KR20050079392A - Ｏｆｄｍ시스템에서의 신호 송수신방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 HARQ(hybrid ARQ)방식을 사용하여 심볼을 재전송하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)시스템에서의 신호 송수신방법에 관한 것으로서, 심볼 재전송시 송신단은 각 부분송파로 전송되는 심볼의 순서를 바꾸어 전송하고, 수신단은 재전송된 심볼을 이전에 수신한 심볼 순서대로 재배치한 다음 이전에 수신한 심볼과 결합하여 원하는 심볼을 검출한다.

Description

ＯＦＤＭ시스템에서의 신호 송수신방법{METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING A SIGNAL IN OFDM SYSTEM}
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM)시스템에 관한 것으로서, 특히 재전송 심볼의 수신효율을 향상시킬 수 있는 신호 송수신방법에 관한 것이다.
지금까지 AMPS(Advanced Mobile Phone System)와 같은 아날로그 방식부터 최신의 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)와 같은 디지털 방식에 이르기까지 다양한 이동통신 표준 기술들이 개발되어 왔다. 이러한 이동통신 환경에서 제한된 무선자원을 여러 사용자가 동시에 사용하기 위해서는 다중화 방법이 필수적이다. 여기서 다중화란 하나의 회선 또는 전송로(유선의 경우 1조의 케이블, 무선의 경우 1조의 송수신기)를 분할하여 독립된 신호를 동시에 송수신할 수 있는 다수의 통신로(채널)를 구성하는 기술을 의미한다.
대표적인 다중화 방식으로는 하나의 회선을 다수의 주파수 대역으로 분할하여 다중화하는 주파수 분할 다중화 방식(FDM: Frequency Division Multiplexing)과, 하나의 회선을 다수의 아주 짧은 시간간격(time interval)으로 분할하여 다중화하는 시분할 다중화 방식(TDM: Time Division Multiplexing) 이 있다. 초기의 1세대 아날로그 이동통신 표준인 AMPS에서는 주파수 분할 다중화 방식(FDM)이 사용되었으며, 2세대 디지털 이동통신 표준인 IS-95에서는 부호 분할 다중화방식(CDM: Code Division Multiplexing) 방식이 적용되었다. 그리고, 차세대 표준인 3세대 이동통신 표준인 cdma2000 및 WCDMA에서도 부호 분할 다중화 방식이 사용되고 있다.
이동통신에서 멀티미디어 데이터의 수요가 계속적으로 증가함에 따라, 대용량의 데이터를 효과적으로 전송하기 위한 다중화 방법의 개발이 요구되어 왔으며, 이러한 고속 데이터 전송에 적합한 다중화 방법의 하나로 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)기술이 제안되었다.
상기 OFDM은 서로 직교인(orthogonal) 다수의 부반송파(sub-carrier)를 통하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 대역폭 당 전송속도의 향상과 다중경로 간섭을 방지하기 위한 디지털 변조 방식이다. 이런 이유로 상기 OFDM은 방송분야에서 유럽의 디지털 오디오 방송(DAB) 및 디지털 텔레비젼 방송(DVB)의 변조방식으로 이미 채택되었으며, 무선랜 분야에서도 규격안(802.11a, HiperLAN II)으로 채택되었다.
도 1은 일반적인 OFDM시스템의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와같이, OFDM시스템에서 송신단은 직렬 데이터 스트림(심볼)을 변조하는 변조부(10)와, 변조된 직렬 데이터를 병렬 데이터로 역다중화하는 역다중화부(11)와, 역다중화된 병렬 데이터를 역고속푸리에변환(Inverse Fast Fourier Transform: IFFT)함으로써 상기 역다중화된 병렬 데이터에 다수의 부반송파를 각각 할당하는 IFFT부(12)를 포함한다.
OFDM시스템의 수신단은 수신신호를 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform: FFT)하여 수신신호에서 부반송파를 분리하는 FFT부(20)와, 부반송파가 분리된 병렬 데이터를 직렬 데이터로 다중화하는 다중화부(21)와, 상기 다중화된 직렬 데이터를 복조하여 원하는 데이터 스트림(심볼)을 검출하는 복조부(22)로 구성된다.
이와 같이 구성된 OFDM시스템의 신호 송수신동작을 설명하면 다음과 같다.
OFDM 시스템에서 변조된 직렬 데이터열(data stream)은 역다중화부(11)에서 N개의 병렬 데이터열로 변환되고, 데이터 전송율을 높이기 위하여 상기 변환된 병렬 데이터열은 IFFT부에서 서로 직교인 부반송파에 각각 할당되어 전송된다. 이때 각 부반송파는 서로 직교성을 유지할 수 있도록 적절히 선택되어야 한다.
실제로 부반송파들 간의 직교성을 만족시키기 위해 송신단의 IFFT부(12)에서는 역고속푸리에변환(IFFT)을 수행하고, 수신단의 FFT부(20)에서는 고속푸리에변환(FFT)을 사용한다. 이 경우 다수의 부반송파들은 서로 직교 관계에 있기 때문에 각 부반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 서로영향을 미치지 않는다(상관없다).
따라서, OFDM전송방식과 같이 다중 반송파를 이용하여 데이터를 전송하는 경우는 하나의 반송파를 사용하여 데이터를 순차 전송하는 경우보다 송신심볼의 간격이 길어져 채널의 시간지연과 임펄스 잡음등을 줄일 수 있다. 그리고, OFDM전송방식에서는 서로 직교인 다수의 부반송파를 사용하기 때문에 연속된 심볼간의 간섭을 줄일 수 있음은 물론 채널 등화의 복잡도를 줄일 수 있다. 또한, OFDM전송방식은 보통의 주파수 분할 다중화(FDM)방식에 비하여 훨씬 많은 반송파의 다중화가 가능하기 때문에 주파수 이용 효율이 높은 잇점이 있다.
도 1에 도시된 OFDM시스템은 송신단에서는 동일한 데이터를 CRC 와 FEC 등을 결합하여 재전송하고, 수신단에서는 재전송된 데이터와 미리 수신한 이전 데이터를 결합하여 수신신호를 검출함으로써 통신품질을 높이는 Hybrid-ARQ(HARQ)방식을 사용하고 있다. 그런데, 종래에는 OFDM 시스템에서 HARQ방식을 사용하여 데이터를 재전송할 경우, 각 부반송파로 전송되는 심볼이 독립적인 페이딩을 겪는다는 것을 이용하여 각 부반송파에 할당되어 전송되는 심볼의 순서를 바꾸어 줌으로써 추가 이득을 얻을 수 있는 것을 간과하고 있다.
본 발명의 목적은 HARQ방식을 사용하는 OFDM시스템에서 각 부분반송파로 전송되는 심볼의 순서를 바꾸어줌으로써 심볼의 수신효율을 증가시킬 수 있는 신호 송수신방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 HARQ(hybrid ARQ)를 사용하여 심볼을 재전송하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)시스템에서, 송신단은 심볼을 재전송할 때 각 부분송파로 전송되는 심볼의 순서를 바꾸어 수신단으로 전송한다. 이 경우, 상기 수신단은 재전송된 심볼을 먼저 수신한 심볼의 순서대로 재배치한 다음 먼저 받은 심볼과 결합하여 원하는 심볼을 검출한다.
본 발명은 수신단에서의 신호 수신효율을 높이기 위하여 송신단에서 동일한 정보를 재전송하는 HARQ방식을 이용하는 OFDM시스템에서 적용된다. 그러나, 본 발명은 다른 표준에 따라 동작하는 통신 시스템에도 적용되어 질 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 OFDM시스템이 다수의 반송파를 사용하여 데이터를 전송할 수 있으며, 각 부분송파로 전송되는 심볼들은 각각 독립적인 페이딩을 겪는 다는 점에 착안하여, 심볼 재전송시에 각 부분반송파로 전송되는 심볼의 순서를 바꾸어 전송함으로써 수신단에서의 신호 수신효율을 높일 수 있는 방안을 제시한다.
도 2는 본 발명에 적용되는 OFDM시스템의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 OFDM시스템은 송수신단에 각각 HARQ처리부(13),(23)가 추가된 점을 제외하면 도 1에 도시된 종래의 OFDM시스템과 동일하다. 즉, 본 발명은 수신단의 신호 수신 효율을 높이기 위해 송신단에서 동일한 정보를 재전송한다. 이때, 종래와 동일한 부분은 동일한 번호를 붙인다.
도 3은 본 발명에 따른 OFDM시스템의 신호 송신방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와같이, 송신단은 심볼 전송시 종래와 동일한 방법으로 각 부반송파에 송신 심볼을 할당하여 전송하고(S10), 수신단은 해당 심볼이 제대로 수신되지 않은 경우 송신단으로 심볼 재전송을 요청함과 함께 상기 수신한 심볼들을 저장한다.
수신단으로부터 심봉 재전송요구가 수신되면(S11), 송신단의 HARQ처리부(13)는 각 부반송파로 재전송될 심볼들을 재배치한 다음(S12) 역다중화부(11)를 통하여 IFFT부(12)로 출력함으로써 IFFT부(12)에서 상기 재배치된 심볼들은 각 각 부반송파에 할당되어 전송된다(S13).
수신단의 HARQ처리부(23)는 FFT부(20)에서 출력된 재전송된 심볼들을 송/수신단에서 미리 약속된 순서대로 다시 재배치한 다음 즉, 먼저 수신한 데이터 심볼의 순서대로 재배치한 다음 다중화부(21)로 출력한다. 다중화부(21)는 재배치된 심볼들을 다중화하여 복조부(22)로 출력하고, 복조부(22)는 상기 다중화된 심볼(재전송된 심볼)과 이전에 수신한 심볼과 결합하여 원하는 심볼을 검출한다.
예를들면, 4개의 부반송파를 이용하는 OFDM시스템을 고려할 경우, 송신단은 최초 전송시에는 데이터 심볼 A, B, C 및 D를 1, 2, 3 및 4번 부반송파로 전송하고, 재전송시에는 약속된 순서대로 동일한 데이터 심볼의 순서를 바꾼 다음 순서가 바뀐 데이터 심볼 C,D,A 및 B를 1, 2, 3, 4번 부반송파로 전송한다. 이럴 경우 각 부반송파의 페이딩 현상이 다르기 때문에 서로 다른 독립적인 페이딩을 격는 부반송파로 심볼의 재전송이 재전송이 일어나게 된다. 그 결과, 본 발명은 재전송시 다이버시티 이득을 얻을 수 있어 재전송 횟수를 감소시킴으로써 시스템의 성능 (throughput)을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명은 HARQ를 사용하는 OFDM 시스템에서 데이터 심볼을 재전송할 때, 각 부반송파로 전송되는 데이터 심볼이 독립적인 페이딩을 겪는 다는 것을 이용하여 각 부반송파에서 전송되는 데이터 심볼의 순서를 바꾸어 줌으로써 신호의 수신효율을 높여 통신 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 OFDM시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 적용되는 HARQ방식의 OFDM시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 OFDM시스템의 신호 전송방법을 나타낸 도면.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
10 : 변조부 11 : 역다중화부
12 : IFFT부 13,23 : HARQ처리부
20 : FFT부 21 : 다중화부
22 : 복조부

Claims (4)

  1. HARQ(hybrid ARQ)를 사용하여 심볼을 재전송하는 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM)시스템에 있어서,
    송신단에서 심볼을 재전송할 때 각 부분송파로 전송되는 심볼의 순서를 바꾸어 수신단으로 전송하는 것을 특징으로 하는 신호 전송방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신단은 재전송된 심볼을 먼저 수신한 심볼의 순서대로 재배치한 다음 먼저 받은 심볼과 결합하여 원하는 심볼을 검출하는 것을 특징으로 하는 신호 전송방법.
  3. HARQ(hybrid ARQ)를 사용하여 심볼을 재전송하는 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM)시스템에 있어서,
    소정의 심볼들을 각 부분송파에 할당하여 전송하는 단계와;
    수신단으로부터 심볼 재전송이 요구되면 상기 심볼들 재배치하는 단계와;
    재배치된 심볼들을 상기 각 부반송파에 할당하여 전송하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 신호 전송방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 수신단은 재전송된 심볼을 먼저 수신한 심볼의 순서대로 재배치한 다음 먼저 받은 심볼과 결합하여 원하는 심볼을 검출하는 것을 특징으로 하는 신호 전송방법.
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