KR20080059658A - 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크 대 평균 파워 비율감소 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OFDM 신호에서 피크-대-평균 파워 비율(PAPR)을 효과적으로 감소시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 방법은 신호를 시간 영역에서 오버샘플링하는 단계와, 그 신호의 진폭을 하이퍼볼릭 탄젠트를 포함하는 수식을 이용해서 사전정의된 레벨로 점진적으로 클리핑하는 단계와, 비선형 클리핑에 기인하는 신호의 대역외 스펙트럼 성분을 사전결정된 마스크내에 놓이도록 대역통과 필터링하는 단계와, 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

Description

직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크 대 평균 파워 비율 감소 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR REDUCING PEAK-TO-AVERAGE POWER RATIO IN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXED SIGNAL}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 직교 주파수 분할 다중(orthogonal frequency division multiplexed:OFDM) 신호에서 피크 대 평균 파워 비율을 감소시키는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 다중(OFDM)은 정보 심볼을 다수의 개별 서브캐리어 상으로 변조하는 것이다. OFDM 신호는, 서로에게 직교이고 등간격 배치된 상이한 주파수로 변조된 복수의 서브캐리어를 포함한다. OFDM 변조는 복수경로 페이딩 채널을 통해 고속으로 데이터 전송하는데는 효과적인 변조 기법이다. 장점으로서, OFDM은 그의 높은 스펙트럼 효율 및 복수경로 페이딩 채널에 대한 내성으로 인해, 광대역 디지털 통신 응용에 이용될 수 있다. IEEE 802.11 및 IEEE 802.16 표준은 고속 무선 통신용 OFDM을 지정하고 있다.
IEEE 표준 802.16-2004는 WirelessMAN-OFDM PHY 및 WirelessMAN-OFDMA PHY라 고 불리는 두 개의 물리(PHY) 층을 정의한다. 이 표준의 관련 부분은 IEEE Std 802.16-2004(IEEE Std 802.16-2001의 개정판), 로컬 및 메트로폴리탄 지역 네트워크 파트 16용 IEEE 표준(IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 16) : 고정 광대역 무선 액세스 시스템용 공중 인터페이스(Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems), 및 IEEE P802.16e 드래프트/D9, 로컬 및 메트로폴리탄 지역 네트워크 파트 16용 IEEE 표준(IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 16) : 고정 및 모바일 광대역 무선 액세스 시스템용 공중 인터페이스(Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems); 허가 대역에서 결합된 고정 및 모바일 연산을 위한 물리 층 및 중간 액세스 제어 층에 대한 수정(Amendment for Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands)을 포함한다.
OFDM에서, 한 채널내에서 가용 대역폭은, 동시에 전송되는 N개의 협대역 서브캐리어 주파수로 나뉜다. 데이터는 등간격 배치된 이들 N개의 캐리어를 통해 동시에 전송된다. 서브캐리어는 그들의 대응하는 파형의 직교성을 유지하기 위해 필요한 최소한의 주파수 간격을 갖도록 설계된다. OFDM은 역고속 푸리에 변환(inverse fast Fourier transform:IFFT)을 이용하여 신호 파형을 생성한다. IEEE Std 802.16-2004에서 WirelessMan-OFDM은 256 IFFT에 기초한다. IFFF P802.16e 드래프트/D9에서 OFDMA PHY 모드는 IEEE Std 802.16-2004에 역호환성이 있는 IFFT 사이즈 2048, 1024, 512 및 128을 포함한다. OFDM의 주요 결점중 하나 는 전송 신호의 진폭이 변동하는 것이다.
N개의 지수 신호(exponential signals)가 구조적으로 총합되어 평균 파워의 N배인 피크 파워를 초래할 수 있다. 피크 파워에 대해 자주 이용되는 측정치중 하나는 피크-대-평균 파워 비율(peak-to-average power ratio:PAPR)로서, 수학식 1과 같으며,
Figure 112008036357422-PCT00001
여기서 x(t)는 OFDM 전송 신호, T는 샘플링 주기, N은 OFDM 심볼에 대한 서브캐리어의 수이다.
OFDM 신호에서 서브캐리어의 수가 증가하면, OFDM 신호의 진폭은 더욱 노이즈에 가까워져 가며, 매우 큰 동적 범위를 갖게 된다. 그러므로, 송신기에서 RF 파워 증폭기(PA)는 큰 입력 백오프(backoff)를 가져야 하는데, 이 경우 파워 변환이 비효율적이다. 예컨대, 클래스 B PA의 최대 파워 효율은 78.5%이다. 그러나, 이러한 효율은 10dB의 PAPR을 갖는 입력 신호의 경우에 7.85%까지 떨어진다. 따라서, 100mW의 파워 레벨을 얻기 위한 DC 파워 소비는 1.3와트이다. 높은 DC 소비는 배터리 수명을 감소시킬 수 있다. 따라서, OFDM 신호에 대해 PAPR을 감소시키기 위한 방법이 필요하다.
다수의 상이한 기법이 알려져 있다.
블록 인코딩(block encoding): A.E.죤스, T.A.윌킨슨 및 S.K.바튼 저(著), " 멀티캐리어 전송 기법의 피크 대 평균 엔벨롭 파워 비율의 감소를 위한 블록 코딩 기법(Block coding scheme for reduction of peak to mean envelope power ratio of multicarrier transmission schemes)", 1994년 12월, Electronics Letters, vol. 30, no. 25, pp.2098-2099. PAPR을 감소시키는 코드워드가 전송을 위해 선택된다. 예컨대, 사피로-루딘 시퀀스(Shapiro-Rudin sequences), 골레이 코드(Golay codes), 엠-시퀀스(M-sequences), 이진 바커(Binary Barker), 및 뉴만 위상(Newman phases)과 같은, PAPR을 감소시키는 몇 개의 코드 시퀀스가 있다. 그러나, 블록 인코딩은 양호한 코드를 위해 망라적인 탐색을 필요로 한다. N이 증가함에 따라 이것은 불가능하게 된다.
선택적 매핑(selective mapping): R.W.보우믈, R.F.H.피셔 및 J.B.휴버 저, "선택된 매핑에 의한 멀티캐리어 변조의 피크-대-평균 파워 비율의 감소(Reducing the peak-to-average power ratio of multicarrier modulation by selected mapping), 1996년 10월, Electronics Letters, vol. 32, no. 22, pp.2056-2057. 송신기는 동일한 정보 데이터 블록에 대해 한 세트의 후보 데이터 블록을 생성한다. 최저 PAPR을 갖는 최선의 매핑이 전송을 위해 선택된다. 실시를 위해, 송신기는 몇 개의 IFFT 연산을 필요로 하며, 이들 시퀀스에 대해 대응하는 PAPR을 결정한다. 어느 후보가 이용되었는지에 관한 부차 정보가 정보 데이터 블록과 함께 수신기로 전송되어야 한다. 후보의 수가 증가함에 따라 복잡도가 증가한다.
부분 전송 시퀀스(partial transmit sequences): S.H.뮬러 및 J.B휴버 저, "부분 전송 시퀀스의 최적의 조합에 의해 감소된 피크 대 평균 파워 비율을 갖는 OFDM(OFDM with reduced peak to average power ratio by optimum combination of partial transmit sequences)", 1997년 2월, Electronics Letters, vol. 32, no. 5, pp.368-369. N개 심볼의 정보 데이터 블록이 복수의 서브블록으로 분할된다. 각 서브블록에서 서브캐리어는 위상 계수에 의해 가중된다. 위상 계수는, 결과적인 PAPR이 최소화되도록 선택된다. 일반적으로, 위상 계수는 복잡도를 감소시키도록 W개의 요소로 제한된다. 어느 위상 계수가 이용되는지에 관한 부차 정보가 정보 데이터 블록과 함께 수신기로 전송된다. W가 증가하면 복잡도가 증가한다.
인터리빙(interleaving): P.V.엣벨트, G.웨이드 및 M.톰린슨 저, "선택적 스크램블링에 의한 OFDM 기법을 위한 피크 대 평균 파워 감소(Peak to average power reduction for OFDM schemes by selective scrambling)", 1996년 10월, Electronics Letters, vol. 32, no. 21, pp.1963-1964. 한 세트의 인터리버를 이용해서 최소의 PAPR을 갖는 시퀀스를 찾는다. 어느 인터리버가 이용되는지에 관한 부차 정보가 수신기로 전송되어야 한다. 이 방법은 부차 정보를 필요로 하는 모든 방법들의 경우와 동일한 문제를 갖는데, 이것은, 부차 정보에서의 에러가 전송 신호의 손실을 초래할 수 있기 때문이다.
톤 예약 및 톤 주입(tone reservation and tone injection): J.텔래도 저, "멀티캐리어 변조용 피크 대 평균 파워 감소(Peak to average power reduction for multicarrier modulation)", 2002년, 스탠포드 대학, Ph.D.학술논문. 하나의 OFDM 심볼에서 몇 개의 서브캐리어가 PAPR 감소를 위해 예약된다. 이들 서브캐리어에 대한 전송 값은 볼록면 최적화 문제를 푸는 것에 의해 결정된다. PAPR 감소량은 예약된 서브캐리어의 수와 그들의 위치에 의존한다. IEEE 802.16 적응 버스트 전송의 경우, 이를 목적으로 저 SNR을 갖는 몇 개의 서브캐리어가 이용될 수 있다. 그러나, PAPR 감소를 위해 이용된 서브캐리어 위치는 적응적으로 변화되어야 한다. 이것은 추가의 복잡도로 이어진다. 서브캐리어 위치가 고정되면, 대역폭이 감소된다. 톤 주입은 컨스털레이션(constellation)의 사이즈를 증가시켜, 원래의 컨스털레이션에서 컨스텔레이션 포인트들의 각각이 몇 개의 컨스털레이션 포인트들에 매핑된다. 데이터 블록내의 각각의 전송된 심볼은 몇 개의 등가 컨스털레이션 포인트들중 하나에 매핑될 수 있다. 톤 주입에서의 문제점은 이 기법이 파워를 증가시킬 수 있다는 것이다.
피크 윈도윙(peak windowing): M.폴리 및 H.P.쿠첸베커 저, "OFDM 신호의 대역외 방사의 감소에 관하여(On the reduction of the out of band radiation of OFDM signals)", 1998년, IEEE conference proceeding ICC, vol.3, pp.1304-1308. 이 방법에서, PAPR은, 큰 피크 신호를 가우시안 윈도우(Gaussian window)로 승산함으로써 감소된다. PAPR 감소는 대역외 스펙트럼 성분과 대역내 노이즈를 희생함으로써 성취된다.
컴팬딩(companding): X.왕, T.T.티졍, 및 C.S.엔지 저, "컴팬딩 기법을 이용한 OFDM 시스템의 피크-대-평균 파워 비율의 감소(Reduction of peak-to-average power ratio of OFDM system using a companding technique)", 1999년 9월, IEEE Transactions on Broadcasting, vol.45, no.3, pp.303-307. 이 개념은 음성 신호를 컴팬딩하는 것과 유사하다. OFDM 신호는 큰 피크가 드물게 발생한다는 의미에 서 음성과 유사하기 때문에, μ-법 컴팬딩 기법이 PAPR을 감소시키는데 이용될 수 있다. 그러나, 컴팬딩은 또한 대역외 스펙트럼 성분을 야기하고, 심볼 에러 레이트의 개선은 높은 SNR에서 얻어질뿐이다. PAPR은 대략
Figure 112008036357422-PCT00002
으로 감소된다.
진폭 클리핑 및 필터(Amplitude clipping and filter): X.라이 및 L.시미니 저, "OFDM의 성능에 대한 클리핑 및 필터링의 효과(Effects of clipping and filtering on the performance of OFDM)", 1998년 5월, IEEE Communication Letters, vol.2, no.5, pp.131-133 및 H.A.슈러위어러, K.판타, M.페라메즈 및 J.암스트롱 저, "스펙트럼 마스킹에 의한 OFDM 피크-대-평균 파워 감소 기법(OFDM peak-to-average power reduction scheme with spectral masking)", 2004년 7월, Symposium on Communication Systems Networks and Digital Signal Processing(CSNDSP 2004). 진폭 클리핑은 입력 신호의 피크 엔벨롭을 사전결정된 값으로 제한한다. 클리핑 함수의 비선형 특성에 의해 야기된 노이즈는 대역내(BER 성능 저하) 및 대역외(스펙트럼 효율 감소)에 모두 속한다. 클리핑후 필터링함으로써 대역외 노이즈를 감소시킬 수 있다. 가장 빈번하게 이용되는 진폭 클리핑 연산이 다음 수학식 2로 주어지며,
Figure 112008036357422-PCT00003
여기서 Φn은 xn의 위상이고, A는 소정의 클리핑 레벨이다. 이 방법은 하드 클리핑(hard clipping:HC)으로도 참조된다. 슈러위어러 등의 마스킹은 하드 클리 핑을 이용하여 OOB 방사의 일부만을 제거한다. 주파수 영역에서 송신 신호내에 다수의 제로를 삽입함으로써 오버샘플링을 실시한다. 이 기법은 오버샘플된 신호를 생성하는데 매우 큰 값의 IDFT를 요구한다.
이상 대부분의 기법은 계산상 복잡도를 증가시키며 몇몇 기법은 부차 정보를 필요로 하기 때문에 효율을 감소시킨다. 더욱이, 부차 정보를 필요로 하는 기법들에는 다른 잠재적인 문제가 있다. 부차 정보의 에러가 전체 송신 신호의 손실을 초래할 수 있다는 것이다.
본 발명의 일실시예는 OFDM 신호에서 피크-대-평균 파워 비율(PAPR)을 감소시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 방법은 신호를 오버샘플링하는 단계, 하이퍼볼릭 탄젠트(hyperbolic tangent)를 포함하는 수식을 이용하여 신호의 진폭을 사전규정된 레벨로 점진적으로 클리핑하는 단계, 비선형 클리핑에 기인한 신호의 대역외 스펙트럼 성분을 사전결정된 마스크내에 놓이도록 대역통과 필터링하는 단계, 및 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 종래 기술에 비해 부차 정보가 필요없으므로 스펙트럼 효율의 현저한 감소가 발생하지 않는다. 비트 에러 레이트면에서, 낮고 제어가능한 량의 신호 저하는 터보 코딩(turbo coding)과 같은 채널 코딩 기법에 의해 보상될 수 있다. 송신 신호는 OFDM을 이용하는, DVB-T, IEEE 802.11 및 IEEE 802.16과 같은 기존의 표준들과 호환가능하며, 하나의 송신기에 완전히 구현될 수 있다.
본 방법은 소스 코딩(source coding), 채널 코딩(channel coding), 변조 기법(modulation scheme), 및 파일럿 삽입(pilot insertion)과 무관계이다. 종래 기술과 대조해서, 모든 대역외 방사는 주파수 영역에서 필터링을 이용해서 제거된다. 오버샘플링 레이트는 예컨대, 4로 비교적 낮으며, 종래 기술의 주파수 영역 대신에 선형 보간을 이용하여 시간 영역에서 수행된다. 하드 클리핑을 이용하는 종래 기술과 대조하여, 동일한 양의 PAPR 감소를 위해 소프트 클리핑을 점진적으로 수행하여 우수한 BER을 얻는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PAPR 감소를 포함하는 OFDM 송신기 시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PAPR 감소의 블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오버샘플링의 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진폭 클리핑의 블록도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 크기 클리핑 비선형 함수의 그래프,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스펙트럼 마스크의 그래프,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 PAPR 감소 성능의 그래프,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 시스템의 비트 에러 레이트 성능의 그래프이다.
도 1은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호에서 피크-대-평균 파워 비율(PAPR)을 감소시키기 위한 시스템 및 방법(100)을 도시한다. 직렬에서 병렬로의(S/P) 변환(110)이 입력 신호 xi에 적용된다. 역 고속 푸리에 변환(IFFT)(120)에 의해 복소값 베이스밴드 신호(121)가 수학식 3과 같이 생성되며,
Figure 112008036357422-PCT00004
여기서, N은 OFDM 심볼에서 서브캐리어의 수이고, ak 및 bk는 복소값 변조된 심볼의 실수 및 허수 성분이며, 복소값 변조된 심볼은 QPSK, 16-QAM, 또는 64-QAM 변조된 심볼일 수 있다. 주기적 접두사(cyclic prefix)를 붙인 후, 베이스밴드 신호는 본 발명에 따른 PAPR 감소 블록(200)을 통해 보내진다. PAPR 감소 블록(200)의 출력은 디지털에서 아날로그로의 변환기(D/A)(130)에 공급되어 아날로그 베이스밴드 신호가 생성된다. 동위상(in-phase) 및 직교 위상(quadrature-phase) 신호가 복소 베이스밴드 신호의 실수 및 허수 성분을 운반하는데 이용된다. 아날로그 베이스밴드 신호는 무선 주파수(radio frequency:RF) 송신기(TX)(140)에 공급되며, 송신기(140)에서 송신 신호(141)는 바람직한 RF 캐리어 주파수로 업-컨버트되고 증폭된다.
도 2에 도시된 바와 같이, PAPR 감소 블록(200)은 OFDM 베이스밴드 신호 xn(121)를 계수 N으로 오버샘플링한다(300). 종래 기술과는 대조적으로, 오버샘플 링은 시간 영역에서 수행된다. 그 후, 각각의 오버샘플된 신호(401)는 진폭 클리퍼(400) 및 필터(222)로 보내져서 대역외 스펙트럼 성분이 제거된다. 이러한 클리핑 및 필터링 프로세스(220)는 PAPR이 사전결정된 마스크를 만족할때까지 점진적으로 감소되도록 반복된다. 종래 기술과는 대조적으로, 필터링은 선형 필터를 이용하여 주파수 영역에서 수행된다. 파워 감소가 반복적이기 때문에, 종래 기술에서 1회 행해지는 하드 클리핑과 대조하여 '소프트(soft)' 클리핑이라고 부른다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시간 영역에서의 오버샘플링 프로세스(300)를 도시한다. 오버샘플링은 두 단계로 구현될 수 있다. 먼저, 샘플간에 (L-1)개의 제로를 삽입하면(310), 신호 x'n은 아래의 수학식 4와 같이 된다.
Figure 112008036357422-PCT00005
제로를 삽입한 후, 신호 x'n은 보간 필터를 이용하여 다음 수학식 5와 같이 보간되며(320),
Figure 112008036357422-PCT00006
여기서, n은 샘플 인덱스(sample index)이고, fl는 보간 필터(320)의 l번째 탭(tap)으로서,
Figure 112008036357422-PCT00007
이고, L은 필터 길이이다. 선형 보간 필터는 다음과 같은 임펄스 응답을 가질 수 있다.
Figure 112008036357422-PCT00008
다항식 보간(polynomial interpolation) 또는 3차 스플라인 보간(cubic spline interpolation)과 같은 다른 보간 필터가 또한 이용될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 오버샘플링 후에, 오버샘플된 신호 Sn에서 각 샘플의 진폭이 사전규정된 레벨로 점진적으로 클리핑된다(400).
진폭 클리핑 함수(410)는 무기억 비선형 함수(memoryless non-linear function)에 의한 의도적인 왜곡이다. 이 함수의 기초를 이루는 진폭 변조가 수학식 6으로 주어진다. 신호의 위상은 변하지 않는다. 신호 sn(401)은 파워 증폭기 전에 사전규정된 레벨로 의도적으로 클리핑된다. 클리핑 함수는 다음 수학식 6과 같은 하이퍼볼릭 탄젠트 함수(hyperbolic tangent function)의 형식을 취하며,
Figure 112008036357422-PCT00009
여기서 A 및 C는 PAPR 감소 요건에 근거한 사전정의된 상수이다.
도 5는 C=0.8 및 A=1/0.6인 경우의 진폭 클리핑 비선형 함수(500)의 예를 도시한다.
진폭을 '소프트' 클리핑한 후, 베이스밴드 필터(222)는 대역외 스펙트럼 성분을 제거한다. 비선형 점진적 클리핑 함수는 오버샘플된 신호에 대해 수행되기 때문에, 이 프로세스는 시간 영역 신호의 부분적인 피크 재성장을 초래할 수 있다. 그러므로, 클리핑(400) 및 필터링(222)을 다수회 반복함으로써 PAPR을 반복적으로 감소시킬 수 있으며, 대역외 스펙트럼 방사를 사전정의된 대역외 마스크에 근거한 허용가능한 레벨까지 억제할 수 있다.
필터 함수의 통과 대역은 변조된 베이스밴드 신호의 정보 운반 주파수 대역폭으로 제한된다. 저지 대역(stop-band)에서의 감쇠는 최대 허용가능 대역외 방사를 만족한다. 필터에 대한 바람직한 스펙트럼 마스크의 특성은 특정 OFDM 신호의 파워 스펙트럼 밀도 함수에 대하여 미국 연방 통신 위원회(Federal Commission of Communications:FCC)에 의해 부과되는, 스펙트럼 마스크에 관해 규정된 대역외 방사 요건에 의해 규정된다.
도 6은 DVB-T 시스템에 대한 스펙트럼 마스크의 한가지 구체적인 예를 도시하며, 참조로 본 명세서에서 원용되는, ETS 300 744, 1997년 8월, ETSI 디지털 비디오 브로드캐스팅(DVB);디지털 육상 텔레비전(DVB-T)용 프레이밍 스트럭셔, 채널 코딩 및 변조(Framing Structure, Channel Coding and Modulation for Digital Terrestrial Television)를 참조하길 바란다.
본 발명의 일실시예는 IEEE P802.16e 표준 드래프트/D9에 따른 OFDM 신호에 대한 PAPR을 감소하기 위한 실제 시스템 및 방법을 제공한다. 본 실시예에서, 오버샘플링 레이트는 4이다. 서브캐리어의 수는 1024이다. 송신되는 정보 심볼은 QPSK에 따라 변조된다. 주파수 영역 필터링은 모든 대역외 스펙트럼 성분을 제거한다.
도 7은 클리핑을 이용하지 않는 원래의 신호(705)와 비교하여, 각각, C=0.2인 경우의 첫 번째 진폭 소프트 클리핑, C=0.2인 경우의 두 번째 진폭 소프트 클리 핑, C=0.4인 경우의 첫 번째 진폭 소프트 클리핑, C=0.4인 경우의 첫 번째 진폭 소프트 클리핑에 기인한 PAPR 감소(701∼704)를 도시한다. 수평축은 PAPR의 상보적인 CDF로서, 다음 수학식 7로 정의되며,
Figure 112008036357422-PCT00010
여기서 PAPRo는 수직축에 도시된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 시스템에서, 각각 C=0.2인 경우의 첫 번째 진폭 소프트 클리핑, C=0.2인 경우의 두 번째 진폭 소프트 클리핑, C=0.4인 경우의 첫 번째 진폭 소프트 클리핑, C=0.4인 경우의 첫 번째 진폭 소프트 클리핑(802∼805)에 대한 부가의 백색 가우시안 노이즈(additive white Gaussian noise:AWGN)(801) 채널에서의 비트 에러 레이트(BER) 성능을 도시한다.
도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 두 개의 클리핑 및 필터링 반복은 C가 0.4로 설정된 경우 PAPR을 4dB로 감소시킬 수 있으나, PAPR 감소는 BER의 최소한의 증가로 달성되며, 이것은 터보 코딩으로 보상될 수 있다.
이상 본 발명이 바람직한 실시예로 설명되었지만, 발명의 사상 및 범주내에서 다양한 다른 적용 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 그러므로, 첨부된 청구 범위의 목적은 발명의 진정한 사상 및 범주내에 있는 모든 그러한 변형 및 변경을 포함하는 것이다.

Claims (12)

  1. 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율(peak-to-average power ratio)을 감소시키는 방법으로서,
    베이스밴드 신호를 생성하는 단계와,
    상기 베이스밴드 신호를 시간 영역에서 오버샘플링하는 단계와,
    상기 오버샘플링된 신호를 반복적으로 클리핑 및 필터링하여, 클리핑 및 필터링된 신호를 전송하는 단계
    를 포함하는 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스밴드 신호는 직교 주파수 분할 다중 신호인 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    직렬 입력 신호를 N개의 병렬 서브캐리어 신호로 변환하는 단계와,
    각각의 서브캐리어 신호에 역 고속 푸리에 변환(inverse fast Fourier transform)을 적용하여 상기 베이스밴드 신호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오버샘플링하는 단계는
    상기 베이스밴드 신호의 샘플들 사이에 제로를 삽입하는 단계와,
    상기 삽입된 제로를 포함하는 상기 베이스밴드 신호를 보간하는 단계
    를 더 포함하는
    직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 클리핑은 클리핑 함수(clipping function)에 근거하는 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 클리핑 함수는 하이퍼볼릭 탄젠트 함수(hyperbolic tangent function) 인 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하이퍼볼릭 탄젠트 함수는
    Figure 112008036357422-PCT00011
    이고, 여기서 A 및 C는 사전정의된 상수, sn은 베이스밴드 신호의 샘플인
    직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 C 및 A는 PAPR 감소 요건에 따라 선택되는 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    C=0.8이고, A=1/0.6인 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터링은 주파수 영역에서 행해지는 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 삽입 레이트(insertion rate)는 4인 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 방법.
  12. 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율을 감소시키는 시스템으로서,
    베이스밴드 신호를 생성하는 수단과,
    상기 베이스밴드 신호를 시간 영역에서 오버샘플링하는 수단과,
    상기 오버샘플링된 신호를 반복적으로 클리핑 및 필터링하여 클리핑 및 필터링된 신호를 전송하는 수단
    을 포함하는 직교 주파수 분할 다중 신호에서 피크-대-평균 파워 비율 감소 시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100973754B1 (ko) * 2008-12-09 2010-08-04 한국항공대학교산학협력단 첨두값 감소를 위한 직교주파수분할다중화 송신 장치 및 그방법
KR101056566B1 (ko) * 2009-07-30 2011-08-11 주식회사 케이티 동적 클리핑을 이용한 ｏｆｄｍ신호의 ｐａｐｒ 감소 장치
US9294382B2 (en) 2011-07-28 2016-03-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Communication device and method for enhancing energy efficiency
KR20160117121A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 삼성전자주식회사 무선통신시스템에서 스펙트럼 마스크 필링을 이용한 피크 대 평균 전력 감소를 위한 방법 및 장치

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7664472B2 (en) * 2006-02-23 2010-02-16 Raytheon Company Reducing the peak-to-average power ratio of a signal
WO2008020791A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and arrangement relating to the insertion of pilot tones in the frequency domain in sc-fdma
JP4750652B2 (ja) * 2006-08-30 2011-08-17 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ マルチキャリア方式で信号を伝送するための装置及び方法
EP1901510A1 (en) * 2006-09-15 2008-03-19 NTT DoCoMo Inc. Peak-to-average-power-ratio reduction in a multicarrier system
CN101536446A (zh) * 2006-11-02 2009-09-16 Lm爱立信电话有限公司 用于降低papr的子载波激活和去激活
EP2082550B1 (en) * 2006-11-13 2013-01-23 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) A method for limiting local bandwidth impairment using tone reservation
US20080187058A1 (en) * 2007-02-01 2008-08-07 Teemu Sipila Reduction of dynamic range of transmitted signals
KR101314254B1 (ko) 2007-02-16 2013-10-02 삼성전자주식회사 Ｏｆｄｍ 송수신 시스템 및 그 방법
KR101322835B1 (ko) * 2007-08-03 2013-10-25 포항공과대학교 산학협력단 진폭 제한에 의해 왜곡된 신호를 재구성하는 장치 및 방법
WO2009022856A2 (en) * 2007-08-14 2009-02-19 Lg Electronics Inc. Peak to average power ratio reduction
JP5030062B2 (ja) * 2007-09-05 2012-09-19 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ Ｏｆｄｍ信号送信装置、信号処理チップ及びｏｆｄｍ信号送信方法
US9130808B2 (en) * 2007-09-14 2015-09-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for communication using near Golay sequence
EP2541860B1 (en) * 2007-10-04 2015-03-11 Apple Inc. Method and system for adaptive peak to average power ratio reduction in OFDM communication networks
CN101257481B (zh) * 2008-04-22 2012-09-05 中兴通讯股份有限公司 一种预处理不连续配置多载波的削峰系统和方法
CN101420407B (zh) * 2008-12-02 2011-08-24 华中科技大学 一种基于喷泉编码控制ofdm信号峰均功率比的信息传输方法
JP2012124967A (ja) * 2009-04-27 2012-06-28 Ntt Docomo Inc ユーザ装置、基地局装置及び通信制御方法
JP5023170B2 (ja) * 2009-04-27 2012-09-12 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ ユーザ装置、基地局装置及び通信制御方法
DE102009021417B4 (de) * 2009-05-12 2014-09-04 Paul Walter Baier Verfahren und Einrichtung zur nichtlinearen Transformation und Einhüllenden-Skalierung von OFDM-Signalen
CA2763134C (en) 2009-06-26 2021-01-19 Hypres, Inc. System and method for controlling combined radio signals
CN101656704B (zh) * 2009-09-18 2013-02-06 广州杰赛科技股份有限公司 降低ofdm信号峰均比的方法和装置
US8483296B2 (en) * 2009-11-25 2013-07-09 King Fahd University Of Petroleum And Minerals OFDM peak-to-average power ratio reduction method
EP2561654B1 (en) * 2010-04-21 2015-08-05 LG Electronics Inc. Method of reducing peak-to-average power ratio, cubic metric and block error rate in OFDM systems using network coding
US8340210B2 (en) * 2010-04-21 2012-12-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for crest factor reduction architecture
KR101867612B1 (ko) * 2010-11-19 2018-06-14 한국전자통신연구원 데이터 송수신 장치 및 방법
CN102111373B (zh) * 2011-03-15 2013-05-01 上海交通大学 峰均比抑制方法及其装置
CN102739595A (zh) * 2011-04-13 2012-10-17 普天信息技术研究院有限公司 一种降低ofdm信号峰均比的方法和装置
US9615326B2 (en) * 2011-06-30 2017-04-04 Intel Corporation System and method of improving power efficiency in wireless communication system
CN102932304B (zh) * 2011-08-12 2017-11-07 中兴通讯股份有限公司 一种收发信号的方法及系统
US8787873B1 (en) 2011-11-04 2014-07-22 Plusn Llc System and method for communicating using bandwidth on demand
CN102510368B (zh) * 2012-01-04 2014-04-16 西安电子科技大学 基于幅度分布变换的无线ofdm信号峰平比抑制方法
CN102404274B (zh) * 2012-01-05 2014-07-23 西安电子科技大学 降低ofdm信号峰平比的双曲正切压扩变换方法
CN102624670B (zh) * 2012-04-23 2014-04-02 西安电子科技大学 基于幅度分布优化的无线ofdm信号峰平比抑制方法
US8687734B1 (en) * 2013-01-03 2014-04-01 Harris Corporation Non-causal orthogonal frequency division multiplexing tapered peak suppression
MX359006B (es) 2013-11-26 2018-09-12 Plusn Llc Sistema y método para agregación de portadoras de radiofrecuencia.
US20150223176A1 (en) * 2014-02-02 2015-08-06 Redline Innovations Group Inc. Systems and methods for reducing peak to average power ratio
WO2015126171A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmitting apparatus, receiving apparatus, and controlling methods thereof
CN107251502B (zh) * 2015-07-29 2020-09-25 华为技术有限公司 降低峰均比的方法及装置
CN109155769B (zh) * 2016-06-17 2020-09-11 华为技术有限公司 一种正交频分复用的削波方法及设备
US9998314B1 (en) 2016-12-13 2018-06-12 Gatesair, Inc. Peak-to-average reduction with post-amplifier filter
CN111464476A (zh) * 2020-03-10 2020-07-28 北京新岸线移动多媒体技术有限公司 一种削波方法及装置
US11368346B1 (en) 2020-07-14 2022-06-21 Amazon Technologie, Inc. System for reducing crest factor and peak to average power ratio
FI20216045A1 (en) * 2021-10-08 2022-05-19 Nokia Solutions & Networks Oy SORTING CFR ERROR OF TRANSMISSION BELT
TWI792954B (zh) * 2022-03-23 2023-02-11 瑞昱半導體股份有限公司 處理峰均功率比的通訊裝置及方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE519541C2 (sv) * 1996-10-02 2003-03-11 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande och anordning för transformering av en reell digital bredbandig bandpassignal till en uppsättning digitala basbandssignaler med I- och Q-komponenter
US6075411A (en) * 1997-12-22 2000-06-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Method and apparatus for wideband predistortion linearization
US6240141B1 (en) * 1998-05-09 2001-05-29 Centillium Communications, Inc. Lower-complexity peak-to-average reduction using intermediate-result subset sign-inversion for DSL
US6954505B2 (en) * 2001-03-29 2005-10-11 Texas Instruments Incorporated Discrete multitone modulation with reduced peak-to-average ratio using unloaded subchannels
US7075999B2 (en) * 2002-04-19 2006-07-11 Texas Instruments Incorporated Multicarrier modulation with data dependent frequency-domain redundancy
DE60312811T2 (de) * 2003-03-11 2007-08-16 Alcatel Lucent Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung des Verhältnisses von Spitzen- zu Durchschnittsleistung
GB2401516A (en) * 2003-04-17 2004-11-10 Univ Southampton Peak-to-average power ratio reduction by subtracting shaped pulses from a baseband signal
US7292639B1 (en) * 2003-06-05 2007-11-06 Nortel Networks Limited Method and apparatus for peak to average power ratio reduction for orthogonal frequency division multiplex systems
DE10325836B4 (de) * 2003-06-06 2011-03-03 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Crestfaktor-Reduzierung
WO2005096580A1 (en) * 2004-03-12 2005-10-13 Ntt Docomo, Inc. Peak reduction in ofdm using clipping and modified constellations
DE602004011117T2 (de) * 2004-03-12 2008-12-18 Ntt Docomo Inc. Spitzenwertverringerung für ofdm mittels begrenzung und geänderter konstellationen
KR100703265B1 (ko) * 2004-05-12 2007-04-03 삼성전자주식회사 멀티캐리어 변조 방식의 통신 시스템에서 피크-대-평균전력비를 감소시키는 송신기 및 수신기와 적응적피크-대-평균 전력비 제어 방법
US20060075411A1 (en) * 2004-09-28 2006-04-06 Ming-Hsiang Yeh Structure of removable storage media player
TWI278202B (en) * 2004-12-15 2007-04-01 Univ Nat Taiwan Method for reducing PAPR of time-domain signal in multi-carrier modulation communication system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100973754B1 (ko) * 2008-12-09 2010-08-04 한국항공대학교산학협력단 첨두값 감소를 위한 직교주파수분할다중화 송신 장치 및 그방법
KR101056566B1 (ko) * 2009-07-30 2011-08-11 주식회사 케이티 동적 클리핑을 이용한 ｏｆｄｍ신호의 ｐａｐｒ 감소 장치
US9294382B2 (en) 2011-07-28 2016-03-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Communication device and method for enhancing energy efficiency
KR20160117121A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 삼성전자주식회사 무선통신시스템에서 스펙트럼 마스크 필링을 이용한 피크 대 평균 전력 감소를 위한 방법 및 장치

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KR100948729B1 (ko) 2010-03-22
JP5014986B2 (ja) 2012-08-29
CN101313547A (zh) 2008-11-26
WO2007060902A1 (en) 2007-05-31
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US7675982B2 (en) 2010-03-09
US20070121483A1 (en) 2007-05-31

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Hadi et al. PAPR Reduction in LTE Down Link using a Hybrid Repeated Clipping and SQRT Companding
Shirazi et al. Analysis and comparison of PAPR reduction techniques in OFDM systems

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