KR20080112485A - 파일럿 신호를 이용한 ｏｆｄｍ 통신 방법 및 장치 - Google Patents

파일럿 신호를 이용한 ｏｆｄｍ 통신 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080112485A
KR20080112485A KR1020070060947A KR20070060947A KR20080112485A KR 20080112485 A KR20080112485 A KR 20080112485A KR 1020070060947 A KR1020070060947 A KR 1020070060947A KR 20070060947 A KR20070060947 A KR 20070060947A KR 20080112485 A KR20080112485 A KR 20080112485A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
pilot
media data
digital media
length
Prior art date
Application number
KR1020070060947A
Other languages
English (en)
Inventor
박소라
임세빈
강신우
최형진
임종수
이수인
Original Assignee
한국전자통신연구원
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원, 성균관대학교산학협력단 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020070060947A priority Critical patent/KR20080112485A/ko
Publication of KR20080112485A publication Critical patent/KR20080112485A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H04L27/261—Details of reference signals
    • H04L27/2613—Structure of the reference signals
    • H04L27/26134—Pilot insertion in the transmitter chain, e.g. pilot overlapping with data, insertion in time or frequency domain
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0204—Channel estimation of multiple channels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/2627—Modulators
    • H04L27/2628—Inverse Fourier transform modulators, e.g. inverse fast Fourier transform [IFFT] or inverse discrete Fourier transform [IDFT] modulators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2666—Acquisition of further OFDM parameters, e.g. bandwidth, subcarrier spacing, or guard interval length
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2689—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
    • H04L27/2695—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with channel estimation, e.g. determination of delay spread, derivative or peak tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

본 발명은 외부로부터 미디어 신호를 입력받는 단계, 입력받은 디지털 신호를 부호화하고 디지털 변조하는 단계 및 변조된 디지털 신호의 보호 구간에 파일럿 신호를 삽입하는 단계를 포함하는 디지털 미디어 데이터의 신호 전송 방법을 제공할 수 있다.
OFDM, 계층적 변조, 파일럿 신호

Description

파일럿 신호를 이용한 ＯＦＤＭ 통신 방법 및 장치{Method and Apparatus for Orthogonal Frequency Division Multiplexing communication using pilot signal}
도 1은 본 발명의 OFDM 시스템이 적용되는 시스템의 예시를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 이용한 OFDM 송신기의 대략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 OFDM 신호의 구조를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 이용한 OFDM 수신기의 대략적인 구성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 이용하는 OFDM신호의 송신 순서를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 이용하는 OFDM신호의 수신 순서를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 파일럿 신호의 CAZAC 시퀀스 전력 변화에 따른 채널추정 성능을 나타낸 예시 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 파일럿 신호의 CAZAC 시퀀스 길이에 따른 채널추정 성능을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 파일럿 신호를 포함하는 OFDM 신호를 수신하는 수신기의 이동 속도에 따른 채널추정 성능을 비교한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
401 : RF 복조부
403 : 신호 분리부
405 : 파일럿 추출부
407 : 채널 임펄스 응답 추정부
409 : 제1 푸리에변환부
411 : 제2 푸리에변환부
413 : 등화부
415 : 복조부
417 : 직/병렬 변환부
본 발명은 파일럿 신호를 이용한 OFDM 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송방식은 T-DMB, DVB(Digital Video Broadcasting), 무선랜 등의 시스템에 채택되어 사용되고 있으며, 고속 이동시에도 다양한 부가 데이터 서비스의 안정적인 수신이 가능한 특징이 있으며, 비디오 및 오디오에 대한 향상된 디지털 압축기술을 이용하여 적절한 수준의 대용량 멀티미디어 서비스가 가능하다는 큰 장점이 존재한다.
이와 같은 장점으로 인하여 전 세계적으로 OFDM에 대한 관심이 고조되고 있으며, 수년 내에 자동차, HiFi 홈씨어터, 휴대용 단말기 등 다양한 분야에서 적용될 것으로 예상된다. 국내에서는 정보통신부가 2002년에 Eureka-147 DAB를 T-DMB 표준으로 확정한 이후 지상파 디지털 방송을 위한 시스템을 구축하고, 다양한 소프트웨어 개발을 통해 2005년 12월 본격적인 서비스를 시작하였다.
이러한 OFDM 통신 방식에서 수신시 채널 왜곡을 최소화하여 데이터 수신을 좀더 안정적으로 하는 방법이 필요하였으나, 기조의 OFDM 통신 방식에서는 시간 영역에서 파일럿 신호를 사용하여 채널 왜곡을 보상하는 방법이 존재하지 않았다.
본 발명은 파일럿 신호를 이용한 OFDM 통신 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 OFDM 시스템의 수신 성능 향상을 위한 시간 영역 파일럿 신호 구조 및 채널 등화 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 외부로부터 미디어 신호를 입력받는 단계, 상기 입력받은 디지털 신호를 부호화하고 디지털 변조하는 단계 및 상기 변조된 디지털 신호의 보호 구간에 파일럿 신호를 삽입하는 단계를 포함하는 디지털 미디어 데이터의 신호 전송 방법을 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 디지털 변조 단계는, 입력된 신호를 직교 변조하는 단계 및 상기 직교 변조된 신호를 역푸리에 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 디지털 신호의 보호 구간은 유효 신호 구간의 앞부분에 다중 경로 최대 지연보다 긴 구간을 삽입한 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 파일럿 신호는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스에 상응하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 보호 구간은
Figure 112007044905799-PAT00001
의 수식으로 구성될 수 있되, 여기서 NC는 CAZAC 시퀀스의 길이, NGI (1)는 파일럿 신호 구간의 길이이고, NGI 는 OFDM전송 방식에서는 보호구간의 길이이며, NCGI는 파일럿 보호구간의 길이인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 파일럿 신호는
Figure 112007044905799-PAT00002
의 수식으로 생성될 수 있되,NC는 CAZAC 시퀀스의 길이인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면을 참조하면, 외부로부터 변조된 신호를 입력받는 단계, 상기 입력받은 변조 신호를 복조하고 보호구간 및 유효 신호 구간을 분리하는 단계, 상기 분리된 보호구간에서 파일럿 신호를 분리하는 단계 및 상기 분리된 파일럿 신호에 상응하여 상기 유효 신호의 채널 왜곡을 보상하는 단계를 포함하는 디지털 미디어 데이터의 신호 수신 방법을 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 유효 신호는 서로 다른 복조 형식으로 복호화되는 적어도 두개의 신호를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 복호화되는 적어도 두개의 신호 중 적어도 하나의 신호는 QPSK 방식으로 복조가 가능한 신호인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 복조된 변조 신호는
Figure 112007044905799-PAT00003
의 수식으로 표현될 수 있되, w(n)는 백색잡음, y(n)는 수신 신호, h(n)는 채널특성 함수이고, NGI 는 OFDM전송 방식에서는 보호구간의 길이이며, NFFT 는 상기 식이 적용되는 구간인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 파일럿 신호는
Figure 112007044905799-PAT00004
의 수식으로 표현될 수 있되, NC는 CAZAC 시퀀스의 길이, NGI 는 OFDM전송 방식에서는 보호구간의 길이이며, NCGI는 파일럿 보호구간의 길이인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 채널 왜곡을 보상은
Figure 112007044905799-PAT00005
의 수식으로 표현될 수 있되 상기
Figure 112007044905799-PAT00006
는 유효신호이고,
Figure 112007044905799-PAT00007
는 파일럿 신호에 상응하는 채널 전달함수인 것을 특징으로 할 수 있다.
이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 OFDM 시스템이 적용되는 시스템의 예시를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 도면은 디지털 멀티미디어 방송(DMB : Digital; Multimedia Broadcasting) 시스템을 나타내는데 이는 지구국(101), 지상 중계 설비(terrestrial repeater)(105) 및 가입자 단말기(107)를 포함한다.
지구국(101)은 컨텐츠 공급자(109)들로부터 수신한 컨텐츠 신호를 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변환하여 송출하고 , 신호를 수신한 지상 중계 설비(105)는 가입자 단말기(107)로 신호를 전송한다.
이러한 DMB 시스템에서 사용되는 변조방식은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용되는데 이는 OFDM 방식이 고속 이동 중에도 다양한 부가 서비스의 안정적인 수신이 가능하기 때문이다. 또한 압축을 통하여 대용량의 디지털 멀티미디어 데이터도 원활하게 송수신이 가능한 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 이용한 OFDM 송신기의 대략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 OFDM 송신기는 채널 코딩부(201), 변조부(203), 직/병렬 변환부(205), 역푸리에 변환부(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)(207), 파일럿 생성부(209), 파일럿 삽입부(211) 및 RF(Radio Frequcncy)부(213)를 포함한다.
채널 코딩부(201)는 입력된 디지털 미디어 신호를 부호화하는 역할을 담당한다. 채널 코딩부(201)는 무선채널로 입력된 디지털 신호의 전송 오류를 정정하기 위해 부호화하는 것이다.
변조부(203)는 채널 코딩부(201)에서 부호화된 신호를 디지털 변조하는 역할을 담당한다. 본 발명에 따른 파일럿을 효과적으로 이용하기 위해서는 본 도면의 변조부(203)는 계층적 변조 방식을 이용하여 기본 계층 신호인 HP(High Priority) 신호뿐만 아니라 향상 계층 신호인 LP(Low Priority) 신호도 추가할 수 있을 것이다. 특히 계층적 변조에 의해서 8PSK(Phase Shift Keying) 변조 형식이나 16PSK 혹은 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 다른 변조 방식으로 신호가 매 핑된다면, 새로 추가된 LP(Low Priority) 신호는 채널 간섭이 일어날 확률이 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식에 비해 높아지므로 파일럿 신호의 필요성이 더욱 높아진다.
직/병렬 변환부(205)는 변조부(203)에서 디지털 변조 맵핑된 신호를 병렬적으로 분산시켜서 역푸리에변환부(IFFT)(207)로 전송하는 역할을 담당한다.
역푸리에변환부(IFFT)(207)는 입력된 신호를 역푸리에변환하여 주파수 영역의 신호를 시간 영역으로 변환하는 역할을 담당한다.
이러한 역푸리에변환부(207)에서 역푸리에변환하는 방식은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007044905799-PAT00008
여기서 X(k)는 주파수 영역 신호를 나타내며 x(n)는 시간 영역 신호를 나타낸다. 또한 NFFT 는 상기 식이 적용되는 구간을 나타낸다.
파일럿 생성부(209)는 역푸리에변환된 시간 영역의 데이터 신호의 보호 구간에 삽입될 파일럿 신호를 생성하는 부분이다.
본원 발명에서 파일럿 신호가 삽입되는 보호 구간은 도 3에서 좀더 자세히 설명하도록 하겠지만, 상기 송신기에서 사용되는 OFDM 방식은 신호 구조가 유효 신호 구간과 보호 구간으로 나눠서 전송되며, 본원 발명에서 상기 보호 구간에 파일럿 신호를 삽입하여 전송하게 된다.
이러한 파일럿 신호는 파일럿 신호 구간과 기존의 보호 구간의 후반부를 포함하며, 파일럿 신호 구간은 파일럿 보호 구간과 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 구간을 포함한다.
파일럿 삽입부(211)는 상기 역푸리에변환부(207)에서 변환된 OFDM 신호의 보호 구간에 파일럿 생성부(209)에서 생성된 파일럿 신호를 삽입하고, 삽입된 신호를 직/병렬 변환하여 RF부(213)로 전송하는 역할을 담당한다.
RF부(213)는 수신된 OFDM 신호를 송신에 적합한 주파수 신호로 변환하여 외부로 전송하는 역할을 담당한다.
이러한 OFDM 송신기에서 계층적 변조를 이용한다면, 파일럿 생성부에서 생성되는 파일럿은 계층적 변조로 포함되는 추가 신호를 복조할 때 채널의 왜곡을 보상하는데 유용하게 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 OFDM 신호의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 OFDM 신호는 보호 구간(310) 및 유효 신호 구간(320)으로 나눠질 수 있다. 이러한 보호 구간(310)은 다중 경로의 지연에 강인한 특성을 가지기 위해서 추가되는 부분으로 기존 기술에 있어서는 유효 신호 구간의 후반부를 복제하여 보호구간의 신호에 삽입하였다.
그러나 본 발명에 있어서는 보호 구간(310)의 후반부 부분(313)외의 부분에 파일럿 신호(311)를 삽입한다. 이러한 파일럿 신호는 부호 영역의 직교 특성에 의 하여 동일 신호 시점을 제외한 나머지 시점에서는 자기 상관 값이 0이 되는 성질을 가지는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스를 이용한다.
이러한 파일럿 신호 구간(311)은 파일럿 보호구간(315) 및 파일럿 신호 구가인 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 구간(317)을 포함한다.
본 발명에서 보호 구간 신호의 생성은 다음의 수학식 2를 따라서 생성된다.
Figure 112007044905799-PAT00009
여기서
Figure 112007044905799-PAT00010
는 CAZAC 시퀀스의 길이, NGI (1)는 파일럿 신호 구간의 길이이고, NGI 는 OFDM전송 방식에서는 보호구간의 길이이며, NCGI는 파일럿 보호구간의 길이이다. 이때 CAZAC 시퀀스 c(n)은 소수 p에 대하여 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure 112007044905799-PAT00011
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 이용한 OFDM 수신기의 대략적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 OFDM 수신기는 RF 복조부(401), 신호 분리부(403), 파일럿 추출부(405), 채널 임펄스 응답 추정부(407), 제1 푸리에변환부(409), 제2 푸리에변환부(411), 등화부(413), 복조부(415) 및 직/병렬 변환부(417)를 포함한다.
RF 복조부(401)는 RF 변조되어 전송되는 OFDM 신호를 복조하여 다시 디지털 신호로 변환하는 역할을 담당한다. 이러한 RF 복조부를 거친 OFDM 신호 구조는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007044905799-PAT00012
여기서 y(n)는 수신 신호, h(n)는 채널특성, w(n)는 백색잡음을 나타낸다.
신호 분리부(403)는 복호된 OFDM디지털 신호를 보호 구간과 유호 신호 구간으로 분리하고 직/병렬 변환을 하여 병렬신호로 분리하는 역할을 담당한다.
이러한 보호 구간과 유효 신호 구간은 보호 구간의 경우y(n), (-NGI
Figure 112007044905799-PAT00013
n<0) 이며 유효 신호 구간은 y(n), (0
Figure 112007044905799-PAT00014
n<NFFT)과 같다.
파일럿 추출부(405)는 상기 신호 분리부(403)에서 분리된 신호 중 보호 구간의 신호에서 파일럿 신호 구간을 추출하는 기능을 수행하며, 추출된 파일럿 신호는 수식 5와 같다.
Figure 112007044905799-PAT00015
채널 임펄스 응답 추정부(407)는 상기 추출된 파일럿 신호로부터 무선 채널의 시간 영역 임펄스 응답 값을 추정하는 역할을 담당한다.
이러한 임펄스 응답 값의 추정은 다음의 수식 6을 통해서 가능하다.
Figure 112007044905799-PAT00016
제1 푸리에변환부(409)는 상기에서 추정된 채널의 임펄스 응답 값을 입력받아 푸리에 변환하여 주파수 영역 신호로 변환하는 역할을 담당한다.
특히, 파일럿 신호의 경우에는 추정된 채널의 임펄스 응답 값을 일정 범위
Figure 112007044905799-PAT00017
의 유효 값에 한해서만 제1 푸리에변환부(409)에 입력하고 나머지 입력 값은 0으로 설정한다.
제2 푸리에변환부(411)는 상기 신호 분리부(403)에서 분리된 유효 신호 구간을 푸리에변환하여 주파수 신호로 변환하는 역할을 담당한다.
이러한 제2 푸리에변환부(411)에서 변환되는 유효 신호는 수학식 7에 따른 다.
Figure 112007044905799-PAT00018
등화부(413)는 상기 제1 푸리에변환부(409)를 통과한 파일롯 신호에 상응하는 주파수 영역 전달함수를 제1 푸리에변환부(411)에서 변환된 유효 신호에 적용하여 유효 신호의 채널 왜곡을 보상하는 역할을 담당한다.
여기서 제1 푸리에변환부(409)를 통과한 파일롯 신호의 전달함수는 수식 8과 같이 표현된다.
Figure 112007044905799-PAT00019
또한 이러한 전달 함수를 주파수 영역으로 변환된 유효 신호에 적용하여 무선 채널의 왜곡을 보상하는 것은 수학식 9와 같이 표현된다.
Figure 112007044905799-PAT00020
복조부(415)는 상기 등화부에서 채널 왜곡이 보상된 신호를 수신하여 송신부에서 디지털 변조된 방식을 역으로 복조하는 역할을 담당한다. 특히, 수신한 신호가 HP 신호뿐만 아니라 LP 신호를 가지고 있는 경우에도 본 복조부(415)를 통하여 계층적 변조를 다시 계층적으로 복조할 수 있다.
직/병렬 변환부(417)는 상기 디지털 복조된 OFDM 신호를 변환하여 직렬 신호로 변환하여 최종 수신 신호로 변환하는 역할을 담당한다.
본 도면에서 표현하지는 않았지만, 수신되는 신호가 일반적인 OFDM 신호가 아니라 계층적으로 변조된 OFDM 신호일 경우에는 상기 제2 푸리에변환부(411)와 등화부(413) 사이에서 채널 왜곡을 보상할 필요 없는 HP 신호를 분리하여 따로 복조하는 회로가 존재할 수 있다. 이러한 경우에는 출력되는 최종 신호는 파일럿 신호를 이용하는 LP 신호 및 파일럿 신호를 이용할 필요가 없는 HP 신호의 2 종류의 신호가 출력될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 이용하는 OFDM신호의 송신 순서를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 우선 디지털 멀티미디어 데이터 신호를 입력받는다(단계501). 그런 다음 입력된 디지털 신호를 부호화하는데 이러한 부호화는 신호를 송신할 때 발생할 수 있는 채널 오류를 정정하기 위한 것이다(단계 503). 그 후, 부호화된 신호를 직교 변조하는데(단계 505) 이러한 직교 변조 방식은 기존의 HP 신호의 경우에는 QPSK 방식으로 변조할 수 있으나, 경우에 따라서 수신되는 신호가 두 종류 이상의 정보를 가지고 있는 경우에는 두 종류 모두 변조하기 위하여 계층적 변조 방식을 사용하여 8PSK, 16PSK 및 16QAM 등의 방식을 사용하여 계층적으로 변조할 수 있다.
그 후, 변조된 신호는 직/병렬 변환하여 지금가지 직렬로 들어오던 신호를 병렬로 변환하게 된다(단계 50). 그런 다음 병렬 변환된 신호를 각각 역푸리에변환하여 시간 신호를 변경한다(단계 509). 이 때 한편으로는 시간 신호로 변환된 OFDM 신호의 보호 구간에 삽입될 파일럿 신호를 생성한다(단계 511). 그런 다음 역푸리에변환되어 시간 신호가 된 OFDM 신호의 보호 구간에 상기 참조 번호 단계511에서 생성된 파일롯 신호를 삽입한다(단계 513). 그런 다음 신호를 RF 변조하여 외부로 전송한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파일럿 신호를 이용하는 OFDM신호의 수신 순서를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 우선 변조된 OFDM 신호를 수신한다(단계601). 그 후, 수신된 신호를 복조하여 디지털 신호로 변환한다(단계 603). 그런 다음 디지털 신호를 병렬 신호로 변환하고(단계 605), 변환된 신호를 보호 구간 및 유효 신호 구간으로 분리한다(단계607).
그 후, 분리된 구간 중 보호 구간에서 파일럿 신호를 분리(단계 609)하고, 분리된 신호를 푸리에 변환한다(단계 611).
한 편, 분리된 신호 중 유효 신호 구간도 따로 푸리에 변환하고(단계613),
상기 참조 번호 단계611에서 변환된 파일럿 신호를 이용하여 유효 신호의 채널 왜곡을 보상한다(단계615).
마지막으로 보상된 신호 복조하고 송출한다(단계 617).
이러한 신호 수신 방법에 있어서, 특히 수신되는 OFDM 신호가 계층적 변조를 거친 신호일 경우에는 상기 참조 번호 단계607에서 파일럿 신호에 의한 채널 왜곡을 보상할 필요가 없는 HP 신호를 따로 분리하여 복조하는 단계가 추가된다.
계층적 변조를 거친 신호의 경우에는 최종 출력 신호가 파일럿 신호로서 채널 왜곡을 보상하는 LP 신호와 그렇지 않고 기존의 방법으로도 충분히 수신할 수 있는 HP 신호 두 종류의 신호가 모두 포함되어 있기 때문이다.
도 7, 도 8, 도 9는 모두 계층적 변조를 적용할 경우 파일럿 신호를 사용하는 신호의 채널추정 성능을 나타낸 그래프이다.
각 도면의 모의실험은 불규칙적으로 변하는 무선채널과 백색 잡음 환경에서 충분히 많은 반복과정을 거쳐 통계적인 성능 수치를 기록함으로써 수행된 것이다. 무선채널 모델은 COST 207 TU(Typical Urban)를 기반으로 하였으며, 이 모델은 실제 도심지 환경에서 무선채널 상황을 수학적으로 표현한 것이다. 각 성능 평가는 계층적 변조시 OFDM 신호에 포함되는 파일럿 신호를 이용하는 데이터 신호의 BER(Bit Error Rate)을 기준으로 하였으며, 채널추정 성능만을 알아보기 위한 것이므로 수신기의 동기는 완벽하게 이루어진 것으로 가정하였다.
도 7은 본 발명에 따른 파일롯 신호의 CAZAC 시퀀스 전력 변화에 따른 채널추정 성능을 나타낸 예시 그래프이다.
CAZAC 시퀀스의 전력 설정 값
Figure 112007044905799-PAT00021
를 기준으로 유효 신호 구간의 평균 전력에 대한 파일럿 평균 전력의 비율은 수학식 10을 따른다.
Figure 112007044905799-PAT00022
여기서
Figure 112007044905799-PAT00023
는 주파수 영역 전체 부반송파 개수
Figure 112007044905799-PAT00024
중 실제 데이터가 전송되는 유효 부반송파의 개수를 나타낸다. 또한, Pavr ,c는 =Pc/Nc한 평균값을 나타내며, Pavr ,u는 유효데이터 구간의 전력 평균값을 나타낸다.
Figure 112007044905799-PAT00025
는 전력 설정값이다.
도 7을 참조하면, 전력 설정 값
Figure 112007044905799-PAT00026
가 증가할수록 채널추정 성능은 향상되는 것을 확인할 수 있다. 여기서 최대 설정 값
Figure 112007044905799-PAT00027
는
Figure 112007044905799-PAT00028
로서 파일럿 전력이 유효 신호 전력 대비 약68% 정도로 작다는 것을 의미한다.
도 8은 본 발명에 따른 파일럿 신호의 CAZAC 시퀀스 길이에 따른 채널추정 성능을 나타낸 그래프이다.
OFDM 신호 내 보호구간의 길이는 총 504 단위이므로 CAZAC 시퀀스의 길이는 504 단위 이하로 설정되었다. 도 8을 참조하면, CAZAC 시퀀스의 길이가 128~448 단위 사이일 때 사실상 성능 차이는 거의 없다는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 파일럿 신호를 포함하는 OFDM 신호를 수신하는 수신 기의 이동 속도에 따른 채널추정 성능을 비교한 그래프이다.
여기서 종래 기술의 성능은 기존 신호구조를 기준으로 DDCE(Decision Directed Channel Estimation) 방식에 의한 성능을 나타내고, 본 발명의 성능은 본 발명의 신호구조, 즉 OFDM 신호 내 할당된 파일럿 신호를 이용하는 경우의 성능을 나타낸다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 성능이 종래 기술의 성능보다 월등히 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하여, 본 발명은 파일럿 신호를 이용한 OFDM 통신 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하여, OFDM 시스템의 수신 성능 향상을 위한 시간 영역 파일럿 신호 구조 및 채널 등화 방법을 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 외부로부터 미디어 신호를 입력받는 단계;
    상기 입력받은 디지털 신호를 부호화하고 디지털 변조하는 단계 및
    상기 변조된 디지털 신호의 보호 구간에 파일럿 신호를 삽입하는 단계
    를 포함하는 디지털 미디어 데이터의 신호 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 변조 단계는,
    입력된 신호를 직교 변조하는 단계 및
    상기 직교 변조된 신호를 역푸리에변환하는 단계를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 신호의 보호 구간은 유효 신호 구간의 앞부분에 다중 경로 최대 지연보다 긴 구간을 삽입한 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀 스에 상응하는 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호 구간은
    Figure 112007044905799-PAT00029
    의 수식으로 구성될 수 있되, 여기서
    Figure 112007044905799-PAT00030
    는 CAZAC 시퀀스의 길이,
    Figure 112007044905799-PAT00031
    는 파일럿 신호 구간의 길이이고, NGI 는 OFDM전송 방식에서는 보호구간의 길이이며,
    Figure 112007044905799-PAT00032
    는 파일럿 보호구간의 길이인 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 전송 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는
    Figure 112007044905799-PAT00033
    의 수식으로 생성될 수 있되,
    Figure 112007044905799-PAT00034
    는 CAZAC 시퀀스의 길이인 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 전송 방법.
  7. 외부로부터 변조된 신호를 입력받는 단계;
    상기 입력받은 변조 신호를 복조하고 보호구간 및 유효 신호 구간을 분리하는 단계;
    상기 분리된 보호구간에서 파일럿 신호를 분리하는 단계; 및
    상기 분리된 파일럿 신호에 상응하여 상기 유효 신호의 채널 왜곡을 보상하는 단계
    를 포함하는 디지털 미디어 데이터의 신호 수신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유효 신호는 서로 다른 복조 형식으로 복호화되는 적어도 두개의 신호를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 수신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복호화되는 적어도 두개의 신호 중 적어도 하나의 신호는 QPSK 방식으로 복조가 가능한 신호인 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 수신 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복조된 변조 신호는
    Figure 112007044905799-PAT00035
    의 수식으로 표현될 수 있되,
    w(n)는 백색잡음, y(n)는 수신 신호, h(n)는 채널특성 함수이고, NGI 는 OFDM전송 방식에서는 보호구간의 길이이며, NFFT 는 상기 식이 적용되는 구간인 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 수신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는
    Figure 112007044905799-PAT00036
    의 수식으로 표현될 수 있되,
    Figure 112007044905799-PAT00037
    는 CAZAC 시퀀스의 길이, NGI 는 OFDM전송 방식에서는 보호구간의 길이이며,
    Figure 112007044905799-PAT00038
    는 파일럿 보호구간의 길이인 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 수신 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 채널 왜곡을 보상은
    Figure 112007044905799-PAT00039
    의 수식으로 표현될 수 있되
    상기
    Figure 112007044905799-PAT00040
    는 유효 신호이고,
    Figure 112007044905799-PAT00041
    는 파일럿 신호에 상응하는 채널 전달함수인 것
    을 특징으로 하는 디지털 미디어 데이터의 신호 수신 방법.
KR1020070060947A 2007-06-21 2007-06-21 파일럿 신호를 이용한 ｏｆｄｍ 통신 방법 및 장치 KR20080112485A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070060947A KR20080112485A (ko) 2007-06-21 2007-06-21 파일럿 신호를 이용한 ｏｆｄｍ 통신 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070060947A KR20080112485A (ko) 2007-06-21 2007-06-21 파일럿 신호를 이용한 ｏｆｄｍ 통신 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080112485A true KR20080112485A (ko) 2008-12-26

Family

ID=40370210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070060947A KR20080112485A (ko) 2007-06-21 2007-06-21 파일럿 신호를 이용한 ｏｆｄｍ 통신 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080112485A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100964396B1 (ko) * 2008-06-04 2010-06-17 한국전자통신연구원 채널 추정, 등화 방법 및 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100964396B1 (ko) * 2008-06-04 2010-06-17 한국전자통신연구원 채널 추정, 등화 방법 및 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2560462C (en) Method and apparatus for transmitting uplink acknowledgement information in an ofdma communication system
US8369425B2 (en) Robust channel estimation in communication systems
EP2044716B1 (en) Improved multicarrier MIMO communication using Hadamard transform.
US20090245399A1 (en) Method and apparatus for inserting guard interval in a mobile communication system
CN105103485A (zh) 在ofdm系统中传输有效载荷数据的发射机和方法以及接收有效载荷数据的接收机和方法
KR20110095907A (ko) 다중 캐리어 변조 수신기에서의 채널 추정 및 최대전력 대 평균전력 비 감소
US20080225689A1 (en) Orthogonal frequency division multiplexing having tones with overlaid data and pilot symbols
KR100868466B1 (ko) 프레임 동기 및 구조 검출 방법
US20060193244A1 (en) Backward compatible multi-carrier transmission system
KR100790484B1 (ko) 직교 주파수 분할 다중을 위한 부분 응답 시그널링
WO2009104515A1 (ja) 中継装置、通信システム、及び通信方法
WO2008091102A1 (en) Apparatus and method for pilot insertion and arrangement for hierarchical modulation in ofdm transmission system
KR20080052085A (ko) 크기 차동 위상 편이 변조 장치 및 그 방법
JP5986355B2 (ja) シングルキャリア直交周波数分割多重方式を用いて発信源と少なくとも１つの受信機との間の無線リンクを推定できるようにするデータ及び情報を転送するための方法及びデバイス、並びに、シングルキャリア直交周波数分割多重方式を用いて発信源と受信機との間の無線リンクを推定するための方法及びデバイス
KR101470592B1 (ko) 데이터 변조시 데이터 추가가 가능한 데이터 송신 장치와 방법, 및 데이터 분리 복원 장치와 방법
KR20080112485A (ko) 파일럿 신호를 이용한 ｏｆｄｍ 통신 방법 및 장치
KR100964396B1 (ko) 채널 추정, 등화 방법 및 시스템
CN107113264B (zh) 差分信号传输方法、发送端设备及接收端设备
KR20080112063A (ko) 계층 변조 신호 수신 장치 및 방법
CN101917383A (zh) 用于接收正交频分复用信号的装置
KR100875935B1 (ko) Ｏｆｄｍ 전송 시스템의 계층 변복조 장치 및 방법
KR20080010069A (ko) 무선통신시스템에서 상향링크 데이터 통신 장치 및 방법
CN110855588B (zh) 一种频域自适应均衡的传输数据处理方法、数据接收端及存储介质
KR101275135B1 (ko) 광대역 무선통신 시스템에서 추가 데이터를 송수신하기위한 장치 및 방법
KR100608916B1 (ko) 직교주파수분할다중방식 무선랜에서 무선 채널 보상 방법및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application