KR100757078B1 - Ｉｃｉ를 제거하기 위한 ｏｆｄｍ 송신기, 시스템 및부호화 방법 - Google Patents

Ｉｃｉ를 제거하기 위한 ｏｆｄｍ 송신기, 시스템 및부호화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ICI 제거 부호화부, IFFT 및 보호 구간 추가부를 포함하는 OFDM 송신기에 있어서, 상기 ICI 제거 부호화부는 입력 심볼 벡터에 Q O 또는 Q E를 곱한 잉여 심볼 벡터를 생성하는 잉여 심볼 생성부; 및 상기 입력 심볼 벡터와 상기 잉여 심볼 벡터를 다중화하여 부호화된 심볼 벡터를 생성하여 상기 IFFT로 전달하는 다중화부를 포함하며, 상기 Q O 및 상기 Q E는
Q O = -(S E P ICI S O T)-1 S E P ICI S E T, Q E = -(S O P ICI S E T)-1 S O P ICI S O T
와 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm ,k, 상기 S E 및 상기 S O는
Figure 112006000250074-pat00001
,
Figure 112006000250074-pat00002
,
Figure 112006000250074-pat00003
과 같이 표현되는 OFDM 송신기를 제공한다.

Description

ＩＣＩ를 제거하기 위한 ＯＦＤＭ 송신기, 시스템 및 부호화 방법{OFDM transmitter, system and encoding method for removing ICI}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 OFDM 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 ICI 제거 부호화 방법을 나타내는 도면이다.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예에 의한 OFDM 송신기 및 수신기를 사용하는 경우와 종래기술의 성능을 비교한 모의 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 부호의 설명*
100 OFDM 송신기 110 ICI 제거 부호화부
111 잉여 심볼 생성부 112 다중화부
113 룩업 테이블 120 역 고속 푸리에 변환부
130 보호 구간 추가부 200 OFDM 수신기
210 보호 구간 제거부 220 고속 푸리에 변환부
230 ICI 제거 복호화부
본 발명은 OFDM 송신기, 시스템 및 부호화 방법에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로 고속 이동 환경(즉, 도플러 주파수가 매우 큰 환경)에서 OFDM의 성능을 저하시키는 ICI를 제거할 수 있는 OFDM 송신기, 시스템 및 부호화 방법에 관한 발명이다.
직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, 이하 간략히 OFDM이라 함) 방식은 주파수 선택적 채널(frequency-selective channel)을 통하여 높은 속도로 데이터를 전송할 수 있다는 장점을 가지므로, 효과적인 변조 기술로서 많은 관심을 받아 왔다. OFDM 방식은 주파수 선택적인 광대역 채널을 여러 개의 부채널(subchannel)로 나누어 전송한다. 이 때, 각 부채널은 주파수 비선택적인 채널로 근사화 되므로, 수신기에서 간단한 단일탭 등화기를 사용하여 채널의 보상이 가능하다.
그러나, 한 OFDM 심볼 구간 내에서 채널이 변하게 되면, 부채널 사이의 직교성이 손상된다. 이것을 채널간 간섭(intercarrier interference, 이하 간략히 ICI 라고 함)이라고 한다. 이동 속도 및 캐리어 주파수가 증가할수록, 채널의 변화 속도를 나타내는 도플러(Doppler) 주파수가 증가하게 된다. 도플러 주파수가 증가할수록, ICI에 의한 OFDM의 성능 저하는 심각해진다. OFDM 방식은 종래에는 고정된 사용자 또는 보행자(pedestrian) 수준의 저속 사용자 중심의 무선 랜(wireless LAN)등의 표준에 주로 사용되었으나, 최근에는 차량(vehicle)이나 고속 철도 탑승자 수준의 고속 사용자를 고려한 표준으로 그 영역을 확장하고 있다. 따라서, 도플러 주파수는 더욱 증가하며, ICI에 의한 OFDM의 성능 저하에 의한 문제는 더욱 심각해지고 있다.
이러한 ICI 문제를 해결하기 위한 종래 기술로서, ICI 자기-제거(self-cancellation) 기술이 있다. 이 기술은 [J. Armstrong, P. Grant, and G. Porey, "Polynomial cancellation coding of OFDM to reduce intercarrier interference due to Doppler spread", in Proc. GLOBECOM, 1998, pp. 2771-2776.] 및 [Y. Zhao and S.-G. Haggman, "Intercarrier interference self-cancellation scheme for OFDM mobile communication systems", IEEE Trans. Commun., vol. 49, no. 7, pp. 1185-1191, July. 2001.]에 개시되어 있다. 이 기술은 어떤 부채널에서 다른 부채널들로 퍼지는 ICI의 인접 주파수간 차이가 작음을 이용한다. 이를 위하여, 인접한 두개의 부채널에 같은 데이터 심볼을 부호를 반대로 하여 변조한다. 즉, 2n번째 부채널에 심볼 dn을, (2n+1)번째 부채널에 -dn을 전송한다. 수신기에서는 2n번째 부채널 수신 심볼과 (2n+1)번째 부채널 수신 심볼의 차를 구해서 복조한다. 이렇게 하면, 각 부채널로부터 넘어오는 ICI가 서로 상쇄되어서 ICI 전력을 현저하게 낮출 수 있다.
그러나, 이 종래기술은 도플러 주파수가 증가할수록 ICI 전력 감쇄 효과가 줄어든다는 문제점이 있다. 즉, 도플러 주파수가 증가할수록 한 부채널에서 다른 부채널로 퍼지는 ICI의 인접 주파수간 차이가 증가하게 되고, 따라서 ICI 전력 감쇄 효과가 줄어든다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, ICI를 더욱 정확히 제거할 수 있는 OFDM 송신기, 시스템 및 부호화 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은 ICI 제거 부호화부, IFFT 및 보호 구간 추가부를 포함하는 OFDM 송신기에 있어서, 상기 ICI 제거 부호화부는 입력 심볼 벡터에 Q O 또는 Q E를 곱한 잉여 심볼 벡터를 생성하는 잉여 심볼 생성부; 및 상기 입력 심볼 벡터와 상기 잉여 심볼 벡터를 다중화하여 부호화된 심볼 벡터를 생성하여 상기 IFFT로 전달하는 다중화부를 포함하며, 상기 Q O 및 상기 Q E는
Q O = -(S E P ICI S O T)-1 S E P ICI S E T, Q E = -(S O P ICI S E T)-1 S O P ICI S O T
와 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm ,k, 상기 S E 및 상기 S O는
Figure 112006000250074-pat00004
,
Figure 112006000250074-pat00005
,
Figure 112006000250074-pat00006
과 같이 표현되는 OFDM 송신기를 제공한다.
본 발명의 제 2 측면은 ICI 제거 부호화부, IFFT 및 보호 구간 추가부를 포함하는 OFDM 송신기에 있어서, 상기 ICI 제거 부호화부는 입력 심볼 벡터 X IN을 입력받고, S E T X IN + S O T Q O X IN에 해당하는 부호화된 심볼 벡터 X를 상기 IFFT로 출력하며, 상기 S E, 상기 S O 및 상기 Q O는
Figure 112006000250074-pat00007
,
Figure 112006000250074-pat00008
,
Q O = -(S E P ICI S O T)-1 S E P ICI S E T
과 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm ,k는
Figure 112006000250074-pat00009
과 같이 표현되는 OFDM 송신기를 제공한다.
본 발명의 제 3 측면은 ICI 제거 부호화부, IFFT 및 보호 구간 추가부를 포함하는 OFDM 송신기에 있어서, 상기 ICI 제거 부호화부는 입력 심볼 벡터 X IN을 입력받고, S O T X IN + S E T Q E X IN에 해당하는 부호화된 심볼 벡터 X를 상기 IFFT로 출력하며, 상기 S E, 상기 S O 및 상기 Q E는
Figure 112006000250074-pat00010
,
Figure 112006000250074-pat00011
,
Q E = -(S O P ICI S E T)-1 S O P ICI S O T
과 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm ,k는
Figure 112006000250074-pat00012
과 같이 표현되는 OFDM 송신기를 제공한다.
본 발명의 제 4 측면은 OFDM 송신기 및 OFDM 수신기를 포함하는 OFDM 시스템에 있어서, 상기 OFDM 송신기는 상기 본 발명의 제 2 또는 3 측면에 의한 OFDM 송신기이며, 상기 OFDM 수신기는 보호 구간 제거부, FFT 및 ICI 제거 복호화부를 포함하며, 상기 ICI 제거 복호화부는 상기 FFT에서 출력되는 FFT 출력 벡터를 입력받 아, 상기 FFT 출력 벡터의 짝수번째 원소들 및 홀수번째 원소들 중 상기 입력 심볼 벡터에 해당하는 원소들을 출력하는 OFDM 시스템을 제공한다.
본 발명의 제 5 측면은 (a) 부호화 행렬을 준비하는 단계; (b) 상기 부호화 행렬과 입력 심볼 벡터를 곱한 잉여 심볼 벡터를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 입력 심볼 벡터와 상기 잉여 심볼 벡터를 다중화하여 부호화된 심볼 벡터를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 부호화 행렬은 Q O 또는 Q E이며, 상기 Q O 및 Q E는
Q O = -(S E P ICI S O T)-1 S E P ICI S E T, Q E = -(S O P ICI S E T)-1 S O P ICI S O T
와 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm ,k, S E 및 S O는
Figure 112006000250074-pat00013
,
Figure 112006000250074-pat00014
,
Figure 112006000250074-pat00015
과 같이 표현되는 부호화 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 1은 본 발명의 실시예에 의한 OFDM 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, OFMD 시스템은 OFDM 송신기(100)및 OFDM 수신기(200)를 포함한다. OFDM 송신기(100)는 ICI 제거 부호화부(ICI cancellation encoder, 110), 역 고속 푸리에 변환부(inverse fast fourier transformer, 이하 간략히 IFFT라 함, 120), 보호 구간 추가부(guard interval adder, 130)를 포함한다. OFDM 수신기(200)는 보호 구간 제거부(guard interval remover, 210), 고속 푸리에 변환부(fast fourier transformer, 이하 간략히 FFT라 함, 220) 및 ICI 제거 복호화부(ICI cancellation decoder, 230)를 포함한다.
ICI 제거 부호화부(110)는 입력 심볼 벡터(X IN)를 부호화한 부호화된 심볼 벡터(X)를 출력하는 기능을 수행한다. 본 상세한 설명에 있어서, 벡터는 특별히 진한 글씨체로 표현된다. 입력 심볼 벡터(X IN)는 변조부(미도시)에서 전달될 수 있다. ICI 제거 부호화부(110)는 수학식 1 또는 수학식 2와 같은 방식으로 부호화를 수행한다.
X = S E T X IN + S O T X RE
= S E T X IN + S O T Q O X IN
X = S O T X IN + S E T X RE
= S O T X IN + S E T Q E X IN
수학식 1은 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 짝수번째 원소들로 맵핑시키는 경우의 예이고, 수학식 2는 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 홀수번째 원소들로 맵핑시키는 경우의 예이다. 즉, 수학식 1을 따르는 경우, 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들은 짝수번째 부채널로 맵핑되고, 잉여 심볼 벡터(X RE)에 포함된 심볼들은 홀수번째 부채널로 맵핑된다. 그리고, 수학식 2를 따르는 경우, 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들은 홀수번째 부채널로 맵핑되고, 잉여 심볼 벡터(X RE)에 포함된 심볼들은 짝수번째 부채널로 맵핑된다. 상기 수학식에서 IFFT의 크기가 N이라 할 경우, 부호화된 심볼 벡터(X)는 N×1의 벡터이며, 입력 심볼 벡터(X IN) 및 잉여 심볼 벡터(X RE)는 (N/2)×1의 벡터이며, S E 및 S O는 (N/2)×N의 행렬이며, Q O 및 Q E는 (N/2)×(N/2)의 행렬이다. 상기 수학식에서 Q O 및 Q E를 부호화 행렬이라 한다. 상기 수학식에서 S E, S O, Q O 및 Q E는 수학식 3, 4, 5 및 6과 같다.
Figure 112006000250074-pat00016
Figure 112006000250074-pat00017
Q O = -(S E P ICI S O T)-1 S E P ICI S E T
Q E = -(S O P ICI S E T)-1 S O P ICI S O T
수학식 5 및 6에서 P ICI의 (m,k) 원소인 pm ,k는 수학식 7과 같다.
Figure 112006000250074-pat00018
바람직하게, ICI 제거 부호화부(110)는 수학식 1 또는 2의 연산을 수행하기 위하여 잉여(redundant) 심볼 생성부(111) 및 다중화부(112)를 포함한다. 잉여 심볼 생성부(111)는 입력 심볼 벡터(X IN)에 Q O 또는 Q E를 곱한 잉여 심볼 벡터(X RE)를 생성한다. 이를 위하여, 잉여 심볼 생성부(110)는 Q O 또는 Q E를 저장하는 룩업 테이블(113)을 포함할 수 있다. Q O 또는 Q E의 n번째 행은 n-1번째 행을 쉬프트한 것에 불과하고, 룩업 테이블(113)은 Q O 또는 Q E의 한 행 즉 1×(N/2)의 크기만큼의 원소만을 저장하면 충분하다. 다중화부(112)는 입력 심볼 벡터(X IN)와 잉여 심볼 벡터(X RE)를 다중화하여 부호화된 심볼 벡터(X)를 생성한다. 보다 구체적으로, 다중화부(112)는 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 짝수번 째 심볼들로 맵핑하고, 잉여 심볼 벡터(X RE)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 홀수번째 심볼들로 맵핑하거나, 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 홀수번째 심볼들로 맵핑하고, 잉여 심볼 벡터(X RE)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 짝수번째 심볼들로 맵핑한다.
IFFT(120)는 ICI 제거 부호화부(110)에서 출력되는 부호화된 심볼 벡터(X)를 역 고속 푸리에 변환하여 출력하는 기능을 수행한다.
보호 구간 추가부(130)는 IFFT(120)의 출력에 보호 구간을 추가하는 기능을 수행한다. 보호 구간을 추가하는 방식의 예로 주기적 프리픽스(cyclic prefix, 이하 간략히 CP라 함) 방식 및 영 채우기(zero padding, 이하 간략히 ZP라 함) 방식 등이 있다. CP 방식은 IFFT(120)의 출력인 N×1 벡터의 끝 부분의 샘플들을 복사하여 N×1 벡터의 앞에 추가하여 전송하는 방식이다. ZP 방식은 IFFT(120)의 출력인 N×1 벡터의 뒤에 복수의 영을 삽입하여 전송하는 방식이다.
보호 구간 제거부(210)는 채널(300)을 경유하여 수신된 데이터로부터, 보호 구간 추가부(130)에 의하여 추가된 보호 구간을 제거하는 기능을 수행한다. 일례로, CP 방식의 경우, 보호 구간 추가부(130)에서 추가된 CP를 버리고, 남은 N×1 벡터를 FFT(220)로 출력하며, ZP의 경우, 보호 구간 추가부(130)에서 추가된 복수의 영을 N×1 벡터의 앞 부분에 합산하여 얻은 N×1 벡터를 FFT(220)로 출력한다.
FFT(220)는 보호 구간 제거부(210)에서 출력되는 데이터를 고속 푸리에 변환한 FFT 출력 벡터(R)를 출력하는 기능을 수행한다.
ICI 제거 복호화부(230)는 FFT 출력 벡터(R)를 입력받아 입력 심볼 벡터(X IN)에 해당하는 출력 심볼 벡터(R OUT)를 생성하는 기능을 수행한다. 생성된 출력 심볼 벡터(R OUT)는 복조부(미도시)로 전달될 수 있다. 만일 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 짝수번째 원소들로 맵핑시킨 경우, ICI 제거 복호화부(230)는 간단히 FFT 출력 벡터(R)에 포함된 심볼들 중 짝수번째 심볼들을 출력 심볼 벡터(R OUT)로서 출력한다. 그리고, 만일 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 홀수번째 원소들로 맵핑시킨 경우, ICI 제거 복호화부(230)는 간단히 FFT 출력 벡터(R)에 포함된 심볼들 중 홀수번째 심볼들을 출력 심볼 벡터(R OUT)로서 출력한다.
도 1에 표현된 본 발명의 실시예에 의한 OFDM 시스템의 ICI를 제거하는 원리를 설명하도록 하겠다. 이를 위하여, 채널(300)을 L차수 유한 충격 응답(finite impulse response, 이하 간략히 FIR이라 함) 필터로 가정하고, 그 충격 응답은 시간에 따라 변화하는 것으로 가정하자. 그 경우, l번째(l은 0≤l≤L인 정수) 경로의 충격 응답의 n번째(n은 0≤n<N+L인 정수, N은 IFFT의 크기) 샘플에서의 값을 간략히 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.
hl[n] = hl ,0 + hl ,1 × (n-l-(N-1)/2)
상기 수학식에서, hl ,0 및 hl , 1는 각각 소정의 상수 값이다. 이 경우, 채널(300)을 통과한 FFT 출력 벡터(R)는 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
R = H 0 X + H 1 P ICI X
상기 수학식에서 H 0와 H 1은 N×N 크기의 대각 행렬(diagonal matrix)로 m번째 대각 원소(diagonal element)는 각각 수학식 10 및 11과 같다.
Figure 112006000250074-pat00019
Figure 112006000250074-pat00020
송신기(100)에서 짝수 부채널에는 입력 심볼 벡터(X IN)를 홀수 부채널에는 잉여 심볼 벡터(X RE)를 전송하면, 수신기(200)에서는 짝수 부채널을 통하여 전송된 출력 심볼 벡터(R OUT)만을 걸러낸다. 수학식 1 내지 11을 이용하여 출력 심볼 벡터(R OUT)를 정리하면 수학식 12와 같다.
R OUT = S E R = S E H O S E T X E
상기 수학식 12에서 알 수 있듯이, 출력 심볼 벡터(R OUT)에는 ICI 성분이 없다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 ICI 제거 부호화 방법을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, ICI 제거 부호화 방법은 부호화 행렬 준비 단계(S1), 잉여 심볼 생성 단계(S2) 및 다중화 단계(S3)를 포함한다.
부호화 행렬 준비 단계(S1)에서, 부호화 행렬인 Q O 또는 Q E를 준비한다. 부호화 행렬 준비 단계(S1)에서, 룩업 테이블에 부호화 행렬인 Q O 또는 Q E를 저장해 두는 방식으로 부호화 행렬을 준비할 수도 있고, 상기 수학식 5 또는 6에 해당하는 연산을 수행하여 부호화 행렬을 준비할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 짝수번째 심볼들로 맵핑시키는 경우에 부호화 행렬 Q O가 사용되며, 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 홀수번째 심볼들로 맵핑시키는 경우에 부호화 행렬 Q E가 사용된다.
잉여 심볼 생성 단계(S2)에서, 부호화 행렬(Q O 또는 Q E)과 입력 심볼 벡터(X IN)를 곱하여 잉여 심볼 벡터(X RE)를 생성한다.
다중화 단계(S3)에서, 입력 심볼 벡터(X IN)와 잉여 심볼 벡터(X RE)를 다중화하여 부호화된 심볼 벡터(X)를 생성한다. 잉여 심볼 생성 단계(S2)에서 부호화 행렬 Q O를 사용한 경우, 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 짝수번째 심볼들로 맵핑하고, 잉여 심볼 벡터(X RE)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 홀수번째 심볼들로 맵핑하는 방식으로 다중화한다. 잉여 심볼 생성 단계(S2)에서 부호화 행렬 Q E를 사용한 경우, 입력 심볼 벡터(X IN)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 홀수번째 심볼들로 맵핑하고, 잉여 심볼 벡터(X RE)에 포함된 심볼들을 부호화된 심볼 벡터(X)의 짝수번째 심볼들로 맵핑하는 방식으로 다중화한다.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예에 의한 OFDM 송신기 및 수신기를 사용하는 경우와 종래기술의 성능을 비교한 모의 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3은 수학식 13과 같은 전력 지연 프로파일(power delay profile)을 가지는 레일레이 페이딩(Rayleigh fading) 채널을 이용하여, 모의 실험한 결과를 나타내는 도면이고, 도 4는 수학식 14와 같은 전력 지연 프로파일(power delay profile)을 가지는 레일레이 페이딩 채널을 이용하여, 모의 실험한 결과를 나타내는 도면이다.
E(|hl[n]|2) ∝ e-l/4, 0≤l<10.
E(|hl[n]|2) = 1/10, 0≤l<10.
도 3 및 도 4에 있어서, 'Sys. 1'은 어떠한 ICI 제거 기술도 사용하지 아니하고, BPSK(binary phase-shift keying) 변조를 수행한 ZP(zero padding) 방식의 OFDM 시스템을 의미한다. 'Sys. 2'는 종래의 ICI 자기-제거 기술을 사용하고, QPSK(quadrature phase-shift keying) 변조를 수행한 ZP 방식의 OFDM 시스템을 의미한다. 'Sys. 3'는 본 발명의 실시예에 의한 ICI 제거 기술을 사용하고, QPSK 변 조를 수행한 ZP 방식의 OFDM 시스템을 의미한다.
도 3 및 4에 있어서, (a)는 정규화 도플러 주파수(normalized doppler frequency)가 0.01에 해당하는 경우의 모의 실험 결과이고, (b)는 정규화 도플러 주파수가 0.2에 해당하는 경우의 모의 실험 결과이고, (c)는 정규화 도플러 주파수가 0.5에 해당하는 경우의 모의 실험 결과이다. 정규화 도플러 주파수는 도플러 주파수에 심볼 주기를 곱한 값으로서, 일반적으로 그 값이 클수록 ICI가 심각해진다.
도 3 및 4를 참조하면, 정규화 도플러 주파수가 적은 경우 즉, ICI가 적게 발생하는 (a)의 경우, 본 발명의 실시예에 의한 ICI 제거 기술(Sys. 3)과 종래의 기술(Sys.1, Sys. 2) 사이에 성능차가 크게 발생하지 아니하나, 정규화 도플러 주파수가 큰 경우 즉 ICI가 심각해지는 (b) 및 (c)의 경우, 본 발명의 실시예에 의한 ICI 제거 기술(Sys. 3)이 종래의 기술(Sys.1, Sys. 2)보다 성능이 개선된다는 사실을 알 수 있다. 특히, Eb/N0(signal energy to noise power spectral density ratio)가 큰 경우에는 ICI가 주요한 잡음의 원인이 되므로, ICI를 효과적으로 제거하는 본 발명의 실시예에 의한 시스템(Sys. 3)이 종래의 기술(Sys.1, Sys. 2)보다 성능이 월등히 개선된다. 도면을 참조하면, Eb/N0가 35dB에 해당하는 경우, 본 발명의 실시예에 의한 시스템(Sys. 3)이 종래의 ICI 자기-제거 기술(Sys. 2)에 비하여 10- 1배 가량 BER(bit error rate)이 개선됨을 알 수 있다.
본 발명에 의한 OFDM 송신기, 시스템 및 부호화 방법은 ICI를 효과적으로 제거함으로써, BER을 낮출수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 OFDM 송신기, 시스템 및 부호화 방법은 별도로 채널을 측정하지 아니하고도 ICI를 제거할 수 있으므로, 채널을 측정하기 위한 별도의 회로를 필요로 하지 아니한다는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. ICI 제거 부호화부, IFFT 및 보호 구간 추가부를 포함하는 OFDM 송신기에 있어서,
    상기 ICI 제거 부호화부는
    입력 심볼 벡터에 Q O 또는 Q E를 곱한 잉여 심볼 벡터를 생성하는 잉여 심볼 생성부; 및
    상기 입력 심볼 벡터와 상기 잉여 심볼 벡터를 다중화하여 부호화된 심볼 벡터를 생성하여 상기 IFFT로 전달하는 다중화부를 포함하며,
    상기 Q O 및 상기 Q E는
    Q O = -(S E P ICI S O T)-1 S E P ICI S E T, Q E = -(S O P ICI S E T)-1 S O P ICI S O T
    와 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm ,k, 상기 S E 및 상기 S O는
    Figure 112006000250074-pat00021
    ,
    Figure 112006000250074-pat00022
    ,
    Figure 112006000250074-pat00023
    과 같이 표현되는 OFDM 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉여 심볼 생성부는 상기 Q O 또는 상기 Q E를 저장하는 룩업 테이블을 포함하는 OFDM 송신기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉여 심볼 생성부가 상기 입력 심볼 벡터에 상기 Q O를 곱한 상기 잉여 심볼 벡터를 생성하는 경우,
    상기 다중화부는 상기 입력 심볼 벡터에 포함된 심볼들을 상기 부호화된 심볼 벡터의 짝수번째 심볼들로 맵핑하고, 상기 잉여 심볼 벡터에 포함된 심볼들을 상기 부호화된 심볼 벡터의 홀수번째 심볼들로 맵핑하는 OFDM 송신기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉여 심볼 생성부가 상기 입력 심볼 벡터에 상기 Q E를 곱한 상기 잉여 심볼 벡터를 생성하는 경우,
    상기 다중화부는 상기 입력 심볼 벡터에 포함된 심볼들을 상기 부호화된 심볼 벡터의 홀수번째 심볼들로 맵핑하고, 상기 잉여 심볼 벡터에 포함된 심볼들을 상기 부호화된 심볼 벡터의 짝수번째 심볼들로 맵핑하는 OFDM 송신기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 구간 추가부는 ZP 방식 또는 CP 방식을 사용하여 보호 구간을 추가하는 OFDM 송신기.
  6. ICI 제거 부호화부, IFFT 및 보호 구간 추가부를 포함하는 OFDM 송신기에 있어서,
    상기 ICI 제거 부호화부는 입력 심볼 벡터 X IN을 입력받고, S E T X IN + S O T Q O X IN에 해당하는 부호화된 심볼 벡터 X를 상기 IFFT로 출력하며,
    상기 S E, 상기 S O 및 상기 Q O는
    Figure 112006000250074-pat00024
    ,
    Figure 112006000250074-pat00025
    ,
    Q O = -(S E P ICI S O T)-1 S E P ICI S E T
    과 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm ,k는
    Figure 112006000250074-pat00026
    과 같이 표현되는 OFDM 송신기.
  7. ICI 제거 부호화부, IFFT 및 보호 구간 추가부를 포함하는 OFDM 송신기에 있어서,
    상기 ICI 제거 부호화부는 입력 심볼 벡터 X IN을 입력받고, S O T X IN + S E T Q E X IN에 해당하는 부호화된 심볼 벡터 X를 상기 IFFT로 출력하며,
    상기 S E, 상기 S O 및 상기 Q E는
    Figure 112006000250074-pat00027
    ,
    Figure 112006000250074-pat00028
    ,
    Q E = -(S O P ICI S E T)-1 S O P ICI S O T
    과 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm ,k는
    Figure 112006000250074-pat00029
    과 같이 표현되는 OFDM 송신기.
  8. OFDM 송신기 및 OFDM 수신기를 포함하는 OFDM 시스템에 있어서,
    상기 OFDM 송신기는 제 1 내지 7 항 중 어느 한 항에 의한 OFDM 송신기이며,
    상기 OFDM 수신기는 보호 구간 제거부, FFT 및 ICI 제거 복호화부를 포함하며,
    상기 ICI 제거 복호화부는 상기 FFT에서 출력되는 FFT 출력 벡터를 입력받아, 상기 FFT 출력 벡터의 짝수번째 원소들 및 홀수번째 원소들 중 상기 입력 심볼 벡터에 해당하는 원소들을 출력하는 OFDM 시스템.
  9. 입력 심볼 벡터를 부호화함으로써 부호화된 심볼 벡터-상기 부호화된 심볼 벡터는 역 푸리에 변환되어 OFDM 방식으로 송신됨-를 생성하는 ICI(intercarrier interference) 제거 부호화 방법에 있어서,
    (a) 부호화 행렬을 준비하는 단계;
    (b) 상기 부호화 행렬과 상기 입력 심볼 벡터를 곱한 잉여 심볼 벡터를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 입력 심볼 벡터와 상기 잉여 심볼 벡터를 다중화하여 상기 부호화된 심볼 벡터를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 부호화 행렬은 Q O 또는 Q E이며,
    상기 Q O 및 Q E는
    Q O = -(S E P ICI S O T)-1 S E P ICI S E T, Q E = -(S O P ICI S E T)-1 S O P ICI S O T
    와 같이 표현되며, 상기 P ICI의 (m,k) 원소 pm,k, S E 및 S O는
    Figure 112007031860380-pat00037
    ,
    Figure 112007031860380-pat00038
    ,
    Figure 112007031860380-pat00039
    과 같이 표현되는 부호화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부호화 행렬이 Q O인 경우에,
    상기 (c) 단계에서, 상기 입력 심볼 벡터에 포함된 심볼들을 상기 부호화된 심볼 벡터의 짝수번째 심볼들로 맵핑하고, 상기 잉여 심볼 벡터에 포함된 심볼들을 상기 부호화된 심볼 벡터의 홀수번째 심볼들로 맵핑하는 방식으로 다중화하여 상기 부호화된 심볼 벡터를 생성하는 부호화 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 부호화 행렬이 Q E인 경우에,
    상기 (c) 단계에서, 상기 입력 심볼 벡터에 포함된 심볼들을 상기 부호화된 심볼 벡터의 홀수번째 심볼들로 맵핑하고, 상기 잉여 심볼 벡터에 포함된 심볼들을 상기 부호화된 심볼 벡터의 짝수번째 심볼들로 맵핑하는 방식으로 다중화하여 상기 부호화된 심볼 벡터를 생성하는 부호화 방법.
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