KR20070064122A

KR20070064122A - 다수의 반송파를 이용하여 데이터를 전송하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070064122A
Application number: KR1020050124709A
Authority: KR
Inventors: 윤영우; 한승희; 노민석; 권영현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-06-20
Also published as: KR101100208B1

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM 이라 칭함) 방식 기반의 통신 시스템에서 PAPR을 고려하여 데이터를 송수신하는 방법 및 송수신 장치에 관한 것이다. 다수의 부 반송파의 위상을 특정한 그룹(group) 단위로 제어하는 제1 변조 데이터를 이용하여 OFDM 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 감소시키는 OFDM 송신 방법에 있어서, 상기 제1 변조 데이터를 이용하여 상기 부 반송파 그룹에 의해 전송되는 전송 신호들의 위상을 변경하되, 상기 전송 신호들에 상응하는 성상도의 성상 좌표들이 유지되도록, 상기 전송 신호들의 위상을 변경하는 단계; 및 상기 제1 변조 데이터를 지시하는 제2 변조 데이터를 이용하여 상기 전송 신호들의 위상을 재 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

OFDM, PAPR, 부가 정보, 부 반송파, 성상 매핑

Description

다수의 반송파를 이용하여 데이터를 전송하는 장치 및 방법{apparatus and method for transmitting data using a plurality of carriers}

도 1은 종래 기술에 따라 부가정보를 이용하여 PAPR을 감소시키는 송신기의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, PAPR을 감소시키는 OFDM 신호 송신기의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 실시예에 따른 상기 위상 맵퍼(202)의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4a는 상기 거대 성상 매핑 방법이 M-ary QAM인 경우 상기

값을 선택하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 4b는 상기 거대 성상 매핑 방법이 BPSK인 경우 상기

값을 선택하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 구조를 설명한다.

도 6a는 본 발명에 따른 위상 복원부의 일례를 나타내는 도면이다.

도 6b는 본 발명에 따른 위상 복원부의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 실시예에 따른 데이터 송수신 방법을 사용하는 경우의 성능을 나타내는 도면이다.

도 8은 본 실시예에 따른 데이터 송수신 방법을 사용하는 경우의 성능을 나타내는 또 다른 도면이다.

본 발명은 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM 이라 칭함) 방식 기반의 통신 시스템에서 PAPR을 고려하여 데이터를 송수신하는 방법 및 송수신 장치에 관한 것이다.

최근 고속의 데이터 전송에 대한 요구가 커지고 있으며, 이러한 고속 전송에 유리한 방식으로는 OFDM이 적합하여 최근 여러 고속 통신 시스템의 전송 방식으로 채택되었다. 이하, OFDM을 설명한다. OFDM의 기본원리는 고속 전송률(high-rate)을 갖는 데이터 열(data stream)을 낮은 전송률(slow-rate)를 갖는 많은 수의 데이터 열로 나누고, 이들을 다수의 반송파를 사용하여 동시에 전송하는 것이다. 상기 다수의 반송파 각각을 부 반송파(subcarrier)라 한다. 상기 OFDM의 다수의 반송파 사이에 직교성(orthogonality)이 존재하기 때문에, 반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 수신 단에서의 검출이 가능하다. 상기 고속 전송률을 갖는 데이터 열은, 직/병렬 변환부(Serial to Parallel converter)를 통해 다수의 낮은 전송률의 데이터 열(data stream)로 변환되고, 상기 병렬로 변환된 다수의 데이터 열에 각각의 부 반송파가 곱해진 후 각각의 데이터 열이 합해져서 수신 단으로 전송된다. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)는 이러한 OFDM 방식에서 전체 대역을 다중 사용자가 요구하는 전송률에 따라 부반송파를 할당해 주는 다중 접속(multiple access) 방법이다.

OFDM 방식의 통신 기법은 주파수 선택적(frequency-selective) 감쇄(fading)현상을 보이는 채널에 대해서 주파수 영역에서 신호처리를 수행함으로써 채널을 단순히 평탄 감쇄(flat-fading)로 변환하여 신호처리를 원활하게 할 수 있는 기법이다. 이러한 장점으로 인해서 많은 무선 통신 시스템에서 이용되고 있는데, 여전히 해결되지 않는 문제는 PAPR(Peak to Average Power Ratio)문제이다. PAPR이 크면 클수록 출력단의 증폭기(power amplifier)의 선형 구간이 커야 한다는 문제가 발생한다. 일반적으로 선형 구간이 큰 증폭기는 가격이 고가이지만, 유/무선 통신에서 단말의 제조 비용을 낮추기 위해서는 값싼 파워앰프를 사용하게 되고, 이에 따라 출력 범위가 좁아져 OFDM신호의 왜곡으로 이어지게 된다.

종래에 PAPR문제를 해결하기 위해서 다양한 방법이 제시되었는데, 그 방법은 두 가지로 분류될 수 있다. 첫 번째 방법은, 부가정보(additional information for PAPR identification)를 보내는 방식(예: selective mapping, partial transmit sequence등)으로, 부 반송파를 일부 할당받는 방식 등에 의하여 추가 채널을 형성하여 상기 추가 채널을 통해 상기 부가정보를 전송한다. 두 번째 방법은, 부가정보가 필요없는 방식(예: tone reservation)으로 이 경우에는 전송하는 사용자의 입장에서는 더 많은 전력을 사용하게 되며, 수신자 입장에서는 더 많은 간섭(interference)을 겪게 되는 단점을 갖는다.

도 1은 종래 기술에 따라 부가정보를 이용하여 PAPR을 감소시키는 송신기의 구조를 나타내는 도면이다. 종래 장치의 구조는 도시된 바와 같은바, 이하 종래 송신기의 동작을 설명한다. 기존의 OFDM 전송기법은, N개의 부 반송파 (subcarrier)를 사용한다고 했을 때, 이중에서 N_p개의 파일럿 부 반송파를 할당하고, 나머지에 데이터 혹은 보호 대역(guard band)을 할당하게 된다. 이하 설명의 편의를 위해 보호 대역을 제외한 데이터에 대하여 설명한다. 상기 데이터가 할당된 부반송파 개수는 N_d이고, N=N_p+N_d의 관계가 성립한다. 데이터와 파일럿 신호가 합해진 심볼 벡터

는 다음 식과 같이 주어진다.

상기 수학식에서, P_d와 P_p는 각각 데이터와 파일럿을 이미 할당되어 있는 부반송파 위치로 재정렬하기 위한 행렬이고,

와

는 각각 데이터와 파일럿 부 반송파에 전송할 심볼 벡터로, 각각의 길이가 N_d와 N_p인 벡터이다. 주파수 영역에서의 심볼 벡터

는 다음 식과 같이 역 푸리에 변환을 거치게 된다.

여기에서

는 푸리에 변환 행렬이다. 벡터

는 반송주파수로 다시 변조 된 다음, 안테나를 통해서 전송된다. 여기에서 벡터

변화폭은, 전송 신호의 크기의 변화폭과 같아진다. PAPR 감소기법은

의 평균 파워 값과 최대 파워 값의 차이가 최대한 적게 나도록 만드는 것을 그 목표로 한다. PAPR은 다음과 같이 정의된다.

상기 수식에서 보는 바와 같이 벡터의 성분 중에 하나라도 비정상적으로 큰 값을 가지게 되면 PAPR이 커지게 되고 신호의 특성이 나빠지게 된다. 이를 개선하기 위해서 주파수 영역에서 사용하는 방법은 다음 식과 같이 표현할 수 있다.

상기 수식에서,

는

의 각 데이터 성분에 위성성분을 변화시키는 행렬이고

는 데이터 성분의 순서를 바꾸는 역할을 하는 행렬이다. 이렇게 변경시킨 새로운 데이터 벡터

를 상기 수학식 2와 같이 영역 변환을 통해서 시간영역의 신호로 변화시킨 다음, 상기 시간 영역으로 변화된 신호의 PAPR을 구하게 된다. 실제로는

와

는 여러 개가 있어서, 여러 개의 시간 영역에서의 신호로 만 든 다음, 그 중에서 가장 PAPR이 작은 것을 선택하여 전송하게 된다. 이때 어떤

와

가 선택되었는지 같이 전송해야 하며 이 정보를 부가정보(additional information for PAPR identification)라 한다.

상기 부가정보는 CDMA 통신 시스템에서는 또 다른 채널을 생성하여 전송할 수 있었고, OFDM에서는 부 반송파의 일부를 할당받아서 이 정보를 전송하도록 하는 방식을 취한다.

부가정보를 보내어 PAPR을 감소시키는 종래의 방법은, 부가정보 전송을 위한 추가적인 채널을 사용해야하는 문제가 있다. 만약 상기 추가적인 채널로, OFDM의 일부 부 반송파를 사용하게 될 경우, 통신 시스템의 성능 열화를 가져올 수 있다. 또한, 부가정보를 보내지 않는 종래 기술의 경우는 송신 측 자신이 전송하는 총 전력이 증가하게 되고, 다른 수신자에게 간섭을 주는 문제를 발생시킨다.

본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명은 부가정보를 전송하기 위해 무선 자원을 낭비하지 않으면서 PAPR을 감소시키는 OFDM 신호의 송수신 방법을 제공하는 것이다.

요약

본 발명에 따른 송수신 방법은, 다수의 부 반송파의 위상을 특정한 그룹(group) 단위로 제어하는 제1 변조 데이터를 이용하여 OFDM 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 감소시키는 OFDM 송신 방법에 있어서, 상기 제1 변조 데이터를 이용하여 상기 부 반송파 그룹에 의해 전송되는 전송 신호들의 위상을 변경하되, 상기 전송 신호들에 상응하는 성상도(constellation map)의 성상 좌표들이 유지되도록, 상기 전송 신호들의 위상을 변경하는 단계; 및 상기 제1 변조 데이터를 지시하는 제2 변조 데이터를 이용하여 상기 전송 신호들의 위상을 재 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 송수신 장치는, 다수의 부 반송파의 위상을 특정한 그룹(group) 단위로 제어하는 제1 변조 데이터를 이용하여 OFDM 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 감소시키는 OFDM 송신 장치에 있어서, 상기 제1 변조 데이터를 이용하여 상기 부 반송파 그룹에 의해 전송되는 전송 신호들의 위상을 변경하되, 상기 전송 신호들에 상응하는 성상도(constellation map)의 성상 좌표들이 유지되도록, 상기 전송 신호들의 위상을 변경하는 PAPR 제어부; 및 상기 제1 변조 데이터를 지시하는 제2 변조 데이터를 이용하여 상기 전송 신호들의 위상을 재 변경하는 단계를 미세 변조부를 포함하는 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 송수신 방법은, 다수의 부 반송파에 의해 전송되는 OFDM 신호의 수신 방법에 있어서, 상기 다수의 부 반송파에 의해 수신되는 수신 신호들의 위상을 산출하되, 기 설정된 위상으로부터 변경된 제1 위상을 산출하는 단계; 상기 산출된 제1 위상이 지시하는 제2 위상을 획득하는 단계; 및 상기 수신 신호들에 대하여 상기 제1 위상 및 제2 위상을 제거하는 단계를 포함하는 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 송수신 장치는, 다수의 부 반송파에 의해 전송되는 OFDM 신호의 수신 장치에 있어서, 상기 다수의 부 반송파에 의해 수신되는 수신 신호들의 위상을 산출하되, 기 설정된 위상으로부터 변경된 제1 위상을 산출하는 제1 위상 산출부; 및 상기 산출된 제1 위상이 지시하는 제2 위상을 획득하고, 상기 수신 신호들에 대하여 상기 제1 위상 및 제2 위상을 제거하는 단계 위상 복원부를 포함하는 특징이 있다.

본 발명의 일 실시예

본 발명의 일 실시예는, OFDM 시스템에서 PAPR을 감소시키는 방법을 제공한다. 본 실시예는 PAPR을 감소시키기 위해 적어도 둘 이상의 부 반송파를 포함하는 부 반송파 그룹에 특정한 위상 천이를 일으킨다. 본 실시예는 위상 성분을 곱하여 위상 천이를 발생시켜 PAPR을 감소시키나, 상기 위상 성분에 대한 부가 정보를 전송하기 위해 별도의 부 반송파를 할당하거나 전력을 증가시키지 않는다. 본 실시예는, 상기 위상 천이가 발생한 각각의 전송 심볼에 상기 위상 성분을 지시하는 부가 정보를 함께 포함시켜 송수신하는 특징이 있다. 본 실시예는 상가 부가 정보와 상기 위상 성분을 서로 구별하기 위해 상기 부 반송파 그룹에 의해 전송되는 심볼들의 위상을 제어한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, PAPR을 감소시키는 OFDM 신호 송신기의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2에서

는, 상기 송신기에 의해 전송되는 데이터 심볼을 나타낸다. 상기 데이터 심볼은 BPSK, QPSK, M-ary PSK, M-ary QAM 등과 같 은 성상 매핑(constellation mapping) 방법(이하 설명의 편의를 위해 '거대 성상 매핑 방법'이라 칭한다.)에 의해 생성된다. 또한, 도 2에서 위상 식별자(phase ID)는 특정한 부 반송파 그룹에 인가되는 PAPR 코드를 나타내는 식별 정보이다. 상기 PAPR 코드는 부 반송파 그룹에 곱해져서 OFDM 신호의 PAPR을 감소시키는 위상 성분을 포함하는 데이터를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예는, 특정한 부 반송파 그룹에 의해 전송되는 전송신호들의 위상을 제어하는 변조 데이터를 이용하는바, 상기 변조 데이터는 상기 전송 신호들의 위상을 제어하는 데이터라면 그 종류에는 제한이 없다. 예를 들어 상기 변조 데이터는, 상기 특정한 부 반송파 그룹에 의해 전송되는 전송 신호들의 위상을 회전(rotate)시키는 상기 위상 성분일 수 있다.

이하, 상기 송신기의 동작을 설명한다. 상기 송신기를 통해 전송되는 데이터 심볼은 직/병렬 변환부(201)에 의해 병렬 신호로 전환된다. 상기 병렬 신호는 상기 위상 맵퍼(202, 203, 204)에 의해 PAPR을 감소시키는 PAPR 코드가 인가되고, 상기 PAPR 코드를 나타내는 부가 정보가 함께 포함된다. 상기 PAPR 코드와 부가 정보가 함께 포함된 신호는 IFFT 모듈(205)과 병/직렬 변환부(206)와, 순환 전치 삽입부(207)에 의해 OFDM 신호로 변환된다.

본 실시예에 따른 송신기는, 상기 위상 맵퍼(202, 203, 204)에 의해 상기 부 반송파 그룹에 상기 PAPR 코드를 인가한다. 또한, 상기 위상 맵퍼(202, 203, 204)는, 사용자 데이터 신호 및 파일럿 신호를 위한 성상 매핑(도 2에서는.

에 적용된 성상 매핑 방법)과는 구별되는 별개의 성상 매핑 방법(이하, 설명의 편의를 위해 '미세 성상 매핑 방법'이라 칭한다.)을 사용하여, 수신 측에서 상기 PAPR 코드를 식별하게 하는 상기 부가 정보를 포함시킨다.

도 3은 본 실시예에 따른 상기 위상 맵퍼(202)의 일례를 나타내는 도면이다. 상기 위상 맵퍼(202)는, 상기 부 반송파 그룹에 PAPR 코드를 인가하는 거대 위상 선택기(macro-phase selector)(310)와, 상기 수신 측이 별도의 제어 정보 없이 상기 PAPR 코드를 식별하게 하는 상기 부가 정보를 포함시키는 미세 위상 선택기(micro-phase selector)(320)와, 상기 거대 위상 또는 미세 위상을 상기 전송 심볼에 곱하는 적어도 하나 이상의 곱셈기(330)를 포함한다. 이하, 도 3을 참조하여 상기 위상 맵퍼의 동작을 설명한다.

상기 위상 맵퍼(202)는, 적어도 하나 이상의 상기 부 반송파 그룹 중 어느 한 그룹에 대한 상기 PAPR 코드를 인가한다. 상기 부 반송파 그룹을 k라 하는 경우,

는 k 번째 그룹에서 i 번째 전송 심볼(데이터 또는 파일럿 심볼)을 나타내고,

는 k 번째 부 반송파 그룹에 적용할 PAPR 코드를 나타내는 위상 식별자이고,

은

에 의해 지시되는 k 번째 부 반송파 그룹에 대한 PAPR 코드를 나타내는바, 상기 PAPR 코드에 의해 회전되는 위상을 나타낸다.

는

값을 수신 측에 알리기 위한 부가 정보, 즉 상기 미세 성상 매핑 방법에 의한 위상을 나타낸다. 결국, 상기 전송 심볼은

와

에 의해 두 번의 위상 천이(phase shift)를 겪게 된다. 즉, 상기

는 PAPR 감소를 위한 위상 천이를 일으키고, 상기

는 상기

에 관한 정보를 나타내기 위한 위상 천이를 일으킨다. 본 발명은 PAPR을 감소시키는 변조 데이터를 지시하는 별도의 변조 데이터를 이용하여 전송 신호들의 위상을 재변경한다. 상기 전송 신호들의 위상을 재변경하는 변조 데이터는, 상기 전송 신호들의 위상을 제어하는 데이터를 나타내는바, 예를 들어 특정한 부 반송파 그룹에 대하여 위상을 변경하는 위상 성분일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예는 2번에 걸쳐 위상을 변경하는바, 상기 부 반송파 그룹을 통해 전송되는 신호는 하기 수식과 같이 표시된다.

상기와 같이, 두 번의 위상 천이가 발생한 신호를 수신 측에서 복원하기 위해서는 일정한 조건이 만족되어야 한다. 상기 전송 심볼은 이미 상기 거대 성상 매핑 방법에 의해 특정한 위상 값을 갖으며, 상기

와

에 의해 두 번의 위상 천이를 겪게 된다. 따라서, 수신 측의 올바른 수신을 위해서는

에 의한 위상 천이에 의해 상기 거대 성상 매핑 방법에 의한 성상 좌표들이 변하지 않아야한다. 상기 성상 좌표는, 성상도(constellation map) 상에 표시되는 상기 전송 심볼들 전체의 좌표들을 나타낸다. 도시된 도 4a는 상기 거대 성상 매핑 방법이 M-ary QAM인 경우 상기

값을 선택하는 방법을 나타내는 도면이다. 본 실시예에서, 수신 측에서의 정확한 수신을 위해서는, 도 4a에 도시된 것처럼

에 의한 위상 천이에 의하여 성상 좌표들이 변하지 않아야 한다. 따라서, 상기 거대 성상 매핑 방법이 M-ary QAM인 경우 상기

은 다음과 같이 정해진다.

즉, 거대 성상 매핑이 M-ary QAM인 경우에는, 상기

는 상기 수학식 6에 포함된 위상들 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 상기와 같이,

가 0도, 90도, 180도 270도의 위상 중 하나인 경우, M-ary QAM에 의한 성상 좌표들의 전체 배치는 변하지 않는다. 만약, 수학식 6에 기재된 모든 위상을 사용하는 경우, 상기

를 식별하는 위상 식별자

는 2 비트의 정보로 표현될 수 있다. 또한, 수학식 6에 기재된 위상 중에서

를 사용하는 경우, 상기

를 식별하는 위상 식별자

는 1 비트의 정보로 표현될 수 있다.

도 4b는 상기 거대 성상 매핑 방법이 BPSK인 경우 상기

값을 선택하는 방법을 나타내는 도면이다. 본 실시예에서, 수신 측에서의 정확한 수신을 위해서는, 도 4b에 도시된 것처럼

에 의한 위상 천이에 의하여 성상 좌표가 변하지 않아야 한다. 따라서, 상기 거대 성상 매핑 방법이 BPSK인 경우 상기

은 다음과 같이 정해진다.

즉, 거대 성상 매핑이 BPSK인 경우에는, 상기

는 상기 수학식 7에 포함된 위상을 사용할 수 있다. 만약, 수학식 7에 기재된 위상을 사용하는 경우, 상기

를 식별하는 위상 식별자

는 1 비트의 정보로 표현될 수 있다.

상술한 바와 같이,

를 결정하는 경우 수신 단에서는

에 의한 위상 천이만을 파악하면 된다. 즉 상기 거대 성상 매핑 방법은 송수신 단에 이미 정해진 것이므로, 상기

가 어떤

를 나타내는지에 관한 정보가 송수신단에 알려져 있다면, 수신 단에서는 상기

에 의한 위상 천이만을 추정하여 PAPR 감소를 위해 인가된

를 결정할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 구조를 설명한다. 본 실시예에 따른 수신기는 송신기에서 삽입된 순환 전치(Cyclic prefix)를 제거하는 순환 전치 제거부(407)와, 직렬로 들어오는 시퀀스를 병렬로 출력해주는 직/병렬 변환부(406)와. 시간 영역 신호를 주파수 영역 신호로 변환하는 FFT 모듈(405)와, PAPR 감소를 위해 인가된 PAPR 코드를 제거하는 적어도 하나 이상의 위상 복원부(phase demapper)(402, 403, 404)와, 병렬로 들어오는 벡터를 직렬로 출력해주는병/직렬 변환부(401)를 포함하여 이루어진다. 도면에서,

는 상기 수신기에 수신된 OFDM신호의 시간영역 신호 벡터를 나타내고,

는 복원된 데이터 심볼들을 나타낸다. 이하, 상기 수신기의 동작을 설명한다.

상기 수신기에 수신된 신호는, 상기 수신 신호에 포함된 순환 전치가 제거된 후 주파수 영역으로 변환된다. 상기 수신 신호는, 각각의 부 반송파 그룹에 PAPR 감소를 위한 PAPR 코드가 인가되어 있으므로, 데이터의 올바른 복조를 위해서는 상기 PAPR 코드가 제거되는 동작을 수행하여야 한다. 상기 PAPR 코드가 제거되는 동작은 상기 위상 복원부 중 하나에서 수행된다. 즉, 상기 위상 복원부(402)는 특정한 부 반송파 그룹에 대한 PAPR 코드 제거를 수행한다. 도 6a는 본 발명에 따른 위상 복원부(402)의 일례를 나타내는 도면이다. 상기 위상 복원부(402)는, 미세 성상 매핑 방법에 의한 위상을 추정하여 위상 식별자(phase ID)를 출력하는 미세 성상 추정부(530)와, 상기 위상 식별자 정보에 따라 PAPR 감소를 위한 PAPR 코드를 선택하는 거대 위상 선택기(510)와, 상기 PAPR 코드를 나타내는 부가 정보를 선택하는 미세 위상 선택기(520)와, 상기 선택기(510, 520)의 출력을 본 실시예의 송신기과 반대로(부호를 달리하여) 곱하여 상기 부가 정보 및 상기 PAPR 코드를 제거하는 적어도 하나 의 곱셈기(540)를 포함한다.

상기 미세 성상 추정부(530)는, 상기 PAPR 감소를 위한

를 나타내는

정보를 추정하는 모듈이다. 상술한 바와 같이, 거대 성상 매핑 방법은 송 수신단에 이미 정해지고, 상기

에 의해서는 상기 거대 성상 매핑 방법에 의한 거대 성상 좌표가 변하지 않는다. 따라서, 상기 미세 성상 추정부(530)는 상기

를 정확하게 추정할 수 있다. 상기 미세 성상 추정부(530)는 상기

에 따라 위상 식별자(phase ID)(

)를 상기 거대 위상 선택기(510)와 상기 미세 위상 선택기(520)에 출력하여 상기 위상 선택기(510, 520)로 하여금 본 실시예에 따른 송신기에서 사용한

와

를 파악하도록 한다. 상기 위상 선택기(510, 520)는 상기 위상 식별자(phase ID)(

) 정보에 따라,

와

를 상기 곱셈기(540)로 출력하여 상기

와

성분을 제거할 수 있다.

를 추정하기 위해서 다양한 알고리즘을 사용할 수 있는바, 상기

를 추정하기 위해 구해야하는 데이터들은 다음 식들에 의해 구할 수 있다.

상기 수식에서

는 미세 성상 방법에 의한 신호가 가질 수 있는 위상 범위의 최대값이다. 상기 수학식 10에서 구해지는 값을 이용해서

를 추정하고

의 각 신호로부터 해당하는

을 제거한다.

도 6b는 본 발명에 따른 위상 복원부(402)의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 6b의 위상 복원부(402)는, 도 6a의 위상 복원부와 동일한 알고리즘을 구비한 미세 성상 추정부(580)을 포함한다. 다만 상기 미세 성상 추정부(580)는, 거대 위상 선택기(560)로는 위상 식별자

를 출력하고, 적어도 하나 이상의 곱셈기(570)에

를 출력한다. 도 6b의 위상 복원부는, 상기 미세 성상 추정부에서 위상 식별자

를 판정하는데 오류가 있는 경우,

값에도 오류가 반영되는 것을 막을 수 있다.

이하, 상기 거대 성상 매핑 방법이 BPSK이고,

인 경우, 송수신기에서 위상을 계산하는 방법을 예를 통해 설명한다. 상기

은 1 비트의 위상 식별자(phase ID)(

)에 구분될 수 있는바. 특정한 부 반송파 그룹 k에 대하여

가 '0'인 경우에

가 '0'이고,

는 '0'이라 정하고,

가 '1'인 경우에

가 '

'이고,

는 '

'이라 정할 수 있다. 만약 본 실시예에 따른 송신기에서 PAPR 감소를 위해 특정한 부 반송파 그룹 k에 대하여

을 '0'도로 정하는 경우, 상기

는 '0'이 되어 원래 BPSK 심볼에는 '0'의 위상이 인가된다. 본 실시예에 따른 수신기는 종래의 BPSK 성상 좌표에 비해 별도의 부가적인 위상 성분이 없으므로

를 '0'으로 추정하고, '0'이라는

에 따라

를 '0'으로 판정한다. 만약 도 6a의 위상 복원부를 이용하여 신호를 수신하는 경우 상기 거대 위상 선택기(510)와 미세 위상 선택기(520)에 '0'이라는

값을 출력하여

(='0')와

(='0')의 성분을 제거할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 송신기에서 PAPR 감소를 위해 특정한 부 반송파 그룹 k에 대하여

을 '

'로 정하는 경우, 상기

는 '

'가 되어 원래 BPSK 심볼에는 '

'의 위상이 인가된다. 본 실시예에 따른 수신기는 종래의 BPSK 성상 좌표에 비해 '

' 만큼의 부가적인 위상 성분이 존재하므로

를 '

'로 추정하고, '

'이라는

에 따라

를 '1'으로 판정한다. 만약 도 6a의 위상 복원부를 이용하여 신호를 수신하는 경우, 상기 거대 위상 선택기(510)와 미세 위상 선택기(520)에 '1'이라는

값을 출력하여

(='

')와

(='

')의 성분을 제거할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 데이터 송수신 방법을 사용하는 경우의 성능을 나타내는 도면이다. 도 7은, 256개의 부 반송파를 통해 전송되는 하나의 OFDM 심볼을 PAPR 감소를 시도하지 않는 경우와, 2, 3, 4개의 부 반송파 그룹으로 그룹화하여 PAPR 코드를 인가하는 경우의 성능을 나타낸다. 상기 PAPR 성능은 Complementary Cumulative Distribution Function(CCDF)에 의해 표시되는바, 도 7은 특정한 PAPR 값을 초과하는 확률을 나타낸다.

도 8은 본 실시예에 따른 데이터 송수신 방법을 사용하는 경우의 성능을 나타내는 또 다른 도면이다. 도 8은, 1024개의 부 반송파를 통해 전송되는 하나의 OFDM 심볼을 PAPR 감소를 시도하지 않는 경우와, 2, 3, 4개의 부 반송파 그룹으로 그룹화하여 PAPR 코드를 인가하는 경우의 성능을 나타낸다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명으로 인해서 얻을 수 있는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

일반적으로 부가 정보를 이용하여 PAPR을 감소시키는 경우, 부가 정보를 전달하기 위한 추가 채널이 반드시 필요한데, 본 발명은 이러한 추가 채널을 위해 부 반송파를 추가로 할당하지 않으면서 부가 정보를 전송하는바, 무선 자원을 효율적으로 사용하는 효과가 있다.

Claims

다수의 부 반송파의 위상을 특정한 그룹(group) 단위로 제어하는 제1 변조 데이터를 이용하여 OFDM 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 감소시키는 OFDM 송신 방법에 있어서,

상기 제1 변조 데이터를 이용하여 상기 부 반송파 그룹에 의해 전송되는 전송 신호들의 위상을 변경하되,

상기 전송 신호들에 상응하는 성상도(constellation map)의 성상 좌표들이 유지되도록, 상기 전송 신호들의 위상을 변경하는 단계; 및

상기 제1 변조 데이터를 지시하는 제2 변조 데이터를 이용하여 상기 전송 신호들의 위상을 재 변경하는 단계를 포함하는 것을

특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 OFDM 신호를 송신하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 변조 데이터는, 상기 부 반송파 그룹에 공통으로 적용되는 위상 값인 것을

특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 OFDM 신호를 송신하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 변조 데이터는, 상기 부 반송파 그룹에 공통으로 적용되는 위상 값 인 것을

특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 OFDM 신호를 송신하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 변조 데이터는, 상기 제1 변조 데이터에 따라 서로 다른 위상을 갖는 것을

특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 OFDM 신호를 송신하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전송 신호가 M-ary QAM 변조 방법에 의해 생성된 경우,

상기 제1 변조 데이터는, 0과
와
및
중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을

특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 OFDM 신호를 송신하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전송 신호가 BPSK 변조 방법에 의해 생성된 경우,

상기 제2 변조 데이터는,
과
중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을

특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 OFDM 신호를 송신하는 방법.
다수의 부 반송파의 위상을 특정한 그룹(group) 단위로 제어하는 제1 변조 데이터를 이용하여 OFDM 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 감소시키는 OFDM 송신 장치에 있어서,

상기 제1 변조 데이터를 이용하여 상기 부 반송파 그룹에 의해 전송되는 전송 신호들의 위상을 변경하되,

상기 전송 신호들에 상응하는 성상도(constellation map)의 성상 좌표들이 유지되도록, 상기 전송 신호들의 위상을 변경하는 PAPR 제어부; 및

상기 제1 변조 데이터를 지시하는 제2 변조 데이터를 이용하여 상기 전송 신호들의 위상을 재 변경하는 단계를 미세 변조부를

포함하여 이루어지는 OFDM 송신 장치.
다수의 부 반송파에 의해 전송되는 OFDM 신호의 수신 방법에 있어서,

상기 다수의 부 반송파에 의해 수신되는 수신 신호들의 위상을 산출하되, 기 설정된 위상으로부터 변경된 제1 위상을 산출하는 단계;

상기 산출된 제1 위상이 지시하는 제2 위상을 획득하는 단계; 및

상기 수신 신호들에 대하여 상기 제1 위상 및 제2 위상을 제거하는 단계를

포함하여 이루어지는 OFDM 신호의 수신 방법.
다수의 부 반송파에 의해 전송되는 OFDM 신호의 수신 장치에 있어서,

상기 다수의 부 반송파에 의해 수신되는 수신 신호들의 위상을 산출하되, 기 설정된 위상으로부터 변경된 제1 위상을 산출하는 제1 위상 산출부; 및

상기 산출된 제1 위상이 지시하는 제2 위상을 획득하고, 상기 수신 신호들에 대하여 상기 제1 위상 및 제2 위상을 제거하는 단계 위상 복원부를

포함하여 이루어지는 OFDM 신호의 수신 장치.