KR100769671B1

KR100769671B1 - Ｍｂ-ｏｆｄｍ 송수신장치 및 그 신호처리 방법

Info

Publication number: KR100769671B1
Application number: KR1020050014252A
Authority: KR
Inventors: 토비욘 라손; 니산 쿠마
Original assignee: 삼성전자주식회사; 스타카토 커뮤니케이션즈, 인코포레이티드
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2007-10-24
Also published as: US7577160B2; KR20060093224A; US20080062858A1

Abstract

OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 송수신장치 및 그 신호처리 방법이 개시된다. 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 OFDM 신호 처리방법은, 입력 데이터 열을 수신하는 단계, 입력 데이터 열에 대해 소정의 맵핑 동작을 수행하여 전송 데이터 열로 맵핑시키는 단계, 및 전송 데이터 열을 사용하여 OFDM 심벌을 생성하는 단계를 포함한다.

OFDM, UWB, 주파수 다이버시티, 데이터 열

Description

ＭＢ-ＯＦＤＭ 송수신장치 및 그 신호처리 방법{MB-OFDM transmitter and receiver and signal processing method thereof}

도 1은 일반적인 MB-OFDM 시스템에 따른 주파수 호핑 패턴 설명에 제공되는 도면,

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 송신기를 나타내는 블럭도

도 2b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 UWB 수신기를 나타내는 블럭도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키기 위한 프로세스 설명에 제공되는 흐름도,

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터리빙 및 반복 기능에 따른 결과를 나타내는 도면,

도 4b는 도 4a에 도시된 인터리빙 및 반복 기능을 구현하기 위한 인터리버 및 비트 맵핑부의 예를 나타낸 블럭도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 데이터 패턴을 나타내는 도면,

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전송 데이터 패턴을 나타내는 도면,

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전송 데이터 패턴을 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 인터리빙 및 반복 기능을 구현하기 위해 사용되는 회로를 나타내는 블럭도, 그리고

도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 송신기를 나타내는 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

200 : MAC 인터페이스 202 : FEC 인코딩부

204 : 인터리빙 및 비트맵핑부 206 : 심볼변조부

207 : 파일럿 삽입부 208 : IFFT

210 : 프리픽스 및 보호구간 삽입부 220 : 송신부

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신장치 및 그 방법에 관한 것이다.

MB-OFDM(MultiBand-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 UWB(Ultra-WideBand)와 같은 특정 무선 통신 시스템에 사용되는 변조 기술이다. MB-OFDM 변조 기술은 OFDM 변조 기술을 주파수 호핑(frequency hopping) 기술과 결합하여 사용한다.

MB-OFDM 변조 기술은, UWB 디바이스와 관련된 FCC(Federal Communications Commision)의 규정을 만족하도록 설계된 디바이스에 적합하다. 현재의 규정에 따르면 UWB 디바이스는 3.1 에서 10.6 GHz 사이의 주파수 대역에서 동작하도록 허용되며, 발산 전력은 신호 대역 내 어디서나 -41.3dBm/MHz보다 작다.

특정 MB-OFDM 시스템에서, 코딩된 비트는 그 각각이 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 또는 DCM(Dual Carrier Modulation) 변조 부반송파(또한, 톤이라 칭한다) 및 파일럿 톤을 포함하는 OFDM 심볼로서 전송된다.

결과적으로 웨이브폼은 각 OFDM 심볼이 전송 주파수 대역에서의 홉에 대응하는 주파수 호핑 웨이브폼이 된다. 또한, 국부 발진기는 전체 전송기간 동안 동일한 주파수 설정을 유지하는 것이 일반적이다.

도 1은 MB-OFDM 시스템의 주파수 호핑 패턴을 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 각각의 사각형은 200 비트(혹은 100 비트)를 싣는 OFDM 심볼을 나타낸다. 세 개의 홉 대역(f1, f2, f3)은 심볼간의 주파수 호핑을 용이하도록 한다.

심볼(100, 102, 104) 각각은 주파수 대역(f1, f2, f3)에 따른 서로 다른 반송파를 사용하여 각각 변조된다. 따라서, 상기 패턴은 다음 번 세 개의 심볼(106, 108, 110)에 대해 반복된다.

주파수 호핑 기술은 인접한 UWB 디바이스 간의 간섭을 줄이기 위해 유용하나, 몇가지 문제점이 있다. 시스템에서 지원되는 최대 레이트 보다 낮은 레이트로 데이터가 전송되면, 일반적으로 전송을 위해 데이터 비트가 복제되어 변조된다.

따라서, 동일한 부반송파 주파수에서 동일한 데이터 비트가 복수회 변조될 수 있고, 이에 따라 복제된 심볼은 동일한 멀티패스와 페이딩 조건에 처하므로 주파수 다이버시티가 감소하게 된다.

또한, 인접한 데이터 비트는 종종 주파수가 동일하거나 가까운 부반송파를 사용하여 코딩되므로, 이는 또한 주파수 다이버시티를 감소시킨다. 따라서, 동일한 데이터에 대한 주파수 다이버시티 및 인접한 데이터 비트에 대한 다이버시티가 향 상될 수 있는 방향으로 데이터 비트를 코딩하는 방법이 요구된다. 또한, 현저한 부가 비용 및 기존 송신기 및 수신기에 대한 복잡도 증가가 없는 코딩 방법이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은, 복수의 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 OFDM 신호 처리방법에 있어서, 입력 데이터 열을 수신하는 단계, 상기 입력 데이터 열에 대해 소정의 맵핑 동작을 수행하여 전송 데이터 열로 맵핑시키는 단계, 및 상기 전송 데이터 열을 사용하여 OFDM 심벌을 생성하는 단계를 포함하는 OFDM 신호 처리방법에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 입력 데이터 열은 비트 순서를 가지며, 상기 맵핑 동작은 상기 전송 데이터 열에서 상기 비트 순서를 변경한다.

또한, 상기 맵핑 동작은 반복, 시프트, 리버스, 시프트 및 리버스, 리버스 및 시프트 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 시프트는 순환적 시프트를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 전송 데이터 열에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 입력 데이터 열은 인터리빙되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전송 데이터 열에 대해 소정의 제2 맵핑 동작을 수행하여 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전송 데이터 열을 반복시켜 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전송 데이터 열에 대해 반복, 시프트, 리버스, 시프트 및 리버스, 리버스 및 시프트 중 어느 하나를 포함하는 제2 맵핑 동작을 수행하여 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 입력 데이터 열에 대해 소정의 제2 맵핑 동작을 수행하여 상기 OFDM 심볼로 전송하기 위한 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전송 데이터 열을 맵핑시켜 제2 전송 데이터 열을 생성하고, 상기 제2 전송 데이터 열을 이용하여 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 본 발명의 목적은, 입력 데이터 열을 수신하는 인터페이스, 및 상기 인터페이스와 연결되어, 상기 입력 데이터 열에 대해 맵핑 동작을 수행하여 전송 데이터 열로 맵핑시키고, 상기 전송 데이터 열을 사용하여 OFDM 심볼을 생성하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신기에 의해 또한 달성된다.

여기서, 상기 프로세서는, 상기 전송 데이터 열에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 전송 데이터 열에 대해 소정의 제2 맵핑 동작을 수행하여 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 프로세서는, 상기 전송 데이터 열을 반복시켜 제2 OFDM 심볼을 생성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 복수의 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 OFDM 신호 처리방법은, 입력 데이터 열을 수신하는 단계, 상기 입력 데이터 열을 인터리빙하는 단계, 상기 입력 데이터열을 시프트하여 시프트된 입력 데이터 열을 생성하는 단계, 상기 시프트된 입력 데이터 열에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계, 상기 OFDM 심볼의 일부에서 I 및 Q 성분을 교환하는 단계, 및 교환된 상기 OFDM 심벌을 전송하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신기는 입력 데이터 열을 수신하는 인터페이스, 및 상기 인터페이스와 연결되어, 상기 입력 데이터 열을 인터리빙하고, 상기 입력 데이터열을 시프트하여 시프트된 입력 데이터 열을 생성하며, 상기 시프트된 입력 데이터 열에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 OFDM 심볼의 일부에서 I 및 Q 성분을 교환하며, 교환된 상기 OFDM 심벌을 변조하여 RF 신호를 생성하고 상기 RF 신호를 전송하는 프로세서를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 OFDM 수신기의 신호 복조방법은, 입력 신호를 수신하는 단계, 상기 입력 신호를 기저 대역 신호로 변환하는 단계, 상기 기저 대역 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하여 복수의 반복 소프트 심볼을 생성하는 단계 및 상기 복수의 소프트 심볼을 컴바인하여 하나의 소프트 심볼을 생성하는 단계를 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 수신기는, 입력 신호를 수신하는 인터페이스, 및 상기 입력 신호를 기저 대역 신호로 변환하고, 상기 기저 대역 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하여 복수의 반복 소프트 심볼을 생성하며, 상기 복수의 소프트 심볼을 컴바인하여 하나의 소프트 심볼을 생성하는 프로세서를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 프로세스, 장치, 구성 요소의 조합, 컴퓨터 기록 매체, 또는 광 또는 전자 통신 링크를 통해 프로그램 명령이 전달되는 컴퓨터 네트워크와 같은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 본 명세서의 기재는 단지 그 일예로서 본 발명에 따른 상기한 구현 방식 또는 본 발명의 가능한 다른 모든 형태 및 개시된 프로세스에 있어서의 단계의 순서는 본 발명의 범위 내에서 변형될 수 있다.

이하, 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 OFDM 송수신기 및 그 신호 처리방법을 설명한다. OFDM 송신기에서 입력된 데이터 열은 OFDM 심볼을 통한 전송을 위해 전송 데이터열로 맵핑된다. 이하 기술되는 실시 예들에서, 맵핑 동작은 반복(repetition), 시프트(shift), 리버스(reverse), 시 프트 및 리버스(shift-plus-reverse), 리버스 및 시프트(reverse-plus-shift), 등 여러 가지 적절한 동작 또는 그 조합을 포함한다.

또한, 일부 실시 예에서 전송 데이터 열은 타 OFDM 심볼을 통한 전송을 위해 타 전송 데이터 열로 맵핑될 수 있다. 동일한 MB-OFDM 시스템에서 상이한 맵핑 동작에 따라 상이한 데이터 레이트를 보장하기 위해서, 또는 상이한 MB-OFDM 시스템에서 동일한 데이터 레이트를 보장하기 위해서 상이한 맵핑 동작이 사용될 수 있다. 반복 입력 데이터 열을 생성함으로써 상이한 부반송파에서의 OFDM 심볼에 사용되는 비트를 확장하고 보다 큰 주파수 다이버시티를 획득할 수 있다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 송신기를 나타내는 블럭도이다.

본 실시 예에 따른 UWB 송신기에서는 OFDM 변조 기술을 사용한다. FEC(Forward Error Correction) 인코딩부(202)는 MAC(Medium Access Control) 인터페이스(200)을 통해 수신된 데이터 비트를 코딩한다. 인접하는 부반송파는 유사한 멀티패스와 페이딩 조건에 처하는 경우가 많으므로, 인터리버는 데이터 비트를 재정렬하여 동일한 OFDM 심볼에서 인접하는 부반송파에서 연속되는 코드 비트를 전송하는 것을 방지한다. 실시예에서 코드 비트는 복수의 OFDM 심볼에 대해 인터리빙될 수 있다.

인터리빙 및 비트맵핑부(204)는 데이터 비트에 하나 또는 그 이상의 맵핑 동작을 수행한다. 비트는 리버스된 순서로, 시프트된 순서로 또는 그 조합과 동일한 순서로 맵핑될 수 있으며, 그 상세한 설명은 후술한다. 맵핑이 수행된 후 데이터 열은 최종적으로 OFDM 심볼로서 전송된다. 실시예에서, 인터리빙 및 비트맵핑부 (204)는 복수의 OFDM 심볼에서 전송될 복수의 맵핑 결과를 생성하기 위해 입력된 비트 열에 대해 복수의 맵핑 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 인터리빙 및 비트맵핑부(204)는 맵핑이 수행된 결과에 대해 타 OFDM 심볼에서 전송될 타 출력을 생성하기 위해 제2의 맵핑 동작을 다시 수행한다. 복수의 맵핑 동작이 수행되는 실시예에서 상기한 동작에 따른 맵핑 기능은 시스템에 따라 동일하거나 상이하게 구현될 수 있다. 맵핑에 따라 전송되는 신호의 대역은 정보 대역폭을 넘어 확장되며, 이에 따라 부가적인 주파수 다이버시티가 발생하며 전송되는 신호는 멀티 패스 및 간섭에 보다 강건하게 된다.

이어서, 심볼 변조부(206)는 인터리빙되고 반복처리된 비트를 심볼로 변조한다. 도시된 예에서는 QPSK 변조 방식을 채용하여 연속되는 비트가 쌍으로 짝지어 QPSK 심볼로 맵핑된다. QPSK 변조 방식 이외에도 적절한 변조 방식이 사용될 수 있다. 파일럿 삽입부(207)는 변조된 심볼에 파일럿 톤을 삽입한다. IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(208)는 심볼을 블럭 단위로 시간 영역 웨이브 폼(또한 OFDM 심볼이라 칭한다)으로 변환한다. 일부 실시예에서, 프리픽스 및 보호구간 삽입부(210)는, 프리앰블 이전에 반복되는 각각의 OFDM 심볼에 있어서, 보호구간 및 순환/제로 프리픽스를 OFDM 심볼에 부가한다. 이 외에도, 일부 실시예에서는 OFDM 심볼에 대해 간삽 및 진폭 클리핑이 선택적으로 적용될 수 있다. D/A컨버터(216, 218)는 기저대역 OFDM 신호의 I(Inphase) 및 Q(Quadrature) 성분을 디지털에서 아날로그로 각각 변환한다. 이에 따라 출력되는 아날로그 신호는 송신부(220)로 인가되어 안테나(222)를 통해 송신된다.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 UWB 수신기를 나타내는 블럭도이다. 본 실시예에 따르면, 수신부(252)의 안테나(250)를 통해 수신된 OFDM 신호는 I 및 Q 성분으로 나뉘고 기저대역으로 변환된다. A/D컨버터(254, 256)는 기저대역 신호를 디지털 신호로 변환한다. 실시예에서 데시메이터(258)은 디지털 기저대역 신호를 선택적으로 처리한다. 프리픽스 및 보호구간제거부(260)는 프리픽스 및 보호구간을 제거한다. FFT(Fast Fourier Transform)부(262)는 시간 영역 OFDM 웨이브 폼을 주파수 영역 샘플로 변환한다. 채널추정 및 등화부(264)는 주파수 영역 샘플을 처리하여 멀티패스 전파에 의한 영향을 최소화한다. 등화가 수행된 후, 수신된 부반송파 샘플 각각은 QPSK 심볼 잡음과 유사한 형태를 나타내거나 QPSK 심볼의 실수 및 허수부로부터 취한 QPSK 심볼 잡음과 유사한 형태를 나타낼 수 있다. 각각의 경우에, 심볼은 소프트 심볼이라 칭한다.

디인터리버 및 컴바이너(266)은 소프트 심볼을 입력받아 도 2a의 인터리버 및 비트맵핑부(204)의 기능과 역 기능을 수행한다. 복수회 수신된 동일한 소프트 심볼이 하나로 결합된다. 이러한 결합 과정은 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 일부 실시예에서는 MR(Maximal-Ratio) 컴바이닝 방식이 사용되며, 이는 수신된 소프트 심볼 각각이 실린 해당 부반송파의 추정된 진폭에 따라 가중하는 것이다. 이어서, 가중된 소프트 심볼은 하나의 출력으로 가산된다. 그리고, 최종 출력되는 소프트 심볼에 대해 인터리버의 동작에 대해 역으로 디인터리빙이 수행된다. FEC 디코더(268)는 디인터리빙된 심볼 열을 디코딩한다. 디코딩된 신호는 남은 신호 처리를 위해 MAC 인터페이스(270)로 전달된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 OFDM 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키기 위한 과정을 설명하는 흐름도이다. 우선, 입력 데이터 열이 수신된다(S300). 이어서, 입력 데이터 열은 전송 데이터 열로 맵핑된다(S302). 여기서, 맵핑과정은 시프트, 리버스, 반복, 시프트 및 리버스, 리버스 및 시프트 등 여러가지 적절한 동작 또는 그 결합에 따른 맵핑 동작이 수행될 수 있다. 맵핑 동작의 선택은 실시예에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 이어서, 전송 데이터 열을 사용하여 OFDM 심볼이 생성된다(204). 동일한 입력 데이터에 대해 맵핑 동작이 선택적으로 반복되어 또다른 OFDM 심볼을 더 생성한다. 일부 실시예에서는 상이한 전송 데이터 열을 생성하기 위해 상이한 맵핑 동작이 사용될 수 있다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 인터리빙 및 비트 맵핑 수행 결과를 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에 따르면 입력 비트 열(b₀, b₁, b₂, b₃,...)이 인터리버로 전달된다. 데이터 비트는 우선, 비트(b₀, b₃, b₆,... b₅₉₇)를 포함하는 제1열, 비트(b₁, b₄, b₇,...b₅₉₈)를 포함하는 제2열 및 비트(b₂, b₅, b₈,...b₅₉₉)를 포함하는 제3열의 세 개의 입력 데이터 열로 인터리빙된다. 일부 실시예에서 상기 열 각각은 톤 인터리버에 의해 보다 떨어진 상이한 부반송파로 맵핑된다. 인터리빙 길이(depth)는 구현 방식에 따른다. 예를 들면, 톤 인터리빙 길이로 10이 사용되면, 톤 인터리빙 후 제1열은 b₀, b₃₀, b₆₀,... b₅₉₇, 제2열은 b₁ b₃₁, b₆₁,...b₅₉₈, 그리고 제3열은 b₂, b₃₂, b₆₂,...b₅₉₉가 된다. 이어서, 입력 열 각각은 홉 대역의 부반송파들을 사용하여 OFDM 심볼로 변조된다. 일부 실시예에서, 변조 과정은 상기 열의 각 수를 대응하는 부반송파 신호와 곱하는 과정을 포함한다. 이어서, 동일한 비트 열이 동일한 순서로 반복되고 다음번 홉 대역의 부반송파를 사용하여 타 OFDM 심볼로 변조된다. 도면을 참조하면, 전송 데이터 패턴(402, 404)은 상이한 레이트로 전송되는 OFDM 심볼을 생성하는데 사용된다. 전송 패턴의 각 열이 변조되어 각 열의 첫 번째 행에 나타낸 홉 대역의 반송파를 사용한 OFDM 심볼을 생성한다. 설명의 편의를 위해, 본 명세서에서 설명될 세 개의 주파수 대역(f1, f2, f3) 간의 대역 호핑은 본 예에 나타낸 순차적인 순서에 따른다. 다만, 다른 실시예에서는 홉 대역의 개수를 상이하게 그리고/또는 홉 순서를 상이하게 할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 매핑 동작으로서 반복이 사용된다. 입력 비트 열 각각은 600 개의 데이터 비트가 12개의 OFDM 심볼로서 전송되는 패턴(402)에서 4 번씩 반복되고 최대 레이트인 1/4 전송 데이터 레이트를 획득한다. 동일한 입력 비트로부터 얻은 두개의 OFDM 심볼이 동일한 부반송파 주파수를 사용하여 변조되므로, 반복에 따라 다소 주파수 다이버시티 손실이 발생한다. 예를 들면, 비트 열(b₀-b₅₉₇) 은 홉 대역(f1)의 부반송파를 사용하여 최초로 변조되며, 동일한 중복 비트 블럭이 이어서 홉 대역(f1, f3)의 부반송파를 사용하여 변조되며, 다시 홉대역(f1)에 대해 변조된다. 동일한 부반송파들에 의해 동일한 심볼을 전송하므로 데이터는 유사한 멀티패스와 페이딩 조건에 처하게 된다는 의미이므로, 결국 주파수 다이버시티가 감소하게 된다. 비트 패턴(404)에서, 비트 열은 두번 반복되고, 중복 비트 열이 동 일한 부반송파 주파수에서 반복되는 것이 아니므로 주파수 다이버시티 문제는 다소 달라진다. 그러나, 제1 비트 b₀ 및 제2 비트 b₁과 같은 인접 비트는 동일한 부반송파 주파수로 전송될 수 있어, 여전히 유사한 페이딩 조건에 처하게 된다.

도 4b는 도 4a에 도시된 인터리빙 및 반복 기능에 대한 구현에 사용되는 인터리버 및 비트맵핑부를 나타내는 블럭도이다. 본 예에서, 입력 데이터 열은 우선 N_h×N_CBPS 블럭 인터리버(452)를 이용하여 인터리빙되며, 여기서 N_h는 홉 대역의 수에 대한 함수이고, N_CBPS 는 후술하는 예에서는 200으로 설정되는 반복전의 OFDM 심볼 당 코드 비트의 개수에 해당한다. 인터리버(452)는 입력 비트를 열 방향에 따라 N_h×N_CBPS 매트릭스로 기록되고, 행 방향 순서에 따라 독출된다. N_h 의 연속되는 비트의 서브열은 N_h 의 OFDM 심볼(또는 홉 대역)으로 확장된다. 따라서, 출력 비트는 이어서 톤 인터리버로도 또한 칭하는 제2 인터리버(454)에 의해 인터리빙되며, 이에 따라 크기가 N_CBPS 인 비트 블럭에 대해 동작하여, 각 OFDM 심볼의 N_CBPS 비트를 상이한 톤(부반송파)으로 분배한다.

비트맵핑부(456)는 인터리빙된 비트에 대해 하나 또는 그 이상의 맵핑 동작을 수행한다. 맵핑 동작은 실시예에 따라 다양하며 시스템의 동작 데이터 레이트와 같은 변수에 따라 달라진다. 본 예에서는, 입력 비트를 비트 패턴(402, 404)과 같은 비트 패턴으로 맵핑하기 위해 반복 함수가 사용된다. 비트맵핑부(456)의 출력은 선택적으로 공액복소수 반복기(458)로 입력되어, N_CBPS 비트의 각 블럭내에서 비트를 반복하여 하나의 OFDM 심볼에 맞도록 블럭을 확장시킨다. 일부 실시예에서, 일부 비트는 반복 과정 중 인버팅이 수행되고 쌍으로 짝지어져, 그 중심을 축으로 공액 복소수 대칭을 나타내는 QPSK 심볼 블럭으로 맵핑된다. 이에 따라 IFFT 출력이 실수값을 갖게 된다. 또한, 일부 실시예에서 공액복소수 처리 과정은 생략된다. 상기 실시 예에서, 맵핑 동작은 공액복소수 처리 과정 이전에 수행된다. 그러나, 일부 실시예에서는 맵핑 동작은 공액복소수 처리과정 이후에 수행되거나, 또는 공액 복소수 동작 이전 및 이후에 수행된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 데이터 패턴을 나타낸 도면이다. 타 실시예에서는 상이한 확장율도 가능하나 설명의 편의상 본 실시예에서 확장율은 4로 사용한다. 본 실시예에 따르면, 열(500)은 인터리빙된 비트 열(b₀-b₅₉₇)인 제1 입력 데이터 열을 나타내며, 홉 대역(f1)의 부반송파를 사용하여 변조된다. 본 예에서 전송 데이터 열을 생성하기 위해 사용된 맵핑 동작은 리버설(reversal) 동작이다. 다시 말해, 입력 데이터 비트 열이 리버스된 후 홉 대역(f2)의 부반송파에 의해 변조된다. 리버스된 열에 대해 상기 과정이 반복되어 홉 대역(f3)을 통해 전송되는 전송 데이터 열(504)이 생성되며, 상기 과정이 재차 반복되어 홉 대역(f1)을 통해 전송되는 전송 데이터 열(506)이 생성되고, 이와 유사하게 이하 각 전송 데이터 열이 생성된다. 일부 실시예에서, 홉 대역(f3) 및 이후의 홉 대역(f1) 그리고 이 후의 홉 대역(f2)과 관련된 데이터 열을 생성하기위해 두번의 인버스(Inversion) 동작을 수행하는 대신, 제1 홉 대역(f1) 및 홉 대역(f2)과 관련된 전 송 데이터 열을 저장하고 홉 대역(f3) 및 이 후의 홉 대역(f1)에 대해 반복 사용한다. 마찬가지로, 입력 데이터 비트 열(b₁-b₅₉₈)을 사용하여 홉 대역(f2, f3, f1 및 f2)에 대응하는 후속 4 개의 전송 데이터 열을 생성하고, 입력 데이터 비트 열(b₂-b₅₉₉)을 사용하여 홉 대역(f3, f1, f2 및 f3)에 대응하는 후속 4 개의 전송 데이터 열을 생성한다. 도 4b의 인터리버 및 비트맵핑부(450)와 유사한 인터리버 및 비트맵핑부 블럭은 비트 패턴(510)을 생성한다. 본 실시예에서 비트맵핑부는 맵핑된 비트에 대해 비트 순서 리버스 동작을 수행하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 맵핑 동작은 시프트 동작을 포함한다. 도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전송 데이터 패턴을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 따르면, 열(600)은 입력 비트 열(b₀-b₅₉₇)을 홉 대역(f1)의 부반송파로 맵핑시키는 것을 나타낸다. 데이터 열은 이어서 순환 방식으로 시프트되고 홉 대역(f2)의 부반송파를 사용하여 변조되어 새로운 열(602)이 생성되며, 이러한 과정이 반복되어 열(604, 606)이 이어서 생성된다. 여기서, 비트는 각 맵핑 동작마다 한 자리씩 순환적으로 시프트되나, 임의의 적절한 간격(L)의 시프트도 무관하다. 일부 실시예에서, 멀티패스와 페이딩에 따른 데이터 수정을 감소시키기 위해 모든 반복 비트 및 그 인접 비트를 멀리 떨어진 부반송파 사이로 확장시키도록 L 값이 선택된다.

또다른 맵핑 동작으로서, 입력 데이터 열이 우선 시프트 되고 이어서 리버스되는 시프트 및 리버스, 그리고 입력 데이터 열이 우선 리버스 되고 이어서 시프트되는 리버스 및 시프트를 포함하는 맵핑 동작이 사용되기도 한다. 도 7은 본 발명 의 또다른 실시예에 다른 전송 데이터 패턴을 나타낸 도면이다. 본 실시예에 따르면, 시프트 및 리버스 동작 뿐만 아니라 시프트 동작도 사용된다. 열(700)에 나타낸 제1 입력 데이터 열은 홉 대역(f1)에 대한 제1 OFDM 심볼을 생성하기 위한 것이다. 입력 데이터 열은 이어서 순환적으로 1 비트씩 시프트되고 리버스되어 열(702)로 나타낸 홉 대역(f2)에 대한 전송 데이터 열을 생성한다. 다른 실시예에서는 상이한 시프트 간격을 적절하게 사용할 수 있고, 시프트 방향 또한 상이하게 선택할 수 있다. 이어서, 새로운 열에 순환적 시프트 동작을 수행하고 열(704)로 나타낸 홉 대역(f3)에 대한 전송 데이터 열을 생성한다. 이어서, 열(704)로 나타낸 데이터 열에 대해 시프트 및 리버스 동작을 수행하고 열(706)로 나타낸 다른 데이터 열을 생성한다. 입력 데이터 열(b₁-b₅₉₈) 및 입력 데이터 열(b₂-b₅₉₉)에 대해 유사한 변환을 수행하여 4 개의 OFDM 심볼을 각각 생성한다.

상기 설명에 있어서 순환적 시프트 동작은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

여기서, a_T[i]는 입력 데이터 열을 나타내며, b[i]는 입력 데이터 열에 대해 순환적 시프트 동작이 수행된 전송 데이터 열을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터리빙 및 반복 기능을 구현하기 위해 사용되는 회로를 나타내는 블럭도이다. 본 실시예에 따르면, 두 개의 기능이 모두 회로(800)에 의해 수행된다. 일부 실시예에서, 기능은 별도의 구성요소를 사용하여 구현된다. 입력 데이터 열은 메모리(802)로 전송된다. 기록 주소 생성부(804)는 메모리(802)에 저장된 비트 열을 인터리빙시키기 위해 입력 데이터 열의 각각의 비트를 기록할 메모리 주소를 결정한다. 본 실시예에서, 기록 주소 생성부(804)는 두 개의 제어 동작을 수행한다. 즉, 데이터 독출을 위해 인터리빙된 열을 저장할 오프셋 위치를 결정하는 오프셋 제어 및 독출 동작시 비트를 전진 순서로 읽을 것인지 또는 후진 순서로 읽을 것인지를 결정하는 모드 제어를 수행한다. 데이터는 메모리(802)에서 복수회 독출되어 반복 전송 데이터 열을 생성한다. 일부 실시예에서 인터리빙 및 맵핑 기능은 별도의 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다.

도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 송신기를 나타낸 블럭도이다. IFFT의 동작 이전의 비트 순서 리버스 동작은, IFFT의 출력에서 복소 QPSK 심볼의 실수(I) 및 허수(Q) 성분에 대해 상호교환하는 과정과 효과가 동일하므로, 도 2의 송신기(230)에 나타낸 바와 같이 IFFT 전단에서도 수행될 수 있다. 송신기(930)의 구성요소 중 송신기(230)의 구성요소와 유사한 구성요소는 유사한 기능을 수행한다. 송신기(930)에서 인터리버 및 비트맵핑부(902)는 인터리빙 동작, 시프트 동작 또는 두개의 동작 모두를 수행한다. 교환부(904)는 비트 순서 리버스 동작을 수행한다. 교환부(904)는 제1 OFDM 심볼을 그대로 전송하고 제2 OFDM 심볼의 I 와 Q 성분을 교환한다.

교환부(904)에서 실시되는 제2 OFDM 심볼에 대한 I 와 Q 성분의 교환을 다음 의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

여기서, C_D,2n[l] 은 상기한 제1 OFDM 심볼의 예, C_D,2n+ ₁[l]는 제2 OFDM 심볼의 예이며, d_frame[k]는 교환부(904)로 입력되는 OFDM 심볼로서 k=0,1,2,...이며, N_D는 예를 들면 100인 상수로서 OFDM 심볼을 소정 개수씩 그룹화한다.

또한, N_D 는 데이터 부반송파의 개수, N_sync 은 PLCP 프리앰블의 심볼개수, N_hdr 은 PLCP 헤더의 심볼개수를 나타내며, imag(.)는 입력 OFDM 심볼의 I 성분, real(.)는 입력 OFDM 심볼의 Q 성분을 나타낸다.

그리고,

에 해당하며, 여기서 p[.]는 길이 127의 의사 랜덤 열을 나타낸다.

따라서, 수신측에서는 OFDM 심볼을 MR 컴바이닝과 같은 혼합 방식(combine technique)을 사용하여 혼합하여, 소프트 비트라 칭하는 소프트 심볼을 형성한다. 그리고, 매 두번째 비트 블럭의 소프트 비트의 순서를 리버스한다. 소프트 심볼은, 우선 디인터리버에 의해 N_CBPS 소프트 비트의 블럭에 대해 동작하여 디인터리빙되어 송신기의 톤 인터리버에 의한 효과의 역 기능을 수행하며, 이어서 N_h×N_CBPS 블럭 디인터리버에 의해 송신기의 제1 인터리버에 의한 효과의 역 기능을 수행한다.

본 발명에 따르면, 입력 데이터 비트에 대해 반복, 시프트, 리버스, 시프트 및 리버스, 리버스 및 시프트 등의 비트 처리 동작을 수행함으로써 동일한 데이터에 대한 주파수 다이버시티 및 인접한 데이터 비트에 대한 다이버시티를 향상시킬 수 있다.

또한, 기존 디지털 송신장치 및 수신장치의 하드웨어 구현에 대한 복잡도가 증가하지 않아 비용 증가가 없다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims

복수의 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 OFDM 신호 처리방법에 있어서,

입력 데이터 열을 수신하는 단계;

상기 입력 데이터 열을 순환적 시프트하는 단계; 및

순환적 시프트된 입력 데이터 열을 사용하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
삭제
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제 1항에 있어서,

상기 순환적 시프트는 상기 입력 데이터 열 a_T[i]에 대해 아래의 수학식에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 입력 데이터 열은 인터리빙되는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열에 대해 소정의 제2 맵핑 동작을 수행하여 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열을 반복시켜 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열에 대해 반복, 시프트, 리버스, 시프트 및 리버스, 리버스 및 시프트 중 어느 하나를 포함하는 제2 맵핑 동작을 수행하여 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 입력 데이터 열에 대해 소정의 제2 맵핑 동작을 수행하여 상기 OFDM 심볼로 전송하기 위한 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
제 1항에 있어서,

상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열을 맵핑시켜 제2 전송 데이터 열을 생성하고, 상기 제2 전송 데이터 열을 이용하여 제2 OFDM 심볼을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
입력 데이터 열을 수신하는 인터페이스; 및

상기 인터페이스와 연결되어, 상기 입력 데이터 열을 순환적 시프트하고, 순환적 시프트된 입력 데이터 열을 사용하여 OFDM 심볼을 생성하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신기.
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삭제
제 13항에 있어서,

상기 순환적 시프트는 상기 입력 데이터 열 a_T[i]에 대해 아래의 수학식에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
제 13항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열에 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
제 13항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 입력 데이터 열을 인터리빙하는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
제 13항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열에 대해 소정의 제2 맵핑 동작을 수행하여 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
제 13항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열을 반복시켜 제2 OFDM 심볼을 생성하는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
제 13항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열에 대해 반복, 시프트, 리버스, 시프트 및 리버스, 리버스 및 시프트 중 어느 하나를 포함하는 제2 맵핑 동작을 수행하여 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
제 13항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 입력 데이터 열에 대해 소정의 제2 맵핑 동작을 수행하여 상기 OFDM 심볼로 전송하기 위한 제2 전송 데이터 열로 맵핑시키는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
제 13항에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 순환적 시프트된 입력 데이터 열을 맵핑시켜 제2 전송 데이터 열을 생성하고, 상기 제2 전송 데이터 열을 이용하여 제2 OFDM 심볼을 생성하는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
복수의 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 프로그램이 기록된 기록매체에 있어서,

입력 데이터 열을 수신하는 단계;

상기 입력 데이터 열을 순환적 시프트하는 단계; 및

순환적 시프트된 입력 데이터 열을 사용하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계;를 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
복수의 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 OFDM 신호 처리방법에 있어서,

입력 데이터 열을 수신하는 단계;

상기 입력 데이터 열을 인터리빙하는 단계;

인터리빙된 입력 데이터열을 순환적 시프트하는 단계;

순환적 시프트된 입력 데이터 열에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계;

상기 OFDM 심볼의 일부에서 I 및 Q 성분을 교환하는 단계; 및

교환된 상기 OFDM 심볼을 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리방법.
제 26항에 있어서,

상기 I 및 Q 성분 교환 단계는, 상기 OFDM 심볼 d_frame[k], k=0,1,2,...에 대해 아래의 수학식에 따라 수행되며,

여기서, N_D는 상기 OFDM 심볼을 그룹화하는 상수이며, N_D 는 데이터 부반송파의 개수, N_sync 은 PLCP 프리앰블의 심볼개수, N_hdr 은 PLCP 헤더의 심볼개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리 방법.
제 27항에 있어서,

상기 Pspread는 아래의 수학식에 따라 산출되며,

여기서 p[.]는 소정 길이의 의사 랜덤 열을 나타내는 것을 특징으로 하는 OFDM 신호 처리 방법.
입력 데이터 열을 수신하는 인터페이스; 및

상기 인터페이스와 연결되어, 상기 입력 데이터 열을 인터리빙하고, 인터리빙된 입력 데이터 열을 순환적 시프트하며 순환적 시프트된 입력 데이터 열에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 OFDM 심볼의 일부에서 I 및 Q 성분을 교환하며, 교환된 상기 OFDM 심볼을 전송하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 송신기.
제 29항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 OFDM 심볼 d_frame[k], k=0,1,2,...에 대해 아래의 수학식에 따라 I 및 Q 성분 교환을 수행하며,

여기서, N_D는 상기 OFDM 심볼을 그룹화하는 상수이며, N_D 는 데이터 부반송파의 개수, N_sync 은 PLCP 프리앰블의 심볼개수, N_hdr 은 PLCP 헤더의 심볼개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
제 30항에 있어서,

상기 Pspread는 아래의 수학식에 따라 산출되며,

여기서 p[.]는 소정 길이의 의사 랜덤 열을 나타내는 것을 특징으로 하는 OFDM 송신기.
복수의 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하는 신호의 주파수 다이버시티를 향상시키는 프로그램이 기록된 기록매체에 있어서,

입력 데이터 열을 수신하는 단계;

상기 입력 데이터 열을 인터리빙하는 단계;

인터리빙된 입력 데이터 열을 순환적 시프트하는 단계;

순환적 시프트된 입력 데이터 열에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 적용하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계;

상기 OFDM 심볼의 일부에서 I 및 Q 성분을 교환하는 단계; 및

교환된 상기 OFDM 심볼을 전송하는 단계;를 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
제 32항에 있어서,

상기 I 및 Q 성분 교환 단계는, 상기 OFDM 심볼 d_frame[k], k=0,1,2,...에 대해 아래의 수학식에 따라 수행되며,

여기서, N_D는 상기 OFDM 심볼을 그룹화하는 상수이며, N_D 는 데이터 부반송파의 개수, N_sync 은 PLCP 프리앰블의 심볼개수, N_hdr 은 PLCP 헤더의 심볼개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
제 33항에 있어서,

상기 Pspread는 아래의 수학식에 따라 산출되며,

여기서 p[.]는 소정 길이의 의사 랜덤 열을 나타내는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
입력 신호를 수신하는 단계;

상기 입력 신호를 기저 대역 신호로 변환하는 단계;

상기 기저 대역 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하여 복수의 반복 소프트 심볼을 생성하는 단계; 및

상기 복수의 소프트 심볼을 컴바인하여 하나의 소프트 심볼을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 수신기의 신호 복조방법.
입력 신호를 수신하는 인터페이스; 및

상기 입력 신호를 기저 대역 신호로 변환하고, 상기 기저 대역 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하여 복수의 반복 소프트 심볼을 생성하며, 상기 복수의 소프트 심볼을 컴바인하여 하나의 소프트 심볼을 생성하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 수신기.
입력 신호를 수신하는 단계;

상기 입력 신호를 기저 대역 신호로 변환하는 단계;

상기 기저 대역 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하여 복수의 반복 소프트 심볼을 생성하는 단계; 및

상기 복수의 소프트 심볼을 컴바인하여 하나의 소프트 심볼을 생성하는 단계;를 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.