KR20010048447A - Ｏｆｄｍ 시스템에서 ｃｙｃｌｉｃ ｓｕｆｆｉｘ를사용한 보호구간의 구현 방법 및 장치 - Google Patents

Ｏｆｄｍ 시스템에서 ｃｙｃｌｉｃ ｓｕｆｆｉｘ를사용한 보호구간의 구현 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직교주파수분할다중(OFDM) 기술에 관한 것으로 특히, 인접 심볼간 간섭(ISI) 및 인접 채널간 간섭(ICI)을 줄이기 위한 보호구간(GI)을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 종래의 OFDM 시스템이나 DMT시스템에서는 인접심볼간에 NG개의 CP를 앞부분의 보호구간으로 삽입하였으나, 본 발명은 송신단에서 NG개의 CS를 뒷부분의 보호구간으로 삽입하여 전송하고 수신단에서 앞부분의 NG개의 유효데이터를 제거함으로써, 인접심볼간 간섭과 인접채널간 간섭을 제거할 수 있다. 본 발명의 CS 보호구간을 사용한 OFDM 시스템은 종래의 CP(cyclic prefix) 보호구간을 사용한 방식과 동일한 성능을 가지면서도 적은 하드웨어 칩(chip) 면적을 갖으며 초기 지연이 발생하지 않는 효과가 있다.

Description

ＯＦＤＭ 시스템에서 ＣＹＣＬＩＣ ＳＵＦＦＩＸ를 사용한 보호구간의 구현 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IMPLEMENTING THE GUARD INTERVAL USING CYCLIC SUFFIX IN OFDM SYSTEMS}
본 발명은 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex ;OFDM) 기술에 관한 것으로 특히, 인접 심볼간 간섭 (InterSymbol Interference; ISI) 및 인접 채널간 간섭(InterChannel Interference; ICI)을 줄이기 위한 보호구간(Guard Interval; GI)을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 OFDM 방식은 병렬화된 N개 송신데이터를 각기 상이한 부반송파 주파수로 멀티플렉싱하고, 멀티플렉싱된 각 데이터를 모두 더해서 전송한다. 여기서, 병렬화된 N개 데이터를 하나의 심볼로 간주한다면, 단위심볼에서의 N개의 각 부반송파는 상호 직교성을 가지도록 하여 부반송파 채널(부채널)간의 영향이 없도록 한다. 따라서, 기존의 단일 반송파 전송 방식과 비교하면, 동일한 심볼 전송율을 유지하면서도 심볼 주기를 부채널 수(N)만큼 증가시킬 수 있기 때문에 다중경로 페이딩에 의한 심볼간 간섭을 줄일 수 있다.
특히, 전송되는 심볼주기를 늘려서 심볼 사이에 보호구간(GI)을 삽입할 경우에는, 심볼간 간섭을 더욱 감소시킬 수 있으므로 채널 등화기(equalizer)의 구조가 매우 간단해지는 장점이 있다. 또한 보호구간의 삽입은 대역 효율을 높이고 전력이 스펙트럼 형태의 사각파 모양으로 각 주파수 대역에 균일하게 분포하여 동일 채널 간섭 신호에 강한 장점도 있다.
이러한 OFDM 의 장점으로 인해 고속 데이터 전송 시스템, 예를 들어, DAB(Digital Audio Broadcasting), DVB(Digital Video Broadcasting), DTTB(Digital Terrestrial Television Broadcasting), 무선 LAN(Wireless Local Area Network), 무선 ATM(Wireless Asynchronous Transfer Mode)등의 OFDM 무선 통신 시스템들이 개발되고 있다. 물론, 이들 OFDM시스템에서 보호구간을 삽입하는 기술은 필수적으로 요구되는 사항이다.
또한, ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), VDSL(Very-high bit rate Digital Subscriber Line) 등과 같이 DMT(Discrete MultiTone)방식을 채용하는 디지털 유선 통신 시스템에서도 보호구간을 삽입하는 기술은 필수적 요구사항이다.
본 명세서에서는 보호구간을 삽입하고 제거하는 기술에 대해 OFDM 방식을 기준으로 설명할 것이나, DMT 방식 등에 적용됨은 물론이거니와 이들에 제한되거나 한정되지 않고 다양하게 변형 적용될 수 있다.
도 1은 전형적인 OFDM 시스템의 송수신단에 대한 개략 블록도이고, 도 2는 종래의 CP(Cyclic Prefix)방식으로 보호구간을 구현한 OFDM 심볼의 구조도이다.
도 1을 참조하면, OFDM 송신단(110)은 직/병렬변환부(111), IFFT칩(112), 병/직렬변환부(113), 보호구간삽입부(114), D/A변환부(115)로 구성되고, OFDM 수신단(130)은 A/D변환부(131), 보호구간제거부(132), 직/병렬변환부(133), FFT칩(134), 동기 및 채널추정부(135), 등화기(136), 병/직렬변환부(137)로 구성된다.
송신단(110)에서의 송신될 변조된 직렬데이터는 직/병렬변환부(111)를 거치면서 N개의 병렬데이터()로 변환되고, IFFT칩(112)과 병/직렬변환부(113)를 거치면서 IFFT 변환된후 IFFT된 직렬데이터로 출력된다.
IFFT된 직렬데이터는 보호구간삽입부(114)를 통해 소정의 보호구간이 삽입되어 OFDM 심볼()로 출력되고, D/A변환기(115)를 통해 아날로그 신호로 변환되어 전송된다. 여기서, 신호는 무선 통신 채널(H(k))을 통과하며, 잡음()이 첨가된다.
수신단에서의 잡음이 포함된 수신된 아날로그 신호는 A/D변환기(131)를 거쳐 디지털 신호()로 변환되어 보호구간제거부(132)를 통해 삽입된 보호구간을 삭제하여 유효한 OFDM 데이터()로 출력된다.
유효한 OFDM데이터()는 직/병렬변환부(133)와 FFT칩(134)을 통해 FFT변환된 병렬데이터()로 된다. 다음으로, FFT변환된 병렬데이터()는 등화기(136)를 통해 채널등화된 신호()로 출력되고 병/직렬변환기(137)를 거쳐 복조부(미도시)로 제공된다.
그리고, 동기 및 채널 추정부(135)에서는 심볼 동기화 및 프레임 동기화가 이루어지고 등화기(136) 탭 설정을 위한 채널 추정을 수행한다.
종래의 보호구간삽입부(114)에서의 보호구간 삽입 방식은 인접한 OFDM 심볼사이에 채널의 임펄스 응답보다 긴 CP를 보호구간에 삽입함으로써 인접심볼간 간섭과 인접채널간 간섭의 영향을 제거하는 것이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 부채널의 직교성을 유지하기 위해 시간영역에서의 N개의 유효데이터(21)의 바로 앞에 보호구간(23)을 두고, 그 보호구간(23)에다 유효데이터의 뒷부분에서 보호구간길이(즉, NG개 샘플(22))만큼을 복사하여 CP를 구성하는 것이다.
따라서, OFDM심볼의 크기는 CP에 대한 샘플 NG개와 유효데이터에 대한 샘플 N개의 합이 된다.
이와 같이, OFDM시스템에서 IFFT된 데이터는 직렬형태로 출력되어 보호구간삽입부(114)로 입력된다. 이 때, 보호구간으로 삽입될 것을 고려하여 입력 데이터 포맷은 IFFT된 유효한 데이터(N개 샘플)가 직렬형태로 들어오고 뒤따라서 보호구간 (NG개 샘플)크기 만큼이 블랭크(blank)신호로 들어오게 된다.
이렇게 하는 이유는, 도 2의 시간영역에서 알수 있듯이 삽입하고자 하는 데이터(22)는 삽입할 보호구간(23) 위치보다 뒤에 오기 때문에, 삽입하고자 하는 데이터가 입력될 때까지 먼저 입력되는 유효데이터(21)를 저장해 두어야 하기 때문이다.
따라서, 종래의 CP방식의 보호구간 구현시, FFT/IFFT 크기 N만큼의 지연소자(버퍼)나 메모리나 메모리주소발생기가 필수적으로 요구되므로 상당한 칩면적을 차지함은 물론, N클럭 만큼의 초기지연이 발생하는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 심볼의 주기를 연장시켜 시간적으로 앞서들어오는 유효데이터열의 앞부분 일부 데이터를 복수하여 유효데이터열의 바로 뒤에 삽입시킴으로써, 하드웨어 칩 면적을 감소시킨 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보호구간 구현 방법은, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) 또는 DMT(Discrete Multitone) 방식의 디지털 유/무선 통신 시스템에서 인접채널간 간섭 및 인접심볼간 간섭의 영향을 제거하기 위한 보호구간의 구현 방법에 있어서, 송신단에서 IFFT된 N개의 샘플로 구성된 유효데이터 구간의 끝으로부터 보호구간을 연장하여 설정하고, 상기 유효데이터 구간의 앞부분 중 NG개 샘플을 복사하여 상기 보호구간에 CS(cyclic suffix)로 삽입하여, 상기 유효데이터의 샘플과 삽입된 CS의 샘플을 OFDM 심볼(N+NG)로 생성하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보호 구간 구현 장치는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) 또는 DMT(Discrete Multitone) 방식의 디지털 유/무선 통신 시스템에서 인접채널간 간섭 및 인접심볼간 간섭의 영향을 제거하기 위한 보호구간의 구현 장치에 있어서, 송신단에서 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 변조된 유효 데이터열(N개 샘플)의 첫 번째 샘플부터 입력받아 기정의된 보호구간 길이(NG개 샘플)만큼을 지연시켜 CS(cyclic suffix) 데이터열을 출력하는 지연수단; 및 상기 유효데이터열과 상기 지연된 CS데이터열 중 하나를 선택하여, 상기 유효데이터열 바로 뒤에 연이어서 상기 지연된 CS 데이터열(NG개 샘플)을 출력하는 선택수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인접채널간 간섭 및 인접심볼간 간섭의 영향을 제거하기 위한 보호구간이 삽입된 전송 심볼에 있어서, N개의 샘플로 구성된 유효데이터 구간의 끝으로부터 연장하여 상기 보호구간이 설정되고, 상기 유효데이터 구간의 앞부분 중 NG개 샘플을 복사하여 상기 보호구간에 CS(cyclic suffix)로 삽입되어 단위 전송 심볼을 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 전형적인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 시스템의 송수신단에 대한 개략 블록도
도 2는 종래의 CP(Cyclic Prefix)방식으로 보호구간을 구현한 OFDM 심볼의 구조도
도 3은 본 발명에 따른 CS(Cyclic Suffix)방식으로 보호구간을 구현한 OFDM 심볼의 구조도
도 4는 도 3의 CS 방식의 OFDM 심볼에서 손상된 데이터가 제거되는 형태를 보여주는 도면
도 5a, 5b는 도 3의 CS 방식의 보호구간 삽입회로의 일실시 블록도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
62-1~62-G, 73-1~73-G: 지연소자 65, 74, 76: 멀티플렉서
64: AND 게이트 72: 디멀티플렉서
CS: Cyclic Suffix CP: Cyclic Prefix
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3는 본 발명에 따른 CS(Cyclic Suffix)방식으로 보호구간을 구현한 OFDM 심볼의 구조도이고, 도 4는 도 3의 CS 방식의 OFDM 심볼에서 손상된 데이터가 제거되는 형태를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, CS방식은 시간영역에서 축상에 0~(N-1)까지 표시된 N개 샘플의 IFFT된 유효데이터열(41) 구간의 끝으로부터 NG개 샘플 길이만큼 보호구간(43)을 연장하여 1심볼 주기로 설정한다.
그리고, 유효데이터열(41)의 0~NG까지 표시된 앞부분의 데이터(42)를 복사하여 상기 보호구간(43)에 삽입한다. 이렇게 형성된 CS방식의 OFDM 심볼크기는 유효데이터의 길이와 CS 보호구간 길이의 합이 된다.
즉, 송신될 OFDM 심볼은 시간 영역상에서 직렬형태로 들어오는 상기 유효데이터열의 앞부분 일부 데이터(42)를 복사하여 유효 데이터 바로 뒤의 보호구간에 CS로 삽입되어 유/무선 통신 채널을 통해 전송된다.
이제, 도 4의 (a)에서와 같이, 유/무선 통신 채널을 통해 수신된 CS방식의 OFDM심볼에는 ISI와 ICI가 발생하게 되는 데, 이를 해결하기 위해, 도 4의 (b)에서와 같이 수신된 CS방식의 OFDM심볼에서 손상된 부분 즉, 유효데이터열에서 손상된 앞부분 데이터(NG개 샘플)를 제거한다.
그러면, 수신측에서 손상된 유효 데이터부분을 제거하더라도, 제거된 유효 데이터부분은 CS 보호구간영역에 남아 있으므로 원래 데이터로 복원하는 것을 가능하며, ISI와 ICI를 효과적으로 제거할 수 있다.
상기에 제안한 CS방식의 OFDM심볼의 특성은 하기의 수학적 신호 해석을 통해 자세히 설명될 것이다. 종래의 CP 방식의 송신신호 및 수신신호를 해석하고 이에 대응한 본 발명의 CS 방식의 송신신호 및 수신신호를 해석하여 비교해 본 뒤 본 CS 방식의 효율성을 증명할 것이다.
먼저, 종래의 CS 방식의 보호구간이 삽입되어 송신되는l번째 OFDM 심볼은 다음과 같다.
여기서,는 데이터 심볼이고, N은 FFT/IFFT 크기이며,는 보호구간에 사용된 샘플 수를 나타낸다. 또한, "~" 는 CP를 적용한 후의 OFDM 신호를 의미한다.
채널을 통과하여 수신되는 신호는 위상 지터(phase jitter), 도플러 천이(doppler shift) 등에 의한 주파수 옵셋(frequency offset)과 샘플러에서의 타이밍 옵셋(timing offset)이 존재하므로 이를 고려하여 표현하면 다음과 같다.
여기서,은 주파수 옵셋,는 부채널 간격,는 정규화된 주파수 옵셋,는 정규화된 타이밍 옵셋,H l (k)는l번째 심볼의 채널 주파수 응답을 나타낸다.
채널을 통과하는 동안 인접 심볼에 의해 심볼간 간섭(ISI)이 발생하므로 수신 신호에서 손상된 CP 를 제거하고 인접 심볼간 간섭의 영향을 받지 않은 N개의 유효 데이터를 추출하여 FFT로 복조하여 표현하면 다음과 같다.
상기 수학식 3과 4에서 수식 전개의 편의상 주파수 옵셋은 고려하지 않았으나, 주파수 옵셋이 존재하는 일반적인 경우에도 진행 과정이 동일하다.
여기서, 주파수 옵셋, 타이밍 옵셋 δ , 채널은 모뎀 초기화 과정에서 훈련 구간동안 훈련신호나 수신신호를 사용하여 추정하며, 상기 추정된 채널값을 사용하여 주파수 영역 등화기를 구성한다.
이에 반해, 본 발명의 CS방식을 사용한 경우 채널을 통해 전송되는l번째 OFDM 심볼은 다음과 같다.
여기서 ^ 는 CS방식 적용 후의 OFDM 신호를 나타낸다.
또한, 수신부에 수신되는 신호는 CP에서와 마찬가지로 주파수 옵셋과 타이밍 옵셋을 포함하여 다음과 같이 표현된다.
이전 심볼에 의해 데이터가 손상받는 영역이 CP방식에서는 보호구간의 CP영역이지만, 본 발명의 CS방식에서는 유효데이터 영역이 손상을 입는다.
그러나 송신부에서 보호구간 삽입 시, 동일한 데이터를 뒷부분의 보호구간에 복사하므로 복사된 CS 영역은 채널을 통과한 후에도 이전 심볼에 영향을 받지 않는다.
그러므로 수신부에서 보호구간 제거 시에는, 도 4의 (a)에서와 같이 손상된 부분을 갖는 OFDM심볼에서 손상된 유효데이터 영역(0~NG)을 제거해야 하며, 제거된 후 신호는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같다.
손상되지 않은 유효데이터영역과 보호구간(CS)을 갖는 OFDM데이터를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
수학식 7에서와 같이, CS방식의 경우에 보호구간이 제거된 신호는 CP방식과 달리 시간영역 인덱스가 보호구간의 크기인 NG부터 시작하고 원래의 n=0의 데이터는 보호구간에 존재한다. 결과적으로 CS방식의 경우에는 CP방식에 비해 유효데이터가 NG만큼 환형 이동된 상태로 표현된다.
즉, 시간 영역에서 환형 이동은 주파수 영역에서 선형 위상 이동으로 나타나는 DFT의 속성에 의해 FFT로 복조된 신호에 다음과 같이 위상 이동이 발생한다.
여기에서도 수식 전개의 편의상 주파수 옵셋은 고려하지 않는다.
상기 수학식 8로부터 알 수 있듯이, 상기 수학식 4로 표현되는 CP방식의 복조된 신호에 비하여 CS방식을 사용하면만큼의 위상이동이 발생하며, 두 방식의 관계식은 수학식 9와 같이 주어진다.
CS에 의한 위상이동θ(k)는 부채널 인덱스k에 관한 함수로 표현되며 부채널 인덱스가 커질수록 위상의 이동은 선형으로 증가한다.
그러나, CS방식을 사용함으로써 발생되는 위상의 이동은 원하지 않은 결과이므로 보상이 필요하다. 그러나 이 위상 이동 보상을 위한 추가적인 등화기는 필요하지 않다.
왜냐하면, 위상 이동은 기존의 시스템에 필수적으로 사용되는 주파수영역 등화기만으로 보상이 가능하기 때문이다. 즉, 훈련 심볼을 사용하여 채널을 추정할 경우, 추정치에는 채널과 CS에 의한 위상이동이 함께 추정되므로, 별도의 위상이동에 대한 추정이 필요 없다.
따라서, 추정된 채널치를 이용하여 계수를 설정하면 위상이동이 함께 보상된다. 이 과정을 간단하게 요약하면 다음과 같다.
1.[훈련기간]
훈련 심볼과 수신 심볼을 사용하여 채널을 추정한다. 이 때 송신부에서는 호구간에 NG개의 CS를 삽입하고, 수신부에서는 앞 부분의 NG개의 유효데이터를 제거한다.
여기서, Xp(k)는 주파수 영역에서 전송한 훈련심볼이고 는 수신심볼을 나타낸다. 이때 주파수영역 등화기의 계수는 추정된 채널의 역수를 취하여 구해진다.
2.[데이터 전송기간]
추정된 채널치에θ(k)항이 포함되어 있으므로 이를 이용하여 CS에 의한 위상이동을 보상한다. 여기서 잡음의 영향은 무시하고 훈련심볼과l번째 심볼이 경험한 채널은 동일하다고 가정한다.
즉, 추정된 등화기 계수에 수신된 FFT 후의 신호를 곱하여 송신신호를 추정한다.
본 CS 보호구간 삽입장치는, 송신단에서 IFFT 변조된 유효 데이터열(N개 샘플)의 첫 번째 샘플부터 입력받아 기정의된 보호구간 길이(NG개 샘플) 만큼을 지연시켜 CS(cyclic suffix) 데이터열을 출력하는 지연부와 상기 유효데이터열과 상기 지연된 CS데이터열 중 하나를 선택하여, 상기 유효데이터열 바로 뒤에 연이어서 상기 지연된 CS 데이터열(NG개 샘플)을 출력하는 선택부로 구성된다.
도 5a, 5b는 도 3의 CS 방식의 보호구간 삽입회로의 일실시 블록도이다.
도 5a를 참조하면, CS 보호구간 삽입장치는 직렬연결된 NG개의 버퍼(62-1~62-G)와, AND게이트(64)와 멀티플렉서(65)로 구성된다.
상기 직렬 연결된 NG개의 버퍼(62-1~62-G)는 IFFT된 직렬 데이터열을 입력받아 1클럭씩 시프팅하여 상기 멀티플렉서 입력단으로 출력한다. 상기 AND게이트(64)는 인에이블 신호와 클럭신호를 논리곱 연산하여 상기 버퍼(62-1~62-G)의 클럭신호로 제공한다. 이 때 인에이블 신호는 유효 데이터열의 앞부분(NG개 샘플)이 입력되는 동안 논리 '하이'값을 갖는다.
상기 멀티플렉서(65)는 선택신호에 따라 들어오는 IFFT 직렬 유효데이터열 (61)을 출력하고 나서 상기 버퍼(62-1~62-G)로부터 지연된 보호구간 데이터열(63)을 출력한다. 이렇게 하면, 유효데이터열의 뒷부분 보호구간에 앞부분의 유효데이터열을 삽입하여 CS 방식의 OFDM심볼을 생성하게 된다.
도 5b를 참조하면, CS 보호구간 삽입장치는 제1디멀티플렉서(72)와 NG개의 병렬 연결된 버퍼(73-1~73-G)와 제1멀티플렉서(74)와 멀티플렉서(76)로 구성된다.
상기 제1디멀티플렉서(72)는 제1선택신호(SEL1)에 따라 상기 직렬형태로 들어오는 유효 데이터열을 순서대로 선택하여 각 출력단에 연결된 버퍼(73-1~73-G)로 각각 저장한다. 상기 제1멀티플렉서(72)는 상기 제2선택신호(SEL2)에 따라 상기 병렬 연결된 NG개의 버퍼(73-1~73-G)를 순서대로 선택하여 저장된 데이터를 입력받아 순서대로 출력한다.
이때, 상기 제1,2선택신호(SEL1,SEL2)는 유효데이터열의 앞부분 0~NG개 샘플이 입력되는 동안 제1디멀티플렉서(72)와 제1멀티플렉서(74)의 각각의 출력단과 입력단 0,1,2,...순서로 스위칭되도록 한다.
상기 제2멀티플렉서(76)는 제3선택신호(SEL3)에 따라 들어오는 IFFT된 직렬 유효데이터열(71)을 출력하고 나서 상기 제1멀티플렉서(74)로부터 지연된 보호구간 데이터열(75)를 출력한다.
이렇게 하여 상기 제2멀티플렉서(76)의 출력은 유효데이터열의 바로 뒤 보호구간에 앞부분의 유효데이터열을 삽입하여 OFDM심볼을 생성하게 된다.
즉, 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이, 입력되는 데이터를 보호구간의 크기 NG만큼만 버퍼에 저장하고 OFDM 유효데이터의 마지막 데이터가 출력된 후 버퍼에 저장된 데이터를 출력하여 CS방식의 OFDM심볼을 구성한다.
하드웨어 복잡도는 기억소자에 비례하므로 CS방식에서는 보호구간의 크기 NG에 비례하여 증가하며, 초기 지연은 발생하지 않는다.
표 1은 기존의 CP방식과 본 발명에 따른 CS방식을 사용하여 보호구간의 하드웨어 구현 시, 소요되는 하드웨어 구성소자를 비교한 표이다.
제안 송신부
하드웨어 구성(n-bit 데이터 버스) 초기 지연(clock)
Cyclic Prefix 방법 #1 N개의 버퍼와 디멀티플렉서 N-NG
방법 #2 N크기의 메모리 2개 N
Cyclic Suffix 방법 #1 AND게이트, 멀티플렉서와 NG개의 D플립플롭 없음
방법 #2 디멀티플렉서, 멀티플렉서, 멀티플렉서2와NG개의 D플립플롭 없음
상기 표 1에서와 같이, 종래의 CP방식은 유효데이터 크기(N개 샘플)만큼의 메모리(지연소자)가 필요하지만, 본 발명의 CS방식은 보호구간 크기(NG개 샘플)만큼의 메모리(지연소자)가 필요할 뿐이며, 초기 지연도 발생하지 않으므로 효율적인 하드웨어를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 CS방식의 경우 수신부에서 보호구간을 제거하는 위치가 종래의 CP방식과 동일하고, CS방식을 사용함으로 인해 발생되는 위상이동도 기존의 OFDM 시스템에서 사용되던 주파수영역 등화기만으로 보상이 가능하다. CS방식의 수신부 구조 역시, CP방식과 동일하므로 기존에 사용되던 CP방식을 사용하는 모뎀과 제안된 CS방식 모뎀의 호환성이 유지됨을 알 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 OFDM 시스템이나 DMT시스템에서는 인접심볼간에 NG개의 CP를 앞부분의 보호구간으로 삽입하였으나, 본 발명은 송신단에서 NG개의 CS를 뒷부분의 보호구간으로 삽입하여 전송하고 수신단에서 앞부분의 NG개의 유효데이터를 제거함으로써, 인접심볼간 간섭과 인접채널간 간섭을 제거할 수 있다. 또한, CS 방식의 유효데이터 제거시 부채널 인덱스에 따라 증가하는 위상이동은, 훈련심볼에 의한 채널 추정시 채널 왜곡과 CS에 의한 위상이동이 동시에 추정되므로 별도의 위상이동에 대한 추정이 필요 없으며, 추정된 채널치를 이용하여 주파수영역 등화기의 탭계수를 설정하면, 채널왜곡과 함께 위상 이동도 보상할 수 있다.
따라서, 본 발명의 CS 방식을 사용한 보호구간을 갖는 OFDM 시스템에서는 종래의 CP방식과 성능면에서도 동일하면서도, 보호구간의 크기 NG만큼의 데이터만 저장하면 되므로 적은 메모리와 칩 면적으로도 효율적인 보호구간 삽입장치를 구현할 수 있고, 초기지연이 발생하지 않으면서, 데이터 심볼 전송시 발생되는 위상 이동에 대해 추가적인 보상기를 필요치 않는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 또는 DMT(Discrete Multitone) 방식의 디지털 유/무선 통신 시스템에서 인접채널간 간섭 및 인접심볼간 간섭의 영향을 제거하기 위한 보호구간의 구현 방법에 있어서,
    송신단에서 변조된 N개의 샘플로 구성된 유효데이터 구간의 끝으로부터 보호구간을 연장하여 설정하고, 상기 유효데이터 구간의 앞부분 중 NG개 샘플을 복사하여 상기 보호구간에 CS(cyclic suffix)로 삽입하여, 상기 유효데이터의 샘플과 삽입된 CS의 샘플을 OFDM 심볼(N+NG)로 생성하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 수신단에서 제거할 구간을 상기 전송된 OFDM 심볼의 앞부분 NG개의 샘플로 설정하고, 수신된 OFDM 심볼의 유효데이터 중 앞부분의 샘플 NG개를 제거하고 남은 (N-NG)개의 유효데이터와 상기 송신단에서 삽입된 NG개의 CS를 이용하여 복조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 복조시 발생되는 선형 위상 이동과 전송시 발생하는 채널왜곡을 주파수영역 등화기를 이용하여 동시에 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보상 단계에서의 상기 주파수영역 등화기 계수는 훈련심볼을 이용하여 구하도록 하되,
    훈련심볼을 송신한 후, 수신된 OFDM 심볼 신호를 송신한 훈련심볼로 나누어 위상이동을 포함한 채널값을 추정하고, 그 추정값의 역수를 취하여 주파수영역 등화기 계수로 설정하는 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 IFFT를 사용하여 변조된 유효데이터의 N개 샘플과 CS의 NG개 샘플로 구성되어 송신된 CS방식의 전송 심볼이 (식 1)이고, 상기 수신된 CS방식의 전송 심볼이 (식 2)으로 주어진 경우,
    상기 수신된 CS방식의 전송 심볼에서 손상된 유효데이터 부분을 제거한 후의 신호는 시간영역에서 보호구간 길이(NG개 샘플)만큼 환형 이동된 (식 3)인 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 방법.
    (식 1) :
    (식 2) :
    (식 3) :
    여기서,는 주파수 옵셋 ,타이밍 옵셋 ,채널 함수,H l (k)는l번째 심볼의 채널 주파수 응답,은 잡음임.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 환형 이동된 신호를 FFT에 의해 복조하여 얻은 신호는 주파수 영역에서 선형 위상 이동을 발생하는 (식 4)이며, 상기 선형 위상 이동은 부채널 인덱스 k 가 커질수록 위상의 이동이 선형적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 방법.
    (식 4):
    여기서,는 l번째 송신심볼,타이밍 옵셋 ,채널 함수,H l (k)는l번째 심볼의 채널 주파수 응답, NG는 보호구간 길이,은 잡음임.
  7. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 또는 DMT(Discrete Multitone) 방식의 디지털 유/무선 통신 시스템에서 인접채널간 간섭 및 인접심볼간 간섭의 영향을 제거하기 위한 보호구간의 구현 장치에 있어서,
    송신단에서 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 변조된 유효 데이터열(N개 샘플)의 첫 번째 샘플부터 입력받아 기정의된 보호구간 길이(NG개 샘플)만큼을 지연시켜 CS(cyclic suffix) 데이터열을 출력하는 지연수단; 및
    상기 유효데이터열과 상기 지연된 CS데이터열 중 하나를 선택하여, 상기 유효데이터열 바로 뒤에 연이어서 상기 지연된 CS 데이터열(NG개 샘플)을 출력하는 선택수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 지연수단은, 인에이블 기간 동안 직렬형태의 들어오는 상기 유효데이터열을 1클럭씩 시프팅하는 직렬연결된 NG개의 버퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 지연수단은, 제1선택신호에 따라 상기 유효데이터열을 입력 순서대로 1샘플씩 선택하여 출력하는 디멀티플렉서;
    상기 디멀티플렉서의 출력 샘플을 일시적으로 저장하는 병렬연결된 NG개의 버퍼;
    상기 제2선택신호에 따라 상기 병렬연결된 NG개의 버퍼를 출력 순서대로 선택하여 상기 선택수단으로 출력하는 멀티플렉서로 구성된 것을 특징으로 하는 CYCLIC SUFFIX를 사용한 보호구간의 구현 장치.
  10. 인접채널간 간섭 및 인접심볼간 간섭의 영향을 제거하기 위한 보호구간이 삽입된 전송 심볼에 있어서,
    N개의 샘플로 구성된 유효데이터 구간의 끝으로부터 연장하여 상기 보호구간이 설정되고, 상기 유효데이터 구간의 앞부분 중 NG개 샘플을 복사하여 상기 보호구간에 CS(cyclic suffix)로 삽입되어 단위 전송 심볼을 형성하는 것을 특징으로 하는 CS방식의 전송 심볼.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 CS는 채널의 임펄스 응답보다 긴 길이로 삽입되는 것을 특징으로 하는 CS방식의 전송 심볼.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 CS방식의 전송 심볼은 IFFT된 유효데이터열에 대한 N개 샘플과 삽입된 CS에 대한 NG개 샘플이 합해져서 연장된 심볼 주기로 전송되고,
    수신된 CS방식의 전송 심볼은 상기 유효데이터중 손상된 앞부분의 NG개 샘플을 제거하고 남은 유효데이터(N-NG)와 삽입된 CS를 이용하여 FFT로 복조하는 것을 특징으로 하는 CS방식의 전송 심볼.
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