KR100709691B1 - 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법으로서, 특히 다중반송파 셀룰러 시스템(Multicarrier Cellular System)에서 인접셀 간의 간섭을 평균화 함과 동시에 동일 셀 내의 인접 반송파 간의 간섭 또한 평균화 할 수 있는 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법에 관한 발명이다.
본 발명은 정보 데이터를 부호화한 비트열을 출력하는 채널 부호기; 상기 비트열을 성좌화한 심볼열을 출력하는 심볼 맵퍼; 상기 심볼열에 할당될 주파수를 결정하는 주파수 할당 및 도약부; 및 상기 주파수 할당 및 도약부에서 출력되는 심볼열을 다중 반송파에 실어 출력하는 다중 반송파 변조부를 포함하며, 상기 주파수 할당 및 도약부는 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있는 주파수를 결정하는 논리적인 주파수 매핑부 및 상기 논리적인 주파수 매핑부에서 결정된 주파수를 일대일 매핑하여 주파수를 결정하는 물리적인 주파수 매핑부를 포함하는 송신기를 제공한다.
본 발명에 의한 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법은 다중반송파 셀룰러 시스템에서 인접셀 간의 간섭을 평균화 함과 동시에 동일 셀 내의 인접 반송파 간의 간섭 또한 평균화 할 수 있다는 장점이 있다.

Description

송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법{Transmitter and frquency hopping method of the same}
도 1a 및 1b는 랜덤 시퀀스에 기반한 종래의 주파수 도약 방식을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1a는 셀A에서의 반송파 할당을 나타내는 도면이고, 도 1b는 셀B에서의 반송파 할당을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법에 채용된 기본 개념을 설명하기 위한 도면으로써, 3개의 채널(3명의 동시 사용자)이 다중화 되는 예를 나타내는 도면이다
도 3a는 상호직교라틴방진 혹은 "직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 주파수 도약 방법"에서 제안된 방식에 기반한 방식으로 논리적인 자원을 할당한 일례를 보여준다.
도 3b는 임의로 만든 매핑 함수의 일례를 보여준다.
도 4는 수학식 1과 2로 반송파를 할당했을 때의 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 송신기를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 채용된 주파수 할당 및 도약부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5에 채용된 주파수 할당 및 도약부의 다른 예를 나타내는 도면이 다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 송신기의 주파수 도약 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 송신기의 주파수 도약 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법으로서, 특히 다중반송파 셀룰러 시스템(Multicarrier Cellular System)에서 인접셀 간의 간섭을 평균화 함과 동시에 동일 셀 내의 인접 반송파 간의 간섭 또한 평균화 할 수 있는 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법에 관한 발명이다.
다중 반송파 셀룰러 시스템에서는 각각의 사용자에게 하나 혹은 그 이상의 반송파를 할당하여 데이터를 전송한다. 현재 잘 알려져 있고 셀룰러 시스템에서 많이 사용되는 다중 반송파 통신 방식에는 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 함) 방식이 있다.
OFDM 방식은 전송할 수 있는 모든 대역을 여러 개의 협대역의 부반송파(sub-carrier)로 분할하고, 협대역의 부반송파를 병렬로 변조하여 전송하는 다중 반송파 전송 기법(multi-carrier transmission technique)의 한 예로서, 각각의 부반송파에는 데이터양이 적은 저속의 데이터가 할당된다. OFDM 방식은 상호 직교성 있는 부반송파를 사용하므로 주파수 이용효율이 높아지고, 다중경로 채널을 하나의 탭을 갖는 간단한 주파수영역 등화기로 쉽게 극복할 수 있으며, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 이용하여 고속으로 구현할 수 있으므로 최근 고속의 디지털 통신시스템의 전송방식으로 널리 사용되고 있다. 특히 이동/무선 통신분야에서는 WLAN(wireless local area network, 무선 근거리 통신망), WMAN(wireless metropolitan area network, 무선 도시권 통신망), 셀룰러 이동통신 시스템 등에서 사용되고 있다.
다중반송파 셀룰러 시스템에서는 각 사용자에게 전체 부반송파중의 일부분(하나 혹은 그 이상)을 할당하여 다수 사용자를 수용하도록 구성할 수 있다. 이 때 각 사용자에게 할당된 반송파들을 전체 대역에 골고루 분포 시키거나 시간에 따라 변화시키는 주파수 도약을 할 수 있다. 이는 채널 코딩 및 인터리빙(Interleaving)과 함께 사용하여 주파수 다이버시티(Frequency Diversity) 효과와, 셀룰러 환경에서 인접 셀로부터 오는 간섭을 평균화(Interference Averaging)하는 효과를 얻기 위함이다. OFDM 환경에서 이에 대한 자세한 내용은 [J. Chuang and N. Sollenberger, "Beyond 3G: wideband wireless data access based on OFDM and dynamic packet assignment", IEEE Communication Magazine, Volume 38, Issue 7, PP. 78-87, July 2000]에 자세히 설명되어 있다.
도 1a 및 1b는 랜덤 시퀀스에 기반한 종래의 주파수 도약 방식을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1a는 셀A에서의 반송파 할당을 나타내는 도면이고, 도 1b는 셀B에서의 반송파 할당을 나타내는 도면이다.
도 1a 및 1b에서, 격자의 세로축은 주파수축을 나타내며, 도면부호 11은 하나의 부반송파를 나타낸다. 또한, 격자의 가로축은 시간축을 나타내며 도면부호 10은 심벌 주기를 나타내며, 도면부호 12는 채널 코딩이 이루어지는 단위를 나타낸다. 즉 하나의 채널은 9개의 심벌로 이루어진다. 또한, 각 사용자에게 할당되는 반송파는 랜덤 시퀀스에 기반하여 할당된다.
도 1a는 셀A 내의 3개의 채널 구성 형태의 한 예를 보여주고 있고, 도 1b는 셀B 내의 한 개의 채널 구성 형태의 한 예를 나타내고 있다. 여기서 셀A와 셀B는 서로 인접해 있거나 매우 가까이 위치하고 있다고 하자. 이 경우, 인접하거나 가까이 위치한 셀들 간의 채널의 구성 형태(주파수 할당 혹은 도약 패턴)는 서로 달라야 한다. 이는 인접 셀로부터 오는 간섭을 평균화하기 위함이다. 만약 가까이 있는 두 셀이 같은 도약 패턴을 사용하고 있다면, 동일한 채널들간에 지속적이고 심한 간섭을 유발하게 된다. 도 1a 및 1b의 예에서 살펴보면 셀A의 사용자 0과 셀B의 사용자 0을 살펴보면 하나의 채널 코딩 주기인 9 심벌주기 동안 3번의 심벌에만 간섭을 유발하게 된다. 즉 하나의 특정채널에만 집중적인 간섭을 유발하는 것이 아니라 다른 채널들에도 비교적 균등하게 간섭을 유발하는 간섭평균 효과를 보이게 된다. 이렇듯 주파수 도약 OFDMA에 기반한 이동통신 망 내의 셀들은 각자 고유의 도약 패턴을 가지고 있으며, 가까이 있는 셀들은 서로 다른 도약 패턴을 가짐으로써 인근 셀로 미치는 간섭을 평균화 한다. 종래의 방식 중의 하나는 이러한 주파수 도약 패턴(채널 구성 형태)을 위하여 의사 랜덤 시퀀스(Pseudo Random Sequence)로 만들어진 패턴을 사용한다.
랜덤하게 생성된 주파수 도약 패턴이 도 1a 및 1b와 같이 만들어 졌다고 했을 때, 셀B의 사용자 0과 셀A의 각각의 사용자에 미치는 간섭의 정도를 살펴보자. 그림에서 보듯이 셀A의 사용자 0에는 3번의 심벌에만 간섭을 유발하게 된다. 반면 셀A의 사용자 1에는 2번의 심벌동안에만 간섭을 일으켜 상대적으로 적은 간섭을 유발하게 된다. 하지만 사용자 2에는 4번의 심벌동안 간섭을 유발하게 되므로 상대적으로 매우 심한 간섭을 겪게 한다. 이러한 특정 채널들 사이의 잦은 주파수 충돌은 심한 간섭을 유발하여 높은 에러율(Bit Error Rate, BER)에 의한 시스템의 성능을 저하시킨다. 도 1a 및 1b의 예와 같이 총 심벌의 개수가 3*9=27 개, 채널의 수(동시 사용자수)가 3개인 경우는 모든 채널 간에 3번의 심벌동안에만 간섭을 유발하게 하는 것이 간섭평균화 측면에서 가장 좋은 도약 패턴이 된다. 이렇듯, 의사 랜덤 시퀀스에 의해 만들어진 주파수 할당 혹은 도약 패턴은 인접한 두 셀 내의 채널들 간에 서로 미치는 간섭의 정도가 일정하지 못하여 완벽한 간섭 평균화를 이루지 못하는 문제점이 있다.
또한, 위에서 언급한 인접셀 간섭 평균화와 더불어 다중반송파 셀룰러 시스템의 반송파 할당 및 도약 패턴은 동일 셀내의 다른 사용자로부터의 간섭 또한 평균화 하여야 한다. 일반적으로 다중 반송파 시스템에서 반송파들은 서로간에 간섭을 유발하지 않는 직교 자원이다. 그러므로 사용자들에게 서로 다른 반송파를 할당 하여 데이터를 전송하면 간섭을 유발하지 않는다. 그러나 상향링크에서 서로 다른 사용자가 서로 다른 반송파를 사용하여 데이터를 전송하더라도 인접한 반송파를 사용할 경우 사용자의 이동속도가 다르면 도플러 효과에 의하여 서로 간섭을 유발하게 된다. 그러므로 사용자들간에 인접한 반송파의 할당을 평균화할 필요가 있다.
도 1의 예에서 살펴보면 셀A에서 사용자 1이 사용자 0의 바로 아래 반송파를 사용하는 경우는 2번이 있으나 사용자 0이 사용자 2의 바로 아래 반송파를 사용하는 경우는 4번에 이른다. 특정 채널들간에 인접 반송파를 쓰는 횟수가 많으면 심한 인접 채널 간섭을 유발하여 높은 에러율(Bit Error Rate, BER)에 의한 시스템의 성능을 저하시킨다는 문제점이 있다. 그러므로 인접채널들이 할당되는 횟수를 평균화할 필요가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 다중반송파 셀룰러 시스템에서 인접셀 간의 간섭을 평균화 함과 동시에 동일 셀 내의 인접 반송파 간의 간섭 또한 평균화 할 수 있는 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은 정보 데이터를 부호화한 비트열을 출력하는 채널 부호기; 상기 비트열을 성좌화한 심 볼열을 출력하는 심볼 맵퍼; 상기 심볼열에 할당될 주파수를 결정하는 주파수 할당 및 도약부; 및 상기 주파수 할당 및 도약부에서 출력되는 심볼열을 다중 반송파에 실어 출력하는 다중 반송파 변조부를 포함하며, 상기 주파수 할당 및 도약부는 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있는 주파수를 결정하는 논리적인 주파수 매핑부 및 상기 논리적인 주파수 매핑부에서 결정된 주파수를 일대일 매핑하여 주파수를 결정하는 물리적인 주파수 매핑부를 포함하는 송신기를 제공한다.
본 발명의 제 2 측면은 정보 데이터를 부호화한 비트열을 출력하는 채널 부호기; 상기 비트열을 성좌화한 심볼열을 출력하는 심볼 맵퍼; 상기 심볼열에 할당될 주파수를 결정하는 주파수 할당 및 도약부; 및 상기 주파수 할당 및 도약부에서 출력되는 심볼열을 다중 반송파에 실어 출력하는 다중 반송파 변조부를 포함하며, 상기 주파수 할당 및 도약부는 인접셀 간섭을 최대로 평균화 함과 동시에 동일 셀 네의 인접 반송파 간의 간섭을 최대로 평균화하는 테이블 값을 출력하는 주파수 매핑 데이블 장치 및 상기 주파수 매핑 테이블 장치에서 출력되는 값에 따라 상기 심볼 맵퍼에서 출력되는 심볼열에 할당되는 주파수를 결정하는 주파수 매핑부를 포함하는 송신기를 제공한다.
본 발명의 제 3 측면은 (a) 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있도록 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계; (b) 상기 결정된 반송파를 일대일 함수를 이용하여 매핑하여 최종적으로 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계; 및 (c) 상기 심볼을 상기 (b) 단계에서 결정된 반송파에 싣는 단계를 포함하는 송신기의 주파수 도약 방법을 제공한다.
본 발명의 제 4 측면은 (a) 인접셀 간섭을 최대로 평균화 하고 동일 셀 네의 인접 반송파 간의 간섭을 최대로 평균화하도록 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계; 및 (b) 상기 심볼을 상기 (a) 단계에서 결정된 반송파에 싣는 단계를 포함하는 송신기의 주파수 도약 방법을 제공한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어 져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법에 채용된 기본 개념을 설명하기 위한 도면으로써, 3개의 채널(3명의 동시 사용자)이 다중화 되는 예를 나타내는 도면이다. 본 발명에서는 일반성을 위하여 하나의 심벌주기에 한 개 뿐만아니라 다수의 반송파를 할당하는 경우를 포함하며 주파수 할당 및 도약이 다수의 심벌주기 동안 이루어진다고 가정한다. 도 2에서 도면부호 21은 하나의 심벌주기를 나타내며, 도면부호 22는 하나의 반송파를 나타낸다. 도 2는 매 심벌주기에 하나의 사용자에게 2개의 반송파가 할당되는 경우를 나타내며, 도 2의 도면부호 20은 주파수 할당 및 도약이 반복되는 주기로서 9개의 심벌주기로 이루어지는 예를 보인다.
본 발명에서는 채널의 수(동시 사용자수)만큼의 인접한 반송파를 묶어서 하나의 반송파 그룹이라 부르며 각각의 반송파 그룹에서 각 사용자에게 하나의 반송파를 할당함을 가정한다. 도 2에서 도면부호 23은 0번 심벌주기에서 0, 1 및 2 번 반송파들의 묶음으로 0번 반송파 그룹이라 부르며, 도면부호 24는 0번 심벌주기에서 3, 4 및 5번 반송파들의 묶음으로 1번 반송파 그룹으로 부른다. 계속해서 1번 심벌주기의 0, 1 및 2번 반송파들의 묶음을 2번 반송파 그룹(25)이라 부른다. 도 2의 예에서 하나의 주파수 할당 및 도약 패턴 주기에는 0번에서 17번까지 총 18개의 반송파 그룹이 존재하게 된다. 도 2의 26은 두 번째 주파수 도약 패턴 주기에서 17번 반송파 그룹을 나타낸다.
본 발명에서는 하나의 반송파 그룹에서 각 채널(사용자)에 하나의 반송파를 할당한다고 가정한다. 하나의 주파수 할당 주기 동안에 K개의 반송파 그룹이 존재하며, 하나의 반송파 그룹에는 J개의 반송파들로 이루어져 있다고 가정하자. fj k를 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파를 나타낸다고 하자. fj k는 0에서 J-1사이의 자연수이다. j번째 채널의 주파수 할당 및 도약 패턴을 정의한다는 것은 fj 0,fj 1,...,fj K-1의 시퀀스를 정의한다는 것이다.
본 발명에서는 반송파 할당 및 도약 패턴 fj k을 정의하기 위하여 두 단계의 자원할당과정을 거친다. 첫 번째는 논리적인 자원 할당과정이고, 두 번째 단계는 위의 논리적인 자원을 실제 물리적인 반송파로의 매핑하는 과정이다.
첫 번째 단계인 논리적인 자원 할당과정은 각 반송파 그룹에 J개의 논리적인 반송파(자원)가 존재한다는 사실만을 가지고 각각의 채널 사용자에게 서로 다른 논리 자원을 할당하는 과정이 Lj k를 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 논리자원을 나타낸다고 하자. 이러한 논리 자원의 할당은 인접셀 간섭을 최대로 평균화 하도록 할당한다. 인접셀 간섭을 완전히 평균화 하는 자원 할당 방식은 상호직교라틴 방진에 기반한 방식이 있으며, 현재 특허 출원 계속 중에 있는 "직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 주파수 도약 방법{Frequency Hopping Method in OFDM Systems}"(특허공개공보 10-2004-0057875)에서 제안된 방식이 있다. 상호직교라틴 방진에 기반한 방식은 미국 특허 "Orthogonal Frequency Division Multiplexing Based Spread Spectrum Multiple Access (US 6,473,418 B1)"와 논문 "Channel Coding Strategies for Cellular Radio (by Gregory J. Pottie and A. Robert Calderbank, IEEE Transactions on Vehicular Technology)"에 자세히 설명되어 있다. 본 발명에서의 논리적인 자원 할당을 위해서는 위의 두 가지 방식 중 어떤 것을 사용해도 무방하다. 또한 이와 다른 논리적인 자원 할당 방식을 사용하여도 무방하다. 만약 채널의 수가 2개 이상의 서로 다른 솟수를 약수로 가지는 경우에는 상호직교 라틴방진을 적용할 수 없으므로 이때에는 "직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 주파수 도약 방법{Frequency Hopping Method in OFDM Systems}"에서 제안된 방식을 사용한다.
도 3a는 상호직교라틴방진 혹은 "직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 주파수 도약 방법{Frequency Hopping Method in OFDM Systems}"에서 제안된 방식에 기반한 방식으로 논리적인 자원을 할당한 일례를 보여준다. (J가 솟수인 경우는 위의 두 방식이 같은 결과를 보여줌.) 이 예에서는 J=5이고, K=5인 경우이다. 도 3a의 예에서는 셀A의 사용자 0은 0번 반송파 그룹에서는 0번 논리 자원을 사용하고 1번 반송파 그룹에서는 1번 논리 자원이 할당됨을 보여준다. 반면 셀B의 사용자 2는 0번 반송파 그룹에서는 2번 논리 자원을 사용하고 1번 반송파 그룹에서는 4번 논리 자원을 사용함을 나타낸다.
도 3a에서 알 수 있듯이 셀A의 임의의 사용자와 셀B의 임의의 사용자간에 논리 자원의 충돌 횟수는 정확히 한번이다. 즉 논리 자원레벨에서는 완전환 간섭 평균화가 이루어지고 있다.
만약 이러한 논리 자원의 할당을 물리적인 반송파 할당으로 직접 사용하게 되면 간섭평균화는 완전히 이룰 수 있으나 인접채널 간섭 측면에서는 매우 안좋은 성능을 보인다. 일례로 사용자 1은 사용자0의 인접 반송파를 무려 네 번의 반송파 그룹에서 사용하기 때문이다.
본 발명에서는 논리적인 자원 레벨에서 간섭평균화를 이루고 논리적인 자원을 물리적인 반송파로 매핑하는 과정을 추가한다. 논리 자원의 물리적인 반송파로 매핑하는 것은 적절한 매핑 함수 M(L)을 정의 함으로써 이루어진다. 즉 논리 자원 L은 물리자원 M(L)로 매핑된다. 그런데 이 매핑 함수는 모든 반송파 그룹에서 같은 함수를 사용하는 것이 아니라 각 반송파 그룹마다 다른 매핑 함수를 쓴다. k번 반송파 그룹에서의 매핑 함수를 Mk(L)이라 하자. 그러면 정의로부터 다음의 관계식을 얻을 수 있다.
fj k = Mk(Lj k)
이러한 매핑함수를 어떻게 정의하냐에 따라서 인접 반송파 간섭의 성능이 좌우된다. 이러한 매핑 함수는 미리 정해진 임의의 랜덤한 함수를 쓸수도 있다. 단 매핑 함수가 가져야 할 필수 조건은 일대일 함수여야 한다. 그래야만 동일한 반송파가 중복 할당되는 것을 막을 수가 있으며, 이러한 조건만 만족되면 논리 자원 레벨에서 얻는 간섭 평균화 성능을 보존할 수 있다.
도 3b는 임의로 만든 매핑 함수의 일례를 보여준다. 도 3b와 같은 매핑 함수를 거친후 실제 반송파 할당 패턴은 도 3c와 같다. 도 3c의 결과를 보면 완전한 간섭 평균화 성질은 그대로 유지됨을 알 수 있다. 또한 인접 반송파 성능 또한 많이 나아진 것을 알 수 있다.
만약 K=J이면 좀 더 나은 성능을 보이는 반송파 할당 및 도약 패턴을 만들 수 있다. Lij k를 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원이라 하자.
Lij k = (k×i+j)modJ
위의 수학식1의 자원 할당 방식은 상호직교라틴방진 및 "직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 주파수 도약 방법{Frequency Hopping Method in OFDM Systems}"에서 제안된 방식의 결과이다. 본 발명에서는 위의 수학식 1로 논리 자원을 할당한 후 다음의 수학식으로 물리 반송파 매핑을 한다.
Figure 112005032543118-pat00001
위의 수학식 1과 2로 반송파를 할당했을 때의 결과를 도 4가 보여주고 있다. 도 4a는 수학식 1에 의한 논리 자원 할당을 보여주며 도 4b는 수학식 2에 의한 물리 반송파 매핑 함수를 보여준다. 도 4c는 결과적으로 나타나는 물리 반송파 할당 및 도약 패턴이다. 여기서 보면 완전한 간섭 평균화가 이루어짐과 동시에 인접 채널 간섭 성능 또한 매우 좋은 것을 볼 수 있다. 이 할당 패턴의 인접 반송파 간섭 성능은 완전한 간섭 평균화를 이루는 패턴 중에서 가장 좋은 것이다.
만약 K=N*J*(J-1)일 때, 다음과 같이 반송파 할당 및 도약을 하면 최적의 성능을 얻을 수 있다. (여기서 N은 임의의 자연수)
먼저 논리 자원 할당은 다음의 수학식 3과 같이 한다.
Lij k = (k×i+j) mod J
물리 반송파 매핑은 다음의 식으로 한다.
Figure 112005032543118-pat00002
여기서 k%J은 k를 J로 나누었을 때의 몫을 의미한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 송신기를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 송신기는 채널 부호화부(channel encoder)(31), 심볼 맵퍼(symbol mapper)(32), 주파수 할당 및 도약부(frequency allocation and hopping part)(33) 및 다중 반송파 변조부(multicarrier modulator)(34)를 포함한다.
채널 부호화부(31)는 정보 데이터를 입력받아 정보 데이터의 전송 과정에 발생할 수 있는 에러를 검출 또는 보정 할 수 있도록 부호화 하여 출력하는 기능을 수행한다. 채널 부호화는 일례로 컨벌루션 부호화(convolutional encoding), 터보 부호화(turbo encoding) 또는 LDPC(low density parity check) 부호화일 수 있으며, 또한, 다른 부호화이여도 무방하다.
심볼 맵퍼(32)는 채널 부호화부(31)에서 출력되는 비트열(bit stream) 형태의 정보 데이터를 성좌화(constellation)한 심볼열(symbol stream)을 출력한다. 이러한 성좌화에 의하여 비트 스트림 형태의 정보 데이터는 X,Y 좌표값으로 매핑되어 출력된다.
주파수 할당 및 도약부(33)는 심볼 맵퍼(33)에서 출력된 심볼열들이 어떤 반송파들에 할당되는지를 결정한다. 주파수 할당 및 도약부(33)는 상술한 바와 같은 논리적인 반송파 할당을 수행한 후에 물리적인 반송파 매핑을 수행하는 방식으로 심볼열에 어떤 주파수들이 할당되는지를 결정한다. 또한, 주파수 할당 및 도약부(33)는 논리적인 주파수 할당과 물리적인 주파수 매핑을 한번에 수행하는 방식으로 심볼열에 어떤 주파수들이 할당되는지를 결정한다. 주파수 할당 및 도약부(33)에 이후에 도 6 및 7을 이용하여 상세히 설명한다.
다중 반송파 변조부(34)는 주파수 할당 및 도약부(33)에 의하여 어떤 주파수에 할당될지 결정된 심볼열을 실질적으로 다중 반송파에 실어 안테나로 전송한다. 다중 반송파 변조부(34)는 일례로 IFFT(inverse fast fourier transformer)를 포함할 수 있다.
도 6은 도 5에 채용된 주파수 할당 및 도약부의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 주파수 할당 및 도약부(33)는 논리적인 주파수 매핑부(36) 및 물리적인 주파수 매핑부(37)을 포함한다.
논리적인 주파수 매핑부(36)는 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있도록 주파수를 할당하는 기능을 수행한다. 인접셀 간섭을 최대로 평균화 한다는 의미는 인접셀에 포함된 각 채널이 받는 간섭의 분산이 최소라는 의미이다. 인접셀 간섭을 최대로 평균화 하는 주파수 할당 방식의 일례로는 상호직교라틴 방진에 기반한 방식이 있으며, 또한 "직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 주파수 도약 방법"에 기반한 방식이 있다. 논리적인 주파수 매핑부(36)의 주파수 할당 방법은 상기 2가지 방법에 한정되지 않으며, 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있는 주파수 할당이면 족하다. 또한, 논리적인 주파수 매핑은 수학식 1 또는 수학식 3에 따라 수행될 수 있다.
물리적인 주파수 매핑부(37)은 논리적인 주파수 매핑부(36)에서 매핑된 심볼열을 일대일 함수를 이용하여 매핑하여 출력하는 기능을 수행한다. 물리적인 주파수 매핑부(37)에서 사용되는 일대일 함수는 랜덤하게 발생된 함수일 수 있으며 또한 수학식으로 표현되는 함수일 수 있다. 또한, 물리적인 주파수 매핑은 수학식 2 또는 수학식 4에 따라 수행될 수 있다.
도 7은 도 5에 채용된 주파수 할당 및 도약부의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 주파수 할당 및 도약부(33)는 주파수 매핑 테이블 장치(38) 및 주파수 매핑부(39)를 포함한다.
주파수 매핑 테이블 장치(38)은 논리적인 주파수 매핑 및 물리적인 주파수 매핑을 모두 고려하여 만들어진 테이블의 값을 출력하는 장치이다. 즉 주파수 매핑 테이블 장치(38)는 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있도록 하는 주파수 매핑과 일대일 주파수 매핑이 결합된 테이블 값을 출력한다. 주파수 매핑 테이블 장치(38)는 일례로 수학식 1과 2가 결합된 매핑이 수행되도록 테이블 값을 출력할 수도 있으며, 수학식 3과 4가 결합된 매핑이 수행되도록 테이블 값을 출력할 수도 있다.
주파수 매핑부(39)는 주파수 매핑 테이블 장치(38)에서 출력되는 테이블 값에 따라 심볼 매퍼에서 출력되는 심볼열에 어떤 주파수들이 할당되는지를 결정하는 기능을 수행한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 송신기의 주파수 도약 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 송신기의 주파수 도약 방법은 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있도록 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계(S11), 상기 결정된 반송파를 일대일 함수를 이용하여 매핑하여 최종적으로 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계(S12), 및 상기 심볼을 상기 도면부호 S12에 해당하는 단계에서 결정된 반송파에 싣는 단계(S13)을 포함한다.
인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있도록 심볼에 할당될 반송파를 결정하 는 단계(S11)에서, 일례로 상호직교라틴 방진에 기반한 방식에 따라 심볼에 할당될 반송파를 결정할 수 있으며, "직교 주파수 분할 다중화 시스템에서의 주파수 도약 방법"에 기반한 방식에 따라 심볼에 할당될 반송파를 결정할 수 있다. 또한, 일례로 수학식 1 또는 3에 따라 심볼에 할당될 반송파를 결정할 수 있다.
상기 결정된 반송파를 일대일 함수를 이용하여 매핑하여 최종적으로 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계(S12)에서, 일례로 수학식 2 또는 4에 따라 심볼에 할당될 반송파를 결정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 송신기의 주파수 도약 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 송신기의 주파수 도약 방법은 인접셀 간섭을 최대로 평균화 하고 동일 셀 네의 인접 반송파 간의 간섭을 최대로 평균화하도록 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계(S21), 상기 심볼을 상기 단계에서 결정된 반송파에 실는 단계(S22)를 포함한다.
인접셀 간섭을 최대로 평균화 하고 동일 셀 네의 인접 반송파 간의 간섭을 최대로 평균화하도록 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계(S21)에서, 일례로 수학식 1 및 2의 결합에 의하여 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정할 수 있으며, 또는 수학식 3 및 4의 결합에 의하여 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정할 수 있다.
본 발명에 의한 송신기 및 송신기의 주파수 도약 방법은 다중반송파 셀룰러 시스템에서 인접셀 간의 간섭을 평균화 함과 동시에 동일 셀 내의 인접 반송파 간의 간섭 또한 평균화 할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (15)

  1. 정보 데이터를 부호화한 비트열을 출력하는 채널 부호기;
    상기 비트열을 성좌화한 심볼열을 출력하는 심볼 맵퍼;
    상기 심볼열에 할당될 주파수를 결정하는 주파수 할당 및 도약부; 및
    상기 주파수 할당 및 도약부에서 출력되는 심볼열을 다중 반송파에 실어 출력하는 다중 반송파 변조부를 포함하며,
    상기 주파수 할당 및 도약부는 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있는 주파수를 결정하는 논리적인 주파수 매핑부 및 상기 논리적인 주파수 매핑부에서 결정된 주파수를 일대일 매핑하여 주파수를 결정하는 물리적인 주파수 매핑부를 포함하는 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리적인 주파수 매핑부는 상호직교라틴 방진에 기반한 방식에 의하여 매핑을 수행하는 송신기
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리적인 주파수 매핑부는 동일 셀 네의 인접 반송파 간의 간섭을 최대로 평균화하도록 매핑을 수행하는 송신기.
  4. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 논리적인 주파수 매핑부는 다음의 수학식에 의하여 매핑을 수행하고,
    Lij k = (k×i+j)modJ
    상기 물리적인 주파수 매핑부는 다음의 수학식에 의하여 매핑을 수행하며,
    Figure 112006096873430-pat00003
    상기 수학식에서 Lij k는 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원을 의미하고, k는 하나의 주파수 할당 주기동안에 존재하는 반송파 그룹의 개수이고, J는 하나의 반송파 그룹에 포함된 반송파의 개수이고, fij k는 i번째 셀의 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파인 송신기.
  5. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 논리적인 주파수 매핑부는 다음의 수학식에 의하여 매핑을 수행하고,
    Lij k = (k×i+j)modJ
    상기 물리적인 주파수 매핑부는 다음의 수학식에 의하여 매핑을 수행하며,
    Figure 112006096873430-pat00004
    상기 수학식에서, Lij k는 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원을 의미하고, k는 하나의 주파수 할당 주기동안에 존재하는 반송파 그룹의 개수이고, J는 하나의 반송파 그룹에 포함된 반송파의 개수이고, fij k는 i번째 셀의 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파인 송신기.
  6. 정보 데이터를 부호화한 비트열을 출력하는 채널 부호기;
    상기 비트열을 성좌화한 심볼열을 출력하는 심볼 맵퍼;
    상기 심볼열에 할당될 주파수를 결정하는 주파수 할당 및 도약부; 및
    상기 주파수 할당 및 도약부에서 출력되는 심볼열을 다중 반송파에 실어 출력하는 다중 반송파 변조부를 포함하며,
    상기 주파수 할당 및 도약부는 인접셀 간섭을 최대로 평균화 함과 동시에 동일 셀 내의 인접 반송파 간의 간섭을 최대로 평균화하는 테이블 값을 출력하는 주파수 매핑 데이블 장치 및 상기 주파수 매핑 테이블 장치에서 출력되는 값에 따라 상기 심볼 맵퍼에서 출력되는 심볼열에 할당되는 주파수를 결정하는 주파수 매핑부를 포함하는 송신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 주파수 매핑 테이블 장치는 하기 두 수학식의 결합에 따른 테이블 값을 출력하고,
    Lij k = (k×i+j)modJ
    Figure 112006096873430-pat00005
    상기 수학식에서 Lij k는 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원을 의미하고, k는 하나의 주파수 할당 주기동안에 존재하는 반송파 그룹의 개수이고, J는 하나의 반송파 그룹에 포함된 반송파의 개수이고, fij k는 i번째 셀의 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파인 송신기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 주파수 매핑 테이블 장치는 하기 두 수학식의 결합에 따른 테이블 값을 출력하고,
    Lij k = (k×i+j)modJ
    Figure 112006096873430-pat00006
    상기 수학식에서 Lij k는 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원을 의미하고, k는 하나의 주파수 할당 주기동안에 존재하는 반송파 그룹의 개수이고, J는 하나의 반송파 그룹에 포함된 반송파의 개수이고, fij k는 i번째 셀의 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파인 송신기.
  9. (a) 인접셀 간섭을 최대로 평균화 할 수 있도록 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계;
    (b) 상기 결정된 반송파를 일대일 함수를 이용하여 매핑하여 최종적으로 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 심볼을 상기 (b) 단계에서 결정된 반송파에 싣는 단계를 포함하는 송신기의 주파수 도약 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상호직교라틴 방진에 기반한 방식에 의하여 상기 심볼에 할 당될 반송파를 결정하는 송신기의 주파수 도약 방법.
  11. 제 9 또는 10 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 다음의 수학식에 의하여 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하고,
    Lij k = (k×i+j)modJ
    상기 (b) 단계는 다음의 수학식에 의하여 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하고,
    Figure 112006096873430-pat00007
    상기 수학식에서 Lij k는 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원을 의미하고, k는 하나의 주파수 할당 주기동안에 존재하는 반송파 그룹의 개수이고, J는 하나의 반송파 그룹에 포함된 반송파의 개수이고, fij k는 i번째 셀의 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파인 송신기의 주파수 도약 방법.
  12. 제 9 또는 10 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 다음의 수학식에 의하여 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하고,
    Lij k = (k×i+j)modJ
    상기 (b) 단계는 다음의 수학식에 의하여 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하고,
    Figure 112006096873430-pat00008
    상기 수학식에서 Lij k는 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원을 의미하고, k는 하나의 주파수 할당 주기동안에 존재하는 반송파 그룹의 개수이고, J는 하나의 반송파 그룹에 포함된 반송파의 개수이고, fij k는 i번째 셀의 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파인 송신기의 주파수 도약 방법.
  13. (a) 인접셀 간섭을 최대로 평균화 하고 동일 셀 네의 인접 반송파 간의 간섭을 최대로 평균화하도록 심볼에 할당될 반송파를 결정하는 단계; 및
    (b) 상기 심볼을 상기 (a) 단계에서 결정된 반송파에 싣는 단계를 포함하는 송신기의 주파수 도약 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 하기 두 수학식의 결합에 의하여 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하고,
    Lij k = (k×i+j)modJ
    Figure 112006096873430-pat00009
    상기 수학식에서 Lij k는 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원을 의미하고, k는 하나의 주파수 할당 주기동안에 존재하는 반송파 그룹의 개수이고, J는 하나의 반송파 그룹에 포함된 반송파의 개수이고, fij k는 i번째 셀의 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파인 송신기의 주파수 도약 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 하기 두 수학식의 결합에 의하여 상기 심볼에 할당될 반송파를 결정하고,
    Lij k = (k×i+j)modJ
    Figure 112006096873430-pat00010
    상기 수학식에서 Lij k는 i 번 셀의 j 번 사용자의 k번 반송파 그룹에서의 논리 자원을 의미하고, k는 하나의 주파수 할당 주기동안에 존재하는 반송파 그룹의 개수이고, J는 하나의 반송파 그룹에 포함된 반송파의 개수이고, fij k는 i번째 셀의 k번째 반송파 그룹에서 j번째 채널(사용자)에게 할당된 반송파인 송신기의 주파수 도약 방법.
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