KR102206829B1 - 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 송신기는, 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 기지국에 설치된 송신기에 있어서, 파일럿 신호가 삽입된 QAM 신호에 IFFT를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 IFFT 변환부; 상기 기지국을 특정하는 고유 PN 시퀀스(PseudoNoise Sequence)를 PSK(Phase Shift Keying) 변조하여 상기 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호를 생성하는 직접 대역 확산 신호 생성부; 및 상기 생성된 OFDM 신호 및 상기 OFDM 신호에 동기화된 직접 대역 확산 신호를 결합하고, 상기 결합된 신호를 RF 신호로 변환하고, 상기 RF 신호로 변환된 신호를 안테나를 통해 송신하는 RF 송신부;를 포함한다.

Description

동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법{Wireless communication system for acquiring synchronization and method for controlling thereof}
본 발명은 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 방식의 무선 통신 시스템에서 직접 대역 확산 신호(DSSSS)를 근거로 한 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 방식의 무선 통신 시스템은 동기 획득을 위해서 프리앰블 데이터(preamble data)를 OFDM 심볼로 할당하여 송신 프레임 데이터와 함께 전송하는 구조를 갖는다.
이러한 OFDM 방식에서의 프리앰블 데이터 심볼 삽입은 전체 시스템의 주파수 효율을 저하시키는 요인으로 작용한다.
한국공개특허 제10-2004-0035287호
본 발명의 목적은 OFDM 신호와 해당 OFDM 신호에 동기된 매우 큰 확산 계수(Spreading Factor)를 갖는 직접 대역 확산 신호(Direct Sequence Spread Spectrum Signal: DSSSS)를 결합한 후, 두 신호가 결합된 신호를 송신하는 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 직접 대역 확산 신호와 OFDM 신호가 결합된 신호를 근거로 프레임 및 심볼 동기를 획득한 후, 획득된 프레임 및 심볼 동기를 근거로 수신된 OFDM 신호를 복조하는 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 이동 통신 시스템에서 셀간 핸드오버(handover) 시, 각 셀의 기지국에서 다른 PN 시퀀스를 갖는 대역 확산 신호를 사용하는 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 송신기는, 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 기지국에 설치된 송신기에 있어서, 파일럿 신호가 삽입된 QAM 신호에 IFFT를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 IFFT 변환부; 상기 기지국을 특정하는 고유 PN 시퀀스(PseudoNoise Sequence)를 PSK(Phase Shift Keying) 변조하여 상기 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호를 생성하는 직접 대역 확산 신호 생성부; 및 상기 생성된 OFDM 신호 및 상기 OFDM 신호에 동기화된 직접 대역 확산 신호를 결합하고, 상기 결합된 신호를 RF 신호로 변환하고, 상기 RF 신호로 변환된 신호를 안테나를 통해 송신하는 RF 송신부;를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 IFFT 변환부는, 상기 생성된 OFDM 신호에 CP(Cyclic prefix)를 더 삽입할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 직접 대역 확산 신호 생성부는, 상기 송신 데이터가 슈퍼 프레임 구조일 때, 상기 슈퍼 프레임에 포함된 각각의 프레임마다 서로 다른 PN 시퀀스를 사용하여 상기 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호를 각각 생성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 직접 대역 확산 신호 생성부는, 상기 무선 통신 시스템에 포함된 복수의 셀 간 핸드오버 시, 각 셀의 기지국에서 서로 다른 PN 시퀀스를 갖는 직접 대역 확산 신호를 생성할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 송신 데이터를 상기 QAM 신호로 매핑하는 신호 매핑부; 및 상기 매핑된 신호에 채널 추정을 위한 상기 파일럿 신호를 미리 설정된 위치에 삽입하는 파일럿 삽입부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수신기는, 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 수신기에 있어서, 상기 무선 통신 시스템에 포함된 송신기로부터 전송되는 OFDM 신호 및 직접 대역 확산 신호가 결합된 RF 신호를 수신하고, 상기 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하는 RF 수신부; 상기 기저대역 신호로 변환된 신호에 포함된 직접 대역 확산 신호를 근거로 동기를 획득하는 동기 획득부; 상기 획득된 동기를 근거로 상기 기저대역 신호로 변환된 신호에 포함된 OFDM 신호를 FFT 변환하는 FFT 변환부; 상기 FFT 변환된 FFT 신호에서 파일럿 신호를 추출하고, 상기 추출된 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정하고, 상기 추정된 채널 계수 값을 근거로 상기 FFT 변환된 FFT 신호를 보정하는 채널 보정부; 및 상기 보정된 FFT 신호를 정보 데이터로 변환하는 신호 디매핑부;를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 동기 획득부는, 상기 수신된 RF 신호가 슈퍼 프레임 구조일 때, 상기 직접 대역 확산 신호를 근거로 서로 다른 PN 시퀀스를 확인하고, 상기 확인된 서로 다른 PN 시퀀스를 근거로 상기 슈퍼 프레임 내에서의 프레임 순서를 검출할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 동기 획득부는, 상기 무선 통신 시스템에 포함된 복수의 셀 간 핸드오버 시, 각 기지국별로 미리 설정된 PN 시퀀스와 상기 직접 대역 확산 신호에 대응되는 PN 시퀀스를 근거로 상기 RF 신호를 전송한 기지국을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 송신기의 제어 방법은, 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 기지국에 설치된 송신기의 제어 방법에 있어서, 신호 매핑부를 통해, 송신 데이터를 QAM 신호로 매핑하는 단계; 파일럿 삽입부를 통해, 상기 매핑된 신호에 채널 추정을 위한 파일럿 신호를 미리 설정된 위치에 삽입하는 단계; IFFT 변환부를 통해, 상기 파일럿 신호가 삽입된 신호에 대한 IFFT를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 단계; 직접 대역 확산 신호 생성부를 통해, 상기 기지국을 특정하는 고유 PN 시퀀스를 PSK 변조하여 상기 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호를 생성하는 단계; RF 송신부를 통해, 상기 생성된 OFDM 신호 및 상기 OFDM 신호에 동기화된 직접 대역 확산 신호를 결합하는 단계; 및 상기 RF 송신부를 통해, 상기 결합된 신호를 RF 신호로 변환하고, 상기 RF 신호로 변환된 신호를 안테나를 통해 송신하는 단계;를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호를 생성하는 단계는, 상기 송신 데이터가 슈퍼 프레임 구조일 때, 상기 슈퍼 프레임에 포함된 각각의 프레임마다 서로 다른 PN 시퀀스를 사용하여 상기 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호를 각각 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수신기의 제어 방법은, 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 수신기의 제어 방법에 있어서, RF 수신부를 통해, 상기 무선 통신 시스템에 포함된 송신기로부터 전송되는 OFDM 신호 및 직접 대역 확산 신호가 결합된 RF 신호를 수신하는 단계; 상기 RF 수신부를 통해, 상기 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하는 단계; 동기 획득부를 통해, 상기 기저대역 신호로 변환된 신호에 포함된 직접 대역 확산 신호를 근거로 동기를 획득하는 단계; FFT 변환부를 통해, 상기 획득된 동기를 근거로 상기 기저대역 신호로 변환된 신호에 포함된 OFDM 신호를 FFT 변환하는 단계; 채널 보정부를 통해, 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정하여 상기 FFT 변환된 FFT 신호를 보정하는 단계; 및 신호 디매핑부를 통해, 상기 보정된 FFT 신호를 정보 데이터로 변환하는 단계;를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 FFT 변환된 FFT 신호를 보정하는 단계는, 상기 채널 보정부를 통해, 상기 FFT 변환된 FFT 신호에서 상기 파일럿 신호를 추출하는 과정; 상기 채널 보정부를 통해, 상기 추출된 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정하는 과정; 및 상기 채널 보정부를 통해, 상기 추정된 채널 계수 값을 근거로 상기 FFT 변환된 FFT 신호를 보정하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법은, OFDM 신호와 해당 OFDM 신호에 동기된 매우 큰 확산 계수를 갖는 직접 대역 확산 신호를 결합한 후, 두 신호가 결합된 신호를 송신함으로써, 프리앰블 신호 없이도 프레임 및 심볼 동기를 획득할 수 있고, 주파수 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법은, 직접 대역 확산 신호와 OFDM 신호가 결합된 신호를 근거로 프레임 및 심볼 동기를 획득한 후, 획득된 프레임 및 심볼 동기를 근거로 수신된 OFDM 신호를 복조함으로써, 전체 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템 및 그의 제어 방법은, 이동 통신 시스템에서 셀간 핸드오버 시, 각 셀의 기지국에서 다른 PN 시퀀스를 갖는 대역 확산 신호를 사용함으로써, 핸드오버 수행에 따른 주파수 효율 및 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송신기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 및 심볼 동기 획득을 위한 원리를 설명한 도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신기의 구성도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식의 무선 통신 시스템에서 송신 데이터의 프레임 구조를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템(10)의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 통신 시스템(10)은 송신기(100) 및 수신기(200)로 구성된다. 도 1에 도시된 무선 통신 시스템(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 무선 통신 시스템(10)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 무선 통신 시스템(10)이 구현될 수도 있다. 여기서, 송신기(100)와 수신기(200)는 유/무선 통신망을 통해 상호 통신한다.
OFDM 방식의 무선 통신 시스템(10)에서 직접 대역 확산 신호를 이용한 프레임 및 심볼 동기 획득을 위해서, 송신기(100)에서는 OFDM 신호에 직접 대역 확산 신호를 결합하고, OFDM 신호와 직접 대역 확산 신호가 결합된 신호를 RF 신호로 변환한 후 수신기(200)에 전송한다. 이후, 수신기(200)에서는 수신된 RF 신호로 변환된 신호를 기저대역 신호로 변환한 후, 기저대역 신호로 변환된 신호에 포함된 직접 대역 확산 신호를 근거로 PN 시퀀스와 수신된 RF 신호의 상관 값을 구하는 역확산 과정을 통해 프레임 및 심볼 동기를 획득하고, 획득된 동기를 근거로 기저대역 신호로 변환된 신호에 포함된 OFDM 신호를 FFT 처리하고, 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정하여 FFT 처리된 FFT 신호를 보정한 후, 보정된 QAM 신호(또는 보정된 FFT 신호)를 원래 전송된 이진 데이터 형태의 정보 데이터로 변환하여, 프리앰블 데이터 심볼 없이도 동기를 획득한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 송신기(100)는 신호 매핑부(110), 파일럿 삽입부(120), IFFT 변환부(130), 직접 대역 확산 신호 생성부(140) 및 RF 송신부(150)로 구성된다. 도 2에 도시된 송신기(100)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 2에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 송신기(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 송신기(100)가 구현될 수도 있다.
신호 매핑부(110)는 송신하고자 하는 이진 데이터 형태의 송신 데이터(또는 송신 데이터 신호)를 QAM(Quadrature Amplitude Modulation: 직교 진폭 변조) 신호로 매핑한다. 여기서, QAM 방식은 QPSK(Quaternary Phase Shift Keying: 직교 위상 편이 변조), 16-QAM, 64-QAM 등을 포함할 수 있다.
파일럿 삽입부(120)는 신호 매핑부(110)로부터 매핑된 신호(또는 매핑된 QAM 신호)에 채널 추정을 위한 파일럿 신호를 미리 설정된(또는 알려진) 위치에 삽입(또는 추가)한다.
IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 변환부(130)는 파일럿 삽입부(120)로부터 파일럿 신호가 삽입된 신호에 대해 IFFT(역 고속 푸리에 변환)를 수행하여, OFDM 신호를 생성(또는 획득/변환)한다.
또한, IFFT 변환부(130)는 생성된 OFDM 신호에 CP(Cyclic prefix)를 삽입(또는 추가)할 수 있다.
직접 대역 확산 신호 생성부(140)는 PN 시퀀스(PseudoNoise Sequence)를 PSK(Phase Shift Keying: 위상 편이 방식) 변조하여 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호(또는 대역 확산 신호: DSS 신호 또는 SS 신호)를 생성한다.
이때, 송신하고자 하는 송신 데이터가 단일 프레임 구조인 경우, 직접 대역 확산 신호 생성부(140)는 동일한(또는 다른 종류의) PN 시퀀스를 PSK 변조하여 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호(또는 대역 확산 신호)를 생성한다.
또한, 송신하고자 하는 송신 데이터가 슈퍼 프레임(superframe) 구조인 경우, 직접 대역 확산 신호 생성부(140)는 슈퍼 프레임에 포함된 각각의 프레임마다 서로 다른 PN 시퀀스를 사용하여 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호(또는 대역 확산 신호)를 생성한다.
이와 같이, 슈퍼 프레임 구조에서의 서로 다른 PN 시퀀스 사용을 통해, 수신기(200)에서 슈퍼 프레임 내에서의 프레임 순서를 검출할 수 있다.
또한, 송신기(100)가 위치한 각 셀의 기지국에서는, 셀 간 핸드오버시 다른 기지국들과 서로 다른 고유 PN 시퀀스를 갖는 직접 대역 확산 신호를 사용하여, 핸드오버 기능을 수행한다.
도 3에 도시된 바와 같이, RF 송신부(150)는 IFFT 변환부(130)로부터 생성된 OFDM 신호(311) 및 직접 대역 확산 신호 생성부(140)로부터 생성된 직접 대역 확산 신호(312)를 결합(310)한다.
또한, RF 송신부(150)는 결합된 두 신호(예를 들어 OFDM 신호 및 직접 대역 확산 신호가 결합된 신호)를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환한다.
또한, RF 송신부(150)는 송신기(100)에 구비된 안테나(미도시)를 통해 RF 신호로 변환된 신호를 송신한다.
이와 같이, 송신기(100)는 OFDM 신호에 직접 대역 확산 신호를 결합한 후, 두 신호가 결합된 신호를 RF 신호로 변환한 후 안테나를 통해 송신한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수신기(200)는 RF 수신부(210), 동기 획득부(220), FFT 변환부(230), 채널 보정부(240) 및 신호 디매핑부(250)로 구성된다. 도 4에 도시된 수신기(200)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 4에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 수신기(200)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 수신기(200)가 구현될 수도 있다.
RF 수신부(210)는 수신기(200)에 구비된 안테나(미도시)를 통해 송신기(100)로부터 전송되는 RF 신호를 수신한다. 여기서, RF 신호는 OFDM 신호 및 직접 대역 확산 신호가 결합된 신호일 수 있다.
또한, RF 수신부(210)는 수신된 RF 신호를 기저대역 신호(또는 기저대역 데이터)로 변환한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 동기 획득부(220)는 수신된 RF 신호에 포함된(또는 기저대역 신호로 변환된 RF 신호에 포함된) 직접 대역 확산 신호를 근거로 지연된 PN 시퀀스와 수신된 RF 신호의 상관 값을 구하는 역확산 과정을 통해 프레임 및 시간(또는 심볼) 동기를 획득(또는 산출)한다(320).
이와 같이, 동기 획득부(220)는 수신된 OFDM 신호와 해당 OFDM 신호에 동기된 직접 대역 확산 신호가 결합된 RF 신호에 대한 역확산을 수행하여, 지연된 시간에서 최대치를 가지며 직접 대역 확산 신호의 매우 큰 확산 계수로 인해 OFDM 신호보다 훨씬 큰 상관 값을 가지는 동기를 획득할 수 있다.
또한, 수신된 RF 신호가 슈퍼 프레임 구조인 경우, 동기 획득부(220)는 직접 대역 확산 신호를 근거로 서로 다른 PN 시퀀스를 확인하고, 확인된 서로 다른 PN 시퀀스를 근거로 슈퍼 프레임 내에서의 프레임 순서를 검출한다.
또한, 셀 간 핸드오버 시, 각 셀의 기지국에서 서로 다른 PN 시퀀스(또는 기지국마다 고유 PN 시퀀스)를 갖는 직접 대역 확산 신호를 사용함에 따라, 동기 획득부(220)(또는 수신기(200))는 확인된 PN 시퀀스를 근거로 해당 기지국을 확인할 수 있다.
FFT 변환부(230)는 동기 획득부(220)를 통해 획득된 동기(예를 들어 프레임 및 시간 동기)를 근거로 수신된 RF 신호에 포함된 OFDM 신호(또는 기저대역 신호로 변환된 신호에 포함된 OFDM 신호)를 FFT 처리(또는 변환)한다.
또한, FFT 변환부(230)는 수신된 RF 신호의 OFDM 신호에 포함된 CP를 제거한 후, CP가 제거된 OFDM 신호를 FFT 처리할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, FFT 변환부(230)가 동기 획득부(220)를 통해 획득된 동기(또는 동기된 시간)에서 수신된 RF 신호를 FFT 변환하게 되면, 직접 대역 확산 신호는 전 주파수 대역에서 매우 작은 값을 가지게 되므로 오직 송신된 RF 신호(또는 부반송파)에서 OFDM 신호(또는 OFDM 데이터)만을 검출할 수 있게 된다(330).
채널 보정부(240)는 FFT 처리된 FFT 신호에서 파일럿 신호를 추출한다.
또한, 채널 보정부(240)는 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정한다.
또한, 채널 보정부(240)는 추정된 채널 계수 값을 근거로 FFT 처리된 FFT 신호(또는 FFT 처리된/변환된 QAM 신호)를 보정한다.
신호 디매핑부(250)는 보정된 QAM 신호(또는 보정된 FFT 신호)를 원래 전송된 이진 데이터 형태의 정보 데이터로 변환(또는 디매핑)한다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 OFDM 방식의 무선 통신 시스템(10)에서 송신 데이터의 프레임 구조의 실시예를 나타낸 도이다.
도 5는 단일 프레임 구조이며, 도 6은 4개의 프레임으로 이루어진 슈퍼 프레임 구조를 나타낸다.
하나의 OFDM 심볼이 2048 FFT 샘플과 256 CP 샘플을 갖는다고 하면, 단일 프레임 구조 및 슈퍼 프레임 구조 모두 확산 계수(SF)는 11,520(= (2048+256)*5)이 된다. 이는 확산 계수가 512인 종래의 CDMA 통신과 비교해보면 매우 큰 확산 계수를 갖도록 구성할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 동기를 위한 대역 확산 신호(또는 직접 대역 확산 신호)는 OFDM 신호에 비해 매우 작은 신호를 사용하며, OFDM 신호의 검출 성능에 거의 영향을 미치지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 슈퍼 프레임 구조의 경우는, 각각의 프레임마다 다른 PN 시퀀스를 갖는 대역 확산 신호를 사용하여 슈퍼 프레임 내에서의 프레임 순서를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 OFDM 방식의 이동 통신 시스템(10)에서는 셀간 핸드오버 시, 각 셀의 기지국에서 다른 PN 시퀀스를 갖는 대역 확산 신호를 사용하여 핸드오버 기능을 수행할 수 있다.
이와 같이, OFDM 신호와 해당 OFDM 신호에 동기된 매우 큰 확산 계수를 갖는 직접 대역 확산 신호를 결합한 후, 두 신호가 결합된 신호를 송신함으로써, 프리앰블 신호 없이도 프레임 및 심볼 동기를 획득할 수 있다.
또한, 이와 같이, 직접 대역 확산 신호와 OFDM 신호가 결합된 신호를 근거로 프레임 및 심볼 동기를 획득한 후, 획득된 프레임 및 심볼 동기를 근거로 수신된 OFDM 신호를 복조할 수 있다.
또한, 이와 같이, 이동 통신 시스템에서 셀간 핸드오버 시, 각 셀의 기지국에서 다른 PN 시퀀스를 갖는 대역 확산 신호를 사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템의 제어 방법을 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 신호 매핑부(110)는 송신하고자 하는 송신 데이터(또는 송신 데이터 신호)를 QAM(직교 진폭 변조) 신호로 매핑한다. 여기서, QAM 방식은 QPSK(직교 위상 편이 변조), 16-QAM, 64-QAM 등을 포함할 수 있다(S710).
이후, 파일럿 삽입부(120)는 매핑된 신호(또는 매핑된 QAM 신호)에 채널 추정을 위해 파일럿 신호를 삽입(또는 추가)한다.
일 예로, 파일럿 삽입부(120)는 매핑된 신호 중에서 수신기(200)에 미리 알려진 위치에 파일럿 신호를 삽입한다(S720).
이후, IFFT 변환부(130)는 파일럿 신호가 삽입된 신호에 대해 IFFT를 수행하여, OFDM 신호를 생성(또는 획득/변환)한다. 이때, IFFT 변환부(130)는 생성된 OFDM 신호에 CP를 삽입(또는 추가)할 수 있다.
일 예로, IFFT 변환부(130)는 파일럿 신호가 삽입된 주파수 영역의 매핑된 신호를 시간 영역의 OFDM 신호로 변환하기 위해서, 파일럿 신호가 삽입된 매핑된 신호에 대한 IFFT를 수행한다.
다른 일 예로, IFFT 변환부(130)는 파일럿 신호가 삽입된 신호에 대한 IFFT를 수행하여 OFDM 신호를 생성하고, 생성된 OFDM 신호에 CP를 삽입한다(S730).
이후, 직접 대역 확산 신호 생성부(140)는 PN 시퀀스를 PSK 변조하여 직접 대역 확산 신호(또는 대역 확산 신호)를 생성한다. 이때, 송신 데이터가 슈퍼 프레임 구조인 경우, 직접 대역 확산 신호 생성부(140)는 각각의 프레임마다 서로 다른 PN 시퀀스를 사용하여 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호(DSS 신호)를 생성한다. 이와 같은 각각의 프레임마다 서로 다른 PN 시퀀스 사용을 통해, 슈퍼 프레임 내에서의 프레임 순서를 검출(또는 확인)할 수 있다.
또한, 셀 간 핸드오버시 각 셀의 기지국에서 다른 기지국과는 다른 고유 PN 시퀀스를 갖는 직접 대역 확산 신호를 생성하도록 구성하여, 핸드오버 기능을 수행할 수도 있다.
즉, 해당 송신기(100)가 형성된 기지국마다 고유 PN 시퀀스를 갖는 직접 대역 확산 신호를 생성할 수 있다.
일 예로, 직접 대역 확산 신호 생성부(140)는 PN 시퀀스를 PSK 변조하여 OFDM 신호와 동기화된 직접 대역 확산 신호를 생성한다(S740).
이후, RF 송신부(150)는 IFFT 변환부(130)로부터 생성된 OFDM 신호 및 직접 대역 확산 신호 생성부(140)로부터 생성된 직접 대역 확산 신호를 결합한다.
일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, RF 송신부(150)는 OFDM 신호(311)와 직접 대역 확산 신호(3122)를 결합한다(S750).
이후, RF 송신부(150)는 결합된 두 신호(예를 들어 OFDM 신호 및 직접 대역 확산 신호가 결합된 신호)를 RF 신호로 변환한다.
또한, RF 송신부(150)는 안테나(미도시)를 통해 RF 신호로 변환된 신호를 송신(또는 전송)한다.
일 예로, RF 송신부(150)는 도 3에 도시된 OFDM 신호 및 직접 대역 확산 신호가 결합된 신호를 RF 신호로 변환한 후, RF 신호로 변환된 신호를 수신기(200)로 송신한다(S760).
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, RF 수신부(210)는 안테나(미도시)를 통해 송신기(100)로부터 전송되는 RF 신호를 수신한다. 여기서, RF 신호는 OFDM 신호 및 직접 대역 확산 신호가 결합된 신호일 수 있다.
또한, RF 수신부(210)는 수신된 RF 신호를 기저대역 신호(또는 기저대역 데이터)로 변환한다(S810).
이후, 동기 획득부(220)는 수신된 RF 신호에 포함된(또는 기저대역 신호로 변환된 RF 신호에 포함된) 직접 대역 확산 신호를 근거로 지연된 PN 시퀀스와 수신된 RF 신호의 상관 값을 구하는 역확산 과정을 통해 프레임 및 시간(또는 심볼) 동기를 획득(또는 산출)한다.
여기서, 수신된 RF 신호가 슈퍼 프레임 구조인 경우, 동기 획득부(220)는 수신된 RF 신호에 포함된(또는 기저대역 신호로 변환된 RF 신호에 포함된) 직접 대역 확산 신호를 근거로 각각의 프레임마다 서로 다른 PN 시퀀스를 확인하고, 확인된 서로 다른 PN 시퀀스를 근거로 슈퍼 프레임 내에서의 프레임 순서를 검출(또는 확인)할 수 있다.
또한, 동기 획득부(220)는 기지국마다 고유 PN 시퀀스를 사용하여 직접 대역 확산 신호를 생성함에 따라, 확인된 PN 시퀀스를 근거로 RF 신호를 전송한 기지국을 확인할 수도 있다(S820).
이후, FFT 변환부(230)는 동기 획득부(220)를 통해 획득된 동기(예를 들어 프레임 및 시간 동기)를 근거로 수신된 RF 신호에 포함된 OFDM 신호를 FFT 처리(또는 변환)한다. 이때, FFT 변환부(230)는 수신된 RF 신호의 OFDM 신호에 포함된 CP를 제거한 후, CP가 제거된 OFDM 신호를 FFT 처리할 수도 있다.
일 예로, FFT 변환부(230)는 동기 획득부(220)를 통해 획득된 동기를 근거로 수신된 RF 신호에 포함된 시간 영역의 OFDM 신호를 주파수 영역의 OFDM 신호로 변환한다(S830).
이후, 채널 보정부(240)는 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정하여 FFT 처리된 FFT 신호(또는 FFT 처리된 QAM 신호)를 보정한다. 여기서, 채널 보정부(240)는 FFT 처리된 FFT 신호에서 파일럿 신호를 추출할 수 있다.
일 예로, 채널 보정부(240)는 FFT 처리된 FFT 신호에서 파일럿 신호를 추출하고, 추출된 파일럿 신호를 근거로 채널 계수 값을 추정하고, 추정된 채널 계수 값을 근거로 FFT 처리된 FFT 신호(또는 FFT 처리된/변환된 QAM 신호)를 보정하여 인접 채널 간섭이나 다중 경로 페이딩 등에 의해 발생된 비이상적인 왜곡을 보상한다(S840).
이후, 신호 디매핑부(250)는 보정된 QAM 신호(또는 보정된 FFT 신호)를 원래 전송된 이진 데이터 형태의 정보 데이터로 변환(또는 디매핑)한다(S850).
본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, OFDM 신호와 해당 OFDM 신호에 동기된 매우 큰 확산 계수를 갖는 직접 대역 확산 신호를 결합한 후, 두 신호가 결합된 신호를 송신하여, 프리앰블 신호 없이도 프레임 및 심볼 동기를 획득할 수 있고, 주파수 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 직접 대역 확산 신호와 OFDM 신호가 결합된 신호를 근거로 프레임 및 심볼 동기를 획득한 후, 획득된 프레임 및 심볼 동기를 근거로 수신된 OFDM 신호를 복조하여, 전체 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 이동 통신 시스템에서 셀간 핸드오버 시, 각 셀의 기지국에서 다른 PN 시퀀스를 갖는 대역 확산 신호를 사용하여, 핸드오버 수행에 따른 주파수 효율 및 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 무선 통신 시스템 100: 송신기
200: 수신기 110: 신호 매핑부
120: 파일럿 삽입부 130: IFFT 변환부
140: 직접 대역 확산 신호 생성부 150: RF 송신부
210: RF 수신부 220: 동기 획득부
230: FFT 변환부 240: 채널 보정부
250: 신호 디매핑부

Claims (12)

  1. 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 제1 기지국에 설치된 송신기에 있어서,
    파일럿 신호가 삽입된 QAM 신호에 IFFT를 수행하여 제1 OFDM 신호 및 제2 OFDM 신호를 생성하는 IFFT 변환부;
    제1 PN 시퀀스(PseudoNoise Sequence)를 PSK(Phase Shift Keying) 변조하여 상기 제1 OFDM 신호와 동기화된 제1 직접 대역 확산 신호를 생성하고, 제2 PN 시퀀스를 PSK 변조하여 상기 제2 OFDM 신호와 동기화된 제2 직접 대역 확산 신호를 생성하는 직접 대역 확산 신호 생성부; 및
    상기 제1 OFDM 신호 및 상기 제1 직접 대역 확산 신호를 결합함으로써 생성된 제1 RF 신호를 슈퍼 프레임 내의 프레임 #n에서 송신하고, 상기 제2 OFDM 신호 및 상기 제2 직접 대역 확산 신호를 결합함으로써 생성된 제2 RF 신호를 상기 슈퍼 프레임 내의 프레임 #n+1에서 송신하는 RF 송신부;를 포함하고,
    상기 n은 자연수이고, 상기 슈퍼 프레임 내의 프레임 마다 서로 다른 PN 시퀀스가 사용되는 것을 특징으로 하는 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IFFT 변환부는,
    상기 제1 OFDM 신호 및 상기 제2 OFDM 신호에 CP(Cyclic prefix)를 더 삽입하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직접 대역 확산 신호 생성부는,
    상기 무선 통신 시스템에 포함된 복수의 셀 간 핸드오버 시, 각 셀의 기지국에서 서로 다른 PN 시퀀스를 갖는 직접 대역 확산 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  5. 제1항에 있어서,
    송신 데이터를 상기 QAM 신호로 매핑하는 신호 매핑부; 및
    상기 매핑된 신호에 채널 추정을 위한 상기 파일럿 신호를 미리 설정된 위치에 삽입하는 파일럿 삽입부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  6. 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 수신기에 있어서,
    제1 기지국으로부터 제1 OFDM 신호 및 제1 직접 대역 확산 신호가 결합된 제1 RF 신호를 슈퍼 프레임 내의 프레임 #n에서 수신하고, 상기 제1 RF 신호를 제1 기저대역 신호로 변환하고, 상기 제1 기지국으로부터 제2 OFDM 신호 및 제2 직접 대역 확산 신호가 결합된 제2 RF 신호를 상기 슈퍼 프레임 내의 프레임 #n+1에서 수신하고, 상기 제2 RF 신호를 제2 기저대역 신호로 변환하는 RF 수신부;
    상기 제1 기저대역 신호에 포함된 상기 제1 직접 대역 확산 신호에 연관된 제1 PN 시퀀스 및 상기 제2 기저대역 신호에 포함된 상기 제2 직접 대역 확산 신호에 연관된 제2 PN 시퀀스에 기초하여 상기 슈퍼 프레임 내에서 프레임 순서를 검출하는 동기 획득부;
    상기 프레임 순서에 기초하여 상기 제1 OFDM 신호 및 상기 제2 OFDM 신호를 FFT 변환하는 FFT 변환부;
    상기 FFT 변환된 FFT 신호에서 파일럿 신호를 추출하고, 상기 추출된 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정하고, 상기 추정된 채널 계수 값을 근거로 상기 FFT 변환된 FFT 신호를 보정하는 채널 보정부; 및
    상기 보정된 FFT 신호를 정보 데이터로 변환하는 신호 디매핑부;를 포함하고,
    상기 n은 자연수이고, 상기 슈퍼 프레임 내의 프레임 마다 서로 다른 PN 시퀀스가 사용되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 동기 획득부는,
    상기 무선 통신 시스템에 포함된 복수의 셀 간 핸드오버 시, 각 기지국에서 서로 다른 PN 시퀀스를 갖는 직접 대역 확산 신호가 생성되고, 상기 서로 다른 PN 시퀀스에 기초하여 각 기지국이 확인되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  9. 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 제1 기지국에 설치된 송신기의 제어 방법에 있어서,
    신호 매핑부를 통해, 송신 데이터를 QAM 신호로 매핑하는 단계;
    파일럿 삽입부를 통해, 상기 매핑된 신호에 채널 추정을 위한 파일럿 신호를 미리 설정된 위치에 삽입하는 단계;
    IFFT 변환부를 통해, 상기 파일럿 신호가 삽입된 신호에 대한 IFFT를 수행하여 제1 OFDM 신호 및 제2 OFDM 신호를 생성하는 단계;
    직접 대역 확산 신호 생성부를 통해, 제1 PN 시퀀스를 PSK 변조하여 상기 제1 OFDM 신호와 동기화된 제1 직접 대역 확산 신호를 생성하고, 제2 PN 시퀀스를 PSK 변조하여 상기 제2 OFDM 신호와 동기화된 제2 직접 대역 확산 신호를 생성하는 단계;
    RF 송신부를 통해, 상기 제1 OFDM 신호 및 상기 제1 직접 대역 확산 신호를 결합함으로써 제1 RF 신호를 생성하고, 상기 제2 OFDM 신호 및 상기 제2 직접 대역 확산 신호를 결합함으로써 제2 RF 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 RF 송신부를 통해, 상기 제1 RF 신호를 슈퍼 프레임 내의 프레임 #n에서 송신하고, 상기 제2 RF 신호를 상기 슈퍼 프레임 내의 프레임 #n+1에서 송신하는 단계;를 포함하고,
    상기 n은 자연수이고, 상기 슈퍼 프레임 내의 프레임 마다 서로 다른 PN 시퀀스가 사용되는 것을 특징으로 하는 송신기의 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 동기 획득을 위한 무선 통신 시스템에 포함된 수신기의 제어 방법에 있어서,
    RF 수신부를 통해, 제1 기지국으로부터 제1 OFDM 신호 및 제1 직접 대역 확산 신호가 결합된 제1 RF 신호를 슈퍼 프레임 내의 프레임 #n에서 수신하고, 상기 제1 기지국으로부터 제2 OFDM 신호 및 제2 직접 대역 확산 신호가 결합된 제2 RF 신호를 상기 슈퍼 프레임 내의 프레임 #n+1에서 수신하는 단계;
    상기 RF 수신부를 통해, 상기 제1 RF 신호를 제1 기저대역 신호로 변환하고, 상기 제2 RF 신호를 제2 기저대역 신호로 변환하는 단계;
    동기 획득부를 통해, 상기 제1 기저대역 신호에 포함된 상기 제1 직접 대역 확산 신호에 연관된 제1 PN 시퀀스 및 상기 제2 기저대역 신호에 포함된 상기 제2 직접 대역 확산 신호에 연관된 제2 PN 시퀀스에 기초하여 상기 슈퍼 프레임 내에서 프레임 순서를 검출하는 단계;
    FFT 변환부를 통해, 상기 프레임 순서에 기초하여 상기 제1 OFDM 신호 및 상기 제2 OFDM 신호를 FFT 변환하는 단계;
    채널 보정부를 통해, 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정하여 상기 FFT 변환된 FFT 신호를 보정하는 단계; 및
    신호 디매핑부를 통해, 상기 보정된 FFT 신호를 정보 데이터로 변환하는 단계;를 포함하고,
    상기 n은 자연수이고, 상기 슈퍼 프레임 내의 프레임 마다 서로 다른 PN 시퀀스가 사용되는 것을 특징으로 하는 수신기의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 FFT 변환된 FFT 신호를 보정하는 단계는,
    상기 채널 보정부를 통해, 상기 FFT 변환된 FFT 신호에서 상기 파일럿 신호를 추출하는 과정;
    상기 채널 보정부를 통해, 상기 추출된 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정하는 과정; 및
    상기 채널 보정부를 통해, 상기 추정된 채널 계수 값을 근거로 상기 FFT 변환된 FFT 신호를 보정하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기의 제어 방법.
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