KR20150095074A

KR20150095074A - 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150095074A
Application number: KR1020140016148A
Authority: KR
Inventors: 김준우; 방영조; 문영진; 박윤옥
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-20

Abstract

본 발명에 따른 데이터 송신 장치는, 적어도 하나의 파일럿 심볼이 삽입된 복수의 부반송파 중에서 선택된 하나 이상의 부반송파를 포함하는 복수의 그룹에 대한 IFFT를 각각 수행하여 복수의 OFDM 심볼을 출력하는 복수의 IFFT부; 상기 복수의 OFDM 심볼의 PAPR을 각각 측정하는 PAPR 측정부; 및 상기 복수의 부반송파 중에서 상기 하나 이상의 부반송파를 선택하고, 상기 측정된 복수의 OFDM 심볼의 PAPR을 미리 설정된 설정값과 비교하고, 상기 비교 결과를 근거로 상기 복수의 OFDM 심볼의 출력 여부를 결정하는 부반송파 선택부;를 포함한다.

Description

통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법{Apparatus for transmitting/receiving data in communication system and method thereof}

본 발명은 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 부반송파를 복수의 IFFT를 통해 역고속 푸리에 변환하고, 복수의 IFFT의 역고속 푸리에 변환 결과인 OFDM 신호(또는 OFDM 심볼)에 대한 PAPR을 측정하고, 측정된 PAPR에 따라 OFDM 신호에 CP를 추가하여 선형 편파 안테나를 통해 전송하거나 복수의 부반송파의 선택 방법을 랜덤하게 재선택하여 IFFT를 통한 역고속 푸리에 변환 과정을 반복 수행하는 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 방식의 OFDM 신호는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform: 역고속 푸리에 변환)를 통해 송신 신호를 변조하고, FFT(고속 푸리에 변환)를 통해 복조를 수행하는 특성상, 상대적으로 큰 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 갖는다.

이러한 PAPR은 OFDM 심볼에서의 평균 전력 대비 최대 전력의 비율로, 예상되는 최대값은 부반송파의 개수에 비례한다. 또한, PAPR이 큰 신호를 송수신하기 위해서는 다이내믹 레인지(dynamic range)가 큰 고가의 증폭기를 사용해야 하며, RF 소자의 비선형으로 인해 신호 왜곡이 발생할 가능성이 더 커진다.

PAPR을 감소시키기 위한 기존의 방법으로는 단순히 피크 값을 잘라내는 방법인 클리핑(clipping), 주파수 영역에서 데이터에 의사-랜덤한(pseudo-random) 스크램블 코드를 곱하여 전송하는 방법인 스크램블 코드 멀티플리케이션(scramble code multiplication) 및 부반송파를 복수의 세트로 나누어 각각 IFFT한 후 적절히 결합하여 PAPR이 가장 작은 경우를 선택하는 방법인 부분 전송 시퀀스(partial transmit sequence) 등의 방법이 있다.

이 중 클리핑 방법은 BER(Bit Error Ratio) 성능의 열화를 가져오며, 스크램블 코드 멀티플리케이션은 경우에 따라 시스템 효율 저하를 야기할 수 있다.

한국공개특허 제10-2009-0038549호

본 발명의 목적은 각각의 부반송파가 최소한 하나 이상의 IFFT를 통해 역고속 푸리에 변환하고, 역고속 푸리에 변환된 OFDM 신호에 대한 PAPR을 근거로 CP가 추가된 해당 OFDM 신호를 복수의 선형 편파 안테나(예를 들어 수직 편파 안테나, 수평 편파 안테나)를 통해 전송하는 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 단순한 부분 시퀀스 분할에 의한 결과의 PAPR이 미리 설정된 설정값에 미달하는 경우, 부분 시퀀스(또는 부반송파)의 선택 방법을 다르게 하여 변조하는 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 데이터 송신 장치는, 적어도 하나의 파일럿 심볼이 삽입된 복수의 부반송파 중에서 선택된 하나 이상의 부반송파를 포함하는 복수의 그룹에 대한 IFFT를 각각 수행하여 복수의 OFDM 심볼을 출력하는 복수의 IFFT부; 상기 복수의 OFDM 심볼의 PAPR을 각각 측정하는 PAPR 측정부; 및 상기 복수의 부반송파 중에서 상기 하나 이상의 부반송파를 선택하고, 상기 측정된 복수의 OFDM 심볼의 PAPR을 미리 설정된 설정값과 비교하고, 상기 비교 결과를 근거로 상기 복수의 OFDM 심볼의 출력 여부를 결정하는 부반송파 선택부;를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 IFFT부는, 상기 복수의 그룹 중 제1 그룹에 대한 IFFT를 수행하여 제1 OFDM 심볼을 출력하는 제1 IFFT부; 및 상기 복수의 그룹 중 제2 그룹에 대한 IFFT를 수행하여 제2 OFDM 심볼을 출력하는 제2 IFFT부;를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 부반송파 선택부는, 상기 측정된 OFDM 심볼의 PAPR이 상기 설정값보다 클 때, 상기 복수의 부반송파 중에서 다른 하나 이상의 부반송파를 랜덤하게 선택하고, 상기 선택된 다른 하나 이상의 부반송파를 상기 복수의 IFFT부 중에서 상기 OFDM 심볼의 PAPR이 상기 설정값보다 큰 IFFT부에 전달할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 측정된 OFDM 심볼의 PAPR이 상기 설정값보다 작거나 같을 때, 상기 복수의 IFFT부에서 각각 출력되는 상기 복수의 OFDM 심볼에 CP(Cyclic prefix)를 삽입하는 복수의 CP 삽입부; 및 상기 복수의 CP 삽입부에서 출력되는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 전송하는 편파 안테나;를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 편파 안테나는, 상기 복수의 CP 삽입부에서 출력되는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼 중 제1 OFDM 심볼을 전송하는 수직 편파 안테나; 및 상기 복수의 CP 삽입부에서 출력되는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼 중 제2 OFDM 심볼을 전송하는 수평 편파 안테나;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 데이터 수신 장치는, 미리 설정된 설정값보다 작거나 같은 PAPR을 유지하는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 복수의 신호를 수신하는 편파 안테나; 상기 수신된 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 복수의 신호에서 CP를 각각 제거하는 복수의 CP 제거부; 상기 CP가 제거된 복수의 신호에 포함된 복수의 OFDM 심볼을 각각 FFT 처리하는 복수의 FFT부; 및 상기 FFT 처리된 복수의 FFT 신호를 결합하여 전체 시퀀스를 복구하는 결합부;를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 편파 안테나는, 상기 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 복수의 신호 중 제1 OFDM 심볼을 포함하는 제1 신호를 수신하는 수직 편파 안테나; 및 상기 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 복수의 신호 중 제2 OFDM 심볼을 포함하는 제2 신호를 수신하는 수평 편파 안테나;를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 CP 제거부는, 상기 수직 편파 안테나를 통해 수신된 제1 신호에 포함된 제1 OFDM 심볼에서 CP를 제거하는 제1 CP 제거부; 및 상기 수평 편파 안테나를 통해 수신된 제2 신호에 포함된 제2 OFDM 심볼에서 CP를 제거하는 제2 CP 제거부;를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 CP가 제거된 제1 OFDM 심볼에 대한 FFT 처리를 수행하는 제1 FFT부; 및 상기 CP가 제거된 제2 OFDM 심볼에 대한 FFT 처리를 수행하는 제2 FFT부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 데이터 송신 방법은, 부반송파 선택부를 통해, 적어도 하나의 파일럿 심볼이 삽입된 복수의 부반송파 중에서 하나 이상의 부반송파를 포함하는 복수의 그룹을 선택하는 단계; 복수의 IFFT부를 통해, 상기 복수의 그룹에 대한 각각의 IFFT를 수행하여 복수의 OFDM 심볼을 출력하는 단계; PAPR 측정부를 통해, 상기 복수의 OFDM 심볼의 PAPR을 각각 측정하는 단계; 상기 부반송파 선택부를 통해, 상기 측정된 복수의 OFDM 심볼의 PAPR을 미리 설정된 설정값과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과를 근거로 상기 복수의 OFDM 심볼의 출력 여부를 결정하는 단계;를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 OFDM 심볼의 출력 여부를 결정하는 단계는, 상기 측정된 OFDM 심볼의 PAPR이 상기 설정값보다 클 때, 상기 복수의 부반송파 중에서 다른 하나 이상이 부반송파를 랜덤하게 선택하는 과정; 및 상기 선택된 다른 하나 이상의 부반송파를 상기 복수의 IFFT부 중에서 상기 OFDM 심볼의 PAPR이 상기 설정값보다 큰 IFFT부에 전달하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 OFDM 심볼의 출력 여부를 결정하는 단계는, 상기 측정된 OFDM 심볼의 PAPR이 상기 설정값보다 작거나 같을 때, 복수의 CP 삽입부를 통해, 상기 복수의 IFFT부에서 각각 출력되는 상기 복수의 OFDM 심볼에 CP를 삽입하는 과정; 및 편파 안테나에 포함된 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나를 통해, 상기 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 각각 전송하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 데이터 수신 방법은, 편파 안테나에 포함된 수직 편파 안테나 및 수평 편파 안테나를 통해, 미리 설정된 설정값보다 작거나 같은 PAPR을 유지하는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 복수의 신호를 수신하는 단계; 복수의 CP 제거부를 통해, 상기 수신된 복수의 OFDM 심볼을 포함하는 복수의 신호에서 CP를 각각 제거하는 단계; 복수의 FFT부를 통해, 상기 CP가 제거된 복수의 신호에 포함된 복수의 OFDM 심볼을 각각 FFT 처리하는 단계; 및 결합부를 통해, 상기 FFT 처리된 복수의 FFT 신호를 결합하여 전체 시퀀스를 복구하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법은, 복수의 부분 시퀀스로 분할된 각각의 부반송파가 최소한 하나 이상의 IFFT를 통해 역고속 푸리에 변환하고, 역고속 푸리에 변환된 OFDM 신호에 대한 PAPR을 근거로 CP가 추가된 해당 OFDM 신호를 복수의 선형 편파 안테나(예를 들어 수직 편파 안테나, 수평 편파 안테나)를 통해 전송함으로써, 백홀(backhaul) 등의 LOS(Line-Of-Sight) 환경에서 다중 편파간 특히, 수평 편파와 수직 편파 간의 간섭을 작게하여 송신단뿐만 아니라 수신단에서의 PAPR도 낮게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법은, 단순한 부분 시퀀스 분할에 의한 결과의 PAPR이 미리 설정된 설정값에 미달하는 경우, 부분 시퀀스(또는 부반송파)의 선택 방법을 다르게 하여 변조함으로써, OFDM 신호의 PAPR을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송신 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편파 안테나의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템의 데이터 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템의 데이터 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템(10)의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통신 시스템(10)은 송신 장치(100) 및 수신 장치(200)로 구성된다. 도 1에 도시된 통신 시스템(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 통신 시스템(10)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 통신 시스템(10)이 구현될 수도 있다. 여기서, 송신 장치(100)와 수신 장치(200)는 유/무선 통신망을 통해 상호 통신한다.

OFDM 방식의 통신 시스템(10)에서 송수신단의 PAPR을 감소시키기 위해서, 송신 장치(100)에서 복수의 반송파에 대한 IFFT에 따른 OFDM 심볼(또는 OFDM 신호)의 PAPR을 측정한다. 이후, 송신 장치(100)에서 측정된 OFDM 심볼의 PAPR이 미리 설정된 설정값보다 작거나 같은 경우에는 해당 OFDM 심볼에 CP를 삽입하여 수직 편파 안테나와 수평 편파 안테나를 통해 수신 장치(200)에 전송한다. 또한, 송신 장치(100)에서 측정된 OFDM 심볼의 PAPR이 미리 설정된 설정값보다 큰 경우에는 반송파 선택을 달리하여 새로운 반송파를 선택하도록 구성한다. 또한, 수신 장치(100)에서는 송신 장치(100)에서 전송되는 미리 설정된 설정값 이하에 대응되는 OFDM 심볼을 수신함에 따라, 수신단에서의 PAPR도 낮게 유지할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 송신 장치(또는 송신기/데이터 송신 장치)(100)는 부반송파 선택부(110), IFFT부(120), PAPR 측정부(130), CP 삽입부(140) 및 편파 안테나(150)로 구성된다. 도 2에 도시된 송신 장치(100)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 2에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 송신 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 송신 장치(100)가 구현될 수도 있다.

부반송파 선택부(110)는 적어도 하나의 파일럿 심볼(또는 파일럿 신호)이 삽입된 복수의 부반송파(subcarrier)(또는 전송 부반송파 시퀀스) 중 하나 이상의 부반송파(또는 복수의 부반송파)를 선택(또는 그룹화)한다. 이때, 선택되는 하나 이상의 부반송파에 대한 그룹은 복수일 수 있다.

여기서, 송신 장치(100)는 변조부(미도시) 및 파일럿 삽입부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

변조부는 전송하고자 하는 송신 데이터(또는 송신 데이터 신호)를 미리 설정된 변조 방식을 근거로 변조(또는 매핑)한다. 이때, 미리 설정된 변조 방식은 QPSK(Quaternary Phase Shift Keying: 직교 위상 편이 변조), 16-QAM, 64-QAM 등과 같은 QAM(Quadrature Amplitude Modulation: 직교 진폭 변조) 방식일 수 있다.

또한, 파일럿 삽입부는 변조부에서 변조된 신호에 채널 추정을 위한 적어도 하나의 파일럿 심볼(또는 파일럿 신호)을 미리 설정된(또는 알려진) 위치에 삽입(또는 추가)한다.

이와 같이, 부반송파 선택부(110)에 의해 선택되는 부반송파는 변조부와 파일럿 삽입부를 통해 적어도 하나의 파일럿 심볼이 삽입된 부반송파일 수 있다.

또한, 부반송파 선택부(110)는 선택된 하나 이상의 부반송파를 복수의 IFFT부(120)에 각각 전달한다. 이때, 부반송파 선택부(110)는 복수의 부반송파 각각에 대해서, 최소한 하나 이상의 IFFT부(120)에 전달되도록 설정한다.

또한, 부반송파 선택부(110)는 PAPR 측정부(130)를 통해 측정된 복수의 IFFT부(120)에서 출력되는 OFDM 심볼의 PAPR을 근거로 해당 OFDM 심볼의 전송 여부를 결정한다.

즉, 부반송파 선택부(110)는 PAPR 측정부(130)를 통해 측정된 복수의 IFFT부(120)에서 출력되는 OFDM 심볼의 PAPR을 미리 설정된 설정값과 비교한다.

비교 결과, 측정된 복수의 IFFT부(120)에서 출력되는 OFDM 심볼의 PAPR이 설정값보다 큰 경우, 부반송파 선택부(110)는 부반송파 선택 방법을 다르게 하여 앞서 선택된 하나 이상의 부반송파와 다르게, 복수의 부반송파 중에서 다른 하나 이상의 부반송파를 랜덤하게 선택하고, 선택된 다른 하나 이상의 부반송파를 해당 OFDM 심볼을 출력한 IFFT부(120)에 전달한다.

또한, 비교 결과, 측정된 복수의 IFFT부(120)에서 출력되는 OFDM 심볼의 PAPR이 설정값보다 작거나 같은 경우, 부반송파 선택부(110)는 CP 삽입부(140)를 제어하여, CP 삽입부(140)를 통해 IFFT부(120)로부터 출력된 OFDM 심볼에 보호 구간(guard interval)을 삽입한다.

IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(120)는 부반송파 선택부(110)에 의해 선택된 하나 이상의 부반송파에 대한 IFFT(또는 역고속 푸리에 변환)를 수행하여, 수행 결과에 대응된 OFDM 심볼(또는 OFDM 신호)을 출력(또는 생성/변환)한다. 이때, 부반송파는 최소한 하나 이상의 IFFT부(120)에 의해 IFFT되도록 설정한다. 여기서, IFFT부(120)는 하나 이상의 부반송파에 대해서 스크램블 코드(scramble code) 등을 곱한 후, 스크램블 코드가 곱해진 하나 이상의 부반송파에 대한 IFFT를 수행할 수도 있다.

또한, IFFT부(120)는 복수로 구성되며, 각각의 IFFT부(120)는 부반송파 선택부(110)에 의해 각각 선택된 하나 이상의 부반송파에 대한 IFFT를 수행한다.

즉, IFFT부(120)는 편파 안테나(150)에 포함된 수직 편파 안테나(151)와 수평 편파 안테나(152)를 통해 OFDM 심볼을 각각 전송하기 위해서 제1 IFFT부(121)와 제2 IFFT부(122)를 포함할 수 있다.

또한, 부반송파 선택부(110)에 의해 새로운 다른 하나 이상의 부반송파가 선택되면, IFFT부(120)는 새로 선택된 다른 하나 이상의 부반송파에 대한 IFFT를 수행하여 OFDM 심볼을 출력한다.

PAPR 측정부(130)는 복수의 IFFT부(120)에서 각각 출력되는 OFDM 심볼의 PAPR을 각각 측정한다.

또한, PAPR 측정부(130)는 측정된 OFDM 심볼의 PAPR을 부반송파 선택부(110)에 전달한다.

CP(Cyclic prefix) 삽입부(140)는 부반송파 선택부(110)의 제어에 의해, IFFT부(120)에서 출력되는 OFDM 심볼 간의 간섭을 방지하기 위해서 인접한 OFDM 심볼 사이에 채널의 최대 지연 확산(maximum delay spread)보다 긴 보호 구간을 삽입한다.

또한, CP 삽입부(140)는 복수로 구성되며, 각각의 CP 삽입부(140)는 복수의 IFFT부(120)에 각각 연결되어, 연결된 IFFT부(120)로부터 출력되는 OFDM 심볼에 보호 구간(또는 CP)을 삽입한다.

즉, CP 삽입부(140)는 제1 CP 삽입부(141)와 제2 CP 삽입부(142)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 CP 삽입부(141)는 제1 IFFT부(121)에서 출력되는 제1 OFDM 심볼에 CP를 삽입하고, 제2 CP 삽입부(142)는 제2 IFFT부(122)에서 출력되는 제2 OFDM 심볼에 CP를 삽입한다.

또한, CP 삽입부(140)는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 편파 안테나(150)에 포함된 수직 편파 안테나(151) 및 수평 편파 안테나(152)에 각각 전송(또는 전달)한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 편파 안테나(150)는 수직 편파 안테나(151)와 수평 편파 안테나(152)를 포함한다. 여기서, H는 송수신 편파 안테나 간의 전달 함수이다.

또한, 수직 편파 안테나(151)와 수평 편파 안테나(152) 각각은 CP 삽입부(140)로부터 전달되는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 각각 전송한다. 이때, 편파 안테나(150)를 통해 전송되는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼은 RF(Radio Frequency) 신호로 변환한 후, RF 신호로 변환된 신호를 전송할 수도 있다.

이와 같이, IFFT의 결과에 CP가 삽입된 최종 신호는 서로 다른 편파 안테나(151, 152)를 통해 전송된다. 이처럼, 송신단과 수신단이 동일한 형상의 편파 안테나를 이용하여 신호를 송수신하면, 송수신 신호의 PAPR을 최소화할 수 있으며, 이는 특히 백홀(backhaul) 망 등의 LOS(Line-Of-Sight) 환경에서 좋은 성능을 갖는다.

또한, 미리 설정된 중요한 부반송파의 경우에는, 복수의 편파 안테나를 통해 다중 전송할 수 있으며, 수신 장치(200)가 해당 부반송파의 값을 오류없이 복조할 수 있도록 해당 부반송파의 위치 및 전송에 사용되는 편파의 개수, 변조 순서( modulation order) 등의 정보를 송신 장치(100)와 수신 장치(200)가 공유할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 수신 장치(또는 수신기/데이터 수신 장치)(200)는 편파 안테나(210), CP 제거부(220), FFT부(230), 결합부(240) 및 복조부(250)로 구성된다. 도 4에 도시된 수신 장치(200)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 4에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 수신 장치(200)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 수신 장치(200)가 구현될 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 편파 안테나(210)는 수직 편파 안테나(211)와 수평 편파 안테나(212)를 포함한다.

또한, 수직 편파 안테나(211)와 수평 편파 안테나(212) 각각은 송신 장치(100)로부터 전송되는 신호(또는 RF 신호)를 각각 수신한다. 여기서, 수신된 신호는 송신 장치(100)에 의해서 미리 설정된 설정값보다 작거나 같은 PAPR을 유지하는 CP가 삽입된 OFDM 심볼(또는 OFDM 신호)일 수 있다.

또한, 수신 장치(200)는 수신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 수신부는 수신된 신호에 대해서 기저대역 신호(또는 기저대역 데이터)로 변환한다.

CP 제거부(220)는 편파 안테나(210)를 통해 수신된 하나 이상의 신호(또는 복수의 신호)에서 CP를 제거한다.

또한, CP 제거부(220)는 복수로 구성되며, 각각의 CP 제거부(220)는 편파 안테나(210)에 포함된 복수의 편파 안테나(예를 들어 수직 편파 안테나(211), 수평 편파 안테나(212) 등 포함)에 각각 연결되어, 연결된 편파 안테나(210)를 통해 수신된 복수의 신호에서 CP를 제거한다.

즉, CP 제거부(220)는 제1 CP 제거부(221)와 제2 CP 제거부(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 CP 제거부(221)는 수직 편파 안테나(211)를 통해 수신된 신호에서 CP를 제거하고, 제2 CP 제거부(222)는 수평 편파 안테나(212)를 통해 수신된 신호에서 CP를 제거한다.

또한, CP 제거부(220)는 CP가 제거된 복수의 신호(또는 CP가 제거된 복수의 신호에 포함된 복수의 OFDM 심볼/신호)를 FFT부(230)에 각각 전송한다.

FFT부(230)는 CP 제거부(220)에 의해 CP가 제거된 신호에 포함된 OFDM 심볼(또는 OFDM 신호)을 FFT(또는 고속 푸리에 변환)한다. 이때, 수신 장치(200)에 포함된 동기 획득부(미도시)를 통해 수신된 신호에 대한 동기(예를 들어 프레임 및 시간 동기 등 포함)를 획득하고, FFT부(230)는 동기 획득부를 통해 획득된 동기를 근거로 수신된 신호에 포함된 OFDM 심볼을 FFT할 수도 있다.

또한, FFT부(230)는 복수로 구성되며, 각각의 FFT부(120)는 복수의 CP 제거부(220)에 의해 각각 CP가 제거된 신호에 포함된 OFDM 심볼에 대한 FFT를 수행한다.

즉, FFT부(230)는 편파 안테나(210)에 포함된 수직 편파 안테나(211)와 수평 편파 안테나(212)를 통해 수신된 신호에 포함된 OFDM 심볼에 대한 FFT를 수행하기 위해서 제1 FFT부(231)와 제2 FFT부(232)를 포함할 수 있다.

결합부(240)는 복수의 FFT부(230)에 의해 FFT 처리된 복수의 신호(또는 복수의 FFT 신호)를 결합하여 전체 시퀀스를 복구한다.

즉, 결합부(240)는 제1 FFT부(231)와 제2 FFT부(232)에 의해 각각 FFT 처리된 복수의 신호를 결합한다. 이때, 결합부(240)는 FFT 처리된 복수의 신호(또는 FFT 신호)에서 파일럿 신호를 추출하고, 추출된 파일럿 신호를 근거로 무선 채널을 추정할 수 있다. 또한, 결합부(240)는 추정된 채널 계수 값을 근거로 FFT 처리된 복수의 신호를 보정한 후, 보정된 복수의 신호를 결합할 수도 있다.

복조부(250)는 결합부(240)에 의해 복구된 전체 시퀀스(또는 보정된 전체 시퀀스)를 복조하여, 원래 전송된 이진 데이터 형태(또는 복수의 비트 형태)의 정보 데이터를 생성(또는 변환/디매핑)한다.

이와 같이, 복수의 부분 시퀀스로 분할된 각각의 부반송파가 최소한 하나 이상의 IFFT를 통해 역고속 푸리에 변환하고, 역고속 푸리에 변환된 OFDM 신호에 대한 PAPR을 근거로 CP가 추가된 해당 OFDM 신호를 복수의 선형 편파 안테나(예를 들어 수직 편파 안테나, 수평 편파 안테나)를 통해 전송할 수 있다.

또한, 이와 같이, 단순한 부분 시퀀스 분할에 의한 결과의 PAPR이 미리 설정된 설정값에 미달하는 경우, 부분 시퀀스(또는 부반송파)의 선택 방법을 다르게 하여 변조할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템의 데이터 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 부반송파 선택부(110)는 적어도 하나의 파일럿 심볼(또는 파일럿 신호)이 삽입된 복수의 부반송파(또는 전송 부반송파 시퀀스) 중 하나 이상의 부반송파(또는 복수의 부반송파)를 선택하고, 선택된 하나 이상의 부반송파를 복수의 IFFT부(120)에 각각 전달한다.

일 예로, 부반송파 선택부(110)는 복수의 부반송파 중 제1 내지 제10 부반송파 및 제6 내지 제15 부반송파를 각각 선택하고, 선택된 제1 내지 제10 부반송파를 복수의 IFFT부(120) 중 제1 IFFT부(121)에 전달하고, 선택된 제6 내지 제15 부반송파를 복수의 IFFT부(120) 중 제2 IFFT부(122)에 전달한다(S510).

이후, 복수의 IFFT부(120) 각각은 부반송파 선택부(110)에 의해 선택된 하나 이상의 부반송파에 대한 IFFT(또는 역고속 푸리에 변환)를 수행하고, 수행 결과에 대응된 OFDM 심볼(또는 OFDM 신호)을 출력(또는 생성/변환)한다. 이때, 부반송파는 최소한 하나 이상의 IFFT부(120)에 의해 역고속 푸리에 변환되도록 설정한다.

일 예로, 제1 IFFT부(121)는 부반송파 선택부(110)에서 선택된 제1 내지 제10 부반송파를 역고속 푸리에 변환하고, 제2 IFFT부(122)는 부반송파 선택부(110)에서 선택된 제6 내지 제15 부반송파를 역고속 푸리에 변환한다(S520).

이후, PAPR 측정부(130)는 복수의 IFFT부(120)에서 각각 출력되는 OFDM 심볼의 PAPR을 각각 측정한다.

일 예로, PAPR 측정부(130)는 제1 IFFT부(121)에서 출력되는 제1 OFDM 심볼의 PAPR을 측정하고, 제2 IFFT부(122)에서 출력되는 제2 OFDM 심볼의 PAPR을 측정한다(S530).

이후, 부반송파 선택부(110)는 PAPR 측정부(130)에서 측정된 OFDM 심볼의 PAPR을 미리 설정된 설정값과 비교한다.

즉, 부반송파 선택부(110)는 PAPR 측정부(130)에서 측정된 복수의 OFDM 심볼의 PAPR이 미리 설정된 설정값보다 작거나 같은지 여부를 확인한다.

일 예로, 부반송파 선택부(110)는 PAPR 측정부(130)를 통해 측정된 제1 OFDM 심볼의 PAPR 및 제2 OFDM 심볼의 PAPR이 미리 설정된 설정값보다 작거나 같은지 여부를 각각 확인한다(S540).

이후, 비교 결과(또는 확인 결과), 측정된 복수의 OFDM 심볼의 PAPR 중 적어도 하나의 OFDM 심볼의 PAPR이 설정값보다 클 때, 부반송파 선택부(110)는 복수의 부반송파 중에서 다른 하나 이상의 부반송파를 랜덤하게 선택하고, 선택된 다른 하나 이상의 부반송파를 해당 OFDM 심볼을 출력한 IFFT부(120)에 전달한다.

일 예로, PAPR 측정부(130)를 통해 측정된 제1 OFDM 심볼의 PAPR이 미리 설정된 설정값보다 클 때, 부반송파 선택부(110)는 앞서 제1 IFFT부(121)에서 선택된 제1 내지 제10 부반송파를 대신하여, 복수의 부반송파 중 제3 내지 제12 부반송파를 선택하고, 선택된 제3 내지 제12 부반송파를 해당 제1 OFDM 심볼을 출력한 제1 IFFT부(121)에 전달한다.

또한, 부반송파 선택부(110)에 의해 재선택된 다른 하나 이상의 부반송파에 대해서는 앞서 설명된 IFFT부(120)를 통한 역고속 푸리에 변환 과정, PAPR 측정부(130)에 의한 PAPR 측정 과정 및 부반송파 선택부(110)에 의한 비교 과정이 순차적으로 수행된다.

이와 같이, 역고속 푸리에 변환 과정을 거친 OFDM 심볼의 PAPR이 미리 설정된 설정값보다 큰 경우에는, OFDM 심볼 생성과 관련된 부반송파의 선택(또는 선정) 방법을 조정하여 OFDM 심볼의 PAPR을 설정값보다 낮게 유지하도록 구성할 수 있다(S550).

또한, 비교 결과(또는 확인 결과), 측정된 복수의 OFDM 심볼의 PAPR이 설정값보다 작거나 같을 때, 부반송파 선택부(110)는 CP 삽입부(140)를 제어하여, CP 삽입부(140)를 통해 IFFT부(120)로부터 출력된 OFDM 심볼에 보호 구간을 삽입한다.

즉, 비교 결과(또는 확인 결과), 측정된 복수의 OFDM 심볼의 PAPR이 설정값보다 작거나 같을 때, CP 삽입부(140)는 부반송파 선택부(110)의 제어에 의해 IFFT부(120)에서 출력되는 OFDM 심볼 간의 간섭을 방지하기 위해서 인접한 OFDM 심볼 사이에 채널의 최대 지연 확산보다 긴 보호 구간을 삽입한다.

일 예로, 측정된 제1 OFDM 심볼의 PAPR이 미리 설정된 설정값보다 이하이고 제2 OFDM 심볼의 PAPR이 설정값보다 이하일 때, 제1 CP 삽입부(141)는 부반송파 선택부(110)의 제어에 의해 제1 IFFT부(121)에서 출력되는 제1 OFDM 심볼에 CP(또는 보호 구간)를 삽입하고, 제2 CP 삽입부(142)는 부반송파 선택부(110)의 제어에 의해 제2 IFFT부(122)에서 출력되는 제2 OFDM 심볼에 CP를 삽입한다(S560).

이후, 편파 안테나(150)는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼을 수직 편파 안테나(151) 및 수평 편파 안테나(152)를 통해서 각각 전송한다. 여기서, 편파 안테나(150)를 통해 전송되는 CP가 삽입된 복수의 OFDM 심볼은 RF 신호로 변환한 후, RF 신호로 변환된 신호를 전송할 수도 있다.

일 예로, 수직 편파 안테나(151)는 제1 CP 삽입부(141)를 통해 CP가 삽입된 제1 OFDM 심볼을 수신 장치(200)에 전송하고, 수평 편파 안테나(152)는 제2 CP 삽입부(142)를 통해 CP가 삽입된 제2 OFDM 심볼을 수신 장치(200)에 전송한다(S570).

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템의 데이터 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 편파 안테나(210)는 송신 장치(100)에 포함된 수직 편파 안테나(151) 및 수평 편파 안테나(152)로부터 각각 전송되는 신호(또는 RF 신호)를 수신한다. 여기서, 수신된 RF 신호에 대해서 기저대역 신호(또는 기저대역 데이터)로 변환할 수도 있다. 이때, 수신된 신호는 송신 장치(100)에 의해서 미리 설정된 설정값보다 작거나 같은 PAPR을 유지하는 CP가 삽입된 OFDM 심볼(또는 OFDM 신호)일 수 있다.

일 예로, 수직 편파 안테나(211)는 송신 장치(100)에 포함된 수직 편파 안테나(151)로부터 전송되는 CP가 삽입된 제1 OFDM 심볼을 수신하고, 수평 편파 안테나(212)는 송신 장치(100)에 포함된 수평 편파 안테나(152)로부터 전송되는 CP가 삽입된 제2 OFDM 심볼을 수신한다(S610).

이후, CP 제거부(220)는 편파 안테나(210)를 통해 수신된 복수의 신호에서 CP를 제거한다.

일 예로, 제1 CP 제거부(221)는 수직 편파 안테나(211)를 통해 수신된 CP가 삽입된 제1 OFDM 심볼에서 CP를 제거하고, 제2 CP 제거부(222)는 수평 편파 안테나(212)를 통해 수신된 CP가 삽입된 제2 OFDM 심볼에서 CP를 제거한다(S620).

이후, FFT부(230)는 CP가 제거된 수신 신호에 포함된 OFDM 심볼(또는 OFDM 신호)을 고속 푸리에 변환(FFT)한다.

일 예로, 제1 FFT부(231)는 제1 CP 제거부(221)에 의해 CP가 제거된 제1 OFDM 심볼에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하고, 제2 FFT부(232)는 제2 CP 제거부(222)에 의해 CP가 제거된 제2 OFDM 심볼에 대한 고속 푸리에 변환을 수행한다(S630).

이후, 결합부(240)는 복수의 FFT부(230)에 의해 고속 푸리에 변환된 신호(또는 FFT 신호)를 결합하여 전체 시퀀스를 복구한다.

또한, 복조부(250)는 복구된 전체 시퀀스를 복조하여, 원래 전송된 이진 데이터 형태(또는 복수의 비트 형태)의 정보 데이터를 생성(또는 변환)한다(S640).

본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 복수의 부분 시퀀스로 분할된 각각의 부반송파가 최소한 하나 이상의 IFFT를 통해 역고속 푸리에 변환하고, 역고속 푸리에 변환된 OFDM 신호에 대한 PAPR을 근거로 CP가 추가된 해당 OFDM 신호를 복수의 선형 편파 안테나(예를 들어 수직 편파 안테나, 수평 편파 안테나)를 통해 전송하여, 백홀(backhaul) 등의 LOS(Line-Of-Sight) 환경에서 다중 편파간 특히, 수평 편파와 수직 편파 간의 간섭을 작게하여 송신단뿐만 아니라 수신단에서의 PAPR도 낮게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 앞서 설명된 바와 같이, 단순한 부분 시퀀스 분할에 의한 결과의 PAPR이 미리 설정된 설정값을 초과하는 경우, 부분 시퀀스(또는 부반송파)의 선택 방법을 다르게 하여 변조하여, OFDM 신호의 PAPR을 감소시킬 수 있다.

전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 통신 시스템 100: 송신 장치
200: 수신 장치 110: 부반송파 선택부
120: IFFT부 130: PAPR 측정부
140: CP 삽입부 150: 편파 안테나
121: 제1 IFFT부 122: 제2 IFFT부
141: 제1 CP 삽입부 142: 제2 CP 삽입부
151: 수직 편파 안테나 152: 수평 편파 안테나
210: 편파 안테나 220: CP 제거부
230: FFT부 240: 결합부
250: 복조부 211: 수직 편파 안테나
212: 수평 편파 안테나 221: 제1 CP 제거부
222: 제2 CP 제거부 231: 제1 FFT부
232: 제2 FFT부

Claims

적어도 하나의 파일럿 심볼이 삽입된 복수의 부반송파 중에서 선택된 하나 이상의 부반송파를 포함하는 복수의 그룹에 대한 IFFT를 각각 수행하여 복수의 OFDM 심볼을 출력하는 복수의 IFFT부;
상기 복수의 OFDM 심볼의 PAPR을 각각 측정하는 PAPR 측정부; 및
상기 복수의 부반송파 중에서 상기 하나 이상의 부반송파를 선택하고, 상기 측정된 복수의 OFDM 심볼의 PAPR을 미리 설정된 설정값과 비교하고, 상기 비교 결과를 근거로 상기 복수의 OFDM 심볼의 출력 여부를 결정하는 부반송파 선택부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.