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KR100560388B1 - 기저대역 물리 채널 형성 장치 및 그 방법과 이를포함하는 ｏｆｄｍａ 무선 통신 시스템 - Google Patents

기저대역 물리 채널 형성 장치 및 그 방법과 이를포함하는 ｏｆｄｍａ 무선 통신 시스템 Download PDF

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KR100560388B1
KR100560388B1 KR1020040027080A KR20040027080A KR100560388B1 KR 100560388 B1 KR100560388 B1 KR 100560388B1 KR 1020040027080 A KR1020040027080 A KR 1020040027080A KR 20040027080 A KR20040027080 A KR 20040027080A KR 100560388 B1 KR100560388 B1 KR 100560388B1
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신준우
황승구
류득수
김광순
이주열
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선 통신 시스템의 기저대역 물리 채널 형성 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 상위 계층으로부터 수신된 제어 명령에 따라, 파일럿 채널을 포함하는 제어 채널을 생성하고, 상위 계층으로부터 수신된 영상 또는 음성에 관한 데이터를 다중 레벨로 변조한다. 이후, 다중 레벨로 변조된 데이터와 제어 채널에 관한 제어 데이터를 채널별로 각각 이득 조절한 후, 이들 데이터를 결합하여 주파수 공간에 매핑한다. 그리고, 주파수 공간에 매핑된 영상, 음성 데이터 및 제어 데이터의 시간별 할당 위치를 변환하여 시간 공간 매핑을 수행하는데, 이때 시간 공간에 매핑된 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾸어 기저대역의 물리 채널(-9.381㎒ 내지 +9.381㎒)을 형성한다. 이후, 주파수 공간에 매핑된 데이터를 기저대역 물리 채널에 실을 수 있는 시간 영역의 프레임으로 바꾸어 송출시킨다.
이를 통하여, 다중 반송파를 이용한 다양한 서비스를 지원할 수 있으며, 이를 위해 여러 종류의 변조 방식까지 지원한다.
기저대역 물리채널, OFDMA, 자원/논리 공간 매핑, 변조기

Description

기저대역 물리 채널 형성 장치 및 그 방법과 이를 포함하는 ＯＦＤＭＡ 무선 통신 시스템 {APPARATUS AND METHOD FOR FORMATTING BASEBAND PHYSICAL CHANNEL FORMATTING AND ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM THERE OF}
도 1은 종래 기술에 따른 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 기저 대역 물리 채널 형성 장치의 세부적인 내부 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시한 제어 채널 생성부의 내부 구성을 세부적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 다중 레벨 변조부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시한 자원 공간 매핑부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시한 논리 공간 매핑부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 도 3에 도시한 기저 대역 물리 채널 형성 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기저 대역 물리 채널을 형성하는 장치 및 그 방법과 이를 포함하는 무선 통신 변조 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선 통신 시스템의 구성도로서, 기존의 무선 통신 시스템(100)은 상위 계층 인터페이스부(110)와 기저 대역 물리 채널 형성기(120), 펄스 성형 필터(130), 고주파 변환기(140) 및 안테나(150)를 포함한다.
상위 계층 인터페이스부(110)는 상위 계층(예를 들어, L2, L3 계층 및 L1 제어부)으로부터 수신된 데이터를 기저 대역 물리 채널 형성기(120)로 전달하며, 기저 대역 물리 채널 형성기(120)는 서비스별 데이터를 물리 채널의 형식에 맞추어 펄스 성형 필터(130)로 전달한다.
이후, 고주파 변환기(130)는 펄스 성형 필터(120)로부터 수신되는 기저 대역 아날로그 신호를 고주파 영역으로 변환하여 안테나(140)를 통해 공중으로 방사한다.
그러나, 상기와 같은 무선 통신 변조 시스템은 물리 채널의 형식이 극히 제한적이기 때문에, 서비스 종류에 따라 다양한 전송 속도의 변조 매핑을 필요로 하는 다중 반송파를 이용한 차세대 무선 통신 시스템에는 적합하지 않다.
관련 기술로는, 권리권자가 한국전자통신연구원인 [특허명칭 : 기저대역 물리 채널 형성 장치 및 그 방법과 그를 이용한 무선 통신 기지국 변조 시스템 및 그의 동작 방법, 등록번호 : 10-413969호]의 특허가 있는데, 이는 3세대 이상의 무선 통신 시스템에서 음성, 데이터 및 영상 등과 같은 고속의 대용량 멀티미디어 통신 서비스를 제공할 수 있는 다양한 물리 채널을 형성 및 제공한다.
하지만, 상기한 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에 적합한 물리 채널 형성 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 이는 OFDMA 방식을 사용하는 무선 통신 시스템과는 달리 광대역 통신시 페이딩(fading) 현상이 자주 발생한다. 이는 곧, 무선 통신 시스템의 성능 저하를 일으킨다.
따라서, 광대역 통신시 발생하는 페이딩 현상을 극복할 수 있는 다수의 부 반송파(sub-carrier)를 이용하여 서비스별 매핑 방식을 효과적으로 지원할 수 있는 물리 채널 형성 장치 및 그 방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, OFDMA 방식에 따른 각종 서비스를 지원하기 위해 여러 종류의 변조 방식을 지원함으로써, 동일한 채널 환경 속에서 데이터 양을 가변적(증가)으로 조절하여 전송할 수 있도록 하는 기저 대역 물리 채널 형성 장치 및 그 방법과 이를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 기저 대역 물리 채널 형성 장치는, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선 통신 시스템에서의 기저대역 물리 채널 형성 장치에 있어서, 상위 계층으로부터 수신된 제어 명령에 따라 파일럿 채널을 포함하는 제어 채널을 생성하는 제어 채널 생성부; 상기 상위 계층으로부터 수신된 데이터를 저장하는 이중 포트 메모리에서 영상 또는 음성에 관한 데이터를 읽어 들여 다중 레벨로 변조하는 다중 레벨 변조부; 상기 다중 레벨로 변조된 데이터와 상기 생성된 제어 채널에 관한 제어 데이터를 채널별로 각각 이득 조절하는 채널별 이득 조절부; 상기 이득 조절된 데이터를 결합한 후, 상기 결합된 데이터를 주파수 공간에 매핑하는 자원 공간 매핑부; 상기 영상, 음성 데이터 및 제어 데이터의 시간별 할당 위치를 변환하여 시간 공간 매핑을 수행하는 논리 공간 매핑부; 및 상기 시간 공간에 매핑된 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾸어 기저대역의 물리 채널을 형성하는 시간 주파수 변환부를 포함한다.
그리고, 상기 상위 계층으로부터 수신된 데이터 값이 무작위 분포를 갖도록 상기 시간 주파수 변환부로부터 출력되는 데이터에 적정 수열을 곱하는 데이터 혼합기; 상기 데이터 혼합기로부터 출력되는 데이터를 상기 형성된 물리 채널에 실을 수 있는 시간 영역의 프레임으로 바꾸어 송출하는 고속 역 푸리에 변환부; 상기 고속 역 푸리에 변환부로부터 출력되는 시간 영역의 프레임에 보호 구간을 삽입하는 보호구간 삽입부; 및 상기 보호 구간이 삽입된 프레임의 전력 제어를 위해 이득을 조절하는 이득 조절부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 OFDMA 무선 통신 시스템은, 상위 계층으로부터 수신되는 영상 또는 음성에 관한 데이터를 가공 처리 및 제어하는 프로세서 제어기; 상기 가공 처리된 데이터를 저장하는 이중포트 메모리; 상기 수신된 데이터를 주파수 공간에 매핑하고, 상기 주파수 공간에 매핑된 영상, 음성 데이터 및 제어 데이터의 시간별 할당 위치를 변환하여 시간 공간 매핑을 수행한 후, 상기 시간 공간에 매핑된 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾸어 기저대역의 물리 채널을 형성하는 기저 대역 물리 채널 형성기; 상기 기저 대역 물리 채널 형성기로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 상기 변환된 신호에 대해 기저 대역의 주파수 대역을 제한하는 주파수 대역 제한기; 및 상기 주파수 대역 제한기로부터 출력되는 신호를 고주파 아날로그 신호로 변환하여 공중으로 송출되도록 하는 고주파 변환기를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 기저 대역 물리 채널 형성 방법은, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선 통신 시스템에서의 기저대역 물리 채널 형성 방법에 있어서, a)상위 계층으로부터 수신된 제어 명령에 따라 파일럿 채널을 포함하는 제어 채널을 생성하는 단계; b)상기 상위 계층으로부터 수신된 영상 또는 음성에 관한 데이터를 다중 레벨로 변조한 후, 상기 다중 레벨로 변조된 데이터와 상기 생성된 제어 채널에 관한 제어 데이터를 채널별로 각각 이득 조절하는 단계; c)상기 이득 조절된 데이터를 결합한 후, 상기 결합된 데이터를 주파수 공간에 매핑하는 단계; d)상기 주파수 공간에 매핑된 영상, 음성 데이터 및 제어 데이터의 시간별 할당 위치를 변환하여 시간 공간 매핑을 수행하는 단계; 및 e)상기 시간 공간에 매핑된 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾸어 기저대역의 물리 채널을 형성한 후, 상기 주파수 공간에 매핑된 데이터를 상기 형성된 물리 채널에 실을 수 있는 시간 영역의 프레임으로 바꾸어 송출되도록 하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 b)단계는, 상기 상위 계층으로부터 수신된 데이터를 저장하는 이중 포트 메모리에서 읽어 들이고자 하는 데이터의 주소를 생성하는 단계; 상기 생성한 주소에 저장되어 있는 데이터를 상기 이중 포트 메모리로부터 읽어 들이는 단계; 및 상기 읽어 들인 데이터를 직교 위상 편이 변조(QPSK)와 16 직교 진폭 변조(QAM) 및 64 직교 진폭 변조(QAM) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 다중 레벨로 변조하는 단계를 포함한다.
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. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 무선 통신 시스템의 내부 구성도이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 무선 통신 시스템은 상위 계층 인터페이스(200)와 프로세서 제어기(210), 이중 포트 메모리(220), 기저 대역 물리 채널 형성기(230), 아날로그 변환/주파수 대역 제한기(240) 및 고주파 변환기(250)를 포함한다.
자세히 설명하면, 먼저 상위 계층 인터페이스(200)는 상위 계층(예를 들어, L2, L3 계층 및 L1 제어부 등)으로부터 서비스 종류에 따른 영상 및 음성 등과 같 은 대용량 데이터를 수신하며, 상위 계층과의 인터페이스를 담당한다.
프로세서 제어기(210)는 다중 반송파에 데이터를 실어 보내는 OFDMA 무선 통신 시스템의 총 제어를 담당하며, 상위 계층 인터페이스(200)를 통해 상위 계층으로부터 대용량 데이터 및 데이터 가공 방법, 물리 채널의 프레임 형식을 전달 받는다. 그리고, 프로세서 제어기(210)는 상위 계층이 지시한 가공 방법에 따라 데이터를 가공 및 제어한다.
이중 포트 메모리(220)는 프로세서 제어기(210)가 가공한 데이터를 저장한다.
기저 대역 물리 채널 형성 장치(230)는 가공한 데이터를 프로세서 제어기(210)가 지시하는 서비스 종류 또는 물리적 환경에 따른 채널 형식 제어 명령에 따라 시간 및 주파수 공간을 할당하여 물리 채널 프레임을 형성한다.
아날로그 변환 및 주파수 대역 제한기(240)는 형성된 물리 채널 프레임을 아날로 신호로 변환한 후, 변환된 아날로그 신호의 주파수 대역을 제한한다.
고주파 변환기(250)는 주파수 대역이 제한된 아날로그 신호를 고주파로 변환한다.
안테나(260)는 고주파 변환기(250)로부터 출력되는 고주파 아날로그 신호를 공중으로 송출한다.
도 3은 도 2에 도시한 기저 대역 물리 채널 형성 장치의 세부적인 내부 구성도이다.
도 3에 도시되어 있듯이, 도 2에 도시한 기저 대역 물리 채널 형성기(230), 즉 기저 대역 물리 채널 형성 장치는 프로세서 인터페이스(300)와 이중포트 메모리 인터페이스(310), 제어 채널 생성부(320), 다중 레벨 변조부(330), 채널별 이득 조절부(340), 자원 공간 매핑부(350), 논리 공간 매핑부(360), 시간 주파수 변환부(370), 데이터 혼합기(380), 고속 역 푸리에 변환부(390), 보호구간 삽입부(400) 및 이득 조절부(410)를 포함한다.
자세히 설명하면, 먼저 프로세서 인터페이스(300)는 프로세서 제어기(210)와의 인터페이스를 담당하며, 이중포트 메모리 인터페이스(310)는 이중 포트 메모리(200)와의 인터페이스를 담당한다.
제어 채널 생성부(320)는 상위 계층으로부터 수신된 제어 명령에 따라, 파일럿 채널(pilot channel) 등과 같은 제어 채널을 생성하며, 다중 레벨 변조부(330)는 프로세서 제어기(210)가 가공한 데이터를 다중 레벨로 매핑(mapping)한다.
채널별 이득 조절부(340)는 다중 레벨로 매핑된 데이터와 제어 채널 생성부(320)가 생성한 제어 채널, 즉 제어 데이터를 상위 계층으로부터 수신되는 제어 정보에 따라 채널별로 이득을 조절한다.
자원 공간 매핑부(350)는 이득 조절된 데이터를 결합한 후, 결합된 데이터를 상호 직교성을 갖는 다수의 반송파를 통해 전송하기 위해 주파수 공간에 매핑한다.
논리 공간 매핑부(360)는 주파수 공간에 매핑된 영상 및 음성 데이터와 제어 데이터의 시간별 할당 위치를 변환하는 시간 공간 매핑을 수행한다.
시간 주파수 변환부(370)는 고속 역 푸리에 변환 후 출력되는 데이터 순서를 조절하기 위해 시간 공간에 매핑된 제어 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾼다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 -9.381㎒ 에서 +9.381㎒ 사이의 부 반송파, 즉 기저대역 물리 채널을 형성하기 위해, 시간 주파수 변환부(370)는 DC에서 18.76220703Mhz에 이르는 1536개의 부 반송파를 두 개의 블록으로 나눈 후, 나눠진 두 블록의 주파수 영역을 바꾼다.
데이터 혼합기(380)는 기저대역 물리 채널 형성기(230)의 출력 최대값과 출력 평균값과의 비율을 최소화하기 위해 상위 계층으로부터 수신한 데이터 값이 무작위 분포를 갖도록 m-수열(일반적인 m-sequence)을 곱해 데이터 값을 바꾼다.
고속 역 푸리에 변환부(390)는 데이터 혼합기(380)로부터 출력되는 주파수 영역의 데이터 프레임을 다중 반송파에 싣는 시간 영역의 데이터 프레임으로 바꾸는 고속 역 푸리에 변환을 수행한다.
보호구간 삽입부(400)는 고속 역 푸리에 변환을 통해 형성된 시간 영역의 프레임에 전송 심볼간의 간섭과 반송파간의 간섭 영향을 줄이는 보호 구간을 삽입하고, 이득 조절부(410)는 하위 계층으로 송신할 신호의 전력 제어를 위해 이득을 조절한다.
도 4는 도 3에 도시한 제어 채널 생성부의 내부 구성을 세부적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시되어 있듯이, 제어 채널 생성부(320)는 타이머/타이머 인터페이스(410), 제어 채널 데이터 발생부(420) 및 제어 채널 생성 m-수열 발생부(430)를 포함한다.
자세히 설명하면, 타이머/타이머 인터페이스(410)는 물리 채널 형성 장치의 각 기능부가 동작을 시작하거나 끝내야 하는 시각 정보를 발생한다. 즉, 타이머/타이머 인터페이스(400)는 제어 채널 생성부(320)의 동작 제어에 관한 시각 정보를 제어 채널 생성부(320)로 알려준다.
제어 채널 데이터 발생부(420)는 타이머가 발생한 시각 정보에 따라, 프로세서 제어기(210)로부터 제어 채널 형성에 필요한 데이터(예를 들어, 파일롯 간격 및 개수를 지정하는 데이터)를 입력 받아 직교 진폭 변조(QAM)를 수행하여 제어 채널, 즉 제어 데이터를 생성한다.
제어 채널 생성 m-수열 발생부(430)는 제어 채널 생성에 필요한 m-수열을 생성하여 제어 채널 데이터 발생부(420)로 제공한다.
도 5는 도 3에 도시한 다중 레벨 변조부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 5에 도시되어 있듯이, 다중 레벨 변조부(330)는 이중 포트 메모리 주소 발생부(510)와 다중 레벨 변조 매핑부(520) 및 결합기(530)를 포함한다.
자세히 설명하면, 먼저 이중 포트 메모리 주소 발생부(510)는 이중 포트 메모리(220)로부터 읽어들일 가공된 데이터의 주소를 생성하며, 생성된 주소를 이중 포트 메모리 인터페이스(310)에 입력하여 다중 레벨 변조 매핑부(520)로 전달될 수 있도록 한다.
그러면, 다중 레벨 변조 매핑부(520)는 전달된 주소에 저장되어 있는 데이터를 이중 포트 메모리(220)로부터 읽어 들인 후, 읽어 들인 데이터를 다중 레벨 즉, 직교 위상 편이 변조(QPSK)와 16 직교 진폭 변조(QAM) 및 64 직교 진폭 변조(QAM) 중 하나로 매핑한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 기저대역 물리 채널 형성 장치는 여러 종류의 매핑 방식을 지원하여 사용자로 하여금 한정된 채널 공간에서 데이터 양을 가변적으로 조절하여 송신할 수 있도록 한다.
결합기(530)는 다중 레벨 변조 매핑부(520)로부터 수신되는 매핑된 데이터와 채널 생성부(320)로부터 수신되는 제어 데이터를 결합하여 프레임을 구성한다.
다음으로, 도 6은 도 3에 도시한 자원 공간 매핑부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 6에 도시되어 있듯이, 자원 공간 매핑부(350)는 타이머 인터페이스(610)와 이중포트 메모리 주소 발생부(620) 및 이중 포트 메모리(630)를 포함한다.
자세히 설명하면, 이중포트 메모리 주소 발생부(620)는 타이머 인터페이스(610)로부터 각 채널별 타이밍 정보를 수신하며, 프로세서 인터페이스(300)를 통해 프로세서 제어기(210)로부터 채널별 자원 공간 할당에 필요한 셀 번호 및 셀 그룹 번호 등을 포함하는 제어 정보를 수신한다.
그리고, 이중포트 메모리 주소 발생부(620)는 수신한 제어 정보에 따라, 주파수 및 시간 공간상의 자원 공간 역할을 하는 이중 포트 메모리(630)에 데이터가 매핑되어야할 위치를 계산한 후, 계산된 주소를 이중 포트 메모리(630)로 출력한다.
이중 포트 메모리(630)는 이중 포트 메모리 주소 발생부(620)가 계산한 주소에 채널별 이득 조절부(340)로부터 수신되는 데이터를 저장한다. 이를 위해, 이중 포트 메모리(630)는 타이머 인터페이스(610)가 제어하는 타이밍을 통해 시간적으로 시간 공간을 제어하고, 프로세서 제어기(210)로부터 수신된 제어 정보에 따라 적절한 메모리 번지에 이득 조절된 데이터를 매핑하는 공간 매핑을 수행한다.
다음으로, 도 7은 도 3에 도시한 논리 공간 매핑부의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 7에 도시되어 있듯이, 논리 공간 매핑부(360)는 타이머 인터페이스(710)와 이중포트 메모리 주소 발생부(720) 및 이중 포트 메모리(730)를 포함한다.
자세히 설명하면, 이중포트 메모리 주소 발생부(720)는 자원 공간 매핑 부(350)와 마찬가지로는 타이머 인터페이스(710)로부터 각 채널별 타이밍 정보를 수신하고, 프로세서 인터페이스(300)를 통해 프로세서 제어기(210)로부터 논리 공간 할당에 필요한 제어 정보를 수신한다.
그리고, 이중포트 메모리 주소 발생부(720)는 수신된 정보에 따라 자원 공간에 매핑된 데이터 패킷을 데이터 공간과 제어 채널 공간으로 이동한다. 이는 제어 채널에 포함된 파일럿 신호를 패킷 내 적절한 위치에 분포하게 함으로서, 수신시 파일럿을 보다 정확히 보상하기 위한 것이다.
즉, 이중포트 메모리 주소 발생부(720)는 논리 공간상에서 제어 채널과 데이터 채널이 적절히 분포될 수 있게 각 채널의 데이터가 매핑되어야 할 위치를 계산한 후, 계산된 주소를 이중 포트 메모리(730)로 출력한다.
이중 포트 메모리(730)는 타이머 인터페이스(710)로부터 출력된 타이밍 정보에 맞춰 제어 채널과 데이터 채널을 구분하고, 이를 상위 계층으로부터 수신되는 제어 정보에 따라 제어 채널과 데이터 채널 일부의 위치를 서로 바꿔 매핑함으로써 논리 공간 매핑을 수행한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 기저 대역 물리 채널 형성 장치 및 그 방법과 이를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템은 OFDMA 방식에 따른 다양한 서비스를 지원하기 위해 여러 종류(QPSK, 16QAM 및 64QAM 등)의 매핑 방식을 지원한다. 이를 통하여, 본 발명은 사용자로 하여금 동일한 채널 환경에서 송신하고자 하는 데이터 양을 가변적(증가)으로 조절할 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 기저 대역 물리 채널 형성 장치의 동작 과정에 대해 알아보면, 도 8은 도 3에 도시한 기저 대역 물리 채널 형성 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 8에 도시되어 있듯이, 기저 대역 물리 채널 형성 장치의 제어 채널 생성부(320)는 먼저 상위 계층으로부터 수신된 제어 명령에 따라, 파일럿 채널(pilot channel) 등을 포함하는 제어 채널을 생성(S801)하며, 다중 레벨 변조부(330)는 프로세서 제어기(210)가 가공한 데이터(영상 또는 음성에 관한 데이터)를 다중 레벨로 매핑한다(S802).
자세히 설명하면, 다중 레벨 변조부(330)는 상위 계층으로부터 수신된 데이터를 저장하는 이중 포트 메모리(220)에서 읽어 들이고자 하는 데이터의 주소를 생성한 후, 생성된 주소에 따라 이중 포트 메모리(220)에서 해당 데이터를 읽어 들인다. 이후, 다중 레벨 변조부(330)는 읽어 들인 데이터를 직교 위상 편이 변조(QPSK)와 16 직교 진폭 변조(QAM) 및 64 직교 진폭 변조 중 적어도 어느 하나를 이용하여 다중 레벨로 변조한다.
이후, 채널별 이득 조절부(340)는 다중 레벨로 매핑된 데이터와 제어 채널 생성부(320)가 생성한 제어 채널, 즉 제어 데이터를 상위 계층으로부터 수신되는 제어 정보에 따라 채널별로 각각 이득을 조절한다(S803).
이후, 자원 공간 매핑부(350)는 이득 조절된 데이터를 결합한 후, 결합된 데이터를 상호 직교성을 갖는 다수의 반송파를 통해 전송하기 위해 주파수 공간에 매핑한다(S804).
이후, 논리 공간 매핑부(360)는 주파수 공간에 매핑된 영상 및 음성 데이터와 제어 데이터의 시간별 할당 위치를 변환하는 시간 공간 매핑을 수행한다(S805).
이후, 시간 주파수 변환부(370)는 추후 고속 역 푸리에 변환 후 출력되는 데이터 순서를 조절하기 위해 시간 공간에 매핑된 제어 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾼다(S806). 즉, 본 발명의 실시예에서는 -9.381㎒ 에서 +9.381㎒ 사이의 부 반송파, 즉 기저대역 물리 채널을 형성하기 위해, 시간 주파수 변환부(370)는 DC에서 18.76220703Mhz에 이르는 부 반송파를 두 개의 블록으로 나눈 후, 나눠진 두 블록의 주파수 영역을 바꾼다.
이후, 데이터 혼합기(380)는 기저대역 물리 채널 형성기(230)의 출력 최대값과 출력 평균값과의 비율을 최소화하기 위해 상위 계층으로부터 수신한 데이터 값이 무작위 분포를 갖도록 m-수열을 곱해 데이터 값을 바꾼다(S807).
이후, 고속 역 푸리에 변환부(390)는 데이터 혼합기(380)로부터 출력되는 주파수 영역의 데이터 프레임을 다중 반송파에 싣는 시간 영역의 데이터 프레임으로 바꾸는 고속 역 푸리에 변환을 수행한다(S808).
이후, 보호구간 삽입부(400)는 고속 역 푸리에 변환을 통해 형성된 시간 영역의 프레임에 전송 심볼간의 간섭과 반송파간의 간섭 영향을 줄이는 보호 구간을 삽입(S809)하며, 이득 조절부(410)는 하위 계층으로 송신할 신호의 전력 제어를 위해 이득을 조절한다(S810).
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 기저 대역 물리 채널 형성 장치 및 그 방법과 이를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템은 OFDMA 방식에 따른 각종 서비스를 지원하기 위해 여러 종류(QPSK, 16QAM 및 64QAM 등)의 매핑 방식을 지원한다. 이를 통하여, 본 발명은 사용자로 하여금 동일한 채널 환경 속에서 데이터 양을 가변적(증가)으로 조절하여 전송할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선 통신 시스템에서의 기저대역 물리 채널 형성 장치에 있어서,
    상위 계층으로부터 수신된 제어 명령에 따라 파일럿 채널을 포함하는 제어 채널을 생성하는 제어 채널 생성부;
    상기 상위 계층으로부터 수신된 데이터를 저장하는 이중 포트 메모리에서 영상 또는 음성에 관한 데이터를 읽어 들여 다중 레벨로 변조하는 다중 레벨 변조부;
    상기 다중 레벨로 변조된 데이터와 상기 생성된 제어 채널에 관한 제어 데이터를 채널별로 각각 이득 조절하는 채널별 이득 조절부;
    상기 이득 조절된 데이터를 결합한 후, 상기 결합된 데이터를 주파수 공간에 매핑하는 자원 공간 매핑부;
    상기 주파수 공간에 매핑된 영상, 음성 데이터 및 제어 데이터의 시간별 할당 위치를 변환하여 시간 공간 매핑을 수행하는 논리 공간 매핑부; 및
    상기 시간 공간에 매핑된 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾸어 기저대역의 물리 채널을 형성하는 시간 주파수 변환부
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 상위 계층으로부터 수신된 데이터 값이 무작위 분포를 갖도록 상기 시 간 주파수 변환부로부터 출력되는 데이터에 적정 수열을 곱하는 데이터 혼합기;
    상기 데이터 혼합기로부터 출력되는 데이터를 상기 형성된 물리 채널에 실을 수 있는 시간 영역의 프레임으로 바꾸어 송출하는 고속 역 푸리에 변환부;
    상기 고속 역 푸리에 변환부로부터 출력되는 시간 영역의 프레임에 보호 구간을 삽입하는 보호구간 삽입부; 및
    상기 보호 구간이 삽입된 프레임의 전력 제어를 위해 이득을 조절하는 이득 조절부
    를 더 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어 채널 생성부는,
    상기 기저대역 물리 채널 형성 장치의 각 기능부별 시작 시각과 종료 시각을 생성하여 알려주는 타이머;
    상기 타이머가 알려준 시작 시각에 따라, 상기 상위 계층으로부터 상기 제어 채널 형성에 필요한 데이터를 입력 받아 위상 진폭 변조하여 상기 제어 채널을 생성하는 제어 채널 데이터 발생부; 및
    상기 제어 채널 생성에 필요한 수열을 생성하여 상기 제어 채널 데이터 발생부로 제공하는 제어 채널 생성 m-수열 발생부
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 다중 레벨 변조부는,
    상기 상위 계층으로부터 수신된 데이터를 저장하는 이중 포트 메모리에서 읽어들일 데이터의 주소를 생성하는 이중 포트 메모리 주소 발생부; 및
    상기 생성한 주소에 저장되어 있는 데이터를 상기 이중 포트 메모리로부터 읽어 들인 후, 상기 읽어 들인 데이터를 다중 레벨로 변조하는 다중 레벨 변조 매핑부
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 다중 레벨 변조 매핑부는,
    직교 위상 편이 변조(QPSK)와 16 직교 진폭 변조(QAM) 및 64 직교 진폭 변조(QAM) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 다중 레벨로 변조하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 자원 공간 매핑부는,
    상기 상위 계층으로부터 수신된 채널별 자원 공간 할당에 필요한 셀 번호 및 셀 그룹 번호를 포함하는 제어 정보에 따라, 상기 결합된 데이터가 매핑되어야 할 위치를 계산하는 이중포트 메모리 주소 발생부; 및
    상기 계산된 위치를 차지하는 주파수 공간을 제어하여 상기 결합된 데이터를 매핑하는 자원 공간용 이중 포트 메모리
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 논리 공간 매핑부는,
    상기 상위 계층으로부터 수신된 제어 정보에 따라, 상기 주파수 공간에 매핑된 데이터 중 제어 채널 및 데이터 채널에 관한 데이터가 매핑되어야 할 위치를 계산하는 이중포트 메모리 주소 발생부; 및
    상기 계산된 위치에 상기 제어 채널과 상기 데이터 채널 중 일부 채널의 위치를 서로 바꾸어 매핑하는 논리 공간용 이중 포트 메모리
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 장치.
  8. 상위 계층으로부터 수신되는 영상 또는 음성에 관한 데이터를 가공 처리 및 제어하는 프로세서 제어기;
    상기 가공 처리된 데이터를 저장하는 이중포트 메모리;
    상기 수신된 데이터를 주파수 공간에 매핑하고, 상기 주파수 공간에 매핑된 데이터 중 제어 채널에 관한 데이터를 시간 공간에 매핑한 후, 상기 시간 공간에 매핑된 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾸어 기저대역의 물리 채널을 형성하는 기저 대역 물리 채널 형성기;
    상기 기저 대역 물리 채널 형성기로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 상기 변환된 신호에 대해 기저 대역의 주파수 대역을 제한하는 주파수 대역 제한기; 및
    상기 주파수 대역 제한기로부터 출력되는 신호를 고주파 아날로그 신호로 변환하여 공중으로 송출되도록 하는 고주파 변환기
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템.
  9. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선 통신 시스템에서의 기저대역 물리 채널 형성 방법에 있어서,
    a)상위 계층으로부터 수신된 제어 명령에 따라 파일럿 채널을 포함하는 제어 채널을 생성하는 단계;
    b)상기 상위 계층으로부터 수신된 영상 또는 음성에 관한 데이터를 다중 레벨로 변조한 후, 상기 다중 레벨로 변조된 데이터와 상기 생성된 제어 채널에 관한 제어 데이터를 채널별로 각각 이득 조절하는 단계;
    c)상기 이득 조절된 데이터를 결합한 후, 상기 결합된 데이터를 주파수 공간에 매핑하는 단계;
    d)상기 주파수 공간에 매핑된 영상, 음성 데이터 및 제어 데이터의 시간별 할당 위치를 변환하여 시간 공간 매핑을 수행하는 단계; 및
    e)상기 시간 공간에 매핑된 데이터의 주파수 영역 순서를 바꾸어 기저대역의 물리 채널을 형성한 후, 상기 주파수 공간에 매핑된 데이터를 상기 형성된 물리 채 널에 실을 수 있는 시간 영역의 프레임으로 바꾸어 송출되도록 하는 단계
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 b)단계는,
    상기 상위 계층으로부터 수신된 데이터를 저장하는 이중 포트 메모리에서 읽어 들이고자 하는 데이터의 주소를 생성하는 단계;
    상기 생성한 주소에 저장되어 있는 데이터를 상기 이중 포트 메모리로부터 읽어 들이는 단계; 및
    상기 읽어 들인 데이터를 직교 위상 편이 변조(QPSK)와 16 직교 진폭 변조(QAM) 및 64 직교 진폭 변조(QAM) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 다중 레벨로 변조하는 단계
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    상기 상위 계층으로부터 채널별 자원 공간 할당에 필요한 셀 번호 및 셀 그룹 번호를 포함하는 제어 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 제어 정보에 따라 상기 결합된 데이터가 매핑되어야 할 위치를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 위치를 차지하는 주파수 공간을 제어하여 상기 결합된 데이터를 매핑하는 단계
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    상기 상위 계층으로부터 수신된 제어 정보에 따라, 상기 주파수 공간에 매핑된 데이터 중 제어 채널 및 데이터 채널에 관한 데이터가 매핑되어야 할 위치를 계산하는 단계;
    각 기능부별 시작 및 종료 시각을 생성하는 타이머로부터 출력된 타이밍 정보에 맞춰 상기 제어 채널과 데이터 채널을 구분하는 단계; 및
    상기 구분된 채널을 상기 상위 계층으로부터 수신되는 정보에 따라 일부 채널의 위치를 서로 바꾸어 매핑하는 단계
    를 포함하는 OFDMA 무선 통신 시스템의 기저 대역 물리 채널 형성 방법.
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