method for PAPR Reduction in Downlink Systems. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 OFDMA 다운링크 시스템은,The OFDMA downlink system, 사용자 데이터 이진 신호를 스크램블링 및 채널 부호화하고, QAM 변조 및 역고속푸리에변환한 후 보호 구간(CP)을 삽입하여 수신측으로 전송할 신호의 심볼을 생성하는 심볼 생성부와, RF단의 구현 용이를 위하여 업 샘플링 및 제로 패드(Zero-Pad) 과정을 수행하는 업 샘플링부와, 첨가된 제로(Zero)들에 대한 중간값들을 구하여 심볼을 필터링하여 상기 PAPR 저감부로 입력하는 심볼 필터링부와, 상기 PAPR 저감부로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환부를 더 포함하며,A symbol generator for generating a symbol of a signal to be transmitted to a receiver by scrambling and channel encoding a user data binary signal, inserting a guard interval (CP) after QAM modulation and inverse fast Fourier transform, and for easy implementation of an RF stage. An up-sampling unit that performs a sampling and zero-pad process, a symbol filtering unit which obtains intermediate values of added zeros, filters symbols, and inputs them to the PAPR reduction unit, and the PAPR reduction unit A DA converter for converting a digital signal output from the analog signal further, 상기 제4과정에서,In the fourth process, 상기 피크 검출부는 상기 심볼 필터링부로부터 출력되는 신호열에 대해 총 M 단계의 피크 윈도잉이 수행된 신호열을 상기 DA 변환부로 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.The peak detector outputs a signal sequence, which has been subjected to total M phase peak windowing, to the DA converter for the signal sequence output from the symbol filtering unit. . 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제5과정에서, In the fifth process, 상기 피크 윈도잉부는,The peak windowing unit, 상기 검출된 위치의 각 시간 축 입력 피크 신호열에 피크 윈도잉을 위한 윈도우 함수 w(n)과, 피크에 적용할 윈도우의 스케일 값 c(n)을 곱한 총합을 1에서 감산한 스케일 함수 s(n)을 곱함으로써 피크 윈도잉을 수행하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.The scale function s (n) obtained by subtracting the sum of the window function w (n) for peak windowing and the scale value c (n) of the window to be applied to the peak from each time-axis input peak signal sequence at the detected position Multi-step peak windowing method for reducing PAPR of an OFDMA downlink system, wherein 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 제5과정에서,In the fifth process, 상기 피크에 적용할 윈도우의 스케일 값 c(n)은 상기 임계치 αiΓ를 입력 신호의 진폭으로 나눈 값을 1에서 감산한 값인 것을 특징으로 하는 OFDMA 다운링크 시스템의 PAPR 감소를 위한 다단계 피크 윈도잉 방법.The scale value c (n) of the window to be applied to the peak is a value obtained by subtracting the threshold α i Γ by the amplitude of the input signal from 1 to multi-step peak windowing for reducing the PAPR of the OFDMA downlink system. Way.
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