KR100964385B1 - 송신 장치의 임펄스 샘플 결정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 송신 장치의 임펄스 샘플 결정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 임펄스 샘플 결정 장치는 송신 장치 내 증폭기 특성을 파악하기 위해 제1 입력 심볼을 송신 장치로 전송하여 제1 출력 심볼을 수신하고, 제1 출력 심볼을 분석하여 송신 장치 내 증폭기가 선형 증폭기인지 여부를 판단한다. 판단 결과, 송신 장치 내 증폭기가 선형 증폭기인 경우에, 임펄스 샘플 크기를 결정하기 위한 제2 입력 심볼을 생성하여 송신 장치로 전송하고, 송신 장치의 PBF(Power Booting Factor)를 설정된 범위 내에서 변경하면서 제2 입력 심볼에 대응하는 제2 출력 신호의 BER(Bit Error rate)을 측정한다. 그리고 설정된 범위의 BER을 갖는 PBF 중 가장 낮은 값을 기초로 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정한다.
이러한 본 발명에 따르면, IP-OFDM 시스템 송신 장치의 최적 임펄스 샘플 크기를 결정할 수 있어 IP-OFDM 시스템에서 발생할 수 있는 비선형 왜곡 현상을 최소화하여 시스템 성능을 크게 향상 시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
송신장치, 임펄스샘플, OFDM, IP, 증폭기

Description

송신 장치의 임펄스 샘플 결정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETERMINING IMPULE SAMPLE IN TRANSMITTER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 송신 장치의 임펄스 샘플 결정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 IP-OFDM(Impulse Postfix Othogonal Frequency Division Modulation)방식 시스템에서 증폭기를 고려하여 송신 장치의 임펄스 샘플을 결정하기 위한 임펄스 샘플 결정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
IP-OFDM 시스템은 채널 추정을 위해 파일롯(Pilot)을 쓰는 고전적인 OFDM 시스템과는 달리 ZP(Zero Padded)-OFDM의 뒷부분에 하나의 임펄스 샘플과 여러 개의 제로 샘플로 이루어진 임펄스 포스트픽스(Impulse Postfix)를 부가함으로써 간단하지만 강력한 채널 추정 성능을 제공하는 시스템이다.
IP-ODFM 시스템은 고정된 전송 전력에서 전력을 할당하는 것이므로 너무 많은 전력을 임펄스 샘플에 할당할 경우, 높은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)문제, 데이터 심볼의 전력 손실 등으로 인하여 시스템의 성능이 낮아지는 문제점이 있다. 또한 반대로 너무 낮은 전력을 임펄스 샘플에 할당할 경우 역시 채널 추정능력의 저하로 시스템의 성능이 낮아진다.
이러한 문제점들로 인하여 IP-OFDM 시스템에서 적절한 임펄스 샘플 크기를 결정하는 것은 상당히 중요한 문제로 대두되고 있다.
현재 OFDM 신호크기의 통계적인 특성을 바탕으로 한 임펄스 샘플 결정 기법이 제안되어 있으나, 실제 시스템에 적용할 때 그 유용성이 떨어진다. 왜냐하면 통계적 임펄스 샘플 결정 기법은 OFDM 신호의 분포도에서 어느 위치에서 임펄스 샘플을 위치시킬지는 결정할 수 있지만, 위치 결정으로 인하여 시스템의 성능에 어떠한 영향을 주는지를 분석하는 데에는 한계가 있기 때문이다. 더욱이 높은 PAPR문제는 통신 시스템 송신단 끝에 위치하고 있는 증폭기에 특히 문제가 되기 때문에, 임펄스 샘플을 결정하는 데 있어서 증폭기의 존재를 인식하는 것은 가장 중요한 문제 중의 하나이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 IP-OFDM 방식 시스템에서 증폭기를 고려하여 송신 장치의 임펄스 샘플을 결정하기 위한 임펄스 샘플 결정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따라서, 송신장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 임펄스 샘플 결정 장치는,
상기 송신 장치 내 증폭기의 종류를 판단하기 위한 제1 입력 심볼 및 상기 임펄스 샘플 크기를 결정하기 위한 제2 입력 심볼을 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 신호 생성부; 상기 제1 입력 심볼에 대응되는 제1 출력 신호를 수신하고, 상기 제1 출력 신호의 파형을 분석하여 상기 증폭기가 선형 또는 비선형인지 여부를 판단하는 증폭기 선별부; 및 상기 증폭기 선별부의 판단에 기초하여 상기 증폭기가 선형인 경우에, 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 출력 신호를 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하며, 상기 증폭기가 비선형인 경우에, 설정된 최대 허용 가능한 왜곡 확률 또는 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 파라미터를 이용하거나 상기 증폭기의 IBO(Input back-off)값을 이용하여 임펄스 샘플 크기를 결정하는 임펄스 샘플 결정부를 포함한다.
여기서, 상기 임펄스 샘플 결정부는,
상기 증폭기가 선형 증폭기인 경우에, 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 설정된 범위 내에서 변경하여 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 출력 신호의 PBF(Power Booting Factor) 대 BER(Bit Error rate)을 측정하고, 설정된 범위의 BER을 갖는 임펄스 샘플 크기 중 가장 낮은 PBF 값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플의 크기를 결정한다.
여기서, 임펄스 샘플 결정 장치는 사용자로부터 상기 IBO값을 수신하여 저장하는 입력부를 더 포함하며,
상기 임펄스 샘플 결정부는, 상기 증폭기가 비선형 증폭기인 경우에, 상기 IBO값이 저장되어 있는지 여부를 판단하고, 상기 IBO값이 저장되어 있으면 상기 IBO값을 기초로 상기 임펄스 샘플의 크기를 결정한다.
여기서, 상기 IBO값이 저장되어 있지 않으면, 상기 출력 신호가 상기 최대 허용 가능한 왜곡 확률 또는 상기 CCDF 파라미터에 매칭되는 최대 신호 값을 넘지 않는 최대 PBF(Power Booting Factor)를 측정하고, 측정된 PBF를 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정한다.
본 발명의 특징에 있어서, 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 장치의 임펄스 샘플 결정 방법은,
상기 임펄스 샘플 크기를 결정하기 위한 입력 심볼을 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계; 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 설정된 범위 내에서 변경하면서 상기 입력 심볼에 대응하는 출력 신호의 BER(Bit Error rate)을 측정하는 단계; 및 설정된 범위의 BER을 갖는 임펄스 샘플 크기 중 가장 낮은 값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 있어서, 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 장치의 임펄스 샘플 결정 방법은,
상기 송신 장치 내 증폭기의 IBO(Input back-off)값이 저장되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 상기 IBO값이 저장되어 있지 않으면, 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 설정된 범위 내에서 변경하여 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 출력 신호가 설정된 최대 허용 가능한 왜곡 확률 또는 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 파라미터에 매칭되는 최대 신호값을 넘지 않는 최대 PBF(Power Booting Factor)를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 최대의 PBF(Power Booting Factor)를 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기로 결정하는 단계를 더 포함한다.
여기서 상기 판단 결과, 상기 IBO값이 저장되어 있으면, 상기 IBO값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 단계를 더 포함하는 임펄스 샘플 결정 방법.
본 발명의 특징에 따라서, 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 장치의 임펄스 샘플 결정 방법은,
상기 송신 장치 내 증폭기 특성을 파악하기 위해 제1 입력 심볼을 상기 송신 장치로 전송하여 제1 출력 심볼을 수신하는 단계; 상기 제1 출력 심볼을 분석하여 상기 송신 장치 내 증폭기가 선형 증폭기인지 여부를 판단하는 단계; 상기 송신 장치 내 증폭기가 선형 증폭기인 경우에, 상기 임펄스 샘플 크기를 결정하기 위한 제2 입력 심볼을 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계; 상기 송신 장치의 PBF(Power Booting Factor)를 설정된 범위 내에서 변경하면서 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 제2 출력 신호의 BER(Bit Error rate)을 측정하는 단계; 및 설정된 범위의 BER을 갖는 PBF 중 가장 낮은 값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 단계를 포함한다.
여기서, 임펄스 샘플 결정 방법은 상기 증폭기가 선형 증폭기가 아닌 경우에, 상기 증폭기의 IBO(Input back-off)값이 저장되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 IBO값이 저장되어 있는지 여부에 대한 판단 결과, 상기 IBO값이 저장되어 있지 않으면, 상기 송신 장치의 PBF(Power Booting Factor)를 설정된 범위 내에서 변경하여 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 출력 신호가 설정된 최대 허용 가능한 왜곡 확률 또는 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 파라미터에 매칭되는 최대 신호 값을 넘지 않는 최대 PBF를 측정하고, 측정된 최대 PBF를 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기로 결정하는 단계를 더 포함한다.
여기서, 임펄스 샘플 결정 방법은 상기 IBO값이 저장되어 있는지 여부에 대한 판단 결과, 상기 IBO값이 저장되어 있으면, 상기 IBO값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 임펄스 샘플 결정 장치를 통해 IP-OFDM 시스템의 송신 장치 내 증폭기를 고려하여 송신 장치에서 이용할 수 있는 최적의 임펄스 샘플의 크기를 결정할 수 있으며, 이를 통해 IP-OFDM 시스템에서 발생할 수 있는 비선형 왜곡 현상을 최소화하여 시스템 성능을 크게 향상 시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있 다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치의 임펄스 샘플 결정 장치 및 그 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정 장치의 구성을 도시한 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정 장치(200)에 의해 임펄스 샘플이 결정되는 송신 장치(100)에 대하여 간략히 설명한다.
송신 장치(100)는 IP-OFDM(Impulse Postfix Othogonal Frequency Division Modulation; 이하, "IP-OFDM"이라 함) 방식의 장치로, 역 패스트 푸리에 변환부(110), 제로 패이딩부(120), 임펄스 포스트픽스 삽입부(130) 및 증폭기(140)를 포함한다.
역 패스트 푸리에 변환부(110)는 입력받은 심볼에 대하여 역 패스트 푸리에 변환을 수행하고, 역 패스트 푸리에 변환된 심볼을 제로 패이딩부(120)로 전송한다. 이때, 역 패스트 푸리에 변환부(110)는 N(부반송파 개수)=64 의 심볼을 생성하여 제로 패이딩부(120)로 전송한다.
제로 패이딩부(120)는 역 패스트 푸리에 변환부(110)로부터 수신한 심볼에 제로 페이딩을 수행하여 ZP-OFDM(Zero Padded Othogonal Frequency Division Modulation; 이하, "ZP-OFDM"이라고 함)심볼을 생성한다. 그리고, 생성된 ZP-OFDM 심볼을 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)로 전송한다. 이때, 제로 패이딩부(120)은 제로 페이딩과 함께, L(가드 인터벌)=16을 삽입하여 ZP-OFDM 심볼을 생성한다.
임펄스 포스트픽스 삽입부(130)는 제로 패이딩부(120)로부터 ZP-OFDM 심볼을 수신하고, 수신한 ZP-OFDM 심볼 뒤에 임펄스 샘플 결정 장치(200)에 의해 설정된 임펄스 샘플 크기에 매칭되는 하나의 임펄스 샘플과 여러 개의 제로(Zero) 샘플로 이루어진 임펄스 포스트픽스를 부가한 IP-OFDM 심볼을 생성한다. 그리고, 생성된 IP-OFDM 심볼을 증폭기(140)로 전송한다.
증폭기(140)는 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)로부터 IP-OFMD 심볼을 수신하고, 수신된 IP-OFDM 심볼을 일정 신호레벨까지 증폭하여 출력한다.
다음은 송신 장치(100)의 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)가 부가하는 임펄스 샘플의 크기를 결정하는 임펄스 샘플 결정 장치(200)를 상세히 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정 장치(200)는 신호 생성부(210), 임펄스 샘플 결정부(220), 입력부(230), 증폭기 선별부(240) 및 채널 노이즈 적용부(250)를 포함한다.
신호 생성부(210)는 실험 심볼을 생성하여 역 패스트 푸리에 변환부(110) 또는 증폭기(140)로 전송한다. 이때, 신호 생성부(210)는 증폭기 선별부(240)의 제어에 의해 실험 심볼을 생성하여 역 패스트 푸리에 변환부(110) 또는 증폭기(140)로 전송한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 생성부(210)가 생성하는 실험 심볼은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식의 심볼이다. 이때, 신호 생성부(210)는 QPSK 외 16 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등의 다양한 변조 방식을 이용한 심볼을 생성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 생성부(210)는 동일한 실험 심볼을 역 패스트 푸리에 변환부(110) 및 증폭기(140)로 전송하지만, 서로 다른 실험 심볼을 생성하여 역 패스트 푸리에 변환부(110) 및 증폭기(140)로 전송할 수도 있다.
임펄스 샘플 결정부(220)는 증폭기 선별부(240)로 송신 장치(100)의 증폭기(140)에 대한 성향 정보를 요청하고, 요청된 성향 정보를 기초로 증폭기(140)가 선형 인지, 비선형인지에 대한 증폭기(140) 특성을 판단한다. 그리고, 판단된 증폭기의 특성을 기초로 송신 장치(100)의 임펄스 샘플 크기를 결정한다.
임펄스 샘플 결정부(220)는 증폭기(140)가 선형 증폭기인 경우에, 실험 심볼을 역 패스트 푸리에 변환부(110)로 전송하도록 신호 생성부(210)로 요청하고, 증폭기(140)가 출력하는 심볼을 수신하여 BER(Bit Error Rate; 이하, "BER"이라 함)를 측정한다. 이때, 임펄스 샘플 결정부(220)는 설정된 범위(예를 들어, 1dB~12dB 범위) 내 1dB로부터 12dB까지 순차적으로 1dB씩 증가하면서 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기에 대한 PBF(Power Booting Factor; 이하, "PBF"라고 함) 를 결정한다. 그리고 설정된 범위 내 1dB씩 증가하는 PBF에 대응하여 증폭기(140)로부터 수신되는 출력 심볼의 BER을 각각 저장한다. 이때, 임펄스 샘플 결정부는 PBF를 1dB씩 증가하면서 BER을 측정하였지만, 상황에 따라 시스템 설계자가 PBF의 증가폭을 선택할 수 있다.
그리고, 임펄스 샘플 결정부(220)는 설정된 범위의 BER를 갖는 PBF의 범위를 선정하고, 선정된 PBF의 범위 중 가장 낮은 값을 갖는 PBF을 기초로 임펄스 포스트 픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기를 결정한다. 이때, 임펄스 샘플 결정부(220)는 하기의 수학식 7을 통해 PBF를 기초로 임펄스 포스트 픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기를 결정한다.
한편, 증폭기(140)가 선형인 경우에, 임펄스 샘플 결정부(220)의 PBF 결정 방법을 하기의 도 2를 통해 후술한다.
또한, 임펄스 샘플 결정부(220)는 증폭기(140)가 비선형 증폭기인 경우에, 증폭기(140)의 인풋 백오프 파라미터(Input back-off parameter; 이하, "IBO값"이라 함) 가 사용자로부터 수신하여 저장되어 있는지 여부를 판단하고, IBO값이 저장 되어 있지 않은 경우에, PBF 결정 방법을 통해 임펄스 샘플 크기를 결정한다.
여기서, 임펄스 샘플 결정부(220)의 PBF 결정 방법은 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기에 대한 PBF를 설정된 범위에서 변동하면서 송신장치(100)에 주어진 IP-OFDM 신호의 설정된 최대 허용 가능한 왜곡 확률(또는 CCDF 파라미터; Complementary Cumulative Distribution Function 파라미터)를 이용하여 아주 적은 왜곡 만으로 채널로 나갈 수 있는 최적의 PBF을 얻고, 얻은 PBF를 기초로 최적의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 방법이다. 구체적으로, 임펄스 샘플 결정부(220)는 다음의 수학식 1 및 2를 기반으로 하여 PBF 결정 방법에 의한 임펄스 샘플 크기를 결정한다.
Figure 112008066611417-pat00001
수학식 1과 같이, 송신 장치(100)에서 삽입되는 임펄스 샘플 전력(ISAPR; Impulse Sample to Average Power Ratio))대 평균 전력비와 허용 가능한 CCDF에서의 최대 전력 대 평균 전력비(PAPR)가 동일하게 설정 되어야 하므로, 수학식 2와 같이 최적 PBF(p)는
Figure 112008066611417-pat00002
과 같게 된다.
Figure 112008066611417-pat00003
따라서, CCDF 또는 허용 가능한 최대 왜곡 확률이 파라미터값으로 주어진 경우에, 임펄스 샘플 결정부(220)는 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기에 대한 PBF를 주어진 최대 허용 왜곡 확률(또는 CCDF 파라미터) 내에서 큰 왜곡 없이 보낼 수 있는 최대 PBF을 결정한다. 구체적으로, 임펄스 샘플 결정부(220)는 송신 장치(100)의 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)를 제어하여 임펄스 샘플 크기를 변화하고, 변화에 따라 증폭기(140)를 통해 출력되는 신호의 ISAPR이 최대 허용 왜곡 확률 (또는 CCDF 파라미터)값에 매칭되는 PAPR 값을 넘지 않는 최대 PBF값을 측정한다.
또한, 임펄스 샘플 결정부(220)는 증폭기(140) 판단에 따라 증폭기(140)가 비선형인 경우에, 증폭기(140)의 IBO값이 저장되어 있으면, PBF를 IBO값과 동일하게 적용하여 임펄스 샘플 크기를 결정한다.
PBF를 IBO값과 동일하게 결정하는 이유에 대하여 다음의 수학식 3 및 4를 통해 설명한다.
Figure 112008066611417-pat00004
Figure 112008066611417-pat00005
는 증폭기(140)에서 왜곡 없이 허용 가능한 최대 진폭(amplitude)이고,
Figure 112008066611417-pat00006
은 평균 입력 전력이다.
IP-OFDM의 심볼벡터 u에 IBO값을 설정하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
이때, IBO=0dB에서 동작한다고 가정하면,
Figure 112008066611417-pat00007
=
Figure 112008066611417-pat00008
로 나타낼 수 있다.
Figure 112008066611417-pat00009
PBF를 IBO값과 같게 정하면 임펄스 샘플 크기는
Figure 112008066611417-pat00010
가 되며, 이때 최적의 경우가 된다. 왜냐하면 임펄스 샘플 크기
Figure 112008066611417-pat00011
는 왜곡 없이 증폭기(140)를 통과할 수 있는 최대값이기 때문이다. 일반적으로 비선형 증폭기(140)를 고려한 경우는 무한 선형 증폭기(140)의 경우보다 낮은 PBF가 설정된다.
Guard interval의 길이와 IP (Impulse Postfix) 의 길이가 L로 동일하다고 가정하 면 상기 수학식 4에 나타낸 IP-OFDM의 심볼벡터 u는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008066611417-pat00012
X는 1*N의 데이타 벡터, g는 1*L의 ZERO 벡터이고 P는 채널추정을 위한 1*L의 IP 벡터이다.
P는 한 개의 임펄스 샘플, s 와 L-1개의 zero 샘플들로 이루어져 있다.
또한, 수학식 5에 나타낸 P는 다음의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008066611417-pat00013
Figure 112008066611417-pat00014
는 1*(L-1)의 zero 벡터를 나타낸다.
Figure 112008066611417-pat00015
를 평균 심볼 amplitude라고 하고, P를 Power Boosting Factor (PBF)라고 하면 수학식 6은 다음의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008066611417-pat00016
PBF가 IBO과 동일하게 설정되었을 때가 최적이라는 것을 하기의 도3 및 도 4 의 시뮬레이션 결과를 통해 후술하기로 한다.
입력부(230)는 사용자로부터 IBO값을 수신하여 저장하고, 저장된 IBO값을 임펄스 샘플 결정부(220)를 제공한다.
증폭기 선별부(240)는 임펄스 샘플 결정부(220)로부터 증폭기 성향 요청을 수신하면, 증폭기(140)의 성향을 파악하기 위한 실험 심볼을 증폭기(140)로 직접 전송하도록 신호 생성부(210)를 제어하고, 증폭기(140)로부터 수신되는 출력 심볼의 파형을 분석하여 증폭기(140)가 비선형인지, 선형인지 여부를 판단하여 임펄스 샘플 결정부(220)로 전송한다.
채널 노이즈 적용부(250)는 송신 장치(100)의 증폭기(140)로부터 송신되는 신호에 채널 간섭을 반영하여 임펄스 샘플 결정부(220)로 전송한다. 이때, 본 발명의 실시 예의 채널 노이즈 적용부(250)는 8-tap exponentially decaying 주파수 선택적 페이딩에 의한 채널 간섭을 반영한다.
다음은 송신 장치(100)의 증폭기(140)가 선형인 경우에, 임펄스 샘플 결정부(220)의 PBF 결정 방법을 다음의 도 2를 통해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정부가 PBF를 변경하면서 BER을 측정한 그래프를 나타낸 도면이다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 PBF를 변경하면서 BER을 측정한 그래프는 채널 노이즈 적용부(250)에서 Eb/N0를 15dB로 적용한 경우의 그래프이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 가장 낮은 값을 기준으로 설정된 범위의 오차를 갖는 BER에 매칭되는 PBF의 범위가 대략 25~35인 것을 알 수 있다. 즉, 임펄스 샘 플 결정부(220)는 BER의 범위(최소값+-오차)를 선정하고, 선정된 BER의 범위에 매칭되는 PBF 범위를 선정한다. 그리고 PAPR을 고려하여 PBF의 범위 중에 가장 낮은 PBF를 선택하고 선택된 PBF에 기초하여 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)가 추가하는 임펄스 샘플의 크기를 결정한다.
여기서, 임펄스 샘플 결정부는 PBF를 설정된 dB간격으로 증가하면서 BER을 측정하였지만, PBF를 1-60까지 선형으로 증가 시키면서 BER을 측정할 수도 있다.
다음은 도 3 및 도 4를 통해 송신 장치(100)의 증폭기(140)가 비선형이고, IBO값이 주어졌을 때, PBF가 IBO값과 동일하게 설정됨이 최적임을 설명한다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정부가 설정된 IBO=6dB에 대응하여 PBF를 변경하면서 측정한 BER 대 Eb/N(Energy per bit to Noise)비를 도시한 그래프이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, IBO값이 6dB인 경우에, PBF가 6dB에 이르기까지 PBF를 크게 할수록 시스템의 성능은 계속 증가하나 6dB를 넘어서면 성능향상이 없음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정부(220)가 설정된 IBO=8dB에 대응하여 PBF을 변경하면서 측정한 BER 대 Eb/N 비를 도시한 그래프이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, IBO값이 8dB인 경우에, PBF이 8dB일 때 성능이 제일 좋음을 알 수 있다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, IBO값이 주어진 경우에, PBF가 IBO값과 동일한 경우 시스템의 성능이 가장 좋음을 알 수 있다. 본 명세서에서는 생략했지만 16QAM 같은 고차원 변조 기법이 적용되었을 때는 PBF가 IBO보다 크게 설정되었을 때 성능이 떨어지는 현상을 확실히 볼 수 있다.
다음은 도 5을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정 장치(200)의 임펄스 샘플 결정 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정 장치의 임펄스 샘플 결정 방법을 도시한 순서도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정 장치(200)는 증폭기(140)의 성향을 파악하기 위해 실험 심볼을 생성하여 송신 장치(100)의 증폭기(140)로 전송한다(S100). 그리고, 송신 장치(100)의 증폭기(140)로부터 증폭된 심볼을 수신하여(S102) 증폭기(140)가 선형 증폭기(140)인지 여부를 판단한다(S104).
상기 S104의 판단 결과, 송신 장치(100)의 증폭기(140)가 선형 증폭기(140)인 경우에, 실험 심볼을 생성하여 송신 장치(100)의 역 패스트 푸리에 변환부(110)로 전송한다(S106).
임펄스 샘플 결정 장치는 설정된 범위(예를 들어, 1dB~12dB 범위) 내 1dB로부터 12dB까지 순차적으로 1dB씩 증가하면서 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기에 대한 PBF를 변경하여, 설정된 범위 내 PBF에 대응하는 출력 심볼의 BER을 각각 측정하여 저장한다(S108).
임펄스 샘플 결정 장치(200)는 가장 낮은 값을 기준으로 설정된 범위의 일정오차를 갖는 BER에 매칭되는 PBF의 범위를 선정하고(S110), PBF 범위 중 가장 낮은 PBF를 기초로 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기를 결정한다 (S112).
상기 S104의 판단 결과, 송신 장치(100)의 증폭기(140)가 비선형 증폭기(140)인 경우에, 증폭기(140)의 IBO값이 저장되어 있는지 여부를 판단한다(S114).
상기 S114의 판단 결과, 증폭기(140)의 IBO값이 저장되어 있는 경우에, 임펄스 샘플 결정 장치(200)는 IBO값을 기초로 PBF를 결정하고(S116), 결정된 PBF를 기초로 임펄스 포스트픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기로 결정한다(S118).
상기 S114의 판단 결과, 증폭기(140)의 IBO값이 저장되어 있지 않은 경우에, 임펄스 샘플 결정 장치(200)는 설정된 범위(예를 들어 1dB에서 12dB)에서 PBF를 1dB씩 변경하여 증폭기(140)를 통해 출력되는 심볼의 임펄스 샘플 전력 대 평균 전력비(ISAPR)가 허용 가능한 최대 왜곡확률(혹은 CCDF 파라미터)에 매칭되는 PAPR 값을 넘지 않는 최대 PBF를 측정한다(S120). 그리고 측정된 PBF를 기초로 임펄스 포스트 픽스 삽입부(130)의 임펄스 샘플 크기 결정한다(S122).
이러한, 임펄스 샘플 결정 방법을 통해 임펄스 샘플 결정 장치는 IP-OFDM 시스템의 송신 장치에서 이용할 수 있는 최적의 임펄스 샘플의 크기를 결정할 수 있으며, 이를 통해 IP-OFDM 시스템에서 발생할 수 있는 비선형 왜곡 현상을 최소화하여 시스템 성능을 크게 향상 시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 임펼스 샘플 결정부가 PBF를 변경하면서 BER을 측정한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정부가 설정된 IBO=6dB에 대응하여 PBF를 변경하면서 측정한 BER 대 Eb/N비를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정부가 설정된 IBO=8dB에 대응하여 PBF을 변경하면서 측정한 BER 대 Eb/N비를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 임펄스 샘플 결정 장치의 임펄스 샘플 결정 방법을 도시한 순서도이다.

Claims (11)

  1. 송신장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 임펄스 샘플 결정 장치에 있어서,
    상기 송신 장치 내 증폭기의 종류를 판단하기 위한 제1 입력 심볼 및 상기 임펄스 샘플 크기를 결정하기 위한 제2 입력 심볼을 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 신호 생성부;
    상기 제1 입력 심볼에 대응되는 제1 출력 신호를 수신하고, 상기 제1 출력 신호의 파형을 분석하여 상기 증폭기가 선형 또는 비선형인지 여부를 판단하는 증폭기 선별부; 및
    상기 증폭기 선별부의 판단에 기초하여 상기 증폭기가 선형인 경우에, 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 출력 신호를 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하며, 상기 증폭기가 비선형인 경우에, 설정된 최대 허용 가능한 왜곡 확률 또는 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 파라미터를 이용하거나 상기 증폭기의 IBO(Input back-off)값을 이용하여 임펄스 샘플 크기를 결정하는 임펄스 샘플 결정부
    를 포함하는 임펄스 샘플 결정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임펄스 샘플 결정부는,
    상기 증폭기가 선형 증폭기인 경우에, 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 설정된 범위 내에서 변경하여 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 출력 신호의 PBF(Power Booting Factor) 대 BER(Bit Error rate)을 측정하고, 설정된 범위의 BER을 갖는 임펄스 샘플 크기 중 가장 낮은 PBF 값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플의 크기를 결정하는 임펄스 샘플 결정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    사용자로부터 상기 IBO값을 수신하여 저장하는 입력부를 더 포함하며,
    상기 임펄스 샘플 결정부는,
    상기 증폭기가 비선형 증폭기인 경우에, 상기 IBO값이 저장되어 있는지 여부를 판단하고, 상기 IBO값이 저장되어 있으면 상기 IBO값을 기초로 상기 임펄스 샘플의 크기를 결정하는 임펄스 샘플 결정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임펄스 샘플 결정부는,
    상기 IBO값이 저장되어 있지 않으면, 상기 출력 신호가 상기 최대 허용 가능한 왜곡 확률 또는 상기 CCDF 파라미터에 매칭되는 최대 신호 값을 넘지 않는 최대 PBF(Power Booting Factor)를 측정하고, 측정된 PBF를 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 임펄스 샘플 결정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신 장치의 증폭기로부터 수신되는 출력 신호에 설정된 채널 간섭을 반영하여 상기 임펄스 샘플 결정부로 제공하는 채널 노이즈 적용부를 더 포함하는 임펄스 샘플 결정 장치.
  6. 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 장치의 임펄스 샘플 결정 방법에 있어서,
    상기 임펄스 샘플 크기를 결정하기 위한 입력 심볼을 생성하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계;
    상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 설정된 범위 내에서 변경하면서 상기 입력 심볼에 대응하는 출력 신호의 BER(Bit Error rate)을 측정하는 단계; 및
    설정된 범위의 BER을 갖는 임펄스 샘플 크기 중 가장 낮은 값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 단계
    를 포함하는 임펄스 샘플 결정 방법.
  7. 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 장치의 임펄스 샘플 결정 방법에 있어서,
    상기 송신 장치 내 증폭기의 IBO(Input back-off)값이 저장되어 있는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 상기 IBO값이 저장되어 있지 않으면, 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 설정된 범위 내에서 변경하여 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 출 력 신호가 설정된 최대 허용 가능한 왜곡 확률 또는 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 파라미터에 매칭되는 최대 신호값을 넘지 않는 최대 PBF(Power Booting Factor)를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 최대의 PBF(Power Booting Factor)를 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기로 결정하는 단계
    를 더 포함하는 임펄스 샘플 결정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 판단 결과, 상기 IBO값이 저장되어 있으면, 상기 IBO값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 임펄스 샘플 결정 방법.
  9. 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 장치의 임펄스 샘플 결정 방법에 있어서,
    상기 송신 장치 내 증폭기 특성을 파악하기 위해 제1 입력 심볼을 상기 송신 장치로 전송하여 제1 출력 심볼을 수신하는 단계;
    상기 제1 출력 심볼을 분석하여 상기 송신 장치 내 증폭기가 선형 증폭기인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 상기 송신 장치 내 증폭기가 선형 증폭기인 경우에, 상기 임펄스 샘플 크기를 결정하기 위한 제2 입력 심볼을 생성하여 상기 송신 장치로 전 송하는 단계;
    상기 송신 장치의 PBF(Power Booting Factor)를 설정된 범위 내에서 변경하면서 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 제2 출력 신호의 BER(Bit Error rate)을 측정하는 단계; 및
    설정된 범위의 BER을 갖는 PBF 중 가장 낮은 값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 단계
    를 포함하는 임펄스 샘플 결정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 판단 결과, 상기 증폭기가 선형 증폭기가 아닌 경우에,
    상기 증폭기의 IBO(Input back-off)값이 저장되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 IBO값이 저장되어 있는지 여부에 대한 판단 결과, 상기 IBO값이 저장되어 있지 않으면, 상기 송신 장치의 PBF(Power Booting Factor)를 설정된 범위 내에서 변경하여 상기 제2 입력 심볼에 대응하는 출력 신호가 설정된 최대 허용 가능한 왜곡 확률 또는 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 파라미터에 매칭되는 최대 신호 값을 넘지 않는 최대 PBF를 측정하고, 측정된 최대 PBF를 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기로 결정하는 단계
    를 더 포함하는 임펄스 샘플 결정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 IBO값이 저장되어 있는지 여부에 대한 판단 결과, 상기 IBO값이 저장되어 있으면, 상기 IBO값을 기초로 상기 송신 장치의 임펄스 샘플 크기를 결정하는 단계를 더 포함하는 임펄스 샘플 결정 방법.
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