KR102552338B1 - 예약 톤 설계 방법 및 톤 예약 방식을 이용하여 papr 저감을 수행하는 송신기 - Google Patents

Abstract

예약 톤 설계 방법이 개시된다. 본 예약 톤 설계 방법은 예약 톤의 인덱스들을 랜덤하게 선택하고, 랜덤하게 선택된 인덱스들에 기초하여 커널 신호를 생성하는 단계, 생성된 커널 신호에 대한 비교 기준 평균값을 산출하고, 산출된 비교 기준 평균값을 기저장된 비교 기준 평균값과 비교하여, 예약 톤의 인덱스들을 예비적으로 결정하는 단계, 결정된 리저브 톤의 인덱스들의 순서를 랜덤하게 재배열하는 단계 및, 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들 각각을 변경하면서 비교 기준 평균값을 산출하고, 산출된 비교 기준 평균값이 최소가 되는 인덱스들을 예약 톤의 인덱스들로 최종적으로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

예약 톤 설계 방법 및 톤 예약 방식을 이용하여 PAPR 저감을 수행하는 송신기 { Method for determining reserved tones and transmitter for performing PAPR reduction using tone reservation }

본 발명은 예약 톤 설계 방법 및 톤 예약 방식을 이용하여 PAPR 저감을 수행하는 송신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PAPR을 위해 예약되는 캐리어 인덱스들을 결정하고, 톤 예약 방식을 이용하여 PAPR 저감을 수행하는 송신기에 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.

한편, 많은 송수신 시스템들은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 통해 방송 서비스를 제공하고 있다. OFDM 방식의 경우, 일정한 주파수 대역 내에서 여러 개의 캐리어들(carriers)(또는, 서브 캐리어들(sub carriers))을 사용하여 데이터 전송을 수행하므로, 고속으로 데이터를 전송할 수 있으며, 다중 경로 페이딩(multipath fading)에 강한 특성을 가진다.

하지만, OFDM 방식은 송신 신호의 평균전력 대 최대전력의 비(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)가 매우 큰 경우가 발생한다는 문제점이 존재한다. 즉, 주파수 영역의 신호에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)을 수행하여 멀티 캐리어들을 통해 데이터를 전송하는데, OFDM 신호의 진폭의 크기는 멀티 캐리어들의 크기의 합으로 표현될 수 있다. 따라서, 멀티 캐리어들의 위상이 서로 일치하는 경우, 높은 최대치를 갖는 OFDM 신호가 생성되며, 이러한 신호는 매우 높은 PAPR을 나타낸다.

매우 높은 PAPR을 갖는 신호는 고출력 선형 증폭기(High Power Amplifier)의 효율을 저하시킬 뿐 아니라, 고출력 선형 증폭기의 선형 동작 범위를 벗어난 비선형 영역에서 동작하게 되어 신호가 왜곡되고, 그에 따라 시스템의 성능이 저하되는 문제가 있다. 이에 따라, PAPR를 저감시키기 위한 방안의 모색이 요청된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 PAPR 저감을 위해 예약되는 캐리어 인덱스들을 결정하는 방법을 제공하고, 예약된 캐리어 인덱스들을 PAPR 저감을 수행하는 송신기를 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 일 실시 예에 따른 예약 톤 설계 방법은 예약 톤의 인덱스들을 랜덤하게 선택하고, 상기 랜덤하게 선택된 인덱스들에 기초하여 커널 신호를 생성하는 단계, 상기 생성된 커널 신호에 대한 비교 기준 평균값을 산출하고, 상기 산출된 비교 기준 평균값을 기저장된 비교 기준 평균값과 비교하여, 상기 예약 톤의 인덱스들을 예비적으로 결정하는 단계, 상기 결정된 리저브 톤의 인덱스들의 순서를 랜덤하게 재배열하는 단계 및, 상기 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들 각각을 변경하면서 상기 비교 기준 평균값을 산출하고, 상기 산출된 비교 기준 평균값이 최소가 되는 인덱스들을 상기 예약 톤의 인덱스들로 최종적으로 결정하는 단계를 포함한다.

여기에서, 상기 생성하는 단계는 파일럿이 삽입되는 캐리어 인덱스들을 제외한 나머지 인덱스들 중에서 상기 예약 톤을 위한 캐리어 인덱스들을 랜덤하게 선택하고, 상기 랜덤하게 선택된 인덱스들의 캐리어들에 1을 삽입하고 IFFT(inverse fast fourier transform)를 수행하여 상기 커널 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 비교 기준 평균값은 상기 예약 톤의 인덱스들에 기초하여 생성된 커널 신호의 복수의 피크 신호들 중 가장 큰 크기의 피크 신호를 제외한 나머지 피크 신호들 중 기설정된 조건을 만족하는 피크 신호들의 크기의 평균값일 수 있다.

여기에서, 상기 기설정된 조건은 상기 복수의 피크 신호들 중 가장 큰 크기의 피크 신호를 제외한 나머지 피크 신호들 중 크기를 기준으로 상위에서 기설정된 범위 이내이며, 두 번째로 크기가 큰 피크 신호의 크기를 기준으로 상위에서 기설정된 범위 이내에 속하는 조건일 수 있다.

한편, 상기 예비적으로 결정하는 단계는 상기 산출된 비교 기준 평균값 및 기저장된 비교 기준 평균값 중 더 작은 비교 기준 평균값을 기설정된 값과 비교하고, 상기 기설정된 값보다 작은 비교 기준 평균 값을 갖는 커널 신호에 대한 인덱스들을 상기 예약 톤의 인덱스들로 예비적으로 결정할 수 있다.

또한, 상기 최종적으로 결정하는 단계는 상기 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들에 포함된 인덱스 각각을 상기 캐리어들의 인덱스 중에서 파일럿이 위치하지 않으며 상기 예비적으로 결정된 예약 톤이 위치하지 않는 인덱스들로 순차적으로 변경하면서 비교 기준 평균값을 산출하고, 상기 산출된 비교 기준 평균값들 중 최소값을 갖는 비교 기준 평균값에 대한 인덱스들을 상기 예약 톤의 인덱스들로 최종적으로 결정할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신기는 8K FFT 사이즈를 갖는 복수의 OFDM 심볼들을 포함하는 프레임을 생성하는 프레임 생성부, 상기 복수의 OFDM 심볼 각각의 제1 캐리어들에 파일럿을 삽입하는 파일럿 삽입부 및, 상기 파일럿이 삽입된 복수의 OFDM 심볼 중 적어도 하나에서 예약된(reserved) 제2 캐리어들에 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 저감을 위한 신호를 삽입하는 PAPR 감소부를 포함하며, 상기 예약된 제2 캐리어들은, 표 4와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 갖는다.

여기에서, 상기 프레임은 프리앰블 심볼, 서브 프레임 바운더리 심볼들 및 데이터 심볼들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 예약된 제2 캐리어들은 상기 프리앰블 심볼에서 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치 및 상기 서브 프레임 바운더리 심볼들에서 서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=6,8,12,16,24,32 및 Dy=1에 기초하여 정의되고, 엣지 파일럿이 상기 서브 프레임 바운더리 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 4와 같은 캐리어 인덱스들을 가지며, 상기 Dx는 파일럿이 삽입된 인접한 캐리어 사이의 캐리어 인덱스들의 차이이고, 상기 Dy는 특정 캐리어 상에서 연속된 파일럿 사이의 심볼 인덱스들의 차이를 나타낸다.

그리고, 상기 예약된 제2 캐리어들은 상기 데이터 심볼들에서 분산 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=3,4,6,8,12,16,24,32 및 Dy=2,4에 기초하여 정의되고, 엣지 파일럿이 상기 데이터 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 4와 같은 캐리어 인덱스들을 가지며, 상기 Dx는 파일럿이 삽입된 인접한 캐리어 사이의 캐리어 인덱스들의 차이이고, 상기 Dy는 특정 캐리어 상에서 연속된 파일럿 사이의 심볼 인덱스들의 차이를 나타낸다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신기는 8K FFT 사이즈를 갖는 복수의 OFDM 심볼들을 포함하는 프레임을 생성하는 프레임 생성부, 상기 복수의 OFDM 심볼 각각의 제1 캐리어들에 파일럿을 삽입하는 파일럿 삽입부 및, 상기 파일럿이 삽입된 복수의 OFDM 심볼 중 적어도 하나에서 예약된(reserved) 제2 캐리어들에 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 저감을 위한 신호를 삽입하는 PAPR 감소부를 포함하며, 예약된 제2 캐리어들은, 표 5와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 갖는다.

여기에서, 상기 프레임은 프리앰블 심볼, 서브 프레임 바운더리 심볼들 및 데이터 심볼들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 예약된 제2 캐리어들은 상기 프리앰블 심볼에서 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치 및 상기 서브 프레임 바운더리 심볼들에서 서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치가 Dx=3,4 및 Dy=1에 기초하여 정의되고, 엣지 파일럿이 상기 서브 프레임 바운더리 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 5와 같은 캐리어 인덱스들을 가지며, 상기 Dx는 파일럿이 삽입된 인접한 캐리어 사이의 캐리어 인덱스들의 차이이고, 상기 Dy는 특정 캐리어 상에서 연속된 파일럿 사이의 심볼 인덱스들의 차이를 나타낸다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신기는 송신기에서 전송한 프레임을 수신하는 수신부, 상기 프레임을 구성하는 복수의 OFDM 심볼들에서 예약 톤을 제거하는 예약 톤 제거부 및 상기 예약 톤이 제거된 복수의 OFDM 심볼들을 처리하는 신호 처리부를 포함하며, 상기 예약 톤이 할당된 캐리어들은, 표 4와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 갖는다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신기는 송신기에서 전송한 프레임을 수신하는 수신부, 상기 프레임을 구성하는 복수의 OFDM 심볼들에서 예약 톤을 제거하는 예약 톤 제거부 및 상기 예약 톤이 제거된 복수의 OFDM 심볼들을 처리하는 신호 처리부를 포함하며, 상기 예약 톤이 할당된 캐리어들은, 표 5와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 갖는다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, PAPR 저감을 수행할 때, 새로운 피크가 발생되는 것을 방지할 수 있어, 보다 효과적으로 PAPR을 감소시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAPR 저감 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 PAPR 저감 시 발생될 수 있는 문제를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 구조를 설명하기 위한 도면,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 예약 톤을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면들,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 예약 톤을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신기의 구성을 나타내는 블록도,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신기의 구성을 나타내는 블록도, 그리고
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따라 송신기가 예약 톤을 이용하여 PAPR을 저감하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 OFDM 방식으로 신호를 전송하는 시스템에서, 톤 예약(tone reservation, TR) 방식을 이용하여 PAPR을 저감시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명에서는 OFDM 심볼에서 파일럿이 존재하는 캐리어들의 위치를 고려하여 파일럿과의 충돌을 피하면서도 PAPR을 효과적으로 저감시키기 위해, 특정한 위치의 캐리어를 예약 톤(reserved tone)으로 이용하게 된다.

먼저, 예약 톤 방법에 따라 PAPR을 저감시키는 방법은 다음과 같다. 구체적으로, 예약 톤 방식에서는 캐리어들 중 일부에 톤을 예약하는데, 예약 톤은 데이터를 전송하지 않고 PAPR을 저감시키기 위해 사용된다. 이때, 수신기에서는 정보 신호를 전송하지 않는 예약 톤은 무시하고, 데이터의 톤 위치에서만 정보 신호를 복원하므로 수신기의 구조가 간단한 장점이 있다.

한편, 예약 톤 방법에서는 피크를 저감시키기 위해, 그래디언트 알고리즘(gradient algorithm)을 이용한다. 이하에서는 도 1을 참조하여 그래디언트 알고리즘을 이용하여 피크를 저감시키는 방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 예약 톤 방법을 이용하여 PAPR을 저감시키는 송신기의 구성도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 입력 데이터(즉, 방송 데이터, 방송 데이터에 대한 시그널링 정보를 포함하는 L1 시그널링 및, 파일럿 등)(10) 및 예약 톤(20)은 톤 예약부(30)로 입력되며, 예약 톤 신호는 톤 예약부(30)에 의해 송수신기 사이에 미리 약속된 캐리어 위치에 할당된다.

한편, 입력 데이터(10) 및 예약 톤(20)의 합이 IFFT 부(40)로 입력되면 IFFT가 수행되고, 이후, P/S(parallel/serial) 변환부(50)에 의해 시간 영역의 출력 신호 x가 발생된다. 이때, 피크 감소부(60)는 출력 신호 x에 대한 PAPR을 저감시킨다.

피크 감소부(60)는 예약 톤을 이용하여 임펄스 특성을 갖는 커널 신호(kernel signal)를 생성한다. 여기에서, 커널 신호는 출력 신호 x를 클리핑하기 위해 사용된다.

구체적으로, 피크 감소부(60)는 출력 신호 x에 대한 피크를 검출한다. 즉, 피크 감소부(60)는 출력 신호 x에 대한 피크의 위치, 크기 및 위상을 검출한다. 그리고, 피크 감소부(60)는 출력 신호 x의 피크를 감소시키기 위해, 출력 신호 x에 대한 피크의 위치, 크기 및 위상에 기초하여 커널 신호를 써큘러 쉬프트(circular shift), 스케일링 및 위상 회전시킨 후, 이를 출력 신호 x에 더해준다.

이후, 피크 감소부(60)는 피크가 감소된 출력 신호 x에 대한 PAPR을 산출한다. 그리고, 피크 감소부(60)는 산출된 PAPR이 타겟(target)(또는, 요구되는(desired)) PAPR 레벨을 만족하지 않는 경우, 출력 신호 x에 대한 PAPR이 타겟 PAPR 레벨을 만족할 때까지 상술한 과정을 반복하거나, 시스템에서 미리 정한 횟수(가령, N)만큼 상술한 과정을 반복할 수 있다.

이와 같이, 예약 톤 방법에서는 데이터 신호에 커널 신호를 더해 데이터 신호에 대한 피크를 감소시키게 된다. 하지만, 데이터 신호에 커널 신호가 더해짐에 따라, 데이터 신호에 새로운 피크가 발생할 수도 있다.

예를 들어, 도 2(a)와 같이, 주파수 영역에서 예약 톤이 할당된 캐리어들에 1을 삽입한 후 IFFT를 수행하면, 도 2(b)와 같이, 시간 영역에서 특정한 시점에 피크를 갖는 커널 신호가 생성될 수 있다.

이 경우, 데이터 신호에 커널 신호를 더하면, 커널 신호의 첫 번째 피크에 의해 데이터 신호의 피크가 감소될 수 있다. 하지만, 첫 번째 피크 이외의 다른 부분 역시 데이터 신호에 더해진다는 점에서, 첫 번째 피크 이외의 다른 피크들의 크기가 큰 경우, 이들에 의해 데이터 신호에 새로운 피크가 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 첫 번째 피크 이외의 다른 피크들의 크기를 최소화할 수 있는 예약 톤의 위치(즉, 예약 톤을 위해 이용되는 캐리어 인덱스들)를 결정하고, PAPR 저감을 위해 해당 캐리어 인덱스들을 예약 톤으로 이용하도록 한다.

이하에서는, 본 발명에서 톤이 예약되는 캐리어 인덱스들을 결정하는 방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에서는 ATSC(Advanced Television System Committee) 3.0 규격에서 정의된 프레임으로 신호를 전송한다는 점에서, ATSC 3.0 규격에서 정의된 프레임 구조를 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

ATSC 3.0 규격에 따르면, 도 3과 같이, 프레임은 부트스트랩(bootstrap)(310), 프리앰블(preamble)(320) 및 적어도 하나의 서브 프레임(subframe)(330-1,...,330-n)으로 구성된다.

구체적으로, 부트스트랩(310)은 각 프레임의 시작에 위치하고, 프리앰블(320)은 부트스트랩(310) 다음에 위치하고, 적어도 하나의 서브 프레임(330-1,...,330-n)은 프리앰블(320) 다음에 위치하게 된다.

이들은 적어도 하나의 OFDM 심볼들로 구성되며, 각 OFDM 심볼의 캐리어 수는 FFT 모드(즉, FFT 사이즈로, FFT 사이즈는 8K가 될 수 있다)에 따라 결정될 수 있다.

한편, 각 서브 프레임은 다른 서브 프레임 사이와의 경계에 위치하는 서브 프레임 바운더리 심볼(subframe boundary symbol) 및 서브 프레임 바운더리 심볼 사이에 위치하는 데이터 심볼(data symbol)로 구성될 수 있다. 즉, 각 서브 프레임을 구성하는 OFDM 심볼들 중 첫 번째 OFDM 심볼 및 마지막 OFDM 심볼은 서브 프레임 바운더리 심볼이고, 이들을 제외한 나머지 OFDM 심볼들을 데이터 심볼이다.

한편, ATSC 3.0 규격에 따르면, 프리앰블 및 서브 프레임에는 채널 추정 및 동기화를 위해 파일럿들이 삽입된다.

프리앰블 및 서브 프레임에 삽입되는 파일럿의 타입은 하기의 표 1과 같다.

표 1을 참조하면, 프리앰블 파일럿(preamble pilot)은 프리앰블에 삽입되고, 분산 파일럿(scattered pilot, SP)은 데이터 심볼에 삽입되고, 서브 프레임 바운더리 파일럿(subframe boundary pilot)은 서브 프레임 바운더리 심볼에 삽입된다. 그리고, 연속 파일럿(continual pilot, CP)은 프리앰블, 데이터 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼에 삽입되고, 엣지 파일럿(edge pilot)은 데이터 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼에 삽입된다.

한편, 파일럿이 삽입되는 위치는 파일럿이 삽입되는 캐리어들의 인덱스 자체로 정의되어 있거나, 특정한 파일럿 패턴(예를 들어, Dx, Dy)에 기초하여 결정될 수 있다. 여기에서, Dx는 주파수 방향으로, 파일럿이 삽입된 인접한 캐리어들 사이에서 캐리어 인덱스들의 차이이고(이에 대해, ATSC 3.0에서는 Separation of pilot bearing carriers (that is, in the frequency direction)와 같이 정의하고, DVB-T2(Digital Video Broadcasting-Terrestrial version 2)에서는 Difference in carrier index between adjacent scattered-pilot-bearing carriers와 같이 정의하고 있다), Dy는 시간 방향으로, 특정한 캐리어 상에서 연속적인 파일럿들 사이에서 심볼 수의 차이(이에 대해, ATSC 3.0에서는 Number of symbols forming one scattered pilot sequence (time direction)와 같이 정의하고, DVB-T2에서는 Difference in symbol number between successive scattered pilots on a given carrier와 같이 정의하고 있다)를 의미한다.

먼저, 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치는 Dx, Dy에 기초하여 결정될 수 있다. 프리앰블 파일럿의 경우, Dy=1이므로, 프리앰블 파일럿은 각 프리앰블 심볼마다 동일한 위치에 삽입된다. 구체적으로, 프리앰블 파일럿은 프리앰블 심볼에서 k mod Dx=0을 만족하는 캐리어 인덱스 k를 갖는 셀들(즉, 캐리어들)에 삽입될 수 있다. 여기에서, Dx는 3,4,6,8,12,16,24,32일 수 있으며, 시스템은 이들 값들 중 하나를 채널 환경에 따라 선택할 수 있다.

분산 파일럿이 삽입되는 위치는 Dx, Dy에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 분산 파일럿은 하기의 수학식 1을 만족하는 l 번째 OFDM 심볼에서 인덱스 k를 갖는 캐리어에 삽입될 수 있다.

여기에서, Dx 및 Dy는 하기의 표 2와 같이 정의될 수 있으며, SPa_b는 a=Dx, b=Dy인 파일럿 패턴을 의미한다.

한편, 시스템은 표 2와 같이 정의되는 SPa_b 중 하나를 채널 환경에 따라 선택할 수 있다.

서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치는 Dx, Dy에 기초하여 결정될 수 있다. 서브 프레임 바운더리 파일럿의 경우, Dy=1이므로, 서브 프레임 바운더리 파일럿은 각 서브 프레임 바운더리 심볼마다 동일한 위치에 삽입된다. 구체적으로, 서브 프레임 바운더리 파일럿은 서브 프레임 바운더리 심볼에서 k mod Dx=0을 만족하는 캐리어 인덱스 k를 갖는 셀들에 삽입될 수 있다. 여기에서, Dx는 3,4,6,8,12,16,24,32일 수 있으며, 시스템은 이들 값들 중 하나를 채널 환경에 따라 선택할 수 있다.

연속 파일럿이 삽입되는 위치는 파일럿이 삽입되는 캐리어들의 인덱스 자체로 정의된다.

구체적으로, 연속 파일럿은 FFT 사이즈에 따라 다른 위치에 삽입될 수 있는데, 8K에서 연속 파일럿이 삽입되는 캐리어들의 인덱스는 하기의 표 3과 같이 정의될 수 있다.

이에 따라, 시스템은 8K FFT 사이즈를 갖는 경우, 표 3에 기초하여 연속 파일럿을 삽입할 수 있다.

엣지 파일럿은 프리앰블 심볼을 제외한 나머지 심볼들 즉, 데이터 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼을 구성하는 OFDM 심볼들의 첫 번째 캐리어와 마지막 캐리어에 삽입될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이, 파일럿이 삽입되는 경우, 본 발명에서는 예약 톤의 위치를 결정하는 방법에 대해 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.

먼저, 예약 톤의 인덱스들을 랜덤하게 선택한다. 여기에서, 예약 톤의 인덱스들은 예약 톤을 위해 할당되는 캐리어 인덱스들을 나타낸다. 한편, 예약 톤을 위해 할당되는 캐리어들의 개수 N_TR은 FFT 사이즈에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 예를 들어, FFT 사이즈가 8K인 경우 N_TR=72가 될 수 있다.

구체적으로, 파일럿이 삽입되는 캐리어들의 인덱스들을 제외한 나머지 인덱스들 중에서 예약 톤을 위한 캐리어 인덱스들을 랜덤하게 선택한다.

즉, 예약 톤을 위한 인덱스들을 랜덤하게 선택하고(S410), 선택된 인덱스들이 파일럿의 인덱스들과 겹치는지 여부를 판단하여(S420), 파일럿이 삽입되는 캐리어들의 인덱스들을 제외한 나머지 인덱스들 중에서 예약 톤을 위한 캐리어 인덱스들을 랜덤하게 선택할 수 있다.

여기에서, 파일럿은 프리앰블 파일럿, 분산 파일럿, 서브 프레임 바운더리 파일럿, 연속 파일럿 및 엣지 파일럿을 포함할 수 있으며, 각 파일럿이 삽입되는 위치는 상술한바 있다.

이후, 랜덤하게 선택된 인덱스들에 기초하여 커널 신호를 생성한다. 구체적으로, 랜덤하게 선택한 인덱스들이 파일럿의 인덱스들과 겹치는지 않는 경우(S420-N), 랜덤하게 선택된 인덱스들의 캐리어들에 1을 삽입하고, IFFT를 수행하여 커널 신호를 생성할 수 있다(S430).

그리고, 커널 신호에 대한 비교 기준 평균값을 산출하고, 산출된 비교 기준 평균값을 기저장된 비교 기준 평균값과 비교하여, 예약 톤의 인덱스들을 예비적으로 결정한다.

구체적으로, 산출된 비교 기준 평균값이 기저장된 비교 기준 평균값보다 작은 경우(S440-Y), 기저장된 비교 기준 평균값을 산출된 비교 기준 평균값으로 대체한다(S450). 여기에서, 기저정된 비교 기준 평균값은 상술한 과정을 수행하기 전에, 랜덤하게 선택된 예약 톤을 위한 인덱스들에 기초하여 산출되어 저장된 비교 기준 평균값일 수 있다. 이때, 랜덤하게 선택된 예약 톤을 위한 인덱스들 또한 저장되어 있을 수 있으며, S450 단계에서, 기저장된 인덱스들 역시 업데이트될 수 있다.

그리고, 비교 기준 평균값이 기설정된 값보다 작은 경우(S460-Y), 비교 기준 평균값의 산출에 기초가 된 인덱스들을 예약 톤을 위한 인덱스들로 예비적으로 결정할 수 있다(S470).

즉, 산출된 비교 기준 평균값 및 기저장된 비교 기준 평균값 중 더 작은 비교 기준 평균값을 기설정된 값과 비교하고, 비교 결과, 비교 기준 평균값이 기설정된 값보다 작은 경우, 비교 기준 평균값을 갖는 커널 신호 생성에 기초가 된 인덱스들을 예약 톤을 위한 인덱스들로 예비적으로 결정할 수 있다.

다만, 기저장된 비교 기준 평균값이 산출된 비교 기준 평균값보다 작은 경우, 산출된 비교 기준 평균값이 기저장된 비교 기준 평균값보다 작아질 때까지 상술한 과정을 반복하고, 산출된 비교 기준 평균값이 기설정된 값보다 작은지 여부를 판단하여 예약 톤을 위한 인덱스들을 예비적으로 결정할 수 있다.

또한, 기저장된 비교 기준 평균값이 산출된 비교 기준 평균값으로 교체된 이후, 비교 기준 평균값이 기설정된 값 이상인 경우, 비교 기준 평균값이 기설정된 값보다 작아질 때까지 상술한 과정을 반복하여 예약 톤을 위한 인덱스들을 예비적으로 결정할 수 있다.

한편, 비교 기준 평균값은 예약 톤의 인덱스들에 기초하여 생성된 커널 신호의 복수의 피크 신호들 중 가장 큰 크기의 피크 신호를 제외한 나머지 피크 신호들 중 기설정된 조건을 만족하는 피크 신호들의 크기의 평균값이다.

여기에서, 기설정된 조건은 복수의 피크 신호들 중 가장 큰 크기의 피크 신호를 제외한 나머지 피크 신호들 중 크기를 기준으로 상위에서 기설정된 범위 이내이며(가령, 상위 10% 이내), 두 번째로 크기가 큰 피크 신호의 크기를 기준으로 상위에서 기설정된 범위 이내(가령, 상위 20% 이내)에 속하는 조건일 수 있다. 다만, 이러한 수치는 일 예일 뿐이다.

이하에서는, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 비교 기준 평균값을 산출하는 방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 랜덤하게 선택된 예약 톤의 인덱스들에 기초하여 생성된 커널 신호가 도 5와 같은 경우를 가정한다. 도 5를 참조하면, 커널 신호는 시간 영역에서 다양한 크기를 갖는 피크 신호들로 구성된다. 이 경우, 커널 신호의 복수의 피크 신호들을 크기에 따라 구분하여, 크기별 피크 신호의 개수를 나타내는 히스토그램을 도 6과 같이 나타낼 수 있다.

이후, 도 6과 같은 히스토그램에 기초하여, 비교 기준 평균값이 산출될 수 있다.

구체적으로, 도 7과 같이, 히스토그램을 이용하여, 가장 크기가 큰 피크 신호(즉, 첫 번째 피크 신호)를 제외한 나머지 피크 신호들 중에서 상대적으로 크기가 큰 순으로 상위 10% 이내에 속하는 제1 그룹의 피크 신호들을 판단한다. 그리고, 도 8과 같이, 히스토그램을 이용하여, 두 번째로 큰 피크 신호(즉, 두 번째 피크 신호)의 80% 이상의 크기를 갖는 제2 그룹의 피크 신호들을 판단한다.

그리고, 제1 그룹 및 제2 그룹 각각에 속하는 피크 신호들을 비교하여 제1 및 제2 그룹에 공통적으로 속하는 피크 신호들을 판단하고, 공통적으로 속하는 피크 신호들의 크기의 평균값을 산출한다. 이와 같이 산출된 값은 랜덤하게 선택된 예약 톤의 인덱스들에 대한 비교 기준 평균값이다.

이와 같이, 본원에서는 피크 신호들 중에서, 크기 순으로 특정한 순위 내에 속하면서도 두 번째 피크 신호의 크기를 기준으로 특정한 퍼센트 이상의 크기를 갖는 피크 신호들을 이용하여 비교 기준 평균값을 산출하고, 비교 기준 평균값이 기설정된 값보다 작은 경우, 비교 기준 평균값의 산출에 기초가 된 인덱스들을 예약 톤을 위한 인덱스들로 예비적으로 결정하게 된다.

여기에서, 기설정된 값은 시뮬레이션에 의해 획득된 값으로, PAPR 저감을 위해 데이터 신호에 커널 신호를 더할 때, 커널 신호를 구성하는 복수의 피크 신호들 중 첫 번째 피크 신호를 제외한 나머지 부분 특히, 두 번째 피크 신호를 포함하는 특정한 크기 이상의 피크 신호들에 의해 새로운 피크가 발생되는 것을 방지할 수 있는 값으로 설정될 수 있다.

한편, 예약 톤을 위한 인덱스들이 예비적으로 결정되면, 예비적으로 결정된 인덱스들을 이용하여 예약 톤을 위한 인덱스들을 최종적으로 결정할 수 있다. 보다 구체적인 설명을 위해 도 9를 참조하도록 한다.

먼저, 예비적으로 결정된 예약 톤의 인덱스들의 순서를 랜덤하게 재배열한다(S910). 이 경우, K=0, N_nochange=0으로 설정할 수 있다.

예를 들어, 예비적으로 결정된 예약 톤의 인덱스들이 '1, 4, 8, 9'인 경우, '8, 1, 9, 4'와 같이 이들 인덱스들의 순서를 랜덤하게 재배열할 수 있다.

그리고, 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들 각각을 변경하면서 비교 기준 평균값을 산출하고, 산출된 비교 기준 평균값이 최소가 되는 인덱스들을 예약 톤의 인덱스들로 최종적으로 결정한다.

구체적으로, 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들에 포함된 인덱스 각각을 캐리어 인덱스들 중에서 파일럿이 위치하지 않으며 예비적으로 결정된 예약 톤이 위치하지 않는 인덱스들로 순차적으로 변경하면서 비교 기준 평균값을 산출하고, 산출된 비교 기준 평균값들 중 최소값을 갖는 비교 기준 평균값에 대한 인덱스들을 예약 톤의 인덱스들로 최종적으로 결정할 수 있다.

이를 위해, 먼저, 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들 중 K 번째 인덱스에 대해 최적화를 수행한다(S920).

여기에서, 최적화는 K 번째 인덱스를 다른 인덱스들로 순차적으로 변경하면서 비교 기준 평균값을 산출할 때, 비교 기준 평균값이 최소가 되는 인덱스들을 결정하는 과정을 의미한다.

구체적으로, 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들 중 K 번째 인덱스를 캐리어 인덱스들 중 파일럿이 위치하는 않으며 예비적으로 결정된 예약 톤이 위치하지 않는 인덱스로 순차적으로 변경하고, 인덱스가 변경될 때마다 비교 기준 평균값을 산출하여, 비교 기준 평균값이 최소가 되는 인덱스들을 결정할 수 있다.

상술한 예와 같이, 예비적으로 결정된 예약 톤의 인덱스들이 '1, 4, 8, 9'이고, 이들이 랜덤하게 재배열된 상태가 '8, 1, 9, 4'인 경우를 가정한다. 여기에서, 하나의 OFDM 심볼에 대한 캐리어들의 개수는 10이고, 파일럿이 삽입되는 캐리어들의 인덱스들가 '3, 7'인 경우를 가정한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위해 예를 든 것일 뿐이다.

구체적으로, K=0이라는 점에서, 랜덤하게 재배열된 인덱스들 즉, '8, 1, 9, 4'에서 0 번째 인덱스인 인덱스 8을 파일럿이 위치하는 인덱스들인 '3, 7' 및 다른 예약 톤이 위치하는 인덱스들인 '1, 9, 4'를 제외한 나머지 인덱스로 순차적으로 변경하면서, 비교 기준 평균값을 산출할 수 있다.

즉, 인덱스들 '0, 1, 9, 4'인 경우, 인덱스가 0, 1, 9, 4인 캐리어들(즉, 0 번째, 1 번째, 9 번째, 4 번째 캐리어들)에 1을 삽입하고 IFFT를 수행하여 커널 신호를 생성하고, 생성된 커널 신호에 대한 비교 기준 평균값을 산출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 인덱스들이 각각 '2, 1, 9, 4', '5, 1, 9, 4', '6, 1, 9, 4', '8, 1, 9, 4'인 경우에 대해서도 비교 기준 평균값을 산출할 수 있다.

그리고, 산출된 비교 기준 평균값들 중 최소값을 갖는 비교 기준 평균값을 판단하고, 비교 기준 평균값이 최소일 때의 인덱스들 중 K 번째 인덱스가 변경되었는지를 판단한다(S930). 즉, 비교 기준 평균값이 최소일 때의 K 번째 인덱스가 기존의 K 번째 인덱스와 다른 값인지를 판단한다.

상술한 예에서, 비교 기준 평균값이 최소일 때의 인덱스들이 '5, 1, 9, 4'인 경우, '8, 1, 9, 4'를 기준으로 0 번째 인덱스가 8에서 5로 변경된 것으로 볼 수 있다.

이와 같이, K 번째 인덱스가 변경된 경우(S930-Y), N_nochange=0(S940) 및 K=(K+1) mod N_TR(S950)로 설정하고, K 번째 인덱스가 변경된 인덱스들(즉, 상술한 예에서 '5, 1, 9, 4')에 대해 (K+1) mod N_TR 번째 인덱스에 대해 상술한 과정을 반복한다. 여기에서, N_TR은 예약 톤을 위해 이용되는 캐리어들의 개수이다.

하지만, 상술한 예에서, 비교 기준 평균값이 최소일 때의 인덱스들이 '8, 1, 9, 4'인 경우, '8, 1, 9, 4'를 기준으로 0 번째 인덱스가 변경되지 않은 것으로 볼 수 있다.

이와 같이, K 번째 인덱스가 변경되지 않은 경우(S930-N), N_nochange=N_nochange+1(S960)으로 설정하고 N_nochange=N_TR를 만족하는지 여부를 판단한다(S970).

이에 따라, N_nochange=N_TR를 만족하는 경우(S970-Y), K=0으로 설정하고, 인덱스들의 순서를 랜덤하게 재배열하고(S980), 상술한 과정을 반복한다.

다만, N_nochange=N_TR를 만족하지 않는 경우(S970-N), N_nochange=2*N_TR를 만족하는지 여부를 판단한다(S990).

이에 따라, N_nochange=2*N_TR를 만족하지 않는 경우(S990-N), K=(K+1) mod N_TR(S995)로 설정하고, 상술한 과정을 반복한다. 다만, N_nochange=2*N_TR를 만족하는 경우(S990-Y), S990 단계에서 출력되는 인덱스들을 예약 톤을 위한 인덱스들로 최종적으로 결정한다(S997).

이와 같은 방법에 따라, 예약 톤을 위한 인덱스들을 결정하고, 그에 기초하여 PAPR 저감을 수행하는 경우, 커널 신호에서 두 번째 피크 신호 및 그 다음으로 순차적으로 높은 크기를 갖는 피크 신호들의 크기가 전반적으로 감소될 수 있다. 이에 따라, 커널 신호에서 두 번째 피크 신호와 그 다음으로 순차적으로 높은 크기를 갖는 피크 신호들 사이의 차이가 줄어들게 되어, PAPR 저감을 위해 데이터 신호에 커널 신호를 더할 때, 새로운 피크가 발생되지 않게 된다.

한편, 상술한 방법에 따른 결정된 예약 톤을 위한 인덱스들은 하기의 표 4 및 표 5와 같다. 즉, 표 4 및 표 5는 FFT 사이즈가 8K인 경우 PAPR을 위해 예약된 캐리어들의 셋을 나타내다.

구체적으로, 표 4는 Dx=3 및 Dx=4인 경우의 프리앰블 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼들을 제외한 모든 심볼에 예약되는 캐리어들의 셋을 나타낸다. 즉, 표 4는 데이터 심볼 및, Dx=3 및 Dx=4인 경우를 제외한 프리앰블 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에 예약되는 캐리어들의 셋을 나타낸다.

구체적으로, 데이터 심볼들에서 분산 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=3,4,6,8,12,16,24,32 및 Dy=2,4에 기초하여 정의되고 엣지 파일럿이 데이터 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우 및 프리앰블 심볼에서 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에서 서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=6,8,12,16,24,32 및 Dy=1에 기초하여 정의되고 엣지 파일럿이 서브 프레임 바운더리 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 프리앰블 심볼, 서브 프레임 바운더리 심볼들 및 데이터 심볼들에 예약되는 캐리어들의 셋은 표 4와 같다.

그리고, 표 5는 Dx=3 및 Dx=4인 경우의 프리앰블 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에 예약되는 캐리어들의 셋을 나타낸다.

구체적으로, 프리앰블 심볼에서 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에서 서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴은 Dx=3,4 및 Dy=1에 기초하여 정의되고 엣지 파일럿이 서브 프레임 바운더리 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 프리앰블 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에 예약되는 캐리어들의 셋은 표 5와 같다.

즉, 표 4 및 표 5에서 프리앰블 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에 각각 삽입되는 프리앰블 파일럿들 및 서브 프레임 바운더리 파일럿들의 경우, Dy=1이고, 데이터 심볼들에 삽입되는 분산 파일럿들의 경우, Dy=2,4이다.

또한, 표 4에서 데이터 심볼들에 삽입되는 분산 파일럿들의 경우, Dx=3,4,6,8,12,16,24,32이고, 표 4에서 프리앰블 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에 삽입되는 프리앰블 파일럿들 및 서브 프레임 바운더리 파일럿들의 경우, Dx=6,8,12,16,24,32이다. 그리고, 표 5에서 프리앰블 심볼 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에 삽입되는 프리앰블 파일럿들 및 서브 프레임 바운더리 파일럿들의 경우, Dx=3,4이다.

그리고, 표 4 및 표 5에서, 엣지 파일럿들의 경우, 서브 프레임 바운더리 심볼들 및 데이터 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입된다.

한편, 데이터 심볼에서는 표 4에서 정의된 캐리어 인덱스들을 갖는 캐리어들이 예약되고, 이들 인덱스 값들이 써큘러 쉬프트되어 PAPR 저감을 위해 예약되는 다른 캐리어 인덱스들이 정의될 수 있다. 여기에서, 써큘러 쉬프트되는 양은 Dx 및 Dy에 의해 결정될 수 있다.

구체적으로, 인덱스 l에 대응되는 데이터 심볼에서, 예약되는 캐리어 셋 S_i는 하기의 수학식 2에 기초하여 산출될 수 있다.

여기에서, S₀는 표 4에서 정의된 캐리어 인덱스들에 대응되는 예약된 캐리어들의 셋을 나타내고, N_TR은 OFDM 심볼 당 예약되는 셀들의 개수이고, d₀는 서브 프레임의 첫 번째 OFDM 심볼의 인덱스들을 나타내고, d_end는 마지막 데이터 심볼의 인덱스를 나타낸다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 예약 톤 설계 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 예약 톤의 인덱스들을 랜덤하게 선택하고, 랜덤하게 선택된 인덱스들에 기초하여 커널 신호를 생성한다(S1010).

이후, 생성된 커널 신호에 대한 비교 기준 평균값을 산출하고, 산출된 비교 기준 평균값을 기저장된 비교 기준 평균값과 비교하여, 예약 톤의 인덱스들을 예비적으로 결정한다(S1020).

그리고, 결정된 리저브 톤의 인덱스들의 순서를 랜덤하게 재배열하고(S1030), 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들 각각을 변경하면서 비교 기준 평균값을 산출하고, 산출된 비교 기준 평균값이 최소가 되는 인덱스들을 예약 톤의 인덱스들로 최종적으로 결정한다(S1040).

여기에서, S1010 단계는 파일럿이 삽입되는 캐리어 인덱스들을 제외한 나머지 인덱스들 중에서 예약 톤을 위한 캐리어 인덱스들을 랜덤하게 선택하고, 랜덤하게 선택된 인덱스들의 캐리어들에 1을 삽입하고 IFFT를 수행하여 커널 신호를 생성할 수 있다.

한편, 비교 기준 평균값은 예약 톤의 인덱스들에 기초하여 생성된 커널 신호의 복수의 피크 신호들 중 가장 큰 크기의 피크 신호를 제외한 나머지 피크 신호들 중 기설정된 조건을 만족하는 피크 신호들의 크기의 평균값이다. 여기에서, 기설정된 조건은 복수의 피크 신호들 중 가장 큰 크기의 피크 신호를 제외한 나머지 피크 신호들 중 크기를 기준으로 상위에서 기설정된 범위 이내이며, 두 번째로 크기가 큰 피크 신호의 크기를 기준으로 상위에서 기설정된 범위 이내에 속하는 조건일 수 있다.

한편, S1020 단계는 산출된 비교 기준 평균값 및 기저장된 비교 기준 평균값 중 더 작은 비교 기준 평균값을 기설정된 값과 비교하고, 기설정된 값보다 작은 비교 기준 평균값을 갖는 커널 신호에 대한 인덱스들을 예약 톤의 인덱스들로 예비적으로 결정할 수 있다.

또한, S1040 단계는 랜덤하게 변경된 예약 톤의 인덱스들에 포함된 인덱스 각각을 캐리어들의 인덱스 중에서 파일럿이 위치하지 않으며 예비적으로 결정된 예약 톤이 위치하지 않는 인덱스들로 순차적으로 변경하면서 비교 기준 평균값을 산출하고, 산출된 비교 기준 평균값들 중 최소값을 갖는 비교 기준 평균값에 대한 인덱스들을 예약 톤의 인덱스들로 최종적으로 결정할 수 있다.

한편, 예약 톤을 위한 캐리어 인덱스들을 결정하는 방법에 대해서는 상술한바 있다.

한편, 본 발명에서는 표 4 및 표 5와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 예약 톤을 위해 예약하고, 이를 이용하여 데이터 신호에 대한 PAPR을 저감시켜 수신기로 전송할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 송신기(1100)는 프레임 생성부(1110), 파일럿 삽입부(1120) 및 PAPR 감소부(1130)를 포함한다.

프레임 생성부(1110)는 프레임을 생성한다. 구체적으로, 8K FFT 사이즈를 갖는 복수의 OFDM 심볼들을 포함하는 프레임을 생성할 수 있다.

여기에서, 프레임은 프리앰블 심볼, 서브 프레임 바운더리 심볼들 및 데이터 심볼들을 포함하며, 구체적인 구조는 도 3과 같다.

이 경우, 프레임 생성부(1110)는 파일럿이 삽입되는 위치 및 예약 톤의 위치를 고려하여, 심볼들에 L1 시그널링 및 방송 데이터를 삽입할 수 있다.

구체적으로, 프레임은 주파수 도메인에서 캐리어들로 구성되고, 시간 도메인에서 정수 개의 OFDM 심볼들로 구성된다. 이 경우, 프레임 생성부(1110)는 프리앰블 심볼의 복수의 캐리어들 중에서 파일럿 및 예약 톤이 위치하지 않는 캐리어들에 L1 시그널링을 삽입하고, 서브 프레임 심볼들의 복수의 캐리어들 중에서 파일럿 및 예약 톤이 위치하지 않는 캐리어들에 방송 데이터를 삽입할 수 있다. 한편, 파일럿이 삽입되는 캐리어들 및 PAPR 저감을 위해 예약되는 캐리어들에 대해서는 상술한바 있다.

파일럿 삽입부(1120)는 프레임에 파일럿을 삽입한다. 구체적으로, 파일럿 삽입부(1120)는 복수의 OFDM 심볼들 각각의 제1 캐리어들에 파일럿을 삽입할 수 있다.

이 경우, 파일럿은 프리앰블 파일럿, 연속 파일럿, 서브 프레임 바운더리 파일럿, 분산 파일럿 및 엣지 파일럿을 포함할 수 있다.

이에 따라, 파일럿 삽입부(1120)는 프리앰블에 프리앰블 파일럿 및 연속 파일럿을 삽입하고, 서브 프레임 바운더리 심볼에 서브 프레임 바운더리 파일럿, 연속 파일럿 및 엣지 파일럿을 삽입하고, 데이터 심볼에 분산 파일럿, 연속 파일럿 및 엣지 파일럿을 삽입할 수 있다.

여기에서, 파일럿 삽입부(1120)는 시스템 내에 기정의되어 있는 특정한 파일럿 패턴(예를 들어, Dx, Dy)에 기초하여 파일럿이 삽입되는 위치를 결정하거나, 시스템 내에 기정의되어 있는 파일럿이 삽입되는 캐리어 인덱스들에 기초하여 파일럿이 삽입되는 위치를 결정할 수 있다. 한편, 파일럿 타입에 따라 파일럿이 삽입되는 위치에 대해서는 상술한바 있다.

PAPR 감소부(1130)는 예약 톤을 이용하여 PAPR 저감을 수행한다. 구체적으로, PAPR 감소부(1130)는 파일럿이 삽입된 복수의 OFDM 심볼들 중 적어도 하나에서 예약된(reserved) 제2 캐리어들에 PAPR 저감을 위한 신호를 삽입할 수 있다. 즉, PAPR 감소부(1130)는 출력 파형(output waveform)의 PAPR 저감시키기 위해, PAPR을 위해 예약된 캐리어들에 예약 톤 신호(가령, 데이터 및 L1 시그널링을 포함하지 않는 셀들)를 삽입할 수 있다.

이를 위해, 송신기(1100)는 주파수 영역에서 데이터 및 파일럿이 삽입된 프레임에 대한 IFFT를 수행하여, 시간 영역의 신호를 생성하기 위한 IFFT 부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이 경우, PAPR 감소부(1130)는 그래디언트 알고리즘을 이용할 수 있으며, 이에 대해서는 도 1과 함께 상술한바 있다. 하지만, 이는 일 예일 뿐이며, PAPR 감소부(1130)는 톤 예약 방식에 따른 다양한 알고리즘을 이용할 수 있음은 물론이다.

한편, 예약된 제2 캐리어들은 표 4 및 표 5와 같이 정의될 수 있다.

예를 들어, 예약된 제2 캐리어들은 프리앰블 심볼에서 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에서 서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=6,8,12,16,24,32 및 Dy=1에 기초하여 정의되고 엣지 파일럿이 서브 프레임 바운더리 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 4와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 가진다.

또한, 예약된 제2 캐리어들은 데이터 심볼들에서 분산 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=3,4,6,8,12,16,24,32 및 Dy=2,4에 기초하여 정의되고, 엣지 파일럿이 데이터 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 4와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 가진다.

한편, 예약된 제2 캐리어들은 프리앰블 심볼에서 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에서 서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=3,4 및 Dy=1에 기초하여 정의되고 엣지 파일럿이 서브 프레임 바운더리 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 5와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 가진다.

여기에서, Dx는 파일럿이 삽입된 인접한 캐리어 사이의 캐리어 인덱스들의 차이이고, Dy는 특정 캐리어 상에서 연속된 파일럿 사이의 심볼 인덱스들의 차이를 나타낸다.

이와 같이, 송신기(1000)는 예약 톤을 이용하여 PAPR 저감을 수행하고, PAPR이 저감된 신호를 수신기(미도시)로 전송할 수 있다.

한편, 송신기(1100)는 도 11에 도시된 구성요소 외에도 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 송신기(1100)는 데이터 및 L1 시그널링을 인코딩 및 변조(encoding and modulation)하기 위한 구성요소들을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 송신기(1100)는 방송 데이터 및 L1 시그널링을 인코딩하기 위한 인코더(미도시), 인코딩된 방송 데이터 및 L1 시그널링을 인터리빙하기 위한 비트 인터리버(미도시) 및 인터리빙된 방송 데이터 및 L1 시그널링을 성상도(constellation)에 맵핑하여 변조 심볼을 생성하기 위한 성상도 맵퍼(미도시), 및 방송 데이터 및 L1 시그널링을 각각 시간 영역 및 주파수 영역에서 인터리빙하기 위한 타임 인터리버(미도시) 및 주파수 인터리버(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 송신기(1100)는 방송 데이터, L1 시그널링 및 파일럿이 삽입된 프레임에 대해 IFFT를 수행하는 IFFT 부(미도시)를 더 포함하고, PAPR 저감이 처리된 신호에 가드 인터벌을 삽입하기 위한 가드 인터벌 삽입부(미도시) 및 가드 인터벌이 삽입된 후 L1 시그널링에 대한 정보를 부트스트랩 심볼들에 삽입하는 부트스트랩부(미도시) 및 부트스트랩 심볼들이 삽입된 신호를 RF 대역의 신호로 상향 변환하여 수신 측을 전송하기 위한 전송부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신기의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 12를 참조하면, 수신기(1200)는 수신부(1210), 예약 톤 제거부(1220) 및 신호 처리부(1230)를 포함한다.

수신부(1210)는 송신기(1100)에서 송신한 프레임을 수신한다. 구체적으로, 수신부(1210)는 프레임의 동기를 맞추고, 할당된 주파수 대역을 통해 신호를 수신하고, 수신된 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환할 수 있다. 그리고, 수신부(1210)는 FFT(Fast Fourier Transform)을 수행하여, 주파수 영역에 매핑된 심볼들을 복원할 수 있다. 즉, 수신부(1210)는 프레임에 맵핑된 복수의 OFDM 심볼들을 복원할 수 있다.

예약 톤 제거부(1220)는 프레임을 구성하는 복수의 OFDM 심볼들에서 예약 톤을 제거한다.

구체적으로, 예약 톤 제거부(1220)는 심볼들에서 예약 톤의 위치를 결정하고, 해당 위치에서 예약 톤을 제거한다. 이에 따라, 예약 톤 제거부(1220)는 예약 톤을 제거하여, 데이터만을 추출할 수 있다.

여기에서, 예약 톤을 위해 할당된 캐리어 인덱스들에 대한 정보는 수신기(1200)에 기저장되어 있거나, 송신기(1100)로부터 제공받을 수 있다. 한편, 예약 톤을 위해 할당된 캐리어 인덱스들은 표 4 및 표 5와 같다.

신호 처리부(1230)는 예약 톤이 제거된 복수의 OFDM 심볼들을 처리한다. 즉, 신호 처리부(1230)는 예약 톤이 제거됨에 따라 수신된 데이터를 처리할 수 있다.

구체적으로, 신호 처리부(1230)는 주파수 디인터리버(미도시) 및 타임 디인터리버(미도시)를 통해 방송 데이터 및 L1 시그널링을 주파수 영역 및 시간 영역에서 디인터리빙하고, 성상도 디맵퍼(미도시)를 통해 성상도에 매핑된 신호를 추출하고, 비트 디인터리버(미도시) 및 디코더(미도시)를 통해 방송 데이터 및 L1 시그널링을 디인터리빙 및 디코딩하여, 방송 데이터 및 L1 시그널링을 복원할 수 있다. 이 경우, L1 시그널링은 방송 데이터에 대한 시그널링 정보를 포함한다는 점에서, 방송 데이터에 대한 복원 시 L1 시그널링을 이용할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 예약 톤 신호를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 8K FFT 사이즈를 갖는 복수의 OFDM 심볼들을 포함하는 프레임을 생성한다(S1310).

이후, 복수의 OFDM 심볼 각각의 제1 캐리어들에 파일럿을 삽입한다(S1320).

그리고, 파일럿이 삽입된 복수의 OFDM 심볼 중 적어도 하나에서 예약된 제2 캐리어들에 PAPR 저감을 위한 신호를 삽입한다(S1330).

여기에서, 프레임은 프리앰블 심볼, 서브 프레임 바운더리 심볼들 및 데이터 심볼들을 포함한다.

이 경우, 예약된 제2 캐리어들은 표 4 및 표 5와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 가질 수 있다.

구체적으로, 예약된 제2 캐리어들은 프리앰블 심볼에서 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에서 서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=6,8,12,16,24,32 및 Dy=1에 기초하여 정의되고 엣지 파일럿이 서브 프레임 바운더리 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 4와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 가진다.

또한, 예약된 제2 캐리어들은 데이터 심볼들에서 분산 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=3,4,6,8,12,16,24,32 및 Dy=2,4에 기초하여 정의되고 엣지 파일럿이 데이터 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 4와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 가진다.

그리고, 예약된 제2 캐리어들은 프리앰블 심볼에서 프리앰블 파일럿이 삽입되는 위치 및 서브 프레임 바운더리 심볼들에서 서브 프레임 바운더리 파일럿이 삽입되는 위치가 Dx=3,4 및 Dy=1에 기초하여 정의되고 엣지 파일럿이 서브 프레임 바운더리 심볼들 각각에서 첫 번째 캐리어 및 마지막 캐리어에 삽입되는 경우, 표 5와 같이 정의되는 캐리어 인덱스들을 가진다.

여기에서, Dx는 파일럿이 삽입된 인접한 캐리어 사이의 캐리어 인덱스들의 차이이고, Dy는 특정 캐리어 상에서 연속된 파일럿 사이의 심볼 인덱스들의 차이를 나타낸다.

한편, 본 발명에 따른 예약 톤 설계 방법을 순차적으로 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, 송신기 및 수신기에 대해 도시한 상술한 블록도에서는 버스(bus)를 미도시하였으나, 송신 장치 및 수신 장치에서 각 구성요소 간의 통신은 버스를 통해 이루어질 수도 있다. 또한, 각 장치에는 상술한 다양한 동작을 수행하는 CPU, 마이크로 프로세서 등과 같은 프로세서가 더 포함될 수도 있으며, 각 장치에는 상술한 다양한 동작을 수행하기 위한 메모리가 더 포함될 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 "모듈", "유닛", "부(part)" 등과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 구성요소를 지칭하기 위한 용어이며, 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈", "유닛", "부(part)" 등은 각각이 개별적인 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 경우를 제외하고는, 적어도 하나의 모듈이나 칩으로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 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.

100 : 송신기 110 : 프레임 생성부
120: 파일럿 삽입부 130 : PAPR 감소부

Claims (4)

1. 송신 장치에 있어서,
   복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼의 제1 캐리어에 파일럿을 삽입하는 파일럿 삽입부; 및
   상기 복수의 OFDM 심볼의 제2 캐리어를 이용하여 PAPR(peak to average power ratio) 저감을 수행하는 PAPR 감소부;를 포함하고,
   상기 복수의 OFDM 심볼 중 OFDM 심볼의 FFT(fast fourier transform) 사이즈는 8K이고,
   상기 복수의 OFDM 심볼은, 프리앰블 심볼, 서브 프레임 바운더리 심볼 및 데이터 심볼을 포함하고,
   상기 제2 캐리어의 위치는, 상기 프리앰블 심볼 및 상기 서브 프레임 바운더리 심볼에서 상기 파일럿이 삽입되는 위치가 제1 삽입 패턴에 기초한 경우, 하기와 같은 캐리어 인덱스들에 의해 나타내어지고,
   

   

   
   상기 프리앰블 심볼 및 상기 서브 프레임 바운더리 심볼에서 상기 파일럿이 삽입되는 위치가 제2 삽입 패턴에 기초한 경우, 하기와 같은 캐리어 인덱스들에 의해 나타내어지는 것을 특징으로 하는 송신 장치
   

   

   
   .
2. 제1항에 있어서,
   상기 PAPR 감소부는,
   상기 OFDM 심볼이 상기 데이터 심볼이고, 상기 데이터 심볼에서 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=3,4,6,8,12,16,24,32 중 어느 하나에 기초하여 정의되는 경우, 상기 캐리어 인덱스에 기반하여 상기 PAPR 저감을 위한 신호를 생성하고,
   상기 Dx는 상기 데이터 심볼에서 파일럿이 삽입된 인접한 캐리어들 사이의 캐리어 인덱스 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
3. 수신 장치에 있어서,
   송신 장치로부터 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하는 프레임을 수신하는 수신부; 및
   상기 프레임을 처리하는 신호 처리부;를 포함하며,
   상기 복수의 OFDM 심볼의 제1 캐리어는, PAPR(peak to average power ratio) 저감을 위한 리저브 톤에 대응되고, 상기 복수의 OFDM 심볼의 제2 캐리어에는, 파일럿이 삽입되고,
   상기 복수의 OFDM 심볼 중 OFDM 심볼의 FFT(fast fourier transform) 사이즈는, 8K이고,
   상기 복수의 OFDM 심볼은, 프리앰블 심볼, 서브 프레임 바운더리 심볼 및 데이터 심볼을 포함하고,
   상기 신호 처리부는, 상기 프리앰블 심볼 및 상기 서브 프레임 바운더리 심볼에서 상기 파일럿이 삽입되는 위치가 제1 삽입 패턴에 기초한 경우, 하기와 같은 캐리어 인덱스들에 의해 나타내어지는 상기 리저브 톤의 위치에 기초하여 상기 프레임을 처리하고,
   

   

   
   상기 프리앰블 심볼 및 상기 서브 프레임 바운더리 심볼에서 상기 파일럿이 삽입되는 위치가 제2 삽입 패턴에 기초한 경우, 하기와 같은 캐리어 인덱스들에 의해 나타내어지는 상기 리저브 톤의 위치에 기초하여 상기 프레임을 처리하는 것을 특징으로 하는 수신 장치
   

   

   
   .
4. 제3항에 있어서,
   상기 신호 처리부는,
   상기 OFDM 심볼이 상기 데이터 심볼이고, 상기 데이터 심볼에서 파일럿이 삽입되는 위치가 파일럿 삽입 패턴 Dx=3,4,6,8,12,16,24,32 중 어느 하나에 기초하여 정의되는 경우, 상기 캐리어 인덱스들에 기반하여 상기 프레임을 처리하고,
   상기 Dx는, 상기 데이터 심볼에서 파일럿이 삽입된 인접한 캐리어들 사이의 캐리어 인덱스 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
   

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