KR100553068B1 - 다중 입출력 통신 시스템의 신호처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 다중 입출력 통신 시스템에서의 신호처리 장치는, 각 송신 안테나의 채널 상황을 고려하여 각 안테나 별로 코딩레이트 및 변조방법을 다르게 실시하고, 각 송신 안테나 별로 송신되는 코딩된 비트에 대해 각각 인터리빙을 실시하며, 상기 각 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 인터리빙을 실시하여 데이터를 송신하는 송신단과;

상기 전송된 데이터에 대해 전체적으로 디인터리빙을 실시하고, 각 수신 안타네 별로 디코딩 및 디인터리빙을 실시하며, 상기 다수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호의 채널 상황을 추정하여 이를 상기 송신단에 귀환시키는 수신단으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 각 송신 안테나에서 별도의 코딩레이트 및 변조방법을 사용하는 경우에 공간 인터리빙을 실시하여 스페이스 도메인 상의 다이버시티 이득을 얻으며, 이에 따라 통신 품질을 향상 시키는데 기여한다.

Description

다중 입출력 통신 시스템의 신호처리 장치 및 방법{signal processing apparatus and method of multi input multi output communication system}

도 1은 종래의 PARC(Per-Antenna Rate Control) 방법을 적용한 다중 입출력 통신 시스템의 송신단을 나타낸 구성도.

도 2는 종래의 PARC(Per-Antenna Rate Control) 방법을 적용한 다중 입출력 통신 시스템의 수신단을 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 송신단을 나타내는 블록도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 수신단을 나타내는 블록도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 송신단을 나타내는 블록도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 수신단을 나타내는 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

320 : 각 송신 안테나 별로 각각 인터리빙하는 수단

330 : 송신 안테나 전체적으로 인터리빙하는 수단

440 : 수신 안테나 전체적으로 디인터리빙하는 수단

450 : 각 수신 안테나 별로 각각 디인터리빙하는 수단

본 발명은 다수의 안테나를 송신단과 수신단에서 공히 사용하는 다중입력, 다중출력 시스템(이하 MIMO 시스템이라 약칭함)이라는 통신 시스템에서의 송/ 수신단의 신호처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 기술 분야에서는 다중 입출력 이동 통신 시스템이 단일 안테나 시스템, 즉 단일 안테나 대 단일 안테나 또는 다수의 안테나 대 단일 안테나 시스템에 비해 크게 개선된 능력을 달성할 수 있다고 잘 알려져 있다.

그러나, 이러한 개선을 달성하기 위해서는 풍부한 산란 환경이 존재하여 다수의 수신 안테나에 도달하는 여러 신호들이 별반 상관되지 않는 것이 바람직하다. 만일 신호들이 어느 정도 상관을 가짐에도 그러한 상관이 무시된다면, 성능은 저하되고 능력은 감소될 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 PARC(Per-Antenna Rate Control) 방법을 적용한 다중 입출력 통신 시스템을 도시한 것이다.

여기서 상기 PARC(Per Antenna Rate Control)라 함은 MIMO 시스템의 종래 기술의 하나인 Vertical Bell Laboratories Layered Space Time (V-BLAST) 시스템의 구성을 기초로 하여 수신단에서 판단한 채널 정보를 참조하여 각 송신 안테나에서 전송될 심볼의 채널 코딩과 변조 방법을 달리하여 신호를 전송하는 방법을 말하는 것이다.

도 1은 종래의 PARC(Per-Antenna Rate Control) 방법을 적용한 다중 입출력 통신 시스템의 송신단을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하여 상기 PARC 방법을 적용한 다중 입출력 통신 시스템의 송신단의 동작을 설명하면 다음과 같다.

송신단에서 순차적으로 발생되는 고속의 데이터 스트림은 다수의 전송 안테나에서 각기 전송되도록 하기 위하여 디멀티플렉서(DEMUX)(110)를 통해 역다중화된다. 여기서, 역다중화라 함은 일관성 있는 데이터를 정해지는 규칙에 따라 복수의 서브 데이터로 분할하는 것을 의미한다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 2개의 안테나를 예로 들었다. 이후, 역다중화된 각 전송 안테나별 각각의 서브 스트림들은 신호 처리기(121)(122)에서 코딩과 인터리빙이 되고 심벌로 매핑 된다.

상기에서 매핑된 심벌들은 확산기(131)로 입력되어 확산 코드(Spreading Code1)가 곱해진 후 스크램블링 코드 부호에 의해 코딩된 후 각각 전송 안테나(161)(162)를 통해 송신된다. 만일 사용자가 확산 코드로 구분되는 10개의 채널을 점유한다면 도 1과 같이 분할된 각각의 서브 스트림을 다시 10개로 분할하여 각각의 분할된 데이터 심벌들은 확산기(131~133)로 입력되어 각각의 확산 코드들(Spreading Code 1~10)이 곱해진 후 합산기(141)(142)에 의해 다시 합해지고 스크램블링 코드 부호에 의해 코딩된 후 각각 전송 안테나(161)(162)를 통해 송신된다. 여기서 통상 스크램블링 코드는 사용자당 하나를 할당하게 된다. 또한, 각 전 송 안테나(161)(162)에 할당되는 비트 수는 지정된 데이터 속도에 따라서 다를 수 있다.

단, 상기 코딩은 단지 시간적 차원에서만 이루어지므로 Single-rate 시스템에서 사용되는 Space-time 코딩처럼 데이터 복원 성능이 강력하지 않다. 다만, 시간 영역에서의 코딩은 Post-decoding interference cancellation을 허용하며 이로 인해 수신기의 성능을 향상시키게 하는 것이다. 도 2는 종래의 PARC(Per-Antenna Rate Control) 방법을 적용한 다중 입출력 통신 시스템의 수신단을 나타낸 구성도이다.

도 2를 참조하여 상기 PARC 방법을 적용한 다중 입출력 통신 시스템의 수신단의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 1의 송신단에서 데이터가 역다중화 된 후에 스크램블링 코드로 코딩되면 각 전송 안테나별 신호들은 도2의 수신단에서 독립적으로 디코딩 될 수 있다.

즉, 도 2에서 수신 안테나(211)(212)에서 수신된 심볼에 대해 심볼 검출기(230)에서 최소 평균 오차측정(MMSE : Minimum Mean Square Error) 방법으로 각 채널의 심볼이 추정된 후 역확산기(241)(242)와 멀티플렉서(250)에 의해 역확산과 다중화되어 하나의 안테나에 대한 신호가 검출되고 그 검출된 신호는 신호 처리기(260)에서 재할당(demap.), 디인터리빙(deinterleaving), 디코딩(decoding) 된다. 이후, 디코딩된 비트들을 기초로 하여 신호 제거기(270)에서 안테나에 대한 신호가 재구성되고 버퍼에 저장된 수신 신호로부터 제거된다.

다른 안테나의 신호에 대하여도 동일한 방법과 동일한 경로로 처리되어 결국 결합기(280)에 의해 결합되게 된다.

한편, PARC는 Lucent에 의해 제안된 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access : 고속 하향 패킷 접속)을 위한 MIMO 시스템 기술로서, V-BLAST와 달리 각 전송 안테나별로 다른 데이터 전송 속도를 사용할 수 있도록 하여 전송 용량을 증가시킨다. 이때 송신단에서는 각 전송 안테나별로 독립적으로 인코딩된 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

이러한 PARC 시스템은 각 안테나마다 데이터 전송 속도(변조(Modulation)과 코딩(Coding))가 다를 수 있다는 점에서 이전의 Single-rate MIMO 기술인 V-BLAST 시스템과는 다르다.

즉, PARC 시스템은 각 안테나별로 독립적으로 데이터 전송 속도를 제어할 때 좀더 세밀하게 제어하는 것이 가능하며, 이는 전체 시스템의 실질 전송 용량(Throughput)을 높일 수 있도록 한다. 이 경우, 안테나별 채널의 상태를 알려주기 위해 필요한 비트 수는 Single rate MIMO 시스템을 위해 제안된 기술들보다 많이 필요하지만, 기준이 되는 집합을 정할 수 있다.

다시 말해서, PARC 시스템에서는 각 안테나에서 유효한 MCS(Modulation & Coding Scheme) 세트를 결정하기 위해 수신 안테나에서 수신된 각 송신 안테나의 SINR(Signal to Interference Noise Ratio : 간섭 신호 및 잡음 대 신호비)을 계산하도록 한다.

이 때 각 안테나에서 사용하는 채널 코딩과 변조 방법을 선택하기 위하여 각 안테나에서는 수신되는 SINR을 측정하고 그 값을 기초로 각 안테나에서 사용할 채 널 코딩과 변조 방법의 조합을 선택하도록 한다.

표 1 및 표 2는 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나로 이루어진 MIMO 시스템에 있어서 전송되는 데이터의 전송 속도와 MCS 조합의 예를 나타낸 것이다.

(표 1)

(표 2)

즉, 표 1에 있어서 변조방법이 16QAM에 의하고, 코딩 레이트(rate)가 3/4인 경우가 가장 빠른 데이터 전송 속도를 보이고 있으며, 이는 단위 주파수당 전송 bit수가 3에 해당되는 것이다. 또한, 이러한 경우는 상기 수신 안테나에서 계산된 SINR이 가장 큰 경우와 매칭된다고 할 수 있다.

다음으로는 변조방법이 16QAM에 의하고, 코딩 레이트가 1/2인 경우 다음으로 빠른 데이터 전송 속도를 보이며, 이는 단위 주파수당 전송 비트수가 2에 해당된 다. 이와 같이 변조방법 및 코딩 레이트에 의해 일정하게 단위 주파수당 전송 비트수가 결정되며, 상기 단위 주파수당 전송 비트수는 표 2에서의 4개의 송신 안테나에 각각 할당된다.

표 2는 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 사용하는 시스템에서 전송속도 조합의 예를 나타내는 것으로, 인덱스(index) 1은 4개의 송신안테나 각각의 단위 주파수당 전송 비트수가 모두 3인 경우를 나타낸 것이며 그 데이터 전송속도가 28.8로 가장 빠르게 되는 것이다.

이러한 4 by 4 PARC시스템(송신안테나와 수신안테나의 수가 4개인 PARC시스템)에 있어서 송신단과 수신단의 거리가 가까워 그 채널 상황이 양호한 인덱스 1 부터 38까지는 4개의 송신 안테나를 모두 사용하여 데이터를 전송할 수 있으나, 송신단과 수신단의 거리가 상대적으로 멀어 그 채널 상황이 불량한 인덱스 39 부터 54까지는 4개의 송신 안테나 중에서 상기 단위 주파수당 전송 비트수가 높은 2개의 안테나를 선택하여 데이터를 전송하게 된다.

그러나, 앞서 설명한 종래의 기술은 각 안테나의 채널 상황을 고려하여 각 안테나별로 코딩 레이트 및 변조방법을 별도로 실시하며, 코딩을 실시할 때 아울러 인터리빙(interleaving)을 실시하지만, 이때의 상기 인터리빙은 각 안테나별 인터리빙으로 각 안테나에서의 타임 도메인(time domain)에서의 인터리빙에 불과한 것이다. 이에 따라 종래의 기술은 다수의 안테나를 통해 전송할 신호들 전체에 대해 스페이스 도메인(space domain)에서의 인터리빙을 실시하지 않음으로써 공간적인 다이버시티(diversity) 이득을 추가로 얻지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 PARC(Per-Antenna Rate Control) 방법을 적용한 다중 입출력 통신 시스템에서 공간 인터리빙을 실시함으로써, 스페이스 도메인 상의 다이버시티 이득을 얻을 수 있고 이에 따라 통신 품질을 향상시키는 다중 입출력 통신 시스템의 신호처리 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 다중 입출력 통신 시스템에서의 신호 수신장치는, 전송된 데이터에 대해 각 수신 안테나 별로 디코딩 및 디인터리빙을 실시하고, 상기 다수의 수신 안테나에서 수신되는 데이터를 모아 다시 전체적으로 디인터리빙을 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신호 수신장치에 다수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호의 채널 상황을 추정하여 이를 송신단에 귀환시키는 수단이 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전송된 데이터는 각 송신 안테나에 대해 개별적인 인터리빙 및 상기 다수의 송신 안테나 전체에 대한 인터리빙을 거쳐 송신되는 데이터임을 특징으로 한다.

또한, 상기 신호 수신장치에 각 송신 안테나에서 별도로 전송되는 파일럿 신호를 통해 채널을 추정하는 수단이 더 포함됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 다중 입출력 통신 시스템에서의 신호 전송방법은, 역다중화되어 각 송신 안테나에 각각 전달되는 데이터 에 대해 코딩 및 인터리빙하는 제 1단계와; 상기 제 1단계를 통해 생성된 다수의 데이터에 대해 이를 전체적으로 다시 인터리빙하는 제 2단계와; 상기 각 송신 안테나에서 송신되는 각각의 데이터에 대해 변조를 실시하고, 상기 변조된 데이터를 확산 및 스크램블링하여 이를 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 제 3단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 송신 안테나의 채널 상황을 고려하여 각 송신 안테나 별로 코딩레이트(coding rate) 및 변조방법을 다르게 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 다중 입출력 통신 시스템에서의 신호 수신방법은, 전송된 데이터를 다수의 수신 안테나를 통해 수신하고 이를 역확산 및 디스크램블링하며, 이를 복조 및 추정하는 제 1단계와; 상기 각 수신 안테나를 통해 수신된 상기 전송 데이터에 대해 전체적으로 디인터리빙을 실시하는 제 2단계와; 상기 각 수신 안테나 별로 수신된 각각의 데이터에 대해 개별적으로 디코딩 및 디인터리빙을 실시하는 제 3단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 수신 안테나에서 추정된 데이터의 간섭 신호 및 잡음 대 신호비(SINR)를 이용하여 각 송신 안테나에서 전송 가능한 신호 블록의 크기 및 변조방법, 코딩 레이트 등을 미리 송신단과 결정하여 약속한 테이블 중 하나의 인덱스(index)를 귀환 신호로 전송하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 다중 입출력 통신 시스템에서의 신호 처리방법은, 각 송신 안테나 별로 송신되는 코딩된 비트에 대해 각각 인터리빙을 실시하는 단계와; 상기 각 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 인터리빙을 실시하는 단계와; 상기 각 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트에 대해 변조를 실시하고, 상기 변조된 데이터를 확산 및 스크램블링하여 이를 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 단계와; 상기 전송된 데이터를 다수의 수신 안테나를 통해 수신하고 이를 역확산 및 디스크램블링하며, 이를 복조 및 추정하는 단계와; 상기 각 수신 안테나를 통해 수신된 상기 전송 데이터에 대해 전체적으로 디인터리빙을 실시하는 단계와; 상기 각 수신 안테나 별로 디코딩 및 디인터리빙을 실시하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 각 송신 안테나에서 별도의 코딩레이트 및 변조방법을 사용하는 경우에 공간 인터리빙을 실시하여 스페이스 도메인 상의 다이버시티 이득을 얻으며, 이에 따라 통신 품질을 향상 시키는데 기여한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 송신단을 나타내는 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 수신단을 나타내는 블록도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 신호처리 장치가 채용된 다중 입출력 통신 시스템의 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 폐루프 다중 입출력 이동 통신 시스템을 가정하였다. 아울러 FDD 시스템을 가정하였다. TDD 시스템에서는 순방향 채널과 역방향 채널이 동일하기 때문에 수신단에서 별도의 피드백을 하지 않아도 송신단에서 순방향 채널을 추정할 수 있다.
그러나, 송신단에서 수신단까지의 이동 채널 상황을 알 수 없는 경우에는 순방향 채널의 상황을 수신단에서 피드백(feedback)하는 것을 가정하는 것으로서 수신단에서 신호 채널의 상황을 추정할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 우선 M개의 송신 안테나(310), N개의 수신 안테나(410)를 가진 MIMO 시스템을 가정한다. (단, N ≥ M)

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 MIMO 시스템의 송신단은 전송할 데이터가 생성되는 데이터 생성부(미도시)와, 각 안테나 별로 상기 데이터를 분배하는 디멀티플렉서(DEMUX)(310)와, 각 송신 안테나 별로 송신되는 코딩된 비트에 대해 각각 인터리빙(interleaving)하는 수단(320)과, 각각의 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 인터리빙하는 수단(330)과, 각 송신 안테별로 상기 데이터를 변조(modulation)하는 수단(340)과, 상기 변조된 데이터를 확산(spreading) 및 스크램블링(scrambling)하는 수단(350)과, 상기 각각의 변조된 데이터를 전송하는 M개의 송신안테나(360)가 포함되어 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 송신단은, 각 송신 안테나의 채널 상황을 고려하여 각 안테나 별로 코딩레이트(coding rate) 및 변조방법을 다르게 실시하고, 각 송신 안테나 별로 송신되는 코딩된 비트에 대해 각각 인터리빙을 실시하며, 상기 각 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 인터리빙을 실시하여 데이터를 송신한다.

이 때 각 송신 안테나의 채널 상황은 수신단으로부터 귀환(feedback)받는 정보에 의해 판단되며, 상기 귀환 정보는 상기 각 송신 안테나에서 별도로 전송하는 파일럿(pilot) 신호에 의해 추정된 채널의 상황일 수 있으며, 또는 각 송신 안테나에서 유효한 MCS(Modulation & Coding Scheme) 세트를 결정하기 위해 수신 안테나에서 수신된 각 송신 안테나의 SINR(Signal to Interference Noise Ratio : 간섭 신호 및 잡음 대 신호비)이 계산된 정보 등일 수도 있다. 이 때 각 송신 안테나에서 사용하는 채널 코딩과 변조 방법을 선택하기 위하여 각 송신 안테나에서는 수신되는 SINR을 측정하고 그 값을 기초로 각 송신 안테나에서 사용할 채널 코딩과 변조 방법의 조합을 선택하도록 한다.
즉, 송신 안테나는 수신되는 SINR을 측정하고, 그 값을 이용하여 채널 코딩과 변조 방법의 조합을 선택할 수 있는데, 이때의 코딩과 변조 방법은 공지된 기술의 조합을 이용할 수 있으므로 자세한 설명을 생략하기로 하며, 다음 표 1의 조합의 예를 보였다.

또한, 본 발명에 의한 송신단의 경우는 코딩된 비트에 대해 각각의 송신 안테나 별로 인터리빙하는데 그치지 않고, 각각의 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 인터리빙하는 것이 추가됨으로써 결국 다수의 안테나를 통해 전송할 신호들 전체에 대해 스페이스 도메인(space domain)에서의 인터리빙을 실시하게 되어 공간적인 다이버시티(diversity) 이득을 추가로 얻게 되는 특징이 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 의한 송신단의 동작을 설명하면, 먼저 송신단의 데이터 생성부에서 순차적으로 발생되는 고속의 데이터 스트림은 다수의 송신 안테나에서 각기 전송되도록 하기 위하여 디멀티플렉서(DEMUX)(310)를 통해 역다중화된다. 여기서, 역다중화라 함은 일관성 있는 데이터를 정해지는 규칙에 따라 복수의 서브 데이터로 분할하는 것을 의미한다. 또한, 상기 고속의 데이터 스트림은 비트 레벨의 신호이다. 이 때 상기 각 송신 안테나에 얼마 만큼의 데이터를 분배하는지는 앞서 설명한 바와 같이 수신단으로부터 귀환 받는 것을 가정한다. 또는 각 송신 안테나의 채널 상황 자체를 수신단으로부터 귀환 받아 각 송신 안테나에 얼마 만큼 의 데이터를 분배할 지를 송신단에서 자체적으로 결정할 수 도 있다.

이후, 역다중화된 각 전송 안테나별 각각의 서브 스트림들은 신호 처리기 즉, 각 송신 안테나 별로 송신되는 코딩된 비트에 대해 각각 인터리빙(interleaving)하는 수단(320)에서 코딩과 인터리빙이 수행된다. 또한 이 경우에도 상기 각 송신 안테나에서 어떤 코딩 레이트를 사용할지는 앞서 설명한 바와 같이 수신단으로부터 귀환 받는 것을 가정한다. 또는 각 송신 안테나의 채널 상황 자체를 수신단으로부터 귀환 받아 각 송신 안테나에서 사용할 코딩 레이트를 결정할 수 도 있다.
즉, 수신단은 송신단으로부터 귀환받는 정보에 의하여 전송 가능한 신호 블록의 크기, 변호 방법, 코딩 레이트 등을 미리 결정할 수도 있다.

여기서, 이 때의 상기 인터리빙은 각각의 전송 안테나를 통해 개별적으로 전송되는 코딩된 비트에 대해 각각 인터리빙되는 것으로 각 송신 안테나에서의 타임 도메인(time domain)에서의 인터리빙에 불과한 것이다.

이에 따라 본 발명은 상기 타임 도메인에서의 인터리빙 후에 상기 각 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 다시 인터리빙을 실시하며, 이를 통해 앞서 설명한 바와 같이 스페이스 도메인(space domain)에서의 인터리빙을 추가적으로 실시하게 되어 공간적인 다이버시티(diversity) 이득을 얻을 수 있는 것이다.

다음으로는 변조를 통해 상기 각 데이터들이 심벌로 매핑되며, 상기에서 매핑된 심벌들은 확산기 즉, 확산(spreading) 및 스크램블링(scrambling)하는 수단 (350)으로 입력되어 확산 코드(Spreading Code1)가 곱해진 후 스크램블링 코드 부호에 의해 코딩된 후 각각 송신 안테나(360)를 통해 송신된다.

또한 이 경우에 있어서도 상기 각 송신 안테나에서 어떤 변조방법를 사용할 지는 앞서 설명한 바와 같이 수신단으로부터 귀환 받는 것을 가정한다. 또는 각 송신 안테나의 채널 상황 자체를 수신단으로부터 귀환 받아 각 송신 안테나에서 사용할 변조방법을 결정할 수 도 있다

다음으로 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 MIMO 시스템의 수신단은 상기 전송된 신호를 수신하는 다수의 수신 안테나(410)와, 상기 수신된 데이터를 역확산 및 디스크램블링하는 수단(420)과, 상기 각 송신 안테나에서 전송된 변조된 데이터를 추정 및 복조하는 수단(430)과, 각각의 수신 안테나에서 수신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 디인터리빙하는 수단(440)과, 각 수신 안테나 별로 수신되는 코딩된 비트에 대해 각각 디인터리빙하는 수단(450)과, 상기 수신 데이터들을 합하는 멀티플렉서(460)가 포함되며, 또한 송신단의 각 송신 안테나에서 별도로 전송되는 파일럿 신호를 통해 채널을 추정하는 수단(470)이 더 포함되어 구성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 수신단은, 앞서 설명한 송신단에서 각 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 인터리빙을 실시하는 것이 포함되므로, 결국 상기 수신단에도 이를 디인터리빙하는 수단(440)이 추가되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일 실시예에 의한 수신단의 동작을 설명하면, 도 3의 송신단에서 데이터가 역다중화 된 후에 스크램블링 코드로 코딩되면 각 전송 안테나별 신호들은 상기 수신단의 다수의 수신 안테나를 통해 독립적으로 디코딩 될 수 있다. 즉, 상기 도 3에서의 각 송신 안테나를 통해 전송된 데이터를 다수의 수신 안테나 를 통해 각각 독립적으로 수신하며, 이를 각각 역확산 및 디스크램블링하고, 각 송신 안테나에서 전송된 심볼을 추정(estimation)하고 이를 복조(demodulation) 한다.

다음으로 상기 각 수신 안테나를 통해 수신되고 복조된 상기 전송 신호에 대해 전체적으로 디인터리빙을 실시하게 된다. 이는 앞서 도 3에 도시된 송신단에서 각 송신 안테나를 통해 전송되는 코딩된 비트 전체에 대한 인터리빙에 대응되는 단계이며, 이를 통해 스페이스 도메인(space domain)에서의 인터리빙을 추가적으로 실시하게 되어 공간적인 다이버시티(diversity) 이득을 얻을 수 있게 된다.

그 다음은 상기 각 수신 안테나 별로 디코딩 및 디인터리빙을 실시하며, 이 때 각 수신 안테나에서 추정된 데이터의 SINR를 이용하여 각 송신 안테나에서 전송 가능한 신호 블록의 크기 및 변조방법, 코딩 레이트 등을 미리 송신단과 결정하여 약속한 테이블 중 하나의 인덱스(index)를 귀환 신호로 전송하도록 한다.
상기 약속한 테이블은 수신단과 송신단에서 미리 SINR를 이용하여 각 송신 안테나에서 전송 가능한 신호 블록의 크기 및 변조방법, 코딩 레이트 등을 인덱스별로 테이블화하여 저장하도록 한다.

이후, 디코딩된 비트들을 기초로 하여 각 안테나에서 전송된 심볼의 bit들을 알아낸 다음 멀티플렉서를 통해 송신단에서 전송한 bit stream을 알아내는 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 송신단을 나타내는 블록도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 수신단을 나타내는 블록도이다. 단, 도 3 및 도 4에서와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템의 송, 수신단은 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 송, 수 신단의 구성요소와 동일한 구성으로 이루어져 있음을 알 수 있다.

단, 송신단에 있어서 각 송신 안테나 별로 송신되는 코딩된 비트에 대해 각각 인터리빙(interleaving)하는 수단(320)과, 각각의 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 인터리빙하는 수단(330)의 위치가 서로 바뀌어 있으며, 또한 수신단에 있어서도 마찬가지로 각각의 수신 안테나에서 수신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 디인터리빙하는 수단(440)과, 각 수신 안테나 별로 수신되는 코딩된 비트에 대해 각각 디인터리빙하는 수단(450)의 위치가 서로 바뀌어 있음을 그 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명의 다른 실시예에 의한 송, 수신 장치는 스페이스 도메인(space domain)에서의 인터리빙을 추가적으로 실시하게 되어 공간적인 다이버시티(diversity) 이득을 얻음은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하며 다만 각 송신 안테나별로 인터리빙하는 단계와, 전체의 송신 안테나에 대해 인터리빙하는 단계가 순서가 바뀌고, 이에 따라 각 수신 안테나 별로 디인터리빙하는 단계와 전체의 수신 안테나에 대해 디인터리빙하는 단계의 순서가 바뀌는 것을 그 특징으로 한다.

결국, 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중 입출력 통신 시스템에서의 신호처리 장치 및 방법은 도 3 및 도 4를 통해 설명한 본 발명의 일 실시예에 의한 신호처리 장치 및 방법과 비교할 때 송신단에서의 타임 도메인(time domain)에서의 인터리빙 및 스페이스 도메인(space domain)에서의 인터리빙의 단계가 서로 바뀌고, 이에 따라 수신단에서의 디인터리빙의 단계가 서로 바뀌는 것 외에는 그 구성 및 동작이 일치하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 다중 입출력 통신 시스템에서의 신호처리 장치 및 방법에 의하면, 각 송신 안테나에서 별도의 코딩레이트 및 변조방법을 사용하는 경우에 공간 인터리빙을 실시하여 스페이스 도메인 상의 다이버시티 이득을 얻으며, 이에 따라 통신 품질을 향상 시키는데 기여하는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 복수의 안테나를 구비하는 다중 입출력 통신 시스템에 있어서, 전송된 데이터에 대해 각 수신 안테나 별로 디코딩 및 디인터리빙을 실시하고, 상기 다수의 수신 안테나에서 수신되는 데이터를 모아 다시 전체적으로 디인터리빙을 실시하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템의 신호 수신장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 신호 수신장치에 다수의 송신 안테나를 통하여 전송되는 신호의 채널 상황을 추정하여 이를 송신단에 귀환시키는 수단이 포함되는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템의 신호 수신장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전송된 데이터는 각 송신 안테나에 대해 개별적인 인터리빙 및 상기 다수의 송신 안테나 전체에 대한 인터리빙을 거쳐 송신되는 데이터임을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템의 신호 수신장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 신호 수신장치에 각 송신 안테나에서 별도로 전송되는 파일럿 신호를 통해 채널을 추정하는 수단이 더 포함됨을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템의 신호 수신장치.
5. 복수의 안테나를 구비하는 다중 입출력 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서,

   역다중화되어 각 송신 안테나에 각각 전달되는 데이터에 대해 코딩 및 인터리빙하는 제 1단계와,

   상기 제 1단계를 통해 생성된 다수의 데이터에 대해 이를 전체적으로 다시 인터리빙하는 제 2단계와,

   상기 각 송신 안테나에서 송신되는 각각의 데이터에 대해 변조를 실시하고, 상기 변조된 데이터를 확산 및 스크램블링하여 이를 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 제 3단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템의 신호 전송방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 각 송신 안테나의 채널 상황을 고려하여 각 송신 안테나 별로 코딩레이트(coding rate) 및 변조방법을 다르게 실시하는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템의 신호 전송방법.
7. 복수의 안테나를 구비하는 다중 입출력 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법에 있어서,

   전송된 데이터를 다수의 수신 안테나를 통해 수신하고 이를 역확산 및 디스크램블링하며, 이를 복조 및 추정하는 제 1단계와,

   상기 각 수신 안테나를 통해 수신된 상기 전송 데이터에 대해 전체적으로 디인터리빙을 실시하는 제 2단계와,

   상기 각 수신 안테나 별로 수신된 각각의 데이터에 대해 개별적으로 디코딩 및 디인터리빙을 실시하는 제 3단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템의 신호 수신방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 각 수신 안테나에서 추정된 데이터의 간섭 신호 및 잡음 대 신호비(SINR)를 이용하여 각 송신 안테나에서 전송 가능한 신호 블록의 크기 및 변조방법, 코딩 레이트 등을 미리 송신단과 결정하여 약속한 테이블 중 하나의 인덱스(index)를 귀환 신호로 전송하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 시스템의 신호 수신방법.
9. 복수의 안테나를 구비하는 다중 입출력 통신 시스템에서 데이터를 신호처리하는 방법에 있어서,

   각 송신 안테나 별로 송신되는 코딩된 비트에 대해 각각 인터리빙을 실시하는 단계와,

   상기 각 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트를 모아 전체적으로 인터리빙을 실시하는 단계와,

   상기 각 송신 안테나에서 송신되는 코딩된 비트에 대해 변조를 실시하고, 상기 변조된 데이터를 확산 및 스크램블링하여 이를 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 단계와,

   상기 전송된 데이터를 다수의 수신 안테나를 통해 수신하고 이를 역확산 및 디스크램블링하며, 이를 복조 및 추정하는 단계와,

   상기 각 수신 안테나를 통해 수신된 상기 전송 데이터에 대해 전체적으로 디인터리빙을 실시하는 단계와,

   상기 각 수신 안테나 별로 디코딩 및 디인터리빙을 실시하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 다중 입출력 통신 시스템의 신호처리 방법.

Images