KR20170126298A - 에프티엔 신호 송신장치 및 그 방법 - Google Patents

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곽상운
윤정일
백명선
김영수
임형수
허남호
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한국전자통신연구원
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Abstract

에프티엔 신호 송신장치 및 그 방법이 개시된다. 일 실시 예에 따른 신호 송신장치는, 데이터 심볼 시퀀스를 에프티엔 변조한 에프티엔 데이터 신호가 파일럿 심볼에 미치는 간섭을 추정하고 추정된 간섭을 상쇄하기 위해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 파일럿 간섭 추정 및 보상부와, 보상된 파일럿 심볼 시퀀스에 에프티엔 펄스 성형을 수행하여, 파일럿 심볼 간의 간섭이 발생하지 않는 에프티엔 파일럿 신호를 생성하는 파일럿 에프티엔 변조부와, 에프티엔 데이터 신호와 에프티엔 파일럿 신호를 송신하는 송신부를 포함한다.

Description

에프티엔 신호 송신장치 및 그 방법 {FTN signal transmitting apparatus and method thereof}
본 발명은 신호처리 및 송신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에프티엔(Faster-Than-Nyquist: FTN, 이하 FTN이라 칭함) 신호처리 및 송신 기술에 관한 것이다.
일반적인 전송 방식은 주어진 대역폭 내에서 심볼 간의 간섭 없이 신호를 전송하기 위하여 펄스 성형 모양 및 속도가 정해진다. 이를 나이퀴스트 펄스(Nyquist pulse) 성형 방법이라 하며, 나이퀴스트 펄스 성형 방법은 심볼 간 간섭 없이 주어진 대역폭에서 최대 전송률을 가질 수 있다.
나이퀴스트 펄스 성형 방법을 이용하는 전송 시스템에서 전송률을 높이기 위해서는 펄스의 성형 주기를 감소시켜 전송하거나, 심볼 변조 레벨을 높이는 방법이 있다. 그러나 펄스 성형 주기를 감소시키는 방법은 더 많은 대역폭을 요구하고, 심볼 변조 레벨을 높이는 방법은 동일한 수준의 신호 검출을 위해 더 높은 신호 대 잡음비를 요구한다. 이러한 이유로 동일한 대역폭 내에서 더 높은 변조 레벨을 사용하지 않고 전송률을 높이는 방법인 FTN 전송 기술이 연구되었다.
FTN 전송 기술은 대역폭에 의해 주어지는 펄스 성형 형태는 그대로 유지하면서, 펄스 주기를 더 빠르게 하여 신호를 전송하는 방법이다. 이는 필연적으로 송신신호에 심볼 간 간섭(Inter-symbol-interference: ISI)을 발생시키지만, 동일 대역폭에서 기존의 나이퀴스트 성형 방법보다 높은 전송 속도를 얻을 수 있다. 펄스 성형 모양은 그대로 두고 펄스를 심볼 간 간섭 없이 전송할 수 있는 전송 주기보다 빠른 주기로 전송하게 되면, 심볼 간에 중첩이 일어나면서 간섭이 발생한다. 이때 수신 장치에서 중첩에 의한 간섭의 패턴을 미리 알고 있으면, 원래 신호에 인위적인 간섭을 발생시킨 기준 신호를 생성하고 수신 신호와 비교하여 간섭이 제거된 신호 복원이 가능하다.
대부분의 무선 통신 시스템에서는 수신기에서의 초기 시스템 동기 및 반송파 위상 동기화를 위하여 파일럿 신호(Pilot signal)를 사용한다. 파일럿 신호는 실제 데이터를 전송하지 않으나, 송수신기 간에 미리 약속된 신호를 송수신함으로써 코히어런트 검파(Coherent detection)를 가능하게 하는데, FTN 전송 기술이 적용된 시스템의 경우, 심볼 간 간섭에 의해 파일럿 신호가 왜곡된다.
일 실시 예에 따라, FTN 전송 기술이 적용된 통신 시스템에서 추가 대역폭 사용 없이 파일럿 신호를 왜곡 없이 송수신할 수 있는 FTN 신호 송신장치 및 그 방법을 제안한다.
일 실시 예에 따른 신호 송신장치는, 데이터 심볼 시퀀스를 FTN 변조한 FTN 데이터 신호가 파일럿 심볼에 미치는 간섭을 추정하고 추정된 간섭을 상쇄하기 위해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 파일럿 간섭 추정 및 보상부와, 보상된 파일럿 심볼 시퀀스에 FTN 펄스 성형을 수행하여, 파일럿 심볼 간의 간섭이 발생하지 않는 FTN 파일럿 신호를 생성하는 파일럿 FTN 변조부와, FTN 데이터 신호와 FTN 파일럿 신호를 송신하는 송신부를 포함한다.
신호 송신장치는, 데이터 심볼을 변조하는 데이터 심볼 변조부와, 변조된 데이터 심볼 시퀀스와 제로 파일럿 심볼 시퀀스를 맵핑하는 제1 심볼 맵퍼와, 제1 심볼 맵퍼의 출력 심볼 시퀀스에, FTN 펄스 성형을 수행하여 FTN 데이터 신호를 생성하고, 생성된 FTN 데이터 신호를 파일럿 간섭 추정 및 보상부에 제공하는 데이터 FTN 변조부를 더 포함한다. 제1 심볼 맵퍼는 변조된 데이터 심볼 시퀀스에, 파일럿 심볼 위치는 0이 삽입된 심볼 시퀀스를 출력할 수 있다.
신호 송신장치는, 파일럿 심볼을 생성하는 파일럿 심볼 생성부와, 생성된 파일럿 심볼 시퀀스와 제로 데이터 심볼 시퀀스를 맵핑하고 맵핑에 따른 출력 시퀀스를 파일럿 간섭 추정 및 보상부에 제공하는 제2 심볼 맵퍼를 더 포함할 수 있다. 심볼 맵퍼는 파일럿 심볼 시퀀스에, 데이터 심볼 위치는 0이 삽입된 심볼 시퀀스를 출력할 수 있다. 파일럿 간섭 추정 및 보상부는, FTN 데이터 신호와 제2 심볼 맵퍼의 출력 시퀀스를 입력받아, 제2 심볼 맵퍼의 출력 시퀀스의 파일럿 심볼 위치에서 FTN 데이터 신호의 파일럿 심볼 위치 값을 뺀 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성할 수 있다.
파일럿 FTN 변조부는, 파일럿 간섭 추정 및 보상부를 통해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 대상으로 데이터 심볼의 FTN 펄스 성형과는 독립적으로 FTN 펄스 성형을 수행하여 FTN 파일럿 신호를 생성할 수 있다. 파일럿 FTN 변조부는, 파일럿 FTN 전송 파라미터를 이용하여 파일럿 보상 값을 FTN 펄스 성형하되, 파일럿 FTN 전송 파라미터는 데이터 심볼 FTN 전송 파라미터보다 작을 수 있다. 파일럿 FTN 변조부는 파일럿 FTN 전송 파라미터를 이용하여 파일럿 보상 값을 FTN 펄스 성형하되, 파일럿 FTN 전송 파라미터와, 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과는 양의 정수일 수 있다. 파일럿 FTN 변조부는, 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수는 1이 되지 않도록 파일럿 심볼을 배치할 수 있다.
파일럿 FTN 변조부는, 파일럿 FTN 전송 파라미터가 데이터 심볼 FTN 전송 파라미터보다 작은 제1 조건과, 파일럿 FTN 전송 파라미터 및 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과는 양의 정수인 제2 조건을 만족할 수 있도록 FTN 펄스 성형 및 파일럿 심볼 배치를 수행할 수 있다.
신호 송신장치는, FTN 데이터 신호와 FTN 파일럿 신호를 합산하여 FTN 송신신호를 생성하고 생성된 FTN 송신신호를 송신부에 제공하는 합산부를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 신호 송신방법은, 데이터 심볼 시퀀스를 FTN 변조한 FTN 데이터 신호가 파일럿 심볼에 미치는 간섭을 추정하고 추정된 간섭을 상쇄하기 위해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 단계와, 파일럿 FTN 전송 파라미터를 결정하는 단계와, 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 대상으로 결정된 파일럿 FTN 전송 파라미터를 이용한 FTN 펄스 성형을 수행하여, 파일럿 심볼 간의 간섭이 발생하지 않는 FTN 파일럿 신호를 생성하는 단계와, FTN 데이터 신호와 FTN 파일럿 신호를 송신하는 단계를 포함한다.
신호 송신방법은, 데이터 심볼을 변조하고, 변조된 데이터 심볼 시퀀스와 제로 파일럿 심볼 시퀀스를 제1 맵핑하는 단계와, 제1 맵핑에 따른 출력 심볼 시퀀스에, FTN 펄스 성형을 수행하여 FTN 데이터 신호를 생성하는 단계와, 파일럿 심볼을 생성하고, 생성된 파일럿 심볼 시퀀스와 제로 데이터 심볼 시퀀스를 제2 맵핑하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 단계에서, FTN 데이터 신호와 제2 맵핑에 따른 출력 시퀀스를 입력받아, 맵핑에 따른 출력 시퀀스의 파일럿 심볼 위치에서 FTN 데이터 신호의 파일럿 심볼 위치 값을 뺀 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성할 수 있다.
파일럿 FTN 전송 파라미터를 결정하는 단계에서, 파일럿 FTN 전송 파라미터가 데이터 심볼 FTN 전송 파라미터보다 작도록 파일럿 FTN 전송 파라미터를 결정할 수 있다. 파일럿 FTN 전송 파라미터를 결정하는 단계에서, 파일럿 FTN 전송 파라미터와, 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과가 양의 정수가 되도록 파일럿 FTN 전송 파라미터를 결정할 수 있다.
FTN 파일럿 신호를 생성하는 단계에서, 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 대상으로 데이터 심볼의 FTN 펄스 성형과는 독립적으로 FTN 펄스 성형을 수행하여 FTN 파일럿 신호를 생성할 수 있다. FTN 파일럿 신호를 생성하는 단계에서, 파일럿 FTN 전송 파라미터가 데이터 심볼 FTN 전송 파라미터보다 작은 제1 조건과, 파일럿 FTN 전송 파라미터 및 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과는 양의 정수인 제2 조건을 만족할 수 있도록 FTN 펄스 성형 및 파일럿 심볼 배치를 수행할 수 있다. FTN 파일럿 신호를 생성하는 단계에서, 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수는 1이 되지 않도록 파일럿 심볼을 배치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, FTN 신호 송신 시에 주파수 이용 효율을 높이면서, 송신신호의 파일럿 심볼의 왜곡을 없앨 수 있다. 이때, 파일럿 신호는 원하는 값으로 왜곡 없이 전송하면서, 동시에 FTN 전송 이득은 손실되지 않는다. 또한, FTN 기술이 적용되는 방송 및 통신 시스템에서 추가 대역폭 사용 없이 파일럿 신호를 왜곡 없이 송신할 수 있다. 나아가, 기존의 나이퀴스트 전송 기반 통신 시스템의 동기 알고리즘을 이용하여 초기 시스템 동기 및 반송파 위상 동기화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 송신장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파일럿 배치 및 FTN 펄스 성형이 적용된 송신신호의 파형도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FTN 신호 송신방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 송신장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 신호 송신장치(1)는 데이터 심볼 변조부(10), 제1 심볼 맵퍼(11), 데이터 FTN 변조부(12), 파일럿 심볼 생성부(13), 제2 심볼 맵퍼(14), 파일럿 간섭 추정 및 보상부(15), 파일럿 FTN 변조부(16), 합산부(17) 및 송신부(18)를 포함한다.
FTN 전송방식은 필연적으로 심볼 간의 간섭을 발생시키므로 파일럿 신호에 왜곡이 일어난다. 이러한 왜곡을 피하기 위하여 파일럿 신호에 미치는 간섭을 사전에 추정 및 상쇄하여 전송하는 방식을 고려할 수 있다. 해당 방식을 적용하면 파일럿 신호는 왜곡 없이 설계할 수 있다. 그러나 파일럿 보상 값을 어떻게 펄스 성형하느냐에 따라 FTN 전송 이득을 손실하거나 새로운 간섭이 발생할 수 있다. 예를 들어, 간섭 상쇄를 위한 파일럿 보상 값을 나이퀴스트 펄스 성형하게 되면, 전송 신호가 차지하는 대역이 넓어져 FTN 전송에 의해 얻은 전송 효율 이득이 손실된다. 데이터 심볼과 동일한 FTN 펄스 성형 방법을 적용하면, 인접하는 데이터 심볼에 의한 간섭을 보상하여 파일럿 신호를 생성하지만, 보상된 파일럿 신호를 펄스 성형하는 과정에서 인접하는 파일럿 신호 간의 간섭이 발생하여 파일럿 보상 값이 왜곡될 수 있다.
본 발명은 파일럿 신호는 원하는 값으로 왜곡 없이 전송하면서, 동시에 FTN 전송 이득은 손실하지 않는 파일럿 심볼 배치 및 펄스 성형 기술을 제안한다. 예를 들어, 데이터 심볼에 대한 FTN 펄스 성형 과정에 따른 데이터 심볼 간섭을 추정하고, 파일럿 심볼 위치에서의 데이터 심볼 간섭량이 더해지는 것을 감안하여 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성한다. 그리고 보상된 파일럿 심볼 시퀀스에 미리 설정된 조건을 만족하는 FTN 펄스 성형 과정을(데이터 심볼과는 독립적으로 이루어짐) 거쳐 파일럿 심볼 간의 간섭이 발생하지 않도록 FTN 파일럿 신호를 생성한다. 이러한 파일럿 심볼 배치 및 펄스 성형 방법은 FTN 기반 방송 및 통신 시스템에 적용할 수 있다. 이하, 도 1을 참조로 하여, 전술한 파일럿 심볼 배치 및 펄스 성형을 수행하는 신호 송신장치의 각 구성에 대해 설명한다.
데이터 심볼 변조부(10)는 데이터 심볼을 변조하고, 파일럿 심볼 생성부(13)는 목표하는 파일럿 심볼을 생성한다. 데이터 심볼 변조방식은 특정 방식에 한정하지 않는데, 예를 들어, BPSK 변조, QPSK 변조방식을 이용하여 변조할 수 있다.
제1 심볼 맵퍼(11)는 데이터 심볼 변조부(10)에서 변조된 데이터 심볼 시퀀스와 제로(zero) 파일럿 심볼 시퀀스를 맵핑한다. 제2 심볼 맵퍼(14)는 파일럿 심볼 생성부(13)에서 생성된 파일럿 심볼 시퀀스와 제로 데이터 심볼 시퀀스를 맵핑한다. 제1 심볼 맵퍼(11)와 제2 심볼 맵퍼(14)의 출력 심볼 시퀀스의 길이는 동일하며, 데이터 심볼과 파일럿 심볼의 맵핑 방법도 동일하다. 다만, 제1 심볼 맵퍼(11)는 심볼 맵핑 과정에서 파일럿 심볼 위치를 0으로 삽입하고 제2 심볼 맵퍼(14)는 심볼 맵핑 과정에서 데이터 심볼 위치를 0으로 삽입한다. 즉, 제1 심볼 맵퍼(11)의 출력은 데이터 심볼 시퀀스에 파일럿 심볼 위치는 0이 삽입된 심볼 시퀀스가 되며, 제2 심볼 맵퍼(14)의 출력은 목표로 하는 파일럿 심볼 시퀀스에 데이터 심볼 위치는 0이 삽입된 심볼 시퀀스가 된다.
데이터 FTN 변조부(12)는 제1 심볼 맵퍼(11)의 출력 심볼 시퀀스에, 데이터 심볼을 위한 FTN 펄스 성형을 수행하여 FTN 데이터 신호를 생성한다. FTN 데이터 신호는 파일럿 심볼에 해당되는 위치 값에 인접한 데이터 심볼들에 의한 FTN 간섭이 더해진다.
파일럿 간섭 추정 및 보상부(15)는 데이터 심볼 시퀀스를 FTN 변조한 FTN 데이터 신호가 파일럿 심볼에 미치는 간섭을 추정하고 추정된 간섭을 상쇄하는 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성한다. 파일럿 간섭 추정 및 보상부(15)는 데이터 FTN 변조부(12)의 FTN 데이터 신호와 제2 심볼 맵퍼(14)의 출력 시퀀스를 입력받아, 제2 심볼 맵퍼(14)의 출력 시퀀스의 파일럿 심볼 위치에서 FTN 데이터 신호의 파일럿 심볼 위치 값을 뺀 ('-' 연산), 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성한다. 이때, 파일럿 심볼 위치만 보상하며, 데이터 심볼 위치는 0이다.
파일럿 FTN 변조부(16)는 파일럿 간섭 추정 및 보상부(15)를 통해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스에 FTN 펄스 성형을 수행하여, 파일럿 심볼 간의 간섭이 발생하지 않는 FTN 파일럿 신호를 생성한다. 파일럿 FTN 변조부(16)는 보상된 파일럿 심볼 시퀀스에 파일럿 심볼끼리 간섭이 발생하지 않는 특정 조건의 FTN 변조 과정을 통해 FTN 파일럿 신호를 생성할 수 있다. 파일럿 FTN 변조부(16)의 FTN 펄스 성형은 데이터 FTN 변조부(12)의 FTN 펄스 성형과는 독립적으로 이루어질 수 있다.
합산부(17)는 파일럿 FTN 변조부(16)에서 생성된 FTN 파일럿 신호와 데이터 FTN 변조부(12)에서 생성된 FTN 데이터 신호를 합산하여 FTN 송신신호를 생성한다. 송신부(18)는 합산부(17)에서 생성된 FTN 송신신호를 신호 수신장치에 송신한다.
일 실시 예에 따른 파일럿 FTN 변조부(16)의 FTN 펄스 성형과 제2 심볼 맵퍼(14)에서의 파일럿 심볼 배치는 다음 조건을 만족하도록 한다. 즉, 파일럿 보상 값과 데이터 심볼 모두를 FTN 펄스 성형하여 송신하는데, 파일럿 심볼에 의해 FTN 전송 이득이 손실되지 않게 하기 위해, 수식 (1)에서와 같이 파일럿 FTN 전송 파라미터(
Figure pat00001
)가 데이터 심볼 FTN 전송 파라미터(
Figure pat00002
보다 작아야 설정한다. 파일럿 FTN 전송 파라미터(
Figure pat00003
)는 0과 1 사이의 범위 값을 가질 수 있다. 파일럿 FTN 전송 파라미터(
Figure pat00004
)의 값에 따라 FTN 파일럿 신호의 펄스 성형 모양이 결정될 수 있다.
Figure pat00005
... (1)
수식 (1)의 조건을 만족하면서, 동시에 파일럿 신호의 배치 및 파일럿 FTN 전송 파라미터를 수식 (2)와 같은 조건을 만족하도록 설정한다.
Figure pat00006
... (2)
이때,
Figure pat00007
은 파일럿 신호의 배치 시에, 파일럿 심볼 간의 간격들의 최대 공약수이다. 수식 (2)에 의하면,
Figure pat00008
와
Figure pat00009
의 곱 연산결과는 양의 정수가 되어야 한다. 수식 (1)과 수식 (2)의 조건을 동시에 만족하면, FTN 송신신호에서 데이터 FTN 전송 효율 이득을 그대로 유지하면서 파일럿 신호의 왜곡을 피할 수 있다.
일례로,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
의 FTN 전송 파라미터로 데이터 심볼과 파일럿 보상 값을 각각 FTN 펄스 성형하고, 파일럿 신호를 송신신호에서 짝수 번째 위치에만 배치하거나, 홀수 번째 위치에만 배치하면(즉,
Figure pat00012
은 2 또는 2의 배수), 데이터 FTN 전송 이득은 손실하지 않으면서 파일럿 심볼을 왜곡 없이 전송할 수 있다.
Figure pat00013
이므로 특정 파일럿 심볼로부터
Figure pat00014
간격만큼 떨어진 파일럿 심볼 간에는 제로 크로싱(zero-crossing)을 하여 FTN 간섭 영향이 없기 때문이다. 이때의 송신신호 파형은 도 2에 도시된 바와 같다.
Figure pat00015
은 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수이다. 파일럿 심볼의 수가
Figure pat00016
일 때 파일럿 심볼 간의 간격의 수는
Figure pat00017
개이므로,
Figure pat00018
개의 파일럿 심볼 간 간격의 최대 공약수이다. 이때,
Figure pat00019
=1이면 수식 (2)를 만족하기 위하여
Figure pat00020
, 즉 나이퀴스트 전송으로 파일럿 보상 값을 전송해야 하므로 FTN 전송 효율 이득을 얻을 수 없다. 따라서
Figure pat00021
와
Figure pat00022
을 고려하여
Figure pat00023
=1이 되지 않도록 파일럿 패턴을 설계한다.
결론적으로 본 발명에 따른 신호 송신방법은 데이터 심볼과 파일럿 신호를 독립적으로 생성 및 펄스 성형하는 구조로, 추가 대역폭을 사용하지 않는 범위 내에서 파일럿 심볼 간에 제로 크로싱을 하도록
Figure pat00024
을 결정하여 서로 간에 간섭을 회피하는 방법이라 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파일럿 배치 및 FTN 펄스 성형이 적용된 송신신호의 파형도이다.
도 2를 참조하면,
Figure pat00025
이 2 또는 2의 배수로 파일럿 신호(P#1, P#2, P#3)가 송신신호에서 홀수 번째 위치에만 배치되고 있다. 파일럿 신호(P#1, P#2, P#3)가 실리는 펄스가 매 파일럿 위치에서 제로 크로싱을 하여 간섭이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. 도 2에서 축은 시간 또는 주파수일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FTN 신호 송신방법을 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 신호 송신장치는 데이터 심볼을 변조(300)하고, 변조된 데이터 심볼 시퀀스와 제로 파일럿 심볼 시퀀스를 제1 맵핑한다(302). 제1 심볼 맵핑 단계(302)에서, 변조된 데이터 심볼 시퀀스에, 파일럿 심볼 위치는 0이 삽입된 심볼 시퀀스를 출력할 수 있다. 이어서, 제1 맵핑에 따른 출력 심볼 시퀀스에, 데이터 심볼을 위한 FTN 펄스 성형을 수행하여 FTN 데이터 신호를 생성한다(304).
FTN 데이터 신호 생성과는 독립적으로, 파일럿 심볼을 생성(301)하고, 생성된 파일럿 심볼 시퀀스와 제로 데이터 심볼 시퀀스를 제2 맵핑한다(303). 제2 심볼 맵핑 단계(303)에서, 파일럿 심볼 시퀀스에, 데이터 심볼 위치는 0이 삽입된 심볼 시퀀스를 출력할 수 있다. 이어서, FTN 데이터 신호가 파일럿 심볼에 미치는 간섭을 추정하고 추정된 간섭을 상쇄하기 위해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성한다(305). 파일럿 간섭 추정 및 보상 단계(305)에서, 신호 송신장치는 FTN 데이터 신호와 제2 맵핑에 따른 출력 시퀀스를 입력 받아, 맵핑에 따른 출력 시퀀스의 파일럿 심볼 위치에서 FTN 데이터 신호의 파일럿 심볼 위치 값을 뺀 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성할 수 있다.
이어서, 파일럿 FTN 전송 파라미터를 결정(306)하고, 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 대상으로 결정된 파일럿 FTN 전송 파라미터를 이용하여 FTN 펄스 성형을 수행하여 파일럿 심볼 간의 간섭이 발생하지 않는 FTN 파일럿 신호를 생성한다(307).
파일럿 FTN 전송 파라미터 결정 단계(306)에서, 신호 송신장치는 파일럿 FTN 전송 파라미터가 데이터 심볼 FTN 전송 파라미터보다 작도록 파일럿 FTN 전송 파라미터를 결정할 수 있다. 또한, 파일럿 FTN 전송 파라미터와, 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과가 양의 정수가 되도록 파일럿 FTN 전송 파라미터를 결정할 수 있다. 이때, 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수는 1이 아닐 수 있다.
FTN 파일럿 신호 생성 단계(307)에서, 신호 송신장치는 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 대상으로 데이터 심볼의 FTN 펄스 성형과는 독립적으로 FTN 펄스 성형을 수행하여 FTN 파일럿 신호를 생성할 수 있다. FTN 파일럿 신호 생성 단계(307)에서, 신호 송신장치는 파일럿 FTN 전송 파라미터가 데이터 심볼 FTN 전송 파라미터보다 작은 제1 조건과, 파일럿 FTN 전송 파라미터 및 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과는 양의 정수인 제2 조건을 모두 만족할 수 있도록 FTN 펄스 성형 및 파일럿 심볼 배치를 수행할 수 있다. FTN 파일럿 신호 생성 단계(307)에서, 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수는 1이 되지 않도록 파일럿 심볼을 배치할 수 있다.
이어서, 신호 송신장치는 FTN 데이터 신호와 FTN 파일럿 신호를 합산하여 FTN 송신신호를 생성(308)하고, FTN 송신신호를 신호 수신장치에 송신한다(309).
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 신호 송신장치 10: 데이터 심볼 변조부
11: 제1 심볼 맵퍼 12: 데이터 FTN 변조부
13: 파일럿 심볼 생성부 14: 제2 심볼 맵퍼
15: 파일럿 간섭 추정 및 보상부 16: 파일럿 FTN 변조부
17: 합산부 18: 송신부

Claims (20)

  1. 데이터 심볼 시퀀스를 에프티엔 변조한 에프티엔 데이터 신호가 파일럿 심볼에 미치는 간섭을 추정하고 추정된 간섭을 상쇄하기 위해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 파일럿 간섭 추정 및 보상부;
    보상된 파일럿 심볼 시퀀스에 에프티엔 펄스 성형을 수행하여, 파일럿 심볼 간의 간섭이 발생하지 않는 에프티엔 파일럿 신호를 생성하는 파일럿 에프티엔 변조부; 및
    에프티엔 데이터 신호와 에프티엔 파일럿 신호를 송신하는 송신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 송신장치는
    데이터 심볼을 변조하는 데이터 심볼 변조부;
    변조된 데이터 심볼 시퀀스와 제로 파일럿 심볼 시퀀스를 맵핑하는 제1 심볼 맵퍼; 및
    상기 제1 심볼 맵퍼의 출력 심볼 시퀀스에, 에프티엔 펄스 성형을 수행하여 에프티엔 데이터 신호를 생성하고, 생성된 에프티엔 데이터 신호를 상기 파일럿 간섭 추정 및 보상부에 제공하는 데이터 에프티엔 변조부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 심볼 맵퍼는
    변조된 데이터 심볼 시퀀스에, 파일럿 심볼 위치는 0이 삽입된 심볼 시퀀스를 출력하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 송신장치는
    파일럿 심볼을 생성하는 파일럿 심볼 생성부; 및
    생성된 파일럿 심볼 시퀀스와 제로 데이터 심볼 시퀀스를 맵핑하고 맵핑에 따른 출력 시퀀스를 상기 파일럿 간섭 추정 및 보상부에 제공하는 제2 심볼 맵퍼;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2 심볼 맵퍼는
    파일럿 심볼 시퀀스에, 데이터 심볼 위치는 0이 삽입된 심볼 시퀀스를 출력하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 파일럿 간섭 추정 및 보상부는
    에프티엔 데이터 신호와 제2 심볼 맵퍼의 출력 시퀀스를 입력받아, 제2 심볼 맵퍼의 출력 시퀀스의 파일럿 심볼 위치에서 에프티엔 데이터 신호의 파일럿 심볼 위치 값을 뺀 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 에프티엔 변조부는
    상기 파일럿 간섭 추정 및 보상부를 통해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 대상으로 데이터 심볼의 에프티엔 펄스 성형과는 독립적으로 에프티엔 펄스 성형을 수행하여 에프티엔 파일럿 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 에프티엔 변조부는
    파일럿 에프티엔 전송 파라미터를 이용하여 파일럿 보상 값을 에프티엔 펄스 성형하되, 파일럿 에프티엔 전송 파라미터는 데이터 심볼 에프티엔 전송 파라미터보다 작은 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 에프티엔 변조부는
    파일럿 에프티엔 전송 파라미터를 이용하여 파일럿 보상 값을 에프티엔 펄스 성형하되, 파일럿 에프티엔 전송 파라미터 및 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과는 양의 정수인 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 파일럿 에프티엔 변조부는
    상기 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수는 1이 되지 않도록 파일럿 신호를 배치하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 에프티엔 변조부는
    파일럿 에프티엔 전송 파라미터가 데이터 심볼 에프티엔 전송 파라미터보다 작은 제1 조건과, 파일럿 에프티엔 전송 파라미터 및 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과는 양의 정수인 제2 조건을 만족할 수 있도록 에프티엔 펄스 성형 및 파일럿 심볼 배치를 수행하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 송신장치는
    에프티엔 데이터 신호와 에프티엔 파일럿 신호를 합산하여 에프티엔 송신신호를 생성하고 생성된 에프티엔 송신신호를 상기 송신부에 제공하는 합산부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신장치.
  13. 데이터 심볼 시퀀스를 에프티엔 변조한 에프티엔 데이터 신호가 파일럿 심볼에 미치는 간섭을 추정하고 추정된 간섭을 상쇄하기 위해 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 단계;
    파일럿 에프티엔 전송 파라미터를 결정하는 단계;
    보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 대상으로 상기 결정된 파일럿 에프티엔 전송 파라미터를 이용한 에프티엔 펄스 성형을 수행하여, 파일럿 심볼 간의 간섭이 발생하지 않는 에프티엔 파일럿 신호를 생성하는 단계; 및
    에프티엔 데이터 신호와 에프티엔 파일럿 신호를 송신하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 신호 송신방법은
    데이터 심볼을 변조하고, 변조된 데이터 심볼 시퀀스와 제로 파일럿 심볼 시퀀스를 제1 맵핑하는 단계; 및
    제1 맵핑에 따른 출력 심볼 시퀀스에, 에프티엔 펄스 성형을 수행하여 에프티엔 데이터 신호를 생성하는 단계; 및
    파일럿 심볼을 생성하고, 생성된 파일럿 심볼 시퀀스와 제로 데이터 심볼 시퀀스를 제2 맵핑하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 단계는
    에프티엔 데이터 신호와 제2 맵핑에 따른 출력 시퀀스를 입력받아, 맵핑에 따른 출력 시퀀스의 파일럿 심볼 위치에서 에프티엔 데이터 신호의 파일럿 심볼 위치 값을 뺀 보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 파일럿 에프티엔 전송 파라미터를 결정하는 단계는
    파일럿 에프티엔 전송 파라미터가 데이터 심볼 에프티엔 전송 파라미터보다 작도록 파일럿 에프티엔 전송 파라미터를 결정하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 파일럿 에프티엔 전송 파라미터를 결정하는 단계는
    파일럿 에프티엔 전송 파라미터와, 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과가 양의 정수가 되도록 파일럿 에프티엔 전송 파라미터를 결정하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 에프티엔 파일럿 신호를 생성하는 단계는
    보상된 파일럿 심볼 시퀀스를 대상으로 데이터 심볼의 에프티엔 펄스 성형과는 독립적으로 에프티엔 펄스 성형을 수행하여 에프티엔 파일럿 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 에프티엔 파일럿 신호를 생성하는 단계는
    파일럿 에프티엔 전송 파라미터가 데이터 심볼 에프티엔 전송 파라미터보다 작은 제1 조건과, 파일럿 에프티엔 전송 파라미터 및 파일럿 심볼 간 간격들의 최대 공약수의 곱 연산결과는 양의 정수인 제2 조건을 만족할 수 있도록 에프티엔 펄스 성형 및 파일럿 심볼 배치를 수행하는 것을 특징으로 하는 신호 송신방법.
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