KR20100123078A - Ｏｆｄｍ 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Ｏｆｄｍ 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법 및 그 시스템 Download PDF

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KR20100123078A KR1020090042103A KR20090042103A KR20100123078A KR 20100123078 A KR20100123078 A KR 20100123078A KR 1020090042103 A KR1020090042103 A KR 1020090042103A KR 20090042103 A KR20090042103 A KR 20090042103A KR 20100123078 A KR20100123078 A KR 20100123078A
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Abstract

본 발명은 저전력, 고속 데이터 전송을 위한 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수신 장치로부터 피드백받은 수신신호의 상관 관계를 이용하여 송신 장치에서 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 채널 상태에 따라 적응적(가변적)으로 조절하는, 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법 및 그 시스템을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 싸이클릭 프리픽스가 삽입된 데이터를 전송한 결과로, 수신 장치로부터 수신신호 상관 관계값을 피드백받는 수신신호 상관 관계 수신부; 및 상기 수신신호 상관 관계 수신부에서 피드백받은 수신신호 상관 관계값을 토대로 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절해 싸이클릭 프리픽스 삽입부로 제공하는 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부를 포함하는 송신 장치와, 송신 장치로부터 수신받은 싸이클릭 프리픽스가 삽입된 데이터에 관해 첫번째로 지연된 수신신호와 마지막 지연된 수신신호간의 상관 관계값을 계산하는 수신신호 상관 관계 계산부; 및 상기 수신신호 상관 관계 계산부에서 계산한 수신신호 상관 관계값을 상기 송신 장치로 피드백하는 수신신호 상관 관계 전송부를 포함하는 수신 장치를 제공한다.
Figure P1020090042103
OFDM, 4G, 수신신호, 상관 관계, 적응형, 싸이클릭 프리픽스(cyclic prefix), 길이, 조절, 채널 상태, 저전력, 고속 데이터 전송

Description

ＯＦＤＭ 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법 및 그 시스템{System and method with adaptive cyclic prefix length in OFDM network}
본 발명은 저전력, 고속 데이터 전송을 위한 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수신 장치로부터 피드백받은 수신신호의 상관 관계를 이용하여 송신 장치에서 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 채널 상태에 따라 적응적(가변적)으로 조절하는, 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중화)은 4세대(4G) 이동통신 시스템, 와이-파이(Wi-Fi) 시스템, 와이브로(WiBro, 휴대 인터넷) 시스템 등에 적용되는 고속 데이터 전송 기법이다.
OFDM 기법을 사용하는 시스템[이하, 'OFDM 시스템'이라 통칭함]의 가장 큰 장점 중 하나로는 전송 신호에 싸이클릭 프리픽스(cp; cyclic prefix)를 삽입해 데이터 심볼간 간섭(ISI; Inter-Symbol Interference)을 제거할 수 있다는 것이다.
한편, OFDM 시스템에서는 싸이클릭 프리픽스를 통해 데이터 심볼간 간섭 제거 이점이 있으나, 이러한 싸이클릭 프리픽스 삽입으로 인해 그 삽입된 싸이클릭 프리픽스 길이만큼 데이터 전송율이 감소되는 문제와 함께 효율적 측면에서의 트레이드-오프(trade-off) 문제를 가지고 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
무선 통신망의 시스템 성능을 저하시키는 요인으로 도플러 천이(doppler shift)[또는 도플러 효과(doppler effect)]와 지연 확산(delay spread)이 있다.
도플러 천이는 송신 장치 또는 수신 장치의 이동으로 인한 반송파 주파수의 천이 현상으로 인한 채널 페이딩을 야기하며, 채널의 멀티 패스 페이딩으로 인한 지연 확산은 인접 데이터 심볼간의 ISI를 유발한다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 기법으로 OFDM 개념이 등장하였다. OFDM 기법에서는 고속의 데이터 스트림을 병렬 구조의 부반송파 개수만큼 나누어서 전송하며, 병렬 구조로 나누어진 각 데이터 스트림이 각각 저속의 심볼 전송율로 변조된다. 이와 같이 저속으로 변형된 데이터 스트림 전송은 도플러 천이에 의한 채널 페이딩 현상을 보상해 주며, 저속 데이터 스트림을 병렬의 부반송파에 실어서 전송함으로서 고속의 데이터 전송이 가능한 것이다.
또한, 앞서 언급한 바와 같이 OFDM 기법의 특징으로 싸이클릭 프리픽스 삽입[일명 보호 구간(Guard Interval) 삽입]을 들 수 있다. 고속 역퓨리에 변환(IFFT; Inverse Fast Fourier Transform)으로 얻어진 각 데이터 블록의 마지막 부분 심볼들을 복사해서 각 데이터 블록의 앞에 삽입해 지연 확산으로 인한 ISI를 방지할 수 있는 것이다.
그런데, 종래기술에 따른 OFDM 시스템에서는 고정된 길이의 싸이클릭 프리픽스[고정된 싸이클릭 프리픽스 길이]를 사용하는데, 이러한 고정된 싸이클릭 프리픽스 길이는 시스템 오버헤드를 초래하고 있다.
예컨대, 무선랜 시스템[IEEE 802.11]에서는 데이터 블록 길이의 '1/5' 만큼을 고정 싸이클릭 프리픽스로 사용함으로서 데이터 송수신에 관한 시간과 에너지를 불필요하게 소비함과 아울러, 고정된 길이의 싸이클릭 프리픽스 전송으로 인해 고속 데이터 전송을 보장해 주지 못하고 있는 형편이다.
그리고, 휴대 인터넷 시스템[IEEE 802.16]에서는 코드율에 따라 가변적으로 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절하지만, 이는 사전에 코드율과 싸이클릭 프리픽스 길이를 일률적으로 정하여 사용하는 것일 뿐. 송신 장치와 수신 장치간의 공간적, 시간적으로 시시각각 변화되는 네트워크 채널 상태를 제대로 반영해 싸이클릭 프리픽스 길이를 적응적으로 조절하지 못하고 있는 형편이다.
한편, OFDM 시스템의 데이터 전송율 증가를 위한 다양한 연구가 있는데, 예컨대 데이터 전송율을 증가시키는 만큼 채널 추정을 통해 여분의 프리앰블(preamble)을 생성하여 적응적으로 데이터 전송율을 결정하는 방식[이하 '제1 종래방식'이라 함], 사용하지 않는 부반송파의 추정을 통해 복수의 데이터를 전송하는 방식[이하 '제2 종래방식'이라 함]이 있다. 그러나, 이러한 종래방식들은 시스템 복잡도를 증가시킬 뿐만 아니라 시스템 자원이 비효율적으로 사용되는 문제점을 내포하고 있다.
예컨대, 제1 종래방식에서는 송신된 데이터에 따른 부반송파 할당과 할당된 부반송파를 이용하여 제1 롱-프리앰블을 생성하고, 채널 추정을 통해 사용하지 않는 부반송파를 추정하기 위한 제2 롱-프리앰블을 생성하여, 송신 장치에서 적응적으로 데이터를 전송하는데, 이러한 롱-프리앰블과 같은 여분의 추가적인 데이터를 생성해야 되고, 이러한 롱-프리앰블의 데이터 크기로 인해 고속 데이터 전송을 구현할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 제2 종래방식에서는 저전력 사용을 위해 송신 장치에 입력되는 데이터를 전송 모드에 따라 복수의 데이터로 형성하고, 데이터 전송율을 판단해 저전송 모드의 경우에 복수의 데이터를 다시 복수의 서브 데이터로 분할하여 전송하는데, 이러한 전송 모드 판단, 복수 데이터 형성, 서브 데이터 분할과 같은 처리로 인해 시스템 복잡도가 증가되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 수신 장치로부터 피드백받은 수신신호의 상관 관계를 이용하여 송신 장치에서 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 채널 상태에 따라 적응적(가변적)으로 조절하는, 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법 및 그 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 방법은, OFDM 통신망의 송신 장치에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법에 있어서, 데이터에 싸이클릭 프리픽스를 삽입해 수신 장치로 전송한 결과로, 상기 수신 장치로부터 수신신호 상관 관계값을 피드백받는 단계; 상기 피드백받은 수신신호 상관 관계값을 토대로 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절하는 단계; 및 상기 조절한 길이를 갖는 싸이클릭 프리픽스를 다음 데이터에 삽입해 상기 수신 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 제2 방법은, OFDM 통신망의 수신 장치에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법에 있어서, 송신 장치로부터 싸이클릭 프리픽스가 삽입된 데이터를 수신받으면, 상기 데이터에 관해 첫번째로 지연된 수신신호와 마지막 지연된 수신신호를 상관 관계 계산 대상 수신신호로 선정하는 단계; 상기 선정한 수신신호간의 상관 관계값을 계산하는 단계; 및 상기 계산한 수신신호 상관 관계값을 상기 송신 장치로 피드백하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 제1 시스템은, OFDM 통신망의 송신 장치에 있어서, 싸이클 릭 프리픽스가 삽입된 데이터를 전송한 결과로, 수신 장치로부터 수신신호 상관 관계값을 피드백받는 수신신호 상관 관계 수신부; 및 상기 수신신호 상관 관계 수신부에서 피드백받은 수신신호 상관 관계값을 토대로 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절해 싸이클릭 프리픽스 삽입부로 제공하는 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부를 포함한다.
한편, 본 발명의 제2 시스템은, OFDM 통신망의 수신 장치에 있어서, 송신 장치로부터 수신받은 싸이클릭 프리픽스가 삽입된 데이터에 관해 첫번째로 지연된 수신신호와 마지막 지연된 수신신호간의 상관 관계값을 계산하는 수신신호 상관 관계 계산부; 및 상기 수신신호 상관 관계 계산부에서 계산한 수신신호 상관 관계값을 상기 송신 장치로 피드백하는 수신신호 상관 관계 전송부를 포함한다.
한편, 본 발명은, 상기 제1 방법 또는 제2 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상기와 같은 본 발명은 데이터 심볼에 어떠한 부가적인 정보를 추가하지 않고서도 채널 상태에 따라 싸이클릭 프리픽스 길이를 적응적(가변적)으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 OFDM 시스템의 데이터 전송율이 감소되는 것을 방지하고[고속 데이터 전송 속도 보장], 전력 소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 간단한 알고리즘, 간단한 시스템 구조를 통해 시스템 오버 헤드, 시스템 복잡도를 증가시키지 않고서 가변적 길이의 싸이클릭 프리픽스를 사용해 데이터 심볼간 간섭(ISI)을 효율적으로 제거하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 4세대(4G) 이동통신망, 와이-파이(Wi-Fi), 와이브로 등과 같은 어떠한 통신망, 고정된 형태 또는 이동성을 갖는 어떠한 단말, 시스템에도 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 시스템에 대한 일실시예 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법에 대한 일실시예 흐름도이다. 덧붙여, 본 발명의 이해를 도모하고자 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 본 발명에서 제시하는 알고리즘['적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 알고리즘']에 대해 구체적으로 설 명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 OFDM 시스템에 있어, 송신 장치(100)는 직렬-병렬 변환부(S/P; Serial to Parallel)(11), 시그널 매퍼(Signal Mapper)(12), 가상 캐리어 합산부(Add Virtual Carriers)(13), 역퓨리에 변환부(IFFT)(14), 병렬-직렬 변환부(P/S; Parallel to Serial)(15), 싸이클릭 프리픽스 삽입부(Cyclic Prefix Insertion)(16), 디지털-아날로그 변환부(D/A), 저대역 통과 필터(LPF) 등을 구비한 송신부(17) 등을 포함하고, 수신 장치(200)는 아날로그-디지털 변환부(A/D), 저대역 통과 필터(LPF) 등을 구비한 수신부(21), 싸이클릭 프리픽스 제거부(cyclic prefix Removal)(22), 직렬-병렬 변환부(S/P; Serial to Parallel)(23), 퓨리에 변환부(FFT)(24), 가상 캐리어 제거부(Remove Virtual Carriers)(25), 등화기(Equalizer)(26), 시그널 디매퍼(Signal Demapper)(27), 병렬-직렬 변환부(P/S; Parallel to Serial)(28) 등을 포함한다.
특히, 본 발명의 '적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 시스템'에 있어, 송신 장치(100)의 싸이클릭 프리픽스 삽입부(16)는 수신신호 상관 관계 수신부(51) 및 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부(52)를 포함하며, 수신 장치(200)의 싸이클릭 프리픽스 제거부(22)는 수신신호 상관 관계 계산부(61) 및 수신신호 상관 관계 전송부(62)를 포함한다.
본 발명에서는 송신 장치(100)가 싸이클릭 프리픽스 삽입부(16)에서 데이터에 싸이클릭 프리픽스를 삽입해 수신 장치(200)로 전송하고[도 2의 '201'], 수신 장치(200)가 싸이클릭 프리픽스 제거부(22)에서 송신 장치(100)로부터 수신받은 데 이터에 삽입된 싸이클릭 프리픽스를 제거하되[도 2의 '202'], 수신 장치(200)가 채널을 통해 송신 장치(100)로부터 수신받은 신호에 관한 상관 관계 계산 결과를 송신 장치(100)로 전송[피드백]하고, 송신 장치(100)가 수신 장치(200)로부터 수신[피드백]받은 상관 관계 계산 결과를 토대로 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절하는 것이다. 이러한 본 발명의 알고리즘이 송신 장치(100)의 수신신호 상관 관계 수신부(51) 및 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부(52)와, 수신 장치(200)의 수신신호 상관 관계 계산부(61) 및 수신신호 상관 관계 전송부(62)에서 동작되는 것이다.
즉, 본 발명에서는 데이터 심볼에 부가적인 정보를 추가하지 않고서 수신된 신호간의 상관 관계만을 이용해 채널 상태에 따라 싸이클릭 프리픽스 길이를 적응적으로 조절하는 것이다. 예컨대, 본 발명에서 수신신호의 상관 관계는 송신 장치가 수신 장치로 보낼 다음 데이터 전송에 필요한 채널 정보로서 기능하는 것이다.
한편, 이러한 본 발명의 알고리즘은 고정된 형태의 OFDM 시스템 뿐만 아니라 이동성을 갖는 단말, 시스템 등에도 적용될 수 있으며, 4세대(4G) 이동통신망, 와이-파이(Wi-Fi), 와이브로 등과 같이 OFDM 기법이 적용된 어떠한 통신망(네트워크)에도 적용될 수 있다.
그럼, 본 발명에서 제시하는 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 알고리즘에 대해 구체적으로 설명하기로 하며, 본 발명을 설명하는데 있어 공지의 OFDM 기법, 예컨대 송신 장치(100) 및 수신 장치(200) 각각에 있어서의 공지의 구성요소에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 시스템에서는 샘플 시간을 0.2[㎲]로 설정하고, 데이터 블록 사이즈를 128로 설정하고(즉 하나의 데이터 블록 구간은 25.6[㎲]), 퓨리에 변환 포인트(FFT point)를 128 포인트로 설정하였다.
예컨대, 송신 장치(100)에서는 0.2[㎲] 시간으로 데이터를 생성하여 직렬-병렬 변환(S/P)을 거쳐 부반송파에 의해 변조시킨다. 이러한 부반송파에 의해 변조된 데이터 블록들은 역퓨리에 변환(IFFT)을 거쳐 시간 영역 상의 다음의 [수학식 1]과 같은 신호가 된다.
Figure 112009028964259-PAT00001
여기서, N은 퓨리에 변환 포인트(FFT point)를 나타낸다.
그런후, 송신 장치(100)에서는 역퓨리에 변환(IFFT)을 거친 신호들에 신호 데이터 블록의 1/8 길이 만큼의 싸이클릭 프리픽스를 신호 앞단에 삽입한다.
다음의 [수학식 2]는 싸이클릭 프리픽스가 삽입된 신호를 나타내며, 여기서 G는 싸이클릭 프리픽스 길이를 나타낸다.
Figure 112009028964259-PAT00002
상기 [수학식 2]의 신호는 송신 장치(100)에서 전송되어 채널을 통해 수신 장치(200)에 수신되는데, 다음과 같은 [수학식 3]으로 표현된다.
Figure 112009028964259-PAT00003
여기서, '*'은 콘볼루션을, n(t)는 AWGN(Additive White Gaussian Noise, 부가 백색 가우시안 잡음) 채널을, hn(t)는 Rayleigh 페이딩 채널을 나타내며, 다음의 [수학식 4]와 같은 PDF를 갖는다.
Figure 112009028964259-PAT00004
본 발명에서는 송신 장치(100)에서 멀티 패스 채널을 통해 수신 장치(200)로 신호를 전송하는데, 이 멀티패스 채널을 거치는 동안에 반사, 굴절, 회절 등에 의해 여러 지연된 신호들이 유입되는 점을 고려해, 수신 장치(200)의 수신신호 상관 관계 계산부(61)가 송신 장치(100)로부터 첫번째로 수신받은 지연신호[첫번째로 지연된 수신신호]와, 동일한 신호의 딜레이된 버젼의 마지막 지연된 수신신호[마지막 지연신호]간의 상관 관계값을 계산한다. 여기서, 상관 관계 계산 대상 수신신호로 노이즈 파워 이상의 레벨을 갖는 지연신호를 선정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 본 발명에서는 극히 페이딩이 심한 채널 모델에 대해서는 고려하지 않았기에 첫번째로 지연된 수신신호가 항상 노이즈 파워 이상의 레벨을 갖는 것이다.
위와 같이 본 발명에서는 지연 확산(delay spread)된 수신신호간의 상관 관계를 이용하여 싸이클릭 프리픽스 길이를 멀티 패스 채널 상태에 따라 적응적으로 조절하는 것이다. 이러한 과정을 도 2를 참조해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 수신 장치(200)에서는 지연된 수신신호들을 분석하여 노이즈 파워 이하의 레벨을 갖는 지연신호들은 상관 관계 계산 대상 수신신호에서 배제한다[도 2의 '203'].
그런후, 수신 장치(200)에서는 노이즈 파워 이상의 레벨을 갖는 첫번째로 지연된 수신신호와 마지막 지연된 수신신호간의 상관 관계를 도출해 몇번째 데이터 심볼에서 최대 상관도를 갖는지 파악하여 해당 데이터 심볼 정보와 함께 최대 상관도를 수신신호 상관 관계값으로서 계산한다[도 2의 '204'].
그런후, 수신 장치(200)에서는 수신신호 상관 관계 전송부(62)를 통해 수신신호 상관 관계 계산부(61)에서 계산한 수신신호 상관 관계값을 송신 장치(100), 예컨대 송신 장치(100)의 수신신호 상관 관계 수신부(51)로 전송[피드백]한다[도 2의 '205'].
이에, 송신 장치(100)에서는 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부(52)가 수신신호 상관 관계 수신부(51)에서 수신받은 수신신호 상관 관계값을 토대로 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절한다[도 2의 '206'].
그런후, 송신 장치(100)에서는 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부(52)에서 설정한 싸이클릭 프리픽스 길이 만큼의 싸이클릭 프리픽스를 싸이클릭 프리픽스 삽입부(16)를 통해 다음 데이터 블록 구간의 앞단에 삽입해 수신 장치(200)로 전송한 다[도 2의 '207'].
특히, 본 발명에서는 채널 상태가 급격히 변하지 않는다는 전제 조건[가정]을 두고서, 이러한 가정에 근거해 송신 장치(100)의 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부(52)에서는 수신 장치(200)로부터 수신[피드백]받은 상관 관계값을 그대로 싸이클릭 프리픽스 길이 조절에 반영하지 않고서 소정의 값, 예컨대 사전에 설정한 '+0.5[㎲]' 정도의 길이를 싸이클릭 프리픽스 길이에 더 추가한다.
예컨대, 채널 상태가 급격히 변하지 않는다는 전제 조건을 한 점을 고려해, 송신 장치(100)에서는 수신 장치(200)로부터 받은 수신신호 상관 관계값[몇번째 데이터 심볼에서 얼마 만큼의 최대 상관도를 갖는지에 관한 정보]에 소정 개수의 데이터 심볼을 추가해 해당 길이를 갖는 싸이클릭 프리픽스를 가변적으로 설정하는 것이다.
한편, 본 발명에서는 수신 장치(200)의 이동에 따른 도플러 천이도 고려한다. 즉, 도플러 천이에 따른 중심 주파수 변화와 수신신호 파워 레벨 감소량을 고려해 수신 장치(200)에서는 수신신호의 파워 스펙트럼을 이용해 수신신호 상관 관계값을 계산한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
신호의 중심 주파수를 fc라 하고, 송신 장치(100)와 수신 장치(200)간의 각도를 α, 최대 도플러 주파수를 fm이라고 하면, 수신신호의 주파수 변화는 다음의 [수학식 5]와 같다.
Figure 112009028964259-PAT00005
여기서, v는 수신 장치(200)의 이동 속도를,
Figure 112009028964259-PAT00006
(c는 빛의 속도)를 나타낸다.
S(f)를 수신신호의 파워 스펙트럼이라 하면, 주파수에 따른 파워 스펙트럼은 다음의 [수학식 6]과 같다.
Figure 112009028964259-PAT00007
[수학식 5]에 의해 [수학식 6]의
Figure 112009028964259-PAT00008
는 다음의 [수학식 7]과 같이 구해진다.
Figure 112009028964259-PAT00009
또한, [수학식 5]에서의 α(송신 장치와 수신 장치간의 각도)는 다음의 [수학식 8]로 구하고, 다음의 [수학식 9]로 표현할 수 있다.
Figure 112009028964259-PAT00010
Figure 112009028964259-PAT00011
수신신호의 파워가 균일 분포
Figure 112009028964259-PAT00012
를 갖는다면, 상기의 [수학식들]을 토대로 수신신호의 파워 스펙트럼은 다음의 [수학식 10]과 같이 구해진다.
Figure 112009028964259-PAT00013
여기서,
Figure 112009028964259-PAT00014
는 1차 완전 타원 적분형을 나타낸다.
다음으로, 도 3 내지 도 8을 참조해 본 발명의 알고리즘 성능 평가 결과를 설명하기로 한다. 덧붙여, 도 3 내지 도 8에서 'Adaptive CP length'가 본 발명의 알고리즘을 나타낸다.
도 3은 수신 장치의 이동 속도가 20[km/h]인 경우에 본 발명에 따라 계산한 수신신호 상관 관계값을 나타내는 그래프이고, 도 4는 본 발명에서 도 3의 수신신호 상관 관계값을 이용해 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절한 결과의 데이터 전송 이득을 나타내는 그래프이고, 도 5는 본 발명에서 도 3의 수신신호 상관 관계값을 이용해 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절한 결과의 전력 소비 이득을 나타내는 그래프이다.
한편, 도 6은 수신 장치의 이동 속도가 50[km/h]인 경우에 본 발명에 따라 계산한 수신신호 상관 관계값을 나타내는 그래프이고, 도 7은 본 발명에서 도 6의 수신신호 상관 관계값을 이용해 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절한 결과의 데이터 전송 이득을 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명에서 도 6의 수신신호 상관 관계값을 이용해 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절한 결과의 전력 소비 이득을 나타내는 그래프이다.
본 발명에서는 수신 장치(200)의 이동 속도가 20[km/h] 및 50[km/h]의 두 가지 경우에 대해 앞서 설명한 [수학식 10]에 의거해 실험을 수행하였다. 여기서, 수신 장치(200)의 이동 속도가 20[km/h]인 경우에 도플러 천이는 92[Hz]이며, 수신 장치(200)의 이동 속도가 50[km/h]인 경우에 도플러 천이는 245[Hz]이다.
특히, 상관 관계 계산 대상 수신신호는 지연된 수신신호이며, 노이즈 파워 이상의 레벨을 갖는 마지막 지연된 수신신호와 첫번째로 지연된 수신신호를 선정한 후에 도플러 천이를 고려해 도 3 및 도 6과 같이 수신신호 상관 관계값을 계산하였다.
상기와 같이 계산한 도 3 및 도 6의 수신신호 상관 관계값을 토대로 송신 장치(100)에서 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절해 이 조절된 길이를 갖는 싸이클릭 프리픽스를 데이터에 삽입하여 수신 장치(200)로 전송한 결과, 즉 수신 장치의 이동 속도가 20[km/h]인 경우에는 데이터 전송 이득이 도 4와 같이 향상되었고[데이터 전송 속도 상승] 전력 소비 이득이 도 5와 같이 향상되었으며[전력 소비 감소], 수신 장치의 이동 속도가 50[km/h]인 경우에는 데이터 전송 이득이 도 7과 같이 향상되었고[데이터 전송 속도 상승] 전력 소비 이 득이 도 8과 같이 향상되었다[전력 소비 감소].
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 시스템에 대한 일실시예 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 3은 수신 장치의 이동 속도가 20[km/h]인 경우에 본 발명에 따라 계산한 수신신호 상관 관계값을 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에서 도 3의 수신신호 상관 관계값을 이용해 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절한 결과의 데이터 전송 이득을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에서 도 3의 수신신호 상관 관계값을 이용해 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절한 결과의 전력 소비 이득을 나타내는 그래프.
도 6은 수신 장치의 이동 속도가 50[km/h]인 경우에 본 발명에 따라 계산한 수신신호 상관 관계값을 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명에서 도 6의 수신신호 상관 관계값을 이용해 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절한 결과의 데이터 전송 이득을 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명에서 도 6의 수신신호 상관 관계값을 이용해 싸이클릭 프리픽스 길이를 조절한 결과의 전력 소비 이득을 나타내는 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
100 : 송신 장치
16 : 싸이클릭 프리픽스 삽입부
51 : 수신신호 상관 관계 수신부
52 : 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부
200 : 수신 장치
22 : 싸이클릭 프리픽스 제거부
61 : 수신신호 상관 관계 계산부
62 : 수신신호 상관 관계 전송부

Claims (10)

  1. OFDM 통신망의 송신 장치에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법에 있어서,
    데이터에 싸이클릭 프리픽스를 삽입해 수신 장치로 전송한 결과로, 상기 수신 장치로부터 수신신호 상관 관계값을 피드백받는 단계;
    상기 피드백받은 수신신호 상관 관계값을 토대로 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절하는 단계; 및
    상기 조절한 길이를 갖는 싸이클릭 프리픽스를 다음 데이터에 삽입해 상기 수신 장치로 전송하는 단계
    를 포함하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법.
  2. OFDM 통신망의 수신 장치에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법에 있어서,
    송신 장치로부터 싸이클릭 프리픽스가 삽입된 데이터를 수신받으면, 상기 데이터에 관해 첫번째로 지연된 수신신호와 마지막 지연된 수신신호를 상관 관계 계산 대상 수신신호로 선정하는 단계;
    상기 선정한 수신신호간의 상관 관계값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산한 수신신호 상관 관계값을 상기 송신 장치로 피드백하는 단계
    를 포함하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상관 관계 계산 대상 수신신호는,
    노이즈 파워 이상의 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수신신호 상관 관계값은,
    몇번째 데이터 심볼에서 얼마 만큼의 최대 상관도를 갖는지에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 송신 장치에서는,
    급격히 변하지 않는 채널 상태를 고려해, 상기 피드백받은 수신신호 상관 관계값에 사전에 설정한 소정 개수의 데이터 심볼을 추가하여, 다음으로 전송할 데이 터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 수신 장치에서는,
    도플러 천이를 고려해, 상기 첫번째로 지연된 수신신호와 마지막 지연된 수신신호의 파워 스펙트럼을 이용해 상기 수신신호 상관 관계값을 계산하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신신호의 파워 스펙트럼은,
    다음의 [수학식 10]을 이용해 구하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 방법.
    [수학식 10]
    Figure 112009028964259-PAT00015
    여기서, 는 1차 완전 타원 적분형을, fm은 최대 도플러 주파수를, f는 수신신호 주파수 변화를 각각 나타냄.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항의 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  9. OFDM 통신망의 송신 장치에 있어서,
    싸이클릭 프리픽스가 삽입된 데이터를 전송한 결과로, 수신 장치로부터 수신신호 상관 관계값을 피드백받는 수신신호 상관 관계 수신부; 및
    상기 수신신호 상관 관계 수신부에서 피드백받은 수신신호 상관 관계값을 토대로 다음으로 전송할 데이터의 싸이클릭 프리픽스 길이를 가변적으로 조절해 싸이클릭 프리픽스 삽입부로 제공하는 싸이클릭 프리픽스 길이 설정부
    를 포함하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 시스템.
  10. OFDM 통신망의 수신 장치에 있어서,
    송신 장치로부터 수신받은 싸이클릭 프리픽스가 삽입된 데이터에 관해 첫번째로 지연된 수신신호와 마지막 지연된 수신신호간의 상관 관계값을 계산하는 수신신호 상관 관계 계산부; 및
    상기 수신신호 상관 관계 계산부에서 계산한 수신신호 상관 관계값을 상기 송신 장치로 피드백하는 수신신호 상관 관계 전송부
    를 포함하는 OFDM 통신망에서 적응형 싸이클릭 프리픽스 길이 조절 시스템.
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