KR20060022642A - 멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 수신 장치및 수신 방법, 송신 장치 및 송신 방법, 및 지연 시간 산출장치 및 지연 시간 산출 방법 - Google Patents

멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 수신 장치및 수신 방법, 송신 장치 및 송신 방법, 및 지연 시간 산출장치 및 지연 시간 산출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 송신 장치 및 송신 방법, 및 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법에 관한 것으로서, 가드·인터벌(guard interval) 구간에 반복 신호를 삽입하지 않고 멀티 캐리어 전송을 행한다. 송신측에서는, 가드·인터벌 구간을 눌(null) 신호로 구성함으로써, 송신 전력을 절약하고, SN비의 열화를 방지한다. 수신 심볼의 선두에서의 지연파 부분은, 고조파를 발생하는 원인로 되어 캐리어 간 간섭을 일으킨다. 수신측에서는, 수신 심볼의 종단 부분을 수신 심볼의 선두의 지연파 성분에 가산 처리한다. 수신 심볼의 선두의 지연파 성분과 가산되어 가드·인터벌 부분의 신호 파형이 연속으로 되고, 서브 캐리어 간의 간섭이 없어진다.
멀티 캐리어 전송, 무선 통신 시스템, 수신 장치, 송신 장치

Description

멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 송신 장치 및 송신 방법, 및 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법 {RADIO COMMUNICATION SYSTEM PERFORMING MULTI-CARRIER TRANSMISSION, RECEPTION DEVICE, RECEPTION METHOD, TRANSMISSION DEVICE, TRANSMISSION METHOD, DELAY TIME CALCULATION DEVICE, AND DELAY TIME CALCULATION METHOD}
본 발명은, 실내 등의 직접파 이외에 복수개의 반사파·지연파가 전반(傳搬)되는 멀티 패스 환경에서 적용되는 멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 송신 장치 및 송신 방법, 및 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법에 관한 것이며, 특히, 지연 폐해 대책을 위해 송신 데이터를 주파수가 상이한 복수개의 캐리어에 분배하여 멀티 캐리어 전송을 행하는, 멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 송신 장치 및 송신 방법, 및 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은, 심볼 간 간섭을 없애기 위해 송신 심볼 간에 가드·인터벌(guard interval)을 두고 멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 송신 장치 및 송신 방법, 및 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법에 관한 것이며, 특히, 캐리어 간 간섭을 방지하기 위해 송신 전력을 증대시키지 않는 가드·인터벌 구간을 구성하고, 심볼 간 간섭을 방지하는 멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 송신 장치 및 송신 방법, 및 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법에 관한 것이다.
컴퓨터의 고기능화에 따라, 복수개의 컴퓨터를 접속하여 LAN(Local Area Network)를 구성하고, 파일이나 데이터 등의 정보의 공유화나, 또는 프린터 등의 주변기기의 공유화를 도모한, 전자 메일이나 데이터의 전송 등의 정보의 교환을 하거나 하는 것이 활발히 행해지고 있다.
종래의 LAN에서는, 광 섬유나 동축 케이블, 또는 트위스트 페어·케이블을 사용하여, 유선으로 각 컴퓨터가 접속되어 있다. 그런데, 이와 같은 유선에 의한 LAN에서는, 접속을 위한 공사가 필요하고, 간편하게 LAN을 구축하는 것이 어렵고, 케이블이 복잡하게 된다. 또, LAN 구축 후도, 기기의 이동 범위가 케이블 길이에 따라 제한되므로 불편했다.
그래서, 종래의 유선 방식에 의한 LAN의 배선으로부터 사용자를 해방하는 시스템으로서, 무선 LAN이 주목되고 있다. 이 종류의 무선 LAN에 의하면, 오피스 등의 작업 공간에 있어서, 유선 케이블의 대부분을 생략할 수 있으므로, 퍼스널·컴퓨터(PC) 등의 통신 단말기를 비교적 용이하게 이동시킬 수 있다.
최근에는, 무선 LAN 시스템의 고속화, 저가격화에 따라, 그 수요가 현저하게 증가하고 있다. 특히 최근에는, 사람의 신변에 존재하는 복수개의 전자 기기 사이에서 소규모의 무선 네트워크를 구축하여 정보 통신을 행하기 위하여, 퍼스널·영역·네트워크(PAN)의 도입의 검토가 행해지고 있다.
그런데, 실내에서 무선 네트워크를 구축한 경우, 수신 장치에서는 직접파와 복수개의 반사파·지연파의 중첩을 수신한다는 멀티 패스 환경이 형성된다. 멀티 패스에 의해 지연 폐해(distortion)(또는 주파수 선택성 페이징)가 생겨, 통신에 에러가 발생한다. 그리고, 지연 폐해에 기인하는 심볼 간 간섭이 생긴다.
지연 폐해 대책의 하나로서 멀티 캐리어(다중 반송파) 전송 방식을 들 수가 있다. 멀티 캐리어 전송 방식에서는, 송신 데이터를 주파수가 상이한 복수개의 캐리어에 분배하여 전송하므로, 각 캐리어의 대역이 협대역(狹帶域)으로 되고, 주파수 선택성 페이징의 영향을 받지 않게 된다.
예를 들면, 무선 LAN 규격의 하나인 IEEE (802.11a)에서는, 멀티 캐리어 전송 방식의 하나인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 직교 주파수 분할 다중) 방식을 채용하고 있다. OFDM 방식에서는, 각 캐리어가 심볼 구간 내에서 서로 직교하도록 각 캐리어의 주파수가 설정되어 있다. 정보 전송시에는, 시리얼로 보내져 온 정보를 정보 전송 레이트보다 늦은 심볼 주기마다 시리얼/패럴렐 변환하여 출력되는 복수개의 데이터를 각 캐리어에 할당하여 캐리어마다 진폭 및 위상의 변조를 행하고, 그 복수개 캐리어에 대하여 역FFT를 행함으로써 주파수축에서의 각 캐리어의 직교성을 유지한 채 시간축의 신호로 변환하여 송신한다. 또, 수신 시는 이 역의 조작, 즉 FFT를 행해 시간축의 신호를 주파수축의 신호로 변환하여 각 캐리어에 대하여 각각의 변조 방식에 대응한 복조를 행하고, 패럴렐/시리얼 변환하여 원래의 시리얼 신호로 보내진 정보를 재생함으로써 행해진다.
OFDM 전송 방식은, 복수개의 직교하는 서브 캐리어를 사용함으로써 심볼 길 이를 길게 하는 것이 가능하며, 멀티 패스에 강한 방식이다. 그러나, 멀티 패스 성분이 있으면, 지연파가 다음의 심볼에 걸려, 심볼 간 간섭이 생긴다는 문제가 있다. 또, 서브 캐리어 간의 간섭(캐리어 간 간섭)도 생기므로 수신 특성이 열화된다.
이에 대하여, 송신 심볼 간에 가드·인터벌을 형성하고, 심볼 간 간섭을 없앤다는 방법이 종래부터 이용되고 있다. 즉, 소정의 가드·인터벌·사이즈, 가이드·밴드·사이즈, 및 타이밍에 따라, 가드·인터벌이나 가이드·밴드 등의 가이드 신호를 송신 심볼마다 삽입한다.
또, 가드·인터벌 구간에 송신 신호의 일부를 반복 전송하는 것이 일반적으로 행해지고 있다(예를 들면, 시오미 저 「디지털 방송」(주식회사 오움사, 1998 참조). 이와 같이 가드·인터벌 구간에 반복 신호를 삽입함으로써, 가드·인터벌·사이즈 이하의 멀티 패스 전반(다중 반사 전파 전반)을 흡수하여, 서브 캐리어 간의 간섭을 제거하고, 수신 품질의 치명적인 열화를 방지할 수 있다. 또, 가드·인터벌에 반복 신호를 사용함으로써, 심볼·타이밍이나 주파수의 동기를 행할 수 있는 등의 이점도 있다. 역으로, 가드·인터벌에 반복 신호를 삽입하지 않는 경우, 비트·에러 비율이 저하되어 버린다(예를 들면, R.Morrison외 저 "On the Use of a Cyclic Extension in OFDM" (0-7803-7005-8/10.00 IEEE, 2001 참조).
그러나, 가드·인터벌 구간에 반복 신호를 삽입한 경우, 이와 같은 반복 부분은 수신기에 있어서 제거되므로, 바꾸어 말하면 수신기에 있어서 신호 전력으로서 기여하지 않는다. 따라서, 반복 신호를 삽입함으로써 송신 전력이 커진다는 문 제점이 있다.
또, 반복 신호의 삽입에 의해 송신 심볼 길이가 길어지므로, 송신 신호에서는 캐리어 간 간섭이 생긴다는 문제가 발생한다. 이 캐리어 간 간섭에 의해 단위 주파수 당의 송신 전력이 높아진다. 단위 주파수 당의 송신 전력에 법률에 의해 제한이 있는 경우에는, 그 만큼 송신 전력을 내릴 필요가 있어, SN비의 열화로 연결된다.
예를 들면, 송신 전력의 절감을 위하여, 반복 신호에 대신하여 눌(null) 신호를 가드·인터벌에 삽입하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 등화기(等化器)를 사용함으로써, 비트·에러 비율의 저하의 문제를 해결할 수 있다 (예를 들면, S.Barbarossa외 저 "Performance Analysis of a Deterministic Channel Estimator for Block Transmission Systems With Null Guard Interｖals", 및 B. Muquet외 저 "Cyclic Prefixing or Zeor Padding for Wireless Multicarrier Transmissions?" IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL.50, NO.12, DECEMBER 2002 참조). 그러나, 이 경우의 등화기는 회로 구성이 복잡하게 되어, 장치 비용의 증대를 초래한다.
본 발명의 목적은, 멀티 패스 환경하에 있어서, 지연 폐해 대책을 위해 송신 데이터를 주파수가 상이한 복수개의 캐리어에 분배하여 멀티 캐리어 전송을 바람직하게 행할 수 있는, 우수한 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 및 송신 장치 및 송신 방법, 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 새로운 목적은, 심볼 간 간섭을 없애기 위해 송신 심볼 간에 가드·인터벌을 두고 멀티 캐리어 전송을 행하는, 우수한 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 및 송신 장치 및 송신 방법, 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 새로운 목적은, 캐리어 간 간섭을 방지하기 위해 송신 전력을 증대시키지 않는 가드·인터벌 구간을 구성하고, 심볼 간 간섭을 방지할 수 있다, 우수한 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 및 송신 장치 및 송신 방법, 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며,
멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템으로서,
송신측에서는, 가드·인터벌 구간이 눌 신호로 구성되는 멀티 캐리어 신호를 송출하고,
수신측에서는, 수신 신호의 유효 심볼 이후의 신호 성분을 이용하여 유효 심볼의 선두의 신호 성분을 파형 정형하는,
것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템이다.
단, 여기서 말하는 「시스템」이란, 복수개의 장치(또는 특정한 기능을 실현하는 기능 모듈)가 논리적으로 집합한 것을 말하며, 각 장치나 기능 모듈이 단일의 캐비닛 내에 있는지 여부는 특별히 문제되지 않는다.
본 발명에 관한 무선 통신 시스템에 의하면, 송신측에서는, 가드·인터벌 구간을 눌 신호로 구성함으로써, 송신 전력을 절약하고, SN비의 열화(전술함)를 방지할 수 있다. 한편, 수신 심볼의 선두에서의 지연파 부분은, 고조파를 발생하는 원인으로 되어 캐리어 간 간섭을 일으킨다. 그래서, 수신측에서는, 수신 신호의 유효 심볼 이후의 성분을 유효 심볼의 선두의 지연파 성분에 가산 처리하도록 했다. 이와 같이함으로써, 수신 심볼의 선두의 지연파 성분과 가산된 가드·인터벌 부분의 신호 파형이 연속으로 되고, 서브 캐리어 간의 간섭이 없어진다.
여기서, 수신측에서는, 수신 신호의 유효 심볼에 계속되는 가드·인터벌 구간을 유효 심볼의 선두 부분에 가산하여 파형 정형하도록 해도 된다. 또는, 수신 신호의 유효 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된(overflow) 지연파 부분을 수신 심볼의 선두 부분에 가산하여 파형 정형하도록 해도 된다.
가드·인터벌 전체를 유효 심볼에 가산하면, 가드·인터벌 부분의 잡음도 그대로 가산되게 되므로, 잡음 전력이 증가한다. 그래서, 가드·인터벌 전체를 수신 심볼에 그대로 가산하는 것이 아니라, 가드·인터벌 중 수신 심볼의 종단으로부터 넘치고 있는 지연파 성분을 인출하여, 이 부분만을 수신 심볼의 선두에 가산하도록 한다. 후자의 경우, 수신 심볼에 가산되는 잡음 성분을 최저한으로 억제할 수 있어 수신 SN비를 향상시킬 수 있다.
여기서, 파형 정형을 행하는 구간에 관해서는, 예를 들면 프리앰블 신호로부터 검출되는 수신 전력에 따라 그 구간의 길이를 규정할 수 있다. 구체적으로는, 프리앰블의 수신 전력이 클 때는 파형 정형을 행하는 구간을 길게 하고, 작을 때는 파형 정형을 행하는 구간을 짧게 하는 것이 바람직하다. 이것은, 프리앰블의 수신 전력이 작을 때는, 지연파 구간에는 잡음 성분의 비율이 크기 때문에, 파형 정형의 효과가 그리 만족스럽지 않고, 오히려 신호 품질이 열화되는 경우가 있기 때문이다.
또, 수신기는, 수신 신호에 따라 전반로(傳搬路)를 추정하는 전반로 추정 수단과, 상기 전반로 추정에 의해 구해진 최대 지연 시간에 따라 수신 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 특정하는 지연파 성분 특정 수단을 구비하고, 수신 신호의 유효 심볼 이후의 지연파 성분을 보다 정확하게 취하도록 해도 된다. 송신측에서는 서브 캐리어마다 또는 서브 캐리어 수개의 간격으로, 기지(旣知)의 패턴으로 이루어지는 파일럿 신호가 삽입되어 있으므로, 예를 들면 푸리에 변환 후의 주파수축 상에 정렬된 신호로부터 전반로를 추정하고, 최대 지연 시간을 얻을 수 있다.
또는, 수신 신호에 포함되는 프리앰블 등의 기지의 패턴을 참조 심볼로서 이용하여 상관(相關)을 구하고, 수신 신호의 전력을 계산하고, 산출된 전력에 따라 상관 결과를 정규화하고, 정규화된 상관 결과와 소정의 임계값을 비교함으로써 최대 지연 시간을 계시하고, 이것에 따라서 지연파 성분을 특정할 수 있다.
또는, 수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구하고, 수신 신호의 전력을 계산하고, 또한 산출된 전력에 대하여 소정의 임계값을 곱하여, 상관 결과와 임계값 승산 결과를 비교함으로써 최대 지연 시간을 계시하고, 이것에 따라서 지연파 성분을 특정할 수 있다. 이 경우, 정규화를 위한 나눗셈 처리를 임계값의 곱셈으로 치환할 수 있다. 나눗셈기에 비해 승산기는 비교적 간단한 회로 구성으로 실장할 수 있으므로, 장치 비용을 저감할 수 있다.
상관 수단은, 예를 들면, 미리 유지하는 참조 심볼과 수신한 참조 심볼이 서로 상관을 취하는 상호 상관, 수신 신호 중에 반복 출현하는 기지의 패턴끼리의 상관을 취하는 자기(自己) 상관, 수신 신호를 2진수화하여 상관을 취하는 리미터 등에 의해 구성할 수 있었다.
또, 상관 수단은, 복수개의 참조 심볼을 이용하여 상관 처리를 행함으로써, 상관 구간을 길게 하여 감도를 향상시킬 수 있다.
또, 송신측에서는, 송신 심볼마다의 가드·인터벌에, 경우에 따라 반복 신호 또는 눌 신호 중 어느 한쪽을 삽입하도록 해도 된다. 보다 구체적으로는, 프리앰블 신호 송신시에는 송신 심볼마다 반복 신호로 구성되는 가드·인터벌을 삽입하고, 데이터 송신시에는 송신 심볼마다 눌 신호로 구성되는 가드·인터벌을 삽입하도록 한다.
프리앰블 신호의 송신시 만, 종래대로 가드·인터벌 구간에 반복 신호가 삽입되어 있으므로, 수신측에 있어서 자기 상관에 의한 동기 처리를 행하는 경우에는, 보다 정확하게 동기를 획득할 수 있다. 한편, 데이터 송신시에는, 눌 신호로 이루어지는 가드·인터벌을 삽입하므로, 송신측에서는 송신 전력을 절감하고, 캐리어 간 간섭의 문제를 해소할 수 있다.
본 발명에 의하면, 심볼 간 간섭을 없애기 위해 송신 심볼 간에 가드·인터벌을 두고 멀티 캐리어 전송을 행하는, 우수한 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 및 송신 장치 및 송신 방법, 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법을 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 캐리어 간 간섭을 방지하기 위해 송신 전력을 증대시키지 않는 가드·인터벌 구간을 구성하고, 심볼 간 간섭을 방지할 수 있다, 우수한 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 및 송신 장치 및 송신 방법, 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 송신측에서는, 가드·인터벌에 눌 신호를 삽입함으로써, 송신 에너지를 줄이는 것이 가능해진다. 또, 가드·인터벌에 반복 신호를 이용하지 않기 때문에, 송신 신호의 스펙트럼의 흔들림이 없어져, 피크가 작아진다. 따라서, 단위 주파수 당의 송신 전력을 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 수신측에서는, 가드·인터벌 부분에 생긴 멀티 패스 성분을 심볼의 선두에 가산함으로써, 캐리어 간 간섭을 없앨 수가 있다. 멀티 패스의 최대 지연 시간이 가드·인터벌 구간보다 작은 경우에는, 최대 지연 시간 분 만큼 심볼의 선두에 가산함으로써, 가산되는 잡음 전력을 줄일 수가 있어 수신 SN비가 향상된다. 또, 본 발명에 의하면, 수신기 측에서는 수신 심볼로부터 멀티 패스 성분을 보다 정확하게 잘라내는 것이 가능하므로, 복조 성능의 열화를 억제하여 양호한 통신을 확보할 수 있다.
본 발명의 또다른 목적, 특징이나 이점은, 후술하는 본 발명의 실시예나 첨부하는 도면에 따른 보다 상세한 설명에 따라서 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시에 제공되는 OFDM 송신 장치의 기능 구성을 모식적으 로 나타낸 도면이다.
도 2는 송신 신호의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 프리앰블 신호 송신시에 있어서의 송신 신호의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시에 제공되는 OFDM 수신 장치의 기능 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 파형 정형부(23)에 있어서의 동작 특성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 가드·인터벌 전체를 심볼에 가산했을 때의 잡음 전력 증가의 문제를 나타낸 도면이다.
도 7은 가드·인터벌 전체를 심볼에 가산했을 때의 잡음 전력 증가의 문제를 나타낸 도면이다.
도 8은 가드·인터벌 전체를 심볼에 가산했을 때의 잡음 전력 증가의 문제를 나타낸 도면이다.
도 9는 전반로 상황에 따라 수신 SN비를 개선하는 OFDM 수신 장치의 기능 구성의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 나타낸 OFDM 수신 장치의 파형 정형부(23)에 있어서의 동작 특성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 가드·인터벌을 20%로 한 경우의 주파수축 상의 송신 전력을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 확대도이다.
도 13은 멀티 패스 환경에 있어서의 지연파 스펙트럼의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 14는 프리앰블의 수신 신호의 상관 출력을 소정의 임계값 TH와 비교함으로써 최대 지연 시간에 대략 같은 지연 시간 T2를 산출하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 참조 심볼 1개를 사용하여 상관 처리를 행하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 복수개의 참조 심볼을 사용하여 상관 처리를 행하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 전반로 상황에 따라 수신 SN비를 개선하는 OFDM 수신 장치의 기능 구성에 대한 다른 예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 18은 지연 시간 추정부(29)의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 19는 지연 시간 추정부(29)의 다른 구성예를 나타낸 도면이다.
도 20은 상관 회로(31)의 내부 구성예를 나타낸 도면이다.
도 21은 상관 회로(31)의 다른 내부 구성예를 나타낸 도면이다.
도 22는 상관 회로(31)의 다른 내부 구성예를 나타낸 도면이다.
도 23은 임계값 비교부(34)와 계시부(35)에 의한 상관값 출력과 임계값 비교에 의한 최대 지연 시간의 계시 처리의 예를 나타낸 도면이다.
도 24는 임계값 비교부(34)와 계시부(35)에 의한 상관값 출력과 임계값 비교에 의한 최대 지연 시간의 계시 처리에 대한 다른 예를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은, 무선 전송의 고속화·고품질화를 실현하는 기술로서 기대되고 있는 OFDM 방식을 채용한 통신 시스템에 관한 것이다. OFDM 방식은, 멀티 캐리어 전송 방식의 일종으로, 각 캐리어가 심볼 구간 내에서 서로 직교하도록 각 캐리어의 주파수가 설정된다. 고속 신호를 다수의 서브 캐리어에 분할하여 송신하는 결과, 서브 캐리어 유닛에서의 전송 속도는 저속이 되므로, 지연파의 간섭에 대하여 강해진다.
도 1에는, 본 발명의 실시에 제공되는 OFDM 송신 장치의 기능 구성을 모식적으로 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, OFDM 송신 장치는, 부호기(11)와, 변조기(12)와, 시리얼·패럴렐 변환기(13)와, IFFT(14)와, 패럴렐·시리얼 변환기(15)와, 가드·인터벌 삽입부(16)를 구비하고 있다.
부호기(11)는, 송신 데이터를 에러 정정 부호로 부호화한다. 변조부(12)는, 송신 데이터를 입력하면, 송신 제어부(109)로부터 공급되는 변조 정보와 타이밍에 따라, 예를 들면 QPSK 방식에 의해 변조를 행한다. 여기서, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)는, 디지털 변조 방식으로서의 위상 변조 방식의 하나이며, 0 상(相)에 (0, 0), π/2상에 (0, 1), π상에 (1, 0), 3/π상에 (1, 1)을 대응시켜 전송한다.
송신 데이터의 변조 처리를 행한 시점에서, 파일럿·심볼 삽입 패턴 및 타이밍에 따라, 기지의 데이터 계열을 파일럿·심볼로서 변조 심볼 계열에 삽입하도록 해도 된다. 서브 캐리어마다 또는 서브 캐리어 수개의 간격으로, 기지의 패턴으로 이루어지는 파일럿 신호가 삽입된다.
시리얼·패럴렐 변환기(13)는, 변조된 시리얼 형식의 신호를, 병렬 캐리어수 및 타이밍에 따라, 병렬 캐리어수분의 패럴렐·데이터로 변환하여 정리한다.
IFFT(14) 및 패럴렐·시리얼 변환기(15)에서는, 소정의 FFT 사이즈 및 타이밍에 따라 FFT 사이즈분의 역푸리에 변환을 행하고, 주파수축에서의 각 캐리어의 직교성을 유지한 채 시간축의 신호로 변환한다.
가드·인터벌 삽입부(16)는, 1OFDM 심볼 분의 신호가 송신된 후, 그 출력을 패럴렐·시리얼 변환기(15) 측으로부터 "0"신호(예를 들면 그라운드) 측으로 전환하고, 가드·인터벌에 상당하는 시간만큼 눌 신호를 송신한다. 단, 프리앰블 신호의 송출시만(또는 그 외의 소정 기간만), 가드·인터벌 삽입부(16)는, 반복 신호로 이루어지는 가드·인터벌을 삽입하도록 해도 된다.
도 2에는, 송신 신호의 구성을 모식적으로 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, OFDM 심볼의 1심볼마다, 가드·인터벌로서 눌 신호가 삽입되어 있다. 가드·인터벌의 시간 폭은, 전반로의 상황, 즉 복조에 영향을 미치는 지연파의 최대 지연 시간에 의해 결정된다(지연 시간은 가드·인터벌 내에 들어간다). 지연파의 최대 지연 시간보다 가드·인터벌을 크게 함으로써, 심볼 간 간섭을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는, 이와 같이 가드·인터벌 구간을 눌 신호로 구성함으로써, 송신 전력을 절약하고, SN비의 열화(전술함)를 방지할 수 있다. 또, 가드·인터벌 구간을 눌 신호로 함으로써 잉여로 된 송신 전력을 송신 심볼 기간에 충당함으로써, 보다 효율적인 송신 동작을 행할 수도 있다.
단, 수신측에 있어서, 기지의 패턴으로 이루어지는 프리앰블 신호를 사용하여 자기 상관에 의한 동기 처리를 행하는 경우에는, 정확하게 동기를 획득하기 위하여, 프리앰블 신호의 송신시만, 종래대로 가드·인터벌 구간에 반복 신호를 삽입하고(도 3을 참조), 데이터 송신시에 눌 신호로 이루어지는 가드·인터벌을 삽입하도록 해도 된다.
또, 도 4에는, 본 발명의 실시에 제공되는 OFDM 수신 장치의 기능 구성을 모식적으로 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, OFDM 수신 장치는, 동기 검출부(21)와, 시리얼·패럴렐 변환기(22)와, 파형 정형부(23)와, FFT(24)와, 패럴렐·시리얼 변환기(25)와, 복조부(26)와, 복호부(27)로 구성된다.
전반로에서 멀티 패스·페딩을 받은 수신 신호로부터, 동기 검출부(21)에 의해 동기 타이밍이 검출된다. 동기 검출부(21)는 프리앰블 신호를 사용하여 동기를 검출한다. 송신측으로부터는, 프리앰블 신호의 송출시만 가드·인터벌 구간에 반복 신호를 삽입함으로써, 보다 고정밀도로 동기를 획득할 수 있다.
시리얼·패럴렐 변환기(22)는, 검출된 동기 타이밍에 따라, 시리얼·데이터로서의 수신 신호를 병렬 캐리어수 만큼의 패럴렐·데이터로 변환하여 정리한다. 여기서는, 심볼 길이와 가드·인터벌을 포함한 범위의 신호가 정리된다.
다음에, 파형 정형부(23)에서는, 가드·인터벌 부분 또는 수신 신호의 유효 심볼로부터 가드·인터벌 부분에 넘친 지연파 성분을 이용하여, 유효 심볼의 선두 부분에 대한 파형의 정형 처리가 행해진다. 파형 정형부(23)의 상세한 동작에 대하여는 후술한다.
FFT(24)에 의해 심볼 길이 분의 신호를 푸리에 변환하고, 패럴렐·시리얼 변환기(25)에 의해 시간축의 신호를 주파수축의 신호로 변환하고, 각 서브 캐리어의 신호를 인출한다. 그리고, 서브 캐리어 신호는, 복조기(26)에 의해 예를 들면 QPSK 복조하고, 복호기(27)에 의해 에러 정정 부호로 복호한 후, 수신 데이터로 되어, 통신 프로토콜의 상위층에 의해 처리된다.
도 5에는, 파형 정형부(23)에 있어서의 동작 특성을 모식적으로 나타내고 있다. 파형 정형부(23)는, 수신 신호의 유효 심볼의 종단으로부터 넘친 지연파 부분을 포함하는 가드·인터벌을 수신 심볼의 선두 부분에 적용하여 파형 정형한다.
수신 심볼(501)의 선두 부분(503)은, 전반로의 멀티 패스에 의해 지연파의 영향을 받으므로, 동 도면에 나타낸 바와 같이 불균일한 형태로 된다. 여기서, 지연파가 송신시에 눌 신호가 삽입된 가드·인터벌 내에 들어가는 경우, 지연파는 다음의 심볼에 걸리지 않기 때문에, 심볼 간 간섭은 생기지 않는다. 그런데, 수신 심볼로부터 그대로 푸리에 변환을 적용하는 범위(FFT 윈도우)를 인출하여 푸리에 변환을 행하면, 멀티 패스의 영향에 의해 서브 캐리어 간의 간섭이 생기고, 수신 특성이 크게 열화된다.
그래서, 파형 정형부(23)는, 수신 심볼의 종단으로부터 넘치고 있는 지연파 성분(502)을 포함하는 가드·인터벌을 수신 심볼의 선두 부분(501)에 가산한다. 이같이 하여, 수신 심볼의 선두 부분의 지연파 성분(503)과 가산된 가드·인터벌 부분(502)의 신호 파형은 연속으로 되므로, 서브 캐리어 간의 간섭이 없어진다.
한편, 도 5에 나타낸 바와 같이 가드·인터벌 전체를 심볼에 가산하면, 가드·인터벌 부분의 잡음도 그대로 가산되게 되므로, 잡음 전력이 증가한다는 문제가 있다. 이 문제에 대하여, 도 6을 참조하면서 고찰하여 본다.
동 도면에 나타낸 바와 같이, 정규의 멀티 캐리어 송신 신호는, 길이 Te의 송신 심볼마다 눌 신호로 이루어지는 길이 Tg의 가드·인터벌이 삽입되어 구성되어 있다. 이것을 멀티 패스 환경으로 이루어지는 전반로를 거치면, 수신측에서는 최대 지연 시간 Td의 지연파 즉 잡음파가 도래한다. 또한 수신기 하드웨어 등의 영향에 의한 잡음 성분이 생기고, 송신 신호에 지연파와 잡음이 중첩된 것이 수신 신호로 된다.
여기서, 도 5를 참조하면서 설명한 바와 같이, 유효 심볼 이후의 길이 T2만큼의 수신 신호를 잘라내어 유효 심볼의 선두에 가산한 경우, 유효 심볼 이후에 넘친 지연파 성분은, 유효 심볼의 선두 부분의 지연파 성분과 가산되는 것에 의해 신호 파형을 연속으로 하는 효과가 있다.
이것에 대하여, 지연파 성분과 함께 잘라내어진 잡음 성분은 불필요한 것이며, 유효 심볼의 선두에 가산하면, 수신 신호의 SN비를 공연히 열화시킨다. 이 불필요하게 가산되는 잡음 성분은, 유효 심볼의 선단부분의 파형 정형 처리로 분리할 수 없는 부분과, 분리 가능한 부분의 2가지로 분류된다. 즉, 도 7에 나타낸 바와 같이, 최대 지연 시간 Td를 넘는 부분에 관해서는, 최대 지연 시간 Td를 보다 고정밀도로 구하고, T2를 Td에 접근시킴으로써, 제거하는 것이 가능한 잡음이다.
그리고, 가드·인터벌 전체를 심볼에 가산하는 것에 따른 오차 요인으로서 잡음이 유효 심볼에 가산되는 것 외에, FFT 윈도우의 어긋남을 들 수가 있다(도 8을 참조). 즉, FFT 윈도우의 어긋남에 의해 신호가 없어진 부분에는, 신호의 역위상의 신호가 잡음으로서 가산되게 된다.
이와 같은 잡음 가산의 문제를 해결하는 한가지 방법으로서, 송신측에 있어서의 잉여의 송신 전력을 활용하는 것이 생각할 수 있다. 반복 신호를 가드·인터벌에 삽입하는 종래의 송신 신호에서는, 가드·인터벌분 만큼 신호 전력이 증가하고 있었다. 따라서, 반복 신호로 불필요하게 송신하고 있던 전력을, 본 방식에 있어서 송신 심볼의 신호 전력의 증가에 충당함으로써(전술함), 같은 송신 전력으로 같은 수신 SN비로 할 수 있다. 즉, 송신측의 연구에 의해, 수신측에서는 복호 성능에 차이는 없어진다.
또, 문제 해결의 다른 방법으로서, 지연파를 생기게 하는 전반로 상황에 따라 수신 SN비를 개선하는 것을 생각할 수 있다. 가드·인터벌 전체를 수신 신호의 유효 심볼의 선두에 그대로 가산하는 것이 아니라, 가드·인터벌 중 유효 심볼의 종단으로부터 넘치고 있는 지연파 성분을 인출하여, 이 부분만을 유효 심볼의 선두에 가산하도록 한다. 이 결과, 수신 신호의 유효 심볼에 가산되는 잡음 성분을 최저한으로 억제할 수 있어 수신 SN비를 향상시킬 수 있다. 이와 같은 지연파 성분 은, 전반로 추정에 의해 구해지는 최대 지연 시간으로부터 특정할 수 있다.
파형 정형을 행하는 구간에 관해서는, 예를 들면 프리앰블 신호로부터 검출되는 수신 전력에 따라 그 구간의 길이를 규정할 수 있다. 구체적으로는, 프리앰블의 수신 전력이 클 때는 파형 정형을 행하는 구간을 길게 하고, 작을 때는 파형 정형을 행하는 구간을 짧게 하는 것이 바람직하다. 이것은, 프리앰블의 수신 전력이 작을 때는, 지연파 구간에는 잡음 성분의 비율이 크기 때문에, 파형 정형의 효과가 별로 바람직하지 못하고, 오히려 신호 품질을 열화시키는 경우가 있기 때문이다.
도 9에는, 전반로 상황에 따라 수신 SN비를 개선하는 OFDM 수신 장치의 기능 구성의 일례를 모식적으로 나타내고 있다. 도시한 OFDM 수신 장치는, FFT(24)의 후단에 전반로 추정부(28)가 설치되어 있는 점에서, 도 4에 나타낸 기능 구성과는 상위하다.
송신측으로부터 보내져 오는 서브 캐리어마다 또는 서브 캐리어수개의 간격으로, 기지의 패턴으로 이루어지는 파일럿 신호가 삽입되어 있다. 전반로 추정부(28)는, 푸리에 변환 후의 주파수축 상에 정렬된 OFDM 신호에 따라 전반로의 추정을 행하여, 최대 지연 시간을 얻을 수 있다.
여기서 얻어진 최대 지연 시간은 파형 정형부(23)에 귀환된다. 파형 정형부(23)에서는, 최대 지연 시간에 따라, 가드·인터벌 중 유효 심볼의 종단으로부터 넘치고 있는 지연파 성분을 특정하여, 이 부분만을 유효 심볼의 선두에 가산하도록 한다.
도 10에는, 이 경우에 있어서의 파형 정형부(23)에 있어서의 동작 특성을 모식적으로 나타내고 있다. 이미 설명한 바와 같이, 가드·인터벌 부분을 가산하는 것은, 가드·인터벌 부분에 넘친 지연파 성분을 심볼에 가산하기 위해서이며, 가산에 필요한 것은 지연파가 존재하는 부분만으로 된다. 즉, 수신 신호의 유효 심볼(701)의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 부분(702)만을 유효 심볼(701)의 선두 부분(703)에 가산하면 된다.
이와 같은 신호의 가산 처리에 의해, 수신 심볼의 선두 부분의 지연파 성분(703)과 가산된 가드·인터벌 부분(702)의 신호 파형은 연속으로 되어 서브 캐리어 간의 간섭이 없어지는 것과 동시에, 수신 심볼에 가산되는 잡음 성분도 최저한으로 되어, 수신 SN비가 향상된다.
이상으로부터, 종래 방식으로 반복 신호를 사용하고 있던 가드·인터벌에 눌 신호를 삽입함으로써, 심볼 간 간섭 및 캐리어 간 간섭을 없앨 수가 있는 것, 또, 전반로 상황에 따라서는 수신 SN비가 개선되는 것을 나타내 왔다. 또한, 본 방식을 이용함으로써 주파수 단위의 송신 전력을 내리는 것이 가능한 것을 이하에 설명한다.
도 11에는, 가드·인터벌을 20%로 한 경우의 주파수축 상의 송신 전력을 나타내고 있다. 종래 방식에서는, 반복 신호를 삽입함으로써 심볼 길이가 길어지므로, 송신 신호에 캐리어 간 간섭이 발생한다. 그러므로, 주파수 단위의 송신 전력이 증가한다.
이것에 대하여, 눌 신호를 가드·인터벌로서 삽입한 본 방식에서는, 송신 신 호에 있어서도 캐리어 간 간섭이 없기 때문에, 송신 전력의 증가를 방지할 수 있다.
도 12에는 그 확대도를 나타내고 있다. 본 방식은 종래 방식보다 피크 전력이 약 1.1dB 만큼 적은 것을 알 수 있다. 단위 주파수 당의 송신 전력이 제한되는 경우에 있어서, 본 방식은 낭비가 없는 송신을 행할 수 있는 것을 알 수 있다.
또, 수신기 측에서 최대 지연 시간 Td를 얻는 방법으로서, 프리앰블(또는 송신기로부터 보내져 오는 기지의 패턴의 신호)의 상관 출력을 사용하는 방법을 들 수 있다.
도 13에는, 실내 등의 멀티 패스 환경에 있어서의 지연파 스펙트럼의 구성예를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 제1 도래파①의 뒤에, 강력한 지연파②, ③가 계속되고, 또한 약하면서 다수의 지연파④가 계속된다. 이와 같은 지연파 스펙트럼은, 전달 함수로 간주되어, 시간적으로 컨벌루트되어 수신 신호를 이룬다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 프리앰블의 수신 신호의 상관 출력을 소정의 임계값 TH와 비교함으로써, 최대 지연 시간에 대략 같은 지연 시간 T2를 산출한다. 그리고, 유효 심볼 이후의 적절한 지연 시간 T2분 만큼의 신호 성분을 잘라내어, 유효 심볼의 선두에 가산한다. 이 결과, 지연파 성분의 신호 파형은 연속적으로 된다. 또, 불필요한 잡음 성분의 가산을 매우 억제할 수 있다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 통상의 송신 데이터·프레임의 선두에는, 일반적으로, 동기 획득이나 그 외의 목적으로 하기 위해 기지의 패턴으로 이루어지는 프 리앰블이 부가되어 있다. 이 프리앰블은, 예를 들면 128샘플로 이루어지는 참조 심볼을 복수개 연결하여 구성된다. 예를 들면 참조 심볼 1개를 사용하여 상관 처리를 행함으로써, 적당한 지연 시간 T2를 추측할 수 있다. 대역폭 분의 1로 측정이 가능하므로, 대역폭을 1.5GHz, 샘플수를 128로 하면, 분해능은 0.67 나노초, 유효 심볼 길이는 85.3 나노초로 된다. 또는, 도 16에 나타낸 바와 같이 복수개의 참조 심볼을 사용하여 상관 처리를 행함으로써, 상관 구간을 길게 취하여, 감도를 향상시킬 수 있다.
도 17에는, 프리앰블 신호의 상관 출력에 의해 유효 심볼 이후의 신호 성분을 잘라내는 적절한 지연 시간 T2를 구한 후, 이것을 유효 심볼의 선두에 가산함으로써 수신 SN비를 개선하는 OFDM 수신 장치의 기능 구성의 일례를 모식적으로 나타내고 있다. 도시한 OFDM 수신 장치는, FFT(24)의 후단에 지연 시간 추정부(29)가 설치되어 있는 점에서, 도 9에 나타낸 기능 구성과는 상위하다.
송신측으로부터 보내져 오는 서브 캐리어마다 또는 서브 캐리어수개의 간격으로, 기지의 패턴으로 이루어지는 파일럿 신호가 삽입되어 있다. 지연 시간 추정부(29)는, 푸리에 변환 후의 주파수축 상에 정렬된 OFDM 신호에 따라 전반로의 추정을 행하여, 적당한 지연 시간 T2를 얻을 수 있다.
여기서 얻어진 지연 시간 T2는 파형 정형부(23)에 귀환된다. 파형 정형부(23)에서는, 지연 시간 T2에 따라, 가드·인터벌 중 유효 심볼의 종단으로부터 넘치 고 있는 지연 시간 T2만큼의 지연파 성분을 잘라, 유효 심볼의 선두에 가산하도록 한다.
도 18에는, 지연 시간 추정부(29)의 구성예를 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 지연 시간 추정부(29)는, 상관 회로(31)와, 전력 계산부(32)와, 정규화부(33)와, 임계값 비교부(34)와, 계시부(35)로 구성된다.
상관 회로(31)는, 수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구한다. 상관의 계산방법에 대하여는 후술한다. 전력 계산부(32)는, 수신 신호의 전력을 계산한다. 정규화부(33)는, 산출된 전력에 따라 상관 결과를 정규화한다. 임계값 비교부(34)는, 정규화된 상관 결과와 소정의 임계값을 비교한다. 그리고, 계시부(35)는, 임계값과의 비교 결과에 따라, 수신파에 포함되는 지연파의 최대 지연 시간을 계시한다. 수신파의 상관 출력과 임계값이라는 비교 방법에 대하여는, 후술한다.
또, 도 19에는, 지연 시간 추정부(29)에 대한 다른 구성예를 도면을 참조하고 있다. 동 도면에 나타낸 지연 시간 추정부(29)는, 상관 회로(31)와, 임계값 승산부(36)와, 비교부(37)와, 계시부(35)로 구성된다.
상관 회로(31)는, 수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구한다. 전력 계산부(32)는, 수신 신호의 전력을 계산한다. 임계값 승산부(36)는, 산출된 전력에 대하여 소정의 임계값을 곱한다. 비교부(37)는, 상관 결과와 임계값 승산 결과를 비교한다. 그리고, 계시부(35)는, 이 비교 결과에 따라 최대 지연 시간을 계시한다. 이 경우, 정규화를 위한 나눗셈 처리를 임계값의 곱셈으로 치환할 수 있다. 나눗셈기에 비해 승산기는 비교적 간단한 회로 구성으로 실장할 수 있으므로, 장치 비용을 저감할 수 있다.
도 20에는, 상관 회로(31)의 내부 구성예를 나타내고 있다. 도시한 예에서는 참조 심볼 구간은 기지의 패턴으로 이루어지는 h0 ~ hk -1의 기지의 패턴으로 이루어지는 k개의 샘플로 구성되어 있다. 동 도면에 나타낸 상관 회로(31)는, 차례로 입력되는 k개의 샘플을 시계열적으로 유지하는 시프트·레지스터(41)와, 참조 심볼을 유지하는 참조 심볼 유지부(42)와, 수신 심볼과 시계열적으로 대응하는 샘플끼리의 곱셈을 행하는 k개의 승산기(43)와, 이들 곱셈 출력에 의해 I축 신호 및 Q축 신호의 2승의 합을 구하는 합산기(44)와, 상관값으로서 출력하는 절대값 회로(45)로 구성된다. 그리고, 절대값 회로(45)에 의해 얻어지는 2승의 합이, 미리 유지하는 참조 심볼과 수신한 참조 심볼과의 상관값으로서 출력된다.
또, 도 21에는, 상관 회로(31)의 다른 내부 구성예를 나타내고 있다. 도시한 예에서는 참조 심볼 구간은 기지의 패턴으로 이루어지는 h0 ~ hk -1의 k개의 샘플로 구성되며, 송신측으로부터는 같은 참조 심볼이 소정 회수 만큼 반복하여 보내져 오는 것으로 한다. 동 도면에 나타낸 상관 회로(31)는, 차례로 입력되는 수신 심볼을 시계열적으로 유지하는 시프트·레지스터(41A) 및 시프트·레지스터(41B)와, 시계열적으로 대응하는 샘플끼리의 곱셈을 행하는 k개의 승산기(43)와, 이 곱셈 출력에 의해 I축 신호 및 Q축 신호의 2승의 합을 구하는 합산기(44)와, 상관값으로서 출력하는 절대값 회로(45)로 구성된다. 따라서, 수신 신호 중에 반복 출현하는 기지의 패턴끼리의 상관을 취하는 자기 상관을 얻을 수 있다.
또, 도 22에는, 상관 회로(31)의 다른 내부 구성예를 나타내고 있다. 도시한 예에서는 참조 심볼 구간은 기지의 패턴으로 이루어지는 h0 ~ hk -1의 k개의 샘플로 구성되어 있다. 동 도면에 나타낸 상관 회로(31)는, 수신 신호를 정규화하는 리미터(46)와, 정규화된 k개의 수신 심볼을 시계열적으로 유지하는 시프트·레지스터(41)와, k개의 참조 심볼을 유지하는 참조 심볼 유지부(42)와, 수신 심볼과 시계열적으로 대응하는 샘플끼리의 곱셈을 행하는 k개의 승산기(43)와, 이 곱셈 출력에 의해 I축 신호 및 Q축 신호의 2승의 합을 구하는 합산기(44)와, 상관값으로서 출력하는 절대값 회로(45)로 구성된다. 그리고, 절대값 회로(45)에 의해 얻어지는 2승의 합이, 미리 유지하는 참조 심볼과 수신한 참조 심볼과의 상관값으로서 출력된다. 도시한 상관 회로(31)에 의하면, 도 18 중의 전력 계산과 정규화 처리를 포함한 상관값 출력을 얻을 수 있다.
도 23에는, 임계값 비교부(34)와 계시부(35)에 의한 상관값 출력과 임계값 비교에 의한 최대 지연 시간의 계시 처리의 예를 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 상관값 출력과 임계값 TH가 비교되어 상관값이 임계값 TH를 넘는 기간 T2가 지연 시간으로서 추정된다.
또, 도 24에는, 임계값 비교부(34)와 계시부(35)에 의한 상관값 출력과 임계값 비교에 의한 최대 지연 시간의 계시 처리에 대한 다른 예를 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 예에서는, 상관값 출력과 2개의 임계값 TH1 및 TH2가 비교된다. 한쪽의 임계값 TH1은 상관값 출력의 피크값을 FFT 타이밍으로서 사용되고, 다른 쪽의 임계값 TH2는 최대 지연의 검출에 사용되어, 상관값 출력이 임계값 TH1를 넘고 나서 임계값 TH2를 밑돌 때까지의 기간이 지연 시간 T2로서 추정된다.
이상 설명한 바와 같이 추정한 지연 시간에 대하여 소정의 보정 계수를 곱한 값을 가지고 지연 시간 T2로 해도 된다. 또는, 소정의 오프셋 시간을 가산 보정한 값을 가지고 지연 시간 T2로 해도 된다.
［추가 보충］
이상, 특정한 실시예를 참조하면서, 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 당업자가 상기 실시예의 수정이나 변경을 가할 수 있는 것은 자명하다. 즉, 예시라는 형태로 본 발명을 개시한 것이며, 본 명세서의 기재 내용을 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 요지를 판단하기 위해서는, 본원의 특허 청구의 범위의 란을 참작해야 한다.
본 발명에 의하면, 심볼 간 간섭을 없애기 위해 송신 심볼 간에 가드·인터벌을 두고 멀티 캐리어 전송을 행하는, 우수한 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 및 송신 장치 및 송신 방법, 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법을 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 캐리어 간 간섭을 방지하기 위해 송신 전력을 증대시 키지 않는 가드·인터벌 구간을 구성하고, 심볼 간 간섭을 방지할 수 있다, 우수한 무선 통신 시스템, 수신 장치 및 수신 방법, 및 송신 장치 및 송신 방법, 지연 시간 산출 장치 및 지연 시간 산출 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 송신측에서는, 가드·인터벌에 눌 신호를 삽입함으로써, 송신 에너지를 줄이는 것이 가능해진다. 또, 가드·인터벌에 반복 신호를 이용하지 않기 때문에, 송신 신호의 스펙트럼의 흔들림이 없어져, 피크가 작아진다. 따라서, 단위 주파수 당의 송신 전력을 억제할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 수신측에서는, 가드·인터벌 부분에 생긴 멀티 패스 성분을 심볼의 선두에 가산함으로써, 캐리어 간 간섭을 없앨 수가 있다. 멀티 패스의 최대 지연 시간이 가드·인터벌 구간보다 작은 경우에는, 최대 지연 시간 분 만큼 심볼의 선두에 가산함으로써, 가산되는 잡음 전력을 줄일 수가 있어 수신 SN비가 향상된다. 또, 본 발명에 의하면, 수신기 측에서는 수신 심볼로부터 멀티 패스 성분을 보다 정확하게 잘라내는 것이 가능하므로, 복조 성능의 열화를 억제해 양호한 통신을 확보할 수 있다.

Claims (46)

  1. 멀티 캐리어 전송을 행하는 무선 통신 시스템으로서,
    송신측에서는, 가드·인터벌(guard interval) 구간이 눌(null) 신호로 구성되는 멀티 캐리어 신호를 송출하고,
    수신측에서는, 수신 신호의 유효 심볼 이후의 신호 성분을 이용하여 유효 심볼의 선두의 신호 성분을 파형 정형하는 무선 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신측에서는, 수신 신호에 포함되는 프리앰블 신호로부터 동기 타이밍을 검출하는 동기 검출을 행하고, 상기 프리앰블 신호의 수신 전력을 검출하고, 상기 검출한 수신 전력에 따라 상기 파형 정형을 행하는 구간의 길이를 규정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  3. 가드·인터벌 구간이 눌 신호로 구성되는 멀티 캐리어 송신 신호를 수신하는 수신 장치로서,
    수신 신호의 유효 심볼 이후의 신호 성분을 이용하여 유효 심볼의 선두의 신호 성분을 파형 정형하는 파형 정형 수단과,
    상기 파형 정형된 수신 심볼의 복조 처리를 행하는 신호 처리 수단
    을 구비하는 수신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    수신 신호에 포함되는 프리앰블 신호로부터 동기 타이밍을 검출하는 동기 검출 수단과,
    상기 프리앰블 신호의 수신 전력을 검출하는 수신 전력 검출 수단을 추가로 구비하고,
    상기 파형 정형 수단은 상기 검출한 수신 전력에 따라 상기 파형 정형을 행하는 구간의 길이를 규정하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  5. 가드·인터벌 구간이 눌 신호로 구성되는 멀티 캐리어 송신 신호를 수신하는 수신 장치로서,
    수신 신호에 포함되는 프리앰블 신호로부터 동기 타이밍을 검출하는 동기 검출 수단과,
    상기 검출된 동기 타이밍에 따라 시리얼의 수신 신호를 병렬 캐리어수분의 패럴렐·데이터로 변환하여 수신 심볼을 얻는 시리얼·패럴렐 변환 수단과,
    상기 수신 신호의 유효 심볼 이후의 신호 성분을 이용하여 유효 심볼의 선두의 신호 성분을 파형 정형하는 파형 정형 수단과,
    시간축의 신호로 이루어지는 수신 심볼을 푸리에(Fourier) 변환에 의해 주파수축의 신호로 변환하고, 서브 캐리어마다의 신호를 취하는 푸리에 변환 수단과,
    서브 캐리어 신호를 복조·복호 처리하는 신호 처리 수단
    을 구비하는 수신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프리앰블 신호의 수신 전력을 검출하는 수신 전력 검출 수단을 추가로 구비하고,
    상기 파형 정형 수단은, 상기 검출한 수신 전력에 따라 상기 파형 정형을 행하는 구간의 길이를 규정하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  7. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 파형 정형 수단은, 수신 신호의 유효 심볼에 계속되는 가드·인터벌 구간을 유효 심볼의 선두 부분에 가산하여 파형 정형하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  8. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 파형 정형 수단은, 수신 신호의 유효 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 수신 심볼의 선두 부분에 가산하여 파형 정형하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수신 신호에 따라 전반로(傳搬路)를 추정하는 전반로 추정 수단과,
    상기 전반로 추정에 의해 구해진 최대 지연 시간에 따라 수신 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 특정하는 지연파 성분 특정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수신 신호에 포함되는 기지(旣知)의 패턴을 이용하여 상관(相關)을 구하는 상관 수단과,
    상기 수신 신호의 전력을 계산하는 전력 계산 수단과,
    산출된 상기 전력에 따라 상관 결과를 정규화하는 정규화 수단과,
    정규화된 상기 상관 결과와 소정의 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 최대 지연 시간을 계시(計時)하는 계시 수단과,
    상기 최대 지연 시간에 따라 수신 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 특정하는 지연파 성분 특정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구하는 상관 수단과,
    상기 수신 신호의 전력을 계산하는 전력 계산 수단과,
    산출된 상기 전력에 대하여 소정의 임계값을 곱하는 임계값 승산(乘算) 수단 과,
    상관 결과와 임계값 승산 결과를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 최대 지연 시간을 계시하는 계시 수단과,
    상기 최대 지연 시간에 따라 수신 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 특정하는 지연파 성분 특정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 상관 수단은, 미리 유지하는 참조 심볼과 수신한 참조 심볼이 서로 상관을 취하는 상호 상관 수단에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 상관 수단은, 상기 수신 신호 중에 반복 출현하는 참조 심볼들 간의 상관을 취하는 자기(自己) 상관 수단에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 상관 수단은, 상기 수신 신호를 2진수화하여 상관을 취하는 리미터 수단에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 상관 수단은, 복수개의 참조 심볼을 이용하여 상관 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  16. 가드·인터벌 구간이 눌 신호로 구성되는 멀티 캐리어 송신 신호를 수신하는 수신 방법으로서,
    수신 신호의 유효 심볼 이후의 신호 성분을 이용하여 유효 심볼의 선두의 신호 성분을 파형 정형하는 파형 정형 스텝과,
    상기 파형 정형된 수신 심볼의 복조 처리를 행하는 신호 처리 스텝
    을 포함하는 수신 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수신 신호에 포함되는 프리앰블 신호로부터 동기 타이밍을 검출하는 동기 검출 스텝과,
    상기 프리앰블 신호의 수신 전력을 검출하는 수신 전력 검출 스텝을 추가로 포함하고,
    상기 파형 정형 스텝에서는, 상기 검출한 수신 전력에 따라 상기 파형 정형을 행하는 구간의 길이를 규정하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  18. 가드·인터벌 구간이 눌 신호로 구성되는 멀티 캐리어 송신 신호를 수신하는 수신 방법으로서,
    수신 신호에 포함되는 프리앰블 신호로부터 동기 타이밍을 검출하는 동기 검출 스텝과,
    상기 검출된 동기 타이밍에 따라 시리얼의 수신 신호를 병렬 캐리어수분의 패럴렐·데이터로 변환하여 수신 심볼을 얻는 시리얼·패럴렐 변환 스텝과,
    상기 수신 신호의 유효 심볼 이후의 신호 성분을 이용하여 유효 심볼의 선두의 신호 성분을 파형 정형하는 파형 정형 스텝과,
    시간축의 신호로 이루어지는 수신 심볼을 푸리에 변환에 의해 주파수축의 신호로 변환하고, 서브 캐리어마다의 신호를 취하는 푸리에 변환 스텝과,
    서브 캐리어 신호를 복조·복호 처리하는 신호 처리 스텝
    을 포함하는 수신 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    프리앰블 신호의 수신 전력을 검출하는 수신 전력 검출 스텝을 추가로 포함하고,
    상기 파형 정형 스텝에서는, 상기 검출한 수신 전력에 따라 상기 파형 정형을 행하는 구간의 길이를 규정하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  20. 제16항 또는 제18항에 있어서,
    상기 파형 정형 스텝에서는, 수신 신호의 유효 심볼에 계속되는 가드·인터 벌 구간을 유효 심볼의 선두 부분에 가산하여 파형 정형하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  21. 제16항 또는 제18항에 있어서,
    상기 파형 정형 스텝에서는, 수신 신호의 유효 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 유효 심볼의 선두 부분에 가산하여 파형 정형하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    수신 신호에 따라 전반로를 추정하는 전반로 추정 스텝과,
    상기 전반로 추정에 의해 구해진 최대 지연 시간에 따라 수신 신호의 유효 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 특정하는 지연파 성분 특정 스텝을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구하는 상관 스텝과,
    상기 수신 신호의 전력을 계산하는 전력 계산 스텝과,
    산출된 상기 전력에 따라 상관 결과를 정규화하는 정규화 스텝과,
    정규화된 상기 상관 결과와 소정의 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따 라 최대 지연 시간을 계시하는 계시 스텝과,
    상기 최대 지연 시간에 따라 수신 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 특정하는 지연파 성분 특정 스텝을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구하는 상관 스텝과,
    상기 수신 신호의 전력을 계산하는 전력 계산 스텝과,
    산출된 상기 전력에 대하여 소정의 임계값을 곱하는 임계값 승산 스텝과,
    상관 결과와 임계값 승산 결과를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 최대 지연 시간을 계시하는 계시 스텝과,
    상기 최대 지연 시간에 따라 수신 심볼의 종단으로부터 가드·인터벌에 오버플로된 지연파 부분을 특정하는 지연파 성분 특정 스텝을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 상관 스텝에서는, 미리 유지하는 참조 심볼과 수신한 참조 심볼이 서로 상관을 취하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 상관 스텝에서는, 수신 신호 중에 반복 출현하는 참조 심볼들 간의 자기 상관을 취하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  27. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 상관 스텝에서는, 수신 신호를 2진수화하여 상관을 취하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  28. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 상관 스텝에서는, 복수개의 참조 심볼을 이용하여 상관 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  29. 멀티 캐리어 신호를 송신하는 송신 장치로서,
    송신 심볼마다의 가드·인터벌에, 경우에 따라 반복 신호 또는 눌 신호 중 어느 한쪽을 삽입하는 송신 장치.
  30. 멀티 캐리어 신호를 송신하는 송신 장치로서,
    송신 데이터를 부호화·변조하는 신호 처리 수단과,
    상기 변조된 신호를 병렬 캐리어수분의 패럴렐·데이터로 변환하는 시리얼·패럴렐 변환 수단과,
    상기 패럴렐·데이터를 소정의 FFT 사이즈 및 타이밍에 따라 FFT 사이즈분의 역푸리에 변환을 행하고, 시간축의 신호로 변환하는 역푸리에 변환 수단과,
    송신 심볼마다의 가드·인터벌에, 경우에 따라 반복 신호 또는 눌 신호 중 어느 한쪽을 삽입하는 가드·인터벌 삽입 수단
    을 구비하는 송신 장치.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    프리앰블 신호에 이어서 데이터를 송신하고,
    상기 프리앰블 신호 송신시에는 송신 심볼마다 반복 신호로 구성되는 가드·인터벌을 삽입하고, 데이터 송신시에는 송신 심볼마다 눌 신호로 구성되는 가드·인터벌을 삽입하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  32. 멀티 캐리어 신호를 송신하는 송신 방법으로서,
    경우에 따라 송신 심볼마다의 가드·인터벌에 반복 신호 또는 눌 신호 중 어느 한쪽을 삽입하는 송신 방법.
  33. 멀티 캐리어 신호를 송신하는 송신 방법으로서,
    송신 데이터를 부호화·변조하는 신호 처리 스텝과,
    상기 변조된 신호를 병렬 캐리어수분의 패럴렐·데이터로 변환하는 시리얼·패럴렐 변환 스텝과,
    상기 패럴렐·데이터를 소정의 FFT 사이즈 및 타이밍에 따라 FFT 사이즈분의 역푸리에 변환을 행하여, 시간축의 신호로 변환하는 역푸리에 변환 스텝과,
    송신 심볼마다의 가드·인터벌에 경우에 따라 반복 신호 또는 눌 신호 중 어느 한쪽을 삽입하는 가드·인터벌 삽입 스텝
    을 포함하는 송신 방법.
  34. 제32항 또는 제33항에 있어서,
    프리앰블 신호에 이어서 데이터를 송신하고,
    상기 프리앰블 신호 송신시에는 송신 심볼마다 반복 신호로 구성되는 가드·인터벌을 삽입하고, 데이터 송신시에는 송신 심볼마다 눌 신호로 구성되는 가드·인터벌을 삽입하는 특징으로 하는 송신 방법.
  35. 멀티 캐리어 전송로에 있어서의 멀티 패스의 영향에 의한 지연파의 지연 시간을 산출하는 지연 시간 산출 장치로서,
    수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구하는 상관 수단과,
    상기 수신 신호의 전력을 계산하는 전력 계산 수단과,
    산출된 상기 전력에 따라 상관 결과를 정규화하는 정규화 수단과,
    정규화된 상기 상관 결과와 소정의 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 최대 지연 시간을 계시하는 계시 수단
    을 구비하는 지연 시간 산출 장치.
  36. 멀티 캐리어 전송로에 있어서의 멀티 패스의 영향에 의한 지연파의 지연 시간을 산출하는 지연 시간 산출 장치로서,
    수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구하는 상관 수단과,
    상기 수신 신호의 전력을 계산하는 전력 계산 수단과,
    산출된 상기 전력에 대하여 소정의 임계값을 곱하는 임계값 승산 수단과,
    상관 결과와 임계값 승산 결과를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 최대 지연 시간을 계시하는 계시 수단
    을 구비하는 지연 시간 산출 장치.
  37. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 상관 수단은, 미리 유지하는 참조 심볼과 수신한 참조 심볼이 서로 상관을 취하는 상호 상관 수단에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 지연 시간 산출 장치.
  38. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 상관 수단은, 수신 신호 중에 반복 출현하는 참조 심볼들 간의 상관을 취하는 자기 상관 수단에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 지연 시간 산출 장치.
  39. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 상관 수단은, 수신 신호를 2진수화하여 상관을 취하는 리미터 수단에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 지연 시간 산출 장치.
  40. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 상관 수단은, 복수개의 참조 심볼을 이용하여 상관 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 지연 시간 산출 장치.
  41. 멀티 캐리어 전송로에 있어서의 멀티 패스의 영향에 의한 지연파의 지연 시간을 산출하는 지연 시간 산출 방법으로서,
    수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구하는 상관 스텝과,
    상기 수신 신호의 전력을 계산하는 전력 계산 스텝과,
    산출된 상기 전력에 따라 상관 결과를 정규화하는 정규화 스텝과,
    정규화된 상기 상관 결과와 소정의 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 최대 지연 시간을 계시하는 계시 스텝
    을 포함하는 지연 시간 산출 방법.
  42. 멀티 캐리어 전송로에 있어서의 멀티 패스의 영향에 의한 지연파의 지연 시간을 산출하는 지연 시간 산출 방법으로서,
    수신 신호에 포함되는 기지의 패턴을 이용하여 상관을 구하는 상관 스텝과,
    상기 수신 신호의 전력을 계산하는 전력 계산 스텝과,
    산출된 상기 전력에 대하여 소정의 임계값을 곱하는 임계값 승산 스텝과,
    상관 결과와 임계값 승산 결과를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 최대 지연 시간을 계시하는 계시 스텝
    을 포함하는 지연 시간 산출 방법.
  43. 제41항 또는 제42항에 있어서,
    상기 상관 스텝에서는, 미리 유지하는 참조 심볼과 수신한 참조 심볼이 서로 상관을 취하는 것을 특징으로 하는 지연 시간 산출 방법.
  44. 제41항 또는 제42항에 있어서,
    상기 상관 스텝에서는, 상기 수신 신호 중에 반복 출현하는 참조 심볼들 간의 상관을 취하는 것을 특징으로 하는 지연 시간 산출 방법.
  45. 제41항 또는 제42항에 있어서,
    상기 상관 스텝에서는, 상기 수신 신호를 2진수화하여 상관을 취하는 것을 특징으로 하는 지연 시간 산출 방법.
  46. 제41항 또는 제42항에 있어서,
    상기 상관 스텝에서는, 복수개의 참조 심볼을 이용하여 상관 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 지연 시간 산출 방법.
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