KR20040004480A - 직교 주파수 분할 다중 전송 방식과 그 송신 장치 및 수신장치 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 전송 방식과 그 송신 장치 및 수신장치 Download PDF

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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

수신 OFDM 신호를 푸리에 변환(12)에 의해 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 변환하여 주파수 영역의 반송파마다 벡터열을 얻는다. 이 벡터열로부터 필요한 분산 및 종단 파일럿 신호를 추출하고(13), 변조 복소 벡터로 나눠(15) 분산/종단 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 추정하며, 그 전송로 특성을 보간하여(16) 동기 검파용 세그먼트의 정보 전송 반송파에 관한 전송로 특성을 추정한다. 한편, 푸리에 변환에 의해서 얻어진 벡터열을 1 심볼 지연하고(17), 동기 검파용 세그먼트의 경우에는 보간 출력을, 차동 검파용 세그먼트의 경우에는 지연 출력을 선택하며(18), 상기 벡터열을 그 선택 출력으로 제산하여 동기 검파 또는 차동 검파하고 (19), 복조하여 디지털 정보를 얻는다(20). 이에 따라, 고품질의 복조와, 이동 수신에 알맞은 복조를 실현할 수 있다.

Description

직교 주파수 분할 다중 전송 방식과 그 송신 장치 및 수신 장치{ORTHOGONAL FREQUENCY-DIVISION MULTIPLEX TRANSMISSION SYSTEM, AND ITS TRANSMITTER AND RECEIVER}
본 발명은 한 개의 채널로 고정 수신 및 이동 수신에 알맞은 신호를 혼재하여 전송하는 직교 주파수 분할 다중 전송 방식에 관한 것이다. 또한, 해당 직교 주파수 분할 다중 방식에 근거해서 OFDM 신호를 형성하여 전송하는 송신 장치 및, 해당 직교 주파수 분할 다중 방식에 근거해서 형성되어 전송되는 OFDM 신호를 수신하여 복조하는 수신 장치에 관한 것이다.
현재, 지상파 TV 방송에 있어서의 디지털 방송 방식으로서 직교 주파수 분할 다중(이하, OFDM이라고 칭함) 기술을 이용한 전송 방식이 검토되고 있다. 이 OFDM전송 방식은, 멀티 캐리어 변조 방식의 일종으로, 심볼마다 서로 직교하는 주파수 관계에 있는 다수의 반송파에 변조를 실시하여 디지털 정보를 전송한다. 이 방식은, 전술한 바와 같이, 디지털 정보를 다수의 반송파로 분할하여 전송하기 때문에, 한 개의 반송파를 변조하기 위한 분할된 디지털 정보의 심볼 기간 길이가 길어져, 멀티 패스 등의 지연파의 영향을 받기 어려운 특징을 갖고 있다.
종래의 OFDM 전송 기술을 이용한 TV 신호의 디지털 방송 방식으로서, 예컨대, 유럽에 있어서의 DVB-T 규격, 즉 ETSI 300 744(ETSI:European Telecommunication Standards Institute)를 들 수 있다.
종래의 OFDM 전송 방식은, 예컨대, 2k 모드(2k는 OFDM 신호를 생성할 때의 고속 푸리에 변환의 샘플수가 2048을 의미함)에서는, 전(全) 전송 대역으로 1705 캐리어의 반송파를 이용하고, 그 중 142 캐리어의 반송파를 분산 파일럿(Scattered Pilot) 신호에, 45 캐리어의 반송파를 연속 파일럿(Continual Pilot) 신호에, 17 캐리어의 반송파를 제어 정보(TPS) 신호에, 1512 캐리어의 반송파를 정보 전송 신호에 이용한다.
단, 45 캐리어의 반송파의 연속 파일럿 신호 중 11 캐리어 반송파의 연속 파일럿 신호는 분산 파일럿과 중복해서 배치되어 있다. 또한, 분산 파일럿 신호는 한 개의 심볼 내에서의 주파수 배치가 12 캐리어 주기로 배치되고, 심볼마다 그 주파수 배치가 3 캐리어씩 시프트하여 배치되어 있으며, 시간 배치는 4 심볼 주기로 되어 있다.
구체적으로는, 캐리어 번호 k를 끝(端)으로부터 순서대로 0∼1704, 프레임내의 심볼 번호 n을 0∼67로 하면, 분산 파일럿 신호는 수학식 1에 따른 캐리어 번호 k의 반송파에 배치된다. 수학식 1에 있어서, mod는 잉여 연산을 나타내고, p는 0 이상 141 이하의 정수이다.
연속 파일럿 신호는 캐리어 번호 k = {0, 48, 54, 87, 141, 156, 192, 201, 255, 279, 282, 333, 432, 450, 483, 525, 531, 618, 636, 714, 759, 765, 780, 804, 873, 888, 918, 939, 942, 969, 984, 1050, 1101, 1107, 1110, 1137, 1140, 1146, 1206, 1269, 1323, 1377, 1491, 1683, 1704}의 반송파에 배치된다.
이들 분산 및 연속 파일럿 신호는, 각각 배치되는 캐리어 번호 k에 대응하는 PN(의사(擬似) 난수) 계열 wk에 근거해서, 수학식 2에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해 반송파를 변조하여 얻어진다. 수학식 2에 있어서, Re{ck,n}은 캐리어 번호 k, 심볼 번호 n의 반송파에 대응하는 복소 벡터 ck,n의 실수부를 나타내고, Im{ck,n}은 허수부를 나타낸다.
또한, TPS(Transmission Parameter Signaling)로 불리는 제어 정보 신호는캐리어 번호 k = {34, 50, 209, 346, 413, 569, 595, 688, 790, 901, 1073, 1219, 1262, 1286, 1469, 1594, 1687}의 반송파에 배치되고, 심볼마다 1 비트의 제어 정보를 전송한다.
심볼 번호 n의 심볼로 전송하는 제어 정보 비트를 Sn으로 하면, 제어 정보 신호는 수학식 3에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해 반송파를 변조하여 얻어진다. 즉, 제어 정보 신호를 전송하는 반송파는, 심볼 사이에서 차동 2치 PSK(Phase Shift Keying) 변조된다.
단, 프레임의 선두 심볼(심볼 번호 n=0)에서는, 제어 정보를 전송하는 반송파는 전술한 PN 계열 wk에 근거해서, 수학식 4에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해 변조된다.
상기 이외의 정보 전송 신호에 이용되는 1512 캐리어의 반송파는, 디지털 정보에 근거해서, QPSK, 16QAM, 또는 64QAM 변조된다. 모든 변조 방법도 절대 위상변조이다.
이와 같이 하여 생성된 OFDM 신호를 수신하여 디지털 정보를 복조하는 종래의 수신 장치의 일례를 도 10에 나타낸다.
도 10에 있어서, 수신된 OFDM 신호는 튜너(101)에 의해서 주파수 변환되고, 푸리에 변환 회로(102)에 의해 시간-주파수 변환되어 주파수 영역의 반송파마다 벡터열로 된다. 이 벡터열은 분산 파일럿 추출 회로(103) 및 연속 파일럿 추출 회로(109)에 공급된다.
분산 파일럿 추출 회로(103)는 푸리에 변환 회로(102)가 출력하는 벡터열로부터 분산 파일럿 신호를 추출한다. 벡터 발생 회로(104)는 분산 파일럿 추출 회로(103)에서 추출된 분산 파일럿 신호에 대응하는 변조 복소 벡터 ck,n을 발생시킨다. 제산 회로(105)는 분산 파일럿 추출 회로(103)에서 추출된 분산 파일럿 신호를 벡터 발생 회로(104)가 발생하는 복소 벡터로 나눠, 그 제산 결과로부터 분산 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 추정한다.
보간 회로(106)는 제산 회로(105)에서 얻어진 분산 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 보간하여, 모든 반송파에 이러한 전송로 특성을 추정한다. 제산 회로(107)는 푸리에 변환 회로(102)가 출력하는 벡터열을 각각 대응하는 반송파에 대한 보간 회로(106)에서 추정된 전송로 특성으로 나눠 동기 검파한다. 복조 회로(108)는 정보 전송 신호를 생성할 때의 변조 방법(QPSK, 16QAM, 64QAM 등)에 따라 제산 회로(107)가 출력하는 동기 검파 신호를 복조하여, 전송된 디지털 정보를 얻는다.
또한, 연속 파일럿 추출 회로(109)는 푸리에 변환 회로(102)가 출력하는 벡터열로부터 연속 파일럿 신호를 추출한다. 벡터 발생 회로(110)는 연속 파일럿 추출 회로(109)에서 추출된 연속 파일럿 신호에 대응하는 변조 복소 벡터 ck,n을 발생시킨다. 제산 회로(111)는 연속 파일럿 추출 회로(109)에 의해 추출된 연속 파일럿 신호를 벡터 발생 회로(110)가 발생시키는 복소 벡터로 나눠서 연속 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 추정한다. 역푸리에 변환 회로(112)는 제산 회로(111)에 의해 추정된 연속 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 주파수-시간 변환하여 전송로의 임펄스 응답 특성을 얻는다.
그러나, 종래의 OFDM 전송 방식은, 디지털 정보를 전송하는 반송파의 변조에 QPSK, 16QAM, 64QAM 등에 의한 절대 위상 변조가 실시되어 있고, 그 복조에 시간적으로 드문드문한 분산 파일럿으로부터 추정되는 전송로 특성을 평활 보간하여 얻어진 전송로 특성을 이용하는 것을 전제로 하고 있기 때문에, 페이딩 등에 의해 전송로 특성의 변화가 빠른 이동 수신에서는 충분한 전송 품질를 얻을 수 없는 경우가 있다.
또한, 종래의 OFDM 전송 방식에서는 대역 전체에서 각 반송파의 변조 방식이 한 개로 정해져 있기 때문에, 일부의 디지털 정보를 이동하면서 수신할 수 있도록,디지털 정보를 전송하는 반송파의 변조에 이동 수신에 알맞은, 예컨대, 차동 QPSK 변조를 도입하였다고 하여도, 전체의 전송 용량이 적어져 효율이 나쁘게 된다.
또한, 연속 파일럿 신호가 소정의 캐리어 간격 A의 반송파 중 어느 하나에 배치되어 있기 때문에, 연속 파일럿 신호로부터 추정할 수 있는 전송로의 임펄스 응답 특성에 유효 심볼 기간 길이(반송파의 최소 주파수 간격의 역수)의 A분의 1의 반환을 발생한다.
그래서, 본 발명은 상기한 과제를 해결하고, 전체의 전송 용량을 유지하면서 디지털 정보를 전송하는 반송파의 변조에 부분적으로 이동 수신에 알맞은 변조 방식을 도입하며, 또한, 연속 파일럿 신호로부터 추정되는 전송로의 임펄스 응답에 반환이 발생하지 않도록 연속 파일럿 신호를 배치한 OFDM 전송 방식과 본 방식에 알맞는 송신 장치, 수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식의 실시예 1, 2에 있어서, 동기 검파용 혹은 차동 검파용 세그먼트(합계 13개의 세그먼트), 대역 종단 파일럿 신호의 배치예를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식의 실시예 1, 2에 있어서, 부가 정보 전송 신호의 배치와, 동기 검파용 세그먼트에서의 분산 파일럿 신호의 배치, 차동 검파용 세그먼트에서의 종단 파일럿 신호의 배치예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식의 실시예 2에 있어서, 연속 파일럿 신호 및 제어 정보 신호의 배치와, 동기 검파용 세그먼트에서의 분산 파일럿 신호의 배치, 차동 검파용 세그먼트에서의 종단 파일럿 신호의 배치예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식의 실시예 2에 있어서, 표 2에 나타낸 동기 검파용 세그먼트의 연속 파일럿 신호의 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍을 나타내는 시간-진폭 특성도,
도 5는 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식의 실시예 2에 있어서, 표 2에 나타낸차동 검파용 세그먼트의 연속 파일럿 신호의 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍을 나타내는 시간-진폭 특성도,
도 6은 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식의 실시예 2에 있어서, 표 3에 나타낸 동기 검파용 세그먼트의 제어 정보 신호의 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍을 나타내는 시간-진폭 특성도,
도 7은 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식의 실시예 2에 있어서, 표 3에 나타낸 차동 검파용 세그먼트의 제어 정보 신호의 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍을 나타내는 시간-진폭 특성도,
도 8은 실시예 5로서, 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식에 이용되는 송신 장치의 구성을 나타내는 블럭 회로도,
도 9는 실시예 6으로서, 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식에 이용되는 수신 장치의 구성을 나타내는 블럭 회로도,
도 10은 종래의 OFDM 전송 방식에 이용되는 수신 장치의 구성을 나타내는 블럭 회로도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 튜너12 : 푸리에 변환 회로
13 : 분산/종단 파일럿 추출 회로14 : 벡터 발생 회로
15 : 제산 회로16 : 보간 회로
17 : 지연 회로18 : 선택 회로
19 : 제산 회로20 : 복조 회로
21 : 연속 파일럿 추출 회로22 : 벡터 발생 회로
23 : 제산 회로24 : 역푸리에 변환 회로
51 : 정보 전송 신호 생성 회로52 : 부가 정보 신호 생성 회로
53 : 분산 파일럿 신호 생성 회로54 : 종단 파일럿 신호 생성 회로
55 : 대역 종단 파일럿 신호 생성 회로
56 : 제어 정보 생성 회로57 : 캐리어 배치 회로
58 : 역푸리에 변환 회로59 : 직교 변조 회로
60 : 주파수 변환 회로
상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 OFDM 전송 방식은 아래와 같이 구성된다.
(1) 심볼 주기마다 서로 직교하는 주파수 관계에 있는 복수의 반송파에 변조를 실시하여 디지털 정보를 전송하는 OFDM 전송 방식에 있어서,
상기 복수의 반송파 중 소정수의 반송파를 1단위로 하여 한 개 이상의 세그먼트에 할당하고, 한 개 이상의 반송파를 대역 종단 파일럿 신호에 할당하며, 상기 한 개 이상의 세그먼트를 세그먼트마다 각각 동기 검파용 또는 차동 검파용 중 어느 한쪽으로서 이용하는 방식으로서,
상기 동기 검파용 세그먼트에서는, 심볼 시간 및 주파수가 주기적으로 분산된 반송파에 해당 반송파를 특정 위상 및 진폭으로 변조하는 분산 파일럿 신호를 배치하고, 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 해당 반송파를 부가 정보에 따라 M(M은 2 이상의 자연수)상 위상 시프트 키잉(M상 PSK) 혹은 심볼 방향에서의 차동 M상 위상 시프트 키잉에 의해 변조하는 부가 정보 전송 신호를 배치하며, 상기 이외의 반송파에 해당 반송파를 상기 디지털 정보에 따라 변조하는 정보 전송 신호를 배치하고,
상기 차동 검파용 세그먼트에서는, 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 해당 반송파를 부가 정보에 따라 M상 위상 시프트 키잉 혹은 심볼 방향에서의 차동 M상 위상 시프트 키잉에 의해 변조하는 부가 정보 전송 신호를 배치하고, 인접하는 동기 검파용 세그먼트의 상기 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 만족시키는 주파수의 반송파에 해당 반송파를 특정 위상 및 진폭으로 변조하는 종단 파일럿 신호를 배치하며, 상기 이외의 반송파에 해당 반송파를 상기 디지털 정보에 따라 변조하는 정보 전송 신호를 배치하고,
상기 대역 종단 파일럿 신호를, 상기 동기 검파용 세그먼트에 있어서의 상기 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 만족시키는 주파수이면서, 또한 전송 주파수 대역단의 반송파에 배치하고, 해당 반송파를 특정 위상 및 진폭으로 변조하도록 하였다.
(2) 심볼 주기마다 서로 직교하는 주파수 관계에 있는 복수의 반송파로 변조를 실시하여 디지털 정보를 전송하는 OFDM 전송 방식에 있어서,
상기 복수의 반송파 중 소정수의 반송파를 1단위로 하여 한 개 이상의 세그먼트에 할당하고, 한 개 이상의 반송파를 대역 종단 파일럿 신호에 할당하며, 상기 한 개 이상의 세그먼트를 세그먼트마다 각각 동기 검파용 또는 차동 검파용 중 어느 한쪽으로서 이용하는 방식으로서,
상기 동기 검파용 세그먼트에서는, 심볼 시간 및 주파수가 주기적으로 분산된 반송파에 해당 반송파를 특정 위상 및 진폭으로 변조하는 분산 파일럿 신호를 배치하고, 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 해당 반송파를 특정 위상 및 진폭으로 변조하는 연속 파일럿 신호를 배치하며, 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 해당 반송파를 부가 정보에 따라 M상 위상 시프트 키잉 혹은 심볼 방향에서의 차동 M상 위상 시프트 키잉에 의해 변조하는 부가 정보 전송 신호를 배치하며, 상기 이외의 반송파에 해당 반송파를 상기 디지털 정보에 따라 변조하는 정보 전송 신호를 배치하고,
상기 차동 검파용 세그먼트에서는, 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 해당 반송파를 특정 위상 및 진폭으로 변조하는 연속 파일럿 신호를 배치하고, 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 해당 반송파를 부가 정보에 따라 M상 위상 시프트 키잉 혹은 심볼 방향에서의 차동 M상 위상 시프트 키잉에 의해 변조하는 부가 정보 전송 신호를 배치하며, 인접하는 동기 검파용 세그먼트의 상기 분산 파일럿의 주파수 배치의 주기성을 만족시키는 주파수의 반송파에 해당 반송파를 특정 위상 및 진폭으로 변조하는 종단 파일럿 신호를 배치하고, 상기 이외의 반송파에 해당반송파를 상기 디지털 정보에 따라 변조하는 정보 전송 신호를 배치하며,
상기 대역 종단 파일럿 신호를, 상기 동기 검파용 세그먼트에 있어서의 상기 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 만족시키는 주파수이면서, 또한 전송 주파수 대역단의 반송파에 배치하고, 해당 반송파를 특정 위상 및 진폭으로 변조하도록 하였다.
(3) (1) 또는 (2)의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 세그먼트 내의 상기 부가 정보 전송 신호의 주파수 배치와, 상기 차동 검파용 세그먼트 내의 상기 부가 정보 전송 신호의 주파수 배치는, 일부 공통의 배치로 한다.
(4) (1) 또는 (2)의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 세그먼트에서는, 상기 부가 정보 전송 신호의 주파수 배치를, 상기 차동 검파용 세그먼트의 상기 부가 정보 전송 신호의 주파수 배치의 일부로 한다.
(5) (2)의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 세그먼트 내의 상기 연속 파일럿 신호의 주파수 배치와, 상기 차동 검파용 세그먼트 내의 상기 연속 파일럿 신호의 주파수 배치는, 일부 공통의 배치로 한다.
(6) (2)의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 세그먼트에서는, 상기 연속 파일럿 신호의 주파수 배치를, 상기 차동 검파용 세그먼트의 상기 연속 파일럿 신호의 주파수 배치의 일부로 한다.
(7) (1) ∼ (6) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 부가 정보에는, 제어 정보를 포함한다.
(8) (7)의 구성에 있어서, 상기 제어 정보는 심볼 방향에서의 차동 2상 위상시프트 키잉(DBPSK)에 의해 전송한다.
(9) (7)의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 세그먼트 내의 상기 제어 정보의 주파수 배치와, 상기 차동 검파용 세그먼트 내의 상기 제어 정보의 주파수 배치는 일부 공통의 배치로 한다.
(10) (7)의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 세그먼트에서는, 상기 제어 정보의 주파수 배치를, 상기 차동 검파용 세그먼트의 상기 제어 정보의 주파수 배치의 일부로 한다.
(11) (1)∼(10) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 세그먼트에서는, 반송파수를 N(N은 2 이상의 자연수)의 배수로 하고, 상기 분산 파일럿 신호를 N 캐리어 간격이면서, 또한 심볼마다 L(L은 N의 약수) 캐리어씩 시프트시킨 반송파에 배치한다.
(12) (1)∼(11) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 및 차동 검파용 세그먼트에서는, 각각의 상기 부가 정보 전송 신호를, 해당 부가 정보 전송 신호의 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍이 임펄스 형상으로 되는 것과 같은 주파수의 반송파에 배치한다.
(13) (2)의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 및 차동 검파용 세그먼트에서는, 각각의 상기 연속 파일럿 신호를, 해당 연속 파일럿 신호의 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍이 임펄스 형상으로 되는 것과 같은 주파수의 반송파에 배치한다.
(14) (2)의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 및 차동 검파용 세그먼트에서는, 각각 상기 부가 정보 전송 신호 및 연속 파일럿 신호를, 해당 부가 정보 전송신호 및 연속 파일럿 신호 양자를 합한 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍이 임펄스 형상으로 되는 것과 같은 주파수의 반송파에 배치한다.
(15) (1)∼(14) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 동기 검파용 세그먼트와 상기 차동 검파용 세그먼트에서는 동일 개수의 캐리어를 이용한다.
(16) (1)∼(15) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 종단 파일럿 신호는 상기 차동 검파용 세그먼트의 대역단(帶域端)의 반송파에만 배치한다.
(17) (1)의 구성에 있어서, 13개의 세그먼트와 1 캐리어의 반송파를 이용한 대역 종단 파일럿으로 이루어지고, 한 개의 세그먼트는 108 캐리어의 반송파로 구성되며, 대역 전체에서는 1405 캐리어의 반송파가 이용되고,
상기 동기 검파용 세그먼트가, 1 심볼당 9 캐리어의 반송파를 이용한 분산 파일럿 신호와, 3 캐리어의 반송파를 이용한 부가 정보 전송 신호와, 96 캐리어의 반송파를 이용한 정보 전송 신호로 구성되고,
상기 차동 검파용 세그먼트가, 11 캐리어의 반송파를 이용한 부가 정보 신호와, 1 캐리어의 반송파를 이용한 종단 파일럿 신호와, 96 캐리어의 반송파를 이용한 정보 전송 신호로 구성되도록 한다.
(18) (2)의 구성에 있어서, 13개의 세그먼트와 1 캐리어의 반송파를 이용한 대역 종단 파일럿으로 이루어지고, 한 개의 세그먼트는 108 캐리어의 반송파로 구성되며, 대역 전체에서는 1405 캐리어의 반송파가 이용되고,
상기 동기 검파용 세그먼트가, 1심볼당 9 캐리어의 반송파를 이용한 분산 파일럿 신호와, 1캐리어의 반송파를 이용한 부가 정보 전송 신호와, 2 캐리어의 반송파를 이용한 연속 파일럿 신호와, 96 캐리어의 반송파를 이용한 정보 전송 신호로 구성되고,
상기 차동 검파용 세그먼트가, 5 캐리어의 반송파를 이용한 부가 정보 신호와, 6 캐리어의 반송파를 이용한 연속 파일럿 신호와, 1 캐리어의 반송파를 이용한 종단 파일럿 신호와, 96 캐리어의 반송파를 이용한 정보 전송 신호로 구성되도록 한다.
또한, 본 발명에 관계되는 송신 장치는, 아래와 같이 구성된다.
(19) (1)∼(18) 중 어느 하나의 직교 주파수 분할 다중 전송 방식에 의해 OFDM 신호를 생성하는 장치를 포함한다.
(20) (1)의 직교 주파수 분할 다중 전송 방식에 의해 OFDM 신호를 생성하는 송신 장치에 있어서,
상기 복수의 반송파 중 소정수의 반송파를 1단위로 하여 한 개 이상의 세그먼트에 할당하고, 한 개 이상의 반송파를 대역 종단 파일럿 신호에 할당하며, 상기 한 개 이상의 세그먼트를 세그먼트마다 각각 동기 검파용 또는 차동 검파용 중 어느 한쪽에 할당하는 배열 수단과,
상기 분산 파일럿 신호, 상기 부가 정보 전송 신호, 상기 정보 전송 신호, 상기 종단 파일럿 신호, 상기 대역 종단 파일럿 신호를 각각 생성하는 신호 생성 수단을 구비하고,
상기 배열 수단에서는, 상기 대역 종단 파일럿 신호를 상기 동기 검파용 세그먼트에 있어서의 상기 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 만족시키는주파수이며, 또한 전송 주파수 대역단의 반송파에 배치하고, 상기 동기 검파용 세그먼트에 대해서는, 상기 분산 파일럿 신호를 심볼 시간 및 주파수가 주기적으로 분산된 반송파에 배치하며, 상기 부가 정보 전송 신호를 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 배치하고, 상기 정보 전송 신호를 상기 이외의 반송파에 배치하며, 상기 차동 검파용 세그먼트에 대해서는, 상기 부가 정보 전송 신호를 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 배치하고, 상기 종단 파일럿 신호를 인접하는 동기 검파용 세그먼트의 상기 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 만족시키는 주파수의 반송파에 배치하도록 하였다.
(21) (2)의 직교 주파수 분할 다중 전송 방식에 의해 OFDM 신호를 생성하는 송신 장치에 있어서,
상기 복수의 반송파 중 소정수의 반송파를 1단위로 하여 한 개 이상의 세그먼트에 할당하고, 한 개 이상의 반송파를 대역 종단 파일럿 신호에 할당하며, 상기 한 개 이상의 세그먼트를 세그먼트마다 각각 동기 검파용 또는 차동 검파용 중 어느 한쪽에 할당하는 배열 수단과,
상기 분산 파일럿 신호, 상기 부가 정보 전송 신호, 상기 정보 전송 신호, 상기 종단 파일럿 신호, 상기 대역 종단 파일럿 신호, 상기 연속 파일럿 신호를 생성하는 신호 생성 수단을 구비하고,
상기 배열 수단에서는, 상기 대역 종단 파일럿 신호를 상기 동기 검파용 세그먼트에 있어서의 상기 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 만족시키는 주파수이며, 또한 전송 주파수 대역단의 반송파에 배치하고, 상기 동기 검파용 세그먼트에 대해서는, 상기 분산 파일럿 신호를 심볼 시간 및 주파수가 주기적으로 분산한 반송파에 배치하며, 상기 연속 파일럿 신호를 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 배치하고, 상기 부가 정보 전송 신호를 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 배치하며, 상기 정보 전송 신호를 상기 이외의 반송파에 배치하고, 상기 차동 검파용 세그먼트에 대해서는, 상기 연속 파일럿 신호를 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 배치하며, 상기 부가 정보 전송 신호를 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에 배치하고, 상기 종단 파일럿 신호를 인접하는 동기 검파용 세그먼트의 상기 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 만족시키는 주파수의 반송파에 배치하도록 하였다.
또한, 본 발명에 관계되는 수신 장치는, 이하와 같이 구성된다.
(22) (1)∼(18) 중 어느 하나의 OFDM 전송 방식에 의해 생성되는 OFDM 신호를 수신하여 복조하는 장치를 포함한다.
(23) (1)∼(18) 중 어느 하나의 OFDM 전송 방식에 의해 생성되는 OFDM 신호를 수신하여 복조하는 수신 장치에 있어서,
상기 수신 OFDM 신호를 푸리에 변환에 의해 시간 영역으로부터 주파수 영역의 신호로 변환함으로써 상기 반송파마다의 위상과 진폭을 나타내는 벡터열을 얻는 푸리에 변환 수단과,
이 수단으로 얻어지는 벡터열로부터 상기 분산 파일럿 신호 및 상기 종단 파일럿 신호 및 상기 대역 종단 파일럿 신호에 상대되는 반송파의 벡터군을 추출하는 제 1 추출 수단과,
이 수단에서 추출된 벡터군을 상기 분산 파일럿 신호 및 상기 종단 파일럿 신호 및 상기 대역 종단 파일럿 신호를 변조하고 있는 상기 특정 위상 및 진폭으로 제산하는 제 1 제산 수단과,
이 수단의 출력을 주파수 방향 및 심볼 시간 방향으로 평활시켜 보간하는 필터 수단과,
상기 푸리에 변환 수단에 의해 얻어진 벡터열을 1 심볼 기간 지연시키는 지연 수단과,
상기 동기 검파용 세그먼트의 신호를 처리할 때에는 상기 필터 수단의 출력을, 차동 검파용 세그먼트의 신호를 처리할 때에는 상기 지연 수단의 출력을 선택해서 출력하는 선택 수단과,
상기 푸리에 변환 수단으로부터 출력되는 벡터열을 상기 선택 수단의 출력 신호로 제산하여 검파 벡터열을 구해 출력하는 제 2 제산 수단을 구비한다.
(24) (13)의 OFDM 전송 방식에 의해 생성되는 OFDM 신호를 수신하여 복조하는 수신 장치에 있어서,
상기 수신 OFDM 신호를 푸리에 변환에 의해 시간 영역으로부터 주파수 영역의 신호로 변환함으로써 상기 반송파마다의 위상과 진폭을 나타내는 벡터열을 얻는 푸리에 변환 수단과,
이 수단에 의해 얻어지는 벡터열로부터 상기 동기 검파용 세그먼트 및 상기 차동 검파용 세그먼트의 상기 연속 파일럿 신호에 상대되는 반송파의 벡터군을 추출하는 제 2 추출 수단과,
이 수단에 의해 추출된 벡터군을 상기 연속 파일럿 신호를 변조하고 있는 상기 특정 위상 및 진폭으로 제산하는 제 3 제산 수단과,
이 수단의 출력을 역푸리에 변환에 의해 주파수 영역으로부터 시간 영역으로 변환함으로써 전송로의 임펄스 응답 특성을 얻는 역푸리에 변환 수단을 구비한다.
이하, 본 발명에 따른 OFDM 전송 방식과 이 OFDM 전송 방식에 알맞은 송신 장치, 수신 장치의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예의 OFDM 전송 방식에서는, 13개의 세그먼트와 1 캐리어의 반송파를 이용한 대역 종단 파일럿으로 이루어지고, 한 개의 세그먼트는 108 캐리어의 반송파로 구성된다. 각 세그먼트는, 동기 검파용 세그먼트, 또는, 차동 검파용 세그먼트 중 어느 하나로 구성된다. 대역 전체에서는 1405 캐리어의 반송파를 이용한다.
도 1에 동기 검파용 혹은 차동 검파용 세그먼트(합계 13개의 세그먼트), 대역 종단 파일럿 신호의 배치예를 나타낸다. 횡축은 주파수축(캐리어 배치), 종축은 시간축(심볼 방향)을 모식적으로 표현한 것이다. 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'을 0∼107의 정수로 하고, 한 개의 세그먼트는 108 캐리어의 반송파로 구성된다.
동기 검파용 세그먼트는, 1 심볼당 9 캐리어의 반송파를 이용한 분산 파일럿 신호와, 3 캐리어의 반송파를 이용한 부가 정보 전송 신호와, 96 캐리어의 반송파를 이용한 정보 전송 신호로 구성된다.
차동 검파용 세그먼트는 11 캐리어의 반송파를 이용한 부가 정보 전송 신호와, 1 캐리어의 반송파를 이용한 종단 파일럿 신호와, 96 캐리어의 반송파를 이용한 정보 전송 신호로 구성된다.
이와 같이 동기 검파용 세그먼트와 차동 검파용 세그먼트에서는 108개라는 동일 개수의 캐리어를 이용하기 때문에, 세그먼트의 조합에 의해서 소요 전송 대역이 변하는 일은 없다.
여기서는, 대역 전체에서의 캐리어 번호 k를 0∼1404의 정수, 세그먼트 번호 i를 0∼12의 정수, 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'을 0∼107의 정수로 하고, k = i·108 + k'을 만족시키는 것으로 한다.
동기 검파용 세그먼트에 마련되는 분산 파일럿 신호는, 각 세그먼트와도 수학식 5에 의한 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'의 반송파에 배치된다. 수학식 5에 있어서, mod는 잉여 연산을 나타내고, 심볼 번호를 나타내는 n은 0 이상의 정수, p는 0 이상, 8 이하의 정수이다.
동기용 세그먼트 및 차동 검파용 세그먼트에 마련되는 부가 정보 전송 신호는, 각각 표 1에 나타내는 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'의 반송파에 배치된다. 표 1은 동기 검파용 세그먼트의 부가 정보 전송 신호가 차동 검파용 세그먼트의 부가 정보 전송 신호에 포함되는 것을 나타내고 있다.
이상의 구성에 의해서, 동기 검파용 세그먼트와 차동 검파용 세그먼트가 혼재한 상태이더라도, 동기 검파용 세그먼트의 부가 정보 전송 신호로서 정의되는 반송파에는 부가 정보 전송 신호가 반드시 배치되는 것으로 되고, 부가 정보 전송 신호나 그 이외의 전송 신호의 식별이 수신측에서 용이해진다. 또한, 전송되는 부가 정보에 의해서는 부분 집합 배치로 되지 않도록 반송파를 할당하더라도 좋다.
차동 검파용 세그먼트에 마련되는 종단 파일럿 신호는 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'가 0인 반송파에 배치된다. 종단 파일럿 신호의 배치는 인접하는 동기 검파용 세그먼트의 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 유지하는 위치이다. 각 종단 파일럿 신호는 해당 분산 파일럿 신호를 보충하고 있다.
도 2에 동기 검파용 세그먼트에서의 분산 파일럿 신호의 배치, 차동 검파용 세그먼트에서의 종단 파일럿 신호의 배치예를 나타낸다. 횡축은 주파수축(캐리어 배치), 종축은 시간축(심볼 방향)을 모식적으로 표현한 것이다. 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'를 0∼107의 정수로 하고, 한 개의 세그먼트는 108 캐리어의 반송파로 구성된다. 부가 정보 전송 신호는 분산 파일럿 신호와는 상이한 반송파에 할당된다.
이들 분산 파일럿 신호 및 종단 파일럿 신호는 각각 배치되는 캐리어 번호 k(세그먼트 번호 i 및 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'에 의해 결정됨)에 대응하는 PN(의사 난수) 계열 wk(wk = 0, 1)에 근거해서, 수학식 6에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해 반송파를 변조하여 얻어진다. 수학식 6에 있어서, Re{ck,n}은 캐리어 번호 k, 심볼 번호 n의 반송파에 대응하는 복소 벡터 ck,n의 실수부를 나타내고, Im{ck,n}은 허수부를 나타낸다.
동기 검파용 세그먼트 및 차동 검파용 세그먼트에 마련되는 부가 정보 전송 신호는, 96 캐리어의 반송파를 이용하여 전송되는 정보 전송 신호와는 다른 부가 정보를 전송하기 위해서 이용한다. 예컨대, 전송 모드(각 세그먼트 수, 캐리어 변조 방식 등)를 규정하는 제어 정보나, 방송국으로서 이용하는 정보(예컨대, 중계국에서 사용하는 제어 정보, 생방송에서의 대화에 사용하는 저(低) 시간 지연의 음성 정보, 방송국 식별용 신호 등)을 생각할 수 있다. 심볼마다 1 비트의 부가 정보를 전송하여도 좋고, 복수 비트의 부가 정보를 전송하여도 좋다. 또한 전송 모드를 규정하는 제어 정보만을 전송하여도 좋다.
여기서 심볼 번호 n의 심볼에 의해 전송하는 제어 정보 비트를 Sn으로 하면, 제어 정보 신호는 수학식 7에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해서 반송파를 변조하여 얻어진다. 즉, 이 경우에는 제어 정보 신호를 전송하는 반송파는 심볼 사이에서 차동 2치 PSK(Phase Shift Keying) 변조된다.
단, 프레임의 선두 심볼(심볼 번호 n=0)에서는, 제어 정보를 전송하는 반송파는 전술한 PN 계열 wk에 근거해서, 수학식 8에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해서 변조된다.
또한, 심볼마다 2 비트의 제어 정보를 전송하는 경우에는, 예컨대, 심볼 사이에서의 차동 4상 PSK 변조를 이용하거나, 혹은 제어 정보를 전송하는 복수의 반송파를 두 개의 그룹으로 분할하여, 심볼마다 각각 1 비트씩 전송하도록 할당하여도 좋다.
동기 검파용 세그먼트에 마련되는 정보 전송 신호는, 전술한 동기 검파용 세그먼트의 분산 파일럿 신호, 부가 정보 전송 신호 이외의 반송파에 배치되고, 디지털 정보에 근거해서 절대 위상 변조가 실시된다. 이 절대 위상 변조에는, 예컨대, QPSK, 16QAM, 64QAM 변조 등이 이용된다.
동기 검파용 세그먼트의 정보 전송 신호는 이하의 처리에 의해서 복조된다. 우선, 분산 파일럿 신호나 필요한 종단 파일럿 신호, 대역 종단 파일럿 신호를 해당 분산 파일럿, 종단 파일럿 신호 및 대역 종단 파일럿 신호를 변조하고 있는 복소 벡터에 의해 역변조하고, 분산 파일럿 신호 및 종단 파일럿 신호 등에 관한 주파수 영역으로부터의 전송로 특성을 추정한다. 또한, 필터에 의해서 주파수 방향 및 심볼 방향으로 보간하여 정보 전송 신호에 관한 전송로 특성을 추정한다. 이렇게 하여 얻어진 전송로 특성으로 정보 전송 신호를 제산한다. 이에 따라 동기 검파용 세그먼트로부터 정보 전송 신호를 복조할 수 있다.
차동 검파용 세그먼트에 마련되는 정보 전송 신호는, 전술한 차동 검파용 세그먼트의 종단 파일럿 신호, 및 부가 정보 전송 신호 이외의 반송파에 배치되고, 디지털 정보에 근거해서 동일한 캐리어 번호의 인접하는 심볼 사이에서 차동 변조가 실시된다.
이 차동 변조에는, 예컨대, DBPSK, DQPSK, DAPSK 등이 이용된다. 차동 검파용 세그먼트의 정보 전송 신호는 전(前) 심볼의 동일한 캐리어 번호의 정보 전송 신호로 제산되는 것에 의해 복조할 수 있다.
이상으로부터, 본 실시예의 OFDM 전송 방식은, 그 수신 장치에 있어서, 동기 검파용 세그먼트에서는 필터의 효과에 의해서 고품질의 수신을, 차동 검파용 세그먼트에서는 심볼간의 차동 복조에 의해 전송로 특성의 변화가 빠른 이동 수신에 알맞은 수신을 실행할 수 있다. 또한, 세그먼트마다 동기 검파용 세그먼트와 차동 검파용 세그먼트를 임의로 조합함으로써, 전송 대역의 변동을 수반하는 일 없이 유연한 서비스 형태를 실현할 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예의 OFDM 전송 방식에서는, 13개의 세그먼트와 1 캐리어의 반송파를 이용한 대역 종단 파일럿으로 이루어지고, 한 개의 세그먼트는 108 캐리어의 반송파로 구성된다. 각 세그먼트는 동기 검파용 세그먼트, 또는 차동 검파용 세그먼트 중 어느 하나로 구성된다. 대역 전체에서는 1405 캐리어의 반송파를 이용한다.
동기 검파용 세그먼트는 1 심볼당 9 캐리어의 반송파를 이용한 분산 파일럿 신호와, 2 캐리어의 반송파를 이용한 연속 파일럿 신호와, 1 캐리어의 반송파를 이용한 부가 정보 전송 신호(본 실시예에서는 이하 제어 정보 신호로 실행함)와, 96 캐리어의 반송파를 이용한 정보 전송 신호로 구성된다.
차동 검파용 세그먼트는, 6 캐리어의 반송파를 이용한 연속 파일럿 신호와, 5 캐리어의 반송파를 이용한 제어 정보 신호와, 1 캐리어의 반송파를 이용한 종단 파일럿 신호와, 96 캐리어의 반송파를 이용한 정보 전송 신호로 구성된다.
여기에서는, 대역 전체에서의 캐리어 번호 k를 0∼1404의 정수, 세그먼트 번호 i를 0∼12의 정수, 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'을 0∼107의 정수로 하고, k=i·108 + k'을 만족시키는 것으로 한다.
동기 검파용 세그먼트에 마련되는 분산 파일럿 신호는, 각 세그먼트 모두 수학식 5a에 의한 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'의 반송파에 배치된다. 수학식 5a에 있어서, mod는 잉여 연산을 나타내고, p는 0 이상, 8 이하의 정수이다.
동기용 세그먼트 및 차동 검파용 세그먼트에 마련되는 연속 파일럿 신호는 각각 표 2에 나타내는 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'의 반송파에 배치된다. 표 2는 동기 검파용 세그먼트의 연속 파일럿 신호가 차동 검파용 연속 파일럿 신호에 포함되는 것을 나타내고 있다.
이상의 구성에 의해, 동기 검파용 세그먼트와 차동 검파용 세그먼트가 혼재한 상태이더라도, 동기 검파용 세그먼트의 연속 파일럿으로서 정의되는 반송파에는 연속 파일럿 신호가 반드시 배치되는 것으로 되어, 연속 파일럿 신호나 그 이외의 전송 신호의 식별이 수신측에서 용이해진다. 또한, 부분 집합 배치로 되지 않도록 반송파를 할당하여도 좋다.
매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에, 해당 반송파를 특정한 위상 및 진폭으로 변조하는 연속 파일럿 신호는 주파수, 위상, 진폭이 특정되기 때문에 수신측에서는 기준으로 되는 캐리어로서 이용할 수 있다.
차동 검파용 세그먼트에 마련되는 종단 파일럿 신호는 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'가 0인 반송파에 배치된다. 종단 파일럿 신호의 배치는 인접하는 동기 검파용 세그먼트의 분산 파일럿 신호의 주파수 배치의 주기성을 유지하는 위치이다. 각 종단 파일럿 신호는 해당 분산 파일럿 신호를 보충하고 있다.
도 3에 연속 파일럿 신호 및 제어 정보 신호의 배치와, 동기 검파용 세그먼트에서의 분산 파일럿 신호의 배치, 차동 검파용 세그먼트에서의 종단 파일럿 신호의 배치예를 나타낸다. 횡축은 주파수축(캐리어 배치), 종축은 시간축(심볼 방향)을 모식적으로 표현한 것이다. 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'를 0∼107의 정수로 하고, 한 개의 세그먼트는 108 캐리어의 반송파로 구성된다. 연속 파일럿 신호, 제어 정보 신호는 분산 파일럿 신호와는 상이한 반송파에 할당된다.
이들 분산 파일럿 신호, 연속 파일럿 신호 및 종단 파일럿 신호는 각각 배치되는 캐리어 번호 k(세그먼트 번호 i 및 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'에 의해 결정됨)에 대응하는 PN(의사 난수) 계열 wk(wk=0, 1)에 근거해서, 수학식 6a에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해서 반송파를 변조하여 얻어진다. 수학식 6a에 있어서, Re{ck,n}은 캐리어 번호 k, 심볼 번호 n의 반송파에 대응하는 복소 벡터 ck,n의 실수부를 나타내고, Im{ck,n}은 허수부를 나타낸다.
동기 검파용 세그먼트 및 차동 검파용 세그먼트에 마련되는 제어 정보 신호는 각각 표 3에 나타내는 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'의 반송파에 배치되고, 심볼마다 1 비트의 제어 정보를 전송한다.
심볼 번호 n의 심볼에 의해 전송하는 제어 정보 비트를 Sn으로 하면, 제어 정보 신호는 수학식 7a에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해 반송파를 변조하여 얻어진다. 즉, 제어 정보 신호를 전송하는 반송파는 심볼 사이에서 차동 2치 PSK(Phase Shift Keying) 변조된다.
단, 프레임의 선두 심볼(심볼 번호 n=0)에서는, 제어 정보를 전송하는 반송파는 전술한 PN 계열 wk에 근거해서, 수학식 8a에 나타내는 복소 벡터 ck,n에 의해변조된다.
또한, 심볼마다 2 비트의 제어 정보를 전송하는 경우에는, 예컨대, 심볼 사이에서의 차동 4상 PSK 변조를 이용한다.
동기 검파용 세그먼트에 마련되는 정보 전송 신호는 전술한 동기 검파용 세그먼트의 분산 파일럿 신호, 연속 파일럿 신호 및 제어 정보 신호 이외의 반송파에 배치되고, 디지털 정보에 근거해서 절대 위상 변조가 실시된다. 이 절대 위상 변조에는, 예컨대, QPSK, 16QAM, 64QAM 변조 등이 이용된다.
동기 검파용 세그먼트의 정보 전송 신호는 이하의 처리에 의해서 복조된다. 우선, 분산 파일럿 신호나 필요한 종단 파일럿 신호, 대역 종단 파일럿 신호를 해당 분산 파일럿, 종단 파일럿 신호 및 대역 종단 파일럿 신호를 변조하고 있는 복소 벡터에서 역변조하고, 분산 파일럿 신호 및 종단 파일럿 신호 등에 관한 주파수 영역으로부터의 전송로 특성을 추정한다. 또한, 필터에 의해서 주파수 방향 및 심볼 방향에 보간하여 정보 전송 신호에 관한 전송로 특성을 추정한다. 이렇게 하여 얻어진 전송로 특성에 의해 정보 전송 신호를 제산한다. 이에 따라, 동기 검파용 세그먼트로부터 정보 전송 신호를 복조할 수 있다.
차동 검파용 세그먼트에 마련되는 정보 전송 신호는 전술한 차동 검파용 세그먼트의 연속 파일럿 신호, 종단 파일럿 신호 및 제어 정보 신호 이외의 반송파에배치되고, 디지털 정보에 근거해서 동일한 캐리어 번호의 인접하는 심볼 사이에서 차동 변조가 실시된다.
이 차동 변조에는, 예컨대, DBPSK, DQPSK, DAPSK 등이 이용된다. 차동 검파용 세그먼트의 정보 전송 신호는 전(前) 심볼의 동일한 캐리어 번호의 정보 전송 신호에 의해 제산되는 것에 따라 복조할 수 있다.
이상으로부터, 본 실시예의 OFDM 전송 방식은, 그 수신 장치에 있어서, 동기 검파용 세그먼트에서는 필터의 효과에 의해서 고품질인 수신을, 차동 검파용 세그먼트에서는 심볼 사이의 차동 복조에 의해서 전송로 특성의 변화가 빠른 이동 수신에 알맞은 수신을 실행할 수 있다. 또한, 세그먼트마다 동기 검파용 세그먼트와 차동 검파용 세그먼트를 임의로 조합함으로써, 유연한 서비스 형태를 실현할 수 있다.
또한, 매 심볼 모두 동일한 주파수의 반송파에, 해당 반송파를 특정한 위상 및 진폭으로 변조하는 연속 파일럿 신호를 배치함으로써, 주파수, 위상, 진폭이 특정되기 때문에 수신측에서는 기준으로 되는 캐리어로서 이용할 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 표 2에 나타낸 동기 검파용 세그먼트(13 세그먼트, 26 캐리어) 및 차동 검파용 세그먼트(13 세그먼트, 78 캐리어)의 연속 파일럿 신호의 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍을 나타낸 것이다. 도 4, 도 5로부터, 이들은 임펄스 형상이고, 표 2에 나타낸 연속 파일럿 신호의 주파수 배치가 주기성을 갖지 않는 것을 알 수 있다.
이것으로부터, 본 실시예의 OFDM 전송 방식은 멀티패스 등의 지연파에 의해서 연속 파일럿 신호 전체가 소멸하는 것을 막을 수 있다. 또한, 이 배치를 사용하여 역푸리에 변환을 구함으로써, 전송로의 임펄스 응답을 구할 수 있다. 또한, 연속 파일럿 신호의 주파수 배치는 자기 상관에 강한 배치로 되어 있다.
도 6 및 도 7은 각각 표 3에 나타낸 동기 검파용 세그먼트 및 차동 검파용 세그먼트의 제어 정보 신호의 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍을 나타낸 것이다. 도 6, 도 7로부터 이들은 임펄스 형상이고, 표 3에 나타낸 제어 정보 신호의 주파수 배치가 주기성을 갖지 않는 것을 알 수 있다.
이상으로부터, 본 실시예의 OFDM 전송 방식은 멀티패스 등의 지연파에 의해서 제어 정보 신호 전체가 소멸하는 것을 막을 수 있다.
또한, 제어 정보 신호를 포함하는 부가 정보 전송 신호의 주파수 배치를 마찬가지로 설정할 수 있다.
(실시예 3)
도 8에 제 1 및 제 2 실시예의 OFDM 전송 방식에 근거해서 OFDM 신호를 생성하는 송신 장치의 실시예의 구성을 나타낸다.
도 8에 있어서, 정보 전송 신호 생성 회로(51)에서는, 입력되는 디지털 정보에 필요에 따라 오류 제어 처리(오류 정정 부호(ECC)화나 인터리브, 에너지 확산 등)와 디지털 변조를 실시한다. 또한, 디지털 전송에서 일반적으로 이용되는 기본적인 오류 제어 처리 방법과 디지털 변조 방법은 주지의 기술이므로 생략하고 있다.
동기 검파용 세그먼트에서는 디지털 변조로서 절대 위상 변조가 실시된다. 이 절대 위상 변조에는, 예컨대, QPSK, 16QAM, 64QAM 변조 등이 이용된다. 또한, 차동 검파용 세그먼트에서는 디지털 정보에 근거해서 동일한 캐리어 번호의 인접하는 심볼 사이에서 차동 변조가 실시된다. 이 차동 변조에는 예컨대, DBPSK, DQPSK, DAPSK 등이 이용된다.
부가 정보 신호 생성 회로(52)는 입력되는 부가 정보에 필요에 따라 오류 제어 처리(오류 정정 부호(ECC)화나 인터리브, 에너지 확산 등)와 디지털 변조를 실시한다. 디지털 변조로서 M(M은 2 이상의 자연수)상 PSK(Phase Shift Keying) 변조나, 심볼 방향에서의 차동 M상 PSK 변조 등을 이용한다.
제어 정보 생성 회로(56)는 수신측에서 필요로 되는 전송 모드 정보(동기 검파용 세그먼트 수, 차동 검파용 세그먼트 수, 캐리어 변조 방식 등 전송 모드를 규정하는 각종 정보)를 생성한다. 이 정보는 부가 정보 신호 생성 회로(52)에서 오류 제어 처리와 디지털 변조가 실시되지만, 다른 부가 정보와는 상이한 오류 제어 처리와 디지털 변조를 실시하더라도 좋다.
분산 파일럿 신호 생성 회로(53)는 캐리어 배치 회로(57)에 의해 배치가 규정되는 캐리어 번호 k(세그먼트 번호 i 및 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'에 의해 결정됨)에 대응하는 PN(의사 난수) 계열 wk(wk=0, 1)에 근거해서 변조된 분산 파일럿 신호를 생성한다.
종단 파일럿 신호 생성 회로(54)는 캐리어 배치 회로(57)에서 배치가 규정되는 캐리어 번호 k(세그먼트 번호 i 및 각 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'에 의해 결정됨)에 대응하는 PN(의사 난수) 계열 wk(wk=0, 1)에 근거해서 변조된 종단 파일럿 신호를 생성한다.
대역 종단 파일럿 신호 생성 회로(55)는, 대역 종단의 캐리어 번호 k에 대응하는 PN(의사 난수) 계열 wk(wk=0, 1)에 근거해서 변조된 대역 종단 파일럿 신호를 생성한다.
연속 파일럿 신호는 특별히 기재하고 있지 않지만, 부가 정보 신호 생성 회로(52)에서 해당 캐리어에 대하여 매심볼 동일 위상, 진폭으로 변조하는 경우를 상정하면 좋다.
캐리어 배치 회로(57)에서는, 정보 전송 신호 생성 회로(51), 부가 정보 신호 생성 회로(52), 분산 파일럿 신호 생성 회로(53), 종단 파일럿 신호 생성 회로(54), 대역 종단 파일럿 신호 생성 회로(55)의 각 출력(복소 벡터열)을, 전송 모드에 따라 규정되는 주파수 영역의 반송파 위치에 배치한다.
예컨대, 분산 파일럿 신호 생성 회로(53)의 출력은, 동기 검파용 세그먼트 내에서 N(N은 2 이상의 자연수) 캐리어 간격으로 또한 심볼마다 L(L은 N의 약수) 캐리어씩 시프트시킨 반송파에 배치된다. 종단 파일럿 신호 생성 회로(54)의 출력은 차동 검파용 세그먼트 내에서 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'=0인 반송파에 배치된다. 또한, 부가 정보 신호 생성 회로(52)의 출력은, 예컨대, 표 1에 나타내는 주파수 배치에 따라 할당된다. 이렇게 하여 배치된 기저 주파수 대역의 반송파마다 벡터열은 역푸리에 변환 회로(58)에 입력된다.
역푸리에 변환 회로(58)는, 캐리어 배치 회로(57)에 의해 생성된 기저 주파수 대역의 반송파마다 벡터열을 주파수 영역으로부터 시간 영역으로 변환하고, 통상 이용되는 가드 인터벌 기간을 부가하여 출력한다. 직교 변조 회로(59)는 역푸리에 변환 회로(58)의 출력을 직교 변조하여 중간 주파수 대역으로 변환한다. 주파수 변환 회로(60)는, 직교 변조된 OFDM 신호의 주파수 대역을 중간 주파수 대역으로부터 무선 주파수 대역으로 변환하여 안테나 등에 공급한다.
이상의 구성에 의한 송신 장치에 따르면, 제 1 및 제 2 실시예에서 기술한 OFDM 전송 방식에 근거하는 OFDM 신호를 생성할 수 있다.
(실시예 4)
도 9는 제 1 및 제 2 실시예의 OFDM 전송 방식에 근거해서 형성된 OFDM 신호를 수신하고, 전송로의 시간 영역에서의 임펄스 응답을 추정하는 것이 가능한 수신 장치의 구성을 나타낸다.
도 9에 있어서, 튜너(11)는 수신된 OFDM 신호의 주파수 대역을 무선 주파수 대역으로부터 기저 주파수 대역으로 변환한다. 푸리에 변환 회로(12)는 기저 주파수 대역의 OFDM 신호를 시간 영역으로부터 주파수 영역으로 변환하여, 주파수 영역의 반송파마다 벡터열로서 출력한다.
분산/종단 파일럿 추출 회로(13)는 푸리에 변환 회로(12)가 출력하는 벡터열로부터 분산 파일럿 신호 및 필요한 종단 파일럿 신호, 대역 종단 파일럿 신호를추출한다. 벡터 발생 회로(14)는 분산/종단 파일럿 추출 회로(13)에서 추출된 분산 파일럿 신호, 종단 파일럿 신호 및 대역 종단 파일럿 신호에 대응하는 변조 복소 벡터 ck,n을 발생한다.
제산 회로(15)는, 분산/종단 파일럿 추출 회로(13)에서 추출된 분산 파일럿 신호, 종단 파일럿 신호 및 대역 종단 파일럿 신호를 벡터 발생 회로(14)가 발생하는 복소 벡터로 나눠, 분산 파일럿 신호, 종단 파일럿 신호 및 대역 종단 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 추정한다. 보간 회로(16)는 제산 회로(15)에 의해 얻어진 분산 파일럿 신호, 종단 파일럿 신호 및 대역 종단 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 보간하여, 동기 검파용 세그먼트의 정보 전송 신호의 반송파에 관한 전송로 특성을 추정한다.
지연 회로(17)는 푸리에 변환 회로(12)가 출력하는 벡터열을 1 심볼 지연한다. 선택 회로(18)는 제어 정보에 의해서 별도 전송되는 세그먼트의 종류에 따라, 동기 검파용 세그먼트의 경우에는 보간 회로(16)의 출력을, 차동 검파용 세그먼트의 경우에는 지연 회로(17)의 출력을 선택하여 출력한다.
제산 회로(19)는 푸리에 변환 회로(12)가 출력하는 벡터열을 각각 선택 회로(18)의 출력으로 제산한다. 제산 회로(19)에 있어서, 동기 검파용 세그먼트에서는 보간 회로(16)에 의해 추정된 각각 대응하는 반송파에 관한 전송로 특성으로 제산하여 동기 검파하고, 차동 검파용 세그먼트에서는 지연 회로(17)가 출력하는 1 심볼전의 각각 대응하는 반송파 벡터열로 제산하여 차동 검파한다.
복조 회로(20)는 정보 전송 신호를 생성할 때의 변조 방법(QPSK, 16QAM, 64QAM, DBPSK, DQPSK, DAPSK 등)에 따라 제산 회로(19)로부터 출력되는 검파 신호를 복조하여, 전송된 디지털 정보를 얻는다.
이상의 구성에 의해, 실시예 1에서 기술한 OFDM 전송 방식에 근거하는 OFDM 신호를 수신하여 복조할 수 있다. 이하에 기술하는 구성은 실시예 2에서 기술한 OFDM 전송 방식에 근거하는 OFDM 신호를 수신하여 복조하는 경우의 것이다.
우선, 연속 파일럿 추출 회로(21)는 푸리에 변환 회로(12)가 출력하는 벡터열로부터 연속 파일럿 신호를 추출한다. 이 때, 동기 검파용 세그먼트와 차동 검파용 세그먼트가 혼재하고 있는 상태에서도, 적어도 동기 검파용 세그먼트의 연속 파일럿 신호가 반드시 혼재하므로, 연속 파일럿 신호를 상시 추출할 수 있다.
벡터 발생 회로(22)는 연속 파일럿 추출 회로(21)에 의해 추출된 연속 파일럿 신호에 대응하는 변조 복소 벡터 ck,n을 발생한다. 제산 회로(23)는 연속 파일럿 추출 회로(21)에 의해 추출된 연속 파일럿 신호를 벡터 발생 회로(22)가 발생하는 복소 벡터로 나눠, 연속 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 추정한다. 역푸리에 변환 회로(24)는, 제산 회로(23)에 의해 추정된 연속 파일럿 신호에 관한 전송로 특성을 주파수 영역으로부터 시간 영역으로 변환하여 전송로의 임펄스 응답 특성을 얻는다.
이상으로부터, 본 실시예의 수신 장치의 구성에 따르면, 복조 회로(20)에 있어서, 동기 검파용 세그먼트에서는 전송로 특성의 보간 처리에 의한 필터 효과에의해서 고품질의 복조를 실현할 수 있고, 차동 검파용 세그먼트에서는 심볼 사이의 차동 복조에 의해서 전송로 특성의 변화가 빠른 이동 수신에 알맞은 복조를 실현할 수 있다. 또한, 역푸리에 변환 회로(24)에 있어서, 반환이 없는 전송로의 임펄스 응답 특성을 얻을 수 있다.
이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 전송 방식은 이동 수신에 알맞은 차동 검파용 세그먼트를 포함할 수 있다. 이 때, 종단 파일럿 신호 및 대역 종단 파일럿 신호를 포함하는 것에 따라, 인접하는 동기 검파용 세그먼트의 동기 검파 특성을 손상하지 않고서, 세그먼트마다 동기 검파용 세그먼트와 차동 검파용 세그먼트를 자유롭게 조합할 수 있고, 이에 따라 유연한 서비스 형태를 실현할 수 있다.
또한, 주파수 배치의 역푸리에 변환쌍이 임펄스 형상인 연속 파일럿 신호를 이용하여, 필요에 따라 심볼 기간 동안 반환이 없는 전송로의 임펄스 응답 특성을 구할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 전체의 전송 용량을 유지하면서 디지털 정보를 전송하는 반송파의 변조에 부분적으로 이동 수신에 알맞은 변조 방식을 도입하고, 또한, 예컨대, 연속 파일럿 신호로부터 추정되는 전송로의 임펄스 응답에 반환이 발생하지 않도록 연속 파일럿 신호를 배치한 OFDM 전송 방식과 본 방식에 알맞는 송신 장치 및 수신 장치를 제공할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (5)

  1. 서로 직교하는 주파수 관계에 있는 K(K는 정수)개의 캐리어에 심볼 주기마다 변조를 실시함으로써, 디지털 정보를 전송하는 직교 주파수 분할 다중 전송 방식에 있어서,
    전송 대역 전체에 있어서의 K개 캐리어의 각 캐리어 번호를 k(k는 0≤k≤K-1을 만족하는 정수)로 하고,
    상기 K개의 캐리어 중, 상기 전송 대역 전체에서의 캐리어 번호 k가 k=K-1을 만족하는 캐리어를 대역 종단 캐리어로 하고,
    상기 K개의 캐리어 중, 상기 전송 대역 전체에서의 캐리어 번호 k가 0≤k≤K-2인 캐리어를 I(I는 정수)개의 세그먼트로 분할하며,
    상기 I개의 세그먼트를, 각각 주파수적으로 연속하는 K'(K'는 K'=(K-1)/I를 만족하는 정수)개의 캐리어로 구성하고,
    심볼 번호를 n(n은 정수), 세그먼트 번호를 i(i는 O≤i≤I-1을 만족하는 정수), 각 세그먼트 내에서의 K'개 캐리어의 캐리어 번호를 k'(k'은 0≤k'≤K'-1을 만족하는 정수)로 하고,
    상기 세그먼트 각각을, 동기 검파용 세그먼트 또는 차동 검파용 세그먼트 중 어느 하나로 이용하며,
    상기 동기 검파용 세그먼트에서는, 심볼 번호 n의 심볼에 대하여, 해당 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'가 k'=3(n mod 4)+12p(mod는 잉여 연산을 나타내고, p는정수)를 만족하는 캐리어 위치에 분산 파일럿 신호 및 전(全)심볼에 대하여 특정한 캐리어 위치에 부가 정보 전송 신호를 배치하고,
    상기 차동 검파용 세그먼트에서는, 전심볼에 대하여, 당해 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'가 k'=0을 만족하는 캐리어 위치에 종단 파일럿 신호, 및 전심볼에 대하여 특정한 캐리어 위치에 부가 정보 전송 신호를 배치하고,
    상기 대역 종단 캐리어의 캐리어 위치에는, 전심볼에 대하여, 대역 종단 파일럿 신호를 배치하고,
    상기 분산 파일럿 신호, 상기 종단 파일럿 신호, 상기 대역 종단 파일럿 신호 및 상기 부가 정보 전송 신호가 배치되어 있는 위치 이외의 어느 하나의 캐리어 위치에, 정보 전송 신호를 배치하며,
    상기 분산 파일럿 신호, 상기 종단 파일럿 신호 및 상기 대역 종단 파일럿 신호는, 각각이 배치되는 캐리어를, 당해 캐리어의 전송 대역 전체에서의 캐리어 번호 k에 의해 일의적으로 결정되는 특정한 진폭 및 위상으로 변조한 것이고,
    상기 부가 정보 전송 신호는, 특정한 캐리어를 부가 정보에 근거해서 심볼 사이에서 차동 변조한 것이며,
    상기 동기 검파용 세그먼트에 배치되는 상기 정보 전송 신호는, 각각이 배치되는 캐리어를 상기 디지털 정보에 근거해서 절대 위상 변조한 것이고,
    상기 차동 검파용 세그먼트에 배치되는 상기 정보 전송 신호는, 각각이 배치되는 캐리어를 상기 디지털 정보에 근거해서 심볼 사이에서 차동 변조한 것인 것을 특징으로 하는
    직교 주파수 분할 다중 전송 방식.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부가 정보 전송 신호에 대한 차동 변조는, DBPSK 변조이며,
    상기 정보 전송 신호에 대한 절대 위상 변조는, QPSK변조, 16 QAM변조, 64 QAM 변조 중 어느 하나의 디지털 변조 방식이며,
    상기 정보 전송 신호에 대한 차동 변조는 DQPSK 변조인 것을 특징으로 하는
    직교 주파수 분할 다중 전송 방식.
  3. 청구항 1 기재의 직교 주파수 분할 다중 전송 방식에 따른 신호를 송신하는 송신 장치에 있어서,
    상기 정보 전송 신호를 생성하기 위한 복소 벡터열을 출력하는 정보 전송 신호 생성 수단과,
    상기 동기 검파용 세그먼트를 형성하는 경우에 마련되어, 상기 분산 파일럿 신호를 생성하기 위한 복소 벡터를 출력하는 분산 파일럿 신호 생성 수단과,
    상기 차동 검파용 세그먼트를 형성하는 경우에 마련되어, 상기 종단 파일럿 신호를 생성하기 위한 복소 벡터를 출력하는 종단 파일럿 신호 생성 수단과,
    상기 대역 종단 파일럿 신호를 생성하기 위한 복소 벡터를 출력하는 대역 종단 파일럿 신호 생성 수단과,
    상기 부가 정보 전송 신호를 생성하기 위한 복소 벡터를 출력하는 부가 정보 전송 신호 생성 수단과,
    상기 정보 전송 신호 생성 수단, 상기 분산 파일럿 신호 생성 수단, 상기 종단 파일럿 신호 생성 수단, 상기 대역 종단 파일럿 신호 생성 수단 및 상기 부가 정보 전송 신호 생성 수단 각각의 출력을 소정의 캐리어 위치에 배치하는 캐리어 배치 수단과,
    상기 캐리어 배치 수단의 출력을 역푸리에 변환하여 주파수 영역으로부터 시간 영역으로 변환함으로써, 직교 주파수 분할 다중 전송 신호를 생성하는 역푸리에 변환 수단
    을 구비하되,
    상기 캐리어 배치 수단은,
    상기 동기 검파용 세그먼트에 관해서는, 심볼 번호 n의 심볼에 대하여, 당해 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'가 k'=3(n mod 4)+12p(mod는 잉여 연산을 나타내고, p는 정수)를 만족하는 캐리어 위치에, 상기 분산 파일럿 신호 생성 수단의 출력, 및 전(全)심볼에 대하여 특정한 캐리어 위치에 상기 부가 정보 전송 신호 생성 수단의 출력을 배치하고,
    상기 차동 검파용 세그먼트에 관해서는, 전심볼에 대하여, 당해 세그먼트 내의 캐리어 번호 k'가 k'=0을 만족하는 캐리어 위치에, 상기 종단 파일럿 신호 생성 수단의 출력, 및 전심볼에 대하여 특정한 캐리어 위치에 상기 부가 정보 전송 신호생성 수단의 출력을 배치하고,
    상기 대역 종단 캐리어의 캐리어 위치에는, 전심볼에 대하여, 상기 대역 종단 파일럿 신호 생성 수단의 출력을 배치하고,
    상기 분산 파일럿 신호 생성 수단, 상기 종단 파일럿 신호 생성 수단, 상기 대역 종단 파일럿 신호 생성 수단 및 상기 부가 정보 전송 신호 생성 수단의 출력이 배치되어 있는 위치 이외의 어느 하나의 캐리어 위치에, 상기 정보 전송 신호 생성 수단의 출력을 배치하며,
    상기 분산 파일럿 신호 생성 수단, 상기 종단 파일럿 신호 생성 수단 및 상기 대역 종단 파일럿 신호 생성 수단이 출력하는 복소 벡터는, 상기 캐리어 배치 수단에 의해 각각이 배치되는 캐리어 위치의 전송 대역 전체에서의 캐리어 번호 k에 의해 일의적으로 결정되는 특정한 위상 및 진폭을 갖고,
    상기 부가 정보 전송 신호 생성 수단이 출력하는 복소 벡터는, 상기 부가 정보에 근거해서 심볼 사이에서 차동 변조를 실시한 것이며,
    상기 정보 전송 신호 생성 수단이 출력하는 복소 벡터는,
    상기 동기 검파용 세그먼트에 관해서는, 상기 디지털 정보에 근거해서 절대 위상 변조를 실시한 것이고,
    상기 차동 검파용 세그먼트에 관해서는, 상기 디지털 정보에 근거해서 심볼 사이에서 차동 변조를 실시한 것을 특징으로 하는
    직교 주파수 분할 다중 전송 방식의 송신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 부가 정보 전송 신호 생성 수단이 출력하는 복소 벡터에 대한 차동 변조는, DBPSK 변조이고,
    상기 정보 전송 신호 생성 수단이 출력하는 복소 벡터에 대한 절대 위상 변조는, QPSK변조, 16 QAM변조, 64 QAM 변조 중 어느 하나의 디지털 변조 방식이며,
    상기 정보 전송 신호 생성 수단이 출력하는 복소 벡터에 대한 차동 변조는, DQPSK 변조인 것을 특징으로 하는
    직교 주파수 분할 다중 전송 방식의 송신 장치.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4 기재의 송신 장치에 의해 송신되는 직교 주파수 분할 다중 전송 신호를 수신하여 복조하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
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