KR100998925B1

KR100998925B1 - 직교주파수 분할 다중화 시스템에서 피크전력 대 평균전력의 감소 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100998925B1
Application number: KR1020070103890A
Authority: KR
Inventors: 연해동; 김인형; 노진우; 김성수; 송봉기; 임종한
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2010-12-09
Also published as: US8208567B2; US20090097579A1; KR20090038549A

Abstract

본 발명은 직교주파수 분할 다중화 시스템에서 피크전력 대 평균전력의 감소 장치 및 방법에 관한 것으로, 시간영역의 신호에 대해 각 경로별로 해당 경로의 이득값을 곱하는 이득 처리부와, 첫번째 경로를 제외한 나머지 경로별로 상기 이득이 곱해진 신호를 해당 경로의 시간 지연값 만큼 지연하는 지연 처리부와, 첫번째 경로에 대한 상기 이득 처리부로부터의 신호와 나머지 경로에 대한 상기 지연 처리부로부터의 신호를 합하는 합산부와, 상기 합산부로부터의 신호에 대해 피크전력 대 평균전력(PAPR : Peak to Average Power Ratio)을 측정하고, 측정한 PAPR을 목표값과 비교하여, 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하도록 요청하는 PAPR 처리부와, 상기 PAPR 처리부로부터 요청에 따라 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하여 상기 이득 처리부와 상기 지연 처리부를 제어하는 이득지연 제어부를 포함한다.

PAPR, 피크전력 대 평균전력, OFDM

Description

직교주파수 분할 다중화 시스템에서 피크전력 대 평균전력의 감소 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING PAPR IN AN OFDM SYSTEM}

본 발명은 직교주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 피크전력 대 평균전력(PAPR : Peak to Average Power Ratio)의 감소 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 OFDM 시스템에서 PAPR 감소시 처리량 감소와 주파수 효율의 감소를 줄이고, 종래의 선형 PAPR 감소 장치에 비해 상대적으로 하드웨어 복잡도가 낮은 선형 PAPR 감소 장치 및 방법에 관한 것이다.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법은 유/무선 통신 분야에서 CDMA(Code division multiple access)와 더불어 현재 가장 많이 논의되고 폭 넓게 사용되는 기법이다. OFDM은 고속 직렬 신호를 여러 병렬 신호로 분리한 후 다수 부반송파를 이용하여 병렬 전송하며, 이로써 높은 데이터 레이트와 주파수 효율을 가지고, 주파수 페이딩 채널(frequency fading channel)에 강인한 특징이 있다. 반면 CFO(Carrier Frequency Offset)이나 PAPR(Peak to Average Power Ratio)등의 문제점도 역시 존재한다. 또한 OFDM은 채널(channel)에 의해 이들 부반송파들 간의 직교성이 깨지지 않도록 하기 위해 CP(Cyclic Prefix)를 삽입한다.

OFDM에서 다수 부반송파를 이용한 신호 전송은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 이용해 수행하게 되는데, IFFT에 의한 다수 정현파가 더해져서 생성되는 신호의 PAPR은 크게 나타나게 된다. 즉, OFDM 신호의 PAPR은 CDMA나 다른 유/무선 통신 기술의 PAPR보다 더 크게 나타나며, 이 PAPR에 의해 송신단의 HPA(High Power Amplifier)에서 비선형 왜곡이 발생하거나, HPA의 전력효율이 떨어지는 문제점이 있다.

현재 OFDM에서 PAPR을 감소시키는 기술에 대해서 활발하게 연구 개발이 진행되고 있으며, 이들 기술을 크게 비선형 방식과 선형 방식으로 나눌 수 있다. 비선형 방식에는 clipping 기법, clipping & filtering 기법, peak windowing, peak cancellation 기법 등이 있으며, 선형방식에는 SLM (Selective Mapping), PTS (Partial Transmit Sequence), tone reservation 등이 있다.

PAPR 감소를 위한 비선형 방식의 대표적인 방법이 clipping 기법이다. clipping 기법은 아래의 <수학식 1>과 같이 IFFT된 시간영역 신호의 k번째 샘플 s_k에 대해 s_k의 크기 성분이 PAPR의 임계값(threshold)인 A보다 클 경우 s_k의 위상 성분은 그대로 유지시키면서 s_k의 크기 성분을 강제로 A가 되도록 줄여서 내보내고, s_k의 크기 성분이 A보다 작을 경우는 s_k를 그대로 내보내는 기법이다. Clipping 기법은 기본적으로 구현이 용이하고 하드웨어 복잡도가 매우 낮다는 장점이 있으나, clipping에 의해 s_k의 크기 성분과 A값간의 차이만큼의 비선형 왜곡(non-linear distortion)이 발생하는 문제점이 있다. 이 비선형 왜곡에 의해 OFDM 신호의 대역내(in-band)에서는 EVM(Error Vector Magnitude) 성능 열화가 발생하며, 대역외(out-band)에서는 인접대역에 대한 대역외 송출(out-band emission)이 증가하여 스펙트럼(spectrum) 성능이 열화된다.

여기서, s_k는 IFFT된 시간영역 신호의 k번째 샘플이고, A는 PAPR의 임계값이고,

는 s_k에 clipping 기법을 적용한 결과이고, φ_k는 k번째 샘플의 위상 성분이다.

이러한 clipping 기법의 단점을 개선하기 위해 clipping & filtering, peak-windowing, peak-cancellation 등의 기법이 소개되었으나, 비선형 방식의 근본적인 비선형 왜곡에 의한 단점들이 계속 존재한다.

PAPR 감소를 위한 선형 방식의 대표적인 방법으로 SLM방식을 도 1을 참조하여 설명하고자 한다.

도 1은 종래기술에 따른 SLM(selective mapping) 방식의 PAPR 감소 장치의 구성을 도시한 도면이다. 상기 도 1을 참조하면, SLM 방식은 P/S 변환기(102)를 통해 주파수 영역 입력신호를 U개의 경로(path)로 나누고, 곱셈기(104, 106)를 이용하여 독립적인 경로에서 서로 다른 위상 시프트 벡터(Phase shift vector) b_k를 곱해 독립적인 신호를 만든다. 또한, IFFT(108, 110, 112)를 이용하여 상기 생성된 각 독립적인 신호를 역 고속 푸리에 변환(IFFT)하고, PAPR 선택기(114)를 이용하여 상기 IFFT한 각 경로의 신호들 중에서 PAPR이 가장 낮은 경로의 신호를 출력한다.

상기 도 1과 같이 SLM 방식의 PAPR 감소 장치는 총 U개의 IFFT(108, 110, 112) 블럭이 필요하므로 하드웨어 복잡도가 높고, U개의 경로 중 현재 심볼에서 전송된 신호가 어디에 해당하는 지를 수신기에 알려주어야만 수신기에서 복조가 가능하므로 이러한 보조 정보(side information)를 위한 추가적인 전송이 필요하다. 따라서, SLM 방식은 송수신 시스템 전체의 처리량(Throughput)을 낮추는 단점이 있다.

앞서 언급한 바와 같이 비선형 PAPR 감소기법들은 하드웨어 복잡도가 비교적 낮고 구현이 용이하지만, 송신기에서 PAPR을 감소시키면서 발생하는 비선형 왜곡에 의해 EVM 및 대역외 송출에 따른 성능 열화가 발생한다. 또한 선형 PAPR 감소 기법인 SLM이나 PTS는 매 심볼마다 PAPR 감소를 위해 사용된 위상 회전 시퀀스(phase rotation sequence) 정보를 수신단에 보내야 하므로 송수신 시스템의 처리량이 저하되며, 마찬가지로 tone reservation 기법도 PAPR 감소를 위해 삽입하는 reserved tone 만큼 대역폭을 낭비하게 되므로 주파수 효율이 떨어진다. 또한 이들 선형 PAPR 감소 기법들은 하드웨어 복잡도가 높고 구현이 복잡한 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 직교주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 피크전력 대 평균전력(PAPR : Peak to Average Power Ratio)의 감소 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 OFDM 시스템의 송신단에서 채널의 다중경로와 동일한 수의 경로 각각에 이득을 곱하고 시간 지연을 하여 목표 PAPR보다 낮은 PAPR을 가지는 데이터를 출력하는 PAPR 감소 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDM 시스템의 송신단에서 채널의 다중경로와 동일한 수의 경로 각각에 이득을 곱하고 시간 지연을 하여 PAPR을 측정하고 목표 PAPR보다 낮은 PAPR이 나올 때까지 이득값과 시간 지연값을 변경하면서 발생가능한 경우에 수만큼 까지 PAPR을 측정하는 PAPR 감소 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 피크전력 대 평균전력의 감소 장치는, 시간영역의 신호에 대해 각 경로별로 해당 경로의 이득값을 곱하는 이득 처리부와, 첫번째 경로를 제외한 나머지 경로별로 상기 이득이 곱해진 신호를 해당 경로의 시간 지연값 만큼 지연하는 지연 처리부와, 첫번째 경로에 대한 상기 이득 처리부로부터의 신호와 나머지 경로에 대한 상기 지연 처리부로부터의 신호를 합하는 합산부와, 상기 합산부로부터의 신호에 대해 피크전력 대 평균전력(PAPR : Peak to Average Power Ratio)을 측정하고, 측정한 PAPR을 목표값과 비교하여, 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하도록 요청하는 PAPR 처리부와, 상기 PAPR 처리부로부터 요청에 따라 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하여 상기 이득 처리부와 상기 지연 처리부를 제어하는 이득지연 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 피크전력 대 평균전력의 감소 방법은, 시간영역의 신호에 대해 각 경로별로 해당 경로의 이득값을 곱하는 과정과,첫번째 경로를 제외한 나머지 경로별로 상기 이득이 곱해진 신호를 해당 경로의 시간 지연값 만큼 지연하는 과정과, 첫번째 경로에 대한 상기 이득값이 곱해진 신호와 나머지 경로에 대한 상기 지연된 신호를 합하는 과정과, 상기 합해진 신호에 대해 피크전력 대 평균전력(PAPR : Peak to Average Power Ratio)을 측정하는 과정과, 측정한 PAPR을 목표값과 비교하는 과정과, 비교 결과에 따라 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 직교주파수 분할 다중화 시스템에서 피크전력 대 평균전력의 감소 장치 및 방법에 관한 것으로, 기존 선형 방식의 PAPR 감소 기법들과 달리 추가정보의 전송이 필요치 않으며, 하드웨어 복잡도가 다른 선형 PAPR 감소 장치에 비해 상대적으로 낮은 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 OFDM 시스템에서 채널의 다중경로와 동일한 수의 경로 각각에 이 득을 곱하고 시간 지연을 하여 PAPR을 측정하고 목표 PAPR보다 낮은 PAPR이 나올 때까지 이득값과 시간 지연값을 변경하면서 발생가능한 경우에 수만큼 까지 PAPR을 측정하는 PAPR 감소 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 OFDM/OFDMA 시스템에서 송신단의 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 송신단은 부호기(Encoder)(202), 변조기(Modulator)(204), 부채널 할당기(Subchannel Allocator)(206), IFFT(208), CP 추가기(CP Insertion)(210), PAPR 감소기(PAPR Reduction)(212), 송신 필터기(Tx Filter)(214), DAC(216), RF 처리기(RF Processor)(218)를 포함하여 구성한다. 여기서, 상기 PAPR 감소기(212)의 위치는 time domain 상의 다른 위치로 바뀔 수도 있다.

상기 부호기(202)는 입력 데이터를 무선채널에 강하게(Robust) 만들기 위해 해당 부호율로 채널부호화(channel coding)하여 출력한다. 상기 변조기(204)는 상기 채널부호화된 데이터를 해당 변조방식으로 변조하여 출력한다. 여기서, 상기 변조 방식으로는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 등을 사용할 수 있다.

상기 부채널 할당기(206)는 상기 변조된 신호를 할당된 주파수 영역으로 할당한다. 상기 부채널 할당기(206)는 OFDMA 시스템에 포함되는 블록으로, OFDM 시스템의 경우 상기 부채널 할당기(206) 없이 상기 변조된 신호가 바로 직병렬 변환되어 상기 IFFT(208)로 출력된다.

상기 IFFT(208)는 수신하는 주파수 영역 신호를 역 고속 푸리에 변환(IFFT)하여 시간 영역 신호로 출력한다. 상기 CP 추가기(210)는 무선채널의 다중경로 페이딩 현상 때문에 발생하는 자기신호에 의한 잡음(ISI : Inter Symbol Interference)을 제거하기 위해 상기 IFFT(208)의 출력신호에 CP를 삽입한다.

상기 PAPR 감소기(212)는 CP가 삽입된 시간 영역신호에 본 발명에서 제안된 PAPR 감소기법을 적용하여 PAPR을 감소시킨다. 상기 PAPR 감소기(212)의 상세한 설명은 이후 도 3을 참조하여 후술한다.

상기 송신 필터기(214)는 상기 PAPR이 감소된 시간 영역신호를 오버샘플링(oversampling)하여 출력하고, 상기 DAC(216)는 상기 송신 필터기(214)로부터의 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하며, 상기 RF 처리기(218)는 상기 DAC(216)로부터의 기저대역 신호를 실제 전송 가능하도록 고주파 대역신호로 변환하여 출력한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 OFDM/OFDMA 시스템의 송신단에서 PAPR 감소기의 세부 구성을 도시한 도면이다. 상기 도 3을 참조하면 본 발명의 PAPR 감소기(212)는 이득 처리부(310), 지연 처리부(320), 합산부(325), PAPR 처리부(330), 이득지연 제어부(340)를 포함한다.

상기 이득 처리부(310)는 각 경로별로 곱셈기(312, 314, 316)를 포함하여 구성되며, 이를 통해 각 경로별 신호에 상기 이득지연 제어부(340)의 제어에 따라 제공받는 각 경로별 이득을 곱한다. 상기 지연 처리부(320)는 제1 경로를 제외한 나머지 경로별로 순환 시간 지연기(Cyclic Time Delay)(322, 324)를 포함하여 구성되며, 상기 경로별 이득이 곱해진, 제 1 경로를 제외한 나머지 각 경로별 신호를 상기 이득지연 제어부(340)의 제어에 따라 제공받는 각 경로별 지연시간으로 지연하여 출력한다.

상기 순환 시간 지연기(322, 324)의 동작을 아래에서 도 4를 참조하여 설명하고자 한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 PAPR 감소 장치에서 순환 시간 지연시의 프레임 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 4를 참조하면 상기 순환 시간 지연기(322, 324)는 CP 구간(412), 유효 심볼 구간(414), k번째 경로의 시간지연인 t_k 만큼의 부분(420)을 포함하는 프레임을, 상기 k번째 경로의 시간지연인 t_k 만큼의 부분(420)이 CP 구간(412)의 앞쪽에 위치되도록, 시간지연인 t_k 만큼 순환 쉬프트(cyclic shift)한다. IFFT의 출력은 주기함수이며, CP구간도 신호의 연속성이 깨지지 않도록 순환 쉬프트된 것이므로 시간 지연에 의한 결과도 동일한 특성이 유지된다. 실제 상기 순환 시간 지연기(322, 324)의 동작은 상기 CP 삽입기(210)로부터 각 경로별로 데이터를 읽어 오는 시작 위치만 변경하고, 데이터의 위치가 마지막에 다다르면 다시 처음부터 읽어 오는 식으로 간단히 구현도 가능하다.

상기 합산부(325)는 각 경로별 신호 즉, 제 1 경로에 대한 상기 이득 처리부(310)로부터의 신호와 나머지 각 경로에 대한 상기 지연 처리부(320)로부터의 신호를 모두 합하여 상기 PAPR 처리부(330)로 출력한다. 상기 PAPR 처리부(330)는 제공받는 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 측정하고 측정한 PAPR이 목표값보다 작거나 같으면 수신한 신호를 출력한다. 하지만 측정한 PAPR이 목표값보다 크면 상기 이득지연 제어부(340)로 각 경로의 파라메타 값인 이득값과 지연 정도를 변경하도록 요청한다.

또한, 상기 PAPR 처리부(330)는 반복되는 PAPR 측정시 마다, 기 저장한 가장 작은 PAPR과 새로 측정한 PAPR을 비교하고, 이에 따라 더 작은 PAPR을 가지는 신호를 갱신하여 버퍼링한다. 만약, 상기 이득지연 제어부(340)에서 변경 가능한 모든 경우를 처리한 경우에도 목표값보다 작거나 같은 PAPR을 가지는 신호가 없으면, 상기 PAPR 처리부(330)는 상기 버퍼링한 가장 작은 PAPR을 가지는 신호를 출력한다.

상기 이득지연 제어부(340)는 상기 PAPR 처리부(330)로부터 각 경로의 파라메타 변경을 요청받으면 K개의 경로별 이득인 g₁ ~ g_K 를 조절하고, 2번째 경로에서부터 k번째 경로까지의 시간 지연값인 t₂ ~ t_K를 조절한다.

상기 파라메타 변경의 보다 상세한 과정은 변경 요청 수신하면 경로의 개수가 k개일 때, k번째 경로에서 파라미터를 먼저 바꾸고, 더 이상 파라미터를 바꿀 수 없으면 k-1번째 경로의 파라미터를 변경한다. 이러한 과정을 2번째 경로의 파라메타를 모두 변경할 때까지 반복 수행한다. 즉, 상기 이득지연 제어부(340)는 상기 PAPR 처리부(330)로부터 목표값보다 낮은 PAPR을 가지는 신호를 검출하지 못해 계속해서 파라메타 변경을 요청받으면, k번째 경로에서 2번째 경로의 파라메타 변경으로 발생 가능한 모든 경우를 수행할 때까지 반복한다.

상기 파라메타 변경시 변경하는 파라메타에는 시간 지연값 조절과 이득값 조절이 있다. 먼저, 상기 시간 지연값은, 기설정한 최대 지연시간까지, 파라메타 변경 요청에 따라 기설정한 지연단위만큼 지연을 증가시켜 조절한다. 여기서 최대 지연시간은 기설정할 수도 있지만 계산에 의해 임의로 설정할 수도 있다.

다음으로 이득값 조절을 살펴보기에 앞서 이득값을 먼저 설명하면, k번째 경로에 적용되는 이득값 g_k는 아래 <수학식 2>와 같이 표현된다. 즉, k번째 경로의 이득값은 기본적으로 상기 <수학식 2>와 같이 복소수 값이며, 위상 값인 φ_k가 0도와 180도일 때 해당 경로의 이득값은 실수가 된다. 또한 각 경로별 이득값인 g₁ ~ g_K의 파워의 총 합은 1이 되어야 한다.

여기서, g_k는 k번째 경로에 적용되는 이득값이고, φ_k는 k번째 경로의 위상 성분이다.

상기 <수학식 2>와 같은 특징을 지니는 이득값의 조절은 각 이득의 위상을 회전시켜서 조절한다. 상기 <수학식 2>에서 φ_k 만큼의 위상 회전은 실제 하드웨어 구현시 복잡하지만, φ_k 값이 0도, 90도,180도, 270도일 경우 복잡한 연산이 필요 없이 간단히 구현할 수 있다. 예를들어 90도의 위상 회전의 경우 아래 <수학식 3>과 같이 실수부와 허수부를 바꾼 후 실수부의 부호를 바꾸는 것과 동일하므로 간단히 구현 가능하다. 마찬가지로 270도의 경우 90도의 경우에서 실수부와 허수부의 부호만 바뀌는 것이며, 180도의 경우는 단지 입력신호의 부호만 바꾸어 주면 된다.

여기서, s_k는 k번째 샘플이고, a_k는 k번째 샘플의 실수값이고, b_k는 k번째 샘플의 허수값이고, φ_k는 k번째 샘플의 위상 성분이다.

상술한 바와 같이 상기 이득지연 제어부(340)는 상기 이득값의 조절을 각 이득의 위상을 회전시켜서 조절하는데 k번째 경로의 위상 값은 아래 <수학식 4>와 같이 표현 할 수 있다.

여기서, φ_k는 k번째 경로의 위상 성분이고, Max Phase Size는 위상회전 할 수 있는 최대 회전 크기이다.

상기 도 3에서 각 경로는 실제 송신단의 송신 신호가 수신단에서 수신될 때까지 겪게 되는 채널의 다중경로(multipath)와 동일한 구조이며, 따라서 수신단에서는 송신단에서 사용된 각 경로별 이득값과 시간 지연 정도를 모르더라도 별도의 처리없이 정상적으로 해당 신호를 수신할 수 있다. 단 송신단에서 지연하는 시간 지연의 최대값과 송신단과 수신단간의 채널의 최대 시간 지연값의 합이 CP구간의 길이보다 작거나 같아야지 만 각 심볼간의 ISI(Inter Symbol Interference)가 발생하지 않는다.

한편, 상기 도 3에서 지연 추정기(maximum delay spread estimator)(350)는 수신 채널의 지연 확산(delay spread)을 추정하는 장치로, 옵셔널(Optional)한 장치이다. 상기 지연 추정기(350)는 채널의 다중 경로 중에서 지연이 최대인 경로의 지연값을 상기 이득 지연 제어부(340)로 제공하고, 상기 이득 지연 제어부(340)는 이를 받아 시간 지연의 최대값을 CP 구간내에서 적응(adaptive)적으로 조절하는 동작을 수행한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 OFDM/OFDMA 시스템에서 송신단의 PAPR 감소 장치에서 PAPR을 감소하는 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, PAPR 감소 장치는 500단계에서 CP가 삽입된 시간 영역신호를 수신하면 모든 경로의 시간 지연과 위상을 '0'으로 초기화하고, 502단계에서 각 경로의 신호를 합하여 PAPR을 측정한다. 이후, 상기 PAPR 감소 장치는 504단계에서 상기 측정한 PAPR이 이전에 측정하여 저장한 최소 PAPR보다 작으면, 이를 최소 PAPR로 저장한다. 즉, 가장 작은 PAPR을 가지는 시간 영역 신호를 버퍼링한다. 한편, 상기 500단계의 초기화에 앞서 각 경로의 이득값[의 크기성분]은 실험에 의한 최적값으로 미리 설정된다.

이후 상기 PAPR 감소 장치는 506단계로 진행하여 상기 측정한 PAPR이 목표값보다 작거나 같은지 확인한다. 확인결과 상기 측정한 PAPR이 목표값보다 크면, 상기 PAPR 감소 장치는 508단계로 진행하여 첫번째 경로를 제외한 나머지 경로에서 파라메타 값인 지연과 위상의 변경이 가능한 조합이 존재하는지 확인한다. 확인결과, 파라메타 변경이 가능한 조합이 존재하면, 상기 PAPR 감소 장치는 510단계로 진행하여 파라메타 변경이 가능한 조합 중에서 변경한 적이 없는 시간 지연과 위상으로 각 경로의 시간지연과 위상을 설정하고, 상기 502단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다.

상기 510단계에서 상기 파라메타 변경은 경로의 개수가 k개일 때, k번째 경로에서 파라미터를 먼저 바꾸고, 더 이상 파라미터를 바꿀 수 없으면 k-1번째 경로의 파라미터를 변경한다. 이러한 과정을 2번째 경로의 파라메타를 모두 변경할 때까지 수행한다.

여기서, 상기 502단계에서 상기 510단계의 과정은, 상기 506단계의 확인결과 상기 측정한 PAPR이 목표값보다 작거나 같은 경우 또는, 상기 508단계의 확인결과 파라메타 변경이 가능한 조합이 존재하지 않는 경우가 발생할 때까지 반복 수행한다.

상기 506단계의 확인결과 상기 측정한 PAPR이 목표값보다 작거나 같으면, 상기 PAPR 감소 장치는 512단계로 진행하여 최소 PAPR을 가지는, 상기 버퍼링한 시간영역 신호를 출력한다. 이때 버퍼링한 시간영역 신호는 목표값보다 낮은 PAPR을 가지는 신호이다.

상기 508단계의 확인결과 파라메타 변경이 가능한 조합이 존재하지 않으면, 상기 PAPR 감소 장치는 512단계로 진행하여 최소 PAPR을 가지는, 상기 버퍼링한 시간영역 신호를 출력한다. 이때 버퍼링한 시간영역 신호는 목표값보다 높은 PAPR을 가지지만 파라메타 변경에 따라 발생가능한 조합에 의한 모든 경우의 신호중에서 가장 작은 PAPR을 가지는 신호이다.

분명히, 청구항들의 범위 내에 있으면서 이러한 실시 예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 SLM(selective mapping) 방식의 PAPR 감소 장치의 구성을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 OFDM/OFDMA 시스템에서 송신단의 구성을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 OFDM/OFDMA 시스템의 송신단에서 PAPR 감소기의 세부 구성을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 PAPR 감소 장치에서 순환 시간 지연시의 프레임 구조를 도시한 도면, 및

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 OFDM/OFDMA 시스템에서 송신단의 PAPR 감소 장치에서 PAPR을 감소하는 과정을 도시한 흐름도.

Claims

피크전력 대 평균전력의 감소 장치에 있어서,

시간영역의 신호에 대해 각 경로별로 해당 경로의 이득값을 곱하는 이득 처리부와,

첫번째 경로를 제외한 나머지 경로별로 상기 이득이 곱해진 신호를 해당 경로의 시간 지연값 만큼 지연하는 지연 처리부와,

첫번째 경로에 대한 상기 이득 처리부로부터의 신호와 나머지 경로에 대한 상기 지연 처리부로부터의 신호를 합하는 합산부와,

상기 합산부로부터의 신호에 대해 피크전력 대 평균전력(PAPR : Peak to Average Power Ratio)을 측정하고, 측정한 PAPR을 목표값과 비교하여, 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하도록 요청하는 PAPR 처리부와,

상기 PAPR 처리부로부터 요청에 따라 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하여 상기 이득 처리부와 상기 지연 처리부 중 적어도 하나를 제어하는 이득지연 제어부를 포함함을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 PAPR 처리부는, 상기 측정한 PAPR이 목표값보다 클 시, 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하도록 요청하며,

상기 이득지연 제어부는, 각 경로의 이득값과 시간 지연값에 대해 변경이 가능한 모든 조합 중에서 이전에 사용하지 않은 조합으로 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 각 경로의 이득값과 시간 지연값에 대해 변경이 가능한 모든 조합은, 첫 번째 경로를 제외한 나머지 경로들의 시간 지연값과 이득값의 위상 성분의 변경으로 발생 가능한 모든 조합임을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.
제 2 항에 있어서,

각 경로는 한번에 하나씩 변경되고, 다른 경로에 변경이 이루어지기 전에 하나의 경로에 대해 가능한 모든 변경이 이루어지는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 각 경로별 이득값은 하기 <수학식 5>와 같은 특징을 가지는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.

여기서, g_k는 k번째 경로에 적용되는 이득값이고, φ_k는 k번째 경로의 위상 성분임.
제 5 항에 있어서,

상기 위상 성분은 하기 <수학식 6>과 계산하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.

여기서, φ_k는 k번째 경로의 위상 성분이고, Max Phase Size는 위상회전 할 수 있는 최대 회전 크기임.
제 1 항에 있어서,

상기 PAPR 처리부는, 상기 측정한 PAPR을 기 저장되어 있는 최소 PAPR과 비교하여 더 작은 값으로 상기 최소 PAPR을 갱신하고, 최소 PAPR에 대응하는 신호를 버퍼링하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 PAPR 처리부는, 상기 측정한 PAPR이 목표값보다 작거나 같을 시, 상기 버퍼링한 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 PAPR 처리부는, 각 경로의 이득값과 시간 지연값에 대해 변경이 가능한 모든 조합으로 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하였을 시, 상기 버퍼링한 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이득지연 제어부는, 기 설정한 지연단위로 상기 시간 지연값을 변경하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 장치.
피크전력 대 평균전력의 감소 방법에 있어서,

시간영역의 신호에 대해 각 경로별로 해당 경로의 이득값을 곱하는 과정과,

첫번째 경로를 제외한 나머지 경로별로 상기 이득이 곱해진 신호를 해당 경로의 시간 지연값 만큼 지연하는 과정과,

첫번째 경로에 대한 상기 이득값이 곱해진 신호와 나머지 경로에 대한 상기 지연된 신호를 합하는 과정과,

상기 합해진 신호에 대해 피크전력 대 평균전력(PAPR : Peak to Average Power Ratio)을 측정하는 과정과,

측정한 PAPR을 목표값과 비교하는 과정과,

비교 결과에 따라 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하는 과정은,

상기 측정한 PAPR이 목표값보다 클 경우, 각 경로의 이득값과 시간 지연값에 대해 변경이 가능한 모든 조합 중에서 이전에 사용하지 않은 조합으로 상기 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하는 과정임을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 각 경로의 이득값과 시간 지연값에 대해 변경이 가능한 모든 조합은, 첫 번째 경로를 제외한 나머지 경로들의 시간 지연값과 이득값의 위상 성분의 변경으로 발생 가능한 모든 조합임을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.
제 12 항에 있어서,

각 경로는 한번에 하나씩 변경되고, 다른 경로에 변경이 이루어지기 전에 하나의 경로에 대해 가능한 모든 변경이 이루어지는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 각 경로별 이득값은 하기 <수학식 7>과 같은 특징을 가지는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.

여기서, g_k는 k번째 경로에 적용되는 이득값이고, φ_k는 k번째 경로의 위상 성분임.
제 15 항에 있어서,

상기 위상 성분은 하기 <수학식 8>과 계산하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.

여기서, φ_k는 k번째 경로의 위상 성분이고, Max Phase Size는 위상회전 할 수 있는 최대 회전 크기임.
제 11 항에 있어서,

상기 측정한 PAPR을 기 저장되어 있는 최소 PAPR과 비교하여 더 작은 값으로 상기 최소 PAPR을 갱신하는 과정과,

상기 갱신된 최소 PAPR에 대응하는 신호를 버퍼링하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 측정한 PAPR이 목표값보다 작거나 같을 시, 상기 버퍼링한 신호를 출력하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.
제 17 항에 있어서,

각 경로의 이득값과 시간 지연값에 대해 변경이 가능한 모든 조합으로 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하였을 시, 상기 버퍼링한 신호를 출력하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 각 경로의 이득값과 시간 지연값 중 적어도 하나를 변경하는 과정은, 기 설정한 지연단위로 상기 시간 지연값을 변경하는 과정임을 특징으로 하는 피크전력 대 평균전력의 감소 방법.