KR100866195B1 - Stfbc coding/decoding apparatus and method in ofdm mobile communication - Google Patents
Stfbc coding/decoding apparatus and method in ofdm mobile communication Download PDFInfo
- Publication number
- KR100866195B1 KR100866195B1 KR1020020003204A KR20020003204A KR100866195B1 KR 100866195 B1 KR100866195 B1 KR 100866195B1 KR 1020020003204 A KR1020020003204 A KR 1020020003204A KR 20020003204 A KR20020003204 A KR 20020003204A KR 100866195 B1 KR100866195 B1 KR 100866195B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ofdm symbol
- rotation amount
- input data
- ofdm
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
- H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
- H04L1/0618—Space-time coding
- H04L1/0625—Transmitter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
- H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
- H04L1/0606—Space-frequency coding
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
- H04L1/06—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
- H04L1/0618—Space-time coding
- H04L1/0637—Properties of the code
- H04L1/0643—Properties of the code block codes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2626—Arrangements specific to the transmitter only
- H04L27/2627—Modulators
- H04L27/2628—Inverse Fourier transform modulators, e.g. inverse fast Fourier transform [IFFT] or inverse discrete Fourier transform [IDFT] modulators
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
- H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
- H04L27/2649—Demodulators
- H04L27/265—Fourier transform demodulators, e.g. fast Fourier transform [FFT] or discrete Fourier transform [DFT] demodulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Discrete Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
본 발명은 일정 크기로 입력되는 데이터를 직교 주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌로 변조하고, 상기 OFDM 심벌을 적어도 두 개의 안테나들을 통해 전송하는 이동 통신 시스템에서, 상기 입력데이터를 순환 회전시켜 복사본 데이터를 발생하고, 상기 입력데이터와 복사본 데이터를 시공간 블록 부호화하여 제1안테나 신호와 제2안테나 신호를 발생한 후, 상기 제1안테나 신호를 역고속 푸리에 변환하여 제1OFDM 심벌을 발생하고, 상기 제1OFDM 심벌을 제1안테나를 통해 전송함과 동시에 상기 제2안테나 신호를 역고속 푸리에 변환하여 제2OFDM 심벌을 발생하고, 상기 제2OFDM 심벌을 제2안테나를 통해 전송하여 전송 다이버시티 효과를 최대화한다.
OFDM 방식, 시공간 블록 부호, 전송 다이버시티, 순환 회전, 채널 추정, 순환회전량 피드백(feedback)
The present invention modulates data input with a predetermined size into an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) symbol, and in the mobile communication system transmitting the OFDM symbol through at least two antennas, rotationally rotating the input data. Generate the first data and the second antenna signal by performing space-time block encoding on the input data and the copy data, and generating a first OFDM symbol by performing inverse fast Fourier transform on the first antenna signal. A first OFDM symbol is transmitted through a first antenna and at the same time, the second antenna signal is inversely fast Fourier-transformed to generate a second OFDM symbol, and the second OFDM symbol is transmitted through a second antenna to maximize transmission diversity effect. .
OFDM scheme, space-time block code, transmit diversity, cyclic rotation, channel estimation, cyclic rotation feedback
Description
도 1은 통상적인 직교주파수분할다중화 방식을 사용하는 이동통신시스템의 송신기 구조를 도시한 도면1 is a diagram illustrating a transmitter structure of a mobile communication system using a conventional orthogonal frequency division multiplexing scheme.
도 2는 통상적인 직교주파수분할다중화 방식을 사용하는 이동통신시스템의 수신기 구조를 도시한 도면2 illustrates a receiver structure of a mobile communication system using a conventional orthogonal frequency division multiplexing scheme.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수분할다중화 방식의 이동통신시스템의 송신기 구조를 보이고 있는 도면.3 is a diagram illustrating a transmitter structure of a mobile communication system using an orthogonal frequency division multiplexing method according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수분할다중화 방식의 이동통신시스템의 수신기 구조를 보이고 있는 도면.4 is a diagram illustrating a receiver structure of a mobile communication system using an orthogonal frequency division multiplexing method according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 3의 복사본 발생기의 상세 구성을 보이고 있는 도면.5 shows a detailed configuration of the copy generator of FIG.
도 6은 도 4의 주파수 다이버시티 결합기의 상세 구성을 보이고 있는 도면.6 is a diagram showing a detailed configuration of the frequency diversity combiner of FIG.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있는 도면.7 is a diagram illustrating a control flow performed by a transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수신기에서 수행되는 제어 흐름을 보이고 있는 도면.8 illustrates a control flow performed in a receiver according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 0 번째 부 반송파에 대한 부 반송파들간의 상관성을 보이고 있는 도면.9 is a diagram illustrating correlation between subcarriers with respect to a 0 th subcarrier according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 최대 주파수 다이버시티를 얻을 수 있는 복사본의 예를 보이고 있는 도면.10 is a diagram showing an example of a copy that can obtain the maximum frequency diversity according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 NR개의 수신안테나에 대한 복호화를 수행하는 수신기 구조를 도시한 도면11 is a diagram illustrating a receiver structure for performing decoding on N R receiving antennas according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 직교주파수 분할다중화 방식의 이동통신시스템의 수신기에서 추정된 전송 채널의 최소 상호 상관도에 따른 순환회전량을 송신기로 피드백하는 구조를 개략적으로 도시한 도면.FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a structure for feeding back a cyclic rotation amount according to a minimum cross-correlation of a transmission channel estimated by a receiver of a mobile communication system of an orthogonal frequency division multiplexing method according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중화 방식의 이동 통신 시스템의 송신기에서 피드백된 상호 상관도에 따른 순환 회전량을 고려하여 수행하는 제어흐름을 도시한 도면.FIG. 13 is a diagram illustrating a control flow performed in consideration of a cyclic rotation amount according to a mutual correlation fed back in a transmitter of a mobile communication system of an orthogonal frequency division multiplexing method according to an embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 0, 52, 204 번째 부 반송파에 대한 부 반송파들간의 상관성을 보이고 있는 도면.
FIG. 14 is a diagram illustrating a correlation between subcarriers with respect to a 0, 52, and 204th subcarrier according to an embodiment of the present invention. FIG.
본 발명은 직교주파수분할다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 시공간 블록 코딩 전송 다이버시티(STTD: Space Time block coding based Transmit Diversity, 이하 "STTD"라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for encoding / decoding in a mobile communication system using an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme, and more particularly to a space-time block coding transmission diversity ( STTD: Space Time block coding based Transmit Diversity, hereinafter referred to as "STTD") relates to a coding / decoding apparatus and method using.
최근 유·무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 사용되고 있는 OFDM 방식은 복수 반송파들(Multi-Carrier)을 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬변환하고, 상기 병렬 변환된 심벌들 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파들(Sub-Carriers, Sub-Channels)로 변조하여 전송하는 다중 반송파 변조(MCM : Multi Carrier Modulation, 이하 'MCM'이라 칭하기로 한다) 방식의 일종이다. Recently, the OFDM method, which is used as a useful method for high-speed data transmission in a wired / wireless channel, is a method of transmitting data using multi-carriers, and converts a symbol string serially input in parallel. Multi Carrier Modulation (MCM), which modulates each of the parallel-converted symbols into sub-carriers (Sub-Channels) having mutual orthogonality and transmits them, will be referred to as 'MCM'. It's a kind of way.
이와 같은 MCM 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 고주파 라디오(High Frequency radio)에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 부반송파들을 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 다중 반송파간의 직교변조의 구현이 난이한 문제였었기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein(S.B. Weinstein and P.M. Ebert, \"Data transmission by frequency division multiplexing using the discrete Fourier transform,\" IEEE Trans. on Commun., vol. 19, no. 4, pp. 628-675, Oct. 1971) 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한 보호구간(guard interval)의 사용과 cyclic prefix 보호구간 삽입 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다. 그래서, 이런 OFDM 방식은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting: DAB)과 디지털 텔레비젼, 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network: WLAN)과, 무선 비동기 전송 모드(Wireless Asynchronous Transfer Mode: WATM) 혹은 고정 광대역 무선 접속(fixed BWA) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되고 있다. 즉, 상기 OFDM 방식은 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 "FFT"라 칭하기로 한다)과 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 "IFFT"라 칭하기로 한다)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해 졌다. 상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM: Frequency Division Multiplexing) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수개의 부반송파들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가지며, 또한 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 갖는다. 또한, 상기 OFDM 방식은 주파수 스펙트럼(frequency spectrum)을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 다중경로 페이딩에 강하고, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기(equalizer) 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다. The system applying the MCM scheme was first applied to military high frequency radios in the late 1950s, and the OFDM scheme for superimposing a plurality of orthogonal subcarriers began to be developed since the 1970s, Since the implementation was a difficult problem, there was a limit to the actual system application. However, in 1971 Weinstein (SB Weinstein and PM Ebert, \ "Data transmission by frequency division multiplexing using the discrete Fourier transform, \" IEEE Trans. On Commun., Vol. 19, no. 4, pp. 628-675, Oct. 1971) et al. Announced that the modulation and demodulation using the OFDM scheme can be efficiently processed using a Discrete Fourier Transform (DFT). In addition, the use of guard intervals and the introduction of cyclic prefix guard intervals have further reduced the system's negative effects on multipath and delay spread. Thus, this OFDM scheme is used for digital audio broadcasting (DAB), digital television, wireless local area network (WLAN), wireless asynchronous transfer mode (WATM) or fixed broadband wireless access. It is widely applied to digital transmission technology such as fixed BWA. That is, the OFDM scheme is not widely used due to hardware complexity, but recently, a Fast Fourier Transform (FFT) and an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) are used. Various digital signal processing technologies including Transform, hereinafter referred to as " IFFT " The OFDM scheme is similar to the conventional Frequency Division Multiplexing (FDM) scheme, but above all, it is possible to obtain optimal transmission efficiency in high-speed data transmission by maintaining orthogonality among a plurality of subcarriers. In addition, since the frequency use efficiency is good and multi-path fading is strong, an optimum transmission efficiency can be obtained in high-speed data transmission. In addition, since the OFDM scheme uses a frequency spectrum superimposed, frequency use is efficient, strong for frequency selective fading, strong for multipath fading, and intersymbol interference using a guard interval (ISI). : It can reduce the effect of Inter Symbol Interference, and it is possible to design the equalizer structure simply by hardware, and it has the advantage that it is strong against impulsive noise. There is a trend.
그러면 여기서, 상기 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템의 송신기와 수신기의 동작을 간략하게 살펴보면 다음과 같다. Here, the operation of the transmitter and the receiver of the mobile communication system using the OFDM scheme will be briefly described as follows.
상기 OFDM 방식의 송신기에서 입력 데이터는 스크램블러(scrambler), 부호화기(coder), 인터리버(interleaver)를 거쳐서 부 반송파로 변조된다. 이때, 상기 송신기는 다양한 가변 전송률을 제공하게 되는데, 상기 데이터 전송률(data rate)에 따라서 각기 다른 부호화율(coding rate), 인터리빙 크기 및 변조방식을 갖게 된다. 통상적으로 상기 부호화기는 1/2, 3/4 등의 부호화율을 사용하고, 연집 오류(burst error)를 막기 위한 인터리버의 크기는 OFDM 심벌당 부호화된 비트 수(NCBPS)에 따라 결정된다. 상기 변조방식은 데이터 전송률에 따라 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK(Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM(64-ary Quadrature Amplitude Modulation) 등을 사용한다. 한편, 상기한 구성들에 의해 소정 개수의 부 반송파들로 변조된 신호는 소정 개수의 파일럿(pilot)들이 더해지고, 이는 IFFT 블록을 통과하여 하나의 OFDM 심벌을 생성한다. 여기에 다중 경로(multi-path) 채널 환경에서의 심벌간 간섭을 제거하기 위한 보호구간을 삽입한 뒤 심벌 파형 생성기를 통화하여 최종적으로 무선 주파수(RF)부로 입력되어 채널을 통해 전송된다.In the OFDM transmitter, input data is modulated into a subcarrier through a scrambler, a coder, and an interleaver. In this case, the transmitter may provide various variable data rates, and may have different coding rates, interleaving sizes, and modulation schemes according to the data rates. Typically, the coder uses coding rates such as 1/2, 3/4, etc., and the size of the interleaver to prevent burst errors is determined according to the number of coded bits per OFDM symbol (NCBPS). The modulation method uses Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Phase Shift Keying (8PSK), Quadrature Amplitude Modulation (16QAM), 64-ary Quadrature Amplitude Modulation (64QAM), etc., depending on the data rate. On the other hand, a signal modulated with a predetermined number of subcarriers by the above configurations is added with a predetermined number of pilots, which pass through an IFFT block to generate one OFDM symbol. After inserting a guard interval for eliminating intersymbol interference in a multi-path channel environment, a symbol waveform generator is called and finally inputted to a radio frequency (RF) unit to be transmitted through a channel.
상기에서 설명한 바와 같은 송신기에 대응하는 수신기에서는 상기 송신기에서 수행한 과정에 대한 역 과정이 일어나며 동기화 과정이 첨가된다. 먼저, 수신된 OFDM 심벌에 대해서 정해진 훈련심벌(training symbol)을 이용하여 주파수 옵셋(frequency offset) 및 심벌 옵셋(symbol offset)을 추정하는 과정이 선행되어야 한다. 그 뒤에 보호구간을 제거한 데이터 심벌이 FFT 블록을 통과하여 소정 개수의 파일럿들이 더해진 소정 개수의 부 반송파들로 복원된다. 또한, 실제 무선 채널상에서의 경로 지연 현상을 극복하기 위해 등화기는 수신된 채널 신호에 대한 채널 상태를 추정하여 수신된 채널 신호로부터 실제 무선 채널상에서의 신호 왜곡을 제거한다. 상기 등화기를 통과하여 채널 추정된 데이터는 비트열로 변환되어 디인터리버(de-interleaver)를 통과한 다음, 에러 정정을 위한 복호화기(decoder)와 디스크램블러(de-scrambler)를 거쳐서 최종 데이터로 출력된다.In the receiver corresponding to the transmitter as described above, an inverse process occurs with respect to the process performed by the transmitter, and a synchronization process is added. First, a process of estimating a frequency offset and a symbol offset using a training symbol determined for the received OFDM symbol should be preceded. After that, the data symbols having the guard interval removed are recovered through a FFT block to a predetermined number of subcarriers to which a predetermined number of pilots are added. Also, in order to overcome the path delay phenomenon on the actual radio channel, the equalizer estimates the channel state of the received channel signal to remove the signal distortion on the actual radio channel from the received channel signal. The channel estimated data through the equalizer is converted into a bit string, passed through a de-interleaver, and then output as final data through a decoder and a de-scrambler for error correction. do.
상기에서 설명한 바와 같은 OFDM 방식은 주파수 선택적 페이딩에 강한 특성을 가지고 있지만, 그 성능에는 한계가 있다. 이러한 성능의 한계를 극복하기 위해 제안된 성능 개선 장치들 중 크게 주목을 받고 있는 것이 다중 안테나를 사용하는 OFDM 방식 이동통신시스템이다. 그러나, 일반적으로 무선 데이터 서비스를 받는 수신기는 그 크기 및 전력 문제에 있어서 제한을 받게 되므로, 상기 수신기에 상기 다중 안테나를 구비하도록 하는 것은 구현상의 문제가 있다. 이러한 이유로, 수신기보다 유리한 환경을 가진 송신기에 여러 개의 전송 안테나들을 구비함으로써 상기 수신기의 복잡도를 감소시키면서 페이딩 현상으로 인한 성능 열화를 개선시킬 수 있는 전송 다이버시티(Tx diversity) 기술이 개발되었다.Although the OFDM scheme as described above has a strong characteristic for frequency selective fading, its performance is limited. In order to overcome the limitations of the performance, the proposed performance improving devices are attracting much attention in the OFDM type mobile communication system using multiple antennas. However, since a receiver receiving a wireless data service is generally limited in size and power problems, it is a matter of implementation to provide the receiver with the multiple antennas. For this reason, transmission diversity (Tx diversity) technology has been developed that can improve performance deterioration due to fading while reducing complexity of the receiver by providing a plurality of transmit antennas in a transmitter having a more favorable environment than the receiver.
현재까지 개발된 많은 전송 다이버시티 기술들 중에 STTD 기술은 비교적 계산량이 작고, 구현시의 복잡도가 낮은 특징을 가지고 있다. 더불어, 상기 OFDM 방식은 상기 STTD 기술을 적용하기에 가장 적합한 통신 방식으로서, 다중 경로 현상을 극복함과 동시에 최소한의 주파수 대역을 희생하면서도 많은 양의 정보를 빠르게 전송시킬 수 있게 된다.Among the many transmit diversity techniques developed to date, the STTD technique has a relatively small computational complexity and low complexity in implementation. In addition, the OFDM scheme is the most suitable communication scheme for applying the STTD technique, and overcomes the multipath phenomenon and simultaneously transmits a large amount of information without sacrificing a minimum frequency band.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 OFDM 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 송신기 구조를 설명하기로 한다. Next, a transmitter structure of a mobile communication system using the OFDM scheme will be described with reference to FIG. 1.
상기 도 1은 통상적인 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템의 송신기 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 1에서 보이고 있는 송신기의 구조는 상기 STTD 기술을 접목한 OFDM 방식의 이동통신시스템에서의 송신기 구조이다.1 is a diagram illustrating a transmitter structure of a mobile communication system using a conventional OFDM scheme. The structure of the transmitter shown in FIG. 1 is a structure of a transmitter in an OFDM mobile communication system incorporating the STTD technology.
상기 도 1을 참조하면, 송신기에서 입력 데이터는 소정 부호화율에 의해 부호화되고, 상기 부호화에 의해 출력되는 부호화 비트들이 인터리빙된 후의 데이터(110)가 변조기(120)로 제공된다. 여기서, 상기 부호화 방식으로는 다양한 방식들이 제안되고 있으나 오류 정정 부호인 터보 부호(turbo code)를 이용하여 부호화하는 방식이 대표적으로 사용된다. 이때, 상기 부호화율로는 1/2 및 3/4 등의 부호화율이 사용된다. 상기 변조기(120)는 소정 변조방식에 의해 상기 입력 데이터(110)를 변조하여 변조 심벌들을 출력한다. 여기서, 상기 변조방식으로는 8PSK, 16QAM, 64QAM, QPSK 등이 있으며, 상기 각각의 변조방식은 고유의 심벌 매핑 방식들에 의해 변조 동작을 수행한다. 상기 도 1에서는 변조방식으로 QPSK와 QAM을 사용하는 경우를 가정하기로 한다. 상기 변조기(120)로부터 출력되는 변조 심벌들은 시공간 블록 부호 부호화기(130)로 제공된다.Referring to FIG. 1, input data at a transmitter is encoded at a predetermined coding rate, and
상기 시공간 블록 부호 부호화기(130)는 상기 변조 심벌들을 시공간 블록 부호에 매핑시켜 시공간 블록 부호에 의해 부호화된 변조 심벌들을 출력한다. 상기 시공간 블록 부호 부호화기(130)에서 출력된 신호는 전송 다이버시티를 위한 두 개의 경로로 출력된다. 상기 시공간 블록 부호 부호화기(130)로부터의 출력 신호는 각각 제1IFFT기(140)와 제2IFFT기(150)로 제공된다. 상기 제1 및 제2IFFT기들(140,150) 각각은 상기 시공간 블록 부호에 의해 부호화된 부반송파들에 대해 IFFT를 수행하여 OFDM 심벌을 출력한다. 상기 제1 및 제2IFFT기들(140,150) 각각에서 출력되는 OFDM 심벌들은 각각 대응하는 제1 및 제2보호구간 삽입기(160,170)로 제공된다. 상기 제1부호구간 삽입기(160) 및 제2 보호구간 삽입기(170)는 상기 제1IFFT기(140)와 제2IFFT기(150)에서 출력한 OFDM 심벌들 각각에 대해 보호구간(guard interval)을 삽입한다. 통상적으로 상기 OFDM 심벌의 전송은 블록 단위로 처리가 이루어지나 상기 OFDM 심벌이 다중 경로 채널을 통해 전송되는 동안 이전 심벌에 의한 영향을 받게 된다. 이러한 OFDM 심벌들간 간섭을 방지하기 위해 연속된 블록들 사이에 상기 보호구간을 삽입하는 것이다. 상기 제1 및 제2보호구간 삽입기들(160,170) 각각에서 보호구간이 삽입된 OFDM 심벌들은 제1 및 제2RF처리기(180,190)를 통해 제1안테나(ANT1) 및 제2안테나(ANT2)를 통해 다중 경로 채널로 전송된다.The space-time
상기 도 1에서는 OFDM 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 송신기 구조를 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 상기 송신기 구조에 상응하는 수신기 구조를 설명하기로 한다.In FIG. 1, a transmitter structure of a mobile communication system using an OFDM scheme has been described. Next, a receiver structure corresponding to the transmitter structure will be described with reference to FIG.
상기 도 2는 통상적인 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템의 수신기 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 2에 도시한 수신기 구조는 상기 시공간 블록 부호화 기술을 접목한 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템에서의 수신기 구조로서, 상기 도 1의 송신기 구조에 상응하는 수신기 구조이다. 2 is a diagram illustrating a receiver structure of a mobile communication system using a conventional OFDM scheme. The receiver structure shown in FIG. 2 is a receiver structure in a mobile communication system using an OFDM scheme incorporating the space-time block coding technique, and corresponds to the transmitter structure of FIG.
상기 도 2를 참조하면, 송신기로부터 다중 경로 채널을 통해 전송된 신호는 제1안테나(ANT1) 및 제2안테나(ANT2)를 통해 제1RF 처리기(210) 및 제2RF처리기(220)로 수신된다. 상기 제1 및 제2RF처리기들(210,220) 각각은 상기 제1안테나(ANT1) 및 제2안테나(ANT2)를 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버젼한 후 제1 및 제2보호구간 제거기들(230,240) 각각으로 출력한다. 상기 제1보호구간 제거기(230)와 제2보호구간 제거기(240) 각각은 상기 제1RF 처리기(210)와 제2RF처리기(220)에서 출력한 OFDM 심벌에 삽입되어 있는 보호구간을 제거한다. 상기 보호 구간이 제거된 OFDM 심벌은 대응하는 제1 및 제2FFT기(250,260)로 제공되어 FFT 과정을 거쳐 시공간 블록 부호에 의해 부호화된 심벌이 출력된다. 상기 시공간 블록 부호에 의해 부호화된 심벌은 시공간 블록 부호 복호화기(270)로 제공되어 시공간 블록 부호에 의한 복호화가 이루어진다. 상기 시공간 블록 부호에 의해 복호화된 변조 심벌들은 복조기(280)로 제공된다. 상기 복조기(280)는 상기 송신기에서 적용한 소정 변조방식에 상응하는 복조 방식으로 상기 복호화된 변조 심벌들을 복조하여 부호화 비트들을 출력하며, 상기 부호화 비트들은 디인터리빙 및 복호화 과정을 통해 원래의 데이터(290)로 출력된다. 여기서, 상기 복조기(280)는 상기 송신기의 변조기(120)에서 적용한 변조 방식이 QPSK 및 QAM 방식이므로 복조 방식 역시 상기 QPSK 및 QAM 방식에 상응하도록 설정한다. Referring to FIG. 2, a signal transmitted from a transmitter through a multipath channel is received by the
상기 도 1과 상기 도 2에서 보이고 있는 송신기와 수신기의 구조에서는 전송 다이버시티 기술을 적용함에 있어 두 개의 안테나들을 사용하고 있으나 두 개 이상의 안테나들을 사용하여 구현할 수 있음은 자명할 것이다.In the structure of the transmitter and the receiver shown in FIG. 1 and FIG. 2, two antennas are used to apply the transmission diversity technique, but it will be apparent that two or more antennas can be used.
상기 OFDM 방식의 이동통신시스템에서 N개의 부 반송파들을 사용한다면 상기 도 2에서 보이고 있는 수신기에서 제 1 및 제2FFT기들(250, 260) 각각을 거친 신호는 하기 <수학식 1>과 같이 표현할 수 있다.If N subcarriers are used in the OFDM-based mobile communication system, a signal passed through each of the first and
상기 <수학식 1>을 다시 행렬식으로 나타내면, 하기 <수학식 2>와 같다.If
상기 수학식 2에서, r은 N×1 수신 심벌 벡터(vector), x는 N×1 전송 심벌 벡터, n은 N×1 잡음 벡터를 각각 나타내고, H는 채널의 주파수 응답을 나타내는 N×N 대각 행렬이다. 그러면, 여기서 수신기의 안테나가 1개일 경우와 상기 수신기의 안테나가 다수개, 일 예로 N_R개일 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다.In
(1) 수신기의 안테나가 1개일 경우(1) If the receiver has one antenna
송신기에서 2개의 전송 안테나들에 대한 시공간 블록 부호에 의해 전송된 신호가 수신기에서 1개의 안테나를 통해 수신되는 경우, 상기 2개의 전송 안테나들을 통해 수신된 신호의 벡터를 구하면 하기 <수학식 3>과 같다.When a signal transmitted by a space-time block code for two transmission antennas at a transmitter is received through one antenna at a receiver, a vector of signals received through the two transmission antennas is obtained by
상기 수학식 3에서, 위 첨자로 표현된 "*"는 각 행렬 성분들을 복소 공액(complex conjugate)시키는 연산자이다. 그리고, H1, H2는 채널 각각의 주파수 응답이고, x1, x2는 전송 심벌 각각의 벡터이다. 따라서, 복호된 신호는 시공간 블록 부호의 직교성에 의하여 채널 행렬 의 허미시안(hermitian)을 곱하여 하기 <수학식 4>와 같이 얻어진다.In
따라서, 상기 시공간 블록 부호의 복호과정을 거친 후의 수신 신호는 각 채널들의 전력 합이 곱해진 형태로 얻어지므로 2차의 다이버시티 이득을 얻게 된다.Therefore, since the received signal after the decoding process of the space-time block code is obtained by multiplying the sum of the power of each channel, the second diversity gain is obtained.
(2) 수신 안테나의 개수가 N_R개일 경우(2) When the number of receiving antennas is N_R
수신기의 안테나가 다수개일 경우에는 상기 다수개의 안테나들 각각을 통해 수신되는 수신신호들을 시공간 블록 부호의 복호 방법으로 복호한 후 상기 안테나들 각각으로부터 복호된 신호들을 가산하게 된다. 이는 하기 <수학식 5>로 표현될 수 있다.When there are a plurality of antennas of the receiver, the received signals received through each of the plurality of antennas are decoded by a space-time block code decoding method and then decoded signals from each of the antennas are added. This may be represented by
상기 수학식 5에서 H1m은 첫 번째 수신안테나와 m번째 수신안테나 사이의 채널 주파수 응답을 나타내며, H2m은 두 번째 수신안테나와 m번째 수신안테나 사이의 채널 주파수 응답을 나타낸다. 따라서, NR개의 수신안테나들을 가지는 경우 시공간 블록 부호의 복호과정을 거친 후의 수신신호는 2NR의 다이버시티 이득을 얻게 된다.In
상기에서 설명한 바와 같이 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템은 무선 채널에 의한 심벌들간의 간섭을 극복하도록 만들어진 이동통신시스템이다. 하지만 다른 방법 없이 무선 채널의 다중 경로 현상에 의한 신호 감쇠 효과에는 그리 강하지 못하다. 이러한 페이딩 채널에 의한 성능 저하를 개선하기 위해 STTD 기술을 적용한 OFDM 이동통신시스템이 제안되었다. 상기 제안된 이동통신시스템은 송신기에서 여러 개의 안테나들을 사용함으로써 시스템 구현 시 수신기의 복잡도를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다. 하지만, 상기 STTD 기술을 적용한 OFDM 방식의 이동통신시스템의 성능은 송신안테나의 수에 따라 성능의 제약을 받는다. 즉, 상기 STTD 기술을 적용한 OFDM 방식의 이동통신시스템은 송신안테나의 수에 의해 성능이 결정되기 때문에 시스템의 성능을 높이기 위해서는 송신안테나의 수를 증가시키는 것이 불가피하다. 예컨대, 시스템의 성능을 향상시키기 위해 송신안테나의 수를 3개 이 상으로 증가시키면, 그 성능에 있어 송신안테나의 수가 2개 일 때 보다 크게 증가한다. 하지만, 상기 STTD 기술을 적용한 OFDM 방식의 이동통신시스템에서는 일반적으로 전송 안테나의 수에 비례하여 계산량이 크게 증가하게 되며, 전송률의 감소 또한 일어난다. 그러므로 상기 STTD 기술을 적용한 OFDM 방식의 이동통신시스템의 경우, 성능 향상을 위해 송신안테나의 수를 3개 이상으로 증가시키는 것에는 시스템의 복잡도 및 전송률의 측면에서 문제점이 발생할 수 있다.
As described above, the mobile communication system using the OFDM scheme is a mobile communication system made to overcome interference between symbols by a wireless channel. However, it is not very strong in the signal attenuation effect caused by the multipath phenomenon of the wireless channel without other methods. In order to improve performance degradation due to the fading channel, an OFDM mobile communication system using STTD technology has been proposed. The proposed mobile communication system has the advantage of significantly reducing the complexity of the receiver when implementing the system by using multiple antennas in the transmitter. However, the performance of the OFDM communication system using the STTD technology is limited by the number of transmission antennas. That is, in the OFDM mobile communication system to which the STTD technology is applied, performance is determined by the number of transmission antennas, so it is inevitable to increase the number of transmission antennas in order to increase the performance of the system. For example, if the number of transmit antennas is increased to three or more to improve the performance of the system, the number of transmit antennas in the performance increases more than two. However, in the OFDM mobile communication system to which the STTD technology is applied, a large amount of calculation is largely increased in proportion to the number of transmitting antennas, and a decrease in transmission rate also occurs. Therefore, in the OFDM mobile communication system to which the STTD technology is applied, increasing the number of transmission antennas to three or more in order to improve performance may cause problems in terms of system complexity and transmission rate.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 직교주파수분할다중화 방식을 이용하여 시공간 블록 부호의 다중 경로 페이딩 현상에 대한 왜곡을 극복하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention to solve the above problems is to provide an apparatus and method for overcoming the distortion of the multipath fading phenomenon of the space-time block code using orthogonal frequency division multiplexing.
본 발명의 다른 목적은 주파수 다이버시티를 효율적으로 이용할 수 있는 시공간-주파수 블록 부호화/복호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for space-time-frequency block encoding / decoding that can efficiently use frequency diversity.
본 발명의 또 다른 목적은 두 개의 송신안테나들과 하나의 수신안테나만을 사용하여 4차의 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus and method for obtaining a fourth diversity gain using only two transmit antennas and one receive antenna.
본 발명의 또 다른 목적은 시공간 블록 부호를 적용한 직교주파수분할다중화 방식의 이동통신시스템에서 모든 처리과정이 선형 연산으로 이루어진 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus and method in which all processing processes are performed by linear operations in a mobile communication system using an orthogonal frequency division multiplexing method using a space-time block code.
전술한 바와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 송신 장치는; 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM : Orthogonal frequency Division Multiplexing) 시스템의 데이터 송신 장치에 있어서, 제1 송신 안테나와, 제2 송신 안테나와, 입력 데이터를 제1OFDM 심볼로 변환하여 상기 제1 송신 안테나를 통해 송신되도록 매핑하고, 상기 입력 데이터를 순환 회전된 제2OFDM 심볼로 변환하여 상기 제2 송신 안테나를 통해 송신되도록 매핑하는 OFDM 심볼 생성기를 포함한다.The transmitting apparatus of the present invention for achieving the above objects; In a data transmission apparatus of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, a first transmission antenna, a second transmission antenna, and input data are converted into a first OFDM symbol to be transmitted through the first transmission antenna. And an OFDM symbol generator for converting the input data into a second rotated OFDM symbol to be transmitted through the second transmit antenna.
전술한 바와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 송신 방법은, 직교 주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal frequency Division Multiplexing) 방식 시스템의 데이터 송신 방법에 있어서, 입력 데이터를 제1OFDM 심볼로 변환하는 과정과, 상기 입력 데이터를 순환 회전시켜 제2OFDM 심볼로 변환하는 과정과, 상기 제1OFDM 심볼을 제1송신 안테나를 통해서 송신되도록 매핑하는 동시에 상기 제2OFDM 심볼을 제2송신 안테나를 통해서 송신되도록 매핑하는 과정을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting a data in an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system, the method comprising: converting input data into a first OFDM symbol; Converting input data into a second OFDM symbol by rotating the input data; and mapping the first OFDM symbol to be transmitted through a first transmitting antenna and simultaneously mapping the second OFDM symbol to be transmitted through a second transmitting antenna. .
전술한 바와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 수신 장치는; 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM : Orthogonal frequency Division Multiplexing) 시스템의 데이터 수신 장치에 있어서, 송신 안테나들을 통해 전송된 신호를 수신하는 수신 안테나와, 상기 수신안테나에서 수신한 신호를 고속 푸리에 변환하여 OFDM 심벌을 발생하는 고속 푸리에 변환기와, 상기 OFDM 심벌을 시공간 블록 복호화하여 제1송신 안테나 신호와 제2송신 안테나 신호를 발생하는 복호화기와, 상기 제1송신 안테나 신호를 역 순환 회전하고, 상기 역 순환 회전된 신호와 상기 제2송신 안테나 신호를 가산하여 상기 입력 데이터를 복조하는 주파수 다이버시티 결합기를 포함한다.The receiving device of the present invention for achieving the above objects; An apparatus for receiving data in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, the method comprising: a reception antenna for receiving a signal transmitted through transmission antennas and a signal received at the reception antenna for fast Fourier transform to generate an OFDM symbol A fast Fourier transformer, a decoder for space-time block decoding the OFDM symbol to generate a first transmit antenna signal and a second transmit antenna signal, and reversely rotate the first transmit antenna signal, and And a frequency diversity combiner for adding the second transmit antenna signal to demodulate the input data.
전술한 바와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 수신 방법은, 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM : Orthogonal frequency Division Multiplexing) 시스템의 데이터 수신 방법에 있어서, 송신 안테나들을 통해 전송된 신호를 수신 안테나를 통해 수신하는 과정과, 상기 수신 안테나를 통해 수신한 신호를 고속 푸리에 변환하여 OFDM 심벌을 발생하는 과정과, 상기 OFDM 심벌을 시공간 블록 복호화하여 제1송신 안테나 신호와 제2송신 안테나 신호를 발생하는 과정과, 상기 제1송신 안테나 신호를 역 순환 회전하고, 상기 역 순환 회전된 신호와 상기 제2송신 안테나 신호를 가산하여 상기 입력 데이터를 복조하는 과정을 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of receiving a data in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system, which receives a signal transmitted through transmission antennas through a reception antenna. Generating a OFDM symbol by performing fast Fourier transform on the signal received through the receiving antenna, and generating a first transmit antenna signal and a second transmit antenna signal by space-time block decoding the OFDM symbol; Reverse-rotating the first transmit antenna signal, and adding the reverse-rotated signal and the second transmit antenna signal to demodulate the input data.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.
우선, 본 발명에서는 두 개의 전송 안테나들을 사용하는 직교주파수분할다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 “OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식 이동 통신 시스템에서 시공간 블록 코딩 전송 다이버시티(STTD: Space Time block coding based Transmit Diversity, 이하 "STTD"라 칭하기로 한다) 기술을 사용하여 데이터를 부호화 및 복호화하는 장치를 제안한다. 상기 STTD 기술은 공간 다이버시티 이득과 주파수 다이버시티 이득을 동시에 얻게 함으로써 두 개의 전송 안테나들만으로 네 개의 전송 안테나들을 사용한 경우와 동일한 성능을 낼 수 있도록 한다. 상기 STTD 기술을 사용하는 부호화기는 크게 두 부분으로 나뉜다.First, in the present invention, an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme using two transmission antennas is called a space time block (STTD) in a mobile communication system. We propose an apparatus for encoding and decoding data using coding based Transmit Diversity (hereinafter, referred to as “STTD”) technology, which has two transmit antennas by simultaneously obtaining a spatial diversity gain and a frequency diversity gain. In this case, the same performance as that of using four transmission antennas is achieved, and the encoder using the STTD technology is divided into two parts.
먼저, 상기 부호화기에서는 주파수 다이버시티를 얻기 위해 N개의 부반송파들(Sub-Carriers, Sub-Channels)로 이루어진 하나의 OFDM 심벌을 가지고, N개의 부반송파들로 이루어진 두 개의 OFDM 심벌을 생성하는 복사본 발생기(Replica Generator)를 거친다. 여기서 상기 두 개의 OFDM 심벌들 중 하나는 원래 복사본 발생기에 입력된 OFDM 심벌과 동일하고, 다른 하나는 상기 입력된 OFDM 심벌을 일정한 만큼 순환 회전시켜 발생시킨 것이다. 본 발명의 실시예에서는 상기 복사본 발생기에서 입력된 OFDM 심벌을 순환 회전시키는 정도를 순환 회전량 "d"이라고 정의하기로 하며, 상기 순환 회전량 d는 통계적 특성을 바탕으로 구해진 것으로 이다. 그리고, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 수신기에서 전송 채널들의 상호상관도(correlation)를 구하여 상호 상관도 값이 최소가 되는 부반송파의 위치를 상기 수신기에 상응하는 송신기의 순환 회전량 d로 설정한다. 여기서, 상기 수신기에서 전송 채널들의 상호상관도를 가지고서 순환 회전량 d를 설정하는 과정은 하기에서 설명할 것이므로 그 상세한 설명을 여기서는 생략하기로 한다. 다음으로 공간 다이버시티를 얻기 위해 복사본 발생기를 통해 만들어진 두 개의 OFDM 심벌들을 시공간 블록 부호에 맵핑시킨다.First, the encoder has one OFDM symbol made of N sub-carriers (Sub-Carriers, Sub-Channels) and generates two OFDM symbols made of N sub carriers to obtain frequency diversity. Generator). One of the two OFDM symbols is the same as the OFDM symbol originally input to the copy generator, the other is generated by rotating the input OFDM symbol by a certain amount. In the embodiment of the present invention, the degree of circular rotation of the OFDM symbol input from the copy generator is defined as a circular rotation amount “d”, and the circular rotation amount d is obtained based on statistical characteristics. to be. In another embodiment of the present invention, the receiver obtains a correlation between the transmission channels and sets the position of the subcarrier whose cross-correlation value is minimum to the cyclic rotation amount d of the transmitter corresponding to the receiver. Here, since the process of setting the cyclic rotation amount d with the cross-correlation of the transmission channels in the receiver will be described below, a detailed description thereof will be omitted. Next, to obtain spatial diversity, two OFDM symbols generated by the copy generator are mapped to the space-time block code.
이렇게 전송된 신호는 수신기에서 상기 송신기에서 적용한 과정의 역 과정을 통해 복호가 이루어진다. 상기 시공간-주파수 블록 부호의 복호화기 또한 크게 두 개의 부분으로 나눌 수 있다.The transmitted signal is decoded through a reverse process of the process applied by the transmitter in the receiver. The decoder of the space-time block code can also be largely divided into two parts.
먼저, 무선상에서 수신된 신호를 가지고 시공간 블록 부호의 복호화기를 통과하여 일차 복호화 과정을 수행한다. 상기 일차 복호화 과정을 거친 신호는 두 개의 OFDM 심벌들로 출력된다. 상기 출력된 두 개의 OFDM 심벌들은 상기 송신기의 복사본 발생기에서 출력된 OFDM 심벌들에 해당하는 것들이다. 그러므로 다시 두 OFDM 심벌들 중 상기 송신기에서 순환회전 시킨 전송 OFDM 심벌에 해당하는 수신 OFDM 심벌을 다시 상기 송신기에서 적용한 순환 회전량 d 만큼 역 순환 회전시킨다. 그런 후, 상기 역 순환 회전된 OFDM 심벌과 다른 하나의 OFDM 심벌을 가산한다. 이렇게 결합된 OFDM 심벌을 채널 정보를 이용하여 가장 거리가 가까운 신호로 결정함으로써 복호 과정이 종료된다.First, a first decoding process is performed by passing through a decoder of a space-time block code with a signal received over the air. The signal subjected to the first decoding process is output as two OFDM symbols. The two OFDM symbols output correspond to the OFDM symbols output from the copy generator of the transmitter. Therefore, the reception OFDM symbol corresponding to the transmission OFDM symbol cyclically rotated by the transmitter among the two OFDM symbols is again reversely rotated by the cyclic rotation amount d applied by the transmitter. Then, the inverse cyclically rotated OFDM symbol and another OFDM symbol are added. The decoding process is terminated by determining the combined OFDM symbol as the closest signal using the channel information.
상기에서 설명한 송신과정과 수신과정을 거침으로써 시공간-주파수 블록부호는 2차의 공간 다이버시티 이득과 2차의 주파수 다이버시티 이득을 얻게 된다. 뿐만 아니라 부호화 및 복호화 과정이 모두 선형 처리만으로 이루어지므로 간단한 연산만이 요구된다. 또한, 수신기에서 전송 채널들의 상호 상관도를 구하여 상기 상호 상관도가 최소값이 되는 부반송파 위치를 순환 회전량 d로 설정하여 상기 수신기에 해당하는 송신기로 피드백(feedback)시킬 경우에도 이와 마찬가지로 상기 시공간-주파수 블록 부호에 대한 2차 공간 다이버시티 이득과 2차 주파수 다이버시티 이득을 얻게 된다. 상기 상호상관도를 가지고 순환 회전량 d를 결정하는 것은 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 뿐만 아니라 상기 부호화 및 복호화 과정이 모두 선형 처리만으로 이루어지므로 간단한 연산만이 요구된다.
By going through the above-described transmission and reception procedures, the space-time-frequency block code obtains a secondary spatial diversity gain and a secondary frequency diversity gain. In addition, since both encoding and decoding processes are performed only with linear processing, only simple operations are required. In addition, when the receiver obtains the cross-correlation of the transmission channels and sets the subcarrier position at which the cross-correlation is the minimum value as the cyclic rotation amount d to feed back to the transmitter corresponding to the receiver, the space-time-frequency Second-order spatial diversity gain and second-order frequency diversity gain for the block code are obtained. Determining the circulating rotation amount d using the cross-correlation diagram will be described below, and thus a detailed description thereof will be omitted. In addition, since both the encoding and decoding processes are performed only with linear processing, only a simple operation is required.
1. OFDM 시스템에서의 채널의 공분산 행렬1. Covariance Matrix of Channels in OFDM Systems
L개의 다중 경로(multi-path)를 가지는 주파수 선택적 페이딩 채널의 임펄스 응답(impulse response)은 L개의 탭(tap)을 가지는 유한 임펄스 응답(FIR: Finite Impulse Response, 이하 "FIR"이라 칭하기로 한다) 필터로 모델링된다. 이는 하기 <수학식 6>으로 표현될 수 있다.The impulse response of a frequency selective fading channel with L multipaths is referred to as a finite impulse response (FIR) with L taps (FIR). Modeled as a filter. This may be represented by
상기 수학식 6에서 h(i)는 I 번째 경로에서의 채널 임펄스 응답의 감쇠 계수이고, τi는 I 번째 경로에서의 지연시간(delay time)을 나타낸다. 채널이 상기 FIR 필터로 모델링되므로 상기 τi는 샘플(sample) 간격과 동일하다. 다중 안테나를 사용하는 시스템에서의 각 채널 계수, h(i)들은 영 평균을 가지는 독립 복소 가우시안 랜덤 변수로 모델링한다. 따라서 각 채널 탭들의 진폭은 레일리 분포 혹은 라이시안 분포를 이루고 위상은 균일 분포를 이루게 된다. 또한 채널의 전력 지연 프로파일(power delay profile)이 균일하거나 혹은 지수함수의 분포를 갖는다고 가정할 수 있다.In
그리고, 상기 채널의 전력 지연 프로파일이 균일하다면, OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템의 특성으로 인해 수신기에서의 FFT를 거친 OFDM 심벌의 k번째 부 반송파에 해당하는 채널의 주파수 응답은 하기 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다. If the power delay profile of the channel is uniform, the frequency response of the channel corresponding to the kth subcarrier of the OFDM symbol passed through the FFT in the receiver due to the characteristics of the mobile communication system using the OFDM scheme is expressed by
상기 수학식 7에서 N은 OFDM 심벌의 전체 부 반송파들의 개수이다. 채널의 공분산 행렬을 구하기 위해서 k 번째 부 반송파에 해당하는 채널의 주파수 응답과 (k+Δk) 번째 부 반송파에 해당하는 채널의 주파수 응답과의 상관 값은 하기 <수학식 8>과 같이 구해진다.
In
상기 수학식 8에서 각 채널 탭의 계수들이 상호 상관하지 않는 특성을 수학식 전개에 사용하였다. 상기 수학식 8에서 은 i 번째 채널 탭 계수의 분산으로 채널의 i 번째 경로의 전력과 같다. 채널의 전력 지연 프로파일이 균일하기 때문에 이고, 은 경로들마다 서로 독립적이다. 그러므로, 상기 수학식 8은 하기 <수학식 9>로 유도된다.In Equation 8, a characteristic in which coefficients of each channel tap do not correlate with each other is used for developing the equation. In Equation 8 Is the variance of the i th channel tap coefficient, which is equal to the power of the i th path of the channel. Because the power delay profile of the channel is uniform ego, Are independent of each other in paths. Therefore, Equation 8 is derived from Equation 9 below.
상기 수학식 9에서 채널 벡터 H를 하기 <수학식 10>과 같이 정의하기로 한다.
In Equation 9, the channel vector H is defined as in
따라서, 전체 공분산 행렬 CH는 하기 <수학식 11>과 같이 구해진다.Therefore, the total covariance matrix C H is obtained as shown in Equation 11 below.
상기 수학식 11의 행렬에서 상기 ρΔk는 상기 수학식 4에 의해 다음과 같은 특성들을 가진다.In the matrix of Equation 11, ρ Δk has the following characteristics by
제1특성 : First characteristic:
제2특성 : Second characteristic:
제3특성 : Third characteristic:
상기와 같은 제1특성 내지 제3특성에 의해 상기 전체 공분산 행렬 CH는 순환 Hermit 행렬로 표현된다.By the above first to third characteristics, the total covariance matrix C H is represented by a cyclic Hermit matrix.
한편, 상기 설명에서는 채널들 각각의 전력 지연 프로파일이 균일한 경우를 가정하여 설명하였으나, 상기 채널들 각각의 전력 지연 프로파일이 동일하지 않은 경우에는 시뮬레이션(simulation) 검증에 의해 채널의 공분산이 순환되지는 않지만 상호상관이 가장 작은 점을 기준으로 행렬을 구성해보면 상기와 같은 부 반송파의 순환 특성을 만족한다.In the above description, the power delay profile of each of the channels is assumed to be uniform. However, when the power delay profiles of the channels are not the same, the covariance of the channels is not circulated by simulation verification. However, when the matrix is constructed based on the smallest cross-correlation, the cyclic characteristics of the above-described subcarriers are satisfied.
2. 최대 주파수 다이버시티를 얻기 위한 최적의 부 반송파 선택2. Optimal Subcarrier Selection for Maximum Frequency Diversity
다이버시티의 기본적인 개념은 같은 정보를 가지는 신호의 복사본(replica)들을 독립적인 페이딩 채널을 거쳐 수신기에서 수신할 수 있도록 하는 것이다. 따라서, OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 주파수 다이버시티를 얻기 위해서는 같은 신호를 서로 다른 부 반송파로 전송하면 된다. 하지만, 다이버시티로 인한 이득을 최대한 얻기 위해서는 각각의 복사본들이 독립적인 페이딩 채널을 통과해서 수신되어야 한다. 따라서, 상기 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 주파수 다이버시티 이득을 최대한으로 획득하기 위해서는 상기 복사본들을 서로 비상관성을 가지는 부 반송파를 검색하여, 상기 검색한 부 반송파를 통해 신호를 전송하여야만 한다.The basic concept of diversity is to allow receivers to receive replicas of the same information over independent fading channels. Therefore, in order to obtain frequency diversity in a mobile communication system using an OFDM scheme, the same signal may be transmitted on different subcarriers. However, to get the maximum benefit from diversity, each copy must be received through an independent fading channel. Therefore, in order to maximize the frequency diversity gain in the mobile communication system using the OFDM scheme, the subcarriers having non-correlation with the copies must be searched for and transmitted through the retrieved subcarriers.
또한, 상기 복소 가우시안 랜덤 변수는 FFT를 거치더라도 그 특성이 변하지 않는다. 그 이유는 상기 FFT가 선형 함수(linear function)이기 때문이다. 그러므로 채널의 주파수 응답인 H(k)는 영 평균과 단일 분산을 가지는 복소 가우시안 랜덤 변수로 모델링된다. 따라서, 가우시안 분포의 특성으로 인해 두 개의 가우시안 랜덤 변수가 비상관성을 가지면 상기 두 랜덤 변수는 독립적이다. 그러므로, k1 번째 부 반송파에 대한 채널 H(k)에 대해 상관성이 없는 k2 번째 부 반송파에 대한 채널 H(k2)를 찾으면 상기 두 채널은 서로 독립적이다.In addition, the complex Gaussian random variable does not change its characteristic even after passing through the FFT. This is because the FFT is a linear function. Therefore, H (k), the frequency response of the channel, is modeled as a complex Gaussian random variable with zero mean and single variance. Therefore, if two Gaussian random variables are uncorrelated due to the characteristics of the Gaussian distribution, the two random variables are independent. Therefore, the two channels to find a channel H (k 2) for a k 2 beonjjae sub-carriers do not have correlation to the channel H (k) for the k 1 beonjjae sub-carriers is independent of each other.
임의의 k1 번째 부 반송파에 대한 채널 H(k1)과 임의의 k2 번째 부 반송파에 대한 채널 H(k2)의 상관값은 하기 <수학식 12>와 같이 표현된다. Any value of the channel H (k 1) and the channel H (k 2) for any k 2 beonjjae sub-carriers for any k 1 beonjjae subcarrier is expressed as <Equation 12>.
상기 수학식 12에서 상호간에 상관성이 없으려면, 인 조건을 만족해야 한다. 그러므로 상기 조건을 만족하기 위해서는 상기 수학식 12는 하기 <수학식 13>의 조건을 만족하면 된다.If there is no correlation between each other in Equation 12, Condition must be met. Therefore, in order to satisfy the condition, Equation 12 may satisfy the condition of Equation 13 below.
상기 수학식 13에서 이다. 단, 상기 <수학식 13>에서 이어야 한다. 상기 <수학식 13>에 나타낸 바와 같이 결국 서로 독립적인 채널은 두 개의 부 반송파들간 거리의 함수로 유도된다. 그러므로, 상기 <수학식 13>의 일반적인 해는 하기 <수학식 14>로 표현된다. In Equation 13 to be. However, in <Equation 13> Should be As shown in Equation 13, channels independent of each other are derived as a function of the distance between two subcarriers. Therefore, the general solution of Equation 13 is expressed by Equation 14 below.
상기 수학식 14에서 m은 0이 아닌 정수이다. 하지만, 상기 <수학식 13>에서 나타낸 바와 같이 의 제한이 있으므로, 상기 m에도 역시 제한이 있게 된다. 그러나, 일반성을 잃지 않으면서서도 k1=0으로 설정하는 것이 가능하다. 그러면, 이므로, 하기 <수학식 15>로 표현될 수 있다.In Equation 14, m is an integer other than 0. However, as shown in Equation 13, Since m is limited, m is also limited. However, it is possible to set k 1 = 0 without losing generality. then, Therefore, it may be represented by Equation 15 below.
상기 <수학식 15>를 상기 <수학식 14>에 적용하여 정리하면 하기 <수학식 16>으로 표현된다. Applying Equation 15 to Equation 14, the Equation 15 is expressed as Equation 16 below.
상기 수학식 16에서 m이 정수이고, L과 N이 자연수이므로, 상기 m은 ""의 범위를 가진다.In the formula (16) m is an integer, L and N is a natural number, so m is " Has a range of ".
따라서, 0 번째 부 반송파에 대해 상관성이 없는 부 반송파의 개수는 L-1개이다. 그러므로, 0 번째 부 반송파를 포함해서 서로 독립적인 부 반송파 채널은 L개가된다. 전술한 채널의 공분산 행렬의 제3특성에 의해, L개의 경로를 가지는 채 널에서 임의의 k 번째 부 반송파와 서로 독립적인 부 반송파의 개수는 L개가된다.
Therefore, the number of subcarriers irrelevant to the 0 th subcarrier is L-1. Therefore, there are L subcarrier channels independent of each other including the 0 th subcarrier. According to the third characteristic of the covariance matrix of the channel described above, in the channel having L paths, the number of subcarriers independent of any k-th subcarrier and each other becomes L.
3. 두 개의 전송 안테나를 사용할 경우 최대 주파수 다이버시티를 얻는 시공간-주파수 블록 부호3. Space-time-frequency block code for maximum frequency diversity when using two transmit antennas
본 발명의 실시 예에 따른 시공간-주파수 블록 부호를 제안하는데 있어서 고려해야할 사항들은 다음과 같다.Matters to consider in proposing a space-time block code according to an embodiment of the present invention are as follows.
첫 번째로, 최대 주파수 및 공간 다이버시티 이득First, maximum frequency and spatial diversity gain
두 번째로, 모든 부반송파들에 대해 최대한의 거리 유지Second, keep the maximum distance for all subcarriers
세 번째로, 채널의 상관성에 강한 특성Third, strong characteristics in channel correlation
상기 첫 번째 고려해야할 사항인 최대 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 복사본들을 서로 상관성이 없는 부 반송파를 찾아서 그 반송파에 상기 복사본들을 전송하여야 한다. 그러면 여기서 도 9를 참조하여 임의의 한 부반송파와 다른 부반송파들간의 상관성을 설명하기로 한다.In order to obtain the maximum frequency diversity gain, which is the first consideration, it is necessary to find a subcarrier that does not correlate the copies in the mobile communication system using the OFDM scheme and transmit the copies on the carrier. Next, a correlation between any one subcarrier and other subcarriers will be described with reference to FIG. 9.
상기 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 0번째 부반송파에 대한 부반송파들간의 상관성을 도시한 도면으로서, 특히 L=4이고, N=64일 때 채널들이 동일한 전력 지연 프로파일을 가졌을 경우 0 번째 부 반송파에 대한 각 부 반송파들간의 상관성의 크기 성분을 도시한 그래프이다.9 is a diagram illustrating the correlation between subcarriers with respect to a 0 th subcarrier according to an embodiment of the present invention. In particular, when L = 4 and when N = 64, the 0 th subcarrier has the same power delay profile. It is a graph showing the magnitude component of the correlation between each subcarrier for.
상기 도 9를 참조하면, 부반송파 인덱스(index)가 중앙값을 가질수록 상관성이 적어진다는 것을 알 수 있다. 한편, 상관성의 크기 성분만을 본다면, 전술한 채널의 공분산 행렬의 제2특성에 의해 대칭의 모양을 하고 있다. 그러므로 전술한 세 번째 고려해야할 사항인 채널의 상관성에 강한 특성을 가지도록 하기 위해서는 심벌의 복사본을 상관성이 적은 가운데 쪽, 즉 가운데 부반송파로 전송하여야 할 것이다. 또한 채널의 공분산 행렬의 세 번째 특성에 의해 채널의 공분산 행렬이 순환 행렬이 되므로, 행렬의 각 행은 첫 행(0번째 부 반송파에 대한 상관성을 나타냄)의 순환 회전된 형태이다. 그러므로 각 부 반송파에 대해 서로 독립적인 채널은 하나씩 서로 순환 회전된 형태로 얻어진다. 따라서, 전술한 세 번째 고려해야할 사항을 만족하기 위한 가장 이상적인 제안은 N/2만큼 부 반송파 위치를 이격시켜 설정하는 것이다. 이렇게 하면 모든 부 반송파들이 공정하게 모두 N/2만큼 떨어지므로 최대 거리를 유지할 수 있다. 따라서, 전술한 고려해야할 사항들 중 두 번째와 세 번째를 만족시키면서 첫 번째를 만족시키는 부 반송파는 상관성이 0이 되는 부 반송파들 중 가장 가운데 부 반송파이다. 그러므로 상관성이 없는 부 반송파는 상기 <수학식 14>에 의해 전체 부 반송파를 L등분하고, Δk가 정수이므로 전술한 세가지 고려해야할 사항을 최적의 Δk는 하기 <수학식 17>과 같다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the correlation is reduced as the subcarrier index has a median value. On the other hand, if only the magnitude component of the correlation is seen, the second characteristic of the covariance matrix of the channel described above is symmetrical. Therefore, in order to have a strong characteristic on channel correlation, which is the third consideration mentioned above, a copy of a symbol should be transmitted on the lower side of the channel, that is, the middle subcarrier. In addition, since the covariance matrix of the channel becomes a circulant matrix due to the third characteristic of the covariance matrix of the channel, each row of the matrix is a circularly rotated form of the first row (which indicates correlation with the 0 th subcarrier). Therefore, channels independent of each other for each subcarrier are obtained in a cyclically rotated form. Therefore, the most ideal proposal for satisfying the third consideration mentioned above is to set the subcarrier position spaced apart by N / 2. This keeps the maximum distance because all subcarriers are all fairly equal to N / 2. Therefore, a subcarrier that satisfies the first while satisfying the second and the third of the above-mentioned considerations is the middle subcarrier among the subcarriers whose correlation is zero. Therefore, the subcarrier having no correlation divides the entire subcarriers into L equals by Equation 14, and Δk is an integer. Thus, the optimal Δk is given by Equation 17 below.
전술한 채널의 공분산 행렬의 제3특성에 의해 상관성이 순환 회전하므로, k 번째 부 반송파에 대해 최적의 부 반송파 k'는 하기 <수학식 18>과 같이 구해진다.Since the correlation is cyclically rotated by the third characteristic of the above-described covariance matrix of the channel, the optimum subcarrier k 'with respect to the kth subcarrier is obtained as shown in Equation 18 below.
상기 수학식 18에서 상기 mod는 모듈로(modulo) 연산을 나타낸다. 그러면 여기서 일 예로 L=4이고, N=8일 때 최대 주파수 다이버시티를 얻을 수 있는 복사본의 위치를 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.In Equation 18, mod denotes a modulo operation. Then, as an example, the position of the copy for obtaining the maximum frequency diversity when L = 4 and N = 8 will be described with reference to FIG. 10.
상기 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 최대 주파수 다이버시티를 얻을 수 있는 복사본 위치의 예를 보이고 있는 도면이다. 10 is a diagram showing an example of a copy position to obtain the maximum frequency diversity according to an embodiment of the present invention.
상기 도 10을 참조하면, 상기에서 설명한 바와 같이 모든 부반송파들이 N/2만큼씩 이격된 위치의 부반송파에 복사본을 실어 전송한다. 상기 도 10에서 부반송파들의 개수가 8개이기 때문에, 즉 N = 8이기 때문에, 8/2만큼씩 이격된 위치, 즉 4개의 부반송파만큼 이격된 위치의 부반송파 위치에 복사본이 실린다. 즉, 첫 번째 부반송파의 복사본은 다섯번째 부반송파의 복사본에 실려 전송되며, 두 번째 부반송파의 복사본은 여섯번째 부반송파의 복사본에 실려 전송되며, 이런식으로 여덟 번째 부반송파의 복사본은 네 번째 부반송파의 복사본에 실려 전송된다. Referring to FIG. 10, as described above, all subcarriers are transmitted by carrying a copy on a subcarrier in a position spaced apart by N / 2. In FIG. 10, since the number of subcarriers is 8, that is, N = 8, a copy is carried at a subcarrier position of a position separated by 8/2, that is, a position separated by 4 subcarriers. That is, a copy of the first subcarrier is carried on a copy of the fifth subcarrier, a copy of the second subcarrier is carried on a copy of the sixth subcarrier, and so on, a copy of the eighth subcarrier is placed on a copy of the fourth subcarrier. Is sent.
한편, 상기 도 9에서는 채널들 각각에 대한 전력 지연 프로파일이 일정할 경우에 0번째 부반송파에 대한 부반송파들간의 상관성을 설명하였으며, 다음으로 도 14를 참조하여 채널들 각각이 전력 지연 프로파일이 일정하지 않을 경우 부반송파들간의 상관성을 설명하기로 한다. Meanwhile, FIG. 9 illustrates the correlation between subcarriers for the 0 th subcarrier when the power delay profile of each channel is constant. Next, referring to FIG. 14, the power delay profile of each channel is not constant. In this case, correlation between subcarriers will be described.
상기 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 0, 52, 204 번째 부 반송파에 대한 부 반송파들간의 상관성을 보이고 있는 도면이다. 14 is a diagram illustrating the correlation between subcarriers with respect to the 0, 52, and 204 th subcarriers according to an embodiment of the present invention.
상기 도 14를 참조하면, 채널들 각각이 전력 지연 프로파일이 일정하지 않기 때문에 최소의 상관성을 가지는 점이 가운데 부반송파가 아님을 알 수 있다. 그 이유는 상기에서 설명한 바와 같이 채널들 각각의 전력 지연 프로파일이 일정하지 않기 때문이며, 0번째 부반송파와 최소의 상관성을 가지는 부 반송파의 위치의 차가 순환회전량 d가 된다. 그러므로 상기 해당 부반송파와 최소의 상관성을 가지는 부반송파의 위치를 순환회전량 d로 설정하여 송신기측으로 피드백(feedback) 전송하고, 상기 송신기측에서는 상기 수신한 최소의 상관을 가지는 부반송파의 위치를 가지고 설정한 순환회전량 d를 가지고서 복사본 심벌을 순환 회전시켜서 시공간 주파수 다이버시티 과정을 수행하게 된다.Referring to FIG. 14, it can be seen that each channel has a minimum correlation because the power delay profile is not constant. The reason is that the power delay profile of each of the channels is not constant as described above, and the difference between the positions of the subcarriers having the minimum correlation with the 0 th subcarrier becomes the cyclic rotation amount d. Therefore, the position of the subcarrier having the minimum correlation with the corresponding subcarrier is set to the cyclic rotation amount d to transmit feedback to the transmitter, and the transmitter sets the cycle having the position of the subcarrier having the received minimum correlation. The spatiotemporal frequency diversity process is performed by rotating the copy symbol with the total amount d.
그러면 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(1) 시공간-주파수 블록 부호의 부호화 장치(1) an apparatus for encoding space-time block codes
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템의 송신기 구조를 보이고 있는 도면이다.3 is a diagram illustrating a transmitter structure of a mobile communication system using an OFDM scheme according to an embodiment of the present invention.
상기 도 3을 참조하면, 시공간-주파수 블록 부호는 최대 주파수 다이버시티 이득과 함께 최대 공간 다이버시티를 얻기 위해 시공간 블록 부호를 이용한다. 그러므로 두 개의 전송 안테나들을 사용하는 시공간-주파수 블록 부호의 부호화 과정은 다음과 같다.Referring to FIG. 3, the space-time block code uses a space-time block code to obtain maximum space diversity with maximum frequency diversity gain. Therefore, the encoding process of space-time block code using two transmit antennas is as follows.
전송하고자 하는 데이터(310)가 입력되면, 상기 입력된 데이터(310)는 변조기(312)로 입력되어 N개의 부 반송파들만큼을 버퍼링한 하나의 OFDM 심벌 s가 출력된다. 상기 변조기(312)로부터 출력되는 OFDM 심벌 s는 하기 <수학식 19>와 같이 표현된다.When the
시공간 블록 부호를 적용하기 앞서, 최대 주파수 다이버시티를 얻기 위해 복사본 발생기(Replica Generator)(314)를 사용하여 두 개의 OFDM 심벌들을 발생시킨다. 즉, 상기 변조기(312)로부터 출력되는 상기 OFDM 심벌 s는 상기 복사본 발생기(314)로 입력되고, 상기 복사본 발생기(314)는 서로 다른 두 개의 OFDM 심벌들을 출력한다. 상기 복사본 발생기(314)로부터 출력되는 두 개의 OFDM 심벌들 중 하나의 OFDM 심벌은 원래의 OFDM 심벌 s 그대로를 사용하고, 나머지 하나의 OFDM 심벌은 상기 <수학식 17>에 의해 순환 회전량 d를 계산하여 상기 <수학식 18>에 대입함으로써 상기 OFDM 심벌 s를 순환 회전시킨 것이다. 즉, 상기 복사본 발생기(314)에서 출력하는 두 개의 OFDM 심벌들은 X1, X2가 되며, 상기 X1, X2는 다음과 같이 표현된다.Prior to applying the space-time block code, two OFDM symbols are generated using a
, ,
그러면 여기서 상기 순환 회전량 d를 계산하는 과정을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.Next, a process of calculating the circulating rotation amount d will be described with reference to FIG. 7.
상기 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기 동작 과정을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 7을 참조하면, 먼저 710단계에서 상기 송신기는 상기 OFDM 심벌 s에 대한 순환 회전량 d를 계산한 후 712단계로 진행한다. 상기 712단계에서 상기 송신기는 상기 OFDM 심벌 s를 상기 계산한 순환 회전량 d만큼 심벌 벡터(symbol vector)를 회전시켜 복사본을 생성하고 714단계로 진행한다. 여기서, 상기 OFDM 심벌 s에 대한 순환 회전량 d를 결정하는 710 단계 및 결정된 순환 회전량 d를 가지고 상기 OFDM 심벌 s에 대한 복사본을 생성하는 712단계의 구체적인 동작 과정 및 구성은 도 5에 나타내었다. 한편, 상기 채널들 각각에 대한 전력 지연 프로파일이 일정하지 않을 경우에는 상기 순환 회전량 d를 상기 710단계에서 결정하는 방식과는 상이한 방식으로, 즉 최소 상관도를 가지는 부반송파의 위치를 기준으로 결정하고, 그 결정된 순환 회전량 d를 송신기로 피드백시키기 위해 상기 순환 회전량 d를 결정하는 순환 회전량 결정기(516)에 저장하도록 한다. 그래서, 상기 송신기의 복사본 발생기(314)에서 상기 OFDM s는 순환 회전량 d 만큼 순환 회전되어 복사본으로 생성된다.7 is a diagram illustrating a transmitter operation process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, in
상기 도 5는 도 3의 복사본 발생기(314)의 상세 구성을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 5를 참조하면, 상기 변조기(312)로부터 출력되는 OFDM 심벌 s는 버퍼(buffer)(512)로 입력되어 저장된다. 한편, 상기 버퍼(512)에 저장된 OFDM 심벌 s는 상기 복사본 발생기(314)의 하나의 출력 X1로 상기 시공간 블록 부호 부호화기(316)로 제공된다. 한편, 상기 버퍼(512)에 저장된 OFDM 심벌 s는 순환 회전기(514)로 제공된다. 상기 순환 회전기(514)는 순환 회전량 결정기(516)에 의해 결정된 순환 회전량 d에 의해 상기 OFDM 심벌 s를 순환 회전시켜 상기 복사본 발생기(314)의 두 번째 출력 X2로 상기 시공간 블록 부호 부호화기(316)로 제공한다. 상기 도 5에서는 상기 순환 회전량 결정기(516)에 의해 결정된 순환 회전량 d를 카운터(counter)(518)로 제공하고, 상기 카운터(518)에 의해 상기 순환 회전량 d만큼이 카운트되도록 하는 구성을 제안하고 있다. 하지만, 상기 카운터(518)는 필수 구성이라 할 수는 없을 것이다. 즉, 상기 순환 회전량 결정기(516)에 의해 결정된 순환 회전량 d가 상기 순환 회전기(514)로 제공되어 상기 버퍼(512)에 저장되어 있는 OFDM 심벌 s를 순환 회전시켜 출력하도록 구현하는 것이 바람직할 것이다.5 is a diagram illustrating a detailed configuration of the
이렇게 상기 복사본 발생기(314)를 거쳐 발생된 두 개의 OFDM 심벌들 X1과 X2는 상기 시공간 블록 부호 부호화기(316)로 입력되고, 상기 시공간 블록 부호 부호화기(316)는 시공간 블록 부호에 의한 부호화를 수행한다. 상기 시공간 블록 부호로 부호화를 수행하는 과정은 상기 도 7의 714단계에서 수행된다. 상기 복사본 발생기(314)로부터 출력되는 두 개의 OFDM 심벌들 X1과 X2에 시공간 블록 부호를 적용하면 하기 <수학식 20>에 보여지고 있는 바와 같이 상기 두 OFDM 심벌들이 매핑된다.Two OFDM symbols X 1 and X 2 generated through the
상기 <수학식 20>에 의해 매핑된 두 OFDM 심벌들은 OFDM 방식을 사용하는 송신기의 통상적인 구성들을 통해 각 안테나로 보내진다. 즉, 상기 시공간 블록 부호 부호화기(316)로부터 출력되는 두 개의 OFDM 심벌들은 각각 제1역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 "IFFT"라 칭하기로 한다)기(318)와 제2IFTT기(320)로 입력된다. 상기 제1IFFT기(318)와 제2IFFT기(320) 각각은 상기 시공간 블록 부호화기(316)에서 출력한 OFDM 심벌을 IFFT처리한 후 제1보호구간(guard interval) 삽입기(322)와 제2보호구간 삽입기(324)로 출력한다. 상기 제1보호구간 삽입기(322)는 상기 제1IFFT기(318)에서 출력한 신호에 보호구간을 삽입하여 제1RF 처리기(326)로 출력하고, 상기 제2보호구간 삽입기(324)는 상기 제2IFFT기(320)에서 출력한 신호에 보호구간을 삽입하여 제2RF 처리기(328)로 출력한다. 상기 제1RF 처리기(326)와 제2RF처리기(328)들 각각은 상기 제1보호 구간 삽입기(322)와 제2보호구간 삽입기(324)에서 출력한 신호를 RF 처리하여 각 안테나(ANT1, ANT2)를 통해 무선 채널로 전송한다.The two OFDM symbols mapped by
한편, 상기 도 5에서는 채널들 각각이 일정한 전력 지연 프로파일을 가지고 있을 경우 순환 회전량 d를 결정하여 복사본을 생성하는 복사본 발생기 구조를 설명하였다. 그러나 상기에서 설명한 바와 같이 채널들 각각이 일정한 전력 지연 프로파일을 가지지 않을 경우에는 상기 도 5에서 설명한 방식으로 순환 회전량 d가 결정되지 않는다. 그래서 상기 채널들 각각이 일정한 전력 지연 프로파일을 가지지 않을 경우 순환 회전량 d를 피드백하는 구조를 도 12을 참조하여 설명하기로 한다.Meanwhile, in FIG. 5, a copy generator structure for generating a copy by determining a cyclic rotation amount d when each of the channels has a constant power delay profile has been described. However, as described above, when each of the channels does not have a constant power delay profile, the cyclic rotation amount d is not determined in the manner described with reference to FIG. 5. Therefore, a structure for feeding back the cyclic rotation amount d when each of the channels does not have a constant power delay profile will be described with reference to FIG. 12.
상기 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템의 수신기에서 추정된 전송 채널의 최소 상호 상관도값을 송신기로 피드백하는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.12 is a diagram schematically illustrating a structure for feeding back a minimum cross-correlation value of a transmission channel estimated by a receiver of a mobile communication system using an OFDM scheme to a transmitter.
상기 도 12를 참조하면, 송신기(1110)가 OFDM 심벌 s에 대해 원본과 복사본 두 개의 OFDM 심벌을 두 개의 안테나들을 통해 전송하면, 수신기(1150)는 상기 두 개의 안테나들을 통해 상기 송신기(1110)에서 전송한 두 개의 OFDM 심벌들을 수신한다. 상기 수신한 두 개의 OFDM 심벌들은 전송 채널 상관도 검출기(1151)로 입력되고, 상기 전송 채널 상관도 검출기(1151)는 상기 수신한 두 개의 OFDM 심벌들을 가지고 전송 채널들에 대한 부반송파간 상관도를 검출한다. 여기서, 상기 검출한 부반송파들간 상관도는 순환 회전량 결정기(1153)로 입력되고, 상기 순환 회전량 결정기(1153)는 전송 채널간 0번째 부반송파와 상호 상관도가 최소값은 부반송파 위치를 순환 회전량 d로 결정한다. 상기 순환 회전량 결정기(1153)는 상기 결정한 순환 회전량 d를 상기 송신기(1110)로 피드백(feedback)한다.Referring to FIG. 12, when the
여기서, 상기 도 12에 도시한 수신기(1150)의 동작 과정을 도 13을 참조하여 설명하기로 한다.Here, an operation process of the
상기 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 송신기에서 피드백된 상호 상관도에 따른 순환 회전량d를 고려하여 수행하는 제어흐름을 도시한 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a control flow performed in consideration of a cyclic rotation amount d according to a cross-correlation feedback fed back by a transmitter of a mobile communication system using an OFDM scheme according to an embodiment of the present invention.
상기 도 13을 참조하면, 먼저 1210단계에서 상기 송신기는 수신기로부터 피드백받은 순환 회전량 d, 즉 전송 채널간 0번째 부반송파와 상호 상관도가 최소값인 부반송파 위치를 가지고 생성한 순환 회전량 d를 결정하고 1220단계로 진행한다. 상기 1220단계에서 상기 송신기는 상기 결정한 순환 회전량 d를 가지고서 입력되는 OFDM 심벌의 심벌 벡터를 순환회전하여 복사본을 생성한 후 1230단계로 진행한다. 상기 1230단계에서 상기 송신기는 상기 원래의 OFDM 심벌과 생성된 복사본을 가지고 시공간 블록 부호화를 수행한 후 1240단계로 진행한다. 상기 1240단계에서 상기 송신기는 상기 시공간 블록 부호화된 두 개의 OFDM 심벌들을 각각 해당하는 안테나의 IFFT기로 출력하고 종료한다. 여기서, 상기 송신기의 각각의 동작에 따른 구성부들의 동작 역시 상기 도 7에서 설명한 구성부들의 동작과 일치하는데 다만 순환 회전량 d가 수신기로부터 피드백된 것을 사용한다는 점에서 차별화된다.Referring to FIG. 13, first, in
(2) 시공간-주파수 블록 부호의 복호화 장치(2) Space-time-frequency block code decoding device
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식을 사용하는 이동통신시스템의 수신기 구조를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 4를 설명하기에 앞서 다음과 같은 점을 유의하여야 한다. 상기 도 4에는 상기 수신기가 다수개의 안테나들, 일 예로 2개의 안테나들, 즉 제1안테나(ANT1)와 제2안테나(ANT2)를 구비하고 있고, 상기 제1안테나(ANT1)를 통해 수신된 신호를 RF 처리하는 제1RF 처리기(410)와, 상기 제2안테나(ANT2)를 통해 수신된 신호를 RF 처리하는 제2RF 처리기(412)를 구비하고 있다. 또한, 상기 수신기는 상기 제1RF 처리기(410)에서 출력한 신호를 입력하여 보호구간을 제거하는 제1보호구간 제거기(414)와, 상기 제2RF 처리기(412)에서 출력한 신호를 입력하여 보호구간을 제거하는 제2보호구간 제거기(416)를 구비하고 있고, 상기 제1보호구간 제거기(414)에서 출력한 신호를 FFT처리하는 제1FFT기(418)과, 상기 제2보호구간 제거기(416)에서 출력한 신호를 FFT처리하는 제2FFT기(420)를 구비하고 있다. 그러나 상기 수신기는 하나의 안테나만을 구비하여 본 발명에 따른 수신 동작을 수행할 수 있으며, 또한 다수개의 안테나들을 구비하여 본 발명에 따른 수신 동작을 수행할 수 있음은 물론이다. 즉, 상기 도 4에 도시되어 있는 제1안테나(ANT1)와, 제1RF 처리기(414)와, 제1FFT기(418)는 상기 수신기가 한 개의 안테나를 구비하고 있을 경우의 구조에 해당하며, 상기 제1안테나(ANT1)와, 제1RF 처리기(414)와, 제1FFT기(418) 뿐만 아니라 제2안테나(ANT2)와, 제2RF 처리기(416)와, 제2FFT기(420)를 함께 구비하고 있을 경우에는 상기 수신기가 2개의 안테나를 구비하고 있을 경우의 구조에 해당한다.4 is a diagram illustrating a receiver structure of a mobile communication system using an OFDM scheme according to an embodiment of the present invention. Before describing FIG. 4, the following points should be noted. In FIG. 4, the receiver includes a plurality of antennas, for example, two antennas, that is, a first antenna ANT1 and a second antenna ANT2, and a signal received through the first antenna ANT1. A
상기 도 4를 참조하면, N개의 부 반송파들을 갖는 OFDM 방식의 이동통신시스템의 수신기에서 FFT기들(418,420) 각각을 거친 신호는 하기 <수학식 21>과 같이 행렬식으로 표현할 수 있다.Referring to FIG. 4, a signal passing through each of the
상기 <수학식 21>에서, r은 N×1 수신 심벌 벡터, X는 N×1 전송 심벌 벡터, n은 N×1 잡음 벡터를 나타내고, H는 채널의 주파수 응답을 나타내는 N×N 대각 행렬이다. In
1) 수신안테나가 1개일 경우1) When there is one receiving antenna
OFDM 방식의 이동통신시스템의 특성으로 다중 경로 페이딩 채널을 거치더라도 FFT기들(418, 420)을 거친 수신 신호는 상기 <수학식 21>에 의해 채널의 주파수 응답과 전송 신호의 단순한 곱의 형태로 나타난다. 그러므로 시공간-주파수 블록 부호화된 신호는 하기< 수학식 22>와 같이 표현할 수 있다.As a characteristic of an OFDM mobile communication system, a received signal passing through the
상기 <수학식 22>에서, 위 첨자로 표현된 *는 각 행렬 성분들을 복소 공액(complex conjugate)시키는 연산자이다. 그리고, H1, H2는 각 송신안테나들과 수신안테나 사이에 해당하는 채널의 주파수 응답의 대각 행렬이고, X1, X2는 각각 전송 심벌 벡터이다.In Equation 22, * denoted by superscript is an operator that complex conjugates each matrix component. H 1 and H 2 are diagonal matrices of the frequency response of the channel corresponding to each of the transmission antennas and the reception antennas, and X 1 and X 2 are transmission symbol vectors, respectively.
한편, 상기 FFT기들(418,420)로부터 출력되는 수신신호는 도 6의 컨트롤러(controller)(601)로 제공되며, 상기 수신신호는 다중경로 채널별로 구분되어 해당 버퍼들(603,605) 각각으로 입력된다. 상기 버퍼들(603,605)은 시간축상에서 구분되는 수신신호들을 저장하며, 소정 단위의 수신신호가 저장되면 이를 시공간 블록 부호 부호화기(422)로 출력한다. 상기 버퍼들(603,605)로부터 출력되는 수신신호는 r1, r2로 구분하고 있다. 상기 수신신호를 구분하는 인덱스, 즉 r1, r2에서 하 첨자로 표시한 숫자는 시간 인덱스에 해당한다. 한편, 상기 r1과 상기 r2는 시공간 블록 부호의 사용에 의해 송신기에서 구분되고 있는 X1과 X2가 혼합된 신호이다.Meanwhile, the received signals output from the
따라서, 시공간 블록 부호 복호화기(422)에 의해 도 8의 816단계를 수행함으로서 복호화된 신호는 시공간 블록 부호의 직교성에 의하여 채널 행렬 의 허미시안(hermitian)을 곱하여 하기 <수학식 23>과 같이 얻어진다.Accordingly, the signal decoded by performing the space-time
상기 <수학식 23>에서 복호된 심벌 벡터 와 에서 상기 는 상기 을 순환 회전시켜 발생시킨 것이므로, 도 6의 역순환 회전기(612)는 상기 도 8의 818단계에서 상기 를 상기 송신기에서 수행된 순환 회전의 역동작으로서 상기 순환 회전량 d만큼 역 순환 회전시킨다. 상기 역 순환 회전을 위해서는 역 순환 회전할 역 순환 회전량 d가 요구된다. 상기 역 순환 회전량 d는 순환 회전량 결정기(616)에 의해 결정된다. 상기 역 순환 회전량은 상기 도 8의 810단계에서 수행된다. 상기 역 순환 회전시켜 발생된 심벌 의 각 부 반송파는 하기 <수학식 24>와 같이 나타난다.The symbol vector decoded in Equation 23 Wow From above Above Is generated by circular rotation, the
그러므로 상기 <수학식 23>에 의해 잡음 성분을 제외한 상기 는 역 순환 회전에 의해 하기 <수학식 25>와 같이 실제 전송된 OFDM 심벌 s로 표현할 수 있다.Therefore, the equation excluding the noise component by Equation 23 Can be expressed by the actual transmitted OFDM symbol s by Equation 25 by reverse rotation.
상기 과 상기 가 똑같은 전송 심벌 벡터 s를 포함하고 있으므로, 상기 두 벡터를 더한 심벌 벡터의 k 번째 부 반송파는 하기 <수학식 26>과 같이 표현된다. remind And said Contains the same transmission symbol vector s, so the two vectors plus the symbol vector The kth subcarrier of is expressed by Equation 26 below.
여기서, 이다.here, to be.
상기 과 상기 는 상기 도 6의 가산기(614)에 의해 가산되며, 상기 가산 과정은 상기 도 8의 820단계에서 수행된다.remind And said 6 is added by the
일반적으로 다중 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서 각 안테나들간의 채널은 서로 독립적이다. 그러므로, H1과 H2는 서로 독립이다. 따라서, 상기 <수학식 26>에서 H1(k)와 H2(k)는 서로 독립적이고, 과 도 서로 독립적이다. 또한, 상기 <수학식 17>에서 순환 회전량 d 값은 각 부 반송파들간 채널이 서로 독립이 되도록 정해졌으므로, H1(k)와 도 서로 독립적이다. 그리고, H2(k)와 도 서로 독립적이다. 그러므로 상기 <수학식 26>에서 전송 신호 s(k)는 2차의 공간 다이버시티 이득과 2차의 주파수 다이버시티 이득으로 전체 4차의 다이버시티 이득을 얻는다는 것을 보여준다.In general, in a mobile communication system using multiple antennas, channels between antennas are independent of each other. Therefore, H 1 and H 2 are independent of each other. Therefore, in Equation 26, H 1 (k) and H 2 (k) are independent of each other, and Are also independent of each other. In addition, in Equation 17, the cyclic rotation amount d is determined such that channels between subcarriers are independent of each other, so that H 1 (k) and Are also independent of each other. And H 2 (k) and Are also independent of each other. Therefore, in Equation 26, the transmission signal s (k) shows that the fourth-order diversity gain is obtained with the second-order spatial diversity gain and the second-order frequency diversity gain.
따라서, 송신안테나 2개만으로 송신안테나를 4개 사용한 시공간 블록 부호를 적용한 OFDM 방식의 이동통신시스템과 동일한 성능을 내게 된다. 이렇게 시공간 블록 부호 복호화기(422)에 의해 시공간-주파수 블록 부호의 복호화가 이루어진 후 주파수 다이버시티 결합기(424)를 통해 복호화 과정을 마친 신호는 상기 도 8의 822단계에서 복조기(426)의 입력으로 제공되어 복조화 과정이 이루어진다. 상기 복조기(426)에 의한 복조 과정은 하기 <수학식 27>에 의해 수행될 수 있다.Therefore, the same performance as that of the OFDM communication system using the space-time block code using four transmission antennas with only two transmission antennas is achieved. After decoding the space-time block code by the space-time
상기 <수학식 27>에 의해 출력 데이터 가 결정된다.
Output data by Equation 27 Is determined.
2) 수신안테나가 NR 개인 경우2) When the receiving antenna is N R
시공간 블록 부호의 경우와 비슷하게, 각 수신안테나들마다 수신 신호들을 시공간 블록 부호의 복호화 방법으로 복호화한 다음, 각 안테나들마다 복호화된 신호들을 합하게 된다. 이는 하기 <수학식 28>로 표현될 수 있다.Similar to the case of the space-time block code, the received signals are decoded for each receiving antenna by the method of decoding the space-time block code, and then the decoded signals are summed for each antenna. This may be represented by Equation 28 below.
상기 <수학식 28>에서, H1m과 H2m은 각각 첫 번째 안테나와 m 번째 안테나 사이의 채널의 주파수 응답과 두 번째 안테나와 m 번째 안테나 사이의 채널의 주파수 응답을 나타낸다. 그러므로 상기 <수학식 28>에서 시공간 블록 부호에 의해 부호화된 신호는 상기 <수학식 23>의 식이 NR 개만큼 더해진 형태로 얻어진다. 각 수신 안테나사이의 채널이 서로 독립적이므로 공간 다이버시티 이득은 2NR이 된다. 다음으로는 전술한 수신안테나가 1개인 경우와 똑같은 과정으로 주파수 다이버시티가 결합된다. 따라서 수신안테나가 NR 개인 경우, 두 개의 전송 안테나를 사용하는 시공간-주파수 블록 부호는 2×2NR의 다이버시티 이득을 얻는다.In Equation 28, H 1m and H 2m represent the frequency response of the channel between the first antenna and the m-th antenna, and the frequency response of the channel between the second and m-th antennas, respectively. Therefore, the signal encoded by the space-time block code in Equation 28 is obtained by adding N R equations of Equation 23. Since the channels between the receiving antennas are independent of each other, the spatial diversity gain is 2N R. Next, frequency diversity is combined in the same process as in the case of one reception antenna described above. Therefore, if the reception antenna is N R , the space-time-frequency block code using two transmit antennas obtains a diversity gain of 2 × 2N R.
상기 수신안테나가 NR 개인 경우 경우에 있어 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 구성은 도 11에 보이고 있는 바와 같다. 상기 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 NR개의 수신안테나에 대한 복호화를 수행하는 수신기 구조를 도시한 도면이다.In the case where the reception antenna is N R, the configuration of the receiver according to the embodiment of the present invention is as shown in FIG. 11. FIG. 11 illustrates a receiver structure for decoding N R reception antennas according to an embodiment of the present invention.
상기 도 11을 참조하면, 컨트롤러(1101)는 상기 도 4에 도시되어 있는 FFT기들(418,420)로부터 제공되는 시공간 블록 부호에 의해 부호화된 심벌을 다중경로 채널별 및 수신 시간축에 의해 구분하며, 상기 구분된 심벌별로 해당 버퍼들(1102)로 분배한다. 상기 컨트롤러(1101)로부터 분배된 심벌들은 해당 버퍼(1102)로 제공되며, 각 버퍼(1102)들은 소정 크기의 심벌들이 저장되면 이를 해당 시공간 블록 부호 복호기(1103)로 제공한다. 이때, 상기 버퍼로부터 출력되는 심벌들은 r11, r21,..., r1m, r2m으로 구분된다. 상기 심벌들의 표시에서 하 첨자의 앞의 숫자는 시간 인덱스에 해당하며, 뒤의 숫자는 다중경로 채널을 지정하는 인덱스이다. 한편, 상기 시공간 블록 부호 복호기들(1103)은 상기 수신안테나의 개수인 MR과 동일한 개수로 구비된다. 상기 복수개의 시공간 블록 부호 복호기들(1103)로부터 출력되는 변조심벌들은 복소 합산기(1104)로 제공되며, 하나의 변조심벌로 합산되어 출력된다. 상기 복소 합산기(1104)에 의해 출력되는 변조심벌을 처리하는 이후 동작은 전술한 수신안테나가 하나인 경우와 동일한 과정에 의해 처리된다.Referring to FIG. 11, the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 시공간-주파수 부호화/복호화 장치 및 방법은 복잡도의 큰 증가 없이 1개 또는 2개의 전송 안테나만으로 2개 또는 4개의 전송 안테나들을 사용하는 것과 동일한 성능을 낼 수 있다. 본 발명에서는 공간 다이버시티 뿐만 아니라 주파수 다이버시티를 최대한 활용하는 전송 다이버시티 기법으로 1개 또는 2개의 전송 안테나만으로 2차 또는 4차의 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 그러므로 전송 안테나의 증가로 인한 복잡도의 증가 없이 간단한 순환회전과 같은 선형 연산만으로도 성능 개선 효과가 크다. 더욱이 기존의 시공간 블록 부호를 사용하는 OFDM 방식의 이동통신시스템과 완벽한 호환성을 유지하므로 기존의 이동통신시스템을 충분히 활용하면서도 성능 개선을 할 수 있다. 또한 다중 경로 페이딩 채널에 강한 특성과 안테나들간의 상관성이 큰 채널 환경에서는 기존의 이동통신시스템에 비해 더 큰 성능 향상을 보인다. 뿐만아니라 채널들 각각이 전력 지연 프로파일이 일정하지 않을 경우에도 수신기에서 전송 채널 추정을 통한 상관도에 따라 순환 회전량을 추정하여 송신기측으로 피드백 시켜 이상적인(ideal) 환경이 아닐 경우, 즉 일반 무선 채널과 같은 환경에서도 공간 다이버시티 및 주파수 다이버시티 효과를 최대화시킨다는 이점을 가진다. 그러므로 앞으로의 이동통신시스템에 적용되어 시스템의 성능을 향상시킬 기법으로 본 발명이 사용될 것이다.As described above, the apparatus and method for space-time encoding / decoding according to the present invention can achieve the same performance as using two or four transmission antennas with only one or two transmission antennas without a great increase in complexity. In the present invention, the diversity gain of the second or fourth order can be obtained using only one or two transmit antennas by a transmission diversity scheme that utilizes not only spatial diversity but also frequency diversity. Therefore, the linear performance such as simple circular rotation can improve the performance without increasing the complexity due to the increase of the transmit antenna. In addition, since it maintains perfect compatibility with the OFDM-based mobile communication system using a space-time block code, the performance can be improved while fully utilizing the existing mobile communication system. In addition, in the channel environment where the strong characteristics of the multipath fading channel and the antennas are highly correlated, the performance improvement is larger than that of the conventional mobile communication system. In addition, even if the power delay profile of each channel is not constant, the receiver estimates the cyclic rotation amount according to the correlation through the transmission channel estimation and feeds it back to the transmitter so that it is not an ideal environment. The same environment has the advantage of maximizing spatial diversity and frequency diversity effects. Therefore, the present invention will be used as a technique to be applied to the future mobile communication system to improve the performance of the system.
Claims (31)
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003544952A JP3962020B2 (en) | 2001-11-10 | 2002-11-11 | Spatio-temporal-frequency encoding / decoding apparatus and method in orthogonal frequency division multiplexing mobile communication system |
CNB028043111A CN1290281C (en) | 2001-11-10 | 2002-11-11 | Apparatus and method for coding/decoding of STTD in OFDM mobile communication system |
AU2002348618A AU2002348618B2 (en) | 2001-11-10 | 2002-11-11 | STFBC coding/decoding apparatus and method in an OFDM mobile communication system |
DE60217706T DE60217706T2 (en) | 2001-11-10 | 2002-11-11 | STFBC CODING / DECODING DEVICE AND METHOD IN AN OFDM MOBILE COMMUNICATION SYSTEM |
CA002434123A CA2434123C (en) | 2001-11-10 | 2002-11-11 | Stfbc coding/decoding apparatus and method in an ofdm mobile communication system |
EP02782011A EP1442545B1 (en) | 2001-11-10 | 2002-11-11 | Stfbc coding/decoding apparatus and method in an ofdm mobile communication system |
PCT/KR2002/002103 WO2003043245A1 (en) | 2001-11-10 | 2002-11-11 | Stfbc coding/decoding apparatus and method in an ofdm mobile communication system |
US10/291,971 US7301890B2 (en) | 2001-11-10 | 2002-11-12 | STFBC coding/decoding apparatus and method in an OFDM mobile communication system |
US11/873,251 US7693041B2 (en) | 2001-11-10 | 2007-10-16 | STFBC coding/decoding apparatus and method in an OFDM mobile communication system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010069994 | 2001-11-10 | ||
KR20010069994 | 2001-11-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20030038289A KR20030038289A (en) | 2003-05-16 |
KR100866195B1 true KR100866195B1 (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=29568895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020020003204A KR100866195B1 (en) | 2001-11-10 | 2002-01-19 | Stfbc coding/decoding apparatus and method in ofdm mobile communication |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100866195B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013122377A1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-22 | 엘지전자 주식회사 | Method for transmitting data units in wireless lan systems and apparatus for supporting same |
KR102332508B1 (en) | 2020-06-29 | 2021-11-29 | 대구대학교 산학협력단 | Signal transmission method of space-frequency block coded single side band single carrier frequency division multiple access system |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100449225B1 (en) * | 2002-01-19 | 2004-09-22 | 학교법인 성균관대학 | Transmission Diversity Apparatus In Radio Communication System |
KR101049113B1 (en) * | 2004-02-12 | 2011-07-15 | 엘지전자 주식회사 | Transmission Diversity Method of Mobile Communication System |
KR100591904B1 (en) | 2004-03-18 | 2006-06-20 | 한국전자통신연구원 | A diversity transmitter-receiver in CDMA system using space-time code, and a method thereof |
KR100671231B1 (en) * | 2004-06-21 | 2007-02-28 | 삼성전자주식회사 | APPARATUS AND METHOD OF SPACE TIME BLOCK CODE FOR even TX ANTENNAS WITH FULL RATE AND FULL DIVERSITY |
KR100617757B1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-08-28 | 학교법인 포항공과대학교 | Method and apparatus for transceiving in a orthogonal frequency division multiplexing access system of using array antenna |
KR100809551B1 (en) * | 2005-03-08 | 2008-03-04 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | An apparatus and a method for transmission which encoding a message with spact-time turbo code using feedback bit in mobile communication system |
KR100800806B1 (en) * | 2005-12-30 | 2008-02-01 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for transmitting/receiving signal in a wireless communication system |
WO2008056856A1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method for generating symbol for multiple antennas |
KR100817497B1 (en) | 2006-03-10 | 2008-03-27 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for generating simbol for multiple antennas |
KR100969771B1 (en) * | 2007-01-31 | 2010-07-13 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for transmitting and receiving a signal in a communication system |
JP5578617B2 (en) * | 2010-10-18 | 2014-08-27 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ | Transmission method, transmission device, reception method, and reception device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1045543A2 (en) * | 1999-04-15 | 2000-10-18 | British Broadcasting Corporation | Diversity reception method and diversity receivers used with OFDM signals |
JP2001268049A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Data transmission system and data transmission method |
-
2002
- 2002-01-19 KR KR1020020003204A patent/KR100866195B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1045543A2 (en) * | 1999-04-15 | 2000-10-18 | British Broadcasting Corporation | Diversity reception method and diversity receivers used with OFDM signals |
JP2001268049A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Data transmission system and data transmission method |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013122377A1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-22 | 엘지전자 주식회사 | Method for transmitting data units in wireless lan systems and apparatus for supporting same |
US9497000B2 (en) | 2012-02-14 | 2016-11-15 | Lg Electronics Inc. | Method for transmitting data units in wireless LAN systems and apparatus for supporting same |
KR102332508B1 (en) | 2020-06-29 | 2021-11-29 | 대구대학교 산학협력단 | Signal transmission method of space-frequency block coded single side band single carrier frequency division multiple access system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20030038289A (en) | 2003-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3962020B2 (en) | Spatio-temporal-frequency encoding / decoding apparatus and method in orthogonal frequency division multiplexing mobile communication system | |
JP2005510126A6 (en) | Spatio-temporal-frequency encoding / decoding apparatus and method in orthogonal frequency division multiplexing mobile communication system | |
US7974359B2 (en) | Methods and apparatus for mitigating multi-antenna correlation effect in communication systems | |
TWI390885B (en) | Time varying cyclic delay diversity of ofdm | |
US6377632B1 (en) | Wireless communication system and method using stochastic space-time/frequency division multiplexing | |
EP1338110B1 (en) | Methods and arrangements in a telecommunications system | |
KR100434473B1 (en) | Apparatus for decoding channel and method thereof in orthogonal frequency division multiplexing system | |
KR100922980B1 (en) | Apparatus and method for channel estimation in an ofdm system using multiple antenna | |
KR100849338B1 (en) | Apparatus and method for coding/decoding of sttd in ofdm mobile communication system | |
JP4287777B2 (en) | Transmitting apparatus and receiving apparatus | |
WO2003052991A2 (en) | A method and system of operating a coded ofdm communication system | |
KR100584439B1 (en) | Apparatus and method for interference cancellation of ofdm system using multiple antenna | |
KR100866195B1 (en) | Stfbc coding/decoding apparatus and method in ofdm mobile communication | |
JP2006067070A (en) | Mimo system receiving method and receiver | |
US20050152267A1 (en) | Apparatus and method for canceling interference signal in an orthogonal frequency division multiplexing system using multiple antennas | |
EP1573936B1 (en) | Apparatus and method for cyclic delay diversity | |
KR101225649B1 (en) | Apparatus and method for channel estimation in multiple antenna communication system | |
Nouda et al. | A single carrier block transmission scheme with scattered pilots for high-order modulation in fast fading channel | |
Deshmukh et al. | INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRONICS AND COMMUNICATION ENGINEERING & TECHNOLOGY (IJECET) | |
Asif et al. | Performance analysis of MIMO-OFDM communication system | |
Kumar | Reliable and resilient transmission of STBC over scattering environment | |
KR20090056729A (en) | Mimo(multiple input multiple output) ofdm system, data transmitting method and data receiving method in mimo ofdm system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120927 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130927 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140929 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150925 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160929 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170927 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |