KR20220153838A - Ofdm 통신 시스템, ofdm 통신 시스템의 송신부 및 ofdm 통신 시스템의 수신부 - Google Patents
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Abstract
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템, FDM 통신 시스템의 송신부 및 OFDM 통신 시스템의 수신부가 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템은 사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위로 분할하고, 가용 채널 주파수 채널 정보에 기초하여 전송속도의 증가에 따라 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 이용하여 OFDM 신호를 분할하고 분할된 OFDM 신호를 합성하여 송신하는 송신부; 및 OFDM 신호를 송신하기 위해 사용하는 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 수신된 OFDM 신호를 기저대역 신호로 복원시키는 수신부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 주파수 효율성을 높이기 위한 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템, FDM 통신 시스템의 송신부, 및 OFDM 통신 시스템의 수신부에 관한 것이다.
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템은 전송 용량의 증대 및 자원 할당의 유연성 등의 이점을 가지고 있다. OFDM 통신 시스템은 전송 용량의 증대 및 자원 할당의 유연성 등의 이점을 가지고 있어, 연구 및 개발이 활발하고 상용화된 시스템이다.
이와 같이, OFDM 통신 시스템은 대용량의 전송 속도 및 자원 할당의 유연성에서 유리하며, 차세대 5G 이동 통신에서도 근간을 이루고 있다. 한편, 사회 관계망 서비스(SNS, Social Network Service) 및 개인 방송 등 인터넷 매체의 증가로 전송 속도에 대한 대용량화 요구사항은 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 군 통신 환경에서도 무인화 및 전자 장비의 다양화로 인해 전송 속도에 대한 요구사항은 마찬가지로 증가하고 있다.
한정된 주파수 자원 내에서 대용량 정보를 전송하기 위한 기술은 상용 이동통신 기술에서도 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있다. 특히, CA(carrier aggregation) 기술은 주파수 계획에 따라 복수의 대역을 사용하여 전송 속도를 증가시키는 방법으로 알려져 있다.
그러나, 종래의 CA 기술은 대역을 증가시키기 위해 CC(component carrier)를 증가시켜야 하며, 이때 증가시킨 CC만큼 온전한 프레임(frame)을 구성해야 하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 CA 기술은 각각의 CC를 수신하기 위해 별도의 수신 패스(path)를 구현해야 하는 문제점이 있다. 즉, 종래의 CA 기술은 송신부 및 수신부의 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 주파수 분석/합성 다상 필터 뱅크를 이용하여 한정된 주파수 자원 내에서 전송 속도를 증가시키고, 통신 신뢰성을 강화시키며 항 재밍 기능을 활용할 수 있는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템, FDM 통신 시스템의 송신부, 및 OFDM 통신 시스템의 수신부를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템은 사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위로 분할하고, 가용 채널 주파수 채널 정보에 기초하여 전송속도의 증가에 따라 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 이용하여 OFDM 신호를 분할하고 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하여 송신하는 송신부; 및 상기 OFDM 신호를 송신하기 위해 사용하는 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 상기 수신된 OFDM 신호를 기저대역 신호로 복원시키는 수신부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송신부는 상기 사용 가능한 전체 대역을 상기 최소 채널 단위로 분할하고, 상기 전송속도의 증가에 따라 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하여 OFDM 신호를 분할하는 송신 주파수 분석 필터 뱅크; 상기 송신 주파수 분석 필터 뱅크에 연결되고, 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하는 송신 주파수 합성 필터 뱅크; 및 상기 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 활성화시키는 송신 필터 뱅크 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송신 필터 뱅크 제어부는 상기 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 최소 채널 단위의 주파수 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역에서 상기 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택된 주파수 대역을 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송신부는 재밍 신호를 감지하고, 상기 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 이용하여 OFDM 신호를 분할하고 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하여 송신할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수신부는 상기 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 통과시키는 수신 주파수 분석 필터 뱅크; 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크에 연결되고, 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크를 통과한 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하여 기저대역 신호로 복원시키는 수신 주파수 합성 필터 뱅크; 및 상기 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시켜 합성시키기 위한 채널을 선택하도록 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크 및 상기 수신 주파수 합성 필터 뱅크를 제어하는 수신 필터 뱅크 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수신 필터 뱅크 제어부는 상기 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수신부는 상기 최소 채널 단위의 분할 위치에 따라 불연속 지점을 고려하여 채널 추정을 수행하는 채널 추정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수신부는 재밍 신호를 감지하고, 상기 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 상기 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 상기 수신된 OFDM 신호를 기저대역 신호로 복원시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, OFDM 통신 시스템의 송신부가 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 송신부는 사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위로 분할하고, 전송속도의 증가에 따라 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하여 OFDM 신호를 분할하는 송신 주파수 분석 필터 뱅크; 상기 송신 주파수 분석 필터 뱅크에 연결되고, 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하는 송신 주파수 합성 필터 뱅크; 및 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 활성화시키는 송신 필터 뱅크 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송신 필터 뱅크 제어부는 상기 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 최소 채널 단위의 주파수 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역에서 상기 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택된 주파수 대역을 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송신 필터 뱅크 제어부는 재밍 신호를 감지하고, 상기 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택된 주파수 대역을 활성화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, OFDM 통신 시스템의 수신부가 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 수신부는 상기 OFDM 통신 시스템의 송신부에 의해 최소 채널 단위로 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 통과시키는 수신 주파수 분석 필터 뱅크; 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크에 연결되고, 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크를 통과한 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하여 상기 기저대역 신호로 복원시키는 수신 주파수 합성 필터 뱅크; 및 상기 OFDM 신호를 송신하기 위해 사용되는 채널을 나타내는 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시켜 합성시키기 위한 채널을 선택하도록 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크 및 상기 수신 주파수 합성 필터 뱅크를 제어하는 수신 필터 뱅크 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수신 필터 뱅크 제어부는 상기 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수신부는 상기 최소 채널 단위의 분할 위치에 따라 불연속 지점을 고려하여 채널 추정을 수행하는 채널 추정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수신 필터 뱅크 제어부는 재밍 신호를 감지하고, 상기 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시켜 합성시키기 위한 채널을 선택하고 활성화시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 대역폭 가변 광대역 OFDM시스템에서 분석/합성 다상 필터 뱅크를 활용하여 주파수 대역 증대를 통해 전송 속도를 증가시키거나 통신 신뢰성을 높이고자 할 때, 인접한 신호가 있는 경우 증가한 대역폭을 분할하여 인접 신호에 피해를 주지 않도록 분할 송신 후 수신 시에 재결합하여 통신할 수 있다.
또한, 대역폭 가변 광대역 OFDM시스템에서 분석/합성 다상 필터 뱅크를 활용하여 재밍 신호가 존재하는 경우, 이를 회피하는 기능으로 활용할 수 있으며, 신호의 분할로 인한 성능 열화가 발생하지 않도록 기본적인 채널 추정이 가능하다.
또한, 대역폭 가변 광대역 OFDM시스템에서 분석/합성 다상 필터 뱅크를 활용하여, 변조가 완료된 신호를 채널 단위로 분할 송신한 후 복원하므로 다상 필터 뱅크를 구성하는 추가적인 자원만 소요되고 변/복조 과정에서의 복잡도는 증가하지 않는다.
또한, 종래의 CA(carrier aggregation) 기술은 표준에 명시된 주파수 대역폭만 사용 가능하지만, 대역폭 가변 광대역 OFDM시스템에서 분석/합성 다상 필터 뱅크를 활용하여 최소 채널 단위의 미사용 대역을 사용할 수 있으므로 주파수 효율성 측면에서도 유리하다.
전송 속도를 증가시키기 위한 종래의 다양한 기술이 존재하지만, 성능 열화를 최소화한 상태를 가정하면 사용하는 주파수 대역을 증가시켜야 하는 것은 자명하다. 요구 전송 속도가 변화하는 대역 가변 OFDM시스템은 상용 통신 표준에도 적용되어 있다. WiFi, LTE 등 제한된 주파수 자원 안에서 주파수 대역 증가를 통해 요구 전송 속도를 만족시키기 위해 분석/합성 필터 뱅크를 활용하여 미사용 대역에 임의의 주파수 대역, 임의의 주파수 분할 개수를 할당하여 전송 속도를 만족시킬 수 있다.
또한, 군 통신 환경과 같이 열악한 통신 환경(산악 지형 등)에서 전송 속도뿐만 아니라 통신 신뢰성이 더욱 요구되는 환경에서 적용 가능하다. 예를 들면, 주파수 대역에서 동일한 정보를 반복 전송하는 환경을 고려하면, 반복되는 데이터를 분할 전송하여 신뢰성이 높은 통신 성능 향상이 가능하다. 특히, 재밍(jamming) 환경에서는 경우에 따라, 분할을 통해 재밍 신호를 회피하거나, 확산을 통해 주파수 대역을 증가시켜 재밍에 강인한 신호를 생성할 수도 있다.
더욱이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 제안한 주파수 분석/합성 필터를 사용하여 인지 무선 환경에 응용하여 사용할 수 있다. 주파수 감지(Spectrum sensing) 결과, 또는 주파수 계획에 따라 미사용 주파수 대역을 분할하여 송/수신이 가능하므로 요구 전송 속도를 만족시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 채널 추정 및 보상하는 일반적인 OFDM 통신 시스템을 상정하고 주파수 분할 송신 시 발생할 수 있는 성능 열화를 방지할 수 있는 주파수 분할을 제안할 수 있다. 분할된 주파수를 복구하여 채널 추정을 위해 파일롯(pilot) 심볼을 활용하는 경우, 적어도 하나의 파일럿 심볼을 포함시키고, 분리된 채널간 주파수 추정을 위해 독립적으로 보간(interpolation) 하는 방법을 통해 성능 열화를 최소화할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템의 송신부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부의 신호 처리 결과를 주파수 축 상에 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템과 다른 통신 장치의 대역 점유 상태를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 가능한 전체 대역 내에서 통신 중인 신호들의 주파수 점유 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 측에서 사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위로 복수개 분할한 경우 채널 번호를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 송신부에 OFDM 신호가 통과하는 경로를 나타낸 도면이다
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 주파수 분석 필터 뱅크의 출력 신호 형태를 주파수 축 상에 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부에 의해 합성 완료된 신호를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부의 수신 주파수 분석 필터 뱅크에 입력되는 신호를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부의 수신 주파수 분석 필터를 통과한 신호를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 송신부에서 전송 속도를 증가시킨 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부의 송신 주파수 분석 필터 뱅크에 의해 분할된 신호를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부에 의해 최종적으로 주파수가 분할된 신호 구성을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부에서 분할된 신호를 복원시키는 과정을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부의 수신 필터 뱅크 제어부에 의해 선택된 채널의 출력 신호 형태를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부에 의해 복원이 완료된 출력 신호 상태를 나타낸 도면이다.
도 18은 종래의 OFDM 통신 시스템에서 데이터 및 파일럿을 주파수 축 상에 배치하는 예시도이다.
도 19는 사용 가능한 전체 주파수 대역을 통과한 분할 신호가 통과하는 무선채널의 주파수 응답의 예시도이다.
도 20은 무선 환경을 통과한 수신 신호가 수신부의 수신 주파수 분석 필터 뱅크 및 수신 주파수 합성 필터 뱅크를 거쳐 최종적으로 복원한 신호의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 21은 최소 채널 단위(B)를 결정할 때 채널 추정이 가능하도록 파일럿을 할당하는 경우 파일럿 개수에 따른 배치의 예를 나타낸 도면이다.
도 22는 파일럿 개수가 증가함에 따라 채널 추정의 정확도가 증가하는 것을 나타낸 도면이다.
도 23은 재밍 신호가 감지되는 경우, 해당 대역을 회피하기 위해 채널 단위로 분할 송신 및 수신하는 상황을 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부의 신호 처리 결과를 주파수 축 상에 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템과 다른 통신 장치의 대역 점유 상태를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 가능한 전체 대역 내에서 통신 중인 신호들의 주파수 점유 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 측에서 사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위로 복수개 분할한 경우 채널 번호를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 송신부에 OFDM 신호가 통과하는 경로를 나타낸 도면이다
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 주파수 분석 필터 뱅크의 출력 신호 형태를 주파수 축 상에 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부에 의해 합성 완료된 신호를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부의 수신 주파수 분석 필터 뱅크에 입력되는 신호를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부의 수신 주파수 분석 필터를 통과한 신호를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 송신부에서 전송 속도를 증가시킨 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부의 송신 주파수 분석 필터 뱅크에 의해 분할된 신호를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부에 의해 최종적으로 주파수가 분할된 신호 구성을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부에서 분할된 신호를 복원시키는 과정을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부의 수신 필터 뱅크 제어부에 의해 선택된 채널의 출력 신호 형태를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부에 의해 복원이 완료된 출력 신호 상태를 나타낸 도면이다.
도 18은 종래의 OFDM 통신 시스템에서 데이터 및 파일럿을 주파수 축 상에 배치하는 예시도이다.
도 19는 사용 가능한 전체 주파수 대역을 통과한 분할 신호가 통과하는 무선채널의 주파수 응답의 예시도이다.
도 20은 무선 환경을 통과한 수신 신호가 수신부의 수신 주파수 분석 필터 뱅크 및 수신 주파수 합성 필터 뱅크를 거쳐 최종적으로 복원한 신호의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 21은 최소 채널 단위(B)를 결정할 때 채널 추정이 가능하도록 파일럿을 할당하는 경우 파일럿 개수에 따른 배치의 예를 나타낸 도면이다.
도 22는 파일럿 개수가 증가함에 따라 채널 추정의 정확도가 증가하는 것을 나타낸 도면이다.
도 23은 재밍 신호가 감지되는 경우, 해당 대역을 회피하기 위해 채널 단위로 분할 송신 및 수신하는 상황을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 분리될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템의 송신부를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1a를 참조하면, 송신부(100)는 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110), 송신 주파수 합성 필터 뱅크(120) 및 송신 필터 뱅크 제어부(130)를 포함할 수 있다. 또한, 송신부(100)는 변조부(140), S/P(150) 및 Inverse DFT & Add CP(160)을 포함할 수 있다.
송신부(100)는 변조부(140), S/P(150) 및 Inverse DFT & Add CP(160)을 통해, 전송 속도를 증가시키기 위해 주파수 대역을 증가시켜 OFDM 변조된 신호를 송신 필터 뱅크 제어부(130)의 제어에 따라 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110) 및 송신 주파수 합성 필터 뱅크(120)에 통과시켜 신호 처리함으로써, 도 1b에 도시된 바와 같이 주파수 대역을 증가시킬 수 있다. 도 1b에 있어서, F1, F2 및 F3는 다른 통신 장치들에 의해 점유되는 주파수 대역을 나타내고, F0는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에 의해 점유되는 주파수 대역을 나타낸다.
송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)는 사용 가능한 전체 대역을 복수개로 분할할 수 있다. 또한, 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)는 기저대역에서 생성된 OFDM 신호를 최소 채널 단위로 분할할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)는 송신 필터 뱅크 제어부(130)의 제어에 따라 주파수 대역을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)는 송신 필터 뱅크 제어부(130)의 제어에 따라 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하여 OFDM 신호를 분할할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)는 채널라이저(channelizer) 필터 뱅크, 분석(Analysis) 필터 뱅크 등을 포함할 수 있다. 그러나, 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
송신 주파수 합성 필터 뱅크(120)는 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)에 연결될 수 있다. 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)에 의해 최소 채널 단위로 분할된 신호를 합성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 송신 주파수 합성 필터 뱅크(120)는 송신 필터 뱅크 제어부(130)의 제어에 따라 최소 채널 단위로 분할된 신호를 합성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송신 주파수 합성 필터 뱅크(120)는 채널 합성(channel synthesizer) 필터 뱅크를 포함할 수 있다. 그러나, 송신 주파수 합성 필터 뱅크(120)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
광대역 통신 등에 이용되는 이 기술을 OFDM 통신 장치와 결합하여 미사용 주파수 자원을 활용하도록 고안하였다. 분석/합성 필터 뱅크를 구현하는 방법은 여러 방법 중 실제 구현 가능성을 고려하여 다상필터(Polyphase filter)와 IFFT(Inverse Fourier Transform)을 결합한 구조가 가장 적합하므로 본 제안에서는 다상 필터 뱅크를 이용한 구현을 상정하였다.
송신 필터 뱅크 제어부(130)는 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110) 및 송신 주파수 합성 필터 뱅크(120)에 연결될 수 있다. 송신 필터 뱅크 제어부(130)는 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 OFDM 신호를 전송하는데 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송신 필터 뱅크 제어부(130)는 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 최소 채널 단위의 주파수 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역에서 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하고, 선택된 주파수 대역을 활성화시킬 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 수신부(200)는 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210), 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220), 수신 필터 뱅크 제어부(230) 및 채널 추정부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 수신부(200)는 DFT & remove CP(250), P/S(260) 및 등화기(270)를 포함할 수 있다.
수신부(200)는 분할 송신된 신호를 수신하고, 수신 필터 뱅크 제어부(230)의 제어에 따라 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210), 수신 주파수 합성 필터(220) 및 채널 추정부(240)를 통해, 수신된 신호를 분석하고 분석된 신호를 합성함으로써, 도 2b에 도시된 바와 같이 주파수 대역폭이 증가된 신호를 복원시킬 수 있다. 도 2b에 있어서, F1, F2 및 F3는 다른 통신 장치들에 의해 점유되는 주파수 대역을 나타내고, F0는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에 의해 점유되는 주파수 대역을 나타낸다.
수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)는 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 통과시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)는 채널라이저 필터 뱅크, 분석 필터 뱅크 등을 포함할 수 있다. 그러나, 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)는 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)에 연결될 수 있다. 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)는 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)를 통과한 OFDM 신호를 합성하여 기저대역 신호로 복원시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)는 채널 합성 필터 뱅크를 포함할 수 있다. 그러나, 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
수신 필터 뱅크 제어부(230)는 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210) 및 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)에 연결될 수 있다. 수신 필터 뱅크 제어부(230)는 OFDM 신호를 송신하기 위해 사용되는 채널을 나타내는 사용 주파수 채널 정보에 기초하여, 분할된 OFDM 신호를 통과시켜 합성시키기 위한 채널을 선택하도록 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210) 및 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)를 제어할 수 있다.
채널 추정부(240)는 수신 필터 뱅크 제어부(230)의 제어에 따라 채널 추정을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 채널 추정부(240)는 최소 채널 단위의 분할 위치에 따라 불연속 지점을 고려하여 채널 추정을 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수신 필터 뱅크 제어부(230)는 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하고, 선택된 채널을 활성화시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 OFDM 통신 시스템의 송신부(100) 및 수신부(200)의 동작을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템과 다른 통신 장치의 대역 점유 상태를 나타낸 예시도이다. 도 3을 참조하면, OFDM 통신 시스템은 사용 가능한 전체 대역 내에서 F0 대역을 점유하여 통신하고 있고, 다른 통신 장치들이 각각 F1 대역, F2 대역 및 F3 대역을 점유하여 통신하는 것으로 가정한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 사용 가능한 전체 대역 내에 미사용 주파수 또는 가용 주파수 자원이 존재하고 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템은 가용 주파수 대역을 최소 채널 단위(B)로 인지하고 있음을 가정할 수 있다.
여기서, OFDM 통신 시스템은 F0 대역을 점유한 상태에서 전송 속도를 증대시켜야 하는 상황이 발생할 수 있다. 종래의 OFDM 통신 시스템은 인접한 F2 대역 및 F3 대역으로 인해 주파수 대역 확장을 통한 전송 속도를 증가시키는 것이 불가능하였다. 변조도를 증가(예를 들어, QPSK -> 64QAM)시켜 전송 속도의 증가를 대응할 수 있지만, 이미 최대 변조도로 송신 중이거나, 통신 성능상 변조도를 더 이상 조정이 불가능한 상황 등이 발생할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 비어 있는 주파수(즉, 미사용 주파수)가 존재하여도 이를 활용하지 못하는 상황에서 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템은 증가한 주파수를 분할/복원하여 전송속도 증가 요구를 만족시키는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 가능한 전체 대역 내에서 통신 중인 신호들의 주파수 점유 상태를 나타낸 도면이다. 도 4에 있어서, F0는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템이 점유한 주파수 대역을 나타낸다. 또한, F1, F2 및 F3은 다른 통신 장치가 점유한 주파수 대역을 나타낸다. 도 4에 있어서, B는 사용 가능한 전체 주파수 대역을 M개로 나눈 최소 채널 단위를 나타낸다. 따라서, 사용 가능한 전체 주파수 대역은 M×BMHz이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 측에서 사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위로 복수개 분할한 경우 채널 번호를 나타낸 예시도이다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위(B)로 M(예를 들어, M=16)개 분할한 경우를 나타낸다. 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템은 가용한 주파수 채널 정보를 인지하고 있음을 가정한다. 따라서, B0 내지 BM의 채널 중, B0, B4, B11, B12, BM의 채널이 가용한 주파수이고, OFDM 통신 시스템이 B11 및 B12의 채널을 점유하고 통신중임을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 송신부(100)에 OFDM 신호가 통과하는 경로를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 현재 전송 속도를 만족시키기 위해 2B(B는 최소 채널 단위)의 전송 대역폭 점유가 필요한 OFDM 신호가 송신부(100)를 통과할 수 있다. 도 6에 있어서, 기저대역에서 생성된 OFDM 신호(F0)는 사용 가능한 전체 대역을 M개로 나눈 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)를 통과하여 최소 채널 단위인 B로 나누어진다. 송신 필터 뱅크 제어부(130)는 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)의 P9 및 P10 출력을 활성화시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)의 출력 신호 형태를 주파수 축 상에 나타낸 도면이다. 도 7에서는 송신 필터 뱅크 제어부(130)에 의해 활성화된 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)의 P9 및 P10의 출력 신호 형태를 주파수 축 상에서 나타낸다. 여기서, 본래 2B의 주파수 대역을 점유한 신호는 최소 채널 단위 B로 분할되고, 송신 필터 뱅크 제어부(130)는 최소 채널 단위 B로 분할된 신호를 현재 사용 가능한 최소 단위 채널 중 B11, B12에 할당하도록 송신 주파수 합성 필터(230)를 제어할 수 있다. 송신부(200)에 의해 합성이 완료된 신호는 도 8과 같다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부(200)의 동작을 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하면, 수신부(200)의 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)는 도 10에 도시된 바와 같이 분할 송신되었지만 2개의 연속적인 채널을 점유한 FO 신호를 입력받을 수 있다. 수신부(200)의 수신 필터 뱅크 제어부(230)는 사용 가능한 전체 대역 중 채널 선택과 관련된 정보에 대해 송수신 과정을 통해 인지하고 있으므로, 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)의 P'0 내지 P'M 채널 중 P'11 및 P'12 경로(즉, 채널)를 활성화시키도록 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)를 제어할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부(200)의 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)를 통과한 신호를 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하면, 수신부(200)의 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)에 의해 분석된 F0 신호의 각 분할 정보는 기저대역으로 이동하여 복원하기 위해 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)의 B'9 및 B'10 경로(즉, 채널)를 통과하여 최종적인 2B만큼 점유한 신호로 복원될 수 있다.
여기서, 전송 속도를 증가시키기 위해 소요 주파수가 2배 증가한 상황을 가정한다. 종래의 OFDM 통신 시스템은 사용 가능한 전체 주파수 대역 중 미사용 구간이 존재함에도 불구하고, 인접한 다른 신호의 영향으로 주파수 대역 확장을 통해 전송 속도를 증가시키는 것이 불가능하다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템은 주파수 분석 및 합성 필터 뱅크 구조를 통해 미사용 주파수 자원을 활용하여 전송속도 증가시키는 것이 가능하다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 송신부(100)에서 전송 속도를 증가시킨 예를 나타낸 도면이다. 도 12에서는 OFDM 신호(F0 신호)의 전송 속도를 4B(2배 증가)만큼 증가시킨 예를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 4B(B는 최소 채널 단위) 크기의 기저 대역 신호는 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)를 통과하여 도 13에 도시된 바와 같이 B 크기를 갖는 4개의 신호로 분할될 수 있다.
송신 필터 뱅크 제어부(130)는 도 5에 도시된 바와 같이, 가용한 주파수 채널 정보(B0, B4, B11, B12, BM)를 알고 있다. 따라서, 송신 필터 뱅크 제어부(130)는 가용한 주파수 채널 정보(B0, B4, B11, B12, BM) 중에서 실제 전송에 필요한 4개의 채널(B0, B4, B11, B12)을 선택하여 활성화시킬 수 있다. 송신 주파수 합성 필터 뱅크(120)는 송신 필터 뱅크 제어부(130)에 의해 활성화된 채널(즉, 경로)를 통과한 4개의 분할 신호를 합성하여 송신을 수행할 수 있다. 따라서, 송신부(100)에 의해 최종적으로 주파수가 분할된 신호 구성은 도 14와 같다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템의 수신부에서 분할된 신호를 복원시키는 과정을 나타낸 도면이다. 도 15를 참조하면, 수신부(200)의 원하는 신호의 채널 정보를 알고 있으므로, 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)의 P'0, P'4, P'11 및 P'12 채널(즉, 경로)을 활성화시켜 FO 신호 성분들을 선택할 수 있다. 수신 필터 뱅크 제어부(230)에 의해 선택된 P'0, P'4, P'11 및 P'12 채널(즉, 경로)의 출력 신호 형태는 도 16에 도시된 바와 같다. 수신 필터 뱅크 제어부(230)는 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)의 B'8, B'9, B'10 및 B'11 채널(즉, 경로)를 활성화시킬 수 있다. 따라서, 모든 성분을 확보한 후 기저대역 신호로 복원하기 위해, 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)의 P'0, P'4, P'11 및 P'12 채널(즉, 경로)로부터 출력되는 출력 신호가 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)의 B'8, B'9, B'10 및 B'11 채널(즉, 경로)로 순서대로 입력되면, 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)는 입력된 신호를 합성함으로써, 최종적으로 4B 크기의 FO 신호를 복원할 수 있다. 복원이 완료된 출력 신호 상태는 도 17에 도시된 바와 같다.
일반적으로, 통신 시스템의 성능을 향상시키기 위해 미사용 주파수 자원을 활용 가능한 OFDM 통신 시스템에서, 분할 송신한 신호는 불연속적인 무선 채널 환경을 통과한다. 이 경우, 일반적으로 알려진 OFDM 통신 시스템의 수신기는 채널 추정을 연속적으로 수행하므로 채널 추정 과정에서 오류로 인해 성능 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 성능 열화를 방지하기 위해 채널 추정이 가능한 최소 단위 채널 분할 방법을 제안할 수 있다.
종래의 OFDM 통신 시스템은 통신 성능을 향상시키기 위해 주파수 축 상에 약속된 신호, 즉 파일럿(pilot) 신호를 삽입하여 채널의 주파수 응답을 추정한다. 도 18은 종래의 OFDM 통신 시스템에서 데이터 및 파일럿을 주파수 축 상에 배치하는 예를 나타낸다.
만약, 주파수 자원 활용도를 높이기 위해 분할하려는 채널의 최소 단위(B)를 매우 작게 설정한다면, 작은 미사용 주파수 대역도 활용 가능하지만, 채널 추정을 위한 파일럿 신호가 존재하지 않아 해당 채널에 대한 정보를 얻지 못해 성능 열화 가능성이 매우 높다. 또한, 서로 다른 주파수 대역을 통과한 각각의 분할된 신호들이 복원되었을 때, 불연속적인 채널을 통과했음에도 불구하고 연속적인 채널로 오인하여 추정하는 경우, 최종적인 통신 성능에 영향을 줄 수가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에서는 이러한 성능 열화를 방지하기 위해 최소 채널 단위 설정 방법 및 불연속 채널에 대응하는 방법을 아래와 같이 제시한다.
도 19는 사용 가능한 전체 주파수 대역을 통과한 분할 신호가 통과하는 무선채널의 주파수 응답의 예시도이다. 도 20은 이러한 무선 환경을 통과한 수신 신호가 수신부의 수신 주파수 분석 필터 뱅크 및 수신 주파수 합성 필터 뱅크를 거쳐 최종적으로 복원한 신호의 주파수 특성을 나타낸다. 도 20에서는 복원된 신호가 불연속적 주파수 응답 및 연속적 주파수 응답이 혼재되어 있으며 채널 추정이 가능하도록 최소 채널 단위(B)를 설정해야 상이한 채널 응답을 올바르게 추정하여 성능 열화를 최소화시킬 수 있음을 나타낸다.
도 20에 도시된 바와 같이, 원하는 F0 신호가 복원되어도 복원된 신호를 구성하는 F0-1, F0-2, F0-3, F0-4는 불연속적이며, 상이한 채널을 통과한 신호이다. 또한, F0를 구성하는 최소 채널 단위(B)에는 적어도 1개 이상의 파일럿 신호가 존재해야만 채널 추정이 가능함을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템에서 최소 채널 단위는 채널 추정이 가능한 단위(B)로 전체 사용 가능 대역을 나누도록 설정해야 한다. 종래의 OFDM 통신 시스템에 필터 뱅크만 추가하여 미사용 주파수를 활용하는 경우, 최소 채널 단위(B)에 대해 채널 추정이 가능하도록 반드시 고려해야 하는 사항이다.
도 21은 최소 채널 단위(B)를 결정할 때 채널 추정이 가능하도록 파일럿을 할당하는 경우 파일럿 개수에 따른 배치의 예를 나타낸 도면이고, 도 22는 파일럿 개수가 증가함에 따라 채널 추정의 정확도가 증가하는 것을 나타낸 도면이다. 채널 추정의 정확도는 통신 성능에 영향을 미치는 요소로 파일럿 개수가 많을수록 성능이 개선되는 것을 예상할 수 있다. 다만, 파일럿 개수의 증가는 데이터 심볼의 개수의 감소를 동반하므로 전송 속도를 감소시킨다. 파일럿의 개수를 포함하여 크기, 위치, 간격 등은 OFDM 통신 시스템의 설계 변수이므로 본 실시예에서는 다루지 않는다.
도 22에서 주목해야 하는 또 다른 사항은 채널 추정의 불연속성이다. 서로 다른 채널을 통과한 신호를 복원하는 경우, 분할 위치에 따라 불연속 지점을 고려하여 채널 추정을 수행해야 보다 정확한 채널을 알아낼 수 있고 성능 열화를 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 수신부(200)의 수신 필터 뱅크 제어부(230)가 F0로 복원이 완료된 신호를 복조할 때 채널 추정부(240)에 불연속 채널에 대한 정보를 알려줌으로써, 불연속 지점에 대한 오류를 해소시킬 수 있다.
도 22의 (a)는 최소 채널 단위(B)에 하나의 파일럿이 포함된 경우로, 불연속적인 F0-1과 F0-2는 채널 추정값 하나만 유효하여, 마치 해당 채널 단위에서는 일정한 주파수 응답을 갖는 것처럼 채널 추정이 완료되었고, F0-3과 F0-4는 연속된 채널이므로 파일럿 사이에서 보간법(interpolation)을 통해 연속된 채널 간 채널 추정이 가능함을 나타낸다. F0-2와 F0-3 사이 및 F0-4의 우측 끝 부분은 채널 정보가 없으므로 보외법(extrapolation)을 통해서 채널 추정이 가능함을 나타낸다.
도 22의 (b)는 최소 채널 단위(B)에 2개의 파일럿을 삽입한 예를 나타낸다. 이 경우, 최소 채널 단위(B)내에서 보간법을 통해 추정이 가능하고, 마찬가지로 불연속 지점에서는 보외법을 통해 채널 추정이 수행됨을 예로 나타낸다.
도 22의 (c)는 최소 채널 단위(B)에 3개의 파일럿을 삽입한 예를 나타낸다. 이 경우, 최소 채널 단위(B)내의 채널 추정 결과는 가정한 무선 채널 응답과 매우 유사함을 확인할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 파일럿 개수의 증가는 보다 정확한 채널 추정이 가능하지만, 데이터 심볼이 감소하는 점도 고려해야 한다. 또한, 불연속적인 채널 경계에서는 보외법을 통해 채널 추정이 수행됨을 예로 나타낸다.
일반적으로, OFDM 통신 시스템에서 채널 추정은 부반송파(subcarrier) 단위로 수행된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템을 적용하기 위해서는 수신 필터 뱅크 제어부(230)가 알고 있는 불연속적인 최소 채널 단위 경계를 OFDM 부반송파(subcarrier) 인덱스로 전환하여 채널 추정부(240)에 전달해야 한다. 채널 추정부(240)는 수신 필터 뱅크 제어부(230)로부터 제공되는 해당 정보를 연속적인 대역내에서만 기능을 수행함으로써 추정 오류를 방지할 수 있다.
전술한 실시예에서는 전송속도 증가를 예로 들어 주파수 분할의 필요성을 설명하였다. 그러나, OFDM 통신 시스템에서 주파수 대역 증가는 전송속도 증가 외에 다른 요구사항에 의해 발생할 수 있다. 예를 들면, 군 통신과 같이 열악한 환경(도심, 산악 지형 등)에서 강인한 통신 성능에 대한 요구사항이 발생할 경우를 고려해 볼 수 있다. 강인한 통신 성능을 확보하기 위해 반복 전송을 수행하는 경우, 송신 데이터가 증가하므로 통신에 필요한 주파수 대역이 증가가 필요하다. 즉, 통신 신뢰성을 향상시키기 위해 주파수 증가가 필요할 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템을 활용하여 미사용 대역에 증가한 신호 크기를 분산시킴으로써, 신뢰성 높은 통신 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템은 미사용 주파수 활용 관점에서 인지 무선(Cognitive Ratio, CR) 시스템에 적용 가능하다. 인지 무선 시스템은 이미 사용중인 주파수 대역을 피해 미사용 대역을 감지하여 해당 대역을 사용하는 시스템이다. 미사용 대역을 채널 단위로 감지하거나 또는 주파수 계획에 따라 비어 있는 채널 정보를 알려주면 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDM 통신 시스템을 활용하여 해당 대역에 신호를 분할 전송하여 통신이 가능하다.
일 실시예에 있어서, OFDM 통신 시스템은 방해 전파를 회피하는 항재밍(anti-jamming) 시스템에 적용 가능하다. 도 23은 재밍 신호가 감지되는 경우, 해당 대역을 회피하기 위해 채널 단위로 분할 송신 및 수신하는 상황을 나타낸 도면이다. 일 실시예에 있어서, 송신부(100)는 재밍 신호의 감지에 따라 재밍 신호에 해당하는 주파수 대역을 회피하도록 최소 채널 단위로 분할된 주파수 대역(즉, 채널)에서 OFDM 신호를 분할하여 송신하기 위한 주파수 대역을 선택하여 송신할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송신부(100)의 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)는 재밍 신호가 감지되면, 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하여 OFDM 신호를 분할할 수 있다. 송신부(100)의 송신 주파수 합성 필터 뱅크(120)는 송신 주파수 분석 필터 뱅크(110)에 의해 분할된 OFDM 신호를 합성하여 전송할 수 있다. 송신부(100)의 송신 필터 뱅크 제어부(130)는 재밍 신호를 감지하고, 감지된 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하고, 선택된 주파수 대역을 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수신부(200)의 수신 주파수 분석 필터 뱅크(210)는 재밍 신호가 감지되면, 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 통과시킬 수 있다. 수신부(200)의 수신 주파수 합성 필터 뱅크(220)는 수신 주파수 분석 필터(210)를 통과한 분할된 OFDM 신호를 합성하여 기저대역 신호로 복원시킬 수 있다. 수신부(200)의 수신 필터 뱅크 제어부(230)는 재밍 신호를 감지하고, 감지된 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 분할된 OFDM 신호를 통과시켜 합성시키기 위한 채널을 선택하고 활성화시킬 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 송신부, 110: 송신 주파수 분석 필터 뱅크, 120: 송신 주파수 합성 필터 뱅크, 130: 송신 필터 뱅크 제어부, 140: 변조부, 150: S/P, 160: Inverse DFT & Add CP, 200: 수신부, 210: 수신 주파수 분석 필터 뱅크, 220: 수신 주파수 합성 필터 뱅크, 230: 수신 필터 뱅크 제어부, 240: 채널 추정부, 250: DFT & remove CP, 260: P/S, 270: 등화기
Claims (15)
- OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 시스템으로서,
사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위로 분할하고, 가용 채널 주파수 채널 정보에 기초하여 전송속도의 증가에 따라 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 이용하여 OFDM 신호를 분할하고 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하여 송신하는 송신부; 및
상기 OFDM 신호를 송신하기 위해 사용하는 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 상기 수신된 OFDM 신호를 기저대역 신호로 복원시키는 수신부
를 포함하는 OFDM 통신 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 송신부는
상기 사용 가능한 전체 대역을 상기 최소 채널 단위로 분할하고, 상기 전송속도의 증가에 따라 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하여 OFDM 신호를 분할하는 송신 주파수 분석 필터 뱅크;
상기 송신 주파수 분석 필터 뱅크에 연결되고, 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하는 송신 주파수 합성 필터 뱅크; 및
상기 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 활성화시키는 송신 필터 뱅크 제어부
를 포함하는 OFDM 통신 시스템. - 제2항에 있어서, 상기 송신 필터 뱅크 제어부는 상기 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 최소 채널 단위의 주파수 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역에서 상기 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택된 주파수 대역을 활성화시키는 OFDM 통신 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 송신부는 재밍 신호를 감지하고, 상기 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 이용하여 OFDM 신호를 분할하고 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하여 송신하는 OFDM 통신 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 수신부는
상기 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 통과시키는 수신 주파수 분석 필터 뱅크;
상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크에 연결되고, 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크를 통과한 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하여 상기 기저대역 신호로 복원시키는 수신 주파수 합성 필터 뱅크; 및
상기 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시켜 합성시키기 위한 채널을 선택하도록 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크 및 상기 수신 주파수 합성 필터 뱅크를 제어하는 수신 필터 뱅크 제어부
를 포함하는 OFDM 통신 시스템. - 제5항에 있어서, 상기 수신 필터 뱅크 제어부는 상기 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 활성화시키는 OFDM 통신 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 수신부는
상기 최소 채널 단위의 분할 위치에 따라 불연속 지점을 고려하여 채널 추정을 수행하는 채널 추정부
를 더 포함하는 OFDM 통신 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 수신부는 재밍 신호를 감지하고, 상기 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 상기 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 상기 수신된 OFDM 신호를 기저대역 신호로 복원시키는 OFDM 통신 시스템.
- OFDM 통신 시스템의 송신부로서,
사용 가능한 전체 대역을 최소 채널 단위로 분할하고, 전송속도의 증가에 따라 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하여 OFDM 신호를 분할하는 송신 주파수 분석 필터 뱅크;
상기 송신 주파수 분석 필터 뱅크에 연결되고, 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하는 송신 주파수 합성 필터 뱅크; 및
가용 주파수 채널 정보에 기초하여 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 활성화시키는 송신 필터 뱅크 제어부
를 포함하는 송신부. - 제9항에 있어서, 상기 송신 필터 뱅크 제어부는 상기 가용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 최소 채널 단위의 주파수 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역에서 상기 전송에 필요한 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택된 주파수 대역을 활성화시키는 송신부.
- 제9항에 있어서, 상기 송신 필터 뱅크 제어부는 재밍 신호를 감지하고, 상기 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 상기 사용 가능한 전체 대역 중 비어있는 최소 채널 단위의 주파수 대역을 선택하고, 상기 선택된 주파수 대역을 활성화시키는 송신부.
- OFDM 통신 시스템의 수신부로서,
상기 OFDM 통신 시스템의 송신부에 의해 최소 채널 단위로 분할된 OFDM 신호를 수신하고, 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 통과시키는 수신 주파수 분석 필터 뱅크;
상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크에 연결되고, 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크를 통과한 상기 분할된 OFDM 신호를 합성하여 기저대역 신호로 복원시키는 수신 주파수 합성 필터 뱅크; 및
상기 OFDM 신호를 송신하기 위해 사용되는 채널을 나타내는 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시켜 합성시키기 위한 채널을 선택하도록 상기 수신 주파수 분석 필터 뱅크 및 상기 수신 주파수 합성 필터 뱅크를 제어하는 수신 필터 뱅크 제어부
를 포함하는 수신부. - 제12항에 있어서, 상기 수신 필터 뱅크 제어부는 상기 사용 주파수 채널 정보에 기초하여 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시키기 위한 채널을 선택하여 활성화시키는 수신부.
- 제12항에 있어서,
상기 최소 채널 단위의 분할 위치에 따라 불연속 지점을 고려하여 채널 추정을 수행하는 채널 추정부
를 더 포함하는 수신부. - 제12항에 있어서, 상기 수신 필터 뱅크 제어부는 재밍 신호를 감지하고, 상기 재밍 신호의 주파수 대역을 회피하도록 상기 분할된 OFDM 신호를 통과시켜 합성시키기 위한 채널을 선택하고 활성화시키는 수신부.
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