KR20120091656A - Ｏｆｄｍ 심볼의 재조합을 통해 ｐａｐｒ을 감소시키는 방법 및 장치 - Google Patents

Ｏｆｄｍ 심볼의 재조합을 통해 ｐａｐｒ을 감소시키는 방법 및 장치 Download PDF

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고영채
엄승식
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삼성전기주식회사
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Abstract

OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 방법 및 장치가 개시된다. 상기 장치는, 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 얻은 시간 영역의 OFDM 심볼을 순차적으로 변형시킨 다수개의 OFDM 심볼을 생성하는 OFDM 심볼 변형부와, OFDM 심볼과 이로부터 생성된 다수개의 OFDM 심볼들 각각의 피크 전력을 측정하는 피크 전력 측정부와, 측정된 피크 전력들 중 가장 작은 값을 가지는 OFDM 심볼을 전송할 후보 OFDM 심볼로 선택하고, 선택된 후보 OFDM 심볼을 전송하는 OFDM 심볼 선택부를 포함하며, OFDM 심볼 변형부는, (a) OFDM 심볼을 미리 정해진 각도만큼 복소 평면에서 로테이션시키고, 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행하며, (b) 순환 시프트된 OFDM 심볼에 대해 다시 (a) 과정을 수행하는 프로세스를 반복함으로써, 다수개의 OFDM 심볼들을 생성할 수 있다. 이를 통해 다양성 확보를 통해 PAPR를 감소시킬 수 있다.

Description

ＯＦＤＭ 심볼의 재조합을 통해 ＰＡＰＲ을 감소시키는 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD OF REDUCING PEAK TO AVERAGE POWER RATIO THROUGH RECOMBINATIONNING ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING SYMBOL}
본 발명은 OFDM 심볼의 다양성 확보를 통해 PAPR을 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 방식은 단일 반송파(single carrier) 방식에 비하여 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있으며, 주파수 선택적인 다중 경로 페이딩 채널에서 심볼간 간섭을 쉽게 없앨 수 있기 때문에, 많은 통신 표준에서 사용되고 있다.
그러나, OFDM 통신 방식의 경우, 여러 부반송파간의 불규칙한 간섭 현상으로 인해 때때로 높은 피크 전력(peak power)이 나타날 가능성이 있다. 이러한 높은 피크 전력은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)로 표현될 수 있다. 여기서, PAPR은 OFDM 심볼의 평균 전력에 대한 첨두치 전력의 비율을 말한다. 높은 PAPR은 송신단의 전력 증폭기로 하여금 동적 범위(dynamic range)를 벗어나게 하며, 이는 대역 내 신호와 대역 밖 신호를 모두 왜곡시키게 된다. 따라서, PAPR을 감소시킬 필요가 있다.
본 발명은 OFDM 심볼의 다양성 확보를 통해 PAPR를 감소시킬 수 있는 PAPR을 감소시키는 방법 및 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 얻은 시간 영역의 OFDM 심볼을 순차적으로 변형시킨 다수개의 OFDM 심볼을 생성하는 OFDM 심볼 변형부와, OFDM 심볼과 이로부터 생성된 다수개의 OFDM 심볼들 각각의 피크 전력을 측정하는 피크 전력 측정부와, 측정된 피크 전력들 중 가장 작은 값을 가지는 OFDM 심볼을 전송할 후보 OFDM 심볼로 선택하고, 선택된 후보 OFDM 심볼을 전송하는 OFDM 심볼 선택부를 포함하며,
상기 OFDM 심볼 변형부는, (a) OFDM 심볼을 미리 정해진 각도만큼 복소 평면에서 로테이션시키고, 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행하며, (b) 순환 시프트된 OFDM 심볼에 대해 다시 (a) 과정을 수행하는 프로세스를 반복함으로써, 다수개의 OFDM 심볼들을 생성하는 PAPR을 감소시키는 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 OFDM 심볼 변형부는, 로테이션된 OFDM 심볼의 직교(Q) 성분을 순환 시프트시키고, 순환 시프트된 직교(Q) 성분과 기존의 동상(I) 성분을 재조합함으로써, 순환 시프트를 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 OFDM 심볼 변형부는, 로테이션된 OFDM 심볼의 동상(I) 성분을 순환시프트시키고, 순환 시프트된 동상(I) 성분과 기존의 직교(Q) 성분을 재조합함으로써, 순환 시프트를 수행할 수 있다.
한편, 미리 정해진 각도는 45도일 수 있으며, 이 경우 OFDM 심볼 변형부는, OFDM 심볼의 로테이션에 의한 결과를 구함에 있어, OFDM 심볼의 동상(I) 성분과 직교(Q) 성분의 덧셈 연산과 뺄셈 연산만을 이용할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
(a) 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 얻은 시간 영역의 OFDM 심볼을 순차적으로 변형시킨 다수개의 OFDM 심볼을 생성하는 단계와, (b) OFDM 심볼과 이로부터 생성된 다수개의 OFDM 심볼들 각각의 피크 전력을 측정하는 단계와, (c) 측정된 피크 전력들 중 가장 작은 값을 가지는 OFDM 심볼을 전송할 후보 OFDM 심볼로 선택하고, 선택된 후보 OFDM 심볼을 전송하는 단계를 포함하며,
상기 (a) 단계는, (a1) OFDM 심볼을 미리 정해진 각도만큼 복소 평면에서 로테이션시키고, 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행하는 단계와, (a2) 순환 시프트된 OFDM 심볼에 대해 다시 (a1) 단계를 수행하는 단계를 반복함으로써, 다수개의 OFDM 심볼들을 생성하는 것을 특징으로 하는 PAPR을 감소시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시형태에서, (a) 단계에서, 순환 시프트는, 로테이션된 OFDM 심볼의 직교(Q) 성분을 순환 시프트시키고, 순환 시프트된 직교(Q) 성분과 기존의 동상(I) 성분을 재조합할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, (a) 단계에서, 순환 시프트는 로테이션된 OFDM 심볼의 동상(I) 성분을 순환시프트시키고, 순환 시프트된 동상(I) 성분과 기존의 직교(Q) 성분을 재조합할 수 있다.
한편, (a) 단계에서, 상기 미리 정해진 각도는 45도일 수 있으며, 이 경우 OFDM 심볼의 로테이션에 의한 결과를 구함에 있어, OFDM 심볼의 동상(I) 성분과 직교(Q) 성분의 덧셈 연산과 뺄셈 연산만을 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 OFDM 심볼에 대해 다양한 형태의 변형된 OFDM 심볼들을 생성하고, 생성된 OFDM 심볼들 중 가장 작은 피크 전력을 가지는 OFDM 심볼을 선택하여 전송함으로써 다양성 확보를 통해 PAPR를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 일반적인 OFDM 전송과 같이 1회의 IFFT 프로세스를 사용하기 때문에 다수의 IFFT 프로세스를 사용하는 종래 기술에 비해 간단하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 방법을 설명하는 흐름도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 방법을 설명하는 흐름도를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 장치를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 PAPR을 감소시키는 장치(100)는, 역고속 푸리에 변환부(110)와, 역고속 푸리에 변환부(110)를 통해 얻은 시간 영역의 OFDM 심볼을 순차적으로 변형시킨 다수개의 OFDM 심볼을 생성하는 OFDM 심볼 변형부(120)와, OFDM 심볼과 이로부터 생성된 다수개의 OFDM 심볼들 각각의 피크 전력을 측정하는 피크 전력 측정부(130)와, 측정된 피크 전력들 중 가장 작은 값을 가지는 OFDM 심볼을 전송할 후보 OFDM 심볼로 선택하고, 선택된 후보 OFDM 심볼을 전송하는 OFDM 심볼 선택부(140)를 포함할 수 있다. 특히 본 발명은 OFDM 심볼 변형부(120)와 OFDM 심볼 선택부(140)를 제외하고는 일반적인 OFDM 심볼 전송 기법과 동일하게 수행된다.
이하 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 장치를 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 역고속 푸리에 변환부(IFFT: Inverse Fast Fourier Transformer)(110)는, 주파수 영역의 신호 블록을 시간 영역의 OFDM 심볼로 변환한다. 변환된 시간 영역의 OFDM 심볼은 피크 전력 측정부(130)로 전달된다. 본 발명에 있어서, PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 최소화하기 위한 과정은 역고속 푸리에 변환 이후에 수행되며, 시간 영역에서 처리되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따르면, 1회의 IFFT 프로세스를 사용하기 때문에 다수의 IFFT 프로세스를 사용하는 종래 기술에 비해 간단하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
OFDM 심볼 변형부(120)는, 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 얻은 시간 영역의 OFDM 심볼을 순차적으로 변형시킨 다양한 형태의 다수개의 OFDM 심볼들을 생성하고, 생성된 OFDM 심볼들을 피크 전력 측정부(130)로 전달한다. 특히 OFDM 심볼 변형부(120)는 (a) OFDM 심볼을 미리 정해진 각도만큼 복소 평면에서 로테이션시키는 OFDM 심볼 로테이션부(120)와, 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행하는 순환 시프트부(122)를 포함할 수 있으며, 순환 시프트된 OFDM 심볼에 대해 복소 평면에서 미리 정해진 각도만큼 로테이션시키고, 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행하는 프로세스를 반복함으로써, 다수개의 OFDM 심볼들을 생성할 수 있다. 상기 미리 정해진 각도는 예를 들면, 45도일 수 있다.
구체적으로, OFDM 심볼 변형부(120)는 OFDM 심볼을 복소 평면상에 미리 정해진 각도만큼 로테이션시키는 OFDM 심볼 로테이션부(121)와, 로테이션된 OFDM 심볼의 성분들, 즉 동상 성분(In-Phase, I)과 직교 성분(Quadrature Phase, Q) 성분 중 어느 하나를 일정 샘플만큼 순환 시프트시킨 후, 기존의 성분과 재조합하는 순환 시프트부(122)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 의하면, OFDM 심볼 변형부(120)는 로테이션된 OFDM 심볼의 직교(Q) 성분을 순환 시프트시키고, 순환 시프트된 직교(Q) 성분과 기존의 동상(I) 성분을 재조합함으로써, 상기 순환 시프트를 수행할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, OFDM 심볼 변형부(120)는, 로테이션된 OFDM 심볼의 동상(I) 성분을 순환시프트시키고, 순환 시프트된 동상(I) 성분과 기존의 직교(Q) 성분을 재조합함으로써, 순환 시프트를 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 하나의 OFDM 심볼에 대해 다양한 형태의 변형된 OFDM 심볼들을 생성할 수 있다.
한편, 피크 전력 측정부(130)는, 역고속 푸리에 변환부(110)로부터 전달받은 시간 영역의 OFDM 심볼의 피크 전력을 측정하고, 측정한 피크 전력을 OFDM 심볼 선택부(140)로 전달한다. 또한, OFDM 심볼 변형부(120)로부터 전달받은 다양한 형태의 변형된 OFDM 심볼들의 피크 전력들을 측정하고, 측정한 피크 전력들을 OFDM 심볼 선택부(140)로 전달한다.
OFDM 심볼 선택부(140)는, 피크 전력 측정부(130)로부터 전달받은 OFDM 심볼들의 피크 전력들 중 가장 작은 값을 가진 OFDM 심볼을 전송할 후보 OFDM 심볼로 선택하고, 선택된 후보 OFDM 심볼을 전송 신호로서 외부로 전송한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하나의 OFDM 심볼에 대해 다양한 형태의 변형된 OFDM 심볼들을 생성하고, 생성된 OFDM 심볼들 중 가장 작은 피크 전력을 가지는 OFDM 심볼을 선택하여 전송함으로써 다양성 확보를 통해 PAPR를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 방법을 설명하는 흐름도를 도시한 것이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 방법을 상세하게 설명한다.
단계 200에서, 변수들의 초기값이 설정된다. 하나의 OFDM 심볼 X(n)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
X(n) = [X(n) 1, X(n) 2 ,....... X(n) LN-1 ]= v(n)+ju(n), n=1, 2, ..., Ns
여기서, 아래 첨자를 포함한 X1, X2, .., XLN -1은 OFDM 심볼 X를 구성하는 신호성분들을, L은 오버 샘플링 인자(over-sampling factor)를, N은 임의의 정수를 의미한다. 한편, 위 첨자 (n)은 변형된 OFDM 심볼의 번호를, Ns는 시스템 설계자에 의해 미리 정해진 숫자로, 하나의 OFDM 심볼에 대해 변형될 수 있는 다양한 OFDM 심볼들의 수를 말한다. 한편, v(n)는 OFDM 심볼 X(n)의 실수 성분(즉, 동상 성분)을, u(n)은 OFDM 심볼 X(n)의 허수 성분(즉, 직교 성분)을 의미한다. 상술한 단계 200에서는 n=1, Nopt=1, P( min ) 0=∞으로 설정한다. Nopt은 변형된 OFDM 심볼들 중 측정된 피크 전력이 최소인 후보 OFDM 심볼의 번호를 의미하며, 1≤Nopt≤Ns이다.
단계 201에서, 피크 전력 측정부(130)은 역고속 푸리에 변환부(110)로부터 전달받은 시간 영역의 OFDM 심볼의 피크 전력을 하기의 수학식 (2)에 따라 측정한다. 측정된 피크 전력은 OFDM 심볼 선택부(140)로 전달된다.
[수학식 2]
Pn = max|X(n)|
단계 202에서, OFDM 심볼 선택부(140)는 피크 전력 측정부(130)로부터 전달받은 OFDM 심볼의 피크 전력 Pn이 이전 단계까지의 최소 피크 전력 P( min ) n-1보다 작은 경우 단계 203으로 진행하며, 큰 경우 단계 204로 진행한다. 여기서, P( min ) n은 n번째까지의 변형된 OFDM 심볼들 중 최소 피크 전력으로, P( min ) n = min(P1, P2, ..., Pn)로 표현될 수 있다. 최종적으로는 n=Ns일 때, P( min ) Ns = PNopt를 만족하게 된다. 최초 P( min ) 0는 무한대(∞)로 설정하였기 때문에, 단계 203으로 진행한다.
단계 203에서, OFDM 심볼 선택부(140)는 최소 피크 전력(P( min )n)을 현재 측정된 OFDM 심볼의 피크 전력(Pn)으로 갱신함과 동시에 후보 OFDM 심볼의 번호(Nopt)는 현재 OFDM 심볼의 번호(n)로 갱신한다.
단계 204에서, OFDM 심볼 선택부(140)는 미리 설정된 횟수(Ns)만큼 반복되었는지를 판단한다. 판단 결과, 반복 횟수(n)이 미리 설정된 횟수(Ns) 보다 작으므로 단계 205로 진행한다.
단계 205에서, OFDM 심볼 로테이션부(121)는 OFDM 심볼을 복소 평면에서 미리 정해진 각도만큼 로테이션시킨다. 구체적으로, ODFM 심볼 로테이션부(121)는 시간 영역의 신호인 OFDM 심볼에 exp(jπ/4)를 곱하여 복소 평면에서 45도만큼 로테이션시킨다. 로테이션된 OFDM 심볼은 순환 시프트부(122)로 전달된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 45도로 한정하고 있으나, 이는 예시에 불과할 뿐 다양한 각도로 로테이션시킬 수 있음은 물론이다.
단계 206에서, 순환 시프트부(122)는 ODFM 심볼 로테이션부(121)로부터 전달받은 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행한다. 본 발명의 일 실시형태에 의하면, OFDM 심볼 변형부(120)는 로테이션된 OFDM 심볼의 직교(Q) 성분을 m 샘플만큼 순환 시프트시키고, 순환 시프트된 직교(Q) 성분과 기존의 동상(I) 성분을 재조합할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, OFDM 심볼 변형부(120)는, 로테이션된 OFDM 심볼의 동상(I) 성분을 m 샘플만큼 순환시프트시키고, 순환 시프트된 동상(I) 성분과 기존의 직교(Q) 성분을 재조합함으로써, 순환 시프트를 수행할 수 있다. 상술한 단계 204와 단계 205는 다음의 수학식 (3)과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 3]
X(n+1) = QS(m, X(n)exp(jθ))
즉, 수학식 (3)은 현재 OFDM 샘플(X(n))을 미리 정해진 각도(θ)만큼 복소 평면에서 로테이션시킨 후, 직교 성분(Q) 또는 동상 성분(I) 중 어느 하나에 대해 m 샘플만큼 순환 시프트를 수행함으로써 변형된 OFDM 샘플(X(n+1))을 얻을 수 있을을 의미한다. 한편, m은 2L(n-1)로 표현될 수 있으며, L은 오버 샘플링 인자이다. 본 발명의 실시형태에 의하면 m을 한정하고 있으나, 이는 예시에 불과할 뿐 다양한 이동량을 가질 수 있음을 물론이다.
단계 207에서는 변수(n)를 1 증가시킨 후, 단계 201로 진행한다. 상술한 단계 201 내지 단계 207은 Ns만큼 반복적으로 수행된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하나의 OFDM 심볼에 대해 다양한 형태의 변형된 OFDM 심볼들을 생성하고, 생성된 OFDM 심볼들 중 가장 작은 피크 전력을 가지는 OFDM 심볼을 선택하여 전송함으로써 다양성 확보를 통해 PAPR를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 OFDM 심볼의 재조합을 통해 PAPR을 감소시키는 방법을 설명하는 흐름도를 도시한 것이다. 도 3에서의 실시 형태에 따르면, 복소 평면에서의 45도 로테이션에 따른 복소 연산의 부담을 감소시키기 위해 도 2의 OFDM 심볼 로테이션부(140)는 스케일링 인자를 적용하지 않는다. 즉, 복소 곱셈 대신 덧셈 2회(뺄셈도 덧셈과 같은 범주에 속함)로 심볼 로테이션을 가능하게 할 수 있으며, 스케일링 인자를 적용하지 않음으로 인해 발생하는 문제를 해결하기 위해 단계 302 및 단계 308을 변형 내지 추가하였다. 기타 단계들은 도 2에서 상세하게 설명하였으며, 중복된 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
우선 단계 300에서, 변수들의 초기값이 설정된다. 초기값은 n=1, Nopt=1, P(opt) 0=∞으로 설정한다.
단계 301에서, 피크 전력 측정부(130)은 역고속 푸리에 변환부(110)로부터 전달받은 시간 영역의 OFDM 심볼의 피크 전력을 따라 측정한다. 측정된 피크 전력은 OFDM 심볼 선택부(140)로 전달된다.
단계 302에서, OFDM 심볼 선택부(140)는 피크 전력 측정부(130)로부터 전달받은 OFDM 심볼의 피크 전력 Pn이 이전 단계까지의 최소 피크 전력 2(n- Nopt )×P( opt ) n-1보다 작은 경우 단계 303으로 진행하며, 큰 경우 단계 304로 진행한다. 최초 P( opt ) 0는 무한대(∞)로 설정하였기 때문에, 단계 303으로 진행한다. 후술하는 바와 같이 OFDM 심볼 변형부(120)에서는 스케일링 인자(
Figure pat00001
)를 적용하지 않기 때문에, OFDM 심볼의 피크 전력은 매회 감소하게 된다. 따라서 이를 보상하기 위해 현재 OFDM 심볼의 측정된 피크 전력(Pn)과 비교대상인 최소 피크 전력(P( opt ) n-1 )에 2(n-Nopt)을 곱한다.
여기서, P( opt ) n는 다음의 수학식 (4)와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 4]
P( opt ) n = min(2n-1P1, 2n-2P2 ,..., 20Pn)/2n- Nopt
즉, 도 2의 단계 202는 도 3의 단계 302로 대체되며, P( opt ) n 역시 n개의 변형된 OFDM 심볼들 중에서 최소 피크 전력을 의미한다.
단계 303에서, OFDM 심볼 선택부(140)는 최소 피크 전력(P( opt )n)을 현재 측정된 OFDM 심볼의 피크 전력(Pn)으로 갱신함과 동시에 후보 OFDM 심볼의 번호(Nopt)는 현재 OFDM 심볼의 번호(n)로 갱신한다.
단계 304에서, OFDM 심볼 선택부(140)는 미리 설정된 횟수(Ns)만큼 반복되었는지를 판단한다. 판단 결과, 반복 횟수(n)이 미리 설정된 횟수(Ns) 보다 작으므로 단계 305로 진행한다.
단계 305에서, ODFM 심볼 로테이션부(121)는 OFDM 심볼을 복소 평면에서 미리 정해진 각도만큼 로테이션시킨다. 상술한 수학식 (1)의 실수부(V(n))와 허수부(u(n))를 이용하여 OFDM 심볼을 복소평면상에서 45도 로테이션한 후의 표현식은 다음의 수학식 (5)와 같이 복소 곱셈을 필요로 한다.
[수학식 5]
X(n+1)=QS(m,X(n)×exp(jπ/4))=QS(m,
Figure pat00002
{(v(n)-u(n))+j(v(n)+u(n))})
따라서, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, OFDM 심볼 로테이션시 스케일링 인자(
Figure pat00003
)를 적용하지 않음으로서, 복소 곱셈 대신 (v(n)-u(n))과 (v(n)+u(n))의 두번의 덧셈 연산(뺌셈도 덧셈에 포함됨)만으로 심볼 로테이션을 함으로써, 계산량을 줄일 수 있다. 다만 이 경우 단계 301 내지 단계 307이 반복적으로 수행됨에 따라 OFDM 심볼의 전력의 증가를 야기한다. 이러한 단점을 보상하기 위해 단계 302와 단계 306을 추가할 수 있다.
단계 306에서, 순환 시프트부(122)는 ODFM 심볼 로테이션부(121)로부터 전달받은 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행한다.
단계 307에서는 변수(n)를 1 증가시킨 후, 단계 301로 진행한다. 상술한 단계 301 내지 단계 307은 Ns만큼 반복적으로 수행된다.
마지막으로, 미리 설정된 반복 횟수(Ns)만큼의 절차가 종료되면, 단계 308에서는, OFDM 심볼 선택부(140)는 외부로 전송할 후보 OFDM 심볼을 (
Figure pat00004
)×Nopt만큼 다운 스케일링하여 출력한다.
하기의 표 1은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 의한 경우의 복잡도를 비교한 표이다.
PTS Iterative-PTS 본 발명
OFDM 심볼 탐색 횟수(Ns) Ns = 2M-1

Ns=M+1
Ns=2M-1
IFFT 연산 횟수 M M 1
복소 덧셈 횟수 N(M-1)+N(Ns-1) N(M-1)+N(Ns-1) N(Ns-1)
부정보 비트 전달량 log2Ns Ns-1 log2Ns
표 1은 심볼 탐색 횟수(Ns), IFFT 연산 횟수, 복소덧셈횟수 및 부정보 비트 전달량의 측면에서 비교한 것이며, 복소덧셈은 덧셈(뺄셈을 포함하는 개념) 2회와 동등하므로 이를 토대로 복소덧셈횟수를 비교하였다. 상기의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술(PTS: Partial Taransmit Sequence, Iterative-PTS)에 비해 복잡도가 휠씬 감소되는 효과가 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: PAPR 감소장치
110: IFFT 변환부
120: OFDM 심볼 생성부
121: 순환 시프트부
122: OFDM 심볼 로테이션부
130: 피크 전력 측정부
140: OFDM 심볼 선택부

Claims (10)

  1. 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 얻은 시간 영역의 OFDM 심볼을 순차적으로 변형시킨 다수개의 OFDM 심볼을 생성하는 OFDM 심볼 변형부; 및
    상기 OFDM 심볼과 이로부터 생성된 상기 다수개의 OFDM 심볼들 각각의 피크 전력을 측정하는 피크 전력 측정부; 및
    상기 측정된 피크 전력들 중 가장 작은 값을 가지는 OFDM 심볼을 전송할 후보 OFDM 심볼로 선택하고, 선택된 후보 OFDM 심볼을 전송하는 OFDM 심볼 선택부를 포함하며,
    상기 OFDM 심볼 변형부는,
    (a) OFDM 심볼을 미리 정해진 각도만큼 복소 평면에서 로테이션시키고, 상기 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행하며, (b) 상기 순환 시프트된 OFDM 심볼에 대해 다시 상기 (a) 과정을 수행하는 프로세스를 반복함으로써, 상기 다수개의 OFDM 심볼들을 생성하는 PAPR을 감소시키는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 OFDM 심볼 변형부는,
    상기 로테이션된 OFDM 심볼의 직교(Q) 성분을 순환 시프트시키고, 상기 순환 시프트된 직교(Q) 성분과 기존의 동상(I) 성분을 재조합함으로써, 상기 순환 시프트를 수행하는 PAPR을 감소시키는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 OFDM 심볼 변형부는,
    상기 로테이션된 OFDM 심볼의 동상(I) 성분을 순환시프트시키고, 상기 순환 시프트된 동상(I) 성분과 기존의 직교(Q) 성분을 재조합함으로써, 상기 순환 시프트를 수행하는 PAPR을 감소시키는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 미리 정해진 각도는,
    45도인 것을 특징으로 하는 PAPR을 감소시키는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 OFDM 심볼 변형부는,
    상기 OFDM 심볼의 로테이션에 의한 결과를 구함에 있어, 상기 OFDM 심볼의 동상(I) 성분과 직교(Q) 성분의 덧셈 연산과 뺄셈 연산만을 이용하는 PAPR을 감소시키는 장치.
  6. (a) 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 얻은 시간 영역의 OFDM 심볼을 순차적으로 변형시킨 다수개의 OFDM 심볼을 생성하는 단계;
    (b) 상기 OFDM 심볼과 이로부터 생성된 상기 다수개의 OFDM 심볼들 각각의 피크 전력을 측정하는 단계; 및
    (c) 상기 측정된 피크 전력들 중 가장 작은 값을 가지는 OFDM 심볼을 전송할 후보 OFDM 심볼로 선택하고, 선택된 후보 OFDM 심볼을 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) OFDM 심볼을 미리 정해진 각도만큼 복소 평면에서 로테이션시키고, 상기 로테이션된 OFDM 심볼에 대해 순환 시프트를 수행하는 단계; 및
    (a2) 상기 순환 시프트된 OFDM 심볼에 대해 다시 상기 (a1) 단계를 수행하는 단계를 반복함으로써, 상기 다수개의 OFDM 심볼들을 생성하는 PAPR을 감소시키는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 순환 시프트는,
    상기 로테이션된 OFDM 심볼의 직교(Q) 성분을 순환 시프트시키고, 상기 순환 시프트된 직교(Q) 성분과 기존의 동상(I) 성분을 재조합하는 PAPR을 감소시키는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 순환 시프트는,
    상기 로테이션된 OFDM 심볼의 동상(I) 성분을 순환시프트시키고, 상기 순환 시프트된 동상(I) 성분과 기존의 직교(Q) 성분을 재조합하는 PAPR을 감소시키는 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 미리 정해진 각도는 45도인 PAPR을 감소시키는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 OFDM 심볼의 로테이션에 의한 결과를 구함에 있어, 상기 OFDM 심볼의 동상(I) 성분과 직교(Q) 성분의 덧셈 연산과 뺄셈 연산만을 이용하는 PAPR을 감소시키는 방법.
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