KR20120100730A - 데이터 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

데이터 송신 장치는 제1 및 제2 입력 데이터 각각에 대해 심볼 매핑하여 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 생성하고, 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 역고속 푸리에 변환하여 주파수 영역에서 시간 영역의 제1 및 제2 실수 신호로 변환한 후 제1 및 제2 실수 신호를 각각 각변조하여 데이터 수신 장치로 송신한다. 이렇게 하면, 일반적인 OFDM 데이터 송신 장치에 비해 동일한 데이터 전송량을 가지면서 평균전력 대 첨두전력비를 낮출 수 있다.

Description

데이터 송수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA}
본 발명은 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM) 변조와 각변조를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing)은 간단한 등화기를 통해 구현될 수 있으면서도 다중경로 페이딩에 강한 특성을 지니고 있어, 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network, WLAN), 무선 도시권 통신망 (Wireless Metropolitan Area Network, WMAN), 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcast, DAB), 디지털 비디오 방송(Digital Video Broadcast, DVB) 등의 여러 무선통신 시스템에서 채택되어 사용되고 있다.
그러나 OFDM은 다수의 반송파를 이용하기 때문에 동위상의 신호가 합쳐져 높은 평균전력 대 첨두전력비(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)이 발생하고, 높은 PAPR로 인하여 OFDM 송신기의 전력증폭기(power amplifier)의 동작점이 비선형 영역에 위치하게 되어 신호의 비선형 왜곡이 발생한다. 따라서, OFDM 시스템에서는 PAPR에 의한 영향을 감소시키기 위하여 전력 증폭기를 백오프(back-off)시키고 있는데, 전력 증폭기에 충분한 백오프를 주지 않으면 시스템의 주파수 스펙트럼이 넓어지고 상호 주파수간 변조에 의한 왜곡이 발생하여 결과적으로 시스템 성능의 저하를 초래하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 평균전력 대 첨두전력비(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)를 낮출 수 있는 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한 OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) 송신 장치와 동일한 데이터 전송량을 가지는 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 데이터를 송신하는 장치가 제공된다. 데이터 송신 장치는 제1 및 제2 심볼 매핑부, 제1 및 제2 실수 신호 변환부, 그리고 하나의 각변조부를 포함한다. 제1 및 제2 심볼 매핑부는 제1 및 제2 입력 데이터 각각에 대해 심볼 매핑하여 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 생성한다. 제1 및 제2 실수 신호 변환부는 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 주파수 영역에서 시간 영역의 제1 및 제2 실수 신호로 변환한다. 그리고 하나의 각변조부는 상기 제1 및 제2 실수 신호를 각각 각변조하여 송신한다.
상기 각변조부는 상기 제1 및 제2 실수 신호를 각각 코사인 신호와 사인 신호로 각변조하며, 상기 제1 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 하나를 상기 제1 실수 신호에 대한 제1 각변조 신호로 선택하고, 상기 제2 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 하나를 상기 제2 실수 신호에 대한 제2 각변조 신호로 선택할 수 있다.
상기 각변조부는 상기 제2 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 상기 제1 각변조 신호의 실수 및 허수 부분의 함수 형태가 다른 하나를 상기 제2 각변조 신호로 선택할 수 있다.
상기 제1 및 제2 실수 신호 변환부는 각각 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 역고속 푸리에 변환을 통해 상기 제1 및 제2 실수 신호로 변환할 수 있다. 이때 상기 역고속 푸리에 변환의 크기가 N인 경우, 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼의 수는 각각 N/2이며, 상기 N은 양의 정수일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 데이터를 수신하는 장치가 제공된다. 데이터 수신 장치는 각복조부, 제1 및 제2 실수 신호 역변환부, 그리고 제1 및 제2 심볼 디매핑부를 포함한다. 각복조부는 수신 신호를 각복조하여, 데이터 송신 장치에서 각변조된 제1 입력 데이터에 대한 제1 위상 추정 값과 각변조된 제2 입력 데이터에 대한 제2 위상 추정 값을 추출한다. 제1 및 제2 실수 신호 역변환부는 상기 제1 및 제2 위상 추정 값을 각각 시간 영역에서 주파수 영역의 복수의 제1 및 제2 데이터 심볼로 변환한다. 그리고 제1 및 제2 심볼 디매핑부는 상기 복수의 제1 및 제2 데이터 심볼에 대해 심볼 디매핑하여 상기 제1 및 제2 입력 데이터를 복원한다.
상기 각복조부는 상기 수신 신호에서 평균 값을 계산한 후, 상기 수신 신호에서 평균값을 뺀 신호로부터 상기 제1 및 제2 입력 데이터에 대한 위상 추정 값을 추출할 수 있다.
상기 수신 신호에서 평균값을 뺀 신호에서 허수 부분이 상기 제1 입력 데이터에 대한 위상 추정 값이고, 실수 부분이 제2 입력 데이터에 대한 위상 추정 값이며, 상기 제1 및 제2 입력 데이터는 각각 사인 함수로 각변조된 데이터일 수 있다.
제1 및 제2 실수 신호 역변환부 각각은, 해당하는 제1 및 제2 위상 추정 값을 직렬 신호에서 병렬 신호로 각각 변환하는 직/병렬 변환부, 해당하는 상기 병렬 신호에 대해 고속 푸리에 변환하여 상기 복수의 제1 및 제2 데이터 심볼을 생성하는 고속 푸리에 변환부, 그리고 상기 복수의 제1 및 제2 데이터 심볼 중 일부를 상기 제1 및 제2 심볼 디매핑부로 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 데이터 송신 장치가 데이터를 송신하는 방법이 제공된다. 데이터 송신 방법은, 제1 및 제2 입력 데이터 각각에 대해 심볼 매핑하여 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 생성하는 단계, 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 역고속 푸리에 변환하여 주파수 영역에서 시간 영역의 제1 및 제2 실수 신호로 변환하는 단계, 상기 제1 및 제2 실수 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 각변조하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2 신호의 사인 성분의 크기를 증폭하여 송신하는 단계를 포함한다.
상기 송신하는 단계는 설정된 이득 값에 따라서 상기 제1 및 제2 신호의 사인 성분의 크기를 증폭하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 변환하는 단계는 각각 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 역고속 푸리에 변환을 통해 상기 제1 및 제2 실수 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 상기 역고속 푸리에 변환의 크기가 N인 경우, 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼의 수는 각각 N/2이며, 상기 N은 양의 정수일 수 있다.
상기 제1 및 제2 신호는 각각 코사인 신호와 사인 신호를 포함할 수 있다. 이때 상기 각변조하는 단계는 상기 제1 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 하나를 제1 신호로 선택하는 단계, 그리고 상기 제2 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 상기 제1 신호의 실수 및 허수 부분의 함수 형태가 다른 하나를 상기 제2 신호로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 데이터 수신 장치가 데이터를 수신하는 방법이 제공된다. 데이터 수신 방법은 수신 신호의 크기를 데이터 송신 장치에서 조정한만큼 보상하는 단계, 상기 크기가 보상된 수신 신호를 각복조하여, 상기 데이터 송신 장치에서 각각 각변조된 제1 및 제2 입력 데이터에 대한 제1 및 제2 위상 추정 값을 추출하는 단계, 상기 제1 및 제2 위상 추정 값을 각각 고속 푸리에 변환하여 시간 영역에서 주파수 영역의 제1 및 제2 병렬 데이터 심볼로 변환하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2 병렬 데이터 심볼을 각각 디매핑하여 상기 제1 및 제2 입력 데이터로 복원하는 단계를 포함한다.
상기 고속 푸리에 변환의 크기는 N이고, 상기 제1 및 제2 병렬 데이터 심볼의 수는 N/2일 수 있다. 이때 상기 N은 양의 정수일 수 있다.
상기 추출하는 단계는 상기 수신 신호에서 평균 값을 계산하는 단계, 상기 수신 신호에서 평균값을 뺀 신호의 허수 부분으로부터 상기 제1 입력 데이터에 대한 위상 추정 값을 추출하는 단계, 그리고 상기 수신 신호에서 평균값을 뺀 신호의 실수 부분으로부터 상기 제2 입력 데이터에 대한 위상 추정 값을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1 및 제2 입력 데이터는 각각 사인 함수로 각변조된 데이터일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, CE-OFDM 변조 방식을 사용함으로써 다중경로 페이딩에 강인한 OFDM 특성을 만족함과 동시에 진폭이 일정한 특징을 가질 수 있다. 또한 CE-OFDM 변조 방식에서 기존 OFDM 방식 대비 데이터 전송량이 1/2로 줄어드는 단점을 해결함으로써, CE-OFDM 변조 방식에서 일반적인 OFDM 변조 방식과 동일한 데이터 전송량을 가질 수 있다.
따라서 CE-OFDM 변조 방식은 일정한 빛의 밝기가 요구되고 다중경로가 존재하는 가시광 통신(Visible Light Communication) 환경에서 높은 전송량 확보로 UHDTV(Ultra High Definition Television)와 같은 실감 방송 서비스 등에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 RSC을 나타낸 도면이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치의 데이터 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 제2 내지 제4 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 수신 장치의 데이터 수신 방법을 설명한 흐름도이다.
도 9는 도 7에 도시된 RSDC를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송수신 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 제1 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치의 데이터 송신 방법을 나타낸 흐름도이다. 그리고 도 3은 도 1에 도시된 RSC을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, CE-OFDM(Constant Envelope Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 데이터 송신 장치(100)는 직렬/병렬 변환부(Serial to Parallel Converter, SPC)(110), 심볼 매핑부(Symbol mapper)(120), 실수 신호 변환부(Real Signal Converter, RSC)(130), 각변조부(Angle Modulation unit)(140), 전력 증폭부(150) 및 신호 송신부(160)를 포함한다.
도 2를 보면, SPC(110)는 비트 형태의 입력 데이터에 해당하는 복수의 직렬 데이터 신호가 입력되면, 복수의 직렬 데이터 신호를 복수의 병렬 데이터 신호로 변환한다(S210).
심볼 매핑부(120)는 복수의 병렬 데이터 신호에 대해 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 16-QAM, 64-QAM 등과 같은 디지털 변조를 통해 심볼 매핑하여 복수의 변조 데이터 심볼을 생성한다(S220).
복수의 변조 데이터 심볼을 각변조부(140)에서 각변조하기 위해서는 복수의 변조 데이터 심볼을 실수 신호로 변환해야 하며, 이러한 기능을 RSC(130)에서 수행한다.
도 3을 보면, RSC(130)는 입력 신호 처리부(131), 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)부(133) 및 병렬/직렬 변환부(Parallel to Serial Converter, PSC)(135)를 포함한다.
IFFT부(133)의 크기가 N인 경우, 변조 데이터 심볼의 수는 N/2개일 수 있다. 따라서, 입력 신호 처리부(131)는 N/2의 변조 데이터 심볼와 N/2개의 변조 데이터 심볼을 공액 복소 변환(conjugate)한 N/2개의 공액 복소 변환 심볼을 IFFT부(135)로 입력한다. 즉, IFFT부(133)의 입력 신호[X(0), X(1), …, X(N/2-1)]는 N/2개의 변조 데이터 심볼에 해당하고, IFFT부(133)의 입력 신호[X(N/2), X(N/2+1), …, X(2N-1)]는 N/2개의 변조 데이터 심볼이 공액 복소 변환(conjugate)된 N/2개의 공액 복소 변환 심볼에 해당한다. 0번째 변조 데이터 심볼은 0이며, 이에 따라 입력 신호[X(0), (X(N/2)]로 입력되는 변조 데이터 심볼은 0이 된다. 즉, 입력 신호[X(1), …, X(N/2-1)]로는 N/2개의 변조 데이터 심볼을 사용하고 입력 신호[X(N/2+1), …, X(N-1)]로는 입력 신호[X(N-k)]의 변조 데이터 심볼을 공액 복소 변환(conjugate)하여 사용할 수 있다. 여기서, k는 N/2+1, N/2+2, …, N-1이다.
입력 신호 처리부(131)는 복수의 변조 데이터 심볼에 대해 평균 전력이 1이 되도록 정규화할 수도 있다.
IFFT부(133)는 입력 신호[(X(0), X(1), …, X(N-1)를 IFFT한다. 그러면, 변조 데이터 심볼이 주파수 영역에서 시간 영역의 실수 신호[(X'(0), X'(1), …, X'(N-1)]로 변환된다.
PSC(135)는 실수 신호[(X'(0), X'(1), …, X'(N-1)]를 병렬 신호에서 직렬 신호로 변환한다.
이와 같이, RSC(130)는 복수의 변조 데이터 심볼에 대해 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)을 수행함으로써 주파수 영역의 변조 데이터 심볼을 시간 영역의 실수 신호로 변환하며(S230), 시간 영역의 실수 신호를 직렬 신호로 변환한다(S240).
각변조부(140)는 RSC(130)에 의해 변환된 실수 신호를 각변조하여 실수 신호의 크기를 조정한다(S250). 각변조 방식으로 위상 변조 방식이 사용될 수 있다.
각변조부(140)는 RSC(130)에 의해 변환된 실수 신호를 -π/2에서 π/2 범위에 있도록 이득을 가변하여, 실수 신호의 크기를 조정한다. 여기서, π는 원주율이다. 다음, 각변조부(140)는 크기를 조정한 실수 신호를 코사인 신호와 사인 신호로 각변조할 수 있다.
전력 증폭부(150)는 설정된 이득 값(Gain Value)에 따라서 각변조된 신호의 사인 성분의 크기를 증폭하여 PAPR을 제어한다(S260). 이때, 이득 값을 조정하면 PAPR이 조정될 수 있으며, 이득 값을 1로 설정하면 PAPR을 0dB로 낮출 수도 있다.
다음, 신호 송신부(160)는 전력 증폭부(150)에 의해 증폭된 신호를 무선 주파수 신호로 변환한 후 송신한다(S270).
이와 같이, CE-OFDM 데이터 송신 장치(100)는 입력 데이터를 OFDM 변조와 각변조를 통해서 변조하여 송신하며, OFDM 변조와 각변조를 결합한 방식이 CE-OFDM이다.
CE-OFDM 데이터 송신 장치(100)는 다중 경로 페이딩에 강인한 OFDM 특성을 만족함과 동시에 진폭이 일정한 특징을 가질 수 있으며, OFDM 변조와 각변조를 통해서 PAPR을 0dB까지 낮출 수 있다.
그러나 도 3에 도시한 바와 같이, IFFT부(133)의 크기가 N인 경우, IFFT부(133)의 입력 신호의 1/2은 변조 데이터 심볼을 공액 복소 변환하여 사용하므로, CE-OFDM 데이터 송신 장치(100)는 일반적인 OFDM 데이터 송신 장치에 비해 데이터 전송량이 1/2로 줄어든다. 따라서, 일반적인 OFDM 데이터 송신 장치에 비해 데이터 전송량을 줄이지 않을 수 있는 CE-OFDM 데이터 송신 장치에 대해서 도 3 내지 도 5를 참고로 하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, CE-OFDM 데이터 송신 장치(400)는 SPC(410a, 410b), 심볼 매핑부(420a, 420b), RSC(430a, 430b), 각변조부(440), 전력 증폭부(450a, 450b) 및 신호 송신부(460a, 460b)를 포함한다.
즉, CE-OFDM 데이터 송신 장치(400)는 일반적인 OFDM 데이터 송신 장치와 동일한 데이터 전송량을 가지기 위해서 각변조부(440)를 제외하고는 2개의 SPC(410a, 410b), 심볼 매핑부(420a, 420b), RSC(430a, 430b), 전력 증폭부(450a, 450b) 및 신호 송신부(460a, 460b)를 포함한다는 점을 제외하면 제1 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치(100)와 동일하다.
SPC(410a, 410b), 심볼 매핑부(420a, 420b), RSC(430a, 430b), 전력 증폭부(450a, 450b) 및 신호 송신부(460a, 460b)의 동작은 SPC(110), 심볼 매핑부(120), RSC(130), 전력 증폭부(150) 및 신호 송신부(160)의 동작과 동일하다.
각변조부(440)는 RSC(430a, 430b)로부터 각각 제1 입력 데이터 및 제2 입력 데이터에 대한 시간 영역의 실수 신호를 수신하고, 수신한 시간 영역의 실수 신호를 각변조하여 출력한다.
제1 입력 데이터에 대한 RSC(430a)의 출력 신호가 Xk이고, 제2 입력 데이터에 대한 RSC(430b)의 출력 신호가 Yk인 경우, 가능한 제1 입력 데이터에 대한 각변조 신호는 cos(Xk)+j*sin(Xk), -cos(Xk)+j*sin(Xk), cos(Xk)-j*sin(Xk), -cos(Xk)-j*sin(Xk), sin(Xk)+j*cos(Xk), -sin(Xk)+j*cos(Xk), sin(Xk)-j*cos(Xk) 및 -sin(Xk)-j*cos(Xk)일 수 있다. 또한 가능한 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호는 cos(Yk)+j*sin(Yk), -cos(Yk)+j*sin(Yk), cos(Yk)-j*sin(Yk), -cos(Yk)-j*sin(Yk), sin(Yk)+j*cos(Yk), -sin(Yk)+j*cos(Yk), sin(Yk)-j*cos(Yk) 및 -sin(Yk)-j*cos(Yk)일 수 있다.
각변조부(440)는 가능한 제1 입력 데이터에 대한 각변조 신호 중 하나를 선택하여 전력 증폭부(450a)로 전송하고, 가능한 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호 중 하나를 선택하여 전력 증폭부(450b) 로 전달한다. 이때, 각변조부(440)는 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호 중에서 선택한 제1 입력 데이터에 대한 각변조 신호와 실수 및 허수 부분이 다른 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호를 선택한다. 즉, 선택한 제1 입력 데이터에 대한 각변조 신호의 실수 부분이 코사인(cosine) 함수이고 허수 부분이 사인(sine) 함수이면, 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호는 실수 부분이 사인 함수이고 허수 부분이 코사인 함수인 각변조 신호가 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 입력 데이터에 대한 각변조 신호가 cos(Xk)+j*sin(Xk)인 경우, 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호는 sin(Yk)+j*cos(Yk), -sin(Yk)+j*cos(Yk), sin(Yk)-j*cos(Yk) 및 -sin(Yk)-j*cos(Yk) 중 하나가 될 수 있다.
이와 같은 CE-OFDM 데이터 송신 장치(400)는 2개의 SPC(410a, 410b), 심볼 매핑부(420a, 420b), RSC(430a, 430b), 전력 증폭부(450a, 450b) 및 신호 송신부(460a, 460b)가 병렬로 동작함으로, 일반적인 OFDM 데이터 송신 장치와 동일한 데이터 전송량을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, CE-OFDM 데이터 송신 장치(500)는 하나의 신호 송신부(560)를 가지며, 이를 위해서 전력 증폭부(550a, 550b)의 출력 신호를 결합하는 결합기(570)를 더 포함한다는 점을 제외하면 제2 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치(400)와 동일하다.
결합기(570)는 전력 증폭부(550a, 550b)의 출력 신호를 하나의 신호로 결합하므로, 하나의 신호 송신부(560)를 통해서 제1 및 제2 입력 데이터를 CE-OFDM 변조하여 송신할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치를 나타낸 도면이다.
하나의 신호 송신부(660)를 사용할 수 있는 방법으로 도 6에 도시한 바와 같이 각변조부(640)에서 선택한 제1 및 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호를 하나의 신호로 합칠 수도 있다. 각변조부(640)는 제1 입력 데이터에 대한 각변조 신호의 실수 부분과 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호의 실수 부분을 합치고 제1 입력 데이터에 대한 각변조 신호의 허수 부분과 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호의 허수 부분을 합친다. 예를 들어, 선택된 하나의 제1 입력 데이터에 대한 각변조 신호가 cos(Xk)+j*sin(Xk)이고, 선택된 하나의 제2 입력 데이터에 대한 각변조 신호가 -sin(Yk)-j*cos(Yk)인 경우, 각변조부(640)는 (cos(Xk) -sin(Yk))+ j*(sin(Xk)- cos(Yk))를 출력한다.
이와 같이 하면, 각변조부(640) 후단에서 하나의 전력 증폭부(66\50) 및 하나의 신호 송신부(660)를 사용할 수 있으므로, CE-OFDM 데이터 송신 장치(600)의 구성 복잡도를 줄일 수 있다.
다음으로, 제2 내지 제4 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 송신 장치(400, 500, 600)에 대응하는 따른 CE-OFDM 데이터 수신 장치에 대해서 도 7 및 도 8을 참고로 하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 수신 장치를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 CE-OFDM 데이터 수신 장치의 데이터 수신 방법을 설명한 흐름도이다.
도 7을 참고하면, CE-OFDM 데이터 수신 장치(700)는 신호 수신부(710), 각복조부(720), 실수 신호 역변환부(Real Signal De-Converter, RSDC)(730a, 730b), 심볼 디매핑부(740a, 740b) 및 PSC(750a, 750b)를 포함한다. 이러한 CE-OFDM 데이터 수신 장치(700)는 CE-OFDM 데이터 송신 장치(400, 500, 600)의 역과정의 동작을 수행한다.
도 8을 참고하면, 신호 수신부(710)는 수신 신호를 처리한다(S810). 신호 수신부(710)는 수신 신호에 대해 전력 증폭부(도 4의 450a, 450b)에서 조정된 크기를 보상할 수 있다.
각복조부(720)는 크기가 보상된 수신 신호를 각복조한다(S820). 그러면, CE-OFDM 데이터 송신 장치(400, 500, 600)의 제1 및 제2 입력 데이터에 대한 위상 추정 값이 나온다.
각복조부(720)는 수신 신호에서 평균 값을 계산한 다음, 수신 신호에서 평균 값을 빼어 각변조된 제1 및 제2 입력 데이터의 위상 추정 값을 계산한다. 예를 들어, 수신 신호 R이 (cos(Xk) -sin(Yk))+ j*(sin(Xk)- cos(Yk))이고, 수신 신호 R의 평균 값이 M인 경우, 수신 신호에서 평균 값을 뺀 신호(R-M)에서 허수 부분은 Xk의 위상 추정 값이 되고 수신 신호에서 평균 값을 뺀 신호(R-M)에서 실수 부분은 Yk의 위상 추정 값이 된다. 이때, Xk는 사인 함수로 각변조된 제1 입력 데이터이고 Yk는 사인 함수로 각변조된 제2 입력 데이터이다.
각복조부(720)는 각변조된 제1 및 제2 입력 데이터의 위상 추정 값을 각각 RSDC(730a, 730b)로 전달한다.
RSDC(730a, 730b)는 각각 각변조된 제1 및 제2 입력 데이터의 위상 추정 값을 직렬 신호에서 병렬 신호로 변환하고(S830), 변환한 병렬 신호에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하여, 시간 영역의 병렬 신호에서 주파수 영역의 병렬 데이터 심볼로 변환하여 출력한다(S840).
심볼 디매핑부(740a, 740b)는 해당하는 RSDC(730a, 730b)로부터 출력되는 주파수 영역의 병렬 데이터 심볼에 BPSK, QAM, 16-QAM, 64-QAM 등과 같은 디지털 복조를 통해 디매핑하여 병렬 데이터 신호를 생성한다(S850). 심볼 디매핑부(740a, 740b)는 CE-OFDM 데이터 송신 장치(400, 500, 600)에서 수행한 변조 방식에 대응하는 복조 방식에 따른 성상도에서 복수의 병렬 데이터 심볼을 복수의 병렬 데이터 신호로 디매핑할 수 있다.
PSC(750a, 750b)는 해당하는 심볼 디매핑부(740a, 740b)로부터 출력되는 복수의 병렬 데이터 신호를 직렬 데이터 신호로 변환하여 출력함으로써(S860), CE-OFDM 변조된 신호가 제1 및 제2 입력 데이터로 복원된다.
도 9는 도 7에 도시된 RSDC를 나타낸 도면이다.
도 9에서는 설명의 편의상 하나의 RSDC(730a)만을 도시하였으며, RSDC(730b) 또한 RSDC(730a)와 동일하게 구성될 수 있다.
도 9를 참고하면, RSDC(730a)는 SPC(731), FFT부(733) 및 출력부(735)를 포함한다.
SPC(731)는 위상 추정 값에 해당하는 신호를 FFT하기 위해 위상 추정 값을 직렬 신호에서 병렬 신호로 변환하여 FFT부(733)로 출력한다.
SPC(731)에 의해 변환된 병렬 신호가 FFT부(733)의 입력 신호[P(0), P(1), …, P(N-1)]로서 입력되면, FFT부(733)는 입력 신호[P(0), P(1), …, P(N-1)]를 FFT한다. 그러면, 입력 신호[P(0), P(1), …, P(N-1)]가 시간 영역에서 주파수 영역의 데이터 심볼[X(0), X(1), …, X(N-1)]로 변환된다.
출력부(735)는 주파수 영역의 데이터 심볼[(X(0), X(1), …, X(N-1)] 중 주파수 영역의 신호[(X(0), X(1), …, X(N/2-1)]를 심볼 디매핑부(740a)로 출력한다. 이때, 출력부(735)는 데이터 심볼[(X(0), X(1), …, X(N/2-1)]을 그대로 심볼 디매핑부(740a)로 출력할 수 있다. 또는 출력부(735)는 주파수 영역의 데이터 심볼[X(N/2+1), …, X(N-1)]을 복소 공액 변환(conjugate)한 후 X(N-k)의 위치에 데이터 심볼을 재배치(relocation)하여 심볼 디매핑부(740a)로 출력할 수 있다. 여기서, k는 N/2+1, N/2+2, …, N-1이다. 예를 들어, FFT한 후의 주파수 영역의 심볼[X(N-1)]의 경우, 출력부(735)는 주파수 영역의 심볼[X(N-1)]을 복소 공액 변환한 후 X(1)의 위치에 재배치할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 데이터를 송신하는 장치에서,
    제1 및 제2 입력 데이터 각각에 대해 심볼 매핑하여 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 생성하는 제1 및 제2 심볼 매핑부,
    상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 주파수 영역에서 시간 영역의 제1 및 제2 실수 신호로 변환하는 제1 및 제2 실수 신호 변환부, 그리고
    상기 제1 및 제2 실수 신호를 각각 각변조하여 송신하는 하나의 각변조부
    를 포함하는 데이터 송신 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 각변조부는 상기 제1 및 제2 실수 신호를 각각 코사인 신호와 사인 신호로 각변조하며,
    상기 제1 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 하나를 상기 제1 실수 신호에 대한 제1 각변조 신호로 선택하고, 상기 제2 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 하나를 상기 제2 실수 신호에 대한 제2 각변조 신호로 선택하는 데이터 송신 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 각변조부는 상기 제2 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 상기 제1 각변조 신호의 실수 및 허수 부분의 함수 형태가 다른 하나를 상기 제2 각변조 신호로 선택하는 데이터 송신 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 실수 신호 변환부는 각각 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 역고속 푸리에 변환을 통해 상기 제1 및 제2 실수 신호로 변환하며,
    상기 역고속 푸리에 변환의 크기가 N인 경우, 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼의 수는 각각 N/2이며,
    상기 N은 양의 정수인 데이터 송신 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 각변조 신호의 사인 성분의 크기를 증폭하여 출력하는 제1 및 제2 전력 증폭부
    를 더 포함하는 데이터 송신 장치.
  6. 제5항에서,
    제1 및 제2 전력 증폭부에서 증폭된 신호를 합하여 송신하는 결합기
    를 더 포함하는 데이터 송신 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 각변조부는 상기 제1 및 제2 실수 신호의 각변조 신호를 하나의 신호로 합하여 출력하며,
    상기 데이터 송신 장치는,
    상기 하나의 신호의 사인 성분의 크기를 증폭하여 출력하는 전력 증폭부
    를 더 포함하는 데이터 송신 장치.
  8. 데이터를 수신하는 장치에서,
    수신 신호를 각복조하여, 데이터 송신 장치에서 각변조된 제1 입력 데이터에 대한 제1 위상 추정 값과 각변조된 제2 입력 데이터에 대한 제2 위상 추정 값을 추출하는 각복조부,
    상기 제1 및 제2 위상 추정 값을 각각 시간 영역에서 주파수 영역의 복수의 제1 및 제2 데이터 심볼로 변환하는 제1 및 제2 실수 신호 역변환부, 그리고
    상기 복수의 제1 및 제2 데이터 심볼에 대해 심볼 디매핑하여 상기 제1 및 제2 입력 데이터를 복원하는 제1 및 제2 심볼 디매핑부
    를 포함하는 데이터 수신 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 각복조부는 상기 수신 신호에서 평균 값을 계산한 후, 상기 수신 신호에서 평균값을 뺀 신호로부터 상기 제1 및 제2 입력 데이터에 대한 위상 추정 값을 추출하는 데이터 수신 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 수신 신호에서 평균값을 뺀 신호에서 허수 부분이 상기 제1 입력 데이터에 대한 위상 추정 값이고, 실수 부분이 제2 입력 데이터에 대한 위상 추정 값이며,
    상기 제1 및 제2 입력 데이터는 각각 사인 함수로 각변조된 데이터 수신 장치.
  11. 제8항에서,
    제1 및 제2 실수 신호 역변환부 각각은,
    해당하는 제1 및 제2 위상 추정 값을 직렬 신호에서 병렬 신호로 각각 변환하는 직/병렬 변환부,
    해당하는 상기 병렬 신호에 대해 고속 푸리에 변환하여 상기 복수의 제1 및 제2 데이터 심볼을 생성하는 고속 푸리에 변환부, 그리고
    상기 복수의 제1 및 제2 데이터 심볼 중 일부를 상기 제1 및 제2 심볼 디매핑부로 출력하는 출력부를 포함하는 데이터 수신 장치.
  12. 제8항에서,
    상기 수신 신호의 크기를 상기 데이터 송신 장치에서 조정한 크기만큼 보상하는 신호 처리부
    를 더 포함하는 데이터 수신 장치.
  13. 데이터 송신 장치가 데이터를 송신하는 방법에서,
    제1 및 제2 입력 데이터 각각에 대해 심볼 매핑하여 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 생성하는 단계,
    상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 역고속 푸리에 변환하여 주파수 영역에서 시간 영역의 제1 및 제2 실수 신호로 변환하는 단계,
    상기 제1 및 제2 실수 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 각변조하는 단계, 그리고
    상기 제1 및 제2 신호의 사인 성분의 크기를 증폭하여 송신하는 단계
    를 포함하는 데이터 송신 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 송신하는 단계는,
    설정된 이득 값에 따라서 상기 제1 및 제2 신호의 사인 성분의 크기를 증폭하는 단계를 포함하는 데이터 송신 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 이득 값은 1로 설정되어 있는 데이터 송신 방법.
  16. 제13항에서,
    상기 변환하는 단계는,
    각각 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼을 역고속 푸리에 변환을 통해 상기 제1 및 제2 실수 신호로 변환하는 단계를 포함하며,
    상기 역고속 푸리에 변환의 크기가 N인 경우, 상기 복수의 제1 및 제2 변조 데이터 심볼의 수는 각각 N/2이며,
    상기 N은 양의 정수인 데이터 송신 방법.
  17. 제13항에서,
    상기 제1 및 제2 신호는 각각 코사인 신호와 사인 신호를 포함하고,
    상기 각변조하는 단계는,
    상기 제1 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 하나를 제1 신호로 선택하는 단계, 그리고
    상기 제2 실수 신호에 대해 가능한 각변조 신호 중 상기 제1 신호의 실수 및 허수 부분의 함수 형태가 다른 하나를 상기 제2 신호로 선택하는 단계를 포함하는 데이터 송신 방법.
  18. 데이터 수신 장치가 데이터를 수신하는 방법에서,
    수신 신호의 크기를 데이터 송신 장치에서 조정한만큼 보상하는 단계,
    상기 크기가 보상된 수신 신호를 각복조하여, 상기 데이터 송신 장치에서 각각 각변조된 제1 및 제2 입력 데이터에 대한 제1 및 제2 위상 추정 값을 추출하는 단계,
    상기 제1 및 제2 위상 추정 값을 각각 고속 푸리에 변환하여 시간 영역에서 주파수 영역의 제1 및 제2 병렬 데이터 심볼로 변환하는 단계, 그리고
    상기 제1 및 제2 병렬 데이터 심볼을 각각 디매핑하여 상기 제1 및 제2 입력 데이터로 복원하는 단계
    를 포함하는 데이터 수신 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 고속 푸리에 변환의 크기는 N이고, 상기 제1 및 제2 병렬 데이터 심볼의 수는 N/2이며,
    상기 N은 양의 정수인 데이터 수신 방법.
  20. 제18항에서,
    상기 추출하는 단계는,
    상기 수신 신호에서 평균 값을 계산하는 단계,
    상기 수신 신호에서 평균값을 뺀 신호의 허수 부분으로부터 상기 제1 입력 데이터에 대한 위상 추정 값을 추출하는 단계, 그리고
    상기 수신 신호에서 평균값을 뺀 신호의 실수 부분으로부터 상기 제2 입력 데이터에 대한 위상 추정 값을 추출하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 입력 데이터는 각각 사인 함수로 각변조된 데이터 수신 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107979558A (zh) * 2017-11-29 2018-05-01 北京邮电大学 一种双流ce-ofdm系统基于幅相解调器的迭代检测方法

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