KR20160031440A

KR20160031440A - 필터뱅크 다중반송파 시스템에서 심볼 송신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160031440A
Application number: KR1020150129059A
Authority: KR
Inventors: 윤여훈; 김찬홍; 김경연; 설지윤; 김태영; 이병환; 호카밍
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2016-03-22
Also published as: WO2016039580A1; US20160080187A1; CN105429919A; CN105429919B; US10116482B2; KR102382685B1

Abstract

본 발명은 필터뱅크 다중반송파(Filter-Bank Multi-Carrier, 이하 "FBMC"라 함) 무선 통신 시스템에서 심볼 전송을 위한 송/수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법으로, 송신할 FBMC 심볼이 전환 구간에서 전송되는 심볼인 경우 해당하는 전환 구간의 특성에 따라 필터링을 수행하는 단계; 송신할 FBMC 심볼이 무전환 구간에서 전송되는 심볼인 경우 무전환 구간 특성에 따라 필터링을 수행하는 단계; 및 상기 각각 필터링된 FBMC 심볼을 송신 시점에 맞춰 미리 설정된 구간동안 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

필터뱅크 다중반송파 시스템에서 심볼 송신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING SYMBOL IN A FILTER-BANK MULTI-CARRIER SYSTEM}

본 발명은 필터뱅크 다중반송파(Filter-Bank Multi-Carrier, 이하 "FBMC"라 함) 무선 통신 시스템에서 심볼 전송을 위한 송/수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서 데이터의 수요가 증가하면서, 3세대(3G) 이동통신 방식으로 대표되는 CDMA 방식을 사용하던 무선 통신 시스템에서 보다 많은 양의 데이터를 빠르게 전송하기 위해 4세대(4G)에서는 OFDMA 방식을 사용하기에 이르렀다. OFDMA 방식은 직교하는 다수의 주파수 성분을 이용하여 데이터를 전송함으로써 3세대 무선 통신 방식인 CDMA 방식보다 많은 양의 데이터를 고속으로 전송할 수 있게 되었다. 이러한 OFDM 방식은 LTE 및 LTE-A의 이동통신 시스템은 물론, Wibro 등의 다양한 무선 통신 시스템에서 채택되어 사용되고 있다.

하지만, 사용자가 요구하는 데이터의 양은 기하급수적으로 증가하고 있고, 미래의 무선 통신 시스템에서는 보다 많은 양의 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 따라서 현재 OFDMA 방식보다 많은 양의 데이터를 전송할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.

이처럼 OFDMA 방식의 무선 통신 시스템에서 전송할 수 있는 양보다 많은 양의 데이터를 전송하기 위한 기술들 중 하나로 대두되고 있는 대표적인 후보 기술 중 하나로 FBMC 무선 통신 방식이 있다.

FBMC 무선 통신 방식에서는 OFDM 방식과 대비할 때, CP를 전송하지 않게 됨으로써 시간 영역에서 심볼 전송률 상에 큰 이득을 갖게 된다. 또한 스펙트럼 분포(Spectrum confinement) 특성이 우수한 필터의 사용으로 가드 밴드(Guard band) 상에서 가드 캐리어(guard carrier)의 수를 줄일 수 있다.

송신 신호 관점에서 FBMC의 대표적인 특징으로는 사용되는 필터가 시간 축에서 긴 구간을 차지한다는 것이고, 효과적인 심볼 전송률을 위해 심볼을 중첩전송 한다는 것이다. 결과적으로 이러한 방식이 긴 데이터를 연속적으로 전송하는 경우에, 기존 CP-OFDM에서 CP 없이 보내는 방식과 거의 동일한 심볼 전송률을 가능하게 하였다.

하지만, FBMC 방식의 무선 통신 방식에서도 하나의 대역에서 송신 및 수신이 교번(switching)하는 경우 중첩 전송으로 인해 심볼의 전송 시작 시점과 마지막 시점에서 CP 없이 OFDM 심볼을 전송하는 방식과 같은 효과가 상당부분 제거되는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 FBMC 방식의 무선 통신 시스템에서 심볼 전송 효율을 향상시킬 수 있는 심볼 송신 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명에서는 FBMC 방식의 무선 통신 시스템에서 수신 성능 열화를 최소화하는 심볼 전송 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명에서는 FBMC 방식의 무선 통신 시스템에서 전송된 심볼을 효율적으로 수신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 FBMC 심볼의 송신 방법으로, 무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성에 따라 전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼의 절단 위치를 결정하여 상기 전환 구간에서 전송되는 상기 FBMC 심볼을 절단하는 단계; 상기 절단된 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성에 따라 필터의 에너지 특성을 변경하여 필터링하는 단계; 상기 무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼인 경우 무전환 구간 특성에 따라 필터링을 수행하는 단계; 및 상기 필터링된 각각의 FBMC 심볼들을 각각의 송신 시점에 맞춰 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 FBMC 심볼을 송신하기 위한 장치로, 송신할 FBMC 심볼을 첨두 전환 구간 필터, 무전환 구간 필터 및 마지막 전환 구간 필터 중 하나로 입력되도록 스위칭하는 스위치; 입력된 FBMC 심볼 중 첨두 전환 구간을 제거하고, 송신되는 FBMC 심볼의 에너지 분포 특성을 변경하는 상기 첨두 전환 구간 필터; 입력된 FBMC 심볼 중 마지막 전환 구간을 제거하고, 송신되는 FBMC 심볼의 에너지 분포 특성을 변경하는 상기 마지막 전환 구간 필터; 입력된 FBMC 심볼 전체를 무전환 구간에서 송신하도록 필터링하는 상기 무전환 구간 필터; 상기 첨두 전환 구간 필터, 상기 마지막 전환 구간 필터 및 상기 무전환 구간 필터로부터 출력된 각각의 FBMC 심볼들을 병/직렬 변환하는 병/직렬 변환부; 및 상기 스위치의 스위칭 동작 및 상기 각 필터들을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 방법은, OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation)-필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 OQAM-FBMC 심볼의 송신 방법으로, OQAM-FBMC 심볼의 중첩 팩터에 따라 전환 구간 및 무전환 구간을 설정하는 단계; 상기 중첩 팩터에 따라 설정된 전환 구간에서 전송되지 않는 OQAM-FBMC 심볼의 구간을 절단하여 제거하는 단계; 상기 절단되어 전송할 OQAM-FBMC 심볼 내부의 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들 각각에 대하여 상기 무전환 구간에 적용할 필터의 에너지 분포 특성을 변경하여 필터링하는 단계; 상기 무전환 구간에서 전송할 OQAM-FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성에 따라 필터링하는 단계; 및 상기 필터링된 각각의 OQAM-FBMC 심볼들을 각각의 송신 시점에 맞춰 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치는, OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation)-필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 OQAM-FBMC 심볼의 송신 장치로, 송신할 OQAM-FBMC 심볼을 첨두 전환 구간 필터, 무전환 구간 필터 및 마지막 전환 구간 필터 중 하나로 입력되도록 스위칭하는 스위치; 입력된 OQAM-FBMC 심볼 중 첨두 전환 구간을 제거하고, 상기 무전환 구간에 적용하는 에너지 분포 특성을 첨두 전환 구간을 절단하여 송신되는 OQAM-FBMC 심볼의 정상 시점 전송 내부 심볼들의 전송되는 심볼의 개수에 따라 에너지 분포 특성을 변경하는 상기 전환 구간 필터; 입력된 OQAM-FBMC 심볼 중 마지막 전환 구간을 제거하고, 상기 무전환 구간에 적용하는 에너지 분포 특성을 마지막 전환 구간을 절단하여 송신되는 OQAM-FBMC 심볼의 지연 전송 내부 심볼들의 전송되는 심볼 개수에 따라 에너지 분포 특성을 변경하는 상기 마지막 전환 구간 필터; 입력된 OQAM-FBMC 심볼 전체를 무전환 구간에서 송신하도록 필터링하는 상기 무전환 구간 필터; 상기 첨두 전환 구간 필터, 상기 마지막 전환 구간 필터 및 상기 무전환 구간 필터로부터 출력된 각각의 OQAM-FBMC 심볼들을 병/직렬 변환하는 병/직렬 변환부; 및 상기 스위치의 스위칭 동작 및 상기 각 필터들을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, FBMC 심볼 전송을 통해 얻을 수 있는 스펙트럼 분포 효과를 누리면서 CP 없는 OFDM 심볼의 전송과 같은 전송 효율을 획득할 수 있는 이점이 있다.

도 1a는 OFDM 방식의 무선 통신 시스템에서 송신되는 하나의 심볼 구성을 시간 영역(time domain)에서 도시한 예시도,
도 1b는 FBMC 방식의 무선 통신 시스템에서 송신되는 하나의 심볼 구성을 시간 영역(time domain)에서 도시한 예시도,
도 2a 내지도 2b는 OFDM 방식의 심볼 전송과 FBMC 방식의 심볼 전송을 설명하기 위한 예시도,
도 3a는 TDD 방식을 채택한 경우 FBMC 심볼의 송신 타이밍을 설명하기 위한 예시도,
도 3b는 LTE 시스템에서 TDD 방식을 적용하는 경우의 동작 시나리오를 예시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 FBMC 심볼의 전송 효율을 증대시키기 위한 송신 방법을 설명하기 위한 타이밍도,
도 5a 및 도 5b는 FBMC 시스템에서 중첩 팩터 값에 따라 심볼 내의 에너지 분포도를 예시한 그래프,
도 6a는 FBMC 시스템에서 중첩 팩터(L)가 3인 경우 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간에서 심볼 내부의 간섭량을 설명하기 위한 개념도
도 6b는 FBMC 시스템에서 중첩 팩터(L)가 3인 경우 무전환(no transient) 구간에서 심볼의 간섭을 설명하기 위한 개념도,
도 7은 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간을 제거한 FBMC 심볼이 전송된 경우 주파수 대역에서 전력 스펙트럼의 첨예도를 시뮬레이션 한 그래프,
도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따라 FBMC 심볼 송신 장치의 블록 구성도,
도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따라 송신 신호를 처리하는 경우의 신호 흐름에 따른 제어 흐름도,
도 10a 내지 도 10e는 중첩 팩터(L)가 5인 정상적인 FBMC 심볼을 전송하는 경우와 일부 FBMC 심볼이 절단되어 전송되는 경우의 주파수 대역에서의 에너지 분포 특성을 예시한 도면,
도 10f는 도 10e의 방식을 적용한 FBMC 시스템이 TDD 방식으로 전송되는 경우를 예시한 타이밍도,
도 11은 CP 없는 OFDM 심볼과 도 10a 내지 도 10e의 방식으로 FBMC 심볼을 구성하는 경우 정규화된 주파수와 전력 스펙트럼 밀도간 첨예도를 시뮬레이션 한 그래프,
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 실시 예에 따라 중첩 펙터(L)가 4인 경우 필터의 특성 변화를 통해 FBMC 심볼을 전송하는 경우의 예시도들
도 12e는 FBMC 심볼의 중첩 팩터(L)가 4이고, 에너지가 중앙의 위치에 집중되는 경우 에너지 분포도,
도 12f는 FBMC 심볼의 중첩 팩터(L)가 4이고, 에너지가 중앙의 위치에 집중되는 경우 전송 방식의 일 예시도,
도 13은 본 발명에 따라 송신 장치에서 FBMC 심볼 전송 시 필요한 필터 특성을 선택하고, 수신 장치와 적용된 필터 정보 공유 시의 신호 흐름도,
도 14a는 중첩 팩터(L)가 7인 FBMC 심볼이 전송되는 경우 전환 구간 및 무전환 구간을 설명하기 위한 예시도,
도 14b는 중첩 팩터(L)가 7인 경우 FBMC 심볼 내부의 에너지 분포 특성을 예시한 도면,
도 15a 내지 도 15b는 중첩 팩터가 7인 FBMC 심볼의 첨두 3구간을 제거한 경우 무전환 구간 필터 특성을 이용하여 전환 구간의 필터를 구성하기 위한 방법을 설명하기 위한 일 예시도,
도 16a 내지 도 16b는 중첩 팩터가 7인 FBMC 심볼의 첨두 2구간을 제거한 경우 무전환 구간 필터 특성을 이용하여 전환 구간의 필터를 구성하기 위한 방법을 설명하기 위한 일 예시도,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따라 절단 필터의 에너지 특성을 변경하기 위한 제어 흐름도,
도 18a는 OQAM-FBMC 심볼의 구성 형태 및 전송 방식을 설명하기 위한 개념도,
도 18b는 중첩 팩터 7인 9개의 OQAM-FBMC 심볼이 연속하여 전송되는 경우 첨두 전환 구간, 무전환 구간 및 마지막 전환 구간을 설명하기 위한 예시도,
도 19는 본 발명에 따라 중첩 팩터가 7인 OQAM-FBMC 심볼의 에너지 분포 특성 및 전송되는 시점을 설명하기 위한 타이밍도.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

그러면 본 발명을 설명하기에 앞서 OFDM 방식과 FBMC 방식의 기술의 차이점을 간략히 살펴보기로 하자.

일반적으로 OFDM 방식은 아래와 같은 장점을 가진다.

첫째, IFFT(inverse fast Fourier transform)와 FFT(fast Fourier transform)를 이용하여 간단하게 신호를 생성하고 분리할 수 있다. 둘째, 간단한 등화(equalization)를 통하여 부반송파당 이득(Gain)을 얻기 용이하며, 다중안테나(MIMO) 시스템 채널로의 적용도 용이하다. 셋째, 서로 직교하는 부반송파들의 성질을 이용하여 부반송파들을 밀접하게 배치시키므로 주파수 대역의 좋은 효율성을 얻을 수 있다. 넷째, CP를 이용하는 간단한 방식을 이용하여 부반송파와 심볼(symbol)의 동기를 맞추기 쉽다. 다섯째, 부반송파 밴드에 적응적 변조 방식(Adaptive modulation schemes)을 적용하여 높은 주파수 효율과 전송률을 얻을 수 있다.

반면에 OFDM 방식은 아래와 같은 단점을 가진다.

첫째, 다중 사용자의 상향링크를 위한 다중 접속(Multiple-access) OFDM (OFDMA)에 적절하지 않은 구조이다. 또한 OFDM은 반송파간 간섭(Inter Carrier Interference, 이하 "ICI"라 함)의 발생을 막기 위해 수신 측의 완벽한 동기화가 필요하지만 여러 사용자가 분리되어 전송되는 상향링크 상황의 경우 신호가 각각 다른 위치에서 전송되어 서로 다르게 도달하므로 동기화를 획득하기가 어렵다. 둘째, CP를 이용하여 간단하게 동기화를 확보한다고 할 수 있으나, CP가 일반적으로 기존 신호의 1/8에 달하는 부분을 할애하므로 대역의 최대 효율을 이끌어 낸다고 볼 수 없다. 셋째, 인지 무선 통신(Cognitive Radio, 이하 "CR"이라 함) 상황에서 각기 다른 규격을 이용하는 여러 사용자가 동시에 신호를 전송하는 경우는 사실상 각각의 다른 필터를 사용해야 할 만큼 그 구조가 복잡해진다. 또한 밴드간의 누출 전력은 CR의 사용 목적과 다르게 다른 사용자에 의한 간섭이 커진다는 문제가 있다.

그러면 첨부된 도면을 참조하여 OFDM 방식의 심볼과 FBMC 방식의 심볼간 차이점을 살펴보기로 하자.

도 1a는 OFDM 방식의 무선 통신 시스템에서 송신되는 하나의 심볼 구성을 시간 영역(time domain)에서 도시한 예시도이며, 도 1b는 FBMC 방식의 무선 통신 시스템에서 송신되는 하나의 심볼 구성을 시간 영역(time domain)에서 도시한 예시도이다.

도 1a를 참조하면, OFDM 방식에서 사용되는 하나의 심볼 100은 순환전치심볼(Cyclic Prefix, 이하 "CP"라 함) 120과 데이터 110으로 구성된다. 또한 CP 120은 데이터 110의 마지막 부분 111을 복사하여 데이터 110의 첨두에 위치시키는 방식을 취하고 있다. 이러한 CP 120의 길이(length)는 다중 경로(Multi-path)에 의한 심볼간 간섭(Inter Symbol Interference, 이하 "ISI"라 함)을 제거할 수 있는 크기로 결정될 수 있다. 따라서 CP 120의 길이는 셀의 크기, 다중 경로에 의한 시간 지연 값 등에 따라 결정될 수 있다.

도 1b를 참조하면, 중첩 팩터(overlapping factor)(L)가 3인 경우의 FBMC 심볼을 예시한 도면이다. 도 1b를 참조하면, 하나의 FBMC 심볼 130은 OFDM 데이터 110과 동일한 3개의 데이터들 131, 132, 133이 반복되어 직렬 연결된 형태로 구성된다. 즉, 하나의 FBMC 심볼 130을 구성하는 데이터들 131, 132, 133은 도 1a에 예시한 데이터 110과 동일한 데이터로 구성될 수 있다.하지만, FBMC 심볼 130은 이처럼 직렬 연결된 데이터들 131, 132, 133에 FBMC 심볼로 구성하기 위한 필터에 의해 OFDM 심볼과는 다른 형태의 심볼로 재구성된다. 따라서 실제 타임 도메인(time domain) 상에서 하나의 OFDM 심볼 내의 데이터 구간 110과 실제 FBMC 심볼 내에서 각각의 데이터 구간들 131, 132, 133은 서로 다른 형태로 나타나게 된다.

이상에서 살펴본 바에 따르면, FBMC 심볼을 이용하여 통신을 수행하는 경우 OFDM 방식보다 데이터 전송률에서 손해를 보는 것처럼 보일 수 있다. 왜냐하면, OFDM 방식의 심볼에서 CP의 길이는 데이터의 길이보다 작거나 같을 수 있다. 그러면 하나의 OFDM 심볼 100에서 데이터 길이를 k라 할 때, 하나의 OFDM 심볼의 길이는 2k보다 작거나 같은 길이로 구성된다.

하지만, 하나의 FBMC 심볼 130은 데이터의 반복 회수인 L의 값이 일반적으로 2, 3, 4, 5 등과 같이 2 이상의 정수 값이 되므로, 전체 길이는 실제로 "L X k"가 된다. 따라서 하나의 심볼만을 전송하는 경우 FBMC 방식을 적용하면 OFDM 방식보다 전송 효율이 저하된다.

FBMC 방식에서는 이를 방지하기 위해 다수의 심볼들을 중첩하여 전송하는 방식을 채택하고 있다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 살펴보기로 하자.

도 2a 내지도 2b는 OFDM 방식의 심볼 전송과 FBMC 방식의 심볼 전송을 설명하기 위한 예시도이다.

먼저 도 2a를 참조하면, CP 없는 OFDM 심볼들 211, 212, 213, 214, 215가 전송되며, 이때, 중첩 팩터(L)가 3인 경우의 FBMC 심볼들 220a, 230a, 240a, 250a, 260a의 전송 시점을 예시하고 있다.

먼저 CP 없는 OFDM 심볼들 211, 212, 213, 214, 215는 각각 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 전송 시간 내에 전송이 이루어진다. 예를 들어 t11의 시점에 전송이 시작된 첫 번째 CP 없는 OFDM 심볼 211은 t12의 시점에 전송이 완료되고, t12의 시점에 전송이 시작된 두 번째 CP 없는 OFDM 심볼 212는 t13의 시점에 전송이 완료된다. 다섯 번째 CP 없는 OFDM 심볼 215는 t15의 시점에 전송이 시작되어 t16의 시점에 전송이 완료된다. 따라서 CP 없는 OFDM 심볼의 전송 시간 280은 t11부터 t16까지의 5 심볼 전송 시간이 소요된다. 여기서, 심볼 전송 시간은 CP 없는 OFDM 심볼의 전송 시간을 의미한다.

반면에 중첩 팩터(L)가 3인 FBMC 심볼들 220a, 230a, 240a, 250a, 260a는 내부에 CP 없는 ODMA 심볼과 같은 크기의 심볼이 3개가 직렬 연결된 형태이므로, 3개의 CP 없는 심볼 전송 시간 동안 전송이 이루어진다. 예를 들어 t10의 시점에 전송이 시작된 첫 번째 FBMC 심볼 220a는 t13의 시점에 전송이 완료되고, 두 번째 FBMC 심볼 230a는 t11의 시점에 전송이 시작되어 t14의 시점에 전송이 완료된다. 또한 다섯 번째 FBMC 심볼 260a는 t14의 시점에 전송이 시작되어 t17의 시점에 전송이 완료된다.

이처럼 중첩 팩터(L)가 3인 FBMC 심볼들 220a, 230a, 240a, 250a, 260a는 다른 심볼의 전송 시점과 중첩되어 전송되는 구간들이 발생한다. 예컨대, t11의 시점부터 t16의 시점까지는 적어도 둘 이상의 심볼들이 중첩되어 전송된다. 또한 t12의 시점부터 t15의 시점까지는 세 심볼들이 중첩되어 전송된다.

한편, 중첩 팩터(L)가 3인 FBMC 심볼을 중첩하여 전송하게 되면, CP 없는 OFDM 심볼의 경우보다 2개의 CP 없는 OFDM 심볼 전송 시간만큼 긴 시간동안 전송이 이루어져야 한다. 이를 도 2a를 참조하여 살펴보면, CP 없는 OFDM 심볼의 전송보다 t10의 시점부터 t11의 시점까지와 t16의 시점부터 t17의 시점까지만큼 긴 시간 전송이 이루어져야 한다. 즉, 중첩 팩터(L)가 3인 5개의 FBMC 심볼들 220a, 230a, 240a, 250a, 260a를 전송하는 경우 심볼 전송 시간은 t10부터 t17까지 7개의 CP 없는 OFDM 심볼 전송 시간이 소요된다. 따라서 CP 없는 OFDM 심볼의 경우보다 2 심볼 시간만큼이 더 소요된다. 중첩 팩터(L)에 따라 FBMC 심볼의 전송 시간은 CP 없는 OFDM 심볼의 전송 시간 대비 전송 시작 시점과 전송 마지막 시점에서 각각 하기 <수학식 1>만큼씩 긴 시간동안 전송이 이루어진다.

<수학식 1>에서 M은 CP 없는 1개의 OFDM 심볼(symbol) 길이이다. 위 <수학식 1>에서 알 수 있는 바와 같이 중첩 팩터(L)가 커질수록 FBMC 심볼의 전송 앞과 뒤의 시점에서 CP 없는 OFDM 심볼 대비 더 큰 손실이 발생한다. 그러면, 이를 도 2b를 참조하여 중첩 팩터(L)가 5인 경우를 살펴보자.

도 2b를 참조하면, CP 없는 OFDM 심볼들 211, 212, 213, 214, 215가 전송되는 경우와 중첩 팩터(L)가 5인 경우의 FBMC 심볼들 220b, 230b, 240b, 250b, 260b의 전송 시점을 예시하고 있다.

CP 없는 OFDM 심볼들 211, 212, 213, 214, 215는 앞서 설명한 바와 같이 각각 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 전송 시간 내에 전송이 이루어진다. 도 2b를 참조하면, t22의 시점에 전송이 시작된 첫 번째 CP 없는 OFDM 211은 t23의 시점에 전송이 완료되고, t23의 시점에 전송이 시작된 두 번째 CP 없는 OFDM 심볼 212는 t24의 시점에 전송이 완료된다. 또한 다섯 번째 CP 없는 OFDM 심볼 215는 t26의 시점에 전송이 시작되어 t27의 시점에 전송이 완료된다. 따라서 CP 없는 OFDM 심볼의 전송 시간 280은 t22부터 t27까지의 5 심볼 전송 시간이 된다. 여기에서도, 심볼 전송 시간은 CP 없는 OFDM 심볼의 전송 시간을 의미한다.

반면에 중첩 팩터(L)가 5인 FBMC 심볼들 220b, 230b, 240b, 250b, 260b는 내부에 CP 없는 ODMA 심볼과 같은 크기의 심볼이 5개가 연결된 형태이므로, 하나의 FBMC 심볼마다 5개의 CP 없는 심볼 전송 시간 동안 전송이 이루어진다. 도 2b를 참조하면, t20의 시점에 전송이 시작된 첫 번째 FBMC 심볼 220b는 t25의 시점에 전송이 완료되고, 두 번째 FBMC 심볼 230b는 t21의 시점에 전송이 시작되어 t26의 시점에 전송이 완료된다. 마지막의 다섯 번째 FBMC 심볼 260b는 t24의 시점에 전송이 시작되어 t29의 시점에 전송이 완료된다. 도 2b의 예에서도 알 수 있는 것처럼 FBMC 심볼들은 서로 다른 심볼과 전송 시점이 중첩되는 구간들이 발생한다. 예컨대, t21의 시점부터 t28의 시점까지는 적어도 둘 이상의 심볼들이 중첩되어 전송된다. 또한 t22의 시점부터 t27의 시점까지는 적어도 셋 이상의 심볼들이 중첩되어 전송되며, t23의 시점부터 t26의 시점까지는 적어도 넷 이상의 심볼들이 중첩되어 전송되고, t24의 시점부터 t25의 시점까지는 5개이 심볼들이 중첩되어 전송된다. 많은 양의 데이터를 전송해야 하는 경우 즉, CP 없는 OFDM 심볼 길이의 데이터가 연속하여 계속 전송해야 하는 경우 대부분의 구간이 t24의 시점부터 t25의 시점과 같이 5개의 심볼이 중첩되어 전송될 수 있다.

한편, 중첩 팩터(L)가 5인 FBMC 심볼을 중첩하여 전송하게 되면, CP 없는 OFDM 심볼의 경우보다 앞서 살펴본 <수학식 1>과 같이 CP 없는 OFDM 심볼의 전송 전 시점과 전송 완료 후에 각각 2개씩의 CP 없는 OFDM 심볼 전송 시간이 더 소요된다. 따라서 전체로 살펴보면, 중첩 펙터(L)가 5인 FBMC 심볼은 중첩 전송을 하더라도 총 4개의 CP 없는 OFDM 심볼 전송 시간만큼 긴 시간동안 전송이 이루어져야 한다. 즉, 도 2b에서 t20의 시점부터 t22의 시점까지와 t27 시점부터 t29의 시점까지만큼 긴 시간 전송이 이루어져야 한다.

이처럼 FBMC 심볼을 전송하는 경우 CP 없는 OFDM 심볼보다 중첩 팩터에 따라 전송의 손해를 보는 시간이 존재한다. 이러한 손실은 연속적으로 보내는 심볼의 개수가 작을수록 커지게 된다. 하지만, 시간을 무한대로 늘려 송신이 지속적으로 이루어지는 경우를 가정하면, CP 없는 OFDM 심볼과 FBMC 심볼의 전송 효율은 근사적으로 같은 값을 갖게 될 수 있다.

한편, 최근 무선 통신 시스템에서는 하나의 대역에서 송신과 수신을 교번하도록 시스템을 구성하는 경우가 있다. 예컨대, LTE 시스템에서는 TDD 방식을 채택하여 사용하고 있다. 이처럼 TDD 방식을 채택하는 경우 FBMC 심볼의 경우 전송 효율이 급격히 저하된다. 이를 첨부된 도 3a를 참조하여 살펴보기로 하자.

도 3a는 TDD 방식을 채택한 경우 FBMC 심볼의 송신 타이밍을 설명하기 위한 일 예시도이다.

도 3a를 참조하면, 중첩 팩터(L)가 3인 FBMC 심볼들이 상향링크(Uplink, 이하 "UL"이라 함)로의 전송과 하향링크(Downlink, 이하 "DL"이라 함)로의 전송이 교번(time division Duplex)하여 이루어지는 경우를 예시하고 있다.

UL로의 첫 번째 FBMC 심볼 301은 t301의 시점에 전송이 시작되어 t304의 시점까지 전송이 이루어진다. 또한 두 번째 FBMC 심볼 302는 t302의 시점에 전송이 시작되어 t305의 시점까지 전송이 이루어진다. UL의 마지막 심볼인 다섯 번째 심볼 305는 t305의 시점에 전송이 시작되어 t308의 시점까지 전송이 이루어진다.

이후 DL로의 첫 번째 FBMC 심볼 311은 t308의 시점에 전송이 시작되어 t311의 시점까지 전송이 이루어진다. 또한 두 번째 FBMC 심볼 312는 t309의 시점에 전송이 시작되어 t312의 시점까지 전송이 이루어진다. DL의 마지막 심볼인 다섯 번째 심볼 315는 t312의 시점에 전송이 시작되어 t315의 시점까지 전송이 이루어진다.

다시 UL로의 첫 번째 FBMC 심볼 321은 t315의 시점에 전송이 시작되어 t318의 시점까지 전송이 이루어진다. 또한 두 번째 FBMC 심볼 322는 t316의 시점에 전송이 시작되어 t319의 시점까지 전송이 이루어진다. UL의 마지막 심볼인 다섯 번째 심볼 325는 t319의 시점에 전송이 시작되어 t322의 시점까지 전송이 이루어진다.

이처럼 TDD 시스템에서는 앞서 도 2a 및 도 2b에서 설명한 바와 같이 CP 없는 OFDM 심볼 전송의 경우 보다 송신 효율 측면에서 손해를 보는 부분들이 존재한다. 예컨대, t301의 시점부터 t302의 시점까지, t307의 시점부터 t309의 시점까지, t314의 시점부터 t316의 시점까지 및 t321의 시점부터 t322의 시점까지에 전송되는 심볼 전송 시점들은 TDD 시스템으로 인하여 CP 없는 OFDM 심볼의 경우보다 전송 효율을 저하시키는 심볼들이 된다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 중첩 팩터(L)가 커질수록 더 많은 손실이 발생하게 된다.

이를 첨부된 도 3b를 참조하여 LTE 시스템에 정의된 TDD 규격에 따라 손실이 발생하는 구간들을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 하자.

도 3b는 LTE 시스템에서 TDD 방식을 적용하는 경우의 동작 시나리오를 예시한 도면이다.

도 3b를 참조하면, LTE 시스템에서 TTD 구성(configuration)들 중 6가지 경우를 예시하고 있다. TTD 구성 번호 0, 1, 2, 6, 3, 4, 5의 경우들을 예시하고 있으며, 빗금 친 부분들은 UL의 전송이며, 나머지 구간들은 DL의 구간들이다. 또한 LTE 시스템의 경우 하나의 프레임은 10ms의 라디오 프레임으로 구성되며, 하나의 라디오 프레임 내에는 가드 구간(Guard Period, 이하 "GP"라 함)(340)이 두 번(341, 342) 존재하며, 각각의 가드 구간들 341, 342 동안은 심볼의 전송이 이루어지지 않는다.

그러면, FBMC 방식을 LTE 시스템에서 사용하는 TDD 방식을 그대로 적용하는 경우를 예를 들어 살펴보자. "TDD 구성(configuration) 번호(number) 0"의 경우 첫 번째 GP 구간 341이 종료되는 시점에서 UL의 전송이 이루어진다. 따라서 UL의 시작 시점에서 FBMC 심볼을 전송하는 경우 앞서 설명한 바와 같이 CP 없는 OFDM 심볼의 전송보다 추가적인 심볼의 전송이 필요하다. 또한 "TDD 구성(configuration) 번호 0"의 경우 UL과 DL이 변경되는 시점에서도 동일하게 앞서 설명한 바와 같이 CP 없는 OFDM의 심볼 전송보다 추가적인 심볼의 전송이 필요하다. 뿐만 아니라 두 번째 GP 구간 342 이전에 DL로의 마지막 전송이 이루어지며, 두 번째 GP 구간 342 이후 다시 UL로의 전송이 이루어진다. 따라서 이때에도 마찬가지로 앞서 설명한 바와 같이 CP 없는 OFDM의 심볼 전송보다 추가적인 심볼의 전송이 필요하다.

이상에서는 "TDD 구성 번호 0"의 경우만을 예로 설명하였으나, 동일한 방식으로 다른 TDD 구성 번호들의 경우에서도 추가적인 심볼의 전송이 필요하게 된다.

이처럼 추가적인 전송이 필요하게 되면, 결과적으로 심볼 전송의 효율이 저하되는 문제가 있다. LTE 시스템의 TDD 규격에 따라 FBMC 심볼을 전송하는 경우와 OFDM 심볼을 전송하는 경우를 테이블로 대비하여 살펴보면, 아래 <표 1>과 같이 예시할 수 있다.

위 <표 1>을 참조하면, FBMC 방식의 심볼을 전송하는 경우 중첩 팩터(L)에 따라 전송할 수 있는 심볼의 수가 점차로 줄어들게 되는 것을 확인할 수 있다. 또한 TDD 구성 번호 0, 1, 2, 6의 경우를 살펴보면, 중첩 팩터(L)가 4 이상인 경우 정상적으로 CP를 부가한 경우보다도 오히려 전송할 수 있는 심볼의 수가 적어지게 된다. 이는 결과적으로 FBMC 방식을 LTE 시스템의 TDD 규격에 따라 전송하는 경우 전송효율을 증대시킬 수 없게 되는 문제가 발생한다.

그러면 이하에서 이러한 문제점을 해소하기 위한 방법을 살펴보기로 하자. 그러면 먼저 이하에서 사용할 용어들을 정의하기로 한다.

서로 다른 데이터로 구성된 FBMC 심볼은 앞서 설명한 바와 같이 중첩되어 전송될 수 있다. 가령, 도 3a에서 t302구간부터 t303의 구간에서는 서로 다른 데이터로 구성된 FMBC 심볼들(301, 302)이 중첩되어 전송된다. 이처럼 다른 FBMC 심볼과 중첩되어 전송되며, 본 발명에 따라 제거되지 않는 FBMC 심볼을 "무전환(no transient) 심볼"이라 칭하며, 무전환 심볼이 전송되는 구간을 "무전환 심볼 전송 구간" 또는 "무전환 전송 구간"이라 칭하기로 한다. 이러한 무전환 심볼 구간은 UL 또는 DL 전송의 시작 시점에서 앞서 설명한 <수학식 1>의 심볼 길이 이후의 구간부터 UL 또는 DL 전송의 마지막 시점에서 <수학식 1>의 심볼 길이 이전까지의 구간에서 전송되는 심볼들이 될 수 있다. 이러한 무전환 심볼 또는 무전환 심볼 전송 구간에 대해서는 이하에서 보다 명확히 설명될 것이다.

또한 UL 또는 DL의 시작 시점에서 서로 다른 FBMC 심볼들이 전혀 중첩되지 않는 구간 및 FBMC 심볼이 중첩되어 전송되더라도 본 발명에 따라 제거되어야 하는 심볼 구간을 "첨두 전환(pre transient) 심볼 전송 구간" 또는 "첨두 전환(pre transient) 전송 구간"이라 칭하기로 한다. 이러한 첨두 전환 심볼 전송 구간 또는 첨두 전환 전송 구간은 UL 또는 DL 전송의 시작 시점에서 앞서 설명한 <수학식 1>의 심볼 길이까지의 심볼 구간이 될 수 있다. 첨두 전환 심볼 또는 첨두 전환 심볼 전송 구간에 대해서도 이하의 본 발명의 설명에서 보다 명확히 설명될 것이다.

또한 UL 또는 DL이 종료되는 시점에서 서로 다른 FBMC 심볼들이 전혀 중첩되지 않는 구간 및 FBMC 심볼이 중첩되어 전송되더라도 본 발명에 따라 제거되어야 하는 심볼 구간을 "마지막 전환(post transient) 시점"이라 칭하며, 마지막 전환 시점에 전송되는 심볼들의 전송 구간을 "마지막 전환 심볼 전송 구간" 또는 "마지막 전환 전송 구간"이라 칭하기로 한다. 이러한 마지막 전환 심볼 전송 구간 또는 마지막 전환 전송 구간은 UL 또는 DL 전송의 종료되는 시점에서 앞서 설명한 <수학식 1>의 심볼 길이만큼 앞선 심볼의 길이까지의 심볼 구간이 될 수 있다. 마지막 전환 심볼 또는 마지막 전환 심볼 전송 구간에 대해서도 이하의 본 발명에서 보다 명확히 설명될 것이다.

첨두 전환 심볼 전송 구간 또는 마지막 전환 심볼 전송 구간과 같이 첨두와 마지막을 구분하지 않고 총칭하는 경우 "전환 심볼 전송 구간"이라 칭하기로 한다.

이상에서 설명한 용어의 정의는 본 발명의 설명의 편의를 돕기 위해 정의한 것일 뿐 본 발명을 제한하거나 한정하기 위한 것이 아님에 유의해야 한다.

도 4a 및 도 4b는 FBMC 심볼의 전송 효율을 증대시키기 위한 송신 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.

먼저 도 4a를 참조하면, 중첩 팩터(L)가 3인 경우 FBMC 심볼들 410a, 420a, 430a, 440a, 450a가 중첩되어 전송되는 경우를 예시하고 있다. 원칙적으로 첫 번째 전송되는 FBMC 심볼 410a는 t10의 시점부터 t13의 시점까지 전송되어야 한다. 하지만, 앞서 살펴본 바와 같이 t10의 시점부터 t11의 시점까지 전송은 CP 없는 OFDM 심볼의 전송과 대비할 때 추가로 전송해야 하는 심볼이 된다. 또한 첨두 전환 심볼은 앞서 설명한 <수학식 1>에 근거하여 중첩 팩터(L)가 3인 경우이므로 "1"의 값이 된다. 즉, 최초 전송되는 첫 번째 심볼이 중첩되지 않고 전송되는 구간인 t10~t11의 시점까지의 구간이 첨두 전환 심볼 구간이 된다.

이처럼 중첩 팩터(L)가 3인 FBMC 심볼의 첨두 전환(pre transient) 심볼은 첫 번째 FBMC 심볼 410a의 첫 심볼 전송 구간 즉, t10의 시점부터 t11의 시점이 될 수 있다. 따라서 가장 손쉽게 생각할 수 있는 방법으로 첨두 전환 구간에 전송되어야 하는 FBMC 심볼의 일부를 전송하지 않도록 구성하는 방안을 생각할 수 있다. 이처럼 구성하는 경우 중첩 팩터(L)가 3인 FBMC 심볼의 첨두 전환 구간에서 전송되는 첫 번째 심볼 전송 구간인 t10부터 t11까지의 심볼을 전송하지 않도록 하는 것이다. 이를 도 4a에서는 첫 번째 FBMC 심볼의 첨두 전환 구간에 심볼이 전송되지 않음을 "X"로 표기하였다.

따라서 그 이후의 FBMC 심볼들인 두 번째 FBMC 심볼 420a, 세 번째 FBMC 심볼 430a, 네 번째 FBMC 심볼 440a 및 다섯 번째 FBMC 심볼 450a의 심볼들은 최초 심볼부터 제거(truncate)하지 않고 전송한다.

반면에 마지막 심볼인 다섯 번째 FBMC 심볼 450a는 t14의 시점부터 t17의 시점까지 전송이 이루어져야 한다. 하지만, 앞에서 설명한 바와 같이 마지막 전환 구간을 <수학식 1>에 근거하여 계산하면, 첨두 전환 구간과 동일하게 하나의 CP 없는 OFDM 전송 구간이 된다. 즉, t16~t17의 구간이 마지막 전환 구간이 된다. 이처럼 마지막 전환 구간은 앞서 설명한 바와 같이 CP 없는 OFDM 심볼의 전송보다 전송에서 손해를 보게 된다. 따라서 손쉽게 생각할 수 있는 방법으로 마지막 전환(post transient) 구간인 t16의 시점부터 t17의 시점까지 다섯 번째 심볼의 마지막 부분은 전송하지 않도록 구성할 수 있다. 도 4a에서 다섯 번째 심볼의 마지막 전환 구간에 "X"로 표시한 부분은 심볼의 전송이 이루어지지 않음을 나타내고 있다.

이처럼 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간에서 심볼을 전송하지 않게 되면, 앞서 설명한 도 2a에서와 같이 CP 없는 OFDM 심볼의 전송 효율과 동일한 효율을 가질 수 있다. 도 4a에서와 같이 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간에서 심볼을 제거하여 송신하면, CP 없는 OFDM 심볼의 전송할 경우와 동일한 시간 동안 심볼 전송이 가능해진다. 그러면 중첩 팩터(L)가 3보다 큰 경우에 대하여 살펴보기로 하자.

도 4b를 참조하면, 중첩 팩터(L)가 5인 경우 FBMC 심볼들이 중첩되어 전송되는 경우를 예시하고 있다. 원칙적으로 첫 번째 전송되는 FBMC 심볼 410b는 t20의 시점부터 t25의 시점까지 전송되어야 한다. 하지만, 본 발명에서는 첨두 전환(pre transient) 구간인 t20의 시점부터 t22의 시점까지 전송되는 첫 번째 FBMC 심볼은 전송하지 않도록 구성할 수 있다. 여기서 첨두 전환 구간은 앞서 설명한 <수학식 1>을 적용하면, 중첩 팩터가 5이므로, "2"의 값이 된다. 따라서 t20~t22의 시점까지가 첨두 전환 구간이 된다. 따라서 첨두 전환 구간에 포함되는 두 번째 FBMC 심볼 420b에 대하여도 t21의 시점부터 t22의 시점까지에 포함된 구간은 전송하지 않도록 구성할 수 있다.

도 4b의 예에서도 세 번째 FBMC 심볼 430b는 무전환 구간에 위치한 심볼이므로 FBMC 심볼 전체를 그대로 전송할 수 있다. 이처럼 무전환 구간에 포함된 심볼은 그대로 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간이 존재하지 않으므로 FBMC 심볼 전체를 그대로 전송할 수 있다.

마지막 전환 구간도 앞의 설명에서와 동일하게 "2"의 값이 마지막 전환 구간에 대응한다. 즉, t27~t29의 시점까지가 마지막 전환 구간에 포함된다. 따라서 마지막 전환 구간에서 심볼 전송이 이루어지는 네 번째 FBMC 심볼 440b와 마지막 심볼인 다섯 번째 FBMC 심볼 450b는 t27의 시점부터 t29의 시점까지에 포함된 구간에서는 심볼을 전송하지 않도록 구성한다. 도 4b에서도 "X"로 표시한 부분은 심볼의 전송이 이루어지지 않음을 나타내고 있다.

이처럼 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간에서 심볼을 전송하지 않게 되면, 앞서 설명한 도 2b에서와 같이 CP 없는 OFDM 심볼의 전송 효율과 동일한 효율을 가질 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간은 중첩 팩터(L)에 따라 다른 길이 즉, 전송 시간의 차이가 발생한다. 즉, 중첩 팩터(L)가 3인 경우 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간은 각각 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이가 되지만, 중첩 팩터(L)가 5인 경우 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간은 각각 2개의 CP 없는 OFDM 심볼 길이가 된다.

그러면 이하에서 FBMC 시스템에서 널리 사용되는 송신 필터를 그대로 사용하면서, 도 4a 및 도 4b와 같이 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간에서 심볼 중 일부를 전송하지 않는 경우 효과에 대하여 살펴보기로 하자.

도 5a 및 도 5b는 FBMC 시스템에서 널리 사용되는 필터를 이용하는 경우 중첩 팩터 값에 따라 심볼 내의 에너지 분포도를 예시한 그래프이다.

먼저 도 5a를 참조하면, FBMC 시스템에서 중첩 팩터(L)가 3인 경우 FBMC 심볼은 세 심볼 구간으로 구분될 수 있다. 예컨대, 제1심볼 구간 S31, 제2심볼 구간 S32, 제3심볼 구간 S33으로 구분할 수 있다. 이처럼 FBMC 시스템에서 널리 사용되는 송신 필터로 FBMC 심볼을 구성하는 경우 각 심볼 구간별 에너지 분포를 살펴보면, 제1심볼 구간 S31과 제3심볼 구간 S33에는 각각 2.5%의 에너지가 분포하고 있으며, 제2심볼 구간 S32에는 95%의 에너지가 몰려 있음을 알 수 있다. 따라서 도 4a의 방식과 같이 데이터 첨두 전환 구간에서 제1심볼 구간 S31을 송신하지 않더라도 전체 심볼에 미치는 영향은 매우 적을 것으로 예상할 수 있다.

이하의 설명에서 이처럼 중앙 구간에 에너지가 90% 이상 또는 90%에 근접하게 몰려 있고, 최고 에너지 지점을 중심으로 좌우 대칭형으로 에너지가 분포하는 특성을 "중앙 집중 좌우 대칭형"이라 칭하기로 한다. 중앙 집중 좌우 대칭형 에너지 분포는 중첩 팩터(L)에 따라 에너지가 집중되는 구간이 달라질 수 있다. 또한 에너지가 집중되는 구간은 중앙 집중 좌우 대칭형이 아닌 형태로도 구성할 수 있으며, 이러한 에너지 집중의 위치는 필터의 특성에 근거한다. 이에 대하여는 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살피기로 한다.

다음으로 도 5b를 참조하면, FBMC 시스템에서 중첩 팩터(L)가 5인 경우 FBMC 심볼은 다섯 심볼 구간으로 구분될 수 있다. 예컨대, 제1심볼 구간 S51, 제2심볼 구간 S52, 제3심볼 구간 S53, 제4심볼 구간 S54, 제5심볼 구간 S55로 구분할 수 있다. 이처럼 FBMC 시스템에서 널리 사용되는 송신 필터로 FBMC 심볼을 구성하는 경우 각각의 심볼 구간에 대응한 에너지 분포도롤 살펴보면, 제1심볼 구간 S51과 제5심볼 구간 S55에는 각각 0.005%의 에너지가 분포되어 있으며, 제2심볼 구간 S52와 제4심볼 구간 S54에는 각각 3.07%의 에너지가 분포되어 있고, 중앙의 제3심볼 구간 S53에는 93.8%의 에너지가 분포하고 있다. 따라서 도 4b의 방식과 같이 데이터 첨두 전환 구간에서 제1심볼 구간 S51 및 S52 또는 마지막 전환 구간 S54 및 S55를 송신하지 않더라도 전체 심볼에 미치는 영향은 매우 적을 것으로 예상할 수 있다.

도 5b에 예시한 형태 또한 중앙 집중 좌우 대칭형의 에너지 분포 특성을 갖는 FBMC 심볼이 될 수 있다. 이러한 중앙 집중 좌우 대칭형 에너지 분포 특성은 앞에서 설명한 바와 같이 필터의 특성에 기인한다.

그러면 이를 채널 환경에서 중첩 팩터에 따라 각 FBMC 심볼들의 간섭량에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 살펴보기로 하자.

도 6a는 FBMC 시스템에서 중첩 팩터(L)가 3인 경우 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간에서 심볼 내부의 간섭량을 설명하기 위한 개념도이다.

도 6a를 참조하면, 첫 번째 FBMC 심볼 610을 첫 번째 심볼 구간 S31, 두 번째 심볼 구간 S32 및 세 번째 심볼 구간 S33로 구분할 때, 첫 번째 심볼 구간 S31에는 간섭이 전혀 없는 상태가 된다. 다음으로 첫 번째 FBMC 심볼 610의 두 번째 심볼 구간 S32는 두 번째 FBMC 심볼 620의 첫 번째 심볼 구간으로부터 간섭이 존재하며, 첫 번째 FBMC 심볼 610의 세 번째 심볼 구간 S33은 두 번째 FBMC 심볼 620의 두 번째 심볼 구간과 세 번째 FBMC 심볼 630의 첫 번째 심볼 구간으로부터 간섭이 존재한다.

또한 마지막 FBMC 심볼 650의 첫 번째 심볼 구간 S31은 세 번째 FBMC 심볼 630의 마지막 심볼 구간과 네 번째 FBMC 심볼 640의 두 번째 심볼 구간으로부터 간섭을 받게 되며, 마지막 FBMC 심볼 650의 두 번째 심볼 구간 S32는 네 번째 FBMC 심볼 640의 마지막 심볼 구간으로부터 간섭을 받게 된다. 여기서도 마지막 FBMC 심볼 650의 세 번째 심볼 구간 S33은 간섭이 없는 심볼 구간이 된다.

도 6b는 FBMC 시스템에서 중첩 팩터(L)가 3인 경우 무전환(no transient) 구간에서 심볼의 간섭을 설명하기 위한 개념도이다.

도 6b를 참조하면, 무전환 구간의 세 번째 FBMC 심볼 630 또한 중첩 팩터(L)가 3인 경우이므로, 세 번째 FBMC 심볼 630 또한 첫 번째 심볼 구간 S31, 두 번째 심볼 구간 S32 및 세 번째 심볼 구간 S33으로 구분된다. 이때, 세 번째 FBMC 심볼 630의 첫 번째 심볼 구간 S31은 첫 번째 FBMC 심볼 610의 마지막 구간과 두 번째 FBMC 심볼 620의 두 번째 구간으로부터 간섭을 받는다. 또한 세 번째 FBMC 심볼 630의 두 번째 심볼 구간 S32는 두 번째 FBMC 심볼 620의 마지막 심볼 구간과 네 번째 FBMC 심볼 640의 첫 번째 심볼 구간으로부터 간섭을 받게 된다. 그리고 세 번째 FBMC 심볼 630의 마지막 심볼 구간 S33은 네 번째 FBMC 심볼 640의 두 번째 심볼 구간과 다섯 번째 FBMC 심볼 650의 첫 번째 심볼 구간으로부터 간섭을 받게 된다.

즉, 세 번째 FBMC 심볼 630의 첫 번째 구간 S31에 간섭으로 작용하는 첫 번째 FBMC 심볼 610의 마지막 구간과 두 번째 FBMC 심볼 620의 두 번째 구간으로부터 간섭을 하나의 간섭으로 간주하고, 세 번째 FBMC 심볼 630의 마지막 심볼 구간 S33에 간섭으로 작용하는 네 번째 FBMC 심볼 640의 두 번째 심볼 구간과 다섯 번째 FBMC 심볼 650의 첫 번째 심볼 구간으로부터 간섭을 하나의 간섭으로 간주할 때, 무전환 구간의 심볼은 모든 심볼 구간에서 간섭을 받게 되며, 인접한 4개의 심볼로부터 간섭을 받는 것으로 간주할 수 있다. 이처럼 서로 다른 FBMC 심볼들이 중첩되어 전송되는 구간에서는 상호간 간섭이 발생하게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 제1실시 예에서는 단순히 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간에서 심볼 중 일부를 전송하지 않도록 하는 경우는 성능의 열화가 발생할 수 있다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 살펴보기로 하자.

도 7은 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간을 제거한 FBMC 심볼이 전송된 경우 주파수 대역에서 전력 스펙트럼의 첨예도를 시뮬레이션 한 그래프이다.

도 7을 참조하면, 정상적인 FBMC 심볼을 전송한 경우의 첨예도 701과 OFDM 심볼의 첨예도 702 및 전환 구간의 심볼을 제거하여 전송한 경우의 첨예도 710을 나타내고 있다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 일반적으로 FBMC 심볼은 즉, 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간을 제거하지 않은 FBMC 심볼의 경우 인접한 주파수 대역으로 에너지 확산이 거의 없는 특성을 가진다. 또한 FBMC 심볼 대비 OFDM 심볼은 인접한 주파수 대역으로 에너지 확산이 넓게 분포되는 특성 702를 갖는다.

앞서 설명한 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간에서 심볼을 제거한(truncated) 심볼을 전송하는 경우 첨예도 그래프 710을 살펴보면, OFDM 심볼보다는 넓게 퍼지는 정도가 적은 형태이지만, 일반적인 FBMC 심볼 대비 인접한 주파수 영역으로 매우 넓게 퍼진 형태를 확인할 수 있다.

이처럼 파워 기여도가 낮은 전환 구간의 앞/뒤 부분을 단순히 절단(truncate)해서 전송하는 경우 필터의 스펙트럼 분포(spectrum confinement)를 나쁘게 만들게 된다. 이는 가드 밴드(guard band) 상에서의 FBMC의 강점을 잃어버리는 결과를 초래하게 된다.

따라서 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 첨두 전환 및 마지막 전환(transient) 구간을 절단하여(truncate) 전송하는 경우에도 스펙트럼 내의 성능 저하를 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 또한 본 발명에서는 성능상의 큰 문제가 없는 한도 내에서 첨두 전환 및 마지막 전환 구간을 제거하여 필터의 길이를 줄임과 동시에 스펙트럼 상에서 분포(confinement) 특성이 나빠지지 않도록 하는 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서 제안하는 방법은 성능상의 손실(loss)은 거의 없으면서 높은 심볼 전송률과 양호한 스펙트럼 분포 특성을 갖도록 하기 위해 전환 구간을 위한 송신 파형을 별도로 디자인하도록 한다.

본 발명의 실시 예에서는 송신 파형을 새롭게 디자인하여 사용함으로써 심볼 전송률의 향상을 도모하며, 가드 밴드 상에서 이득을 모두 가져가도록 한다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 아래와 같은 방법을 사용한다.

첫째, 심볼 전송률 향상을 도모하기 위해 심볼의 일부 구간 예컨대, 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간의 전체 또는 일부를 제거한다. 둘째, 제거된 구간에 적합한 형태의 필터를 재구성하여 송신 스펙트럼 분포 상에 문제가 발생하지 않도록 구성한다.

도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따라 FBMC 심볼 송신 장치의 블록 구성도이다.

도 8을 참조하면, 송신할 데이터는 IFFT 처리부 800로 입력된다. IFFT 처리부 800은 송신 제어부 810의 제어에 의해 데이터를 IFFT 처리하여 출력한다. 이처럼 변환되어 출력된 데이터는 스위치 803을 통해 필터부 820으로 입력된다.

필터부 820은 중첩 팩터(L)에 따라 다양한 형태로 구성할 수 있으며, 도 8에서는 서로 다른 3가지 필터로 구성한 예를 예시하였다. 예컨대, 제1필터 821은 첨두 전환 구간에서 출력할 심볼의 에너지 분포 특성에 따라 FBMC 심볼을 생성하여 출력할 수 있다. 제2필터 821은 무전환 구간에서 출력할 심볼의 에너지 분포 특성에 따라 FBMC 심볼을 생성하여 출력할 수 있다. 마지막으로 제3필터 823은 마지막 전환 구간에서 출력할 심볼의 에너지 분포 특성에 따라 FBMC 심볼을 생성하여 출력할 수 있다. 필터부 820의 각 필터들 821, 822, 823의 동작 및 특성에 대해서는 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.

필터부 820은 송신 제어부 810의 제어에 의거하여 각 필터들 821, 822, 823으로 입력된 FBMC 심볼을 해당하는 특성에 따른 FBMC 심볼의 에너지 분포 특성을 갖도록 변환하여 출력한다.

병/직렬 변환부 830은 송신 제어부 810의 제어에 의해 각 필터들로부터 입력된 병렬 데이터를 직렬의 데이터로 변환하여 출력한다. 이후 출력된 신호는 RF 캐리어를 통해 전송될 수 있다.

또한 스위치 803 또는 필터부 820은 IFFT 처리된 신호 중 첨두 전환 구간의 심볼 또는 마지막 전환 구간의 심볼을 제거하는 동작을 수행할 수 있다. 바람직하게는 필터부 820의 각 필터들 821, 822, 823 중 전환 구간의 심볼을 출력하는 필터들 821, 823에서 심볼을 제거하도록 구성할 수 있다. 또한 전환 구간의 심볼을 출력하는 필터들 821, 823에서는 이하에서 설명되는 본 발명에 따라 에너지 분포를 변경하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따라 송신 신호를 처리하는 경우의 신호 흐름에 따른 제어 흐름도이다.

송신 제어부 810은 900단계에서 IFFT 처리부 800을 제어하여 송신할 데이터를 IFFT 처리하도록 제어한다. 이후 송신 제어부 810은 902단계에서 IFFT 처리된 해당 데이터가 전환 구간 데이터인가를 검사한다. 902단계의 검사결과 전환 구간 즉, 첨두 전환 구간 또는 마지막 전환 구간의 데이터인 경우 송신 제어부 810은 904단계로 진행하여 스위치 803을 제어하여 전환 구간의 데이터를 각각에 대응하는 필터로 입력되도록 스위칭을 제어한다. 이에 따라 IFFT 처리부 800에서 IFFT 처리된 데이터는 전환 구간 또는 무전환 구간 전송에 맞춰 해당하는 필터로 입력된다. 즉, 904단계에서는 앞서 도 8에서 설명한 바와 같이 IFFT 처리부 800에서 출력된 FBMC 심볼이 첨두 전환 구간의 FBMC 심볼인 경우 제1필터 821로, IFFT 처리부 800에서 출력된 FBMC 심볼이 마지막 전환 구간의 FBMC 심볼인 경우 제3필터 823로 입력되도록 스위칭하는 것이다.

반면에 902단계의 검사결과 전환 구간의 데이터가 아닌 경우 즉 무전환 구간 데이터인 경우 송신 제어부 810은 정상 필터 예컨대, 제2필터 822로 입력되도록 스위칭을 제어한다.

이처럼 제1필터 821 또는 제2필터 822 또는 제3필터 823으로 스위칭되어 데이터가 입력되면, 송신 제어부 810은 908단계에서 각 필터들 821, 822, 823에서 FBMC 심볼에 대하여 해당하는 에너지 분포를 갖도록 특성을 변환시켜 출력한다. 또한 만일 각 전환 구간의 데이터 제거(truncation)가 각 필터들에서 이루어지는 경우 전환 구간에서의 FBMC 심볼을 처리하는 필터들 821, 823은 송신 제어부 810의 제어 하에 FBMC 심볼에서 전환 구간에 대한 데이터를 제거할 수 있다.

이후 송신 제어부 810은 910단계에서 각 필터들 821, 822, 823에서 특성이 적용된 병렬의 데이터를 직렬 데이터로 변환하도록 제어하고, 912단계에서 무선 채널로 송신하도록 제어한다. 병렬의 데이터가 직렬의 데이터로 변환되면, 각 구간에 맞춰 도 4a 및 도 4b에서와 같은 형태로 전송될 수 있다.

그러면 이하에서 각 필터들 821, 822 및 823의 특성에 대하여 살펴보기로 하자.

도 10a 내지 도 10e는 중첩 팩터(L)가 5인 정상적인 FBMC 심볼을 전송하는 경우와 일부 FBMC 심볼이 절단되어 전송되는 경우의 주파수 대역에서의 에너지 분포 특성을 예시한 도면이다.

도 10a를 참조하면, 중첩 팩터(L)가 5인 경우 FBMC 심볼은 5개의 구간들 S51, S52, S53, S54, S55로 구분되며, FBMC 시스템에서 널리 사용되는 필터를 적용한 경우 에너지 분포도는 각 구간별로 0.005%, 3.07%, 93.8%, 3.07%, 0.005%로 구분된다. 즉, 도 10a도 중앙 집중 좌우 대칭형 에너지 분포 특성을 갖는 필터를 적용한 경우가 될 수 있다.

도 10b는 단순히 첨두 심볼 구간에서 두 심볼 구간을 절단한 형태 즉, 첨두 전환 구간인 S51 구간과 S52 구간에서 절단(trancate)한 경우의 그래프이다. 이때, 도 10b는 첨두 전환 구간을 절단하면서, 필터의 특성에 변화를 가하지 않은 경우가 된다. 따라서 도 10b의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 첨두 전환 구간인 S51 구간과 S52 구간에서 FBMC 심볼의 전송이 이루어지지 않기 때문에 에너지 레벨은 "0"가 된다. 도 10b와 같이 FBMC 심볼에서 필터의 특성을 변화시키지 않고, 단순히 하나의 구간 또는 두 구간을 절단하는 경우 앞서 설명한 바와 같이 스펙트럼 분포에서 문제가 발생하게 된다.

도 10c는 본 발명에 일 실시 예에 따라 FBMC 심볼 중 2개의 구간을 절단할 시 절단되는 절단되지 않은 구간 중 일부의 필터 특성을 변경하는 경우를 예시하고 있다.

도 10c를 참조하면, 중첩 팩터(L)가 5인 FBMC 심볼의 제1구간 S51과 제2구간 S52는 절단되어 실제 전송이 이루어지지 않기 때문에 에너지 레벨은 "0"가 된다. 또한 제3구간 S53은 앞서 전송되어야 하는 구간의 절단으로 에너지 레벨이 실제로는 도 10b와 같은 형태로 구성되어야 하지만, 본 발명에 따른 필터를 적용함으로써, 에너지 변화를 좀 더 부드럽게(smooth) 변화하도록 필터 특성을 변경한 것이다. 도 10c에 따른 필터는 첨두 구간을 제거하는 경우이므로, 앞서 설명한 도 8의 제1필터 821이 될 수 있다. 이처럼 제1필터 821에서 첨두 구간을 제거하고, 에너지 변화를 부드럽게 하는 특성을 갖도록 하는 방법에 대해서는 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.

도 10d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 FBMC 심볼 중 제1구간만을 절단할 경우 심볼의 에너지 특성을 예시한 도면이다.

도 10d에 예시한 바와 같이 FBMC 시스템에서 널리 사용되는 필터를 이용하되, FBMC 심볼의 제1구간 S51만을 제거하는 경우 전송 시간에서는 CP 없는 OFDM 심볼을 전송하는 경우보다 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 전송시간만큼 긴 시간동안 전송이 이루어질 수 있다. 따라서 전송 시간에서는 일부 손해를 볼 수 있으나, 첨예도 관점에서는 보다 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 도 10d는 앞서 설명한 도 4의 경우를 참조하면, 두 번째 FBMC 심볼 420b의 경우가 될 수 있다. 두 번째 FBMC 심볼 420b의 경우 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 전송시간만큼 심볼을 제거해야 하므로, 하나의 심볼 구간 S51만 제거된다. 이러한 경우에도 앞서 설명한 바와 같이 제거된 심볼 이후 첫 번째 심볼 구간 S52에서 에너지 변화를 좀 더 부드럽게 변화하도록 필터 특성을 변경한 경우가 된다.

도 10e는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 FBMC 심볼 중 일부분만을 절단할 경우 심볼의 에너지 특성을 예시한 도면이다.

도 10e는 앞서 설명한 도 10b 내지 도 10d의 경우와 달리 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 단위 즉, 중첩 팩터 구간 단위로 FBMC 심볼을 절단하지 않고, 구간의 중간 부분을 절단하는 경우의 예시도이다.

도 10e를 참조하면, FBMC 심볼 중 제1구간 S51은 전송하지 않고, 제2구간 S52는 일부는 절단하고, 나머지 일부만을 전송하는 경우이다. 제2구간 S52 중 일부를 선택하는 기준은 도 10a의 예에서 에너지의 파형이 0인 지점을 통과하는 지점이 될 수 있다. 도 10a에서 제2구간 S52의 에너지 파형이 "0"인 지점을 통과하는 위치는 제2구간 S52의 약 1/4에서 1/5 지점 사이가 될 수 있다. 필터의 특성을 변경하는 경우 각 필터마다 에너지 파형이 "0"인 지점은 서로 다른 지점이 될 수 있다. 도 10e에서와 같이 전환 구간 중 일부가 포함되는 경우 CP 없는 OFDM 심볼의 길이보다 약간 긴 시간동안 전송될 수 있으나, 첨예도 관점에서는 보다 효율을 높일 수 있다.

도 10f는 도 10e의 방식을 적용한 FBMC 시스템이 TDD 방식으로 전송되는 경우를 예시한 타이밍도이다.

도 10f를 참조하면, FBMC 심볼을 전송하는 TDD 시스템에서 도 10e와 같은 방식으로 심볼을 절단하여 전송하는 경우를 예시하고 있다. 도 10f에서 첫 UL 구간은 t30의 시점부터 t40의 시점까지이며, 다음 DL의 구간은 t40의 시점부터 t50의 시점까지이고, 다음 UL 구간은 t50의 시점부터 t57의 시점까지이다. 또한 각 UL 구간 및 DL 구간에 화살표들 1001, 1011, 1021은 최대 에너지를 포함하는 구간들이다.

도 10f에 예시한 첫 번째 UL 구간을 살펴보면, 하나의 구간 즉, 하나의 CP 없는 OFDM 심볼을 전송하는 경우보다 FBMC 심볼 전송 시간에서 손해를 보는 구간이 존재한다. 예를 들어, t30의 시점부터 t31의 시점까지의 첨두 전환 구간 일부에서 FBMC 심볼이 전송되고, t36의 시점부터 t40의 시점까지 마지막 전환 구간 일부에서 FBMC 심볼이 전송된다.

도 10f와 같이 전송되는 이유는 앞서 도 10e에서 살핀 바와 같이 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이 단위로 절단을 수행하지 않고, FBMC 심볼 내부에 에너지 특성 그래프가 "0"인 지점을 기준으로 절단을 수행하였기 때문이다. 도 10e에 예시한 방법을 적용하는 경우 주파수 선택도는 절단 없이 전송하는 경우를 제외하고는 가장 좋은 주파수 선택도를 가진다. 하지만, 도 10f에서와 같이 해당 첨두 전환 구간에서 zero-crossing이 발생하는 위치까지 추가 전송해야 하므로, 전송 효율적인 부분에서 일정 부분 손해를 볼 수 있다.

또한 앞서 설명한 바와 같이 FBMC 심볼의 절단 시 CP 없는 OFDM 길이 단위로 절단을 수행하는 경우 수신기에서는 중첩 팩터에 따라 CP 없는 OFDM 길이 단위로 "0"의 값을 패딩(padding)하여 FBMC 심볼의 복조 및 복호를 수행할 수 있다. 하지만, 도 10e와 같은 방식으로 절단이 이루어지는 경우 절단된 길이를 수신기에서 미리 알고 있어야만 해당하는 길이만큼 "0"의 값을 패딩하여 FBMC 심볼의 복조 및 복호를 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 도 10a의 경우는 중첩 팩터(L)가 5이고, FBMC 시스템에서 널리 사용되는 필터를 사용하는 경우 무전환 구간의 에너지 대역을 도시한 경우가 될 수 있다. 따라서 도 8의 제2필터 822의 동작이 될 수 있다. 즉, 무전환 구간에서 사용되는 필터에 적용할 수 있는 에너지 분포 특성이다. 그 외에 도 10b 내지 도 10e의 경우는 본 발명에 따른 다양한 실시 예에 따라 중첩 팩터(L)가 5이고, FBMC 시스템에서 널리 사용되는 필터를 변형한 경우이다. 이때, 도 10b 내지 도 10e에서 설명한 특정 구간의 절단 방법들은 모두 첨두 전환 구간을 절단하는 경우들이 된다. 따라서 도 8의 제1필터 821에서 수행되는 동작이 될 수 있다. 이와 동일한 방법 또는 유사한 방법을 통해 마지막 전환 구간을 절단할 수 있다. 이처럼 마지막 구간을 절단하는 경우는 제3필터 823에서 수행되는 동작이 될 수 있으며, 제1필터 821의 동작을 이용하여 제3필터 823에서 동작하도록 구성하는 것은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

그러면 도 10a 내지 도 10e의 특성과 CP 없는 OFDM 심볼의 첨예도를 첨부된 도 11을 참조하여 살펴보기로 하자.

도 11은 CP 없는 OFDM 심볼과 도 10a 내지 도 10e의 방식으로 FBMC 심볼을 구성하는 경우 정규화된 주파수와 전력 스펙트럼 밀도간 첨예도를 시뮬레이션 한 그래프이다.

도 11을 참조하면, 도 10a와 같이 FBMC 심볼의 절단이 없는 경우의 주파수 선택도 그래프 1101은 중심 주파수에서 높은 선택도를 가짐을 알 수 있다. 또한 CP 없는 OFDM 심볼의 주파수 선택도 그래프 1102는 가장 넓게 퍼진 형태가 됨을 이미 도 7에서 살펴보았다. 본 발명에 따른 가장 안 좋은 형태인 도 10b와 같이 FBMC 심볼 중 첨두 전환 구간만을 삭제한 경우의 주파수 선택도 그래프 1103은 CP 없는 OFDM 심볼의 주파수 선택도 그래프 1102 보다는 양호하지만, 넓은 형태로 퍼진 형태임을 알 수 있다.

또한 도 10c와 같이 첨두 전환 구간을 모두 제거하고 필터의 특성을 에너지 분포가 가장 넓은 심볼에서 첨두 전환 구간의 제거로 인하여 에너지 분포가 단절되는 형태를 변경하여 부드럽게 필터 특성을 변경한 경우의 주파수 선택도 그래프 1104는 도 10b의 경우보다 양호한 주파수 선택도를 가짐을 알 수 있다.

다음으로 도 10d와 같이 첨두 전환 구간 중 하나의 구간만을 제거한 경우 주파수 선택도 그래프 1105는 앞서 설명한 첨두 전환 구간을 제거한 다른 그래프들 보다 양호한 주파수 선택도를 가짐을 알 수 있다.

마지막으로 도 10e와 같이 첨두 전환 구간에서 CP 없는 OFDM 단위가 아닌 에너지 분포 특성에 따라 에너지가 "0"의 지점을 통과하는 시점에서 절단한 경우 주파수 선택도 그래프 1106은 도 10b 내지 도 10d의 경우보다 양호한 주파수 선택도를 가짐을 알 수 있다.

도 11의 예에서 알 수 있는 바와 같이 첨두 전환 구간 전체를 제거하거나 또는 일부 구간을 제거하는 경우 CP 없는 OFDM 심볼의 경우보다 양호한 주파수 선택도를 가짐을 알 수 있다. 따라서 도 10b 내지 도 10e 중 어느 하나의 방식을 선택하는 경우 심볼간 간섭(Inter Symbol Interference, ICI)을 최소화하기 위해서는 중첩된 구간에서 사용하는 파형을 기반으로 필터를 디자인(설계)해야 함을 알 수 있다.

이상에서는 중첩 팩터(L)가 홀수인 3과 5인 경우들에 대하여 살펴보았다. 그러면 중첩 팩터(L)가 4인 경우 필터의 특성을 변화시켜 TDD 시스템에서 FBMC 심볼의 전송 효율을 향상시키기 위한 방법을 살펴보기로 하자.

도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 실시 예에 따라 중첩 펙터(L)가 4인 경우 필터의 특성 변화를 통해 FBMC 심볼을 전송하는 경우의 예시도들이다.

도 12a 내지 도 12d를 설명하기에 앞서 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간은 앞서 설명한 <수학식 1>에 근거하면, 1.5 심볼 길이가 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간이 될 수 있다. 1 심볼 길이는 CP 없는 OFDM 심볼이 전송되는 길이이다. 이처럼 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간의 심볼 길이가 1.5 심볼 길이와 같이 정수로 설정되지 않는 경우 심볼의 절단에 어려움이 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 비대칭이 되도록 미리 약속을 통해 설정할 수 있다. 가령, 첨두 전환 구간을 1 심볼 구간으로 설정하고, 마지막 전환 구간을 2 심볼 구간으로 설정하거나 또는 첨두 전환 구간을 2 심볼 구간으로 설정하고, 마지막 전환 구간을 1 심볼 구간으로 설정하도록 미리 약속할 수 있다. 첨두 전환 구간을 1 심볼 구간으로 설정하는 경우와 첨두 전환 구간을 2 심볼 구간으로 설정하는 것은 최초의 약속에 따라 결정될 수 있으며, 2가지 방법 중 어느 방법을 사용하더라도 유사한 방법으로 적용할 수 있다.

도 12a 및 도 12b는 첨두 전환 구간을 1 심볼 구간으로 설정하고, 마지막 전환 구간을 2 심볼 길이로 설정한 경우를 예로 하여 설명하도록 한다.

도 12a를 참조하면, 첫 번째 FBMC 심볼 내지 네 번째 FBMC 심볼들에 대하여 본 발명에 따른 필터를 통해 에너지 분포도들 1201, 1202, 1203, 1204와 같이 변형된 형태를 취하도록 구성한 경우이다. 도 12a와 같이 각각의 FBMC 심볼들이 필터에 의해 대부분의 에너지가 두 번째 심볼 구간에 위치하도록 구성하고, 실제 전송 시에는 도 12b와 같이 전송할 수 있다. 이하의 설명에서 에너지 분포가 중앙이 아닌 FBMC 심볼의 앞쪽 부분에 몰려 있는 경우를 "첨두 밀집형" 에너지 분포 특성이라 칭하기로 한다. 첨두 밀집형 에너지 분포 특성은 FBMC 심볼의 중앙 지점으로부터 앞쪽에 에너지가 몰려 있는 형태로 도 12a와 같은 형태 또는 도 12a보다 더 앞 부분에 몰린 형태 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.

도 12b는 중첩 팩터(L)가 4인 경우 4개의 FBMC 심볼들을 중첩하여 전송하는 경우이다. 도 12b에서는 첫 번째 FBMC 심볼의 첨두 전환 구간으로 설정된 첫 번째 심볼 전송 구간을 제거하여 전송하고, 세 번째 FBMC 심볼은 마지막 전환 구간에 포함된 하나의 심볼 전송 구간을 제거하며, 네 번째 FBMC 심볼은 마지막 전환 구간에 포함된 두 개의 심볼 전송 구간을 제거하여 전송하도록 구성하였다. 이처럼 구성하여도, 앞서 설명한 제1실시 예와 달리 스펙트럼 분포 특성이 열화되지 않는다. 왜냐하면, 필터에서 미리 특정한 심볼 구간 예컨대, 첫 번째 심볼 구간 또는 마지막 심볼 구간 전체 또는 일부를 제거하더라도 심볼들의 에너지 분포에 의한 스펙트럼 분포 열화가 적도록 선처리를 하였기 때문이다.

도 12c 및 도 12d는 첨두 전환 구간을 2 심볼 구간으로 설정하고, 마지막 전환 구간을 1 심볼 길이로 설정한 경우를 예로 하여 설명하도록 한다. 즉, 도 12c는 도 12a와 대비하여 반대의 경우를 예시하고 있다. 도 12c를 참조하면, 첫 번째 FBMC 심볼 내지 네 번째 FBMC 심볼들에 대하여 본 발명에 따른 필터를 통해 에너지 분포도들 1211, 1212, 1213, 1214와 같이 변형된 형태를 취하도록 구성한 경우이다. 도 12c와 같이 각각의 FBMC 심볼들이 필터에 의해 대부분의 에너지가 세 번째 심볼 구간에 위치하도록 구성하고, 실제 전송 시에는 도 12d와 같이 전송할 수 있다. 이하의 설명에서 에너지 분포가 중앙이 아닌 FBMC 심볼의 뒤쪽 부분에 몰려 있는 경우를 "말미 밀집형" 에너지 분포 특성이라 칭하기로 한다. 말미 밀집형 에너지 분포 특성은 FBMC 심볼의 중앙 지점으로부터 뒤쪽에 에너지가 몰려 있는 형태로 도 12c와 같은 형태 또는 도 12c보다 더 뒤쪽 부분에 몰린 형태 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.

도 12c에서는 앞쪽에 에너지 분포가 거의 "0"에 가깝도록 필터를 적용하였으므로, 첫 번째 FBMC 심볼에서 두 개의 심볼 전송 구간을 제거하고, 두 번째 FBMC 심볼의 첫 번째 심볼 전송 구간을 제거하며, 네 번째 FBMC 심볼에서 마지막 전환 구간인 하나의 심볼 전송 구간을 제거하여 도 12d와 같이 전송할 수 있다. 따라서 첫 번째 FBMC 심볼에서는 첨두의 두 심볼 구간을 제거하여 전송하고, 두 번째 FBMC 심볼에서는 첨두의 첫 번째 심볼 구간을 제거하여 전송할 수 있다. 도 12d에서와 같이 구성하여 송신하는 경우에도 앞서 설명한 제1실시 예와 달리 스펙트럼 분포 특성이 열화되지 않는다. 왜냐하면, 필터에서 미리 특정한 심볼 구간 예컨대, 첫 번째 심볼 구간 또는 마지막 심볼 구간을 제거하더라도 심볼들의 에너지 분포에 의한 스펙트럼 분포 열화가 적도록 선처리를 하였기 때문이다.

도 12e는 FBMC 심볼의 중첩 팩터(L)가 4이고, 에너지가 중앙의 위치에 집중되는 경우 에너지 분포도이고, 도 12f는 FBMC 심볼의 중첩 팩터(L)가 4이고, 에너지가 중앙의 위치에 집중되는 경우 전송 방식의 일 예시도이다. 즉, 도 12e는 중앙 밀집 좌우 대칭형 에너지 분포 특성을 갖는 필터를 이용한 경우가 될 수 있다.

도 12e를 참조하면, 다른 필터들과 동일하게 중첩 팩터가 4이고, 에너지는 중앙에 집중된 형태의 필터이다. 도 12e에 예시한 바와 같이 중첩 팩터가 4이고 중앙에 에너지가 집중된 형태인 경우 첫 번째 구간 S41과 두 번째 구간 S42의 절반까지 영역에서 2.75%의 에너지가 분포되고, 두 번째 구간 S42의 나머지 부분과 세 번째 구간 S43의 절반 부분까지 에너지 분포가 94.5%이며, 세 번째 구간 S43의 나머지 절반 부분과 네 번째 구간 S44의 에너지 분포가 2.75%가 된다.

도 12e와 같은 형태의 에너지 분포를 갖는 경우 앞 뒤의 하나씩의 심볼을 절단하여 전송할 수 없다. 이는 앞서 설명한 도 12a 내지 도 12d에서 알 수 있다. 따라서 에너지 분포가 중앙에 밀집된 경우 도 12f와 같이 첨두 전환 구간 1221과 마지막 전환 구간 1222에서 각각 1.5 심볼 길이(1.5M) 만큼씩 절단하여 전송할 수 있다. 이처럼 하나의 심볼 단위 즉, 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 단위가 아닌 형태로 절단하여 전송할 수도 있다.

또한 도 12f와 같이 FBMC 심볼을 전송하는 경우 에너지 분포 특성이 갑자기 높은 에너지를 갖도록 전송하거나 또는 전송되던 FBMC 심볼이 높은 에너지에서 갑자기 "0"의 에너지로 변화할 수 있다. 따라서 이를 보완하기 위해서는 에너지 특성을 변화시켜야 한다. 이러한 에너지 특성 변화에 대해서는 후술되는 도면을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 송신 장치에서 특정한 전송 구간 또는 모든 전송 구간에 대하여 필터의 특성을 변경하는 경우 송신 장치와 수신 장치 상호간 적용된 필터 정보를 인지하고 있어야 한다. 그러면 이하에서 송신 장치와 수신 장치 상호간 적용된 필터 정보를 공유하기 위한 신호 흐름을 살펴보기로 하자.

도 13은 본 발명에 따라 송신 장치에서 FBMC 심볼 전송 시 필요한 필터 특성을 선택하고, 수신 장치와 적용된 필터 정보 공유 시의 신호 흐름도이다.

도 13을 참조하면, 송신 장치 10과 수신 장치 20은 FBMC 심볼로 데이터를 송신 및 수신하기 위한 장치들로, 송신 장치 10과 수신 장치 20은 예컨대, 기지국, AP 또는 단말 등이 될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 송신 장치 10을 기지국(Base Station)으로 가정하여 설명하며, 수신 장치 20을 단말로 가정하여 설명하기로 한다.

송신 장치 10은 1300단계에서 하나 또는 둘 이상의 수신 장치들로 FBMC 심볼 데이터를 수신하기 위해 채널 추정에 필요한 기준 신호(reference signal)를 생성하여 송신할 수 있다. 이때, 송신 장치 10은 기준 신호 생성 시 공통 필터(common filter)를 사용하여 채널 추정에 필요한 신호를 생성하는 것이 바람직하다. 이러한 공통 필터는 앞서 설명한 도 10a와 같이 에너지 분포가 중앙에 밀집한 형태의 필터 또는 특정한 형태의 에너지 분포를 갖는 필터를 송신 장치 10과 수신 장치 20 상호간 미리 약속된 필터가 될 수 있다.

수신 장치 20은 1300단계에서 송신 장치 10가 송신한 채널 추정에 필요한 기준 신호를 수신하고, 1302단계에서 수신된 기준 신호를 이용하여 채널을 추정할 수 있다. 이후 수신 장치 20은 1304단계에서 추정된 채널을 기반으로 채널에 우수한 필터를 선택할 수 있다. 가령 송신 장치 10과 수신 장치 20에서 사용할 수 있는 필터의 종류가 5가지라고 가정하자. 그러면 수신 장치 20은 1304단계에서 채널 추정 결과에 기반하여 사용할 수 있는 필터들 중 최적의 필터를 선택할 수 있다.

또한 각각의 필터들에 인덱스를 갖도록 하는 경우 송신 장치 10과 수신 장치 20 간에 주고받는 데이터를 줄일 수 있다. 가령, 중첩 팩터(L)가 5인 경우 도 10a 내지 도 10e에서 설명한 바와 같은 특성을 갖는 필터들이 될 수 있다. 이러한 경우 송신 장치 10과 수신 장치 20은 각각의 필터들에 대하여 특정한 인덱스 예컨대, 도 10a에 예시한 필터를 인덱스 "001"로 설정하고, 도 10b에 예시한 필터를 인덱스 "010"으로 설정하며, 도 10c에 예시한 필터를 인덱스 "011"로 설정하는 등과 같은 방식으로 각 필터마다 특정한 인덱스 부여할 수 있다. 이처럼 인덱스를 설정하는 경우 수신 장치 20은 필터를 선택한다는 것은 결국 해당 필터의 인덱스를 선택하는 경우가 될 수 있다. 수신 장치 20은 1306단계에서 선택된 필터에 대한 정보 또는 인덱스를 송신 장치 10으로 전송할 수 있다.

송신 장치 10은 적어도 하나의 수신 장치로부터 선택된 필터에 대한 인덱스를 수신하면, 송신 장치 10은 1308단계에서 수신된 필터 정보에 기반하여 데이터 전송에 사용할 필터를 결정할 수 있다. 만일 송신 장치 10이 기지국이며, 다수의 단말(User Equipment)로 데이터를 송신해야 하는 경우 송신 장치 10은 각각의 단말들로부터 수신된 필터 인덱스 정보를 이용하여 스케줄링을 통해 최종적으로 무전환 구간 FBMC 심볼(full overlap FBMC symbol)에 적용할 필터 인덱스와 전환 구간(transient) 필터 인덱스를 결정할 수 있다. 이때, 필요에 따라서는 전환 구간을 첨두 전환 구간(pre-transient)과 마지막 전환 구간(post-transient)으로 구분할 수 있으며, 각각의 전환 구간에 다른 필터를 설정할 수 있다.

이상에서와 같은 방식으로 FBMC 심볼 전송에 사용할 필터가 결정되면, 송신 장치 10은 1310단계에서 선택된 필터 정보 또는 필터 인덱스를 수신 장치 20으로 전송할 수 있다.

만일 송신 장치 10과 수신 장치 20이 1:1 통신을 수행하는 경우 수신 장치 20은 1312단계와 같이 선택된 필터 정보를 수신하였음을 알리는 응답(ack) 신호를 생성하여 송신 장치 10으로 전송할 수 있다. 또한 송신 장치 10과 수신 장치 20이 1:1 통신이 아닌 경우라도 필요에 따라서는 1312단계를 포함하도록 구성할 수 있다.

반면, 송신 장치 10이 기지국이며, 선택된 필터 정보가 방송(broadcast)되는 경우라면, 수신 장치 20은 1312단계를 수행하지 않도록 구성할 수도 있다. 즉, 송신 장치 10이 기지국인 경우 송신 장치 10이 방송하는 정보는 대체로 모든 수신 장치에서 수신되어야 하는 정보들이다. 따라서 수신 장치 20에서 송신 장치 10이 방송한 신호에 대하여 개별적인 응답 신호를 수신하는 것은 시스템에서 오버로드로 작용하기 때문에 이러한 동작은 생략될 수 있다.

이상에서 설명한 동작을 통해 송신 장치 10과 수신 장치 20은 상호간 FBMC 심볼로 데이터를 송수신하기 위해 필요한 필터 정보들을 공유할 수 있다. 따라서 이처럼 필터 정보를 공유한 이후 송신 장치 10은 1320a 단계에서와 같이 미리 약속된 필터를 적용하여 데이터를 FBMC 심볼로 생성 및 전송할 수 있다.

도 14a는 중첩 팩터(L)가 7인 FBMC 심볼이 전송되는 경우 전환 구간 및 무전환 구간을 설명하기 위한 예시도이다.

도 14a를 참조하면, 중첩 팩터가 7인 9개의 FBMC 심볼이 연속하여 전송되는 경우를 도시하고 있다. 그러면 도 14a를 참조하여 중첩 팩터가 7인 FBMC 심볼 9개가 연속하여 전송되는 경우 타이밍을 살펴보기로 하자.

첨두 전환 구간(pre-transient)은 t000부터 t003까지의 구간이 되며, 이 첨두 전환 구간에 전송되는 FBMC 심볼은 첫 번째 FBMC 심볼 1401의 첫 3구간과, 두 번째 FBMC 심볼1402의 처음 2구간 및 세 번째 FBMC 심볼 1403의 처음 한 구간이 된다.

첨두 전환 구간 이후의 무전환 구간(no-transient)은 t003의 시점부터 t019의 시점까지이다. 첫 번째 FBMC 심볼 1401부터 세 번째 FBMC 심볼 1403은 첨두 전환 구간 및 무전환 구간에서 FBMC 심볼이 전송된다. 또한 네 번째 FBMC 심볼 1411과 다섯 번째 FBMC 심볼 1412 및 여섯 번째 FBMC 심볼 1413은 무전환 구간에서만 FBMC 심볼을 전송한다. 그리고 일곱 번째 FBMC 심볼 1421과 여덟 번째 FBMC 심볼 1422 및 아홉 번째 FBMC 심볼 1423은 무전환 구간에서 심볼 전송이 시작되어 마지막 전환 구간인 t019의 시점부터 t023의 시점까지 전송될 수 있다.

일곱 번째 FBMC 심볼 1421은 FBMC 심볼의 마지막 구간이 마지막 전환 구간에서 전송되고, 여덟 번째 FBMC 심볼 1422는 FBMC 심볼의 마지막 두 구간이 마지막 전환 구간에서 전송되며, 아홉 번째 FBMC 심볼 1423은 마지막 세 구간이 마지막 전환 구간에서 전송된다.

도 14b는 중첩 팩터(L)가 7인 경우 FBMC 심볼 내부의 에너지 분포 특성을 예시한 도면이다.

도 14b를 참조하면, 중첩 팩터(L)가 7인 경우이므로, CP 없는 OFDM 심볼 7개의 구간 동안 하나의 FBMC 심볼이 전송된다. 따라서 중첩 팩터가 7인 FBMC 심볼은 7개의 구간들 S71, S72, S73, S74, S75, S76 및 S77로 구성된다. 또한 각 구간 별로 에너지 분포 특성을 살펴보면, S71의 구간부터 순차적으로 0.00006%, 0.026%, 3.7%, 92.5%, 3.7%, 0.026% 및 0.00006%를 가지게 된다. 도 14b에서도 중앙 밀집 좌우 대칭형 에너지 분포 특성을 갖는 필터를 적용한 경우가 될 수 있다.

또한 도 14b에서와 같이 중앙인 네 번째 구간 S74에 에너지가 집중되도록 구성하는 경우 중앙 구간을 중심으로 에너지 분포가 대칭적으로 분포함을 알 수 있다.

도 14b의 구성에 따른 FBMC 심볼이 도 14a의 첫 번째 FBMC 심볼 1401인 경우 앞의 세 구간들 S71, S72 및 S73이 제거된 상태로 전송되고, 도 14b의 구성에 따른 FBMC 심볼이 도 14a의 두 번째 FBMC 심볼 1402인 경우 앞의 두 구간들 S71 및 S72이 제거된 상태로 전송되며, 도 14b의 구성에 따른 FBMC 심볼이 도 14a의 세 번째 FBMC 심볼 1401인 경우 앞의 한 구간 S71이 제거된 상태로 전송된다.

반면에 도 14b의 구성에 따른 FBMC 심볼이 도 14a의 일곱 번째 번째 FBMC 심볼 1421인 경우 앞의 마지막 한 구간 S77이 제거된 상태로 전송되고, 도 14b의 구성에 따른 FBMC 심볼이 도 14a의 여덟 번째 FBMC 심볼 1422인 경우 마지막 두 구간들 S76 및 S77이 제거된 상태로 전송되며, 도 14b의 구성에 따른 FBMC 심볼이 도 14a의 아홉 번째 FBMC 심볼 1421인 경우 앞의 마지막 세 구간 S75, S76 및 S77이 제거된 상태로 전송된다.

이처럼 FBMC 심볼 중 적어도 하나 이상의 구간을 제거(truncation)하는 경우 앞에서 도 10a 내지 도 10e와 같이 다양한 형태로 에너지 분포 특성을 변경해야 한다. 따라서 에너지 분포 특성을 변경하는 경우 각각에 대응하는 필터들이 필요함 또한 알 수 있다.

이처럼 FBMC 심볼 중 적어도 하나 이상의 구간을 제거하여 전송하는 경우 필요한 필터의 개수는 중첩 팩터의 크기가 될 수 있다. 즉, 첨두 전환 구간(pre-transient)에 적용하기 위한 필터들과 무전환 구간(no transient)에 적용하기 위한 필터 및 마지막 전환 구간(post-trsnstient)에 적용하기 위한 필터들이 필요하다.

이때, 도 14b와 같이 특정한 무전환 구간에 적용하는 필터가 앞서 설명한 바와 같이 중심으로부터 대칭(symmetric)인 경우 모든 필터들을 새로이 설계할 필요 없이 첨두 전환 구간의 필터들을 설계하고, 마지막 전환 구간의 필터들은 첨두 전환 구간 필터들에서 상호 좌우가 뒤바뀐 형태의 필터들로 구성할 수 있다.

도 15a 내지 도 15b는 중첩 팩터가 7인 FBMC 심볼의 첨두 3구간을 제거한 경우 무전환 구간 필터 특성을 이용하여 전환 구간의 필터를 구성하기 위한 방법을 설명하기 위한 일 예시도이다.

도 15a를 참조하면, 첨두 전환 구간들 S71, S72 및 S73을 제거하였으므로, 에너지 분포는 네 번째 구간 S74에서 "0"값에서 갑자기 높은 에너지를 갖도록 변경된다. 앞에서 살펴본 바와 같이 이처럼 에너지 분포가 급격한 변화를 갖는 경우 주파수 선택도가 나빠지게 된다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 네 번째 구간 S74의 에너지 분포 특성에 변화를 주어야 한다.

도 15a에서 네 번째 구간 S74를 살펴보면, 에너지 특성의 변곡점 "a" 지점이 존재함을 알 수 있다. 또한 "a" 지점은 절단(truncation)된 부분으로부터 시작해서 모든 구간에서 에너지가 가장 큰 위치가 되며, 에너지 특성의 기울기가 "0"가 되는 지점이 된다. 이러한 특징을 이용하면, 에너지 특성의 변곡점 또는 최대 에너지 지점 또는 에너지 특성 기울기 "0"인 지점 등의 특징을 이용하여 "a" 지점을 쉽게 찾을 수 있다. 또한 도 15a에 도시한 "b" 지점은 절단(truncation)된 부분이므로 쉽게 찾을 수 있다.

그러면 도 15b를 참조하여, 중첩 팩터(L)가 7이고, 첨두의 3구간이 절단된 FBMC 심볼에서 절단(truncation)된 부분인 "b" 지점부터 "a" 지점까지의 에너지 특성을 재구성하는 방법에 대하여 살펴보기로 하자.

도 15a에서 네 번째 구간 S74에서 b 지점부터 a 지점까지의 특성을 f(x)라 하면, 새롭게 도 15b와 같이 네 번째 구간 S74에서 b 지점부터 a 지점까지의 특성 g(x)는 하기 <수학식 2>와 같은 방법으로 구성할 수 있다.

도 15a의 경우 b 지점은 0의 에너지에서 급격히 높은 에너지를 갖는 심볼 구간을 전송하는 형태이다. 따라서 도 15b와 같이 구성하기 위해 원래의 에너지 특성인 f(x)의 그래프에서 특정한 값만큼 차를 계산하도록 하는 것이다. 예컨대, b 지점에서 에너지 특성이 "0"가 되고, a 지점의 에너지 크기는 그대로 갖도록 b 지점에서부터 a 지점까지 제한을 둔 g(x) 함수를 생성하고, a 지점 이후에는 원래의 f(x) 함수를 그대로 사용하도록 할 수 있다.

따라서 절단된 부분의 에너지가 "0"가 되도록 에너지 특성이 유연(smooth)하게 변형시킬 수 있다. 이처럼 절단된 부분의 에너지 특성이 유연하게 변형하는 경우 앞에서 살펴본 바와 같이 스펙트럼 특성이 좋아지므로, 심볼간 간섭을 줄일 수 있다.

도 16a 내지 도 16b는 중첩 팩터가 7인 FBMC 심볼의 첨두 2구간을 제거한 경우 무전환 구간 필터 특성을 이용하여 전환 구간의 필터를 구성하기 위한 방법을 설명하기 위한 일 예시도이다.

먼저 정상적인 필터의 경우 도 14b에 예시한 바와 같이 중앙인 네 번째 구간 S74에서 가장 많은 에너지를 갖고, 그 좌우로 동일한 에너지 비율이 되는 그래프 특성을 갖는다. 이처럼 에너지 특성을 가질 때, 도 16a에 예시한 바와 같이 첨두 전환 구간 중 두 구간들 S71 및 S72를 제거하면, 에너지 분포는 세 번째 구간 S73에서 "0"값 이후 갑자기 낮은 에너지를 갖도록 변경된다. 즉, 불연속한 지점이 존재하게 된다. 이때에도 앞에서 살펴본 바와 같이 에너지 분포가 급격한 변화를 갖는 경우 주파수 선택도가 나빠지게 된다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 세 번째 구간 S73의 에너지 분포 특성에 변화를 주어는 것이 보다 바람직할 수 있다.

도 16a에서 세 번째 구간 S73을 살펴보면, 에너지 특성의 변곡점 "a" 지점이 존재함을 알 수 있다. 또한 "a" 지점은 절단(truncation)된 부분으로부터 시작해서 모든 구간에서 에너지가 가장 낮은 위치가 되며, 에너지 특성의 기울기가 "0"가 되는 지점이 된다. 이러한 특징을 이용하면, 에너지 특성의 변곡점 또는 최소 에너지 지점 또는 에너지 특성 기울기 "0"인 지점 등의 특징을 이용하여 세 번째 구간 S73에서 "a" 지점을 쉽게 찾을 수 있다. 또한 도 16a에 도시한 "b" 지점은 절단(truncation)된 부분이므로 쉽게 찾을 수 있다.

그러면 도 16b를 참조하여, 중첩 팩터(L)가 7이고, 첨두의 2구간이 절단된 FBMC 심볼에서 절단(truncation)된 부분인 "b" 지점부터 "a" 지점까지의 에너지 특성을 재구성하는 방법에 대하여 살펴보기로 하자.

도 16a에서 세 번째 구간 S73에서 b 지점부터 a 지점까지의 특성을 f(x)라 하면, 새롭게 도 16b와 같이 세 번째 구간 S73에서 b 지점부터 a 지점까지의 특성 g(x)는 위에서 설명한 <수학식 2>와 같은 방법으로 구성할 수 있다.

도 16a의 경우 b 지점은 "0"의 에너지에서 갑자기 낮은 에너지를 갖는 심볼 구간을 전송하는 형태이다. 따라서 도 16b와 같이 구성하기 위해 원래의 에너지 특성인 f(x)의 그래프에서 특정한 값만큼 차를 계산하도록 하는 것이다. 예컨대, b 지점에서 에너지 특성이 "0"가 되고, a 지점의 에너지 크기는 그대로 갖도록 b 지점에서부터 a 지점까지 제한을 둔 g(x) 함수를 생성하고, a 지점 이후에는 원래의 f(x) 함수를 그대로 사용하도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 방법을 통해 첫 번째 구간 S71이 절단되는 경우에도 동일한 방법으로 에너지 특성을 변화시킬 수 있다. 다만, 도 14b에서 알 수 있는 바와 같이 첫 번째 구간 S71은 에너지 분포가 거의 "0"에 가깝기 때문에 두 번째 구간까지를 절단한 도 16a 및 도 16b의 경우는 세 번째 구간까지 절단한 도 15a 및 도 15b의 경우와 달리 에너지 특성에 변화를 주지 않아도 주파수 선택도가 크게 나빠지지 않을 수 있다.

한편, 이상에서는 첨두 전환 구간에서 특정 구간들을 절단하는 경우만을 대상으로 설명하였다. 이상에서 설명한 방법과 동일한 형식으로 마지막 전환 구간의 한 구간 이상 절단되는 경우 위에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 에너지 특성을 변화시킬 수 있으며, 이는 당업자가 앞서 설명된 내용을 기반으로 충분히 이용할 수 있으므로, 추가 설명은 생략하기로 한다.

도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따라 절단 필터의 에너지 특성을 변경하기 위한 제어 흐름도이다.

도 17의 동작은 송신 장치 10의 송신 제어부 810에서 수행되어 필터부 820의 해당하는 필터로 제공할 수도 있으며, 송수신 장치의 설계 시에 도 17의 흐름도에 따라 미리 필터들이 본 발명에 따른 에너지 분포 특성을 갖도록 설계할 수도 있다. 만일 송수신 장치의 설계 시에 미리 필터들이 본 발명에 따른 에너지 분포 특성을 갖도록 설계하는 경우 사용하는 필터들에 대하여 미리 인덱스를 부여할 수 있다. 그러면 이하에서는 설명의 편의를 위해 필터 설계 시의 설계자가 미리 필터를 설계하는 경우로 가정하여 설명하기로 한다.

그러면 이하에서 도 17을 참조하여 필터를 설계하는 과정에 대하여 살펴보기로 하자. 1700단계에서 설계자는 FBMC 심볼의 중앙에 에너지가 집중된 형태 또는 FBMC 심볼의 앞쪽 또는 뒤쪽에 에너지가 집중된 형태 등 다양한 형태의 필터들을 중첩 팩터(L)에 근거하여 일정 부분만큼 제거하기 위한 절단 필터를 구성한다.

예를 들어 중앙에 에너지가 몰려 있는 중첩 팩터(L)가 3인 FBMC 심볼인 경우 도 5a에 예시한 바와 같은 형태의 에너지 분포를 가지게 될 것이며, 중앙에 에너지가 몰려 있는 중첩 팩터(L)가 5인 FBMC 심볼인 경우 도 5b에 예시한 바와 같은 에너지 분포를 가지게 될 것이고, 중앙에 에너지가 몰려 있는 중첩 팩터(L)가 7인 FBMC 심볼인 경우 도 14b에 예시한 바와 같은 에너지 분포를 가지게 될 것이다.

다른 예로, 중첩 팩터(L)가 4이고, FBMC 심볼의 앞쪽 구간에 에너지가 몰려 있는 경우는 도 12a에 예시한 에너지 분포를 가질 수 있으며, 중첩 팩터(L)가 4이고, FBMC 심볼의 뒤쪽 구간에 에너지가 몰려 있는 경우는 도 12c에 예시한 에너지 분포를 가질 수 있다.

이상에서 예시한 바와 다른 형태의 에너지 분포를 갖는 경우에도 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간에서 특정 구간을 제거하기 위한 절단 필터를 구성할 수 있다. 이러한 절단 필터의 구성은 중첩 팩터(L) 및 에너지 분포 특성에 따라 달라질 수 있다. 절단 필터는 절단이 필요한 위치 예컨대, 첨두 전환 구간 또는 마지막 전환 구간에 포함되는 FBMC 심볼 중 일부를 제거할 수 있다.

예를 들어, 중첩 팩터(L)가 3인 경우 첨두 전환 구간에서 FBMC 심볼을 전송하는 하나의 FBMC 심볼에 대하여 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼의 첨두를 절단하여 전송하고, 마지막 전환 구간에서 FBMC 심볼을 전송하는 하나의 FBMC 심볼에 대하여 하나의 CP없는 OFDM 심볼 길이만큼 절단되어 전송이 이루어질 수 있다. 이는 도 4a에서 설명한 바와 같은 경우가 될 수 있다.

다른 예로, 중첩 팩터(L)가 5인 경우 첨두 전환 구간에서 FBMC 심볼을 전송하는 첫 번째 FBMC 심볼에 대하여는 2개의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼의 첨두를 절단하여 전송하고, 두 번째 FBMC 심볼에 대하여는 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼의 첨두를 절단하여 전송한다. 또한 마지막 전환 구간에서 마지막에서 두 번째 FBMC 심볼에 대하여는 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼의 후단을 절단하여 전송하고, 마지막 전환 구간의 마지막 FBMC 심볼에 대하여는 2개의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼의 뒤쪽을 절단하여 전송한다. 이는 도 4b에 예시한 바와 같은 형태가 될 수 있다.

또 다른 예로, 다른 예로, 중첩 팩터(L)가 5인 경우 첨두 전환 구간에서 FBMC 심볼을 전송하는 첫 번째 FBMC 심볼에 대하여는 1개의 CP 없는 OFDM 심볼의 길이보다 길고 2개의 CP 없는 OFDM 심볼 길이보다 짧은 만큼 FBMC 심볼의 첨두를 절단하여 전송하고, 두 번째 FBMC 심볼에 대하여는 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼의 첨두를 절단하여 전송한다. 또한 마지막 전환 구간에서 마지막에서 두 번째 FBMC 심볼에 대하여는 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼의 후단을 절단하여 전송하고, 마지막 전환 구간의 마지막 FBMC 심볼에 대하여는 1개의 CP 없는 OFDM 심볼의 길이보다 길고 2개의 CP 없는 OFDM 심볼 길이보다 짧은 길이만큼 FBMC 심볼의 뒤쪽을 절단하여 전송한다. 이는 도 10e에 예시한 바와 같은 형태가 될 수 있다.

그 밖에 중첩 팩터(L)가 4인 경우 및 7인 경우 등 다양한 경우들에 대하여도 동일한 방법으로 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간의 심볼을 절단할 수 있다. 특히 중첩 팩터(L)가 짝수인 경우 중앙 집중 좌우 대칭형 에너지 분포 특성을 갖는 경우와 변형된 에너지 특성을 갖는 경우에 따라 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간이 달라질 수 있으며, 이에 대하여는 앞에서 상술하였으므로, 여기서는 추가 설명을 생략하기로 한다.

이처럼 1700단계에서 절단 필터를 구성한 후 설계자는 1702단계에서 절단된 위치의 에너지 값인 f(b)가 미리 설정된 임계값보다 큰 값인가를 검사한다. 임계값은 예컨대, 필터의 전력을 1로 정규화(normalize)한 경우 0.0001 값 등의 특정한 값으로 설정할 수 있다. 설계자는 1702단계의 검사결과 절단된 위치의 에너지 값이 미리 설정된 임계값 이하인 경우 1704단계를 수행하고, 1702단계의 검사결과 절단된 위치의 에너지 값이 미리 설정된 임계값 보다 큰 경우 1706단계를 수행한다.

먼저 1704단계를 수행하는 경우 설계자는 절단된 위치의 에너지가 거의 "0"에 근접한 값을 가지고 있기 때문에, 에너지 파형을 별도로 수정하지 않더라도 전체 주파수 스펙트럼에 끼치는 영향이 적을 수 있다. 따라서 1704단계에서 설계자는 해당 위치의 절단을 수행하는 필터에 대하여 에너지 분포 특성을 변경하지 않도록 구성할 수 있다.

반면에 1706단계를 수행하는 경우 설계자는 절단 위치의 에너지가 "0"의 위치와 상당한 차이를 보이고 있는 경우이다. 따라서 앞서 설명한 <수학식 2>의 방법을 이용하여 에너지 변화를 유연한 형태로 변경할 수 있다. 이처럼 에너지 변화를 유연한 형태로 변경할 시 하기의 2가지 단계에 따른다.

첫째, 절단된 위치의 에너지가 "0"가 되도록 한다.

둘째, 절단되지 않고 전송되는 첫 번째 구간에서 변곡점을 찾고, 찾은 변곡점과 절단되지 않고 전송되는 지점의 에너지가 "0"가 되도록 에너지 분포를 유연하게 하기 위한 함수 g(x)를 생성한다.

이처럼 생성하는 함수는 각 필터마다 적용될 수 있다. 예컨대, 중첩 팩터가 3이고, 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간에서 하나씩의 CP 없는 OFDM 심볼의 길이만큼 절단하여 전송하는 경우라면, 첨두 전환 구간에 적용할 필터와 마지막 전환 구간에 적용할 필터를 각각 하나씩 구성할 수 있다. 이처럼 구성된 필터는 도 8에 예시한 바와 같이 첨두 전환 구간을 제거하고, 에너지 특성을 변경하는 제1필터 821과 마지막 전환 구간을 제거하고 에너지 특성을 변경하는 제3필터 823을 가진 형태가 될 수 있다. 반면에 중첩 팩터가 5인 경우 첨두 전환 구간에 적용할 2개의 필터와 마지막 전환 구간에 적용할 필터 2개가 필요하다. 다만, 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간의 특정 필터가 1702단계의 검사 결과 에너지 분포 특성 변경을 하지 않아도 되는 경우라면, 이때에도 첨두 전환 구간에 적용할 하나의 필터와 마지막 전환 구간에 적용할 하나의 필터만으로 구성할 수도 있다.

그런 후 설계자는 1708단계에서 절단된 FBMC 심볼의 첫 번째 구간 중 변곡점과 전송 시작 시점까지에 적용하기 위해 생성된 함수 및 원래 변곡점 이후 또는 변곡점 이전에 FBMC 심볼을 절단하기 전에 적용하는 원래의 에너지 분포 특성을 갖는 필터를 생성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 데이터 방식은 유사한 형태로 전송되는 방식들에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, OQAM-FMBC 심볼을 앞서 설명한 방법에 맞춰 절단하여 전송하도록 구성할 수 있다.

도 18a는 OQAM-FBMC 심볼의 구성 형태 및 전송 방식을 설명하기 위한 개념도이다.

도 18a에서는 중첩 팩터(L)가 3인 경우를 가정하여 예시하였다. 중첩 팩터가 3인 OQAM-FBMC(Offset Quadrature Amplitude Modulation-FBMC) 심볼 1800도 앞서 설명한 바와 같이 동일한 형태의 데이터가 중첩 팩터(L)의 수만큼 반복되어 직렬 연결된다. 다만 OQAM-FBMC 심볼을 구성하는 방식이 FBMC 심볼을 구성하는 방식과의 차이로 인하여 FBMC 심볼과 다른 형태로 구성된다. OQAM-FBMC 심볼 내부 구성적인 특성으로 인해 OQAM-FBMC 심볼은 FBMC 심볼의 경우보다 1/2심볼 길이만큼 긴 형태를 갖게 된다.

도 18a를 참조하면, OQAM-FBMC 심볼 1800은 t01의 시점부터 t07의 시점까지 전송되는 3개의 직렬 연결된 내부 심볼들 1811, 1812, 1813과 t02의 시점부터 t08의 시점까지 전송되는 3개의 직렬 연결된 내부 심볼들 1821, 1822, 1823로 구성된다. 이러한 OQAM-FBMC 심볼 1800은 OQAM-FBMC 심볼 생성부(도면에 미도시)에서 생성되어 출력될 수 있다. 본 발명에서는 OQAM-FBMC 심볼을 생성하는 방식에 대해서는 특별한 제약을 두지 않기로 한다. 다만, OQAM-FBMC 심볼의 데이터를 예시하면, a+bj의 형태로 표현될 수 있다. 즉, 복소 데이터로 구성되는 것이다. 이러한 복소 데이터는 도 18a에 예시한 내부 심볼들 1811, 1812, 1813, 1821, 1822, 1823을 구성하는 서브캐리어들 중 일부에 매핑되어 하나의 심볼로 구성될 수 있다.

OQAM-FBMC 심볼 1800을 살펴보면, 정상적인 시점에 전송되는 위쪽에 위치한 연속된 3개의 심볼들 1811, 1812, 1813과 1/2 심볼 길이만큼 지연되어 전송되는 3개의 연속된 심볼들 1821, 1822, 1823로 구분될 수 있다. 이러한 OQAM-FBMC 심볼 1800은 FBMC 심볼과 비교할 때, 정상적인 위치에서 전송되는 내부 심볼들 1811, 1812, 1813과 1/2 심볼 길이만큼 지연되어 전송되는 내부 심볼들 1821, 1822, 1823이 구분되어 전송된다는 점에서 차이를 갖는다. 즉, 정상적인 시점에 전송되는 내부 심볼들 중 첫 번째 심볼 1811은 t01의 시점부터 t03의 시점까지 전송되고, 정상적인 시점에 전송되는 내부 심볼들 중 두 번째 심볼 1812는 t03의 시점부터 t05의 시점까지 전송되며, 정상적인 시점에 전송되는 내부 심볼들 중 세 번째 심볼 1813은 t05의 시점부터 t07의 시점까지 전송된다.

다음으로 OQAM-FBMC 심볼 1800 중 1/2 심볼 길이만큼 지연된 위치에서 전송되는 첫 번째 심볼 1821은 t02의 시점부터 t04의 시점까지 전송되고, 1/2 심볼 길이만큼 지연된 위치에서 전송되는 두 번째 심볼 1822은 t04의 시점부터 t06의 시점까지 전송되며, 1/2 심볼 길이만큼 지연된 위치에서 전송되는 세 번째 심볼 1823은 t06의 시점부터 t08의 시점까지 전송된다.

이상에서 설명한 OQAM-FBMC 심볼은 앞서 설명한 FBMC 심볼과 대비할 때 동일한 팩터가 3인 경우와 대비 OQAM-FBMC 심볼이 1/2 심볼 길이만큼 긴 시간 동안 전송이 이루어짐을 알 수 있다. 이러한 형태는 이미 널리 알려진 사항이므로, 여기서는 추가적인 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 OQAM-FBMC 심볼 1800의 내부에 위치한 심볼들에 대하여 제1내부 심볼들 1811, 1812, 1813을 "정상 시점 전송 내부 심볼들"이라 칭하기로 하고, 1/2 심볼 길이만큼 지연되어 전송되는 제2심볼들 1821, 1822, 1823을 "지연 전송 내부 심볼들"이라 칭하기로 한다.

이러한 OQAM-FBMC 심볼 1800에서 직렬 연결되는 정상 시점 전송 내부 심볼들 1811, 1812, 1813과 지연 전송 심볼들 1821, 1822, 1823에도 앞서 상술한 에너지 분포 특성이 각각 적용될 수 있다. 예컨대, 도 5a에서 설명한 중앙 집중 좌우 대칭형의 에너지 분포 특성이 적용되는 경우 정상 시점 전송 내부 심볼들 1811, 1812, 1813에 각각 S31, S32, S33과 같이 에너지 분포 특성이 적용되며, 지연 전송 내부 심볼들 1821, 1822, 1823에도 각각 S31, S32, S33과 같이 에너지 분포 특성이 적용된다. 따라서 전체 OQAM-FBMC 방식의 데이터 1800은 정상 시점 전송 내부 심볼들 중 중앙에 위치한 심볼 1812와 지연 전송 내부 심볼들 중 중앙에 위치한 심볼 1822의 에너지 구간이 각각 95% 에너지를 갖게 된다. 또한 정상 시점 전송 내부 심볼들 중 양측에 위치한 내부 심볼들 1811, 1813과 지연 전송 내부 심볼들 중 양측에 위치한 내부 심볼들 1821, 1823은 각각 2.5%의 에너지 분포를 갖게 된다.

도 8b는 중첩 팩터가 7인 OQAM-FBMC 심볼이 전송되는 경우를 설명하기 위한 일 예시도이다.

도 18b를 참조하면, 중첩 팩터(L)가 7인 9개의 OQAM-FBMC 심볼들 1801, 1802, 1803, 1804, 1805, 1806, 1807, 1808, 1809이 중첩되어 전송되는 형태를 예로써 도시하였다. 도 18b에 예시한 OQAM-FBMC 심볼은 앞서 설명한 도 18a의 OQAM-FBMC 심볼에서 중첩 팩터 값만 변경된 경우이다.

도 18b에 예시한 바와 같이 첫 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1801은 t001의 시점에 전송이 시작되어 t009의 시점까지 전송이 이루어지고, 두 번째 OQAM-FBMC 심볼 1802는 t002의 시점에서 전송이 시작되어 t011의 시점까지 전송이 이루어진다. 이러한 방식으로 아홉 번째 OQAM-FBMC 심볼 1809는 t010의 시점에서 전송이 시작되어 t018의 시점까지 전송이 이루어진다. 단순히 9개의 OQAM-FMBC 심볼들 1801~1809을 그대로 전송하는 경우 앞서 설명한 바와 같이 심볼 전송 구간에서 CP 없는 OFDM 심볼의 전송보다 전송 효율이 저하된다.

따라서 본 발명에 따라 첨두 전환 구간 1841 및 마지막 전환 구간 1843을 설정하고, 첨두 전환 구간 1841에 해당하는 심볼 구간 및 마지막 전환 구간 1843에 해당하는 심볼 구간을 절단(truncate)하여 전송 효율을 증대시킬 수 있다. 이처럼 전송 효율을 증대시키기 위해서는 첨두 전환 구간 1841, 무전환 구간 1842 및 마지막 전환 구간 1843을 설정해야 한다. 이때, OQAM-FBMC 데이터는 FBMC 심볼 대비 1/2 심볼의 길이만큼 긴 길이를 가지므로, 첨두 전환 구간 및 마지막 전환 구간을 설정할 시 기준 점을 설정해야 한다. 본 발명의 실시 예에서는 첨두 전환 구간 1841의 설정 시 직렬 연결된 정상 시점 전송 내부 심볼들의 시작점을 기준점으로 하고, 앞서 설명한 <수학식 1>을 이용하여 계산할 수 있다. 또한, 마지막 전환 구간 1843의 설정 시 직렬 연결된 지연 전송 내부 심볼들의 전송 종료 시점을 기준점으로 하고, 앞서 설명한 <수학식 1>을 이용하여 마지막 전환 구간을 계산할 수 있다.

도 18b에서는 위와 같은 방식을 적용하여 첨두 전환 구간 1841과 마지막 전환 구간 1843을 설정한 경우를 예시하였다. 즉, 첨두 전환 구간 1841을 계산할 시 중첩 팩터가 7이므로, 첨두 전환 구간은 3개의 심볼 길이를 가질 수 있다. 이때에도 1 심볼 길이는 CP 없는 OFMD 심볼 길이가 된다. 이에 따라 첨두 전환 구간 1841을 최초 OQAM-FMBC 심볼 1801이 전송되는 전송 시작 시점 t001부터 설정하게 되면, 3개의 심볼 길이를 의미하므로, t004의 위치까지가 첨두 전환 구간 1841이 된다. 결과적으로 앞서 설명한 바와 같이 첨두 전환 구간 1841의 설정 시 직렬 연결된 정상 시점 전송 내부 심볼들을 기준으로 하고, 앞서 설명한 <수학식 1>을 이용하여 계산할 수 있다.

또한 마지막 전환 구간 1843을 계산할 시 중첩 팩터가 7이므로, 마지막 전환 구간 또한 3개의 심볼 길이를 가질 수 있다. 이에 따라 마지막 전환 구간 1843은 전송되는 마지막 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1809의 마지막 위치인 t018까지이며, 그 전으로 3개의 심볼 길이만큼 절단이 이루어져야 한다. 따라서 t018의 시점 이전의 3개의 심볼 길이에 해당하는 위치인 t015의 위치부터 t018의 위치까지가 마지막 전환 구간 1843이 될 수 있다. 결과적으로 앞서 설명한 바와 같이 마지막 전환 구간 1843의 설정 시 마지막 전송되는 OQAM-FBMC 심볼의 직렬 연결된 지연 전송 내부 심볼의 마지막 전송 심볼을 기준으로 이전 3심볼 길이를 앞서 설명한 <수학식 1>을 이용하여 계산할 수 있다.

이상에서 설명한 바에 따르면, 무전환 구간 1842는 t004의 시점부터 t015의 시점까지가 될 수 있다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이 OQAM-FBMC 심볼의 경우에도 FBMC 심볼과 마찬가지로 첨두 전환 구간 1841 및 마지막 전환 구간 1843을 절단한 후 에너지 분포 특성에 따라 필터의 특성을 변경하지 않는 경우 전송 열화가 발생하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 에너지 특성 변화를 적용하여 OQAM-FBMC 심볼을 전송하는 것이 바람직하다.

이때, OQAM-FBMC 심볼은 도 18a 및 도 18b에 예시한 바와 같이 하나의 OQAM-FBMC 심볼 내부에는 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들로 구성되며, 지연 전송 내부 심볼들의 전송 시점은 정상 시점 전송 내부 심볼 대비 1/2 심볼 길이만큼 지연된 위치에서 전송된다. 또한 수신기에서도 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들을 각각 구분하여 수신하고, 수신된 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들을 각각 처리하여 데이터를 획득할 수 있다. 따라서 첨두 전환 구간과 마지막 전환 구간을 절단하여 전송하는 경우 성능의 열화를 방지하기 위해서는 OQAM-FBMC 심볼 내의 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들 각각에 대하여 본 발명에 따른 에너지 특성을 적용할 필요가 있다. 이를 첨부된 도 19를 참조하여 살펴보기로 하자.

도 19는 본 발명에 따라 중첩 팩터가 7인 OQAM-FBMC 심볼의 에너지 분포 특성 및 전송되는 시점을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 19는 FBMC 방식을 사용하는 무선 통신 장치에서 가장 널리 사용되는 중앙 집중 좌우 대칭 에너지 분포 특성을 갖는 필터의 경우를 예시한 도면이다. 도 19를 참조하면, 중첩 팩터가 7인 OQAM-FBMC 심볼은 내부에 각각 7개씩의 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들이 존재한다. 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들은 도 19에 예시한 바와 같이 OQAM-FBMC 심볼 내부의 첫 번째 심볼 1901 구간에서 0.000006%의 에너지 분포 특성을 가지며, 두 번째 심볼 1902 구간에서 0.026%의 에너지 분포 특성을 가지고, 세 번째 심볼 1903 구간에서 3.7%의 에너지 분포 특성을 갖는다. 또한 중앙인 4번째 심볼 1904구간에서는 92.5%의 에너지 분포 특성을 갖는다. 그리고 5번째 심볼 1905 구간에서는 3.7%의 에너지 분포 특성을 가지며, 6번째 심볼 1906 구간에서는 0.026%의 에너지 분포 특성을 갖고, 마지막 7번째 심볼 1907 구간에서는 0.000006%의 에너지 분포 특성을 갖는다.

이러한 경우 도 18b의 첨두 전환 구간에서 첫 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1801의 절단에 대하여 살펴보기로 하자. 첫 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1801은 또한 내부에서 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들로 구분된다. 또한 앞에서 설명한 바와 같이 정상 시점 전송 내부 심볼들의 전송 시점과 지연 전송 내부 심볼들의 전송 시점은 1/2 심볼 길이만큼의 차이를 가진다. 따라서 하나의 OQAM-FBMC 심볼에 대하여 내부 심볼들의 절단되는 위치 또한 서로 다르게 된다.

첫 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1801의 정상 시점 전송 내부 심볼의 경우 3심볼 구간인 t00의 시점부터 t06의 시점까지가 절단되며, 첫 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1801의 지연 전송 내부 심볼의 경우는 t00의 시점부터 t05의 시점까지가 절단된다. 따라서 첫 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1801 내에서도 정상 시점 전송 내부 심볼들에 에너지 특성을 적용하기 위한 필터와 지연 전송 내부 심볼들에 에너지 특성을 적용하기 위한 필터는 서로 다른 필터를 적용해야 한다. 이러한 에너지 필터의 특성은 앞서 설명한 바와 같이 변곡점을 찾고, 변곡점으로부터 "0"가 되는 지점까지 최대한 부드럽게(smooth) 연결되도록 에너지 특성을 변경할 수 있다. 즉, 앞에서 설명한 <수학식 2>의 방법을 이용하여, 정상 시점 전송 내부 심볼들 중 실제 전송되는 심볼들의 에너지 특성을 변경할 수 있으며, 지연 전송 내부 심볼들 중 실제 전송되는 심볼들의 에너지 특성을 변경할 수 있다. 즉, 절단이 이루어지는 OQAM-FBMC 심볼에 대하여 실제 전송되는 정상 시점 전송 내부 심볼들과 실제 전송되는 지연 전송 내부 심볼들 각각에 <수학식 2>를 각각 적용하여 서로 다른 에너지 특성을 갖도록 설정할 수 있다.

두 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1802의 정상 시점 전송 내부 심볼의 경우 t00의 시점부터 t04의 시점까지 절단되고, 두 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1802의 지연 전송 내부 심볼의 경우 t00의 시점부터 t03까지의 심볼이 절단된다. 또한 세 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1803의 정상 시점 전송 내부 심볼은 t00의 시점부터 t02의 시점까지 심볼이 절단되며, 세 번째 전송되는 OQAM-FBMC 심볼 1803의 지연 전송 내부 심볼은 t00의 시점부터 t01의 시점까지 심볼이 절단된다. 즉, 첨두 전환 구간에서 지연 전송 내부 심볼들은 5/2 심볼, 3/2 심볼, 1/2 심볼과 같이 하나의 심볼 단위가 아닌 형태로 절단이 이루어진다.

반면에 마지막 전환 구간은 기준 점이 지연 전송 내부 마지막 심볼이다. 따라서 도 18b와 같이 7번째 OQAM-FBMC 심볼 1807의 정상 시점 전송 내부 심볼은 t13의 시점부터 t14의 시점까지 절단되며, 7번째 OQAM-FBMC 심볼 1807의 지연 전송 내부 심볼은 t12의 시점부터 t14의 시점까지 절단된다. 또한 8번째 OQAM-FBMC 심볼 1808의 정상 시점 전송 내부 심볼은 t11의 시점부터 t14의 시점까지 절단되며, 8번째 OQAM-FBMC 심볼 1808의 지연 전송 내부 심볼은 t10의 시점부터 t14의 시점까지 절단된다. 마지막으로 전송되는 9번째 OQAM-FBMC 심볼 1809의 정상 시점 전송 내부 심볼은 t09의 시점부터 t14의 시점까지 절단되며, 9번째 OQAM-FBMC 심볼 1809의 지연 전송 내부 심볼은 t08의 시점부터 t14의 시점까지 절단된다.

이상에서 살핀 바와 같이 하나의 OQAM-FBMC 심볼d에 대하여 내부 심볼의 절단 위치가 상이하게 되므로, 하나의 OQAM-FBMC 심볼에 대하여 서로 다른 2개의 에너지 특성을 적용하기 위한 필터가 필요하다. 또한 중앙 집중 좌우 대칭 에너지 분포 특성을 갖는 경우 필터 특성은 첨두 전환 구간에 대한 에너지 특성 필터를 설계하면, 그 반대의 동작은 마지막 전환 구간에 대응한 에너지 특성 필터로 사용할 수 있다. 이를 좀 더 상술하면, 첨두 전환 구간에서 정상 시점 전송 내부 심볼들에 적용된 에너지 특성 필터의 반대 특성을 갖는 필터는 마지막 전환 구간의 지연 전송 내부 심볼에 적용하도록 구성할 수 있다.

따라서 OQAM-FBMC 심볼의 경우에도 앞에서 설명한 FBMC 심볼의 경우와 동일하게 에너지 특성 필터를 적용함으로써 데이터 전송 효율을 증대시킬 수 있으며, 절단으로 인한 성능 열화를 최소화할 수 있다. 다만, OQAM-FBMC 심볼을 전송하는 경우 FBMC 심볼을 전송하는 경우 대비 2배 많은 수의 필터를 구비해야 한다.한편, 이상의 설명에서는 중앙 집중 좌우 대칭 에너지 분포 특성에 대하여만 설명하였으나, 첨두 밀집 에너지 분포 특성 또는 마지막 밀집 에너지 분포 특성을 갖는 경우에도 위에서 설명한 방식들을 그대로 적용하는 경우 OQAM-FBMC 심볼 전송에 활용할 수 있음은 당업자에게 자명한 일이다.

이상에서 설명한 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : OFDM 심볼 110 : OFDM 심볼의 데이터 구간
120 : OFDM 심볼의 CP 130 : FBMC 심볼
131, 132, 133 : FBMC 심볼을 구성하는 각 심볼 구간
800 : IFFT 처리부 803 : 스위치
810 : 송신 제어부 820 : 필터부
821, 822, 823 : 필터 830 : 병/직렬 변환부

Claims

필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 FBMC 심볼의 송신 방법에 있어서,
무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성에 따라 전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼의 절단 위치를 결정하여 상기 전환 구간에서 전송되는 상기 FBMC 심볼을 절단하는 단계;
상기 절단된 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성에 따라 필터의 에너지 특성을 변경하여 필터링하는 단계;
상기 무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼인 경우 무전환 구간 특성에 따라 필터링을 수행하는 단계; 및
상기 필터링된 각각의 FBMC 심볼들을 각각의 송신 시점에 맞춰 전송하는 단계;를 포함하는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
제1항에 있어서, 상기 전환 구간은,
상기 FBMC 심볼의 전송이 시작되는 첨두 전환 구간(pre-transient)과 상기 FBMC 심볼의 전송이 종료되는 마지막 전환 구간(post-transient)을 포함하는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
제2항에 있어서,
상기 무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성은 중앙 집중 좌우 대칭형인, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
제3항에 있어서,
상기 첨두 전환 구간 및 상기 마지막 전환 구간의 최대 길이는 각각 중첩 팩터(L)보다 1작은 값의 절반에 해당하는 CP 없는 OFDM 길이인, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
제4항에 있어서,
상기 첨두 전환 구간 및 상기 마지막 전환 구간 중 하나의 구간에서 적어도 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼 전송 시 절단된 위치의 에너지 레벨이 미리 설정된 임계값 이내인 경우 상기 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 특성을 변경하지 않는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
제2항에 있어서,
상기 무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성은 첨두 밀집형인, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
제2항에 있어서,
상기 무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성은 말미 밀집형인, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
제1항에 있어서, 상기 필터 특성의 변경은,
상기 FBMC 심볼의 절단된 위치의 에너지 값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우 절단 지점의 에너지가 영(0, zero)이 되도록 설정하고 전송되는 FBMC 심볼에서 절단 위치로부터 가장 인접한 에너지 레벨 변곡점과 절단 지점까지를 선형 그래프 분포를 갖도록 변경하는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
제1항에 있어서, 상기 필터의 에너지 특성 변경은,
상기 무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 특성 함수를 f(x)라 할 때, 상기 FBMC 심볼의 절단된 위치(b)와 전송되는 FBMC 심볼에서 절단 위치로부터 가장 인접한 에너지 레벨 변곡점(a)간의 에너지 특성을 g(x)라 할면, 과 같이 필터의 에너지 특성을 변경하는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 방법.
필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 FBMC 심볼을 송신하기 위한 장치에 있어서,
송신할 FBMC 심볼을 첨두 전환 구간 필터, 무전환 구간 필터 및 마지막 전환 구간 필터 중 하나로 입력되도록 스위칭하는 스위치;
입력된 FBMC 심볼 중 첨두 전환 구간을 제거하고, 송신되는 FBMC 심볼의 에너지 분포 특성을 변경하는 상기 첨두 전환 구간 필터;
입력된 FBMC 심볼 중 마지막 전환 구간을 제거하고, 송신되는 FBMC 심볼의 에너지 분포 특성을 변경하는 상기 마지막 전환 구간 필터;
입력된 FBMC 심볼 전체를 무전환 구간에서 송신하도록 필터링하는 상기 무전환 구간 필터;
상기 첨두 전환 구간 필터, 상기 마지막 전환 구간 필터 및 상기 무전환 구간 필터로부터 출력된 각각의 FBMC 심볼들을 병/직렬 변환하는 병/직렬 변환부; 및
상기 스위치의 스위칭 동작 및 상기 각 필터들을 제어하는 제어부;를 포함하는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 FBMC 심볼의 송신 장치.
제10항에 있어서, 상기 무전환 구간 필터는,
중앙 집중 좌우 대칭형의 에너지 분포를 갖는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 장치.
제11항에 있어서,
상기 첨두 전환 구간 및 상기 마지막 전환 구간의 최대 길이는 각각 중첩 팩터(L)보다 1작은 값의 절반에 해당하는 CP 없는 OFDM 길이인, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 장치.
제12항에 있어서, 상기 첨두 전환 구간 필터는,
적어도 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼 전송 시 절단된 위치의 에너지 레벨이 미리 설정된 임계값 이내인 경우 상기 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 특성을 변경하지 않는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 장치.
제12항에 있어서, 상기 마지막 전환 구간 필터는,
적어도 하나의 CP 없는 OFDM 심볼 길이만큼 FBMC 심볼 전송 시 절단된 위치의 에너지 레벨이 미리 설정된 임계값 이내인 경우 상기 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 특성을 변경하지 않는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 장치.
제10항에 있어서,
상기 무전환 구간 필터의 에너지 분포 특성은 첨두 밀집형인, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 장치.
제10항에 있어서,
상기 무전환 구간 필터의 에너지 분포 특성은 말미 밀집형인, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 장치.
제10항에 있어서, 상기 필터 특성의 변경은,
상기 FBMC 심볼의 절단된 위치의 에너지 값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우 절단 지점의 에너지가 영(0, zero)이 되도록 설정하고 전송되는 FBMC 심볼에서 절단 위치로부터 가장 인접한 에너지 레벨 변곡점과 절단 지점까지를 선형 그래프 분포를 갖도록 변경하는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 장치.
제10항에 있어서, 상기 필터의 에너지 특성 변경은,
상기 무전환 구간에서 전송되는 FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 특성 함수를 f(x)라 할 때, 상기 FBMC 심볼의 절단된 위치(b)와 전송되는 FBMC 심볼에서 절단 위치로부터 가장 인접한 에너지 레벨 변곡점(a)간의 에너지 특성을 g(x)라 할면, 와 같이 필터의 에너지 특성을 변경하는, 필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 상기 FBMC 심볼의 송신 장치.
OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation)-필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 OQAM-FBMC 심볼의 송신 방법에 있어서,
OQAM-FBMC 심볼의 중첩 팩터에 따라 전환 구간 및 무전환 구간을 설정하는 단계;
상기 중첩 팩터에 따라 설정된 전환 구간에서 전송되지 않는 OQAM-FBMC 심볼의 구간을 절단하여 제거하는 단계;
상기 절단되어 전송할 OQAM-FBMC 심볼 내부의 정상 시점 전송 내부 심볼들과 지연 전송 내부 심볼들 각각에 대하여 상기 무전환 구간에 적용할 필터의 에너지 분포 특성을 변경하여 필터링하는 단계;
상기 무전환 구간에서 전송할 OQAM-FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 분포 특성에 따라 필터링하는 단계; 및
상기 필터링된 각각의 OQAM-FBMC 심볼들을 각각의 송신 시점에 맞춰 전송하는 단계;를 포함하는, OQAM-FBMC 시스템에서 상기 OQAM-FBMC 심볼의 송신 방법.
제19항에 있어서, 상기 필터의 에너지 특성 변경은,
상기 무전환 구간에서 전송되는 OQAM-FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 특성 함수를 f(x)라 할 때, 상기 OQAM-FBMC 심볼의 정상 시점 전송 내부 심볼들 및 지연 전송 내부 심볼들 각각에 대하여 절단된 위치(b)와 전송되는 OQAM-FBMC 심볼에서 절단 위치로부터 가장 인접한 에너지 레벨 변곡점(a)간의 에너지 특성을 g(x)라 할면, 와 같이 필터의 에너지 특성을 변경하는, OQAM-FBMC 시스템에서 상기 OQAM-FBMC 심볼의 송신 방법.
OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation)-필터뱅크 다중반송파(FBMC) 시스템에서 OQAM-FBMC 심볼의 송신 장치에 있어서,
송신할 OQAM-FBMC 심볼을 첨두 전환 구간 필터, 무전환 구간 필터 및 마지막 전환 구간 필터 중 하나로 입력되도록 스위칭하는 스위치;
입력된 OQAM-FBMC 심볼 중 첨두 전환 구간을 제거하고, 상기 무전환 구간에 적용하는 에너지 분포 특성을 첨두 전환 구간을 절단하여 송신되는 OQAM-FBMC 심볼의 정상 시점 전송 내부 심볼들의 전송되는 심볼의 개수에 따라 에너지 분포 특성을 변경하는 상기 전환 구간 필터;
입력된 OQAM-FBMC 심볼 중 마지막 전환 구간을 제거하고, 상기 무전환 구간에 적용하는 에너지 분포 특성을 마지막 전환 구간을 절단하여 송신되는 OQAM-FBMC 심볼의 지연 전송 내부 심볼들의 전송되는 심볼 개수에 따라 에너지 분포 특성을 변경하는 상기 마지막 전환 구간 필터;
입력된 OQAM-FBMC 심볼 전체를 무전환 구간에서 송신하도록 필터링하는 상기 무전환 구간 필터;
상기 첨두 전환 구간 필터, 상기 마지막 전환 구간 필터 및 상기 무전환 구간 필터로부터 출력된 각각의 OQAM-FBMC 심볼들을 병/직렬 변환하는 병/직렬 변환부; 및
상기 스위치의 스위칭 동작 및 상기 각 필터들을 제어하는 제어부;를 포함하는, OQAM-FBMC 시스템에서 OQAM-FBMC 심볼의 송신 장치.
제21항에 있어서, 상기 필터의 에너지 특성 변경은,
상기 무전환 구간에서 전송되는 OQAM-FBMC 심볼에 적용할 필터의 에너지 특성 함수를 f(x)라 할 때, 상기 OQAM-FBMC 심볼의 정상 시점 전송 내부 심볼들 및 지연 전송 내부 심볼들 각각에 대하여 절단된 위치(b)와 전송되는 OQAM-FBMC 심볼에서 절단 위치로부터 가장 인접한 에너지 레벨 변곡점(a)간의 에너지 특성을 g(x)라 하면, 와 같이 필터의 에너지 특성을 변경하는, OQAM-FBMC 시스템에서 상기 OQAM-FBMC 심볼의 송신 장치.