KR20010027291A - Peak power control method for modem - Google Patents

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KR20010027291A
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김용훈
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Abstract

PURPOSE: A method of controlling a peak power of a modem is provided to find a power control symbol that minimizes the peak power for all symbols in a sampling section and maps the symbols together with the power control symbol, to thereby control the peak power. CONSTITUTION: In orthogonal-frequency-division-multiplexing-modulation of a bit stream, a method of controlling a peak power of a modem maps all symbols in a sampling section together with a power control symbol that minimizes the peak power to modulate the symbols. The power control symbol is previously stored in a look-up table(10). An optimal power control symbol stored in the look-up table is extracted to be mapped together with (N-1) source symbols among N OFDM frames.

Description

모뎀의 피크파워 제어 방법{PEAK POWER CONTROL METHOD FOR MODEM}Peak power control method of modem {PEAK POWER CONTROL METHOD FOR MODEM}

본 발명은 모뎀의 피크파워(Peak Power) 제어 방법에 관한 것으로, 특히 시간영역에서 디지털 변조된 신호를 전송할 때 신호에 피크파워가 발생하지 않도록 안정하게 제어할 수 있는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of controlling peak power of a modem, and more particularly, to a method of stably controlling such that peak power does not occur in a signal when a digitally modulated signal is transmitted in a time domain.

일반적으로, 직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 유럽향 디지털 티브이에서 많이 사용하는 디지털 변조 방식으로서, 반송파를 수백 개로 나눠서 각각의 주파수 대역에 데이터를 실어 보내게 되는데, 신호가 중첩되다 보면 피크파워가 발생한다는 문제점이 있다.In general, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is a digital modulation scheme commonly used in European digital TVs, and divides hundreds of carriers and transmits data in each frequency band. There is a problem that peak power occurs.

직교 주파수 분할 다중(OFDM)은 임의의 주파수에서 생성된 심볼을 하나의 주파수 대역에서 전송하는 종래의 싱글 캐리어(Single carrier)방식보다 멀티 패스(Path) 환경에 유리하고, 조정이 가능하기 때문에 주어진 채널환경에서 최적의 정보를 전송할 수 있는 등의 우수한 특성이 있어서, 현재 ADSL 및 DTV등의 응용 분야에서 널리 적용되고 있다.Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is advantageous in a multipath environment and can be adjusted to a given channel than a conventional single carrier method in which a symbol generated at an arbitrary frequency is transmitted in one frequency band. Due to its excellent characteristics such as the ability to transmit optimal information in the environment, it is now widely applied in application fields such as ADSL and DTV.

그러나, 이 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 변조 방식은 그 장점에 대해서 전송되는 신호의 피크파워가 종래 방식에 비해 매우 크다는 단점이 있다.However, this orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme has the disadvantage that the peak power of the transmitted signal is much larger than that of the conventional scheme.

또한, 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM)과 같은 정도의 성능을 내면서 복잡도는 보다 작은 왈쉬-하다마르(Walsh-Hadamar)변환방식을 이용한 전송방식에서도 피크파워가 큰 단점이 있다.In addition, the peak power is disadvantageous in the transmission method using the Walsh-Hadamar conversion method, which has a performance similar to that of the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM).

이와 같이 피크파워가 크면 RF쪽의 앰프 설계가 어려워지는 문제점이 있다.As such, if the peak power is large, it is difficult to design the amplifier on the RF side.

따라서, 상기와 같은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 방식 및 변환(Transform) 영역의 신호에서 피크파워/평균파워의 비율(PAPR : Peak to average power ratio)을 감소시키기 위해 전송하고자 하는 디지털 비트 데이터를 주파수대 변환기(scrambler)를 이용하여 그 분포를 랜덤(random)하게 만드는 방법이 많이 사용되었다.Therefore, in order to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) in the orthogonal frequency division multiplex (OFDM) and transform domain signals, the digital bit data to be transmitted is frequency band. Many methods have been used to randomize the distribution using a scrambler.

이와 같은 랜덤 신호를 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 시스템에서는 시간 영역에서 쉽게 얻을 수 없는 여러 정보를 얻기 위해 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Furior Transform)을 하여 시간 영역의 정보를 주파수 영역으로 변환함으로써 가장 중요한 주파수 성분이 어떤 것인지를 알 수 있게 된다.In order to obtain various information which is not easily obtained in the time domain in the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, such a random signal is transformed into the frequency domain by converting the information in the time domain into the frequency domain using a Fast Furior Transform. You will know what the frequency components are.

따라서, 상기 고속 푸리에 변환(FFT)된 주파수 영역에서의 신호의 특성은 그 진폭(amplitude)의 분포가 가우시안(Gaussian)과 같게 되는데, RF 파워 앰프의 선형영역이 일정하다면 직교 주파수 분할 다중(OFDM)의 성능에 영향을 주게 되는 성분은 위상(Phase)보다는 진폭(amplitude)이므로 도1과 같은 피크 진폭(Peak amplitude)의 분포가 되었을 때 그 성능은 빗금친 영역을 어떻게 전송할 것인가가 중요하게 된다.Therefore, the characteristics of the signal in the fast Fourier transform (FFT) frequency domain are such that the distribution of amplitude is equal to Gaussian. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is provided if the linear region of the RF power amplifier is constant. The component that affects the performance of A is amplitude rather than phase, so when the peak amplitude is distributed as shown in FIG. 1, it is important to know how to transmit the shaded area.

진폭의 분포에서 그 분산을 최소화하는 것이 중요한데, 이를 위해서 적극적으로 사용하는 것이 입력정보 소스에 특별한 코딩(TCM 코딩 등)을 적용하고 있다.It is important to minimize the variance in the distribution of amplitudes. For this purpose, active use applies special coding (such as TCM coding) to the input information source.

또한, 왈쉬-하다마르 변환(HDT)을 이용하는 방법에서는 더욱 그 피크파워가 커지는 것으로 알려져 있는데, 이러한 문제를 해결하기 위해 많이 고려되고 있는 것으로 코드셋(예 : Golay complementary code)을 적절히 설계하여 전체적으로 낮은 피크파워를 갖도록 하는 것이었다.In addition, the peak power is known to be increased in the method using the Walsh-Hadamard transform (HDT), which is considered to solve this problem. It was to have peak power.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술에 있어서 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 왈쉬-하다마르 변환(HDT) 방식에서 피크파워를 줄이기 위해 사용한 랜덤화 신호 및 심볼 매핑 전,후에 특별한 코드셋에 의해 코딩을 하는 방법은 코드의 구성이 복잡하고, 디코딩시 에러가 발생하면 데이터에도 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.However, in the conventional technique as described above, coding is performed by a special code set before and after a randomized signal and symbol mapping used to reduce peak power in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) or Walsh-Hadamard transform (HDT) scheme. The method has a problem in that the configuration of the code is complicated and an error occurs during decoding, which also affects the data.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 샘플 구간에 있는 모든 심볼(1∼N-1)에 대해 피크파워를 최소로 하는 임의의 값(N : 파워제어 심볼)을 찾아서 함께 매핑 함으로써 피크파워를 제어하기 위한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been created to solve the above-mentioned conventional problems, and any value (N: power control symbol) that minimizes peak power for all symbols 1 to N-1 in the sample interval. Its purpose is to provide a method for controlling peak power by finding and mapping them together.

도1은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 방식의 진폭 분포를 보인 예시도.1 is an exemplary diagram showing an amplitude distribution of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme.

도2는 본 발명을 적용하여 구성한 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 시스템의 구성을 보인 예시도.Figure 2 is an exemplary view showing the configuration of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system configured by applying the present invention.

도3은 파워제어 심볼을 사용하여 송신한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교한 스펙트럼의 예시도.3 is an exemplary diagram of a spectrum comparing the case of transmission using the power control symbol and the case of no transmission.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비트 스트림의 직교 주파수 분할 다중 변조시 샘플 구간에 있는 모든 심볼(1∼N-1)에 대해 피크파워를 최소로 하는 임의의 파워제어 심볼()을 함께 매핑하여 변조시키는 것을 특징으로한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an arbitrary power control symbol for minimizing peak power for all symbols 1 to N-1 in a sample interval during orthogonal frequency division multiplexing of a bit stream. ) To be modulated by mapping together.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 피크파워를 조절하기 위한 파워제어 심볼()을 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.First, a power control symbol for adjusting peak power ( The process of creating) is as follows.

일단, 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 방식으로 전송되는 신호는 다음 수학식 1과 같이 수식화 할 수 있다.First, a signal transmitted in an orthogonal frequency division multiplex (OFDM) scheme may be formulated as in Equation 1 below.

여기서,은 복소수로 표현되는 소스 심볼이며,here, Is a source symbol represented by a complex number,

는 RF의 반송 주파수(carrier frequency)이며, Is the carrier frequency of the RF,

=이다. = to be.

이와 같은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호의 피크파워/평균파워의 비율(PAPR)은 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The ratio of peak power / average power (PAPR) of the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal may be expressed by Equation 2 below.

여기서, 만약 하나의 파워제어 심볼을라고 하고,라고 한다면상기 피크파워/평균파워의 비율(PAPR)은 파워제어 심볼()에 대하여 최소값이 존재하게 된다.Here, if one power control symbol Say, The peak power / average power ratio (PAPR) is a power control symbol ( There is a minimum value for.

즉, 이를 다음 수학식 3과 같이 나타내면 다음과 같다.In other words, this is expressed as Equation 3 below.

이에 따라 다음 수학식 4를 만족하면 파워제어 심볼()을 구할 수 있게 된다.Accordingly, when the following Equation 4 is satisfied, the power control symbol ( ) Will be available.

그러나, 현실적으로 상기 수학식 4를 만족하는 파워제어 심볼()을 계산에 의해 구하는 것은 너무 복잡하기 때문에 도2에 도시된 실시예와 같이 N개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 프레임 중에서 (N-1)개의 소스 심볼 값으로부터 룩업 테이블(10)에 저장된 최적의 파워제어 심볼()을 함께 매핑하여 전송하게 된다.However, in practice, the power control symbol (4) ) Is too complex to calculate optimally stored in the lookup table 10 from (N-1) source symbol values among N orthogonal frequency division multiplex (OFDM) frames as shown in the embodiment shown in FIG. Power control symbol ) Will be mapped and sent together.

이때, 파워제어 심볼()은 어떠한 배열에 제한된 값이 아닌 기존의 소스로부터 발생된 심볼과는 다른 값을 갖게 된다.At this time, the power control symbol ( ) Will have a different value than a symbol originating from an existing source that is not restricted to any array.

이렇게 되면 송신측의 역푸리에(iFFT) 부분만 복잡도가 증가하게 되며 수신기에서는 비트 데이터를 리미트(limit)하여도 (N-1)개의 소스 심볼에 영향을 주지 않게 된다.This increases the complexity of only the inverse Fourier (iFFT) portion of the transmitting side, and the receiver does not affect the (N-1) source symbols even if the bit data is limited.

다음, 도3은 파워제어 심볼()을 사용하여 송신한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교한 스펙트럼의 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 파워제어 심볼()를 사용한 쪽(a)에서는 피크파워가 조절되어 발생하지 않은 것을 알 수 있다.3 shows a power control symbol ( An example of a spectrum comparing a transmission with and a transmission without using), as shown in FIG. On the side (a), it can be seen that the peak power is not adjusted.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 모뎀의 피크파워 제어 방법은 특별한 장치의 부가없이도 하나 혹은 여러 개의 파워제어 심볼()을 단지 비트 스트림의 심볼과 함께 매핑시키는 것만으로 피크파워를 조절할 수 있으며, 종래의 코드셋을 사용하여 피크파워를 제한하는 시스템과 연계하여 직교성을 보장할 수 있게 하고, 또한 왈쉬-하다마르 변환(HDT)을 이용하는 방식의 경우 소스 심볼의 실수, 허수부를 독립적으로 만들 수 있으므로 요구되는 메모리를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, the peak power control method of the modem according to the present invention can be implemented by using one or several power control symbols without additional device. ) Can be adjusted by simply mapping the symbol along with the symbols of the bit stream, ensuring orthogonality in conjunction with systems that limit peak power using conventional codesets, and also Walsh-Hadamar transformations. In the case of using the (HDT) method, since the real and imaginary parts of the source symbol can be made independently, the required memory can be greatly reduced.

Claims (3)

비트 스트림의 직교 주파수 분할 다중 변조시 샘플 구간에 있는 모든 심볼(1∼N-1)에 대해 피크파워를 최소로 하는 임의의 파워제어 심볼()을 함께 매핑하여 변조시키는 것을 특징으로 하는 모뎀의 피크파워 제어 방법.Any power control symbol that minimizes the peak power for all symbols (1 to N-1) in the sample interval during orthogonal frequency division multiple modulation of the bit stream. ) And modulating the peak power of the modem. 제1항에 있어서, 상기 파워제어 심볼은 수학식 1과 같이 표현되는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호의 피크파워/평균파워 비(PAPR)를 수학식 2에 의해 구하고, 상기 피크파워/평균파워 비(PAPR)와 파워제어 심볼()이 수학식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 모뎀의 피크파워 제어 방법.The power control symbol of claim 1, wherein the peak power / average power ratio (PAPR) of an orthogonal frequency division multiplex (OFDM) signal represented by Equation 1 is obtained by Equation 2, and the peak power / average power is calculated by Equation 2. PAPR and power control symbols ) Satisfies Equation 3). (수학식 1)(Equation 1) 여기서,은 복소수로 표현되는 소스 심볼이며,here, Is a source symbol represented by a complex number, 는 RF의 반송 주파수(carrier frequency)이며, Is the carrier frequency of the RF, = = (수학식 2)(Equation 2) (수학식 3)(Equation 3) 제1항에 있어서, 상기 파워제어 심볼()은 파워제어 심볼을 미리 룩업 테이블에 저장해 두고, N개의 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 프레임 중에서 (N-1)개의 소스 심볼 값으로부터 상기 룩업 테이블에 저장된 최적의 파워제어 심볼을 인출하여 N개의 심볼로 만들어 매핑하는 것을 특징으로 하는 모뎀의 피크파워 제어 방법.The method of claim 1, wherein the power control symbol ( ) Stores the power control symbols in advance in the lookup table, and extracts the optimal power control symbols stored in the lookup table from the (N-1) source symbol values among the N orthogonal frequency division multiplex (OFDM) frames. Peak power control method of the modem, characterized in that the mapping.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100441989B1 (en) * 2001-11-16 2004-07-30 한국전자통신연구원 The method of Phase Factor Establishment for Partial Transmit Sequence OFDM

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