KR20000068228A - 직교 주파수 분할 멀티플렉싱에 의한 디지털 신호 전송 장치 및 시스템 - Google Patents

직교 주파수 분할 멀티플렉싱에 의한 디지털 신호 전송 장치 및 시스템 Download PDF

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KR20000068228A
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러셀 비. 밀러
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Abstract

외부 리드-솔로몬 인코더 및 인터리버(24)와 내부 컨벌루션 인코더(26)를 사용하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템(10)에 있어서, 내부 컨벌루션 인코딩후에 데이터 비트는 내부 인터리버(28)에 의해 인터리빙된다음 각각 "m" 비트를 가지는 심볼들로 그룹핑된다. 그룹핑후에, 심볼들은 직교 진폭변조(QAM)을 사용하여 복합 평면에 매핑된다. 따라서, 심볼 대신에 비트들이 내부 인터리버(28)에 의해 인터리빙된다. 수신기(12)는 수신된 각각의 복합 QAM 심볼의 각 비트값에 관한 소프트 결정을 수행한다.

Description

직교 주파수 분할 멀티플렉싱에 의한 디지털 신호 전송 장치 및 시스템 {TRANSMISSION OF DIGITAL SIGNALS BY ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING}
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)은 예를 들어 고해상도 텔레비전(HDTV) 신호와 같은 고속 디지털 신호를 전송하기 위한 기술이다. OFDM 시스템에서, 단일의 고속 데이터 스트림은 몇 개의 병렬 저속 서브스트림으로 분할되는데, 각각의 서브스트림은 각각의 서브캐리어 주파수를 변조하기 위하여 이용된다.
OFDM 시스템에서 사용되는 변조 기술을 직교 진폭 변조(QAM)이라 하며, 이러한 변조 방식에서는 캐리어 주파수의 위상 및 진폭이 모두 변조된다. QAM 변조에서, 복합 QAM 심볼이 다수의 데이터 비트로부터 발생되는데, 각각의 심볼은 실수부와 허수부를 포함하며, 그리고 각각의 심볼은 심볼이 발생된 다수의 데이터 비트를 나타낸다. 다수의 QAM 비트는 그래픽으로 복합 평면으로 표시될 수 있는 패턴으로 함께 전송된다. 일반적으로, 이러한 패턴을 "컨스털레이션(constellation)"이라고 한다. QAM 변조를 이용함으로써, OFDM 시스템은 그 효율이 향상될 수 있다.
신호가 전송될 때, 신호는 하나 이상의 경로를 통하여 수신기로 전파될 수 있다. 예를 들어, 단일 송신기로부터의 신호는 직선을 따라 수신기로 전파될 수 있고, 상기 신호는 또한 다른 경로를 따라 수신기로 전파되도록 물리적인 물체에 반사될 수 있다. 또한, 시스템이 스펙트럼 효율을 증가시키기 위하여 소위 "셀룰러" 전송 기술을 이용할 경우, 수신될 신호는 하나 이상의 송신기에 의하여 전송될 수 있다. 따라서, 동일 신호가 하나 이상의 경로를 통하여 수신기에 전송된다. 상기와 같은 병렬 신호 전파는, 그것이 인위적으로 만들어졌든(즉, 하나 이상의 송신기로부터의 동일 신호를 전송에 의함) 또는 자연적으로 만들어졌든(즉, 에코에 의함)간에, "다중경로"라고 한다. 셀룰러 디지털 전송이 스펙트럼 측면에서 효율적이지만, 다중경로를 고려하여야 한다.
다행스럽게도, QAM 변조를 이용하는 OFDM 시스템은 단일 캐리어 주파수만을 이용하는 QAM 변조 기술에 비하여 (전술한 바와 같이, 셀룰러 전송 기술을 사용할 때 발생되는)다중경로 상태에 대하여 더 효율적이다. 특히, 단일 캐리어 QAM 시스템에서, 복합 등화기가 일차 경로만큼 강한 에코를 가진 채널을 등화시키기 위하여 이용되어야 하고, 상기와 같은 등화는 구현하기가 곤란하다. 이에 비하여, OFDM 시스템에서는 각각의 심볼 시작점에서 적합한 길이의 보호(guard) 피리어드를 간단히 삽입함으로써 복합 등화기를 사용할 필요가 없다. 따라서, 다중경로 상태가 예상될 때에는 QAM 변조를 이용하는 OFDM 시스템이 바람직하다.
본 발명이 유용하고 필요한지를 이해하기 위하여 현재의 OFDM 시스템과 비교해볼 경우, 현재의 시스템에서는 전송될 데이터 스트림이 두 번 인코딩되어야하는데, 첫 번째는 리드-솔로몬(Reed-Solomon) 인코더에 의한 것이고 두 번째는 트렐리스(trellis) 코딩 방법에 의해서다. 본 발명은 하나의 코딩만이 존재하는 시스템에도 동일하게 적용할 수 있다. 일반적인 트렐리스 코딩 방법에서, 데이터 스트림은 통상적인 인코더에 의하여 인코딩되고 다음 비트는 QAM 심볼이 되는 비트 그룹에서 결합된다. 그룹 내에는 몇 개의 비트가 존재하며, 그룹당 비트수는 정수 "m"에 의하여 한정된다(여기서, 각각의 그룹은 "m-어레이"를 가진다고 한다). 일반적으로, "m"의 값은 4, 5, 6 또는 7이지만, 그 이상 또는 그 이하일 수 있다.
비트를 다중 비트 심볼로 그룹핑한 후에, 심볼은 인터리빙된다. "인터리빙"은 심볼 스트림이 순차적으로 재배열하여 채널 손상에 의한 잠재적인 에러를 랜덤하게 하는 것을 의미한다. 예를 들어, 5워드가 전송된다고 가정한다. 인터리빙되지 않은 신호를 전송하는 중에, 일시적인 채널 방해가 발생하면, 이러한 상황하에서는, 채널 방해가 방지되기 전에 전체 워드가 손실될 수 있으며, 어떠한 정보가 손실 워드에 의하여 전송되지를 아는 것이 곤란할 수 있다.
반대로, 전송 및 채널 방해가 발생하기 전에 5워드의 문자가 순차적으로 재배열되면(즉, 인터리빙되면), 몇 개의 문자가 손실되는데, 아마 워드당 하나의 문자가 손실된다. 그러나, 재배열된 문자를 디코딩할 때, 몇 개의 워드가 문자를 손실되지만, 모든 5워드가 나타난다. 이러한 상황하에서, 디지털 디코더가 데이터의 거의 전체를 복구하는 것이 상대적으로 쉽다. m-어레이 심볼을 인터리빙한 후에, 심볼은 전술한 QAM 원리를 이용하여 복합 심볼로 매핑되며, 그들의 각각의 서브캐리어 채널로 멀티플렉싱되어 전송된다.
그러나, 전술한 트렐리스 코딩 방법을 이용하는 현재의 OFDM 시스템에서는, 데이터 비트가 인터리빙되기 전에 심볼로 그룹핑되어, OFDM 서브캐리어중 일부가 상당히 감쇠되는 다중경로 상태하에서 성능이 저하된다. 다중경로 상태에 의하여 발생되는 서브캐리어 감쇠에 의하여 OFDM 시스템 성능을 개선하는 것이 가능하다. OFDM 시스템의 성능은 또한 수신기에서 수신 데이터 값을 결정하도록 소프트 디시젼 메이킹을 이용함으로써 개선될 수 있다.
본 발명은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)에 의한 디지털 전송에 관한에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디지털 신호 전송에 이용되는 OFDM 장치 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명을 구현하는 디지털 신호 전송 시스템의 도면이다.
도 2는 본 발명을 구현하는 송신기의 관련 부분을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명을 구현하는 수신기의 관련 부분을 도시하는 도면이다.
도 4는 수신기의 소프트 논리 논리을 도시하는 흐름도이다.
따라서, 본 발명은 다중경로 상태에서 고속 디지털 데이터를 전송하는 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명은 또한 OFDM 원리를 이용하여 고속 디지털 데이터를 전송하는 시스템을 제공하는 것으로, 이는 다중경로 상태에서 서브캐리어 감쇠에 대하여 상대적으로 효율적으로 동작한다. 본 발명은 또한 서브채널당 소프트 디시젼 메이킹을 이용하여 데이터 값을 결정하도록 하는 고속 디지털 데이터 수신 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명은 또한 제조가 간편하고 구현이 용이한 고속 디지털 데이터 전송 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 비트를 다중 비트 심볼로 그룹핑하기 전에 내부 인터리버를 통하여 데이터 비트를 처리하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 신호 송신기를 제공한다.
또한 본 발명은 수신기에 전송하기 위하여 디지털 데이터 비트를 처리하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 송신기용 장치를 제공하는데, 상기 장치는 데이터 비트를 처리하는 외부 인터리버; 상기 처리된 비트를 인코딩하는 인코더; 상기 인코더로부터의 데이터 비트를 수신하여 상기 데이터 비트를 인터리빙하는 내부 인터리버; 및 상기 내부 인터리버로부터의 인터리빙된 데이터 비트를 수신하여 내부 인터리버로부터 "m"개의 연속 비트를 나타내는 심볼을 발생시키는 수단을 포함한다. 여기서 "m"은 1보다 큰 정수이다.
직교 주파수 분할 멀티플렉스(OFDM) 송신기에서, 본 발명을 구현하기 위하여 수신기로 전송하기 위해 디지털 데이터 비트를 처리하는 장치가 제공된다. 실시예에서, 상기 장치는 데이터 비트를 처리하는 바람직하게 리드-솔로몬 코드 심볼 인터리버인 외부 인터리버 및 상기 외부 인터리버에 의하여 처리되어 출력된 데이터 비트를 수신하여 상기 데이터 비트를 인터리빙하는 내부 인터리버를 포함한다. 또한, 상기 장치는 내부 인터리버에 의하여 인터리빙된 데이터 비트를 수신하여 내부 인터리버로부터 "m"개의 연속 비트를 나타내는 심볼을 발생시키는 수단을 포함하는데, 여기서 "m"은 1보다 큰 정수이다.
바람직하게, 컨벌루션 인코더는 내부 인터리버와 외부 인터리버사이의 비트를 처리한다. 또한, 각각의 심볼을 m-어레이 신호 스페이스로 맵핑하는 수단이 제공될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 맵핑 수단은 직교 진폭 변조(QAM)를 이용하여 복합 심볼을 발생시키도록 한다. "m"이 오(5)이상의 홀수 정수인 경우에, 상기 매핑 수단은 상기 신호 스페이스의 사분의 일에서 인접 심볼간의 해밍(Hamming) 거리의 합을 최소화한다.
이하에 설명되는 바와 같이, 직렬 대 병렬 컨버터는 "n"개의 서브스트림으로 상기 복합 심볼을 처리하는데, 여기서 "n"은 1보다 큰 정수이다. 보호 피리어드 발생기는 신호 스트림에 보호 피리어드를 형성한다. 장치는 OFDM 송신기와 결합하여 개시되며, 또한 OFDM 시스템과 결합하여 개시된다.
본 발명은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 이용하여 디지털 데이터 비트를 전송하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 비트를 콘볼루션 인코딩하는 단계; 비트를 인터리빙하는 단계; 및 각각의 심볼을 형성하도록 병렬로 "m"비트를 그룹핑하는 단계를 포함한다.
직교 주파수 분할 다중화(OFDM)을 이용하여 디지털 데이터 비트를 전송하는 방법은 비트를 콘볼루션 인코딩하는 단계 및 비트를 인터리빙하는 단계를 포함한다. 다음, 상기 방법은 각각의 심볼을 형성하도록 병렬로 "m"비트를 그룹핑하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 복합 위상 조정된 심볼을 포함하는 직교 주파수 분할 멀티플렉스(OFDM) 신호로된 "n"서브스트림을 수신하는 수신기용 장치를 제공하는데, 각각 심볼은 "m"데이터 비트를 나타내며, 서브스트림내의 각각의 심볼에 의하여 나타나는 각각의 비트의 이진값을 결정하기 위하여 각각의 서브스트림에 대하여 소프트 분할 양자화기를 포함한다. 컴퓨터 논리 장치가 이러한 수신기 기능 부분을 수행할 수 있다.
본 발명은 또한 OFDM 신호 내에 각각 "m"데이터 비트를 나타내는 복합 심볼을 수신하는 직교 주파수 분할 멀티플렉스(OFDM) 신호 수신기용 컴퓨터 논리 장치를 제공하는데, 상기 컴퓨터 논리 장치는 디지털 처리 시스템에 의하여 판독가능한 컴퓨터 논리 저장 장치; 및 상기 논리 저장 장치에 포함된 명령을 포함하며, 상기 명령은 각각의 심볼 값에 대한 소프트 디시젼을 행하는 방법을 수행하는 디지털 처리 시스템에 의하여 수행될 수 있으며, 상기 방법은 각각의 심볼에 대한 제 1세트의 가능한 값을 결정하는 단계를 포함하는데, 상기 제 1세트의 각각의 값은 미리 결정된 비트 내에서 "0"인 이진값을 가지며, 상기 방법은 또한 상기 심볼과 상기 제 1세트의 가능한 값내의 가능한 값사이의 크기 차이를 각각의 심볼에 대하여 결정하는 단계; 및 가장 작은 크기 차이를 결정하여 이를 나타내는 제 1신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
직교 주파수 분할 멀티플렉스(OFDM) 신호를 전송하는 장치는 다수의 QAM 심볼을 발생시키는 직교 진폭 변조(QAM) 수단을 포함한다. 또한, 상기 장치는 심볼을 m-어레이 스페이스로 맵핑하는 맵핑 수단을 포함하여 상기 스페이스내의 인접 심볼간의 해밍-간격의 합이 최소화되도록 한다. 여기서 m은 오(5)이상의 홀수 정수이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.
도 1을 참조하면, 다수의 에어 인터페이스 경로(18,20)를 통해 본질적으로 동일한 하나 이상의 송신기(14,16)로부터 수신기(12)로 고속 디지털 데이터를 방송하기 위한 시스템이 부재번호 10으로 도시되어 있다. 고속 디지털 신호는 예로서 고화질 텔리비젼(HDTV) 신호일 수 있다. 시스템(10)은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 시스템이다. 따라서, 송신기(14,16)는 수신기(12)로 동일한 신호들을 저송하며, 각각의 신호는 "n"개의 서브채널로 멀티플렉싱되고, 여기서 "n"은 일(1) 보다 큰 정수이다. OFDM 원리에 따라, 각각의 서브채널은 복합 직교 진폭 변조(QAM) 심볼의 시퀀스의 서브스트림의 각각을 나타낸다. 한편, 각각의 QAM 심볼은 "m" 데이터 비트를 나타내고, 여기소 "m"은 일(1) 보다 큰 정수이다. 한 바람직한 실시예에서 "m" 값은 육(6)이다. 다른 바람직한 실시예에서 "m" 값은 칠(7)이다. 본 실시예가 직교 진폭 변조의 관점에서 설명되었을 지라도, 위상 편이 키잉된 변조 시스템에도 마찬가지로 적용될 수 있음을 유의해야 한다.
도 2는 본 실시예의 송신기(14)의 관련 상세사항을 나타낸다. 리드-솔로몬 인코더(22)와 같은 외부 심볼 에러-보정 인코더는 전송되어야 할 디지털 데이터 비트 스트을 수신하여 공지된 원리에 따라 비트를 인코딩한다. 마찬가지로, 외부 인터리버(24), 바람직하게는 리드-솔로몬 인터리버는 공지된 원리에 따라 외부 인코더(22)로부터 데이터를 인터리빙한다. 리드-솔로몬 코딩 시스템은 G.C. Clark, Jr. 및 J.B Cain, "Error-Correction Coding for Digital Communications", Plenum Press, New York,1981:S.Lin 및 D.J. Costello,Jr.,"Error Control Coding:Fundamentals and Applicatios", Prentice-Hall, Englewood Cliffs,N.J.1983에 설명되어 있다.
외부 인터리버(24)로부터, 신호는 컨볼루션식 인코더(26)로 전송되고, 이것은 공지된 원리에 따라 데이터 비트를 컨볼루션식으로 인코딩한다. 그후 상기 데이터 비트는 이 비트를 인터리빙하는 내부 인터리버(28)로 전송된다. 그후, 인터리빙된 비트는 신호 공간 그룹핑기(30)로 전송된다.
본 발명에 따라, 신호 공간 그룹핑기(30)는 내부 인터리버(28)로부터의 "m"비트의 시퀀스를 병렬로 그룹핑한다. 따라서, 신호 공간 그룹핑기는 각각이 내부 인터리버(28)로부터 수신된 "m" 순차 비트를 나타내는 각각의 심볼을 수립한다.
따라서, 격자형 코딩된 OFDM 송신기와는 달리 송신기(14)는 비트를 다중 비트 심볼로 그룹핑하기 이전에 내부 인터리버를 통해 데이터 비트를 처리한다. 이러한 구조 및 하기의 수신기(12)의 구조로, 시스템(10)의 다양성 및 성능은 먼저 데이터를 심볼로 그룹핑하는 종래의 격자 코딩된 송신기와는 상이하게 다중 경로 상태로 개선되며, 그후 내부 인터리버를 통해 심볼을 처리한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 신호 공간 그룹핑기(30)로부터의 심볼은 신호 공간 매핑 엘리먼트(32)로 전송된다. 본 발명에 따라, 신호 공간 매핑 엘리먼트(32)는 각각의 엘리먼트를 m-에관한 신호 공간으로 매핑한다. 바람직하게, 매핑 엘리먼트는 복합 심볼을 발생시키기 위해 각각의 심볼에 깊하여 위상 및 진폭에서 변조를 생성하기 위해 직교 진폭 변조(QAM)을 이용한다.
이들 복합 심볼은 복합 평면에 매핑되고, 때때로 QAM 컨스텔레이션으로 참조된다. 따라서, 각각의 복합 심볼은 복합 평면에서 "x + jy"과 같이 자신의 x-y 위치 항으로 표현되고, 여기서 j는 음수 1의 평방근(j=√-1)이다.
"m" 의 짝수 값에 대해서, 복합 평면에의 매핑은 x-좌표에 대해 m/2 그레이 코딩된 2진 수를 이용하고 y-좌표를 나타내기 위해 나머지 m/2 2진수(그레이 코드화된)를 이용하여 취해진다. 이러한 매핑으로, 복합 평면의 사분면에서의 입접 비트는 단지 단일 2진 값만큼 값에서 상호 상이하다. 다른 말로하면, 사분면에서의 입접 비트사이의 소위 해밍 코드 간격은 정확히 일(1)이다.
대조적으로, "m" 의 홀수 값에 대해서, QAM 컨스텔레이션은 더 이상 장방형이 아니므로, QAM 심볼은 더 이상 독립적으로 2차원에서 독립적으로 그레이 코드화되지 않는다. 따라서, "m" 의 홀수 값에 대해서, QAM 심볼은 사분면(즉, 중간 엘리먼트없이, 서로에 대해 인접하게 되어 테이블에서 물리적으로 표현된 동일한 사분면)에서 개별적인 인접한 엘리먼트 쌍 사이(m 비트가 할당된)에서의 해밍 간격의 합을 최소화시키기 위해, 아래의 표 1에 도시된 바와 같이, 준-그레이 코드로 여겨질 수 있는 것을 이용하여 매핑된다.
표 1
f e e f
g d c c d g
h b a a b h
h b a a b h
g d c c d g
f e e f
당업자는 표 1에 도시된 컨스텔레이션이 제 3 행과 제 4행 및 제 3열과 제 4열 사이로 되는 컨스텔레이션의 원점과 함께, 4개의 사분면을 포함하는 것으로 인식될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다. 본 발명에 따라 각각의 QAM 심볼에 의해 표현된 "m" 비트의 두개 비트는 심볼의 사분면을 코딩한다. 따라서, 제 1 사분면에서의 QAM 심볼의 비트의 두 비트는 00이고, 제 2 사분면에서의 각각의 QAM 심볼의 비트의 두 비트는 01이고, 제 3 사분면에서의 각각의 QAM 심볼의 비트의 두 비트는 11이고 제 4 사분면에서의 각각의 QAM 심볼의 비트의 두 비트는 10이다.
따라서, 표 1에서, 각각의 심볼의 3개의 나머지 비트는 8개 문자 a-h중의 하나로 표기된다. 제 1 사분면 심볼 할당은 아래에서 설명되지만, 표 1에 도시된 바와 같이ㅡ 동일한 비트 할당이 다른 3개 사분면에 반영됨이 이해되어야 한다. 임의의 문자에는 값"0"이 할당될 수 있고; 예로서 문자 "a"는 2진값 "0"을 나타낼 수 있다. 일과 동일하게 그 사분면에서의 인접 곳에 해밍 간격을 유지시키기 위해, 본 발명은 b=001 및 c=010을 할당한다. 이것은 차례로 d=011, e=110 및 f=111 이 되게 한다.
사분면에서 심볼-심볼 해밍 간격의 합을 최소화하는 데 있어서, 나머지 할당을 위한 두 가능성이 존재한다. 첫째는 g=100 및 h=101을 할당하는 것이고, 여기서 3인 d 와 g 사이의 해밍간격을 제외하고, 사분면에서의 인접한 것들 사이의 해밍 간격은 1 이다. 또는, g=101 및 h=100, 여기서 2 인 d 와 g 사이의 해밍간격을 제외하고, 사분면에서의 인접한 것들 사이의 해밍 간격은 1이고, b와 h 사이의 해밍간격은 2 이다. 두 경우는 사분면에서 인접한 것-인접한 것들 사이의 해밍간격의 합을 최소화한다.
표 1은 m=5 인 경우의 매핑이다. 여기에 개시된 원리는 "m"의 더욱 큰 값에 적용됨을 유의하여야 한다. 예로서, "m"〉5 이고 홀수에 대해, 상기 표 1에서의 각각의 포인트는 2 포인트의 정방 어레이로 대체되고, 이에따라 각각의 심볼의 5비트는 특정 정방 어레이를 식별하기 위해 사용되고 나머지 m-5 비트는 정방 어레이에서 포인트를 열거하기 위해 2차원 그레이 코드로서 사용된다.
매핑 후, 복합 심볼의 스트림은 직렬을 병렬로 변환하는 컨버터(34)에 의해 서브스트림으로 멀티플렉싱된다. 컨버터(34)가 심볼을 멀티플렉싱함에 따라, 파일롯 심볼을 "n" 서브스트림(d0...dn-1)(도시된 바와 같이 수신기(14)에서 파일롯 심볼 삽입기(33)에 의해 표현된 바와 같이)에 삽입한다. 당업자에 의해 알 수 있는 바와 같이, 파일롯 신호는 수신된 복합 심볼의 척도 및 위상을 결정하는 데 사용하기 위해 수신기(12)와 같은 수신기를 위해 진폭 및 위상 기준을 수립한다.
멀티플렉싱 후, 서브스트림은 고속 푸리에 변환기(FET)(36)에 의해 변환된다. 그후, 보호 피리어드 발생기(38)는 FET(36)의 출력신호를 수신하고 출력신호에서 보호 피리어드를 수립한다. 바림직한 실시예에서, 보호 피리어드는 신호에 정보-포함 심볼의 사이클 확장을 신호에 삽입시키므로써 수립된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 수신기(12)의 관련부분을 알 수 있다. 수신된 신호는 유용한 신호 피리어드 동안 수신된 에너지만을 처리하므로써 송신기(14)에 의해 삽입된 보호 피리어드를 삭제하는 피리어드 삭제기(40)로 전송된다. 삭제기(40)로부터 신호는 신호를 시간 영역으로 변환시키기 위해 인버스 FET(42)에 전송된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인버스 FET(42)는 수신된 복합 데이터 심볼의 서브스트림()을 출력한다. 각각의 심볼은 각각의 위상 회전 보정 벡터(e-jψ)와 각각의 승산기(44)에 결합되고, 여기서 ψ는 송신기(14)에서 삽입된 파일롯 신호에 기초한 심볼의 계산된 위상 회전이다.
다음에, 각각의 서브스트림에서 각각의 복합 심볼에 의해 표현된 비트의 값은 각각의 소프트 결정 양자화기(46)에 의해 결정된다. 따라서, 양자화기(46)는 복합 신호를 각각을 나타내는 데이터 비트로 디코딩한다. 각각의 심볼의 값에 의한 방법은 도 4를 참조하여 아래에서 설명된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 소프트 결정을 용이하게 나타내기 위해, 양자화기(46)는 파일롯 신호에 기초하여, 수신된 심볼의 진폭의 각각의 계산치 "ρ"를 수신한다.
양자화기(46)로부터, 데이터 비트의 서브스트림은 서브스트림을 데이터 비트의 단일 시퀀스로 결합하기 위해 병렬을 직렬로 변환하는 변환기(48)로 전송된다. 그후, 데이터 비트 시퀀스는 송신기의 내부 인터리버(28)에 의해 인터리빙되기 이전의 그것들의 순서로 비트를 재순서화시키기 위해 디인터리버(50)로 전송된다. 다음에, 디인터리빙된 비트는 공지된 컨볼루션 코딩 체계에 따라 비트를 디코딩시키기 위해 디코더(52)로 전송된다. 컨볼루션 디코더(52)의 가능한 한 실시예는 당업계에서 공지된 비터비 디코더(52)이다. 디코더(52)의 출력은 디코딩된 심볼을 컨볼루션식으로 재순서화하는 외부 디인터리버(51)에 제공된다. 재순서화된 심볼은 공지된 바와 같이 재순서화된 심볼을 디코딩하는 리드 솔로몬 디코더(53)에 제공된다.
도 4는 수신된 복합 심볼에 의해 표현된 비트 값을 결정하는 데 있어 본 발명의 소프트 결정 양자화기(46)의 논리을 나타낸다. 도 3을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 각각의 양자화기(46)는 본 발명의 단계를 취하기 위해 양자화기(46)에 의해 사용된 명령어를 포함하는 데이터 저장 디바이스(53)를 바람직하게 포함하는 마이크로프로세서일 수 있다. 따라서, 당업자는 양자화기(46)가 프로그램가능한 중앙 처리 유닛(CPU), 또는 프로그램가능한 게이트 어레이 칩 또는 주문형 특정 응용 집적회로(ASIC)를 포함할 수 있음을 인식할 것이다.
도 4는 저장 디바이스(53)(도 3)상에 컴퓨터-판독가능한 논리 구조가 내장된 본 발명의 논리의 여러 실시 구조를 나타낸다. 당업자는 도 4가 본 발명에 따라 기능하는 논리 엘리먼트 구조를 나타냄을 인식할 것이다. 상세히는, 본 발명은 도 4에 도시된 것에 대응하는 동작 단계 시퀀스를 수행하기 위해 디지털 처리 장치(즉, 컴퓨터 또는 마이크로프로세서)에 명령하는 형태로 논리 엘리먼트를 표현하는 물리적 성분에 의해 하나의 본질적인 실시예에서 실시된다.
이들 명령어는 도 3에 도시된 바와 같은 저장 디바이스(53)와 같은 데니터 저장 매체를 포함하는 데이터 저장 디바이스상에서 논리 구조/회로에 의해 구체화되어 상주할 수 있다. 물리적 성분은 저장 디바이스(53)에 구체화된 논리 성분의 결합일 수 있고, 이것은 유닉하게 전자 판독전용 메모리(ROM), 또는 전자 임의 접근 메모리(RAM) 또는 기타 적절한 데이터 저장 디바이스일 수 있다. 대안으로, 명령어는 반도체 디바이스, 자기 테이프, 광학 디스크, DASD 어레이, 종래의 하드 디스크 드라이브, ROM 또는 RAM 또는 기타 적절한 데이터 저장 디바이스에서 컴퓨터 프로그램 코드 엘리먼트 형태로 구체화될 수 있다.
블록(54)에서 시작하여, 각가의 수신된 복합 심볼에 대해 위상 조정된 신호()(i번째(ith) 심볼을 나타내는 i의 값)는 본 발명의 양자화기(46)에 의해 설명된 바와 같이 승산기(44)로부터 수신된다. 그후, 블록(56)에서, 수신된 복합 심볼이 가질 수 있는 값(ρjα)의 제 1 셋트가 결정된다. 이들의 각각이 소정 컨스텔레이션 기하학적 배치에서의 위치에 대응하기 때문에 α에 대한 값은 이미 공지되어 있다. 제 1 셋트는 각각의 엘리먼트가 k=1 내지 m인 k번째 비트에서 2진수 "0"을 갖는 2m-1개의 엘리먼트ρjα를 포함한다. 다른 말로 하면, 블록(56)에서 가능한 값의 제 1 셋트는 소정 비트에서 2진 값 "0"을 갖는 제 1 셋트에서의 각각의 값으로, 각각의 심볼에 대해 결정된다.
마찬가지로, 블록(58)에서, 수신된 복합 심볼이 가질 수 있는 값(ρjα)의 제 2 셋트가 결정된다. 제 2 세트는 각각의 엘리먼트가 k=1 내지 m인 k번째 비트에서 2진수 "1"을 갖는 2m-1개의 엘리먼트(ρjα)를 포함한다. 다른 말로 하면, 블록(58)에서 가능한 값의 제 2 셋트는 소정 비트에서 2진 값 "1"을 갖는 제 2 셋트에서의 각각의 값으로, 각각의 심볼에 대해 결정된다. 따라서, 표에 도시된 32 값 컨스텔레이션에서, 16개 가능한 값은 블록(56)에서 출력되고 다른 16개 값은 블록(58)에서 출력된다.
블록(60)에서, 제 1 셋트에서 위상 조정된 신호( ie-jψ(i))와 각각의 예상된 신호(ρjα)간의 차이의 절대값이 결정되고, 최소 절대값이 제 1 신호로서 선택된다. 또한 블록(60)에서, 제 2 셋트에서 위상 조정된 신호( ie-jψ(i))와 각각의 예상된 신호(ρjα)간의 차이의 절대값이 결정되고, 최소 절대값이 제 2 신호로서 선택된다. 블록(60)의 출력은 다음 수학식 1과 같이 표현된다.
디지털 신호의 전송에서 직교 주파수 분할 멀티플렉싱을 위한 특정 비트 인터리버가 본 명세서에서와 같이 나타내어지고 상기한 본발명의 목적을 달성할 수 있는 상세사항이 설명된 반면에, 이것은 본 발명의 바람직한 실시예이고 따라서 본 발명에 의해 조망된 주제를 나타내며, 본 발명의 범위는 당업자에게 명백한 기타 실시예를 포함하며, 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 한정됨을 유의하여야 한다.

Claims (23)

  1. 수신기에 전송하기 위해서 디지털 데이터 비트를 처리하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 송신기용 장치에 있어서,
    상기 데이터 비트를 처리하는 외부 인터리버와;
    상기 처리된 데이터를 인코딩하는 인코더와;
    상기 인코더로부터 데이터 비트를 수신하여 상기 데이터 비트를 인터리빙하는 내부 인터리버와;
    상기 내부 인터리버로부터 상기 인터리빙된 데이터 비트를 수신하여, 상기 내부 인터리버로부터의 "m" 연속 비트를 나타내는 심볼을 발생시키는 수단을 포함하며,
    상기 "m"은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 외부 인터리버는 리드-솔로몬 인터리버인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 하나의 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 심볼을 m-진 신호 공간에 매칭하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 매핑 수단은 직교 진폭변조(QAM)를 이용하여 복합 심볼을 발생시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 복합 심볼을 "m" 서브스트림으로 처리하는 직렬/병렬 컨버터를 더 포함하며, 상기 "n"은 1보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 4항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 "m"은 적어도 정수 5와 동일한 홀수 정수이며, 상기 매핑 수단은 상기 심볼 공간의 4분면내의 인접 심볼들사이의 해밍 간격의 합을 최소화하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 신호 스트림에 보호 피리어드를 설정하는 보호 피리어드 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서, OFDM 송신기와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서, OFDM 시스템과 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 사용하여 디지털 데이터 비트를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 비트를 컨벌루션 인코딩하는 단계와;
    상기 비트를 인터리빙하는 단계와;
    각각의 심볼을 설정하기 위해 "m" 비트를 병렬로 그룹핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 복합 심볼을 발생시키기 위하여 직교 진폭변조를 사용하여 상기 심볼을 m-진 공간에 매핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 "m"은 정수 7인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 컨벌루션 인코딩하는 단계전에 외부 인코더를 사용하여 상기 데이터 비트를 인코딩 및 인터리빙하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 복합 심볼을 "n" 서브스트림으로 분리하는 단계와;
    상기 상기 서브스트림을 고속으로 푸리에 변환하여 변환된 출력을 발생시키는 단계와;
    상기 변환된 출력에 다수의 보호 피리어드를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 각각 "m" 데이터 비트로 이루어진 복합 위상조절 심볼을 가지는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 신호의 "n" 서브스트림을 수신하는 수신기용 장치에 있어서,
    상기 서브스트림의 각 심볼을 나타내는 각 비트의 2진값을 각각의 서브스트림에 대해 결정하기 위한 소프트 결정 양자화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 소프트 결정 양자화기는,
    상기 각 심볼에 대한 제 1 세트의 예상값을 결정하기 위한 수단과;
    상기 제 1 세트의 예상값의 각 예상값과 상기 심볼사이의 크기 차이를 각 심볼에 대해 결정하는 수단과;
    가장 작은 크기 차이를 결정하여 가장 작은 크기 차이를 나타내는 제 1 신호를 발생시키는 수단을 포함하며, 상기 세 1세트의 각 예상값은 소정 비트에서 "0"의 2진값을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 소프트 결정 양자화기는,
    상기 각 심볼에 대한 제 2세트의 예상값을 결정하는 수단과;
    상기 제 2 세트의 예상값의 각 예상값과 상기 심볼사이의 크기 차이를 각 심볼에 대해 결정하는 수단과;
    가장 작은 크기 차이를 결정하여 가장 작은 크기 차이를 나타낸 제 2 신호를 발생시키는 수단을 더 포함하며, 상기 제 2 세트의 각 예상값은 소정 비트에서 "1"의 이진값을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 소프트 결정 양자화기는 상기 제 1 신호가 상기 제 2 신호보다 클 때 이진 "1"을 리턴하며, 상기 제 1 신호가 상기 제 2 진소보다 크지 않을 때 "0"을 리턴하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 소프트 결정 양자화기는 상기 제 1 및 제 2 신호사이의 차이의 크기에 비례하는 확인값을 리턴하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 상기 OFDM 신호를 상기 소프트 결정 양자화기에 입력하기 전에 상기 OFDM 신호에서 보호 피리어드를 삭제하는 보호 피리어드 삭제기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 각각 "m" 데이터 비트로 이루어진 OFDM 신호의 복합 심볼을 수신하는 직교 주파수 분할 다중화(OFMD) 신호 수신기용 컴퓨터 논리장치에 있어서,
    디지털 처리 시스템에 의해 판독가능한 컴퓨터 논리 기억장치와;
    상기 논리 기억장치에 내장되어 있으며, 각 심볼 값에 관한 소프트 결정을 수행하는 방법을 실행하는 디지털 처리 시스템에 의해 실행될 수 있는 명령부를 포함하며, 상기 상기 소프트 결정을 수행하는 방법은,
    각 심볼에 대한 제 1 세트의 예상값을 결정하는 단계와,
    상기 제 1 세트의 예상값의 각 예상값과 상기 심볼사이의 크기 차이를 상기 각 심볼에 대해 결정하는 단계와,
    가장 작은 크기 차이를 결정하여 상기 가장 작은 크기 차이를 나타내는 제 1 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 세트의 각 예상값은 소정 비트에서 "0"의 2진값을 가지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 논리장치.
  23. 데이터 비트를 다중비트 심볼로 그룹핑하기 전에 내부 인터리버를 통해 상기 데이터 비트를 처리하는 것을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 신호 송신기.
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