KR100800228B1

KR100800228B1 - 감소된 ｐａｐｒ을 제공하는 신호 송신 장치

Info

Publication number: KR100800228B1
Application number: KR1020060132623A
Authority: KR
Inventors: 심재훈
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-02-01

Abstract

본 발명은 PAPR을 감소시킨 신호 송신 장치를 제공한다. 본 발명의 장치는, 복수의 송신 데이터로 구성된 송신 신호를 제1 및 제2 분배 신호로 분배하는 분배기와, 제2 분배 신호의 위상을 반전시키는 위상 반전기를 포함한다. 또한, 소정의 시간 구간에서 제1 분배 신호의 PAPR 값이 소정의 기준치 이상인 경우에는, 제1 분배 신호와 위상 반전된 상기 제2 분배 신호를 합산하는 합산기를 포함하고, 합산기에서 합산된 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함한다.

PAPR, 위상 반전, 재송신, 다중 접속

Description

감소된 ＰＡＰＲ을 제공하는 신호 송신 장치{APPARATUS FOR TRANSMITTING SIGNALS WITH A REDUCED PAPR}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국에 구현된 신호 송신 장치의 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신 방법에 관한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

106, 110: 멀티플렉서 108: 분배기

112: 위상 반전기 114: PAPR 계산기

116: 합산기 118: 스위치

120: ARQ 체크부 122: 재송신 제어기

124: DAC

본 발명은 다중 접속 방식의 통신 시스템에 있어서, 송신 신호의 피크-투-에버리지 전력 비율(peak-to-average power ratio: PAPR)을 감소시킨 신호 송신 장치 및 신호 송신 방법에 관한 것이다.

이동 통신에 관한 수요와 관심의 급속한 증대는 다중 접속 방식의 디지털 데이터 통신의 발전을 가져왔다. 다중 접속 방식의 디지털 데이터 통신은 제한된 무선 자원을 통해 다수의 개별적 신호가 동시에 송수신될 수 있도록 하기 위한 것이다. 특히, 직교 특성의 신호를 이용하여 여러 채널의 신호를 동시에 전송할 수 있도록 한 다중 접속 방식의 통신은 신호 전송 속도 향상을 크게 개선할 수 있어 널리 이용되고 있다.

신호의 직교 특성을 이용하여 다수의 채널의 신호를 동시에 전송하는 다중 접속 방식에 따라 데이터를 송신하는 경우에는, 송신을 위한 각 데이터에 대해 채널 코딩을 수행하고, 이들 채널 코딩된 데이터들을 멀티플렉싱, 즉 합산하여 하나의 신호로 만든 다음 이를 아날로그 신호로 변환하고, 기저 대역의 아날로그 신호를 송신 주파수 대역으로 업-컨버전하여 전력 증폭기에 의한 전력 증폭을 수행한 다음 안테나를 통해 송신하게 된다. 이와 같이, 다수의 채널 코딩된 신호를 합산하는 경우에는 합산된 신호에 있어서 전력 증가가 발생하게 되는데, 특히 평균 전력의 증가에 비해 피크 전력의 증가가 현저하게 나타나며 그에 따라 PAPR이 증가하는 특성을 보인다. 피크 전력의 신호가 발생할 확률은 비록 낮지만, 왜곡없이 송신신호를 수신기로 전달하기 위해서는 이러한 피크 전력의 신호까지도 송신기를 통과할 수 있어야만 하므로, 고용량의 무선 소자들, 예컨대 고용량의 무선 업-컨버터, 전력 증폭기, 필터 등이 필요로 되고, 이는 시스템 비용의 증가를 가져오게 된다. 특히, 이러한 PAPR의 증가는 채널 수의 증가에 비례하여 더욱 커지게 되므로, 다중 접속 신호의 수가 증가할수록 문제는 심각해진다.

그러므로, 다중 접속 방식의 통신 시스템에서 송신 성능의 저하를 야기하지 않으면서 송신 신호의 PAPR을 감소시킬 수 있는 신호 송신 장치 및 신호 송신 방법이 필요로 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 다중 접속 방식의 통신 시스템에서, 송신 성능의 저하를 야기하지 않고서 송신 신호의 PAPR을 감소시킬 수 있는 저용량 및 저비용의 신호 송신 장치 및 신호 송신 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, PAPR을 감소시킨 신호 송신 장치가 제공된다. 본 발명의 장치는, 복수의 송신 데이터로 구성된 송신 신호를 제1 및 제2 분배 신호로 분배하는 분배기와, 제2 분배 신호의 위상을 반전시키는 위상 반전기를 포함한다. 또한, 소정의 시간 구간에서 제1 분배 신호의 PAPR 값이 소정의 기준치 이상인 경우에는, 제1 분배 신호와 위상 반전된 상기 제2 분배 신호를 합산하는 합산기를 포함하고, 합산기에서 합산된 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 소정의 시간 구간에서 제1 분배 신호의 PAPR 값이 소정의 기준치 이상인 경우에는, 합산기로 제2 분배 신호를 전달되도록 하고, 그렇지 않은 경우에는 제2 분배 신호를 차단시키기 위한 스위치가 더 포함된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 소정의 시간 구간에서 제1 분배 신호의 PAPR 값이 소정의 기준치 이상인 경우, 그 소정의 시간 구간에 해당하는 송신 데이터의 재송신을 제어하기 위한 재송신 제어기가 더 포함된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우에는 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명을 생략하기로 한다. 또한, 이하 설명되는 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라는 점을 알아야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국에 구현된 신호 송신 장치의 구조를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바에 의하면, 신호 송신 장치(100)는 송신할 다수의 트래픽 신호를 개별적으로 코딩하는 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)와 제어 신호를 코딩하는 제어 채널 코딩부(104)를 포함한다. 멀티플렉서(106)는 트래픽 채널 코딩부(102a-102n) 각각으로부터의 채널 코딩된 신호를 수신하고, 분배기(108)는 멀티플렉서(106)에서 처리된 결과 신호를 수신한다. 멀티플렉서(110)와 위상 반전기(112)는 각각 분배기(108)에서 분배된 신호를 수신한다. 위상 반전기(112)는 수신된 신호의 위상을 반전하여 스위치(118)로 전달한다. 멀티플렉서(110)에는 분배기(108)로부터의 신호 입력 이외에 제어 채널 코딩부(104)로부터의 채널 코딩된 신호가 입력되고, PAPR 계산기(114)는 멀티플렉서(110)에서 처리된 결과 신호를 수신한다. PAPR 계산기(114)에 입력된 신호는 그대로 합산기(116)에 전달된다. 스위치(118)는 PAPR 계산기(114)에서 계산된 PAPR 값에 따라 정해진 제어 신호(C1)를 수신하고, 자동 재전송 요구(automatic repeat request: ARQ) 체크부(120)도 PAPR 계산기(114)에서 계산된 PAPR 값에 따른 제어 신호(C2)를 수신한다. 재송신 제어기(122)는 ARQ 체크부(120)로부터 제어 신호(C3)를 수신하고, 재 송신 제어기(122)로부터의 제어 신호는 제어 채널 코딩부(104) 및 각 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)로 전달된다. 합산기(116)는 PAPR 계산기(1114)와 스위치(118)로부터 신호를 수신하고, 이들을 합산한다. 디지털/아날로그 변환부(DAC)(124)는 합산기(116)에서 처리된 신호를 수신하고, 신호 송신부(126)는 디지털/아날로그 변환부(124)로부터의 출력 신호를 수신하여 무선 송신한다.

각 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)는 송신을 원하는 각 트래픽 데이터를 수신하고 각각에 대해 채널 코딩을 수행한다. 이러한 채널 코딩은 송수신기 간의 무선 전송에 따른 오류 발생을 고려하여 수신기로 하여금 오류 발생 여부를 인식할 수 있게 하는 동시에 발생한 오류에 대한 자체 보정을 할 수 있도록 하는 방향으로 이루어진다. 예컨대, 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)는 리드솔로몬 부호화, 컨볼루션 부호화, 인터리브 등을 수행하도록 구현될 수 있다. 또한, 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)는 각각의 개별 트래픽 데이터를 식별할 수 있도록 직교 특성을 갖는 신호로서 채널 코딩을 수행한다. 예컨대, CDMA 방식의 경우에는 직교 특성의 확산 코드를 이용한 주파수 확산이 포함된다.

제어 채널 코딩부(104)는 트래픽 데이터들과 함께 송신기로 전송될 제어 신호에 대한 채널 코딩을 수행한다. 제어 신호에는 각 트래픽 채널에 관한 정보, 동기 정보, 수신기 기동 정보 등이 포함될 수 있다. 제어 채널 코딩부(104)는 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)와 마찬가지로 제어 신호에 대하여 오류 발생에 대비한 부호화 처리를 수행한다. 또한, 제어 채널 코딩부(104)는 제어 신호가 각 트래픽 데이터와 식별될 수 있도록 직교 특성을 갖는 신호로서 채널 코딩을 수행한다.

멀티플렉서(106)는 각 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)에서 채널 코딩된 신호들을 수신하고, 이들 각 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)로부터의 출력 신호를 합산하여 멀티플렉싱을 수행한다. 종래의 이동 통신 시스템에서는 트래픽 채널 코딩부로부터의 출력 신호들이 바로 제어 채널 코딩부로부터의 출력 신호와 함께 멀티플렉싱되었으나, 본 발명에 의하면 제어 채널 코딩부(104)로부터의 신호와의 멀티플렉싱 이전에 먼저 트래픽 채널 코딩부(102a-102n)로부터의 신호들간의 멀티플렉싱이 수행된다.

분배기(108)는 멀티플렉서(106)에서 멀티플렉싱된 하나의 신호를 수신하고, 이를 2개의 신호로 분배한다. 분배기(108)는 분배된 2개의 신호가 원래의 신호와 동일한 특성을 유지하도록 신호 분배를 수행한다.

멀티플렉서(110)는 분배기(108)에서 분배된 2개의 신호 중 하나의 신호를 수신한다. 멀티플렉서(110)는 또한 분배기(108)로부터의 신호뿐만 아니라 제어 채널 코딩부(104)로부터 채널 코딩된 신호를 수신하고, 이들 신호를 합산함으로써 멀티플렉싱을 수행한다.

위상 반전기(112)는 분배기(108)에서 분배된 2개의 신호 중 다른 하나의 신호를 수신한다. 그런 다음, 수신된 신호의 위상을 180° 반전시킨다. 추후 설명하는 바와 같이, PAPR 값이 기준치 이상인 경우 위상 반전된 신호와 원래의 신호를 합산함으로써 해당 신호를 소거하기 위한 것이다.

PAPR 계산기(114)는 멀티플렉서(110)에서 멀티플렉싱된 신호를 수신하고, 해당 신호의 PAPR 신호의 크기를 계산한다. 그런 다음, 계산된 신호의 크기를 미리 정해진 기준치와 비교하고, 비교 결과 PAPR 신호의 크기가 기준치 이상으로 판정된 경우에는 그러한 신호의 시간 구간을 결정한다. 그런 다음 PAPR 계산기(114)는 해당 시간 구간의 신호와 관련하여 스위치(118) 및 ARQ 체크부(120)를 제어하기 위해 각 제어 신호(C1, C2)를 생성한다. 구체적으로, PAPR 계산기(114)는 계산된 PAPR 신호의 크기가 기준치 이상인 것으로 판정된 경우에는 해당 시간 구간의 신호에 대해 스위치를 온 시키기 위한 제어 신호를 출력하는 한편 ARQ 체크부(120)를 위한 NAK(Negative Acknowledgement) 신호를 출력한다. 여기서, NAK 신호란 송신 신호의 PAPR 크기가 기준치를 초과하여 전송이 불가능하므로 그에 해당하는 데이터들을 다시 전송해야 한다는 것을 알리는 제어 신호이다. 한편, PAPR 계산기(114)는 멀티플렉서(110)로부터 수신한 신호를 그대로 출력하여 합산기(116)로 전달한다.

스위치(118)는, PAPR 계산기(114)로부터의 제어 신호(C1)에 따라 온/오프가 결정된다. 전술한 바와 같이, 스위치(118)로 입력되는 제어 신호(C1)는, PAPR 계산기(114)에서 송신 신호의 PAPR 크기가 기준치 이상이라고 판정한 경우라면 해당 신호에 대해 스위치(118)를 온 시키기 위한 신호이고, 그렇지 않은 경우라면 스위치(118)를 오프시키기 위한 신호이다. 스위치(118)가 온 상태가 된 경우에는 위상 반전기(112)로부터의 위상 반전 신호가 스위치(118)를 통해 합산기(116)로 전달된다. 스위치(118)가 오프 상태인 경우에는 위상 반전 신호가 송신 경로 상의 송신 신호에 영향을 미치지 못하도록 차단된다.

ARQ 체크부(120)는, 전술한 바와 같이, 신호의 PAPR 값의 크기가 기준치 이상인 경우, PAPR 계산기(114)로부터 NAK 신호를 수신한다. ARQ 체크부(120)는, NAK 신호를 수신한 경우, 해당 시간 구간의 송신 데이터가 소거되었고 그에 따라 재전송이 요구된다는 점을 인지하게 된다. 그런 다음, ARQ 체크부(120)는 NAK 신호에 의하여 데이터의 유실이 알려진 해당 데이터의 프레임 또는 시퀀스를 확인한 다음, 확인된 결과를 출력한다.

합산기(116)는 PAPR 계산기(114)로부터 신호를 수신하고, 스위치(118)가 온 상태인 경우에는 스위치를 경유하여 위상 반전기(112)로부터 송신된 신호를 수신하여 이들을 합산한다. 스위치(118)가 오프 상태인 경우에는, 스위치(118)를 경유하여 전달되는 신호가 없으므로 PAPR 계산기(114)로부터 전달된 신호가 바이패스된다.

디지털/아날로그 변환부(124)는 멀티플렉서(116)로부터 신호를 수신하고, 수신된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 신호 송신부(126)는 변환된 아날로그 신호를 수신하고 주파수 변환, 전력 증폭 등을 수행한 다음 신호를 무선 송신한다. 전술한 바와 같이, PAPR 신호가 기준치 이상인 시간 구간에 있어서는, 스위치(118를 통하여 전달된 위상 반전된 신호가 멀티플렉서(116)에서 송신 신호와 합산됨에 따라, 신호 송신부(126)에서 무선 송신되는 신호에서 트래픽 신호가 소거된 상태이다.

재송신 제어기(122)는 ARQ 체크부(120)로부터의 신호를 수신한다. 즉, 재송신 제어기(122)는 ARQ 체크부(120)로부터 재전송이 요구되는 신호가 있는지, 그러한 경우 재전송이 요구되는 데이터 프레임 또는 시퀀스는 무엇인지에 관한 제어 신호(C3)를 수신한다. 그런 다음, 재송신 제어기(122)는 재전송이 요구되는 데이터 들의 전송 순서에 관하여 랜덤 프로세싱을 수행한다. 이는 재전송 시에 다시 PAPR 값이 높은 송신 신호가 재구성되는 것을 방지하기 위한 것이다. PAPR 값이 기준치 이상이 되는 경우의 발생 확률은 상당히 낮은 값이므로, 이러한 랜덤 프로세싱 이후에도 높은 PAPR 값의 송신 신호가 발생하는 일은 거의 드물게 된다. 재송신 제어기에서 생성된 제어 신호는 제어 채널 코딩부 및 각 트래픽 채널 코딩부에서 수행되는 데이터의 채널 코딩의 제어에 이용된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 송신 방법에 관한 흐름도이다.

먼저, 다수의 트래픽 신호 및 제어 신호에 대해 각각 채널 코딩을 수행한다(202). 채널 코딩된 다수의 트래픽 신호들에 대해 멀티플렉싱을 수행하고(204), 멀티플렉싱된 신호를 2개의 신호로 분배한다(206). 분배 결과 신호 중 하나를 채널 코딩된 제어 신호와 함께 멀티플렉싱함으로써 송신 신호를 생성한 다음(208), 그 송신 신호에서의 PAPR 값이 계산되고 기준치와 비교된다(210).

단계(210)에서 PAPR 값이 기준치 이상이라고 판정된 경우에는, 상기 분배 결과 신호 중 나머지 하나를 180°의 위상 반전시키고, 위상 반전된 신호를 상기 생성된 송신 신호와 합산하여(212), 합산된 결과를 무선 송신한다(214). 또한, PAPR 값이 기준치 이상으로 판정된 신호의 시간 구간을 판정하여 재전송에 필요한 데이터들을 알아낸 다음(216), 재전송이 필요한 데이터들의 재전송 순서를 랜덤하게 재구성한다(218). 그런 다음, 단계(202)로 복귀하여 재구성된 순서에 따라 재전송이 필요한 데이터들의 송신 처리를 수행한다. 이와 달리, 단계(210)에서 PAPR 값이 기준치 미만이라고 판정된 경우에는, 해당 송신 신호를 그대로 무선 송신하 고(222), 절차를 종료한다.

본 명세서에서는 주로 CDMA 방식의 통신 시스템에서의 신호 송신과 관련하여 설명하였으나, 본 발명은 다수의 채널 신호를 합산하여 송신하는 다양한 다중 접속 방식의 통신 시스템에서도 적용될 수 있다는 점을 알아야 한다.

본 발명에 의하면, 다중 접속 방식의 통신 시스템에 있어서, 기준치 이상의 PAPR 값을 갖는 신호의 송신을 방지하는 한편 그러한 신호에 대해서는 송신 순서를 재구성하여 재전송을 수행함으로써, 신호 유실에 따른 성능 저하를 야기하는 일 없이, 저용량 및 그에 따른 저비용의 신호 송신 장치의 구성이 가능해진다.

Claims

신호 송신 장치로서,

복수의 송신 데이터로 구성된 송신 신호를 제1 및 제2 분배 신호로 분배하기 위한 분배기,

상기 제2 분배 신호의 위상을 반전시키는 위상 반전기,

소정의 시간 구간에서 상기 제1 분배 신호의 PAPR 값이 소정의 기준치 이상인 경우, 상기 제1 분배 신호와 위상 반전된 상기 제2 분배 신호를 합산하는 합산기,

상기 합산기에서 합산된 신호를 송신하는 신호 송신부

를 포함하는 신호 송신 장치.
제1항에 있어서,

소정의 시간 구간에서 상기 제1 분배 신호의 PAPR 값이 소정의 기준치 이상인 경우에는, 상기 합산기로 상기 제2 분배 신호를 전달하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 제2 분배 신호를 차단시키기 위한 스위치를 더 포함하는 신호 송신 장치.
제1항에 있어서,

소정의 시간 구간에서 상기 제1 분배 신호의 PAPR 값이 소정의 기준치 이상 인 경우, 상기 소정의 시간 구간에 해당하는 송신 데이터의 재송신을 제어하기 위한 재송신 제어기를 더 포함하는 신호 송신 장치.
제3항에 있어서,

상기 재송신 제어기가 상기 소정의 시간 구간에 해당하는 송신 데이터의 재송신 순서를 랜덤하게 재구성하는 신호 송신 장치.
제1항에 있어서,

제어 신호와 상기 제1 분배 신호를 합산하는 멀티플렉서를 더 포함하는 신호 송신 장치.