KR20070068676A

KR20070068676A - 다수의 반송파를 이용하여 데이터를 전송하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070068676A
Application number: KR1020050130570A
Authority: KR
Inventors: 권영현; 한승희; 노민석; 윤영우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-02
Also published as: TW200735564A; WO2007075044A2; TWI405429B; EP1969744A4; KR101100209B1; US8401095B2; WO2007075044A3; US20090074093A1; EP1969744A2; EP1969744B1

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. 본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, DFT(Discrete Fourier Transform) 행렬을 이용하여 데이터 심볼을 확산하여 OFDM 신호를 전송하는 방법에 있어서, 상기 데이터 심볼들을 시간 영역에서 데이터 처리하여 출력 심볼을 생성하되, 상기 데이터 심볼들에 특정한 가중치를 부여하고 상기 가중치가 부여된 데이터 심볼들을 서로 합산하여 출력 심볼을 생성하는 단계; 및 상기 출력 심볼에 대하여 OFDM 데이터 처리를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

OFDM, PAPR, 시간 영역, 사전 부호화, 확산, DFT

Description

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

도 1은 종래 SC-FDMA 방식의 송신기의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 시간 영역에서 사전 부호화를 수행하는 송신기의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예가 구현될 수 있는 송신기의 일부분을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 사전 부호화를 수행하는 경우에 PAPR이 개선되는 정보를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 사전 부호화를 수행하는 경우에 PAPR이 개선되는 정보를 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 송 수신하는 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)을 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 제시되었는바, 종래의 방법은 OFDM시스템의 성능에 영향을 주지 않는 PAPR 감소기법(selective mapping, partial transmit sequence, cliping & filtering등) 및 OFDM 시스템의 성능을 약간 저하시키나 신호 자체의 성능을 개선시키는 신호 생성 기법(Single Carrier-FDMA, offset DFT-Spreading-OFDM등)으로 구분될 수 있다. 상기 OFDM 시스템의 성능에 영향을 주지 않는 PAPR개선 방법은 부가정보를 보내야 하는 문제로 통신 용량(capacity)이 감소되는 문제가 있다. 또한, 상기 신호 생성 기법을 바꾸는 방법은 데이터의 복호율이 낮아짐으로써 성능이 나빠진다.

이하 종래의 SC-FDMA(Single Carrier-FDMA) 기법을 설명한다. 종래의 SC-FDMA 기법은 상향링크에 주로 적용되는 기법으로 OFDM신호를 생성하기 전에 주파수 영역에서 먼저 DFT 행렬로 분산(spreading)을 먼저 적용한 다음 그 결과를 종래의 OFDM방식으로 변조하여 전송하는 기법이다. 도 1은 종래 SC-FDMA 방식의 송신기의 구조를 나타내는 도면이다. 종래 장치의 동작을 설명하기 위하여 몇 가지 변수를 정의한다. N은 OFDM 신호를 전송하는 부 반송파의 개수를 나타내고, Nb는 임의의 사용자를 위해 사용되는 부 반송파의 개수를 나타내고, F는 이산 푸리에 변환 행렬, 즉 DFT 행렬을 나타내고, s는 데이터 심볼 벡터를 나타내고, x는 주파수 영 역에서 데이터가 분산된 벡터를 나타내고, y는 시간영역에서 전송되는 OFDM 심볼 벡터를 나타낸다.

SC-FDMA에서는 데이터 심볼(s)을 전송하기 전에 DFT 행렬을 이용해서 분산시킨다. 이는 다음 수식으로 표현된다.

상기 수학식 1에서

는, 데이터 심볼(s)을 분산시키기 위해서 사용된 Nb 크기의 DFT 행렬이다. 이렇게 분산된 벡터(x)에 대하여 일정한 부 반송파 할당 기법에 의해 부 반송파 매핑(subcarrier mapping)이 수행되고, IDFT 모듈에 의해 시간영역으로 변환되어 수신 측으로 전송하고자 하는 신호가 얻어진다. 상기 수신 측으로 전송되는 전송신호는 아래 식과 같다.

상기 수학식 2에서

는 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환하기 위해 사용되는 크기 N의 DFT 행렬이다. 상술한 방법에 의해 생성된 신호 y는, 순환 전치(cyclic prefix)가 삽입되어 전송된다. 상술한 방법에 의해 전송 신호를 생성하여 수신 측으로 전송하는 방법을 SC-FDMA 방법이라 한다.

상술한 SC-FDMA를 개선한 형태가 offset DFT spreading OFDM이다. 상기 offset DFT spreading OFDM은 성상 매핑(constellation mapping)이 수행된 데이터 심볼을 실수와 허수, 즉 inphase 성분과 quadrature 성분으로 분리하여 DFT 확산 처리를 수행한다. 상기 실수 성분과 허수 성분은 각각 크기가 Nb이므로, 상기 실수 성분과 허수 성분을 2Nb 크기의 DFT 행렬을 이용하여 분산시킨다. 상기 DFT 행렬에 의해 분산된 출력중 Nb 크기 만큼의 출력은 버려지며, 나머지 Nb 크기의 출력은 시간 영역의 신호로 변환되어 수신 측으로 전송된다.

본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 PAPR 개선 효과가 증대된 OFDM 신호의 송수신 방법을 제공하는 것이다.

발명의 개요

본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, DFT(Discrete Fourier Transform) 행렬을 이용하여 데이터 심볼을 확산하여 OFDM 신호를 전송하는 방법에 있어서, 상기 데이터 심볼들을 시간 영역에서 데이터 처리하여 출력 심볼을 생성하되, 상기 데이터 심볼들에 특정한 가중치를 부여하고 상기 가중치가 부여된 데이터 심볼들을 서로 합산하여 출력 심볼을 생성하는 단계; 및 상기 출력 심볼에 대하여 OFDM 데이터 처리를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 데이터 통신 장치는 DFT(Discrete Fourier Transform) 행렬을 이용하여 데이터 심볼을 확산하여 OFDM 신호를 전송하는 송신기에 있어서, 데이 터 심볼들을 시간 영역에서 처리하되, 상기 데이터 심볼들에 특정한 가중치를 부여하고 상기 가중치가 부여된 데이터 심볼들을 서로 합산하여 출력 심볼을 생성하는 사전 부호화 모듈; 및 상기 출력 심볼을 서로 직교하는 다수의 부 반송파를 이용하여 수신기로 전송하는 OFDM 전송 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예

본 발명은 기존의 주파수 영역에서의 분산(spreading)기법이 가지는 PAPR감소 효과를 개선하기 위해 제안된 것이다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예는 전송하고자 하는 데이터 심볼에 대하여 시간영역에서의 분산(spreading) 혹은 사전 부호화(precoding) 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 본 실시예는, 전송하고자 하는 데이터 신호 벡터를 먼저 사전 부호화 행렬을 통해서 변형을 시키고 이를 주파수 영역에서 분산시키고 OFDM 신호 생성과정을 거치는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 시간 영역에서 사전 부호화를 수행하는 송신기의 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2에서, 전송하고자 하는 데이터 심볼들은 상기 송신기를 통해 전송되는바, 상기 송신기는, 직렬로 들어오는 입력 시퀀스를 병렬로 출력해주는 직/병렬 변환부(210)와, 병렬로 변환된 데이터 심볼 벡터에 대해서 시간영역에서 분산 및 부호화를 수행하는 사전 부호화(precoding) 모듈(220)과, Nb 크기의 DFT 행렬을 이용하여 주파수 영역에서 분산을 수행하는 DFT 분산(DFT Spreading) 모듈(230)과, 분산된 데이터 벡터를 특정한 부 반송파에 할당하는 부 반송파 매핑(subcarrier mapping) 모듈(240)과, 주파수 영역의 데이터 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 역 푸리에 변환(IDFT) 블록(250)과, 병렬로 들어오는 신호를 직렬로 출력해주는 병/직렬 변환 모듈(260)과 OFDM 심볼간 간섭을 제거하기 위한 보호구간을 삽입하는 순환 전치(cyclic prefix) 삽입부(270)를 포함한다. 상기 부 반송파 매핑 모듈(240)과, 역 푸리에 변환(IDFT) 블록(250)과, 병/직렬 변환 모듈(260)과, 순환 전치(cyclic prefix) 삽입부(270)는 특정한 데이터 심볼을 서로 직교하는 다수의 부 반송파를 통해 전송하는 종래의 전송 장치로서, 이하 설명의 편의를 위해 상기와 같은 종래의 전송 장치에 의해 OFDM 신호가 생성되는 절차를 OFDM 데이터 처리라 칭한다. 상기 종래의 전송 장치는 통신 환경 등에 따라 부가적 장치가 추가되는 등의 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.

본 실시예에서는 PAPR을 감소시키기 위해 시간 영역에서의 사전 부호화 모듈(220)을 추가한다. 상기 사전 부호화 모듈(220)은, 데이터 심볼에 대한 시간 영역에서의 사전 부호화를 수행한다. 도 2는, 상기 사전 부호화 모듈(220)이 상기 직/병렬 변환 모듈(210) 다음 단에 구비되는 일례를 나타내므로, 상기 사전 부호화 모듈(220)은 상기 직/병렬 변환 모듈(210)에 의해 병렬로 변환된 데이터 심볼을 시간영역에서 조작한다. 상기 사전 부호화는, 상기 병렬 데이터 심볼의 각 성분(element)에 특정한 가중치(weight)를 인가하고, 상기 가중치가 인가된 데이터 신호들을 합산하여 사전 부호화가 수행된 출력 신호를 생성한다. 만약 상기 가중치를 벡터로 표현한다면, 상기 사전 부호화의 출력은 상기 병렬 데이터 벡터와 상기 가중치 벡터의 선형 결합(linear combination)으로 표현될 수 있다. 예를 들어, Nb=4인 경우 상기 사전 부호화 모듈(220)의 입력을 [x₁, x₂, x₃, x₄]^T라 하면, 상기 사전 부호화 모듈(220)의 출력은 [(w₁₁ㆍx₁+w₁₂ㆍx₂+w₁₃ㆍx₃+w₁₄ㆍx₄), (w₂₁ㆍx₁+w₂₂ㆍx₂+w₂₃ㆍx₃+w₂₄ㆍx₄), (w₃₁ㆍx₁+w₃₂ㆍx₂+w₃₃ㆍx₃+w₃₄ㆍx₄), (w₄₁ㆍx₁+w₄₂ㆍx₂+w₄₃ㆍx₃+w₄₄ㆍx₄)]^T로 표시할 수 있다. 즉, 병렬 데이터 벡터는 [x₁, x₂, x₃, x₄]이고, 상기 가중치 벡터는 [w₁₁, w₁₂, w₁₃, w₁₄]과 [w₂₁, w₂₂, w₂₃, w₂₄]과 [w₃₁, w₃₂, w₃₃, w₃₄]과 [w₄₁, w₄₂, w₄₃, w₄₄]이고, 상기 사전 부호화 모듈(220)의 출력은 상기 병렬 데이터 벡터와 상기 가중치 벡터의 선형 결합에 의해 생성된다. 상기 사전 부호화는 부가 비트가 더해지지 않는다는 점에서, 일반적인 채널 부호화와는 구별된다. 즉, 상기 사전 부호화 이전과 이후의 데이터 벡터의 크기는 변하지 않는다.

상기 사전 부호화는 사전 부호화 행렬(precoding matrix)에 의한 행렬 연산으로 수행될 수 있다. 본 실시예에서는, 데이터 심볼을 DFT를 이용한 확산(spreading)을 적용하기 전에 시간 영역에서 사전 부호화 행렬을 곱하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 시간 영역에서 사전 부호화 행렬을 곱하는 것은, 기존의 주파수 다이버시티를 주기 위해서 사용된 사전부호화 행렬이나, 다중 안테나 시스템에서 빔 성형(beamforming) 또는 다중화(multiplexing)를 위해서 사용되었던 weight matrix가 주파수 영역에서 곱해져 신호가 생성되는 방식과는 구별되는 것이다. 이하 상기 사전 부호화 행렬(T_P)을 이용하여 상기 사전 부호화를 수행하는 방법 을 설명한다.

데이터 심볼(s)은 다음과 식과 같이 먼저 사전 부호화 행렬을 통하여 사전 부호화될 수 있다.

상기 수식에서 T_P는 사전 부호화 행렬로써 그 형태는 이 행렬이 추구하는 목적에 따라서 달라질 수 있다. 상기 수식을 통해 사전 부호화된 벡터(s_p)는 상기 수학식 1과 같이 주파수 영역에서 분산되고 상기 수학식 2와 같이 최종 OFDM 심볼 형태로 변환이 된다.

이하 상기 사전 부호화 방법의 특성을 설명한다. 상기 사전 부호화 행렬은 다음과 같은 특성을 갖는 것이 바람직하다.

첫째, 상기 사전 부호화 행렬의 대각(diagonal) 성분은 일정한 크기를 갖는 것이 바람직하며, 동일한 크기를 갖는 것이 바람직하다.

둘째, 상기 사전 부호화 행렬은 대각 성분의 크기(amplitude)가 상기 대각 성분을 제외한 나머지 성분의 크기에 비해 크거나 같은 것이 바람직하다.

셋째, 상기 사전 부호화 행렬의 대각 성분을 제외한 나머지 성분은, 상기 대각 성분으로부터 멀어질수록 그 크기가 작아지는 것이 바람직하다.

즉, 상기 사전 부호화 행렬의 성분을 a_i,j또는 a_p,q라 하는 경우,

이면

를 관계가 유지되는 것이 바람직하다. 상기 i, j, p, q는 임의의 행렬 성분을 나타내기 위한 양의 정수이다.

넷째, 상기 나머지 성분과 상기 대각 성분 중 어느 하나의 성분 사이에는 0이 아닌 성분이 연속하여 존재하는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 하기 수학식 4보다는 하기 수학식 5가 더욱 바람직한 형태의 상기 사전 부호화 행렬이다.

다섯째, 상기 사전 부호화 행렬에 대한 역행렬이 존재하지 않는 경우 수신 단에서 상기 사전 부호화를 복호화하는데 어려움이 발생할 수 있는바, 상기 사전 부호화 행렬은 역행렬이 존재하는 행렬인 것이 더욱 바람직하다.

이하 본 실시예에서 제안하는 사전 부호화 행렬의 일례를 설명한다.

상기 사전 부호화 행렬은 상술한 조건들을 모두 만족하는 행렬이다. 상기와 같은 사전 부호화 행렬에 의해 사전 부호화를 수행하는 것은, 도 3에 의해 사전 부호화를 수행하는 것과 동등하다. 상기 사전 부호화 행렬을 이용하는 경우, 사전 부호화 작업은 도 3에 도시된 간단한 구조에 의해 구현될 수 있는바, 상기 수학식 6의 부호화 행렬은 실제 구현이 용이하다는 장점이 있다. 도 3은 상기 사전 부호화 모듈(220)과 DFT 확산 모듈(230)을 나타내는 도면으로, 상기 사전 부호화 모듈의 첫 번째 출력은, 상기 병렬 데이터 심볼[d₀, d₁, d₂ ,..., d_Nb _-1]^T과 가중치 벡터[1, -1, 0, ..., 0]와의 선형 결합인 d₀-d₁으로 결정되며, 상기 사전 부호화 모듈의 두 번째 출력은, 상기 병렬 데이터 심볼[d₀, d₁, d₂ ,..., d_Nb _-1]^T과 가중치 벡터[0, 1, -1,..., 0]와의 선형 결합인 d₁-d₂으로 결정된다. 즉 상기 사전 부호화 모듈(220)은 상기 병렬 데이터 심볼과 상기 가중치 벡터의 선형 결합을 통해 출력 신호를 산출한다. 이 경우, 상기 사전 부호화 행렬은 상기 가중치 벡터로 이루어진다.

이하 본 실시예에서 제안하는 또 다른 사전 부호화 행렬의 일례를 설명한다.

상기 사전 부호화 행렬이 상술한 사전 부호화 행렬의 조건을 만족하기 위해서는 상기 p값이 1 이하인 것이 바람직하다. 상기 p는 임의의 실수 값으로 원하는 PAPR 성능에 따라서 값을 변경할 수 있다.

상기 사전 부호화 행렬에 있어서, -1의 개수를 조절하여 수신단의 성능을 변화시킬 수 있다. 물론 사전 부호화 행렬을 조절함으로써 전송 신호의 PAPR 성능도 변화한다. 상기 수학식 8은 상기 수학식 6에 비해 0이 아닌 성분(대각 성분이 아닌 성분 중에서)의 개수가 적다. 즉 상기 수학식 6의 사전 부호화 행렬에 의해 사전 부호화를 수행하면, 좀더 많은 수의 심볼들이 더해져서 하나의 출력 심볼을 형성하나, 상기 수학식 8의 사전 부호화 행렬에 의해 사전 부호화를 수행하면, 적은 수의 심볼들이 더해져서 하나의 출력 심볼을 형성한다. 결론적으로, 상기 수학식 6에 의한 사전 부호화는 심볼 간의 독립성이 떨어지는 것이며, 상기 수학식 8에 의한 사전 부호화는 심볼 간의 독립성이 증가하는 것이다. 상술한 바와 같이, 상기 사전 부호화 행렬의 0이 아닌 성분의 개수를 조절하여 사전 부호화에 의한 심볼 간의 독립성을 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 사전 부호화 행렬을 이용하여 상기 병렬 데이터 심볼을 부호화할 수 있다. 도 2에서 상기 사전 부호화 모듈(120)은 상기 DFT 확산 모듈(130) 전단에 위치하여 시간 영역에서의 사전 부호화를 수행하나, 상기 사전 부호화 모듈(120)은 상기 DFT 확산 모듈(130) 후단에 위치하여 시간 영역에서의 사전 부호화를 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 사전 부호화를 수행하는 경우에 PAPR이 개선되는 정보를 나타내는 도면이다. 상기 수학식 7과 같이 p값에 의해 그 크기가 조절되는 성분을 포함하는 사전 부호화 행렬을 이용하여 사전 부호화를 수행하는 경우 상기 p 값에 따라 PAPR이 개선됨을 알 수 있다. 도 4의 결과는 상기 N이 512이고, Nb는 256개이며 사용자를 위한 부 반송파는 연속되는 경우의 결과이다. 본 발명에 따라 시간 영역에서 사전 부호화를 수행하는 경우 PAPR이 감소하는 정도가 종래 기술에 비해 뛰어난 것을 알 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따라 데 이터를 송수신하는 경우, PAPR이 대략 2 내지 4dB 정도인 경우, PAPR에 대한 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 값이 급격하게 감소함을 알 수 있다. 이처럼 PAPR이 급격하게 감소하는 경우, PAPR이 감소함은 물론 큐빅 메트릭(cubic metric)도 개선된다. 상기 PAPR과 큐빅 메트릭은 다음과 같이 정의된다.

,

상기 x_k는, 데이터 심볼이 시간 영역으로 변환된 신호를 나타내며, 상기 N은 상기 데이터 심볼을 전송하는 부 반송파의 개수를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 사전 부호화를 수행하는 경우에 PAPR이 개선되는 정보를 나타내는 또 다른 도면이다. 도 5는 종래 기술들에 비해 본 발명의 실시예(X-OFDM)의 개선된 성능을 나타낸다. 도면에서 x는, 수학식 8과 같은 형태의 사전 부호화 행렬을 이용하는 경우 몇칸 간격으로 -1을 생략할지를 나타내는 변수이다. 예를 들어, X=2이면 한 행(row)에는 -1 성분이 있고 그 다음 행에는 -1 성분이 없으며, 이러한 규칙은 반복된다. 예를 들어, X=4이면 3개의 행(row)에는 -1이 있으며, 그 다음 하나의 행에는 -1 성분이 없으며, 이러한 규칙은 반복된다. 상술한 x를 조절하면 상기 사전 부호화에 의한 심볼 간의 독립성을 제어할 수 있다. 즉, 도 5는 심볼 간의 독립성을 제어하여 그에 따른 PAPR의 개선 정도를 나타내는 도면이다. 도 5의 결과는 상기 N이 512이고, Nb는 256개이며 사용자를 위한 부 반송파는 연속되는 경우의 결과이다. 본 발명에 따라 시간 영역에서 사전 부호화를 수행하는 경우 PAPR이 감소하는 정도가 종래 기술에 비해 뛰어난 것을 알 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터를 송수신하는 경우, PAPR이 대략 2 내지 4dB 정도인 경우, PAPR에 대한 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 값이 급격하게 감소함을 알 수 있다. 이처럼 PAPR이 급격하게 감소하는 경우, PAPR이 감소함은 물론 큐빅 메트릭(cubic metric)도 개선된다.

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

본 발명에 따른 PAPR 개선방법은 다음과 같은 효과가 있다.

시간 영역에서의 사전 부호화를 수행하여 PAPR을 개선하는 유리한 효과가 있고, 상기 사전 부호화를 사전 부호화 행렬을 통해 수행하는 경우 PAPR을 개선하는 정도를 제어하는 유리한 효과가 있다.

Claims

DFT(Discrete Fourier Transform) 행렬을 이용하여 데이터 심볼을 확산하여 OFDM 신호를 전송하는 방법에 있어서,

상기 데이터 심볼들을 시간 영역에서 데이터 처리하여 출력 심볼을 생성하되,

상기 데이터 심볼들에 특정한 가중치를 부여하고 상기 가중치가 부여된 데이터 심볼들을 서로 합산하여 출력 심볼을 생성하는 단계; 및

상기 출력 심볼에 대하여 OFDM 데이터 처리를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 OFDM 신호 생성 방법.
제1항에 있어서, 상기 출력 심볼을 생성하는 단계는,

상기 데이터 심볼들을 성분으로 하는 데이터 심볼 벡터와 사전 부호화 행렬 간의 행렬 연산을 통해 수행되는 것을

특징으로 하는 OFDM 신호 생성 방법.
제2항에 있어서,

상기 사전 부호화 행렬은, 대각 성분의 크기가 일정한 것을

특징으로 하는 OFDM 신호 생성 방법.
제2항에 있어서,

상기 사전 부호화 행렬은, 대각 성분의 크기가 대각 성분 이외의 성분의 크기에 비해 크거나 같은 것을

특징으로 하는 OFDM 신호 생성 방법.
제2항에 있어서, 상기 사전 부호화 행렬은,

상기 부호화 행렬의 성분을 나타내기 위한 임의의 정수를 i, j, p, q라 하고, 상기 부호화 행렬의 성분을 a_i,j 또는 a_p,q라 하는 경우, |i-j|<=|p-q|이면 |a_i,j|>=|a_p,q|의 관계를 유지하는 것을

특징으로 하는 OFDM 신호의 송신방법.
DFT(Discrete Fourier Transform) 행렬을 이용하여 데이터 심볼을 확산하여 OFDM 신호를 전송하는 송신기에 있어서,

데이터 심볼들을 시간 영역에서 처리하되, 상기 데이터 심볼들에 특정한 가중치를 부여하고 상기 가중치가 부여된 데이터 심볼들을 서로 합산하여 출력 심볼을 생성하는 사전 부호화 모듈; 및

상기 출력 심볼을 서로 직교하는 다수의 부 반송파를 이용하여 수신기로 전송하는 OFDM 전송 모듈을 포함하여 이루어지는 OFDM 송신 장치.
제6항에 있어서,

상기 사전 부호화 모듈은, 상기 데이터 심볼들을 성분으로 하는 데이터 심볼 벡터와 사전 부호화 행렬 간의 행렬 연산을 수행하여 상기 출력 심볼을 생성하는 것을

특징으로 하는 OFDM 송신 장치.
제7항에 있어서,

상기 사전 부호화 행렬은, 대각 성분의 크기가 일정한 것을

특징으로 하는 OFDM 송신 장치.
제7항에 있어서,

상기 사전 부호화 행렬은, 대각 성분의 크기가 대각 성분 이외의 성분의 크기에 비해 크거나 같은 것을

특징으로 하는 OFDM 송신 장치.
제7항에 있어서, 상기 사전 부호화 행렬은,

상기 부호화 행렬의 성분을 나타내기 위한 임의의 정수를 i, j, p, q라 하고, 상기 부호화 행렬의 성분을 a_i,j 또는 a_p,q라 하는 경우, |i-j|<=|p-q|이면 |a_i,j|>=|a_p,q|의 관계를 유지하는 것을

특징으로 하는 OFDM 송신 장치.