KR20070035935A - Transmitter and receiver of digital implemented carrier interferometry orthogonal frequency division multiplexing, method of transmitting and receiving thereof - Google Patents

Transmitter and receiver of digital implemented carrier interferometry orthogonal frequency division multiplexing, method of transmitting and receiving thereof Download PDF

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KR20070035935A
KR20070035935A KR1020060036573A KR20060036573A KR20070035935A KR 20070035935 A KR20070035935 A KR 20070035935A KR 1020060036573 A KR1020060036573 A KR 1020060036573A KR 20060036573 A KR20060036573 A KR 20060036573A KR 20070035935 A KR20070035935 A KR 20070035935A
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김남일
김수범
김영훈
방승찬
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 디지털 구현된 반송파 간섭형 직교주파수 분할 다중화 송ㆍ수신기 및 그 송ㆍ수신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digitally implemented carrier interference type orthogonal frequency division multiplexing transmitter / receiver and a method for transmitting and receiving the same.

본 발명에 따르면, 반송파 간섭형(Carrier Interferometry, CI) 직교주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 송신기는 CI 코드 확산을 수행하는 CI 코드 확산부와 부반송파(sub carrier) 변조를 수행하는 IFFT부를 독립적으로 분리하여 구현하고 이를 IFFT 방식을 이용하여 디지털로 구현한 구조를 가진다. 그리고 CI OFDM 송신기는 CI OFDM 송신기에 대응하는 구조로서, 부반송파 복조를 수행하는 FFT부와 CI 코드 역확산을 수행하는 CI 코드 역확산부로 분리되고 이를 FFT 방식을 통하여 디지털로 구현한 구조를 가진다.According to the present invention, a carrier interferometry (CI) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) transmitter includes a CI code spreader for performing CI code spreading and an IFFT unit for performing subcarrier modulation. Independently implemented and implemented digitally using IFFT method. The CI OFDM transmitter has a structure corresponding to the CI OFDM transmitter. The CI OFDM transmitter is divided into an FFT unit performing subcarrier demodulation and a CI code despreader performing CI code despreading.

따라서, 간단한 디지털 구현 방식으로 구현함으로써 CI OFDM 구조가 가지는 종래의 시스템 복잡도와 계산 복잡도를 효과적으로 감소시키면서도 동시에 종래의 OFDM 구조가 가지는 높은 PAPR 문제를 해결하여 효율적이고 안정된 데이터 전송이 가능한 효과를 제공한다. Accordingly, by implementing a simple digital implementation method, while effectively reducing the conventional system complexity and computational complexity of the CI OFDM structure, while solving the high PAPR problem of the conventional OFDM structure, it is possible to provide efficient and stable data transmission.

CI 확산 코드, OFDM, IFFT, FFT CI spreading code, OFDM, IFFT, FFT

Description

디지털 구현된 반송파 간섭형 직교주파수 분할 다중화 송ㆍ수신기 및 그 송ㆍ수신 방법{Transmitter and receiver of digital implemented carrier interferometry orthogonal frequency division multiplexing, method of transmitting and receiving thereof}Transmitter and receiver of digital implemented carrier interferometry orthogonal frequency division multiplexing, method of transmitting and receiving information}

도 1 은 높은 PAPR을 유발하는 종래의 OFDM 시스템의 송신기 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a transmitter of a conventional OFDM system causing high PAPR.

도 2내지 도 3은 시스템 구조 및 계산이 복잡한 종래의 CI OFDM 시스템의 송신기 블록 구성도와 수신기 블록 구성도이다.2 to 3 are transmitter block diagrams and receiver block diagrams of a conventional CI OFDM system having complex system structures and calculations.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템의 송신기 블록 구성도이다.4 is a block diagram of a transmitter in a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 CI 코드 확산부의 세부 구성도이다.FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the CI code diffuser of FIG. 4.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템의 수신기 블록 구성도이다.6 is a block diagram of a receiver of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 CI 코드 역확산부의 세부 구성도이다.FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the CI code despreader of FIG. 6.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템의 송신 방법을 보인 도면이다.8 is a diagram illustrating a transmission method of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템의 수신 방법을 보인 도면이다.9 is a diagram illustrating a receiving method of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1, 2의 CI OFDM 송신 기의 출력 신호의 스펙트럼을 비교하여 나타낸 그래프이다.10 is a graph illustrating a comparison of the spectrum of the output signal of the CI OFDM system and the CI OFDM transmitter of FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1, 2의 CI OFDM 시스템의 PAPR을 비교하여 나타낸 그래프이다.FIG. 11 is a graph illustrating comparison between PAPRs of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention and the CI OFDM systems of FIGS. 1 and 2.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1, 2의 CI OFDM 시스템의 AWGN 채널에서 비트 오율 성능(BER)을 비교하여 나타낸 그래프이다. 12 is a graph illustrating bit error rate performance (BER) in the AWGN channel of the CI OFDM system and the CI OFDM system of FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1, 2의 CI OFDM 시스템의 주파수 비선택적 레일레이 채널에서 비트 오율 성능(BER)을 비교하여 나타낸 그래프이다.FIG. 13 is a graph illustrating bit error rate performance (BER) in a frequency non-selective Rayleigh channel of a CI OFDM system and a CI OFDM system of FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1, 2의 CI OFDM 시스템의 주파수 선택적 레일레이 채널에서 비트 오율 성능(BER)을 비교하여 나타낸 그래프이다.FIG. 14 is a graph illustrating bit error rate performance (BER) in a frequency selective Rayleigh channel of a CI OFDM system and a CI OFDM system of FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 디지털 구현된 반송파 간섭형 직교주파수 분할 다중화(carrier interferometry orthogonal frequency division multiplexing, 이하 "CI-OFDM"이라 기술함) 송ㆍ수신기 및 그 송ㆍ수신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digitally implemented carrier interferometry orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter referred to as "CI-OFDM") transmitter and receiver and a method for transmitting and receiving the same.

직교 주파수 분할(orthogonal frequency division multiplexing: 이하 “OFDM" 이라 함)통신 방식은 전체 전송 대역을 다수의 협대역 직교 부채널로 분할하고 각 부채널로 데이터를 동시에 전송하는 방식이다. 이러한 OFDM 방식의 시스템은 도 1에 보인 바와 같다.Orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter referred to as “OFDM”) communication is a method of dividing an entire transmission band into a plurality of narrowband orthogonal subchannels and simultaneously transmitting data to each subchannel. Is as shown in FIG.

도 1은 종래의 OFDM 시스템의 송신기 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a transmitter in a conventional OFDM system.

도 1에 따르면, 입력 신호(d)는 직/병렬 변환기(serial to parallel converter, 이하 "S/P" 라 기술함)(101)에 의해 부 반송파 신호의 수만큼 병렬 데이터로 변환된다. 그리고 IFFT 연산부(103)를 거친 후 병/직렬 변환기(parallel to serial converter, 이하 "P/S"라 기술함)(105)를 거쳐 직렬 데이터로 변환되어 고출력 증폭기(High Power Amplifier, 이하 "HPA"라 기술함)(107)를 거쳐 송신된다.According to FIG. 1, the input signal d is converted into parallel data by the number of subcarrier signals by a serial to parallel converter (hereinafter referred to as “S / P”) 101. After passing through the IFFT operation unit 103, a parallel to serial converter (hereinafter referred to as "P / S") 105 is converted into serial data and a high power amplifier (hereinafter referred to as "HPA"). 107).

그런데, HPA(107)를 거치기 전 출력 신호는 전체 부 반송파 신호의 합으로 인해 높은 첨두전력 대 평균전력 비(Peak-to-Average Power Ratio: 이하 “PAPR”이라 함)가 발생한다. However, the output signal before passing through the HPA 107 generates a high peak-to-average power ratio (hereinafter referred to as “PAPR”) due to the sum of all subcarrier signals.

따라서, 종래의 OFDM 통신 방식은 높은 PAPR로 인하여 고출력 증폭기(high power amplifier: HPA)에서의 비선형 왜곡을 발생시키고 대역 내의 간섭신호뿐만 아니라 인접 채널로의 간섭을 야기시켜 고출력 증폭기의 전력 효율을 매우 저하시킨다. Therefore, the conventional OFDM communication method causes nonlinear distortion in a high power amplifier (HPA) due to high PAPR and causes interference to adjacent channels as well as in-band interference signals, thereby greatly reducing the power efficiency of the high output amplifier. Let's do it.

그러므로 확산된 여러 개의 병렬 입력 데이터들이 합쳐질 때 발생하는 높은 PAPR을 낮은 PAPR로 저감하는 것이 매우 중요하다.Therefore, it is very important to reduce the high PAPR, which is generated when multiple, parallel input data are combined, to a low PAPR.

이에 종래에 OFDM 통신 방식에서 이러한 PAPR을 저감하기 위한 다음과 같은 방법들이 제안되어 있다.Accordingly, the following methods for reducing such PAPR in the OFDM communication scheme have been proposed.

1) 1997년 5월 X. Li 과 L. J. Cimini Jr. 가 Vehicular Technology Conference, vol. 3에 발표한, 송신 다이버시티를 갖는 OFDM 시스템 성능에 대한 clipping 기법의 영향, 2) 1995년 7월 T. A. Wilkinson과 A. E. Jones가 Proc. of IEEE VTC'95, Chicago 에 발표한 블록 코딩(Block coding) 방법을 이용한 다중 반송파 전송 시스템에서 PAPR 최소화기법,  3) 1996년 10월 R. W. Bauml. R. F. Fischer와 J. B. Huber가 IEE Electronic Letters, vol.32에 발표한, SLM(selective mapping)방법을 이용한 다중 반송파 방식에서의 PAPR 감소기법, 4) 1997년 2월 S. H. Muller와 J. B. Huber가 IEE Electronic Letters, vol. 33에 발표한, PTS(partial transmit sequences) 방법을 이용한 OFDM 시스템에서의 PAPR 저감기법 등이 있다.1) May 1997 X. Li and LJ Cimini Jr. Vehicular Technology Conference , vol. Influence of the clipping technique on the performance of OFDM systems with transmit diversity, presented in Fig. 3, 2) in July 1995, by TA Wilkinson and AE Jones. of IEEE VTC'95, PAPR Minimization Technique in Multicarrier Transmission Systems Using Block Coding Method, published by Chicago, 3) October 1996 RW Bauml. RF Fischer and JB Huber published in IEE Electronic Letters, vol. 32, PAPR Reduction Techniques for Multi-Carrier Method Using Selective Mapping Method, February 1997. SH Muller and JB Huber published IEE Electronic Letters, vol. 33, a PAPR reduction technique in an OFDM system using a partial transmit sequences (PTS) method.

여기서, PTS(partial transmit sequences)방법 및 SLM(selective mapping)방법은 신호의 왜곡 없이 PAPR을 저감하는 장점을 갖지만 그 저감에 있어서 한계가 있다. 또한, 많은 계산량 및 부가 채널을 이용한 부가 정보(side-information)의 전송과 같은 단점이 있다. Here, the PTS (partial transmit sequences) method and the SLM (selective mapping) method have an advantage of reducing PAPR without distortion of a signal, but have limitations in the reduction. In addition, there are disadvantages such as transmission of side-information using a large amount of computation and additional channels.

그리고 클리핑(clipping)기법은 신호 자체를 왜곡시키므로 원하는 만큼의 확실한 PAPR 저감효과를 제공할 수 있지만, 클리핑(clipping)된 신호가 수신기에서 완전히 복원하지 못하므로 시스템의 비트 오율(bit error rate : 이하 “BER”이라함)이 매우 나빠지는 단점이 있다. And, since the clipping technique distorts the signal itself, it can provide a certain PAPR reduction effect as desired. However, since the clipped signal cannot be completely recovered at the receiver, the bit error rate of the system is “ BER ”) is very bad.

그리고 블록 코딩 방법은 여분의 반송파에 신호의 PAPR이 낮아지도록 코딩기법을 부가하여 전송한다. 이 기술은 오류 정정 기능 뿐만 아니라 신호의 왜곡없이 PAPR을 감소시킬 수 있지만 스펙트럼 효율이 매우 나빠지고, 룩업 테이블(look-up table) 이나 생성 매트릭스(generation matrix)의 크기가 커져 매우 복잡하고 계산 량이 많다.In the block coding method, a coding technique is added to the extra carrier so that the PAPR of the signal is lowered and transmitted. This technique can reduce PAPR without distortion, as well as error correction, but with very poor spectral efficiency and a large look-up table or generation matrix, which is very complex and computational. .

한편, PAPR을 저감하기 위한 또 다른 종래의 OFDM 통신 방식으로서, CI OFDM 방식이 있다.Meanwhile, another conventional OFDM communication method for reducing PAPR is CI OFDM.

이러한 CI OFDM 방식 시스템은 도 2 내지 도 3에 보인 바와 같다.Such a CI OFDM system is as shown in Figs.

즉 도 2에 보인 바와 같이, CI OFDM 송신기(200)는 입력된 데이터를 S/P 변환기(201)를 거쳐 전체 N개 캐리어에 변조한다. 이때, CI 코드 확산부(203)가 CI 확산 코드(CI spreading code)라고 이름 지어진 특수한 직교 확산 코드를 개개의 부반송파에 위치한 데이터에 사용한다. 이는 주파수상에서 직교성을 가지며 전체 N개 송신 데이터 사이의 직교성을 가능하게 한다. That is, as shown in Figure 2, the CI OFDM transmitter 200 modulates the input data to all N carriers via the S / P converter 201. At this time, the CI code spreading unit 203 uses a special orthogonal spreading code called CI spreading code for the data located on the individual subcarriers. This is orthogonal in frequency and enables orthogonality among all N transmitted data.

이때, CI 코드 확산부(203)와 합산기(205)에 의해 이루어지는 CI 확산 과정(P100)은 아래와 같이 표현할 수 있다.In this case, the CI diffusion process P100 performed by the CI code diffusion unit 203 and the summer 205 may be expressed as follows.

Figure 112006028304940-PAT00001
Figure 112006028304940-PAT00001

Figure 112006028304940-PAT00002
은 전체 부반송파 수이고,
Figure 112006028304940-PAT00003
는 부반송파 간격이고,
Figure 112006028304940-PAT00004
는 k번 째 병렬데이터에 할당된 기저확산 위상 오프셋(base spreading phase offset)이다. 일반적인 표현을 위하여 k번 째 병렬데이터에 해당하는 CI 확산 시퀸스 계열을 다음과 같이 정의한다.
Figure 112006028304940-PAT00002
Is the total number of subcarriers,
Figure 112006028304940-PAT00003
Is the subcarrier spacing,
Figure 112006028304940-PAT00004
Is the base spreading phase offset assigned to the kth parallel data. For general expression, the CI spreading sequence series corresponding to the kth parallel data is defined as follows.

Figure 112006028304940-PAT00005
Figure 112006028304940-PAT00005

HPA(207)를 통과하기 전의 송신 신호는 아래와 같이 표현된다.The transmission signal before passing through the HPA 207 is expressed as follows.

Figure 112006028304940-PAT00006
Figure 112006028304940-PAT00006

Figure 112006028304940-PAT00007
는 k번 째 병렬 브랜치에 있는 송신 데이터이고
Figure 112006028304940-PAT00008
는 중심 주파수이며 비트 주기는
Figure 112006028304940-PAT00009
이며 p(t)는 구형펄스라고 가정한다.
Figure 112006028304940-PAT00007
Is the transmission data in the kth parallel branch
Figure 112006028304940-PAT00008
Is the center frequency and the bit period is
Figure 112006028304940-PAT00009
And p (t) is assumed to be a spherical pulse.

그러면, CI OFDM 수신기(300)에서의 수신 신호는 아래와 같다. Then, the received signal in the CI OFDM receiver 300 is as follows.

Figure 112006028304940-PAT00010
Figure 112006028304940-PAT00010

R(t)는 수신 신호이고

Figure 112006028304940-PAT00011
Figure 112006028304940-PAT00012
는 i번 째 캐리어의 페이드 파라미터(fade parameter)와 위상오프셋(phase offset)이고 n(t)는 전력스펙트럼밀도가
Figure 112006028304940-PAT00013
인 추가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN: additive white Gaussian noise)이다.R (t) is the received signal
Figure 112006028304940-PAT00011
Wow
Figure 112006028304940-PAT00012
Is the fade parameter and phase offset of the ith carrier and n (t) is the power spectrum density.
Figure 112006028304940-PAT00013
Additive white Gaussian noise (AWGN).

즉 도 3에 따르면, CI OFDM 수신기(300)는 수신된 데이터를 CI 코드 역확산부(301)에 의한 CI 코드 역확산 과정(P200)을 통하여 대응하는 CI 확산 코드에 근 거하여 서브 캐리어 신호로 분리한다. 그리고 이를 P/S 변환기(303)에 의해 직렬로 변환하고 판정부(305)에 의해 최종 심볼 추정치를 판정하여 출력한다.That is, according to FIG. 3, the CI OFDM receiver 300 separates the received data into subcarrier signals based on the corresponding CI spreading code through the CI code despreading process P200 by the CI code despreading unit 301. do. This is converted in series by the P / S converter 303, and the determination unit 305 determines and outputs the final symbol estimate.

그런데 이러한 CI-OFDM 방식은, 각 병렬 채널에서 변조시킨 후, CI 확산 코드를 추가하여 이를 합산한 신호를 송신하므로 병렬 부채널수의 증가는 하드웨어 복잡도의 증가를 야기시켜 캐리어 확장이 어려운 문제점이 있다. 또한, CI 확산 코드가 추가되고 각 병렬 채널에서 변조된 신호를 합산시 계산이 복잡한 문제점이 있다.However, since the CI-OFDM scheme modulates each parallel channel and then adds a CI spreading code and transmits the sum signal, the increase in the number of parallel subchannels causes an increase in hardware complexity, which makes carrier expansion difficult. . In addition, a CI spreading code is added and a calculation is complicated when summing a modulated signal in each parallel channel.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 PAPR 문제를 해결하여 고성능 및 고효율 데이터 전송이 가능하면서도 캐리어 확장의 어려움과 높은 시스템 복잡도와 계산 복잡도를 경감시킨 CI OFDM 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a CI OFDM system and method that can solve the PAPR problem and transmit high-performance and high-efficiency data while reducing the difficulty of carrier expansion, high system complexity and computational complexity.

상기 기술한 바와 같은 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징에 따르면,According to a feature of the invention for achieving the above problem,

CI OFDM 송신기는,CI OFDM transmitter,

CI OFDM(Carrier Interferometry Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템의 송신기에 있어서, 복수의 병렬 데이터를 각각 대응하는 CI 확산 코드 벡터에 의해 확산시키는 CI 코드 확산(CI Code Spreading)을 수행하는 CI 코드 확산부; 및 상기 CI 코드 확산이 수행된 병렬 데이터를 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 이용하여 각각 대응하는 서브 캐리어(sub-carrier)에 변조시키는 변조부를 포함한다.CLAIMS 1. A transmitter in a CI Carrier Interferometry Orthogonal Frequency Division Multiplexing (CI OFDM) system, comprising: a CI code spreader for performing CI code spreading for spreading a plurality of parallel data by corresponding CI spreading code vectors; And a modulator configured to modulate the parallel data on which the CI code spreading is performed to corresponding sub-carriers using fast Fourier inverse transform (IFFT).

본 발명의 다른 특징에 따르면,According to another feature of the invention,

CI OFDM 수신기는,CI OFDM receiver,

CI OFDM 시스템의 수신기에 있어서, 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용하여 수신된 다중 캐리어 신호를 대응하는 서브 캐리어 별로 복조시키는 복조부; 및 상기 복조된 각각의 서브 캐리어 신호를 대응하는 CI 확산 코드에 근거하여 위상 오프셋을 제거하고 이를 조합하는 CI 코드 역확산 처리를 수행하는 CI 코드 역확산부를 포함한다.A receiver in a CI OFDM system, comprising: a demodulator for demodulating a received multicarrier signal for each corresponding subcarrier using fast Fourier transform (FFT); And a CI code despreading unit for performing the CI code despreading process of removing the phase offset and combining the demodulated subcarrier signals based on the corresponding CI spreading codes.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면,According to another feature of the invention,

CI OFDM 송신기의 송신 방법은,The transmission method of the CI OFDM transmitter is

CI OFDM 송신기의 송신 방법에 있어서, (a) 순차적으로 입력되는 복수의 직렬 데이터를 복수의 제1 병렬 데이터로 변환하는 단계; (b) 상기 제1 병렬 데이터를 각각 대응하는 CI 확산 코드 벡터에 곱하여 제2 병렬 데이터를 생성하는 단계; (c) 상기 제2 병렬 데이터를 각각 대응하는 서브 캐리어에 변조시키는 고속 푸리에 역변환을 수행하는 단계; 및 (d) 상기 고속 푸리에 역변환된 제2 병렬 데이터를 직렬로 변환시킨 다중 캐리어 신호를 전송하는 단계를 포함한다.A method of transmitting a CI OFDM transmitter, comprising: (a) converting a plurality of serially input serial data into a plurality of first parallel data; (b) generating second parallel data by multiplying the first parallel data by a corresponding CI spreading code vector; (c) performing a fast Fourier inverse transform that modulates the second parallel data into corresponding subcarriers, respectively; And (d) transmitting a multicarrier signal obtained by serially converting the fast Fourier inverse transformed second parallel data.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면,According to another feature of the invention,

CI OFDM 수신기의 수신 방법은,Receiving method of the CI OFDM receiver,

CI OFDM 수신기의 수신 방법에 있어서, (a) 수신된 다중 캐리어 신호를 각각 대응하는 CI 확산 코드에 의해 서브 캐리어 신호로 분리하는 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계; (b) 상기 분리된 서브 캐리어 신호 별로 위상 오프셋을 제거하고 이를 조합하는 단계; 및 (c) 상기 조합된 서브 캐리어 신호에 대해 소정의 채널 추정 과정을 통해 추정한 다중 캐리어 신호를 출력하는 단계를 포함한다.A reception method of a CI OFDM receiver, comprising: (a) performing a fast Fourier transform that separates a received multicarrier signal into subcarrier signals by corresponding CI spreading codes; (b) removing and combining phase offsets for each of the separated subcarrier signals; And (c) outputting the multicarrier signal estimated through the predetermined channel estimation process for the combined subcarrier signal.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

이제 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현된 CI OFDM 송ㆍ수신기 및 그 송ㆍ수신 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A digitally implemented CI OFDM transmitter and receiver according to an embodiment of the present invention and a method of transmitting and receiving the same will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템의 블록 구성도이다.4 to 7 are block diagrams of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention.

상기 도면에 보인 바에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템은 디지털 구현되고 고속 푸리에 역, 변환(IFFT, FFT)기법을 이용하여 송신기 및 수신기가 단순화된 구조를 보인다.As shown in the figure, a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention is digitally implemented and a simplified structure of a transmitter and a receiver using fast Fourier inverse, transform (IFFT, FFT) technique.

먼저, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템의 송신기 블록 구성도이다.First, FIG. 4 is a block diagram of a transmitter of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention.

즉 도 4에 따르면, CI OFDM 송신기(400)는 S/P 변환부(401), CI 코드 확산 부(403), 변조부(405), P/S 변환부(407), HPA(409) 및 안테나(411)를 포함한다.That is, according to FIG. 4, the CI OFDM transmitter 400 includes an S / P converter 401, a CI code spreader 403, a modulator 405, a P / S converter 407, an HPA 409, and the like. An antenna 411 is included.

S/P 변환부(401)는 순차적으로 입력된 직렬 데이터를 N개의 제1 병렬 데이터로 변환한다. 여기서, 'N'은 병렬 부채널수를 의미한다.The S / P converter 401 converts serially input serial data into N first parallel data. Here, 'N' means the number of parallel subchannels.

CI 코드 확산부(403)는 S/P 변환부(401)에 의해 변환된 제1 병렬 데이터를 각 대응하는 CI 확산 코드에 의해 확산시켜 제2 병렬 데이터를 생성한다. 이때, CI 코드 확산은 IFFT 연산을 이용할 수 있다.The CI code spreading unit 403 spreads the first parallel data converted by the S / P converting unit 401 with each corresponding CI spreading code to generate second parallel data. In this case, the CI code spread may use an IFFT operation.

변조부(405)는 CI 코드 확산부(403)에 의해 생성된 제2 병렬 데이터를 IFFT 처리하여 대응하는 서브 캐리어에 변조시킨다.The modulator 405 IFFT-processes the second parallel data generated by the CI code spreader 403 to modulate the corresponding subcarriers.

P/S 변환부(407)는 IFFT 처리된 서브 캐리어를 직렬로 변환시켜 다중 캐리어 신호를 생성하여 출력한다.The P / S converter 407 converts the IFFT processed subcarriers in series to generate and output a multicarrier signal.

HPA(409)는 P/S 변환부(407)로부터 출력된 다중 캐리어 신호를 증폭시킨다.The HPA 409 amplifies the multicarrier signal output from the P / S converter 407.

안테나(411)는 HPA(409)에 의해 증폭된 다중 캐리어 신호를 송출한다.The antenna 411 transmits the multicarrier signal amplified by the HPA 409.

다음, 도 5는 CI 코드 확산부(403)에 의한 CI 코드 확산을 자세히 보인 도면이다.Next, FIG. 5 is a diagram illustrating CI code spreading by the CI code spreading unit 403 in detail.

즉 도 5에 따르면, CI 코드를 확산하는 과정은 다음과 같다.That is, according to Figure 5, the process of spreading the CI code is as follows.

Figure 112006028304940-PAT00014
Figure 112006028304940-PAT00014

여기서, Si는 아래 수학식으로 새로이 정의된다.Here, S i is newly defined by the following equation.

Figure 112006028304940-PAT00015
Figure 112006028304940-PAT00015

그러면, 새로이 정의된 Si를 전개하면 다음과 같다.Then, the newly defined S i is expanded as follows.

Figure 112006028304940-PAT00016
Figure 112006028304940-PAT00016

여기서,

Figure 112006028304940-PAT00017
는 i번째 병렬 브랜치의 CI 확산 시퀀스 계열인
Figure 112006028304940-PAT00018
에 속하는 하나의 CI 확산 코드이다. 즉, 제1 병렬 데이터(
Figure 112006028304940-PAT00019
)는 대응하는 직교 CI 확산 코드 벡터([ci])에 곱해져 새로운 제2 병렬 데이터(Si=
Figure 112006028304940-PAT00020
)를 생성한다. 이 과정을 CI 코드 확산(CI code spreading)이라고 정의한다. 그리고, 제2 병렬 데이터(Si)는 제CI 확산 코드 벡터를 각각 곱해서 합산부(404)에 의해 합산한 결과이다.here,
Figure 112006028304940-PAT00017
Is a sequence of CI spreading sequences of the i parallel branch.
Figure 112006028304940-PAT00018
One CI spreading code belonging to. That is, the first parallel data (
Figure 112006028304940-PAT00019
) Is multiplied by the corresponding orthogonal CI spreading code vector [c i ] to obtain new second parallel data S i =
Figure 112006028304940-PAT00020
) This process is called CI code spreading. And, a second parallel data (S i) is the result of summing by the CI spreading code vector to adder 404 by multiplying respectively.

여기서, 제2 병렬 데이터(Si)는 종래의 CI OFDM에서의 제1 병렬 데이터(dk)의 일정한 조합으로 조성되므로 CI OFDM 고유의 주파수 다이버시티 특성을 유지할 수 있다. Here, the second parallel data (S i) may maintain a first parallel data CI OFDM inherent frequency diversity properties because the composition a certain combination of a (d k) in the conventional OFDM CI.

그리고, 새로이 정의된 Si는 변조부(405)에 의해 대응하는 캐리어에 변조된다. The newly defined Si is modulated by the modulator 405 to the corresponding carrier.

이제, 이러한 CI OFDM 송신기(400)에 대응하는 구조로 구현되는 CI OFDM 수신기(500)에 대해 설명하기로 한다.Now, the CI OFDM receiver 500 implemented with the structure corresponding to the CI OFDM transmitter 400 will be described.

먼저, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템의 수신기 블록 구성도이다. First, FIG. 6 is a block diagram of a receiver of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention.

즉 도 6에 따르면, CI OFDM 수신기(500)는 안테나(501), S/P 변환부(503), 복조부(505), CI 코드 역확산부(507), P/S 변환부(509) 및 판정부(511)를 포함한다.That is, according to FIG. 6, the CI OFDM receiver 500 includes an antenna 501, an S / P converter 503, a demodulator 505, a CI code despreader 507, and a P / S converter 509. And a determination unit 511.

안테나(501)는 소정의 채널을 통하여 CI OFDM 송신기(400)가 전송한 다중 캐리어 신호를 수신한다. The antenna 501 receives a multicarrier signal transmitted by the CI OFDM transmitter 400 through a predetermined channel.

S/P 변환부(503)는 안테나(501)를 통하여 수신되어 직렬로 입력된 다중 캐리어 신호를 병렬 캐리어 신호로 변환한다.The S / P converter 503 converts a multicarrier signal received in series through the antenna 501 into a parallel carrier signal.

복조부(505)는 S/P 변환부(503)가 병렬로 변환한 각 캐리어 신호를 FFT 연산을 통해 N개의 직교 서브 캐리어 신호로 분리한다.The demodulator 505 separates each carrier signal, which the S / P converter 503 converts in parallel, into N orthogonal subcarrier signals through an FFT operation.

CI 코드 역확산부(507)는 채널 보상을 거친 후, 분리된 각 서브 캐리어 신호에 있는 위상 오프셋들을 제거한다. 그리고 개개의 서브 캐리어에서 획득된 벡터들은 소정의 조합(combining)방법에 근거하여 캐리어 신호로 조합된다. 이때, CI 코드 역확산은 FFT 연산으로 구현할 수 있다. 즉 채널이 부가성 백색 가우시안 잡음 (AWGN) 채널인 경우 조합부(Combiner)(508)에서 EGC (equal gain combining)가 가능하므로 FFT 연산이 가능하다. 이때, 조합부(508)는 수신된 다중 캐리어 신호의 수신 채널을 확인하여 그에 따라 선택한 조합 기법을 이용하여 위상 오프셋이 제거된 캐리어 신호를 조합할 수 있다. 조합 기법은 EGC(Equal Gain Combining) 기법 또는 MMSE(Minimum Mean-Square Error Combining) 기법 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 기법을 이용하여 캐리어 신호를 조합할 수 있다. After performing the channel compensation, the CI code despreader 507 removes the phase offsets in each of the separated subcarrier signals. The vectors obtained from the individual subcarriers are combined into a carrier signal based on a predetermined combining method. In this case, CI code despreading may be implemented by an FFT operation. That is, when the channel is an additive white Gaussian noise (AWGN) channel, an FFT operation is possible because EGC (equal gain combining) is possible in the combiner 508. In this case, the combiner 508 may identify the reception channel of the received multicarrier signal and combine the carrier signals from which the phase offset is removed using the combination technique selected accordingly. The combination technique may combine carrier signals using a technique including any one or more of an equal gain combining (EGC) technique or a minimum mean square error combining technique (MMSE).

P/S 변환부(509)는 조합된 각 병렬의 캐리어 신호를 직렬로 변환하여 출력한다.The P / S converter 509 converts the combined parallel carrier signals in series and outputs them.

판정부(511)는 출력된 직렬 캐리어 신호에 대해 소정의 채널 추정 과정을 통해 추정한 값을 출력한다. 즉 CI OFDM 송신기(400)가 전송한 다중 캐리어 신호에 대한 수신된 다중 캐리어 신호의 경판정, 연판정들을 수행한다. 이에 따라, 최종 심볼 추정치를 내보낸다.The determination unit 511 outputs an estimated value of the output serial carrier signal through a predetermined channel estimation process. That is, the CI OFDM transmitter 400 performs hard decision and soft decision of the received multicarrier signal with respect to the multicarrier signal. Accordingly, the final symbol estimate is exported.

다음, 도 7은 CI 코드 역확산부(507)에 의한 CI 코드 역환산 과정을 세부적으로 보인 도면이다.Next, FIG. 7 is a diagram illustrating a CI code inverse conversion process by the CI code despreader 507 in detail.

즉 도 6에 따르면, CI OFDM 송신기(400)로부터 수신한 신호는 다음과 같이 표현할 수 있다.That is, according to Figure 6, the signal received from the CI OFDM transmitter 400 can be expressed as follows.

Figure 112006028304940-PAT00021
Figure 112006028304940-PAT00021

여기서,

Figure 112006028304940-PAT00022
는 도 4를 참조하여 설명한 CI OFDM 송신기(400)의 제2 병렬 데이터(Si)를 나타낸다.here,
Figure 112006028304940-PAT00022
Represents the second parallel data (S i) of the CI OFDM transmitter 400 is described with reference to FIG.

이러한 CI 코드 역확산은 FFT 연산을 통해 분리된 서브 캐리어 신호를 위상 오프셋(

Figure 112006028304940-PAT00023
)을 제거하고 이를 다시 조합한다. 이를 통해 서브 캐리어 신호 사이의 직교성을 보존할 수 있고 주파수 다이버시티 이득을 최대화하며 간섭과 노이즈 영향을 최소화할 수 있다. 여기서, 조합의 방법으로는 수신 채널 환경에 따라 EGC(equal gain combining)기법 또는 MMSEC (minimum mean-square error combining)기법을 이용하여 다른 확산 코드 및 노이즈에 의하여 발생하는 ISI(inter-symbol-interference)를 최소화할 수 있다.This CI code despreading uses the FFT operation to phase-separate the separated subcarrier signals.
Figure 112006028304940-PAT00023
) And recombine them. This preserves orthogonality between subcarrier signals, maximizes frequency diversity gain, and minimizes interference and noise effects. Here, as a combination method, an inter-symbol-interference (ISI) generated by different spreading codes and noises using EGC (equal gain combining) or MMSEC (minimum mean-square error combining) according to a reception channel environment. Can be minimized.

이상 기술한 바에 따르면, CI-OFDM 송신기(400) 서로 독립적으로 분리된 하나의 CI 코드 확산부(403)와 하나의 변조부(405)에 의해 CI 코드 확산 및 변조를 수행하고 이를 간단한 이산적 IFFT 연산을 이용하여 디지털 구현한 구조이다. 그리고 이러한 CI OFDM 송신기(400)에 대응하는 구조의 수신기(500)는 복조부(505) 및 CI 코드 역확산부(507)로 서로 독립된 분리 구조를 가지고, FFT연산에 의해 CI 코드 역확산 및 복조를 수행한다.As described above, the CI-OFDM transmitter 400 performs CI code spreading and modulation by one CI code spreader 403 and one modulator 405 independently of each other, and performs simple discrete IFFT. It is a digital implementation using arithmetic. The receiver 500 having a structure corresponding to the CI OFDM transmitter 400 has a separate structure independent of the demodulator 505 and the CI code despreader 507, and decodes and spreads the CI code by FFT operation. Perform

따라서, NN 번 캐리어 변조와 NN 번의 CI 확산 코드 곱하기 연산은 CI 코드 확산부(403)와 하나의 IFFT부(405)의 독립적인 연속 동작에 의한 N번의 IFFT연산에 의한 캐리어 변조로 대체된다. 따라서, CI OFDM 송신기의 구조가 매우 단순화되었을 뿐만 아니라 계산 복잡도를 상당히 저감시킨다.Thus, N N Times carrier modulation and N N The CI spreading code multiplication operation is replaced by the carrier modulation by N IFFT operations by independent continuous operation of the CI code spreading unit 403 and one IFFT unit 405. Thus, the structure of the CI OFDM transmitter is not only very simplified but also considerably reduces the computational complexity.

그리고 하나의 IFFT부(405)가 캐리어를 할당하므로 캐리어를 확장함에 따른 캐리어 할당부의 하드웨어적 추가로 인한 시스템의 복잡도를 단순화시킬 수 있다. 이로 인해 캐리어 확장이 용이함은 물론이다.In addition, since one IFFT unit 405 allocates a carrier, the complexity of the system due to the hardware addition of the carrier allocator may be simplified. This, of course, facilitates carrier expansion.

그리고 선택적으로 사용된 CI 코드가 임의의 di의 전력이 최대치를 가질 때, 나머지 N-1개 dk의 전력은 최소치를 갖게 하는 능력이 있기 때문에 안정된 진폭과 평균화된 PAPR을 가진 신호를 출력한다.When the optional CI code has a maximum power of any d i , the remaining N-1 d k powers have a minimum value, and thus output a signal with stable amplitude and averaged PAPR. .

이와 같은 내용은 CI OFDM 수신기(500)에서도 마찬가지로 적용된다.The same applies to the CI OFDM receiver 500.

그러면, 이러한 CI OFDM 송신기(400)와 수신기(500)에 의한 송신 방법 및 수 신 방법에 대해 각각 설명하기로 한다.Then, the transmission method and the reception method by the CI OFDM transmitter 400 and the receiver 500 will be described respectively.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 송신기(400)의 송신 방법을 보인 도면이다.8 is a diagram illustrating a transmission method of a CI OFDM transmitter 400 according to an embodiment of the present invention.

즉 도 8에 따르면, 먼저 순차적으로 입력(S101)되는 직렬 데이터를 복수의 제1 병렬 데이터로 변환한다(S103).That is, according to FIG. 8, first, serial data sequentially input (S101) is converted into a plurality of first parallel data (S103).

그러면, 제1 병렬 데이터를 각각 대응하는 CI 확산 코드에 의한 CI 코드 확산 과정을 수행하여 제2 병렬 데이터를 생성한다(S105). 이때, CI 코드 확산 과정은 IFFT 연산에 의해 구현될 수 있다.Then, the second parallel data is generated by performing the CI code spreading process using the CI spreading codes corresponding to the first parallel data (S105). In this case, the CI code spreading process may be implemented by an IFFT operation.

그러면, IFFT 를 수행하여 제2 병렬 데이터를 각각 대응하는 서브 캐리어에 변조시킨다(S107).Then, IFFT is performed to modulate the second parallel data to the corresponding subcarrier (S107).

그러면, IFFT 연산에 의해 변조된 제2 병렬 데이터를 직렬로 변환(S109)시킨 다중 캐리어 신호를 전송한다(S111).Then, the multicarrier signal obtained by serially converting the second parallel data modulated by the IFFT operation (S109) is transmitted (S111).

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 수신기(500)의 수신 방법을 보인 도면이다.9 is a diagram illustrating a reception method of a CI OFDM receiver 500 according to an embodiment of the present invention.

즉 도 9에 따르면, 먼저 CI OFDM 송신기(400)와 합의된 소정의 채널을 이용하여 CI OFDM 송신기(300)가 전송한 다중 캐리어 신호를 수신(S201)하여 병렬로 변환한다(S203). 이때, 채널은 부가성 백색 가우시안 잡음 채널(AWGN channel), 플랫 페이딩 채널(Flat Fading channel) 및 주파수 선택적 채널(Frequency Selective channel) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.That is, according to FIG. 9, first, a multicarrier signal transmitted by the CI OFDM transmitter 300 is received (S201) and converted into parallel using a predetermined channel agreed with the CI OFDM transmitter 400 (S203). In this case, the channel may include at least one of an additive white Gaussian noise channel (AWGN channel), a flat fading channel, and a frequency selective channel.

그러면, 수신된 다중 캐리어 신호를 각각 대응하는 CI 확산 코드에 의해 서 브 캐리어 신호로 분리하는 FFT 연산을 수행한다(S205).Then, an FFT operation is performed to separate the received multicarrier signals into subcarrier signals by corresponding CI spreading codes (S205).

그러면, 분리된 서브 캐리어 신호 별로 위상 오프셋을 제거하고 이를 조합한다(S207). 이때, 조합은 수신 채널에 따라 다음과 같이 이루어질 수 있다.Then, the phase offset is removed for each of the separated subcarrier signals and combined (S207). In this case, the combination may be performed as follows according to the reception channel.

즉, 먼저 상기 단계(S201)에서의 다중 캐리어 신호의 수신 채널을 확인한다(S209).That is, first, the reception channel of the multi-carrier signal in the step S201 is checked (S209).

이때, 수신 채널이 부가성 백색 가우시안 잡음 채널인 경우(S211) 또는 플랫 페이딩 채널에 해당하는 경우(S213), 각 서브 캐리어 신호의 위상 오프셋을 제거하고 이를 EGC(Equal Gain Combining) 기법에 의해 조합한다(S215).In this case, when the reception channel is an additive white Gaussian noise channel (S211) or when it corresponds to a flat fading channel (S213), the phase offset of each subcarrier signal is removed and combined by an equal gain combining method (EGC). (S215).

또한, 수신 채널이 주파수 선택적 채널에 해당하는 경우(S217), 위상 오프셋이 제거된 각 서브 캐리어 신호를 MMSE(Minimum Mean-Square Error Combining) 기법에 의해 조합한다(S219).In addition, when the reception channel corresponds to the frequency selective channel (S217), each subcarrier signal from which the phase offset is removed is combined by a minimum mean square error combining (MMSE) technique (S219).

그러면, 상기 단계(S207 내지 S219)에서 조합된 서브 캐리어 신호에 대해 소정의 채널 추정 과정을 통해 추정한 다중 캐리어 신호를 출력한다(S221).Then, the multicarrier signal estimated through the predetermined channel estimation process is output with respect to the subcarrier signals combined in steps S207 to S219 (S221).

이하, 도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 개선된 CI OFDM 구조로 인해 PAPR이 저감되는 특성을 시뮬레이션 한 결과를 보인 것이다.10 to 14 show simulation results of PAPR reduction due to an improved CI OFDM structure according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1의 종래의 OFDM 시스템의 출력 신호의 스펙트럼을 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.First, FIG. 10 is a graph illustrating a result of comparing a spectrum of an output signal of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention and a conventional OFDM system of FIG. 1.

즉 서브 캐리어의 수(N)가 2048인 경우 종래의 OFDM 송신기(100)와 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템(400, 500)에서의 송신 신호의 스펙트럼을 보인 것이다.That is, when the number of subcarriers (N) is 2048, the spectrum of transmission signals in the conventional OFDM transmitter 100 and the CI OFDM systems 400 and 500 according to the embodiment of the present invention are shown.

도 10에 다르면, SSPA(Solid State Power Amplifier 이하 "SSPA"라 기술함)의 유무에 관계없이 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현된 CI OFDM 구조를 사용함으로 인하여 대역 밖 스펙트럼 방사(out of band spectrum regrowth)가 종래의 OFDM 구조보다 저감된 것을 알 수 있다.According to FIG. 10, out of band spectrum due to the use of a digitally implemented CI OFDM structure according to an embodiment of the present invention, with or without a solid state power amplifier (hereinafter referred to as "SSPA"). It can be seen that the regrowth is reduced compared to the conventional OFDM structure.

다음, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1의 종래의 OFDM, 도 2 및 도 3의 종래의 CI OFDM 시스템의 PAPR을 비교하여 나타낸 그래프이다.Next, FIG. 11 is a graph illustrating a comparison between PAPR of a CI OFDM system according to an embodiment of the present invention and the conventional OFDM of FIG. 1 and the conventional CI OFDM system of FIGS. 2 and 3.

즉 서브 캐리어의 수(N)가 각각 12, 64, 2048인 경우 종래의 OFDM, 종래의 CI OFDM, 그리고 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현의 CI-OFDM에서 발생하는 PAPR의 CCDF(complementary cumulative distribution function)를 구하여 보인 것이다. That is, when the number of subcarriers (N) is 12, 64, and 2048, respectively, complementary cumulative distribution of PAPR generated in conventional OFDM, conventional CI OFDM, and CI-OFDM of a digital implementation according to an embodiment of the present invention. function).

도 11에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현된 CI OFDM 구조는 기존의 OFDM보다 PAPR을 현저히 저감시키는 것을 알 수 있다. According to FIG. 11, it can be seen that the digitally implemented CI OFDM structure according to the embodiment of the present invention significantly reduces the PAPR than the conventional OFDM.

또한, 종래의 CI OFDM 구조가 시스템 확장에 어려움이 있던 것과는 달리 제안하는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현된 CI-OFDM 구조는 서브 캐리어의 수가 크게 증가하는 경우(예: 2048)에도 구현이 용이하며 시스템 복잡도 및 계산 복잡도 문제를 피할 수 있다. In addition, unlike the conventional CI OFDM structure, which is difficult to expand the system, the digitally implemented CI-OFDM structure according to the embodiment of the present invention is easy to implement even when the number of subcarriers is greatly increased (eg, 2048). This avoids system and computational complexity issues.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1의 OFDM 시스템의 AWGN 채널에서 비트 오율 성능(BER)을 비교하여 나타낸 그래프이다. 12 is a graph illustrating bit error rate performance (BER) in the AWGN channel of the CI OFDM system and the OFDM system of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 12에 따르면, SSPA 증폭기를 사용하였을 경우 서브 캐리어의 수(N)에 관 계없이 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현된 CI OFDM 구조가 더 우수한 BER 성능을 보인다. According to FIG. 12, when the SSPA amplifier is used, a digitally implemented CI OFDM structure according to an embodiment of the present invention shows better BER performance regardless of the number N of subcarriers.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1의 OFDM 시스템의 주파수 비선택적 레일레이 채널에서 비트 오율 성능(BER)을 비교하여 나타낸 그래프이다.FIG. 13 is a graph illustrating bit error rate performance (BER) in a frequency non-selective Rayleigh channel of a CI OFDM system and an OFDM system of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 13에 따르면, SSPA 를 사용하였을 경우나 선형 증폭기를 사용한 경우(또는 HPA가 없는 경우)나  서브 캐리어의 수에 관계없이 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현된 CI OFDM 구조가 더 우수한 BER 성능을 보인다. 이를 통해 레일레이 채널 환경에서도 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현된 CI OFDM 구조가 더 우수한 성능을 가짐을 간접적으로 알 수 있다.According to FIG. 13, a digitally implemented CI OFDM structure according to an embodiment of the present invention provides better BER performance regardless of the number of subcarriers using SSPA or using a linear amplifier (or without HPA). see. Through this, it can be seen indirectly that a digitally implemented CI OFDM structure according to an embodiment of the present invention has better performance even in a Rayleigh channel environment.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 CI OFDM 시스템과 도 1의 OFDM 시스템의 주파수 선택적 레일레이 채널에서 비트 오율 성능(BER)을 비교하여 나타낸 그래프이다.14 is a graph illustrating bit error rate performance (BER) in a frequency selective Rayleigh channel of a CI OFDM system and an OFDM system of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 14에 따르면, 도 13을 통해 이미 간접적으로 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 구현된 CI OFDM 구조가 주파수 선택적 레일레이 채널에서도 비트 오율 성능이 우수할 뿐만 아니라, 주파수 다이버시티 이득을 가지는 것을 알 수 있다.According to FIG. 14, as can be seen indirectly from FIG. 13, the digitally implemented CI OFDM structure according to the embodiment of the present invention not only provides excellent bit error rate performance but also frequency diversity gain in frequency selective Rayleigh channel. It can be seen that it has.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 그리고 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only through the apparatus and the method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Implementation may be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments. The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also within the scope of the present invention.

전술한 구성에 의하여, 출력 신호의 높은 PAPR의 발생을 방지하고 안정된 진폭, 평균화된 PAPR을 가지게 함으로써 PAPR의 저감 성능을 향상시키는 효과를 제공한다.By the above-described configuration, it is possible to prevent the occurrence of high PAPR of the output signal and to have a stable amplitude, averaged PAPR, thereby improving the PAPR reduction performance.

또한, 종래의 CI-OFDM 시스템의 주파수 다이버시티 특성은 유지하면서도, 시스템 구조의 복잡도 및 계산 복잡도를 경감시켜 대량의 부반송파를 가진 시스템으로의 확장이 용이한 효과를 제공한다.In addition, while maintaining the frequency diversity characteristics of the conventional CI-OFDM system, it is possible to reduce the complexity of the system structure and computational complexity and to easily expand to a system having a large number of subcarriers.

Claims (12)

CI OFDM(Carrier Interferometry Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템의 송신기에 있어서,In the transmitter of a CI Carrier Interferometry Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system, 복수의 병렬 데이터를 각각 대응하는 CI 확산 코드 벡터에 의해 확산시키는 CI 코드 확산(CI Code Spreading)을 수행하는 CI 코드 확산부; 및A CI code spreading unit for performing CI code spreading for spreading a plurality of parallel data with corresponding CI spreading code vectors; And 상기 CI 코드 확산부로부터 제공받은 병렬 데이터를 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 이용하여 각각 대응하는 서브 캐리어(sub-carrier)에 변조시키는 변조부A modulator for modulating the parallel data received from the CI code spreader into corresponding sub-carriers using fast Fourier inverse transform (IFFT) 를 포함하는 송신기.Transmitter comprising a. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 CI 코드 확산부는,The CI code diffusion unit, 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 이용하여 상기 CI 코드 확산을 수행하는 것을 특징으로 하는 송신기. And performing the CI code spreading using fast Fourier inverse transform (IFFT). 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 변조부로부터 출력되어 직렬로 변환된 다중 캐리어 신호를 송신하는 송신부Transmitter for transmitting the multi-carrier signal output from the modulator and serially converted 를 더 포함하는 송신기.Transmitter further comprising. CI OFDM 시스템의 수신기에 있어서,In the receiver of the CI OFDM system, 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용하여 수신된 다중 캐리어 신호를 대응하는 서브 캐리어 별로 복조시키는 복조부; 및A demodulator for demodulating the received multicarrier signal for each corresponding subcarrier using a Fast Fourier Transform (FFT); And 상기 복조된 각각의 서브 캐리어 신호를 대응하는 CI 확산 코드에 근거하여 위상 오프셋을 제거하고 이를 조합하는 CI 코드 역확산 처리를 수행하는 CI 코드 역확산부A CI code despreading unit which performs a CI code despreading process of removing a phase offset and combining the demodulated subcarrier signals based on a corresponding CI spreading code 를 포함하는 수신기.Receiver comprising a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 CI 코드 역확산부는,The CI code despreading unit, 고속 푸리에 변환을 이용하여 상기 CI 코드 역확산 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 수신기.And performing the CI code despreading process using a fast Fourier transform. 제4항 또는 제5항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 CI 코드 역확산부는,The CI code despreading unit, 상기 다중 캐리어 신호의 수신 채널을 확인하여 그에 따라 선택한 조합 기법을 이용하여 위상 오프셋이 제거된 상기 캐리어 신호를 조합하는 조합부Combination unit for checking the reception channel of the multi-carrier signal and combining the carrier signal from which the phase offset is removed using the selected combination method 를 포함하는 수신기. Receiver comprising a. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 조합부는,The combination part, EGC(Equal Gain Combining) 기법 또는 MMSE(Minimum Mean-Square Error Combining) 기법 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 기법을 이용하여 상기 캐리어 신호를 조합하는 것을 특징으로 하는 수신기.And combining the carrier signal using a technique including at least one of equal gain combining (EGC) and minimum mean square error combining (MMSE). CI OFDM 송신기의 송신 방법에 있어서,In the transmission method of the CI OFDM transmitter, (a) 순차적으로 입력되는 복수의 직렬 데이터를 복수의 제1 병렬 데이터로 변환하는 단계;(a) converting a plurality of serial data sequentially input into a plurality of first parallel data; (b) 상기 제1 병렬 데이터를 각각 대응하는 CI 확산 코드 벡터에 곱하여 제2 병렬 데이터를 생성하는 단계;(b) generating second parallel data by multiplying the first parallel data by a corresponding CI spreading code vector; (c) 상기 제2 병렬 데이터를 각각 대응하는 서브 캐리어에 변조시키는 고속 푸리에 역변환을 수행하는 단계; 및(c) performing a fast Fourier inverse transform that modulates the second parallel data into corresponding subcarriers, respectively; And (d) 상기 고속 푸리에 역변환된 제2 병렬 데이터를 직렬로 변환시킨 다중 캐리어 신호를 전송하는 단계(d) transmitting a multicarrier signal obtained by serially converting the fast Fourier inverse transformed second parallel data; 를 포함하는 송신 방법.Transmission method comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (b)단계는,In step (b), 고속 푸리에 역변환에 의하여 상기 제1 병렬 데이터를 상기 제2 병렬 데이터 로 CI 코드 확산시키는 것을 특징으로 하는 송신 방법.And CI code spreading the first parallel data into the second parallel data by a fast Fourier inverse transform. CI OFDM 수신기의 수신 방법에 있어서,In the reception method of a CI OFDM receiver, (a) 수신된 다중 캐리어 신호를 각각 대응하는 CI 확산 코드에 의해 서브 캐리어 신호로 분리하는 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계;(a) performing a fast Fourier transform that separates the received multicarrier signals into subcarrier signals by corresponding CI spreading codes, respectively; (b) 상기 분리된 서브 캐리어 신호 별로 위상 오프셋을 제거하고 이를 조합하는 단계; 및(b) removing and combining phase offsets according to the separated subcarrier signals; And (c) 상기 조합된 서브 캐리어 신호에 대해 소정의 채널 추정 과정을 통해 추정한 다중 캐리어 신호를 출력하는 단계(c) outputting a multicarrier signal estimated through a predetermined channel estimation process for the combined subcarrier signal; 를 포함하는 수신 방법.Receiving method comprising a. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 (a)단계 이전에,Before step (a) above, 부가성 백색 가우시안 잡음 채널(AWGN channel), 플랫 페이딩 채널(Flat Fading channel) 및 주파수 선택적 채널(Frequency Selective channel) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 채널을 이용하여 상기 다중 캐리어 신호를 수신하는 단계Receiving the multicarrier signal using a channel comprising at least one of an additive white Gaussian noise channel (AWGN channel), a flat fading channel and a frequency selective channel 를 더 포함하는 수신 방법.Receiving method further comprising. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 (b)단계는,In step (b), 상기 다중 캐리어 신호의 수신 채널을 판단하는 단계;Determining a reception channel of the multicarrier signal; 상기 판단 결과, 상기 수신 채널이 상기 부가성 백색 가우시안 잡음 채널 또는 플랫 페이딩 채널에 해당하는 경우 상기 위상 오프셋이 제거된 서브 캐리어별로 분리된 수신 데이터를 EGC(Equal Gain Combining) 기법에 의해 조합하는 단계; 및As a result of the determination, when the reception channel corresponds to the additional white Gaussian noise channel or the flat fading channel, combining received data separated by subcarriers from which the phase offset is removed by an equal gain combining method (EGC); And 상기 판단 결과, 상기 수신 채널이 상기 주파수 선택적 채널인 경우 MMSE(Minimum Mean-Square Error Combining) 기법에 의해 상기 위상 오프셋이 제거된 서브 캐리어 신호를 조합하는 단계As a result of the determination, combining the subcarrier signal from which the phase offset is removed by a minimum mean square error combining (MMSE) technique when the reception channel is the frequency selective channel; 를 포함하는 수신 방법.Receiving method comprising a.
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