KR102136740B1 - 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

송신 장치가 개시된다. 송신 장치는 프레임 시작 심볼(Frame Start Symbol), 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼(Frame Closing Symbol)을 포함하는 프레임을 생성하는 프레임 생성부, 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤(reserved tone)을 삽입하는 파일럿 및 예약 톤 삽입부 및 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임을 전송하는 송신부를 포함한다. 이에 따라, 파일럿과 예약 톤의 충돌을 피하면서 예약 톤을 삽입할 수 있게 되고, 삽입된 파일럿과 예약 톤에 기초하여 PAPR을 감소시킬 수 있게 된다.

Description

송신 장치, 수신 장치 및 그 제어방법{TRANSMITTER, RECEIVER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
본 발명은 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OFDM 방식을 사용하는 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 방송 통신 서비스는 다기능, 광대역 고품질화되고 있다. 특히 전자 기술의 발전에 따라 고화질 디지털 TV, 고사양의 스마트 폰 등과 같은 휴대 방송 기기의 보급이 늘어나고 있으며, 이에 따라 방송 서비스에 대해 다양한 수신 방식, 다양한 서비스 지원에 대한 요구가 증대되고 있다.
이러한 요구에 따라, 하나의 예로서, DVB-T2(Digital Video Broadcasting the Second Generation Terrestrial)와 같은 방송 통신 규격이 개발되었다. DVB-T2(Digital Video Broadcasting the Second Generation Terrestrial)는 현재 유럽을 포함한 전세계의 35여개 이상의 국가에서 표준으로 채택하여 서비스가 시작중인 DVB-T의 성능을 개선시킨 2세대 유럽 지상파 디지털 방송 표준으로서, DVB-T2는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호와 256QAM 변조 방식 등과 같은 최신 기술들을 적용하여 전송 용량의 증대 및 높은 대역폭 효율을 실현하였으며, 이에 따라 HDTV와 같은 고품질의 다양한 서비스를 한정된 대역에서 제공할 수 있는 장점을 갖고 있다.
그러나, DVB-T2 시스템의 장점에도 불구하고, DVB-T2 시스템에서 사용되는 OFDM 시스템에는 다중 반송파 변조로 인한 높은 PAPR(Peak to Average Power Amplifier)이 유발되는 문제점이 존재한다. 즉, OFDM 방식이 다중 반송파들을 이용하여 데이터를 전송하므로 최종 OFDM 신호는 진폭의 크기가 각 반송파의 진폭 크기의 합이 되어 진폭의 변화폭이 심하며, 각 반송파들의 위상이 일치한다면 매우 큰 값을 가지게 된다. 이러한 높은 PAPR의 신호는 고출력 선형 증폭기(High Power Amplifier)의 선형 동작 범위를 벗어나게 되고, 고출력 선형 증폭기를 통과한 신호는 왜곡이 발생되어 시스템의 성능이 저하되는 문제가 있다.
이러한, OFDM 시스템의 PAPR이 큰 문제를 해결하기 위해 여러 가지 방안들이 제안되고 있으며, 여기에는 클리핑 기법, 코딩, SLM(Selected Mapping), PTS(Partial Transmit Sequence), TI(Tone Injection) 등 여러 가지 PAPR 저감 기법들이 있다.
상술한 PAPR 저감 기법 중의 하나인 TR 방식은 N 개의 서브 캐리어 중 L개의 톤을 예약하고, 예약된 L개의 톤은 데이터를 전송하지 않고 PAPR을 저감하기 위해 사용된다.
도 1은 일반적인 방송 통신 시스템의 프레임 구조를 나타낸다. 여러 개의 OFDM 심볼이 하나의 프레임을 구성하며, 파일럿의 구조는 OFDM 심볼마다 파일럿의 위치들이 변화하는 분산 구조를 보이고 있다. 이러한 파일럿은 채널 추정으로 사용되어 지기 때문에 간섭이나 왜곡이 발생하지 않아야 한다. 그러나, 상술한 예약 톤을 사용하는 경우에는 도 1의 프레임 구조에서 예약 톤과 파일럿이 충돌하는 문제가 발생한다.
도 2는 도 1과 같은 프레임 구조에서 종래의 톤 예약 방식 중 하나의 예약 톤을 사용하는 경우에 파일럿과 예약 톤들 사이에 충돌이 일어나는 경우를 나타낸다. 즉, 201의 경우에는 예약 톤이 파일럿과 충돌하지 않지만, 202, 203, 204의 파일럿과 예약 톤들 사이에는 충돌이 발생됨을 알 수 있다.
이러한 파일럿과 예약 톤의 충돌을 피하면서, 예약 톤을 삽입할 필요성이 증대되었다.
본 발명의 목적은 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼에서 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤을 삽입하여 전송하는 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 일 실시 예에 따르면 송신 장치는 프레임 시작 심볼(Frame Start Symbol), 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼(Frame Closing Symbol)을 포함하는 프레임을 생성하는 프레임 생성부, 상기 프레임 시작 심볼, 상기 데이터 심볼 및 상기 프레임 종료 심볼에 파일럿을 삽입하고, 상기 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤(reserved tone)을 삽입하는 파일럿 및 예약 톤 삽입부 및 상기 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 상기 프레임을 전송하는 송신부를 포함한다.
여기서, 상기 파일럿 및 예약 톤 삽입부는, 기설정된 제1 배치 패턴에 따라 상기 데이터 심볼에 상기 파일럿을 삽입하고, 상기 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 상기 예약 톤을 삽입하고, 기설정된 제2 배치 패턴에 따라 상기 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 상기 파일럿을 삽입하고, 상기 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 상기 예약 톤을 삽입할 수 있다.
또한, 상기 기설정된 제2 배치 패턴은, 상기 기설정된 제1 배치 패턴에 기초하여 결정될 수 있다.
그리고, 상기 파일럿 및 예약 톤 삽입부는, 상기 데이터 심볼에 삽입된 상기 파일럿의 배치 패턴에 기초하여 제1 예약 톤을 삽입하고, 상기 제1 예약 톤의 삽입 위치로부터 기 설정된 값만큼 시프트된 위치에 추가적으로 제2 예약 톤을 삽입할 수 있다.
또한, 상기 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 1에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 4에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 파일럿은 표 6에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
한편, 상기 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 상기 프레임 시작 심볼, 상기 데이터 심볼 및 상기 프레임 종료 심볼을 역푸리에(IFFT) 연산을 수행하여 출력하는 IFFT부, 상기 IFFT부로부터 출력되는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하여 출력하는 병렬/직렬 변환부 및 상기 파일럿 및 예약 톤에 기초하여 평균 전력 대 최대 전력비(PAPR)를 감소시키는 PAPR 리덕션부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 PAPR 리덕션부는, 상기 파일럿 및 예약 톤에 기초하여 상기 평균 전력 대 최대 전력비의 감소량을 계산하고, 상기 직렬 신호에 상기 계산된 평균 전력 대 최대 전력비의 감소량을 합산하여 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치는, 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 포함하는 프레임을 수신하는 수신부 및 상기 파일럿에 기초하여 채널 추정을 수행하고, 상기 예약 톤의 위치를 고려하여 상기 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 신호 처리하여 데이터를 검출하는 신호 처리부를 포함하며, 상기 예약 톤은 상기 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 삽입된다.
여기서, 상기 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 1에 정의된 위치에 삽입된다.
그리고, 상기 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 4에 정의된 위치에 삽입된다.
또한, 상기 파일럿은 표 6에 정의된 위치에 삽입된다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 제어 방법은, 프레임 시작 심볼(Frame Start Symbol), 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼(Frame Closing Symbol)을 포함하는 프레임을 생성하는 단계, 상기 프레임 시작 심볼, 상기 데이터 심볼 및 상기 프레임 종료 심볼에 파일럿을 삽입하고, 상기 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤(reserved tone)을 삽입하는 단계 및 상기 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 상기 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 예약 톤을 삽입하는 단계는, 기 설정된 제1 배치 패턴에 따라 상기 데이터 심볼에 상기 파일럿을 삽입하고, 상기 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 상기 예약 톤을 삽입하고, 기 설정된 제2 배치 패턴에 따라 상기 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 상기 파일럿을 삽입하고, 상기 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 상기 예약 톤을 삽입할 수 있다.
그리고, 상기 기 설정된 제2 배치 패턴은, 상기 기 설정된 제1 배치 패턴에 기초하여 결정된다.
또한, 상기 예약 톤을 삽입하는 단계는, 상기 데이터 심볼에 삽입된 상기 파일럿의 배치 패턴에 기초하여 제1 예약 톤을 삽입하고, 상기 제1 예약 톤의 삽입 위치로부터 기 설정된 값만큼 시프트된 위치에 추가적으로 제2 예약 톤을 삽입할 수 있다.
또한, 상기 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 1에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 4에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 파일럿은 표 6에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 제어 방법은 상기 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 상기 프레임 시작 심볼, 상기 데이터 심볼 및 상기 프레임 종료 심볼을 역푸리에(IFFT) 연산을 수행하여 출력하는 단계, 상기 역푸리에 연산이 수행되어 출력된 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하여 출력하는 단계 및 상기 파일럿 및 예약 톤에 기초하여 평균 전력 대 최대 전력비(PAPR)를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 평균 전력 대 최대 전력비를 감소시키는 단계는, 상기 파일럿 및 예약 톤에 기초하여 상기 평균 전력 대 최대 전력비의 감소량을 계산하고, 상기 직렬 신호에 상기 계산된 평균 전력 대 최대 전력비의 감소량을 합산하여 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 제어 방법은, 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 포함하는 프레임을 수신하는 단계 및 상기 파일럿에 기초하여 채널 추정을 수행하고, 상기 예약 톤의 위치를 고려하여 상기 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 신호 처리하여 데이터를 검출하는 단계를 포함하며, 상기 예약 톤은 상기 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 삽입된다.
여기서, 상기 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 1에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 4에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 파일럿은 표 6에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 파일럿과 예약 톤의 충돌을 피하면서 예약 톤을 삽입할 수 있게 되고, 삽입된 파일럿과 예약 톤에 기초하여 PAPR을 감소시킬 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 종래 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입된 분산 파일럿의 위치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분산 파일럿과 예약 톤이 서로 충돌되지 않도록 삽입된 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기 설정된 값만큼 시프트되어 배치된 분산 파일럿의 배치 패턴을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 상세한 구성을 도시한 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAPR 리덕션부의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 11는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 처리부의 상세한 구성을 도시한 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2의 파일럿의 구조는 여러 OFDM 심볼에 걸쳐 유지되는 연속 파일럿과 하나의 OFDM 심볼에 존재하며 주파수 영역에서 고루 분포하는 분산 파일럿으로 구성된다. 이러한 프레임 구조에서 OFDM 심볼마다 파일럿의 위치가 다르기 때문에 예약 톤의 위치도 달라져야 한다. 따라서, 각각의 OFDM 심볼마다 서로 다른 예약 톤을 가지고 있어야만 한다.
그러나, OFDM 심볼마다 서로 다른 예약 톤을 가지고 있기 때문에 예약 톤으로 생성된 임펄스 파형도 각기 다른 신호를 가지게 된다. 이에 따라 OFDM 시스템에서는 모든 임펄스 파형에 대한 정보를 메모리에 저장해야만 하며, 이에 따라 메모리 사이즈는 증가하게 된다.
본 발명에서는 OFDM 심볼마다 서로 다른 예약 톤을 가지고 있지 않고, 하나의 예약 톤을 사용하여 프레임에 적용하는 방법을 제안한다. 도 2에서 분산 파일럿의 구조를 보면 OFDM 심볼마다 일정 간격으로 이동하는 것을 알 수 있으며, 이러한 특성을 이용하여 예약 톤의 위치도 분산 파일럿과 동일한 간격으로 이동시키면 예약 톤과 분산 파일럿과의 충돌을 피할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3에 따르면, 송신 장치(300)는 프레임 생성부(310), 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320) 및 송신부(330)를 포함한다.
프레임 생성부(310)는 프레임 시작 심볼(Frame Start Symbol), 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼(Frame Closing Symbol)을 포함하는 프레임을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임은 ATSC 3.0 시스템의 프레임 구조이다. 구체적으로, 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 하나의 프레임(400)은 하나의 프리앰블 심볼(440), 하나의 프레임 시작 심볼(410), 복수의 데이터 심볼(420) 및 하나의 프레임 종료 심볼(430)을 포함한다.
여기서, 프레임(400)은 DVB-T2 방식에서 사용되는 프레임에 대응될 수 있으며, 이에 따라, T2 프레임 구조에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
하나의 T2 프레임은 프레임의 시작 위치를 알려주는 P1 프리앰블 심볼과 L1 신호를 전송하는 P2 프리앰블 심볼 및 방송 신호를 전송하는 데이터 심볼들로 구성된다.
구체적으로, P1 프리앰블 심볼은 T2 프레임의 첫 부분에 위치하며 T2 프레임의 시작점을 검출하는데 사용될 수 있다. 또한,P1 프리앰블 심볼은 1K FFT 크기를 사용하며 가드 인터벌(guard interval) 형태의 신호이다. 그리고, 주파수 영역의 P1 프리앰블 심볼은 1K FFT 중 853개의 서브 캐리어에서 384개의 서브 캐리어를 사용하며, 7비트의 정보를 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프리앰블 심볼(440)은 상술한 P1 프리앰블 심볼 및 P2 프리앰블 심볼에 대응되며, 프레임의 시작 위치를 알려주어 동기 기능을 수행하는데 사용될 수 있고, 또한, L1 신호를 전송하여 데이터를 검출하는데 사용될 수 있다.
프레임 시작 심볼(410)은 데이터 심볼(420)의 시작점을 알려주며, 프레임 시작 심볼(410)과 데이터 심볼(420)에 삽입되는 파일럿 및 예약 톤의 위치는 서로 다르다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 프레임 종료 심볼(430)은 데이터 심볼(420)의 종료점을 아려주며, 프레임 종료 심볼(430)과 데이터 심볼(420)에 삽입되는 파일럿 및 예약 톤의 위치는 서로 다르며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤(reserved tone)을 삽입할 수 있다.
여기서, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 DVB-T2 송신 시스템의 파일럿 삽입부에 대응될 수 있다. DVB-T2 송신 시스템은 입력 프로세서(미도시), BICM 인코더(미도시), 프레임 빌더(미도시) 및 모듈레이터(미도시)를 포함할 수 있다.
디지털 방송 표준의 하나인 DVB-T2에서 정의된 내용과 동일하다는 점에서 각 구성에 대해서 개략적으로 설명하도록 한다. 구체적인 내용은 "Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)"를 참조하길 바란다.
입력 프로세서(미도시)는 입력된 방송 신호로부터 기저대역 프레임(Baseband Frame) 포맷 형태의 신호가 생성되도록 처리할 수 있다.
BICM 인코더(미도시)는 서비스될 데이터가 전송될 영역(Fixed PHY Frame 또는 Mobile PHY Frame)에 따라 FEC 코딩 레이트와 성상도 차수(constellation order)를 결정하여 부호화를 수행한다. 서비스될 데이터에 대한 시그널링 정보는 구현에 따라 별도의 BICM 인코더(미도시)를 통하여 부호화 되거나 상기 BICM 인코더(미도시)를 서비스될 데이터와 공유하여 부호화될 수 있다.
프레임 빌더(미도시) 및 모듈레이터(미도시)은 시그널링 영역을 위한 OFDM 파라미터와 서비스될 데이터가 전송될 영역에 대한 OFDM 파라미터를 결정하여 프레임을 구성하고, 싱크 영역을 추가하여 프레임을 생성한다. 그리고, 생성된 프레임을 RF 신호로 변조하기 위한 변조를 수행하고, RF 신호를 수신기로 전송하게 된다.
여기서, T2 프레임 구조는 방송 신호가 변조된 신호를 전송하기 위한 데이터 부반송파, 채널 추정을 위한 파일럿 및 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 저감을 위한 예약톤(Reserved Tone)들로 구성될 수 있다.
이러한, 파일럿 및 예약 톤은 모듈레이터(미도시)의 파일럿 삽입부(미도시)에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 파일럿 삽입부(미도시)는 미리 결정된 파일럿 패턴의 파일럿을 프레임 내 해당 위치에 삽입하여 OFDM 생성부(미도시)로 출력한다. OFDM 프레임 내의 여러 가지 셀은 수신부에 알려진 전송된 값의 참조 정보(reference information)로 변조된다. 참조 정보를 포함하는 셀은 부스트된(boosted) 파워 레벨에서 전송된다. 이러한 셀에서 전송된 정보는 산발적인 파일럿(scattered pilot) 셀, 연속적인 파일럿(continual pilot) 셀, 엣지 파일럿(edge pilot) 셀, P2 파일럿(P2 pilot) 셀 또는 프레임 클로징 파일럿(frame-closing pilot) 셀이다. 파일럿 정보의 값은 일련의 값들인 참조 서열(reference sequence)로부터 얻어진다.
그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 모듈레이터(미도시)의 파일럿 삽입부(미도시)에 대응될 수 있다.
그리고, 송신부(330)는 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임을 전송할 수 있다.
한편, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는, 채널 추정 및 동기화를 파일럿을 삽입하는데, 일반적으로 파일럿은 분산 파일럿(Scattered Pilot), 연속 파일럿(Continual Pilot)뿐만 아니라, P2 심볼에만 포함되는 P2 파일럿, 프레임 종료 심볼(Frame Closing Symbol)의 프레임 종료 파일럿 등으로 나눌 수 있다.
분산 파일럿은 시간뿐만 아니라 주파수 방향으로 일정하게 삽입되는 파일럿으로 주로 채널 추정 및 등화에 사용된다. 기존 DVB-T의 분산 파일럿 패턴은 FFT 크기나 보호구간에 관계없이 일정하게 삽입되었지만, DVB-T2는 FFT와 보호구간에 따라 PP1에서 PP8까지 8가지 패턴을 유연하게 적용하고 있다. 이러한 패턴들은 최대 보호구간의 길이(1/Dx)와 채널 도플러 한계(1/Dy)에 따라 설계되었고, 각 패턴 별로 파일럿의 크기가 일반 데이터에 비해 2.5~7.4dB까지 높기 때문에 충분한 채널 추정 성능을 유지하면서 파일럿 삽입에 따른 오버헤드를 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.
또한, 연속 파일럿 패턴은 시간방향으로 일정하게 삽입되며 DVB-T와 비교할 때 삽입된 파일럿의 수는 상대적으로 적지만 파일럿의 크기는 일반 데이터에 비해 FFT에 따라 2.5~8.5dB 정도 크기 때문에, 연속 파일럿을 이용한 주파수 동기, CPE 검출 성능 저하 없이 8K, 16K, 32K 모드에서 파일럿 삽입에 따른 오버 헤드를 2.5%에서 0.7%까지 낮추었고, 일부 연속 파일럿과 분산 파일럿의 위치를 공유함으로써 오버헤드를 더 줄였다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 연속 파일럿은 프레임 시작 심볼(410), 데이터 심볼(420) 및 프레임 종료 심볼(430)에서 위치가 변하지 않고, 연속적으로 삽입되는 파일럿을 의미하고, 분산 파일럿은 프레임 시작 심볼(410), 데이터 심볼(420) 및 프레임 종료 심볼(430)에서 일정한 패턴에 따라 위치가 변경되어 삽입되는 파일럿을 의미한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입된 분산 파일럿의 위치를 나타내는 도면이다.
예를 들어, 파일럿 패턴이 P4,4인 경우를 살펴보면, 데이터 심볼(420)에 삽입된 분산 파일럿은 Dx=4, Dy=4의 패턴으로 배치되는 것으로 설정된다. 이는 데이터 심볼(420)에 삽입되는 분산 파일럿은 4의 크기만큼 동일한 간격으로 시프트되어 배치되고, 4열로 배치되는 것을 의미한다.
또한, 프레임 시작 심볼(Frame Starting Symbol, FSS)(410) 및 프레임 종료 심볼(Frame Closing Symbol, FCS)(430)에 삽입되는 분산 파일럿은 Dx=4, Dy=1의 패턴으로 배치되는 것으로 설정된다. 이는 프레임 시작 심볼(410) 및 프레임 종료 심볼(430)에 삽입되는 분산 파일럿은 4의 크기만큼 동일한 간격으로 배치되고, 1열로 배치되는 것을 의미한다.
즉, 데이터 심볼(420)에 삽입되는 분산 파일럿의 배치 패턴과 프레임 시작 심볼(410) 및 프레임 종료 심볼(430)에 삽입되는 분산 파일럿의 배치 패턴은 서로 다르다.
이에 따라, 데이터 심볼(420)에 삽입되는 예약 톤의 배치 패턴과 프레임 시작 심볼(410) 및 프레임 종료 심볼(430)에 삽입되는 예약 톤의 배치 패턴도 서로 다르다.
또한, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 기 설정된 제1 배치 패턴에 따라 데이터 심볼(420)에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤을 삽입하고, 기 설정된 제2 배치 패턴에 따라 프레임 시작 심볼(410) 및 프레임 종료 심볼(430)에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤을 삽입할 수 있다.
여기서, 기 설정된 제2 배치 패턴은 기 설정된 제1 배치 패턴에 기초하여 결정된다. 즉, 기 설정된 제1 배치 패턴은 데이터 심볼(420)에 삽입되는 분산 파일럿의 배치 패턴을 의미하며, 기 설정된 제2 배치 패턴은 프레임 시작 심볼(410) 및 프레임 종료 심볼(430)에 삽입되는 분산 파일럿의 배치 패턴을 의미할 수 있다.
또한, 기 설정된 제1 배치 패턴 및 기 설정된 제2 배치 패턴은 분산 파일럿의 배치 패턴뿐만 아니라 연속 파일럿의 배치 패턴까지 포함한 배치 패턴일 수 있다. 프레임 시작 심볼(410), 데이터 심볼(420) 및 프레임 종료 심볼(430)에 삽입되는 예약 톤은 분산 파일럿 뿐만 아니라 연속 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않아야 하기 때문이다.
즉, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 기 설정된 제1 배치 패턴에 따라 데이터 심볼(420)에 삽입된 분산 파일럿 및 연속 파일럿과 겹치지 않도록 데이터 심볼(420)에 예약 톤을 삽입할 수 있고, 기 설정된 제2 배치 패턴에 따라 프레임 시작 심볼(410) 및 프레임 종료 심볼(430)에 삽입된 분산 파일럿 및 연속 파일럿과 겹치지 않도록 프레임 시작 심볼(410) 및 프레임 종료 심볼(430)에 예약 톤을 삽입할 수 있다.
제1 배치 패턴 및 제2 배치 패턴이 분산 파일럿의 배치 패턴만 포함하는 경우에는 연속 파일럿의 배치 패턴까지 고려하여 예약 톤이 삽입될 수 있고, 제1 배치 패턴 및 제2 배치 패턴이 분산 파일럿의 배치 패턴 및 연속 파일럿의 배치 패턴까지 포함하는 경우에는 제1 배치 패턴 및 제2 배치 패턴만을 고려하여 예약 톤이 삽입될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분산 파일럿과 예약 톤이 서로 충돌되지 않도록 삽입된 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.
OFDM 심볼에서 설계된 예약 톤의 위치를 분산 파일럿의 시프트 간격과 동일하게 설정함으로써, 서로의 충돌을 피하게 되며, 미리 언급한 바와 같이 하나의 예약 톤을 재사용하는 경우 발생하는 메모리가 증가하는 문제를 해결할 수 있다.
예약 톤이 삽입되는 위치가 주파수 영역에서 순환 이동(circular shift)하게 되면, 예약 톤에 의해 생성된 임펄스 파형은 복소 값의 크기는 변하지 않고 위상만 변하게 된다. 이러한 위상의 변화는 이격 간격 만큼 달라지기 때문에 초기의 위상 정보만 알고 있으면 이격 간격에 따른 위상의 변화를 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파일럿의 배치 패턴을 고려하여 예약 톤을 삽입하는 방법은 프레임 내의 모든 OFDM 심볼에 적용 가능하다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 프레임 시작 심볼(610)과 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 파일럿의 배치 패턴은 서로 동일하며, 이러한 파일럿의 배치 패턴을 고려하여 겹치지 않도록 삽입되는 예약 톤의 배치 패턴도 서로 동일하다.
반면에, 데이터 심볼(620)에 삽입되는 파일럿의 배치 패턴은 프레임 시작 심볼(610) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 파일럿의 배치 패턴과 다르고, 이러한 파일럿의 배치 패턴을 고려하여 겹치지 않도록 삽입되는 예약 톤의 배치 패턴도 프레임 시작 심볼(610)과 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 예약 톤의 배치 패턴과 다르다.
또한, 도 6에 나타난 모든 심볼(610, 620, 630)에 삽입된 파일럿 및 예약 톤들은 서로 겹치지 않음을 알 수 있다.
한편, 프레임 시작 심볼(610) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 파일럿의 배치 패턴은 데이터 심볼(620)에 삽입되는 파일럿의 배치 패턴에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 데이터 심볼(620)에 삽입된 파일럿의 배치 패턴이 Dx=4, Dy=4라면, 프레임 시작 심볼(610) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 파일럿의 배치 패턴은 Dx=4, Dy=1이 되며, 이는 곧 삽입되는 파일럿의 시프트 간격을 유지하면서 1열로 배치되는 배치 패턴을 의미한다.
즉, 데이터 심볼(620)에 삽입된 파일럿의 배치 패턴에 대응되는 모든 서브 캐리어 위치에 프레임 시작 심볼(610) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 파일럿이 배치된다.
한편, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 데이터 심볼(620)에 삽입된 파일럿의 배치 패턴에 기초하여 제1 예약 톤을 삽입하고, 제1 예약 톤의 삽입 위치로부터 기 설정된 값만큼 시프트된 위치에 추가적으로 제2 예약 톤을 삽입할 수 있다.
구체적으로, 상술한 바와 같이, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 데이터 심볼(620)에 삽입된 파일럿의 위치와 겹치지 않도록 제1 예약 톤을 예약할 수 있다. 여기서, 삽입된 파일럿이라 함은 분산 파일럿 및 연속 파일럿을 모두 포함하는 개념이다. 따라서, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 데이터 심볼(620)에 삽입된 분산 파일럿과 연속 파일럿의 위치와 겹치지 않도록 제1 예약 톤을 예약할 수 있다.
또한, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 추가적으로 분산 파일럿의 배치 패턴을 고려하여 제2 예약 톤을 예약할 수 있다. 구체적으로, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 분산 파일럿이 시프트되는 양을 고려하여 제2 예약 톤을 예약할 수 있다. 이에 대해서, 도 7을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기 설정된 값만큼 시프트되어 배치된 분산 파일럿의 배치 패턴을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 20개의 서브 캐리어 간격으로 분산 파일럿이 위치하면 OFDM 심볼이 증가함에 따라 4개의 서브 캐리어 간격으로 순환 이동함을 알 수 있다.
따라서, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 도 7에 도시된 두 번째 열에 삽입된 분산 파일럿과 겹치지 않도록 제1 예약 톤을 삽입하고, 도 7에 도시된 첫 번째 열에 삽입된 분산 파일럿은 두 번째 열에 삽입된 분산 파일럿을 기준으로 4개의 서브 캐리어 간격만큼 시프트된 것이므로, 두 번째 열에 삽입된 제1 예약 톤의 삽입 위치로부터 4개의 서브 캐리어 간격만큼 시프트시킨 위치에 제2 예약 톤을 삽입할 수 있다.
하기의 수학식 1은 상술한 분산 파일럿 배치 패턴을 고려하여 삽입되는 예약 톤의 삽입 위치를 나타내는 수학식이다.
Figure 112014003350785-pat00001
여기서, S0는 예약 톤의 위치를 나타내며, NRT는 예약 톤의 개수를 나타낸다.
이에 따라, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 모든 데이터 심볼에 대하여 매번 예약 톤의 삽입 위치를 연산할 필요없이, 제1 예약 톤의 삽입 위치만 결정하게 되면, 분산 파일럿의 시프트된 값을 고려하여 제2 예약 톤의 삽입 위치를 결정할 수 있어 연산량을 줄일 수 있고, 미리 설명한 바와 같이, 각 예약 톤에 해당하는 임펄스 신호를 저장하기 위한 메모리의 양도 줄일 수 있게 된다.
한편, 프레임 시작 심볼(610) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 예약 톤은 하기 표 1에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
Figure 112014003350785-pat00002
표 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 시작 심볼(FSS) 및 프레임 종료 심볼(FCS)에 삽입되는 예약 톤의 위치를 표시한 인덱스를 나타낸 표이다. 즉, 표 1에 표시된 예약 톤의 위치는 각 모드 별로, FFT 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 분산 파일럿 및 연속 파일럿의 삽입 위치를 고려하여 설계된 프레임 시작 심볼(610) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입된 예약 톤의 위치이다.
한편, 유럽 방송 표준인 DVB-T2에서는 여러 가지 OFDM 크기를 고려하고 있으며, 다음과 같이 1K, 2K, 4K, 8K, 16K, 32K 모드 등이 있다. 하기 표 2는 OFDM 크기 및 데이터 심볼의 수 및 예약 톤의 수를 나타낸다.
1K mode 2K mode 4K mode 8K mode 16K mode 32K mode
서브 캐리어 수 1024 2048 4096 8192 16384 32766
데이터 심볼 수 853 1705 3409 6517 13833 27265
예약 톤 수 9 18 36 72 144 288
즉, 상술한 모드에 따라 삽입될 수 있는 예약 톤의 수 및 삽입 위치가 달라질 수 있다. 분산 파일럿은 도 7에 도시된 구조와 유사한 형태를 가지면서 상술한 모드에 따라 여러 가지 변형된 형태로 삽입될 수 있다. 예를 들면, 도 7과는 다르게 12개의 서브 캐리어 간격으로 분산 파일럿을 삽입할 수도 있다. 그리고, 이러한 분산 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤을 삽입할 수 있다. 이에 따라, 각 모드 별로 삽입될 수 있는 예약 톤의 수 및 삽입 위치가 달라지게 된다.
상술한 DVB-T2의 각 모드 별로 다르게 삽입되는 예약 톤과 같이, 본원 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입되는 예약 톤도 각 모드 별로 서로 다르게 삽입될 수 있다.
표 1에 나타난 각 모드 별로 삽입되는 예약 톤의 개수를 정리해보면, 하기 표 3과 같다.
8K mode 16K mode 32K mode
서브 캐리어 수 8192 16384 32766
예약 톤 수 72 144 288
그리고, 각 모드 별로 표시된 인덱스는 프레임 시작 심볼(610) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 예약 톤의 위치를 나타낸다.
각 모드 별로 표시된 예약 톤의 위치가 서로 다른 것을 알 수 있다.
한편, 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤은 하기 표 4에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
Figure 112014003350785-pat00003
표 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤의 위치를 표시한 인덱스를 나타낸 표이다. 즉, 표 4에 도시된 예약 톤의 위치는 각 모드 별로, FFT 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 분산 파일럿 및 연속 파일럿의 삽입 위치를 고려하여 설계된 데이터 심볼(620)에 삽입된 예약 톤의 위치이다.
마찬가지로, 상술한 DVB-T2의 각 모드 별로 다르게 삽입되는 예약 톤과 같이, 본원 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤도 각 모드 별로 서로 다르게 삽입될 수 있다.
표 4에 나타난 각 모드 별로 삽입되는 예약 톤의 개수를 정리해보면, 하기 표 5과 같다.
8K mode 16K mode 32K mode
서브 캐리어 수 8192 16384 32766
예약 톤 수 72 144 288
그리고, 각 모드 별로 표시된 인덱스는 데이터 심볼(620)에 삽입되는 예약 톤의 위치를 나타낸다. 마찬가지로, 각 모드 별로 표시된 예약 톤의 위치가 서로 다르다.
한편, 파일럿은 하기 표 6에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
Figure 112014003350785-pat00004
표 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FFT 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 연속 파일럿의 삽입 위치를 표시한 인덱스를 나타낸 표이다.
즉, 표 1과 표 4에 정의된 나타난 프레임 시작 심볼(610), 프레임 종료 심볼(630) 및 데이터 심볼(620)에 삽입되는 예약 톤의 위치를 표시한 인덱스는 표 6에 정의된 연속 파일럿의 삽입 위치를 표시한 인덱스와 분산 파일럿의 삽입 위치 즉, 배치 패턴을 고려하여 서로 겹치지 않도록 설계된 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 상세한 구성을 도시한 블럭도이다.
도 8을 참조하면, 송신 장치(300)는 프레임 생성부(310), 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320), IFFT부(340), 병렬/직렬 변환부(350), PAPR 리덕션부(360) 및 송신부(330)를 포함할 수 있다.
파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)에 대해 좀더 구체적으로 설명하면, N-L점의 입력 신호와 L개의 예약 톤 신호가 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)로 입력될 수 있다. 여기서, L개의 예약 톤에는 데이터가 전송되지 않고 0이 삽입된다.
IFFT부(340)는 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 역푸리에(IFFT) 연산을 수행하여 출력할 수 있다. 구체적으로, 병렬 신호인 N-L점의 입력 신호와 L개의 예약 톤의 합이 IFFT부(340)로 입력되면, IFFT 연산을 수행할 수 있다.
병렬/직렬 변환부(350)은 IFFT부(340)로부터 출력되는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 구체적으로, 병렬/직렬 변환부(350)는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환함으로써, 시간 영역의 출력 신호를 출력할 수 있다.
PAPR 리덕션부(360)는 파일럿 및 예약 톤에 기초하여 평균 전력 대 최대 전력비(PAPR)를 감소시킬 수 있다.
구체적으로, PAPR 리덕션부(360)는 파일럿 및 예약 톤에 기초하여 평균 전력 대 최대 전력비의 감소량을 계산하고, 직렬 신호에 계산된 평균 전력 대 최대 전력비의 감소량을 합산하여 출력할 수 있다.
PAPR 리덕션부(360)는 그래디언트 알고리즘부(미도시)를 포함할 수 있으며, 그래디언트 알고리즘부(미도시)에 의해 생성된 신호를 IFFT부(340)에서 출력된 출력 신호에 합산하여 출력할 수 있다. 여기서, 그래디언트 알고리즘부(미도시)는 예약 톤에 대응되는 임펄스 신호를 이용하여 IFFT부(340)에서 출력된 출력 신호의 평균 전력 대 최대 전력비가 저감되도록 할 수 있다.
한편, 도 8에 도시되지는 않았지만, 송신 장치(300)는 메모리(미도시)와 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
메모리(미도시)는 OFDM 크기에 따른 예약 톤의 개수 및 예약 톤의 위치에 관한 정보를 저장할 수 있다. 그래디언트 알고리즘부(미도시)는 메모리에 저장된 정보를 이용하여 임펄스의 형태를 갖는 신호를 생성하고, 생성된 임펄스 신호는 메모리(미도시)에 저장된다.
또한, 메모리(미도시)는 예약 톤의 개수 및 예약 톤의 위치에 관한 정보를 제어부(미도시)로 전송하며, 제어부(미도시)는 OFDM 크기 및 파일럿의 위치에 따라 데이터 및 파일럿과 충돌없이 예약 톤이 할당되도록 파일럿 및 예약 톤 삽입부( 320)로 예약 톤의 개수 및 예약 톤의 위치에 관한 정보를 전송할 수 있다.
이에 따라, 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)는 파일럿 및 예약 톤이 서로 충돌이 일어나지 않도록 서브 캐리어를 할당하여 삽입할 수 있다.
또한, 제어부(미도시)는 OFDM 심볼 인덱스에 따라 분산 파일럿의 시프트 간격을 계산하여 예약 톤의 위치 이동 및 임펄스 신호의 위상을 조절할 수 있다. 예약 톤의 위치를 순환 이동 하여도 임펄스 신호의 크기는 변하지 않기 때문에 동일한 PAPR 저감 성능을 유지할 수 있다. 또한, 시프트 간격은 제어부(미도시)가 아닌 파일럿 및 예약 톤 삽입부(320)에서 자체적으로 계산한 뒤 제어부(미도시)로 보내어 위상을 계산토록 할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAPR 리덕션부의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, PAPR 리덕션부(360)는 P파형 생성부(361), 피크 검출부(362), 위치 순환 이동부(363), 위상 회전부(364), 스케일링부(365), 복소 덧셈기(366), PAPR 연산부(367) 및 제어부(367)를 포함할 수 있다.
P파형 생성부(361)는 전체 N개의 신호 중 병렬 신호인 N-L점의 입력 신호를 제외하고, 예약된 L개의 톤으로 임펄스 특성을 갖는 P파형을 생성할 수 있다. 여기서, P파형은 전체 신호 중에 적어도 하나의 예약된 L개의 톤을 랜덤하게 선택하는 시행을 반복 수행한 후 그 중에서 P0의 피크 값을 제외한 나머지 P1~PN - 1값들 중에서 전력값이 제일 작은 경우를 선택한 것이다.
한편, 피크 검출부(362)는 N-L점의 입력 신호의 최대 피크값을 검출할 수 있다.
그리고, 위치 순환 이동부(363)는 검출된 최대 피크값의 위치로 P파형의 위치를 순환 이동시킨다.
위상 회전부(364)는 순환 이동된 P파형을 복소 평면상에서 검출된 피크값의 위상과 일치시킨다.
그리고, 스케일링부(365)는 N-L점의 입력 신호가 IFFT 연산 후 출력된 신호의 피크값을 기 설정된 PAPR 값 이하가 되도록 P파형의 값을 스케일링할 수 있다.
복소 덧셈기(366)는 N-L점의 입력 신호가 IFFT 연산 후 출력된 신호와 P파형의 최대 피크값을 기설정된 수준 이하로 감소시키기 위해 계산된 값을 N-L점의 입력 신호가 IFFT 연산 후 출력된 신호와 합산하여 PAPR 연산부(367)의 입력값으로 전송할 수 있다.
제어부(368)는 입력된 PAPR 계산 값이 기 설정된 PAPR 값 이하가 되도록 다시 피드백할 수 있다. 이러한 반복 수행은 입력된 PAPR 계산 값이 기 설정된 PAPR 값 이하가 될때까지 반복된다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 10을 참조하면, 수신 장치(1300)는 수신부(1310) 및 신호 처리부(1320)를 포함할 수 있다.
수신부(1310)는 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 포함하는 프레임을 수신할 수 있다.
신호 처리부(1320)는 파일럿에 기초하여 채널 추정을 수행하고, 예약 톤의 위치를 고려하여 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 신호 처리하여 데이터를 검출할 수 있다. 여기서, 예약 톤은 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 삽입된다.
도 11는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 신호 처리부의 상세한 구성을 도시한 블럭도이다.
도 11를 참조하면, 신호 처리부(1320)는 병렬/직렬 변환부(1321), FFT부(1322), 데이터 심볼 검출부(1323), 데이터 복조부(1324), 메모리(1325) 및 제어부(1326)를 포함할 수 있다.
병렬/직렬 변환부(1321)는 입력된 시간 상의 수신 신호들을 병렬적으로 변환하여 FFT부(1332)로 출력할 수 있다.
FFT부(1332)는 입력된 신호들을 푸리에 변환하여 주파수 상의 신호들로 변환하고, 변환된 신호들을 데이터 심볼 검출부(1323)로 전송할 수 있다.
여기서, 메모리(1325)는 미리 저장하고 있던 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 시작 심볼(610), 데이터 심볼(620) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입된 예약 톤의 위치를 출력하고, 출력된 예약 톤의 위치는 제어부(1326)로 입력된다.
제어부(1326)는 수신부(1310)에 수신된 OFDM 심볼에서의 파일럿 위치에 따라 삽입된 예약 톤의 위치가 파일럿 위치와 충돌하지 않도록 조정하여 데이터 심볼 검출부(1323)로 출력한다.
데이터 심볼 검출부(1323)는 FFT부(1322)로부터 입력된 주파수상의 신호들 중 제어부(1326)로부터 입력된 예약 톤의 위치를 제외한 나머지 위치의 신호들, 즉, 데이터 심볼에 대응되는 신호들을 추출하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 데이터 심볼 검출부(1323)로 추출된 데이터 심볼(620)은 데이터 복조부(1324)로 입력되어져 데이터 복조 연산을 수행하게 된다.
한편, 프레임 시작 심볼(610) 및 프레임 종료 심볼(630)에 삽입되는 예약 톤은 표 1에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
또한, 데이터 심볼(620)에 삽입되는 예약 톤은 표 4에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
또한, 파일럿은 표 6에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12에 도시된 송신 장치의 제어 방법에 따르면, 프레임 시작 심볼(Frame Start Symbol), 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼(Frame Closing Symbol)을 포함하는 프레임을 생성할 수 있다(S1510).
이어서, 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤을 삽입할 수 있다(S1520).
여기서, 예약 톤을 삽입하는 단계는, 기 설정된 제1 배치 패턴에 따라 데이터 심볼에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤을 삽입하고, 기 설정된 제2 배치 패턴에 따라 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤을 삽입할 수 있다. 기 설정된 제2 배치 패턴은 기 설정된 제1 배치 패턴에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 예약 톤을 삽입하는 단계는, 데이터 심볼에 삽입된 파일럿의 배치 패턴에 기초하여 제1 예약 톤을 삽입하고, 제1 예약 톤의 삽입 위치로부터 기 설정된 값만큼 시프트 위치에 추가적으로 제2 예약 톤을 삽입할 수 있다.
그리고, 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임을 전송할 수 있다(S1530).
여기서, 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 1에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
또한, 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 4에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
파일럿은 표 6에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
한편, 도 12에 도시된 송신 장치의 제어 방법은 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 역푸리에(IFFT) 연산을 수행하여 출력하는 단계, 역푸리에 연산이 수행되어 출력된 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하여 출력하는 단계 및 파일럿 및 예약 톤에 기초하여 평균 전력 대 최대 전력비(PAPR)를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 평균 전력 대 최대 전력비를 감소시키는 단계는, 파일럿 및 예약 톤에 기초하여 평균 전력 대 최대 전력비의 감소량을 계산하고, 직렬 신호에 계산된 평균 전력 대 최대 전력비의 감소량을 합산하여 출력할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13에 도시된 수신 장치의 제어 방법에 따르면, 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 포함하는 프레임을 수신할 수 있다(S1610).
그리고, 파일럿에 기초하여 채널 추정을 수행하고, 예약 톤의 위치를 고려하여 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 신호 처리하여 데이터를 검출할 수 있다(S1620).
여기서, 예약 톤은 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 삽입된다.
또한, 프레임 시작 심볼 및 프레임 종료 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 1에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
그리고, 데이터 심볼에 삽입되는 예약 톤은 표 4에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
또한, 파일럿은 표 6에 정의된 위치에 삽입될 수 있다.
한편, 수신 장치(200)가 수신하는 복수의 프레임은 DVB-T2 송신 시스템으로 전송되며, 프레임의 시그널링 영역은 L1 시그널링을 전송하는 영역일 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 시그널링 영역에 포함되는 정보들을 재구성함으로써, 시그널링 영역에 포함되는 정보가 증가하고, 이에 따라 데이터를 다양하게 처리할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 제어 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
일 예로, 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 포함하는 프레임을 생성하는 단계, 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼에 파일럿을 삽입하고 파일럿의 삽입 위치와 겹치지 않도록 예약 톤을 삽입하는 단계 및 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임을 전송하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
또한, 일 예로, 파일럿 및 예약 톤이 삽입된 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 포함하는 프레임을 수신하는 단계 및 파일럿에 기초하여 채널 추정을 수행하고, 예약 톤의 위치를 고려하여 프레임 시작 심볼, 데이터 심볼 및 프레임 종료 심볼을 신호 처리하여 데이터를 검출하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 송신 장치 및 수신 장치에 대해 도시한 상술한 블록도에서는 버스(bus)를 미도시하였으나, 송신 장치 및 수신 장치에서 각 구성요소 간의 통신은 버스를 통해 이루어질 수도 있다. 또한, 각 디바이스에는 상술한 다양한 단계를 수행하는 CPU, 마이크로 프로세서 등과 같은 프로세서가 더 포함될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
300: 송신 장치 310: 프레임 생성부
320: 파일럿 및 예약 톤 삽입부 330: 송신부
1300: 수신 장치 1310: 수신부
1320: 신호 처리부

Claims (26)

  1. 송신 장치에 있어서,
    데이터를 전송하기 위한 프레임을 생성하는 프레임 생성부;
    데이터 심볼들 및 적어도 하나의 바운더리 심볼을 포함하는 상기 프레임에 파일럿을 삽입하는 파일럿 삽입부; 및
    상기 데이터 심볼들 및 적어도 하나의 바운더리 심볼에서의 톤의 위치를 획득하고, 상기 톤의 위치에 기초하여 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 저감을 수행하는 PAPR 리덕션부;를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 바운더리 심볼은, 상기 데이터 심볼들 중 첫 번째 데이터 심볼 이전에 위치하는 심볼 및 상기 데이터 심볼들 중 마지막 데이터 심볼 이후에 위치하는 심볼 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 파일럿 삽입부는, 제1 패턴에 기초하여 상기 적어도 하나의 바운더리 심볼에 파일럿을 삽입하고, 제2 패턴에 기초하여 상기 데이터 심볼들에 파일럿을 삽입하며,
    상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은, 서로 독립적으로 획득되며,
    상기 파일럿은, 상기 적어도 하나의 바운더리 심볼 및 상기 데이터 심볼들에서 톤의 위치에는 삽입되지 않는, 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입부는,
    상기 적어도 하나의 바운더리 심볼 및 상기 데이터 심볼들에 파일럿 및 톤을 삽입하며,
    상기 적어도 하나의 바운더리 심볼 및 상기 데이터 심볼들에서 톤의 위치는, 상기 파일럿의 위치와 겹치지 않는, 송신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입부는,
    상기 제2 패턴에 기초하여 상기 데이터 심볼들에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 위치와 겹치지 않도록 톤을 상기 데이터 심볼들에 삽입하며,
    상기 제1 패턴에 기초하여 상기 적어도 하나의 바운더리 심볼에 파일럿을 삽입하고, 파일럿의 위치와 겹치지 않도록 톤을 상기 적어도 하나의 바운더리 심볼에 삽입하는, 송신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패턴은, 상기 제2 패턴에 기초하여 결정되는, 송신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 바운더리 심볼에서 톤은, FFT(Fast Fourier Transform) 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 하기의 표와 같은 위치에 삽입되는, 송신 장치:
    Figure 112019004442424-pat00005
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 심볼들에서 톤은, FFT(Fast Fourier Transform) 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 하기의 표와 같은 위치에 삽입되는, 송신 장치:
    Figure 112019004442424-pat00006
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿은, FFT(Fast Fourier Transform) 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 상기 프레임에서 하기의 표와 같은 위치에 삽입되는, 송신 장치:
    Figure 112019004442424-pat00007
  8. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 및 톤이 삽입된 상기 데이터 심볼들 및 상기 적어도 하나의 바운더리 심볼에 대한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 수행하여 출력하는 IFFT부; 및
    상기 IFFT부로부터 출력되는 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하여 출력하는 병렬/직렬 변환부;를 더 포함하고,
    상기 PAPR 리덕션부는, 상기 파일럿 및 상기 톤에 기초하여 PAPR 저감을 수행하는, 송신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 PAPR 리덕션부는,
    상기 파일럿 및 상기 톤에 기초하여 PAPR의 감소량을 계산하고, 상기 직렬 신호에 상기 계산된 PAPR의 감소량을 합산하여 출력하는, 송신 장치.
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