KR20120110641A

KR20120110641A - 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20120110641A
Application number: KR1020110028639A
Authority: KR
Inventors: 이북동; 이재경
Original assignee: 이북동; 이재경
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-10
Also published as: KR101207881B1

Abstract

직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치가 개시된다. 복수의 사용자 단말기가 서로 다른 부반송파를 이용하여 통신하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법에 있어서, 타임 슬롯 요청 프레임 전송 시 소스 데이터를 반복하여 전송하는 단계; 상기 복수의 사용자 단말기의 소스 데이터에 오류 정정 데이터를 추가하여 송신 데이터를 생성하는 단계; 상기 송신 데이터의 최대전력 대 평균전력비를 감소시키기 위하여 상기 송신 데이터를 스크램블하는 단계; 전체 입력 데이터 중 상기 송신 데이터에 상응하여 상기 사용자 단말기별로 연속된 비트열을 할당하는 단계; 상기 송신 데이터에 부반송파를 할당하는 단계; 및 상기 부반송파의 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 단계를 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법은 기존의 FEC에서 사용하는 인터리버를 이용하고, 그 입력에서 연속하여 각 사용자 단말기에 비트를 할당할 수 있어서 하드웨어의 구현이 간단한 효과가 있다.

Description

직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치{Method and apparatus for processing signal in OFDM-based system}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

통신 방식 중 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 방식은 다수의 사용자 단말기(station)에서 서로 다른 부반송파(subcarrier)의 집합을 사용하여 신호를 만들고, 이를 동시에 송신을 하며, 하나의 수신기가 다수의 송신기로부터 발생된 신호를 수신하여 각 사용자 단말기가 보낸 데이터를 복원하는 방법이다. 여기서, 각 사용자 단말기에 할당할 부반송파들은 통신 채널의 다중 경로 특성이나 협대역(narrowband tone) 간섭의 영향을 최소화하기 위해 사용 대역에 충분히 분산되어 할당이 되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 스크램블러(110), 인터리버(120), FEC부(130), 매퍼(140), IFFT부(150)가 도시된다.

기존의 직교주파수분할 다중 방식(OFDM : orthogonal frequency division multiplexing) 전송 방식에 따르면, OFDM 신호의 최대전력 대 평균전력비(PAPR : peak-to-average power ratio)를 줄이기 위해 송신 데이터는 스크램블러(110)에 의해 스크램블(scrambling)된다. 채널의 특성 때문에 발생 할 수 있는 버스트(burst) 오류 정정 능력을 높이기 위해 송신 데이터는 인터리버(interleaver)(120)에 의해 인접한 데이터를 최대한 멀리 떨어뜨리는 동작을 수행한다.

이후 FEC(forward error correction code)부(130)는 수신단에서의 오류 정정을 위해 송신 데이터에 여분의 오류 정정 데이터를 추가한다. 매퍼(140)는 송신 데이터를 이용하여 각 부반송파의 변조 신호를 얻으며, IFFT(Inverse Fast Fourier transform)부(150)는 다수개의 부반송파 변조를 수행하여 OFDM 신호를 발생한다.

종래 기술에 따르면, 다수의 사용자 단말기가 데이터를 동시에 송신하기 때문에 수신단에서 오류 정정을 위해 채택하는 오류 정정 부호화 방식은 각 사용자 단말기 별로 오류 정정 부호화가 이루어져서 수신단의 구현의 용이하게 할 필요성을 제기한다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은 기존의 FEC에 대응하여 사용되는 인터리버를 이용하고, 그 입력에서 연속하여 각 사용자 단말기에 비트를 할당할 수 있어서 하드웨어의 구현이 간단한 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 수신 성능 향상을 위해 반복 코드를 이용할 때는 수신단의 디인터리버(deinterleaver) 출력에서 인접한 신호를 결합하여 그 성능을 향상할 수 있기 때문에 구현이 간단한 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 사용자 단말기가 서로 다른 부반송파를 이용하여 통신하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법에 있어서, 타임 슬롯 요청 프레임 전송 시 소스 데이터를 반복하여 전송하는 단계; 상기 복수의 사용자 단말기의 소스 데이터에 오류 정정 데이터를 추가하여 송신 데이터를 생성하는 단계; 상기 송신 데이터의 최대전력 대 평균전력비를 감소시키기 위하여 상기 송신 데이터를 스크램블하는 단계; 전체 입력 데이터 중 상기 송신 데이터에 상응하여 상기 사용자 단말기별로 연속된 비트열을 할당하는 단계; 상기 송신 데이터에 부반송파를 할당하는 단계; 및 상기 부반송파의 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 단계를 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법이 제공된다.

여기서, 상기 연속된 비트열 할당 단계에서, 제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열은 상기 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정될 수 있다.

여기서, Da는 전체 입력 데이터의 비트열, Du1은 상기 제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열, 상기 Da의 0의 개수는 N-L, N은 상기 Da의 비트수, L은 상기 제1 사용자 단말기의 비트수가 될 수 있다.

또한, 상기 연속된 비트열 할당 단계에서, 제2 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열은 상기 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정될 수 있다.

여기서, Da는 전체 입력 데이터의 비트열, Du2는 상기 제2 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열, 상기 Da의 전단에 위치한 0의 개수는 L, 상기 Da의 후단에 위치한 0의 개수는 N-2L, N은 상기 Da의 비트수가 될 수 있다.

또한, 상기 부반송파 할당 단계에서, 상기 사용자 단말기별로 할당된 연속된 복수의 비트열은 상기 사용자 단말기 간 서로 겹치지 않는 부반송파가 할당될 수 있다.

여기서, 상기 소스 데이터 반복 전송 단계는, P비트의 상기 소스 데이터를 Q번 반복하고, 반복된 소승 데이터를 R단위로 나누어 P*Q/R 심볼을 출력할 수 있다.

또한, 상기 오류 정정 데이터를 추가하여 송신 데이터를 생성하는 단계는, 서로 동일한 구조를 가지는 복수의 부호화기를 이용하여 송신 데이터를 생성할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 부호화기의 개수는 2이며, 상기 부호화기는 상기 송신 데이터를 콘볼루션 코드로 생성할 수 있다.

또한, 본 실시예는 서로 동일한 구조를 가지는 복수의 부호화기를 이용하여 생성된 송신 데이터에 대해 높은 부호화 율로 만들기 위한 펑쳐링 처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 펑쳐링 처리는 상기 송신 데이터에 일정한 패턴의 시퀀스열을 대입하여 복호화 대상이 되는 송신 신호의 개수를 줄이는 처리가 될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 사용자 단말기가 서로 다른 부반송파를 이용하여 통신하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치에 있어서, 타임 슬롯 요청 프레임 전송 시 소스 데이터를 반복하여 전송하는 리피터; 상기 복수의 사용자 단말기의 소스 데이터에 오류 정정 데이터를 추가하여 송신 데이터를 생성하는 FEC부; 상기 송신 데이터의 최대전력 대 평균전력비를 감소시키기 위하여 상기 송신 데이터를 스크램블하는 스크램블러; 전체 입력 데이터 중 상기 송신 데이터에 상응하여 상기 사용자 단말기별로 연속된 비트열을 할당하는 인터리버; 상기 송신 데이터에 부반송파를 할당하는 매퍼; 및 상기 부반송파의 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 IFFT부를 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치가 제공된다.

여기서, 상기 인터리버는, 제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열을 상기 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정할 수 있다.

또한, 상기 인터리버는, 제2 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열을 상기 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정할 수 있다.

여기서, 상기 매퍼는, 상기 사용자 단말기별로 할당된 연속된 복수의 비트열에 대해 상기 사용자 단말기 간 서로 겹치지 않는 부반송파를 할당할 수 있다.

또한, 상기 리피터는, P비트의 상기 소스 데이터를 Q번 반복하고, 반복된 소승 데이터를 R단위로 나누어 P*Q/R 심볼을 출력할 수 있다.

아울러, 상기 FEC부는, 서로 동일한 구조를 가지는 복수의 부호화기를 이용하여 송신 데이터를 생성할 수 있으며, 여기서, 상기 복수의 부호화기의 개수는 2이며, 상기 부호화기는 상기 송신 데이터를 콘볼루션 코드로 생성할 수 있다.

또한, 본 실시예는 서로 동일한 구조를 가지는 복수의 부호화기를 이용하여 생성된 송신 데이터에 대해 높은 부호화 율로 만들기 위한 펑쳐링 처리를 수행하는 펑쳐링부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 송신 신호의 처음에 위치하는 숏 프리앰블 신호를 저장하는 프리앰블부를 더 포함할 수 있으며, 상기 프리앰블부의 숏 프리앰블과 상기 IFFT부에서 생성된 OFDM 신호를 조합하여 송신 프레임을 생성하는 MUX를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상술한 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체가 제공된다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치는 기존의 FEC에 대응하여 사용되는 인터리버를 이용하고, 그 입력에서 연속하여 각 사용자 단말기에 비트를 할당할 수 있어서 하드웨어의 구현이 간단한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치는 수신 성능 향상을 위해 반복 코드를 이용할 때는 수신단의 디인터리버(deinterleaver) 출력에서 인접한 신호를 결합하여 그 성능을 향상할 수 있기 때문에 구현이 간단한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 콘볼루션 인코더의 입력 데이터를 나타낸 도면.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 펑쳐링 동작을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 리피터 동작을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법에 따라 사용자별로 할당된 비트열을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법의 흐름도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈", "…수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, FEC부(210), 리피터(220), 스크램블러(230), 인터리버(240), 매퍼(250), IFFT부(260), 프리앰블부(270), MUX(280)를 포함하는 사용자 단말기가 도시된다.

본 실시예는 기존에 구현된 인터리버를 이용하여 각 사용자 단말기별로 비트열을 할당할 수 있고, 수신단에서 반복 코드에 대해 인접 신호를 결합함으로써 오류 정정을 수행할 수 있으므로, 수신 성능이 높아짐과 동시에 성능이 향상되는 특징이 있다. 즉, 본 실시예는 사용 가능한 부반송파를 사용자 별로 할당하는 방법과 수신단에서 수신 성능 향상을 위한 데이터를 반복 분산 전송하는 방식을 적용한다. 구체적으로, 본 실시예는 사용자를 구분하기 위해 OFDMA 구조를 갖도록 리피터의 구조를 개선하고 이를 사용하여 부반송파를 할당하는 방식을 이용한다.

이러한 본 발명의 실시예에 따르면, 오류 정정을 위해 사용하는 기존의 인터리버를 이용하여 각 사용자 단말기가 전송하는 데이터를 여러 개의 부반송파로 분산하는 동작을 수행하며, 수신단의 성능 향상을 위해 인터리버 입력에서 데이터를 반복하여 입력할 수 있다.

직교주파수 분할다중(OFDM)은 하나의 정보를 여러 개의 반송파(캐리어)로 분할하고, 분할된 반송파간의 간격을 최소로 하기 위해 직교성을 부가하여 다중시켜서 전송하는 방법이다. OFDM방식은 여러개의 부반송파(서브캐리어)로 구성되어 있으며, 하나의 부반송파는 주파수대역이 좁은 대신 전송시간이 길다. OFDM 방식에서는 주파수 분할된 부반송파들을 다중하고, 입력되어 분할된 신호에 반송파로서 정현파를 인가하여 변조하면 정현파의 주파수가 서로 다르면서 기본파의 정수배일 때는 각 파동간 상호간섭이 없이 부반송파들을 합성하여 전송할 수 있다. OFDM 방식에 따르면, 하나의 정보를 여러개의 반송파로 분할함으로써 전송시간은 길어지지만 에러발생시 특정주파수만 영향을 받으므로 에러정정을 거치면 효과적으로 복원될 수 있는 장점이 있다. 본 실시예에서는 수신 성능을 높이기 위하여 심볼별로 오류 정정이 이루어지도록 하는 특징이 있다.

FEC부(210), 리피터(220)는 복수의 사용자 단말기의 송신 데이터에 반복하여 오류 정정 데이터를 추가하고, 수신단에서의 에러정정을 위해 반복 코드를 발생한다.

본 실시예는 고속 데이터 전송의 경우 여러 개의 OFDM 심볼에 걸친 오류 정정 부호화로 인한 데이터 복원 지연 시간이 길어지는 문제를 피하기 위해 하나의 심볼별로 오류 정정이 수행되도록, 송신 데이터를 반복하여 여러 개의 부반송파로 분산 전송하는 반복 오류 정정 부호화기(FEC부(210) 및 리피터(220))를 사용할 수 있다.

FEC부(210)는 콘볼루션(convolutional) 코드를 에러 정정부호화기로 사용할 수 있다. FEC부(210)는 이러한 부호화를 위해 동일 또는 서로 다른 구조를 가지는 두 개의 부호화기, 예를 들면, enc1과 enc2 블록을 포함할 수 있다. FEC부(210)는 수신단에서의 동작 속도를 높이기 위해 동일한 구조를 갖는 두 개의 부호화기를 사용할 수 있다. 여기에서 기호'enc'는 인코더(Encoder)의 의미로서 부호화 블록을 의미한다. 또한, enc1과 enc2는 콘볼루션 코드자체를 의미할 수 있다.

이러한 실시예에 따르면, 소정의 길이를 가지는 코드 워드를 한꺼번에 처리하는 것보다 2개 이상으로 나누어 처리하기 때문에 연산 속도가 높아지고, 따라서 수신동작속도가 개선되는 장점이 있다.

도 3을 참조하면, 콘볼루션 인코더(Convolutional encoder)의 입력 데이터(S)는 스펙에서 요구하는 데이터 율(data rate)을 맞추기 위하여 MAC-PHY 인터페이스 블록에서 출력되는 신호를 2개의 경로로 나뉠 수 있다. 각 인코더(A, B)는 상술한 enc1과 enc2가 될 수 있으며, 120MHz 클록에서 동기 되어 동작할 수 있다.

FEC부(210)는 enc1과 enc2 블록으로부터 만들어진 부호화 율이 1/2인 비트 열을 높은 부호화 율로 만들기 위해 펑쳐링을 수행하는 블록인 punc1과 punc2을 더 포함할 수 있다. 여기서, 펑쳐링 처리를 수행하는 블록은 펑쳐링부로 지칭될 수 있다.

punc는 펑쳐링(puncturing)의 약어가 될 수 있으며, 이는 부호화 율을 높이는 방법 중의 하나로서, 일정한 패턴의 시퀀스열, 예를 들면, [11111111, 10101010, 00000000] 등과 같은 행렬을 대입하여 복호화 대상 송신 개수를 줄임으로써 부호화 율이 높아지는 효과를 가진다.

도 4a 내지 도 4d는 펑쳐링 처리를 하는 실시예를 도시한 도면이다. 각 도면 은 소스 데이터(A), 부호화된 데이터(encoded data)(B), 펑쳐링 데이터(punctured data)(C)를 도시한다.

도 4a는 펑쳐링 율이 2/3이고, 도 4b는 펑쳐링 율이 3/4이고, 도 4c는 펑쳐링 율이 5/6이고, 도 4d는 펑쳐링 율이 7/8이다. 여기서, 평쳐링 율은 펑쳐링 데이터 크기에 대한 소스 데이터 크기의 비율이다.

여기서, 헤더의 타입 정보를 이용하여 별도의 다른 블록에서 심볼당 코드수(coded bit per symbol)를 계산하고, 이 계산된 심볼당 코드수, 코드율(code rate), 길이 정보(상향의 경우 헤더에서 읽어오며, 하향의 경우 레지스터에서 읽어옴)를 이용하여 송신 단에서 출력되는 심볼 수를 계산한다.

심볼 수가 계산된 후, 실제 전송할 데이터를 FIFO로부터 읽는다. 여기서, 비트 로딩(Bit-loading)(부반송파 별로 다른 모듈레이션을 적용하는 방식)을 사용하는 경우, 심볼당 코드수가 MAC에서 내려오는 데이터와 같이 byte 단위가 아니라 bit단위가 된다. 이는 MAC-PHY 인터페이스와 그 뒤에 오는 블록들(예를 들면, tx_enc, tx_punc, tx_scr, tx_rep)에서의 동작이 불완전해 질 수 있는 가능성을 야기하므로, 심볼 단위로 동작하는 인터리버(240) 앞에 소정의 메모리, 예를 들면, tx_fifo memory를 두어 불완전하게 동작할 수 있는 블록들에 대해 문제 없이 동작할 수 있도록 한다. 이를 위하여 MAC-PHY 인터페이스에서 헤더를 제외하고 데이터를 읽어오는 부분에서는 펑쳐링 패턴(puncturing pattern)에 상응하여 읽어 온다.

리피터(220)는 타임 슬롯 요청 프레임(Time slot request frame)에서 사용하는 수신단에서의 에러정정을 위한 반복 코드를 발생한다.

리피터(220)는 상향(upstream)에서 타임 슬롯 요청 프레임을 전송할 때 동작하는 블록으로, 전송되는 소정의 길이를 가지는 소스 데이터를 소정의 수만큼 반복하여 생성한 반복 데이터를 전송한다. 예를 들면, 리피터(220)는 도 5에 도시된 바와 같이 MAC-PHY 인터페이스(interface)에서 전송되는 12bit(A)을 4번 반복하여 전송한다. 4번 반복되어 출력되는 48bit(B)은 케이블 모뎀(Cable Modem)의 MAC에서 헤더를 통해 할당 받은 부반송파 그룹 인덱스(subcarrier group index)를 사용하여 사용할 16개의 부반송파를 결정하여, 1 심볼 당 16bit씩 3 심볼에 나누어 전송하게 된다.

이와 같이, 리피터(220)의 기본 동작은 P비트의 소스 데이터를 Q번 반복하고, 이를 R단위로 나누어 P*Q/R 심볼을 출력한다. 예를 들면, 12bit(P비트)의 데이터를 4번(Q번) 반복하여 48bit을 만들고, 이 반복된 데이터를 16bit(R단위)씩 나누어 3symbol에 걸쳐서 출력하는 동작이다. 또한 리피터(220)는 출력시 부반송파 그룹 인덱스를 이용하여 언제 데이터를 출력할지 결정하며, 타임 슬롯 요청 프레임의 동작상 매 심볼 단위로 스크램블러(230)의 시프트 레지스터(shift register) 값을 초기화해야 하는데, 그 신호를 리피터(220)에서 생성한다.

이렇게 부호화된 비트열은 스크램블러(230) 블록에서 신호의 피크(peak) 값을 줄이기 위해 랜덤(randomized)하게 된 다음 인터리버(240)를 통해 버스티(bursty) 에러를 분산시켜 에러 정정성능을 향상시키기 위해 인터리빙을 수행한다.

여기서, 반복되는 데이터의 처리는 인터리버(240)의 입력단, 예를 들면, 스크램블러(230) 전단에서 수행될 수 있고, 수신단에서는 디인터리버(deinterleaver) 출력의 인접한 신호를 결합함으로써 오류 정정을 수행할 수 있다.

스크램블러(230)는 송신 데이터의 최대전력 대 평균전력비를 감소시키기 위하여 송신 데이터를 스크램블한다.

인터리버(240)는 전체 입력 데이터에 대하여 송신 데이터에 상응하여 사용자 단말기별로 할당된 연속된 비트열을 인터리빙한다. 즉, 인터리버(240)는 인접한 데이터를 최대한 멀리 떨어뜨리도록 해당 데이터를 사용 대역에 분산하여 할당한다.

인터리버(240)에 데이터 입력시 입력의 일부분에 대해서만 데이터가 할당할 수 있다. 할당되어 인터리빙된 데이터만 이후에 부반송파의 변조가 이루어질 수 있다.

도 6을 참조하면, (A)에서 인터리버(240)의 전체 입력 데이터가

인 경우 특정한 제1 사용자 단말기에서 L개의 비트

을 전송할 때, 인터리버(240)에 입력되는 데이터는

가 될 수 있다. 여기서, 0의 개수는 N-L이 될 수 있다. 즉, 제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열은 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정될 수 있다.

(1)

(2)

여기서, D_a는 인터리버(240)의 전체 입력 데이터의 비트열, D_u1은 제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열, D_a의 0의 개수는 N-L, N은 D_a의 비트수, L은 제1 사용자 단말기의 비트수이다.

또한, (B)에서, 다른 사용자 단말기인 제2 사용자 단말기가 동시에 데이터를 전송할 때 이에 할당되는 연속된 비트열은 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정될 수 있다.

(3)

(4)

여기서, D_a는 인터리버(240)의 전체 입력 데이터의 비트열, D_u2는 제2 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열, D_a의 전단에 위치한 0의 개수는 L, D_a의 후단에 위치한 0의 개수는 N-2L, N은 상기 D_a의 비트수, L은 제2 사용자 단말기의 비트수이다. 여기서, L은 임의의 수이며, 제1 사용자 단말기의 비트수와 제2 사용자 단말기의 비트수가 서로 다를 수 있음은 물론이다.

여기서, 본 실시예는 제1 및 제2 사용자 단말기에 연속된 비트열을 할당하는 비트열 할당부를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 따른 사용자 단말기는 인터리버(240) 입력에서 데이터가 서로 겹치지 않게 할당할 수 있다. 여기서, 서로 겹치지 않는 부반송파의 할당은 매퍼(250) 블록에서 수행될 수 있다.

여기서, 인터리버(240) 입력에서 연속된 비트열을 각 사용자 단말기에 할당하지만, 인터리버(240) 동작으로 인하여 부반송파의 할당은 대역내에서 충분히 분산되어 이루어진다. 즉, 본 실시예에 따르면, 통신 채널의 특성이 분산된 부반송파의 할당으로 한 사용자 단말기에만 불리하게 작용하지 않을 수 있다.

매퍼(250)는 스크램블된 데이터에 부반송파를 할당할 수 있다. 즉, 매퍼(250)는 송신 데이터에 따라 부반송파 변조 신호를 발생시킨다. IFFT부(260)는 부반송파의 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성한다. 즉, IFFT부(260)는 발생된 부반송파 변조 신호를 이용하여 복수개의 부반송파 변조를 수행을 한다. IFFT부(260)는 효율적인 패스트 푸리에 트랜스폼(fast Fourier transform) 알고리즘을 이용하여 부반송파의 변조를 수행한다.

프리앰블부(270)는 송신 신호의 처음에 위치하는 숏 프리앰블(short preamble) 신호를 저장할 수 있으며, 프리앰블부(270)는 ROM으로 구현될 수 있다.

MUX(280)는 송신 프레임 발생을 위해 프리앰블부(270)로부터 숏 프리앰블을 읽어오고, IFFT부(260)에서 생성된 롱 심볼(long symbol)과 데이터 심볼을 조합하는 동작을 수행한다.

MUX(280)는 일대일 통신을 위한 OFDM 신호의 발생과 다중 접속이 필요한 경우의 데이터 경로를 선택하기 위해 사용할 수 있다. 여기서, MUX(280)는 일반 통신장비에서 사용하는 MUX(multipexing/demultiplexing)와는 다른 기능을 수행할 수있다. 즉, MUX(280)는 데이터 심볼이 패스트 푸리에 트랜스폼(fast fourier transform)을 수행한 결과값에 숏 프리앰블을 결합하는 기능을 수행하며, 이러한 기능은 숏 프리앰블 속에 포함된 다중 접속(multiple access) 정보(예를 들면, 복수의 사용자 단말기 정보)를 함께 보냄으로써 수신단에서 어떤 사용자의 프레임인지를 판별할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 기능은 일반적인 OFDM 통신의 경우 보다는, 제어채널과 같이 여러 사용자가 동시에 접속할 경우에 필요한 기능이 될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 별도로 구비하는 컨트롤러가 상술한 FEC부(210), 리피터(220), 스크램블러(230), 인터리버(240), 매퍼(250), IFFT부(260), 프리앰블부(270), MUX(280)의 각 기능을 제어할 수 있으며, 상술한 여러 가지 계산 및 동작을 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법의 흐름도이다. 도 7에 도시된 각 단계는 상술한 사용자 단말기의 각 기능부가 주체가 되어 수행할 수 있다.

단계 S710에서, 복수의 사용자 단말기의 송신 데이터에 반복하여 오류 정정 데이터를 추가한다. 여기서 오류 정정 데이터는 각 심볼별로 추가될 수 있으며, 반복되는 데이터의 처리는 스크램블러(230)의 입력단에서 수행될 수 있다.

단계 S720에서, 송신 데이터의 최대전력 대 평균전력비를 감소시키기 위하여 송신 데이터를 스크램블한다.

단계 S730에서, 인터리버(240)는 해당 데이터를 사용 대역에 최대한 분산하여 할당한다. 여기서, 인터리버(240)는 전체 입력 데이터에 대하여 송신 데이터에 상응하여 사용자 단말기별로 연속된 비트열을 할당할 수 있다. 여기서, 각 사용자 단말기가 전송하는 데이터는 그 길이에 상응하여 상술한 바와 같이 전체 입력 데이터의 특정 열이 연속하여 할당될 수 있다.

단계 S740에서, 스크램블 및 인터리빙된 데이터에 부반송파를 할당하고, 단계 S750에서, 상기 부반송파의 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성한다.

상술한 FEC부(210), 리피터(220), 스크램블러(230), 인터리버(240), 매퍼(250), IFFT부(260), 프리앰블부(270), MUX(280)는 해당 기능을 수행하는 모듈이 될 수 있으며, 각 모듈은 코드 형식으로 구현될 수도 있다.

그 외 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법 및 그 장치에 대한 구체적인 신호 흐름, 임베디드 시스템, O/S 등의 공통 플랫폼 기술과 통신 프로토콜, I/O 인터페이스 등 인터페이스 표준화 기술에 대한 구체적인 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 직교주파수분할 다중 방식 기반의 신호 처리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 즉, 기록 매체는 컴퓨터에 상술한 각 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 될 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합한 형태로 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

또한, 상술한 사용자 단말기는 PDA(Personal Digital Assistant), 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, MP3 플레이어, MD 플레이어와 같이 범용의 또는 특화된 용도의 컴퓨팅 장치, 휴대성(portability)을 가진 소형 디지털 기기로서, 멀티미디어 재생 기능을 수행할 수 있는 마이크로프로세서를 탑재함으로써 일정한 연산 동작을 수행할 수 있는 단말기를 통칭하는 개념으로 해석된다.

또한, 상술한 각 구성 요소는 물리적으로 인접한 하나의 부품으로 구현되거나 서로 다른 부품으로 구현될 수도 있다. 후자의 경우 각 구성 요소는 인접하거나 또는 서로 다른 구역에 위치하여 제어될 수 있으며, 이 경우 본 발명은 각 구성 요소를 제어하는 별도의 제어수단을 구비하여 유선 또는 무선으로 각 구성요소를 제어할 수도 있다.

상기한 바에서, 각 실시예에서 설명한 각 구성요소 및/또는 기능은 서로 복합적으로 결합하여 구현될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

210 : FEC부 220 : 리피터
230 : 스크램블러 240 : 인터리버
250 : 매퍼 260 : IFFT부
270 : 프리앰블부 280 : MUX

Claims

복수의 사용자 단말기가 서로 다른 부반송파를 이용하여 통신하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법에 있어서,
타임 슬롯 요청 프레임 전송 시 소스 데이터를 반복하여 전송하는 단계;
상기 복수의 사용자 단말기의 소스 데이터에 오류 정정 데이터를 추가하여 송신 데이터를 생성하는 단계;
상기 송신 데이터의 최대전력 대 평균전력비를 감소시키기 위하여 상기 송신 데이터를 스크램블하는 단계;
전체 입력 데이터 중 상기 송신 데이터에 상응하여 상기 사용자 단말기별로 연속된 비트열을 할당하는 단계;
상기 송신 데이터에 부반송파를 할당하는 단계; 및
상기 부반송파의 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 단계를 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 연속된 비트열 할당 단계에서,
제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열은 상기 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정되는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.

여기서, D_a는 전체 입력 데이터의 비트열, D_u1은 상기 제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열, 상기 D_a의 0의 개수는 N-L, N은 상기 D_a의 비트수, L은 상기 제1 사용자 단말기의 비트수임.
제2항에 있어서,
상기 연속된 비트열 할당 단계에서,
제2 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열은 상기 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정되는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.

여기서, D_a는 전체 입력 데이터의 비트열, D_u2는 상기 제2 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열, 상기 D_a의 전단에 위치한 0의 개수는 L, 상기 D_a의 후단에 위치한 0의 개수는 N-2L, N은 상기 D_a의 비트수임.
제1항에 있어서,
상기 부반송파 할당 단계에서,
상기 사용자 단말기별로 할당된 연속된 복수의 비트열은 상기 사용자 단말기 간 서로 겹치지 않는 부반송파가 할당되는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 소스 데이터 반복 전송 단계는,
P비트의 상기 소스 데이터를 Q번 반복하고, 반복된 소승 데이터를 R단위로 나누어 P*Q/R 심볼을 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 오류 정정 데이터를 추가하여 송신 데이터를 생성하는 단계는,
서로 동일한 구조를 가지는 복수의 부호화기를 이용하여 송신 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.
제6항에 있어서,
상기 복수의 부호화기의 개수는 2이며, 상기 부호화기는 상기 송신 데이터를 콘볼루션 코드로 생성하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.
제6항에 있어서,
서로 동일한 구조를 가지는 복수의 부호화기를 이용하여 생성된 송신 데이터에 대해 높은 부호화 율로 만들기 위한 펑쳐링 처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 펑쳐링 처리는 상기 송신 데이터에 일정한 패턴의 시퀀스열을 대입하여 복호화 대상이 되는 송신 신호의 개수를 줄이는 처리인 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법.
복수의 사용자 단말기가 서로 다른 부반송파를 이용하여 통신하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치에 있어서,
타임 슬롯 요청 프레임 전송 시 소스 데이터를 반복하여 전송하는 리피터;
상기 복수의 사용자 단말기의 소스 데이터에 오류 정정 데이터를 추가하여 송신 데이터를 생성하는 FEC부;
상기 송신 데이터의 최대전력 대 평균전력비를 감소시키기 위하여 상기 송신 데이터를 스크램블하는 스크램블러;
전체 입력 데이터 중 상기 송신 데이터에 상응하여 상기 사용자 단말기별로 연속된 비트열을 할당하는 인터리버;
상기 송신 데이터에 부반송파를 할당하는 매퍼; 및
상기 부반송파의 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 IFFT부를 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 인터리버는,
제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열을 상기 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.

여기서, D_a는 전체 입력 데이터의 비트열, D_u1은 상기 제1 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열, 상기 D_a의 0의 개수는 N-L, N은 상기 D_a의 비트수, L은 상기 제1 사용자 단말기의 비트수임.
제11항에 있어서,
상기 인터리버는,
제2 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열을 상기 전체 입력 데이터에 대해 아래 식에 의해 특정하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.

여기서, D_a는 전체 입력 데이터의 비트열, D_u2는 상기 제2 사용자 단말기에 할당되는 연속된 비트열, 상기 D_a의 전단에 위치한 0의 개수는 L, 상기 D_a의 후단에 위치한 0의 개수는 N-2L, N은 상기 D_a의 비트수임.
제10항에 있어서,
상기 매퍼는,
상기 사용자 단말기별로 할당된 연속된 복수의 비트열에 대해 상기 사용자 단말기 간 서로 겹치지 않는 부반송파를 할당하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 리피터는,
P비트의 상기 소스 데이터를 Q번 반복하고, 반복된 소승 데이터를 R단위로 나누어 P*Q/R 심볼을 출력하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 FEC부는,
서로 동일한 구조를 가지는 복수의 부호화기를 이용하여 송신 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제15항에 있어서,
상기 복수의 부호화기의 개수는 2이며, 상기 부호화기는 상기 송신 데이터를 콘볼루션 코드로 생성하는 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제15항에 있어서,
서로 동일한 구조를 가지는 복수의 부호화기를 이용하여 생성된 송신 데이터에 대해 높은 부호화 율로 만들기 위한 펑쳐링 처리를 수행하는 펑쳐링부를 더 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제17항에 있어서,
상기 펑쳐링 처리는 상기 송신 데이터에 일정한 패턴의 시퀀스열을 대입하여 복호화 대상이 되는 송신 신호의 개수를 줄이는 처리인 것을 특징으로 하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제10항에 있어서,
송신 신호의 처음에 위치하는 숏 프리앰블 신호를 저장하는 프리앰블부를 더 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제19항에 있어서,
상기 프리앰블부의 숏 프리앰블과 상기 IFFT부에서 생성된 OFDM 신호를 조합하여 송신 프레임을 생성하는 MUX를 더 포함하는 OFDM 방식 기반의 신호 처리 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나에 기재된 OFDM 방식 기반의 신호 처리 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체.