KR100713506B1

KR100713506B1 - 통신 시스템에서 신호 송신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100713506B1
Application number: KR1020050060456A
Authority: KR
Inventors: 연해동; 김영학; 장재환; 이재용; 박민철; 설지윤; 김태곤; 강준규; 김인형; 박윤상; 송봉기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-04-30
Also published as: EP1742433B1; US7746940B2; EP1742433A2; KR20070005248A; EP1742433A3; US20070009056A1

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에서 시간 윈도윙(windowing) 처리를 하여 신호를 송신하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 통신 시스템에서 신호를 송신하는 방법에 있어서, 보호 구간 및 상기 보호 구간과 연속되는 유효 심볼 구간을 포함하는 현재 심볼의 이전 심볼에 포함된 제1구간의 신호를 상기 이전 심볼 구간의 신호로 저장하는 과정과, 상기 이전 심볼과 연속되는 상기 현재 심볼에 포함된 제2구간의 신호에 상기 저장된 제1구간의 신호를 중첩하여 상기 현재 심볼의 윈도윙 처리를 하고, 상기 윈도윙 처리된 신호를 송신하는 과정을 포함한다.

광대역 무선 통신 시스템, 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing), 윈도윙, 에러 벡터 크기(Error Vector Magnitude: EVM).

Description

통신 시스템에서 신호 송신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 1 심볼 구간 윈도윙 기법을 설명하기 위한 도면.

도 2는 3 심볼 구간 윈도윙 기법을 설명하기 위한 도면.

도 3은 1 심볼 구간 윈도윙 기법의 윈도우 사이즈에 따른 EVM 측정 결과를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기의 2 심볼 구간 윈도윙 장치를 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 2 심볼 구간 윈도윙 기법을 설명하기 위한 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 송신기에서 윈도잉 처리기의 2 심볼 구간 윈도윙 처리 동작을 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 2 심볼 구간 윈도윙에 따른 성능 측정을 도시한 도면.

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 함) 방식을 사용하는 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템에서 시간 윈도윙(windowing) 처리를 하여 신호를 송신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 상기 OFDMA 방식은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함) 방식을 기반으로 하여 다중 사용자 환경에서 각 사용자에게 주파수 자원을 효율적으로 분할하여 할당하는 방식이다. 그리고, 상기 OFDM 방식은 고속의 전송률을 갖는 데이터 열(data stream)을 낮은 전송률을 갖는 여러 데이터 열로 나누고, 이들을 다수의 부반송파(subcarrier)를 사용하여 동시에 병렬로 전송하는 방식이다. 이러한 OFDM은 높은 데이터 레이트와 주파수 효율을 가지며, 주파수 페이딩 채널(frequency fading channel)에 강인하다는 특성을 가진다.

이러한 OFDM 방식은 부반송파들의 직교성이 채널로 인해 깨지지 않도록 하기 위해 OFDM 심볼(이하 '심볼'이라 칭하기로 함) 사이에 채널의 지연확산보다 긴 보호 구간(guard interval)을 삽입하여 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference: ISI)을 제거할 수 있다. 그리고 보호 구간을 포함한 심볼 구간 전체의 연속성을 보장하기 위해 순환 접두어(CP: Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 칭하기로 함)를 보호 구간에 삽입한다. 즉, 심볼의 일부를 복사하여 보호 구간에 CP로서 삽입하여 심볼의 시작 부분에 배치하면, 심볼이 순환적으로 확장(cyclically extended)되어 부반송파간 간섭(ICI: Inter-Carrier Interference, 이하 'ICI'라 칭하기로 함)을 피할 수 있다.

또한 OFDM은 송신측에서의 역고속퓨리에변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 함)과 수신측에서의 고속퓨리에변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 함)으로 부반송파의 병렬 전송을 구현한다. 이에 따라 OFDM 신호의 부반송파들 각각은 sinc 함수로 이루어져 이들이 서로간의 직교성을 유지하면서 중첩되어 있는 형태를 가진다. sinc 함수의 특성으로 인해 OFDM 신호는 대역 제한(band limited)된 신호가 아니며, 인접 대역에 간섭을 일으키는 특징을 가지고 있다.

이러한 인접 대역 간섭을 줄이기 위해 주파수 대역내의 모든 부반송파에 데이터를 전송하는 것이 아니라, 해당 대역 양쪽 끝 쪽의 일부 부반송파에는 전혀 신호를 전송하지 않는 방법을 사용한다. 그러나 sinc 함수 자체의 사이드로브(side lobe)가 비교적 큰 편이어서 이런 방법만으로 인접 대역 간섭을 없애려고 하면 데이터를 전송하지 않는 부반송파의 개수를 많이 늘여야 하고, 이럴 경우 주파수 효율이 현저히 나빠지게 된다.

이에 따라 주파수 효율을 유지하면서 인접 대역 간섭 현상을 줄이는 방법으로 시간 윈도윙(windowing)을 주로 이용한다. 시간 윈도윙을 이용하면, 사이드로브를 효과적으로 줄일 수 있다. 이러한 윈도윙 기법에 사용되는 여러 윈도우 중에서 올림 코사인 윈도우(raised cosine window)가 가장 많이 이용된다.

상기한 올림 코사인 윈도우를 이용하는 올림 코사인 윈도윙(raised cosine windowing) 기법은, 1 심볼 구간 올림 코사인 윈도윙(이하 '1 심볼 구간 윈도윙'이라 칭하기로 함) 기법과 3 심볼 구간 올림 코사인 윈도윙(이하 '3 심볼 구간 윈도윙'이라 칭하기로 함) 기법이 있다. 그러면 여기서 도 1을 참조하여 1 심볼 구간 윈도윙 기법을 설명하기로 한다.
도 1은 1 심볼 구간 윈도윙 기법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, T_s는 심볼 주기로서 1 심볼 구간을 나타내고, T_g는 보호 구간, T_b는 유효 심볼 구간을 나타낸다. 도 1에서 나타낸 바와 같이 하나의 심볼은 보호 구간 T_g와 이에 뒤이어지는 유효 심볼 구간 T_b로 이루어진다. 보호 구간 T_g은 전술한 바와 같이 유효 심볼 구간 T_b 중에 보호 구간 T_g만큼의 뒷 부분이 CP로서 복사되어 삽입된 것이다.

송신할 시간영역 OFDM 신호를 x(n)이라 할 때 신호 x(n)에 1 심볼 구간 윈도윙 기법에 따른 윈도윙을 적용한 송신신호 s(n)은 하기 수학식 1과 같고, 시간 윈도윙 계수(coefficient) w(n)은 하기 수학식 2와 같이 정의된다.

상기 수학식 1 및 수학식 2에서 N_s는 심볼 주기 T_s에 대한 시간 샘플 개수를 의미하고, m은 윈도우 사이즈(window size)를 의미한다.

상기한 수학식 1 및 수학식 2에 나타낸 바와 같이 OFDM 시스템의 송신기에서는 도 1의 1 심볼 주기 T_s의 신호에 대하여 심볼 주기 T_s의 시작부터 선두의 윈도우 사이즈 m(이하 '제1심점'이라 칭하기로 함)까지의 구간에는

을 곱하고, 상기 제1심점 이후부터 N_s-m(이하 '제2시점'이라 칭하기로 함)까지의 구간에는 1을 곱하며, 상기 제2시점 이후부터 심볼 주기의 끝까지의 구간에는

을 곱함으로써, 1 심볼 구간 윈도윙이 이루어짐을 알 수 있다. 여기서 상기 제1시점 이후부터 제2시점까지의 구간에는 1이 곱해지므로 원 신호와 동일하고, 상기 심볼 주기 T_s의 시작부터 제1시점까지의 구간과 상기 제2시점부터 심볼 주기의 끝까지의 구간이 실제 윈도윙에 의해 원 신호에 왜곡을 주는 윈도윙 구간이 된다. 그러면 이하에서는 도 2를 참조하여 3 심볼 구간 윈도윙 기법을 설명하기로 한다.
도 2는 3 심볼 구간 윈도윙 기법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, T_s는 심볼 주기로서 1 심볼 구간을 나타내고, T_g는 보호 구간, T_b는 유효 심볼 구간을 나타낸다. 3 심볼 구간 윈도윙 기법은 도 2에서 보는 바와 같이 현재 심볼의 프리픽스(prefix) 부분 T_prefix와 포스트픽스(postfix) 부분 T_postfix에 각각 이전 심볼의 신호와 다음 심볼의 신호를 중첩시키는 방식의 윈도우 기법이다.

송신할 시간영역 OFDM 신호를 x(n)이라 할 때 신호 x(n)에 3 심볼 구간 윈도윙을 적용한 송신신호 s(n)은 하기 수학식 3과 같이 정의되고, 시간 윈도윙 계수 w(n)은 하기 수학식 4와 같이 정의된다.

상기 수학식 3 및 수학식 4에서 N_s는 한 심볼 주기 T_s에 대한 시간 샘플 개수를 의미하고, m은 윈도우 사이즈를 의미한다. 그리고 b_k는 k번째 부반송파에서 전송된 주파수 도메인 신호를 의미하고, N_g는 보호 구간 T_g 동안의 시간 샘플의 개수를 의미하며, N_used는 IFFT 사이즈에 해당하는 전체 부반송파들 중에 신호를 전송하지 않는 가상 부반송파(virtual carrier)들을 제외한 부반송파 개수를 의미한다. 즉, IFFT 사이즈에 해당하는 전체 부반송파들 중에 파일럿이나 데이터 할당이 가능한 부반송파 개수를 의미한다.
그러나 전술한 윈도윙 기법은 신호에 인위적으로 왜곡을 주는 방식이므로, 시스템의 EVM(Error Vector Magnitude)이 나빠지며, 윈도윙에 의해 하드웨어 복잡도가 증가하는 문제점이 있다. 특히 1 심볼 구간동안 윈도윙 처리를 하는 기법은 그 구현이 간단하고 사이드로브 감쇄효과가 뛰어나지만 EVM 성능에 치명적인 영향을 미친다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 EVM은, 하기 수학식 5와 같이 정의되고 송신기의 모듈레이션(modulation) 정확도의 척도가 되며, 스펙트럼(spectrum mask)과 함께 송신 시스템 구현의 중요한 파라미터로서 특정 OFDM 시스템의 규격 상에 정해지는 조건을 항상 만족해야 한다.

상기 수학식 5에서

는 성상 포인트(contellation point)들 중 최외각, 즉 크기(magnitude)가 가장 큰 포인트의 크기를 의미하고,

는 실수 축 , 즉 동위상(Inphase) 축의 에러 벡터를 의미하고,

는 허수 축, 즉 직교(quadraturer) 위상 축의 에러 벡터를 의미하며, N은 부반송파 개수를 의미한다.
도 3은 1 심볼 구간 윈도윙 기법의 윈도우 사이즈에 따른 EVM 측정 시뮬레이션(simulaiton) 결과를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)와 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 각 변조방식의 송신 신호에 대하여 윈도우 사이즈 m이 4, 8, 12, 16, 24, 32인 경우의 EVM은 윈도우 사이즈가 증가할수록 나빠짐을 알 수 있다. 따라서 1 심볼 구간 윈도윙 방식은 EVM 조건을 만족하기 힘들다.
반면에 3 심볼 구간 윈도윙 기법은 1 심볼 구간 윈도윙 기법에 비해 EVM 성능을 떨어뜨리는 정도가 낮지만, 그 구현상에 문제점이 있다. 다시 말해, 3 심볼 구간 윈도윙 방식에 따르면 현재 심볼을 전송하기 위해서는 다음 심볼의 신호를 알아야 하므로 1 심볼 구간동안의 처리 지연(processing delay)이 생기게 되며, 그에 따라 제어 로직(control logic)과 버퍼 사이즈가 증가하는 문제점이 있다. 그러므로 3 심볼 구간 윈도윙 방식을 이용할 경우 하드웨어 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 신호 송신 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 통신 시스템에서 신호 송신을 위해 윈도윙 처리를 할 경우 윈도잉 처리의 지연 없이 EVM에 대한 영향을 제거하는 신호 송신 방법 및 장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 통신 시스템에서 신호를 송신하는 방법에 있어서, 보호 구간 및 상기 보호 구간과 연속되는 유효 심볼 구간을 포함하는 현재 심볼의 이전 심볼에 포함된 제1구간의 신호를 상기 이전 심볼 구간의 신호로 저장하는 과정과, 상기 이전 심볼과 연속되는 상기 현재 심볼에 포함된 제2구간의 신호에 상기 저장된 제1구간의 신호를 중첩하여 상기 현재 심볼의 윈도윙 처리를 하고, 상기 윈도윙 처리된 신호를 송신하는 과정을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 통신 시스템에서 신호를 송신하는 장치에 있어서, 보호 구간 및 상기 보호 구간과 연속되는 유효 심볼 구간을 포함하는 현재 심볼의 이전 심볼에 포함된 제1구간의 신호를 상기 이전 심볼 구간의 신호로 저장하는 심볼 버퍼와, 상기 이전 심볼과 연속되는 상기 현재 심볼에 포함된 제2구간의 신호에 상기 저장된 제1구간의 신호를 중첩하여 상기 현재 심볼의 윈도윙 처리를 하고, 상기 윈도윙 처리된 신호를 송신하는 윈도윙 처리기를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 통신 시스템, 일예로 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 통신 시스템에서 신호 송신 방법 및 장치를 제안한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는 통신 시스템에서 주파수 효율을 향상시키고, 또한 주파수 인접 대역 간 간섭 현상을 감소시키기 위해 윈도잉(windowing) 처리를 하여 신호를 송신하는 방법 및 장치를 제안한다. 여기서 후술할 본 발명의 실시예에서는 OFDM/OFDMA 방식을 적용한 통신 시스템에서 올림 코사인 윈도우(raised cosine window)를 이용하는 올림 코사인 윈도잉 기법으로 신호를 송신하는 경우를 일예로 하여 설명하지만 본 발명에서 제안하는 신호 송신 방법 및 장치는 다른 방식들을 이용하는 통신 시스템들에도 적용될 수 있다. 그러면 여기서 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 신호 송신 장치를 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 송신기에서 역고속퓨리에변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 함) 블록(407)과 보간기(interpolator)(411) 사이에 위치하는 윈도윙 장치를 본 발명의 실시 예에 따른 2 심볼 구간 올림 코사인 윈도잉(이하 '2 심볼 구간 윈도윙'이라 칭하기로 함) 장치(409)로 대체하여 구성한 예를 보인다.

도 4를 참조하면, 상기 송신기는, 송신할 데이터의 비트 스트림을 채널 부호화(channel coding)하는 부호화기(401)와, 상기 부호화된 신호를 변조하는 변조기(403)와,상기 변조기(403)에서 변조된 신호를 현재 심볼에 할당된 부반송파로 할당하는 부채널 할당기(subchannel allocator)(405)와, 한 심볼 구간에 대한 할당이 끝난 신호를 IFFT를 수행하여 시간 영역 신호로 변환하는 IFFT 블록(407)와, 상기 409IFFT 블록(106)로부터 출력되는 시간 영역 신호를 본 발명의 실시 예에 따라 후술하는 바와 같이 2 심볼 구간 윈도윙 처리를 수행하는 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)와, 상기 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)에 의해 윈도윙 처리된 시간 영역 신호를 2배 혹은 4배의 보간(interpolation)하는 보간기(411)와, 상기 보간기(411)로부터 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 베이스밴드(baseband) 송신 신호를 출력하는 디지털-아날로그 변환기(DAC: Digital-to-Analog Converter, 이하 'DAC'라 칭하기로 함)(413)를 포함한다. 여기서 상기 부호화기(401)로는 예를 들어 FEC(Forward Error Correction) 인코더(encoder)가 사용된다. 그러면 여기서 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 송신기에서 상기 2 심볼 구간 윈도잉 장치(409)를 구체적으로 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 2 심벌 구간 윈도잉 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)에 의해 이루어지는 2 심볼 구간 윈도윙은, 보호 구간 T_g 내에서 이루어지며 2 심볼 구간에 걸친 데이터를 이용하여 이루어진다. 다시 말해, 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)는 이전 심볼(601)의 유효 심볼 구간 T_b의 시작부터 윈도우 사이즈만큼의 구간에 해당하는 신호(603)를 현재 심볼(605)의 보호 구간 T_g의 시작부터 윈도우 사이즈만큼의 윈도윙 구간 T_w에 해당하는 신호에 중첩하는 것에 의해 현재 심볼에 관한 윈도윙 처리를 한다. 이때, 상기 윈도윙 구간 T_w의 사이즈는 보호 구간 T_g의 사이즈보다 작다.

삭제

여기서 상기 현재 심볼(605)은 현재 윈도윙 처리를 해야 할 심볼을 의미하며, 이전 심볼(601)은 현재 심볼(605)에 앞선 심볼을 의미한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 이전 심볼(601)의 유효 심볼 구간 T_b의 시작부터 윈도우 사이즈만큼의 구간에 해당하는 신호(603)를 '이전 심볼 구간 신호'라 칭하기로 하고, 현재 심볼(605)의 보호 구간 T_g의 시작부터 윈도우 사이즈만큼의 윈도윙 구간 T_w에 해당하는 신호를 '현재 심볼 구간 신호'라 칭하기로 한다. 그에 따라, 현재 심볼 구간의 사이즈는 보호 구간 사이즈보다 작다.

그리고 상기 윈도잉 처리에서, 이전 심볼 구간 신호와 현재 심볼 구간 신호의 중첩은 이들을 더함으로써 이루어지는데, 현재 심볼 구간 신호에 미리 설정된 제1윈도윙 계수를 곱함과 아울러 이전 심볼 구간 신호에 미리 설정된 제2윈도윙 계수를 곱한 후, 제1윈도윙 계수가 곱해진 현재 심볼 구간 신호에 제2윈도윙 계수가 곱해진 이전 심볼 구간 신호를 합한다. 상기 제1윈도윙 계수와 제2윈도윙 계수는 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 6에서 W₁(n), W₂(n)은 각각 제1윈도윙 계수와 제2 윈도윙 계수를 의미하고, win_size는 윈도우 사이즈를 의미한다.

전술한 바와 같은 2 심볼 구간 윈도윙에 의해 생성되는 신호는 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 7에서, in_data(n)은 IFFT 블록(407)으로부터 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)에 입력되는 신호로서, 윈도윙 처리를 해야 할 심볼의 시간 샘플들을 의미한다. Out_data(n)은 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)로부터 출력되는 신호로서, 윈도윙 처리된 심볼의 시간 샘플들을 의미한다. sym_buff(n)은 전술한 바와 같은 이전 심볼 구간 신호의 시간 샘플들을 의미한다. win_size는 윈도우 사이즈, 즉 윈도윙 구간 T_w의 시간 샘플들의 개수를 의미한다. symbol_size는 심볼의 사이즈, 즉 하나의 심볼 구간 T_s의 시간 샘플들의 개수를 의미한다.

한편 도 6에 도시한 바와 같이 이전 심볼 구간 신호(603)는 이전 심볼(601)의 마지막 신호와 연속이 되는 신호이다. 그러므로 본 발명의 실시에에 따른 통신 시스템의 송신기에서 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)의 2 심볼 구간 윈도윙은, 앞서 설명한 3 심볼 구간 윈도윙과 마찬가지로 윈도우 사이즈만큼 인접한 심볼의 데이터를 중첩시키는 형태로 구현됨을 알 수 있다. 그러나 3 심볼 구간 윈도윙과 달리 현재 심볼에 뒤이어지는 다음 심볼의 데이터를 필요로 하지 않기 때문에 처리 지연이 발생하지 않는다. 또한 윈도윙으로 인한 데이터 왜곡이 보호 구간 T_g에서만 이루어지고 유효 심볼 구간 T_b과는 무관하기 때문에 EVM에 전혀 영향을 미치지 않는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기의 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 2 심볼 구간 윈도잉 장치(409)는, 윈도윙 처리기(501)와 심볼 버퍼(503)와 윈도윙 계수 테이블 저장부(505)를 포함한다. 상기 윈도윙 처리기(501)는 IFFT 블록(407)으로부터 입력되는 데이터 in_data를 2 심볼 구간 윈도윙하여 윈도윙된 데이터 out_data를 보간기(411)로 출력한다. 이러한 윈도윙 처리기(501)는 후술하는 도 7의 흐름도에 따른 연산 로직으로 구현되며, 상기 2 심볼 구간 윈도윙 처리기(501)의 구체적인 동작은 도 7을 참조하여 설명할 것이므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

상기 심볼 버퍼(503)는 윈도윙 처리기(501)에 의해 추출되는 이전 심볼 구간 신호를 저장하며, 특히 현재 심볼의 유효 심볼 구간의 시작부터 윈도우 사이즈만큼의 구간에 해당하는 데이터 current_data를 윈도윙 처리기(501)로부터 수신하여 데이터 buf_data로서 저장한 후, 상기 저장된 데이터 buf_data를 다음 심볼의 윈도윙이 이루어질 때 윈도윙 처리기(501)로 전달한다. 여기서 상기한 current_data와 buf_data가 이전 심볼 구간 신호에 해당한다.

상기 윈도윙 계수 테이블 저장부(505)는, 시간 샘플들에 각각 대응되는 윈도윙 계수들을 테이블 형태로 미리 저장하고, 상기 테이블 형태로 미리 저장된 윈도윙 계수들 중에서 윈도윙 처리기(501)에 의해 지정되는 윈도윙 계수 어드레스 coeff_addr에 해당하는 현재 처리되는 시간 샘플에 대응되는 윈도윙 계수 W를 윈도윙 처리기(501)로 전달한다. 이하의 설명에서 윈도윙 계수 테이블 저장부(505)에 저장되는 윈도윙 계수 W들은 상기한 수학식 7에 나타낸 바와 같이 제1윈도잉 계수 W₁(n)과 제2 윈도윙 계수 W₂(n) 중에서 상기 제1윈도윙 계수 W₁(n)이고, 제2윈도윙 계수 W₂(n)는 상기한 수학식 7에 나타낸 바와 같이 상기 제1윈도윙 계수 W₁(n)로부터 연산에 의해 산출하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 송신기에서 도 5의 윈도윙 처리기(501)의 2 심볼 구간 윈도윙 처리 동작을 도시한 도면이다.여기서 도 7에 도시한 윈도잉 처리기(501)의 윈도잉 처리 동작은매 심볼 구간에 대하여 한번씩 수행된다.

도 7을 참조하면, 윈도윙 처리기(501)는 701단계에서 현재 심볼에 대한 윈도윙을 시작하게 되면, 703단계에서 시간 샘플 변수 n을 0으로 초기화한다.

이후 705단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 시간 샘플 변수 n이 심볼 사이즈 symbol_size보다 작은지 여부를 판단한다. 상기 시간 샘플 변수 n은 현재 심볼에 대한 윈도윙이 완료되지 않은 경우에는 심볼 사이즈 symbol_size보다 작게 되고, 현재 심볼에 대한 윈도윙이 완료된 경우에는 심볼 사이즈 symbol_size보다 작지 않게 된다.

상기 705단계에서의 판단 결과, 상기 시간 샘플 변수 n이 심볼 사이즈 symbol_size보다 작으면 상기 윈도잉 처리기(501)는 707단계로 진행하고, 상기 707단계에서 IFFT 블록(407)으로부터 현재 심볼의 시간 샘플 변수 n에 해당하는 데이터 in_data(n)을 수신한다.

다음으로 709단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 시간 샘플 변수 n이 윈도우 사이즈 win_size보다 작은지 여부를 판단한다. 상기 709단계에서의 판단 결과, 시간 샘플 변수 n이 윈도우 사이즈 win_size보다 작다면, 현재 윈도윙 처리하는 시간 샘플이 현재 심볼의 윈도윙 구간에 있는 것이므로, 윈도잉이 이루어져야 한다.

그에 따라, 711단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 윈도윙 계수 어드레스 coeff_addr를 n으로 설정한 후, 713단계에서 윈도윙 계수 테이블 저장부(505)로부터 윈도윙 계수 어드레스 coeff_addr에 해당하는 윈도윙 계수 W(coeff_addr)를 수신하고, 심볼 버퍼(503)로부터 시간 샘플 변수 n에 해당하는 이전 심볼 구간 신호의 해당 샘플 데이터 buf_data(n)를 수신한다. 그런 다음 715단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 현재 심볼 구간 신호에 해당하는 샘플 데이터 in_data(n)에 상기 윈도윙 계수 W(coeff_addr)를 곱하고, 이전 심볼 구간 신호의 해당 샘플 데이터 buf_data(n)에는 윈도윙 계수 1-W(coeff_addr)를 곱한 후, 상기 곱한 결과값들을 합하여 윈도윙된 샘플 데이터 out_data(n)을 출력한다.

이렇게 하나의 시간 샘플에 대해 윈도윙 처리를 완료하면, 717단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 시간 샘플 변수 n을 1증가시킨 후 상기 705단계로 진행하여 다음의 시간 샘플에 대한 윈도잉 처리를 반복하게 된다. 전술한 711단계 내지 715단계에 상기 윈도잉 처리기(501)는 도 6의 윈도윙 구간 T_w의 시간 샘플들, 즉 상기한 수학식 7에 나타낸 바와 같이 시간 샘플 변수 n이 0부터 윈도우 사이즈 win_size-1까지에 해당하는 시간 샘플들에 대해 처리한다. 그리고 윈도윙 계수 W(coeff_addr)는 상기한 수학식 7에서의 제1윈도윙 계수 W₁(n)에 해당하고, 윈도윙 계수 1-W(coeff_addr)는 상기 수학식 7에서의 제2윈도윙 계수 W₂(n)에 해당한다. 또한 buf_data(n)은 상기 수학식 7에서의 sym_buff(n)에 해당한다.

앞서 설명한 바와 같은 711단계 내지 715단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)의 반복 동작을 통해 현재 심볼의 시간 샘플 변수 n이 0부터 윈도우 사이즈 win_size-1까지에 해당하는 시간 샘플들에 관한 윈도윙이 완료되면, 상기 709단계에서 시간 샘플 변수 n이 윈도우 사이즈 win_size 이상이 된다. 그러면 상기 윈도잉 처리기(501)는 719단계로 진행하여 입력 데이터 샘플 in_data(n)을 그대로 출력 데이터 샘플 out_data(n)으로 출력하고, 721단계 및 723단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 현재 심볼의 유효 심볼 구간의 시작부터 윈도우 사이즈만큼의 윈도우 구간에 해당하는 신호를 다음 심볼의 처리에 사용하기 위한 이전 심볼 구간 신호로 저장한다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 721단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 시간 샘플 변수 n이 CP_size와 CP_size + win_size의 사이값인지 여부를 판단한다. 상기 CP_size는 보호 구간 사이즈를 의미하고, 상기 CP_size + win_size는 보호 구간 사이즈 CP_size에 윈도우 사이즈 win_size를 합한 값을 의미한다. 즉, 상기 윈도잉 처리기(501)는 721단계에서 현재 시간 샘플이 도 6의 이전 심볼 구간 신호(603)에 해당하는지 여부를 판단하는 것이다. 상기 721단계에서의 판단 결과, 시간 샘플 변수 n의 현재 시간 샘플이 이전 심볼 구간 신호(603)에 해당한다면, 상기 윈도잉 처리기(501)는 723단계에서 다음 심볼에 관한 이전 심볼 구간 신호로 심볼 버퍼(503)에 저장한다. 즉, 상기 윈도잉 처리기(501)는 현재 샘플 데이터 in_data(n)을 현재 샘플 변수 n에 해당하는 이전 심볼 구간 신호 current_data(n-CP_size)로 심볼 버퍼(503)에 저장한다.

전술한 바와 같이 이전 심볼 구간 신호에 해당하는 하나의 시간 샘플에 대해 윈도윙 처리를 완료하면, 상기 717단계에서 윈도잉 처리기(501)는 시간 샘플 변수 n을 1증가시킨 후 상기 705단계로 진행하여 다음의 시간 샘플에 대한 윈도잉 처리를 반복한다. 상기 721단계에서 윈도잉 처리기(501)의 동작은 시간 샘플 변수 n이 윈도우 사이즈 win_size부터 심볼 사이즈 symbol_size-1까지에 해당하는 시간 샘플들에 대해 수행한다.

앞서 설명한 바와 같은 723단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)의 반복 동작을 통해 현재 샘볼의 시간 샘플 변수 n이 윈도우 사이즈 win_size부터 심볼 사이즈 symbol_size-1까지에 해당하는 시간 샘플들에 대한 이전 심볼 구간 신호로서의 저장이 완료되면, 상기 721단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 시간 샘플 변수 n이 보호 구간 사이즈에 윈도우 사이즈를 합한 CP_size + win_size 이상이 된다. 그러면 721단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 723단계를 수행하지 않고 717단계로 진행하여 시간 변수 샘플 n을 1씩 증가시키면서 입력 데이터 샘플 in_data(n)을 그대로 출력 데이터 샘플 out_data(n)으로 출력한다.

이렇게 현재 심볼에 대한 윈도윙이 완료되면 상기 705단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 시간 샘플 변수 n이 심볼 사이즈 symbol_size 이상이 된다. 그러면 725단계에서 상기 윈도잉 처리기(501)는 현재 심볼 윈도윙을 종료하고 다음 심볼을 대기한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 2 심볼 구간 윈도윙에 따른 성능 측정 을 도시한 도면이다. 여기서 도 8은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 d/e에 따른 1024 FFT에서 상향 링크(uplink) PUSC(Partial Usage of Subchannel) 부채널에서 전술한 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기가 신호를 송신할 경우, 2 심볼 구간 윈도윙을 적용하였을 때 윈도우 사이즈에 따른 스펙트럼 특성을 도시한 도면다. 상기 PUSC는 상향 링크 다이버시티 부채널의 한 형태로서 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 송신기가 신호를 송신할 때 전술한 2 심볼 구간 윈도윙을 적용할 경우 통과 대역(pass band)과 소거 대역(stop band) 사이의 사이드로브의 경사도가 윈도우 사이즈가 증가할수록 급해진다. 이러한 특성은 인접 대역에 대한 간섭을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 하며, RF(Radio Frequency) 블록에서 표면 탄성파(SAW: Surface Acoustic Wave, 이하 'SAW'라 칭하기로 함) 필터를 사용할 경우 윈도윙으로 줄일 수 없는 소거 대역 감쇄도 효과적으로 감소시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에서는, 2 심볼 구간 윈도윙 장치(409)가 윈도윙 계수 테이블 저장부(505)를 구비하는 것을 일예로 하여 설명하였으나, 윈도윙 처리기(501)가 상기한 수학식 6에 따른 연산을 수행하여 윈도윙 계수를 산출한 후 윈도윙 처리시에 사용할 수도 있다. 그러면, 상기 윈도윙 계수 테이블 저장부(505)를 사용할 필요가 없다. 또한 윈도윙 계수 테이블 저장부(505)에 제1윈도윙 계수 W₁(n)만을 저장하고, 상기 저장한 제1윈도윙 계수 W₁(n)을 윈도윙 처리기(501)에 전달하는 것을 일예로 하여 설명하였으나, 상기 제1윈도윙 계수 W₁(n) 뿐만 아니라 제2윈도윙 계수 W₂(n)을 저장하고, 상기 저장한 제1윈도윙 계수 W₁(n)와 제2윈도윙 계수 W₂(n)을 윈도윙 처리기(501)에 전달할 수도 있다. 그러면, 상기 윈도윙 처리기(501)는 제2 윈도윙 계수 W₂(n)를 구하기 위한 연산을 할 필요가 없다.

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한편, 전술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위내에서 이루어질 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 통신 시스템에서 송신기가 신호를 송신할 경우 3 심볼 구간 윈도윙과 마찬가지로 윈도우 사이즈만큼 인접한 심볼의 데이터를 중첩시키는 형태로 2 심볼 구간 윈도윙을 수행하지만 3 심볼 구간 윈도윙과 달리 현재 심볼에 뒤이어지는 다음 심볼의 데이터를 필요로 하지 않음으로써, 윈도잉 수행시 신호 처리의 시간 지연이 발생하지 않는다.

또한 본 발명은, 윈도윙 수행으로 인한 데이터 왜곡이 유효 심벌 구간과는 무관한 보호 구간에서만 이루어짐으로 EVM에 전혀 영향을 미치지 않는다. 아울러 본 발명은, 윈도잉 수행을 위한 송신기의 2 심볼 구간 윈도윙 장치를 간단한 심볼 버퍼와 연산 로직으로 용이하게 구현함으로써, 하드웨어적인 복잡도를 저하시킬 수 있다.

Claims

통신 시스템에서 신호를 송신하는 방법에 있어서,

보호 구간 및 상기 보호 구간과 연속되는 유효 심볼 구간을 포함하는 현재 심볼의 이전 심볼에 포함된 제1구간의 신호를 상기 이전 심볼 구간의 신호로 저장하는 과정과,

상기 이전 심볼과 연속되는 상기 현재 심볼에 포함된 제2구간의 신호에 상기 저장된 제1구간의 신호를 중첩하여 상기 현재 심볼의 윈도윙 처리를 하고, 상기 윈도윙 처리된 신호를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 신호 송신 방법.
제1항에 있어서, 상기 윈도윙을 수행하는 과정은,

상기 제2구간의 신호에 미리 설정된 제1윈도윙 계수를 곱하고, 상기 제1구간의 신호에 미리 설정된 제2윈도윙 계수를 곱하는 과정과,

상기 제1윈도윙 계수가 곱해진 제1구간의 신호와 상기 제2윈도윙 계수가 곱해진 제1구간의 신호를 합하여 중첩하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 신호 송신 방법.
제2항에 있어서,

상기 제1윈도윙 계수와 상기 제2윈도윙 계수는 하기 수학식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 신호 송신 방법.

W₁(n)은 상기 제1윈도윙 계수를 의미하고, W₂(n)은 상기 제2윈도윙 계수를 의미하고, win_size는 상기 제1구간과 상기 제2구간의 사이즈를 의미함.
제3항에 있어서,

상기 제1구간의 사이즈와 상기 제2구간의 사이즈는 각각 동일한 윈도우 사이즈인 것을 특징으로 하는 신호 송신 방법.
제4항에 있어서,

상기 제1구간은 상기 이전 심볼에 포함된 유효 심벌 구간의 시작점부터 상기 윈도우 사이즈 만큼까지인 것을 특징으로 하는 신호 송신 방법.
제4항에 있어서,

상기 제2구간은 상기 현재 심볼에 포함된 보호 구간의 시작점부터 윈도우 사이즈 만큼까지인 것을 특징으로 하는 신호 송신 방법.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 윈도우 사이즈는 상기 현재 심볼에 포함된 보호 구간의 사이즈보다 작은 것을 특징으로 하는 신호 송신 방법.
통신 시스템에서 신호를 송신하는 장치에 있어서,

보호 구간 및 상기 보호 구간과 연속되는 유효 심볼 구간을 포함하는 현재 심볼의 이전 심볼에 포함된 제1구간의 신호를 상기 이전 심볼 구간의 신호로 저장하는 심볼 버퍼와,

상기 이전 심볼과 연속되는 상기 현재 심볼에 포함된 제2구간의 신호에 상기 저장된 제1구간의 신호를 중첩하여 상기 현재 심볼의 윈도윙 처리를 하고, 상기 윈도윙 처리된 신호를 송신하는 윈도윙 처리기를 포함함을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제8항에 있어서,

상기 윈도윙 처리기는, 상기 제2구간의 신호에 미리 설정된 제1윈도윙 계수를 곱하고, 상기 제1구간의 신호에 미리 설정된 제2윈도윙 계수를 곱하며, 상기 제1윈도윙 계수가 곱해진 제1구간의 신호와 상기 제2윈도윙 계수가 곱해진 제1구간의 신호를 합하여 중첩하는 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제9항에 있어서,

상기 제1윈도윙 계수와 상기 제2윈도윙 계수는 하기 수학식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.

W₁(n)은 상기 제1윈도윙 계수를 의미하고, W₂(n)은 상기 제2윈도윙 계수를 의미하고, win_size는 상기 제1구간과 상기 제2구간의 사이즈를 의미함.
제10항에 있어서,

상기 제1구간의 사이즈와 상기 제2구간의 사이즈는 동일한 윈도우 사이즈인 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제11항에 있어서,

상기 제1구간은 상기 이전 심볼에 포함된 유효 심벌 구간의 시작점부터 상기 윈도우 사이즈 만큼까지인 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제11항에 있어서,

상기 제2구간은 상기 현재 심볼에 포함된 보호 구간의 시작점부터 윈도우 사이즈 만큼까지인 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 윈도우 사이즈는 상기 현재 심볼에 포함된 보호 구간의 사이즈보다 작은 것을 특징으로 하는 신호 송신 장치.
제10항에 있어서,

상기 제1윈도윙 계수와 상기 제2윈도윙 계수 중 적어도 하나의 윈도윙 계수를 저장하며, 저장된 윈도윙 계수를 상기 윈도윙 처리기로 전달하는 윈도윙 계수 테이블 저장부를 더 구비함을 특징으로 하는 신호 송신 장치.