KR20100126568A

KR20100126568A - 수신기

Info

Publication number: KR20100126568A
Application number: KR1020107023983A
Authority: KR
Inventors: 미쓰루 다나베; 유키오 오카다; 미쓰루 마에다
Original assignee: 파나소닉 전공 주식회사
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-12-01
Also published as: WO2009119736A1; CN101981842A; TW201014291A; KR101209501B1; CN101981842B; HK1154131A1; JP5215704B2; TWI385990B; JP2009239545A

Abstract

수신기(10)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)와 위상 보정 방식 선택 회로(17), 위상 보정 회로(14), 및 판정 회로(15)를 구비한다. 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)는, 송신기로부터 수신된 변조 신호에 따라 변조 신호에 이용된 멀티 레벨 변조 방식을 판별한다. 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급에 기초하여 변조 신호의 심볼의 위상 보정에 사용되는 위상 보정 방식을 미리 결정된 복수의 위상 보정 방식으로부터 선택한다. 위상 보정 회로(14)는, 위상 보정 방식 선택 회로(17)에 의해 선택된 위상 보정 방식을 이용하여 심볼의 위상을 보정한다. 판정 회로(15)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식에 기초하여 위상 보정 회로(14)로 위상 보정된 심볼의 비트 시퀀스를 판정한다.

Description

수신기{RECEIVER}

본 발명은, 수신기, 특히 적응 변조 방식을 이용한 통신 시스템에 사용되는 수신기에 관한 것이다.

종래부터, 적응 변조 방식을 이용한 통신 시스템이 있다. 이 통신 시스템은, 멀티 레벨 등급(비트 레이트)이 상이한 복수의 멀티 레벨 변조 방식을 가지고, 예를 들면, 자신을 둘러싸는 환경(회선 품질)에 따라 사용하는 멀티 레벨 변조 방식을 전환한다. 이 경우, 회선 품질에 준거하여, 최선의 전송 효율을 얻을 수 있다. 여기서, 멀티 레벨 변조 방식으로서는, 예를 들면, 비트 레이트가 낮은 방식으로부터 순서대로, BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16 QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64 QAM 등이 있다(예를 들면, 일본국 공개 특허 공보 2007-150906, IEEE 802.11a-1999 참조).

그런데 통신 시스템을 구성하는 송신기 및 수신기 각각은 기준 신호원을 구비한다. 기준 신호원은 수정 발신기를 이용하고 있다. 송신기 및 수신기의 각각의 기준 신호원의 발진 주파수(이하, "기준 주파수"라고 함)는 수정 발신기의 정밀도로 따른 오차를 포함한다. 그 결과, 변조 처리를 행하는 송신기 측의 기준 주파수와 복조 처리를 행하는 수신기 측의 기준 주파수와의 사이에 ppm 정도의 오차가 생긴다. 이 기준 주파수의 오차는, 수신기로 수신한 데이터의 위상 회전이 원인이다. 이와 같은 위상 회전의 발생은, 복조 후의 비트 에러 비율(Bit Error Rate: 이하, "BER"라고 함)에 크게 영향을 준다. 그러므로 수신기는, 복조 시에, 수신한 데이터의 위상 회전의 보정을 행한다. 특히, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조 등의 멀티캐리어 변조 방식을 이용한 멀티 레벨 변조의 경우, 복조 시의 주파수 오차에 의한 위상 회전의 영향이 커진다. 이것은, 단일 심볼의 점유 시간이 커지고, 위상 보정의 간격이 길어지기 때문이다.

종래, 심볼의 위상 회전의 보정을 행하는 위상 보정 방식으로서는, 파일럿 서브캐리어를 사용하는 위상 보정 방식(예를 들면, 일본국 공개 특허 공보 2008-22339참조)이나, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정 방식(예를 들면, 일본국 공개 특허 공보 2006-352746 참조)이 있다.

파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정 방식에서는, 멀티 패스 페이징의 영향으로 신호의 전파 특성에 큰 주파수 선택성이 존재하는 경우, 보정 오차가 커진다.

그러므로 주파수 선택성이 강한 전파 환경에 있어서는, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정 방식이 유효하다.

한편, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정 방식은, 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정 방식과는 달리, OFDM 심볼마다의 순차 보정이 아니다. 그러므로 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 커지는 만큼 파일럿 심볼을 변조 신호에 매립하는 간격을 좁게 하지 않으면 안 된다. 따라서, 적응 변조 방식에 있어서 모든 멀티 레벨 변조 방식에 대하여 만족할 수 있는 위상 보정을 행할 수 있도록 하면, 특히 멀티 레벨 등급의 낮은 멀티 레벨 변조 방식에 있어서 전송 효율이 저하된다.

또한, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정은, 파일럿 심볼을 얻을 때까지는 위상 보정을 행할 수 없으므로, 위상 보정이 행해지고 간격이 비교적 길다. 그러므로 고멀티 레벨 등급의 멀티 레벨 변조 방식의 경우, 복조 처리의 도중에 위상 회전의 오차가 허용 범위를 넘어 버릴 우려가 있다.

이와 같이 위상 보정 방식에는, 멀티 레벨 변조 방식에 대하여 적용할 수 없다. 그러나 종래의 수신기는, 송신기로부터 수신된 변조 신호에 대하여 같은 위상 보정 방식을 이용한다. 그러므로 종래의 수신기는, 송신기에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행할 수 없다.

본 발명은, 상기 사유에 감안하여 이루어진다. 본 발명의 목적은, 송신기에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행할 수 있는 수신기를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 수신기는, 복수의 멀티 레벨 변조 방식으로부터 회선 품질에 따라 선택된 멀티 레벨 변조 방식을 이용하여 생성된 변조 신호를 송신하는 송신기 에 관련된 적응 변조 통신 시스템에 사용된다. 상기 변조 신호는, 상기 수신기에 송신되는 데이터를 나타내는 심볼 시퀀스를 가진다. 상기 심볼은, 상기 송신기에 의해 선택된 멀티 레벨 변조 방식에 의해 비트 시퀀스와의 대응 관계가 결정된다. 본 발명에 관한 수신기는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛과, 위상 보정 방식 선택 유닛과, 위상 보정 유닛과 판정 유닛을 구비한다. 상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛은, 상기 송신기로부터 수신된 상기 변조 신호에 따라 상기 변조 신호에 이용된 상기 멀티 레벨 변조 방식을 판별하도록 구성된다. 상기 위상 보정 방식 선택 유닛은, 상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급에 기초하여 상기 변조 신호의 심볼의 위상의 보정에 사용되는 위상 보정 방식을 미리 결정된 복수의 위상 보정 방식으로부터 선택하도록 구성된다. 상기 위상 보정 유닛은, 상기 위상 보정 방식 선택 유닛에 의해 선택된 상기 위상 보정 방식을 이용하여 상기 심볼의 위상을 보정하도록 구성된다. 상기 판정 유닛은, 상기 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식에 기초하여 상기 위상 보정 유닛에 의해 위상이 보정된 상기 심볼에 대응하는 비트 시퀀스를 판정하도록 구성된다.

본 발명에 의하면, 상기 송신기에 의해 수행되는 상기 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급에 기초하여 위상 보정 방식을 선택한다. 그러므로 상기 송신기에 의해 수행되는 상기 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행할 수 있다.

바람직하게는, 상기 송신기는, 1차 변조 방식과 2차 변조 방식을 가진다. 상기 1차 변조 방식은, 멀티 레벨 등급이 상이한 복수의 멀티 레벨 변조 방식으로부터 미리 결정된 기준에 의해 선택된 멀티 레벨 변조 방식으로서, 상기 심볼을 나타내는 1차 변조 심볼을 생성한다. 상기 2차 변조 방식은, 멀티캐리어 변조 방식이다. 상기 2차 변조 방식은, 상기 1차 변조 심볼에 기초하여 복소 진폭이 구성된 복수의 서브캐리어를 다중화하여 2차 변조 심볼을 생성한다. 상기 2차 변조 방식은, 복수의 상기 2차 변조 심볼로 구성되는 상기 변조 신호를 구성한다. 상기 변조 신호는, 파일럿 심볼을 미리 결정된 규칙적인 구간마다 구비한다. 상기 파일럿 심볼은, 상기 수신기에 특정한 기존 2차 변조 심볼이다. 상기 미리 결정된 2차 변조 심볼은, 미리 결정된 복소 진폭을 가지는 서브캐리어로 구성된다. 상기 2차 변조 심볼은, 파일럿 서브캐리어를 포함한다. 상기 파일럿 서브캐리어는, 상기 수신기에 특정한 미리 결정된 서브캐리어이다. 상기 미리 결정된 서브캐리어는, 미리 결정된 복소 진폭을 가진다. 상기 위상 보정 방식 선택 유닛은, 상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식의 상기 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 미만이면, 상기 파일럿 심볼을 사용하여 상기 심볼의 위상을 보정하는 제1 위상 보정 방식을 선택하고, 상기 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 이상이면 상기 파일럿 서브캐리어를 사용하여 상기 심볼의 위상을 보정하는 제2의 위상 보정 방식을 선택하도록 구성된다.

이 경우, 상기 송신기에 의해 수행되는 상기 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 미만인 경우에는, 주파수 선택성이 강한 전파 환경에 있어서도 위상 보정 효과가 큰 상기 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정을 행한다. 한편, 상기 송신기에 의해 수행되는 상기 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 이상인 경우, 높은 전송 효율을 실현하고 싼 상기 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정을 행한다. 따라서, 상기 송신기에 의해 수행되는 상기 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행할 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 위상 보정 방식 선택 유닛은, 상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식의 상기 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 미만이면 상기 제1 위상 보정 방식의 보고를 선택하고, 상기 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 이상이면 상기 제1 위상 보정 방식과 상기 제2의 위상 보정 방식의 양쪽을 선택하도록 구성된다.

이 경우, 상기 파일럿 심볼을 사용한 상기 제1 위상 보정이 항상 행해진다. 그러므로 상기 위상 보정 유닛의 제어가 간단하게 된다. 또한, 상기 제1 위상 보정 방식에서는 상기 서브캐리어마다 위상 보정이 실행된다. 따라서, 주파수 선택성이 강한 전파 환경 하에서도, 항상 위상 보정의 효과를 크게 할 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 위상 보정 유닛은, 상기 위상 보정 방식 선택 유닛에 의해 상기 제1 위상 보정 방식과 상기 제2의 위상 보정 방식의 양쪽이 선택된 경우, 상기 제2의 위상 보정 방식에 따라 상기 심볼의 위상을 보정하고 나서, 상기 제1 위상 보정 방식에 따라 상기 심볼의 위상을 보정하도록 구성된다.

이 경우, 파일럿 서브캐리어를 사용하여 심볼마다 위상 보정을 행할 수 있다. 또한, 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정에 의해 생기는 오차를, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정에 의해 없앨 수가 있다. 따라서, 멀티 레벨 등급이 큰 멀티 레벨 변조 방식에 대하여 최적인 위상 보정을 행할 수 있다.

바람직하게는, 상기 미리 결정된 값은, 상기 위상 보정 방식 선택 유닛에 의해 선택된 상기 위상 보정 방식을 이용하여 상기 위상 보정 유닛이 상기 심볼의 위상의 보정을 행하는 경우의 전송 효율에 기초하여 설정된다.

이 경우에는, 상기 송신기에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행하고, 또한 전송 효율을 높일 수 있다.

도 1은 제1 실시예의 수신기의 개략도이다.
도 2는 상기 수신기를 구비하는 통신 시스템의 개략도이다.
도 3은 16 QAM의 안녕 스튜디오 배급량의 설명도이다.
도 4는 서브캐리어와 파일럿 서브캐리어의 배치의 설명도이다.
도 5는 OFDM 신호의 구조의 설명도이다.
도 6은 파일럿 심볼의 매립 구조의 설명도이다.
도 7은 제2 실시예의 수신기의 개략도이다.

(제1 실시예)

본 실시예의 수신기(10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 송신기(20)에 관련된 적응 변조 통신 시스템(이하, "통신 시스템"이라고 함)을 구성한다. 통신 시스템은, 송신기(20)와 변조된(본 실시예에서는 OFDM 변조된) OFDM 신호에 의한 패킷 통신을 행한다. 그리고 송신기(20)로부터 수신기(10)에 OFDM 변조파를 전송하기 위한 전송로(30)에 대해서는 유선 또는 무선의 어느 쪽으로 해도 된다.

송신기(20)는, 1차 변조로서 멀티 레벨 변조 방식을 채용하고, 2차 변조로서 OFDM 변조를 채용한다. 송신기(20)는, 수신기(10)에 송신하는 데이터(정보 비트 시퀀스)를 에러 정정 부호화한다. 또한, 송신기(20)는, 에러 정정 부호화된 데이터를 직렬-병렬 변환한다. 송신기(20)는, 멀티 레벨 변조 방식으로 결정되는 심볼과 비트 시퀀스와의 대응 관계에 기초하여, 직렬/병렬 변환된 데이터로부터 서브캐리어를 변조하기 위한 복소 심볼(1차 변조 심볼)을 생성한다(심볼 맵핑). 송신기(20)는, 복소 심볼을 순으로 역이산 푸리에 변환(2차 변조)한 후, 보통 직렬 변환함으로써 디지털 형식의 복소 베이스밴드 OFDM 신호(OFDM 심볼 또는 2차 변조 심볼)를 생성한다. 송신기(20)는, 복소 베이스밴드 OFDM 신호를 디지털/아날로그 변환(DA 변환)한다. 송신기(20)는, 상기 DA 변환된 OFDM 신호를, DA 변환으로 발생하는 이미지 신호를 제거하는 필터로 통과시키고, 반송파를 곱하고(주파수 변환을 행하고), 또한 소정의 신호 증폭을 행함으로써, OFDM 변조파를 생성한다. 송신기(20)는, 이와 같이 하여 생성된 상기 OFDM 변조파를 전송로(30)에 송출한다.

여기서, 송신기(20)는, 1차 변조 방식으로서 멀티 레벨 등급이 상이한 복수의 멀티 레벨 변조 방식, 예를 들면 16 QAM와 64QAM를 가진다. 송신기(20)는, 심볼 맵핑을 행할 때는, 멀티 레벨 등급이 상이한 복수의 멀티 레벨 변조 방식으로부터 미리 결정된 기준으로 멀티 레벨 변조 방식을 선택한다(즉 송신기(20)는 적응 변조를 행한다). 예를 들면, 송신기(20)는, 데이터의 전송 속도가 가장 빨라지도록, 멀티 레벨 등급이 가장 높은 멀티 레벨 변조 방식을 선택한다. 또한, 송신기(20)는, 전송로(30) 상태(회선 품질)나 데이터의 용량에 따라 전송 속도가 일정 값 이상으로 되도록, 멀티 레벨 변조 방식을 선택해도 된다.

또한, 송신기(20)는 수정 발신기를 가지는 기준 신호원(도시하지 않음)을 구비한다. 송신기(20)는, 기준 신호원이 발하는 기준 주파수를 사용하여, 역이산 푸리에 변환(OFDM 변조)이나 주파수 변환 등을 행한다. 그리고 기준 신호원은, 수신기(10)에도 구비된다.

이와 같이 송신기(20)는, 복수의 멀티 레벨 변조 방식 16QAM, 64QAM으로부터 미리 결정된 기준에 의해 선택된 멀티 레벨 변조 방식을 이용하여 생성된 OFDM 변조파를 송신한다.

여기서, 64 QAM 등의 고멀티 레벨 등급의 멀티 레벨 변조 방식에 있어서는, 복소 평면 상의 복소 심볼을 사용하여 심볼의 비트 시퀀스를 판정할 때의 허용 오차 각이 작다. 그러므로 심볼마다 위상 보정을 행할 필요가 있다. 이하, QAM에 있어서의 허용 오차 각에 대하여, 16 QAM를 예로 들어 설명한다.

도 3은, 그레이 부호를 전제로 하여, 16 QAM의 비트 시퀀스 [0000)] ~ [1111]에 대한 복소 평면 상의 심볼 배치(신호점 배치)를 나타내고 있다. 도 3중의 분할선 L1은, 비트 시퀀스 [1110]과 비트 시퀀스 [1010]의 각 심볼점 사이를 연결하는 선분의 중점을 Q(Quadrature-Phase) 축방향으로 통과한다. 분할선 L2는, 비트 시퀀스 [1010]와 비트 시퀀스 [1011]의 각 심볼점 사이를 연결하는 선분의 중점을 I(In-Phase) 축방향으로 통과한다. 수신기(10)가 수신한 복소 심볼이 비트 시퀀스 [1010]을 포함하는 분할선 L1, L2로 에워싸인 영역 A12에 존재하는 경우, 이 복소 심볼은 비트 시퀀스 [1010]을 나타내는 확률이 높은 것으로 추정된다. 그러나 실제로는 기준 주파수의 오차에 의한 위상 회전에 의하여, 송신기(20)에서는 영역 A12에 존재하던 복소 심볼이, 수신기(10)에서는 영역 A12에 존재하지 않을 우려가 있다. 이 경우, 비트 시퀀스의 판정에 에러가 생긴다.

수신기(10)에 수신된 비트 시퀀스 [1010]에 대응하는 복소 심볼은, 기준 주파수의 오차가 없으면, 비트 시퀀스 [1010]을 나타내는 심볼점을 중심으로 가우스 분포한다. 그러므로 심볼점이 본래의 영역을 벗어나지 않는 것을 조건으로 각 심볼점의 허용 오차 각 θ1[도]을 설정하는 것에 모순은 없다. 예를 들면, 16 QAM의 경우, 허용 오차 각 θ1[degree]는 16.88이다.

표 1에 대표적인 QAM의 허용 오차 각 θ1을 나타낸다. 표 1로부터 명백한 바와 같이, 멀티 레벨 등급이 커짐에 따라 허용 오차 각 θ1은 작아진다.

멀티 레벨 변조 방식	16QAM	64QAM	256QAM	1024QAM
허용 오착 각 θ1[degree]	16.88	10.55	7.69	6.06

다음에, OFDM 변조에 있어서, 기준 주파수의 오차에 의한 OFDM 심볼 1개 당의 위상 회전에 대하여 검토한다. OFDM 심볼의 위상 회전에 의한 위상 오차의 요인으로서는, OFDM의 복조 처리에 필요한 반송파 주파수 동기(주파수 변환) 시의 오차(제1 오차), 표본화 주파수 동기(고속 푸리에 변환) 시의 오차(제2 오차)의 2개가 고려된다. OFDM 심볼 1개 당의 점유 시간 Ta는, 고속 푸리에 변환의 샘플 주파수를 fs, 고속 푸리에 변환의 사이즈(FFT 사이즈)를 N포인트, 가드 인터벌의 시간을 Tgi로 하면, 다음 식(1)에 의해 표현된다.

(식 1)

제1 오차 및 제2 오차에 의한 위상 오차는 가법적이다. 그러므로 반송 주파수를 fc, 변조 및 복조에서 각각 사용된 기준 주파수 간의 기준 주파수 오차를 e라 하면, OFDM 심볼 1개 당의 위상 오차 각 θ2는 다음 식(2)에 의해 표현된다.

(식 2)

예를 들면, IEEE 802.11a-1999의 사양(IEEE(미국 전기 전자 학회)가 정한 무선 LAN의 규격 IEEE 802.11a)에 의하면, 각 기준 신호원의 기준 주파수 오차를 20ppm 허용하면 변조 및 복조의 양 처리로 40ppm의 기준 주파수 오차 e가 된다. 반송 주파수 fc의 오차에 대해서는, 수신기의 자동 주파수 보정 회로에 의하여, 일반적으로 fs/2의 주파수 오차에 수속한다. 따라서, 식(2)는, 다음 식(3)에 변형시킬 수 있다.

(식 3)

그리고 IEEE 802.11a-1999의 사양에 의하면, 고속 푸리에 변환의 샘플 주파수 fs는 20MHz, OFDM 심볼의 점유 시간 Ta는 4μsec(단, 가드 인터벌의 시간 Tgi는 0.8μsec), 고속 푸리에 변환의 사이즈 N는 64포인트이다.

IEEE 802.11a-1999의 사양에 따라 식(3)을 계산하면, 위상 오차 각 θ2는 2.88이 된다. 따라서, 64 QAM에서는 4심볼로 허용 오차 각 θ1을 넘어 버린다. 또한, IEEE 802.11a-1999의 사양에 의하면, 1패킷은 최대 1000바이트인 것을 요구하고 있다. 그러므로 에러 정정에 의한 용장 비트를 더하지 않으면, 1패킷으로 송신 가능한 OFDM 심볼은 약 27심볼이 된다. 따라서, 4심볼로 허용 오차 각 θ1을 넘어 버릴 경우, 1개의 패킷을 정확하게 복조할 수 없다.

그러므로 IEEE 802.11a-1999는, 도 4에 나타낸 바와 같이 모든 52개의 서브캐리어 중의 4개를 데이터 전송에 관계없는 파일럿 서브캐리어 PSC1~PSC4로 하고, 나머지 48개를 데이터 전송에 사용하는 서브캐리어 SC0~SC47로 하는 것을 규정하고 있다. 그러므로 파일럿 서브캐리어 PSC1~PSC4를 사용하여 OFDM 심볼마다의 위상 보정을 행할 수 있다.

그런데 멀티 패스 페이징의 영향으로 신호의 전파 특성에 큰 주파수 선택성이 존재하는 경우, 파일럿 서브캐리어가 매립된 주파수의 S/N비가 극단적으로 악화될 우려가 있다. 이 경우에는 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정 방식의 보정 오차가 커진다. 그러므로 특히 고멀티 레벨 등급의 멀티 레벨 변조 방식에서는 위상 보정을 행함으로써 BER가 오히려 악화되는 경우가 있다. 예를 들면, 도 4에서는 파일럿 서브캐리어 PSC1부근에서, 주파수 특성 1000이 악화되어 있기 때문에, 파일럿 서브캐리어 PSC1를 사용한 위상 보정의 정밀도가 저하된다.

주파수 선택성이 강한 전파 환경에 있어서는, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정 방식이 유효하다. 파일럿 심볼은 수신기(10) 및 송신기(20)의 양쪽으로 미리 결정된 심볼로 구성된다. 또한, 파일럿 심볼은, OFDM 심볼로 구성되는 변조 신호(패킷) 중에 일정 시간 간격으로 매립된다. 그러므로 파일럿 심볼을 사용하여 서브캐리어마다의 위상 보정을 행할 수 있다.

그러나 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정 방식은, OFDM 심볼마다의 순차 보정이 아니다. 그러므로 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 커지는 만큼 파일럿 심볼을 변조 신호 중에 매립하는 간격을 좁게 하지 않으면 안 된다. 예를 들면, 16 QAM에서는 5심볼마다 파일럿 심볼을 변조 신호 중에 매립하는 것으로 충분하다. 이에 대하여, 64 QAM에서는, 파일럿 심볼을 변조 신호 중에 매립하는 간격을 3심볼마다 설정하지 않으면 안 된다. 따라서, 적응 변조 방식에 있어서 모든 멀티 레벨 변조 방식에 대하여 만족할 수 있는 위상 보정을 행할 수 있도록 하면, 특히 멀티 레벨 등급의 낮은 멀티 레벨 변조 방식에 있어서 전송 효율이 저하되어 버린다.

또한, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정은, 파일럿 심볼을 얻을 때까지는 위상 보정을 행할 수 없으므로, 위상 보정이 행해지는 간격이 비교적 길다. 그러므로 고멀티 레벨 등급의 멀티 레벨 변조 방식의 경우, 복조 처리의 도중에 허용 오차 각 θ1을 넘어 버릴 염려도 있다.

그래서, 송신기(20)는, 수신기(10)가 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정과 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정을 선택적으로 행할 수 있도록 변조 신호를 생성한다.

예를 들면, 변조 신호(패킷)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 쇼트 프리앰블(short preamble) SP와 롱 프리앰블(long preamble) LP와 데이터부(data section) D로 구성된다.

쇼트 프리앰블 SP는, 심볼 타이밍 동기를 확립하기 위해, 송신기(20), 수신기(10)에 대해 기존의 동기 패턴(특정 패턴) X를 기본 주기 T1(=0.8μsec)마다 10회(X1~X10) 반복하여 구성된다. 즉, 쇼트 프리앰블 SP는, 기본 주기 T1의 반복 신호로 구성된다.

롱 프리앰블 LP는, 채널 추정을 위해 송신기(20), 수신기(10)에 대해 기존인 동기 패턴 Y를 기본 주기 T2(=3.2μsec)마다 2회(Y1, Y2)반복하여 구성된다.

데이터부 D는, 데이터 비트나 변조 방식의 정보 등이 저장되는 데이터 전송을 위한 영역이다.

변조 신호에서는, 쇼트 프리앰블 SP, 롱 프리앰블 LP, 및 데이터부 D는, 쇼트 프리앰블 SP, 롱 프리앰블 LP, 데이터부 D의 순으로 배치되어 있다.

또한, 롱 프리앰블 LP 및 데이터부 D의 각 영역의 선두에는, 각 영역의 후반의 일부분을 카피한 가드 인터벌 GI1, GI2가 부가된다. 카드 인터벌 GI1, GI2에 의하면, 멀티 패스의 영향을 경감할 수 있다.

수신기(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 자동 주파수 보정 회로(AFC)(11)와 가드 인터벌 제거 회로(12)와 고속 푸리에 변환 회로(FFT)(13)와 위상 보정 회로(위상 보정 유닛)(14)와 판정 회로(판정 유닛)(15)와 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛)(16)와 위상 보정 방식 선택 회로(위상 보정 방식 선택 유닛)(17)를 구비한다. 도면에서는 아날로그부에서의 신호 증폭, 주파수 변환(다운 컨버전), 방해파 제거 필터(interfering wave remove filter), 아날로그/디지털 변환(AD 변환) 등의 아날로그 신호 처리 회로는 생략하고 있다.

자동 주파수 보정 회로(11)는, 베이스밴드 신호를 아날로그/디지털 변환(AD 변환)한 후, 쇼트 프리앰블 SP 및 롱 프리앰블 LP를 사용하여, OFDM 심볼마다의 위상 회전을 보정한다.

자동 주파수 보정 회로(11)는, 최초에, 쇼트 프리앰블 SP를 사용하여, 송신기(20)의 기준 주파수와 수신기(10)의 기준 주파수와의 사이의 비교적 큰 주파수 오차를 검출한다. 주파수 오차의 검출은, 예를 들면, 기본 주기 T1만큼 지연시킨 변조 신호의 공역 복소수를, 기본 주기 T1 후의 변조 신호에 곱하는 것으로 행할 수 있다.

다음에, 자동 주파수 보정 회로(11)는, 롱 프리앰블 LP를 사용하여 주파수 오차를 검출한다. 롱 프리앰블 LP를 사용한 주파수 오차의 검출은, 쇼트 프리앰블 SP를 사용한 주파수 오차의 검출과 동일한 수순으로 행할 수 있다. 롱 프리앰블 LP를 이용하면, 1/(2*T2){=fs/(2*64)}의 비교적 작은 주파수 오차를 검출할 수 있다.

자동 주파수 보정 회로(11)는, 쇼트 프리앰블 SP 및 롱 프리앰블 LP를 사용하여 검출한 주파수 오차의 역위상을 수신한 변조 신호에 곱한다. 이로써, 자동 주파수 보정 회로(11)는, 위상 보정(주파수 보정)을 행한다.

가드 인터벌 제거 회로(12)는, 송신기(20)에 의해 변조 신호에 부가된 가드 인터벌 GI1, GI2를 제거한다.

고속 푸리에 변환 회로(13)는, 기준 주파수에 따른 샘플 주파수로 OFDM 심볼을 이산 푸리에 변환한다. 이로써, 고속 푸리에 변환 회로(13)는, 복수의 서브캐리어 신호에 분파하는 멀티캐리어 복조를 행한다. 이로써, 각각의 서브캐리어의 복소 심볼의 성분이 추출된다.

위상 보정 회로(14)는, 주파수 오차에 의한 1차 변조 심볼의 위상 회전을 보정한다. 위상 보정 회로(14)는, 추정 유닛(141)과 등화 유닛(142)과 위상 오차 제거 유닛(143)을 구비한다.

추정 유닛(141)은, 파일럿 심볼을 사용하여, 서브캐리어마다의 전송로(30)의 주파수 영역의 임펄스 응답을 추정한다. 임펄스 응답은, 서브캐리어마다의 전파 특성을 나타낸다. 추정 유닛(141)은, 프리앰블에 계속되는 변조 신호에 대하여 프리앰블의 기존 데이터(쇼트 프리앰블 SP의 동기 패턴 X 또는 롱 프리앰블 LP 동기 패턴 Y)를 파일럿 심볼로 간주하여, 그 기존 데이터의 위상 회전 및 진폭 오차(서브캐리어마다의 임펄스 응답)를 추정한다. 이후의 변조 신호에 대해서는 파일럿 심볼을 미리 결정된 규칙적인 구간마다 가지고, 그 기존 데이터로부터 위상 회전 및 진폭 오차를 추정한다. 추정된 위상 회전 및 진폭 오차는, 다음의 파일럿 심볼로 보정을 행할 때까지 유효로 해도 되고, 다음의 파일럿 심볼의 보정량과 현재의 파일럿 심볼의 보정량에 적당한 가중치 부여한 것을 다음의 파일럿 심볼에 의한 보정값으로 하기 위해 사용해도 된다. 그리고 파일럿 심볼은, 모든 서브캐리어의 복소 진폭을 기존 데이터이어도 좋지만, 주파수 선택성이 큰 주파수 영역의 서브캐리어에만 기존 데이터를 매립해도 좋다. 이 경우, 기존 데이터가 매립되어 있지 않은 서브캐리어의 전파 특성은, 기존 데이터가 매립된 서브캐리어의 전파 특성으로부터 도출하면 된다.

등화 유닛(142)은, 프리앰블에 계속되는 각각의 서브캐리어의 복소 심볼에 대하여, 추정 유닛(141)으로 추정된 서브캐리어마다의 임펄스 응답의 역특성을 곱한다. 이로써, 등화 유닛(142)은, 서브캐리어마다 주파수 영역의 불균일을 보정하고, 주파수 오차에 의한 위상 회전을 보정한다. 그리고 진폭 변동이 큰 전송로에 있어서는, 등화 유닛(142)이 위상 회전 외에 진폭 오차도 보정할 수 있다.

이와 같이, 추정 유닛(141) 및 등화 유닛(142)은, 파일럿 심볼을 사용하여 심볼의 위상을 보정하는 제1 위상 보정 방식을 행한다. 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정은, 서브캐리어마다 위상 보정을 행하므로 주파수 선택성이 강한 전파 환경에 있어서도 위상 보정 효과가 크다.

또한, 본 실시예에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이 모두 52개의 서브캐리어 중의 4개가 데이터 전송에 관계없는 파일럿 서브캐리어 PSC1~PSC4이며, 나머지 48개가 데이터 전송에 사용하는 서브캐리어 SC0~SC47이다. 파일럿 서브캐리어 PSC1~PSC4상의 심볼은 기존 데이터(미리 결정된 심볼)이다.

위상 오차 제거 유닛(143)은, 4개의 파일럿 서브캐리어 PSC1~PSC4를 사용하여 OFDM 심볼마다의 위상 보정을 행한다. 위상 오차 제거 유닛(143)은, 파일럿 서브캐리어 PSC1~PSC4의 미리 결정된 심볼로부터 각 파일럿 서브캐리어에 있어서의 주파수 오차를 검출한다. 위상 오차 제거 유닛(143)은, 검출한 주파수 오차를 사용하여 동일한 OFDM 심볼로부터 이산 푸리에 변환된 각각의 복소 심볼의 위상 오차를 산출한다. 그리고 위상 오차 제거 유닛(143)은, 산출한 위상 오차의 역위상을 각각의 복소 심볼에 곱한다. 이로써, 위상 오차 제거 유닛(143)은, 주파수 오차에 의한 심볼의 위상 회전을 보정한다.

이와 같이, 위상 오차 제거 유닛(143)은, 파일럿 서브캐리어를 사용하여 심볼의 위상을 보정하는 제2의 위상 보정 방식을 행한다.

변조 방식 판별 회로(16)는, 송신기(20)로부터 수신한 변조 신호에 따라 변조 신호에 이용된 멀티 레벨 변조 방식을 판별한다. 본 실시예에서는, 송신기(20)로부터 수신한 변조 신호의 데이터부 D에 포함되는 변조 방식의 정보에 기초하여, OFDM 심볼마다의(동일한 OFDM 심볼로부터 이산 푸리에 변환된 각각의 복소 심볼의)멀티 레벨 변조 방식이 16 QAM과 64 QAM 중 어느 하나인 지를 판별한다.

보정 방식 선택 회로(17)는, 변조 방식 판별 회로(16)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급에 기초하여 변조 신호의 심볼의 위상의 보정에 사용되는 위상 보정 방식을 미리 결정된 복수의 위상 보정 방식으로부터 선택한다. 본 실시예에서는, 보정 방식 선택 회로(17)는, 변조 방식 판별 회로(16)의 판별 결과가 16 QAM인 경우, 제1 위상 보정 방식을 선택하고, 판별 결과가 64 QAM인 경우, 제2의 위상 보정 방식을 선택한다.

위상 보정 회로(14)는, 보정 방식 선택 회로(17)에 의해 선택된 상기 위상 보정 방식을 이용하여 심볼의 위상을 보정한다.

판정 회로(15)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식에 기초하여 위상 보정 회로(14)에 의해 위상이 보정된 심볼에 기초하여 데이터의 비트 시퀀스를 판정한다. 더욱 상세하게 설명하면, 판정 회로(15)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식에 기초하여, 위상 보정 회로(14)에 의해 위상이 보정된 각각의 복소 심볼을 디맵핑 공정(demapping process)에 의해 소프트 판정 값(soft decision value)으로 변환한다. 이로써, 판정 회로(15)는, 수신기(10) 내 또는 수신기(10) 외의 도시하지 않은 데이터 처리 회로에 송신기(20)로부터 수신한 데이터의 비트 시퀀스를 출력한다.

OFDM 심볼 1개 당의 위상 오차 각 θ2는, 전술한 바와 같이 2.88°이다. 표 2는, QPSK, 16 QAM, 64 QAM의 각 멀티 레벨 변조 방식에 있어서, θ1/θ2의 값을 나타낸다. 또한, 표 2는, 복조 처리의 도중에 허용 오차 각 θ1을 넘어 버리지 않게 파일럿 심볼을 변조 신호에 매립하는 최소 심볼 간격 M(θ1/θ2를 초과하지 않는 최대의 양의 정수)를 나타낸다. 또한, 표 2는, 최소 심볼 간격 M에서 파일럿 심볼을 변조 신호에 매립한 경우의 전송 효율 P1=M/(M+1)를 나타낸다.

멀티 레벨 변조 방식	QPSK	16 QAM	64 QAM
θ1/θ2	15.63	5.86	3.66
M	15	5	3
P1=M(M+1)	0.94	0.83	0.75

도 6에 나타낸 바와 같이, 각 멀티 레벨 변조 방식에 있어서는, M심볼마다 파일럿 심볼 PS를 변조 신호에 매립한다. 이로써, 복조 처리의 도중에 위상 오차가 허용 오차 각 θ1을 초과하는 것이 방지된다. 또한, 전송 효율이 가장 높아진다.

파일럿 심볼을 사용하는 제1 위상 보정 방식에서는, 보정 간격이 파일럿 서브캐리어를 사용하는 경우보다 길어진다. 이것은, 등화 유닛(142)의 등화 파라미터 M심볼마다 갱신되기 때문이다. 따라서, 고멀티 레벨 등급의 멀티 레벨 변조 방식인 64 QAM의 경우(최소 심볼 간격 M=3, 파일럿 심볼의 간격이 5에서는 복조 처리의 도중에 위상 오차가 허용 오차 각 θ1을 넘어 버릴 우려가 있다.

한편, 파일럿 서브캐리어 PSC1~PSC4를 사용하는 제2의 위상 보정 방식은, OFDM 심볼마다의 순차 보정이다. 그러므로 OFDM 심볼마다(동일한 OFDM 심볼로부터 이산 푸리에 변환된 각각의 복소 심볼에 대하여), 최적인 위상 보정을 행할 수 있다. 따라서, 고멀티 레벨 등급의 멀티 레벨 변조 방식이라도, 복조 처리의 도중에 위상 오차가 허용 오차 각 θ1을 넘어 버리는 것을 방지할 수 있다.

제1 위상 보정 방식에서는, 멀티 레벨 등급이 커지는 만큼 변조 신호에 매립하는 파일럿 심볼의 간격을 짧게 할 필요가 있다. 그러므로 전송 효율이 비교적 낮아지기 쉽다. 표 2에 나타낸 바와 같이 전송 효율 P1은, 16 QAM에서 P1=0.83, 64 QAM에서 P1=0.75가 된다. 한편, 제2의 위상 보정 방식에서는, 모두 52개의 서브캐리어 중의 4개를 파일럿 서브캐리어 PSC1~PSC4에 사용한다. 그러므로 파일럿 서브캐리어를 사용한 경우의 전송 효율 P2는 0.92=(48/52)이 된다. 따라서, 제2의 위상 보정 방식이 제1 위상 보정 방식보다 높은 전송 효율을 실현한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 수신기(10)에 의하면, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급에 기초하여 위상 보정 방식을 선택한다. 그러므로 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행할 수 있다.

특히, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값(64 QAM에 대응하는 멀티 레벨 등급) 미만인 경우에는, 주파수 선택성이 강한 전파 환경에 있어서도 위상 보정 효과가 큰 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정을 행한다. 한편, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값(64 QAM에 대응하는 멀티 레벨 등급) 이상인 경우, 높은 전송 효율을 실현하는 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정을 행한다. 따라서, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행할 수 있다.

그런데 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 다음과 같이 구성되어 있어도 된다. 즉, 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값(64 QAM에 대응하는 멀티 레벨 등급) 미만이면 제1 위상 보정 방식의 보고를 선택하고, 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값(64 QAM에 대응하는 멀티 레벨 등급) 이상이면 제1 위상 보정 방식과 제2의 위상 보정 방식의 양쪽을 선택한다.

이 경우, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정이 항상 행해진다. 그러므로 위상 보정 회로(14)의 제어가 간단하게 된다. 또한, 제1 위상 보정 방식에서는 서브캐리어마다 위상 보정이 실행된다. 따라서, 주파수 선택성이 강한 전파 환경 하에서도, 항상 위상 보정의 효과를 크게 할 수 있다.

그런데 추정 유닛(141)은, 프리앰블의 미리 결정된 심볼 및 변조 신호에 일정 간격으로 매립된 파일럿 심볼로 전송로(30)의 임펄스 응답을 추정한다. 파일럿 심볼은 모든 서브캐리어에 기존 데이터가 매립되어 있다. 그러므로 파일럿 심볼을 이용하면, 모든 서브캐리어에 대하여 고정밀도의 위상 보정이 행할 수 있다. 그러나 파일럿 심볼을 얻을 때까지는, 전송로(30)의 임펄스 응답의 추정을 행할 수 없다. 즉, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정에서는, 보정 간격이 길어진다. 그러므로 고멀티 레벨 등급의 멀티 레벨 변조 방식의 경우, 복조 처리의 도중에 서브캐리어의 복소 진폭인 1차 변조 심볼의 허용 오차 각 θ1을 넘어 버릴 우려가 있다.

한편, 위상 오차 제거 유닛(143)은, 파일럿 서브캐리어로 전송로(30)의 임펄스 응답을 추정한다. 그러므로 OFDM 심볼마다 전송로(30)의 임펄스 응답을 갱신할 수 있다. 그러나 파일럿 서브캐리어 이외의 서브캐리어(즉 데이터 전송에 사용하는 서브캐리어)에 대한 임펄스 응답의 추정값은, 파일럿 서브캐리어의 임펄스 응답으로부터 외부 삽입(extrapolation)이나 보간(interpolation)을 이용하여 산출된다. 그러므로 데이터 전송에 사용하는 서브캐리어의 임펄스 응답의 추정값에는 오차가 포함된다.

따라서, 위상 오차 제거 유닛(143)만으로 임펄스 응답을 갱신하면, 등화 유닛(142)에서는 갱신 후의 임펄스 응답으로부터 계산된 역특성으로 등화를 행하므로, 임펄스 응답의 갱신마다 오차가 축적되어 버린다. 그러므로 정해진 과정 중에 오차의 축적량이 허용량(허용 오차 각 θ1)을 넘어 위상 보정의 효과가 없게 된다. 특히 멀티 레벨 등급이 큰 멀티 레벨 변조 방식만큼 허용 오차 각 θ1이 작으므로, 위상 보정의 효과가 없어질 가능성이 높다.

그래서, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값(64 QAM에 대응하는 멀티 레벨 등급) 이상인 경우(위상 보정 방식 선택 회로(17)에 의해 제1 위상 보정 방식과 제2의 위상 보정 방식의 양쪽이 선택된 경우), 위상 보정 회로(14)는, 다음과 같이 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 위상 보정 회로(14)는, 제2의 위상 보정 방식에 따라 심볼의 위상을 보정하고 나서, 제1 위상 보정 방식에 따라 심볼의 위상을 보정한다.

이와 같이 하면, 파일럿 서브캐리어를 사용하여 OFDM 심볼마다 위상 보정을 행할 수 있다. 또한, 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정에 의해 생기는 오차를, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정에 의해 없앨 수가 있다. 따라서, 멀티 레벨 등급이 큰 멀티 레벨 변조 방식에 대하여 최적인 위상 보정을 행할 수 있다.

그런데, 상기한 예에서는, 위상 보정 방식 선택 회로(17)의 미리 결정된 값을, 64 QAM에 대응하는 멀티 레벨 등급으로 하고 있다. 그러나 미리 결정된 값은, 위상 보정 방식 선택 회로(17)에 의해 선택된 위상 보정 방식을 이용하여 위상 보정 회로(14)가 심볼의 위상의 보정을 행하는 경우의 전송 효율에 기초하여 설정해도 된다.

예를 들면, 송신기(20)는, 멀티 레벨 변조 방식으로서, QPSK와 16 QAM와 64 QAM를 가지고 있는 경우를 고려한다.

이 경우, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(16)는, 송신기(20)로부터 수신한 변조 신호의 데이터부 D에 포함되는 변조 방식의 정보에 기초하여, 변조 신호에 이용된 멀티 레벨 변조 방식이, QPSK와 16 QAM와 64 QAM 중 어느 하나인 지를 판별한다.

여기서, 제1 위상 보정 방식의 경우, QPSK, 16 QAM, 64 QAM의 각 전송 효율 P1은, 0.97, 0.83, 0.75가 된다(표 2 참조).

한편, 제2의 위상 보정 방식의 경우, 전송 효율 P2는 0.92가 된다.

이 경우, 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 전송 효율 P1가 전송 효율 P2(=0.92)보다 높은 멀티 레벨 변조 방식에 대하여, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정을 선택한다. 즉, 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 전송 효율 P1가 0.97인 QPSK의 경우, 제1 위상 보정 방식을 선택한다. 한편, 전송 효율 P1가 전송 효율 P2보다 낮은 멀티 레벨 변조 방식에 대하여, 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정을 선택한다. 즉, 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 전송 효율 P1가 0.83인 16 QAM의 경우, 제2의 위상 보정 방식을 선택한다. 마찬가지로, 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 전송 효율 P1가 0.75인 64 QAM의 경우, 제2의 위상 보정 방식을 선택한다.

즉, 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식(QPSK 또는 16 QAM 또는 64 QAM)의 멀티 레벨 등급이 전송 효율 P2에 따른 미리 결정된 값보다 낮은 경우, 파일럿 서브캐리어를 사용한 위상 보정을 행한다. 한편, 위상 보정 방식 선택 회로(17)는, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 전송 효율 P2에 따른 미리 결정된 값 이상인 경우에는, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정을 행한다.

이 경우에는, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행하고, 또한 전송 효율을 높일 수 있다.

(제2 실시예)

본 실시예의 수신기(40)는, 싱글 캐리어 통신 시스템에 사용된다.

싱글 캐리어 통신 시스템에 사용되는 송신기(20)는, 수신기(40)에 송신하는 데이터를 에러 정정 부호화한다. 또한, 송신기(20)는, 멀티 레벨 변조 방식으로 결정되는 심볼과 비트 시퀀스와의 대응 관계에 기초하여, 에러 정정 부호화된 데이터로부터 복소 심볼을 생성한다(심볼 맵핑). 송신기(20)는, 복소 심볼에 적당한 파형 형성 처리를 행하여 DA 변환 후, DA 변환으로 생기는 이미지 신호를 제거하는 필터를 통과한 심볼 시퀀스를 사용하여 생성된 베이스밴드 신호를 반송파와 곱하는 것으로 주파수 변환을 행하여, 필요한 주파수 대역에 시프트한 후, 소정의 신호 증폭을 행하여 변조파를 생성한다. 송신기(20)는, 생성된 변조파를 전송로(30)에 송출한다.

여기서, 송신기(20)는, 멀티 레벨 등급이 상이한 복수의 멀티 레벨 변조 방식, 예를 들면, QPSK와 16 QAM를 가진다. 송신기(20)는, 심볼 맵핑을 행할 때는, 멀티 레벨 등급이 상이한 복수의 멀티 레벨 변조 방식 중에서 전송로(30)의 상태에 따라 가장 전송 속도가 빨라지는 멀티 레벨 변조 방식을 선택한다(즉, 송신기(20)는 적응 변조를 행한다).

또한, 그리고, 송신기(20)는, 수정 발신기를 가지는 기준 신호원(도시하지 않음)을 구비한다. 송신기(20)는, 기준 신호원이 발생하는 기준 주파수를 사용하여 상기 주파수 변환 등을 행한다. 그리고 기준 신호원은 수신기(40)에도 구비된다.

송신기(20)는, 복수의 멀티 레벨 변조 방식(QPSK 및 64 QAM)으로부터 회선 품질에 따라 선택된 멀티 레벨 변조 방식을 이용하여 생성된 변조파를 송신한다. 변조파는, 수신기(40)에 송신하는 데이터를 나타내는 심볼 시퀀스를 가진다. 이 심볼은, 송신기(20)에 의해 선택된 멀티 레벨 변조 방식에 의해 비트 시퀀스와의 대응 관계가 결정된다.

본 실시예의 수신기(40)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, A/D변환 회로(41), FIR 필터(42), 다운 샘플링 회로(43), 위상 보정 회로(44), 판정 회로(45), 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛)(46), 및 위상 보정 방식 선택 회로(위상 보정 방식 선택 유닛)(47)를 구비한다. 도면에서는 아날로그부에서의 신호 증폭, 방해파 제거 필터 등의 아날로그 신호 처리 회로는 생략하고 있다.

A/D변환 회로(41)는, 수신기(40)의 기준 신호원(도시하지 않음)이 발생하는 기준 주파수로 반송파를 생성한다. A/D변환 회로(41)는, 전송로(30)를 통하여 수신된 변조 신호에 상기 반송파를 곱함으로써 변조 신호를 다운 컨버전해서 베이스밴드 신호를 생성한다. A/D변환 회로(41)는, 베이스밴드 신호를 아날로그/디지털 변환하여 FIR 필터(42)에 출력한다.

다운 샘플링 회로(43)는, FIR 필터(42)를 통하여 수취한 베이스밴드 신호를 다운 샘플링한다. 다운 샘플링 회로(43)는, 다운 샘플링된 베이스밴드 신호를 위상 보정 회로(44)에 출력한다.

위상 보정 회로(44)는, 위상 오차 제거 유닛(441), 변조기(442), 및 위상 추정 유닛(443)을 구비한다. 위상 보정 회로(44)는, 재변조를 사용한 위상 보정 방식과 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정 방식과의 2개의 위상 보정 방식을 선택적으로 사용하여, 주파수 오차에 의한 위상 회전을 보정한다.

재변조를 사용한 위상 보정 방식은, 위상 오차 제거 유닛(441), 변조기(442), 및 위상 추정 유닛(443)에 의해 행해진다. 재변조를 사용한 위상 보정 방식을 행하는 경우, 위상 오차 제거 유닛(441)은, 다운 샘플링 회로(43)의 출력을 그대로 판정 회로(45)에 송신한다. 변조기(442)는, 판정 회로(45)가 판정한 비트 시퀀스를 복소 평면 상의 IQ 신호로 변환하여 복소수로 심볼화하는 재변조를 행한다. 위상 추정 유닛(443)은, 변조기(442)가 출력하는 재변조 신호와 다운 샘플링 회로(43)의 출력의 적을 연산한다. 이로써, 위상 추정 유닛(443)은, 위상 오차를 산출한다. 위상 오차 제거 유닛(441)은, 위상 추정 유닛(443)에 의해 산출된 위상 오차의 역위상(위상 계수)을 각각의 복소 심볼에 곱한다. 이로써, 위상 오차 제거 유닛(441)은, 주파수 오차에 의한 위상 회전을 보정한다. 즉, 위상 보정 회로(44)는 재변조를 사용한 위상 보정을 행한다. 재변조를 사용한 위상 보정은 정기적으로 실행된다.

파일럿 심볼을 사용한 위상 보정 방식은 위상 오차 제거 유닛(441)에 의해 행해진다. 여기서 본 실시예에 있어서의 파일럿 심볼은, 기존 위상을 가지는 미리 결정된 심볼이지만, 제1 실시예와 같은 멀티캐리어 변조된 파일럿 심볼은 아니다. 단, 이 미리 결정된 심볼을 사용한 위상 보정 방식은 제1 실시예와 같으므로 설명을 생략한다.

멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(46)는, 송신기(20)로부터 수신한 변조 신호에 포함되는 변조 방식의 정보에 기초하여, 패킷마다의 멀티 레벨 변조 방식이 QPSK와 16 QAM 중 어느 하나인 지를 판별한다.

위상 보정 방식 선택 회로(47)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(46)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급에 기초하여, 위상 보정 회로(44)로 실행하는 위상 보정 방식을 선택한다.

여기서, 16 QAM의 경우에는, 복소 평면 상의 심볼간 거리가 짧으므로, 각 심볼점의 허용 오차 각 θ1이 QPSK에 비해 작다. 그러므로 멀티 레벨 변조 방식이 16 QAM인 경우에, 상기 QPSK와 동일한 위상 보정 방식을 이용하면, 복조 후의 비트 시퀀스에 에러가 많이 포함될 우려가 있어, 재변조 후의 복소 심볼이 정확하다고는 할 수 없다.

따라서, 위상 보정 방식 선택 회로(47)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(46)의 판별 결과가 QPSK의 경우, 재변조를 사용한 위상 보정 방식을 선택한다. 위상 보정 방식 선택 회로(47)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(46)의 판별 결과가 16 QAM의 경우, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정 방식을 선택한다.

판정 회로(45)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(46)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식에 기초하여 위상 보정 회로(44)에 의해 위상이 보정된 심볼에 대응하는 비트 시퀀스를 판정한다. 더욱 상세하게 설명하면, 판정 회로(45)는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 회로(46)에 의해 판별된 멀티 레벨 변조 방식에 기초하여, 위상 보정 회로(44)에 의해 위상이 보정된 각각의 복소 심볼을 디맵핑 공정에 의해 소프트 판정 값으로 변환한다. 이로써, 판정 회로(45)는, 수신기(40) 내 또는 수신기(40) 외의 도시하지 않은 데이터 처리 회로에 송신기(20)로부터 수신한 데이터의 비트 시퀀스를 출력한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 수신기(40)는, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식(QPSK 또는 16 QAM)의 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 16 QAM에 대응하는 멀티 레벨 등급) 미만인 경우, 재변조를 사용한 위상 보정을 행한다. 또한, 수신기(40)는, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값(16 QAM에 대응하는 멀티 레벨 등급) 이상인 경우에는, 파일럿 심볼을 사용한 위상 보정을 행한다.

이와 같이 수신기(40)에 의하면, 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급에 기초하여 위상 보정 방식을 선택한다. 그러므로 송신기(20)에 의해 수행되는 멀티 레벨 변조 방식에 따라 최적인 위상 보정을 행할 수 있다.

Claims

복수의 멀티 레벨 변조 방식으로부터 미리 결정된 기준에 의해 선택된 멀티 레벨 변조 방식을 이용하여 생성된 변조 신호를 송신하도록 구성된 송신기와 관련된 적응 변조 통신 시스템에 사용되는 수신기에 있어서,
상기 변조 신호는, 상기 수신기에 송신되는 데이터를 나타내는 심볼 시퀀스(a sequence of symbols)을 포함하고,
상기 심볼은, 상기 송신기에 의해 선택된 멀티 레벨 변조 방식에 의해 비트 시퀀스와의 대응 관계가 결정되고,
상기 수신기는, 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛, 위상 보정 방식 선택 유닛, 위상 보정 유닛, 및 판정 유닛을 구비하고,
상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛은, 상기 송신기로부터 수신된 상기 변조 신호에 따라, 수신된 상기 변조 신호를 생성하는 데 사용된 상기 멀티 레벨 변조 방식을 판별하도록 구성되어 있으며,
상기 위상 보정 방식 선택 유닛은, 상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식의 멀티 레벨 등급(multi level grade)에 기초하여 상기 변조 신호의 심볼의 위상의 보정에 사용되는 위상 보정 방식을 미리 결정된 복수의 위상 보정 방식으로부터 선택하도록 구성되어 있으며,
상기 위상 보정 유닛은, 상기 위상 보정 방식 선택 유닛에 의해 선택된 상기 위상 보정 방식을 이용하여 상기 심볼의 위상을 보정하도록 구성되어 있으며,
상기 판정 유닛은, 상기 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식에 기초하여 상기 위상 보정 유닛에 의해 위상이 보정된 상기 심볼에 대응하는 비트 시퀀스를 판정하도록 구성되어 있는, 수신기.
제1항에 있어서,
상기 송신기는, 1차 변조 방식과 2차 변조 방식을 수행하도록 구성되어 있고,
상기 1차 변조 방식은 상기 심볼을 나타내는 1차 변조 심볼을 생성하고, 멀티 레벨 등급이 상이한 복수의 멀티 레벨 변조 방식으로부터 미리 결정된 기준에 의해 선택된 멀티 레벨 변조 방식으로서 구성되며,
상기 2차 변조 방식은, 상기 1차 변조 심볼에 기초하여 복소 진폭을 가지는 복수의 서브캐리어를 다중화하여 2차 변조 심볼을 생성하고, 또한 복수의 상기 2차 변조 심볼로 구성되는 상기 변조 신호를 생성하며, 멀티캐리어 변조 방식으로서 구성되며,
상기 변조 신호는 미리 결정된 규칙적인 구간마다 파일럿 심볼을 구비하고,
상기 파일럿 심볼은, 상기 수신기에 특정한 미리 결정된 2차 변조 심볼로서 구성되며,
상기 미리 결정된 2차 변조 심볼은 상기 수신기에 특정한 미리 결정된 복소 진폭을 가지는 서브캐리어로 구비하며,
상기 2차 변조 심볼은, 파일럿 서브캐리어를 포함하고,
상기 파일럿 서브캐리어는, 상기 수신기에 특정한 미리 결정된 서브캐리어로서 구성되며,
상기 미리 결정된 서브캐리어는 상기 수신기에 특정한 미리 결정된 복소 진폭을 가지며,
상기 위상 보정 방식 선택 유닛은, 상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식의 상기 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 미만이면, 상기 파일럿 심볼을 사용하여 상기 심볼의 위상을 보정하는 제1 위상 보정 방식을 선택하고, 상기 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 이상이면 상기 파일럿 서브캐리어를 사용하여 상기 심볼의 위상을 보정하는 제2의 위상 보정 방식을 선택하도록 구성되어 있는, 수신기.
제2항에 있어서,
상기 위상 보정 방식 선택 유닛은, 상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식의 상기 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 미만이면 상기 제1 위상 보정 방식의 보고를 선택하고, 상기 멀티 레벨 변조 방식 판별 유닛에 의해 판별된 상기 멀티 레벨 변조 방식의 상기 멀티 레벨 등급이 미리 결정된 값 이상이면 상기 제1 위상 보정 방식과 상기 제2의 위상 보정 방식의 양쪽을 선택하도록 구성되어 있는, 수신기.
제3항에 있어서,
상기 위상 보정 유닛은, 상기 위상 보정 방식 선택 유닛에 의해 상기 제1 위상 보정 방식과 상기 제2의 위상 보정 방식의 양쪽이 선택된 경우, 상기 제2의 위상 보정 방식에 따라 상기 심볼의 위상을 보정하고 나서, 상기 제1 위상 보정 방식에 따라 상기 심볼의 위상을 보정하도록 구성되어 있는, 수신기.
제2항에 있어서,
상기 미리 결정된 값은, 상기 위상 보정 방식 선택 유닛에 의해 선택된 상기 위상 보정 방식을 이용하여 상기 위상 보정 유닛이 상기 심볼의 위상의 보정을 행하는 경우의 전송 효율에 기초하여 선택되는, 수신기.