WO2011065609A1 - Data transmission and receiving device and method in wireless communication system - Google Patents

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WO2011065609A1
WO2011065609A1 PCT/KR2009/007078 KR2009007078W WO2011065609A1 WO 2011065609 A1 WO2011065609 A1 WO 2011065609A1 KR 2009007078 W KR2009007078 W KR 2009007078W WO 2011065609 A1 WO2011065609 A1 WO 2011065609A1
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channel
spread symbol
discrete
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PCT/KR2009/007078
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황인관
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충북대학교 산학협력단
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    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2614Peak power aspects
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    • HELECTRICITY
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
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    • H04B7/0667Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal
    • H04B7/0669Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of delayed versions of same signal using different channel coding between antennas
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    • H04L1/06Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
    • H04L1/0618Space-time coding
    • H04L1/0637Properties of the code
    • H04L1/0643Properties of the code block codes

Definitions

  • the present invention relates to a data transmission and reception apparatus and method in a wireless communication system, and more particularly, to a high speed data transmission and reception apparatus and method in a high doppler frequency fading environment in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme. will be.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • the reliability of the channel prediction is drastically degraded. Not good. As a result, the target transmission rate cannot be set high enough.
  • a representative example of the multiple antenna technology is the MIM0 technology. At this time, even if the number of EII not used varies depending on the type of terminal, it must be compatible with the base station without changing the circuit structure, and a simple and economical design is basically required.
  • MIM0 technology which supports multiple users to increase transport channel capacity by the number of antennas 1 and number, has also been proposed.
  • MIM0 technology which fundamentally supports new multi-users.
  • the MIM0 technology supporting the multi-user should be able to optimize subchannel allocation and power allocation in consideration of fairness among users according to different service requirements, transmission air quality, and channel state.
  • OFDM or OF is a key technology to solve the problem of Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) in WIA technology.
  • PAPR Peak-to-Average Power Ratio
  • the MU-MIM0 technology standard which is limited to low-speed mobility, is a high-speed mobility communication channel.
  • MU-MIM0 for When technology is developed, it is envisaged to be replaced by new standards.
  • the base station predicts a reception channel and then performs channel prediction on a transmission channel using the predicted signal and then uses the beam based on the prediction.
  • this also has a weak point in the packet communication method in estimating the channel.
  • all bands of a wireless communication system have frequency selective channel characteristics.
  • a subchannel allocation method and a power allocation method based on a water-filling method are mainly studied. Being. However, if the frequency characteristics of the channel change rapidly, It is required and practically not easy to apply.
  • SC-FDMA technology is a technique for dramatically reducing the PAPR in the uplink and requires a favorable frequency domain equalizer under the influence of inter symbol interference, but at the receiving end, the frequency domain equalizer is required.
  • the frequency diversity effect is obtained in the frequency selective fading channel because the output signal is despread by the IDFT.
  • the performance is better than OFDM or 0FDMA, and especially has an advantage in frequency offset (frequency offset).
  • the present invention relates to the uplink / downlink link in improving channel performance, increasing transmission speed, increasing channel capacity of system, PAPR reduction method, subchannel allocation and power allocation.
  • the present invention transforms the frequency characteristics of the channel gain into a flat channel by using a differential space-time coding technique using multiple antennas in the downlink, and adaptive DFT
  • a data transmission / reception apparatus and method for compressing the transmission symbol in the frequency domain using the ring to increase the transmission rate of the channel and the channel capacity of the system to the maximum possible mathematically within the given transmission power range. do.
  • the present invention makes it possible to apply a differential space-time encoding technique using multiple antennas to QAM, and in the case of space-time decoding at the receiver, the channel gain is optimally and contrast-coupled so that the frequency characteristic of the channel is high even in the case of fading of high Doppler frequency
  • a data transmission / reception apparatus and method for simple transformation into a flat channel proposes a data receiving apparatus and method for improving the performance and complexity of the terminal by minimizing the channel prediction at the receiving end by applying a simple interpolation method in the case of a high-speed mobile system.
  • the present invention transforms the frequency characteristics of the channel gain into a flat channel using a multi-antenna, and then adaptively -DFT transforms the transmission symbol to more effectively reduce the PAPR than the DFT-transformed OFD (A).
  • A DFT-transformed OFD
  • the present invention transforms the frequency characteristics of the channel gain into a flat channel by using multiple antennas, and then uses the adaptive -DFT-converted -0FDMA scheme for each user and uses the characteristics of the same frequency characteristics among the subcarriers in the subchannel.
  • the present invention is a propagation loss (propagation loss) according to the distance for each user.
  • propagation loss propagation loss
  • the present invention performs signal compression in the frequency domain by adaptive DFT transform OFDM or 0FDMA scheme between the transmission data symbols in the sub-channel assigned to each user to transmit multiple data symbols on the sub-channel at the same time, minimizing the PAPR and At the same time, we propose a day EI transmission and reception apparatus and method for maximizing channel capacity.
  • an apparatus for transmitting data in a high Doppler frequency fading environment includes a method of performing discrete Fourier transform on a raw symbol generated by a predetermined modulation scheme.
  • a differential space-time encoder for generating a transmission symbol matrix in the predetermined subcarrier through encoding a raw spread symbol matrix of a frame constituted by the frame composer and the frame composer, and converting the generated transmission symbol matrix into the predetermined subcarrier. Fourier stools after mapping to And it transmits via a plurality of antennas.
  • a method for transmitting data in a high Doppler frequency fading environment is provided.
  • Outputting a raw spread symbol by converting a raw symbol generated by a predetermined modulation scheme into a discrete group, and outputting a raw spread symbol by one training sequence as the inputted raw spread symbol and one training sequence A process of constructing a frame, generating a transmission symbol matrix in the predetermined subcarrier through encoding of the raw spread symbol matrix force of the configured frame, and mapping the generated transmission symbol matrix to the predetermined subcarrier Pohang the process of transforming into a high speed flock and transmitting through multiple antennas.
  • an apparatus for receiving data in a high Doppler frequency fading environment includes a received signal received on a predetermined subcarrier after a conversion is performed to a group; A differential space-time decoder for outputting a raw spread symbol matrix through differential space-time decoding on the received signal with a channel prediction value and a self-generated raw spread symbol, and from a raw spread symbol matrix output by the differential space-time encoding A frame separator for separating a raw spread symbol and a training sequence, a channel predictor for predicting a channel state by a training sequence separated by the frame separator, and providing a channel prediction value to the differential space-time decoder; Invert the separated raw spread symbol An adaptive inverse discrete Fourier transformer for converting a mountain group to output a raw symbol and a received data S obtained through signal determination on a raw symbol output from the adaptive inverse discrete Fourier transformer are generated by converting the received data S into a discrete Fourier
  • a method for receiving a day S in a high Doppler frequency fading environment includes a received signal received from a predetermined subcarrier after a conversion is performed to a group.
  • the raw spread symbol and ⁇ are output from the outputted raw spread symbol matrix.
  • the received data ⁇ obtained through the signal determination on the output raw symbols The acid Fourier transform comprises the step of the call themselves (generating a raw spread symbols.
  • the differential space-time coding technique which is known as the most effective technique for improving the performance due to the high Doppler frequency fading effect.
  • the frequency-selective fading channel becomes a flat channel according to the maximum ratio of the reception channels, and thus the transmission symbol is transmitted in the frequency domain by adaptive DFT conversion OFDM or 0FDMA.
  • the frequency-selective fading channel is flat channeled as the state of the reception channel is optimally combined by the space-time coding technique, and the PAPR is applied to the conventional simple DFT by applying the adaptive DFT transform OFDM or 0FDMA. PAPR can be reduced more efficiently than transform OFDM.
  • the channel performance is improved by the reception diversity scheme in consideration of the number of antennas appropriate for the terminal and the complexity acceptable in the base station. Select and apply PAPR reduction technology that has low channel performance degradation.
  • the terminal since orthogonality is not maintained between users, a dedicated subchannel is allocated to each user in consideration of the required transmission amount, and the terminal has the maximum. Multiplexing in the frequency domain with adaptive -DFT spreading code within the high power range. This significantly increases the transmission capacity of the uplink system while avoiding frequency overlap with other users within the available power range of the terminal.
  • sub-channel allocation and power allocation should be optimized in consideration of equity among users according to service type, required transmission speed, transmission quality, and channel condition. Therefore, considering the maximum S / N ratio for each subchannel due to the maximum ratio combining and frequency domain diffusion resolution in the downlink, the consideration of frequency characteristics is excluded. In addition, it is possible to easily maximize the channel capacity by applying only the water-filling technique according to the position of the terminal. In this case, it is assumed that all terminals are uniformly distributed in the long term from the center of the base station, thereby simplifying the problem by eliminating the consideration of equity among the terminals.
  • the transmission / reception for transmitting data through the downlink An apparatus is proposed as a first embodiment, and a transmission / transmission value for transmitting data through uplink is proposed as a second embodiment.
  • FIG. 1 shows an apparatus for transmitting / receiving day Ei through downlink in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency multiplexing scheme according to an embodiment of the present invention. It consists of adaptive -DFT transform / inverse transform OFDM (A) and 4 transmit antennas and 2 receive antennas for improving channel performance, increasing channel capacity and reducing PAPR in downlink under high Doppler frequency fading environment.
  • A adaptive -DFT transform / inverse transform OFDM
  • the MIM0 system based on the differential space-time coding scheme is shown.
  • a base station includes a transmission day a 101, a modulator 102, an adaptive -DFT spreader 103, a frame configurator 104, and a training sequence generator 105. ), A differential space-time encoder 106, a subcarrier mapper 107, and an IFFT inverse transformer 108.
  • the terminal includes the FFT transformer 109, the subcarrier demapper 110, the differential space-time decoder 111, the frame separator 112, the summer 113, and the positive / negative band analysis signal generator 113-2.
  • Bottle / serializer (113-1) Serial / parallel (113-3), adaptive -IDFT inverse diffuser ("4), demodulator (115), modulator (116), multi-DFT diffuser (117) for post-processing Channel predictor 118.
  • the modulator 102-1 inputs a plurality of transmission data EIs and modulates the input plurality of input data by a predetermined modulation scheme.
  • the ⁇ th raw symbol generated through the modulation is output.
  • Adaptive DFT Spreading Unit (103) performs a transform on the discrete set of raw symbols provided from the modulator 102-1 to output the raw spreading symbols.
  • a detailed description of the adaptive DFT transform OFDM (A) for generating the raw spread symbol through the transform on the discrete group will be described later.
  • the raw spread symbol is provided to frame configurator 104.
  • Training Sequence Unit 105 generates a training sequence that will be used to predict the channel environment. It is common for the sequence to have a form and signal strength promised in advance & end.
  • the Frame Frame Unit 104 takes as input a raw spread symbol provided from the adaptive -DFT spreader 103 and a training sequence provided from the training sequence generator 105. And the raw spread symbol and the training sequence Frames are composed by For the frame configuration, the frame configurator 104 generates a raw spread symbol matrix on a given subcarrier. That is, it generates the first raw spread symbol matrix S " in the second subcarrier. The raw spread symbol matrix generated by the frame configurator 104 will be described in detail later.
  • Differential ST Coding Unit 106 generates a transmission symbol matrix through the encoding of the raw spreading seam S matrix of the frame configured by frame constructor 104.
  • the th transmit symbol matrix x " on the / th subcarrier is generated.
  • a detailed scheme for generating the transmit symbol mattress will be described later.
  • the subcarrier mapping unit (10) maps and transmits the transmission symbol matrix X generated by the differential space-time encoder 106 to the second subcarrier, which is the corresponding subcarrier.
  • Inverse group transform units IFFTK108-1 to 108-4 transmit on the subcarrier, i.e., the subcarrier, to which the transmission symbol matrix ⁇ mapping provided to the subcarrier mapper 107 is provided.
  • the transmission symbol matrix is transmitted on a corresponding subcarrier through a transmission scheme Ell corresponding to each of the IFFT units 108-1 to 108-4.
  • the terminal may be provided with one or a plurality of receiving antennas.
  • FIG. 1 it is assumed that one receiving EII is included, but when two receiving E1Is are included, a configuration indicated by a dotted line in FIG. 1 may be added. Even in the case of having a plurality of receiving antennas, the additional configuration performs the same operation as that in the case of having one receiving antenna I. Therefore, in the following description, only one configuration will be described, but it is apparent that a configuration that can be added corresponding to other receiving antennas should perform the same operation as described below.
  • the Fourier transform unit (FFT) 109-1 constituting the terminal receives a received signal through a receive antenna.
  • the FFT 09-1 converts the received signal into a group and outputs the received signal by converting the received signal into a signal in a time domain.
  • the subcarrier de-mapping unit 110-1 selects and outputs only a signal transmitted by a corresponding subcarrier to be received from the received signal in the time domain.
  • Differential ST Decode Unit 111-1 receives a received signal output from the subcarrier demapper 110, a channel prediction value, and a self-generated raw spread symbol.
  • the differential inter-space decoding is performed on a signal received by the desired subcarrier in consideration of the channel axis value and the self-generated original spread symbol. A detailed description of the differential space-time decoding on the received signal will be described later.
  • the differential space-time decoder 111-1 receives the received signal.
  • a raw spread symbol matrix is obtained through differential space-time decoding of.
  • the channel prediction value is provided by a channel estimator 118-1, and the self-generated original spreading symbol is provided by a multi-DFT spreader 117.
  • Dessemble Frame Unit 112-1 Separates and outputs a raw spread symbol and a training sequence from a raw spread symbol matrix output by the differential space-time decoder 111-1.
  • the separated raw spread symbol is passed to a sum unit 113, and the separated serial sequence is passed to the channel predictor 118-1.
  • the channel predictor 118-1 predicts the channel state of the downlink by the training sequence transmitted from the frame separator 112-1.
  • the channel prediction value corresponding to the predicted channel state is provided to the differential space-time decoder 111-1.
  • the summer 113 when the summer 113 is provided with a plurality of receiving antennas, the raw spread symbols provided by the EH from the frame separators 112-1 and 112-2 provided corresponding to each receiving antenna are input. The raw spread symbols provided from the plurality of frame separators 112-1 and 112-2 are summed and output. However, if the terminal is provided with one receiving antenna, the summer 113 may be an unnecessary configuration.
  • the raw spread symbols output in parallel by the summer 113 are output in one raw spread symbol sequence by the parallel / serial converter P / SH113-1.
  • the serial type The raw spread symbol sequence transformed into the form is a negative / positive frequency band analysis signal generator.
  • the negative / positive frequency band analysis signal generator 113-2 separates an analysis signal of a positive or negative frequency component of the serial type spread symbol sequence and outputs the analyzed signal.
  • the serial-type signal EI output from the negative / positive frequency band analysis signal generator 113-2 is converted into a signal having a parallel form by the serial / parallel converter S / PK113-3 and output.
  • the parallel signal output from the S / P converter 113-3 is transferred to an adaptive IDFT despreading unit 1.
  • the adaptive -IDFT despreader 114 performs a transform on the inverse discrete group for the raw spread symbols output from the S / P converter 113-3 to output the raw symbols. A detailed description of the transform in the inverse discrete cluster performed by the adaptive -IDFT despreader 114 will be described later.
  • Decoding is performed by 115. That is, the received data 119 is obtained through signal determination on the original symbol.
  • the received data obtained through the determination in the decoder 115 is a modulator.
  • the raw symbols output by the modulator 116 are adaptive Frequency spreading is performed by the DFT spreader 117, and is obtained from the original spreading symbol from which the frequency spreading is performed. The obtained is provided to the differential space-time protector 111-1.
  • adaptive DFT spreads modulation symbols, configures them as frames, and transmits them through differential space-time encoding.
  • a frame is decomposed, and a raw symbol is obtained by adaptive IDFT despreading on a raw spread symbol obtained through the frame decomposition.
  • FIG. 2 illustrates an apparatus for transmitting / receiving data through uplink in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency multiplexing scheme according to an embodiment of the present invention. That is, based on spatiotemporal coding technique consisting of an adaptive -DFT spreader and 4 transmit antennas and 2 receive antennas for improving channel performance, increasing channel capacity, and reducing PAPR in uplink in high Doppler frequency fading environment.
  • spatiotemporal coding technique consisting of an adaptive -DFT spreader and 4 transmit antennas and 2 receive antennas for improving channel performance, increasing channel capacity, and reducing PAPR in uplink in high Doppler frequency fading environment.
  • the configuration of the MIM0 system is shown.
  • a terminal includes a transmission data 201, a modulator 202, a serial / parallel converter 203, an adaptive -DFT spreader 204, and a frame configuration.
  • Group 205 five sequence generators 206, space-time convex encoder 207, subcarrier mapper 208, and IFFT inverse transformer 209.
  • a base station ⁇ FFT converter 210 a subcarrier demapper 211, a space-time block decoder 212, a channel prediction and maximum ratio combiner 213, a frame separator 214, a negative / positive frequency band analysis signal generator ( 214-2), bottle / serial converter 214-1 and serial / parallel converter 214-3, adaptive -IDFT despreader 215, bottle / serial converter 216, demodulator 217 .
  • the modulator 202 takes a transmission day E1 as an input and modulates the input transmission day S by a predetermined modulation scheme. And outputs the th raw symbol D * generated through the modulation.
  • the raw symbols provided from the modulator 102-1 are output as parallel raw symbols by the serial / parallel converter 204.
  • An adaptive DFT Spreading Unit 204 converts the discrete clusters of the raw symbols D * provided from the S / P converter 203 to output the raw spread symbols.
  • a detailed description of the adaptive DFT transform OFDM (A) for generating a raw spread symbol by transforming the discrete cluster will be described later.
  • the prime L spread symbol is provided to a frame configurator 205.
  • Training Sequence Unit 206 generates serial sequences to be used to predict the channel environment.
  • the training sequence typically has a form and signal strength previously agreed upon with the terminal.
  • the Frame Frame Unit 205 takes as input a raw spread symbol provided from the adaptive -DFT spreader 204 and a training sequence provided from the training sequence generator 206.
  • the frame is constructed by the raw spread symbol and the training sequence.
  • the frame configurator 205 For the frame configuration, the frame configurator 205 generates a raw spread symbol matrix on a given subcarrier. That is, it generates the i th proliferation symbol matrix ⁇ on the th subcarrier.
  • the raw spread symbol matrix generated by the frame configurator 205 will be described in detail later in the description.
  • the space-time block coding unit 207 generates a transmission symbol matrix through encoding of the raw spread symbol matrix of the frame constituted by the frame constructor 205. In other words, by protecting the first raw spread symbol matrix on the first subcarrier, the second transmission symbol matrix X " on the second subcarrier is generated. A detailed scheme for generating the transmission symbol matrix will be described later.
  • the subcarrier mapping unit 208 maps and transmits the transmission symbol matrix X generated by the space-time convex encoder 207 to the Z-th subcarrier, which is the corresponding subcarrier.
  • Inverse group transform units IFFTK209-1 to 209-2 convert sub-carriers, i.e., sub-carriers, to which the transmission symbol matrix provided from the sub-carrier mapper 208 is mapped. Send from the wave.
  • the transmission symbol matrix is transmitted on a corresponding subcarrier through a transmission antenna corresponding to each of the IFFT units 209-1 to 209-2.
  • the terminal may have one or more I reception EII.
  • I reception EII In FIG. 2, it is assumed that one receiving antenna is provided, but when two receiving antennas are provided, a configuration indicated by a dotted line in FIG. 2 may be added. Even in the case of having a plurality of receiving antennas, the additional configuration performs the same operation as the configuration in the case of having one receiving EII. Therefore, in the following description, only one configuration will be described, but it is apparent that a configuration that can be added corresponding to other receiving antennas should perform the same operation as described below.
  • the transmission signal transmitted through the uplink by the above-described procedure is received by the base station.
  • the conversion unit FFTH210 is provided with a reception signal through a reception antenna in a group provided for each reception antenna in the base station.
  • the FFT 210 converts the received signal into a group of the received signal and outputs the converted signal.
  • the subcarrier de-mapping unit 211 selects and outputs only a signal transmitted by a corresponding subcarrier desired to be received from the received signal in the time domain.
  • a ST block decoding unit 212 is used to demap the subcarrier. Space-time block decoding is performed on the received signal output from the ping machine 211. A detailed description of the space-time block decoding on the received signal will be described later.
  • the space-time convex decoder 212 obtains a raw spread symbol matrix through space-time block decoding on the received signal.
  • Channel Estimation MRC Combing Unit 213 estimates the channel state of the uplink from the raw spread symbol matrix. The channel prediction value corresponding to the predicted channel state is obtained. In addition, the channel prediction and maximum ratio combiner 213 performs a function of converting a frequency selective fading channel into a flat channel.
  • a dessemble frame unit 214 separates and outputs a raw spread symbol and a sequence from a raw spread symbol matrix converted into a flat channel by the channel prediction and maximum ratio combiner 213.
  • the separated raw spread symbol is converted into a serial signal by a bottle / serial converter 214-1 and transmitted to a positive / negative frequency analytic signal generator 214-2. do.
  • the negative / positive frequency band analysis signal generator 214-2 separates and outputs the positive or negative frequency band analysis signal of the serial spread symbol sequence.
  • Serial form output from the negative / positive frequency band analysis signal generator 214-2 The signal of is converted into a signal having parallel form by the serial / parallel converter (S / PH214-3) and output.
  • the parallel signal output from the S / P converter 214-3 is transferred to an adaptive IDFT de-spreading unit 215.
  • the adaptive-IDFT despreader 215 performs a transform on the inverse discrete cluster for the raw spread symbols output from the S / P converter 214-3 to output the raw symbols. A detailed description of the inverse discrete Fourier transform performed by the adaptive -IDFT despreader 215 will be described later.
  • the raw symbols obtained through the Inverse Discrete Fourier Transform are converted into serial raw symbols by the parallel / serial converter 216 and then decoded by the decoder 217.
  • the received data 218 is obtained through signal determination on the original symbol.
  • an adaptive DFT spreads a modulation symbol, configures it as a frame, and transmits it through space-time block encoding.
  • a frame is decomposed, and a raw symbol is obtained through adaptive IDFT despreading on a raw spread symbol obtained through the frame decomposition.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional conventional water-filling technique, so that less power is allocated to a terminal having a good signal to noise ratio. And fill the water As you can see, allocating power within an acceptable range of power is known as an algorithm that maximizes the processing capacity of the system.
  • ⁇ and ⁇ refer to a real-time service channel, and others refer to a non-real-time service channel.
  • the non-real-time service allocates the maximum power that can be allocated, and the corresponding Dalral can maximize the transmission speed by maximizing the allocated power by the adaptive DFT-conversion method.
  • the real-time service channel only power in a range satisfying the required QoS is allocated.
  • the frequency characteristic of the channel is flat, which is very simple because only the power allocation for the distance between the base station and the terminal needs to be considered.
  • MIM0 which is a differential space-time coding method that can avoid channel prediction
  • MIM0 may be most effective and necessary.
  • 4 base station antennas and 1 terminal antenna are the most realistic structures, and 2 terminal antennas are also compatible.
  • the differential space-time coding technique in PSK Rayleigh fading channel is 3 dB worse than the coherent method in terms of performance improvement, but is very advantageous in terms of circuit complexity.
  • This technique has been developed as a differential space-time coding technique for QAM to detect signals
  • embodiments of the present invention maximize the performance improvement by applying interpolation to the time-varying characteristics of the channel gain in the frame according to the high Doppler frequency.
  • the detection error can be corrected by the convolutional decoder by using the characteristic that the cluster error is spread during the process of serial conversion. This minimizes the error propagat ion.
  • the first raw symbol matrix of each subcarrier is defined as s k 'transmission symbol matrix as x * as shown in Equation 1 below.
  • the first row of the symbol matrix means the first symbol
  • the first column means the symbol transmitted through the first antenna.
  • the differential space-time coding applicable to QAM can be normalized by the power of ⁇ * - ⁇ , that is, Frobenius Norm Ai as shown in Equation 2 below.
  • Equation 2 According to the normalization as shown in Equation 2, a relationship as shown in Equation 3 is established.
  • each of the reception symbol matrix R *, the channel gain matrix H *, and the white noise N * flowing into the channel may be defined by Equation 4 below.
  • the reception core S DH trix ( K *) may be expressed by Equations 5 and 6 below.
  • () W means Hermitian.
  • Equation 7 obtained from Equation 5 and Equation 6 is converted into Equation 8 below.
  • Equation 8 The result of the conversion by Equation 8 is a constant of the channel gain combined with the maximum ratio.
  • Equation (9) The channel gain combined with the maximum ratio required by Equation (8) is converted from Equation (9) to Equation (12) and finally obtained by Equation (13).
  • Equation 11 shows the channel gain l ⁇ u
  • the base station does not have a severe PAPR requirement, but if the PAPR needs to be reduced, it may be based on the DFT-transformed OFDM technique among PAPR reduction techniques, which could not be used due to the degradation of the channel due to the high Doppler frequency fading. have.
  • an adaptive -DFT-converted OFDM (A) is proposed to minimize the PAPR while minimizing channel performance degradation.
  • the adaptive DFT-converted OFDM will be described in detail below.
  • an adaptive -DFT-converted OFDM (A) is proposed so that PAPR can be minimized while minimizing channel performance degradation. Detailed description of the adaptive -DFT-converted OFDM (A) will be described later.
  • M means a DFT conversion level determined according to the strength of the received signal
  • N represents the DFT size
  • Equation 20 2 may be expressed as in Equation 20 below.
  • Equations 15 to 19 ⁇ for generating a raw spreading matrix from a raw symbol by Equations 21 to 26 below. DFT conversion is performed up to the level.
  • Z th la raw spread symbol ⁇ in the sub-carrier and is a positive signal can ⁇ , ⁇ : ./ refers to the frequency signal of the sound.
  • R * denotes the mth received symbol matrix at the th subcarrier
  • H channel gain matrix
  • ⁇ '* white noise flowing into the channel.
  • Equation 34 obtained from Equation 32 and Eq. 33 is converted into Equation 35. It becomes a function of the maximum ratio combining channel gain.
  • Equation 35 The maximum ratio combined channel gain required by Equation 35 is expressed by Equation 36 It can be calculated
  • Equations (36) to (40) include noise.
  • the maximum ratio is combined using several eye Eils, even in the case of high Doppler frequency fading, the channel gain varies linearly and simply within the frame. This phenomenon can be confirmed experimentally.
  • the combined channel gain must be accurately predicted.
  • the method using the training sequence is most reliable. Interp can be used.
  • the channel gain is predicted using the sequence sequence.
  • W is the length in units of OFDM symbols of a frame
  • the channel prediction in the symbol interval existing between training sequences is obtained by using linear interpolation, as shown in Equation (33). The vulnerable nature of the noise and the diffusion problem of the detection error can be minimized.
  • Equation 40 the first received symbol, which is differential space-time decoded by the receiver, is simply referred to as " for convenience of explanation.
  • Equations (42) and (43) provide the basis on which Equation (41) is developed.
  • the base station can perform channel estimation by using a training sequence for each reception date1 or each, and easily achieve the maximum ratio combining.
  • a reception diversity scheme is used, but channel time-varying characteristics due to high Doppler frequency fading improve performance by applying the third method according to Equation (12).
  • maintaining orthogonality between users is not practically easy. Therefore, in the MU-MIM0 system, the interference between users is serious and multi-user signal detection to remove them is more difficult in terms of circuit complexity.
  • each user Rather than assigning multiple sub-channels to multiple sub-channels for sharing them, a single sub-channel is assigned to each user, and within the maximum power range of the terminal within the assigned single sub-channel.
  • Adaptive-DFT code spreads in the frequency domain and multiplexes.
  • subchannel allocation and power allocation are optimized in consideration of fairness among users according to service type, required transmission speed, transmission quality, and subchannel status. And using multiple antennas, the process is simplified by using the maximum ratio combined result at the receiver.
  • the channel characteristics of the subcarriers are considered in consideration of the average uniform S / N ratio according to the maximum ratio combining result in the downlink. Simplify by eliminating consideration.
  • the channel capacity can be easily maximized by modifying and applying the existing water-f l ling method considering only propagation loss according to the position of the terminal of the channel.
  • the reciprocal of the S / N is arranged in descending order from the subchannel of the terminal.
  • the real-time service allocates the minimum power that satisfies the QoS and the non-real-time service applies the water-filling technique to reduce the total power. Repeat until all are allocated.
  • the water-finding technique has proven to maximize channel capacity when the overall power is constant.
  • the Conventional Water-f l ling scheme excessively allocates power to a terminal close to a base station.
  • a terminal located far away from the base station may not be able to allocate power.
  • Partial Constant Power Water-II IIing which is a method proposed by the present invention, allocates the minimum power that satisfies the maximum demand transmission in case of real-time service, and the terminal located far from the terminal close to the base station in total power conditioning for non-real-time service Allocate power sequentially up to. This ensures the highest overall channel capacity while avoiding unnecessary excessive power allocation.
  • frequency domain multiplexing is performed to increase the transmission rate of the channel in an unlimited range within the allocated allowable power range. Can be.
  • PAPR PAPR, subchannel allocation, and power allocation can be made very easy in the 4th generation mobile communication system, which greatly reduces the complexity of the system.
  • 1 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting / receiving data through downlink in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency multiplexing scheme according to an embodiment of the present invention.
  • 2 illustrates an apparatus for transmitting / receiving data through uplink in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency multiplexing scheme according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional conventional water-filling technique.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of power allocation based on a conventional water-filling technique.

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Abstract

The present invention relates to a data transmission and receiving device and method under a high Doppler frequency fading environment in a wireless communication system that supports an orthogonal frequency division multiple access mode. Thus, the present invention implements a device and a method for transmitting or receiving data by applying a PAPR reduction method and a differential space time coding method in a downlink. Further, a second embodiment of the present invention implements a device and a method for transmitting or receiving data by applying a PAPR reduction method and a space time block coding method in an uplink in order to increase the channel capacity.

Description

【명세서】  【Specification】
【발명의 명칭】  [Name of invention]
무선통신시스템에서의 데이터 송 /수신장치 및 방법  Data transmission / reception device and method in wireless communication system
【기술분야】 Technical Field
본 발명은 무선통신시스템에서의 데이터 송 /수신장치 및 방법에 관한 것으로 특히 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무선통신시스템에서 높은 도플 러 주파수 페이딩 환경에서의 고속 데이터 송 /수신장치 및 방법에 관한 것이다.  The present invention relates to a data transmission and reception apparatus and method in a wireless communication system, and more particularly, to a high speed data transmission and reception apparatus and method in a high doppler frequency fading environment in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme. will be.
【배경기술】 이동 통신 기술은 부호분할다중접속 (CDMA) 기술을 기반으로 한 음성 및 저 속 데이터용의 3세대를 거쳐 고속 데이터 전송이 용이하고 다중경로 지연에 강인한 주파수분할다중접속 (0FDMA) 기반의 3.5세대로 발전하였다. 그리고 더 나아가 현재 에는 4세대 통신을 위한 국제 표쭌화가 활발히 진행 중에 있다. BACKGROUND ART Mobile communication technology is based on code division multiple access (CDMA) technology based on frequency division multiple access (0FDMA), which facilitates high-speed data transmission and is robust against multipath delay through three generations of voice and low speed data. Has evolved into 3.5 generations. Furthermore, international standardization for 4G communication is currently in progress.
상기 4세대를 기반으로 하는 무선통신시스렘에서는 기본적으로 40 MHz 주파 수 대역에서 하향링크의 경우 600 Mbps, 상향링크의 경우 270Mbps 이상의 데이터 전 송속도뿐만 아니라 이동성에도 강인함이 요구되고 있다.  In the wireless communication system based on the 4th generation, robustness is required not only for data transmission speeds of 600 Mbps for downlink and 270 Mbps for uplink but also for mobility in the 40 MHz frequency band.
하지만 이동성에 있어 고속 이동에 따른 높은 도플러 주파수의 영향에 따라 채널 예측의 신뢰성이 급격히 저하되어 기존의 기술들로는 채널 성능이 충분히 개 선되지 못한다. 이로 인해 목표 전송속도를 충분히 높게 설정하지 못하는 실정에 있다. However, due to the influence of the high Doppler frequency due to the high-speed movement, the reliability of the channel prediction is drastically degraded. Not good. As a result, the target transmission rate cannot be set high enough.
이와 같은 높은 도플러 주파수에 따른 페이딩의 성능 열화 요인을 개선하기 위해서는 다중 안테나 기술을 채용하는 것이 필연적이다. 상기 다중 안테나 기술의 대표적인 예로는 MIM0 기술이 존재한다. 이때 단말의 종류에 따라 사용 안 EII나의 개수가 상이 하더라도 회로 구조의 변경이 없이도 기지국과 호환되어야 하고, 단순 하고 경제적인 설계가 기본적으로 요구된다.  In order to improve the factor of performance degradation of fading due to the high Doppler frequency, it is necessary to adopt a multiple antenna technology. A representative example of the multiple antenna technology is the MIM0 technology. At this time, even if the number of EII not used varies depending on the type of terminal, it must be compatible with the base station without changing the circuit structure, and a simple and economical design is basically required.
그리고 전송 채널 용량을 안터1나 개수만큼 증가시키기 위한 다중 사용자를 지원하는 MIM0 기술 또한 저속 이동 시에는 구현이 가능한 여러 기술들이 제시되었 다. 그러나 고속의 이동 시에는 근본적으로 새로운 다중 사용자를 지원하는 MIM0 기술이 요구되고 있다.  In addition, MIM0 technology, which supports multiple users to increase transport channel capacity by the number of antennas 1 and number, has also been proposed. However, at high speeds, there is a demand for MIM0 technology, which fundamentally supports new multi-users.
상기 다중 사용자를 지원하는 MIM0 기술은 상이한 여러 서비스 요구사항과, 전송풍질 및 채널의 상태에 상응하여 사용자간의 형평성을 고려하여 부채널 할당 및 전력할당을 최적화할 수 있어야 한다. 그리고 OFDM 또는 OF이 WIA 기술에서는 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 문제 또한 해결해야 할 핵심기술 사항이라 할 수가 있다.  The MIM0 technology supporting the multi-user should be able to optimize subchannel allocation and power allocation in consideration of fairness among users according to different service requirements, transmission air quality, and channel state. In addition, OFDM or OF is a key technology to solve the problem of Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) in WIA technology.
상술한 바를 고려할 때 4세대 무선통신시스템에서 해결하기 위한 기존의 기 술들을 종합적으로 검토하면, 다이버시 EI 효과를 얻기 위한 기술로서의 MIM0 그리 고 OFDM에 쉽게 적용 가능한 주파수 등화기가 있다. 하지만 고속 이동 시스템의 경 우 채널예측의 신로!성 저하로 이를 개선하기 위한 파일럿 채널의 구조가 점점 복잡 하게 된다. 또한 채널예측을 전제로 하는 경우 성능이 급격히 열화 되거나 또는 회 로의 복잡도로 인하여 성능을 개선시키기 위하여 안 Eil나의 개수를 증가시키기가 매 우 어렵게 되어 성능 개선에 한계가 있다. Considering the above, if the existing techniques for solving the 4th generation wireless communication system are comprehensively examined, there is a frequency equalizer that can be easily applied to MIM0 and OFDM as a technique for obtaining the diversity EI effect. But in high speed mobile system Due to the poor reliability of channel prediction, the structure of the pilot channel to improve this becomes more complicated. In addition, if the channel prediction is premised, the performance deteriorates rapidly or the complexity of the circuit makes it very difficult to increase the number of antennas to improve the performance.
한편 상향링크의 경우에는 기지국에서 각각의 수신 안테나 별로 채널에측이 용이하여 이를 이용한 최대비 결합을 통하여 수신성능을 개선시키기가 용이하나, 하향링크의 경우에는 채널예측이 어렵거나 복잡도의 문제점이 크게 대두되게 된다. 뿐만 아니라 상향링크에서의 다중 사용자를 지원하기 위한 MIM0 기술은 채 널에서의 사용자간 직교성 유지가 현실적으로 어려워 사용자간 간섭 (Multiple Access Interference)이 필연적으로 존재한다. 따라서 이를 제거하기 위한 다중 사 용자 신호검출 (Multiuser Detection) 기법이 추가적으로 적용되어야 하는 등 시스템 복잡도 측면에서 구현하기에는 비현실적인 것으로 인식되고 있다.  On the other hand, in the case of uplink, it is easy to improve the reception performance through the maximum ratio combining using the channel for each receiving antenna in the base station, but in the case of the downlink, channel prediction is difficult or complicated. It will rise. In addition, MIM0 technology for supporting multiple users in uplink is difficult to maintain orthogonality between users in a channel, and thus multiple access interference is inevitably present. Therefore, it is perceived as unrealistic to implement in terms of system complexity, such as the need for additional multiuser detection technique to remove it.
그러나 하향링크의 경우에서, 저속의 이동성 채널의 경우에는 채널에서의 사용자간 직교성이 비교적 쉽게 유지되기 때문에 채널의 상태 정보에 따라 Zero-forcing Interference Cancel I at ion,圆 SE wi th Coord inat ion, Matched Fi I ter ing 을 위한 사전 시공간 부호화 기법이 연구되어 있다.  However, in the case of downlink, since the orthogonality between users in the channel is relatively easily maintained in the case of a low-speed mobility channel, zero-forcing interference cancellation I at ion, 圆 SE co th coord inat ion, Matched A pre-spatial space coding scheme for filtering has been studied.
하지만 고속의 이동성 채널의 경우에는 채널의 상태가 빠르게 변화하기 때 문에 채널예측 자체가 부정확하여 아직은 미완성의 기술로 남아 있으며, 저속의 이 동성에 국한된 MU-MIM0 기술 표쭌은 향후 고속의 이동성 통신 채널에 대한 MU-MIM0 기술이 개발되는 경우에는 새로운 표준으로 대체되어야 할 것으로 에상되고 있다. 하향링크에서의 채널예측 (channel estimation)이 어려운 점을 피해가기 위한 방법으로서 기지국에서 수신채널을 예측한 후 에측된 신호를 이용하여 송신채널에 대하여 채널추정 (channel prediction)을 하고 이를 기반으로 하는 빔 -포밍 (beam forming) 기술이 있다. 하지만 이 또한 채널을 추정함에 있어서 패킷 통신 방식에 취약한 단점을 갖는다. However, in the case of a high-speed mobility channel, the channel state itself changes inaccurately, so the channel prediction itself remains inaccurate. The MU-MIM0 technology standard, which is limited to low-speed mobility, is a high-speed mobility communication channel. MU-MIM0 for When technology is developed, it is envisaged to be replaced by new standards. As a method for avoiding the difficulty of channel estimation in downlink, the base station predicts a reception channel and then performs channel prediction on a transmission channel using the predicted signal and then uses the beam based on the prediction. There is beam forming technology. However, this also has a weak point in the packet communication method in estimating the channel.
그 외에 단말의 위치에 dᅡ른 일반적인 전력제어 외에도 페이딩의 영향에 따 른 전력제어도 연구되고 있으나 이는 선형적인 채널추정에 국한되어 고속의 이동통 신에서는 효을성이 급격히 저하된다. 그리고 폐 루프 방식의 전력제어 기술은, 복 잡도뿐만이 아니라 고속의 이동통신 시스렘의 경우에 많은 채널상태정보 (Channel State Information)가 요구되어 채널전송 효을을 급격히 떨어지게 하는 요인이 된 다.  In addition to the general power control depending on the position of the terminal, power control under the influence of fading is being studied, but this is limited to linear channel estimation, and the effectiveness of the mobile communication is rapidly deteriorated. In addition, the closed-loop power control technique requires much channel state information in the case of a high-speed mobile communication system as well as a complexity, causing a drastic drop in channel transmission efficiency.
한편 OFDM 시스렘에 취약한 도플러 주파수에 따른 수신단에서의 주파수 § 셋 (frequency offset)에 대한 보상 기술들이 있으나 주파수 선택적 페이딩 채널에 서는 성능 개선이 미흡하다.  On the other hand, there are compensating techniques for frequency offset at the receiver due to the Doppler frequency, which is vulnerable to the OFDM system, but the performance improvement is insufficient in the frequency selective fading channel.
일반적으로 무선통신시스템의 전체 사용대역에서는 주파수 선택적 채널 특 성을 갖게 되는데, 무선통신시스템의 채널용량을 최대화하기 위한 기술로서 주로 Water-Filling 기법을 기반으로 하는 부채널 할당 기법 및 전력할당 기법이 연구되 고 있다. 하지만 채널의 주파수 특성이 빠르게 변화하는 경우에는 않은 연산량이 요구되어 실질적으로는 적용하기가 용이치 않다. 또한 SC-FDMA 기술은 상향링크에서의 PAPR을 획기적으로 줄이기 위한 기술 로서 심볼간 간섭 (Inter Symbol Interference)의 영향으로 호을적인 주파수영역 등 화기 (frequency domain equal izer)가 요구되나, 수신단에서 주파수영역 등화기의 출력 신호를 IDFT로 역확산 시키기 때문에 주파수 선택적 페이딩 채널에서 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 또한 전 시스렘의 주파수 대역에서 유입되는 잡 음 신호를 평균하여 신호검출을 하기 때문에 OFDM 또는 0FDMA 보다 성능이 양호하 고 특히 주파수 옵셋 (frequency offset)에도 유리한 장점을 갖는 것으로 알려져 있 다. In general, all bands of a wireless communication system have frequency selective channel characteristics. As a technique for maximizing the channel capacity of a wireless communication system, a subchannel allocation method and a power allocation method based on a water-filling method are mainly studied. Being. However, if the frequency characteristics of the channel change rapidly, It is required and practically not easy to apply. In addition, SC-FDMA technology is a technique for dramatically reducing the PAPR in the uplink and requires a favorable frequency domain equalizer under the influence of inter symbol interference, but at the receiving end, the frequency domain equalizer is required. The frequency diversity effect is obtained in the frequency selective fading channel because the output signal is despread by the IDFT. In addition, since the signal detection is averaged by the noise signal flowing in the frequency band of the entire system, it is known that the performance is better than OFDM or 0FDMA, and especially has an advantage in frequency offset (frequency offset).
상술한 바에서도 알 수 잇는 바와 같이 4세대 무선통신시스템을 위해서는 높 은 도플러 주파수 페이딩 환경에서도 안정적인 고속 데이터 통신이 가능한 방안 마 련이 절실하다고 할 것이다.  As can be seen from the foregoing, for the 4G wireless communication system, it is necessary to provide a stable high speed data communication even in a high Doppler frequency fading environment.
【발명의 상세한 설명】 본 발명은 고속 이동통신시스렘의 채널 성능의 향상, 전송속도의 증가, 시스 템의 채널용량 증가, PAPR 저감기법, 부채널 할당 및 전력할당에 있어서 상 /하향링 크의 가장 S을적인 데이터 송 /수신장치 및 방법을 제안한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the uplink / downlink link in improving channel performance, increasing transmission speed, increasing channel capacity of system, PAPR reduction method, subchannel allocation and power allocation. We propose the most efficient data transmission / reception apparatus and method.
또한 본 발명은 하향링크에서 다중 안테나를 이용하는 차등 시공간 부호화 기법으로 채널 이득의 주파수 특성을 쉼게 플랫 채널로 변형시키고, 적응형 DFT 변 환을 이용하여 송신 심볼을 주파수 영역에서 압축시킴으로써 채널의 전송속도 및 시스렘의 채널용량을 주어진 송신전력 범위 내에서 수학적으로 최대한 자유릅게 증 가시킬 수 있도록 하는 데이 a 송 /수신장치 및 방법을 제안한다. In addition, the present invention transforms the frequency characteristics of the channel gain into a flat channel by using a differential space-time coding technique using multiple antennas in the downlink, and adaptive DFT We propose a data transmission / reception apparatus and method for compressing the transmission symbol in the frequency domain using the ring to increase the transmission rate of the channel and the channel capacity of the system to the maximum possible mathematically within the given transmission power range. do.
또한 본 발명은 다중 안테나를 이용하는 차등 시공간 부호화 기법은 QAM에 대해서도 적용 가능하게 하며, 수신단에서 시공간 복호화하는 과정에서 채널이득이 최、대비로 결합되어 높은 도플러 주파수의 페이딩의 경우에도 채널의 주파수 특성이 플랫 채널로 간단하게 변형되도록 하는 데이& 송 /수신장치 및 방법을 제안한다. 또한 본 발명은 초고속 이동 시스템의 경우 간단한 보간법을 적용함으로써, 수신단에서의 채널예측을 최소화하여 단말의 성능 및 복잡도를 개선하기 위한 데이 Θ 수신장치 및 방법을 제안한다.  In addition, the present invention makes it possible to apply a differential space-time encoding technique using multiple antennas to QAM, and in the case of space-time decoding at the receiver, the channel gain is optimally and contrast-coupled so that the frequency characteristic of the channel is high even in the case of fading of high Doppler frequency We propose a data transmission / reception apparatus and method for simple transformation into a flat channel. In addition, the present invention proposes a data receiving apparatus and method for improving the performance and complexity of the terminal by minimizing the channel prediction at the receiving end by applying a simple interpolation method in the case of a high-speed mobile system.
또한 본 발명은 다중 안테나를 이용하여 채널 이득의 주파수 특성을 플랫 채널로 변형시킨 후, 송신심볼을 적응형 -DFT 변환시킴으로써 DFT-transformed OFD (A) 보다 더 효을적으로 PAPR 을 저감시키는 데이터 송 /수신장치 및 방법을 제 안한다.  In addition, the present invention transforms the frequency characteristics of the channel gain into a flat channel using a multi-antenna, and then adaptively -DFT transforms the transmission symbol to more effectively reduce the PAPR than the DFT-transformed OFD (A). We propose a receiving device and method.
또한 본 발명은 다중 안테나를 이용하여 채널 이득의 주파수 특성을 플랫 채널로 변형시킨 후, 각 사용자마다 적응형 -DFT-변환 -0FDMA 방식으로 운용하고 부 채널 내에서 부반송파 간에 주파수 특성이 동일한 특성을 이용하여 데이터를 송 /수 신하는 장치 및 방법을 제안한다.  In addition, the present invention transforms the frequency characteristics of the channel gain into a flat channel by using multiple antennas, and then uses the adaptive -DFT-converted -0FDMA scheme for each user and uses the characteristics of the same frequency characteristics among the subcarriers in the subchannel. We propose an apparatus and method for transmitting and receiving data.
또한 본 발명은 각 사용자마다 거리에 따른 전파감쇠 (propagation loss), 실 시간 서비스와 비실시간 서비스만을 고려하여 부채널 할당 및 전력할당을 단순화시 ¾으로써, 전체 시스렘의 채널용량을 간단히 극대화할 수 있는 데이터 송 /수신장치 및 방법을 제안한다. In addition, the present invention is a propagation loss (propagation loss) according to the distance for each user, By simplifying the subchannel allocation and power allocation considering only the time service and the non-real time service, we propose a data transmission / reception apparatus and method that can simply maximize the channel capacity of the entire system.
또한 본 발명은 각 사용자에게 할당된 부채널에서 송신 데이터 심볼간에 적 응형 DFT 변환 OFDM 또는 0FDMA 방식으로 주파수 영역에서 신호 압축을 이루어 냄 으로써 부채널 상에서 동시에 여러 데이터 심볼을 송신하여, PAPR을 최소화함과 동 시에 채널용량의 극대화시키기 위한 데이 EI 송 /수신장치 및 방법을 제안한다.  In addition, the present invention performs signal compression in the frequency domain by adaptive DFT transform OFDM or 0FDMA scheme between the transmission data symbols in the sub-channel assigned to each user to transmit multiple data symbols on the sub-channel at the same time, minimizing the PAPR and At the same time, we propose a day EI transmission and reception apparatus and method for maximizing channel capacity.
본 발명의 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무 선통신시스템에서 높은 도플러 주파수 페이딩 환경에서 데이터를 전송하는 장치는, 소정의 변조방식에 의해 생성된 원시 심볼을 이산 푸리에 변환하여 원시 확산 심볼 을 출력하는 적응형 이산 무리에 변환기와, 상기 적응형 이산 무리에 변환기로부터 출력되는 원시 확산 심볼과 S련 시퀀스를 입력으로 하여 소정 부반송파에서의 원 시 확산 심볼 매트릭스에 의한 프레임을 구성하는 프레임 구성기 및 상기 프레임 구성기에 의해 구성된 프레임의 원시 확산 심볼 매트릭스에 대한 부호화를 거쳐 상 기 소정 부반송파에서의 송신 심볼 매트릭스를 생성하는 차등 시공간 부호기를 포 항하며, 상기 생성된 송신 심볼 매트릭스를 상기 소정 부반송파에 매핑한 후 역고 속 푸리에 변환하여 복수의 안테나를 통해 전송한다.  In a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme according to an exemplary embodiment of the present invention, an apparatus for transmitting data in a high Doppler frequency fading environment includes a method of performing discrete Fourier transform on a raw symbol generated by a predetermined modulation scheme. A frame constituting a frame based on a raw spread symbol matrix on a predetermined subcarrier by inputting an adaptive discrete cluster to output a spread symbol, a raw spread symbol output from the transformer to the adaptive discrete cluster, and a sequence sequence. And a differential space-time encoder for generating a transmission symbol matrix in the predetermined subcarrier through encoding a raw spread symbol matrix of a frame constituted by the frame composer and the frame composer, and converting the generated transmission symbol matrix into the predetermined subcarrier. Fourier stools after mapping to And it transmits via a plurality of antennas.
본 발명의 실시 에 Eᅡ른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무선 통신시스템에서 높은 도플러 주파수 페이딩 환경에서 데이터를 전송하는 방법은, 소정의 변조방식에 의해 생성된 원시 심볼을 이산 무리에 변환하여 원시 확산 심볼 을 출력하는 과정과, 상기 출력되는 원시 확산 심볼고 1 훈련 시퀀스를 입력으로 하 여 소정 부반송파에서의 원시 확산 심볼 매트릭스에 의한 프레임을 구성하는 과정 과, 상기 구성된 프레임의 원시 확산 심볼 매트력스에 대한 부호화를 거쳐 상기 소 정 부반송파에서의 송신 심볼 매트릭스를 생성하는 과정 및 상기 생성된 송신 심볼 매트릭스를 상기 소정 부반송파에 매핑한 후 역고속 무리에 변환하여 복수의 안테 나를 통해 전송하는 과정을 포항한다. In a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme according to an embodiment of the present invention, a method for transmitting data in a high Doppler frequency fading environment is provided. Outputting a raw spread symbol by converting a raw symbol generated by a predetermined modulation scheme into a discrete group, and outputting a raw spread symbol by one training sequence as the inputted raw spread symbol and one training sequence A process of constructing a frame, generating a transmission symbol matrix in the predetermined subcarrier through encoding of the raw spread symbol matrix force of the configured frame, and mapping the generated transmission symbol matrix to the predetermined subcarrier Pohang the process of transforming into a high speed flock and transmitting through multiple antennas.
본 발명의 실시 에에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무 선통신시스렘에서 높은 도플러 주파수 페이딩 환경에서 데이터를 수신하는 장치는, 무리에 변환이 이루어진 후 소정의 부반송파에서 수신되는 수신신호와, 채널 예측 값 및 자체 생성한 원시 확산 심볼을 입력으로 하여 상기 수신신호에 대한 차등 시 공간 복호화를 통해 원시 확산 심볼 매트릭스를 출력하는 차등 시공간 복호기와, 상기 차등 시공간 부호화에 의해 출력되는 원시 확산 심볼 매트릭스로부터 원시 확 산 심볼과 훈련 시퀀스를 분리하는 프레임 분리기와, 상기 프레임 분리기에 의해 분리된 훈련 시퀀스에 의해 채널 상태를 예측하여 상기 차등 시공간 복호기로 채널 예측 값을 제공하는 채널 예측기와, 상기 프레임 분리기에 의해 분리된 원시 확산 심볼을 역 이산 무리에 변환하여 원시 심볼을 출력하는 적응형 역 이산 푸리에 변 환기와, 상기 적응형 역 이산 푸리에 변환기로부터 출력되는 원시 심볼에 대한 신 호 판정을 통해 획득한 수신 데이 S를 이산 무리에 변환하여 생성된 원시 확산 심 을 상기 차등 시공간 복호기로 제공하는 적응형 이산 무리에 변환기를 포함한다. 본 발명의 실시 에에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무 선통신시스렘에서 높은 도플러 주파수 페이딩 환경에서 데이 S를 수신하는 방법은, 무리에 변환이 이루어진 후 소정의 부반송파에서 수신되는 수신신호와, 채널 에측 값 및 자체 생성한 원시 확산 심볼을 입력으로 하여 상기 수신신호에 대한 차등 시 공간 복호화를 통해 원시 확산 심볼 매트릭스를 출력하는 과정고ᅡ, 상기 출력되는 원시 확산 심볼 매트릭스로부터 원시 확산 심볼과 δ련 시퀀스를 분리하는 과정고 , 상기 분리된 S련 시퀀스에 의해 채널 상태를 에측하여 상기 채널 에측 값을 생성 하는 과정고ᅡ, 상기 분리된 원시 확산 심볼을 역 이산 푸리에 변환하여 원시 심볼을 출력하는 과정과, 상기 출력되는 원시 심볼에 대한 신호 판정을 통해 획득한 수신 데이 Θ를 이산 푸리에 변환하여 상기 자처 ( 원시 확산 심볼을 생성하는 과정을 포함 한다. In a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme according to an embodiment of the present invention, an apparatus for receiving data in a high Doppler frequency fading environment includes a received signal received on a predetermined subcarrier after a conversion is performed to a group; A differential space-time decoder for outputting a raw spread symbol matrix through differential space-time decoding on the received signal with a channel prediction value and a self-generated raw spread symbol, and from a raw spread symbol matrix output by the differential space-time encoding A frame separator for separating a raw spread symbol and a training sequence, a channel predictor for predicting a channel state by a training sequence separated by the frame separator, and providing a channel prediction value to the differential space-time decoder; Invert the separated raw spread symbol An adaptive inverse discrete Fourier transformer for converting a mountain group to output a raw symbol and a received data S obtained through signal determination on a raw symbol output from the adaptive inverse discrete Fourier transformer are generated by converting the received data S into a discrete group. Raw spread seam And a transducer in an adaptive discrete cluster that provides a to the differential space-time decoder. In a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme according to an embodiment of the present invention, a method for receiving a day S in a high Doppler frequency fading environment includes a received signal received from a predetermined subcarrier after a conversion is performed to a group. A process of outputting a raw spread symbol matrix through differential time-space decoding of the received signal by inputting a channel predicted value and a self-generated raw spread symbol. The raw spread symbol and δ are output from the outputted raw spread symbol matrix. And a step of generating a channel prediction value by estimating a channel state by the separated S sequences. A process of outputting a raw symbol by inverse discrete Fourier transform of the separated raw spread symbol. And, the received data Θ obtained through the signal determination on the output raw symbols The acid Fourier transform comprises the step of the call themselves (generating a raw spread symbols.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자를 지원하는 다중 안테나 시스템에서 의 자원 할당을 위한 스케줄링 방법은, 최대비 결합된 각 단말에 할당된 서브 채널 의 주파수 특성이 동일하다고 가정할 때, 신호대 잡음비의 역수가 작은 단말의 서 브 채널로부터 큰 순서로 배열하는 과정, 상기 배열을 기반으로 하는 순서에 따라 실시간 서비스의 경우에는 서비스 품질을 만족하는 최소한의 전력을 할당하고, 비 실시간 서비스의 경우에는 단말과의 거리를 고려하여 모든 단말에 대해 순차적으로 전력을 할당하는 과정을 포항한다. 하기에서 본 발명을 설명항에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구 체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐럴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관레 등에 따라 달 라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In the scheduling method for resource allocation in a multi-antenna system supporting multiple users according to an embodiment of the present invention, assuming that the frequency characteristics of subchannels allocated to the maximum ratio combined terminals are the same, the inverse of the signal-to-noise ratio Is arranged in a large order from the sub-channel of the small terminal, the minimum power to satisfy the quality of service in the case of real-time service according to the order based on the arrangement, and in the case of non-real-time service Pouring the process of allocating power to all terminals in consideration of the distance. In the following description, detailed descriptions of well-known functions or configurations related to the present invention will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or management of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
후술될 고속 이동 통신 시스템을 설계하기 위한 본 발명의 실시 예에서는 높은 도플러 주파수 페이딩과 상향링크에서의 PAPR을 핵심적으로 해결하여야 할 과 제라고 판단하여 전체 시스템의 관점에서 요소 기술들이 갖는 상호 연관성을 고려 할 것이다.  In the embodiment of the present invention for designing a high-speed mobile communication system to be described later, it is determined that high Doppler frequency fading and PAPR in uplink are essential tasks to consider the correlation of element technologies in terms of the entire system. something to do.
그리고 하향링크에서는 채널예측을 필요로 하지 않기 때문에 고속 이동 통 신 시스템의 높은 도플러 주파수 페이딩의 영향에 따른 성능 개선에 가장 효을적인 기술로 알려진 차등 시공간 부호화 기술을 적용한다. 그러나 프레임 내에서 페이딩 의 시변 특성을 예측 반영함과 동시에 기타 검출오류가 확산되는 점을 보완하여 높 은 변조지수의 QAM 채널에서의 검출에러 플로우 (error flow) 현상을 해결할 수 있 는 방안을 종합적인 관점에서 살 IIᅧ보도록 한다.  Since the downlink does not require channel prediction, the differential space-time coding technique, which is known as the most effective technique for improving the performance due to the high Doppler frequency fading effect, is applied. However, it is possible to solve the detection error flow phenomenon in the QAM channel with high modulation index by complementing the diffusion of other detection errors while predicting and reflecting the time-varying characteristics of fading within the frame. Look at it from the perspective II.
또한 시공간 부호화 기술에 의하여 수신채널의 상태가 최대비 결합띔에 따 라 주파수 선택적 페이딩 채널이 플랫 채널 (flat channel)로 되어점을 이용하여, 적응형 DFT 변환 OFDM 또는 0FDMA로 송신 심볼을 주파수영역에서 압축시킴으로써 채널의 전송속도 및 시스템의 채널용량을 주어진 송신전력 범위 내에서 수학적으로 최대한 자유톱게 증가시킬 수 있도록 하는 방법을 제안한다. In addition, by using a space-time encoding technique, the frequency-selective fading channel becomes a flat channel according to the maximum ratio of the reception channels, and thus the transmission symbol is transmitted in the frequency domain by adaptive DFT conversion OFDM or 0FDMA. By compression We propose a method to increase the transmission speed of a channel and the channel capacity of a system as much as possible freely within a given transmission power range.
즉 단말의 위치가 기지국에 가까이 위치하는 경우에는 수신전력의 세기가 That is, when the position of the terminal is located near the base station, the strength of the received power is
40 dB/dec로 증가되기 때문에 수신전력을 유용하게 활용하기 위한 방안으로서, 수신 전력의 세기에 따라 적응식으로 DFT 변환하여 주파수영역에서 신호를 압축하여 송 신하고 수신단에서 이를 역으로 복원하는 과정을 거처 신호를 검출하도록 한다. 일반적으로 DFT 변환을 지원하는 OFDM은 복원된 심볼의 채널이득을 균일하 게 할 뿐만 아니라 페이딩의 영향을 받지 않는 플랫 채널의 경우 PAPR 매우 우수한 장점을 갖는다. As it is increased to 40 dB / dec, it is a method for utilizing the received power usefully.It is a method of compressing and transmitting a signal in the frequency domain by adaptively performing DFT conversion according to the strength of the received power, and restoring it in reverse at the receiving end. Detect the living signal. In general, OFDM that supports DFT conversion not only makes the channel gain of reconstructed symbols uniform, but also has very good PAPR for flat channels that are not affected by fading.
따라서 본 발명에서는 시공간 부호화 기술에 의하여 수신채널의 상태가 최 대비 결합됨에 따라 주파수 선택적 페이딩 채널이 플랫 채널로 되어징을 이용하여, 적응형 DFT 변환 OFDM 또는 0FDMA를 적용항으로써 PAPR이 기존의 단순한 DFT 변환 OFDM 보다 PAPR이 보다 더 효을적으로 저감될 수 있도록 한다.  Therefore, in the present invention, the frequency-selective fading channel is flat channeled as the state of the reception channel is optimally combined by the space-time coding technique, and the PAPR is applied to the conventional simple DFT by applying the adaptive DFT transform OFDM or 0FDMA. PAPR can be reduced more efficiently than transform OFDM.
그리고 상향링크에서는 단말에 적절한 안테나 개수와 기지국에서 수용 가능 한 복잡도를 감안하여 수신 다이버시티 기법으로 채널 성능을 개선시키고, 채널성 능 개선이 먼저 전제되는 경우에 사용 가능하지만 부가정보가 불필요하면서도 적용 기술로 인한 채널성능 열화가 미약한 PAPR 저감 기술을 선택하여 적용한다.  In the uplink, the channel performance is improved by the reception diversity scheme in consideration of the number of antennas appropriate for the terminal and the complexity acceptable in the base station. Select and apply PAPR reduction technology that has low channel performance degradation.
또한 상향링크에서는 사용자간 직교성 유지가 쉼지 않기 때문에 요구 전송 량을 감안하여 각 사용자에게 전용 부채널을 할당하고 이를 단말이 가지고 있는 최 대전력 범위 내에서 적응식 -DFT 확산코드로 주파수 영역에서 다중화 (multiplexing) 시킨다. 이는 단말의 가용전력 범위 내에서 타 사용자와의 주파수 중첩을 피하면서 획기적으로 상향링크 시스템의 전송용량이 획기적으로 증대되게 한다. In the uplink, since orthogonality is not maintained between users, a dedicated subchannel is allocated to each user in consideration of the required transmission amount, and the terminal has the maximum. Multiplexing in the frequency domain with adaptive -DFT spreading code within the high power range. This significantly increases the transmission capacity of the uplink system while avoiding frequency overlap with other users within the available power range of the terminal.
또한 서비스의 종류, 요구전송 속도, 전송품질 및 채널의 상태에 따라, 사 용자간의 형평성을 고려하여 부채널 할당 및 전력할당을 최적화하여야 하나 전체 시스템의 관점에서 보면 주로 하향링크의 트래픽이 크게 요구되기 때문에 하향링크 에서의 최대비 결합 및 주파수 영역 확산 결고ᅡ에 따른 부채널 별 S/N비가 평균적으 로 동일함을 감안하여 주파수특성에 대한 고려함을 배제시킨다. 그리고 단말의 위 치에 따른 Water-filling 기법만을 적용함으로써 채널용량을 쉽게 극대화할 수 있 도록 한다. 이때 모든 단말들은 기지국의 중심으로부터 장기적인 관점에서 균일하 게 분포하는 것으로 가정하여 단말들간의 형평성에 대한 고려 또한 배제함으로써 문제를 단순화시킨다.  In addition, sub-channel allocation and power allocation should be optimized in consideration of equity among users according to service type, required transmission speed, transmission quality, and channel condition. Therefore, considering the maximum S / N ratio for each subchannel due to the maximum ratio combining and frequency domain diffusion resolution in the downlink, the consideration of frequency characteristics is excluded. In addition, it is possible to easily maximize the channel capacity by applying only the water-filling technique according to the position of the terminal. In this case, it is assumed that all terminals are uniformly distributed in the long term from the center of the base station, thereby simplifying the problem by eliminating the consideration of equity among the terminals.
또한 상향링크와 하향링크의 특성에 따른 시스템의 복잡도 및 요구 전송속 도를 고려하여 성능의 극대화가 이루어지도록 한다. 이하 본 발명의 실시 예를 청부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.  In addition, performance is maximized in consideration of system complexity and required transmission speed according to characteristics of uplink and downlink. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
A. 데이 a송 /수신장치 및 방법 A. Day a transmission / reception apparatus and method
본 발명의 실시 예에서는 하향링크를 통해 데이터를 전송하기 위한 송 /수신 장치를 제 1실시 예로써 제안하며, 상향링크를 통해 데이터를 전송하기 위한 송 /수 신장치를 제 2실시 예로써 제안한다. In an embodiment of the present invention, the transmission / reception for transmitting data through the downlink An apparatus is proposed as a first embodiment, and a transmission / transmission value for transmitting data through uplink is proposed as a second embodiment.
본 발명의 제 1실시 에에서는 하향링크에서의 차등 시공간 부호화 기법과 PAPR 저감 기법을 적용하여 데이터를 송신하거나 수신하기 위한 장치 및 방법에 대 해 구체적으로 설명할 것이다. 그리고 본 발명의 제 2실시 예에서는 채널 용량 증대 를 위해 상향링크에서의 시공간 블록 부호화 기법과 PAPR 저감 기법을 적용하여 데 이日를 송신하거나 수신하기 위한 장치 및 방법에 대해 구체적으로 설명할 것이다.  In the first embodiment of the present invention will be described in detail with respect to the apparatus and method for transmitting or receiving data by applying the differential space-time coding technique and the PAPR reduction technique in the downlink. In the second embodiment of the present invention, an apparatus and method for transmitting or receiving data by applying a space-time block coding technique and a PAPR reduction technique in uplink to increase channel capacity will be described in detail.
A-1. 제 1실시 에 (하향링크 데이터 전송) A-1. First embodiment (downlink data transmission)
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 직교 주파수 다중 분할 방식을 지원하는 무선통신시스템에서 하향링크를 통해 데이 Ei를 송 /수신하기 위한 장치를 보이고 있 다. 즉 높은 도플러 주파수 페이딩 환경에서 하향링크에서의 채널 성능 개선 및 채 널 용량의 증대 그리고 PAPR의 저감을 위한 적응형 -DFT 변환 /역변환 OFDM(A) 및, 4 개의 송신안테나와 2개의 수신안테나로 구성된 차등 시공간 부호화 기법을 기반으 로 하는 MIM0 시스템의 구성을 보이고 있다.  1 shows an apparatus for transmitting / receiving day Ei through downlink in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency multiplexing scheme according to an embodiment of the present invention. It consists of adaptive -DFT transform / inverse transform OFDM (A) and 4 transmit antennas and 2 receive antennas for improving channel performance, increasing channel capacity and reducing PAPR in downlink under high Doppler frequency fading environment. The MIM0 system based on the differential space-time coding scheme is shown.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국은 송신 데이 a (101), 변조기 (102), 적응형 -DFT 확산기 (103), 프레임 구성기 (104), 훈련 시퀀스 발생기 (105), 차등 시공간 부호기 (106), 부반송파 맵핑기 (107), IFFT 역변환기 (108)를 포항한다. 그리고 단말기는 FFT변환기 (109), 부반송파 디맵핑기 (110), 차등 시공간 복호기 (111), 프레임 분리기 (112), 합산기 (113), 양 /음의 대역 해석신호 발생기 (113-2)의 전후 처리를 위한 병 /직렬기 (113-1) 직 /병렬기 (113-3), 적응형 -IDFT 역 확산기 ("4), 복조기 (115), 변조기 (116), 다중 -DFT 확산기 (117), 채널 예측기 (118) 를 포함한다. As shown in FIG. 1, a base station according to an embodiment of the present invention includes a transmission day a 101, a modulator 102, an adaptive -DFT spreader 103, a frame configurator 104, and a training sequence generator 105. ), A differential space-time encoder 106, a subcarrier mapper 107, and an IFFT inverse transformer 108. The terminal includes the FFT transformer 109, the subcarrier demapper 110, the differential space-time decoder 111, the frame separator 112, the summer 113, and the positive / negative band analysis signal generator 113-2. Bottle / serializer (113-1) Serial / parallel (113-3), adaptive -IDFT inverse diffuser ("4), demodulator (115), modulator (116), multi-DFT diffuser (117) for post-processing Channel predictor 118.
도 1을 창조하면, 변조기 (Modulation )(102-1)는 복수의 송신 데이 EI를 입 력으로 하고, 상기 입력된 복수의 입력 데이터를 소정 변조 방식에 의해 변조한다. 그리고 상기 변조를 통해 생성된 ^번째 원시 심볼 를 출력한다.  1, the modulator 102-1 inputs a plurality of transmission data EIs and modulates the input plurality of input data by a predetermined modulation scheme. The ^ th raw symbol generated through the modulation is output.
적응형 -DFT 확산기 (Adaptive DFT Spreading Unit)(103)는 상기 변조기 (102-1)로부터 제공되는 원시 심볼 에 대한 이산 무리에 변환을 수행하여 원시 확산 심볼을 출력한다. 상기 이산 무리에 변환을 통해 원시 확산 심볼을 생성하는 적응형 DFT 변환 OFDM(A)에 대한 구체적인 설명은 후술될 것이다. 상기 원시 확산 심볼은 프레임 구성기 (104)로 제공된다.  Adaptive DFT Spreading Unit (103) performs a transform on the discrete set of raw symbols provided from the modulator 102-1 to output the raw spreading symbols. A detailed description of the adaptive DFT transform OFDM (A) for generating the raw spread symbol through the transform on the discrete group will be described later. The raw spread symbol is provided to frame configurator 104.
훈련 시퀀스 발생기 (Training Sequence Unit)(105)는 채널 환경을 예측하기 위해 사용될 훈련 시퀀스를 생성한다. 상기 S련 시퀀스는 &말기와 사전에 약속된 형태와 신호 세기를 가지는 것이 통상적이다.  Training Sequence Unit 105 generates a training sequence that will be used to predict the channel environment. It is common for the sequence to have a form and signal strength promised in advance & end.
상기 프레임 구성기 (Assemble Frame Unit )(104)는 상기 적응형 -DFT 확산기 (103)로부터 제공되는 원시 확산 심볼과 상기 훈련 시퀀스 발생기 (105)로부터 제공 되는 훈련 시퀀스를 입력으로 한다. 그리고 상기 원시 확산 심볼과 상기 훈련 시퀀 스에 의해 프레임을 구성한다. 상기 프레임 구성을 위해 상기 프레임 구성기 (104) 는 소정 부반송파에서의 원시 확산 심볼 매트릭스를 생성한다. 즉 번째 부반송파 에서의 번째 원시확산 심볼 매트릭스 S "를 생성한다. 상기 프레임 구성기 (104)에 의해 생성되는 원시 확산 심볼 매트릭스에 대해서는 후술될 설명에서 구체적으로 살피보기로 한다. The Frame Frame Unit 104 takes as input a raw spread symbol provided from the adaptive -DFT spreader 103 and a training sequence provided from the training sequence generator 105. And the raw spread symbol and the training sequence Frames are composed by For the frame configuration, the frame configurator 104 generates a raw spread symbol matrix on a given subcarrier. That is, it generates the first raw spread symbol matrix S " in the second subcarrier. The raw spread symbol matrix generated by the frame configurator 104 will be described in detail later.
차등 시공간 부호기 (Differential S-T Coding Unit )(106)은 상기 프레임 구 성기 (104)에 의해 구성된 프레임의 원시 확산 심 S 매트릭스의 부호화를 통해 송신 심볼 매트릭스를 생성한다. 즉 번째 부반송파에서의 ^번째 원시 확산 심볼 매트릭 스를 부호화함으로써 , /번째 부반송파에서의 번째 송신 심볼 매트릭스 x"를 생 성한다. 상기 송신 심볼 매트력스를 생성하기 위한 구체적인 방안에 대해서도 후술 될 것이다. Differential ST Coding Unit 106 generates a transmission symbol matrix through the encoding of the raw spreading seam S matrix of the frame configured by frame constructor 104. In other words, by encoding the ^ th raw spread symbol matrix on the th subcarrier, the th transmit symbol matrix x " on the / th subcarrier is generated. A detailed scheme for generating the transmit symbol mattress will be described later.
부반송파 맵핑기 (Subcarrier Mapping Unit )(10가는 상기 차등 시공간 부호 기 (106)에 의해 생성된 송신 심볼 매트릭스 X 를 해당 부반송파인 번째 부반송파 에 매핑하여 출력한다. The subcarrier mapping unit (10) maps and transmits the transmission symbol matrix X generated by the differential space-time encoder 106 to the second subcarrier, which is the corresponding subcarrier.
역무리에 변환부 (IFFTK108-1 내지 108-4)는 상기 부반송파 맵핑기 (107)로 부 9 제공되는 송신 심볼 매트릭스 β 매핑이 이루어진 부반송파, 즉 번째 부반송 파에서 송신한다. 이때 상기 송신 심볼 매트릭스는 상기 IFFT부 (108-1 내지 108-4) 각각에 대응하는 송신 안 Ell나를 통해 해당 부반송파에서 송신이 이루어진다.  Inverse group transform units IFFTK108-1 to 108-4 transmit on the subcarrier, i.e., the subcarrier, to which the transmission symbol matrix β mapping provided to the subcarrier mapper 107 is provided. In this case, the transmission symbol matrix is transmitted on a corresponding subcarrier through a transmission scheme Ell corresponding to each of the IFFT units 108-1 to 108-4.
한편 상술한 절차에 의해 하향링크를 통해 전송된 송신신호는 단말기에 의 해 수신된다. 상기 단말기는 하나 또는 복수의 수신 안테나를 구비할 수 있다. 도Meanwhile, the transmission signal transmitted through the downlink by the above-described procedure is transmitted to the terminal. Is received. The terminal may be provided with one or a plurality of receiving antennas. Degree
1에서는 하나의 수신 안 EII나를 구비하는 것을 가정하고 있으나 두 개의 수신 안 E1I 나를 구비하는 경우에는 도 1에서 점선으로 표시된 구성이 추가될 수 있다. 만약 복수의 수신 안테나를 구비하는 경우라고 하더라도 추가되는 구성은 하나의 수신 안日 I나를 구비하는 경우의 구성과 동일한 동작을 수행한다. 따라서 하기 설명에서 는 하나의 구성에 대해서만 설명할 것이나 그 외의 수신 안테나에 대응하여 추가될 수 있는 구성이 하기 설명된 바와 동일한 동작을 수행하여야 항을 자명하다. In FIG. 1, it is assumed that one receiving EII is included, but when two receiving E1Is are included, a configuration indicated by a dotted line in FIG. 1 may be added. Even in the case of having a plurality of receiving antennas, the additional configuration performs the same operation as that in the case of having one receiving antenna I. Therefore, in the following description, only one configuration will be described, but it is apparent that a configuration that can be added corresponding to other receiving antennas should perform the same operation as described below.
상기 단말기를 구성하는 푸리에 변환부 (FFT)(109-1)는 수신 안테나를 통해 수신신호를 제공받는다. 그리고 상기 FFT 09-1)는 상기 수신신호에 대한 무리에 변환을 수행하여 상기 수신신호를 시간 영역의 신호로 변환하여 출력한다.  The Fourier transform unit (FFT) 109-1 constituting the terminal receives a received signal through a receive antenna. The FFT 09-1 converts the received signal into a group and outputs the received signal by converting the received signal into a signal in a time domain.
부반송파 디맵핑기 (Subcarrier De-mapping Unit)(110-1)는 상기 시간 영역 에서의 수신신호로부터 수신을 원하는 해당 부반송파에 의해 전송되는 신호만을 선 별하여 출력한다.  The subcarrier de-mapping unit 110-1 selects and outputs only a signal transmitted by a corresponding subcarrier to be received from the received signal in the time domain.
차등 시공간 복호기 (Differential S-T Decode Unit)(111-1)는 상기 부반송 파 디맵핑기 (110)로부터 출력되는 수신신호와, 채널 예측 값 및 자체 생성한 원시 확산 심볼을 입력으로 한다. 그리고 상기 채널 에축 값 및 상기 자체 생성한 원시 확산 심볼을 고려하여 상기 원하는 부반송파에 의해 수신한 신호에 대한 차등 시공 간 복호화를 수행한다. 상기 수신한 신호에 대한 차등 시공간 복호화에 대한 구체 적인 설명은 후술될 것이다. 상기 차등 시공간 복호기 (111-1)는 상기 수신한 신호 에 대한 차등 시공간 복호화를 통해 원시 확산 심볼 매트릭스를 획득한다. Differential ST Decode Unit 111-1 receives a received signal output from the subcarrier demapper 110, a channel prediction value, and a self-generated raw spread symbol. The differential inter-space decoding is performed on a signal received by the desired subcarrier in consideration of the channel axis value and the self-generated original spread symbol. A detailed description of the differential space-time decoding on the received signal will be described later. The differential space-time decoder 111-1 receives the received signal. A raw spread symbol matrix is obtained through differential space-time decoding of.
한편 상기 채널 예측 값은 채널 예측기 (Channel Estimation Unit)(118-1)에 의해 제공되며, 상기 자체 생성한 원시 확산 심볼은 다중 -DFT 확산기 (Adaptive DFT Spreading Unit)(117)에 의해 제공된다.  Meanwhile, the channel prediction value is provided by a channel estimator 118-1, and the self-generated original spreading symbol is provided by a multi-DFT spreader 117.
프레임 분리기 (Dessemble Frame Unit)(112-1)상기 차등 시공간 복호기 (111-1)에 의해 출력되는 원시 확산 심볼 매트릭스로부터 원시 확산 심볼과 훈련 시퀀스를 분리하여 출력한다. 상기 분리된 원시 확산 심볼은 합산기 (Sum Unit)(113)로 전달되며, 상기 분리된 S련 시퀀스는 상기 채널 예측기 (118-1)로 전 달된다.  Dessemble Frame Unit 112-1 Separates and outputs a raw spread symbol and a training sequence from a raw spread symbol matrix output by the differential space-time decoder 111-1. The separated raw spread symbol is passed to a sum unit 113, and the separated serial sequence is passed to the channel predictor 118-1.
상기 채널 에측기 (118-1)는 상기 프레임 분리기 (112-1)로부터 전달되는 훈 련 시퀀스에 의해 하향링크의 채널 상태를 예측한다. 그리고 상기 예측된 채널 상 태에 상응하는 채널 에측 값을 상기 차등 시공간 복호기 (111-1)로 제공한다.  The channel predictor 118-1 predicts the channel state of the downlink by the training sequence transmitted from the frame separator 112-1. The channel prediction value corresponding to the predicted channel state is provided to the differential space-time decoder 111-1.
한편 상기 합산기 (113)는 복수의 수신 안테나를 구비하는 경우, 각 수신 안 테나에 대응하여 구비되는 프레임 분리기 (112-1, 112-2)로부 EH 제공되는 원시 확산 심볼을 입력으로 하고, 상기 복수의 프레임 분리기 (112-1, 112-2)로부터 제공된 원 시 확산 심볼을 합산하여 출력한다. 하지만 상기 단말기가 하나의 수신 안테나를 구비하는 경우라면 상기 합산기 (113)는 불필요한 구성이 될 수 있다.  On the other hand, when the summer 113 is provided with a plurality of receiving antennas, the raw spread symbols provided by the EH from the frame separators 112-1 and 112-2 provided corresponding to each receiving antenna are input. The raw spread symbols provided from the plurality of frame separators 112-1 and 112-2 are summed and output. However, if the terminal is provided with one receiving antenna, the summer 113 may be an unnecessary configuration.
상기 합산기 (113)에 의해 병렬로 출력되는 원시 확산 심볼은 병 /직렬 변환 기 (P/SH113-1)에 의해 하나의 원시 확산 심볼 시퀀스로 출력된다. 상기 직렬 형 태로 변환된 원시 확산 심볼 시퀀스는 음 /양 주파수 대역 해석신호 발생기The raw spread symbols output in parallel by the summer 113 are output in one raw spread symbol sequence by the parallel / serial converter P / SH113-1. The serial type The raw spread symbol sequence transformed into the form is a negative / positive frequency band analysis signal generator.
(Positive/Negative Frequency Analytic Signal Generator )(113-2)로 전달된다. 상기 음 /양 주파수 대역 해석신호 발생기 (113-2)는 상기 직렬 형태의 원시 확산 심볼 시퀀스가 가지는 포지티브 또는 네거티브 주파수 성분의 해석신호를 분 리해내고 이를 출력한다. (Positive / Negative Frequency Analytic Signal Generator) 113-2. The negative / positive frequency band analysis signal generator 113-2 separates an analysis signal of a positive or negative frequency component of the serial type spread symbol sequence and outputs the analyzed signal.
상기 음 /양 주파수 대역 해석신호 발생기 (113-2)로부 EI 출력되는 직렬 형태 의 신호는 직 /병렬 변환기 (S/PK113-3)에 의해 병렬 형태를 갖는 신호로 변환되어 출력된다. 상기 S/P 변환기 (113-3)로부터 출력되는 병렬 신호는 적응형 -IDFT 역확 산기 (Adaptive IDFT De-spreading Unit)(1 )로 전달된다.  The serial-type signal EI output from the negative / positive frequency band analysis signal generator 113-2 is converted into a signal having a parallel form by the serial / parallel converter S / PK113-3 and output. The parallel signal output from the S / P converter 113-3 is transferred to an adaptive IDFT despreading unit 1.
상기 적응형 -IDFT 역확산기 (114)는 상기 S/P 변환기 (113-3)로부터 출력되는 원시 확산 심볼에 대한 역 이산 무리에 변환을 수행하여 원시 심볼을 출력한다. 상 기 적응형 -IDFT 역확산기 (114)에 의해 수행되는 역 이산 무리에 변환에 대한 구체 적인 설명은 후술될 것이다.  The adaptive -IDFT despreader 114 performs a transform on the inverse discrete group for the raw spread symbols output from the S / P converter 113-3 to output the raw symbols. A detailed description of the transform in the inverse discrete cluster performed by the adaptive -IDFT despreader 114 will be described later.
상기 역 이산 무리에 변환을 통해 획득한 원시 심볼에 대해서는 복호화기 The decoder for the raw symbols obtained through the transform into the inverse discrete group
(115)에 의해 복호화가 이루어진다. 즉 상기 원시 심볼에 대한 신호 판정을 통해 수신 데이터 (119)를 획득한다. Decoding is performed by 115. That is, the received data 119 is obtained through signal determination on the original symbol.
한편 상기 복호화기 (115)에서의 판정을 통해 획득한 수신 데이터는 변조기 On the other hand, the received data obtained through the determination in the decoder 115 is a modulator.
(116)로 전달되어 기지국에서 사용된 변조 방식과 동일한 변조 방식에 의해 원시 심볼로 변조된다. 그리고 상기 변조기 (116)에 의해 출력되는 원시 심볼은 적응형 -DFT 확산기 (117)에 의해 주파수 확산이 이루어지며, 상기 주파수 확산이 이루어진 원시 확산 심볼로부터 를 획득한다. 상기 획득된 는 상기 차등 시공간 보호화 기 (111-1)로 제공된다. It is delivered to 116 and modulated to the raw symbols by the same modulation scheme as used at the base station. And the raw symbols output by the modulator 116 are adaptive Frequency spreading is performed by the DFT spreader 117, and is obtained from the original spreading symbol from which the frequency spreading is performed. The obtained is provided to the differential space-time protector 111-1.
상술한 바와 같이 본 발명의 제 1실시 예에 따른 데이터 송신장치 및 방법에 서는 변조 심볼을 적응 DFT 확산하고, 이를 프레임으로 구성한 후 차등 시공간 부 호화를 통해 전송한다. 그리고 이에 대응한 데이터 수신장치 및 방법에서는 수신신 호에 대한 차등 시공간 복호화를 수행한 후 프레임을 분해하고, 상기 프레임 분해 를 통해 획득한 원시 확산 심볼에 대한 적응 IDFT 역확산을 통해 원시 심볼을 획득 한다.  As described above, in the apparatus and method for transmitting data according to the first embodiment of the present invention, adaptive DFT spreads modulation symbols, configures them as frames, and transmits them through differential space-time encoding. In the data receiving apparatus and method corresponding thereto, after performing differential space-time decoding on a received signal, a frame is decomposed, and a raw symbol is obtained by adaptive IDFT despreading on a raw spread symbol obtained through the frame decomposition. .
A-2. 제 2실시 예 (상향링크 데이 Θ 전송) A-2. Second Embodiment (Uplink Day Θ Transmission)
도 2는 본 발명의 실시 에에 따라 직교 주파수 다중 분할 방식을 지원하는 무선통신시스템에서 상향링크를 통해 데이터를 송 /수신하기 위한 장치를 보이고 있 다. 즉 높은 도플러 주파수 페이딩 환경에서 상향링크에서의 채널 성능 개선 및 채 널 용량의 증대 그리고 PAPR의 저감을 위한 적응형 -DFT 확산기 및 4개의 송신안테 나와 2개의 수신안테나로 구성된 시공간 부호화 기법을 기반으로 하는 MIM0 시스템 의 구성을 보이고 있다.  2 illustrates an apparatus for transmitting / receiving data through uplink in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency multiplexing scheme according to an embodiment of the present invention. That is, based on spatiotemporal coding technique consisting of an adaptive -DFT spreader and 4 transmit antennas and 2 receive antennas for improving channel performance, increasing channel capacity, and reducing PAPR in uplink in high Doppler frequency fading environment. The configuration of the MIM0 system is shown.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 단말기는 송신 데이터 (201), 변조기 (202), 직 /병렬 변환기 (203), 적응형 -DFT 확산기 (204), 프레임 구성 기 (205), 5련 시퀀스 발생기 (206), 시공간 볼록 부호기 (207), 부반송파 맵핑기 (208) , IFFT 역변환기 (209)를 포함한다. As shown in FIG. 2, a terminal according to an embodiment of the present invention includes a transmission data 201, a modulator 202, a serial / parallel converter 203, an adaptive -DFT spreader 204, and a frame configuration. Group 205, five sequence generators 206, space-time convex encoder 207, subcarrier mapper 208, and IFFT inverse transformer 209.
그리고 기지국^ FFT변환기 (210), 부반송파 디맵핑기 (211), 시공간 블록 복 호기 (212), 채널 예측 및 최대비 결합기 (213), 프레임 분리기 (214), 음 /양 주파수 대역 해석신호 발생기 (214-2), 병 /직렬 변환기 (214-1) 및 직 /병렬 변환기 (214-3), 적응형 -IDFT 역확산기 (215), 병 /직렬 변환기 (216), 복조기 (217)를 포함한다.  And a base station ^ FFT converter 210, a subcarrier demapper 211, a space-time block decoder 212, a channel prediction and maximum ratio combiner 213, a frame separator 214, a negative / positive frequency band analysis signal generator ( 214-2), bottle / serial converter 214-1 and serial / parallel converter 214-3, adaptive -IDFT despreader 215, bottle / serial converter 216, demodulator 217 .
도 2를 창조하면, 변조기 (Modulation )(202)는 송신 데이 E1를 입력으로 하 고, 상기 입력된 송신 데이 S를 소정 변조 방식에 의해 변조한다. 그리고 상기 변 조를 통해 생성된 번째 원시 심볼 D*를 출력한다. 상기 변조기 (102-1)로부터 제 공되는 원시 심볼 은 직 /병렬 변환기 (204)에 의해 병렬 형태의 원시 심볼로 출력 된다.  2, the modulator 202 takes a transmission day E1 as an input and modulates the input transmission day S by a predetermined modulation scheme. And outputs the th raw symbol D * generated through the modulation. The raw symbols provided from the modulator 102-1 are output as parallel raw symbols by the serial / parallel converter 204.
적응형 -DFT 확산기 (Adapti e DFT Spreading Unit )(204)는 상기 S/P 변환기 (203)로부터 제공되는 원시 심볼 D*에 대한 이산 무리에 변환을 수행하여 원시 확 산 심볼을 출력한다. 상기 이산 무리에 변환을 통해 원시 확산 심볼을 생성하는 적 응형 DFT 변환 OFDM(A)에 대한 구체적인 설명은 후술될 것이다. 상기 원人 L확산 심 볼은 프레임 구성기 (205)로 제공된다.  An adaptive DFT Spreading Unit 204 converts the discrete clusters of the raw symbols D * provided from the S / P converter 203 to output the raw spread symbols. A detailed description of the adaptive DFT transform OFDM (A) for generating a raw spread symbol by transforming the discrete cluster will be described later. The prime L spread symbol is provided to a frame configurator 205.
훈련 시퀀스 발생기 (Training Sequence Unit )(206)는 채널 환경을 예측하기 위해 사용될 S련 시퀀스를 생성한다. 상기 훈련 시퀀스는 단말기와 사전에 약속된 형태와 신호 세기를 가지는 것이 통상적이다. 상기 프레임 구성기 (Assemble Frame Unit) (205)는 상기 적응형 -DFT 확산기 (204)로부터 제공되는 원시 확산 심볼과 상기 훈련 시퀀스 발생기 (206)로부 ¾ 제공 되는 훈련 시퀀스를 입력으로 한다. 그리고 상기 원시 확산 심볼과 상기 훈련 시퀀 스에 의해 프레임을 구성한다. 상기 프레임 구성을 위해 상기 프레임 구성기 (205) 는 소정 부반송파에서의 원시 확산 심볼 매트릭스를 생성한다. 즉 번째 부반송파 에서의 번째 원시확산 심볼 매트릭스 ^를 생성한다. 상기 프레임 구성기 (205)에 의해 생성되는 원시 확산 심볼 매트릭스에 대해서는 후술될 설명에서 구체적으로 살 ¾보기로 한다. Training Sequence Unit 206 generates serial sequences to be used to predict the channel environment. The training sequence typically has a form and signal strength previously agreed upon with the terminal. The Frame Frame Unit 205 takes as input a raw spread symbol provided from the adaptive -DFT spreader 204 and a training sequence provided from the training sequence generator 206. The frame is constructed by the raw spread symbol and the training sequence. For the frame configuration, the frame configurator 205 generates a raw spread symbol matrix on a given subcarrier. That is, it generates the i th proliferation symbol matrix ^ on the th subcarrier. The raw spread symbol matrix generated by the frame configurator 205 will be described in detail later in the description.
시공간 볼록 부호기 (Space-Time Block Coding Unit)(207)은 상기 프레임 구 성기 (205)에 의해 구성된 프레임의 원시 확산 심볼 매트릭스의 부호화를 통해 송신 심볼 매트릭스를 생성한다. 즉 번째 부반송파에서의 번째 원시 확산 심볼 매트릭 스를 보호화함으로써, 번째 부반송파에서의 번째 송신 심볼 매트릭스 X"를 생 성한다. 상기 송신 심볼 매트릭스를 생성하기 위한 구체적인 방안에 대해서도 후술 될 것이다. The space-time block coding unit 207 generates a transmission symbol matrix through encoding of the raw spread symbol matrix of the frame constituted by the frame constructor 205. In other words, by protecting the first raw spread symbol matrix on the first subcarrier, the second transmission symbol matrix X " on the second subcarrier is generated. A detailed scheme for generating the transmission symbol matrix will be described later.
부반송파 맵핑기 (Subcarrier Mapping Unit)(208)는 상기 시공간 볼록 부호 기 (207)에 의해 생성된 송신 심볼 매트릭스 X 를 해당 부반송파인 Z번째 부반송파 에 매핑하여 출력한다. The subcarrier mapping unit 208 maps and transmits the transmission symbol matrix X generated by the space-time convex encoder 207 to the Z-th subcarrier, which is the corresponding subcarrier.
역무리에 변환부 (IFFTK209-1 내지 209-2)는 상기 부반송파 맵핑기 (208)로 부터 제공되는 송신 심볼 매트릭스를 매핑이 이루어진 부반송파, 즉 번째 부반송 파에서 송신한다. 이때 상기 송신 심볼 매트릭스는 상기 IFFT부 (209-1 내지 209-2) 각각에 대응하는 송신 안테나를 통해 해당 부반송파에서 송신이 이루어진다. Inverse group transform units IFFTK209-1 to 209-2 convert sub-carriers, i.e., sub-carriers, to which the transmission symbol matrix provided from the sub-carrier mapper 208 is mapped. Send from the wave. In this case, the transmission symbol matrix is transmitted on a corresponding subcarrier through a transmission antenna corresponding to each of the IFFT units 209-1 to 209-2.
한편 상기 단말기는 하나 또는 복수으 I 수신 안 EII나를 구비할 수 있다. 도 2 에서는 하나의 수신 안테나를 구비하는 것을 가정하고 있으나 두 개의 수신 안테나 를 구비하는 경우에는 도 2에서 점선으로 표시된 구성이 추가될 수 있다. 만약 복 수의 수신 안테나를 구비하는 경우라고 하더라도 추가되는 구성은 하나의 수신 안 EII나를 구비하는 경우의 구성고ᅡ 동일한 동작을 수행한다. dᅡ라서 하기 설명에서는 하나의 구성에 대해서만 설명할 것이나 그 외의 수신 안테나에 대응하여 추가될 수 있는 구성이 하기 설명된 바와 동일한 동작을 수행하여야 함을 자명하다.  Meanwhile, the terminal may have one or more I reception EII. In FIG. 2, it is assumed that one receiving antenna is provided, but when two receiving antennas are provided, a configuration indicated by a dotted line in FIG. 2 may be added. Even in the case of having a plurality of receiving antennas, the additional configuration performs the same operation as the configuration in the case of having one receiving EII. Therefore, in the following description, only one configuration will be described, but it is apparent that a configuration that can be added corresponding to other receiving antennas should perform the same operation as described below.
한편 상술한 절차에 의해 상향링크를 통해 전송된 송신신호는 기지국에 의 해 수신된다.  Meanwhile, the transmission signal transmitted through the uplink by the above-described procedure is received by the base station.
상기 기지국에서 각 수신 안테나 별로 구비되는 무리에 변환부 (FFTH210) 는 수신 안테나를 통해 수신신호를 제공받는다. 그리고 상기 FFT(210)는 상기 수신 신호에 대한 무리에 변환을 수행하여 상기 수신신호를 시간 영역의 신호로 변환하 여 출력한다.  The conversion unit FFTH210 is provided with a reception signal through a reception antenna in a group provided for each reception antenna in the base station. The FFT 210 converts the received signal into a group of the received signal and outputs the converted signal.
부반송파 디맵핑기 (Subcarrier De-mapping Unit) (211)는 상기 시간 영역에 서의 수신신호로부터 수신을 원하는 해당 부반송파에 의해 전송되는 신호만을 선별 하여 출력한다.  The subcarrier de-mapping unit 211 selects and outputs only a signal transmitted by a corresponding subcarrier desired to be received from the received signal in the time domain.
시공간 블록 복호기 (S-T Block Decoding Unit)(212)는 상기 부반송파 디맵 핑기 (211)로부터 출력되는 수신신호에 대한 시공간 블록 복호화를 수행한다. 상기 수신한 신호에 대한 시공간 블록 복호화에 대한 구체적인 설명은 후술될 것이다. 상기 시공간 볼록 복호기 (212)는 상기 수신한 신호에 대한 시공간 블록 복호화를 통해 원시 확산 심볼 매트릭스를 획득한다. A ST block decoding unit 212 is used to demap the subcarrier. Space-time block decoding is performed on the received signal output from the ping machine 211. A detailed description of the space-time block decoding on the received signal will be described later. The space-time convex decoder 212 obtains a raw spread symbol matrix through space-time block decoding on the received signal.
채널 예측 및 최대비 결합기 (Channel Estimation MRC Combing Unit)(213)는 상기 원시 확산 심볼 매트릭스로부터 상행링크의 채널 상태를 에측한다. 그리고 상 기 예측된 채널 상태에 상응하는 채널 예측 값을 획득한다. 또한 상기 채널 예측 및 최대비 결합기 (213)는 주파수 선택적 페이딩 채널을 평탄 채널로 변환시키는 기 능을 수행한다.  Channel Estimation MRC Combing Unit 213 estimates the channel state of the uplink from the raw spread symbol matrix. The channel prediction value corresponding to the predicted channel state is obtained. In addition, the channel prediction and maximum ratio combiner 213 performs a function of converting a frequency selective fading channel into a flat channel.
프레임 분리기 (Dessemble Frame Unit)(214)는 상기 채널 예측 및 최대비 결 합기 (213)에 의해 평탄 채널로 변환된 원시 확산 심볼 매트릭스로부 a 원시 확산 심볼과 S련 시퀀스를 분리하여 출력한다. 상기 분리된 원시 확산 심볼은 병 /직렬 변환기 (214-1)에 의해 직렬 형태의 신호로 변환되어 음 /양 주파수 대역 해석신호 발생기 (Positive/Negati e Frequency Analytic Signal Generator)(214-2)로 전달된 다.  A dessemble frame unit 214 separates and outputs a raw spread symbol and a sequence from a raw spread symbol matrix converted into a flat channel by the channel prediction and maximum ratio combiner 213. The separated raw spread symbol is converted into a serial signal by a bottle / serial converter 214-1 and transmitted to a positive / negative frequency analytic signal generator 214-2. do.
상기 음 /양 주파수 대역 해석신호 발생기 (214-2)는 상기 직렬 형태의 원시 확산 심볼 시퀀스가 가지는 포지티브 또는 네거티브 주파수대역 해석신호를 분리해 내고 이를 출력한다.  The negative / positive frequency band analysis signal generator 214-2 separates and outputs the positive or negative frequency band analysis signal of the serial spread symbol sequence.
상기 음 /양 주파수 대역 해석신호 발생기 (214-2)로부터 출력되는 직렬 형태 의 신호는 직 /병렬 변환기 (S/PH214-3)에 의해 병렬 형태를 갖는 신호로 변환되어 출력된다. 상기 S/P 변환기 (214-3)로부터 출력되는 병렬 신호는 적응형 -IDFT 역확 산기 (Adaptive IDFT De-spreading Unit)(215)로 전달된다. Serial form output from the negative / positive frequency band analysis signal generator 214-2 The signal of is converted into a signal having parallel form by the serial / parallel converter (S / PH214-3) and output. The parallel signal output from the S / P converter 214-3 is transferred to an adaptive IDFT de-spreading unit 215.
상기 적응형 -IDFT 역확산기 (215)는 상기 S/P 변환기 (214-3)로부터 출력되는 원시 확산 심볼에 대한 역 이산 무리에 변환을 수행하여 원시 심볼을 출력한다. 상 기 적응형 -IDFT 역확산기 (215)에 의해 수행되는 역 이산 푸리에 변환에 대한 구체 적인 설명은 후술될 것이다.  The adaptive-IDFT despreader 215 performs a transform on the inverse discrete cluster for the raw spread symbols output from the S / P converter 214-3 to output the raw symbols. A detailed description of the inverse discrete Fourier transform performed by the adaptive -IDFT despreader 215 will be described later.
상기 역 이산 푸리에 변환을 통해 획득한 원시 심볼는 병 /직렬 변환기 (216) 에 의해 직렬 형태의 원시 심볼로 변환된 후 복호화기 (217)에 의해 복호화가 이루 어진다. 즉 상기 원시 심볼에 대한 신호 판정을 통해 수신 데이터 (218)를 획득한 다.  The raw symbols obtained through the Inverse Discrete Fourier Transform are converted into serial raw symbols by the parallel / serial converter 216 and then decoded by the decoder 217. In other words, the received data 218 is obtained through signal determination on the original symbol.
상술한 바와 같이 본 발명의 제 2실人 I 예에 따른 데이터 송신장치 및 방법에 서는 변조 심볼을 적응 DFT 확산하고, 이를 프레임으로 구성한 후 시공간 블록 부 호화를 통해 전송한다. 그리고 이에 대응한 데이터 수신장치 및 방법에서는 수신신 호에 대한 시공간 블록 복호화를 수행한 후 프레임을 분해하고, 상기 프레임 분해 를 통해 획득한 원시 확산 심볼에 대한 적응 IDFT 역확산을 통해 원시 심볼을 획득 한다.  As described above, in the data transmission apparatus and method according to the second example I of the present invention, an adaptive DFT spreads a modulation symbol, configures it as a frame, and transmits it through space-time block encoding. In the data receiving apparatus and method corresponding thereto, after performing space-time block decoding on a received signal, a frame is decomposed, and a raw symbol is obtained through adaptive IDFT despreading on a raw spread symbol obtained through the frame decomposition. .
도 3은 기존의 conventional Water-filling 기법을 설명하는 도면으로써, 신 호대 잡음비가 좋은 단말에 보다 않은 전력이 할당되도록 한다. 그리고 물을 채우 듯이 총 전력이 허용되는 범위에서 전력을 할당하면 시스템의 처리 용량을 극대화 시¾ 수 있는 알고리증으로 알려져 있다. 3 is a diagram illustrating a conventional conventional water-filling technique, so that less power is allocated to a terminal having a good signal to noise ratio. And fill the water As you can see, allocating power within an acceptable range of power is known as an algorithm that maximizes the processing capacity of the system.
도 4는 conventional Water-f i 11 ing 기법을 기반으로 한 전력할당 예를 보이 고 있다. 먼저 초고속 이동 통신 채널에서의 S/N 의 곡선이 매우 빠르게 변화하기 때문에 최적할당이 곤란하다. 또한 가까이 있는 단말에게 최대 전력을 할당하고자 하여도 최대 전송속도가 정해져 있기 때문에 전력할당이 제한적으로 이루어질 수 밖에 없게 된다. 따라서 시스렘의 채널용량 극대화가 이루질 수가 없게 된다.  4 shows an example of power allocation based on the conventional water-f i 11ing technique. First, the optimal allocation is difficult because the S / N curve changes very quickly in the high-speed mobile communication channel. In addition, even when attempting to allocate the maximum power to a nearby terminal because the maximum transmission rate is determined, power allocation is bound to be limited. Therefore, maximization of channel capacity of the system cannot be achieved.
도 5는 본 발명의 실시 에에 따른 전력할당기법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서 ^와 ^은 실시간 서비스 채널을 의미하고 그 외의 것은 비실시간 서비스 채널을 의미한다.  5 is a view for explaining a power allocation technique according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5, ^ and ^ refer to a real-time service channel, and others refer to a non-real-time service channel.
이때 비실시간 서비스의 경우에는 할당 가능한 최대 전력을 할당하고 해당 단랄은 적응형 DFT-변환 방식으로 할당전력을 최대한 활용하여 전송속도 극대화를 이 S 수 있다. 그리고 실시간 서비스 채널의 경우에는 요구 QoS를 만족하는 범위에 서의 전력만을 할당한다.  In this case, the non-real-time service allocates the maximum power that can be allocated, and the corresponding Dalral can maximize the transmission speed by maximizing the allocated power by the adaptive DFT-conversion method. In the real-time service channel, only power in a range satisfying the required QoS is allocated.
또한 본 발명의 실시 예에는 MIM0 와 적응형 -DFT를 사용하기 때문에 채널의 주파수 특성이 f lat하여 기지국과 단말간의 거리에 전력할당만 고려하면 되기 때문 에 매우 단순한 장점을 갖게 된다.  In addition, since the embodiment of the present invention uses MIM0 and the adaptive -DFT, the frequency characteristic of the channel is flat, which is very simple because only the power allocation for the distance between the base station and the terminal needs to be considered.
B. 하향 링크를 통한 데이터 송 /수신을 위한 구체적인 구현 에 이하 본 발명의 제 1 및 제 2실시 예를 위한 구체적인 구현 에를 살피보도록 한다. 즉 본 발명의 제 1실시 예에 따른 하향링크에서의 데이터 송 /수신을 위해 구 비되는 차등 시공간 부호화 기법 및 PAPR 저감 기법에 관해 구체적으로 설명한다. 또한 본 발명의 제 2실시 예에 따른 상향링크에서의 채널 용량을 증대시키기 위해 데이터 송 /수신 시에 구비되는 시공간 *록 부호화 기법 및 PAPR 저감 기법에 관해 구체적으로 설명한다. B. Specific implementation for data transmission / reception over downlink Hereinafter, a specific embodiment for the first and second embodiments of the present invention will be examined. That is, the differential space-time encoding technique and the PAPR reduction technique provided for data transmission / reception in downlink according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. In addition, the spatiotemporal block coding technique and the PAPR reduction technique provided in data transmission / reception in order to increase the channel capacity in the uplink according to the second embodiment of the present invention will be described in detail.
B-1. 하향링크에서의 차등 시공간 부호화 기법과 PAPR 저감 기법 B-1. Differential Spatio-temporal Coding and PAPR Reduction in Downlink
채널 예측이 어려운 하향링크에서 높은 도플러 주파수 페이딩을 처리하기 위해서는 채널 예측을 피할 수 있는 차등 시공간 부호화 방식의 MIM0가 가장 효을 적이고도 필연적으로 적용될 수 있다. 성능 개선이 뚜렷하게 이루어지기 위해서는 단말기의 여러 안테나에 수신되는 채널이득 상호간에 서로 독립적인 관계가 유지되 는 것이 바람직하다. 하지만 설령 단말기내에 안테나간 거리를 충분히 이격 시킬 수 있다 하더라도 단말의 윰직임에 따라 상호 독립적인 관계가 유지되기가 현실적 으로 어렵다. 따라서 기지국 안테나 4개, 단말기 안테나 1개를 가장 현실적인 구조 로 가정하고, 단말기 안테나 2개도 호환이 가능하도록 함을 전제로 한다.  In order to process high Doppler frequency fading in the downlink where channel prediction is difficult, MIM0, which is a differential space-time coding method that can avoid channel prediction, may be most effective and necessary. In order to clearly improve the performance, it is desirable to maintain independent relationships between channel gains received by various antennas of the terminal. However, even if the distance between the antennas within the terminal can be sufficiently separated, it is difficult to maintain the mutually independent relationship according to the operation of the terminal. Therefore, it is assumed that 4 base station antennas and 1 terminal antenna are the most realistic structures, and 2 terminal antennas are also compatible.
일반적으로 PSK 레일레이 페이딩 채널에서 차등 시공간 부호화 기법은 성능 개선 측면에서 coherent 방식보다 3 dB 열악하나 회로의 복잡도 측면에서 매우 유리 하다. 이 기법이 QAM에 대한 차등 시공간 부호화 기법으로 발전되면서 신호 검출 방식에 대한 연구 결과가 발표되고 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 높은 도플러 주파수에 따른 프레임 내에서의 채널이득의 시변 특성을 내삼법 (interpolation)을 적용하여 성능개선을 극대화한다. 아울러 수신단에서의 FFT 처리 후 Paraᅵ le卜 to— Serial 변환과정에서 군집에러가 산개되는 특성을 이용하여 콘볼루션 복호기로 검출에러를 정정할 수 있도록 한다. 이로 인해 검출오류의 확산문제 (error propagat ion)를 최소화할 수 있다. In general, the differential space-time coding technique in PSK Rayleigh fading channel is 3 dB worse than the coherent method in terms of performance improvement, but is very advantageous in terms of circuit complexity. This technique has been developed as a differential space-time coding technique for QAM to detect signals Although the results of the method have been published, embodiments of the present invention maximize the performance improvement by applying interpolation to the time-varying characteristics of the channel gain in the frame according to the high Doppler frequency. In addition, after the FFT processing at the receiver, the detection error can be corrected by the convolutional decoder by using the characteristic that the cluster error is spread during the process of serial conversion. This minimizes the error propagat ion.
또한 본 발명에 따른 실시 예를 설명항에 있어 편의를 위해 1 Tx X 1 Rx와의 호환이 가능한 2 Tx X 1 Rx 안테나를 가정한다.  In addition, in the description of an embodiment according to the present invention, for convenience, assume a 2 Tx X 1 Rx antenna compatible with 1 Tx X 1 Rx.
상기 가정에 의하면, OFDM(A) 시스템의 경우 각 부반송파의 번째 원시 심 볼 매트릭스를 sk ' 송신 심볼 매트릭스를 x*로 아래 <수학식 1>과 같이 정의된다. According to the above assumption, in the OFDM (A) system, the first raw symbol matrix of each subcarrier is defined as s k 'transmission symbol matrix as x * as shown in Equation 1 below.
【수학식 1】  [Equation 1]
X2k S2k X 2k S 2k
*  *
_ᅳ ½. _~S2k 여기서 심볼 매트릭스의 첫번째 열 (row)은 첫번째 심볼을, 첫번째 행 (column)은 첫번째 안테나를 통하여 전송되는 심볼을 의미한다. _ ᅳ ½. _ ~ S 2k Here, the first row of the symbol matrix means the first symbol, and the first column means the symbol transmitted through the first antenna.
상기 <수학식 1>과 같이 정의하면 QAM에도 적용 가능한 차등 시공간 부호화 는 χ*-ι의 전력 즉 Frobenius Norm A-i으로 하기 〈수학식 2〉와 같이 정규화할 수 있다. When defined as shown in Equation 1, the differential space-time coding applicable to QAM can be normalized by the power of χ * -ι, that is, Frobenius Norm Ai as shown in Equation 2 below.
【수학식 2】 상기 <수학식 2>와 같은 정규화에 의하면, 하기 <수학식 3>과 같은 관계가 성립하게 된다. [Equation 2] According to the normalization as shown in Equation 2, a relationship as shown in Equation 3 is established.
【수학식 3】 [Equation 3]
i=\\^ l=\ t  i = \\ ^ l = \ t
이때, 수신심볼 매트릭스 (R*), 채널이득 매트릭스 (H* ), 채널에 유입되는 백색잡음 (N*) 각각은 하기 <수학식 4>로 정의될 수 있다. In this case, each of the reception symbol matrix R *, the channel gain matrix H *, and the white noise N * flowing into the channel may be defined by Equation 4 below.
【수학식 4】 [Equation 4]
Figure imgf000030_0001
그리고 상기 수신심 S DH트릭스 (K*)는 하기 〈수학식 5>와 〈수학식 6>으로 표현할 수 있다.
Figure imgf000030_0001
The reception core S DH trix ( K *) may be expressed by Equations 5 and 6 below.
【수학식 5】  [Equation 5]
【수학식 6】[Equation 6]
Figure imgf000030_0002
Figure imgf000030_0002
여기서, ( )W는 허미션 (Hermitian)을 의미한다. Here, () W means Hermitian.
그리하여 Η*≡Η*— ,을 가정하면, 상기 〈수학식 5〉와 상기 〈수학식 6>으로부 터 구해지는 하기 〈수학식 7>은 하기 〈수학식 8>로 변환된다. Thus, assuming that Η * ≡Η * — ,, Equation 7 obtained from Equation 5 and Equation 6 is converted into Equation 8 below.
【수학식 7】
Figure imgf000031_0001
[Equation 7]
Figure imgf000031_0001
【수학식 8】
Figure imgf000031_0002
[Equation 8]
Figure imgf000031_0002
상기 〈수학식 8>에 의해 변환된 결과는 최대비로 결합 (maximum ratio combining)된 채널 이득의 항수가 된다.  The result of the conversion by Equation 8 is a constant of the channel gain combined with the maximum ratio.
상기 <수학식 8>에서 요구되는 최대비로 결합된 채널 이득은 하기 <수학식 9>로부터 하기 〈수학식 12>로 변환하여 최종적으로 〈수학식 13〉에 의해 구할 수가 있게 된다  The channel gain combined with the maximum ratio required by Equation (8) is converted from Equation (9) to Equation (12) and finally obtained by Equation (13).
【수학식 9】  [Equation 9]
【수학식 10】
Figure imgf000031_0003
[Equation 10]
Figure imgf000031_0003
【수학식 "】 [Formula]
Figure imgf000031_0004
Figure imgf000031_0004
【수학식
Figure imgf000031_0005
【수학식 13]
Figure imgf000032_0001
Formula
Figure imgf000031_0005
[Equation 13]
Figure imgf000032_0001
상기 수학식들에는 잡음이 포함되어 있다. 또한 여러 개의 안테나를 이용하 여 최대비로 결합되기 때문에 높은 도플러 주파수 페이딩의 경우에도 채널 이득은 프레임 내에서 선형적으로 단순하게 변화하게 된다. 이러한 현상은 실험적으로 확 인할 수가 있다.  The equations contain noise. In addition, because of the maximum ratio using multiple antennas, the channel gain varies linearly and simply within the frame even with high Doppler frequency fading. This phenomenon can be confirmed experimentally.
한편 검출 에러 확산 현상을 최소화하기 위해서는 결합된 채널 이득을 정확 히 예측하여야 하는데, 이를 위해서는 5련 시퀀스 (training sequence)를 이용하는 방법이 가장 신뢰성이 높다. 이 경우 5련 시퀀스 (training sequence) 사이에 존재 하는 심볼구간에서의 채널 예측은 선형적인 내삼법 (interpolation)을 이용할 수가 있다.  On the other hand, in order to minimize the detection error spreading phenomenon, it is necessary to accurately predict the combined channel gain. To this end, a method using a training sequence is most reliable. In this case, linear interpolation can be used for channel prediction in the symbol interval existing between five training sequences.
상기 <수학식 11>에 의해 5련 시퀀스를 이용하는 경우의 채널이득 l^u|2+ *|2을 에측할 수 있다ᅳ 그리고 w을 프레임의 OFDM 심볼을 단위로 하는 길이 라고 할 때ᅳ 상기 <수학식 12>에서와 같이 5련 시퀀스 사이에 존재하는 심볼구간 에서의 채널 예측은 선형적인 내삼법 (interp이 ation)을 이용하여 구할 수 있다. 이 경우 잡음의 취약한 특성과 검출 에러의 확산 문제를 최소화할 수 있게 된다. 한편 네 개의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나 (4TXX 1RX) 방식에서는 하 기 <수학식 14>에 의해 정의된 송신 심볼 매트릭스 를 사용한다. Equation 11 shows the channel gain l ^ u | 2 + * | 2 can be predicted, and w is the length in OFDM symbols of the frame, the channel prediction in the symbol interval between 5 sequences as shown in Equation 12 is linear You can get it using (interp ation). In this case, it is possible to minimize the weak characteristics of the noise and the problem of spreading the detection error. Meanwhile, four transmission antennas and one reception antenna (4TXX 1RX) scheme use the transmission symbol matrix defined by Equation (14) below.
【수학식 14】
Figure imgf000033_0001
일반적으로 기지국에서는 PAPR의 요구사항이 심각하지 않으나 PAPR의 감소 가 필요한 경우에는 높은 도플러 주파수의 페이딩에 의하여 채널의 성능 열화로 사 용 S 수 없었던 PAPR 저감 기법 중 DFT-transformed OFDM 기법을 기반으로 할 수 있 다. 본 발명에서는 적응형 -DFT-변환 OFDM(A) 제안하여 채널 성능 열화를 최소화하 면서 PAPR을 간단히 최소화할 수 있도록 한다. 여기서 적응형 DFT-변환 OFDM 에 대 해서는 하기에서 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 실시 예에서는 적응형 -DFT-변환 OFDM(A)를 제안하여 채널 성능 열화를 최소화하면서 PAPR을 간단히 최소화할 수 있도록 한다. 상기 적응형 -DFT-변 환 OFDM(A) 에 대한 상세한 설명은 후술될 것이다.
[Equation 14]
Figure imgf000033_0001
In general, the base station does not have a severe PAPR requirement, but if the PAPR needs to be reduced, it may be based on the DFT-transformed OFDM technique among PAPR reduction techniques, which could not be used due to the degradation of the channel due to the high Doppler frequency fading. have. In the present invention, an adaptive -DFT-converted OFDM (A) is proposed to minimize the PAPR while minimizing channel performance degradation. Here, the adaptive DFT-converted OFDM will be described in detail below. In an embodiment of the present invention, an adaptive -DFT-converted OFDM (A) is proposed so that PAPR can be minimized while minimizing channel performance degradation. Detailed description of the adaptive -DFT-converted OFDM (A) will be described later.
1) 적응형 DFT 변환 OFDM(A) 1) Adaptive DFT Transform OFDM (A)
상향링크 또는 하향링크에서의 적응형 DFT 변화 OFDM 시스템의 설계 고ᅡ정에 대한 설명을 단순화하기 위하여 1 Tx X 1 Rx와의 호환이 가능한 2 Tx X 1 Rx 안테 나를 가정한다. 상기 가정에 의하면 하기 <수학식 15> 내지 <수학식 19>에 의해 원시 심 :부터 원시 확산 매트릭스를 생성하기 위한 M레밸까지 DFT 변환이 이루어진다. 【수
Figure imgf000034_0001
In order to simplify the description of the design fixability of the adaptive DFT change OFDM system in the uplink or the downlink, a 2 Tx X 1 Rx antenna compatible with 1 Tx X 1 Rx is assumed. According to the above assumptions, the following equations (15) to (19) perform DFT transformation from the raw seam: to the M level for generating the raw diffusion matrix. 【Number
Figure imgf000034_0001
【수학식 16】
Figure imgf000034_0002
[Equation 16]
Figure imgf000034_0002
【수학식 17】
Figure imgf000034_0003
[Equation 17]
Figure imgf000034_0003
【수학식 18]
Figure imgf000034_0004
[Equation 18]
Figure imgf000034_0004
【수학식 19】
Figure imgf000034_0005
[Equation 19]
Figure imgf000034_0005
여기서 번째 원시심볼 시퀀스 D* ={dQ'di''"'d"}* 를 구성하는 각각의 요소 는 N}
Figure imgf000035_0001
Where each element makes up the first primitive symbol sequence D * = { dQ ' di ''"' d "} * Is N}
Figure imgf000035_0001
은 일정하게 정해진 값을 사용한다. 이때 M은 수신신호의 세기에 따라 정해지는 DFT 변환 레벨을 의미하고, N은 DFT 크기를 나타낸다. Uses a fixed value. In this case, M means a DFT conversion level determined according to the strength of the received signal, and N represents the DFT size.
한편 2는 아래의 <수학식 20>과 같이 나타낼 수 있다. Meanwhile, 2 may be expressed as in Equation 20 below.
【수학식 20]  [Equation 20]
N  N
'=1~ 여기서 ^번째 부반송파에서의 번째 원시확산 심볼을 s &라 하 ffl, BpM은 양의 주파수신호, B„M!은 §의 주파수신호를 의미한다. '= 1 ~ where the th raw spread symbol at the ^ th subcarrier is s & ffl, B pM is the positive frequency signal, B „ M! Means frequency signal of §
다른 실시예로서, 전술한 <수학식 15> 내지 <수학식 19>를 사용하지 않고, 하기 <수학식 21> 내지 <수학식 26>에 의해 원시 심볼로부터 원시 확산 메트리릭스 를 생성하기 위한 Μ레밸까지 DFT 변환이 이루어진다. As another embodiment, without using the above-described Equations 15 to 19, Μ for generating a raw spreading matrix from a raw symbol by Equations 21 to 26 below. DFT conversion is performed up to the level.
【수학식 21]  [Equation 21]
4i 0ne N +∑b0ne N , /=1~-— 1
Figure imgf000035_0002
4i 0n e N + ∑b 0n e N , / = 1 ~ -— 1
Figure imgf000035_0002
【수학식 22】
Figure imgf000035_0003
[Equation 22]
Figure imgf000035_0003
A = 2∑alne""- + 2∑b e-^ A = 2∑a ln e ""- + 2∑b e- ^
【수학식 23】
Figure imgf000036_0001
[Equation 23]
Figure imgf000036_0001
【수학식 241
Figure imgf000036_0002
Equation 241
Figure imgf000036_0002
【수학식 25]  [Equation 25]
、 、  、 、
A(M-!) =∑Re씨 e +Ylm A(A ) e +∑ e A(M-2) e~ + A(M2) ^ᅳ ᅳ, l=l~--Xm=Q,l A (M- !) = ∑Re Mr e + Ylm A (A) e + ∑ e A (M - 2) e ~ + A (M2) ^ ᅳ ᅳ, l = l ~ --Xm = Q, l
A(M→=2¾¾iA'M- eiOT+2f iA(M- e^+2¾
Figure imgf000036_0003
A (M → = 2¾¾iA ' M -e iOT + 2f iA (M -e ^ + 2¾
Figure imgf000036_0003
한편, A i=1JL는 아래의 〈수학식 27>과 같이 나타낼 수 있다. On the other hand, A i = 1 JL can be represented by the following equation (27).
°' , 2  ° ', 2
【수학식 27] [Equation 27]
여기서 Z번째 부반송파에서의 번째 원시확산 심볼 Λ 라 하며, 는 양 ¬¬수 신호, Α:。/는 음의 주파수 신호를 의미한다. Wherein Z th la raw spread symbol Λ in the sub-carrier, and is a positive signal can ¬¬, Α: ./ refers to the frequency signal of the sound.
2) OFDM(A) 하향링크에서의 차등 시공간 부 /복호화 기법 Z번째 부반송파에서의 번째 원시확산 심볼 매트릭스를 , 송신 심볼 매 트력스를 ΧΆ 아래 〈수학식 28〉과 같이 정의하면, QAM에도 적용 가능한 차등 시공 간 부호화는 X"-1의 전력 즉 Frobenius Norm ΡιΊ 고려하여 하기 〈수학식 29>와 같이 정규화할 수 있다. 이와 같은 정규화에 의해 하기 <수학식 30>의 관계가 성립 한다. 2) Differential Spatio-temporal Mining / Decoding Techniques for OFDM (A) Downlink A second source diffusion symbol matrix at the Z-th sub-carrier, if defined as a transmission symbol every bit ryeokseu and below Χ Ά <Equation 28>, QAM encoding liver also applicable differential construction is X "- 1 power that is Frobenius Norm Ρι of In consideration of this, it can be normalized as shown in Equation 29. With this normalization, the relationship of Equation 30 is established.
【수학식 28]  [Equation 28]
S, S,
Figure imgf000037_0001
Figure imgf000037_0001
【수학식 29][Equation 29]
Figure imgf000037_0002
Figure imgf000037_0002
【수학식 30] [Equation 30]
Figure imgf000037_0003
Figure imgf000037_0003
여기서 은 »ι번째 사용자의 부반송파 당 할당된 전력을 나타낸다. 그리하여 수신단의 한 안日 I나에서 수신되는 신호를 FFT 처리하고 부반송파 매핑 과정을 거치고 나면, 수신신호 매트력스는 하기 <수학식 31> 내지 <수학식 33>과 같이 표현된다.  Where is the power allocated per subcarrier of the »ι-th user. Thus, after the FFT processing and the subcarrier mapping process of the signal received from the receiver I or the receiver, the received signal mat force is expressed by Equations 31 to 33 below.
【수학식 31】
Figure imgf000037_0004
[Equation 31]
Figure imgf000037_0004
【수학식 32] 【수학식 33】 [Equation 32] [Equation 33]
Rl,k-1 ~ nl,lAl,k-l 一 1 R l, k-1 to n l, l A l, kl 一 1
여기서 R*는 번째 부반송파에서의 번째 수신심볼 매트릭스를 의미하고,Where R * denotes the mth received symbol matrix at the th subcarrier,
H 는 채널이득 매트릭스를 의미하며, Ν'*는 채널에 유입되는 백색잡음을 의미한다. 그리고 ( )"는 Hermitian을 의미한다. H means channel gain matrix, and Ν '* means white noise flowing into the channel. And () "means Hermitian.
그리하여 ΙΗ ΙΙΗ"-ι|을 가정하면, 상기 〈수학식 32>고 〈수학식 33>으로부터 구해지는 하기 〈수학식 34>는 하기 〈수학식 35〉로 변환된다. 이는 최대비로 결합 (maximum ratio combining)된 채널이득의 함수가 된다. Thus, assuming Ι Η Ι Ι Η " |, the following Equation 34 obtained from Equation 32 and Eq. 33 is converted into Equation 35. It becomes a function of the maximum ratio combining channel gain.
【수학식 34] t— + XftHttN니 )(Equation 34) t— + X ft H tt N knee)
Figure imgf000038_0001
Figure imgf000038_0001
【수학식 35】  [Equation 35]
S¾ = j— - ~ -— | Y(RttR -i— NftNu-i _(NttHttX -i + XttHttN -i)) 상기 <수학식 35〉에서 요구되는 최대비 결합된 채널이득은 하기 <수학식 36>으로부터 하기 〈수학식 40>으로 변환하여 구할 수 있다. S¾ = j —-~ -— | Y ( R tt R -i— Nft N ui _ ( N tt H tt X -i + Xtt H tt N -i)) The maximum ratio combined channel gain required by Equation 35 is expressed by Equation 36 It can be calculated | required by converting into <Equation 40>from>.
【수학식 36] 37】
Figure imgf000039_0001
[Equation 36] 37】
Figure imgf000039_0001
【수학식 38】 [Equation 38]
Figure imgf000039_0002
Figure imgf000039_0003
Figure imgf000039_0002
Figure imgf000039_0003
【수학식 40】 [Equation 40]
-Ra -R a
5 ( , 2 + ,*ᅴ 2 ) 5 (, 2 +, * ᅴ 2 )
상술한 〈수학식 36> 내지 〈수학식 40>에는 잡음이 포함되어 있다. 또한 여 러 개의 안 Eil나를 이용하여 최대비 결합되어지기 때문에 높은 도플러 주파수 페이 딩의 경우에도 채널이득은 프레임 내에서 선형적으로 단순하게 변화하게 된다. 이 러한 현상은 실험적으로 확인할 수가 있다.  Equations (36) to (40) include noise. In addition, since the maximum ratio is combined using several eye Eils, even in the case of high Doppler frequency fading, the channel gain varies linearly and simply within the frame. This phenomenon can be confirmed experimentally.
한편 검출에러 확산 현상을 최소화하기 위해서는 결합된 채널이득을 정확히 예측하여야 하며, 이를 위해서는 훈련 시퀀스를 이용하는 방법이 가장 신뢰성이 높 으며, S련 시퀀스 사이에 존재하는 심볼구간에서의 채널예측은 선형적인 내삼법 (interp이 ation)을 이용할 수가 있게 된다.  On the other hand, in order to minimize the detection error spreading, the combined channel gain must be accurately predicted. For this, the method using the training sequence is most reliable. Interp can be used.
그리하여 상기 <수학식 38〉에서와 같이 S련 시퀀스를 이용하여 채널이득 을 예측한다. 여기서 W을 프레임의 OFDM 심볼을 단위로 한 길이라고 할 때, 상기 <수학 식 33〉에서와 같이 훈련 시퀀스 사이에 존재하는 심볼구간에서의 채널예측은 선형 적인 내삼법 (interpolation)을 이용하여 구함으로써 잡음의 취약한 특성과 검출에 러의 확산문제를 최소화할 수 있다. Thus, as shown in Equation 38, the channel gain is predicted using the sequence sequence. When W is the length in units of OFDM symbols of a frame, the channel prediction in the symbol interval existing between training sequences is obtained by using linear interpolation, as shown in Equation (33). The vulnerable nature of the noise and the diffusion problem of the detection error can be minimized.
3) 적응형 DFT 변환 OFDM(A)의 역변환 기법 3) Inverse transform scheme of adaptive DFT transform OFDM (A)
상기 <수학식 40>에서와 같이 수신단에서 차등시공간 복호화된 번째 수신 심볼을 편의상 간단히 라 표기하고, 하기에서 설명의 편의를 위해 수신 심볼을 편의상 간단히 라 표기한다. 그리고 SP1은 의 양의 주파수대역 analytic signal generator의 출력신호, 은 의 음의 주파수대역 analyt ic signal generator의 출 력신호라 하면, " = 1~ }은 하기 〈수학식 41>에 의해 구할 수 있다. As shown in Equation 40, the first received symbol, which is differential space-time decoded by the receiver, is simply referred to as &quot; for convenience of explanation. And S P 1 is the output signal of the positive frequency band analytic signal generator, and is the output signal of the negative frequency band analyt ic signal generator, where " = 1 ~} can be obtained by Equation 41 below. have.
【수학식 41】 [Equation 41]
Figure imgf000041_0001
Figure imgf000041_0001
 ∑
Figure imgf000041_0002
Figure imgf000041_0002
하기 〈수학식 42>와 〈수학식 43>은 상기 〈수학식 41>이 전개되는 근거를 제 시하고 있다.  Equations (42) and (43) provide the basis on which Equation (41) is developed.
【수학식 42】  [Equation 42]
【수학식 43] [Equation 43]
Figure imgf000041_0003
Figure imgf000041_0003
= 1~N 44>를 이용하여 구할 수 있다. 【수학식 44】 = 1 ~ N 44>. [44]
= +snl =∑a„e~ +∑l , l=l~N = + s nl = ∑a „e ~ + ∑l, l = l ~ N
Figure imgf000042_0001
Figure imgf000042_0001
【수학식 45]  [Equation 45]
【수학식  Formula
2,  2,
-∑ ᅳ Σ  -∑ ᅳ Σ
Figure imgf000042_0002
Figure imgf000042_0002
그리하여 상기 <수학식 41>과 <수학식 44>의 역변환 방식을 이용하여 Thus, using the inverse transformation method of Equations 41 and 44,
N_  N_
2 로부터 순차적으로 n + iKn
Figure imgf000043_0001
I " = 1 ~ N}를 구할 수 있다.
Sequentially from 2 n + iK n
Figure imgf000043_0001
I "= 1 ~ N} can be obtained.
또는 상기 <수학식 41>과 <수학식 44>의 역변환 방식을 이용하여  Alternatively, using the inverse transformation method of Equations 41 and 44,
N  N
ί부터 순차적으」 sequentially from ί 」
Κ + I " = 1 ~ N},{aln + jb |n = l~N} ...,{^ + jbmn |« = 1~ N},...,{aMn + jbMn 11 ~ N} 를 구할 수 있다. 이때 4TXX 1RX 안테나 방식에서는 ^번째 부반 ¾송파에서의 번째 원시 확산 심볼 매트릭스를 S' 송신 심볼 매트릭스 X»라 할 때에 하기 〈수학식 47> 및 〈수학 식 48>과 같이 사용한다. Κ + I "= 1 ~ N}, {a ln + jb | n = l ~ N} ..., {^ + jb mn |« = 1 ~ N}, ..., {a Mn + jb Mn 11 ~ N} In this case, in the 4TXX 1RX antenna scheme, when the first raw spreading symbol matrix in the ^ th subband ¾ carrier is S 'transmission symbol matrix X &quot; Use it like this:
【수 βί-ΛΙ 4Π  [Number βί-ΛΙ 4Π
* *
 ᅳ
Figure imgf000043_0002
Figure imgf000043_0002
【수학식 48】 n ΊΪ[Equation 48] n ΊΪ
Figure imgf000044_0001
Figure imgf000044_0001
ΊΪ 2 2
Figure imgf000044_0002
ΊΪ 2 2
Figure imgf000044_0002
B-2 채널용량 증대를 위한 상향링크에서의 시공간 블록 부호화기법과 PAPR 저감 기법 상향링크에서 1Txx4Rx 안테나를 가정하는 경우, 차등변조 기법을 적용하면B-2 Space-Time Block Coding Technique and PAPR Reduction Technique for Increasing Channel Capacity Assuming 1Txx4Rx antenna in uplink,
,  ,
채널여 I측을 하지 않는 장점은 있다. 하지만 성능 개선 효과가 만족스럽지 못하게 된다. 그리하여 다소 복잡하나 기지국에서는 수용 가능한 복잡도임을 감안하여, 수 신 안日1나 별로 훈련 시퀀스를 이용하여 채널 에측을 하고, 최대비 결합을 용이하 게 이를 수 있다. 일반적으로 않이 사용되고 있는 수신 다이버시티 기법을 적용하되, 높은 도 플러 주파수 페이딩에 따른 채널 시변 특성은 상기 <수학식 12>와 같은 방식에 의 한 내삼법을 적용하여 성능을 향상시킨다. 한편 상향링크에서는 기본적으로 사용자간의 직교성을 유지시키기가 현실적 으로 쉽지 않다. 때문에 MU-MIM0 시스템의 경우 사용자간의 간섭이 심각하며 이를 제거하기 위한 다중사용자 신호검출은 회로의 복잡도 측면에서 더욱 어렵다. 따라서 상향링크의 채널용량을 획기적으로 증가시키기 위해서는 각 사용자 에 다수의 부채널 (sub-channel)을 할당하여 이를 다수의 사용자들이 공유하게 하는 것보다 각 사용자에 단일 부채널을 할당하고, 상기 할당된 단일 부채널 내에서 단 말이 가지고 있는 최대전력 범위 내에서 적응형 - DFT 코드로 주파수영역에서 확산시 켜 다중화 시킨다. There is an advantage of not doing the I side over the channel. However, the performance improvement is not satisfactory. Thus, considering the complexity of the base station is acceptable, the base station can perform channel estimation by using a training sequence for each reception date1 or each, and easily achieve the maximum ratio combining. In general, a reception diversity scheme is used, but channel time-varying characteristics due to high Doppler frequency fading improve performance by applying the third method according to Equation (12). In the uplink, on the other hand, maintaining orthogonality between users is not practically easy. Therefore, in the MU-MIM0 system, the interference between users is serious and multi-user signal detection to remove them is more difficult in terms of circuit complexity. Therefore, in order to significantly increase the channel capacity of the uplink, each user Rather than assigning multiple sub-channels to multiple sub-channels for sharing them, a single sub-channel is assigned to each user, and within the maximum power range of the terminal within the assigned single sub-channel. Adaptive-DFT code spreads in the frequency domain and multiplexes.
이는 단말의 가용전력 범위 내에서 타사용자의 주파수 중첩을 피하면서 획 기적으로 전체 상향링크 시스템의 용량을 쉽게 증대시킬 수 있게 할 것이다.  This will significantly increase the capacity of the entire uplink system while avoiding frequency overlap of other users within the available power range of the terminal.
1) 다중사용자 MIM0 시스템의 스케줄링 (scheduling) 기법 1) Scheduling Scheme for Multi-User MIM0 System
다중사용자 MIM0 시스렘의 채널 전송용량을 최적화하기 위해서는 서비스 종 류, 요구 전송속도, 전송 품질 및 부채널의 상태에 따라 사용자간의 형평성을 고려 하여 부채널 할당 및 전력 할당을 최적화한다. 그리고 다중 안日1나를 이용하여 수 신단에서 최대비 결합된 결과를 이용하여 모든 과정을 단순화한다.  In order to optimize the channel transmission capacity of the multi-user MIM0 system, subchannel allocation and power allocation are optimized in consideration of fairness among users according to service type, required transmission speed, transmission quality, and subchannel status. And using multiple antennas, the process is simplified by using the maximum ratio combined result at the receiver.
이때 전체 시스템의 관점에서 보면 주로 하향링크의 트래픽이 상당히 크게 요구되기 때문에 하향링크에서의 최대비 결합 결과에 따른 부채널별 S/N비가 평균 적으로 균일한 특성을 감안하여 부반송파에서의 채널특성을 고려함을 배제하여 단 순화시킨다. 그리고 채널의 단말의 위치에 따라, 즉 propagation loss 만을 고려한 기존의 Water-f i l l ing 기법을 수정하여 적용함으로써, 채널 용량을 쉽게 극대화할 수 있도록 한다.  At this time, since the downlink traffic is considerably required from the point of view of the whole system, the channel characteristics of the subcarriers are considered in consideration of the average uniform S / N ratio according to the maximum ratio combining result in the downlink. Simplify by eliminating consideration. In addition, the channel capacity can be easily maximized by modifying and applying the existing water-f l ling method considering only propagation loss according to the position of the terminal of the channel.
이때 모든 단말들은 기지국의 중심으로부터 장시간의 관점에서 균일하게 분 포하는 것으로 가정하여 단말간의 형평성에 대한 고려는 배제하여 문제를 단순화한 다. At this time, all the terminals are uniformly distributed from the center of the base station for a long time. Simplify the problem by excluding the consideration of equity between terminals assuming that it is included.
2) Scheduling 기법 2) Scheduling Technique
a. 최대비 결합된 각 단말의 sub-channel의 주파수 특성은 동일한 것으로 근사화한다.  a. The frequency characteristics of the sub-channels of each UE with the maximum ratio are approximated to be the same.
b. S/N의 역수가 작은 단말의 부채널로부터 큰 순서로 배치한다.  b. The reciprocal of the S / N is arranged in descending order from the subchannel of the terminal.
c S/N의 역수가 작은 단말로부터 시작하여, 실시간 서비스의 경우에는 QoS 를 만족하는 최소한의 전력을 할당하고 비실시간 서비스의 경우에는 water-f i l l ing 기법을 적용하여 전체 전력 (total power)이 모두 할당될 때 까지 반복한다.  c Starting from a terminal with a low reciprocal of S / N, the real-time service allocates the minimum power that satisfies the QoS and the non-real-time service applies the water-filling technique to reduce the total power. Repeat until all are allocated.
수학적으로 전체 전력이 일정할 경우 Water-f il l ing 기법이 채널 용량을 극 대화할 수 있는 기법으로 증명되어 있다. 하지만 상기 Conventional Water-f i l l ing 기법은 기지국에 가까운 단말에 과도하게 전력을 할당하게 된다. 또한 기지국에 멀 리 위치한 단말의 경우에는 전력을 할당하지 못하는 경우도 발생한다.  Mathematically, the water-finding technique has proven to maximize channel capacity when the overall power is constant. However, the Conventional Water-f l ling scheme excessively allocates power to a terminal close to a base station. In addition, in the case of a terminal located far away from the base station may not be able to allocate power.
본 발명에서 제안하는 방식인 Partial Constant Power Water-Π I I ing에서는 실시간 서비스의 경우 최대요구 전송을을 만족하는 최소한의 전력을 할당하고 비실 시간 서비스의 경우 전체 전력 조건화에서 기지국으로부터 가까운 단말로부터 멀리 위치한 단말에 이르기 까지 순차적으로 전력을 할당한다. 이로써 불필요한 과도한 전력할당을 피하면서 전체적으로 가장 극대화된 채널 용량을 확보할 수 있게 하는 장점을 갖게 한다. 상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 IEᅡ르면 OFDM(A) 기술을 기반으로 하 는 모든 통신 시스렘에서 주파수영역 다중화를 이루어 채널의 전송속도를 할당된 허용 전력 범위 내에서 무제한적으로 증가시킬 수 있다. 그리고 초고속 이동통시 시스렘의 경우에는 차등시공간 블록 부호화 결합하여 적응형 DFT 변화기법으로 주 파수 영역에서의 확산 또는 신호압축을 이를 수가 있게 된다. Partial Constant Power Water-II IIing, which is a method proposed by the present invention, allocates the minimum power that satisfies the maximum demand transmission in case of real-time service, and the terminal located far from the terminal close to the base station in total power conditioning for non-real-time service Allocate power sequentially up to. This ensures the highest overall channel capacity while avoiding unnecessary excessive power allocation. Have an advantage. As described above, according to the embodiment of the present invention, in all communication systems based on the OFDM (A) technology, frequency domain multiplexing is performed to increase the transmission rate of the channel in an unlimited range within the allocated allowable power range. Can be. In the case of ultra-high-speed mobile communication system, it is possible to achieve diffusion or signal compression in the frequency domain by using adaptive space-time block coding combined with adaptive DFT change technique.
뿐만 아니라 4세대 이동통신시스템에서 PAPR, 부채널 할당, 전력할당 등을 매우 쉽게 할 수 있어 시스렘의 복잡도 또한 획기적으로 줄일 수 있다.  In addition, PAPR, subchannel allocation, and power allocation can be made very easy in the 4th generation mobile communication system, which greatly reduces the complexity of the system.
한편 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 에에 대하여 도시하고 설명하였 지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구 하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져서는 안 될 것이다.  On the other hand, the preferred embodiment of the present invention has been shown and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, in the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
【도면의 간단한 설명】 [Brief Description of Drawings]
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 직교 주파수 다중 분할 방식을 지원하는 무선통신시스템에서 하향링크를 통해 데이터를 송 /수신하기 위한 장치를 보이고 있 는 도면. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 직교 주파수 다중 분할 방식을 지원하는 무선통신시스템에서 상향링크를 통해 데이터를 송 /수신하기 위한 장치를 보이고 있 는 도면. 1 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting / receiving data through downlink in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency multiplexing scheme according to an embodiment of the present invention. 2 illustrates an apparatus for transmitting / receiving data through uplink in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency multiplexing scheme according to an embodiment of the present invention.
도 3은 기존의 conventional Water-filling 기법을 설명하는 도면.  3 is a diagram illustrating a conventional conventional water-filling technique.
도 4는 conventional Water-filling 기법을 기반으로 한 전력할당 예를 보이 고 있는 도면.  4 is a diagram showing an example of power allocation based on a conventional water-filling technique.

Claims

【청구의 범위】 [Range of request]
【청구항 1】 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무선통신시스 g에서 높은 도 플러 주파수 페이딩 환경에서 데이터를 전송하는 장치에 있어서,  [Claim 1] An apparatus for transmitting data in a high Doppler frequency fading environment in a wireless communication system g that supports orthogonal frequency division multiple access.
소정의 변조방식에 의해 생성된 원시 심볼을 이산 무리에 변환하여 원시 확 산 심볼을 출력하는 적응형 이산 무리에 변환기;  An adaptive discrete bunch converter that converts the raw symbols generated by the predetermined modulation scheme into discrete bunches and outputs the raw spreading symbols;
상기 적응형 이산 푸리에 변환기로부터 출력되는 원시 확산 심볼고 S련 시 퀀스를 입력으로 하여 소정 부반송파에서의 원시 확산 심볼 매트릭스에 의한 프레 임을 구성하는 프레임 구성기; 및  A frame configurator constituting a frame based on a raw spread symbol matrix on a predetermined subcarrier by inputting a raw spread symbol high-sequence sequence output from the adaptive discrete Fourier transformer; And
상기 프레임 구성기에 의해 구성된 프레임의 원시 확산 심볼 매트릭스에 대 한 부호화를 거쳐 상기 소정 부반송파에서의 송신 심볼 매트릭스를 생성하는 차등 시공간 부호기를 포함하며,  A differential space-time coder for generating a transmission symbol matrix on the predetermined subcarrier through encoding of a raw spread symbol matrix of a frame configured by the frame configurator,
상기 생성된 송신 심볼 매트릭스를 상기 소정 부반송파에 매핑한 후 역고속 무리에 변환하여 복수의 안테나를 통해 전송하는 데이터 전송장치.  And mapping the generated transmission symbol matrix to the predetermined subcarrier and converting the transformed symbol matrix into an inverse high speed cluster to transmit through a plurality of antennas.
【청구항 2】 - 제 1항에 있어서, 상기 적응형 이산 무리에 변환기는, Claim 2-The apparatus of claim 1, wherein the adaptive discrete herd is
상기 소정의 변조방식에 의해 생성된 원시 심볼 D ={do'di'"''d«} ¾ 입력 으로 하여
Figure imgf000049_0001
Figure imgf000050_0001
By inputting the original symbol D = { d o ' di '"'' d «} ¾ generated by the predetermined modulation scheme
Figure imgf000049_0001
of
Figure imgf000050_0001
해 산출하며, Calculate the solution,
여기서 D 를 구성하는 이 =( + jb :fl=1~w—i}로 정의되 고, BpM^ 양의 주파수 신호, „M/은 음의 주파수 신호를 의미하고, Μ은 수신신 호의 세기에 따라 정해지는 이산 무리에 변환 레벨을 의미하며, Ν은 이산 무리에 변 환을 위한 크기임을 특징으로 하는 데이터 전송장치. Where D constituting D is defined as = (+ j b: fl = 1 ~ w—i}, B pM ^ positive frequency signal, „ M / means negative frequency signal, Μ is the A data transmission apparatus, characterized in that the level of conversion to the discrete group determined by the intensity, Ν is the size for the conversion to the discrete group.
【청구항 3】 제 1항에 있어서, 상기 적응형 이산 ^리에 변환기는, 3. The method of claim 1, wherein the adaptive discrete transformer is
상기 소정의 변조방식에 의해 생성된 원시 심볼 D* ^ do'di^'dM 를 입력Input the raw symbols D * ^ do'di ^ 'dM generated by the predetermined modulation scheme.
≥로 하여 =S ft +^ =A )=A(M)+A(M), / = l~^ 으로 정의되는 원시 확산 심볼 ≥ A primitive spreading symbol defined as = S ft + ^ = A) = A ( M ) + A ( M) , / = l ~ ^
Slk ^ S lk ^
A(M) m
Figure imgf000050_0002
A (M) m
Figure imgf000050_0002
Aw =2VRe A*""1' +2Υΐπι A(M_,) k^2 j +2∑Re 에 'm +2∑Im e ^ > 의해 산출하 ffl, A w = 2VRe A * "" 1 '+ 2Υΐπι A (M_,) k ^ 2 j + 2∑Re to' m + 2∑Im e ^> Calculated by ffl,
여기서 Dk 를 구성하는 TO 이 dm={dmn=amn + jbmn:n = i~w-i}로 정의되 고, Α(Λί)은 양의 주파수 신호, Α(Λί)은 음의 주파수 신호를 의미하고, Μ은 수신신 호의 세기에 따라 정해지는 이산 무리에 변환 레벨을 의미하며, Ν은 이산 푸리에 변 환을 위한 크기임을 특징으로 하는 데이터 전송장치. Where TO constitute D k is defined as d m = {d mn = amn + jb mn : n = i ~ wi}, where Α (Λί ) is the positive frequency signal, Α (Λί ) is the negative frequency signal Μ means the conversion level in the discrete group determined by the strength of the received signal, and Ν is the discrete Fourier transform. Data transmission device characterized in that the size for the ring.
【청구항 4】  [Claim 4]
직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무선통신시스렘에서 높은 도 플러 주파수 페이딩 환경에서 데이터를 전송하는 방법에 있어서,  A method of transmitting data in a high Doppler frequency fading environment in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme,
소정의 변조방식에 의해 생성된 원시 심볼을 이산 무리에 변환하여 원시 확 산 심볼을 출력하는 과정;  Outputting a raw spread symbol by converting a raw symbol generated by a predetermined modulation scheme into a discrete group;
상기 출력되는 원시 확산 심볼고ᅡ 5련 시퀀스를 입력으로 하여 소정 부반송 파에서의 원시 확산 심볼 매트릭스에 의한 프레임을 구성하는 과정;  Constructing a frame based on a raw spread symbol matrix in a predetermined subcarrier by inputting the outputted raw spread symbol high five sequences;
상기 구성된 프레임의 원시 확산 심볼 매트릭스에 대한 부호화를 거처 상기 소정 부반송파에서의 송신 심볼 매트릭스를 생성하는 과정; 및  Generating a transmission symbol matrix on the predetermined subcarrier through encoding of the raw spread symbol matrix of the configured frame; And
상기 생성된 송신 심볼 매트릭스를 상기 소정 부반송파에 매핑한 후 역고속 무리에 변환하여 복수의 안테나를 통해 전송하는 과정을 포함하는 데이터 전송방  Mapping the generated transmission symbol matrix to the predetermined subcarrier and converting the transmitted symbol matrix to an inverse high-speed bund to transmit the plurality of antennas through a plurality of antennas;
【청구항 5】 [Claim 5]
제 4항에 있어서, 상기 원시 확산 심볼을 출력하는 과정은,  The method of claim 4, wherein the outputting of the raw spread symbol comprises:
상기 소정의 변조방식에 의해 생성된 원시 심볼 D = {dG'di'""dM}* 입력으로 하 The raw symbol D = { d G ' d i'"" d M} * generated by the predetermined modulation method
_ N  _ N
여 = '=^Mi+^^=i~ 로 정의되는 원시 확산 심볼 Slk ^ 에 의
Figure imgf000052_0001
F = '= ^ Mi + ^^ = i ~, the raw spread symbol S lk ^ On of
Figure imgf000052_0001
해 산출하며, Calculate the solution,
여기서 를 구성하는 이 ^=Κ·«+ ^ H-1}로 정의되 고, βρΜ,은 양의 주파수 신호, 은 음의 주파수 신호를 의미하고, Μ은 수신신호의 세기에 따라 정해지는 이산 푸리에 변환 레밸을 의미하며, Ν은 이산 푸리에 변환을 위한 크기임을 특징으로 하는 데이터 전송방법. Where ^ = Κ · « = α+ ^ H- 1 }, where β ρΜ is a positive frequency signal, is a negative frequency signal, and Μ depends on the strength of the received signal. The discrete Fourier transform level is determined, and Ν is a size for the Discrete Fourier transform.
【청구항 6】 [Claim 6]
제 4항에 있어서, 상기 원시 확산 심볼을 출력하는 과정은,  The method of claim 4, wherein the outputting of the raw spread symbol comprises:
상기 소정의 변조방식에 의해 생성된 원시 심볼 D*={dQ'di''"'dM 를 입력으로 하 여 =^+5„= )= ) +^ (비, /=1ᅳ프 2으로 정의되는 원시 확산 심볼 을 M) The raw symbol D * = { dQ ' d i''"' d M generated by the predetermined modulation scheme as an input = ^ + 5„ = ) = ) + ^ (ratio, / = 1 M ) the raw spread symbol being defined
 、
A(M) A (M)
-I
Figure imgf000052_0002
에 의해 산출하며 ,
-I
Figure imgf000052_0002
Calculated by
여기서 * 를 구성하는 ^ ^ 이 ^=Κ·" +:"=ι~^-ι}로 정의되 고,
Figure imgf000052_0003
은 음의 주파수 신호를 의미하고, Μ은 수신신 호의 세기에 따라 정해지는 이산 무리에 변환 레밸을 의미하며, Ν은 이산 무리에 변 환을 위한 크기임을 특징으로 하는 데이터 전송방법
Where ^ ^ constituting * is defined as ^ = Κ · " = α +: "= ι ~ ^ -ι } ,
Figure imgf000052_0003
Is the negative frequency signal, Μ is the conversion level in the discrete group determined by the strength of the received signal, and Ν is the variation in the discrete group. Data transmission method characterized in that the size for the exchange
【청구항 7】 [Claim 7]
직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무선통신시스렘에서 높은 도 플러 주파수 페이딩 환경에서 데이터를 수신하는 장치에 있어서,  An apparatus for receiving data in a high Doppler frequency fading environment in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme,
푸리에 변환이 이루어진 후 소정의 부반송파에서 수신되는 수신신호와, 채 널 예측 값 및 자체 생성한 원시 확산 심볼을 입력으로 하여 상기 수신신호에 대한 차등 시공간 복호화를 통해 원시 확산 심볼 매트릭스를 출력하는 차등 시공간 복호 기;  Differential space-time decoding for outputting a raw spread symbol matrix through differential space-time decoding on the received signal with input signals received from a predetermined subcarrier after the Fourier transform and channel prediction values and self-generated raw spread symbols. group;
상기 차등 시공간 부호화에 의해 출력되는 원시 확산 심볼 매트릭스로부 S 원시 확산 심볼과 S련 시퀀스를 분리하는 프레임 분리기;  A frame separator for separating S raw spread symbols and S sequences from a raw spread symbol matrix output by the differential space-time encoding;
상기 프레임 분리기에 의해 분리된 5련 시퀀스에 의해 채널 상태를 에측하 여 상기 차등 시공간 복호기로 채널 예측 값을 제공하는 채널 예측기;  A channel predictor for predicting a channel state by five sequences separated by the frame separator and providing a channel prediction value to the differential space-time decoder;
상기 프레임 분리기에 의해 분리된 원시 확산 심볼을 역 이산 무리에 변환 하여 원시 심볼을 출력하는 적응형 역 이산 푸리에 변환기;  An adaptive inverse discrete Fourier transformer for converting the raw spread symbols separated by the frame separator into inverse discrete clusters and outputting the raw symbols;
상기 적응형 역 이산 무리에 변환기로부터 출력되는 원시 심볼에 대한 신호 판정을 통해 획득한 수신 데이터를 이산 푸리에 변환하여 생성된 원시 확산 심볼을 상기 차등 시공간 복호기로 제공하는 적응형 이산 푸리에 변환기를 포함하는 데이 터 수신장치. And an adaptive discrete Fourier transformer for providing the differential spatiotemporal decoder with a raw spread symbol generated by discrete Fourier transforming of the received data obtained through signal determination on a raw symbol output from a transformer in the adaptive inverse discrete group. Receiver.
【청구항 8】 제 7항에 있어서, [Claim 8] The method of claim 7,
상기 차등 시공간 복호기는 s _w ^규 r에 의해 원 시 확산 심볼 매트릭스를 출력하며, The differential space-time decoder outputs a raw spread symbol matrix by s _ w ^ r ,
여기서 *는 번째 부반송파에서의 번째 수신 심볼 매트릭스이고 , 는 예측된 채널이득로, ( )"는 허미션으로 정의됨을 특징으로 하는 데이터 수신장 치.  Where * is the first received symbol matrix in the th subcarrier, is the predicted channel gain, and () "is defined as the hermit.
【청구항 9】 제 7항에 있어서, 복수의 수신 안테나를 구비하는 경우, 상기 복수의 안테나 각각에 대응하는 프레임 분리기로부터 출력되는 원시 확산 심볼을 합산하여 출력하는 합산기를 더 구비하는 데이터 수신장치. 9. The data receiving apparatus according to claim 7, further comprising a summer for summing and outputting a raw spread symbol output from a frame separator corresponding to each of the plurality of antennas when the plurality of receiving antennas are provided.
【청구항 10] 제 7항에 있어서, 상기 채널 에측기는, 상기 훈련 시퀀스 사이에 존재하는 심볼 구간에서 선형적인 내삼법을 이용 하여 채널 상태를 예측함을 특징으로 하는 데이터 수신장치. 10. The data receiving apparatus of claim 7, wherein the channel estimator predicts a channel state by using a linear internal sampling method in a symbol section existing between the training sequences.
【청구항 11】 [Claim 11]
제 13항에 있어서, 상기 채널 에측기는
Figure imgf000055_0001
The channel estimator of claim 13, wherein the channel estimator
Figure imgf000055_0001
해 채널 상태를 예측함을 특징으로 하는 데이터 수신장치. And a data receiver for predicting a solution channel condition.
【청구항 12】 [Claim 12]
직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무선통신시스렘에서 높은 도 플러 주파수 페이딩 환경에서 데이터를 수신하는 방법에 있어서,  A method for receiving data in a high Doppler frequency fading environment in a wireless communication system supporting an orthogonal frequency division multiple access scheme,
무리에 변환이 이루어진 후 소정의 부반송파에서 수신되는 수신신호와, 채 널 예측 값 및 자체 생성한 원시 확산 심볼을 입력으로 하여 상기 수신신호에 대한 차등 시공간 복호화를 통해 원시 확산 심볼 매트릭스를 출력하는 과정;  Outputting a raw spread symbol matrix by performing differential space-time decoding on the received signal by receiving a received signal received from a predetermined subcarrier and a channel prediction value and a self-generated raw spread symbol after the transform is performed on a group;
상기 출력되는 원시 확산 심볼 매트릭스로부터 원시 확산 심볼과 S련 시퀀 스를 분리하는 과정;  Separating the raw spread symbol and the sequence from the outputted raw spread symbol matrix;
상기 분리된 훈련 시퀀스에 의해 채널 상태를 예측하여 상기 채널 에측 값 을 생성하는 과정;  Generating a channel prediction value by predicting a channel state by the separated training sequence;
상기 분리된 원시 확산 심볼을 역 이산 무리에 변환하여 원시 심볼을 출력 하는 과정 ; 상기 출력되는 원시 심볼에 대한 신호 판정을 통해 획득한 수신 데이터를 이산 푸리에 변환하여 상기 자체 원시 확산 심볼을 생성하는 과정을 포함하는 데이 a 수신방법. Outputting a raw symbol by converting the separated raw spread symbol into an inverse discrete group; And generating the original raw spread symbol by discrete Fourier transforming the received data obtained through the signal determination on the outputted raw symbol.
【청구항 13】 제 12항에 있어서, 상기 원시 확산 심볼 매트력스를 출력하는 과정은, 상기 수신신호와, 상기 채널 예측 값 및 상기 자체 생성한 원시 확산 심볼 을 입력으로 하여 ≡ 에 의해 원시 확산 심볼 매
Figure imgf000056_0001
트릭스를 출력하며, 여기서 R«는 번째 부반송파에서의 ^번째 수신 심볼 매트럭스이고, hlk_w 는 예측된 채널이득로, ( 는 허미션으로 정의됨을 특징으로 하는 데이터 수신방
13. The process of claim 12, wherein the outputting of the raw spread symbol matforces comprises inputting the received signal, the channel prediction value, and the self-generated raw spread symbol as inputs.
Figure imgf000056_0001
Outputs a trix, where R «is the ^ th received symbol matrix at the th subcarrier, h lk _ w is the predicted channel gain, and (is defined as the hermitage
【청구항 14】 제 12항에 있어서, 복수의 수신 안日|나를 구비하는 경우, 상기 복수의 안테나 각각에 대응하여 상기 분리하는 고ᅡ정에 의해 출력되는 원시 확산 심볼을 합산하여 상기 역 이산 무 리에 변환을 위해 출력하는 과정을 더 구비하는 데이터 수신방법. [Claim 14] The method according to claim 12, wherein when a plurality of reception antennas are provided, the raw spread symbols outputted by the high-precision dividing corresponding to each of the plurality of antennas are added to the inverse discrete group. A data receiving method further comprising the step of outputting for conversion.
【청구항 15] 제 12항에 있어서, 상기 채널 에측 값을 생성하는 과정은, 상기 훈련 시퀀스 사이에 존재하는 심볼 구간에서 선형적인 내삼법을 이용 하여 채널 상태를 예측함을 특징으로 하는 데이터 수신방법. 15. The data receiving method of claim 12, wherein the generating of the channel prediction value comprises predicting a channel state using a linear interpolation method in a symbol interval existing between the training sequences.
【청구항 16] 제 17항에 있어서, 상기 채널 예측 값을 생성하는 과정은 [16] The method of claim 17, wherein the process of generating the channel prediction value
K^^^^^o^^fN-i^k^r)^의해 채널 상태 Channel status by K ^^^^^ o ^^ fN-i ^ k ^ r) ^
예측함을 특 징으로 하는 데이터 수신방법.  Data reception method characterized by prediction.
【청구항 17] 다중 사용자를 지원하는 다중 안 ΘΙ나 시스렘에서의 자원 할당을 위한 스케 줄링 방법에 있어서, 최대비 결합된 각 단말에 할당된 서브 채널의 주파수 특성이 동일하다고 가 정할 때, 신호대 잡음비의 역수가 작은 단말의 서브 채널로부터 큰 순서로 배열하 는 과정; 및 상기 배열을 기반으로 하는 순서에 따라 실시간 서비스의 경우에는 서비스 품질을 만족하는 최소한의 전력을 할당하고, 비실시간 서비스의 경우에는 단말과의 거리를 고려하여 모든 단말에 대해 순차적으로 전력을 할당하는 과정을 포함하는 스케줄링 방법. [Claim 17] In the scheduling method for allocating resources in a multiple security system or system supporting multiple users, the signal-to-noise ratio is assumed when the frequency characteristics of the subchannels allocated to the maximum ratio combined terminals are the same. Arranging the sub-channels in ascending order from the sub-channels of the terminal with a small inverse number; And a service in the case of a real-time service according to the order based on the arrangement. Allocating a minimum power satisfying the quality, and in the case of the non-real-time service, the step of sequentially allocating power to all the terminals in consideration of the distance to the terminal.
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