KR20060070901A - Apparatus for transmitting and receiving to provide a space diversity gain in ultra-wideband multi-band ofdm system - Google Patents

Apparatus for transmitting and receiving to provide a space diversity gain in ultra-wideband multi-band ofdm system Download PDF

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KR20060070901A
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장경희
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치에 관한 것으로, 본 발명은 UWB Application을 위하여 IEEE 802.15 TG3a 의 표준안의 하나로 제안된 MB-OFDM 시스템이 제공하는 다이버시티 이득에 관한 것으로, 중심 주파수 호핑에 의한 주파수 영역의 다이버시티 이득 및 시간 영역 OFDM 심볼의 중복 전송에 의한 시간 영역 다이버시티 이득 외에 추가적인 다이버시티 이득을 얻는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 기존의 MB-OFDM 시스템이 제공하는 시간 및 주파수 영역 다이버시티 이득을 제시하고, MB-OFDM 시스템에 대표적인 공간 다이버시티 기법인 SFBC를 적용시킨 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신기, 수신기의 블록들을 포함하고, MB-OFDM 시스템에 추가적인 공간 다이버시티 이득을 제공한다. The present invention relates to a transceiver for providing a spatial diversity gain in a UWB MB-OFDM system. The present invention relates to the diversity gain provided by the MB-OFDM system proposed as one of the IEEE 802.15 TG3a standards for UWB applications. The present invention relates to a diversity gain in the frequency domain due to center frequency hopping and a time domain diversity gain due to redundant transmission of time domain OFDM symbols. The present invention proposes a time and frequency domain diversity gain provided by the existing MB-OFDM system, and employs blocks of transmitters and receivers of the SFBC MB-OFDM system in which SFBC, which is a representative spatial diversity scheme, is applied to the MB-OFDM system. And provide additional spatial diversity gain to the MB-OFDM system.

UWB, MB-OFDM, 공간 다이버시티, 이득 UWB, MB-OFDM, Space Diversity, Gain

Description

UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치{Apparatus for transmitting and receiving to provide a space diversity gain in Ultra-WideBand Multi-Band OFDM system} TECHNICAL FIELD The transceiver for providing spatial diversity gain in an MW-OPDM system.             

도 1은 종래의 MB-OFDM 시스템의 주파수 대역에 대한 도면.1 is a conventional Diagram of frequency band of MB-OFDM system.

도 2는 종래의 MB-OFDM UWB 모뎀의 구조에 대한 도면.2 is a diagram of the structure of a conventional MB-OFDM UWB modem.

도 3은 MB-OFDM 시스템의 물리계층 파라미터에 대한 도면.3 is a diagram for physical layer parameters of an MB-OFDM system.

도 4는 MB-OFDM 시스템의 PLCP 프리엠블에 대한 도면.4 is a diagram of a PLCP preamble of an MB-OFDM system.

도 5는 MB-OFDM 시스템의 시간-주파수 코드에 대한 도면.5 is a time-frequency code diagram of an MB-OFDM system.

도 6은 MB-OFDM 시스템의 전송률에 대한 도면.6 is a diagram of a transmission rate of an MB-OFDM system.

도 7은 UWB 채널 모델에 대한 도면. 7 is a diagram for a UWB channel model.

도 8은 MB-OFDM 시스템의 주파수 호핑 다이버시티 이득에 대한 도면.8 is a diagram of frequency hopping diversity gain of an MB-OFDM system.

도 9는 MB-OFDM 시스템의 시간 영역 다이버시티 이득에 대한 도면.9 is a diagram of time-domain diversity gain of an MB-OFDM system.

도 10은 본 발명에 의한 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신단 구조에 대한 도면.10 is a diagram of a transmitter structure of an SFBC MB-OFDM system according to the present invention;

도 11은 본 발명에 의한 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신단 구조에 대한 도면.11 is a diagram of a receiver structure of an SFBC MB-OFDM system according to the present invention;

도 12는 본 발명에 의한 SFBC MB-OFDM 시스템의 공간 다이버시티 이득에 대한 도면.12 is a diagram of a spatial diversity gain of an SFBC MB-OFDM system according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1001: 스크램블러 1002: 컨볼루션 인코더 1001: Scrambler 1002: Convolutional Encoder

1003: Puncturer 1004: 비트 인터리빙 블록1003: Puncturer 1004: Bit Interleaving Block

1005: Time/Frequency Spreading 블록 1006: SFBC 인코더 1005: Time / Frequency Spreading Block 1006: SFBC Encoder

1007, 1010: Insert Pilot & VC IFFT Add CP & GI 블록 1007, 1010: Insert Pilot & VC IFFT Add CP & GI Blocks

1008, 1011: DA변환기(DAC) 1008, 1011: DA converter (DAC)

1009, 1012: 시간-주파수 영역 코드 발생기(Time-Frequency Code)1009, 1012: Time-Frequency Code Generator

1101: 대역통과필터(BPF) 1102: 저잡음 증폭기(LNA)1101: bandpass filter (BPF) 1102: low noise amplifier (LNA)

1103: 시간-주파수영역 코드 발생기 1104: 기저대역필터(LPF)1103: time-frequency domain code generator 1104: baseband filter (LPF)

1105: VGA 1106: ADC1105: VGA 1106: ADC

1107: AGC 1108: Synchronization Remove CP FFT 1107: AGC 1108: Synchronization Remove CP FFT

1109: Carrier Phase and Time Tracking 1109: Carrier Phase and Time Tracking

1110: Space Frequency Decoder 1111: 채널 추정기 1110: Space Frequency Decoder 1111: Channel Estimator

1112: Time-Frequency Despreading 1113: 디인터리버1112: Time-Frequency Despreading 1113: Deinterleaver

1114: De-Puncturer 1115: Viterbi 디코더 1114: De-Puncturer 1115: Viterbi Decoder

1116: 디스크램블러 1116: Descrambler

본 발명은 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치에 관한 것으로, 특히 UWB Application을 위하여 IEEE 802.15 TG3a 의 표준안의 하나로 제안된 MB-OFDM 시스템이 제공하는 다이버시티 이득에 대한 것으로, 중심 주파수 호핑에 의한 주파수 영역의 다이버시티 이득 및 시간 영역 OFDM 심볼의 중복 전송에 의한 시간 영역 다이버시티 이득 외에 추가적인 다이버시티 이득을 얻어 시스템의 성능을 향상시키는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a transceiver for providing spatial diversity gain in a UWB MB-OFDM system, and more particularly, to a diversity gain provided by an MB-OFDM system proposed as one of the IEEE 802.15 TG3a standards for UWB applications. Spatial Diversity in UWB MB-OFDM System Improves System Performance by Gaining Diversity Gain in Frequency Domain by Center Frequency Hopping and Time Domain Diversity Gain by Overlapping Transmission of Time-domain OFDM Symbols The present invention relates to a transceiver for providing a gain.

일반적으로, UWB(Ultra-Wideband)는 지난 40 여년동안 미 국방성에서 사용된 군사 기술로서 WPAN(Wireless PAN) 환경하에서 수백 Mbps 의 전송속도를 제공하면서도 전력 소모량은 기존의 휴대폰이나 무선랜(WLAN)의 전력 소모량의 1/10 밖에 되지 않는 장점을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 매우 넓은 주파수 대역을 사용함으로서 야기될 수 있는 기존의 다른 대역을 사용하는 통신 시스템에의 간섭 문제로 인하여 상업적 이용이 금지되어 왔다. 그러나 2002년 2월 미국 연방통신 위원회 (FCC)는 3.1GHz~10.6 GHz에 걸친 주파수 대역 제한과 1MHz당 -41.25dBm 이하의 방사제한을 조건으로 상업화를 허가하게 되었다. 이에 따라 IEEE 802.15 TG 3a 에서는 기존의 IEEE 802.15.3 MAC을 활용하면서 UWB 기반의 물리 계층을 갖는 고속의 WPAN을 위한 Alternate PHY를 정의하기 위하여 최근에 활발하게 표준화 작업이 진행되고 있으며, 그 중 주요 IT 업체들이 참여한 MBOA (Multi-Band OFDM Alliance) 에서 제안된 MB-OFDM이 유력한 표준화 후보로 거론되고 있다. In general, UWB (Ultra-Wideband) is a military technology used by the US Department of Defense over the last 40 years, providing hundreds of Mbps of transmission speed under a wireless PAN (WPAN) environment, but the power consumption of conventional mobile phones or WLANs. It has the advantage of only one tenth of the power consumption. Nevertheless, commercial use has been banned due to interference problems with communication systems using other existing bands that can be caused by using very wide frequency bands. However, in February 2002, the Federal Communications Commission (FCC) was allowed to commercialize, subject to frequency band limitations ranging from 3.1 GHz to 10.6 GHz and emission limits below -41.25 dBm per MHz. Accordingly, IEEE 802.15 TG 3a has been actively standardized recently to define Alternate PHY for high speed WPAN with UWB-based physical layer while utilizing existing IEEE 802.15.3 MAC. MB-OFDM, proposed by the Multi-Band OFDM Alliance (MBOA), in which companies participate, is considered as a strong standardization candidate.

MB-OFDM 시스템은 기본적으로 OFDM 기반 시스템이기 때문에 다중 경로 지연에 대한 ISI (Inter-symbol Interference)를 효과적으로 제거할 수 있으며, 2.4GHz/5GHz 의 비면허대역을 사용하는 블루투스(Bluetooth) 및 무선랜에 의한 간섭에 쉽게 대처할 수 있는 장점이 있다. Since MB-OFDM system is basically an OFDM-based system, it can effectively remove ISI (Inter-symbol Interference) for multipath delay, and it is based on Bluetooth and WLAN using unlicensed band of 2.4GHz / 5GHz. There is an advantage that can easily cope with the interference.

도 1은 MB-OFDM 시스템의 주파수 대역에 대한 도면으로, 상기 MB-OFDM 시스템은 FCC 에서 실내 무선 통신을 위해 제한한 3.1GHz ~ 10.6GHz 까지의 전체 7.5GHz 대역을 3개의 밴드로 이루어진 4개의 그룹(Group A, B, C, D)과 2개의 대역으로 이루어진 한 개의 그룹(Group E)으로 나누고 있다. 현재는 3.1GHz ~ 4.8GHz의 그룹 A 만을 사용하는 Mode 1이 Mandatory 로 선정되어 있다. Mode 1의 경우, OFDM 신호가 3개의 대역에 걸쳐서 주파수 호핑을 하는 TFI (Time Frequency Interleaved) 구조를 이용하여 주파수 영역에서의 다이버서티 효과와 SOP (Simultaneous Operating Piconet) 간의 간섭을 최소화할 수 있다. FIG. 1 is a diagram of a frequency band of an MB-OFDM system. The MB-OFDM system includes four groups of three bands covering the entire 7.5 GHz band from 3.1 GHz to 10.6 GHz, limited by the FCC for indoor wireless communication. It is divided into (Group A, B, C, D) and one group consisting of two bands (Group E). Currently, Mode 1, which uses only Group A from 3.1 GHz to 4.8 GHz, is selected as Mandatory. In Mode 1, interference between the diversity effect and the SOP (Simultaneous Operating Piconet) in the frequency domain can be minimized by using a Time Frequency Interleaved (TFI) structure in which an OFDM signal is frequency hoped over three bands.

도 2는 종래의 MB-OFDM 시스템의 기저 대역 모뎀의 구조를 보여준다. MB-OFDM 시스템의 송신단의 데이터는 스크램블러(211)와 컨볼루션 인코더(212), Puncturer (213) 를 통과하여 원하는 코딩율의 심볼로 변환한 후, 비트 인터리버 (214) 및 변조기(215) 를 거쳐서 MB-OFDM 시스템의 주파수 영역 신호를 형성한다. 상기 주파수 영역 신호에 파일롯 데이터를 첨가한 후 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 및 보호 구간을 삽입하여 IFFT Insert Pilots Add Prefix/GI 블록(216)의 시간 영역 OFDM 신호를 형성한다. 그 다음 DAC(217)에 의해 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 시간-주파수 영역 코드 발생기(Time-Frequency Code 블록)(218)에서 제공하는 시간 주파수 영역 코드에 의하여 중심 주파수를 호핑하면서 데이터를 전송한다. 2 shows the structure of a baseband modem of a conventional MB-OFDM system. Data of the transmitting end of the MB-OFDM system passes through the scrambler 211, the convolutional encoder 212, and the puncturer 213, and converts the data into a symbol having a desired coding rate, and then passes through the bit interleaver 214 and the modulator 215. It forms the frequency domain signal of MB-OFDM system. After the pilot data is added to the frequency domain signal, an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) and a guard interval are inserted to form a time domain OFDM signal of the IFFT Insert Pilots Add Prefix / GI block 216. The DAC 217 then converts the digital signal into an analog signal, and then hops the center frequency by the time frequency domain code provided by the time-frequency domain code generator 218. send.

MB-OFDM 시스템의 수신단에 들어오는 신호는 통과대역 필터(BPF)(221) 및 저잡음 증폭기(LNA) (222) 를 거친 후, 시간-주파수 영역 코드 발생기(Time-Frequency Code 블록)(223)에서 제공하는 시간 주파수 영역 코드에 의하여 적절한 중심 주파수를 찾은 후, 기저 대역 필터(LPF)(224)와 ADC(226)를 거쳐서 아날로그 신호를 디지털로 변환한다. VGA(225) 및 AGC(227) 블록을 통하여 채널의 주파수 차이에 의한 전력 신호 감쇄 차이를 보정한다. 동기/제거 CP(Cyclic Prefix)/FFT 블록(Synchronization Remove CP FFT 블록)(228) 및 Carrier Freq & Time Tracking 블록(230) 을 통하여 주파수 및 시간 동기를 수행하고, Guard Time 을 제거하며 FFT(Fast Fourier Transform)을 통과하여 시간 영역의 신호를 주파수 영역으로 변환한다. 그리고 채널 추정기(229) 및 디인터리버(De-Interleaver)(231), Depuncturer (232), Viterbi 디코더 (233), 디스크램블러(De-scrambler)(234)의 디스크램블링 과정을 거쳐서 원래의 신호를 복원한다. The signal entering the receiver of the MB-OFDM system is passed through a passband filter (BPF) 221 and a low noise amplifier (LNA) 222 and then provided by a time-frequency domain code generator (223). After a suitable center frequency is found by using a time frequency domain code, the analog signal is converted to digital through a baseband filter (LPF) 224 and an ADC 226. The VGA 225 and AGC 227 blocks correct power signal attenuation differences due to channel frequency differences. Synchronization / Release Perform frequency and time synchronization, remove Guard Time, and fast fourier via Cyclic Prefix / FFT Block (228) and Carrier Freq & Time Tracking Block (230). Transform) transforms the time domain signal into the frequency domain. The original signal is recovered through the descrambling process of the channel estimator 229, the de-interleaver 231, the depuncturer 232, the Viterbi decoder 233, and the de-scrambler 234. do.

따라서, MB-OFDM UWB 시스템은 동일한 OFDM 심볼을 두 번 반복하여 전송하여 시간 영역의 다이버시티를 제공하며, 매 심볼마다 중심 주파수를 호핑하므로 주파수 영역의 다이버시티를 역시 제공한다. 그러나, MB-OFDM UWB 시스템은 아직 공간 영역의 다이버시티 이득을 제공하고 있지 않는 문제점이 있다.Accordingly, the MB-OFDM UWB system provides time domain diversity by repeatedly transmitting the same OFDM symbol, and also provides diversity in frequency domain because the center frequency is hopped every symbol. However, there is a problem that the MB-OFDM UWB system does not yet provide the diversity gain of the spatial domain.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 UWB Application을 위하여 IEEE 802.15 TG3a의 표준안의 하나로 제안된 MB-OFDM 시스템이 제공하는 다이버시티 이득에 대한 것으로, 중심 주파수 호핑에 의한 주파수 영역의 다이버시티 이득 및 시간 영역 OFDM 심볼의 중복 전송에 의한 시간 영역 다이버시티 이득 외에 추가적인 다이버시티 이득을 얻어 시스템의 성능을 향상시키기 위해, 기존의 MB-OFDM 시스템이 제공하는 시간 및 주파수 영역 다이버시티 이득을 제시하고, MB-OFDM 시스템에 대표적인 공간 다이버시티 기법인 SFBC를 적용시킨 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신단, 수신단 블록 다이어그램을 제안하여 MB-OFDM 시스템이 추가적인 공간 다이버시티 이득을 제공하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치를 제공하는 것이다.
The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is for the diversity gain provided by the MB-OFDM system proposed as one of the IEEE 802.15 TG3a standards for UWB applications. In order to improve the performance of the system by obtaining additional diversity gain in addition to the diversity gain in the frequency domain due to hopping and the time domain diversity gain due to redundant transmission of time domain OFDM symbols, the time and time provided by the existing MB-OFDM system By presenting the frequency-domain diversity gain and suggesting the transmitter and receiver block diagrams of the SFBC MB-OFDM system using SFBC, which is a representative spatial diversity scheme, the MB-OFDM system provides additional spatial diversity gain. Transceiver with Spatial Diversity Gain in UWB MB-OFDM Systems To provide.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기존의 MB-OFDM UWB 시스템이 제공하는 시간 및 주파수 영역 다이버시티 이외에 공간 다이버시티 이득을 얻기 위해서, 2 x 1 안테나 구조에 대하여 대표적인 공간 다이버시티 기법인 SFBC 방식을 MB-OFDM 시스템에 적용시키기 위해, 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신기, 및 상기 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention is a representative spatial diversity scheme for the 2 x 1 antenna structure in order to obtain a spatial diversity gain in addition to the time and frequency domain diversity provided by the existing MB-OFDM UWB system In order to apply the SFBC scheme to the MB-OFDM system, a transmitter of the SFBC MB-OFDM system using a spatial diversity scheme, and a receiver of the SFBC MB-OFDM system using the spatial diversity scheme are configured. Provided is a transceiver for providing spatial diversity gain in a UWB MB-OFDM system.

또한, 본 발명에 따른 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 활용 장치의 상기 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신기는 상기 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신단에서 공간 다이버시티 이득을 얻기 위해서 기존의 MB-OFDM 시스템의 송신단에 SFBC 인코딩 블록을 삽입시키고 SFBC 인코딩 블록을 통과하여 나온 데이터 를 2 개의 안테나를 통하여 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the transmitter of the SFBC MB-OFDM system using the spatial diversity scheme of the apparatus for utilizing spatial diversity in the UWB MB-OFDM system according to the present invention may obtain a spatial diversity gain at the transmitting end of the SFBC MB-OFDM system. And inserting the SFBC encoding block into the transmitting end of the existing MB-OFDM system and transmitting the data from the SFBC encoding block through the two antennas.

또한, 상기 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신기는 상기 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신단에서 SFBC 인코딩된 데이터를 디코딩하기 위하여 기존의 MB-OFDM 시스템의 수신단에 SFBC 디코딩 블록을 삽입시켜 공간 다이버시티 이득을 얻는 과정을 포함한다.In addition, a receiver of an SFBC MB-OFDM system using the spatial diversity scheme inserts an SFBC decoding block into a receiver of an existing MB-OFDM system to decode SFBC encoded data at a receiver of the SFBC MB-OFDM system. Obtaining the diversity gain.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following examples are merely to illustrate the present invention is not limited to the contents of the present invention.

본 발명에서는 MB-OFDM 시스템이 기본적으로 제공하는 다이버시티 이득을 보이고, 기존의 MB-OFDM 시스템에 SFBC 기법을 적용하여 얻는 공간 다이버시티 이득을 통하여 시스템의 성능을 향상시키는 방법에 대하여 기술한다. The present invention describes a method of improving the performance of the system by showing the diversity gain basically provided by the MB-OFDM system and the spatial diversity gain obtained by applying the SFBC technique to the existing MB-OFDM system.

기본적인 MB-OFDM 시스템의 물리 계층 사양은 도 3과 같다. 전체 128개의 부반송파중 100개의 부반송파는 정보를 전송하는 데이터 부반송파로, 12개의 부반송파는 동기를 위하여 전체 주파수에 걸쳐서 균등하게 분포된 파일럿 부반송파로 사용되며 나머지 10개의 부반송파는 송, 수신단 필터의 구현을 쉽게 하며, 그 외의 다양한 목적으로 이용 가능한 보호 및 가상 반송파로 사용된다. The physical layer specification of the basic MB-OFDM system is shown in FIG. Of the 128 subcarriers, 100 subcarriers are data subcarriers for transmitting information, and 12 subcarriers are used as pilot subcarriers distributed evenly over the entire frequency for synchronization. It is used as a protection and virtual carrier available for various other purposes.

도 4는 MB-OFDM 시스템의 초기 동기화 및 채널 추정을 위해 사용하는 PLCP 프리엠블을 보여주고 있다. 프리앰블은 패킷 동기 시퀀스로 구성된 21개의 패킷 시퀀스 OFDM 심볼, 프레임 동기 시퀀스로 구성된 3개의 프레임 동기 시퀀스 OFDM 심볼들, 그리고 채널 추정 시퀀스로 구성된 6개의 채널 추정 시퀀스 OFDM 심볼로서 구성된다. MB- OFDM 시스템의 프레임을 구성하는 모든 심볼은 SOP(Simultaneous Operating Piconet) 들과의 간섭을 줄이고, 주파수 다이버서티 기법을 적용하여 시스템 성능을 개선 시키기 위하여, 도 5의 MB-OFDM 시스템의 시간-주파수 코드에 대한 도면을 참조하여 TFC(Time-Frequency Code) 에 제시된대로 채널 1을 할당받으면 {1 2 3 1 2 3}으로, 채널 2를 할당받으면 {1 3 2 1 3 2} 등으로 주파수 대역의 변경이 이루어진다. 4 shows a PLCP preamble used for initial synchronization and channel estimation of an MB-OFDM system. The preamble consists of 21 packet sequence OFDM symbols consisting of a packet synchronization sequence, three frame synchronization sequence OFDM symbols consisting of a frame synchronization sequence, and six channel estimation sequence OFDM symbols consisting of a channel estimation sequence. All the symbols constituting the frame of the MB-OFDM system are to reduce the interference with SOPs and to improve the system performance by applying the frequency diversity scheme, the time-frequency of the MB-OFDM system of FIG. Referring to the drawing of the code, the channel 1 is allocated to {1 2 3 1 2 3} and the channel 2 is assigned to {1 3 2 1 3 2} as shown in the Time-Frequency Code (TFC) Changes are made.

MB-OFDM 시스템은 QPSK 변조만을 사용하지만, 부호화율과 주파수/시간영역 확산을 통하여 53.3, 55, 80, 106.7, 110, 160, 200, 320, 400, 480Mbps의 여러 가지 전송률을 지원할 수 있으며, MB-OFDM 시스템에서 각각의 전송률에 대한 사양을 도 6에 정리한다. 주파수 영역 확산 기법은 DC 부반송파를 기준으로 복소 대칭시켜서 각 부반송파에 변조된 심볼을 배치한다. 이러한 방식을 사용하면 시간 영역에서 실수 신호만으로 구성되기 때문에, RF 단의 하드웨어를 1/2로 줄일 수 있다. 또한 시간 영역 확산 기법은 시간 영역에서 하나의 OFDM 심벌을 두번 반복하여 전송하는 방식인데, 반복되는 두 심벌이 다른 주파수 대역을 통해 전송되므로 시간 영역의 다이버서티 및 주파수 영역의 다이버서티 이득을 얻을 수 있게 한다. 스크램블러는 15차의 생성 다항식 1+ x14 + x15 을 갖는 PRBS (Pseudo Random Binary Sequence)로 구성되고, 초기 레지스터 값은 주어진 네 가지 중에서 선택할 수 있으며, 수신부에는 초기값을 설정하기 위한 2비트 정보가 전송된다. 채널 부호기는 구속장이 K=7 (1338, 1568, 1758) 이고, 부호율이 1/3인 컨볼루션 인코더를 기본으로 Puncturing 패턴에 따라 부호화된 비트를 제거함으로서, 11/32, 1/2, 5/8, 3/4 의 부호율을 얻을 수 있다. MB-OFDM의 인터리버는 두 단계의 비 트 블록 인터리버로 구성된다. 첫번째로 수행되는 심볼 인터리빙(Symbol Interleaving)은 OFDM 심볼간에 블록 인터리빙하는 것으로 각각의 서브 밴드로부터의 주파수 다이버서티를 이용하려고 하는 것이며, 6개의 심벌을 가지고 블록 인터리빙한다. 두번째로 수행되는 톤 인터리빙(Tone Interleaving)은 하나의 OFDM 심볼을 구성하는 인접 비트를 서로 다른 부채널에 전송되도록 인터리빙하는 것으로, OFDM 한 심볼에 전송될 Coded Bit들을 모아서 블록 인터리빙한다. The MB-OFDM system uses only QPSK modulation, but can support various transmission rates of 53.3, 55, 80, 106.7, 110, 160, 200, 320, 400, and 480 Mbps through coding rate and frequency / time domain spreading. -Specifications for each data rate in the OFDM system are summarized in FIG. The frequency domain spreading technique places a modulated symbol on each subcarrier by complex symmetry based on the DC subcarrier. This approach reduces the hardware of the RF stage by one-half because it consists of only real signals in the time domain. In addition, the time-domain spreading technique transmits one OFDM symbol twice in the time domain. Since the repeated two symbols are transmitted through different frequency bands, it is possible to obtain diversity gain in the time domain and diversity gain in the frequency domain. do. The scrambler is composed of PBS (Pseudo Random Binary Sequence) with 15th generation polynomial 1+ x 14 + x 15. The initial register value can be selected from four given values, and the receiver receives 2-bit information for setting the initial value. Is sent. The channel encoder removes the bits encoded according to the puncturing pattern based on the convolutional encoder having the constraint length of K = 7 (133 8 , 156 8 , 175 8 ) and code rate 1/3, so that 11/32, 1 / Code rates of 2, 5/8, and 3/4 can be obtained. The interleaver of MB-OFDM is composed of two levels of bit block interleaver. Firstly, symbol interleaving is block interleaving between OFDM symbols, and attempts to use frequency diversity from each subband, and blocks interleaving with six symbols. Tone interleaving, which is performed second, interleaves adjacent bits constituting one OFDM symbol to be transmitted to different subchannels, and blocks interleaving by collecting coded bits to be transmitted in one OFDM symbol.

UWB 채널 모델은 UWB 환경에 적합한 채널 모델을 개발하기 위하여 구성된 IEEE 802.15. SG3a의 분과 위원회가 2003년 2월 802.15 TG3a의 물리계층 성능 분석을 위하여 최종 제안된 모델이다. SG3a UWB 채널 모델은 도 7에 도시된 바와 같이 CM1 ~ CM4 의 4가지로 주어지며, 이중 CM1, CM2, CM3는 실제 측정된 파라미터를 기반으로 모델링되었고, CM4 는 최악의 경우로 RMS delay가 25ns 에 이르는 열악한 상황을 고려하였다. 이러한 채널 모델에 따라 각각 100개의 구현 채널이 주어진다. UWB 채널 모델은 6GHz의 광대역 채널모델이기 때문에, MB-OFDM 시스템에 적용하기 위해서는 MB-OFDM 시스템의 주파수 대역 및 중심 주파수 호핑을 고려하여 기존의 UWB 채널을 필터링하여 3개의 서브 밴드 채널로 재형성해야 한다. The UWB channel model is configured to develop a channel model suitable for the UWB environment. The SG3a subcommittee was finally proposed in February 2003 to analyze the physical layer performance of 802.15 TG3a. The SG3a UWB channel model is given in four types, CM1 to CM4, as shown in FIG. 7, of which CM1, CM2, and CM3 are modeled based on actual measured parameters, and CM4 is the worst case with RMS delay of 25ns. Yi considered a poor situation. According to this channel model, each of 100 implementation channels is given. Since the UWB channel model is a 6 GHz wideband channel model, in order to apply to the MB-OFDM system, the existing UWB channel must be filtered and reshaped into three subband channels in consideration of the frequency band and the center frequency hopping of the MB-OFDM system. do.

MB-OFDM 시스템은 동일한 OFDM 심볼을 두 번 전송하기 때문에 시간 영역의 다이버시티 이득을 제공하며, 각 심볼을 전송할 때 주파수 호핑을 하기 때문에 주파수 영역의 다이버시티 이득 또한 제공한다. The MB-OFDM system provides the diversity gain of the time domain because the same OFDM symbol is transmitted twice, and also the frequency gain of the frequency domain when each symbol is transmitted.

도 8은 MB-OFDM 시스템이 제공하는 주파수 호핑에 의한 다이버시티 이득을 보여주는 성능 곡선으로, UWB 채널 모델 CM3 에서 MB-OFDM 시스템이 제공하는 프리엠블 심볼을 사용하여 Practical 채널 추정을 하며 MRC Combining을 적용하고 주파수 호핑을 하지 않은 경우, 110Mbps 의 전송률에 대한 시뮬레이션 결과이다. 주파수 호핑을 하지 않는 경우에는 주파수 호핑에 의한 다이버서티 효과를 얻을 수 없고, 단지 Noise Averaging 효과만을 얻을 수 있기 때문에 주파수 호핑을 고려한 경우보다 10-4 BER 에서 4dB 정도 성능이 열화되었음을 알 수 있다. FIG. 8 is a performance curve showing diversity gain due to frequency hopping provided by the MB-OFDM system. In the UWB channel model CM3, a Practical channel estimation is performed using a preamble symbol provided by the MB-OFDM system and MRC Combining is applied. If the frequency hopping is not performed, the simulation results are for 110Mbps. When frequency hopping is not performed, the diversity effect due to frequency hopping cannot be obtained, and only noise averaging effect can be obtained, indicating that performance is degraded by about 4 dB at 10 -4 BER than when frequency hopping is considered.

도 9는 MB-OFDM 시스템이 제공하는 시간 영역 다이버시티 이득을 보여주는 성능 곡선으로, Perfect 채널 추정이라는 가정 하에 CM3에서 110Mbps 데이터 전송률인 경우, 시간영역 확산 기법에 의하여 제공되는 2 심벌에 MRC 기법을 적용한 경우와 채널 추정 후에 단순 평균을 적용한 경우의 BER 성능 곡선이다. MRC 를 적용하게 되면 단순 평균을 취하는 것보다 10-4 BER 에서 약 15dB의 성능 개선이 있음을 알 수 있다. 9 is a performance curve showing the time-domain diversity gain provided by the MB-OFDM system. In case of 110 Mbps data rate in CM3 under the assumption of perfect channel estimation, the MRC scheme is applied to two symbols provided by the time-domain spreading scheme. This is the BER performance curve for the case and simple mean after channel estimation. Applying MRC, we can see that there is a performance improvement of about 15dB at 10 -4 BER rather than taking a simple average.

기존의 MB-OFDM 시스템이 주파수 호핑에 의한 주파수 영역 다이버시티 및 시간 영역의 OFDM 심볼의 반복 전송에 의한 시간 영역 다이버시티 이득을 제공하지만, 공간 영역의 다이버시티를 제공하고 있지 못하다. 따라서 본 발명에서는 대표적인 공간 다이버시티 기법인 SFBC 를 기존의 MB-OFDM 시스템에 적용하여, 시간 및 주파수 영역 다이버시티 이외에 공간 영역 다이버시티를 제공할 수 있는 방안을 제공한다. The existing MB-OFDM system provides frequency domain diversity gain due to frequency hopping and time domain diversity gain due to repetitive transmission of OFDM symbols in the time domain, but does not provide diversity of spatial domain. Accordingly, the present invention provides a method for providing spatial domain diversity in addition to time and frequency domain diversity by applying SFBC, which is a representative spatial diversity scheme, to an existing MB-OFDM system.

도 10은 공간 다이버시티 기법을 적용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신단 블록 다이어그램을 나타낸다. SFBC MB-OFDM 시스템의 송신단의 데이터는 스크램블러 (Scrambler)(1001) 블록을 통과하게 되는데, 상기 스크램블러(1001)는 15차 생성 다항식 (1+x14+x15) 에 의하여 생성되는 비트 스트림과 입력 데이터를 Exclusive OR 시킨 값 을 출력으로 내보낸다. 상기 스크램블러를 통과한 데이터가 컨볼루션 인코더(Convolutional Encoder)(1002)의 입력으로 들어가게 되며, 1/3의 코딩율을 가지는 출력 데이터가 된다. 이 데이터가 Puncturer(1003)의 입력으로 들어가게 되는데, 입력 데이터에 적절한 Puncturing 패턴을 적용하여 Puncturing 과정을 거치게 되면 원하는 코딩율의 데이터를 얻을 수 있다. Puncturer를 통과한 데이터는 비트 인터리버(1004)를 거치게 되는데, 상기 비트 인터리버(1004)는 들어온 데이터를 6개의 OFDM 심볼간 인터리빙(Interleaving) 및 1 심볼 내에서의 인터리빙 과정을 적용시켜 출력으로 내보낸다. 이 데이터는 시간/주파수 스프레딩 블록(Time/Frequency Spreading 블록)(1005)을 거치게 되는데 이 블록을 통과하게 되면 동일한 데이터가 OFDM 심볼의 주파수 영역 및 시간 영역에서 반복되게 되어, 주파수 영역 및 시간 영역의 다이버시티 이득을 얻을 수 있게 된다.10 shows a block diagram of a transmitting end of an SFBC MB-OFDM system using a spatial diversity scheme. The data of the transmitting end of the SFBC MB-OFDM system is passed through a scrambler 1001 block. The scrambler 1001 inputs a bit stream and an input generated by a 15 th order polynomial (1 + x 14 + x 15 ). Export the value of the exclusive OR of the data to the output. The data passing through the scrambler enters the input of the convolutional encoder 1002 and becomes output data having a coding rate of 1/3. This data is input to the input of the puncturer 1003. If a suitable puncturing pattern is applied to the input data and subjected to a puncturing process, data having a desired coding rate can be obtained. The data passing through the puncturer passes through the bit interleaver 1004. The bit interleaver 1004 applies the interleaving process between six OFDM symbols and interleaving within one symbol and outputs the data to the output. This data passes through a Time / Frequency Spreading Block 1005, where the same data is repeated in the frequency domain and time domain of the OFDM symbol. Diversity gain can be obtained.

상기 시간/주파수 스프레딩 블록(Time/Frequency Spreading 블록)(1005)을 통과한 데이터는 SFBC 인코더(1006)을 거쳐 SFBC 인코딩되어, 2개의 송신 안테나를 위한 주파수 영역 신호 X1[n], X2[n] 로 변환된다. Data passing through the Time / Frequency Spreading Block 1005 is SFBC encoded via an SFBC encoder 1006, so that the frequency domain signals X1 [n] and X2 [n for two transmit antennas. Is converted to].

Insert Pilots & VC, IFFT, Add CP & GI 블록(1007, 1010)은 각각 안테나를 통하여 전송될 주파수 영역 신호 X1[n], X2[n] 에 파일롯 데이터 및 가상 캐리어(Virtual Carrier)를 첨가하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 과정을 거친 후, 보호 구간을 삽입하여 시간 영역 OFDM 신호를 형성한다. Insert Pilots & VC, IFFT, and Add CP & GI blocks 1007 and 1010 respectively add pilot data and virtual carriers to the frequency domain signals X1 [n] and X2 [n] to be transmitted through the antenna. After the Inverse Fast Fourier Transform process, a guard interval is inserted to form a time domain OFDM signal.

상기 시간 영역 OFDM 신호는 DAC(1008, 1011)을 거치게 되는데, 이 과정을 통하여 디지털 영역의 OFDM 신호가 아날로그 영역의 OFDM 신호로 변환된다. The time domain OFDM signal passes through the DACs 1008 and 1011. Through this process, the OFDM signal in the digital domain is converted into the OFDM signal in the analog domain.

변환된 아날로그 OFDM 신호는 시간 주파수 영역 코드 발생기(Time-Frequency Code 블록)(1009,1012)에 의하여 결정된 중심 주파수를 가진 RF 캐리어에 실려서 전송된다. The converted analog OFDM signal is carried on an RF carrier having a center frequency determined by time-frequency code blocks 1009 and 1012.

기존의 MB-OFDM 과 다른 점이 있다면 송신단 측에 2개의 안테나를 사용하였다는 것과 공간 신호처리 이득을 얻기 위해서 SFBC 인코더(1006)가 시간/주파수 스프레딩 블록(Time/Frequency Spreading 블록)(1005)의 뒷부분에 배치되어 있다는 점이다.The difference from the conventional MB-OFDM is that the two antennas are used on the transmitter side and that the SFBC encoder 1006 has a time / frequency spreading block 1005 in order to obtain a spatial signal processing gain. It's placed behind the scenes.

도 11은 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신단 블록 다이어그램을 나타낸다. SFBC MB-OFDM 시스템의 수신단은 대역통과 필터(BPF)(1101)를 거쳐서 원하는 대역의 RF 신호를 추출한다. 이 신호에 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)(1102)를 거쳐서 RF 신호를 증폭하면서도 잡음의 영향을 최소화한다. 상기 저잡음 증폭기(LNA)(1102)를 거친 RF 신호는 시간 주파수 영역 코드 발생기(1103) 에 의하여 결정된 중심 주파수를 이용하여 다운 컨버전되어, 기저 대역 신호로 주파수가 변환된다. 이 기저 대역 신호에는 다운컨버전 과정에서 생긴 불필요한 신호들도 포함되어 있으므로 기저 대역 필터(LPF)(1104) 를 통과시켜서 원하는 기저 대역 신호를 얻어낸 다음, ADC(1106)를 거쳐서 아날로그 OFDM신호를 디지털 OFDM 신호로 변환한다. 11 shows a receiver block diagram of an SFBC MB-OFDM system. The receiving end of the SFBC MB-OFDM system extracts an RF signal of a desired band through a band pass filter (BPF) 1101. The signal is amplified via a Low Noise Amplifier (LNA) 1102 to minimize the effects of noise. The RF signal passed through the low noise amplifier (LNA) 1102 is down-converted using the center frequency determined by the time frequency domain code generator 1103 to convert the frequency into a baseband signal. Since the baseband signal also includes unnecessary signals generated during the downconversion process, the baseband filter (LPF) 1104 is passed to obtain a desired baseband signal, and then the analog OFDM signal is converted into a digital OFDM signal through the ADC 1106. Convert to

MB-OFDM 시스템의 주파수 호핑 특성으로 인하여 데이터가 각각 다른 중심 주파수 캐리어를 통하여 송신될 수 있으며, 이때 중심 주파수 차이에 의한 신호의 전력 감쇄에 차이가 있으므로, 상기 AGC(Automatic Gain Control)(1107) 블록을 이용하여 얼마만큼의 전력 보상이 이루어져야 하는지 판단하여 VGA(Variable Gain Amplifier)(1105) 블록의 입력으로 전송하면, 이 값을 이용하여 VGA가 증폭기의 출력값으로 가변함으로써 중심 주파수 캐리어의 차이가 있더라도 동일한 전력 감쇄로 신호가 복원되도록 보정한다. Due to the frequency hopping characteristic of the MB-OFDM system, data may be transmitted through different center frequency carriers. In this case, the AGC (Automatic Gain Control) block 1107 is different because power difference of the signal due to the difference in center frequency is different. Determine how much power compensation should be done and send it to the input of the variable gain amplifier (VGA) block 1105.This value is used to change the VGA to the output value of the amplifier so that even if there is a difference in the center frequency carrier, Power attenuation corrects the signal to recover.

동기/제거 CP/ FFF 블록(Synchronization Remove CP FFT 블록)(1108)에서는 시간 영역 OFDM 신호에서 Guard Time을 제거하며, FFT를 수행하여 시간 영역의 신호를 주파수 영역으로 변환한다. 이 때 Carrier Phase and Time Tracking 블록(1109) 의 주파수 및 시간 동기화 과정을 병행하게 된다. The synchronization / removal CP / FFF block 1108 removes Guard Time from the time-domain OFDM signal and performs an FFT to convert the time-domain signal into the frequency domain. At this time, the frequency and time synchronization process of the Carrier Phase and Time Tracking block 1109 is performed in parallel.

그리고, SFBC 디코더 기능을 제공하는 공간 주파수(Space Frequency) 디코더 블록(1110)을 거쳐서 송신단에서 SFBC 인코딩한 데이터를 디코딩하게 되는데, 이 과정에서 채널 추정기(Channel Estimator)(1111)에 의한 채널 추정 값을 이용한다. SFBC 디코더를 통과한 신호는 시간/주파수 디스프레딩 블록(Time/Frequency Despreading 블록)(1112)을 거쳐서 시간 및 주파수 영역에서 Spreading 된 신호를 Despreading 한다. 또한, 디인터리버(1113) 블록을 거쳐서 인터리빙된 데이터를 원래의 순서대로 맞추게 된다. 그리고 Depuncturer (1114) 블록을 거쳐서 1/3 의 코딩율의 데이터로 복원하며 Viterbi 디코더 (1115) 블록을 통과하여 컨볼루션 인코딩된 데이터를 디코딩하고, MB-OFDM 시스템의 송신단에서 사용한 15차 생성 다항식(1+x14+x15)에 의하여 생성되는 비트 스트림과 Viterbi 디코딩된 데이터를 Exclusive OR 하는 디스크램블링 (1116) 과정을 거쳐서 원래의 신호를 복원한다.The transmitter decodes the SFBC-encoded data through a space frequency decoder block 1110 which provides an SFBC decoder function. In this process, the channel estimate value of the channel estimator 1111 is decoded. I use it. The signal passing through the SFBC decoder despreads the signal spread in the time and frequency domains through a time / frequency despreading block 1112. In addition, the interleaved data is aligned in the original order through the deinterleaver 1113 block. Then, the data is restored to 1/3 coding rate through the Depuncturer (1114) block, decoded convolutionally encoded data through the Viterbi decoder (1115) block, and the 15th generation polynomial used by the transmitting end of the MB-OFDM system. The original signal is recovered through a descrambling process (1116) of exclusively ORing the bit stream generated by 1 + x 14 + x 15 ) and the Viterbi decoded data.

기존의 MB-OFDM 시스템과의 다른 점은 SFBC 인코딩을 복원하기 위한 공간 주파수(Space Frequency) 디코더(1110)가 존재한다는 것이다.The difference from the existing MB-OFDM system is that there is a space frequency decoder 1110 for recovering SFBC encoding.

도 12는 완벽한 채널 추정(Perfect Channel Estimation) 이라는 가정하에, CM3 에서 110Mbps의 전송률을 지원하는 기본적인 MB-OFDM 시스템과 SFBC MB-OFDM 시스템의 BER 성능 곡선으로, 기존의 MB-OFDM 시스템에 비해 10-4 BER 에서 약 1.5dB 성능 개선이 됨을 알 수 있다. Figure 12 is a perfect channel estimation on the assumption that (Perfect Channel Estimation), the BER performance curves of the basic MB-OFDM system with SFBC MB-OFDM system supporting a data rate of 110Mbps in the CM3, 10 than the conventional MB-OFDM system It can be seen that the performance improvement is about 1.5 dB at 4 BER.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below Or it may be modified.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치는 기존의 MB-OFDM 시스템이 제공하는 시간 및 주파수 영역 다이버시티 뿐만 아니라 안테나에 의한 공간 다이버시티 또한 이용 가능하여 보다 저 전력으로도 시스템을 운용할 수 있으며, 홈 네트워크와 같은 근거리 무선 통신에 응용할 수 있는 효과가 있다.As described above, the transceiver for providing the spatial diversity gain in the UWB MB-OFDM system according to the present invention is not only the time and frequency domain diversity provided by the existing MB-OFDM system but also the spatial diversity by the antenna. It can also be used to operate the system at lower power, and can be applied to short-range wireless communication such as a home network.

또한, UWB(Ultra-Wideband) 시스템은 IEEE 802.11(무선 LAN) 또는 블루투스(Bluetooth)에 비해 월등히 높은 전송량을 제공할 수 있으며 최근 근거리 무선 통신망 등 많은 응용분야에서 UWB 시장 규모의 급격한 신장을 예측하는 많은 사업자 및 업체들로부터 매력적인 새로운 무선통신 시스템으로 각광을 받고 있다. 따라서, 보다 적은 전 력으로도 동일한 성능을 보이는 SFBC MB-OFDM 시스템에 대한 본 발명은 시장성 측면에서 양호하다.In addition, Ultra-Wideband (UWB) systems can provide significantly higher throughput than IEEE 802.11 (Wireless LAN) or Bluetooth, and many predict the rapid growth of the UWB market in many applications, such as local area networks. It is attracting attention as an attractive new wireless communication system from operators and companies. Therefore, the present invention for the SFBC MB-OFDM system showing the same performance with less power is good in terms of marketability.

또한, UWB 시스템은 향후 2 ~ 3년 내에 상용화 시장에서 IEEE 802.11a/b 계열의 WLAN 을 대체할 것으로 예상되므로, 대표적인 UWB 방식인 MB-OFDM UWB 의 성능을 개선하기 위하여 공간 다이버시티 기법을 도입한 SFBC MB-OFDM 시스템은 저전력으로 동일한 전송률의 보장할 수 있어서 많은 업체들이 관심을 보일 것으로 예상되며 산업화 가능성이 충분하다. In addition, the UWB system is expected to replace the IEEE 802.11a / b series WLAN in the commercialization market in the next two to three years. SFBC MB-OFDM system can guarantee the same transmission rate with low power, so many companies are expected to be interested and there is a possibility of industrialization.

Claims (7)

기존의 MB-OFDM UWB 시스템이 제공하는 시간 및 주파수 영역 다이버시티 이외에 공간 다이버시티 이득을 얻기 위해서, 2 x 1 안테나 구조에 대하여 대표적인 공간 다이버시티 기법인 SFBC 방식을 MB-OFDM 시스템에 적용시키기 위한, In order to obtain the spatial diversity gain in addition to the time and frequency domain diversity provided by the existing MB-OFDM UWB system, the SFBC scheme, which is a representative spatial diversity scheme, is applied to the MB-OFDM system for a 2 x 1 antenna structure. 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신기; 및 Transmitter of an SFBC MB-OFDM system using a spatial diversity technique; And 상기 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치.And a receiver of an SFBC MB-OFDM system using the spatial diversity scheme. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신기는 The transmitter of the SFBC MB-OFDM system using the spatial diversity scheme 상기 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신단에서 공간 다이버시티 이득을 얻기 위해서 기존의 MB-OFDM 시스템의 송신단에 SFBC 인코딩 블록을 삽입시키고 SFBC 인코딩 블록을 통과하여 나온 데이터를 2 개의 안테나를 통하여 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치.Inserting the SFBC encoding block into the transmitting end of the existing MB-OFDM system and transmitting the data from the SFBC encoding block through the two antennas in order to obtain a spatial diversity gain in the transmitting end of the SFBC MB-OFDM system; Transceiving apparatus for providing a spatial diversity gain in the UWB MB-OFDM system, characterized in that. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신기는 The receiver of the SFBC MB-OFDM system using the spatial diversity scheme 상기 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신단에서 SFBC 인코딩된 데이터를 디코딩하기 위하여 기존의 MB-OFDM 시스템의 수신단에 SFBC 디코딩 블록을 삽입시켜 공간 다이버시티 이득을 얻는 과정을 포함하는 .것을 특징으로 하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치.And inserting the SFBC decoding block into the receiver of the existing MB-OFDM system to obtain spatial diversity gain in order to decode the SFBC encoded data at the receiver of the SFBC MB-OFDM system. A transceiver for providing spatial diversity gain in an OFDM system. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공간 다이버시티 기법을 적용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 송신기는 The transmitter of the SFBC MB-OFDM system using the spatial diversity scheme SFBC MB-OFDM 시스템의 송신단의 데이터를 입력받아 15차 생성 다항식 (1+x14+x15)에 의하여 생성되는 비트 스트림과 입력 데이터를 Exclusive OR 시킨 값을 출력하는 스크램블러(1001)와; 상기 스크램블러(1001)로부터 출력된 데이터를 입력받아 1/3의 코딩율을 가지는 출력 데이터를 제공하는 컨볼루션 인코더(1002)와; 상기 컨볼류션 인코더(1002)의 출력 데이터를 입력받아 입력 데이터에 Puncturing 패턴을 적용하여 Puncturing 과정을 거치게 되면 원하는 코딩율의 데이터를 얻기 위한 Puncturer(1003)와; 상기 Puncturer(1003)를 통과한 데이터는 6개의 OFDM 심볼간 인터리빙(Interleaving) 및 1 심볼 내에서의 인터리빙 과정을 적용시켜 출력되는 비트 인터리버 (1004)와; 상기 비트 인터리버(1004)의 출력 데이터를 입력받아, 동일한 데이터가 OFDM 심볼의 주파수 영역 및 시간 영역에서 반복되게 되어, 주파수 영역 및 시간 영역 의 다이버시티 이득을 얻기 위한 시간/주파수 스프레딩 블록(1005)을 포함하고, A scrambler 1001 that receives data from a transmitting end of an SFBC MB-OFDM system and outputs a value obtained by exclusively ORing a bit stream generated by a 15th generation polynomial (1 + x 14 + x 15 ) and input data; A convolutional encoder (1002) which receives data output from the scrambler (1001) and provides output data having a coding rate of 1/3; A puncturer 1003 for obtaining data of a desired coding rate when the output data of the convolutional encoder 1002 is received and subjected to a puncturing process by applying a puncturing pattern to the input data; A bit interleaver (1004) outputted by applying the data passed through the puncturer (1003) by applying interleaving between six OFDM symbols and interleaving within one symbol; Receiving the output data of the bit interleaver 1004, the same data is repeated in the frequency domain and time domain of the OFDM symbol, so that the time / frequency spreading block 1005 for obtaining the diversity gain of the frequency domain and time domain Including, 상기 시간/주파수 스프레딩 블록(1005)을 통과한 데이터를 입력받아 SFBC 인코딩이 되어 2개의 송신 안테나를 위한 주파수 영역 신호 X1[n], X2[n]으로 변환되는 SFBC 인코더(1006); An SFBC encoder 1006 which receives the data passed through the time / frequency spreading block 1005 and is subjected to SFBC encoding and converted into frequency domain signals X1 [n] and X2 [n] for two transmitting antennas; 각각 안테나를 통하여 전송될 주파수 영역 신호 X1[n], X2[n] 에 파일롯 데이터 및 가상 캐리어(Virtual Carrier)를 첨가하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 과정을 거친 후, 보호 구간을 삽입하여 시간영역 OFDM 신호를 형성하는 Insert Pilots & VC, IFFT, Add CP &GI 블록(1007, 1010); After the pilot data and the virtual carrier are added to the frequency domain signals X1 [n] and X2 [n] to be transmitted through the antennas, the IFFT process is performed. Insert Pilots & VC, IFFT, Add CP & GI blocks 1007 and 1010 forming an OFDM signal; 상기 시간 영역 OFDM 신호를 입력받아 디지털 영역의 OFDM 신호가 아날로그 영역의 OFDM 신호로 변환되는 DAC(1008, 1011);DACs 1008 and 1011 receiving the time-domain OFDM signal and converting an OFDM signal in a digital domain into an OFDM signal in an analog domain; 변환된 아날로그 OFDM 신호를 전송하기 위한 RF 캐리어의 중심 주파수를 결정하는 시간-주파수 영역 코드 발생기(Time-Frequency Code 블록)(1009,1012); 및 Time-frequency domain code generators 1009 and 1012 for determining the center frequency of the RF carrier for transmitting the converted analog OFDM signal; And 상기 기 결정된 중심 주파수를 가진 RF 캐리어에 상기 변환된 아날로그 OFDM 신호를 전송하기 위한 송신 안테나(ANT1, ANT2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치.Transmitting and receiving device for providing a spatial diversity gain in the UWB MB-OFDM system, characterized in that it comprises a transmitting antenna (ANT1, ANT2) for transmitting the converted analog OFDM signal to the RF carrier having the predetermined center frequency . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 SFBC 인코더(1006)가 공간 신호처리 이득을 얻기 위해 시간/주파수 스프레딩 블록(Time/Frequency Spreading 블록)(1005)의 뒷부분에 배치되고, 기존 MB-OFDM 시 스템과 다른 점이 있다면 송신단 측에 2개의 상기 송신 안테나를 사용하는 것을 특징으로 하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치.The SFBC encoder 1006 is disposed behind a time / frequency spreading block 1005 to obtain a spatial signal processing gain, and if there is a difference from the existing MB-OFDM system, the SFBC encoder 1006 And a transmitter for providing a spatial diversity gain in a UWB MB-OFDM system, characterized by using the two transmit antennas. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공간 다이버시티 기법을 이용한 SFBC MB-OFDM 시스템의 수신기는 The receiver of the SFBC MB-OFDM system using the spatial diversity scheme 수신안테나를 통해 수신된 신호를 일정 주파수 대역으로 필터링하여 원하는 대역의 RF 신호를 추출하는 대역통과 필터(BPF)(1101)와; 상기 대역통과 필터(BPF)(1101)로부터 출된 원하는 대역의 RF 신호를 증폭하면서도 잡음의 영향을 최소화하는 저잡음 증폭기(LNA)(1102); 상기 저잡음 증폭기(LNA)(1102)를 거친 RF 신호가 다운 컨버전되어 기저 대역 신호로 변환하는데 필요한 RF 캐리어 중심 주파수를 결정하는 시간 주파수 영역 코드 발생기(1103)와; 상기 기저 대역 신호에는 다운컨버전 과정에서 생긴 불필요한 신호들도 포함되어 있으므로 저역 필터링하여 원하는 기저 대역 신호를 출력하는 기저 대역 필터(LPF)(1104)와; MB-OFDM 시스템의 주파수 호핑 특성으로 인하여 데이터가 각각 다른 중심 주파수 캐리어를 통하여 송신될 수 있으며, 이 때 중심 주파수 차이에 의한 신화의 전력 감쇄에 차이가 있으므로 중심 주파수 캐리어의 차이가 있더라도 동일한 전력 감쇄로 신호가 복원되도록 보정하는 VGA(Variable Gain Amplifier)(1105) 및 AGC(Automatic Gain Controller)(1107) 블록과; 아날로그 OFDM신호를 디지털 OFDM 신호로 변환하는 ADC(1106)와; 시간 영역 OFDM 신호에서 Guard Time을 제거하며, FFT를 수행하여 시간 영역의 신호를 주파수 영역으로 변환하는 동기/제거 CP/ FFF 블록(1108) 과; 상기 동기/제거 CP/ FFF 블록(1108)에서 시간 영역 OFDM 신호에서 Guard Time을 제거하며, FFT를 수행하여 시간 영역의 신호를 주파수 영역으로 변환할 때, 주파수 및 시간 동기화 과정을 병행하기 위한 Carrier Phase and Time Tracking 블록(1109)과; SFBC 디코더를 통과한 신호는 시간 및 주파수 영역에서 Spreading된 신호를 Despreading하는 시간/주파수 디스프레딩 블록(Time/Frequency Despreading 블록)(1112)과; 인터리빙된 데이터를 원래의 순서대로 맞추기 위한 디인터리버(1113) 블록과; 1/3 의 코딩율의 데이터로 복원하는 Depuncturer (1114) 블록과; 컨볼루션 인코딩된 데이터를 디코딩하는 Viterbi 디코더 (1115) 블록; MB-OFDM 시스템의 송신단에서 사용한 15차 생성 다항식(1+x^14+x^15)에 의하여 생성되는 비트 스트림과 Viterbi 디코딩된 데이터를 Exclusive OR 하는 디스크램블링 과정을 거쳐서 원래의 신호를 복원하여 출력하는 디스크램블러(Descrambler)(1116)를 포함하고, A band pass filter (BPF) 1101 for filtering a signal received through the reception antenna into a predetermined frequency band to extract an RF signal of a desired band; A low noise amplifier (LNA) 1102 that amplifies an RF signal of a desired band emitted from the bandpass filter (BPF) 1101 while minimizing the influence of noise; A time frequency domain code generator (1103) for determining an RF carrier center frequency required for the downconversion of the RF signal through the low noise amplifier (LNA) 1102 to a baseband signal; A baseband filter (LPF) 1104 for outputting a desired baseband signal by performing low pass filtering because the baseband signal includes unnecessary signals generated during downconversion; Due to the frequency hopping characteristics of the MB-OFDM system, data can be transmitted through different center frequency carriers.In this case, the power attenuation of the myths due to the center frequency difference is different. A variable gain amplifier (VGA) 1105 and an automatic gain controller (AGC) 1107 block for correcting the signal to be restored; An ADC 1106 for converting an analog OFDM signal into a digital OFDM signal; A sync / removal CP / FFF block 1108 which removes Guard Time from the time domain OFDM signal and converts the time domain signal to the frequency domain by performing FFT; In the sync / removal CP / FFF block 1108, a guard time is removed from a time domain OFDM signal, and a carrier phase for performing a frequency and time synchronization process in parallel when performing a FFT to convert a time domain signal into a frequency domain and Time Tracking block 1109; The signal passing through the SFBC decoder includes a time / frequency despreading block 1112 for despreading a signal read in the time and frequency domain; A deinterleaver 1113 block for fitting the interleaved data in the original order; A Depuncturer 1114 block for reconstructing data with a coding rate of 1/3; A Viterbi decoder 1115 block for decoding convolutionally encoded data; The original signal is restored and output through the descrambling process of exclusively ORing the bit stream generated by the 15th generation polynomial (1 + x ^ 14 + x ^ 15) and the Viterbi decoded data used by the transmitter of the MB-OFDM system. Includes a descrambler 1116, 상기 동기/제거 CP/ FFF 블록(1108)으로부터 제공된 송신단에서 SFBC 인코딩한 데이터를 SFBC 디코더 기능을 제공하는 공간 주파수(Space Frequency) 디코더 블록(1110); 및A space frequency decoder block 1110 for providing an SFBC decoder function to the SFBC-encoded data provided by the transmitting / removing CP / FFF block 1108; And 상기 공간 주파수 디코더 블록에서 SFBC 디코딩 과정에서 채널 추정 값을 이용하는 채널 추정기(Channel Estimator)(1111)를 포함하는 것을 특징으로 하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치.And a channel estimator (1111) using a channel estimate value in the SFBC decoding process in the spatial frequency decoder block. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공간 주파수(Space Frequency) 디코더(1110)는 기존의 MB-OFDM 시스템과의 달리 SFBC 인코딩을 복원하기 위해 존재하는 것을 특징으로 하는 UWB MB-OFDM 시스템에서의 공간 다이버시티 이득을 제공하는 송수신 장치.The space frequency decoder (1110) is a transmission and reception device for providing a space diversity gain in the UWB MB-OFDM system, characterized in that existing to restore the SFBC encoding, unlike the existing MB-OFDM system.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100808145B1 (en) * 2006-12-01 2008-02-29 한국전자통신연구원 Detection time-frequency code in mb-ofdm uwb system
KR100873428B1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 주식회사 케이티 wireless impulse transmitter, wireless impulse receiver and transmission method in UWB-IR system
KR100890182B1 (en) * 2007-12-18 2009-03-25 인하대학교 산학협력단 Joint estimation apparatus of channel and frequency offset based on multiband-orthogonal frequency division multiplexing and thereof
US8897208B2 (en) 2007-08-08 2014-11-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Space frequency block code signal processing and relaying system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002344415A (en) * 2001-05-14 2002-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Multi carrier communication method and apparatus
KR100511559B1 (en) * 2002-11-28 2005-08-31 한국전자통신연구원 Transmitting and Receiving Method having Distortion Reduction Caused by a Time-varying Channel in an Orthogonal Frequency Division Multiplex System
US20050018750A1 (en) 2003-03-03 2005-01-27 Foerster Jeffrey R. Ultra-wideband transceiver architecture and associated methods
US7313190B2 (en) 2003-03-11 2007-12-25 Texas Instruments Incorporated Efficient bit interleaver for a multi-band OFDM ultra-wideband system
KR20050081556A (en) * 2004-02-14 2005-08-19 삼성전자주식회사 Method for uwb communication, and apparatus for the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100808145B1 (en) * 2006-12-01 2008-02-29 한국전자통신연구원 Detection time-frequency code in mb-ofdm uwb system
US7924953B2 (en) 2006-12-01 2011-04-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for detecting time-frequency code in MB-OFDM UWB system
KR100873428B1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 주식회사 케이티 wireless impulse transmitter, wireless impulse receiver and transmission method in UWB-IR system
US8897208B2 (en) 2007-08-08 2014-11-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Space frequency block code signal processing and relaying system
KR100890182B1 (en) * 2007-12-18 2009-03-25 인하대학교 산학협력단 Joint estimation apparatus of channel and frequency offset based on multiband-orthogonal frequency division multiplexing and thereof

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