KR102232391B1 - 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송수신 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치는, 입력된 정보 비트를 복수의 그룹으로 분배하는 비트 분배기, 각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 선택하는 준직교 수열 선택기, 각 그룹마다 입력된 정보 비트를 변조 심볼로 맵핑하는 맵퍼, 선택된 준직교 수열을 이용하여 변조 심볼을 확산하는 스펙트럼 확산기 및 스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 심볼로 변조하는 OFDM 변조기를 포함한다.

Description

준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송수신 장치 및 방법{Method and Apparatus for Transmission and Reception for Index Modulated Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Quasi-Orthogonal Sequence}
본 발명은 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 주파수 효율성을 증대시키기 위해서, 직교 주파수 분할 다중화가 이동 통신 및 방송 통신 시스템에서 파형 기술로서 널리 사용되고 있다. 그리고 직교 주파수 분할 다중화의 성능을 더욱 향상시키기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 특히, 부반송파 인덱스 변조(subcarrier index modulation; SIM)를 시작으로 강화된 부반송파 인덱스 변조(enhanced SIM), 직교 주파수 분할 다중화의 인덱스 변조(OFDM-IM), 스펙트럼 확산을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화(IM-OFDM with spread spectrum)와 같은 기술들이 개발되었다. 이 기술들은 전송하고자 하는 정보 비트에 따라 결정된 부반송파 인덱스를 사용함으로써 정보 비트를 전송하는 방법이다. 그 중, 직교 주파수 분할 다중화의 인덱스 변조 방법은 사용 가능한 부반송파들을 비트 분배기로부터 복수의 그룹으로 나누고, 각 그룹마다 인덱스 선택기로부터 특정 부반송파의 인덱스를 정보 비트에 따라 선택하여 활성화시킴으로써 정보 비트를 전송한다. 그리고 각 그룹의 맵퍼로부터 추가 정보 비트가 변조 심볼로 변조되어 활성화된 부반송파를 통해 전송될 수 있다. 또한, 준직교 수열은 월시(Walsh) 수열로부터 생성되며, 최대 상호상관(cross-correlation) 값을 최소로 하고 가능한 수열의 크기를 증가시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 직교 주파수 분할 다중화의 인덱스 변조 방법에 준직교 수열을 적용함으로써 보다 높은 데이터율을 갖는 직교 주파수 분할 다중화 송수신 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명은 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 신호의 복호화를 위한 최대우도 디코딩을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 준직교 수열 선택기에서 준직교 수열 집합으로부터 복수의 수열을 선택할 때, 직교성을 유지하기 위한 최적의 수열 선택 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치는, 입력된 정보 비트를 복수의 그룹으로 분배하는 비트 분배기, 각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 선택하는 준직교 수열 선택기, 각 그룹마다 입력된 정보 비트를 변조 심볼로 맵핑하는 맵퍼, 선택된 준직교 수열을 이용하여 변조 심볼을 확산하는 스펙트럼 확산기 및 스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 심볼로 변조하는 OFDM 변조기를 포함한다.
준직교 수열 선택기는 복수의 그룹과 동일한 수의 준직교 수열 선택기가 존재하고, 입력된 정보 비트에 따라, 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택함으로써
Figure 112019085570740-pat00001
개의 전송 비트를 전송하고, 여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타낸다.
준직교 수열 선택기는 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 선택한다.
맵퍼는 복수의 그룹과 동일한 수의 맵퍼가 존재하고, 결정된 변조 차수에 따라 변조 심볼을 생성하여 추가 정보 비트를 전송한다.
스펙트럼 확산기는 복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 확산기가 존재하고, 맵퍼로부터 생성된 변조 심볼을 준직교 수열 선택기로부터 선택된 적어도 하나 이상의 준직교 수열로 확산한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 장치는 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치로부터 수신된 복수의 그룹의 수신신호를 복조하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 OFDM 복조기, 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에서 사용된 준직교 수열을 검출하여 송신된 정보 비트를 추정하는 준직교 수열 검출기, 검출된 준직교 수열을 이용하여 역확산을 수행하는 스펙트럼 역확산기, 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 역맵핑하여 송신된 정보 비트를 추정하는 역맵퍼 및 추정된 정보 비트들을 하나의 직렬 비트 스트림으로 결합하는 비트 결합기를 포함한다.
준직교 수열 검출기는 복수의 그룹과 동일한 수의 준직교 수열 검출기가 존재하고, 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 추정함으로써
Figure 112019085570740-pat00002
개의 전송 비트를 추정하고, 여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타낸다.
준직교 수열 검출기는 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 검출할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 추정한다.
스펙트럼 역확산기는 복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 역확산기가 존재하고, 준직교 수열 검출기로부터 검출된 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 이용하여 각 그룹에서 역확산을 수행한다.
역맵퍼는 스펙트럼 역확산기에서 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 변조 차수에 따라 역맵핑을 수행하여 송신된 정보 비트를 추정한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 방법은 입력된 정보 비트를 비트 분배기를 통해 복수의 그룹으로 분배하는 단계, 각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 준직교 수열 선택기를 통해 선택하는 단계, 각 그룹마다 입력된 정보 비트를 맵퍼를 통해 변조 심볼로 맵핑하는 단계, 선택된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 확산기를 통해 변조 심볼을 확산하는 단계 및 스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 변조기를 통해 OFDM 심볼로 변조하는 단계를 포함한다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 방법은 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치로부터 수신된 복수의 그룹의 수신신호를 OFDM 복조기를 통해 복조하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 단계, 준직교 수열 검출기를 통해 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에서 사용된 준직교 수열을 검출하여 송신된 정보 비트를 추정하는 단계, 검출된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 역확산기를 통해 역확산을 수행하는 단계, 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 역맵퍼를 통해 역맵핑하여 송신된 정보 비트를 추정하는 단계 및 추정된 정보 비트들을 비트 결합기를 통해 하나의 직렬 비트 스트림으로 결합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 송수신 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 된 신호를 복호화하기 위한 최대우도 디코딩을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 준직교 수열 간 간섭을 최소화하기 위한 최적의 준직교 수열 선택 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 송신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 수신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 송수신 장치 및 복호화 방법에 관한 것으로서, 인덱스 변조된 OFDM에서 준직교 수열(quasi-orthogonal sequence)을 적용하여 개선된 주파수 효율성과 더 좋은 복호 성능을 얻을 수 있다. 특히, 송신기에서는 입력된 정보비트에 따라 준직교 수열을 선택하는 준직교 수열 선택기를 포함하고, 수신기에서는 수신된 신호로부터 사용된 준직교 수열을 추정하는 준직교 수열 검출기를 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명은 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 준직교 수열을 사용하여 높은 데이터율과, 복수의 수열을 선택할 때 직교성을 유지하기 위한 최적의 수열 선택 방법을 제공할 수 있다. 또한, 수신된 신호의 복호화를 위한 최대우도 디코딩을 제공할 수 있다.
제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 송신 장치는 비트 분배기(110), 준직교 수열 선택기(121, 맵퍼(122), 스펙트럼 확산기(123) 및 OFDM 변조기(140)를 포함할 수 있다.
비트 분배기(110)는 입력된 정보 비트를 복수의 그룹(120, ..., 130)으로 분배한다. 전송하고자 하는 정보 비트는 비트 분배기(110)를 통해 복수의 그룹(120, ..., 130)으로 나누어진다. 각 그룹마다 N 개의 부반송파를 가지고 있다고 하면, 해당 그룹에 할당된 정보 비트에 따라 길이 N의 준직교 수열이 준직교 수열 선택기(121)에서 선택된다.
준직교 수열 선택기(121)는 각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 선택한다.
준직교 수열 선택기(121)는 복수의 그룹(120, ..., 130)과 동일한 수의 준직교 수열 선택기가 존재한다. 입력된 정보 비트에 따라, 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택함으로써
Figure 112019085570740-pat00003
개의 전송 비트를 전송한다. 여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타낸다.
준직교 수열 선택기(121)는 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 선택한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 준직교 수열은 하나 또는 임의의 k 개 수열이 선택될 수 있다. 선택된 준직교 수열은 해당 그룹 내의 부반송파와 곱해진다. 여기서 가능한 준직교 수열 집합의 크기가 N2이므로 임의의 k 개의 수열을 선택할 경우 준직교 수열 선택에 의한 데이터율은
Figure 112019085570740-pat00004
이다. 여기서,
Figure 112019085570740-pat00005
은 서로 다른 n 개의 원소를 갖는 집합에서 r 개를 선택하는 조합(combination)의 수를 의미한다.
맵퍼(122)는 각 그룹마다 입력된 정보 비트를 변조 심볼로 맵핑한다. 맵퍼(122)는 복수의 그룹(120, ..., 130)과 동일한 수의 맵퍼가 존재하고, 결정된 변조 차수에 따라 변조 심볼을 생성하여 추가 정보 비트를 전송한다.
스펙트럼 확산기(123)는 선택된 준직교 수열을 이용하여 변조 심볼을 확산한다. 스펙트럼 확산기(123)는 복수의 그룹(120, ..., 130)과 동일한 수의 스펙트럼 확산기가 존재하고, 맵퍼로부터 생성된 변조 심볼을 준직교 수열 선택기로부터 선택된 적어도 하나 이상의 준직교 수열로 확산한다.
OFDM 변조기(140)는 스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 심볼로 변조한다.
변조 차수가 M일 때, 변조 심볼을 해당 그룹에 추가 할당함으로써
Figure 112019085570740-pat00006
비트를 추가로 전송할 수 있다.
Figure 112019085570740-pat00007
번째 그룹에 할당된 변조 심볼은 준직교 수열에 의해 수식 1과 같이 확산된다.
Figure 112019085570740-pat00008
수식 1
여기서
Figure 112019085570740-pat00009
는
Figure 112019085570740-pat00010
번째 그룹에 대한 확산된 심볼 벡터를 의미한다. 또한,
Figure 112019085570740-pat00011
과
Figure 112019085570740-pat00012
는 각각
Figure 112019085570740-pat00013
번째 그룹에 할당된 확산되기 전의 변조 심볼과
Figure 112019085570740-pat00014
번째 그룹에서 정보 비트에 따라 선택된 준직교 수열을 의미한다. 모든 그룹에 대해 동일한 과정이 수행되고 난 후, OFDM 변조기(140)에서 OFDM 심볼이 생성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 수신 장치는 OFDM 복조기(210), 준직교 수열 검출기(221), 스펙트럼 역확산기(222), 역맵퍼(223) 및 비트 결합기(240)를 포함한다.
OFDM 복조기(210)는 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치로부터 수신된 복수의 그룹(220, ..., 230)의 수신신호를 복조하여 주파수 영역의 신호로 변환한다. 안테나로부터 수신된 신호는 OFDM 복조기를 거쳐 주파수 영역의 신호로 변환된다.
Figure 112019085570740-pat00015
번째 그룹에 대한 수신된 주파수 영역의 신호는 수식 2와 같다.
Figure 112019085570740-pat00016
수식 2
여기서
Figure 112019085570740-pat00017
와
Figure 112019085570740-pat00018
는 각각
Figure 112019085570740-pat00019
번째 그룹에 대한 송신기와 수신기 사이의 채널 이득과 가산 백색 가우시안 잡음(additive white Gaussian noise)을 의미한다. 수신된 신호는 각 그룹의 준직교 수열 검출기(221)로 입력된다.
준직교 수열 검출기(221)는 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에서 사용된 준직교 수열을 검출하여 송신된 정보 비트를 추정한다.
준직교 수열 검출기(221)는 복수의 그룹(220, ..., 230)과 동일한 수의 준직교 수열 검출기가 존재한다. 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 추정함으로써
Figure 112019085570740-pat00020
개의 전송 비트를 추정한다. 여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타낸다.
준직교 수열 검출기(221)는 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 검출할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 추정한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 준직교 수열 검출기(221)는 OFDM 복조기(210)로부터 수신된 신호와 모든 가능한 준직교 수열 간의 상관을 계산함으로써, 전송된 준직교 수열을 추정할 수 있고, 이로부터 전송된
Figure 112019085570740-pat00021
개의 정보 비트를 검출할 수 있다.
Figure 112019085570740-pat00022
번째 그룹에 대한 정보 비트의 복호를 위한 최대우도 결정 규칙은 수식 3과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112019085570740-pat00023
수식 3
여기서
Figure 112019085570740-pat00024
과 k 는 각각
Figure 112019085570740-pat00025
번째 그룹에 대한 추정된 정보 비트와 그룹 내의 부반송파 인덱스를 의미한다. 검출된 준직교 수열을 이용하여 각 그룹 내에서 역확산을 수행하면 각 그룹에 할당된 변조 심볼을 얻을 수 있다. 이 신호는 역맵퍼로 입력되어 송신된 변조 심볼에 대한 역맵핑이 수행되면 변조 심볼에 대한
Figure 112019085570740-pat00026
정보 비트를 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 준직교 수열 검출기(221)는 준직교 수열 선택기에서 임의의 k 개 수열을 선택하기 위해 생성된 모든 준직교 수열들의 상호상관을 계산한다. 이 때, 상호상관의 결과가 0이 되는 수열들은 직교성이 보장된다고 볼 수 있으며, 이에 대한 집합을 구성한다. 준직교 수열 선택기에서 이 집합 내에 포함된 준직교 수열만 선택함으로써, 선택된 각 수열 간의 직교성을 보장할 수 있다. 이렇게 할 경우, 전체 전송 가능한 정보 비트의 수는 줄어들지만 각 수열 간의 보장된 직교성으로부터 향상된 수신 성능을 얻을 수 있다.
스펙트럼 역확산기(222)는 검출된 준직교 수열을 이용하여 역확산을 수행한다. 스펙트럼 역확산기(222)는 복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 역확산기가 존재하고, 준직교 수열 검출기로부터 검출된 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 이용하여 각 그룹에서 역확산을 수행한다.
역맵퍼(223)는 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 역맵핑하여 송신된 정보 비트를 추정한다. 역맵퍼(223)는 스펙트럼 역확산기에서 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 변조 차수에 따라 역맵핑을 수행하여 송신된 정보 비트를 추정한다.
비트 결합기(240)는 추정된 정보 비트들을 하나의 직렬 비트 스트림으로 결합한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 송신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 송신 방법은 입력된 정보 비트를 비트 분배기를 통해 복수의 그룹으로 분배하는 단계(310), 각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 준직교 수열 선택기를 통해 선택하는 단계(320), 각 그룹마다 입력된 정보 비트를 맵퍼를 통해 변조 심볼로 맵핑하는 단계(330), 선택된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 확산기를 통해 변조 심볼을 확산하는 단계(340) 및 스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 변조기를 통해 OFDM 심볼로 변조하는 단계(350)를 포함한다.
단계(310)에서, 입력된 정보 비트를 비트 분배기를 통해 복수의 그룹으로 분배한다.
단계(320)에서, 각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 준직교 수열 선택기를 통해 선택한다. 복수의 그룹과 동일한 수의 준직교 수열 선택기를 통해, 입력된 정보 비트에 따라 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택함으로써
Figure 112019085570740-pat00027
개의 전송 비트를 전송한다. 여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타낸다. 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 선택한다.
단계(330)에서, 각 그룹마다 입력된 정보 비트를 맵퍼를 통해 변조 심볼로 맵핑한다. 복수의 그룹과 동일한 수의 맵퍼를 통해, 결정된 변조 차수에 따라 변조 심볼을 생성하여 추가 정보 비트를 전송한다.
단계(340)에서, 선택된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 확산기를 통해 변조 심볼을 확산한다.
단계(350)에서, 스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 변조기를 통해 OFDM 심볼로 변조한다. 복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 확산기를 통해, 맵퍼로부터 생성된 변조 심볼을 준직교 수열 선택기로부터 선택된 적어도 하나 이상의 준직교 수열로 확산한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 수신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제안하는 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 수신 방법은 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치로부터 수신된 복수의 그룹의 수신신호를 OFDM 복조기를 통해 복조하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 단계(410), 준직교 수열 검출기를 통해 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에서 사용된 준직교 수열을 검출하여 송신된 정보 비트를 추정하는 단계(420), 검출된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 역확산기를 통해 역확산을 수행하는 단계(430), 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 역맵퍼를 통해 역맵핑하여 송신된 정보 비트를 추정하는 단계(440) 및 추정된 정보 비트들을 비트 결합기를 통해 하나의 직렬 비트 스트림으로 결합하는 단계(450)를 포함한다.
단계(410)에서, 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치로부터 수신된 복수의 그룹의 수신신호를 OFDM 복조기를 통해 복조하여 주파수 영역의 신호로 변환한다.
단계(420)에서, 준직교 수열 검출기를 통해 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에서 사용된 준직교 수열을 검출하여 송신된 정보 비트를 추정한다.
복수의 그룹과 동일한 수의 준직교 수열 검출기를 통해, 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 추정함으로써
Figure 112019085570740-pat00028
개의 전송 비트를 추정한다. 여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타낸다. 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 검출할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 추정한다.
단계(430)에서, 검출된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 역확산기를 통해 역확산을 수행한다. 복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 역확산기를 통해, 준직교 수열 검출기로부터 검출된 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 이용하여 각 그룹에서 역확산을 수행한다.
단계(440)에서, 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 역맵퍼를 통해 역맵핑하여 송신된 정보 비트를 추정한다. 스펙트럼 역확산기에서 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 변조 차수에 따라 역맵핑을 수행하여 송신된 정보 비트를 추정한다.
단계(450)에서, 추정된 정보 비트들을 비트 결합기를 통해 하나의 직렬 비트 스트림으로 결합한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화를 위한 송수신 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 된 신호를 복호화하기 위한 최대우도 디코딩을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 준직교 수열 간 간섭을 최소화하기 위한 최적의 준직교 수열 선택 방법을 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에 있어서,
    입력된 정보 비트를 복수의 그룹으로 분배하는 비트 분배기;
    각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 선택하는 준직교 수열 선택기;
    각 그룹마다 입력된 정보 비트를 변조 심볼로 맵핑하는 맵퍼;
    선택된 준직교 수열을 이용하여 변조 심볼을 확산하는 스펙트럼 확산기; 및
    스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 심볼로 변조하는 OFDM 변조기
    를 포함하고,
    준직교 수열 선택기는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 준직교 수열 선택기가 존재하고,
    입력된 정보 비트에 따라, 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택함으로써
    Figure 112020118103404-pat00037
    개의 전송 비트를 전송하고,
    여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타내며,
    적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 선택하고,
    OFDM 변조기는,
    스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 복수의 그룹 모두에 대해 OFDM 심볼로 변조하는 동일한 과정을 수행하여 변조 차수가 M일 때, 변조 심볼을 해당 그룹에 추가 할당함으로써
    Figure 112020118103404-pat00038
    비트를 추가로 전송하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    맵퍼는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 맵퍼가 존재하고, 결정된 변조 차수에 따라 변조 심볼을 생성하여 추가 정보 비트를 전송하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    스펙트럼 확산기는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 확산기가 존재하고, 맵퍼로부터 생성된 변조 심볼을 준직교 수열 선택기로부터 선택된 적어도 하나 이상의 준직교 수열로 확산하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치.
  6. 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 장치에 있어서,
    직교 주파수 분할 다중화 송신 장치로부터 수신된 복수의 그룹의 수신신호를 복조하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 OFDM 복조기;
    직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에서 사용된 준직교 수열을 검출하여 송신된 정보 비트를 추정하는 준직교 수열 검출기;
    검출된 준직교 수열을 이용하여 역확산을 수행하는 스펙트럼 역확산기;
    역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 역맵핑하여 송신된 정보 비트를 추정하는 역맵퍼; 및
    추정된 정보 비트들을 하나의 직렬 비트 스트림으로 결합하는 비트 결합기
    를 포함하고,
    준직교 수열 검출기는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 준직교 수열 검출기가 존재하고,
    수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 추정함으로써
    Figure 112020118103404-pat00039
    개의 전송 비트를 추정하고,
    여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타내며,
    적어도 하나 이상의 준직교 수열을 검출할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 추정하고,
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 신호의 복호화를 위한 최대우도 디코딩을 제공하기 위해 각각의 그룹에 대하여 추정된 정보 비트와 해당 그룹 내의 부반송파 인덱스를 이용하여 해당 그룹에 대한 정보 비트의 복호를 위한 최대우도를 결정하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    스펙트럼 역확산기는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 역확산기가 존재하고, 준직교 수열 검출기로부터 검출된 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 이용하여 각 그룹에서 역확산을 수행하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    역맵퍼는,
    스펙트럼 역확산기에서 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 변조 차수에 따라 역맵핑을 수행하여 송신된 정보 비트를 추정하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 장치.
  11. 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 방법에 있어서,
    입력된 정보 비트를 비트 분배기를 통해 복수의 그룹으로 분배하는 단계;
    각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 준직교 수열 선택기를 통해 선택하는 단계;
    각 그룹마다 입력된 정보 비트를 맵퍼를 통해 변조 심볼로 맵핑하는 단계;
    선택된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 확산기를 통해 변조 심볼을 확산하는 단계; 및
    스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 변조기를 통해 OFDM 심볼로 변조하는 단계
    를 포함하고,
    각 그룹마다 입력된 정보 비트에 대한 준직교 수열을 준직교 수열 선택기를 통해 선택하는 단계는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 준직교 수열 선택기를 통해, 입력된 정보 비트에 따라, 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택함으로써
    Figure 112020118103404-pat00040
    개의 전송 비트를 전송하고,
    여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타내며,
    적어도 하나 이상의 준직교 수열을 선택할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 선택하고,
    스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 변조기를 통해 OFDM 심볼로 변조하는 단계는,
    스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 복수의 그룹 모두에 대해 OFDM 심볼로 변조하는 동일한 과정을 수행하여 변조 차수가 M일 때, 변조 심볼을 해당 그룹에 추가 할당함으로써
    Figure 112020118103404-pat00041
    비트를 추가로 전송하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    각 그룹마다 입력된 정보 비트를 맵퍼를 통해 변조 심볼로 맵핑하는 단계는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 맵퍼를 통해, 결정된 변조 차수에 따라 변조 심볼을 생성하여 추가 정보 비트를 전송하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    스펙트럼 확산기를 통해 생성된 값을 OFDM 변조기를 통해 OFDM 심볼로 변조하는 단계는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 확산기를 통해, 맵퍼로부터 생성된 변조 심볼을 준직교 수열 선택기로부터 선택된 적어도 하나 이상의 준직교 수열로 확산하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 송신 방법.
  15. 준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 방법에 있어서,
    직교 주파수 분할 다중화 송신 장치로부터 수신된 복수의 그룹의 수신신호를 OFDM 복조기를 통해 복조하여 주파수 영역의 신호로 변환하는 단계;
    준직교 수열 검출기를 통해 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에서 사용된 준직교 수열을 검출하여 송신된 정보 비트를 추정하는 단계;
    검출된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 역확산기를 통해 역확산을 수행하는 단계;
    역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 역맵퍼를 통해 역맵핑하여 송신된 정보 비트를 추정하는 단계; 및
    추정된 정보 비트들을 비트 결합기를 통해 하나의 직렬 비트 스트림으로 결합하는 단계
    를 포함하고,
    준직교 수열 검출기를 통해 직교 주파수 분할 다중화 송신 장치에서 사용된 준직교 수열을 검출하여 송신된 정보 비트를 추정하는 단계는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 준직교 수열 검출기를 통해, 수열의 길이에 대하여 가능한 모든 준직교 수열 중에서 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 추정함으로써
    Figure 112020118103404-pat00042
    개의 전송 비트를 추정하고,
    여기서, N은 수열의 길이, N2는 수열의 길이 N에 대하여 가능한 모든 준직교 수열의 수, k는 임의의 준직교 수열의 수를 나타내며,
    적어도 하나 이상의 준직교 수열을 검출할 때, 수신 성능을 향상시키기 위해 직교성이 보장되는 준직교 수열만의 집합을 구성하여 해당 집합 내의 준직교 수열 중에서 추정하고,
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 신호의 복호화를 위한 최대우도 디코딩을 제공하기 위해 각각의 그룹에 대하여 추정된 정보 비트와 해당 그룹 내의 부반송파 인덱스를 이용하여 해당 그룹에 대한 정보 비트의 복호를 위한 최대우도를 결정하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    검출된 준직교 수열을 이용하여 스펙트럼 역확산기를 통해 역확산을 수행하는 단계는,
    복수의 그룹과 동일한 수의 스펙트럼 역확산기를 통해, 준직교 수열 검출기로부터 검출된 적어도 하나 이상의 준직교 수열을 이용하여 각 그룹에서 역확산을 수행하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 역맵퍼를 통해 역맵핑하여 송신된 정보 비트를 추정하는 단계는,
    스펙트럼 역확산기에서 역확산된 신호로부터 얻은 변조 심볼을 변조 차수에 따라 역맵핑을 수행하여 송신된 정보 비트를 추정하는
    준직교 수열을 이용한 인덱스 변조된 직교 주파수 분할 다중화 수신 방법.
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