KR100659229B1 - methode for reducing peak to average power ratio in Multi-Carrier Direct Sequence Code Division Multiple Access Communication system, and transmitting and receving apparatus using the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 반송파 직접 시퀀스 코드분할 통신 시스템에서 신호의 최대 전력 대 평균 전력 비 감소 방법 및 이를 이용한 송신 장치, 그리고 수신 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for reducing the maximum power to average power ratio of a signal in a multi-carrier direct sequence code division communication system, a transmitter, and a receiver using the same.
본 발명에서는 다중반송파를 사용하는 직접 시퀀스 코드분할 다중접속 통신 시스템에서 최대전력 대 평균 전력비(PAPR:Peak to Average Power Ratio)를 최소화함으로써 전력 증폭기의 효율을 증가시킨다. 이를 위하여, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식에서 PAPR 감소 방법으로 제안된 톤 예약 방식을 이용한다. 구체적으로, 송신 단에서 일정 톤 신호가 PAPR을 줄일 수 있도록 다중 반송파 신호에 삽입되어 전송되고, 수신 단에서는 이를 대역 제한 필터 또는 적응 협대역 간섭제거 필터를 사용하여 제거함으로써 수신 신호의 왜곡을 줄이면서 송신기의 전력효율을 높인다. 따라서 일반적인 OFDM에서 톤 예약 방식을 사용하는 방식과는 달리 전송속도의 저하 없이 PAPR를 감소시킬 수 있다. In the present invention, the efficiency of a power amplifier is increased by minimizing the peak power to average power ratio (PAPR) in a direct sequence code division multiple access communication system using multiple carriers. To this end, the tone reservation scheme proposed as a PAPR reduction scheme in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme is used. Specifically, a certain tone signal is transmitted and inserted into a multi-carrier signal to reduce the PAPR at the transmitting end, and the receiving end reduces the distortion of the received signal by removing it using a band limiting filter or an adaptive narrowband interference cancellation filter. Increase the power efficiency of the transmitter. Therefore, unlike the scheme of using the tone reservation scheme in conventional OFDM, it is possible to reduce the PAPR without reducing the transmission rate.
PAPR, 다중반송파, 직접 시퀀스 코드분할통신, 톤 예약, 전력효율PAPR, Multicarrier, Direct Sequence Code Division Communication, Tone Reservation, Power Efficiency
Description
도 1은 본 발명의 실시의 예에 따른 다중반송파 직접 시퀀스 코드분할 통신 시스템에서 송신 장치의 구조를 도시한 것이다.1 illustrates a structure of a transmitter in a multicarrier direct sequence code division communication system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 감쇄 신호 발생부의 구조를 나타낸 도이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of the attenuation signal generator shown in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 방법의 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a transmission method according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 감쇄 신호 발생부에서 발생되는 커널 신호의 예를 도시한 것이다.4A illustrates an example of a kernel signal generated by the attenuation signal generator.
도 4b는 다중 변조 신호의 예를 시간영역에서 나타낸 것이다.4B shows an example of a multiple modulated signal in the time domain.
도 4c는 시간 축으로 이동되고 스케일링된 커널 신호의 예를 나타낸 것이다.4C shows an example of a kernel signal that is scaled and shifted on the time axis.
도 4d는 시간 이동되고 스케일링된 커널 신호에 의해 최대 전력이 제거된 송신 신호의 예를 도시한 것이다4D shows an example of a transmitted signal with its maximum power removed by a time shifted and scaled kernel signal.
도 5는 본 발명의 실시의 예에서 톤 제거 필터 뱅크를 이용한 수신 장치의 구조를 나타낸 도이다.5 is a diagram illustrating a structure of a receiving apparatus using a tone removing filter bank according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 방법의 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a receiving method according to an embodiment of the present invention.
도 7은 도 5에 도시된 톤 제거 필터부의 구조 예이다. FIG. 7 is a structural example of a tone removing filter unit shown in FIG. 5.
도 8은 본 발명의 실시의 예에서 적응 협대역 간섭제거기를 이용한 수신 장치의 구조를 나타낸 도이다. 8 is a diagram illustrating a structure of a receiving apparatus using an adaptive narrowband interference canceller according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 코드분할 다중접속 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 다중반송파 직접 시퀀스 코드분할 (Multi-Carrier DS(Direct Sequence)/CDMA(Code Division Multiple Access)) 통신 시스템에서 신호의 최대 전력 대 평균 전력 비 감소 방법 및 이를 이용한 송신 장치 그리고 수신 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a code division multiple access communication system, and more particularly, to the maximum power of a signal in a multi-carrier direct sequence (CDMA) / code division multiple access (CDMA) communication system. The present invention relates to a method for reducing average power ratio, a transmitter and a receiver using the same.
최근 이동통신에서는 데이터 전송 속도를 높이는 방안으로 다중 반송파를 사용하는 기술이 많은 관심을 받고 연구 및 개발되고 있다. 다중 반송파 시스템은 단일 반송파를 사용하여 넓은 대역 사용시 문제가 되는 페이딩(fading) 채널의 극복 문제 등을 해결하는 방법으로 많은 논의가 되고 있다. 이들 방법 중 대표적인 것이 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식과 다중 반송파 직접 시퀀스 코드분할 방식이다. Recently, a multi-carrier technology has been received and researched and developed as a method of increasing the data transmission speed in mobile communication. Multi-carrier systems have been discussed as a way to overcome the problem of overcoming the fading (fading channel) problem that is a problem when using a wide band using a single carrier. Representative of these methods is Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) and multi-carrier direct sequence code division.
그러나 이러한 방식들은 각 반송파의 위상 변화가 랜덤하기 때문에 최대전력 대 평균전력의 비(Peak to Average Power Ratio : PAPR)가 단일 반송파 시스템에 비하여 매우 높다. PAPR이 높음으로 인해 고출력 선형 증폭기의 경우 넓은 선영 영 역이 요구되어 가격이 상응하고 전력 효율이 저하되는 문제가 발생한다. 또한 비선형 증폭기의 경우도 신호의 선형성 유지를 위해 증폭기의 동작점을 하향시키는 백 오프(Back-off)를 수행하여야 하는데, 이 또한 증폭기 효율 저하와 전력 소모 증가를 유발한다. 이러한 문제는 특히 전지를 전원으로 사용하는 휴대 단말에서 전지의 사용시간을 심각히 짧게 하는 현상을 발생시킬 수 있다. However, in these methods, since the phase change of each carrier is random, the Peak to Average Power Ratio (PAPR) is much higher than that of a single carrier system. Due to the high PAPR, high power linear amplifiers require a wide range of lines, which leads to corresponding cost and lower power efficiency. In the case of nonlinear amplifiers, in order to maintain the linearity of the signal, back-off is required to lower the operating point of the amplifier. This also causes a decrease in amplifier efficiency and increased power consumption. This problem may occur, in particular, in a mobile terminal using the battery as a power source, a phenomenon in which the battery use time is significantly shortened.
이러한 PAPR을 감소시키기 위한 방법이 주로 OFDM 분야에 많은 연구가 진행되고 있으나 직접 시퀀스 코드분할 통신 분야에서 적용되는 기술은 적은 편이다. 종래에 직접 시퀀스 코드 분할 통신 분야에서 PAPR을 감소시키기 위하여 주로 적용된 방식은 출력신호를 모니터링하여 증폭기의 선형 영역을 초과할 경우 전송하는 신호를 단순히 클리핑(clipping)하여 송신하는 방식을 사용하였다. 그러나 이 방식은 다소의 대역내 신호(in-band signal) 왜곡과 대역외(out-of-band) 방사를 유발할 수 있다. Although a lot of researches are mainly conducted in the OFDM field for reducing the PAPR, there are few techniques applied in the field of direct sequence code division communication. Conventionally, a method mainly applied to reduce PAPR in the direct sequence code division communication field uses a method of monitoring an output signal and simply clipping a signal to be transmitted when the linear region of the amplifier is exceeded. However, this approach can cause some in-band signal distortion and out-of-band radiation.
또한 OFDM에 적용된 톤 예약(Tone Reservation) 방식은 IFFT(inverse fast fourier tramsform))와 FFT(fast fourier tramsform)를 사용하여 변복조하는 OFDM에서, 특정 톤을 사용하지 않고 이것을 커널 신호로 사용하여 PAPR를 줄이는 방식이다. 그러나 커널에 사용된 톤 수만큼 데이터 속도가 저하되는 단점이 있다.In addition, the Tone Reservation scheme applied to OFDM uses OFDM as an inverse fast fourier tramsform (IFFT) and fast fourier tramsform (FFT). That's the way. However, the disadvantage is that the data rate is reduced by the number of tones used in the kernel.
이와 같이 종래의 다중 반송파를 사용하는 직접 시퀀스 코드분할통신에서는 각 반송파의 위상차 등으로 인하여 송신되는 신호의 전력의 최대와 평균의 비가 매우 높을 수 있으며, 이러한 경우 전력증폭기의 효율을 감소시키거나 선형 증폭 영역이 넓은 고가의 전력 증폭기를 사용하여야만 하는 문제를 발생시킨다. 특히 휴대 단말의 경우 전지의 사용 시간을 감소시킨다. As such, in the conventional direct sequence code division communication using a multi-carrier, the ratio of the maximum and average power of a transmitted signal may be very high due to the phase difference of each carrier. In this case, the efficiency of the power amplifier is reduced or linear amplification is performed. This creates a problem that requires the use of expensive power amplifiers with large areas. In particular, in the case of a mobile terminal, the use time of the battery is reduced.
그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직접 시퀀스 코드분할 통신 시스템에서, 대역 내 신호의 품질을 최대한 왜곡하지 않고 대역외 방사를 줄이면서 최대 전력 대 평균 전력 비를 감소시키고자 하는데 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problems, in the direct sequence code division communication system, while reducing the maximum power to average power ratio while reducing out-of-band radiation without distorting the quality of the in-band signal as much as possible I'm trying to.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 수신 단에서 적응형 협대역 필터 또는 톤 제거 필터 뱅크를 사용하여 송신단의 신호의 최대 대 평균 전력 비를 감소시키는 방법 및 이를 이용한 송수신 장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for reducing a maximum to average power ratio of a signal of a transmitter using an adaptive narrowband filter or a tone removing filter bank at a receiver, and a transmitter / receiver using the same.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 최대 전력 대 평균 전력비 감소 방법은, 다중반송파를 사용하는 직접 시퀀스 코드분할 통신 시스템에서 송신단에서 신호의 PAPR을 감소하기 위한 방법에 있어서, a) 대역 확산되고 변조된 다중 변조 신호를 획득하는 단계; b) 상기 다중 변조 신호에서 임의의 임계값을 넘는 최대값의 크기를 측정하고, 상기 최대값이 검출되는 시간을 측정하는 단계; c) 대역내의 여러 톤 신호를 합하여 시간영역에서 임펄스성 의사 잡음인 커널 신호를 생성하는 단계; d) 상기 커널 신호의 최대값의 크기 및 시간 축을 상기 b) 단계에서 측정된 다중 변조 신호의 최대값의 크기 및 시간에 따라 변화시켜서 감쇄 신호를 생성하는 단계; 및 e) 상기 다중 변조 신호에서 상기 감쇄 신호를 감산하여 송신하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for reducing the maximum power-to-average power ratio, in a method for reducing PAPR of a signal at a transmitting end in a direct sequence code division communication system using multiple carriers. Obtaining a spread modulated multiple modulated signal; b) measuring the magnitude of the maximum value beyond any threshold in the multiple modulated signal and measuring the time at which the maximum value is detected; c) summing several tone signals in the band to produce a kernel signal that is an impulsive pseudo noise in the time domain; d) changing the magnitude and time axis of the maximum value of the kernel signal according to the magnitude and time of the maximum value of the multiple modulated signal measured in step b) to generate an attenuation signal; And e) subtracting the attenuation signal from the multiple modulated signal and transmitting.
이 경우, 수신단에서 상기 송신단으로부터 송신된 신호를 수신한 후, 상기 수신 신호를 각 반송파별로 복조하는 단계; 및 상기 각 반송파별로 복조된 신호를 톤 제거 필터를 이용하여 커널 신호에 사용된 톤 신호 성분을 제거하는 단계를 더 포함한다. In this case, after receiving a signal transmitted from the transmitting end at the receiving end, demodulating the received signal for each carrier; And removing the tone signal component used in the kernel signal from the demodulated signal for each carrier using a tone removal filter.
본 발명의 다른 특징에 따른 송신 장치는, 다중반송파를 사용하는 직접 시퀀스 코드분할 통신 시스템의 송신 장치에서, 전송하고자 하는 다수의 데이터 스트림을 각각 확산 및 변조하는 다수의 확산 및 변조부; 각각의 데이터 스트림에 반송파를 이용하여 변조하는 다수의 신호 승산부; 다수의 신호 승산부로부터 출력되는 신호를 혼합하여 다중 변조 신호를 생성하는 제1 신호 합산부; 상기 다중 변조 신호를 입력 신호로 하고, 상기 입력 신호를 토대로 감쇄 신호를 생성하는 감쇄 신호 발생부; 상기 감쇄 신호와 상기 제1 스위치부로부터 출력되는 다중 변호 신호를 혼합하여 최대 전력 제거 신호를 출력하는 제2 신호 합산부; 상기 최대 전력 제거 신호의 PAPR과 설정된 임계값을 비교하여 상기 최대 전력 제거 신호를 송신 신호로 하여 선택적으로 출력하는 PAPR 감소 제어부; 및 상기 PAPR 감소 제어부로부터 출력되는 송신 신호를 처리하여 송신하는 송신부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a transmission apparatus comprising: a plurality of spreading and modulation units for spreading and modulating a plurality of data streams to be transmitted in a transmitting apparatus of a direct sequence code division communication system using multiple carriers; A plurality of signal multipliers for modulating each data stream using a carrier wave; A first signal adder configured to generate a multiple modulated signal by mixing signals output from the plurality of signal multipliers; An attenuation signal generator that uses the multiple modulated signal as an input signal and generates an attenuation signal based on the input signal; A second signal summing unit for mixing the attenuation signal and the multiple sign signal output from the first switch unit to output a maximum power removal signal; A PAPR reduction controller configured to compare the PAPR of the maximum power removal signal with a set threshold and selectively output the maximum power removal signal as a transmission signal; And a transmitter for processing and transmitting a transmission signal output from the PAPR reduction controller.
또한 본 발명의 다른 특징에 따른 수신 장치는 다중반송파를 사용하는 직접 시퀀스 코드분할 통신 시스템의 송신 장치로부터 제공되는 신호를 수신처리하는 수신 장치에서, 상기 송신 장치가 대역내의 여러 톤 신호를 합하여 시간영역에서 임펄스성 의사 잡음인 커널 신호를 생성하고, 상기 커널 신호의 최대값의 크기 및 시간 축을 상기 송신하고자 하는 신호의 최대값의 크기 및 시간에 따라 변화시켜서 감쇄 신호를 생성하고, 상기 송신하고자 하는 신호에서 감쇄 신호를 감산하여 송신하고, 상기 수신 장치는 상기 송신 장치로부터 송신되는 신호를 수신하고, 수신 신호를 각 반송파별로 분리하여 얻어진 N개의 수신 신호에 각각 반송파를 승산하여 복조하는 다수의 신호 승산부; 복조된 N개의 수신 신호에서 상기 커널 신호에 따른 톤 신호 성분을 제거하는 다수의 톤 제거 필터; 각각의 톤 제거 필터로부터 출력되는 수신 신호를 정합시키는 다수의 정합 필터; 정합 처리된 각각의 수신 신호를 역확산시키는 다수의 역확산부; 및 역확산된 수신 신호를 디코딩하는 다수의 디코더를 포함한다. In addition, a receiving apparatus according to another aspect of the present invention is a receiving apparatus for receiving and processing a signal provided from a transmitting apparatus of a direct sequence code division communication system using a multicarrier, wherein the transmitting apparatus sums several tone signals in a band and includes a time domain. Generates a kernel signal which is an impulsive pseudo noise at, and generates an attenuation signal by changing the magnitude and time axis of the maximum value of the kernel signal according to the magnitude and time of the maximum value of the signal to be transmitted, and the signal to be transmitted. Subtracts the attenuated signal from the transmitter, and the receiver receives a signal transmitted from the transmitter, and multiplies and demodulates a carrier wave to N received signals obtained by separating the received signal for each carrier. ; A plurality of tone removal filters for removing tone signal components according to the kernel signal from demodulated N received signals; A plurality of matched filters for matching the received signal output from each tone rejection filter; A plurality of despreaders which despread each matched received signal; And a plurality of decoders for decoding the despread received signal.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 반송파 직접 시퀀스 코드분할 다중 접속 통신 시스템에서의 송신 장치의 구조도이다. 1 is a structural diagram of a transmitter in a multi-carrier direct sequence code division multiple access communication system according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치는 전송하고자 하는 다수의 데이터 스트림을 각각 확산 및 변조하는 다수의 확산 및 변조부(11∼1N), 확산 및 변조된 데이터 스트림을 각각 펄스 성형하는 다수의 펄스 성형부(21∼2N), 펄스 성형된 각각의 데이터 스트림에 반송파를 이용하여 변조하는 다수의 신호 승산부(31∼3N), 다수의 신호 승산부로부터 출력되는 신호를 혼합하여 다중 변조 신호를 생성하는 제1 신호 합산부(40), 상기 다중 변조 신호를 소정 시간 동안 저장하는 버퍼(50), 소정 단위로 구동하여 상기 버퍼(50)에 저장된 다중 변조 신호를 출력하는 제1 스위치부(60), 상기 제1 스위치부(60)로부터 출력되는 다중 변조 신호를 입력 신호로 하고, 상기 입력 신호를 토대로 감쇄 신호를 생성하는 감쇄 신호 발생부(70), 상기 감쇄 신호와 상기 제1 스위치부로부터 출력되는 다중 변호 신호를 혼합하여 최대 전력 제거 신호를 출력하는 제2 신호 합산부(80), 상기 최대 전력 제거 신호의 PAPR과 설정된 임계값을 비교하여 상기 최대 전력 제거 신호를 송신 신호로서 선택적으로 출력하는 PAPR 감소 제어부(90), 상기 PAPR 감소 제어부로부터 출력되는 송신 신호를 처리하여 무선(air) 상으로 전송하는 송신부(110), 상기 PAPR 감소 제어부로부터 출력되는 송신 신호를 선택적으로 상기 송신부(110)로 전달하는 제2 스위치부(100)를 포함한다. 여기서, 제1 스위치부(60)는 PAPR 감소 제어부의 제어에 따라 동작하여 버퍼(50)로부터 출력되는 신호 또는 상기 PAPR 감소 제어부(90)로부터 출력되는 신호 중에서 하나를 선택하여 상기 감쇄 신호 발생부(70)로 인가한다. As shown in FIG. 1, a transmission device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of spreading and
한편 송신부(110)는 RF/IF 유닛이며, 이러한 기술은 공지된 기술임으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다. Meanwhile, the
도 2는 위에 기술된 바와 같은 구조로 이루어지는 송신 장치에서, 감쇄 신호 발생부(70)의 구조를 나타낸 도이다. 2 is a diagram showing the structure of the
본 발명의 실시 예에 따른 감쇄 신호 발생부(70)는 송신되는 신호의 PAPR를 낮추기 위해 K개의 톤 신호로 형성된 커널신호를 이용하여, 송신되는 신호에 K개의 톤으로 이루어진 커널 신호 성분을 포함시킨다. The
이를 위하여, 감쇄 신호 발생부(70)는 도 2에 도시되어 있듯이, N개의 다중 반송파가 존재하는 대역 내에 임의의 K개의 톤 신호를 합하여 시간영역에서 임펄스 성 의사 잡음 신호를 생성하는 커널 신호 생성기(71), 상기 제1 스위치부(60)를 통하여 버퍼(50)로부터 입력되는 신호의 최대(Peak) 전력의 크기를 측정하고, 상기 최대 전력이 측정된 시간을 측정하는 최대 전력 측정기(72), 상기 측정된 시간에 따라 상기 커널 신호 생성기(71)로부터 출력되는 의사 잡음 신호를 상기 시간 위치로 이동시켜 상기 입력되는 신호의 최대 전력 성분을 제거하는 시간축 이동기(73), 상기 입력되는 신호의 최대 전력값과 설정된 최대 허용 전력 값과의 차이에 비례하도록 상기 시간 이동된 커널 신호를 스케일링하여, 감쇄 신호를 출력하는 스케일링기(74)를 포함한다. To this end, the
한편 커널 신호 발생기(71)는 도 2에서와 같이, 각각 톤 신호를 생성하는 K개의 톤 신호 생성기(7111∼711K), 생성된 K 개의 톤 신호를 혼합하여 커널 신호로 출력하는 혼합기(712)를 포함한다. Meanwhile, as shown in FIG. 2, the
다음에는 이러한 구조를 토대로 하여 송신되는 신호의 최대 전력 대 평균 전력비를 감소시키기 위한 송신 방법에 대하여 설명한다. Next, a transmission method for reducing the maximum power to average power ratio of a transmitted signal based on this structure will be described.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 방법을 나타낸 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a transmission method according to an exemplary embodiment of the present invention.
첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 도시하지 않은 데이터 발생부로부터 반송파 수와 동일한 N 개의 데이터 스트림이 인가되면, 송신 장치의 각 확산 및 변조부(11∼1N)는 인가되는 각각의 데이터 스트림을 확산 및 변조하여 출력한다(S100∼ S110). 이하에서는 데이터 스트림을 설명의 편의상 데이터 신호라고 명명한다. 펄스 성형부(21∼2N)는 전송되는 신호의 대역 제한을 위하여, 각각 확산 및 변조되어 출력되는 데이터 신호를 펄스 성형한다(S120). 이러한 신호의 확산 및 변조 그리고 펄스 성형은 공지된 기술임으로 상세한 설명을 생략한다. As shown in FIG. 3, when N data streams equal to the number of carriers are applied from a data generating unit (not shown), each spreading and modulating
펄스 성형된 N개의 데이터 신호는 신호 승산부(31∼3N)에 의하여 반송파들과 각각 혼합 및 변조되어 출력된다. 각각 변조된 N개의 데이터 신호는 제1 신호 합산부(40)에 의하여 합쳐져서 다중 변조 신호가 생성된다(S130). 이러한 다중 변조 신호는 블록 처리를 위해 M개의 심볼 구간 M*T시간 동안 버퍼(50)에 저장된다(S140). 한편 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용하는 경우 심볼 주기의 M배 대신에 송수신 시간 변경 단위인 타임 슬롯 단위로 상기 다중 변조 신호를 버퍼에 저장할 수도 있다. The pulse-shaped N data signals are mixed and modulated with the carriers by the
이후 M 심볼 구간 단위로 동작하는 제1 스위치부(60)가 버퍼(50)에 연결되어, 버퍼(50)에 저장된 다중 변조 신호가 제1 스위치부(60)를 통하여 감쇄 신호 발생부(70)로 출력된다. Thereafter, the
감쇄 신호 발생부(70)의 최대 전력 측정기(72)는 제1 스위치부(60)를 통하여 입력되는 다중 변조 신호의 최대 전력을 측정하고, 시간 축 이동기(73)는 상기 측정된 최대 전력이 특정 임계값을 넘는 시간과 크기를 구한다. 그리고 최대 전력이 특정 임계값을 넘을 경우의 시간과 크기가 구해지면, 시간축 이동기(73)는 커널 신호 발생기(71)로부터 제공되는 커널 신호를 상기 최대 전력값과 동일한 시간 위치로 이동시켜, 상기 다중 변조 신호의 최대 전력값을 제거한다. 이후 스케일링기 (74)는 상기 최대 전력값의 크기와 설정된 최대 허용 전력 값과의 차이에 비례하도록 시간 이동된 커널 신호를 스케일링하여 감쇄 신호로서 출력한다(S150).The
위에 기술된 바와 같이 생성된 감쇄 신호는 제2 신호 합산부(80)로 입력되며, 제2 신호 합산부(80)는 상기 감쇄 신호와 제1 스위치부(60)를 통하여 입력되는 다중 변조 신호를 혼합하여, 상기 다중 변조 신호에서 감쇄 신호를 뺀다. 이와 같이 감쇄 신호만큼 감소된 다중 변조 신호를 최대 전력 제거 신호라고 명명한다(S160). The attenuation signal generated as described above is input to the second
최대 전력 제거 신호는 PAPR 감소 제어부(90)로 입력되며, PAPR 감소 제어부(90)는 상기 최대 전력 제거 신호의 PAPR을 측정하고, 상기 PAPR과 임계값을 비교하여(S170∼S180), 상기 최대 전력 제거 신호의 PAPR이 임계값을 초과하지 않으면 그대로 제2 스위치부(100)로 출력한다. 따라서 제1 스위치부(60)와 동일한 시간 구간에 동작하는 제2 스위치부(100)에 의해 상기 최대 전력 제거 신호가 송신부(110)를 통하여 전송 신호로 송신된다(S190∼S200). The maximum power removal signal is input to the PAPR
그러나 단계(S190)에서 상기 최대 전력 제거 신호의 PAPR이 상기 임계값을 초과하는 경우에는, 상기 PAPR 감소 제어부(90)가 상기 최대 전력 제거 신호를 제1 스위치부(60)로 궤환시켜 상기 감쇄 신호 발생부(70)로 입력되도록 하여, 상기 감쇄 신호 발생부(70)에 의한 PAPR 감소 동작이 반복 수행되도록 한다. However, when the PAPR of the maximum power removal signal exceeds the threshold in step S190, the PAPR
이러한 과정을 원하는 PAPR을 얻을 때까지 반복 수행하며, 제2 스위치부(100)는 M*T 심볼 주기마다 원하는 PAPR을 가지는 송신 신호를 RF/IF단으로 출력한다. This process is repeated until the desired PAPR is obtained, and the
도 4a 내지 도 4d에 위에 기술된 바와 같이 수행되는 송신 과정에서 얻어지는 각 신호의 파형을 나타낸 그래프가 도시되어 있다. 이러한 도 4a 내지 도 4d를 참조로 하여 상기의 송신 방법을 다시 살펴보면 다음과 같다. 4A to 4D show graphs showing the waveforms of each signal obtained in the transmission process performed as described above. The transmission method will be described again with reference to FIGS. 4A to 4D as follows.
도 4a는 커널 신호 발생기(71)에서 출력되는 커널 신호의 파형을 나타낸 그래프이다. 감쇄 신호 발생부(70)의 커널신호 발생기(71)는 N개의 다중 반송파가 존재하는 대역 내에 임의의 K개의 톤 신호를 합하여 시간영역에서 도 4a에서 보는 바와 같이 임펄스성 의사 잡음 신호(커널 신호)(301)를 생성한다. 4A is a graph illustrating waveforms of kernel signals output from the
도 4b는 제1 스위치부(60)로부터 출력되는 감쇄 신호 발생부(70)로 입력되는 신호(다중 변조 신호)의 최대 전력의 크기와 해당 시간을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 여기서, 임의의 임계값(302)을 넘는 전력값 중 최대값(303)을 제거하기 위해, 감쇄 신호 발생부(70)의 시간축 이동기(73)는 상기 임펄스성 의사 잡음 신호인 커널 신호를 최대값(303)과 동일한 시간 위치로 이동시킨다. 그리고 상기 최대값의 크기와 최대 허용 전력 값과의 차이에 비례하도록 시간 이동된 커널 신호를 스케일링한다. 이로써 감쇄 신호 발생부(70)의 출력 신호인 감쇄 신호가 생성된다. 도 4c는 상기와 같은 방식으로 출력된 감쇄신호를 나타낸 파형도이다. 4B is a graph showing the results of measuring the magnitude of the maximum power of the signal (multimodulated signal) input to the
이후, 도 4b에 도시된 바와 같은 다중 변조 신호에서 도 4c에 도시된 바와 같은 감쇄 신호를 제거하면, 도 4d에 도시된 바와 같은 최대 전력 제거 신호가 얻어진다. 도 4d는 최대 전력 제거 신호의 파형도이다. 도 4d를 참조하면 도 4b에 도시된 다중 변조 신호보다 현저하게 최대값이 감소되어 PAPR이 감소된 최대 전력 제거 신호가 얻어짐을 알 수 있다. Subsequently, removing the attenuation signal as shown in FIG. 4C from the multiple modulated signal as shown in FIG. 4B, the maximum power removal signal as shown in FIG. 4D is obtained. 4D is a waveform diagram of the maximum power removal signal. Referring to FIG. 4D, it can be seen that the maximum value is significantly reduced than the multiple modulated signal shown in FIG. 4B to obtain a maximum power removal signal having a reduced PAPR.
다음에는 위에 기술된 바와 같이 송신되는 신호를 수신하는 수신 장치의 구조 및 동작에 대하여 설명한다. Next, the structure and operation of a receiving apparatus for receiving a signal to be transmitted as described above will be described.
위의 송신 장치에서 전송되는 신호의 PAPR를 낮추기 위해 K개의 톤 신호로 형성된 커널신호를 이용하였기 때문에, 수신 장치에 의하여 수신된 신호에는 K개의 톤으로 이루어진 커널신호 성분이 포함되어 있다. 이것은 원하는 신호에 대한 간섭이 되므로 이를 제거하야만 한다. 이를 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치에서는 톤 제거필터나 적응디지털필터를 이용하여 수신 신호에 포함된 커널 신호 성분을 제거한다. Since the kernel signal formed by the K tone signals is used to lower the PAPR of the signal transmitted from the transmitter, the signal received by the receiver includes the kernel signal component consisting of the K tones. This will interfere with the desired signal and must be removed. To this end, the reception apparatus according to the embodiment of the present invention removes the kernel signal component included in the received signal by using a tone removal filter or an adaptive digital filter.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치의 구조도이다. 5 is a structural diagram of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치는 도 5에 도시되어 있듯이, 수신 신호를 각 반송파별로 분리하여 얻어진 N개의 수신 신호에 각각 반송파를 승산하여 복조하는 다수의 신호 승산부(121∼12N), 복조된 N개의 수신 신호에서 커널 신호 성분을 제거하는 다수의 톤 제거 필터부(131∼131N), 각각의 톤 제거 필터로부터 출력되는 수신 신호를 정합시키는 다수의 정합 필터(141∼14N), 그리고 정합 처리된 각각의 수신 신호를 역확산시키는 다수의 역확산부(151∼15N) 및 역확산된 수신 신호를 디코딩하는 다수의 디코더(161∼16N)를 포함한다. 여기서 톤 제거 필터부(131∼13N)는 K개의 톤 신호 중 해당 반송파 대역에 속한 L개의 톤 신호를 제거하는 디지털 필터로 이루어진다. As shown in FIG. 5, the receiving apparatus according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, multiple signals for multiplying and demodulating a carrier by N received signals obtained by separating the received signal for each carrier, respectively.
이러한 구조로 이루어지는 수신 장치에서 신호 승산부, 정합 필터, 역확산부, 디코더는 이미 공지된 기술임으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다. The signal multiplier, matched filter, despreader, and decoder in a receiving device having such a structure are well known in the art, and thus detailed descriptions thereof are omitted here.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 방법의 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a receiving method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치에서, 도 5 및 도 6에서와 같이, 신호 승산부(121∼12N)에 의하여 각 반송파 별로 복조된 수신 신호는 톤 제거 필터부(131∼13N)로 입력되며(S300∼S310), 톤 제거 필터부(131∼13N)는 K개의 톤 신호 중 해당 반송파 대역에 속한 L개의 톤 신호를 제거하여, 커널신호에 의한 송신신호 왜곡으로 성능이 저하되는 것을 방지한다(S320). 이와 같이 커널 신호 성분이 제거된 수신 신호는 역확산 및 디코딩된 후 사용된다(S330∼S340).In the receiving apparatus according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6, the received signal demodulated for each carrier by the
한편, 송신단에서 커널 신호를 생성하기 위해 사용된 K개의 톤 주파수에 대한 정보를 시그널링 채널을 통해 수신단에 전달할 수 있는 경우에는, 위의 톤 제거 필터부(131∼13N)를 도 7에 도시된 바와 같이 직렬로 연결된 L개의 톤 제거기(F1∼FL) 필터를 사용하여 수신 신호에 포함된 톤 신호를 제거할 수 있다. 도 7은 도 5에 도시된 톤 제거 필터부(131∼13N)의 구조를 나타낸 예시도이다. On the other hand, when the transmitter can transmit the information about the K tone frequencies used to generate the kernel signal to the receiver through the signaling channel, the tone
그러나 송신단에서 커널신호 생성을 위해 사용된 톤 정보를 전송할 수 없을 경우는, 도 8에 도시된 바와 같이 다수(L개)의 톤을 제거하기 위한 방법으로 적응 디지털 필터를 사용하여 협대역 간섭제거를 할 수 있다. 도 8은 도 5에 도시된 톤 제거 필터부(131'∼13N')를 적응 협대역 간섭 제거부로 구현한 예를 나타낸 도이다. However, when the transmitter cannot transmit the tone information used to generate the kernel signal, as shown in FIG. 8, narrowband interference cancellation is performed by using an adaptive digital filter as a method for removing a large number of tones. can do. FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which the tone removing
도 8에서, 협대역 간섭제거부는 FIR(finite impulse response) 필터 형태로 LMS(Least mean square)와 같은 알고리즘을 사용하면 쉽게 구현할 수 있다. 상기한 협대역 간섭제거기의 사용은 널리 알려진 바와 같이 직접 시퀀스 대역확산 신호를 사용하는 시스템에 효과적으로 적용될 수 있다. In FIG. 8, the narrowband interference cancellation unit may be easily implemented using an algorithm such as a least mean square (LMS) in the form of a finite impulse response (FIR) filter. The use of the narrowband interference canceller described above can be effectively applied to systems using direct sequence spread spectrum signals as is well known.
이러한 필터 사용에 의하여, 수신 신호의 성능에 영향을 주지 않을 만큼 수신 신호에서 톤 신호가 적절히 제거될 경우, OFDM에서와 같이 데이터 속도의 손실 없이 신호의 PAPR를 낮출 수 있다. By using such a filter, if the tone signal is properly removed from the received signal so as not to affect the performance of the received signal, the PAPR of the signal can be lowered without loss of data rate as in OFDM.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
위에 기술된 본 발명의 실시 예에 따르면, OFDM의 톤 예약방식과는 달리 수신 단에서 송신 신호의 PAPR 감소시 사용된 신호를 적응 디지털 필터나 톤 제거 디지털 필터의 직렬 뱅크로 효과적으로 제거함으로써, 데이터의 전송량 감소 없이 PAPR을 효과적으로 줄일 수 있다.
According to the embodiment of the present invention described above, unlike the tone reservation scheme of OFDM, by effectively eliminating the signal used in the receiver to reduce the PAPR of the transmission signal to the serial bank of the adaptive digital filter or tone rejection digital filter, PAPR can be effectively reduced without reducing the throughput.
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