KR20050026193A - Apparatus for fft and ifft in communication system using orthogonal frequency division multiplexing and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 통신 시스템에서 적응적 고속 푸리에 변환/역변환 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive fast Fourier transform / inverse transform apparatus and method in an orthogonal frequency division multiple communication system.
종래의 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하, 'OFDM'이라 한다) 통신 시스템에 기반한 데이터 통신 방식에서 기지국에서 단말기로 전송하고자 하는 데이터들은 심볼들이 모여진 블록 단위로 전송된다. 즉, 상기 전송할 정보들을 N(여기서, 상기 N은 FFT/IFFT 처리를 위해 동시에 입력되는 변조 심볼들의 개수를 의미한다)-포인트(point) 역고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform; 이하, 'IFFT'라 한다)하고, 상기 역고속 푸리에 변환된 정보를 갖는 주요 심볼들 앞에 순환 접두부(cyclic prefix)를 첨가하여 생성된 심볼 블록을 전송한다. 그 결과, 종래의 OFDM에 기반한 데이터 통신 방식은 전체 주파수 대역을 N개의 작은 주파수 대역(즉, 부반송파(subcarrier))들로 나눈 후, 상기 각 부반송파에 데이터 변조 심볼들을 하나씩 매핑하여 전송하게 된다.In a data communication scheme based on an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (hereinafter referred to as 'OFDM') communication system, data to be transmitted from a base station to a terminal is transmitted in units of blocks in which symbols are collected. That is, the information to be transmitted is N (where N denotes the number of modulation symbols simultaneously input for FFT / IFFT processing) -point Inverse Fast Fourier Transform (hereinafter referred to as 'IFFT'). And a symbol block generated by adding a cyclic prefix to the main symbols having the inverse fast Fourier transform information. As a result, in the conventional OFDM-based data communication scheme, the entire frequency band is divided into N small frequency bands (that is, subcarriers), and then data modulation symbols are mapped and transmitted one by one on each subcarrier.
종래의 OFDM에 기반한 데이터 통신 방식에서 기지국은 단말기에 의해 송신된 신호를 수신하여 사용자 심볼을 하기과 같이 추정한다. 먼저, 각 심볼 블록의 시작 지점을 찾은 후, 순환 접두부(cyclic prefix)를 제거한 다음, N개의 변조 심볼들을 N-포인트 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; 이하 'FFT'라 한다)하여 주파수 영역 신호로 변환한다. 그런 다음, 상기 각 주파수에서 채널에 의해 발생한 신호 왜곡을 보상한 후 데이터를 검출한다. 여기서, 상기 순환 접두부는 채널에 의해 블록간 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위해 첨가되며, 채널의 임펄스 응답보다 길어야 한다.In a conventional OFDM-based data communication scheme, a base station receives a signal transmitted by a terminal and estimates a user symbol as follows. First, after finding the starting point of each symbol block, the cyclic prefix is removed, and then the N-modulated symbols are N-point fast Fourier transform (hereinafter referred to as 'FFT') to obtain a frequency domain signal. Convert to Then, the data distortion is detected after compensating for the signal distortion generated by the channel at each of the frequencies. Here, the cyclic prefix is added to prevent the interblock interference caused by the channel, and should be longer than the impulse response of the channel.
그러면 여기서 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 OFDM 시스템의 송신기 및 수신기 구조를 상세히 설명한다.Next, the transmitter and receiver structures of the OFDM system described above will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
먼저, 도 1을 참조하여 상기 OFDM 시스템의 송신기 구조를 설명한다.First, a transmitter structure of the OFDM system will be described with reference to FIG. 1.
상기 도 1을 참조하면, 상기 송신기는 심벌 매핑기(symbol mapper; 101), 직렬/병렬 변환기(serial to parallel converter; 103), 파일럿 심벌 삽입기(pilot symbol inserter; 105), IFFT기(107), 병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter; 109), 보호 구간 삽입기(guard interval inserter; 111), 디지털/아날로그 변환기(digital to analog converter; 113) 및 무선 주파수(Radio Frequency; 이하 'RF'라 칭하기로 한다) 처리기(115)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the transmitter includes a symbol mapper 101, a serial to parallel converter 103, a pilot symbol inserter 105, and an IFFT unit 107. , Parallel to serial converter (109), guard interval inserter (111), digital to analog converter (113) and radio frequency (hereinafter referred to as 'RF'). Processor 115).
먼저, 전송하고자 하는 정보 데이터 비트들(information data bits)이 발생하면, 상기 정보 데이터 비트들은 상기 심벌 매핑기(101)로 입력된다. 상기 심벌 매핑기(101)는 상기 입력되는 정보 데이터 비트들을 미리 설정되어 있는 변조 방식으로 변조하여 심벌 변환한 뒤 상기 직렬/병렬 변환기(103)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 방식으로는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식 혹은 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식 등이 사용될 수 있다.First, when information data bits to be transmitted are generated, the information data bits are input to the symbol mapper 101. The symbol mapper 101 modulates the input information data bits by a predetermined modulation method, converts the symbols, and outputs the converted symbols to the serial / parallel converter 103. Here, the modulation scheme may be a quadrature phase shift keying (QPSK) scheme or a quadrature amplitude modulation (16QAM) scheme.
상기 직렬/병렬 변환기(103)는 상기 심벌 매핑기(101)로부터 출력된 직렬 변조 심벌들을 입력받아 병렬 변환한 후 상기 파일럿 심벌 삽입기(105)로 출력한다. 상기 파일럿 심벌 삽입기(105)는 상기 직렬/병렬 변환기(103)로부터 출력된 병렬 변환된 변조된 심벌들에 파일럿 심벌들을 삽입한 후 상기 IFFT기(107)로 출력한다. The serial / parallel converter 103 receives the serial modulation symbols output from the symbol mapper 101 and converts them in parallel and outputs them to the pilot symbol inserter 105. The pilot symbol inserter 105 inserts pilot symbols into the parallel-converted modulated symbols output from the serial / parallel converter 103 and outputs them to the IFFT unit 107.
상기 IFFT기(107)는 상기 파일럿 심벌 삽입기(105)로부터 출력된 신호를 입력하여 N-포인트(N-point) IFFT를 수행한 후 상기 병렬/직렬 변환기(109)로 출력한다. 상기 IFFT기(107)는 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다. 상기 IFFT기(107)의 구체적인 동작은 후술하기로 한다. 상기 병렬/직렬 변환기(109)는 상기 IFFT기(107)로부터 출력된 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 보호 구간 삽입기(111)로 출력한다.The IFFT unit 107 inputs the signal output from the pilot symbol inserter 105 to perform an N-point IFFT and then outputs it to the parallel / serial converter 109. The IFFT unit 107 converts a signal in the frequency domain into a signal in the time domain. The detailed operation of the IFFT unit 107 will be described later. The parallel / serial converter 109 inputs the signal output from the IFFT unit 107 and serially converts the signal, and outputs the serial signal to the guard interval inserter 111.
상기 보호 구간 삽입기(111)는 상기 병렬/직렬 변환기(109)로부터 출력된 신호를 입력받아 보호 구간 신호를 삽입한 후 상기 디지털/아날로그 변환기(113)로 출력한다. 여기서, 상기 보호 구간은 상술한 순환 접두부(cyclic prefix)로서 상기 OFDM 통신시스템에서 OFDM 심벌을 송신할 때 이전 OFDM 심벌 시간에 송신한 OFDM 심벌과 현재 OFDM 심벌 시간에 송신할 현재 OFDM 심벌간의 간섭(interference)을 제거하기 위해서 삽입된다.The guard interval inserter 111 receives a signal output from the parallel / serial converter 109, inserts a guard interval signal, and outputs the guard interval signal to the digital / analog converter 113. Here, the guard period is the cyclic prefix described above and when the OFDM symbol is transmitted in the OFDM communication system, the interference between the OFDM symbol transmitted at the previous OFDM symbol time and the current OFDM symbol to be transmitted at the current OFDM symbol time ( It is inserted to remove the interference.
또한, 상기 보호 구간은 일정 구간의 널(null) 데이터를 삽입하는 형태로 제안되었으나, 상기 보호 구간에 널 데이터를 전송하는 형태는 수신기에서 OFDM 심벌의 시작점을 잘못 추정하는 경우 서브 캐리어들간에 간섭이 발생하여 수신 OFDM 심벌의 오판정 확률이 높아지는 단점이 존재하여 시간 영역의 OFDM 심벌의 마지막 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 'Cyclic Prefix' 방식이나 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 'Cyclic Postfix' 방식으로 사용하고 있다. In addition, the guard interval has been proposed in the form of inserting null data of a predetermined interval, but in the form of transmitting null data in the guard interval is the interference between the sub-carriers when the receiver incorrectly estimates the start point of the OFDM symbol There is a disadvantage in that the probability of misjudgment of the received OFDM symbol increases, and thus the 'Cyclic Prefix' method of copying and inserting the last predetermined bits of the OFDM symbol in the time domain into a valid OFDM symbol or the first constant of the OFDM symbol in the time domain It uses 'Cyclic Postfix' to copy bits and insert them into a valid OFDM symbol.
상기 디지털/아날로그 변환기(113)는 상기 보호 구간 삽입기(111)로부터 출력된 신호를 입력받아 아날로그 변환한 후 상기 RF 처리기(115)로 출력한다. 여기서, 상기 RF 처리기(115)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 디지털/아날로그 변환기(113)로부터 출력된 신호를 실제 무선 환경(air)상에서 전송 가능하도록 RF 처리한 후 송신 안테나(Tx antenna)를 통해 무선 환경(air)상으로 전송한다. 즉, 상기 RF 처리기(115)는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)(미도시)를 통해 상기 아날로그 변환된 신호를 저역통과 필터링하며, 믹서(Mixer)(미도시)를 통해 중심주파수가 fc인 통과 대역(pass band) 신호로 업 컨버팅(up converting)한다. 그런다음, 상기 믹서를 통해 업컨버팅된 신호는 고출력 증폭기(HPA; High Power Amplifier)(미도시)를 통해 증복된 후, 상기 송신 안테나를 통해 전송된다.The digital-to-analog converter 113 receives the signal output from the guard interval inserter 111 and converts the signal to the RF processor 115. Here, the RF processor 115 may include components such as a filter and a front end unit, and may transmit a signal output from the digital-to-analog converter 113 in an actual air environment. After RF processing to transmit through a Tx antenna to the air (air). That is, the RF processor 115 low-pass filters the analog-converted signal through a low pass filter (not shown), and has a center frequency f c through a mixer (not shown). Up converting into a pass band signal. The signal upconverted through the mixer is then amplified through a High Power Amplifier (HPA) (not shown) and then transmitted through the transmit antenna.
상기 도 1에서는 OFDM 송신기에 대해서 설명하였으며, 이하 도 2를 참조하여 OFDM 수신기에 대해서 설명하기로 한다.In FIG. 1, an OFDM transmitter has been described. Hereinafter, an OFDM receiver will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 통상적인 OFDM 통신 시스템의 수신기 구조를 도시한 도면이다.2 illustrates a receiver structure of a conventional OFDM communication system.
상기 도 2를 참조하면, 상기 수신기는 RF 처리기(201), 아날로그/디지털 변환기(analog/digital converter; 203), 보호 구간 제거기(guard interval remover; 205), 직렬/병렬 변환기(207), FFT기(209), 등화기(equalizer; 215), 파일럿 심벌 추출기(pilot symbol extractor; 211), 동기 & 채널 추정기(synchronization & channel estimator; 213), 병렬/직렬 변환기(217) 및 심벌 디매핑기(symbol demapper; 219)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the receiver includes an RF processor 201, an analog / digital converter 203, a guard interval remover 205, a serial / parallel converter 207, and an FFT device. 209, equalizer 215, pilot symbol extractor 211, synchronization & channel estimator 213, parallel / serial converter 217, and symbol demapper demapper;
먼저, 상기 도 1에서 상술한 송신기로부터 송신된 신호는 다중 경로 채널(multipath channel)을 겪고 잡음이 가산된 형태로 상기 수신기의 수신 안테를 통해서 수신된다. 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 RF 처리기(201)로 입력되고, 상기 RF 처리기(201)는 상기 수신 안테나들을 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF; Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한 후 상기 아날로그/디지털 변환기(203)로 출력한다. 이때, 상기 RF 처리기(201)는 상기 안테나로부터 수신된 신호를 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; 미도시)를 통해 증폭하고, 통과 대역 필터(Band Pass Filter; 미도시)를 통해 대역 통과 필터링 하며, 믹서(Mixer; 미도시)를 통해 중심 주파수가 fc인 통과 대역 신호를 기저 대역 신호로 변환시킨다. 그런다음, 상기 기저 대역 신호로 변환된 수신 신호는 저대역 필터(Low Pass Filter; 미도시)를 통해 저역 통과 필터링되어 상기 아날로그/디지털 변환기(203)로 출력된다.First, the signal transmitted from the transmitter described above with reference to FIG. 1 is received through a reception antenna of the receiver in the form of a multipath channel and noise added. The signal received through the receive antenna is input to the RF processor 201, and the RF processor 201 down converts the signal received through the receive antennas to an intermediate frequency (IF) band. And then output to the analog-to-digital converter 203. In this case, the RF processor 201 amplifies a signal received from the antenna through a low noise amplifier (not shown), band pass filtering through a band pass filter (not shown), and a mixer (Mixer; not shown) converts the passband signal having a center frequency of f c into a baseband signal. The received signal converted into the baseband signal is then low pass filtered through a low pass filter (not shown) and output to the analog-to-digital converter 203.
상기 아날로그/디지털 변환기(203)는 상기 RF 처리기(201)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 변환한 후 상기 보호 구간 제거기(205)로 출력한다. 상기 보호 구간 제거기(205)는 상기 아날로그/디지털 변환기(203)으로부터 출력된 신호를 입력받아 보호 구간 신호를 제거한 후 상기 직렬/병렬 변환기(207)로 출력한다. 상기 직렬/병렬 변환기(207)는 상기 보호 구간 제거기(205)로부터 출력된 직렬 신호를 입력받아 병렬 변환한 후 상기 FFT기(209)로 출력한다.The analog-to-digital converter 203 digitally converts the analog signal output from the RF processor 201 and outputs the digital signal to the guard interval remover 205. The guard interval remover 205 receives the signal output from the analog / digital converter 203, removes the guard interval signal, and outputs the signal to the serial / parallel converter 207. The serial / parallel converter 207 receives a serial signal output from the guard interval remover 205 and converts the serial signal in parallel and outputs the parallel signal to the FFT unit 209.
상기 FFT기(209)는 상기 직렬/병렬 변환기(207)로부터 출력된 신호에 대해 N-포인트 FFT 변환을 수행한 후 상기 등화기(215) 및 상기 파일럿 심벌 추출기(211)로 출력한다. 상기 등화기(215)는 상기 FFT기(209)로부터 출력된 신호를 입력받아 채널 등화(channel equalization), 즉 채널에 의해 발생한 신호 왜곡을 보상한 후 상기 병렬/직렬 변환기(217)로 출력한다. 상기 병렬/직렬 변환기(217)는 상기 등화기(215)로부터 출력된 병렬 신호를 입력받아 직렬 변환한 후 상기 심벌 디매핑기(219)로 출력한다. 상기 심벌 디매핑기(219)는 상기 병렬/직렬 변환기(217)로부터 출력된 신호를 입력받아 상기 송신기에서 적용한 변조 방식에 상응하는 복조 방식으로 복조하여 수신 정보 데이터 비트로 출력한다.The FFT unit 209 performs an N-point FFT conversion on the signal output from the serial / parallel converter 207 and outputs the same to the equalizer 215 and the pilot symbol extractor 211. The equalizer 215 receives the signal output from the FFT 209 and compensates for channel equalization, that is, signal distortion caused by the channel, and outputs the signal to the parallel / serial converter 217. The parallel / serial converter 217 receives a parallel signal output from the equalizer 215 and serially converts it to the symbol demapper 219. The symbol demapper 219 receives the signal output from the parallel / serial converter 217 and demodulates the demodulation method corresponding to the modulation scheme applied by the transmitter to output the received information data bits.
한편, 상기 FFT기(209)로부터 출력된 신호는 상기 파일럿 심벌 추출기(211)로 입력되고, 상기 파일럿 심벌 추출기(211)는 상기 FFT기(209)로부터 출력된 신호에서 파일럿 심벌들을 검출하고, 상기 검출된 파일럿 심벌들을 상기 동기 & 채널 추정기(213)로 출력한다. 상기 동기 & 채널 추정기(213)는 상기 파일럿 심벌 추출기(211)로부터 출력된 파일럿 심벌들을 이용하여 동기 및 채널 추정을 수행하고 그 결과를 상기 등화기(215)로 출력한다.On the other hand, the signal output from the FFT 209 is input to the pilot symbol extractor 211, the pilot symbol extractor 211 detects pilot symbols in the signal output from the FFT 209, The detected pilot symbols are output to the sync & channel estimator 213. The sync & channel estimator 213 performs sync and channel estimation using the pilot symbols output from the pilot symbol extractor 211 and outputs the result to the equalizer 215.
한편, 상기 OFDM 시스템의 송/수신기에서 사용된 IFFT 및 FFT는 디지털 신호처리(DSP; Digital Signal Processing) 분야에서 사용되는 가장 중요한 알고리즘 중의 하나이며, 이산 푸리에 변환(DFT; Discrete Fourier Transform)을 구현하는 알고리즘의 일반적인 명칭이다. 상기 FFT의 알고리즘은 실시간으로 신호를 처리하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 집적 회로로서 구현된다. 또한, 상기 고속 푸리에 변환의 연산은 프로그래머블(Programmable) DSP (Digital Signal Processor)로 구현된 소프트웨어 또는 전용 고속 푸리에 변환 프로세서에 의해 수행된다. N 포인트 순방향(direct) 이산 푸리에 변환 (DFT)에 대한 기본 방정식은 하기 <수학식 1>과 같이 표현된다.Meanwhile, IFFT and FFT used in the transmitter / receiver of the OFDM system are one of the most important algorithms used in the field of digital signal processing (DSP), and implement a Discrete Fourier Transform (DFT). The generic name of the algorithm. The algorithm of the FFT is implemented as one or more integrated circuits for processing signals in real time. In addition, the operation of the fast Fourier transform is performed by a software implemented with a programmable DSP (Digital Signal Processor) or a dedicated fast Fourier transform processor. The basic equation for the N point direct discrete Fourier transform (DFT) is expressed by Equation 1 below.
여기서, 상기 이다. 상기 <수학식 1>에 의하면, N 개의 시간 영역 내의 데이터들은 N 개의 주파수 영역 내의 데이터들로 변환된다. 한편, 상기 는 계수(coefficient) 또는 회전 인자(twiddle factor)라고 하며, 상기 N 개의 입력 포인트마다 위상 회전 값을 상기 <수학식 1>에 따라 각각 차등적으로 부여하게 된다. 상기 주어진 N 포인트 입력 값에 대해 수행되는 연산 횟수는 복소수(complex number) 곱셈이 N×N번 수행되며, 복소수 덧셈이 N×(N-1)번 수행된다. 이때, 상기 연산의 복잡도(complexity)는 O(N×N)이며, 이는 N×N의 정수배의 연산을 의미한다.Where to be. According to Equation 1, data in N time domains is converted into data in N frequency domains. Meanwhile, above Is called a coefficient or a twiddle factor, and the phase rotation values are differentially assigned to each of the N input points according to Equation 1. For the number of operations performed on the given N point input value, complex number multiplication is performed N × N times, and complex addition is performed N × (N−1) times. In this case, the complexity of the operation is O (N × N), which means an operation of an integer multiple of N × N.
상기 DFT를 실제로 구현하기 위한 알고리즘(algorithm)으로서 상술한 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform)이 1960년대 Cooley & Tukey에 의해서 고안되었으며, 상기 고속 푸리에 변환의 방법으로 레딕스-2(radix-2) FFT 또는 레딕스-4(radix-4) FFT 등의 방법이 제안되었다. 상기 레딕스-2(radix-2) FFT는 하기 <수학식 2>와 같이 정의된다.The Fast Fourier Transform (FFT) described above as an algorithm for actually implementing the DFT was devised by Cooley & Tukey in the 1960s, and the Radix-2 method of the Fast Fourier Transform. ) Or a radix-4 FFT. The Radix-2 FFT is defined as in Equation 2 below.
여기서, 상기 이다. 상기 <수학식 2>에서 알 수 있는 바와 같이, 레딕스-2 FFT는 DFT 연산의 짝수 부분과 홀수 부분으로 나누어 계산된다. 이하, 도 3을 참조하여 상기 <수학식 2>에 따라 레딕스-2 FFT를 수행하는 각 포인트들을 일반화하여 나타낸 버터플라이부 기본 구성을 설명한다. 상기 버터플라이부의 구조는 상기 FFT 변환에서의 입력 값들과 출력 값들 간의 관계를 나타낸다.Where to be. As can be seen from Equation 2, the Redix-2 FFT is calculated by dividing the even and odd portions of the DFT operation. Hereinafter, with reference to FIG. 3, the basic configuration of the butterfly part shown by generalizing the points performing the Reddick-2 FFT according to Equation 2 will be described. The structure of the butterfly portion indicates a relationship between input values and output values in the FFT transform.
도 3은 통상적인 FFT 연산에서 레딕스-2(radix-2) 구조의 각 원소에 대한 복소 연산을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a complex operation on each element of a radix-2 structure in a typical FFT operation.
상기 도 3을 참조하면, 상기 <수학식 2>에서와 같이 출력값 X[k]는 x[n] 및 x[n+N/2]의 입력값에 상기 회전 인자, 즉 WN k 값을 반영하여 산출된다. 또한, 출력값 X[k+N/2]도 마찬가지로 상기 x[n] 및 x[n+N/2]의 입력값에 상기 회전 인자, 즉 WN k 값을 반영하여 산출된다.Referring to FIG. 3, as in Equation 2, the output value X [k] reflects the rotation factor, that is, the W N k value, to the input values of x [n] and x [n + N / 2]. Is calculated. The output value X [k + N / 2] is similarly calculated by reflecting the rotation factor, that is, the W N k value, in the input values of x [n] and x [n + N / 2].
상기 도 3에서의 레딕스-2 구조로 실제 FFT 연산을 수행하는 과정은 도 4a 및 도 4b와 같다. 상기 도 4a는 입력 포인트가 16(즉, N=16)일 경우의 FFT 연산 과정을 나타내며, 상기 도 4b는 입력 포인트가 8(즉, N=8)일 경우의 FFT 연산 과정을 나타낸다.The process of performing the actual FFT operation with the Redix-2 structure in FIG. 3 is the same as that of FIGS. 4A and 4B. 4A illustrates an FFT calculation process when an input point is 16 (that is, N = 16), and FIG. 4B illustrates an FFT calculation process when an input point is 8 (ie, N = 8).
먼저 도 4a를 참조하여 16-포인트 레딕스-2 FFT의 프로세서의 신호 흐름을 설명한다. 상기 16-포인트 FFT의 버터플라이 연산은 4개의 버터플라이 스테이지(stage)에 의해 수행되며, 각 단계는 8개의 버터플라이부로 구성된다. 상기 매 스테이지에서 각 포인트들간의 버터플라이 연산은 상술한 바와 같이 상기 도 3 및 상기 <수학식 2>에 의한 방법으로 수행된다.First, the signal flow of the processor of the 16-point Redix-2 FFT will be described with reference to FIG. 4A. The butterfly operation of the 16-point FFT is performed by four butterfly stages, each stage consisting of eight butterfly parts. The butterfly operation between each point in each stage is performed by the method of FIG. 3 and Equation 2 as described above.
한편, 상기 도 4a에 도시된 바와 같이 레딕스-2 FFT에 의하면 복소수 곱셈 과정이 번 수행되며, 복소수 덧셈 과정이 번 수행된다. 따라서, 상기 레딕스-2 FFT의 복잡도는 O(N×log2N)으로 상술한 DFT의 복잡도 O(N×N)에 비해 감소함을 알 수 있다. 즉, 상기 도 4a의 16-포인트 레딕스-2 FFT와 같은 경우에서는 복소수 곱셈이 16/2×log216=32번, 복소수 덧셈이 16×log216=64번 수행된다.Meanwhile, as shown in FIG. 4A, according to the Redix-2 FFT, a complex multiplication process is performed. Times, the complex addition process Is performed once. Therefore, it can be seen that the complexity of the Redix-2 FFT is reduced to O (N × log 2 N) compared to the complexity of the DFT O (N × N) described above. That is, in the case of the 16-point Reddix-2 FFT of FIG. 4A, complex multiplication is performed 16/2 × log 2 16 = 32 times, and complex addition is performed 16 × log 2 16 = 64 times.
도 4b는 8-포인트 레딕스-2 FFT 프로세서의 신호 흐름도이다. 상기 도 4a에 도시된 8-포인트 레딕스-2 FFT 연산은 상기 도 4a의 16-포인트 FFT 버터플라이 연산과 같은 구조로 수행될 수 있다. 단지 상기 도 4a와의 차이점으로서 스테이지가 하나 줄어들었음을 알 수 있다. 여기서, 도 4a와 도 4b를 비교해 보면, 상기 도 4a의 16-포인트 FFT 구조를 이용하여 상기 도 4b의 8-포인트 FFT 구조를 구현하는 것이 가능하다.4B is a signal flow diagram of an 8-point Redix-2 FFT processor. The 8-point Redox-2 FFT operation illustrated in FIG. 4A may be performed in the same structure as the 16-point FFT butterfly operation of FIG. 4A. It can be seen that only one stage is reduced as a difference from FIG. 4A. 4A and 4B, it is possible to implement the 8-point FFT structure of FIG. 4B using the 16-point FFT structure of FIG. 4A.
즉, 상기 도 4a의 입력 중 x[8]~x[15]를 사용하지 않고(예컨대, 0 값을 입력), x[0]~x[7] 값만을 입력할 경우, 출력단에서는 X[0]~X[7]과 X[8]~X[15]에서 동일한 값이 반복되어 출력됨을 알 수 있다. 즉, FFT의 특성상 시간 영역에서의 짝수 포인트의 입력이 0일 경우, 주파수 영역에서는 동일한 2개의 신호가 반복되어 출력되게 된다. 결국, 상기 동일한 두 개의 출력값들 중 하나의 출력값을 선택하면 상기 도 4b의 8-포인트 FFT 연산을 수행한 것과 동일한 결과를 가져온다.That is, when only x [0] ~ x [7] values are input without using x [8] ~ x [15] (for example, inputting a value of 0) among the inputs of FIG. 4A, X [0] is used at the output terminal. ] ~ X [7] and X [8] ~ X [15] shows the same value repeatedly. That is, when the input of even points in the time domain is 0 due to the characteristics of the FFT, two identical signals are repeatedly output in the frequency domain. As a result, selecting one of the same two output values results in the same result as performing the 8-point FFT operation of FIG. 4B.
이상 레딕스-2 방식에 의한 FFT 연산에 대해 설명하였으며, 이하 도 5 및 도 6을 참조하여 레딕스-4 방식에 의한 FFT 연산에 대해 설명한다.The above has described the FFT operation based on the Redix-2 method, and the FFT operation based on the Redyx-4 method will now be described with reference to FIGS. 5 and 6.
상기 레딕스-4 버터플라이부 구조는 하기 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.The Redox-4 butterfly part structure may be represented by Equation 3 below.
여기서, 상기 p=0,1,2,3 이고, l=0,1,2,3 이며, q=0,1,...,N/4-1 이다.Where p = 0,1,2,3, l = 0,1,2,3, and q = 0,1, ..., N / 4-1.
상기 <수학식 3>에서 알 수 있는 바와 같이, 레딕스-4 FFT는 DFT 연산에서는 이전 스테이지에서의 4개의 결과값에 대해 상기와 같은 복소 연산을 수행한다. 이하, 도 5를 참조하여 상기 <수학식 3>에 따라 레딕스-4 FFT를 수행하는 각 포인트들을 일반화하여 나타낸 버터플라이부 기본 구성을 설명한다. 상기 버터플라이부의 구조는 상기 FFT 변환에서의 입력 값들과 출력 값들 간의 관계를 나타낸다.As can be seen from Equation 3, the Reddix-4 FFT performs the above complex operation on the four result values of the previous stage in the DFT operation. Hereinafter, with reference to FIG. 5, the basic configuration of the butterfly part shown by generalizing the points for performing the Reddicks-4 FFT according to Equation 3 will be described. The structure of the butterfly portion indicates a relationship between input values and output values in the FFT transform.
도 5는 통상적인 FFT 연산에서 레딕스-4(radix-4) 구조의 각 원소에 대한 복소 연산을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a complex operation on each element of a radix-4 structure in a typical FFT operation.
상기 도 5를 참조하면, 상기 레딕스-4 구조에서의 출력값 X[k], X[k+N/4], X[k+N/2] 및 X[k+3N/4]는 입력값 x[n], x[n+N/4], x[n+N/2] 및 x[n+3N/4]를 상기 <수학식 3>과 같은 연산 방법에 의해 연산하여 산출된다.Referring to FIG. 5, output values X [k], X [k + N / 4], X [k + N / 2] and X [k + 3N / 4] in the Reddix-4 structure are input values. x [n], x [n + N / 4], x [n + N / 2] and x [n + 3N / 4] are calculated by calculating by the calculation method as shown in Equation 3 above.
한편, 상기 도 5의 레딕스-4 구조를 상기 도 3의 레딕스-2 구조와 비교해보면, 하나의 버터플라이 구조에 대하여 상기 레딕스-2 구조는 입출력이 두 개이고, 레딕스-4 구조는 네 개이므로, 레딕스가 클수록 보다 많은 계산량을 요구하게 됨을 알 수 있다. 또한, 상기 연산을 수행하는 하드웨어의 구조도 더욱 복잡하게 된다. 반면, 상기와 같은 연산을 하게되는 연산 스테이지는 상기 레딕스-4가 훨씬 작으므로 연산 속도에 있어서 상기 레딕스-2보다 빠르게 된다. 한편, 상기 레딕스-2의 경우 연산 스테이지는 16포인트 FFT일 때 log216=4이고, 레딕스-4일 때 연산 스테이지는 log416=2이다. 결론적으로, 동시에 연산되는 노드가 많아질수록 보다 많은 연산량을 요구하게 되여 복잡해지는 반면, 처리 속도는 빨라짐을 알 수 있다.On the other hand, when comparing the reddix-4 structure of FIG. 5 with the reddix-2 structure of FIG. 3, the reddix-2 structure has two inputs and outputs for one butterfly structure, Since it is four, it can be seen that the larger the redids, the more computation is required. In addition, the structure of the hardware for performing the operation is further complicated. On the other hand, the computation stage that performs the above operation is faster than the Reddix-2 in the calculation speed because the Redix-4 is much smaller. On the other hand, in the case of Redix-2, the calculation stage is log 2 16 = 4 when the 16-point FFT, and the calculation stage is log 4 16 = 2 when the Redix-4. In conclusion, it can be seen that the more nodes are computed at the same time, the more computational complexity is required, while the processing speed is faster.
도 6은 통상적인 레딕스-4 구조 16 포인트 FFT 블록에서의 연산 흐름을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating the operation flow of a typical Redix-4 structure 16 point FFT block.
상기 도 6을 참조하면, 상기 레딕스-4 구조 16 포인트 FFT의 버터플라이 계산은 2개의 버터플라이 스테이지에 의해 수행되며, 각 스테이지는 4개의 버터플라이부로 구성된다. 여기서, 상기 버터플라이부의 연산은 상술한 바와 같이 상기 도 5 및 <수학식 3>의 방법에 의해서 수행된다.Referring to FIG. 6, the butterfly calculation of the Redix-4 structure 16 point FFT is performed by two butterfly stages, each stage consisting of four butterfly parts. Here, the operation of the butterfly part is performed by the method of FIG. 5 and Equation 3 as described above.
통상적인 FFT/IFFT 구조에서 상술한 레딕스-2 구조는 256, 512, 1024 및 2048 등의 2n으로 구성되는 모든 입력을 처리할 수 있으나, 상대적으로 처리속도가 느린 단점이 있다. 반면, 레딕스-4 구조는 256 및 1024 등의 4n으로 구성되는 입력을 처리할 수 있으나, 512 또는 2048 등의 입력모드의 경우는 4n의 형태가 아니기 때문에 처리할 수 없는 단점이 있다. 따라서, 이런점을 감안하면, 레딕스-2 구조와 레딕스-4 구조를 조합하여 이용하는 것이 바람직하다.In the conventional FFT / IFFT structure, the above-described Redix-2 structure can process all inputs composed of 2 n such as 256, 512, 1024, and 2048, but has a relatively slow processing speed. On the other hand, the Redix-4 structure can process an input composed of 4 n such as 256 and 1024, but the input mode such as 512 or 2048 cannot be processed because it is not 4 n . Therefore, in view of this, it is preferable to use a combination of the Reddick-2 structure and the Reddix-4 structure.
한편, 상술한 종래의 OFDM에 기반한 데이터 통신 방식에서 전송 효율을 높이기 위해서는 상기 IFFT/FFT 포인트(즉, 상기 수학식들에서 N값)를 가능한 크게 하여야 한다. 그러나, 상기 N 값이 너무 크면 FFT/IFFT를 구현하는 하드웨어의 크기가 상대적으로 증가하게 되므로, 종래의 OFDM에 기반한 데이터 통신 방식을 구현하기에는 어려운 문제가 있다. 또한, 채널이 시간에 따라 빨리 변하거나 주파수 선택적 페이딩의 특성을 갖는 경우, 상기 N 값이 너무 크면 하나의 OFDM 심볼 구간 동안 채널의 변화가 생겨 OFDM 시스템의 장점을 얻기 쉽지 않다. 이러한 경우 OFDM의 장점을 얻으려면, 부가적인 채널 추정이 필요하다.Meanwhile, in order to increase transmission efficiency in the aforementioned OFDM-based data communication scheme, the IFFT / FFT point (ie, N value in the above equations) should be made as large as possible. However, if the N value is too large, the size of hardware for implementing FFT / IFFT is relatively increased, which makes it difficult to implement a data communication scheme based on the conventional OFDM. In addition, when the channel changes quickly with time or has a characteristic of frequency selective fading, if the N value is too large, a channel change occurs during one OFDM symbol period, and thus it is not easy to obtain the advantages of the OFDM system. In this case, additional channel estimation is needed to take advantage of OFDM.
또한, 상기 OFDM 시스템에 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding; 이하 'AMC'라 한다.) 기술을 사용하게 될 경우, 부반송파 단위로 변조 및 채널부호화를 수행할 수 있다. 따라서, 상기 OFDM 시스템에서 각 부반송파가 독립적인 채널을 겪는다고 가정할 경우, 상기 부반송파별로 AMC를 적용하게 되면 최대 데이터 전송률을 얻을 수 있다. 한편, 상기 AMC에서 어떤 변조방식을 사용할 것인지 또는 채널 부호화 비율을 얼마나 할 것인지는 단말기 측에서 보내는 귀환 정보(feedback information)를 보고 결정하게 된다.In addition, when an adaptive modulation and coding (AMC) technique is used in the OFDM system, modulation and channel encoding may be performed in subcarrier units. Therefore, when it is assumed that each subcarrier undergoes an independent channel in the OFDM system, the maximum data rate can be obtained by applying AMC for each subcarrier. On the other hand, what modulation scheme to use in the AMC or how much the channel coding rate is determined based on feedback information sent from the terminal.
각각의 단말기(즉, 사용자)는 상기 기지국에서 보낸 기본 신호(reference channel)로서 예컨대, pilot channel, pilot subcarrier, 또는 프리앰블 신호 등을 이용하여 채널에 대한 정보를 얻을 수 있고, 상기 채널에 대한 정보를 기지국에 보내면 기지국은 이에 따라 변조방식과 채널 부호화 비율을 정하여 데이터 송수신을 하게 한다. 그런데, 상기 OFDM 시스템에서 데이터 송수신을 개시할 때 상술한 FFT/IFFT 포인트가 결정되면, 상기 결정된 FFT/IFFT 포인트를 고정적으로 사용하게 된다. 이에 따라 상기 고정된 FFT 포인트에서 상술한 AMC 기술을 적용하는 데에는 한계가 있다는 문제점이 있다. 즉, 고정된 FFT/IFFT 포인트를 가지는 OFDM 시스템에서는 항상 일정한 송수신하는 데이터가 항상 일정한 수의 포인트에 매핑되어 전송되므로 효과적인 AMC를 구현할 수 없게 된다.Each terminal (ie, a user) may obtain information about a channel using a pilot channel, a pilot subcarrier, or a preamble signal as a reference channel sent from the base station, and obtain information on the channel. When sent to the base station, the base station determines the modulation scheme and the channel coding rate accordingly to allow data transmission and reception. However, when the above-mentioned FFT / IFFT point is determined when starting data transmission and reception in the OFDM system, the determined FFT / IFFT point is fixedly used. Accordingly, there is a problem in that there is a limit in applying the above-described AMC technique in the fixed FFT point. That is, in an OFDM system having a fixed FFT / IFFT point, data that is constantly transmitted and received is always mapped and transmitted to a certain number of points, thereby preventing effective AMC.
또한, 저속의 음성 서비스부터 고속의 데이터 서비스까지 다양한 속도와 특성이 공존하는 멀티미디어 무선 통신 환경에서, 사용자의 요구에 의하여 단말기의 가격이나 용도에 따라 제한된 서비스만을 원하는 경우가 있다. 예를 들어, 저가의 단말기는 음성 서비스 같은 저속의 데이터 서비스만을 제공받기 원하며, 고가의 단말기는 고속 데이터 서비스와 비디오 서비스를 원할 것이다.In addition, in a multimedia wireless communication environment where various speeds and characteristics, such as a low speed voice service and a high speed data service, exist, only a limited service may be desired depending on a price or a purpose of a terminal by a user's request. For example, low cost terminals would like to receive only low speed data services, such as voice services, while expensive terminals will want high speed data services and video services.
따라서, 멀티미디어 무선 통신 환경에서, 음성 서비스 및 저속의 단말기를 위해서는 최대 데이터 전송률보다 최고 품질을 위한 FFT 포인트를 선택해야 하고, 고속 데이터 서비스를 위해서는 주어진 환경에서 최대 데이터 전송을 함에 초점을 맞추어 FFT 포인트(즉, 상기에서 N 값)를 선택해야 된다. 그러나, 종래의 OFDM에 기반한 데이터 통신 방식은 FFT 포인트를 고정시킨 채 채널 추정과 AMC 기술만으로 상기와 같은 문제점을 극복하려 하기 때문에 효과적으로 해결하지 못하게 되는 한계점을 갖는다.Therefore, in a multimedia wireless communication environment, the FFT point should be selected for the highest quality than the maximum data rate for the voice service and the low speed terminal, and the FFT point (FFT point) will be focused on the maximum data transmission in a given environment for the high speed data service. That is, the value N in the above) should be selected. However, the conventional OFDM-based data communication method has a limitation in that it cannot effectively solve the above problems with only channel estimation and AMC while fixing the FFT point.
따라서, 본 발명의 목적은 OFDM 통신 시스템에서 채널의 변화에 따라 FFT/IFFT 포인트를 가변적으로 적용하는 고속 푸리에 변환/역변환 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a fast Fourier transform / inverse transform apparatus and method for variably applying an FFT / IFFT point according to a channel change in an OFDM communication system.
본 발명의 다른 목적은 OFDM 통신 시스템에서 최대 데이터 전송률을 제공하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for providing a maximum data rate in an OFDM communication system.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 속도와 특성이 공존하는 멀티미디어 무선 통신 환경을 위한 OFDM 통신 시스템에서, 제공하는 서비스에 맞게 적응적으로 고속 푸리에 변환/역변환을 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for performing Fast Fourier Transform / Inverse Transform adaptively to a service provided in an OFDM communication system for a multimedia wireless communication environment having various speeds and characteristics.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 소정의 데이터를 복수의 서브캐리어를 통해 고속 푸리에 변환 및 역변환(FFT/IFFT) 하여 전송하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 통신 시스템에서, 상기 고속 푸리에 변환 및 역변환하는 방법에 있어서, 상기 데이터를 전송하는 무선 환경에 대한 채널 추정 정보에 따라 상기 고속 푸리에 변환 및 역변환에서의 입력 포인트 수를 가변하여 상기 고속 푸리에 변환 및 역변환 처리를 수행함을 특징으로 한다.The method of the present invention for achieving the above objects; In an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication system for transmitting predetermined data via fast Fourier transform and inverse transform (FFT / IFFT) through a plurality of subcarriers, the fast Fourier transform and inverse transform method includes: The fast Fourier transform and the inverse transform are performed by varying the number of input points in the fast Fourier transform and the inverse transform according to channel estimation information for a wireless environment.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 소정의 데이터를 복수의 서브캐리어를 통해 고속 푸리에 변환 및 역변환(FFT/IFFT) 하여 전송하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 통신 시스템에서, 단말기에서 기지국으로 상기 데이터를 역고속 푸리에 변환(IFFT)하여 전송하는 방법에 있어서, 상기 데이터를 전송하는 무선 환경에 대한 채널 추정 정보에 따라 상기 역고속 푸리에 변환에서의 입력 포인트 수를 결정하는 과정과, 상기 데이터를 상기 결정된 입력 포인트 수에 따라 역고속 푸리에 변환하여 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.In addition, the method of the present invention for achieving the above objects; In an orthogonal frequency division multiplex (OFDM) communication system in which predetermined data is transmitted through fast Fourier transform and inverse transform (FFT / IFFT) through a plurality of subcarriers, the data is transmitted by inverse fast Fourier transform (IFFT) from a terminal to a base station. The method of claim 1, further comprising: determining the number of input points in the inverse fast Fourier transform according to channel estimation information on a wireless environment for transmitting the data, and performing inverse fast Fourier transform on the data according to the determined number of input points Characterized in that the transmission process.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 소정의 데이터를 복수의 서브캐리어를 통해 고속 푸리에 변환 및 역변환(FFT/IFFT) 하여 전송하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 통신 시스템에서, 단말기에서 기지국으로 상기 데이터를 역고속 푸리에 변환(IFFT)하여 전송하는 방법에 있어서, 상기 데이터를 전송하는 무선 환경에 대한 채널 추정 정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 채널 추정 정보에 따라 결정된 상기 역고속 푸리에 변환에서의 입력 포인트 수를 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 데이터를 상기 기지국으로부터 수신한 상기 결정된 입력 포인트 수에 따라 역고속 푸리에 변환하여 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.In addition, the method of the present invention for achieving the above objects; In an orthogonal frequency division multiplex (OFDM) communication system in which predetermined data is transmitted through fast Fourier transform and inverse transform (FFT / IFFT) through a plurality of subcarriers, the data is transmitted by inverse fast Fourier transform (IFFT) from a terminal to a base station. The method of claim 1, further comprising: transmitting channel estimation information on the wireless environment for transmitting the data to the base station, and receiving, from the base station, the number of input points in the inverse fast Fourier transform determined according to the channel estimation information. And inversely fast Fourier transforming and transmitting the data according to the determined number of input points received from the base station.
한편, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 단말기 장치는; 소정의 데이터를 복수의 서브캐리어를 통해 고속 푸리에 변환 및 역변환(FFT/IFFT) 하여 전송하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 통신 시스템에서, 상기 데이터를 역고속 푸리에 변환(IFFT)하여 전송하는 단말기 장치에 있어서, 상기 데이터를 전송하는 무선 환경에 대한 채널 추정 정보에 따라 상기 역고속 푸리에 변환에서의 입력 포인트 수를 결정하는 역고속 푸리에 변환(IFFT) 포인트 결정기와, 상기 데이터가 상기 결정된 입력 포인트 수에 따라 역고속 푸리에 변환되도록 역고속 푸리에 변환기를 제어하는 역고속 푸리에 변환 제어기를 포함함을 특징으로 한다.On the other hand, the terminal device of the present invention for achieving the above objects; In an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication system that transmits predetermined data through fast Fourier transform and inverse transform (FFT / IFFT) through a plurality of subcarriers, the terminal device transmits the data by inverse fast Fourier transform (IFFT). An inverse fast Fourier transform (IFFT) point determiner for determining the number of input points in the inverse fast Fourier transform according to channel estimation information for a wireless environment for transmitting the data, and the data according to the determined number of input points And an inverse fast Fourier transform controller for controlling the inverse fast Fourier transform to be inverse fast Fourier transform.
한편, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 기지국 장치는; 소정의 데이터를 복수의 서브캐리어를 통해 고속 푸리에 변환 및 역변환(FFT/IFFT) 하여 전송하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 통신 시스템에서, 상기 데이터를 역고속 푸리에 변환(IFFT)하여 전송하는 기지국 장치에 있어서, 상기 데이터를 전송하는 무선 환경에 대한 채널 추정 정보를 단말기로부터 수신하고, 상기 수신된 채널 추정 정보에 따라 결정된 상기 역고속 푸리에 변환에서의 입력 포인트 수를 결정하는 역고속 푸리에 변환(IFFT) 포인트 결정기와, 상기 데이터가 상기 결정된 입력 포인트 수에 따라 역고속 푸리에 변환되도록 역고속 푸리에 변환기를 제어하는 역고속 푸리에 변환 제어기를 포함함을 특징으로 한다.On the other hand, the base station apparatus of the present invention for achieving the above objects; In an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) communication system that transmits predetermined data through fast Fourier transform and inverse transform (FFT / IFFT) through a plurality of subcarriers, the base station apparatus transmits the data by inverse fast Fourier transform (IFFT). An inverse fast Fourier transform (IFFT) point for receiving channel estimation information for a wireless environment for transmitting the data from a terminal and for determining the number of input points in the inverse fast Fourier transform determined according to the received channel estimation information And a inverse fast Fourier transform controller for controlling an inverse fast Fourier transform such that the data is inverse fast Fourier transformed according to the determined number of input points.
이하, 본 발명에 따른 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in accordance with the present invention will be described in detail. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.
본 발명은 전체 부반송파(sub-carrier)들의 개수가 N개인 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서 최대 데이터 전송률을 제공하는 적응적 고속 푸리에 변환/역변환(Fast Fourier Transform/ Inverse Fast Fourier Transform; 이하 'FFT/IFFT'라 칭하기로 한다) 장치 및 방법을 제안한다.The present invention provides an adaptive fast Fourier transform / inverse transform that provides a maximum data rate in an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) communication system in which the total number of sub-carriers is N. (Fast Fourier Transform / Inverse Fast Fourier Transform; hereinafter referred to as 'FFT / IFFT') An apparatus and method are provided.
즉, 본 발명은 상기 최대 데이터 전송률을 제공하기 위하여 채널 환경 및 제공하고자 하는 서비스의 종류에 따라 상기 FFT/IFFT의 연산 포인트를 가변적으로 제어하게 된다.That is, the present invention variably controls the operation point of the FFT / IFFT according to the channel environment and the type of service to be provided in order to provide the maximum data rate.
여기서, 상기 OFDM 통신 시스템은 실제 부반송파들의 개수가 N개이지만, 시간 영역에서 DC 성분을 나타내는 0번 부반송파에 널 데이터(null data), 즉 0 데이터(0 data)를 삽입해야 하고, 또한 시간 영역에서 보호 구간(Guard interval)을 나타내는 부반송파들에 널 데이터를 삽입하기 때문에 실제 FFT/IFFT 입력에 사용되는 부반송파들의 개수는 NFFT개가 된다. 따라서, 실제 데이터 전송을 위해 가용한 FFT/IFFT 포인트는 최대 NFFT가 되는 것이다. 또한, 본 발명에서 적응적 FFT/IFFT 블록에서 사용하는 채널 귀환 정보는 OFDM 시스템의 수신단에서 사용하는 채널 추정 값을 사용하거나, AMC 구조 등 각 단말기가 겪는 채널 상황을 반영할 수 있는 기존 채널 정보 등을 사용할 수 있다.In the OFDM communication system, although the actual number of subcarriers is N, null data, that is, zero data, must be inserted into subcarrier 0, which represents a DC component in the time domain. Since null data is inserted into subcarriers indicating a guard interval, the number of subcarriers used for the actual FFT / IFFT input is N FFT . Therefore, the FFT / IFFT point available for actual data transmission is the maximum N FFT . In addition, the channel feedback information used in the adaptive FFT / IFFT block according to the present invention uses the channel estimation value used at the receiving end of the OFDM system, or the existing channel information that can reflect the channel situation experienced by each terminal such as an AMC structure. Can be used.
한편, 이하에서 사용되는 NFFT는 상술한 바와 같이 실제 FFT 입력에 사용되는 부반송파들의 개수를 의미하며, 본 발명에 따라 상기 NFFT를 가변적으로 할 경우, 송신측에서 고려되여야 하는 IFFT의 입력에 사용되는 부반송파의 개수, 즉 NIFFT는 상기 NFFT와 같게 되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the N FFT used hereinafter means the number of subcarriers used for the actual FFT input as described above, and when the N FFT is varied according to the present invention, the N FFT is applied to the input of the IFFT to be considered by the transmitter. The number of subcarriers used, i.e., N IFFT , is preferably equal to the N FFT .
상기 본 발명에 따른 적응적 FFT/IFFT 블록의 구조는 일반적인 FFT/IFFT 블록의 구조를 통해 구현이 가능하며, 채널 정보 및 제공하고자 하는 서비스의 종류가 FFT/IFFT 블록의 제어 신호로서 존재하며, 상기 제어 신호에 따라 NFFT의 개수(즉, 입출력 포인트의 개수)가 바뀌도록 되어있다. 또한, 상기 제어 신호와 NFFT의 관계는 테이블화 되어 메모리에 저장되는 것이 바람직하며, 상기 관계에 따라 NFFT를 변화시키거나, 상기 제어 신호 값들 중 채널 정보 값을 특정 임계치와 비교하여 이에 따라 상기 NFFT를 조절할 수도 있다.The structure of the adaptive FFT / IFFT block according to the present invention can be implemented through the structure of a general FFT / IFFT block, and the channel information and the kind of service to be provided exist as a control signal of the FFT / IFFT block. According to the control signal, the number of N FFTs (that is, the number of input / output points) is changed. In addition, it is preferable that the relationship between the control signal and the N FFT is tabled and stored in a memory. The N FFT may be changed according to the relationship, or the channel information value among the control signal values may be compared with a specific threshold. N FFT can also be adjusted.
한편, 상기 FFT/IFFT 블록은 레딕스-2 또는 레딕스-4 등 여러 NFFT 포인트 FFT/IFFT를 구현할 수 있는 구조로 구성되며, 제어 신호에 따라 원하는 NFFT 포인트의 FFT/IFFT를 구현하는 특성을 가진다. 또한, 상기 제어신호에 따라 변화되는 NFFT에따라 기지국에서 동일한 포인트로 FFT 변한을 수행하려면, 상기 변환된 NFFT를 계속하여 알아야 한다. 따라서, 상기 단말기는 변환된 NFFT정보를 기지국으로 전송하도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the FFT / IFFT block is composed of a structure that can implement a number of N FFT point FFT / IFFT, such as Red Dix-2 or Red Dix-4, the characteristics of implementing the FFT / IFFT of the desired N FFT point according to the control signal Has In addition, to perform the FFT change to the same point in the base station according to the N FFT changed according to the control signal, it is necessary to continuously know the converted N FFT . Therefore, the terminal preferably transmits the converted N FFT information to the base station.
이하, 본 발명에 따른 적응적 FFT/IFFT 장치 및 방법을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an adaptive FFT / IFFT apparatus and method according to the present invention will be described in more detail.
먼저, 주어진 대역폭과 최대 지연(maximum delay spread)을 고려하여 FFT/IFFT의 NFFT가 정해진 후, 실제 전송하고자 하는 데이터가 송수신되기 전에 프리앰블(preamble) 신호가 송신부를 통해 송신된다. 상기 프리앰블은 기본 신호 (reference signal)로서, 기지국이 단말기에게 제공하는 서비스에 대한 내용을 포함하고, 수신단이 상기 수신한 프리앰블을 이용해 동기를 맞추거나 채널 추정을 하는데 사용된다.First, after N FFT of the FFT / IFFT is determined in consideration of a given bandwidth and a maximum delay spread, a preamble signal is transmitted through a transmitter before the data to be transmitted is actually transmitted and received. The preamble is a reference signal, and includes information on a service provided by a base station to a terminal. The preamble is used for synchronization or channel estimation by the receiver using the received preamble.
이때, 송수신단 양쪽 모두 상기 프리앰블에 대한 정보를 이미 알고 있기 때문에, 상기 이미 알고 있는 프리앰블 신호를 통해 동기를 맞출 수 있으며, 상기 수신된 신호의 위상이 틀어진 정도를 추정하여 채널 추정을 할 수도 있다. 상기 프리앰블 신호와 동일한 기능을 하는 신호로서 파일럿 신호(pilot signal)가 있으며, 본 발명에서는 상기 기본 신호들의 종류와 관계없이, 상기 기본 신호의 결과인 채널 추정 값을 이용하게 된다. 따라서, 상기 단말기가 수신하는 기본 신호가 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호 여부에 상관 없이 본 발명의 적용이 가능함은 자명하다.At this time, since both the transmitting and receiving end already know the information on the preamble, it is possible to synchronize by using the known preamble signal, it is also possible to estimate the degree of the phase shift of the received signal to estimate the channel. As a signal having the same function as the preamble signal, a pilot signal is used. In the present invention, a channel estimation value that is a result of the basic signal is used regardless of the types of the basic signals. Therefore, it is obvious that the present invention can be applied regardless of whether the basic signal received by the terminal is a preamble signal or a pilot signal.
통상적인 통신 시스템에서는 기지국과 단말기 사이에 송수신되는 데이터가 겪는 채널 왜곡은 상기 기본 신호(reference signal)의 채널 추정 동작을 통해 보상한다. 그러나, 이는 제공하고자 하는 데이터 서비스의 종류(음성, SMS, 정지/동영상 전송 서비스 등)들을 고려하지 않고, 주어진 파라미터에서 수동적인 채널 추정만을 하는 것이다.In a typical communication system, channel distortion experienced by data transmitted and received between a base station and a terminal is compensated through a channel estimation operation of the reference signal. However, this does not take into account the kind of data service (voice, SMS, still / video transmission service, etc.) to be provided, but only passive channel estimation in a given parameter.
한편, 본 발명은 상기와 같이 제공되는 서비스의 종류와 상술한 채널 추정값을 바탕으로 적응적으로 NFFT를 정하여, 단말기의 속도에서 오는 채널 왜곡을 효율적으로 추정해내고, 이에 따라 최대 데이터 전송률과 최고 품질을 제공할 수 있는 FFT/IFFT 장치 및 방법을 제안한다.Meanwhile, the present invention adaptively determines an N FFT based on the type of service provided as described above and the channel estimation value described above, and effectively estimates the channel distortion coming from the speed of the terminal. We propose an FFT / IFFT apparatus and method that can provide quality.
물론, 최초 단말기가 프리앰블 신호를 수신할 때, 서비스할 데이터의 종류를 확인하고, 상기 프리앰블 신호에 의한 채널 추정을 통해 채널 정보를 파악하여, 단말기 스스로 FFT/IFFT 포인트를 결정할 수도 있다. 그러나, 변경된 FFT/IFFT 포인트를 단말기에서 결정할 경우, 기지국은 변경된 FFT/IFFT 포인트를 알 수 없으므로, 상기 기지국에서 상기 FFT/IFFT 포인트를 변경하여 상기 변경된 FFT/IFFT 정보를 단말기에게 알려주도록 하는 것이 바람직하다.Of course, when the first terminal receives the preamble signal, the terminal may check the type of data to be serviced, determine channel information through channel estimation based on the preamble signal, and determine the FFT / IFFT point by itself. However, when the terminal determines the changed FFT / IFFT point, the base station cannot know the changed FFT / IFFT point, so that the base station changes the FFT / IFFT point to inform the terminal of the changed FFT / IFFT information. Do.
그렇지 않고 상술한 바와 같기 단말기에서 FFT/IFFT 포인트를 결정할 경우, 기지국이 변경된 FFT/IFFT 포인트를 알 수 있도록 상기 변경된 포인트 정보를 기지국으로 전송하여야 한다. 즉, 단말기에서 변경된 FFT/IFFT 포인트로 데이터를 전송하기 전에 상기 단말기에서 기지국으로 시그널링(signaling)을 하여 변경된 정보를 알려준다면, 상기 단말기에서 FFT/IFFT 포인트를 변경하는 것도 가능하다.Otherwise, when the terminal determines the FFT / IFFT point as described above, the changed point information should be transmitted to the base station so that the base station knows the changed FFT / IFFT point. That is, if the terminal informs the changed information by signaling from the terminal to the base station before transmitting data to the changed FFT / IFFT point, the terminal may change the FFT / IFFT point.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예로서 단말기는 프리앰블 신호등을 통해 추정한 채널 정보를 귀환 정보(feedback information)로서 기지국에게 전송하고, 기지국은 상기 귀환 정보와 서비스 종류 정보를 제어 신호로 입력으로 받아 상기 입력된 제어 신호의 조건에 맞는 FFT/IFFT 포인트를 결정한다. 이후, 다음 프리앰블을 전송할 때 상기 결정된 FFT/IFFT 포인트의 정보를 단말기에게 알려주게 된다. 상기와 같은 실시예에 의하면, 기지국에서 상기 FFT/IFFT 포인트를 판단하여 결정하므로, 단말기 알고리즘의 복잡도를 낮출 수가 있다. 물론, 상술한 바와 같이 몇 가지의 과정을 추가하여, 단말기가 상기 FFT/IFFT 포인트를 결정하고, 상기 결정된 FFT/IFFT 포인트를 기지국에 알려서 적응적 FFT/IFFT를 구현할 수도 있다.Therefore, as a preferred embodiment of the present invention, the terminal transmits the channel information estimated through the preamble signal to the base station as feedback information, and the base station receives the feedback information and the service type information as a control signal and receives the input. Determine the FFT / IFFT point that meets the condition of the control signal. Thereafter, when transmitting the next preamble, the terminal informs the terminal of the information of the determined FFT / IFFT point. According to the above embodiment, since the base station determines and determines the FFT / IFFT point, the complexity of the terminal algorithm can be reduced. Of course, by adding some processes as described above, the terminal may determine the FFT / IFFT point, and inform the base station of the determined FFT / IFFT point to implement an adaptive FFT / IFFT.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국 또는 단말기에서의 적응적 FFT/IFFT 포인트 결정 절차를 설명한다.Hereinafter, an adaptive FFT / IFFT point determination procedure in a base station or a terminal according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 FFT/IFFT 포인트를 기지국에서 결정하는 절차를 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a procedure of determining an FFT / IFFT point at a base station according to the first embodiment of the present invention.
상기 도 7을 참조하면, 단말기(700)는 기지국(750)으로부터 기 설정된 시간 간격(예컨대, 프레임 단위)으로 프리앰블 신호를 수신(711)한다. 상술한 바와 같이, 상기 단말기(700)는 상기 수신된 프리앰블 신호를 통해 각 서브캐리어들의 채널 추정을 수행(713)한다. 한편, 상기 채널 추정은 상술한 바와 같이 상기 프리앰블 신호 뿐만아니라 파일럿 신호에 의해서도 수행될 수 있다. 상기 채널 추정이 완료되면, 상기 채널 추정된 정보를 기지국(750)으로 전송(715)한다. 이때, AMC를 적용하는 일반적인 OFDM 시스템의 경우 상기 AMC를 위한 채널 정보를 역방향 채널을 통해 주기적으로 전송하게 되므로, 상기 기지국(750)으로 전송되는 채널 추정 정보는 상기 AMC를 위해 역방향 채널을 통해 전송되는 시그널링을 통해 구현될 수도 있다.Referring to FIG. 7, the terminal 700 receives a preamble signal from the base station 750 at a predetermined time interval (for example, in a frame unit) (711). As described above, the terminal 700 performs a channel estimation of each subcarrier through the received preamble signal (713). Meanwhile, the channel estimation may be performed not only by the preamble signal but also by a pilot signal as described above. When the channel estimation is completed, the channel estimation information is transmitted to the base station 750 (715). In this case, in a general OFDM system using AMC, since channel information for the AMC is periodically transmitted through a reverse channel, channel estimation information transmitted to the base station 750 is transmitted through a reverse channel for the AMC. It may be implemented through signaling.
상기 단말기(700)의 채널 추정 정보를 수신한 기지국(750)은 상기 수신된 채널 추정 정보 및 해당 단말기의 서비스 정보를 이용하여 적절한 FFT/IFFT 포인트를 결정(717)한다. 즉, 상술한 바와 같이 상기 단말기(700)의 채널 상황이 좋을 경우, 상기 FFT/IFFT 포인트들을 많이 할당하는 것이 바람직하며, 채널 상황이 좋지 않을 경우, 상기 FFT/IFFT 포인트들을 적게 할당하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 단말기(700)가 요구하는 서비스의 종류에 따라 고속의 데이터 전송을 요구하는 서비스일 경우, 상기 FFT/IFFT 포인트들을 많이 할당하는 것이 바람직하다. 상기 FFT/IFFT 포인트를 결정하는 방법에 대한 보다 구체적인 예시는 도 9의 설명에서 후술하기로 한다.The base station 750 receiving the channel estimation information of the terminal 700 determines the appropriate FFT / IFFT point using the received channel estimation information and the service information of the terminal (717). That is, as described above, when the channel condition of the terminal 700 is good, it is preferable to allocate a lot of the FFT / IFFT points, and when the channel condition is not good, it is preferable to allocate fewer FFT / IFFT points. . In addition, in the case of a service requiring high-speed data transmission according to the type of service requested by the terminal 700, it is preferable to allocate a lot of the FFT / IFFT points. A more specific example of the method of determining the FFT / IFFT point will be described later in the description of FIG. 9.
상기와 같이 채널 상황 또는 요구되는 서비스의 종류에 따라 상기 FFT/IFFT 포인트 수를 가변적으로 설정함으로써, 보다 효율적인 데이터 전송이 가능하며 시스템 전체의 성능을 향상시킬 수가 있게 된다.By varying the number of FFT / IFFT points according to the channel condition or the type of service required as described above, more efficient data transmission is possible and performance of the entire system can be improved.
한편, 상술한 바와 같이 상기 결정되어 새로운 값으로 변경된 FFT/IFFT 포인트를 통해 송수신이 가능하려면, 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트 값을 단말기(700)가 알 수 있어야 한다. 따라서, 상기 기지국(700)은 결정된 FFT/IFFT 포인트 정보를 상기 해당 단말기(700)로 전송(719)한다.On the other hand, as described above, in order to be able to transmit and receive through the FFT / IFFT point changed to the new value, the terminal 700 must know the changed FFT / IFFT point value. Accordingly, the base station 700 transmits the determined FFT / IFFT point information to the corresponding terminal 700 (719).
이때, 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트 정보는 기지국(750)에서 단말기(700)로 맨 처음 전송하는 정보인 프리앰블에 포함하여 전송하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 단말기(700)는 상기 기지국(750)으로부터 상기 프리앰블을 수신하여, 변경된 IFFT 포인트를 확인한 후, 상기 변경된 IFFT 포인트와 같게 IFFT기의 처리 포인트를 변경하여 준다.In this case, the changed FFT / IFFT point information may be transmitted by being included in the preamble, which is the first information transmitted from the base station 750 to the terminal 700. Accordingly, the terminal 700 receives the preamble from the base station 750, checks the changed IFFT point, and then changes the processing point of the IFFT unit as the changed IFFT point.
즉, 상기 새로이 변경된 상기 FFT/IFFT 포인트 정보를 수신한 상기 단말기(700)는 데이터의 송수신시 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트에 따라 FFT/IFFT 변환을 수행하게 된다. 또한, 상기 기지국(750)도 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트에 따라 FFT/IFFT 변환을 수행한다. 즉, 상기 단말기(700) 및 기지국(750)은 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트 정보를 공유하게 되어, 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트 정보로서 이후의 데이터의 송수신(721)을 수행하게 된다.That is, the terminal 700 receiving the newly changed FFT / IFFT point information performs FFT / IFFT conversion according to the changed FFT / IFFT point when transmitting and receiving data. In addition, the base station 750 also performs FFT / IFFT conversion according to the changed FFT / IFFT point. That is, the terminal 700 and the base station 750 share the changed FFT / IFFT point information, thereby performing subsequent data transmission and reception 721 as the changed FFT / IFFT point information.
상기에서는 FFT/IFFT 포인트를 기지국이 결정하는 절차를 설명하였다. 이하, 도 8을 참조하여 상기 FFT/IFFT 포인트를 단말기가 결정하는 절차를 설명하기로 한다.In the above, the procedure of determining the FFT / IFFT point by the base station has been described. Hereinafter, a procedure of determining, by the terminal, the FFT / IFFT point will be described with reference to FIG. 8.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 FFT/IFFT 포인트를 단말기에서 결정하는 절차를 나타낸 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a procedure of determining an FFT / IFFT point in a terminal according to a second embodiment of the present invention.
상기 도 8을 참조하면, 단말기(800)는 기지국(850)으로부터 기 설정된 시간 간격(예컨대, 프레임 단위)으로 프리앰블 신호를 수신(811)한다. 상술한 바와 같이, 상기 단말기(800)는 상기 수신된 프리앰블 신호를 통해 각 서브캐리어들의 채널 추정을 수행(813)한다. 한편, 상기 채널 추정은 상술한 바와 같이 상기 프리앰블 신호 뿐만아니라 파일럿 신호에 의해서도 수행될 수 있다. 상기 채널 추정이 완료되면, 본 발명의 제2 실시예에 따라 상기 채널 추정 정보 및 해당 단말기의 서비스 정보를 이용하여 적절한 FFT/IFFT 포인트를 결정(815)한다. 상기 FFT/IFFT 포인트들의 결정 방법은 상기 도 7에서와 동일하며, 보다 구체적인 예시는 도 9의 설명에서 후술하기로 한다.Referring to FIG. 8, the terminal 800 receives a preamble signal from the base station 850 at a predetermined time interval (for example, in a frame unit) (811). As described above, the terminal 800 performs channel estimation of each subcarrier through the received preamble signal (813). Meanwhile, the channel estimation may be performed not only by the preamble signal but also by a pilot signal as described above. When the channel estimation is completed, an appropriate FFT / IFFT point is determined using the channel estimation information and the service information of the terminal according to the second embodiment of the present invention (815). The method of determining the FFT / IFFT points is the same as in FIG. 7, and a detailed example thereof will be described later with reference to FIG. 9.
상기와 같이 채널 상황 또는 요구되는 서비스의 종류에 따라 상기 FFT/IFFT 포인트 수를 가변적으로 설정함으로써, 보다 효율적인 데이터 전송이 가능하며 시스템 전체의 성능을 향상시킬 수가 있게 된다.By varying the number of FFT / IFFT points according to the channel condition or the type of service required as described above, more efficient data transmission is possible and performance of the entire system can be improved.
한편, 상술한 바와 같이 상기 결정되어 새로운 값으로 변경된 FFT/IFFT 포인트를 통해 송수신이 가능하려면, 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트 값을 기지국(850)이 알 수 있어야 한다. 따라서, 상기 단말기(800)는 결정된 FFT/IFFT 포인트 정보를 상기 기지국(850)으로 전송(817)한다.On the other hand, as described above, in order to be able to transmit and receive through the FFT / IFFT point determined and changed to the new value, the base station 850 must know the changed FFT / IFFT point value. Accordingly, the terminal 800 transmits the determined FFT / IFFT point information to the base station 850 (817).
상기 새로이 변경된 상기 FFT/IFFT 포인트 정보를 수신한 상기 기지국(850)은 데이터의 송수신시 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트에 따라 FFT/IFFT 변환을 수행하게 된다. 또한, 상기 단말기(800)도 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트에 따라 FFT/IFFT 변환을 수행한다. 즉, 상기 단말기(800) 및 기지국(850)은 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트 정보를 공유하게 되어, 상기 변경된 FFT/IFFT 포인트 정보로서 이후의 데이터의 송수신(819)을 수행하게 된다.The base station 850 receiving the newly changed FFT / IFFT point information performs FFT / IFFT conversion according to the changed FFT / IFFT point when transmitting and receiving data. In addition, the terminal 800 performs FFT / IFFT conversion according to the changed FFT / IFFT point. That is, the terminal 800 and the base station 850 share the changed FFT / IFFT point information, thereby performing transmission and reception of data 819 as the changed FFT / IFFT point information.
상기 도 7 및 도 8에서는 본 발명에 따라 FFT/IFFT 포인트를 결정하여 데이터를 송수신하는 과정을 설명하였다. 이하 도 9를 참조하여 상기 단말기 또는 기지국에서 상기 FFT/IFFT 포인트 값을 결정하는 방법을 설명한다.7 and 8 illustrate a process of transmitting and receiving data by determining an FFT / IFFT point according to the present invention. Hereinafter, a method of determining the FFT / IFFT point value in the terminal or the base station will be described with reference to FIG. 9.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 채널 환경에 따라 FFT/IFFT 포인트를 결정하는 절차를 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a procedure for determining an FFT / IFFT point according to a channel environment according to an embodiment of the present invention.
상기 도 9를 설명하기에 앞서, 상기 FFT/IFFT 포인트를 결정하기 위하여 수행하는 채널 추정 방법은 시간 영역에서 수행할 수도 있으며, 주파수 영역에서 수행할 수도 있다. 상기 FFT/IFFT 포인트 결정을 위한 채널 추정을 시간 영역에서 수행할 경우, 파일럿 부반송파의 개수 및 각 파일럿 신호를 통한 채널 추정치를 통해 결정하게 되며, 상기 채널 추정을 주파수 영역에서 수행할 경우, 사용된 OFDM 심볼의 개수 및 각 OFDM 심볼에 해당하는 채널 추정치를 통해 결정하게 된다.Before describing FIG. 9, the channel estimation method performed to determine the FFT / IFFT point may be performed in the time domain or may be performed in the frequency domain. When the channel estimation for the FFT / IFFT point determination is performed in the time domain, the number of pilot subcarriers and the channel estimate through each pilot signal are determined. When the channel estimation is performed in the frequency domain, the OFDM is used. The number of symbols and the channel estimate corresponding to each OFDM symbol are determined.
상기 채널 추정을 주파수 영역에서 수행할 경우 상술한 바와 같이 파일럿 부반송파를 이용하게 되며, 상기 파일럿 부반송파는 리소스를 최소로 사용할 수 있는 상태에서 최적의 채널 추정치를 얻기 위하여 전 대역에 알맞게 배치하게 된다. 상기 파일럿 부반송파의 수와 각 파일럿 부반송파로 수신된 채널 정보를 바탕으로 상기 기지국은 IFFT 포인트를 늘이거나 줄이거나 유지하게 된다.When the channel estimation is performed in the frequency domain, a pilot subcarrier is used as described above, and the pilot subcarriers are appropriately arranged in all bands in order to obtain an optimal channel estimate in a state where resources are minimized. Based on the number of pilot subcarriers and channel information received on each pilot subcarrier, the base station increases, decreases, or maintains an IFFT point.
한편, 상기 채널 추정을 시간 영역에서 수행할 경우, 코히어런스 시간보다 작은 구간을 채널 추정의 기본 단위로 삼는다. 상기 코히어런스 시간은 무선 환경에서 채널 상황이 변하지 않는 최대한의 시간 간격을 의미하며, 일반적으로 OFDM 시스템에서는 1 OFDM 심볼을 코히어런스 시간으로 설정한다. 따라서, 상기 1 OFDM 심볼의 단위로 채널 추정을 하게 된다. 그러나, 본 발명에 따라 상기 IFFT 포인트를 변환하려면, 상기와 같이 1 OFDM 심볼 단위는 너무 주기가 짧으므로 상기 IFFT 포인트의 변경이 너무 잦게 된다. 따라서, 본 발명에 따라 시간 영역에서 채널 추정을 할 경우, 소정의 정해진 복수개의 OFDM 심볼 개수와 상기 복수 개의 OFDM 심볼로부터 구한 채널 추정치를 이용하여 상기 IFFT 포인트를 변환한다.Meanwhile, when the channel estimation is performed in the time domain, a section smaller than the coherence time is used as a basic unit of channel estimation. The coherence time means a maximum time interval in which the channel condition does not change in a wireless environment. In general, an OFDM system sets one OFDM symbol as a coherence time. Therefore, channel estimation is performed in units of 1 OFDM symbol. However, in order to convert the IFFT point according to the present invention, since the period of one OFDM symbol is too short as described above, the change of the IFFT point is too frequent. Accordingly, when channel estimation is performed in the time domain according to the present invention, the IFFT point is converted using a predetermined number of predetermined OFDM symbols and channel estimates obtained from the plurality of OFDM symbols.
한편, 상기 채널 추정값은 비트 에러율(BER; Bit Error Rate)이 될 수도 있으며, 신호 대 잡음비(SNR; Signal to Noise Ratio)가 될 수도 있다. 즉 상기 채널 상태를 반영하여 채널 추정이 가능한 정보라면 어떠한 값이라도 가능하다.The channel estimate value may be a bit error rate (BER) or a signal to noise ratio (SNR). In other words, any value may be used as long as the channel estimation information reflects the channel state.
이하, 도 9의 설명에서는 주파수 영역을 통한 채널 추정 방법을 설명하며, 시간 영역에서의 채널 추정도 상기 주파수 영역을 통한 채널 추정 방법과 대상 파라미터만이 다를 뿐 동일하게 적용 가능함은 자명하다.In the following description of FIG. 9, a channel estimation method through the frequency domain is described, and it is obvious that the channel estimation in the time domain is equally applicable only to the channel estimation method and the target parameter through the frequency domain.
상기 채널 추정을 주파수 영역에서 수행할 경우, 먼저 파일럿 개수 Np 및 상기 각 파일럿 부반송파에 해당하는 채널 추정치 Chp를 수신(901)하게 된다. 한편, 상술한 바와 같이 시간 영역에서 상기 채널 추정을 수행할 경우, 상기 파일럿 개수 대신 OFDM 심볼 개수 및 상기 각 OFDM 심볼에 해당하는 채널 추정치가 사용되어야 한다.When the channel estimation is performed in the frequency domain, first, a pilot number N p and a channel estimate Ch p corresponding to each pilot subcarrier are received 901. On the other hand, when performing the channel estimation in the time domain as described above, the number of OFDM symbols and the channel estimate corresponding to each OFDM symbol should be used instead of the number of pilots.
다음으로, 상기 수신된 파일럿 개수를 카운트 하기 위한 변수 Count 값을 1로 설정하고, 이후 매 파일럿에 대한 채널 추정값을 판단할 때마다 상기 Count 값을 증가시키게 된다. 또한, 상기 각 파일럿 부반송파를 통해 수신된 채널 추정값들 중에서 소정의 임계치 Chth보다 큰 값 및 작은 값에 대한 개수를 카운트하는 변수인 Nup 및 Ndown 값을 0으로 설정한다.Next, a variable Count value for counting the received pilot number is set to 1, and then the count value is increased every time the channel estimate value for each pilot is determined. In addition, N up and N down values, which are variables for counting the number of values larger and smaller than a predetermined threshold Ch th , among the channel estimation values received through the pilot subcarriers, are set to zero.
먼저, 최초 파일럿 부반송파를 통해 수신된 채널 추정값 Ch1을 상기 임계값 Chth와 비교(905)하게 된다. 이때, 상기 채널 추정값 Ch1이 상기 임계값 Chth 보다 클 경우, Nup 값을 1만큼 증가(907)시키게 되며, 상기 채널 추정값 Ch1이 상기 임계값 Chth보다 작을 경우, Ndown 값을 1만큼 증가(909)시키게 된다.First, the channel estimate Ch 1 received on the first pilot subcarrier is compared with the threshold Ch th (905). At this time, when the channel estimate Ch 1 is greater than the threshold Ch th , the N up value is increased by 1 (907). When the channel estimate Ch 1 is smaller than the threshold Ch th , the N down value is 1. Increase by 909.
그런다음, 다음 파일럿 부반송파에 대한 채널 추정값을 판단하기 위하여 상기 Count 값을 1만큼 증가(913)시키고, 상기 Count 값이 사용된 전체 파일럿 부반송파 개수 Np와 같아질 때까지 상기 절차를 반복한다. 만약, 상기 모든 파일럿 부반송파에 대한 채널 추정이 완료되었을 경우, 즉 상기 Count 값이 파일럿 부반송파의 개수 Np가 되었을 경우, 상기 결정된 Nup, Ndown 및 서비스 타입 정보 D type 을 이용하여 상기 FFT/IFFT 포인트를 결정한다.Then, the Count value is increased by 1 to determine the channel estimate value for the next pilot subcarrier (913), and the procedure is repeated until the Count value is equal to the total number of pilot subcarriers N p used. If the channel estimation for all the pilot subcarriers is completed, that is, the count value is the number of pilot subcarriers N p , the FFT / IFFT is performed using the determined N up , N down, and service type information D type . Determine the point.
한편, 상기 결정된 Nup, Ndown 및 서비스 타입 정보 Dtype 을 이용하여 상기 FFT/IFFT 포인트를 결정하는 방법은 하기 <표 1>과 같은 방법에 의해 결정할 수도 있다.Meanwhile, the method of determining the FFT / IFFT point using the determined N up , N down, and service type information D type may be determined by the method shown in Table 1 below.
상기 <표 1>에서, 인덱스 Nup, Ndown 및 Dtype 은 상술한 바와 같이 각각 채널 추정치가 임계치를 넘는 파일럿 개수, 임계치보다 낮은 파일럿 개수 및 서비스할 데이터의 종류를 나타낸다. 상기 서비스할 데이터의 종류는 예컨대, 음성, 정지영상, 동영상 등의 데이터 유형이 될 수 있으며, 상기 <표 1>에서는 편의상 상기 음성, 정지영상 및 동영상에 대해 각각 Dtype을 0, 1 및 2로 설정하기로 한다.In Table 1, the indexes N up , N down, and D type indicate the number of pilots whose channel estimates exceed the threshold, the number of pilots lower than the threshold, and the type of data to be serviced, as described above. The type of data to be serviced may be, for example, a data type such as voice, still image, and video. In Table 1, D type is set to 0, 1, and 2 for the audio, still image, and video for convenience. Let's set it.
상기 <표 1>을 참조하면, 디폴트일 때의 IFFT 포인트는 상기 각 서비스(즉, 음성, 정지영상 및 동영상)에 따라 각각 256, 512, 1024로 설정하고, 제공 가능한 최대 IFFT 포인트는 1024라고 가정한다. 또한, 상기 채널 추정치를 전송하는 파일럿 부반송파의 수가 4개라고 가정한다. 이때, 상기 Nup 및 Ndown은 Nup+N down=4의 관계가 성립된다.Referring to <Table 1>, it is assumed that the default IFFT points are 256, 512 and 1024 according to each service (i.e., voice, still image and video), and the maximum IFFT point that can be provided is 1024. do. In addition, it is assumed that the number of pilot subcarriers transmitting the channel estimate is four. At this time, the N up and N down is a relationship of N up + N down = 4 is established.
본 발명을 적용할때, 상기 Dtype 값이 0이며 채널 추정치가 임계값을 넘는 파일럿 부반송파의 개수가 많을 경우(즉, (3, 1) 및 (4, 0)의 경우), 상기 IFFT 포인트는 디폴트 값인 256에서 512로 늘어난다. 한편, 상기 채널 추정치가 임계값을 넘는 파일럿 부반송파의 개수가 적을 경우(즉, (1, 3) 및 (0, 4)의 경우), 상기 IFFT 포인트는 디폴트 값인 256에서 128로 줄어든다.In the case of applying the present invention, when the D type value is 0 and the number of pilot subcarriers whose channel estimate exceeds the threshold is large (that is, in case of (3, 1) and (4, 0)), the IFFT point is The default value is increased from 256 to 512. On the other hand, if the number of pilot subcarriers whose channel estimate exceeds the threshold is small (that is, in the case of (1, 3) and (0, 4)), the IFFT point is reduced from the default value of 256 to 128.
또한, 상기 Dtype 값이 1이며 채널 추정치가 임계값을 넘는 파일럿 부반송파의 개수가 많을 경우(즉, (3, 1) 및 (4, 0)의 경우), 상기 IFFT 포인트는 디폴트 값인 512에서 1024로 늘어난다. 한편, 상기 채널 추정치가 임계값을 넘는 파일럿 부반송파의 개수가 적을 경우(즉, (1, 3) 및 (0, 4)의 경우), 상기 IFFT 포인트는 디폴트 값인 512에서 256으로 줄어든다.In addition, when the D type value is 1 and the number of pilot subcarriers whose channel estimate exceeds a threshold is large (that is, in the case of (3, 1) and (4, 0)), the IFFT point is the default value of 512 to 1024. To increase. On the other hand, if the number of pilot subcarriers whose channel estimate exceeds the threshold is small (that is, in the case of (1, 3) and (0, 4)), the IFFT point is reduced from the default value of 512 to 256.
또한, 상기 Dtype 값이 2이며 채널 추정치가 임계값을 넘는 파일럿 부반송파의 개수가 많을 경우(즉, (3, 1) 및 (4, 0)의 경우), 상기 IFFT 포인트는 디폴트 값이 1024이므로 그대로 1024 포인트로 유지된다. 한편, 상기 채널 추정치가 임계값을 넘는 파일럿 부반송파의 개수가 적을 경우(즉, (1, 3) 및 (0, 4)의 경우), 상기 IFFT 포인트는 디폴트 값인 1024에서 512로 줄어든다.In addition, when the D type value is 2 and the number of pilot subcarriers whose channel estimate exceeds the threshold is large (that is, in the case of (3, 1) and (4, 0)), the IFFT point has a default value of 1024. It remains at 1024 points. On the other hand, if the number of pilot subcarriers whose channel estimate exceeds a threshold is small (that is, in the case of (1, 3) and (0, 4)), the IFFT point is reduced from the default value of 1024 to 512.
한편, 상기 Dtype 값이 2일 때, 채널 상황이 좋음에도 불구하고, 상기 IFFT 포인트가 늘어나지 않는 이유는, 상기에서 최대 제공 가능한 IFFT 포인트가 1024라고 가정했기 때문이다. 상기 <표 1>은 본 발명의 이해를 위해 일예로 든 것이며, 채널 상황에 따라 증가할 수 있는 IFFT 포인트 수는 설정에 따라 다를 수 있다. 또한, 제공하는 상기 서비스의 종류를 더 세분하여 보다 최적이고 정밀한 IFFT 포인트 수를 조정할 수 있도록 구현하는 것이 가능하다.On the other hand, when the D type value is 2, the reason why the IFFT point does not increase even though the channel condition is good is that the maximum allowable IFFT point is assumed to be 1024. Table 1 is an example for understanding the present invention, and the number of IFFT points that may increase according to channel conditions may vary depending on the setting. In addition, it is possible to implement a subdivision of the above-described service to be able to adjust the number of IFFT points more optimal and precise.
상기에서는 본 발명에 따른 FFT/IFFT 포인트 결정 절차를 설명하였다. 이하, 상기 본 발명이 OFDM 시스템에 적용된 실시예를 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다.In the above, the FFT / IFFT point determination procedure according to the present invention has been described. Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an OFDM system will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템의 송신기 구조를 나타낸 블록도이다.10 is a block diagram showing a transmitter structure of an OFDM system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 10을 참조하면, 상기 OFDM 시스템의 송신기는 심벌 매핑기(symbol mapper; 1011), 직렬/병렬 변환기(serial to parallel converter; 1013), 파일럿 심벌 삽입기(pilot symbol inserter; 1015), IFFT기(1017), 병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter; 1019), 보호 구간 삽입기(guard interval inserter; 1021), 디지털/아날로그 변환기(digital to analog converter; 1023), 무선 주파수(Radio Frequency; 이하 'RF'라 칭하기로 한다) 처리기(1025), IFFT 포인트 제어기(1027) 및 IFFT 포인트 결정기(1029)로 구성된다.Referring to FIG. 10, a transmitter of the OFDM system includes a symbol mapper 1011, a serial to parallel converter 1013, a pilot symbol inserter 1015, and an IFFT device. 1017, parallel to serial converter 1019, guard interval inserter 1021, digital to analog converter 1023, and radio frequency RF ') processor 1025, IFFT point controller 1027 and IFFT point determiner 1029.
한편, 상기 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템의 송신기 구조는 상기 도 1에서 상술한 송신기 구조와 유사하며, 본 발명을 적용하기 위하여 IFFT 포인트를 가변적으로 처리하도록 제어하는 상기 IFFT 포인트 제어기(1027) 및 상기 IFFT 포인트 결정기(1029)를 더 구비한다. 따라서, 본 발명과 관련된 상기 IFFT 포인트 제어기(1027) 및 IFFT 포인트 결정기(1029)를 중심으로 상기 도 10을 설명하기로 한다.Meanwhile, the transmitter structure of the OFDM system according to the embodiment of the present invention is similar to the transmitter structure described above with reference to FIG. 1, and the IFFT point controller 1027 controls to process the IFFT point variably in order to apply the present invention. And the IFFT point determiner 1029. Accordingly, FIG. 10 will be described based on the IFFT point controller 1027 and the IFFT point determiner 1029 related to the present invention.
상기 IFFT 포인트 결정기(1029)에서의 세부 기능은 상기 도 9에서 상술한 바와 같다. 즉, 파일럿 개수 및 각 파일럿 부반송파에 대한 채널 추정치 정보를 수신하고, 상기 채널 추정치 정보 및 서비스 종류에 따라 IFFT 포인트 개수를 결정한다.Detailed functions of the IFFT point determiner 1029 are as described above with reference to FIG. 9. That is, the number of pilots and channel estimate information for each pilot subcarrier are received, and the number of IFFT points is determined according to the channel estimate information and service type.
이때, 상기 송신기가 기지국이며, 상기 기지국에서 상기 IFFT 포인트 개수를 결정할 경우, 상기 결정된 정보는 단말기로 송신되어야 하며, 이후 전송되는 데이터에 대하여 상기 IFFT 포인트 제어기(1027)는 상기 IFFT 포인트 결정기(1019)에서 결정된 IFFT 포인트 개수에 따라 상기 IFFT기(1017)에서 처리되도록 제어한다. 또한, 상기 직렬/병렬 변환기(1013)에서는 상기 변경된 IFFT 포인트에 따라 직렬로 입력되는 심볼을 상기 포인트 개수의 심볼 단위로 병렬 변환한다.In this case, when the transmitter is a base station and the base station determines the number of the IFFT points, the determined information should be transmitted to the terminal, and then the IFFT point controller 1027 receives the IFFT point determiner 1019 for data to be transmitted. According to the number of IFFT points determined in the control to be processed in the IFFT unit 1017. In addition, the serial-to-parallel converter 1013 converts the symbols input in series according to the changed IFFT point in parallel in the symbol unit of the number of points.
한편, 상기 송신기가 단말기이며, 상기 기지국에서 상기 IFFT 포인트 개수를 결정할 경우, 상기 결정된 정보는 단말기로 송신되어야 하며, 상기 단말기가 수신한 IFFT 포인트 정보는 상기 IFFT 포인트 제어기(1027)로 전송되며, 이후 전송되는 데이터에 대하여 상기 IFFT 포인트 제어기(1027)는 상기 IFFT기(1017)에서 상기 결정된 IFFT 포인트 개수에 따라 처리되도록 제어한다.Meanwhile, when the transmitter is a terminal and the base station determines the number of the IFFT points, the determined information should be transmitted to the terminal, and the IFFT point information received by the terminal is transmitted to the IFFT point controller 1027. For the transmitted data, the IFFT point controller 1027 controls the IFFT device 1017 to process the data according to the determined number of IFFT points.
상기에서는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 송신기의 구조를 설명하였다. 이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 수신기의 구조를 설명한다.In the above, the structure of an OFDM transmitter according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, the structure of an OFDM receiver according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템의 수신기 구조를 나타낸 블록도이다.11 is a block diagram illustrating a receiver structure of an OFDM system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 11을 참조하면, 상기 수신기는 RF 처리기(1101), 아날로그/디지털 변환기(analog/digital converter; 1103), 보호 구간 제거기(guard interval remover; 1105), 직렬/병렬 변환기(1107), FFT기(1109), 등화기(equalizer; 1111), 파일럿 심벌 추출기(pilot symbol extractor; 1117), 동기 & 채널 추정기(synchronization & channel estimator; 1119), 병렬/직렬 변환기(1113), 심벌 디매핑기(symbol demapper; 1115), FFT 포인트 제어기(1121) 및 FFT 포인트 결정기(1123)로 구성된다.Referring to FIG. 11, the receiver includes an RF processor 1101, an analog / digital converter 1103, a guard interval remover 1105, a serial / parallel converter 1107, and an FFT device. (1109), equalizer 1111, pilot symbol extractor 1117, synchronization & channel estimator 1119, parallel / serial converter 1113, symbol demapper demapper 1115, FFT point controller 1121, and FFT point determiner 1123.
한편, 상기 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템의 수신기 구조는 상기 도 2에서 상술한 수신기 구조와 유사하며, 본 발명을 적용하기 위하여 FFT 포인트를 가변적으로 처리하도록 제어하는 상기 FFT 포인트 제어기(1121) 및 FFT 포인트 결정기(1123)를 더 구비한다. 따라서, 본 발명과 관련된 상기 FFT 포인트 제어기(1121) 및 FFT 포인트 결정기(1123)를 중심으로 상기 도 11을 설명하기로 한다.Meanwhile, the receiver structure of the OFDM system according to the embodiment of the present invention is similar to the receiver structure described above with reference to FIG. 2, and the FFT point controller 1121 controls to variably process the FFT point in order to apply the present invention. And an FFT point determiner 1123. Accordingly, FIG. 11 will be described based on the FFT point controller 1121 and the FFT point determiner 1123 according to the present invention.
상기 FFT 포인트 결정기(1123)에서의 세부 기능은 상기 도 9에서 상술한 바와 같다. 즉, 상기 동기 및 채널 추정기(1119)로부터 파일럿 개수 및 각 파일럿 부반송파에 대한 채널 추정치 정보를 수신하고, 상기 채널 추정치 정보 및 서비스 종류에 따라 상기 FFT 포인트 결정기(1123)에서 FFT 포인트 개수를 결정한다.Detailed functions of the FFT point determiner 1123 are as described above with reference to FIG. 9. That is, the number of pilots and channel estimate information for each pilot subcarrier are received from the synchronization and channel estimator 1119, and the number of FFT points is determined by the FFT point determiner 1123 according to the channel estimate information and the service type.
이때, 상기 수신기가 기지국이며, 상기 기지국에서 상기 IFFT 포인트 개수를 결정할 경우, 상기 결정된 정보는 단말기로 송신되어야 하며, 이후 전송되는 데이터에 대하여 상기 FFT 포인트 제어기(1121)는 상기 IFFT 포인트 결정기(1123)에서 결정된 FFT 포인트 개수에 따라 상기 FFT기(1109)에서 처리되도록 제어한다. 또한, 상기 직렬/병렬 변환기(1107)에서는 상기 변경된 FFT 포인트에 따라 직렬로 입력되는 심볼을 상기 포인트 개수의 심볼 단위로 병렬 변환한다.In this case, when the receiver is a base station and the base station determines the number of the IFFT points, the determined information should be transmitted to the terminal, and the FFT point controller 1121 may then transmit the IFFT point determiner 1123 to the data to be transmitted. Control by the FFT unit 1109 according to the number of FFT points determined in the. In addition, the serial-to-parallel converter 1107 converts the symbols input in series according to the changed FFT point in parallel in symbol units of the number of points.
한편, 상기 수신기가 단말기이며, 상기 기지국에서 상기 FFT 포인트 개수를 결정할 경우, 상기 결정된 정보는 단말기로 송신되어야 하며, 상기 단말기가 수신한 FFT 포인트 정보는 상기 FFT 포인트 제어기(1121)로 전송되며, 이후 전송되는 데이터에 대하여 상기 FFT 포인트 제어기(1121)는 상기 FFT기(1109)에서 상기 결정된 FFT 포인트 개수에 따라 처리되도록 제어한다. 이때, 상기 FFT 포인트는 기지국에서 결정되어 수신된 정보이므로 상기 FFT 포인트 결정기(1123)는 기지국에서만 구비하면 되고, 상기 단말기에서는 상기 FFT 포인트 제어기(1121)만 구비하면 된다.Meanwhile, when the receiver is a terminal and the base station determines the number of FFT points, the determined information should be transmitted to the terminal, and the FFT point information received by the terminal is transmitted to the FFT point controller 1121. For the transmitted data, the FFT point controller 1121 controls the FFT device 1109 to process the data according to the determined number of FFT points. In this case, since the FFT point is determined and received by the base station, the FFT point determiner 1123 only needs to be provided at the base station, and the terminal only needs to include the FFT point controller 1121.
이하, 도 12를 참조하여 상기 도 10의 IFFT 포인트 제어기(1017)에서 변경된 IFFT 포인트 정보를 이용하여 IFFT기(1017)를 제어하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of controlling the IFFT device 1017 using the changed IFFT point information in the IFFT point controller 1017 of FIG. 10 will be described in more detail with reference to FIG. 12.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 변경된 FFT/IFFT 포인트 정보를 이용하여 IFFT기에서 데이터를 할당하는 절차를 나타낸 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating a procedure of allocating data in an IFFT device using modified FFT / IFFT point information according to an embodiment of the present invention.
상기 도 12를 참조하면, 먼저 변경된 IFFT 포인트 정보(즉, NIFFT)를 입력(1201)하고, 상기 변경된 IFFT 포인트 값이 최대 허용 가능 IFFT 포인트 값인 Nmax 값과 같은지 비교(1203)한다.Referring to FIG. 12, first, the changed IFFT point information (ie, N IFFT ) is input (1201), and the changed IFFT point value is compared with an N max value that is the maximum allowable IFFT point value (1203).
상기 비교 결과, 변경될 IFFT 포인트 수가 상기 IFFT기에서 최대 허용 가능한 포인트 개수가 아니면(즉, 최대 허용 포인트 개수보다 적으면)이면, 상기 변경된 개수만큼의 포인트(즉, [0~NIFFT-1])에는 데이터를 입력하여 IFFT 처리하며, 나머지 데이터가 입력되지 않는 포인트(즉, [NIFFT~Nmax])에는 데이터를 할당하지 않고 0을 입력(1205)한다. 예컨대, 상기 <표 1>에서의 실시예와 같이 IFFT 최대 포인트 개수가 1024라고 가정하고, 변경되는 IFFT 포인트의 수가 512 포인트일 경우, 상기 변경된 512개의 포인트에는 데이터를 할당하며, 상기 데이터가 할당되지 않는 나머지 512개의 포인트에는 0을 삽입한다. 이때, 상기 IFFT 포인터에 데이터를 삽입하는 방법은 상기 도 4a 및 도 4b에서 상술한 바와 같이 소정의 규칙에 따라 삽입하게 된다.As a result of the comparison, if the number of IFFT points to be changed is not the maximum allowable number of points in the IFFT device (i.e., less than the maximum allowable number of points), as many points as the changed number (i.e., [0 to N IFFT -1] ) Is inputted to the IFFT process, and 0 is inputted without assigning data to the point where the remaining data is not input (that is, [N IFFT ~ N max ]). For example, assuming that the maximum number of IFFT points is 1024 as in the embodiment of Table 1, and if the number of changed IFFT points is 512 points, data is allocated to the changed 512 points, and the data is not allocated. Inserts 0 into the remaining 512 points. In this case, the method of inserting data into the IFFT pointer is inserted according to a predetermined rule as described above with reference to FIGS. 4A and 4B.
상기 비교 결과, 변경될 IFFT 포인트 수가 상기 IFFT기에서 최대 허용 가능한 포인트 개수와 일치할 경우, 모든 IFFT 포인트(즉, [0~NIFFT-1])에 데이터를 입력(1207)하여 IFFT 처리한다. 상기 IFFT기로 입력된 데이터들은 IFFT 처리되어 출력(1209)된다.As a result of the comparison, if the number of IFFT points to be changed coincides with the maximum allowable number of points in the IFFT device, data is inputted to all IFFT points (that is, [0 to N IFFT- 1]) 1207 to perform IFFT processing. Data input to the IFFT device is IFFT-processed and output 1209.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같은 본 발명은, OFDM 통신 시스템에서 제공하는 서비스의 종류와 채널 추정값을 바탕으로 적응적으로 IFFT의 포인트를 변경하여, 단말기의 속도에서 오는 채널 왜곡을 효율적으로 보상하게 되는 이점을 가진다. 또한, 상기 포인트가 변경 가능한 FFT/IFFT는 OFDM 통신 시스템의 전체 성능을 향상시킨다는 이점을 가진다. 아울러, 본 발명을 AMC 기술과 같이 적용하여 이용할 경우 최적의 데이터 전송률을 갖도록 구현하는 것이 가능하며, 제공되는 서비스 종류에 따라 최고의 품질로서 전송이 가능하도록 구현하는 것이 가능하다는 이점을 가진다. As described above, the present invention has an advantage of efficiently compensating for channel distortion coming from the speed of a terminal by adaptively changing an IFFT point based on a type of service and a channel estimation value provided by an OFDM communication system. In addition, the FFT / IFFT whose point is changeable has the advantage of improving the overall performance of the OFDM communication system. In addition, when the present invention is applied and used together with the AMC technology, it is possible to implement an optimal data transmission rate, and it is possible to implement the transmission with the best quality according to the type of service provided.
도 1은 통상적인 OFDM 통신 시스템의 송신기 구조를 도시한 도면.1 illustrates a transmitter structure of a conventional OFDM communication system.
도 2는 통상적인 OFDM 통신 시스템의 수신기 구조를 도시한 도면.2 shows a receiver structure of a conventional OFDM communication system.
도 3은 통상적인 FFT 연산에서 레딕스-2(radix-2) 구조의 각 원소에 대한 복소 연산을 나타낸 도면.3 illustrates a complex operation on each element of a radix-2 structure in a typical FFT operation.
도 4a는 통상적인 레딕스-2 구조 16 포인트 FFT 블록에서의 연산 흐름을 나타낸 도면.FIG. 4A shows the flow of computation in a typical Redix-2 structure 16 point FFT block. FIG.
도 4b는 통상적인 레딕스-2 구조 8 포인트 FFT 블록에서의 연산 흐름을 나타낸 도면.4B shows the flow of computation in a typical Redix-2 structure 8 point FFT block.
도 5는 통상적인 FFT 연산에서 레딕스-4 (radix-4) 버터플라이부의 각 원소에 대한 복소 연산을 나타낸 도면.5 shows a complex operation on each element of the Radix-4 butterfly portion in a typical FFT operation.
도 6은 통상적인 레딕스-4 구조 16 포인트 FFT 블록에서의 연산 흐름을 나타낸 도면.FIG. 6 shows the flow of operations in a typical Redix-4 structure 16 point FFT block. FIG.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국에서 FFT/IFFT 포인트를 결정하여 데이터를 송수신하는 절차를 나타낸 흐름도.7 is a flowchart illustrating a procedure for transmitting and receiving data by determining an FFT / IFFT point in a base station according to the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말기에서 FFT/IFFT 포인트를 결정하여 데이터를 송수신하는 절차를 나타낸 흐름도.8 is a flowchart illustrating a procedure for transmitting and receiving data by determining an FFT / IFFT point in a terminal according to a second embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 채널 환경에 따라 FFT/IFFT 포인트를 결정하는 절차를 나타낸 흐름도.9 is a flowchart illustrating a procedure for determining an FFT / IFFT point according to a channel environment according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템의 송신기 구조를 나타낸 블록도.10 is a block diagram illustrating a transmitter structure of an OFDM system according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템의 수신기 구조를 나타낸 블록도.11 is a block diagram showing a receiver structure of an OFDM system according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 변경된 FFT/IFFT 포인트 정보를 이용하여 FFT/IFFT기에서 데이터를 할당하는 절차를 나타낸 흐름도.12 is a flowchart illustrating a procedure for allocating data in an FFT / IFFT device using modified FFT / IFFT point information according to an embodiment of the present invention.
Claims (47)
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2003
- 2003-09-09 KR KR1020030063182A patent/KR20050026193A/en not_active Application Discontinuation
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