KR20150064595A - 가변 가능한 보호 구간을 이용한 데이터 송수신 방법 및 그 장치 - Google Patents

가변 가능한 보호 구간을 이용한 데이터 송수신 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서, 데이터 송신 이후에, 리턴 경로를 통하여 수신 장치로부터 경로 지연 정보를 수신하면, 경로 지연 정보에 포함된 지연값을 토대로, 송신되는 신호에 포함되는 CP(cyclic prefix)의 길이를 조절한다.

Description

가변 가능한 보호 구간을 이용한 데이터 송수신 방법 및 그 장치{Method for transmitting data by using variable guard interval and apparatus thereof}
본 발명은 송수신 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 가변 가능한 보호 구간을 이용하여 데이터를 송신하는 방법, 수신하는 방법 그리고 송신 장치 및 수신 장치에 관한 것이다.
다중경로 채널을 이용하여 고속의 데이터를 단일 반송파로 전송할 경우, ISI(inter symbol interference)에 의해 전송 데이터가 왜곡되는 현상이 심해진다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고속의 데이터를 저속의 데이터로 바꾸고 여러개의 서브 캐리어를 이용하여 전송하는 다중 반송파 방식인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이 각광을 받기 시작하였다. OFDM 방식은 제한된 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있고 고속의 데이터 전송률을 제공할 수 있으며, 보호 구간인 CP(cyclic prefix)를 이용하여 다중경로 채널에 의해 발생하는 심벌간 간섭인 ISI를 제거할 수 있다.
DVB(digital video broadcasting)과 WLAN(wireless local area network)등과 같은 여러 통신 표준에서는 가변적인 CP를 사용하도록 하고 있다. 또한, 매 OFDM 심벌마다 수십 개의 파일롯 심벌을 삽입함으로써 단일 반송파에 비해 비교적 간단하게 채널 추정 및 보상이 가능하도록 하고 있다.
OFDM를 사용하는 시스템에서, 다중 경로 채널에 의해 발생하는 ISI를 제거하기 위해 삽입되는 CP는 그 길이만큼 데이터 속도 및 송신 전력의 손실을 유발시킨다. 따라서, 가변적인 CP를 사용하는 시스템에서 데이터 속도를 향상시키기 위해서는 짧은 CP를 사용해야 한다. 하지만, CP 길이가 짧을 경우 다중 경로 채널에 의해 ISI가 발생하여 BER(bit error rate)가 증가하며, 이는 오히려 데이터 속도를 저하시키는 결과를 초래한다.
또한, 다중경로 채널을 추정하고 보상하기 위해서 송신 장치는 매 OFDM 심벌마다 수십 개의 파일롯 심벌을 삽입하여 전송하고, 수신 장치는 파일롯 심벌이 할당된 서브 캐리어의 채널을 추정하고, 파일롯 심볼이 할당이 안 된 서브 캐리어에 대해서는 추정된 서브 캐리어의 채널 값을 이용한 보간법을 사용함으로써 채널을 추정한다. 일반적으로 파일롯 심벌이 많은 경우가 그렇지 않은 경우보다 더 정확하게 채널을 추정할 수 있다. 따라서, 수신 장치의 성능을 향상시키기 위해서는 파일롯 심벌을 많이 할당하는 것이 좋지만, 그런 경우 데이터 속도는 줄어들게 된다.
본 발명이 해결하려는 과제는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서, 가변 가능한 보호 구간을 사용하면서 데이터 전송을 보다 향상시킬 수 있는 송수신 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파일럿 심볼수를 조절하여 데이터 속도를 향상시킬 수 있는 송수신 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 데이터 송신 방법은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에서, 데이터 송신 이후에, 리턴 경로를 통하여 수신 장치로부터 경로 지연 정보를 수신하는 단계; 상기 경로 지연 정보에 포함된 지연값을 토대로, 송신되는 신호에 포함되는 CP(cyclic prefix)의 길이를 조절하는 단계; 및 상기 길이가 조절된 CP를 이용하여 이후 데이터 송신을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 길이를 조절하는 단계는 상기 포함된 지연값을 미리 설정된 지연값과 비교하는 단계; 및 상기 포함된 지연값이 상기 설정된 지연값보다 큰 경우에 상기 CP 길이를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 CP 길이를 조절하는 단계는 상기 CP의 길이를 이전 데이터 송신시 사용한 길이보다 짧게 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 CP 길이를 조절하는 단계는 상기 CP의 길이를 데이터 송신에 사용 가능한 모든 길이들 중에서 가장 짧은 길이로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 경로 지연 정보에 포함된 지연값은 최대 지연 확산값일 수 있다.
또한 상기 데이터 송신 방법은, 상기 리턴 경로를 통하여 에러 정보를 수신하는 단계; 및 상기 에러 정보를 수신한 경우, 데이터 송신시 사용되는 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계는 상기 파일롯 심볼 수를 이전 데이터 송신시 사용한 심볼 수보다 적은 수로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계는 상기 파일롯 심볼 수를 데이터 송신에 사용 가능한 모든 파일롯 심볼 수들 중에서 가장 적은 심볼 수로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계는 상기 에러 정보로부터 BER(bit error rate)를 획득하는 단계; 상기 획득한 BER과 미리 설정된 BER을 비교하는 단계; 및 상기 획득한 BER이 상기 설정된 BER 보다 낮은 경우에, 상기 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 특징에 따른 데이터 송신 방법은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에서, 송신하고자 하는 데이터에 대응하는 OFDM 심볼 신호마다 제1 파일롯 심볼 수의 파일롯 심볼들을 삽입하여 전송하는 단계; 리턴 경로를 통하여 수신 장치로부터 에러 정보를 수신하는 단계; 상기 에러 정보가 수신되면, 파일롯 심볼 수를 상기 제1 파일롯 심볼 수보다 적은 제2 파일롯 심볼 수로 조절하는 단계; 및 송신하고자 하는 데이터에 대응하는 OFDM 심볼 신호마다 제2 파일롯 심볼 수의 파일롯 심볼들을 삽입하여 전송하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명의 다른 특징에 따른 데이터 수신 방법은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법에서, 다중 경로 채널을 통하여 송신되는 신호들을 수신하는 단계; 상기 수신 신호들을 처리하여 경로 지연 정보를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 경로 지연 정보를 리턴 경로를 통하여 송신 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
이외에도 상기 데이터 수신 방법은, 상기 수신 신호들을 복호하여 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 데이터에 대한 BER(bit error rate)를 산출하는 단계; 및 상기 BER을 포함하는 에러 정보를 상기 리턴 경로를 통하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 에러 정보를 상기 리턴 경로를 통하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계는 상기 산출된 BER과 미리 설정된 BER을 비교하는 단계; 및 상기 산출된 BER이 상기 설정된 BER 보다 낮은 경우에, 상기 리턴 경로를 통하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 특징에 따른 송신 장치는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 송신 장치에서, 데이터 송신 이후에, 리턴 경로를 통하여 수신 장치로부터 경로 지연 정보를 수신하는 경로 지연 정보 수신부; 상기 경로 지연 정보에 포함된 지연값을 토대로, 송신되는 신호에 포함되는 CP(cyclic prefix)의 길이를 조절하는 CP 조절부; 및 상기 조절된 길이를 토대로 CP를 생성하여 이후 송신되는 데이터에 삽입시키는 CP 삽입부를 포함한다.
상기 CP 조절부는 상기 포함된 지연값이 미리 설정된 지연값보다 큰 경우에 상기 CP 길이를 조절할 수 있다. 또는 상기 CP 길이 조절부는 상기 CP의 길이를 데이터 송신에 사용 가능한 모든 길이들 중에서 가장 짧은 길이로 조절할 수 있다.
이외에도, 상기 송신 장치는 상기 리턴 경로를 통하여 에러 정보를 수신하는 에러 정보 수신부; 및 상기 에러 정보를 수신한 경우, 데이터 송신시 사용되는 파일롯 심볼 수를 조절하는 심볼 수 조절부를 더 포함할 수 있다. 상기 심볼 수 조절부는 상기 파일롯 심볼 수를 이전 데이터 송신시 사용한 심볼 수보다 적은 수로 조절할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 수신 장치는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 장치에서, 다중 경로 채널을 통하여 송신되는 신호들을 수신하고 FFT(Fast Fourier Transform) 처리하는 FFT부; 상기 FFT부로부터 출력되는 신호들을 토대로 최대 지연 확산값을 포함하는 경로 지연 정보를 산출하는 경로 지연 산출부; 및 상기 산출된 경로 지연 정보를 리턴 경로를 통하여 송신 장치로 전송하는 제1 리턴 처리부를 포함한다.
이외에도, 상기 수신 장치는, 상기 FFT부로부터 출력되는 수신 신호들을 복호하여 데이터를 획득하는 복호화부; 상기 획득된 데이터에 대한 BER(bit error rate)를 산출하는 BER 산출부; 및 상기 BER을 포함하는 에러 정보를 상기 리턴 경로를 통하여 상기 송신 장치로 전송하는 제2 리턴 처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 리턴 처리부는 상기 산출된 BER이 미리 설정된 BER 보다 낮은 경우에, 상기 에러 정보를 상기 송신 장치로 전송할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서, 수신 신호로부터 획득한 채널 지연값을 송신 장치로 알려줌으로써, 다중경로 채널에 의해 발생하는 ISI(inter symbol interference)를 피하는 동시에 여러 개의 CP(cyclic prefix) 중에서 가장 짧은 CP를 사용하게 함으로써, 데이터 전송을 최대화할 수 있다.
또한 수신 장치가 수신되는 신호에 대하여 산출되는 BER(bit error rate) 정보를 송신 장치로 알려줌으로써, 송신 장치가 BER을 토대로 파일롯 심벌 수를 조절하여 데이터 속도를 향상시킬 수 있다.
따라서 송신 장치는 수신 장치로부터 제공되는 정보를 토대로 데이터 전송을 위한 최적의 시스템 파라미터를 사용하여, 채널에 의한 BER을 최소화하면서 동시에 데이터 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서의 송수신 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 시스템에서 CP를 삽입하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템 파라미터에 대한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 OFDM 심볼에 삽입되는 파일롯 심볼을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 파일롯 심볼 수 관련 파라미터에 대한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치의 데이터 속도 향상을 위한, 추가 구성 요소를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치에서, 리턴 경로를 통하여 수신되는 정보를 처리하는 추가 구성 요소를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송신 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 수신 방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송수신 방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 시스템에서의 송수신 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
첨부한 도 1에서와 같이, 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 시스템에서 송신 장치(1)는 부호화부(11), 변조부(12), 제1 신호 변환부(13), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(14), 순환 부호 생성부(15), 제2 신호 변환부(16)를 포함한다.
부호화부(11)는 송신하고자 하는 데이터를 부호화하며, 변조부(12)는 송신하고자 하는 데이터를 변조하여 OFDM 심볼을 생성한다. 예를 들어, 송신 데이터의 비트를 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation, QAM)한다.
제1 신호 변환부(13)는 OFDM 심볼을 포함하는 신호를 병렬 신호로 변환하여 출력한다. 제1 신호 변환부(13)는 S/P(serial/parallel) 변환부라고도 명명될 수 있다.
IFFT부(14)는 병렬 형태로 입력되는, OFDM 심볼을 포함하는 신호를 IFFT 변환하여 시간 영역의 신호로 변환한다.
순환 부호 생성부(15)는 순환 부호(cyclic prefix, CP)를 생성하고 생성된 CP를 시간 영역의 신호에 삽입한다.
제2 신호 변환부(16)는 CP가 삽입된 신호를 직렬 형태의 신호로 변환하여 출력한다. 제2 신호 변환부(16)는 P/S(parallel/serial) 변환부라고도 명명될 수 있다.
이와 같이, 제2 신호 변환부(16)로부터 출력된 신호는 RF(radio frequency) 신호로 처리된 다음에 전송된다.
한편, 수신 장치(2)는 도 1에서와 같이, CP 제거부(21), 제1 신호 변환부(22), FFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(23), 제2 신호 변환부(24), 등화기(25), 그리고 복호화부(26)를 포함한다.
CP 제거부(21)는 수신 신호에서 CP를 제거한다. 또한 송신 장치(1)로부터 전송되는 신호를 수신하고, 수신되는 신호를 기저 대역의 신호로 변환하고 디지털 신호로 처리하여 출력한 다음에, 해당 신호로부터 CP를 제거할 수 있다.
제1 신호 변환부(22)는 CP가 제거된 수신 신호를 병렬 신호로 변환하여 출력한다. 제1 신호 변환부(22)는 S/P 변환부라고도 명명될 수 있다.
FFT부(23)는 입력되는 수신 신호를 FFT 변환하여 주파수 영역의 신호로 출력한다.
제2 신호 변환부(24)는 FFT 변환된 주파수 영역의 신호를 직렬 형태의 신호로 변환하여 출력한다. 제2 신호 변환부(24)는 P/S(parallel/serial) 변환부라고도 명명될 수 있다.
등화기(25)는 수신 신호에 대한 채널 추정 값을 토대로 채널 등화를 수행하여 채널을 보상한다.
복호화부(26)는 채널 보상이 이루어진 신호로부터 데이터를 복호한다.
위에 기술된 바와 같은 구조로 이루어지는 송신 장치(1) 및 수신 장치(2)에서, 송신 장치(1)는 OFDM 심벌마다 수십 개의 파일롯 심벌을 삽입하여 전송하고 수신 장치(2)는 파일럿 심볼을 토대로 해당 서브 캐리어의 채널을 추정하고, 파일롯 심볼이 할당되지 않은 서브 캐리어에 대해서는 추정된 서브 캐리어의 채널 값을 이용한 보간법을 사용하여 채널을 추정한다. 그리고 추정된 채널 값을 이용하여 채널 보상을 수행한다.
또한 송신 장치(1)는 OFDM 심벌의 ISI(inter symbol interference)를 감소시키기 위한 CP를 생성하고 삽입한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 시스템에서 CP를 삽입하는 것을 나타낸 예시도이다.
도 2에서와 같이, 송신 장치(1)의 순환 부호 생성부(15)는 보호 구간 즉, CP들을 OFDM 심벌의 앞에 삽입한다. CP는 OFDM 심볼의 뒷부분의 소정 개수의 L개 샘플들의 복사본일 수 있다. 여기서 L개는 보호 구간이 일반적으로 다중경로 채널의 최대 지연 확산(delay spread (tmax)) 보다 길어지도록 설정될 수 있다.
이러한 CP의 길이에 대하여 두 가지 모드가 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템 파라미터에 대한 예시도이다.
첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 두 가지 모드 즉, 제1 모드 및 제2 모드별로 사용되는 시스템 파라미터가 달라질 수 있다. 여기서는 DVB-C2 (digital video broadcasting for cable 2) 표준에서 사용중인 시스템 파라미터를 예로 들었으며, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
제1 모드의 CP 길이와 제2 모드의 CP 길이가 서로 다름을 알 수 있는데, CP길이에 따른 데이터 속도 손실률(DL)을 살펴보면 다음과 같다.
Figure pat00001
여기서, TGI는 CP 구간(duration)를 나타내며, Ts는 OFDM 심볼 구간을 나타내고, TFFF는 FFT 구간을 나타낸다. 그리고 L은 CP 샘플 수를 나타낸다. CP 샘플 수가 CP 길이에 대응한다.
위의 수학식 1을 이용하여, CP길이가 32 샘플과 64 샘플일 때, 데이터 속도 손실률 DL를 계산하면 각각 0.77 %와 1.54 %이다. CP 길이가 길어질수록 데이터 속도 손실률의 증가함을 알 수 있다.
그러므로 본 발명의 실시 예에서는 수신 장치가 경로 지연 정보를 산출하고 산출된 경로 지연 정보를 송신 장치로 전송하여, 송신 장치가 CP 길이를 조절하도록 하여 데이터 속도가 저하되는 것을 방지한다.
이를 위하여, 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치(2)는 수신 신호를 토대로 경로 지연을 산출하고, 이를 포함하는 경로 지연 정보를 리턴 경로(return path)를 통하여 송신 장치(1)로 전송한다. 여기서 수신 장치(2)는 최대 지연 확산(tmax) 값을 산출하고 이를 경로 지연 정보에 포함시켜 전송할 수 있다.
송신 장치(1)는 수신되는 경로 지연 정보를 토대로 CP 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 리턴 경로를 통하여 수신 장치(2)로부터 제공받은 경로 지연 즉, tmax가 최대값 예를 들어, 2us이면, 송신 장치(1)는 CP 길이를 두가지 모드의 길이들 중에서 보다 짧은 길이 32 샘플을 가지도록 조정할 수 있다. 이렇게 함으로써 다중 경로 채널에 의한 ISI를 회피하면서 동시에 데이터 속도 손실률 DL를 최소화함으로써 데이터 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 송신 장치(1)는 데이터 속도의 향상을 위하여, 파일롯 심볼 수를 조절한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 OFDM 심볼에 삽입되는 파일롯 심볼을 나타낸 도이다.
첨부한 도 4에서와 같이, 채널 추정 및 보상을 위해 매 OFDM 심벌마다 파일롯 심벌들이 삽입되며, 설정된 파일롯 심볼 간격(Sf)을 두고 삽입된다. 데이터 심볼 대신에 파일롯 심볼을 송신하게 되면 그만큼 데이터 속도도 감소하게 된다. 파일럿 심볼에 따른 데이터 속도 손실률(DL)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
여기서, N 은 IFFT 의 크기를 나타내며, Np는 OFDM 심볼당 삽입되는 파일롯 심볼 수를 나타낸다.
파일롯 심볼 수도 모드에 따라 달라질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 파일롯 심볼 수 관련 파라미터에 대한 예시도이다. DVB-C2 표준에서 사용중인 시스템 파라미터를 예로 들었으며, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
도 5에 예시된 바와 같이, 파일롯 심볼 간격 Sf가 48이면, 48개의 서브 캐리어마다 파일롯 심볼들이 한 개씩 삽입되며, 이때 삽입되는 파일롯 심벌 수는 84개이다. 그리고 파일롯 심볼 간격 Sf가 96이면, 96개의 서브 캐리어마다 파일롯 심볼들이 한 개씩 삽입되며, 이때 삽입되는 파일롯 심벌 수는 42개이다.
위의 수학식 2를 토대로 파일롯 심벌 수 84 심벌과 42 심벌일 때 데이터 속도 손실률(DL)을 산출하면, 각각 2.05 %와 1.025 %이다. 즉, 파일롯 심볼 간격 Sf가 짧을 수록 데이터 속도 손실률(DL)은 증가하게 되며, 이에 따라 데이터 속도는 감소하게 된다.
일반적으로 파일롯 심볼 간격 Sf가 짧을수록 삽입되는 파일롯 심벌 수가 많아지므로, 채널 추정시 더 적은 에러가 발생하게 되어 수신 장치의 BER(bit error rate)이 낮아지게 된다. 반면, 파일롯 심볼 간격 Sf가 길수록 삽입되는 파일롯 심벌 수가 적어지므로, 채널 추정시 더 많은 에러가 발생하게 되어 수신 장치의 BER이 높아지게 된다. 따라서 수신 장치의 BER을 감소시키기 위해서는 더 많은 파일롯 심벌이 필요하게 되는데, 수신 장치의 성능을 나타내는 BER과 데이터 속도 사이에 트레이드 오프(trade-off)가 있음을 알 수 있다. 즉, BER을 증가시키기 위하여 파일롯 심볼 수를 증가시키면 상대적으로 데이터 속도는 저하되고, 데이터 속도를 증가시키기 위하여 파일롯 심볼 수를 감소시키면 상대적으로 BER이 감소된다.
본 발명의 실시 예에서는 이러한 BER과 데이터 속도 사이의 트레이드 오프 특성을 고려하면서도 데이터 속도를 향상시키기 위하여, 수신 장치(2)에서 측정된 BER을 토대로 송신 장치(1)가 파일롯 심볼 수를 조절한다. 이를 위하여, 수신 장치(2)는 수신 신호를 토대로 BER를 산출하고, 산출된 BER을 리턴 경로를 통하여 송신 장치(1)로 전송한다. 송신 장치(1)는 리턴 경로를 통하여 수신된 BER을 토대로 파일롯 심볼 수를 적정 개수로 조절한다. 예를 들어, 수신 장치에서 허용된 설정 BER이 10- 6이하인데, 수신 신호로부터 산출된 BER이 설정 BER 보다 낮은 예를 들어, 10-7이면, 리턴 경로를 통하여 산출된 BER을 포함하는 정보를 송신 장치로 전송한다. 이에 따라 송신 장치는 BER이 허용된 설정 BER을 만족하지 않는 것으로 판단하여 OFDM 심볼에 삽입되는 파일롯 심벌 수를 기존보다 감소시키는 조정을 수행한다. 이에 따라 수신 장치의 BER을 요구되는 BER를 만족시키는 수준까지 증가시키면서도 데이터 속도 손실률 DL를 최소화함으로써, 데이터 속도를 향상시킬 수 있다.
이러한 데이터 속도 향상 처리를 위하여, 수신 장치(2)는 다음과 같은 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치의 추가 구성 요소를 나타낸 도이다.
첨부한 도 6에서와 같이, 수신 장치(2)는 수신 신호로부터 경로 지연값을 산출하는 경로 지연 산출부(210), 경로 지연값을 포함하는 경로 지연 정보를 리턴 경로를 통하여 송신하는 제1 리턴 처리부(220), 수신 신호로부터 복호된 데이터를 토대로 BER를 산출하는 BER 산출부(230), 산출된 BER의 통보 여부를 결정하는 판단부(240), 그리고 파단부의 결정 여부에 따라 산출된 BER을 포함하는 에러 정보를 리턴 경로를 통하여 소신하는 제2 리턴 처리부(250)를 포함한다.
경로 지연 산출부(210)는 수신 장치(2)의 제2 신호 변환부(24)를 통하여 출력되는 신호를 토대로, 멀티 경로를 통하여 수신된 신호에 대한 경로 지연값을 산출한다. 특히, 각 경로별 신호를 토대로 최대 지연 확산(tmax) 값을 산출한다.
BER 산출부(230)는 복호화부(26)로부터 출력되는 복호된 데이터를 토대로 BER을 산출한다. 판단부(240)는 산출된 BER과 미리 설정된 수신 장치에서 허용 가능한 설정 BER을 비교하고, 산출된 BER이 설정 BER보다 큰 경우에 송신 장치로의 통보를 결정한다.
한편, 이러한 수신 장치(2)를 통하여 리턴 경로를 통하여 송신되는 정보를 수신하여 처리하는 송신 장치(1)는 다음과 같은 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치에서, 리턴 경로를 통하여 수신되는 정보를 처리하는 추가 구성 요소를 나타낸 도이다.
첨부한 도 7에서와 같이, 송신 장치(1)는 리턴 경로를 통하여 전송되는 경로 지연 정보를 수신하는 경로 지연 정보 수신부(110), 경로 지연 정보에서 지연값(예를 들어, 최대 지연 확산(tmax) 값)을 추출하고 지연값을 토대로 CP 길이를 설정하는 CP 길이 조절부(120), 리턴 경로를 통하여 전송되는 에러 정보를 수신하는 에러 정보 수신부(130), 에러 정보에서 BER을 추출하고, BER을 토대로 파일롯 심볼 수를 설정하는 심볼 수 조절부(140) 그리고 파일롯 심볼을 OFDM 심볼에 삽입하는 파일롯 심볼 삽입부(150)를 포함한다.
CP 길이 조절부(120)는 수신 장치(2)로부터 전송된 지연값 예를 들어, 최대 지연 확산값을 미리 설정된 지연값과 비교하고, 설정된 지연값보다 큰 경우에는 CP 길이를 사용 가능한 길이 중에서 이전 송신시 선택되었던 CP의 길이보다 짧은 길이를 선택한다. CP 길이가 위에서 살펴본 바와 같이 2가지 모드별로 서로 다르게 설정되어 있는 경우, 더 짧은 길이를 선택한다. 3가지 이상의 길이들이 존재할 경우에는 가장 짧은 길이를 선택하거나 또는 이전 송신시 선택하였던 길이보다 짧은 길이를 선택할 수 있다.
CP 길이 조절부(120)는 선택된 길이에 대한 정보를 CP 생성부(15)로 제공하여, 이후 데이터 송신을 위한 CP 생성시 해당 길이의 CP가 생성되도록 한다.
한편 심볼 수 조절부(140)는 리턴 경로를 통하여 수신된 에러 정보에서 BER을 추출하고, BER을 토대로 파일롯 심볼 수를 설정하는 심볼 수 조절부(140)를 포함한다. 파일롯 심볼 삽입부(150)는 설정된 심볼 수를 토대로 전송되는 OFDM 심볼마다 설정된 심볼 수만큼의 파일롯 심볼들을 삽입한다. 파일롯 심볼 삽입부(150)는 변조부(12)로부터 출력되는 OFDM 심볼에 대한 파일롯 심볼 신호를 생성하여 IFFT부(14)로 제공하여, IFFT 과정에서 파일롯 심볼 신호가 OFDM 심볼 내에의 해당 위치에 배치될 수 있도록 할 수 있다. 이 경우, 파일롯 심볼 신호는 도 1에서와 같이, 제1 신호 변환부(13)를 통하여 병렬 신호로 변환된 다음에 IFFT부(14)로 입력되어 OFDM 심볼에 삽입될 수 있다.
다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송수신 방법에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 송신 방법의 흐름도이다.
첨부한 도 8에서와 같이, 송신 장치(1)는 송신하고자 하는 데이터를 부호화하고 변조하여 OFDM 심볼을 생성하고 OFDM 심볼 신호에 소정 개수의 파일롯 심볼이 삽입하면서 IFFT를 수행하여 시간 영역의 신호로 변환한다(S100, S110).
이후, 송신 장치(1)는 임의 길이를 가지는 CP를 IFFT 변환된 신호에 삽입하고, 해당 신호를 전송 가능한 신호로 처리하여 송신한다(S120, S130).
이후, 수신 장치(2)로부터 리턴 경로를 통하여 소정의 정보가 수신되면(S140), 수신된 정보가 경로 지연 정보인 경우, 경로 지연 정보로부터 지연값(예를 들어, 최대 지연 확산(tmax))을 획득한다(S150). 그리고 획득한 지연값을 미리 설정된 지연값과 비교하여 설정된 지연값보다 큰 경우에는, CP 길이를 조절한다(S160, S170). 예를 들어, 설정된 지연값보다 큰 경우에는 CP 길이를 이전 데이터 송신시 사용한 길이보다 짧은 길이로 변경하거나 사용 가능한 길이 중에서 가장 짧은 길이로 변경한다. 그리고 이후 데이터 송신시, 변경된 CP 길이를 가지는 CP를 전송하고자 하는 신호에 삽입한다.
한편, 리턴 경로를 통하여 수신된 정보가 에러 정보인 경우, 수신된 에러 정보로부터 BER을 획득하고(S180), 획득한 BER을 허용된 설정 BER과 비교하여 획득된 BER이 설정 허용 BER 보다 낮은 경우에는, OFDM 심볼에 삽입되는 파일롯 심벌 수를 기존보다 감소시키는 조정을 수행한다(S190, S200). 예를 들어, 이전 데이터 송신시 사용한 심볼 수보다 적은 수로 변경하거나 사용 가능한 심볼 수 중에서 가장 적은 개수의 심볼 수로 변경한다. 그리고 이후 데이터 송신시, 변경된 심볼 수에 따라 파일롯 심볼을 OFDM 심볼에 삽입하여 전송한다.
한편, 송신 장치(1)는 수신된 정보가 에러 정보인 경우, 위의 비교과정(S190) 없이, 에러 정보의 수신에 따라 OFDM 심볼에 삽입되는 파일롯 심벌 수를 기존보다 감소시키는 조정을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 수신 방법의 흐름도이다.
첨부한 도 9에서와 같이, 수신 장치(2)는 다중 경로를 통하여 송신되는 신호를 수신하고, 수신되는 신호에서 CP를 제거하고, CP가 제거된 수신 신호를 FFT 변환하여 주파수 영역의 신호로 출력한다(S300, S310). 그리고 FFT 변환된 신호에 대한 채널 추정 값을 토대로 채널 등화를 수행하여 채널을 보상한다. 또한 수신 장치는 FFT 변환된 신호를 토대로 지연값(예를 들어, 최대 지연 확산(tmax))을 산출한다(S320). 이후, 수신 장치(2)는 채널 보상 신호를 복호하여 데이터를 획득한다(S330).
특히, 수신 장치(2)는 데이터 속도 향상을 위하여, 산출된 지연값을 포함하는 경로 지연 정보를 리턴 경로를 통하여 송신 장치(1)로 전송한다(S340).
또한 수신 장치(2)는 데이터 속도와 BER 사이의 트레이드 오프 관계를 고려하여, 획득된 데이터에 대한 BER을 산출하고(S350), 산출된 BER을 포함하는 에러 정보를 리턴 경로를 통하여 송신 장치(1)로 전송한다. 이때, 수신 장치(2)는 산출된 BER이 허용된 설정 BER과 비교하고 산출된 BER이 설정 BER 보다 낮은 경우에, 산출된 BER을 포함하는 에러 정보를 리턴 경로를 통하여 전송할 수 있다(S350).
이후, 리턴 경로를 통하여 전송되는 경로 지연 정보에 따라 송신 장치(1)가 CP 길이 조절을 수행하고, 또한 에러 정보에 따라 송신 장치(1)가 OFDM 심볼에 삽입되는 파일롯 심볼의 수를 조절하여, 데이터 속도가 보다 향상되도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 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.

Claims (21)

  1. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에서,
    데이터 송신 이후에, 리턴 경로를 통하여 수신 장치로부터 경로 지연 정보를 수신하는 단계;
    상기 경로 지연 정보에 포함된 지연값을 토대로, 송신되는 신호에 포함되는 CP(cyclic prefix)의 길이를 조절하는 단계; 및
    상기 길이가 조절된 CP를 이용하여 이후 데이터 송신을 수행하는 단계
    를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서
    상기 길이를 조절하는 단계는
    상기 포함된 지연값을 미리 설정된 지연값과 비교하는 단계; 및
    상기 포함된 지연값이 상기 설정된 지연값보다 큰 경우에 상기 CP 길이를 조절하는 단계
    를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  3. 제2항에 있어서
    상기 CP 길이를 조절하는 단계는
    상기 CP의 길이를 이전 데이터 송신시 사용한 길이보다 짧게 조절하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  4. 제2항에 있어서
    상기 CP 길이를 조절하는 단계는
    상기 CP의 길이를 데이터 송신에 사용 가능한 모든 길이들 중에서 가장 짧은 길이로 조절하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  5. 제2항에 있어서
    상기 경로 지연 정보에 포함된 지연값은 최대 지연 확산값인, 데이터 송신 방법.
  6. 제1항에 있어서
    상기 리턴 경로를 통하여 에러 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 에러 정보를 수신한 경우, 데이터 송신시 사용되는 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계
    를 더 포함하는, 데이터 송신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계는 상기 파일롯 심볼 수를 이전 데이터 송신시 사용한 심볼 수보다 적은 수로 조절하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  8. 제6항에 있어서
    상기 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계는 상기 파일롯 심볼 수를 데이터 송신에 사용 가능한 모든 파일롯 심볼 수들 중에서 가장 적은 심볼 수로 조절하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  9. 제6항에 있어서
    상기 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계는
    상기 에러 정보로부터 BER(bit error rate)를 획득하는 단계;
    상기 획득한 BER과 미리 설정된 BER을 비교하는 단계; 및
    상기 획득한 BER이 상기 설정된 BER 보다 낮은 경우에, 상기 파일롯 심볼 수를 조절하는 단계
    를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  10. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에서,
    송신하고자 하는 데이터에 대응하는 OFDM 심볼 신호마다 제1 파일롯 심볼 수의 파일롯 심볼들을 삽입하여 전송하는 단계;
    리턴 경로를 통하여 수신 장치로부터 에러 정보를 수신하는 단계;
    상기 에러 정보가 수신되면, 파일롯 심볼 수를 상기 제1 파일롯 심볼 수보다 적은 제2 파일롯 심볼 수로 조절하는 단계; 및
    송신하고자 하는 데이터에 대응하는 OFDM 심볼 신호마다 제2 파일롯 심볼 수의 파일롯 심볼들을 삽입하여 전송하는 단계;
    를 포함하는, 데이터 송신 방법.
  11. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법에서,
    다중 경로 채널을 통하여 송신되는 신호들을 수신하는 단계;
    상기 수신 신호들을 처리하여 경로 지연 정보를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 경로 지연 정보를 리턴 경로를 통하여 송신 장치로 전송하는 단계
    를 포함하는, 데이터 수신 방법.
  12. 제11항에 있어서
    상기 수신 신호들을 복호하여 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 데이터에 대한 BER(bit error rate)를 산출하는 단계; 및
    상기 BER을 포함하는 에러 정보를 상기 리턴 경로를 통하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계
    를 더 포함하는, 데이터 수신 방법.
  13. 제12항에 있어서
    상기 에러 정보를 상기 리턴 경로를 통하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계는
    상기 산출된 BER과 미리 설정된 BER을 비교하는 단계; 및
    상기 산출된 BER이 상기 설정된 BER 보다 낮은 경우에, 상기 리턴 경로를 통하여 상기 송신 장치로 전송하는 단계
    를 포함하는, 데이터 수신 방법.
  14. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 송신 장치에서,
    데이터 송신 이후에, 리턴 경로를 통하여 수신 장치로부터 경로 지연 정보를 수신하는 경로 지연 정보 수신부;
    상기 경로 지연 정보에 포함된 지연값을 토대로, 송신되는 신호에 포함되는 CP(cyclic prefix)의 길이를 조절하는 CP 조절부; 및
    상기 조절된 길이를 토대로 CP를 생성하여 이후 송신되는 데이터에 삽입시키는 CP 삽입부
    를 포함하는, 송신 장치.
  15. 제14항에 있어서
    상기 CP 조절부는 상기 포함된 지연값이 미리 설정된 지연값보다 큰 경우에 상기 CP 길이를 조절하는, 송신 장치.
  16. 제14항에 있어서
    상기 CP 길이 조절부는 상기 CP의 길이를 데이터 송신에 사용 가능한 모든 길이들 중에서 가장 짧은 길이로 조절하는, 송신 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 리턴 경로를 통하여 에러 정보를 수신하는 에러 정보 수신부; 및
    상기 에러 정보를 수신한 경우, 데이터 송신시 사용되는 파일롯 심볼 수를 조절하는 심볼 수 조절부
    를 더 포함하는, 송신 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 심볼 수 조절부는 상기 파일롯 심볼 수를 이전 데이터 송신시 사용한 심볼 수보다 적은 수로 조절하는, 송신 장치.
  19. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 장치에서,
    다중 경로 채널을 통하여 송신되는 신호들을 수신하고 FFT(Fast Fourier Transform) 처리하는 FFT부;
    상기 FFT부로부터 출력되는 신호들을 토대로 최대 지연 확산값을 포함하는 경로 지연 정보를 산출하는 경로 지연 산출부; 및
    상기 산출된 경로 지연 정보를 리턴 경로를 통하여 송신 장치로 전송하는 제1 리턴 처리부
    를 포함하는, 수신 장치.
  20. 제19항에 있어서
    상기 FFT부로부터 출력되는 수신 신호들을 복호하여 데이터를 획득하는 복호화부;
    상기 획득된 데이터에 대한 BER(bit error rate)를 산출하는 BER 산출부;
    상기 BER을 포함하는 에러 정보를 상기 리턴 경로를 통하여 상기 송신 장치로 전송하는 제2 리턴 처리부
    를 더 포함하는, 수신 장치.
  21. 제20항에 있어서
    상기 제2 리턴 처리부는 상기 산출된 BER이 미리 설정된 BER 보다 낮은 경우에, 상기 에러 정보를 상기 송신 장치로 전송하는, 수신 장치.
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