KR100772504B1

KR100772504B1 - 높은 전송 전력 효율을 가지는 ｏｆｄｍ 세기 변조 /직접검파방식의 유/무선 통신 시스템 변조/복조 장치와 방법

Info

Publication number: KR100772504B1
Application number: KR1020050116582A
Authority: KR
Inventors: 전용일
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2025-12-01
Also published as: WO2007064165A1; US7961798B2; US20090175365A1; KR20070058222A

Abstract

본 발명은 세기 변조/직접 검파 (Intensity Modulation/Direct Detection :IM/DD)와 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)을 이용하는 유무선 광 신호 변복조 방식에 관한 것으로, 양극 및 음극인 펄스들로 구성된 양극성 OFDM 심벌 내의 펄스 극성들을 판정하여 음극 펄스들로 구성된 OFDM 서브프레임의 극성을 양극으로 반전하고 극성이 반전된 OFDM 서브프레임 및 양극으로 판정된 OFDM 서브프레임 중 어느 하나의 OFDM 서브프레임을 서브프레임 단위로 시간 지연하여 다중화 함으로써 생성된 단극성 OFDM 심벌 프레임 구조를 가지는 것을 특징으로 하며 높은 전력증폭기 동작효율, 높은 전송 전력 이용 효율, 용이한 다중경로 채널 극복 등의 특성을 가지고 있어 광대역 옥내 광무선 통신기기, 다중모드 광섬유를 이용하는 광대역 유선 광통신기기, 기저대역 아날로그 신호들을 광섬유로 전송하는 무선 광통신기기 (Radio over Fiber : ROF)들을 위한 광 신호 변복조 방식으로 사용될 수 있다.

OFDM, PAPR, 단극성 OFDM 심벌 프레임, 양극성 OFDM 심벌 프레임

Description

높은 전송 전력 효율을 가지는 ＯＦＤＭ 세기 변조 /직접 검파방식의 유/무선 통신 시스템 변조/복조 장치와 방법{OFDM intensity modulation and direct detection apparatus and method with high transmission power efficiency in wire/wireless communication system}

도 1은 IM 광 변조, AWGN 채널 환경에서 NRZ-OOK 변조 방식과 비교한 각종 변조 방식들의 전력 평균치 및 대역폭을 표시한 표이다.

도 2는 종래의 세기 변조/직접 검파 (IM/DD) 방식의 변조 및 복조의 동작을 보여주는 개념도이다.

도 3은 본 발명에 따른 양극성 OFDM 심벌 프레임을 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 장치를 포함하는 변조 장치의 구조를 보여주는 도면이다.

도 4a는 본 발명에 따른 양극성 OFDM 심벌 프레임을 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 장치의 구조를 보여주는 도면이다.

도 4b는 본 발명에 따른 양극성 OFDM 심벌 프레임을 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환되는 신호의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임을 양극성 OFDM 심벌 프레임으로 복원하는 장치를 포함하는 복조 장치의 구조를 보여주는 도면이다.

도 6a는 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임을 양극성 OFDM 심벌 프레 임으로 복원하는 장치의 구조를 보여주는 도면이다.

도 6b는 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임을 양극성 OFDM 심벌 프레임으로 복원되는 신호의 흐름을 보여주는 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임 구조를 보여주는 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 양극성 OFDM 심벌 프레임을 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 9은 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임을 양극성 OFDM 심벌 프레임으로 복원하는 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 높은 전송 전력 효율을 가지는 OFDM 세기 변조 /직접 검파방식의 변조/복조 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 부반송파를 이용하는 OFDM 방식과 세기 변조/직접 검파방식을 사용하는 유무선 광신호 변조/복조 장치와 방법에 관한 것이다.

높은 주파수로 인하여 경제적인 코히런트 통신시스템 구현이 매우 어려운 광통신에서는 전통적으로 광원 세기 변조(IM)와 광 검출 다이오드(Photo diode : PD)를 이용한 직접 검파 방식으로 신호를 변복조 한다.

IM/DD방식은 유선 통신 백본 및 액세스망용 광통신 장치에 널리 적용되어 운용되고 있으며, IM/DD를 위한 드라이버, 광원, 변조기, 광검출기 및 초단 증폭기용 요소 기술들도 널리 연구개발 상용화 되어 현 시점에서 가장 경제적인 시스템 구성이 가능하다.

따라서 IM/DD 방식은 고성능 저가격 시스템을 지향하는 광 무선통신 시스템에서 우선적으로 검토되고 있는 변복조 방식이다. 광세기 변조는 LED 혹은 LD의 구동 전류원에 신호를 실어 출력 광 진폭을 신호 파형으로 만드는 직접 변조 방식, 일정한 광을 방사하는 LED / LD 와 결합된 전계효과 변조기(EAM)에 신호를 실어 간접 변조하는 방식이 있다. 이중 직접 변조 방식은 동작 성능 및 경제적인 원인으로 광 무선 통신 시스템에 적합하여 널리 연구되고 있다.

변조 방식은 신호 세기 점멸 특성 혹은 펄스 간의 시간 차이로 전송 신호를 변조하는 NRZ 혹은 RZ 부호 형식의 OOK(On-Off Keying), PPM ( Pulse Position Modulation)등의 시간영역 (TD) 변조 방식, 한개 또는 다수의 부반송파(Subcarrier)들을 사용하는 것을 특징으로 하는 주파수 영역(FD) 변조 방식으로 크게 분류할 수 있다.

직접 변조 방식들 중 OOK [T.S. Chu and M. J. Gans, "High speed infrared local wireless communication," IEEE Commun.Mag.,vol.25,no.8,pp.4-10,Aug.1987]와 PPM[D. S. Shiu and J. M. Kahn, "Differential pulse-position modulation for power-efficient optical communication",IEEE Int. Conf. on Commun, Montreal, Quebec, Canada, June 8-12,1997] 방식은 광 신호 전력 이용 효율이 높고, 구현이 용이하며 구조가 단순하여 IrDA(IrDA Standards) PHY 광 변복조 방식으로 표준화 되었다.

그러나 다중 경로가 존재하는 실내환경에서 TD 변조 방식들은 등화기 등의 신호 간섭 극복 수단이 없는 경우 10Mb/s급 이상의 통신 속도 제공이 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, TD 변조 방식을 사용하면서 수신 SNR 열화 현상이 없이 신호 간섭을 회피하는 기술인 터보 등화기(Turbo equalizer) [Michael Tuchler, Ralf Koetter, and Andrew C. Singer, "Turbo Equalization: Principles and New Results", IEEE Tran. on Comm.,vol.50, No.5, pp.754~767,May 2002]등은 동작에 매우 큰 계산 량이 소요되어 구현이 어렵고 복잡한 단점이 있다.

FD 변조 방식은 사용되는 부반송파의 개수에 따라 단일 부반송파를 사용하는 방식(Single Sub-carrier Modultion : SSM)과 다수의 부반송파들을 사용하는 다중 부반송파(Multi Sub-carrier Modulation : MSM) 방식으로 구분된다.[J. B. Carruthers and J. M. Kahn, "Multiple-subcarrier modulation for non-directed wireless infrared communication," IEEE J.Select. Areas in Commun., vol. 14, pp.538-546, Apr. 1996].

MSM 방식 중 사용되는 부반송파간 주파수 차이가 전송할 단위 신호 폭의 역수 (신호의 단일 측파(SSB) 주파수 대역폭)와 정수관계를 이루는 방식이 직교주파수영역다중화(OFDM)방식이다.

주파수영역 변조 방식에서 부반송파들을 변조하는 방식들은 무선통신에서 사용할 수 있는 변조 방식들, 즉 M-ary ASK, M-ary PSK, M-ary FSK, M-ary QAM등이 사용될 수 있다.

OFDM 방식은 다중 경로에 따른 신호 간섭 극복이 중요한 xDSL, 무선랜, 무선 인터넷 등 유무선 통신 분야에서 널리 사용되고 있으며, 용이한 구현성, 용이한 주파수 대역 관리 등의 장점을 가진다. [S. B. Weinstein and P. M. Ebert, "Data transmission by freqency division multiplexing using the discrete Fourier transform", IEEE Trans. Commun. Technol., vol. COM-19, pp.628-634,Oct. 1971].

반면에 OFDM방식은 출력 파형의 피크 전력 대 평균 전력 비율(PAPR)이 매우 커 출력단 전력 증폭기의 동작 효율이 낮으며, 전력 증폭기 비선형성에 의한 신호 왜곡시 통신 성능이 열화되는 단점을 가지고 있다.

또한 본 발명과 같이 광변조 방식인 세기 변조 (IM)에서 기저대역 변조 방식으로 OFDM을 사용하는 경우 IM의 입력 신호는 언제나 단일 극성을 가져야 함으로 입력 신호에 직류 바이어스를 인가하여야 한다.

이때 인가되어야 하는 직류 바이어스 값은 입력 신호 최소 피크치에 의하여 결정된다. IM의 입력 신호의 평균값이 영인 경우 이러한 IM 변조용 직류 바이어스 값은 IM 출력 전력의 평균값에 비례하며 실제 신호 전달에 사용되는 전송 전력 평균값은 IM의 입력 신호 절대치의 평균값에 비례한다. 따라서 전송 전력 효율을 신호 전송용 전력 평균값 대 전송 전력 평균값으로 정의하는 경우, 전송 전력 효율은 IM 입력신호 PAPR의 역수와 같다. 즉 종래의 세기 변조에서 변조기 출력의 높은 PAPR은 낮은 신호 전송 전력 효율을 의미한다.

공지된 문헌 [JOSEPH M.KAHN, and JOHN R. BARRY,"Wireless infrared Communications", IEEE Proceeding, vol.85, no.2 pp.265-298,Feb.1997],[D.S.Shiu and J. M. Kahn,"Differential pulse-postion modulation for power-efficient optical communication", IEEE Int.conf.on Commun., Montreal, Quebec, Canada, June 8-12, 1997]에 발표된 도1은 동일한 성능 조건에서 NRZ-OOK 변조 방식과 비교한 다양한 변조 방식들에 필요한 평균 전력량 비율과 소요 대역폭 비율들을 표시하고 있다. 도 1에서 다중 경로 간섭이 없는 AWGN (Additive White Gaussian Noise) 채널 환경에서, TD 방식인 PPM 변조 방식들이 소용 전력량 측면에서 우수함을 보여주고 있다.

또한 N 개의 부반송파를 사용하는 종래 기술 방식의 2-ary PSK (BPSK), 4-ary PSK (QPSK) 등은 사용되는 부반송파 개수에 비례하는 전력을 필요로 한다.

따라서, 사용되는 부반송파의 개수가 큰 종래 방식의 OFDM 기술은 우수한 다중 경로 특성에도 불구하고 IM방식 광 신호 변조에 부적합함을 보여주고 있다. 본 발명은 이러한 종래 MSM 기술의 높은 평균 송출 전력량 문제점을 해결하는 기술이다.

이러한 MSM 및 OFDM방식에서 요구하는 높은 송출 전력량을 줄이기 위한 종래의 기술들은 [ R. YOU and J. M. Kahn, " Average Power reduction techniques for multiple-subcarrier intensity-modulated optical signals," IEEE Trans. on Commun, vol. 49, no.12, pp.2164 - 2171, Dec. 2001]와 [Shota Teramoto and Tomoaki Ohtsuki," Multiple-Subcarrier Optical Communication Systems with Peak Reduction Carriers", IEEE GLOBECOM -2003 Proceeding, pp. 3274-3278, 2003] 에서 공개되었다.

제안된 방식들은 N개의 부반송파들에서 N-L개의 부반송파들은 신호 변조에 사용하고, 나머지 L개의 부반송파들에게는 임의 최적화 신호를 인가하여 출력 신호열 내의 최소 피크치( 가장 큰 마이너스 파형)를 최대화하는데 사용하여, IM 변조를 위하여 인가하는 직류 바이어스 값 즉 평균 전송 전력량을 최소화 하는 공통점을 가지고 있다.

이들 종래의 방식은 송출 전력량 최소화에 사용되는 L개의 부반송파 위치를 미리 고정하여 사용하는 방법, 이들 부반송파 위치를 미리 정하지 않고 매 심벌당 신호 최소 피크치를 최대화하도록 부반송파 위치를 선정하는 방법으로 분류된다.

그리고 직류 바이어스 감소용 부반송파에 인가하는 신호의 위상만을 변화 시키는 방법, 신호 위상 및 크기를 동시에 변화시키는 방법 등 총 4개 방법으로 크게 분류할 수 있다. 또한 모든 심벌에 대하여 동일한 직류 바이어스를 인가하는 고정식-바이어스 법, 매 심벌당 필요한 최소 직류 바이어스 값을 인가하는 시변-바이어스 법 등으로 분류될 수 있다.

IM입력 신호 자체의 PAPR를 최소화하는 방식은 기존의 OFDM PAPR 최소화와 동일함으로 파형 최적화에 사용되는 세부 최적화 방식들에 따라 다양한 방법들로 분류할 수 있다.[Seung Hee Han, Jae Hong Lee,"An Overview of Peak-to-Average Power Ratio Reduction Techniques for multicarrier Transmission", IEEE Wireless Communications, pp.56-65, April 2005]

또 다른 종래 기술로는 [출원번호 : 2003-0038972, 2003-0059523, " 직교주파수 영역 다중화 방식의 이동통신 시스템에서 피크전력 대 평균전력의 감소 장치 및 방법"]로 공개 되었으며, MSM 혹은 OFDM 신호 출력단에 출력 신호 파형 크기가 커짐에 따라 점차 작아지는 증폭도를 가지는 프리 앰퍼시스 (pre-empasis) 회로를 부착하여 출력 전력 증폭기에 인가되는 신호 파형 피크치를 억압하는 방식이다.

수신단에서는 송신단의 역 과정이 수행되며, 종래의 PSTN 음성 전화 기술을 응용한 방식이다.

이들 종래의 방법들 중 피크 저감용 부반송파 사용법들은 K=N-L개의 신호 열을 N개의 신호열로 변환하는 블럭 코더와 기본적으로 동일한 동작을 수행하는 기능 블록을 필요로한다.

그러나 N이 큰 경우 PAPR 최소화를 위하여 실시간으로 동작하는 대규모 블록 코더 구현은 매우 어렵다.

또한 PAPR를 최소화하더라도 출력되는 파형이 양극성이므로 IM용 단일 극성 신호를 만들기 위하여 직류 바이어스를 인가하여야 하며 이에 따라 신호 SNR 향상 측면에서 불필요한 송출 전력 낭비를 완전히 피할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

또한 PAPR 감소용 부반송파의 위치를 매 심벌당 최적 위치로 변화하는 방법은 이들 부반송파 위치에 대한 부가정보를 별도의 방법으로 수신단에 송출하여야 하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중의 부반송파로 인한 낮은 전송 전력 이용 효율과 높은 피크 전력 대 평균 전력 비율(Peak to Average Power Ratio : PAPR) 등의 기술적 문제점을 해결하기 위한 세기변조 / 직접 검파 방식과 OFDM을 이용하는 유무선 광신호 변조/복조 장치와 방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 높은 전송 전력 효율을 가지는 OFDM 세기 변조 /직접 검파방식의 유/무선 통신 시스템 변조장치의 일 실시 예는 극성이 양극인 서브프레임과 음극인 서브프레임으로 구성된 양극성 OFDM 심벌 프레임의 극성을 판정하는 입력 판정부; 상기 입력 판정부에서 음극으로 판정된 OFDM 서브프레임의 극성을 양극으로 반전하는 극성 반전부; 상기 극성 반전부에서 극성이 반전된 OFDM 서브프레임 및 상기 입력 판정부에서 양극으로 판정된 OFDM 서브프레임중 어느 하나의 OFDM 서브프레임을 지연하는 지연 버퍼부; 상기 지연 버퍼부에서 지연된 OFDM 서브프레임과 지연되지 않은 OFDM 서브프레임을 다중화하는 다중화부; 상기 다중화된 OFDM 서브프레임을 애널로그 신호로 변환하는 D/A 변환부; 상기 D/A변환부에서 변환된 애널로그 신호를 증폭하는 전력 증폭부;를 포함한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 높은 전송 전력 효율을 가지는 OFDM 세기 변조 /직접 검파방식의 유/무선 통신 시스템 변조 방법의 일 실시예는 극성이 양극인 서브프레임과 음극인 서브프레임으로 구성된 양극성 OFDM 심벌 프레임의 극성을 판정하는 입력 판정단계; 상기 입력 판정단계에서 음극으로 판정된 OFDM 서브프레임의 극성을 양극으로 반전하는 극성 반전단계; 상기 극성 반전단계에서 극성이 반전된 OFDM 서브프레임 및 상기 입력 판정단계에서 양극으로 판정된 OFDM 서브프레임 중 어느 하나의 OFDM 서브프레임을 지연하는 지연 버퍼단계; 상기 지연 버퍼단계에서 지연된 OFDM 서브프레임과 지연되지 않은 OFDM 서브프레임을 다중화하는 다중화단계; 상기 다중화된 OFDM 서브프레임을 애널로그 신호로 변 환하는 D/A 변환단계; 상기 변환된 애널로그 신호를 증폭하는 전력 증폭단계;를 포함한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 높은 전송 전력 효율을 가지는 OFDM 세기 변조 /직접 검파방식의 유/무선 통신 시스템 복조 장치의 일 실시 예는 양극으로 극성이 반전된 서브프레임과 반전되지 않은 서브프레임으로 구성된 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 구성된 애널로그 신호를 수신하여 증폭하는 저잡음 증폭부; 상기 증폭된 애널로그 신호를 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 A/D변환부; 상기 단극성 OFDM 심벌프레임의 시간 축 펼쳐짐을 복원하는 시간 영역 등화부; 상기 등화된 단극성 OFDM 심벌프레임 주기의 반을 나누어 전단 OFDM 서브프레임과 후단 OFDM 서브프레임으로 역 다중화하는 역다중화부; 상기 전단 OFDM 서브프레임을 서브프레임 단위로 시간 지연하는 지연 버퍼부; 상기 역다중화부 출력중 극성이 반전된 OFDM 서브프레임의 극성을 복원하는 극성 복원부; 상기 극성 복원부에서 극성이 복원된 OFDM 서브프레임과 복원이 없는 OFDM 서브프레임의 동기를 맞추어 각각 진폭을 더해주는 가산기;를 포함한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 높은 전송 전력 효율을 가지는 OFDM 세기 변조 /직접 검파방식의 유/무선 통신 시스템 복조 방법의 일 실시 예는 양극으로 극성이 반전된 서브프레임과 반전되지 않은 서브프레임으로 구성된 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 구성된 애널로그 신호를 수신하여 증폭하는 저잡음 증폭단계; 상기 증폭된 애널로그 신호를 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 A/D변환단계; 상기 단극성 OFDM 심벌 프레임의 시간 축 펼쳐짐을 복원하는 시간 영 역 등화단계; 상기 등화된 단극성 OFDM 심벌프레임 주기의 반을 나누어 전단 OFDM 서브프레임과 후단 OFDM 서브프레임으로 역 다중화하는 역다중화단계; 상기 전단 OFDM 서브프레임을 서브 프레임 단위로 시간 지연하는 지연 버퍼단계; 상기 역다중화 단계의 출력 중 극성이 반전된 OFDM 서브프레임의 극성을 복원하는 극성 복원단계; 상기 극성 복원단계에서 극성이 복원된 OFDM 서브프레임과 복원이 없는 OFDM 서브프레임의 동기를 맞추어 각각 진폭을 더해주는 단계;를 포함한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 높은 전송 전력 효율을 가지는 단극성 OFDM 심벌 프레임 구조의 일 실시 예는 극성이 양극과 음극인 펄스들이 순서축상에서 무작위로 섞여서 구성된 양극성 OFDM 심벌 프레임 중 상기 양극성 OFDM 심벌 프레임 내의 펄스들의 순서축상 서열은 유지하고 양극인 펄스들로 구성된 제 1 서브프레임; 상기 양극성 OFDM 심벌 프레임 내의 펄스들의 순서축상의 서열은 유지하고 음극인 펄스들의 극성을 반전한 펄스들로 구성되고 상기 제 1 서브프레임과 순서축상에서 상기 제 1 서브프레임에 후속되어 연속적으로 위치하는 제 2 서브프레임;를 포함한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하도록 한다.

도 1은 IM 광변조, AWGN 채널 환경에서 NRZ-OOK 변조 방식과 비교한 각종 변조 방식들의 전력 평균치 및 대역폭을 표시한 표이다.

도 2은 종래의 세기 변조/직접 검파 방식의 변조 및 복조의 동작을 보여주는 개념도이다.

도 2에서 입력신호는 전송 하여야 할 데이타이며, 변조기(210)는 입력 신호를 채널에 적합한 선로 부호 (line code) 형태로 변환한 후 LD 혹은 LED(220)를 구동하기에 적합한 전류로 증폭하여 출력하는 기능을 수행한다.

수신된 신호는 APD (Avalanche Photo Diode) 혹은 PD (PIN Diode)와 같은 Photo detector(230)를 이용하여 광신호를 전기신호로 변환하고, 이를 복조기(240)를 통하여 수신된 신호의 복조가 이루어진다.

도 3 본 발명에 따른 양극성 OFDM 심벌 프레임을 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 장치를 포함하는 변조 장치의 구조를 보여주는 도면이다.

직렬/병렬 변환부(300)는 단일 OFDM 심벌 구간당 L개의 2-ary 신호 스트림을 직/병렬 변환하는 장치이다.

성상맵퍼(301)는 L비트의 2-ary신호를

개의 M-ary 신호로 변환하는 맵퍼이다.

N-point 역 프리어 변환기(302)는 N개의 입력 신호를 가지는 역 프리어변환기이며, 복소수 신호인

개의 M-ary 신호들과 주파수 대역관리, 잡음 회피, 그리고 채널 추정 등을 위하여 필요한 파일럿 부반송파 및 널 부반송파 신호들로 구성된 N개의 주파수 영역 신호들을 처리하여 N개의 시간영역 신호로 변환한다.

변환된 시간영역 신호들이 실수 값을 갖도록 역 프리어 변환기(302)에 입력되는 반 수의 복소수 신호들은 나머지 반 수 신호의 공액 복소수 값을 가져야 한 다. 따라서

+ 파일럿 부반송파 수 + 널 부반송파수는 N과 같아야 한다.

사이클릭 프리픽스 삽입기(303)는 다중 경로 채널로 인하여 발생하는 심벌간 간섭(ISI : inter symbol interference) 및 부반송파간 간섭(ICI : inter channel interference)을 제거하기 위하여 필요한 사이클릭 프리픽스 삽입 기능을 수행한다. 삽입되는 사이클릭 프리픽스의 폭은 다중 경로 채널 임펄스 응답 폭과 수신단 시간영역 등화기(519)의 특성에 따라 결정된다.

부가되는 사이클릭 프리픽스의 폭이 P라 하면, 사이클릭 프리픽스 삽입기(303)에서 매 심벌당 출력되는 병렬 시간 영역 신호는 N+P개이다.

사이클릭 프리픽스 삽입은 역 프리어 변환기의 시간영역 출력 신호들 중 맨 마지막에 있는 P개 신호를 복사하여, 신호열 맨 앞부분에 붙이는 것이다.

사이클릭 프리픽스가 삽입되어 출력되는 시간 영역 신호들은 병렬/직렬 변환기(304)에서 직렬 신호로 변환한다.

병렬/직렬 변환기(304)에서 출력되는 양극성 OFDM 변조된 시간 영역 실수 신호열의 출력 파형 분포는 변조장치에 입력된 바이너리 전송 신호들이 상호 독립적이며 랜덤한 조건에서 중심 극한 정리에 의하여 정규(노말) 확률 분포함수로 모델링 된다.

즉 병렬/직렬 변환기(304)의 출력 신호는 평균값이 영인 양극성 잡음 형태의 파형을 가진다. 또한 출력 파형의 분산 즉 교류 전력은 역 프리어 변환기의 입출력 신호 개수 N에 비례한다.

따라서, 다수의 부반송파를 사용하는 OFDM 변조 신호는 매우 높은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 를 가지며 파형은 양극성을 가진다.

이러한 높은 PAPR을 가진 양극성 신호를 세기 변조(IM)하기 위하여 종래 기술은 신호열 최소 피크치의 역수 값에 해당하는 직류 바이어스를 인가하여 IM변조 입력 신호 극성을 단일화하였다.

이러한 경우 IM변조의 전송 전력 효율은 매우 낮은 문제점을 가지고 있다. 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 장치는 양극성 OFDM 변조 시간영역 신호 출력을 직류 바이어스 없이 단극성 신호로 변환하는 것이 특징이다.

도 4a는 양극성 OFDM 심벌 프레임을 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 송신 신호 발생 장치의 구조를 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 송신 신호 발생 장치(330)는 입력되는 양극성 OFDM 심벌 프레임내의 신호의 극성을 판정하여 판정된 극성에 따라 출력을 나누는 입력 판정부(305)가 있다.

음극으로 판정된 양극성 OFDM 프레임내 신호에 대하여는 양극으로 극성을 반전하는 극성 반전부(306)로 출력한다.

극성이 반전된 OFDM 프레임이나 입력 판정부에서 양극으로 판정된 OFDM 프레임을 D=N+P 지연하여 출력하는 지연 버퍼부(307,307-1)가 있다.

여기서,

D : 지연되는 시간 구간

N : 파일럿 부반송파와 널 부반송파를 포함한 부반송파의 수,폭 또는 시간 구간

P : 사이클릭 프리픽스의 폭 또는 사이클릭 프리픽스의 시간 구간

지연 버퍼부(307,307-1)에서 지연되어 출력되는 OFDM 서브프레임과 시간 지연이 없는 서브프레임을 서브프레임 단위로 다중화 하여 단일 극성 신호로 출력하는 다중화부(308)가 있다.

다중화된 OFDM 프레임을 애널로그 신호로 변환하는 D/A 변환부와 D/A변환부에서의 변환된 애널로그 신호를 증폭하는 전력 증폭기(309)를 포함한다.

D/A 변환부 및 전력증폭기(309)에서 출력되는 단극성 신호는 직류 바이어스 없이 세기 변조가 가능하며 양극성 OFDM 신호에 비교하여 통상적으로 3dB 낮은 PAPR를 갖는다. 레이저 혹은 발광 다이오드(310)는 본 발명의 단극성 OFDM 심벌 프레임이 광 세기 변조에 사용되는 경우를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 단극성 OFDM 변환 장치(330)의 동작을 N=8,P=2 인 양극성 OFDM 심벌을 입력으로 가정하여 도 4b를 이용하여 보다 상세히 설명한다.

도 4b의(i)(401)은 입력 판정기(305)에 입력되는 N=8,P=2 인 양극성 OFDM 심벌을 도시하고 있다.

양극성 OFDM 기저대역 심벌(401)은 N=8,P=2이므로 순서축 1과 2 위치에 있는 펄스들은 사이클릭 프리픽스 서브 프레임이고 순서축 3에서 10위치에 있는 펄스들은 데이터 서브 프레임을 구성한다. 또한 양극성 OFDM 기저대역 심벌(401)은 도4b(i)에 표시된 대로 플러스 및 마이너스 신호들을 모두 갖는 양극성이며, 순서축 별로 각각 -1.0078, -0.7420, 0.6232, 0.7990, 0.9409, -0.9921, 0.2120, 0.2379, -1.0078, -0.7420 의 진폭을 갖는 펄스들로 구성된 신호열이다.

입력판정기(305)는 양극성 신호열인 기저대역 OFDM 심벌(401)을 받아 심벌 안의 펄스가 플러스이면 다중화부(308)으로 출력하고 마이너스 신호이면 인버터(306)의 입력으로 출력한다.

입력 판정기(305)에 의하여 순서축상 상대 위치를 유지하며 극성 인버터부(306)에 의하여 극성 반전된 신호열은 D 지연버퍼부(307)에 의하여 버퍼링된다.

도 4b (ii)(402)와 도 4b(iii)(403)은 각각 입력 판정기(305)에 의하여 순서축상 상대 위치를 유지하며 극성에 따라 분류된후 다중화부(308)에 입력되는 한쪽 신호열과 극성 반전된후 지연버퍼부에서 버퍼링되어 다중화부(308)에 입력되는 다른 쪽 신호열이다.

도 4b (ii)(402)와 도 4b(iii)(403) 신호열들을 원 신호열(401)과 비교하면, 순서축상 펄스들의 상대적인 위치는 유지되면서 심벌내 펄스들의 극성에 따라 각각 의 신호열로 분류되어 있는 특징을 가지고 있음을 볼 수 있다.

도 4b (ii)(402)는 순서축별로 각각 0, 0, 0.6232, 0.7990, 0.9409, 0, 0.2120, 0.2379, 0, 0의 진폭을 갖는 펄스들로 구성된 신호열이며, 도 4b(iii)(403)은 1.0078, 0.7420, 0, 0, 0, 0.9921, 0, 0, 1.0078, 0.7420의 진폭을 갖는 펄스들로 구성된 단극성 신호열이다.

단극성 신호열 (402)및 신호열(403)은 다중화부(308)에 의하여 신호열 단위로 다중화된다.

즉 다중화기(308)는 신호열(402) 전체를 먼저 출력한 직후 신호열 (403)을 출력한다. 혹은 신호열(403) 전체를 먼저 출력한 직후 신호열(402)를 출력할 수도 있다.

다중화부(308)에 의하여 신호열(402)을 먼저 출력하고 신호열(403)을 출력하는 방식으로 다중화된 출력은 신호열(404)이다.

신호열(404)은 0, 0, 0.6232, 0.7990, 0.9409, 0, 0.2120, 0.2379, 0, 0, 1.0078, 0.7420, 0, 0, 0, 0.9921, 0, 0, 1.0078, 0.7420의 진폭을 갖는 펄스들로 구성된 단극성 신호열이다. 본 발명에 의하여 상기한 방식으로 구성되는 단극성 신호열을 단극성 OFDM 심벌 프레임이라 호칭한다.

세기 변조(IM)에서 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임의 특징에 대하여 상술한다.

세기 변조용 입력 신호(도 2의 X(t))는 단극성이어야 한다. 본 발명에 따른 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임은 항상 단극성이므로, 세기 변조를 위하여 직류 바 이어스 등의 부가 장치들을 요구하지 않는 특징을 가진다.

MSM(Multi Sub-carrier Modulation) 세기 변조 광을 광 검출기로 직접 검파( Direct Detection)하는 경우 검파된 신호는 수학식 2로 표현된다.

여기서,

r : 광 검출기의 응답도 및 채널 주파수 특성에 의하여 결정되는 상수

b : 송신기에서 단극성을 유도하기 위하여 인가되는 직류 바이어스

m : 변조지수

및

: 부반송파로 전송할 신호들

: 부반송파 라디안 주파수

m이 1 즉 변조지수가 100%인 경우 최소한 직류바이어스 b는 Ts를 전송할 심벌주기라 하면 수학식 3의 조건을 만족하여야 한다.

여기서,

Ts : 전송할 심벌 프레임 주기

이어야 한다.

여기서 전송 전력 효율을 신호전력 대 전체 전송 전력으로 정의하면, 전력 효율은

들이 상호 독립적이며 평균값이 영인 조건에서

로 표현된다.

수학식 4에서 분모는 심벌 신호열의 시간 평균한 총 전력이며, 신호열 분산 값에 직류 전력을 합한 것이다. 분모의 직류 바이어스 b는 심벌 신호열 안에서 최대 마이너스 극성 펄스 진폭을 제곱한 것이 된다.

이러한 결과를 도 4b의 (i)심벌 신호열(401)에 적용하면, 양극성 OFDM 심벌의 세기 변조 전력 전송 효율은 변조지수 100%인 경우 최대 24%이다. 반면에 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌의 세기 변조 효율은 b값이 영이므로 언제나 100%이다.또한, 단극성 OFDM 심벌 프레임은 양극성 OFDM 심벌 내의 마이너스 펄스 신호들의 극성을 반전시키므로, PAPR 역시 일률적으로 3dB감소한다.

이러한 결과는 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임을 사용하는 경우, 출력 전력 증폭기의 동작 효율 측면에서 50%, 전송 전력 효율 측면에서 약 400%에 달하는 시스템 성능 향상을 기대할 수 있음을 의미한다.

양극 복원 장치(540)에서 복원되어 출력되는 양극성 OFDM 심벌 도 6b(iv)(604)는 도 5의 직병렬 변환기(514)에 의하여 병렬 데이타로 변환된다.

병렬화된 OFDM 심벌은 프리어 변환기(513)에 의하여 주파수 영역 신호열로 변환된다. 주파수 영역 OFDM 신호 열 중 채널 추정 기능 및 시스템 동기 신호 생성에 사용되는 파일럿 부반송파 및 널 부반송파 해당 신호들은 제거된다.

프리어 변환기(513)에서 출력된 부 반송파 주파수 영역 OFDM 신호들은 주파수 영역 등화기(512)에 의하여 채널에 의한 왜곡들이 보정된 후 부반송파 변조 신호 복조기인 성상 역 맵퍼(511)을 통하여 원 전송 신호들로 복원되어 병직렬 변환기(510)로 직렬 데이터로 형식으로 변환되어 출력된다.

도 6a는 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임을 양극성 OFDM 심벌 프레임 으로 복원하는 장치의 구조를 보여주는 도면이다.

도 5의 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임을 양극성 OFDM 심벌 프레임 으로 복원하는 장치(540)는 채널을 통하여 전송된 단극성 OFDM 변조 광 심벌을 OFDM 복조를 위하여 양극성 OFDM 심벌로 복원하는 양극 복원 장치이다.

Photo detector(521)은 채널을 통하여 전송된 OFDM 세기 변조 광 신호 심벌을 검파하며, PIN 광다이오드 등으로 구현된다. A/D 및 저잡음 증폭기(520)는 Photo detector(521)에서 검파되어 출력되는 애널로그 심벌을 증폭하고 샘플하여 디지털 신호열로 변환하는 기능을 수행한다.

시간 영역등화기 (519)는 디지털 형식으로 변환되어 출력되는 단극성 OFDM 심벌 프레임을 수신하여 시간영역 등화 기능을 수행한다.

시간영역 등화 기능은 채널 임펄스 응답 지속 시간을 심벌 프레임 내의 사이클릭 프리픽스 구간보다 작게하여 심벌간 간섭 및 부반송파간 주파수 간섭을 회피하기 위한 동작을 수행한다. 만약 채널 임펄스 응답 지속 시간이 심벌 프레임 내의 사이클릭 프리픽스 구간보다 작다면 등화기(519)기능은 불필요하다.

역 다중화부(518)는 시간 영역 등화 기능에 의하여 시간 폭이 좁혀진 심벌을 역다중화 한다. 역 다중화부의 기능은 다중화부(308)의 역 과정으로 시간 혹은 순서에 기준하여 단극성 OFDM심벌의 앞 부분 절반을 지연 버퍼부(517,517-1)로 출력한다.

지연버퍼부(517 혹은 517-1)는 역 다중화부(518)에서 서브프레임 시간 단위 즉 도 7의 Ts/2 시간 단위로 먼저 출력되는 서브프레임을 1 시간 단위 지연시키는 동작을 수행한다.

극성 복원부(516)는 단극성 OFDM 심벌 프레임 생성시 반전된 서브프레임의 극성을 복원하여 가산기(515)로 출력한다.

가산기(515)는 지연 버퍼부에 의하여 동일한 시간에 입력되는 각각 1/2인 단극성 OFDM 심벌들 내의 동일한 순서 펄스들을 서로 더하는 기능을 수행한다. 이에따라 단극성 OFDM 심벌이 채널을 통과하는 시간 동안 채널 특성 변화가 무시할 만큼 작은경우, 가산기(515)에 의하여 더해진 펄스들은 양극성 OFDM 심벌로 복원되어 직병렬 변환기(514)로 출력되어 OFDM 심벌 복조 동작이 수행된다.

양극 복원 장치(540)의 동작을 단극 변환 장치(330) 동작 상세 설명에서 사용한 도 4b(iv)의 단극성 OFDM 심벌 (404)을 입력으로 하여 도 6b를 이용하여 보다 상세히 설명한다.

단극성 OFDM 심벌(404)이 1, 0.5의 임펄스 응답 특성을 가진 채널을 통과하여 수신되는 경우를 가정하여 설명한다.

광 검출기(521)에 의하여 검출된 애널로그 형식 신호열은 A/D 및 저잡음 증폭기(520)에 의하여 증폭되어 디지털 변환되고 샘플된 후 시간영역 등화기(519)나 혹은 역 다중화기(518)로 입력된다.

도 6b(i)의 신호열(601)은 A/D 및 저잡음 증폭기(520) 출력단 파형을 도시한 것이다. 신호열 (601)은 단일 극성이며, 0, 0, 0.6232, 1.1106, 1.3404, 0.4704, 0.2120, 0.3439, 0.1190, 0, 1.0078, 1.2459, 0.3710, 0, 0 , 0.9921, 0.4960, 0, 1.0078, 1.2459, 0.3710 총21개의 펄스들로 구성되어 있다.

채널 임펄스 응답길이가 2이고, 사이클릭 프리픽스의 길이가 2이므로 신호열(601)은 시간 영역 등화 동작이 불필요하다. 이에 따라 시간 영역 등화기(519)은 제외될 수 있다.

역 다중화부(518)의 역 다중화 동작에 의하여 21개의 펄스 열 중 채널에 의한 심벌 넓이 증가분인 맨 마지막 펄스 0.3710을 제외한 20개 펄스 열의 앞부분 절반 즉 0, 0, 0.6232, 1.1106, 1.3404, 0.4704, 0.2120, 0.3439, 0.1190, 0들은 순서열을 유지하며 지연버퍼부(517)의 입력단으로 출력되며, 나머지 절반 즉 1.0078, 1.2459, 0.3710, 0, 0 , 0.9921, 0.4960, 0, 1.0078, 1.2459 펄스 열은 극성 인버 터(516)입력단으로 출력된다.

신호열(602)와 신호열(603)은 각각 지연 버퍼부(517)의 입력 파형과 극성 인버터부(516)의 입력 파형을 나타내고 있다.

극성 인버터부(516)에 입력된 펄스 열은 극성 반전된 형태 즉 -1.0078, -1.2459, -0.3710, 0, 0 , -0.9921, -0.4960, 0, -1.0078, -1.2459 펄스 열로 가산기(515)의 한쪽 입력단으로 입력되고, 지연 버퍼부(517 혹은 517-1)에 입력된 펄스 열(602)은 극성 인버터부(516) 출력과 동기 되도록 시간 지연되어 가산기(515)의 다른 쪽 입력단에 입력된다. 가산기(515)는 두개의 신호열(602,603)을 합하여 양극성 OFDM 심벌로 복원한 후 직병렬 변환기(514)로 출력한다.

도 6b(iv)의 신호열(604)은 복원된 양극성 OFDM 심벌 파형을 나타내고 있다. 신호열(604)은 양극성 OFDM 심벌 신호열(401)을 채널 응답 특성 1, 0.5로 콘벌류션한 파형이며 종래의 OFDM 복조기를 통하여 복조 가능하다.

도 7는 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.

도 7의 (b)는 양극성 OFDM 심벌 프레임(705)을 도시한 것이다. 양극성 OFDM 심벌 프레임(705)은 사이클릭 프리픽스(706,708)와 데이터(707,709)부분으로 구성된다. 사이클릭 프리픽스(706,708)은 사이클릭 프리픽스 파형의 극성에 따라 진폭이 플러스 값인 포지티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임(706)과 마이너스 값인 네가티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임(708)으로 구분할 수 있다.

동일한 방식으로, 데이터(707,709)부분은 파형의 극성에 따라 데이터 진폭이 플러스 값인 포지티브 데이터 서브프레임(707)과 마이너스 값인 네가티브 데이터 서브프레임(709)으로 구분할 수 있다.

도 7의 (a)는 본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌 프레임(700)을 도시한 것이다. 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임(700)은 양극성 OFDM 심벌 프레임에서 네가지로 구분된 서브 프레임(706,707,708,709)들을 이용하여 만들 수 있다. 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임(700)은 포지티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임(701), 포지티브 데이터 서브프레임(702), 네가티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임(703), 네가티브 데이타 서브프레임(704)들로 구성된다.

여기서 포지티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임(701)과 포지티브 데이터 서브프레임(702) 그리고 네가티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임(703), 네가티브 데이타 서브프레임(704)는 각각 상호간에 위치를 바꾸어 구성할 수 있다.

단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임(700)의 포지티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임(701)은 양극성 OFDM 심벌 프레임의 포지티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임 부분(706)의 신호열 구조를 유지하면서 서브프레임 지속 시간 구간을 절반으로 축약하여 구성된다. 동일한 방법으로, 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임(700)의 포지티브 데이타 서브프레임(702)은 양극성 OFDM 심벌 프레임의 포지티브 데이타 서브 프레임 부분(707)의 신호열 구조를 유지하면서 서브프레임 지속 시간을 절반으로 축약하여 구성된다.

단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임(700)의 네가티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임(703)은 양극성 OFDM 심벌 프레임의 네가티브 사이클릭 프리픽스 서브프레임 부분(708)의 신호열 구조를 유지하면서 서브프레임내 모든 펄스들의 극성을 반전한 후 서브프레임 지속 시간을 절반으로 축약하여 구성된다. 동일한 방법으로, 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임(700)의 네가티브 데이타 서브프레임(704)은 양극성 OFDM 심벌 프레임의 네가티브 데이타 서브 프레임 부분(709)의 신호열 구조를 유지하면서 서브 프레임 내 모든 펄스들의 극성을 반전한 후 서브프레임 지속 시간을 절반으로 축약하여 구성된다.

상기한 방식으로 만들어진 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임 내의 사이클릭 프리픽스 시간 구간은 도 7에 도시한 바와 같이 2Tcp이다. 여기서 Tcp 시간은 등화기(519) 를 포함한 채널 임펄스 응답 특성의 지속 시간에서 송수신기의 샘플링 주기를 제외한 시간보다 같거나 혹은 길어야 한다.

도7의 Ts 는 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임의 주기이다. 이러한 방식으로 구성되는 단극성 OFDM-IM/DD 심벌 프레임은 단일 극성을 유지하고, PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)는 3dB 감소하며, 전송에 필요한 채널 대역폭은 2배 증가하는 특성을 가진다.

극성이 양극인 서브프레임과 음극인 서브프레임으로 구성된 양극성 OFDM 심벌 프레임의 극성을 판정하여 극성에 따라 출력을 나눈다(S800). 극성 반전부는 입력 판정부에서 음극으로 판정한 OFDM 서브프레임은 극성을 양극으로 반전한다(S810).

지연 버퍼부는 극성 반전부에서 극성이 반전된 OFDM 서브프레임 및 입력 판 정부에서 양극으로 판정된 OFDM 서브프레임 중 어느 하나를 지연하여 출력한다(S820).

다중화부는 지연된 OFDM 서브프레임과 지연 되지 않은 OFDM 서브프레임을 다중화한다(S830).

다중화하여 출력된 단극성 OFDM 심벌 프레임을 애널로그 신호로 변환한 후 신호를 증폭하여 출력한다(S840,S850).

양극으로 극성이 반전된 서브프레임과 반전되지 않은 서브프레임으로 구성된 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 구성된 애널로그 신호를 수신하여 증폭한다(S900).

증폭된 애널로그 신호를 디지털 신호 형식의 단극성 OFDM 심벌프레임으로 변환한다(S910).

변환된 단극성 OFDM 심벌 프레임을 등화(equalize)하여 채널에 의한 파형 분산 시간이 사이클릭 프리픽스 서브프레임 지속 시간 Tcp보다 짧게 한다(S920).

등화된 단극성 OFDM 심벌프레임 주기의 반을 나누어 전단 OFDM 서브프레임과 후단 OFDM 서브프레임으로 역 다중화한다(S930)

역다중화부에서 먼저 출력되는 전단 OFDM 서브프레임을 지연한다(S940).

변조시 양극으로 극성이 반전된 OFDM 서브프레임의 극성을 복원한다(S950).

극성 복원부에서 극성이 복원된 OFDM 서브프레임과 복원이 없는 OFDM 서브프레임의 동기를 맞추어 각각 진폭을 더해주어 양극성 OFDM 심벌 프레임을 얻는다 (S960).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정 되는 것은 아니며, 특허 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 높은 전송 전력 효율을 가지는 OFDM 세기 변조 /직접 검파방식의 유/무선 통신 시스템 변조/복조 장치 및 방법에 따르면 부반송파가 많은 MSM 시스템에서 종래의 실시간 동작 구현이 매우 어려운 블럭 코더를 필요로 하지 않는다.

출력되는 기저 대역 변조 파형이 항상 단일 극성 신호이므로 세기 변조(IM)를 위하여 직류 바이어스를 인가할 필요가 전혀 없으며, 이에 따라 신호 SNR 향상 측면에서 불필요한 송출 전력 낭비를 피할 수 있다.

본 발명에 따른 단극성 OFDM 심벌은 광 세기 변조시 직류 바이어스가 필요 없어 전송 전력 효율이 100%로 종래의 양극성 OFDM 방식 전송 전력 효율 24%에 비교하여 매우 높다.

전송 전력 효율 개선 효과는 OFDM -IM/DD 에서 사용하는 부반송파의 개수가 증가할수록 더욱 커진다. 또한 피크전력대 평균전력 비(PAPR)가 종래 양극성 OFDM 방식에 비교하여 3dB 낮아 출력단 전력 증폭기 동작 효율을 50%향상 시킨다.

본 발명에 따른 높은 전송 전력 효율을 가지는 OFDM 세기 변조 /직접 검파방식의 유/무선 통신 시스템 변조/복조 장치와 방법은 반송파 주파수 안정도 및 위상 안정도 제어가 어려워 동기식 통신이 힘든 광무선 통신기, 높은 주파수 대역 반송파의 밀리미터파 통신기, 기저 대역 신호를 전송하는 무선광 통신기 등에 사용될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 변조/복조 장치는 OFDM변조 방식의 우수한 다중 경로 채널 극복 특성을 그대로 가지고 있어, 멀티 모드 광섬유 혹은 유전체 피막 공동형 광 도파로 등 다중 경로 특성의 도파로를 사용하는 광대역 유선 광 통신기에도 적용할 수 있다.

Claims

극성이 양극인 서브프레임과 음극인 서브프레임으로 구성된 양극성 OFDM 심벌 프레임의 극성을 판정하는 입력 판정부;

상기 입력 판정부에서 음극으로 판정된 OFDM 서브프레임의 극성을 양극으로 반전하는 극성 반전부;

상기 극성 반전부에서 극성이 반전된 OFDM 서브 프레임 및 상기 입력 판정부에서 양극으로 판정된 OFDM 서브프레임 중 어느 하나의 OFDM 서브 프레임을 지연하는 지연 버퍼부;

상기 지연 버퍼부에서 지연된 OFDM 서브프레임과 지연되지 않은 OFDM 서브프레임을 다중화하는 다중화부;

상기 다중화된 OFDM 서브프레임을 애널로그 신호로 변환하는 D/A 변환부;및

상기 D/A변환부에서 변환된 애널로그 신호를 증폭하는 전력 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 변조 장치.
제 1항에 있어서,

상기 지연 버퍼부는 상기 극성 반전부에서 극성이 반전된 OFDM 서브 프레임을 지연하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 변조 장치.
제 1항에 있어서,

입력 신호를 병렬 변환하는 직병렬 변환기;

병렬 변환된 입력 신호를 성상 맵핑하는 성상 맵퍼;

성상 맵핑된 주파수 영역의 입력 신호를 역 프리어 변환을 통해 시간 영역 신호로 변환하는 역 프리어 변환기;

상기 시간 영역 신호에 사이클릭 프리픽스를 삽입하는 사이클릭 프리픽스 삽입기; 및

상기 사이클릭 프리픽스 삽입된 시간 영역 신호를 직렬 변환하여 상기 양극성 OFDM 심벌 프레임을 출력하는 병직렬 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 변조 장치.
극성이 양극인 서브프레임과 음극인 서브프레임으로 구성된 양극성 OFDM 심벌 프레임의 극성을 판정하는 입력 판정단계;

상기 입력 판정단계에서 음극으로 판정된 OFDM 서브프레임의 극성을 양극으로 반전하는 극성 반전단계;

상기 극성 반전단계에서 극성이 반전된 OFDM 서브 프레임 및 상기 입력 판정단계에서 양극으로 판정된 OFDM 서브 프레임 중 어느 하나의 OFDM 서브프레임을 지연하는 지연 버퍼단계;

상기 지연 버퍼단계에서 지연된 OFDM 서브프레임과 지연되지 않은 OFDM 서브프레임을 다중화하는 다중화단계;

상기 다중화된 OFDM 서브프레임을 애널로그 신호로 변환하는 D/A 변환단계;및

상기 변환된 애널로그 신호를 증폭하는 전력 증폭단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 변조 방법.
제 4항에 있어서,

상기 지연 버퍼 단계는 상기 극성 반전단계에서 극성이 반전된 OFDM 서브 프 레임을 지연하는 단계를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 변조 방법.
제 4항에 있어서, 상기 입력 판정 단계 이전에,

입력 신호를 병렬 변환하는 단계;

병렬 변환된 입력 신호를 성상 맵핑하는 단계;

성상 맵핑된 주파수 영역의 입력 신호를 역 프리어 변환을 통해 시간 영역 신호로 변환하는 단계;

상기 시간 영역 신호에 사이클릭 프리픽스를 삽입하는 단계; 및

상기 사이클릭 프리픽스 삽입된 시간 영역 신호를 직렬 변환하여 상기 양극성 OFDM 심벌 프레임을 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 변조 방법.
양극으로 극성이 반전된 서브프레임과 반전되지 않은 서브프레임으로 구성된 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 구성된 애널로그 신호를 수신하여 증폭하는 저잡음 증폭부;

상기 증폭된 애널로그 신호를 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 A/D변환부;

상기 단극성 OFDM 심벌 프레임의 시간 축 펼쳐짐을 복원하는 시간 영역 등화부;

상기 등화된 단극성 OFDM 심벌 프레임 주기의 반을 나누어 전단 OFDM 서브프레임과 후단 OFDM 서브프레임으로 역 다중화하는 역다중화부;

상기 전단 OFDM 서브프레임을 서브프레임 단위로 시간 지연하는 지연 버퍼부;

상기 역다중화부 출력 중 극성이 반전된 OFDM 서브프레임의 극성을 복원하는 극성 복원부; 및

상기 극성 복원부에서 극성이 복원된 OFDM 서브프레임과 복원이 없는 OFDM 서브프레임의 동기를 맞추어 각각 진폭을 더해주는 가산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 복조 장치.
제 7항에 있어서,

상기 지연 버퍼부는 상기 극성이 반전되지 않은 서브프레임을 지연하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 복조 장치.
제7항에 있어서,

상기 가산기의 출력 프레임을 병렬 변환하는 직병렬 변환기;

상기 병렬 변환된 프레임을 프리어 변환하여 주파수 영역의 부반송파 OFDM 신호를 생성하는 프리어 변환기;

상기 부반송파 OFDM 신호의 채널 왜곡을 보정하는 주파수 영역 등화기;

상기 부반송파 OFDM 신호를 복조하여 원 전송 신호로 복원하는 성상 역 맵퍼; 및

상기 원 전송 신호를 직렬 변환하는 병직렬 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 복조 장치.
양극으로 극성이 반전된 서브프레임과 반전되지 않은 서브프레임으로 구성된 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 구성된 애널로그 신호를 수신하여 증폭하는 저잡음 증폭단계;

상기 증폭된 애널로그 신호를 단극성 OFDM 심벌 프레임으로 변환하는 A/D변환단계;

상기 단극성 OFDM 심벌 프레임의 시간 축 펼쳐짐을 복원하는 시간 영역 등화 단계;

상기 등화된 단극성 OFDM 심벌 프레임 주기의 반을 나누어 전단 OFDM 서브프레임과 후단 OFDM 서브프레임으로 역 다중화하는 역다중화단계;

상기 전단 OFDM 서브프레임을 서브프레임 단위로 시간 지연하는 지연 버퍼단계;

상기 역다중화 단계의 출력중 극성이 반전된 OFDM 서브프레임의 극성을 복원하는 극성 복원단계; 및

상기 극성 복원단계에서 극성이 복원된 OFDM 서브프레임과 복원이 없는 OFDM 서브프레임의 동기를 맞추어 각각 진폭을 더해주는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 복조 방법.
제 10항에 있어서,

상기 지연 버퍼단계는 상기 극성이 반전되지 않은 서브프레임을 지연하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 복조 방법.
제 10항에 있어서,

상기 진폭이 더해진 출력 프레임을 병렬 변환하는 단계;

상기 병렬 변환된 프레임을 프리어 변환하여 주파수 영역의 부반송파 OFDM 신호를 생성하는 단계;

상기 부반송파 OFDM 신호의 채널 왜곡을 보정하는 단계;

상기 부반송파 OFDM 신호를 복조하여 원 전송 신호로 복원하는 단계; 및

상기 원 전송 신호를 직렬 변환하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유/무선 통신 시스템의 복조 방법.
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