KR20060043800A

KR20060043800A - Apparatus and method of space time frequency block code for increasing performance

Info

Publication number: KR20060043800A
Application number: KR1020050019850A
Authority: KR
Inventors: 채찬병; 노원일; 정홍실; 박동식; 김재열; 오정태; 고균병; 윤성렬
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-05-15
Also published as: KR20060092880A; RU2007105882A; CN101006658B; KR100774290B1; CN101006659B; RU2007105883A; RU2340100C1; RU2337483C1; KR100688119B1; CN101006658A; CN101006659A

Abstract

본 발명은 복수개의 송신 안테나들을 사용하는 통신시스템의 송신기에서 시공간 주파수 블록 부호화 장치에 관한 것으로, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 복수개의 송신 안테나를 통해 전송하는 방식에서 시공간 주파수 블록 부호의 성능을 향상시키기 위하여 수신기에서 보내는 피드백 정보를 이용하거나 자체적으로 일련의 규칙을 갖는 매트릭스를 이용하는 장치를 제안한다.The present invention relates to an apparatus for space-time frequency block encoding in a transmitter of a communication system using a plurality of transmitting antennas. The present invention relates to performance of a space-time frequency block code in a method of transmitting an input symbol string through a plurality of transmitting antennas according to a predetermined rule. To improve, we propose an apparatus that uses the feedback information sent from the receiver or uses a matrix with its own set of rules.

시공간 주파수 믈록 부호화, 피드백 정보, 성능 Space-time frequency block coding, feedback information, performance

Description

Apparatus and method for spatiotemporal frequency block coding for performance improvement {APPARATUS AND METHOD OF SPACE TIME FREQUENCY BLOCK CODE FOR INCREASING PERFORMANCE}

도 1은 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.1 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 구성을 도시하는 도면.2 is a diagram illustrating a configuration of a receiver in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the prior art.

도 3은 종래기술에 따른 Giannakis가 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme proposed by Giannakis according to the prior art.

도 4는 종래기술에 따른 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 4개의 송신 안테나들을 사용하며, 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.4 is a diagram illustrating the configuration of a transmitter in a mobile communication system using four transmission antennas proposed by Jeong Tae-jin and Jeon, Hoon-hoon, a research team according to the prior art, and using a space-time block coding scheme.

도 5는 Sundar Ragan 그룹의 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.5 is a diagram illustrating the configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme of the Sundar Ragan group.

도 6은 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 나타내는 도면. 6 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time frequency block coding scheme according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통 신시스템에서 수신기의 구성을 나타내는 도면.7 is a diagram showing the configuration of a receiver in a mobile communication system using a space-time frequency block coding scheme according to the present invention.

도 8은 시공간 주파수 블록 부호 매퍼의 동작을 나타내는 도면.8 illustrates the operation of a space-time frequency block code mapper.

도 9는 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 동작 흐름도. 9 is a flowchart illustrating an operation of a transmitter in a mobile communication system using a space-time frequency block coding scheme according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 동작 흐름도.10 is a flowchart illustrating an operation of a receiver in a mobile communication system using a space-time frequency block coding scheme according to the present invention.

본 발명은 무선통신 시스템의 송신 안테나 다이버시티 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 복수의 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 복수개의 송신 안테나를 통해 전송하는 방식에서 시공간 주파수 블록 부호의 성능을 향상시키기 위한 시공간 주파수 블록 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for transmitting antenna diversity in a wireless communication system. In particular, in a mobile communication system using a plurality of antennas, a method of transmitting an input symbol string through a plurality of transmitting antennas according to a predetermined rule is provided. The present invention relates to a space-time frequency block encoding apparatus and method for improving the performance of space-time frequency block code.

통신에서 가장 근본적인 문제는 채널(channel)을 통하여 얼마나 효율적이고 신뢰성 있게(reliably) 데이터(data)를 전송할 수 있느냐 하는 것이다. 최근에 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 이동 통신 시스템에서는 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하고 전송할 수 있는 고속 통신 시스템이 요구됨에 따라 시스템에 적절한 채널 부호화 방식을 사용 하여 시스템의 효율을 높이는 것이 필수적이다.The most fundamental problem in communication is how efficiently and reliably data can be transmitted over a channel. The next generation multimedia mobile communication system, which is being actively studied in recent years, needs a high-speed communication system capable of processing and transmitting a variety of information such as video and wireless data beyond the initial voice-oriented service. It is essential to increase the efficiency of the system.

일반적으로, 이동통신시스템에 존재하는 무선 채널 환경은 유선 채널 환경과 달리 다중 경로 간섭(multipath interference), 쉐도잉(shadowing), 전파 감쇠, 시변 잡음 및 페이딩(fading) 등과 같은 여러 요인들로 인해 불가피한 오류가 발생하여 정보의 손실이 생긴다.In general, the wireless channel environment existing in the mobile communication system is inevitable due to various factors such as multipath interference, shadowing, propagation attenuation, time-varying noise and fading, unlike the wire channel environment. Errors occur and loss of information.

상기 정보 손실은 실제 송신 신호에 심한 왜곡을 발생시켜 상기 이동 통신 시스템의 전체 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 일반적으로 이러한 정보의 손실을 감소시키기 위해 채널의 성격에 따라 다양한 에러 제어 기법 (error-control technique)을 이용하여 시스템의 신뢰도를 높이는데, 이러한 에러 제어 기법 중에 가장 기본적인 방법은 에러 정정 부호(error-correcting code)를 사용하는 것이다.The loss of information causes severe distortion in the actual transmission signal, thereby acting as a factor that degrades the overall performance of the mobile communication system. In general, in order to reduce the loss of such information, various error-control techniques are used to increase the reliability of the system according to the characteristics of the channel. The most basic of the error control techniques is an error-correcting code. correcting code.

또한, 무선통신 시스템에서 다중경로 페이딩을 완화시키기 위해 다이버시티 기술을 사용하는데, 예를들어 시간 다이버시티(time diversity), 주파수 다이버시티(frequency diversity)와 안테나 다이버시티(antenna diversity) 등이 있다. In addition, in a wireless communication system, diversity techniques are used to mitigate multipath fading, for example, time diversity, frequency diversity, and antenna diversity.

상기 안테나 다이버시티 방식은 다중 안테나(multiple antenna)를 사용하는 방식으로서, 상기 안테나 다이버시티 방식은 수신 안테나들을 다수개로 사용하는 수신 안테나 다이버시티 방식과 송신 안테나들을 다수개 사용하는 송신 안테나 다이버시티 방식 및 다수개의 송신 안테나들과 다수개의 수신 안테나들을 사용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO : Multiple Input Multiple Output) 방식으로 분류된다.The antenna diversity scheme uses multiple antennas, the antenna diversity scheme includes a receive antenna diversity scheme using a plurality of receive antennas, a transmit antenna diversity scheme using a plurality of transmit antennas, and It is classified into a multiple input multiple output (MIMO) scheme using a plurality of transmit antennas and a plurality of receive antennas.

여기서, 상기 MIMO 방식은 일종의 시공간 부호화(STC : Space-Time Coding) 방식이며, 상기 시공간 부호화 방식은 미리 설정된 부호화 방식으로 부호화된 신호를 다수개의 송신 안테나들을 사용하여 송신함으로써 시간 영역(time domain)에서의 부호화 방식을 공간 영역(space domain)으로 확장하여 보다 낮은 에러율을 달성하는 방식이다.Here, the MIMO scheme is a kind of space-time coding (STC) scheme, and the space-time coding scheme is transmitted in a time domain by transmitting a signal encoded by a predetermined coding scheme using a plurality of transmitting antennas. It is a method of achieving a lower error rate by extending the coding scheme to the space domain.

한편, 상기 안테나 다이버시티 방식을 효율적으로 적용하기 위해서 제안된 방식들중의 하나인 시공간 블록 부호화(STBC : Space Time Block Coding) 방식은 "Vahid Tarokh" 등에 의해 제안되었으며(Vahid Tarokh, "Space time block coding from orthogonal design," IEEE Trans. on Info., Theory, Vol. 45, pp. 1456-1467, July 1999), 상기 시공간 블록 부호화 방식은 S.M.Alamouti, " A simple transmitter diversity scheme for wireless communication, " IEEE Journal on Selected Area in Communication, Vol. 16, pp.1451-1458, Oct.1998) 송신 안테나 다이버시티 방식을 2개 이상의 송신 안테나들에 적용할수 있도록 확장한 방식이다.Meanwhile, the Space Time Block Coding (STBC) scheme, which is one of the proposed schemes for efficiently applying the antenna diversity scheme, has been proposed by "Vahid Tarokh" (Vahid Tarokh, "Space time block"). coding from orthogonal design, "IEEE Trans. on Info., Theory, Vol. 45, pp. 1456-1467, July 1999), SMAlamouti," A simple transmitter diversity scheme for wireless communication, "IEEE Journal on Selected Area in Communication, Vol. 16, pp.1451-1458, Oct.1998) The transmit antenna diversity scheme is extended to be applied to two or more transmit antennas.

도 1은 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 보여주고 있다. 이는 Tarokh에 의해 제안된 것으로서, 도시된 바와 같이 변조기(100), 직/병렬 변환기(Serial to Parallel Converter: S/P Converter)(102), 시공간 부호화기(Encoder)(104) 및 4개의 송신 안테나들(106, 108, 110, 112)로 구성된다.1 shows a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the prior art. This is proposed by Tarokh, as shown, modulator 100, Serial to Parallel Converter (S / P Converter) 102, Space-Time Encoder 104 and four transmit antennas. (106, 108, 110, 112).

도 1을 참조하면, 먼저, 변조기(100)는 입력되는 정보 데이터(또는 부호화 데이터)를 미리 설정된 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌들을 출력한다. 여기서, 상기 미리 설정된 변조 방식은 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation), PAM(Pulse Amplitude Modulation), PSK(Phase Shift Keying) 등과 같은 변조방식들중 어느 한 방식이 될 수 있다. Referring to FIG. 1, first, the modulator 100 modulates input information data (or encoded data) by using a preset modulation method and outputs modulation symbols. Here, the preset modulation scheme may be any one of modulation schemes such as Binary Phase Shift Keying (BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Quadrature Amplitude Modulation (QAM), Pulse Amplitude Modulation (PAM), and Phase Shift Keying (PSK). It can be either way.

직렬/병렬 변환기(102)는 상기 변조기(100)로부터의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하여 시공간 부호화기(104)로 출력한다. 여기서, 상기 변조기(100)에서 출력되는 직렬 변조 심볼들을 s₁s₂s₃s₄라고 가정하기로 한다. 상기 시공간 부호화기(104)는 상기 직렬/병렬 변환기(102)로부터 입력된 4개의 심볼들을 시공간 블록 부호화(STBC)하여 8개의 조합들을 생성하고, 상기 8개의 조합들을 순차로 4개의 송신 안테나들을 통해 송신한다. 상기 상기 8개의 조합들을 생성하기 위한 부호화 행렬은 하기 <수학식 1>와 같다.The serial / parallel converter 102 converts serial data from the modulator 100 into parallel data and outputs the parallel data to the space-time encoder 104. Here, it is assumed that the serial modulation symbols output from the modulator 100 are s ₁ s ₂ s ₃ s ₄ . The space-time encoder 104 generates eight combinations by performing space-time block coding (STBC) on four symbols input from the serial-to-parallel converter 102, and sequentially transmits the eight combinations through four transmit antennas. do. A coding matrix for generating the eight combinations is represented by Equation 1 below.

여기서, G₄는 4개의 송신 안테나들을 통해 송신되는 심볼들의 부호화 행렬(matrix)을 나타내고, s₁,s₂,s₃,s₄는 전송하고자 하는 4개의 입력 심볼들을 나타낸다. 상기 부호화 행렬에서 열(column)의 개수는 송신 안테나 개수에 대응되고, 행 (row)의 개수는 상기 4개의 심볼들을 전송하는데 소요되는 시간을 나타낸다. 즉, 4개의 심볼들이 8개의 시간구간동안 4개의 안테나들을 통해 송신됨을 알 수 있다.Here, G ₄ represents an encoding matrix of symbols transmitted through four transmission antennas, and s ₁ , s ₂ , s ₃ , and s ₄ represent four input symbols to be transmitted. The number of columns in the coding matrix corresponds to the number of transmit antennas, and the number of rows represents the time required to transmit the four symbols. That is, it can be seen that four symbols are transmitted through four antennas for eight time periods.

즉, 첫 번째 시간 구간에서는 제1송신안테나(106)를 통해서 s₁이 송신되고, 제2송신 안테나(108)를 통해 s₂가 송신되며, 제3송신안테나(110)를 통해서 s₃이 송신되고, 제4송신안테나(112)를 통해서 s₄가 송신된다. 이런식으로, 8번째 시간 구간에서는 제1송신안테나(106)를 통해서

이 송신되고, 제2송신안테나(108)를 통해서

가 송신되며, 제3송신안테나(110)를 통해서

가 송신되고, 제4송신안테나(112)를 통해서

이 송신된다. 즉, 상기 시공간 부호화기(104)는 i번째 안테나로 상기 부호화 행렬의 i번째 열(column)의 심볼들을 순서대로 전달한다. That is, in the first time interval, s ₁ is transmitted through the first transmission antenna 106, s ₂ is transmitted through the second transmission antenna 108, and s ₃ is transmitted through the third transmission antenna 110. Then, s ₄ is transmitted through the fourth transmission antenna 112. In this way, in the eighth time interval, the first transmission antenna 106 is used.

Is transmitted, and via the second transmission antenna 108

Is transmitted, through the third transmission antenna (110)

Is transmitted, and via the fourth transmission antenna 112

Is sent. That is, the space-time encoder 104 sequentially transmits the symbols of the i-th column of the coding matrix to the i-th antenna.

이상 살펴본 바와 같이, 상기 시공간 부호화기(104)는 입력되는 4개의 심볼들에 반전(negative)과 공액(conjugate)을 적용하여 8개의 심볼열들을 생성하고, 상기 8개의 심볼열들을 8개의 시간구간동안 4개의 안테나들(106,108,110,112)을 통해 송신한다. 여기서 각각의 안테나로 출력되는 심볼 시퀀스들, 즉 부호화 행렬의 열(column)들은 상호간에 직교성을 갖기 때문에 다이버시티 차수(diversity order)만큼의 다이버시티 이득(gain)을 획득할수 있다.As described above, the space-time encoder 104 generates eight symbol strings by applying a negative and conjugate to four input symbols, and generates the eight symbol strings for eight time periods. Transmit via four antennas 106, 108, 110, 112. Here, since symbol sequences output to each antenna, that is, columns of the coding matrix have orthogonality to each other, diversity gains as much as diversity order can be obtained.

도 2는 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기 구성을 도시하고 있다. 특히, 상기 도 2는 도 1의 송신기 구조에 대 응하는 수신기 구조를 보여준다.2 illustrates a receiver configuration in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the prior art. In particular, FIG. 2 shows a receiver structure corresponding to the transmitter structure of FIG.

도시된 바와 같이, 상기 수신기는 복수의 수신 안테나들(200 내지 202), 채널 추정기(Channel Estimator)(204), 신호 결합기(Signal Combiner)(206), 검출기(Detector)(208), 병렬/직렬 변환기(210) 및 복조기(212)로 구성된다. As shown, the receiver includes a plurality of receive antennas 200 to 202, a channel estimator 204, a signal combiner 206, a detector 208, parallel / serial It consists of a transducer 210 and a demodulator 212.

도 2를 참조하면, 먼저 도 1의 송신기에서 4개의 송신 안테나들을 통해 송신된 신호는 제1수신 안테나(200) 내지 제P수신 안테나(202) 각각을 통해 수신된다. 상기 제1수신 안테나(200) 내지 제P수신 안테나(202) 각각은 수신된 신호를 채널 추정기(204)와 신호 결합기(206)로 출력한다.Referring to FIG. 2, first, signals transmitted through four transmitting antennas in the transmitter of FIG. 1 are received through each of the first receiving antenna 200 to the P receiving antenna 202. Each of the first receiving antenna 200 to the P receiving antenna 202 outputs the received signal to the channel estimator 204 and the signal combiner 206.

상기 채널 추정기(204)는 상기 제1수신안테나(200) 내지 제P수신안테나(202) 각각을 통해 수신된 신호를 입력하여 채널 이득(channel gain)을 나타내는 채널 계수들(channel coefficients)을 추정하여 검출기(208)과 상기 신호 결합기(206)로 출력한다. 즉, 상기 채널 추정기(204)는 상기 송신기의 송신 안테나들(106, 108, 110, 112)로부터 상기 수신안테나들(200 내지 202)로의 채널 이득들을 나타내는 채널 계수들(channel coefficients)을 추정한다. The channel estimator 204 inputs a signal received through each of the first receiving antenna 200 to the P receiving antenna 202 to estimate channel coefficients indicating channel gain. Output to detector 208 and signal combiner 206. That is, the channel estimator 204 estimates channel coefficients representing channel gains from the transmit antennas 106, 108, 110, 112 of the transmitter to the receive antennas 200-202.

상기 신호 결합기(206)는 상기 제1수신안테나(200) 내지 제P수신안테나(202) 각각을 통해 수신된 신호와 상기 채널 추정기(204)에서 출력되는 채널 계수들을 소정 규칙에 의해 결합하여 수신 심볼들을 출력한다. The signal combiner 206 combines a signal received through each of the first receiving antenna 200 to the P receiving antenna 202 and channel coefficients output from the channel estimator 204 by a predetermined rule to receive a received symbol. Output them.

상기 검출기(208)는 상기 신호 결합기(206)로부터의 상기 수신 심볼들에 상기 채널 추정기(204)로부터의 상기 채널 계수들을 곱하여 추정(hypotheses) 심볼들을 생성하고, 상기 추정(hypotheses) 심볼들을 가지고 상기 송신기에서 송신 가능 한 모든 심볼들에 대한 결정 통계량(decision statistic)을 계산한후, 임계값 검출(threshold detection)을 통해 상기 송신기에서 송신한 심볼들을 검출하여 출력한다.The detector 208 generates hypotheses symbols by multiplying the received symbols from the signal combiner 206 by the channel coefficients from the channel estimator 204 and generating the hypotheses symbols with the hypotheses symbols. After calculating a decision statistic for all symbols that can be transmitted by the transmitter, the controller detects and outputs symbols transmitted by the transmitter through threshold detection.

병렬/직렬 변환기(210)는 상기 검출기(208)로부터의 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 출력한다. 복조기(212)는 상기 병렬/직렬 변환기(210)로부터의 심볼들을 미리 설정된 복조 방식으로 복조하여 원래의 정보 데이터 비트들로 복원한다.The parallel / serial converter 210 converts parallel data from the detector 208 into serial data and outputs the serial data. The demodulator 212 demodulates the symbols from the parallel / serial converter 210 in a predetermined demodulation scheme and restores the original information data bits.

앞서 언급한 Alamouti의 시공간 블록 부호화 기술은 2개의 송신 안테나들을 통해 복소 심볼들(complex symbols)을 송신하더라도, 전송율(data rate)을 손실하지 않고 송신 안테나들의 개수와 동일한, 즉 최대의 다이버시티 차수(diversity order)를 얻을수 있는 이점이 있다.Alamouti's space-time block coding technique mentioned above, although transmitting complex symbols through two transmit antennas, does not lose the data rate but equals the number of transmit antennas, i.e. the maximum diversity order ( diversity order) has the advantage.

한편, 상기 Alamouti의 시공간 블록 부호화 기술을 확장한 Tarokh의 방식은 앞서 도 1과 도 2에서 설명한 바와 같이, 상호간에 직교적인(orthogonal) 열들을 가지는 행렬 형태의 시공간 블록 부호를 사용하여 최대 다이버시티 차수를 얻는다. 그러나 상기 Tarokh 방식은 4개의 복소 심볼들을 8개의 시간구간(time interval) 동안 전송하기 때문에 전송률이 1/2로 감소하게 된다. 또한 한 블럭(4개의 심볼들)을 완전히 전송하는데 8개의 시간구간들이 소요되기 때문에 고속 페이딩의 경우 블럭 내에서의 채널 변화로 인해 수신 성능이 열화되는 문제점이 있다. 다시말해, 4개 이상의 안테나들을 사용하여 복소 심볼들을 전송하는 경우, N개의 심볼들을 송신하기 위해 2N개의 시간구간들이 필요하므로 지연시간(latency)이 길어지고 전송 율이 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, Tarokh's method that extends Alamouti's space-time block coding technique, as described above with reference to FIGS. 1 and 2, uses the maximum diversity order using matrix-type space-time block codes having orthogonal columns therebetween. Get However, since the Tarokh scheme transmits four complex symbols for eight time intervals, the rate is reduced to 1/2. In addition, since eight time intervals are required to completely transmit one block (four symbols), in case of fast fading, reception performance is deteriorated due to channel change in the block. In other words, in the case of transmitting complex symbols using four or more antennas, since 2N time intervals are required to transmit N symbols, there is a problem that the latency is long and the transmission rate is reduced.

한편, 3개 이상의 송신 안테나를 통해 복소 신호를 전송하는 다중 안테나 시스템에서 최대 전송률을 가지는 방식을 설계하기 위하여, Giannakis 그룹이 복소 필드(Complex Field)에서의 성상도 회전(constellation rotation)을 통해 4개의 송신안테나에서 최대 다이버시티 최대 전송률(FDFR : full diversity full rate) STBC를 제안한 바 있다.Meanwhile, in order to design a method having a maximum data rate in a multi-antenna system that transmits a complex signal through three or more transmitting antennas, the Giannakis group uses four constellation rotations in a complex field. A maximum diversity full rate (FDFR) STBC has been proposed in a transmission antenna.

그러면, 여기서 Giannakis 그룹에서 제안한 시공간 블록 부호화 방식에 대하여 설명하기로 한다. Next, the space-time block coding scheme proposed by the Giannakis group will be described.

도 3은 종래기술에 따른 Giannakis가 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 송신기는, 변조기(300), 선부호화기(302), 시공간 사상기(304) 및 복수의 송신 안테나들(306, 308, 310, 312)로 구성된다. 3 is a block diagram of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme proposed by Giannakis. As shown, the transmitter consists of a modulator 300, a precoder 302, a space-time mapper 304, and a plurality of transmit antennas 306, 308, 310, 312.

도 3을 참조하면, 먼저 변조기(300)는 입력되는 정보 데이터(또는 부호화 데이터)를 미리 설정된 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌들을 출력한다. 여기서, 상기 미리 설정된 변조방식은 BPSK, QPSK, QAM, PAM, PSK 방식 등과 같은 변조 방식들중 어느 한 방식이 될 수 있다.Referring to FIG. 3, first, the modulator 300 modulates input information data (or encoded data) by using a preset modulation method and outputs modulation symbols. Here, the preset modulation scheme may be any one of modulation schemes such as BPSK, QPSK, QAM, PAM, and PSK scheme.

상기 선부호화기(302)는 상기 변조기(300)로부터의

개의 변조 심볼들(d₁,d₂,d₃,d₄)을 신호 공간상에서 신호의 회전(rotation)이 발생하도록 부호화하여

개의 심볼들을 출력한다. 설명의 편의를 위하여 송신 안테나 개수가 4개인 경우 에 대하여 설명하도록 한다. 여기서, 상기 변조기(300)에서 출력되는 4개의 변조 심볼들로 구성되는 심볼열을

라고 가정한다. 상기 선부호화기(302)는 상기 변조 심볼열

를 하기 <수학식 2>와 같은 연산 동작을 통해 복소 벡터(complex vector)

을 생성한다.The precoder 302 is provided from the modulator 300.

Modulation symbols d ₁ , d ₂ , d ₃ , and d ₄ are encoded such that rotation of the signal occurs in signal space.

Output symbols For convenience of description, the case of four transmitting antennas will be described. Here, the symbol string consisting of four modulation symbols output from the modulator 300

Assume that The precoder 302 stores the modulation symbol sequence.

Is a complex vector through the operation as shown in Equation 2

Create

여기서,

는 선부호화 행렬을 나타내며, Giannakis 그룹에서는 상기 선부호화 행렬로 단일 행렬(unitary matrix)인 Vandermonde 행렬을 사용하고 있다. 또한, 상기 선부호화 행렬에서

는 하기 <수학식 3>과 같이 표현된다.here,

Denotes a precoding matrix, and the Giannakis group uses the Vandermonde matrix, which is a unitary matrix, as the precoding matrix. Also, in the precoding matrix

Is expressed by Equation 3 below.

앞서 언급한 바와 같이, Giannakis 그룹에서 제안한 시공간 부호화 방식은 4개의 송신 안테나들을 사용할 경우 뿐만 아니라 4개를 초과하는 개수의 송신 안테나들로 확장이 용이한 방식이다. 상기 시공간 사상기(304)는 상기 선부호화기(302)로부터의 심볼들을 하기 <수학식 4>와 같이 시공간 블록 부호화하여 출력한다. As mentioned above, the space-time coding scheme proposed by the Giannakis group can be easily extended to not only four transmission antennas but also more than four transmission antennas. The space-time mapper 304 outputs the symbols from the pre-coder 302 by space-time block encoding as shown in Equation 4 below.

상기 <수학식 4>에서 S는 4개의 송신안테나들(306, 308, 310, 312)을 통해 송신되는 심볼들의 부호화 행렬을 나타낸다. 상기 부호화 행렬에서 열(column)의 개수는 송신 안테나 개수에 대응되고, 행(row)의 개수는 상기 4개의 심볼들을 전송하는데 소요되는 시간에 대응된다. 즉, 4개의 심볼들이 4개의 시간구간동안 4개의 안테나들을 통해 송신됨을 알 수 있다.In Equation 4, S denotes an encoding matrix of symbols transmitted through four transmission antennas 306, 308, 310, and 312. The number of columns in the coding matrix corresponds to the number of transmit antennas, and the number of rows corresponds to the time required to transmit the four symbols. That is, it can be seen that four symbols are transmitted through four antennas for four time periods.

즉, 첫 번째 시간구간에서는 제1송신안테나(306)를 통해서 신호

을 송신하고, 상기 제1송신안테나(306)를 제외한 나머지 송신안테나들(308, 310, 312)에서는 어떤 신호도 송신하지 않는다. 두 번째 시간 구간에서는 제2송신안테나(308)를 통해서

를 송신하고, 상기 제2송신안테나(308)를 제외한 나머지 송신안테나들(306, 310, 312)에서는 어떤 신호도 전송하지 않는다. 세 번째 시간구간에서는 제3송신안테나(310)를 통해서

를 전송하고, 상기 제3안테나(310)를 제외한 나머지 송신안테나들(306, 308, 312)에서는 어떤 신호도 전송하지 않는다. 네 번째 시간구간에서는 제4송신안테나(312)를 통해서

를 전송하고, 상기 제4송신안테나(312)를 제외한 나머지 송신안테나들(306, 308, 310)에서는 어떤 신호도 전송하지 않는다.That is, the signal is transmitted through the first transmitting antenna 306 in the first time interval.

And no signal is transmitted from the

transmission antennas

308, 310, and 312 except for the first transmission antenna 306. In the second time interval, through the second transmission antenna 308

Is transmitted, and no signal is transmitted from the

transmission antennas

306, 310, and 312 except for the second transmission antenna 308. In the third time interval, through the third transmission antenna 310

The

transmission antennas

306, 308, and 312 except for the third antenna 310 do not transmit any signal. In the fourth time interval, through the fourth transmitting antenna 312

The

transmission antennas

306, 308, 310 except for the fourth transmission antenna 312 do not transmit any signal.

이와 같이, 4개의 심볼들이 4개의 시간구간동안 무선 채널을 통해 수신기(도 시하지 않음)에 수신되면, 상기 수신기는 ML(Maximum Likelihood) 복호화 방식으로 상기 변조 심볼열

을 복원하게 된다.As such, when four symbols are received at a receiver (not shown) through a wireless channel for four time periods, the receiver performs the modulation symbol sequence in a maximum likelihood (ML) decoding scheme.

Will be restored.

또한, 정태진, 전경훈 연구팀에서 2003년에 Giannakis 그룹에서 제안한 시공간 블록 부호화 방식에 비해 부호화 이득(coding gain)이 우수한 선부호화기 및 연접 부호(concatenated code)를 제안하였다. 정태진, 전경훈 연구팀은 Giannakis 그룹에서 제안한 대각 행렬(diagonal matrix) 대신 S.M. Alamouti가 제안한 시공간 블록 부호를 연접하여 사용함으로써 부호화 이득을 향상시키고 있다. 설명의 편의를 위해 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 시공간 불록 부호를 Alamouti FDFR STBC(Alamouti Full Diversity Full Rate Space Time Block Codes)라 하기도 한다.In addition, Tae-Jin Chung and Jeon-Hoon Jung proposed a pre-coder and concatenated code with better coding gain than the space-time block coding scheme proposed by Giannakis Group in 2003. Tae-Jin Chung and Jeon-Hoon Jung replaced S.M. with the diagonal matrix suggested by Giannakis Group. The coding gain is improved by concatenating the space-time block code proposed by Alamouti. For convenience of explanation, the space-time block codes proposed by Tae-Jin Chung and Jeon-Hoon Jeong are also called Alamouti FDFR STBC (Alamouti Full Diversity Full Rate Space Time Block Codes).

이하 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 시공간 블록 부호화 방식에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the space-time block coding scheme proposed by the research teams Jeong Tae-jin and Jeon-hoon Lee will be described.

도 4는 종래기술에 따른 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 4개의 송신 안테나들을 사용하며, 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 송신기는, 선부호화기(400), 사상기(402), 지연기(404), 2개의 Alamouti 부호화기들(406, 408) 및 4개의 송신 안테나들(410, 412, 414, 416)로 구성된다.FIG. 4 illustrates a configuration of a transmitter in a mobile communication system using four transmission antennas proposed by Jeong Tae-jin and Jeon, Ji-hoon, a research team according to the prior art, and using a space-time block coding scheme. As shown, the transmitter comprises a precoder 400, a mapper 402, a delayer 404, two Alamouti encoders 406, 408 and four transmit antennas 410, 412, 414, 416).

도 4를 참조하면, 먼저 선부호화기(400)는 입력되는 4개의 변조 심볼들을 신호 공간상에서 신호의 회전이 발생하도록 부호화하여 출력한다. 여기서, 상기 선부호화기(400)로 입력되는 상기 4개의 변조 심볼들을 d1,d2,d3,d4라고 가정하고, 상기 4개의 변조심볼들로 구성되는 심볼열을 d라고 가정한다. 상기 선부호화기(400) 는 상기 변조 심볼열 d를 하기 <수학식 5>와 같은 연산 동작을 통해 복소 벡터(complex vector)

을 생성한다.Referring to FIG. 4, first, the pre encoder 400 encodes and outputs four input modulation symbols so that a rotation of a signal occurs in a signal space. Here, it is assumed that the four modulation symbols inputted to the precoder 400 are d1, d2, d3, d4, and a symbol string consisting of the four modulation symbols is d. The pre-encoder 400 performs a complex vector on the modulation symbol sequence d through Equation 5 below.

Create

여기서,

이다. here,

to be.

상기 사상기(402)는 상기 선부호화기(400)로부터의 4개의 심볼들을 2개씩 묶어 2개의 성분(element)들로 구성된 2개의 벡터들(

,

) 을 출력한다. 여기서, 상기 첫 번째 벡터(

) 는 Alamouti 부호화기(406)로 입력되고, 두 번째 벡터(

) 는 지연기(404)로 입력된다.The mapper 402 combines two symbols of four symbols from the precoder 400 into two vectors (two elements).

,

) Where the first vector (

) Is input to the Alamouti encoder 406, and the second vector (

) Is input to the delay 404.

상기 지연기(404)는 상기 두 번째 벡터(

) 을 한 시간구간동안 버퍼링한후 Alamouti 부호화기(408)으로 출력한다. 즉, 상기 사상기(402)의 첫 번째 벡터(

) 는 첫 번째 시간에 Alamouti 부호화기(406)에 입력되며, 두 번째 벡터(

) 는 두 번째 시간에 Alamouti 부호화기(408)에 입력된다. 여기서, Alamouti 부호화기라 함은 S.M.Alamouti 가 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 부호화기를 나타낸다.The retarder 404 is the second vector (

) Is buffered for one time period and then output to Alamouti encoder 408. That is, the first vector of the mapper 402 (

) Is input to the Alamouti encoder 406 at the first time, and the second vector (

) Is input to the Alamouti encoder 408 at a second time. Here, Alamouti encoder refers to an encoder using the space-time block coding scheme proposed by SMAlamouti.

상기 Alamouti 부호화기(406)는 상기 사상기(402)로부터의 (

) 을 첫 번째 및 두 번째 시간구간에서 제1송신안테나(410)와 제2송신안테나(412)를 통해서 송신되도록 부호화한다. 그리고 상기 Alamouti 부호화기(408)는 상기 지연기(404)로부터의 (

) 을 세 번째 및 네 번째 시간구간에서 제3송신안테나(414)와 제4송신안테나(416)를 통해서 송신되도록 부호화한다. 즉, 상기 Alamouti 부호화기들(406, 408)의 출력 신호를 다중 안테나를 통해 송신하기 위한 부호화 행렬은 하기 <수학식 6>과 같이 표현된다.The Alamouti encoder 406 receives the signal from the mapper 402.

) Is encoded to be transmitted through the first transmitting antenna 410 and the second transmitting antenna 412 in the first and second time intervals. And the Alamouti encoder 408 receives the

) Is encoded to be transmitted through the third transmission antenna 414 and the fourth transmission antenna 416 in the third and fourth time intervals. That is, an encoding matrix for transmitting the output signals of the Alamouti encoders 406 and 408 through multiple antennas is expressed as in Equation 6 below.

<수학식 6><Equation 6>

상기 수학식 6의 부호화 행렬이 상기 수학식 4에서 설명한 부호화 행렬과 다른 점은 대각 행렬형태가 아니라 Alamouti 방식으로 구현된다는 점이다. 즉, Alamouti 의 STBC 방식을 사용함으로서 부호화 이득(coding gain)을 증가시키고 있다.The coding matrix of Equation 6 is different from the coding matrix described in Equation 4 in that it is implemented in Alamouti rather than diagonal matrix form. That is, the coding gain is increased by using Alamouti's STBC method.

그러나, 상술한 Alamouti FDFR STBC도 송신기에서 선부호화(precoding)을 하기 위하여 선부호화기(Precoder)단의 모든 구성 성분(element)들과 입력 벡터 사이의 계산이 필요하므로 부호화 복접도가 높다. 예를들어, 송신안테나가 4개일 경우 선부호화기(precoder)의 성분(element)에 0이 포함되어 있지 않으므로 16개의 항들에 대해 모두 연산을 수행해야 한다. 역시, 수신기도 송신기에서 송신한 신호 bold d`에 대하여 최대 우도 복호(maximum likelihood decoding : ML 복호)를 수행하여 야 하므로 상당히 많은 계산량이 요구된다. However, the Alamouti FDFR STBC described above also requires high coding complexities because it requires calculation between all elements of the precoder stage and an input vector in order to precode the transmitter. For example, if there are four transmit antennas, since the element of the precoder does not include 0, all 16 terms must be performed. Also, since the receiver must perform maximum likelihood decoding (ML decoding) on the signal bold d ′ transmitted from the transmitter, a considerable amount of computation is required.

이런 높은 복잡도를 낮추기 위하여 삼성전자 채찬병 등이 새로운 시공간 블록 부호 방식을 제안하였다.In order to reduce this high complexity, Samsung Electronics, Chae-Byung, et al. Proposed a new space-time block code method.

상기 수학식 7은 임의의 짝수개 안테나에 관한 선부호화기를 나타내며 그 뒤의 연산 과정은 전경훈 교수 연구 그룹과 동일하다. 그러나, 일련의 연산 과정 즉, 천공 및 이동을 통하여 수신기의 최대우도복호(MLC)에 따른 복잡도를 현저히 낮추었다. Equation (7) shows a pre-encoder for an even number of antennas. However, the complexity of the receiver's maximum likelihood decoding (MLC) is significantly reduced through a series of computational processes, namely, puncturing and movement.

그러나 이러한 시도에도 불구하고 기존의 선형 복호가 가능한 알라무티 등에 비교하여 너무나 높은 복잡도를 요구하였으며, 이를 더욱 줄이고자 하는 노력이 계속되었다. 그런 와중에 인도의 Sundar Ragan 교수그룹(이하 Sundar Ragan 그룹이라 함)이 선형 복호가 가능하며 full diversity full rate을 갖는 시공간 블록 부호를 제안하였다. However, despite these attempts, the complexity was too high compared to Alamuti, which is capable of linear decoding, and efforts have been made to further reduce the complexity. In the meantime, Sundar Ragan's Professor Group (hereinafter referred to as Sundar Ragan Group) of India proposed a space-time block code with linear decoding and full diversity full rate.

이하에서 Sundar Ragan 그룹의 STBC를 설명하겠다. Sundar Ragan 그룹의 STBC는 수학식 6에서 각각의 값

에

를 곱하여(복소평면상에서 만큼 회전함을 의미한다) 새로운 값

를 얻은 후, 이 새로운 값의 실수부 허수부를 재구성하여 얻은 것을 나타내며 아래의 수학식 8의 부호화 행렬을 의미한다. The following describes the STBC of the Sundar Ragan group. The STBC of the Sundar Ragan group is the value of

on

Multiply by (means to rotate by the complex plane) and the new value

After obtaining, it represents that obtained by reconstructing the real part imaginary part of this new value and means the coding matrix of Equation 8 below.

수학식 8을 이용하면 수신기에서 선형 디코딩이 가능하여 복잡도를 낮추는 이득이 있다. 여기에서 Sundar Rajan 교수는 위상회전값(phase rotator)

를 특정 값으로 고정하여 사용한다. 즉,

를 사용한다.Using Equation 8 allows linear decoding at the receiver, thereby reducing the complexity. Here Sundar Rajan is a phase rotator.

Fixed to a specific value. In other words,

Use

이러한 Sundar Ragan 그룹의 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면이 도5이다. 정보 심볼 s1s2s3.. 가 선부호화기를 거치면서

만큼 곱해진 후, 사상기를 통하여 재구성이 이루어진다. FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of a transmitter in a mobile communication system using the space-time block coding scheme of the Sundar Ragan group. The information symbol s1s2s3 ..

After multiplying by, reconstruction takes place through the mapper.

즉,

에서

로 섞이게 된다. 사상기는 이렇게 재구성한 c' 심볼들을 2개씩 묶어 [C'₂C₁'][C₄'C₃']벡터들을 출력한다. 이들 벡터들은 각각 Alamouti 부호화기를 통하여 전송된다. In other words,

in

It is mixed with. The mapper combines these reconstructed c 'symbols into two [C' ₂ C ₁ '] [C ₄ ' C ₃ '] vectors. These vectors are each transmitted via an Alamouti encoder.

여기에서 Sundar Ragan 그룹의 시공간 블록 부호의 성능을 더 향상시킬 수 있음을 보여주기 위하여 먼저, orthogonal 시공간 부호와 orthonormal 시공간 부호 의 특징에 대하여 간단히 살펴본다.In order to show that the performance of the space-time block code of the Sundar Ragan group can be further improved, first, the characteristics of the orthogonal space-time code and the orthonormal space-time code are briefly described.

Tarokh 등에 의해서 제안된 orthonormal 시공간 부호(여기서 시공간 부호를 S라고 한다)를 복조하기 위하여 S의 허미션인

을 곱한다. 이 경우 다음과 같은 결과가 얻어진다.In order to demodulate the orthonormal space-time code (where space-time code is called S) proposed by Tarokh et al.

Multiply by In this case, the following results are obtained.

여기서

이다. 여기에서 h는 채널계수를 나타낸다. 여러 연구원들에 의하여 시공간 부호가 수학식 9를 만족한다면, 전송할 수 있는 최대 rate은 수학식 10이 된다는 것이 밝혀졌다.here

to be. Where h represents the channel coefficient. Several researchers have found that if the space-time code satisfies Equation 9, the maximum rate that can be transmitted is Equation 10.

여기에서 송신 안테나 개수 N=2^a이다. 4개의 안테나를 사용하는 시스템에서는 a가 2개 되고, Rmax = 3/4 가 된다. Here, the number of transmitting antennas N = 2 ^a . In a system using four antennas, two are a and Rmax = 3/4.

그런데 Sundar Ragan 그룹에서는 orthogonal을 갖는 시공간 블록도 full diversity를 만족한다는 것을 증명하였고, 이 경우

는 다음과 같이 표현된다.However, the Sundar Ragan group proved that even space-time blocks with orthogonal satisfy full diversity.

Is expressed as

여기서

이다. 여기에서 주목할 만한 사실은 이러한 시공간 부호를 사용하면, 전송 rate은 수학식 12로 표현된다는 것이다.here

to be. It is noteworthy here that using this space-time code, the transmission rate is represented by equation (12).

그런데 이 식에 따르면 4개의 송신 안테나를 사용하는 시스템에서 최대 전송속도 R_max=1을 달성할 수 있다는 것을 보여 준다(송신 안테나 개수 N=2^a이므로). 즉, orthogonal 시공간 부호를 사용하면 full diversity full rate을 달성할 수 있음을 알 수 있다. However, this equation shows that the maximum transmission rate R _max = 1 can be achieved in a system using four transmitting antennas (since the number of transmitting antennas is N = 2 ^a ). In other words, it can be seen that full diversity full rate can be achieved by using an orthogonal space-time code.

즉, full diversity full rate을 만족하는 orthonormal 시공간 부호는 설계가 이론적으로 불가능하지만, 성능의 upper bound로 볼 수 있다. 이는 1Tx 4Rx 시스템의 성능을 살펴보면 되는데 이 경우에 비교하여 보면 orthogonal 시공간 부호가 성능이 나쁨을 확인 할 수 있다. 따라서 orthogonal 시공간 부호의 성능을 개선할 필요가 있다.That is, an orthonormal space-time code that satisfies the full diversity full rate is theoretically impossible to design, but can be seen as the upper bound of performance. This can be seen in the performance of 1Tx 4Rx system. Compared to this case, orthogonal spatiotemporal code shows poor performance. Therefore, there is a need to improve the performance of orthogonal space-time codes.

또한, 3개의 송신 안테나를 사용하는 시스템의 경우 full diversity full rate을 만족하기 위하여 OFDM 시스템에서 Sundar Rajan 그룹에서 <수학식 13>을 제 안하였다.In addition, in the case of a system using three transmit antennas, Equation 13 is proposed in the Sundar Rajan group in the OFDM system to satisfy the full diversity full rate.

송신 안테나 3개를 사용하는 통신시스템으로 주파수와 시간도 변수인 경우이다. 수학식 13에서 행은 안테나를 의미하며, 처음 두 열(1행을 기준으로 S₁과 -S*₂)은 주파수 1에 매핑(mapping)하고, 다음 두 열(1행을 기준으로 0과 0)은 주파수 2에 매핑함을 의미한다. 또한 1행을 기준으로 처음 두 열 중 첫 열(S₁)은 첫 번째 시간에 두 번째 열(

)은 두 번째 시간에 전송함을 나타낸다. 따라서 2번 안테나의 주파수 1을 통해 두번째 시간에 전송되는 심볼은 이며, 3번 안테나의 주파수 2를 통해 첫 번째 시간에 전송되는 심볼은 S₄이다. 그러나 이러한 시공간 주파수 부호화 방법의 성능을 개선할 수 있으면 좀 더 정확한 통신이 이루어질 수 있을 것이다. This is a communication system using three transmitting antennas, where frequency and time are also variables. In Equation 13, a row means an antenna, the first two columns (S ₁ and -S * ₂ based on one row) are mapped to frequency 1, and the next two columns (0 and 0 based on one row) ) Means mapping to frequency 2. Also, based on row 1, the first column (S ₁ ) of the first two columns is the second column (

) Indicates transmission at the second time. Therefore, the symbol transmitted at the second time through the frequency 1 of the antenna 2 is, and the symbol transmitted at the first time through the frequency 2 of the antenna 3 is S ₄ . However, if the performance of this space-time frequency coding method can be improved, more accurate communication can be achieved.

따라서 본 발명의 목적은 복수의 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서 성능을 향상시키는 시공간 주파수 블록 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a space-time frequency block encoding apparatus and method for improving performance in a mobile communication system using a plurality of antennas.

본 발명의 다른 목적은 복수의 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서, 특히 벡터심볼들을 복소평면 상에서 회전하여 새로운 값

를 얻은 후, 이 새로운 값의 실수부 허수부를 재구성하여 얻은 벡터심볼들을 송신하는 통신시스템에서 성능을 최대화하는 시공간 주파수 블록 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a new value by rotating vector symbols on a complex plane, especially in a mobile communication system using a plurality of antennas.

The present invention provides a spatiotemporal frequency block encoding apparatus and method for maximizing performance in a communication system for transmitting vector symbols obtained by reconstructing the real part imaginary part of the new value.

본 발명의 또 다른 목적은 다중 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서, 특히 벡터심볼들을 복소평면 상에서 회전하여 새로운 값

를 얻은 후, 이 새로운 값의 실수부 허수부를 재구성하여 얻은 벡터심볼들을 송신하는 통신시스템에서 성능을 향상시키기 위해 전송 매트릭스를 선택하는 시공간 주파수 블록 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a new value by rotating vector symbols on a complex plane, especially in a mobile communication system using multiple antennas.

The present invention provides a spatiotemporal frequency block encoding apparatus and method for selecting a transmission matrix to improve performance in a communication system transmitting vector symbols obtained by reconstructing the real part imaginary part of the new value.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따르면 본 발명은 복수개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 송신기에 있어서, 입력되는 심볼열의 심볼벡터에

{여기서

는 위상회전각(phase rotator)} 를 곱하여 실수부와 허수부로 구성되는 형태로 선부호화하는 선부호화기와; 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼벡터를 새로 그룹핑하는 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(mapper)와; 상기 새로이 그룹핑된 심볼들을 출력하여 각각 대응하는 안테나를 통해 송신하는 사상기를 포함하는 송신기이다(여기에서 시공간 주파수 블록 부호 매퍼와 사상기는 합하여 시공간 주파수 블록 부호매퍼로 할 수도 있다).According to a first embodiment of the present invention for achieving the above objects, in the transmitter of a space-time frequency block encoding communication system using a plurality of transmitting antennas, the present invention relates to a symbol vector of an input symbol string.

{here

A pre-encoder for multiplying a phase rotator} to pre-encode a real part and an imaginary part; A space-time frequency block code mapper for newly grouping the symbol vectors from the precoder using channel information fed back from the receiver; A transmitter includes a mapper that outputs the newly grouped symbols and transmits them through corresponding antennas (the space-time frequency block code mapper and the mapper may be combined to form a space-time frequency block codemapper).

다른 실시예에 따르면, 본 발명은 복수개의 수신 안테나를 사용하는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 수신기에 있어서, 수신 안테나를 통하여 수신된 신호를 가지고 채널계수들을 산출하는 채널추정기와; 상기 채널추정기로부터 채널정보를 나타내는 채널계수 또는 사용될 시공간 주파수 블록 부호 인덱스를 결정하여 송신기의 선부호화기 다음에 위치하는 시공간 부파수 블록 부호 매퍼로 전송하는 피드백 송신기를 포함하는 수신기이다. According to another embodiment of the present invention, a receiver of a space-time frequency block coding communication system using a plurality of receiving antennas, the receiver comprising: a channel estimator for calculating channel coefficients with a signal received through the receiving antenna; And a feedback transmitter for determining a channel coefficient representing channel information or a space-time frequency block code index to be used from the channel estimator and transmitting the channel coefficient indicating the channel information to a space-time sub-block block mapper positioned after the transmitter.

또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 복수개의 송신 안테나를 사용하는 송신기의 시공간 주파수 블록 부호화 방법에 있어서, 입력되는 심볼열의 심볼벡터에

{여기서

는 위상회전각(phase rotator)}를 곱하여 실수부와 허수부로 구성되는 형태로 선부호화 하는 단계와; 수신기로부터 피드백되는 채널정보를 이용하여 사용할 시공간 주파수 블록 매트릭스를 선택하고 대응되는 안테나를 통해 송신하는 것을 특징으로 하는 시공간 주파수 블록 부호 송신방법이다. According to another embodiment of the present invention, in the space-time frequency block encoding method of a transmitter using a plurality of transmit antennas, the present invention relates to a symbol vector of an input symbol string.

{here

Multiplying the phase rotator} to pre-encode the real and imaginary parts; The space-time frequency block code transmission method is characterized by selecting a space-time frequency block matrix to be used by using the channel information fed back from the receiver and transmitting through a corresponding antenna.

또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 복수개의 수신 안테나와 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 수신방법에 있어서, 수신 안테나를 통하여 수신된 신호를 가지고 채널정보를 나타내는 채널계수들을 산출하는 채널추정과정과; 상기 채널정보를 나타내는 채널계수 또는 사용할 시공간 블록 부호 인덱스를 송신기의 선부호화기 다음에 위치하는 시공간 부파수 블록 부호 매퍼로 전송하는 피드백 송신기의 전송과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신방법이다.According to another embodiment, the present invention provides a method of receiving a receiver in a mobile communication system using a plurality of receiving antennas and space-time frequency block coding scheme, the channel coefficients indicating the channel information with a signal received through the receiving antenna Calculating channel estimation process; And a step of transmitting a feedback transmitter for transmitting the channel coefficient indicating the channel information or the space-time block code index to be used to a space-time sub-block block code mapper located after the transmitter's pre-encoder.

이외에 또 다른 실시예들이 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 실현 가능하다. In addition, other embodiments are possible to achieve the object of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명에서는 full diversity full rate orthogonal 시공간 주파수 부호를 사용하는 시스템에서 성능의 향상을 위한 시공간 주파수 블록 부호화를 제안하고 이를 이용하여 성능이 향상됨을 알 수 있다. The present invention proposes a space-time frequency block coding method for improving performance in a system using a full diversity full rate orthogonal space-time frequency code, and it can be seen that the performance is improved by using the same.

도 6은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 나타내는 도면이다. 입력되는 정보 심볼 S₁S₂S₃.. 각각의 값에 선부호화기에서

를 얻는다(C₁C₂C₃...). 선부호화기(600)을 통해 나온 이러한 심볼들은 수신기에서 피드백해준 채널 정보를 이용하거나 또는 수신기에서 구한 시공간 주파수 블록 부호 인덱스를 사용하여 시공간 부파수 블록 부호를 선택하는 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)를 거쳐 새로이 그룹핑이 된다. 사상기는 새로이 그룹핑된 이 심볼들을 출력하여 각 안테나를 통해 전송 한다(여기에서 시공간 부파수 블록 부호 매퍼와 사상기는 하나로 합하여 구현할 수 있다). 6 is a diagram illustrating a configuration of a transmitter in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention. Information symbol to be input S ₁ S ₂ S ₃ .. Pre-encoding for each value

Multiply by (means to rotate by the complex plane) and the new value

(C ₁ C ₂ C ₃ ...). These symbols from the precoder 600 are passed through a space-time frequency block code mapper 602 using channel information fed back from the receiver or a space-time frequency block code index using the space-time frequency block code index obtained from the receiver. New grouping. The mapper outputs these newly grouped symbols and transmits them through each antenna (here, the space-time sub-block block code mapper and the mapper can be implemented as one).

도 7은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 구성을 나타내는 도면이다. 간단히 설명하기 위하여 수신 안테나는 하나로 가정한 경우를 도시화 하였다. 수신기에서는 수신 안테나를 통해 들어오는 신호의 채널 추정을 한 후, 일련의 복호화 과정을 거쳐 수신신호를 복호한다. 또한 채널추정하여 채널정보인 채널계수를 얻은 후에는 피드백송신기(710)를 통해 채널정보를 송신기의 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)로 전송한다. 또는 수신기에서 시공간 주파수 블록 부호를 구하여 그 인덱스를 피드백송신기(710)을 통해 전송할 수도 있다. 그럼 지금부터 동작의 이해를 위하여 피드백 송신기(710)를 설명하도록 한다. 7 is a diagram illustrating a configuration of a receiver in a mobile communication system using a space-time block coding scheme according to the present invention. For the sake of simplicity, the case of assuming one receiving antenna is illustrated. The receiver decodes the received signal through a series of decoding processes after channel estimation of the signal coming through the receiving antenna. In addition, after channel estimation, which is channel information, is obtained by channel estimation, the channel information is transmitted to the space-time frequency block code mapper 602 of the transmitter through the feedback transmitter 710. Alternatively, the receiver may obtain a space-time frequency block code and transmit the index through the feedback transmitter 710. Now, the feedback transmitter 710 will be described to understand the operation.

이 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)의 동작은 도 8을 이용하여 다음에 설명하겠다.The operation of this space-time frequency block code mapper 602 will be described next with reference to FIG.

본 발명에서는 수신기에서 채널을 추정하고 각 채널의 값을 송신기로 그대로 날려주는 방식과 또한 새로운 시공간 주파수 블록 부호 매퍼에서 사용할 인덱스(index)를 날려주는 2가지 방식을 제안한다.The present invention proposes two methods of estimating channels at the receiver and blowing the values of each channel to the transmitter as it is, and also blowing an index for use in the new space-time frequency block code mapper.

1) 모든 채널정보를 알려주는 경우1) When all channel information is informed

수신기에서 추정한 채널정보인 채널 값(계수)을 송신기로 날려주면 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)에서 아래의 <수학식 14>을 수행한다.When the channel value (coefficient), which is the channel information estimated by the receiver, is blown to the transmitter, the space-time frequency block code mapper 602 performs Equation 14 below.

select max(CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3) select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

위 수학식 14에서 CQI_ant1은 1번 안테나에서 사용하는 채널의 상태 값을 나타내며 CQI_ant2와 CQI_ant3 역시 2번 안테나와 3번 안테나에서의 채널 상태 값을 각각 의미한다. In Equation 14, CQI_ant1 represents a channel state value used in antenna 1, and CQI_ant2 and CQI_ant3 also mean channel state values in antennas 2 and 3, respectively.

2) 사용할 시공간 주파수 블록 부호 인덱스 전송2) transmit space-time frequency block code index to use

실제 시스템에서 수신기에서 수신한 모든 채널을 송신기에 전송한다는 것이 쉽지 않다. 따라서 수신기에서 일련의 과정 즉 <수학식 14>를 연산하고 얻어진 결과를 피드백하여 송신기의 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)에서 사용될 시공간 주파수 공간 부호를 전송하는 방법이 가능하다.In a real system, it is not easy to transmit all the channels received at the receiver to the transmitter. Therefore, a method of transmitting a space-time frequency-space code to be used in the space-time frequency block code mapper 602 of the transmitter by calculating a series of processes, that is, Equation (14), and feeding back the obtained result is possible.

도 8은 시공간 주파수 공간 부호를 설명하고 있다. 3개의 안테나를 사용하므로 시공간 주파수 공간 부호는 3가지 경우가 존재한다. 즉,8 illustrates a space-time frequency-space code. Since three antennas are used, three cases of space-time frequency-space codes exist. In other words,

그럼 시공간 주파수 블록의 기능을 matrix A를 이용하여 설명하겠다. 최종 부호화된 C₁C₂C₃... 심볼들은 각각 matrix A의 규칙에 따라 도 8과 같이 동작한다. 즉 시공간 주파수 블록 매퍼는 matrix A,B,C를 통하여 각 안테나에 매핑된다. 본 발명에서는 matrix A,B,C를 단말이 보내오는 정보 즉 피드백 송신기에서 전송하는 정보를 보고 최적의 성능을 낼 수 있도록 취사 선택하여 사용함에 목적이 있다. 즉 ,The function of the space-time frequency block will then be described using matrix A. The final coded C ₁ C ₂ C ₃ ... symbols operate as shown in FIG. 8 according to the rules of matrix A, respectively. That is, the space-time frequency block mapper is mapped to each antenna through the matrix A, B, and C. In the present invention, an object of the present invention is to select and use the matrix A, B, and C so that an optimal performance can be obtained by looking at information transmitted from a terminal, that is, information transmitted from a feedback transmitter. In other words ,

if CQI_ant1 = select max(CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3) if CQI_ant1 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Matrix B 사용Use Matrix B

if CQI_ant2 = select max(CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3) if CQI_ant2 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Matrix A 사용Use Matrix A

if CQI_ant3 = select max(CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3) if CQI_ant3 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Matrix C 사용Use Matrix C

으로 적응적으로 사용한다.Adaptive use

도 9는 본 발명에 따른 주파수 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 동작 흐름도이다. 전송 데이터 열이 입력되면(902) 선부호화기에서 선부호화를 수행한다(904). 이는 각 데이터 열(S₁S₂S₃..) 에

만큼 곱하여 재 그룹핑하고 C₁=X₁+jY₃ 등의 값을 얻는다. 이 후 수신기에서 전송한 채널 정보인 채널계수를 이용하여 <수학식 16>으로 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 선택하거나, 수신기에서 전송하는 시공간 주파수 블록 부호 인덱스를 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택한다(910). 본 발명은 이 두 가지 방법 중 어느 한 가지를 사용한다. 이 후 선택된 시공간 주파수 블록 부호를 이용하여 매핑하고(906) 각각의 신호를 해당 안테나를 통해 송신한다(908).9 is a flowchart illustrating an operation of a transmitter in a mobile communication system using a frequency space-time block coding scheme according to the present invention. When the transmission data string is input (902), the precoding unit performs precoding (904). This is true for each data column (S ₁ S ₂ S ₃ ..)

Multiply by to regroup and get C ₁ = X ₁ + jY _3, etc. Thereafter, the spatio-temporal frequency block code to be used as Equation 16 is selected using the channel coefficient, which is the channel information transmitted from the receiver, or the spatio-temporal frequency block code is selected using the spatio-temporal frequency block code index transmitted from the receiver (910). ). The present invention uses either of these two methods. Thereafter, the signal is mapped using the selected space-time frequency block code (906) and each signal is transmitted through the corresponding antenna (908).

도 10은 본 발명에 따른 주파수 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통 신시스템에서 수신기의 동작 흐름도를 나타낸다. 전송 데이터 열을 수신하게 되면, 채널 추정(1004)를 거치고 송신기로 채널정보인 채널 값(계수)을 전송한다(1014). 이 경우에는 송신기에서 <수학식 16>을 이용하여 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 구하게 된다. 또는 미리 시스템에서 약속한 경우에는 수신기에서 채널 값을 그대로 송신하지 않고 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 <수학식 16>을 이용하여 연산을 통해 구한 후 송신기로 인덱스만을 전송할 수도 있다. 여기에서 주목하여야 할 점은, 송신기에서 수신기로부터 채널정보를 받아 직접 시공간 주파수 블록부호를 구할 경우에는 통신의 정확도를 높이기 위하여 구한 시공간 주파수 블록 부호의 인덱스를 수신기에 다시 보내줄 필요가 있다. 즉, 송신기의 인디케이터 값이 수신기의 인디케이터 값과 일치하지 않는 경우에는 송신기에서 선택한 시공간 주파수 블록 부호를 수신기에 공통채널을 통하여 전송하면 데이터 통신이 정확해 질 수 있다. 그 후의 수신기에서의 수신기능, 즉 검출기능(1006), 병렬/직렬변환기능(1008), 복조기능(1010)등은 기존 시스템과 동일하다.10 is a flowchart illustrating an operation of a receiver in a mobile communication system using a frequency space-time block coding scheme according to the present invention. When the transmission data string is received, the channel value (coefficient), which is channel information, is transmitted to the transmitter through the channel estimation 1004 (1014). In this case, the space-time frequency block code to be used by the transmitter is obtained using Equation 16. Alternatively, if the system promises in advance, the receiver may transmit the index to the transmitter after calculating the spatiotemporal frequency block code to be used without using the channel value by using Equation (16). It should be noted here that when the transmitter receives channel information from the receiver and directly obtains the space time frequency block code, it is necessary to send the index of the space time frequency block code obtained to the receiver to increase the accuracy of communication. That is, when the indicator value of the transmitter does not match the indicator value of the receiver, data communication may be accurate by transmitting the space-time frequency block code selected by the transmitter to the receiver through a common channel. Subsequent reception functions at the receiver, i.e., the detection function 1006, the parallel / serial conversion function 1008, the demodulation function 1010, etc., are the same as in the existing system.

본 발명의 구체 동작을 설명하기 위하여 실제 시스템을 예로 들어 설명하겠다. IEEE802.16 시스템은 OFDMA 시스템이다. 이 경우 피드백 정보를 줄이기 위하여 N개의 서브캐리어를 묶어서 평균 채널 값을 송신한다. 이 경우 송신기에서는 각 서브 채널별로 수신된 평균채널 값을 기준으로 계산하여 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 선택한다. 이 후 수신기에게 송신기에서 사용할 시공간 주파수 블록 부호를알려 주고 양방향 통신을 하면 통신의 정확성을 기할 수 있다. In order to explain the specific operation of the present invention, a real system will be described as an example. The IEEE802.16 system is an OFDMA system. In this case, in order to reduce feedback information, an average channel value is transmitted by grouping N subcarriers. In this case, the transmitter selects a space-time frequency block code to be used by calculating the average channel value received for each subchannel. Thereafter, the receiver is informed of the space-time frequency block code to be used by the transmitter and bidirectional communication can ensure the accuracy of the communication.

본 발명에서는 수신기로부터 피드백되는 정보를 이용하지 않고 송신기에서 일련의 규칙에 의하여 안테나 그룹핑을 하는 것도 가능하다. 이러한 방법으로 동작하는 장치의 예를, 하기의 <수학식 17>으로 그 동작을 나타내고 있다. 즉, In the present invention, it is also possible to perform antenna grouping according to a set of rules at the transmitter without using information fed back from the receiver. An example of an apparatus operating in this manner is shown in Equation 17 below. In other words,

위의 매트릭스 D는 전기한 <수학식 15>의 매트릭스의 [A|B|C] 조합으로 이루어 졌다. 그러나 A, B, C 매트릭스의 임의의 일련의 순서에 의하여 D가 정의될 수 있음을 명시하여야 한다. 그 매트릭스의 순서는 임의로 배치될 수 있다. 즉, D=[A|B|C], D=[A|C|B], D=[B|A|C], D=[B|C|A], D=[C|A|B], D=[C|B|A] 모두 가능하다.The above matrix D is composed of the combination of [A | B | C] of the matrix of Equation 15 described above. However, it should be specified that D can be defined by any sequence of sequences in the A, B, and C matrices. The order of the matrices can be arranged arbitrarily. That is, D = [A | B | C], D = [A | C | B], D = [B | A | C], D = [B | C | A], D = [C | A | B ], D = [C | B | A] are all possible.

여기에서 행은 안테나를 의미하며, 이는 <수학식 13>과 같다. 또한, 열에 대해서는, 첫 번째 4개의 열 중 1 번째 2번째 열은 서브캐리어 1에 3번째 4번째 열은 서브캐리어 2에 실리며 이후는 같은 방법으로 서브캐리어 3~6번째 서브 캐리어에 매핑된다. 한 서브캐리어에 매핑되는 2개의 열은 각각 심볼 타임을 의미한다. Here, the row means an antenna, which is represented by Equation 13. In addition, for the column, the first second column of the first four columns is loaded on subcarrier 1 and the third fourth column on subcarrier 2, and then mapped to subcarriers 3 to 6 subcarriers in the same manner. Two columns mapped to one subcarrier mean symbol time.

이러한 본 발명의 구체적인 동작을 설명하기 위하여 실제 시스템을 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 여기서 행렬 A, B, C는 각각 A₁, A₂, A₃라고 가정한다. 상기 OFDMA 통신 시스템에서 부반송파 별로 퍼뮤테이션 순서를 결정하는 방법은 <수학식 18>와 같다.In order to explain the specific operation of the present invention, the actual system will be described as an example. Assume that matrices A, B, and C are A ₁ , A ₂ , and A ₃ , respectively. A method of determining the permutation order for each subcarrier in the OFDMA communication system is shown in Equation 18.

<수학식 18><Equation 18>

: k = mod( floor( (Nc-1)/2) , 3) + 1

k = mod (floor ((Nc-1) / 2), 3) + 1

여기서, Nc는 논리적 데이터 부반송파의 번호이다. Nc={1,2,3,...,전체 부반송파의 수}. 논리적 데이터 부반송파 번호는 OFDM에서 FFT의 부반송파 번호를 나타낸다. 상기의 <수학식 18>와 같이 논리적 데이터 부반송파 번호 1, 2는 A₁의 안테나 그룹핑 패턴을 가지며, 논리적 데이터 부반송파 번호 3, 4는 A₂의 안테나 그룹핑 패턴을 가지며, 논리적 데이터 부반송파 번호 5, 6은 A₃의 안테나 그룹핑 패턴을 가진다. 나머지 부반송파에 대한 안테나 그룹핑 패턴도 상기의 <수학식 18>에 의해서 결정된다.Where Nc is the number of logical data subcarriers. Nc = {1,2,3, ..., number of total subcarriers}. The logical data subcarrier number represents the subcarrier number of the FFT in OFDM. As shown in Equation 18, logical data subcarrier numbers 1 and 2 have an antenna grouping pattern of A ₁ , and logical data subcarrier numbers 3 and 4 have an antenna grouping pattern of A ₂ , and logical data subcarrier numbers 5 and 6 Has an antenna grouping pattern of A ₃ . The antenna grouping pattern for the remaining subcarriers is also determined by Equation 18 above.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명은 송신 안테나들을 사용하는 통신시스템의 송신기에서 시공간 주파수 블록 부호화 장치에 관한 것으로, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 복수개의 송신 안테나를 통해 전송하는 방식에서 시공간 주파수 블록 부호의 성능을 향상시키기 위하여 수신기에서 보내는 피드백 채널정보 또는 구한 시공간 주파수 블록 부호를 송신기에 제공함으로써, 또는 송신기 자체에서 일련의 규칙을 가지는 매트릭스를 이용함으로써 시공간 주파수 블록 부호의 성능을 향상시킨다.As described above, the present invention relates to an apparatus for encoding a space-time frequency block in a transmitter of a communication system using transmission antennas. The present invention relates to a space-time frequency block code in a method of transmitting an input symbol string through a plurality of transmission antennas according to a predetermined rule. The performance of the space time frequency block code is improved by providing the transmitter with feedback channel information or the obtained space time frequency block code sent from the receiver to improve the performance of the transmitter, or by using a matrix having a set of rules in the transmitter itself.

Claims

A transmitter of a space-time frequency block coded communication system using a plurality of transmit antennas,

In the symbol vector of the input string

{here

A pre-encoder for outputting symbols pre-encoded in the form of a real part and an imaginary part by multiplying a phase rotator;

And a space-time frequency block code mapper for selecting the space-time frequency block code using channel information fed back from the receiver and using the selected space-time frequency block code to map the symbols from the pre-encoder and transmit them through a corresponding antenna.

The method of claim 1,

The space-time frequency block code mapper is

A space-time frequency block code mapper for selecting a space-time frequency block code used for regrouping symbols from the precoder using channel information fed back from the receiver;

And a mapper for regrouping the symbols from the pre-encoder using the space-time frequency block code selected by the space-time frequency block code mapper and transmitting the signals through corresponding antennas.

The method according to claim 1 or 2,

The equation for selecting the space-time frequency block code in the space-time frequency block code mapper using the channel information fed back from the receiver is the following equation.

if CQI_ant1 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix B

if CQI_ant2 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix A

if CQI_ant3 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix C

From here,

The method according to claim 1 or 2,

When the transmission antennas are three, the matrix of symbol vectors passing through the mapper is represented by Equation 19 below.

The method according to claim 1 or 2,

And when the indicator value of the transmitter does not coincide with the indicator value of the receiver, the space-time frequency block code index selected by the transmitter is transmitted to the receiver through a common channel.

In the symbol vector of the input string

{here

A space-time frequency block code mapper that selects the space-time frequency block code using the space-time frequency block code index fed back from the receiver and uses the selected space-time frequency block code to map the symbols from the pre-encoder and transmits them through the corresponding antenna. Transmitter.

The method of claim 6,

The space-time frequency block code mapper is

A space-time frequency block code mapper for selecting a space-time frequency block code used for regrouping symbols from the precoder using a space-time frequency block code index fed back from the receiver;

The method according to claim 1 or 2,

The space-time frequency block code index fed back from the receiver by the space-time frequency block code mapper is calculated by Equation (20) below.

if CQI_ant1 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix B

if CQI_ant2 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix A

if CQI_ant3 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix C

From here,

The method according to claim 6 or 7,

In the receiver of a space-time frequency block coding communication system using a plurality of receiving antennas,

A channel estimator for calculating channel coefficients with a signal received through a receiving antenna;

And a feedback transmitter for transmitting a channel coefficient representing the channel information or the obtained space-time frequency block code index from the channel estimator to a space-time frequency block code mapper positioned after the transmitter.

The method of claim 10,

The space-time frequency block code index is calculated by Equation 21 below.

if CQI_ant1 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix B

if CQI_ant2 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix A

if CQI_ant3 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix C

From here,

In the symbol vector of the input string

{here

A pre-encoder for outputting symbols pre-encoded in the form of a real part and an imaginary part by multiplying a phase rotator};

In order to regroup the symbols from the precoder, a space-time frequency block code is selected and mapped using a combination matrix of A, B, and C matrices in Equation 22 defined by a series of rules. And a space-time frequency block code mapper for transmitting the symbols via a corresponding antenna.

The method of claim 12,

The space-time frequency block code mapper is

Space-time frequency for selecting a space-time frequency block code by using a combination matrix of any sequence of the A, B, and C matrix of Equation 23 given below by a set of rules to regroup the symbols from the precoder. A block code mapper;

The method according to claim 12 or 13,

The combination matrix D in any order of the A, B, and C matrices of Equation 15 is Equation 24 below.

The method according to claim 12 or 13,

Antenna grouping pattern by subcarriers

(A = A ₁ , B = A ₂ , C = A ₃ ) is a transmitter according to Equation 25 below.

k = mod (floor ((logical data subcarrier number-1) / 2), 3) + 1

Logical data subcarrier number = 1, 2, 3, ..., total subcarriers

In the space-time frequency block encoding method of a transmitter using a plurality of transmitting antennas,

In the symbol vector of the input string

{here

Multiplying the phase rotator} to pre-encode the real and imaginary parts;

Selecting a space-time frequency block code used to regroup the symbols from the precoder using channel information fed back from the receiver;

And regrouping the symbols from the pre-encoder using the space-time frequency block code selected by the space-time frequency block code mapper and transmitting them through the corresponding antenna.

The method of claim 16,

The method of selecting a space-time frequency block code in the space-time frequency block code mapper using the channel information fed back from the receiver is shown in Equation 26 below.

if CQI_ant1 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix B

if CQI_ant2 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix A

if CQI_ant3 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix C

From here,

The method of claim 16,

And transmitting the spatiotemporal frequency block code index selected by the transmitter to the receiver through a common channel when the indicator value of the transmitter does not match the indicator value of the receiver. Way.

A signal receiving method of a space-time frequency block encoding communication system using a plurality of receiving antennas,

A channel estimation step of calculating channel coefficients with a signal received through a receiving antenna;

And transmitting the channel coefficient representing the estimated channel information or the obtained spatiotemporal frequency block code index to a spatiotemporal frequency block code mapper located after the pre-encoder of the transmitter.

The method of claim 19,

The space-time frequency block code index is calculated by Equation 27 below.

if CQI_ant1 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix B

if CQI_ant2 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix A

if CQI_ant3 = select max (CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

Use Matrix C

From here,

In the transmission method of a space-time frequency block encoding communication system using a plurality of transmission antennas,

In the symbol vector of the input string

{here

(B) outputting symbols pre-encoded in a form consisting of a real part and an imaginary part by multiplying a phase rotator;

Selecting a space-time frequency block code using a combination matrix of any sequence of the A, B, and C matrices of Equation 28 defined by a series of rules to regroup the precoded symbols;

And regrouping the symbols from the pre-encoder using the space-time frequency block code selected by the space-time frequency block code mapper and transmitting them through a corresponding antenna.

The method of claim 21,

The combination matrix D in any order of the A, B, and C matrices of Equation 29 is Equation 28 below.

In a transmission method using a plurality of transmission antennas,

Phase-rotating the input symbols by a predetermined value, respectively, and grouping real and imaginary parts of the phase-rotated symbols by a predetermined rule to generate precoded complex symbols;

And space-time block encoding the generated complex symbols into an encoding matrix determined by a subcarrier number to be mapped among the encoding matrices of Equation 30 below.

Here, the rows of the matrix are respectively mapped to the transmit antenna, the first two columns are mapped to n subcarriers, the remaining two columns are mapped to n + 1 subcarriers, and columns 1 and 3 are the first time interval. Maps to, and columns 2 and 4 map to the second time interval.

The method of claim 23, wherein

When the subcarrier number is Nc (= 1,2,3, ..., the total number of subcarriers), the subcarrier coding matrix

(A = A ₁ , B = A ₂ , C = A ₃ ) is determined as in Equation 31 below.

k = mod (floor ((Nc-1) / 2), 3) + 1