KR100688119B1

KR100688119B1 - 성능 향상 위한 시공간 블록 부호화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100688119B1
Application number: KR1020050085549A
Authority: KR
Inventors: 채찬병; 노원일; 정홍실; 박동식; 김재열; 오정태; 고균병
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2007-03-02
Also published as: CN101006659B; RU2337483C1; KR20060043800A; RU2007105883A; KR100774290B1; RU2340100C1; KR20060092880A; CN101006659A; RU2007105882A; CN101006658B; CN101006658A

Abstract

본 발명은 복수 개(예를 들어 3개)의 송신 안테나들을 사용하는 통신시스템의 송신기에서 시공간 주파수 블록 부호화 장치에 관한 것으로, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 복수 개(예를 들어 3개)의 송신 안테나를 통해 전송하는 방식에서 시공간 주파수 블록 부호의 성능[수신채널 품질, 예를 들어 SNR(Signal to Noise Ratio)성능]을 향상시키기 위하여 수신기에서 보내는 피드백 정보를 이용하거나 자체적으로 일련의 규칙을 갖는 매트릭스를 이용하는 장치에 관한 것이다.

시공간 주파수 블록 부호화, 피드백 정보, 성능

Description

성능 향상 위한 시공간 블록 부호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF SPACE TIME BLOCK CODE FOR INCREASING PERFORMANCE}

도 1은 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 구성을 도시하는 도면.

도 3은 종래기술에 따른 Giannakis가 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.

도 4는 종래기술에 따른 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 4개의 송신 안테나들을 사용하며, 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.

도 5는 Sundar Ragan 그룹의 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 구성을 나타내는 도면.

도 8은 시공간 주파수 블록 부호 매퍼의 동작을 나타내는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 동작 흐름도.

도 10은 본 발명에 따른 시공간 주파수 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 동작 흐름도.

본 발명은 복수 개(예를 들어 3개)의 송신 안테나들을 사용하는 송신기의 시공간 주파수 블록 부호화 장치에 관한 것으로, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 3개의 송신 안테나를 통해 전송함에 있어 시공간 주파수 블록 부호의 성능, 즉 수신채널 품질, 예를 들어 SNR(Signal to Noise Ratio)성능,을 향상시키기 위하여 수신기에서 보내는 피드백 정보를 이용하거나 자체적으로 일련의 규칙을 갖는 행렬(매트릭스)을 이용하여 장치에 관한 것이다.

통신에서는 채널(channel)을 통하여 효율적이고 신뢰성 있게(reliably) 데이터(data)를 전송할 수 있느냐 하는 것이 문제이다. 차세대 멀티미디어 이동 통신 시스템에서는 음성 위주가 아닌 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하고 전송할 수 있는 고속 통신 시스템이 요구됨에 따라 시스템에 적절한 채널 부호화 방식을 사용하여 시스템의 효율을 높이는 것이 필수적이다.

일반적으로, 이동통신시스템에 존재하는 무선 채널 환경은 유선 채널 환경과 달리 다중 경로 간섭(multipath interference), 쉐도잉(shadowing), 전파 감쇠, 시변 잡음 및 페이딩(fading) 등과 같은 여러 요인들로 인해 오류가 발생하여 정보의 손실이 생긴다.

이러한 정보 손실은 송신 신호에 왜곡을 발생시켜 이동 통신 시스템의 전체 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 일반적으로 이러한 정보의 손실을 감소시키기 위해 다양한 에러 제어 기법 (error-control technique)을 이용하여 시스템의 신뢰도를 높이는데, 에러 정정 부호(error-correcting code) 방법이 기본적인 것이다.

무선통신 시스템에서 다중경로 페이딩을 완화시키기 위해 다이버시티 기술을 사용하는데, 예를들어 시간 다이버시티(time diversity), 주파수 다이버시티(frequency diversity)와 안테나 다이버시티(antenna diversity) 등이 있다.

이 중에서 안테나 다이버시티 방식은 다중 안테나(multiple antenna)를 사용하는 방식으로서, 상기 안테나 다이버시티 방식은 수신 안테나들을 다수개로 사용하는 수신 안테나 다이버시티 방식과 송신 안테나들을 다수개 사용하는 송신 안테나 다이버시티 방식 및 다수개의 송신 안테나들과 다수개의 수신 안테나들을 사용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO : Multiple Input Multiple Output) 방식으로 분류된다.

여기서, 상기 MIMO 방식은 일종의 시공간 부호화(STC : Space-Time Coding) 방식이며, 상기 시공간 부호화 방식은 미리 설정된 부호화 방식으로 부호화된 신호를 다수개의 송신 안테나들을 사용하여 송신함으로써 시간 영역(time domain)에서 의 부호화 방식을 공간 영역(space domain)으로 확장하여 보다 낮은 에러율을 달성하는 방식이다.

한편, 상기 안테나 다이버시티 방식을 효율적으로 적용하기 위해서 제안된 방식들중의 하나인 시공간 블록 부호화(STBC : Space Time Block Coding) 방식은 "Vahid Tarokh" 등에 의해 제안되었으며(Vahid Tarokh, "Space time block coding from orthogonal design," IEEE Trans. on Info., Theory, Vol. 45, pp. 1456-1467, July 1999), 상기 시공간 블록 부호화 방식은 S.M.Alamouti, " A simple transmitter diversity scheme for wireless communication, " IEEE Journal on Selected Area in Communication, Vol. 16, pp.1451-1458, Oct.1998) 송신 안테나 다이버시티 방식을 2개 이상의 송신 안테나들에 적용할수 있도록 확장한 방식이다.

도 1은 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 보여주고 있다. 이는 Tarokh에 의해 제안된 것으로서, 도시된 바와 같이 변조기(100), 직/병렬 변환기(Serial to Parallel Converter: S/P Converter)(102), 시공간 부호화기(Encoder)(104) 및 4개의 송신 안테나들(106, 108, 110, 112)로 구성된다.

도 1을 참조하면, 먼저, 변조기(100)는 입력되는 정보 데이터(또는 부호화 데이터)를 미리 설정된 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌들을 출력한다. 여기서, 상기 미리 설정된 변조 방식은 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation), PAM(Pulse Amplitude Modulation), PSK(Phase Shift Keying) 등과 같은 변조방식들중 어느 한 방식이 될 수 있다.

직렬/병렬 변환기(102)는 상기 변조기(100)로부터의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하여 시공간 부호화기(104)로 출력한다. 여기서, 상기 변조기(100)에서 출력되는 직렬 변조 심볼들을 s₁s₂s₃s₄라고 가정하기로 한다. 상기 시공간 부호화기(104)는 상기 직렬/병렬 변환기(102)로부터 입력된 4개의 심볼들을 시공간 블록 부호화(STBC)하여 8개의 조합들을 생성하고, 상기 8개의 조합들을 순차로 4개의 송신 안테나들을 통해 송신한다. 상기 상기 8개의 조합들을 생성하기 위한 부호화 행렬은 하기 <수학식 1>와 같다.

여기서, G₄는 4개의 송신 안테나들을 통해 송신되는 심볼들의 부호화 행렬(matrix)을 나타내고, s₁,s₂,s₃,s₄는 전송하고자 하는 4개의 입력 심볼들을 나타낸다. 상기 부호화 행렬에서 열(column)의 개수는 송신 안테나 개수에 대응되고, 행(row)의 개수는 상기 4개의 심볼들을 전송하는데 소요되는 시간을 나타낸다. 즉, 4개의 심볼들이 8개의 시간구간동안 4개의 안테나들을 통해 송신됨을 알 수 있다.

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

이 송신되고, 제2송신안테나(108)를 통해서

가 송신되며, 제3송신안테나(110)를 통해서

가 송신되고, 제4송신안테나(112)를 통해서

이 송신된다. 즉, 상기 시공간 부호화기(104)는 i번째 안테나로 상기 부호화 행렬의 i번째 열(column)의 심볼들을 순서대로 전달한다.

이상 살펴본 바와 같이, 상기 시공간 부호화기(104)는 입력되는 4개의 심볼들에 반전(negative)과 공액(conjugate)을 적용하여 8개의 심볼열들을 생성하고, 상기 8개의 심볼열들을 8개의 시간구간동안 4개의 안테나들(106,108,110,112)을 통해 송신한다. 여기서 각각의 안테나로 출력되는 심볼 시퀀스들, 즉 부호화 행렬의 열(column)들은 상호간에 직교성을 갖기 때문에 다이버시티 차수(diversity order)만큼의 다이버시티 이득(gain)을 획득할수 있다.

도 2는 종래 기술에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기 구성을 도시하고 있다. 특히, 상기 도 2는 도 1의 송신기 구조에 대응하는 수신기 구조를 보여준다.

도시된 바와 같이, 상기 수신기는 복수의 수신 안테나들(200 내지 202), 채널 추정기(Channel Estimator)(204), 신호 결합기(Signal Combiner)(206), 검출기(Detector)(208), 병렬/직렬 변환기(210) 및 복조기(212)로 구성된다.

도 2를 참조하면, 먼저 도 1의 송신기에서 4개의 송신 안테나들을 통해 송신된 신호는 제1수신 안테나(200) 내지 제P수신 안테나(202) 각각을 통해 수신된다. 상기 제1수신 안테나(200) 내지 제P수신 안테나(202) 각각은 수신된 신호를 채널 추정기(204)와 신호 결합기(206)로 출력한다.

상기 채널 추정기(204)는 상기 제1수신안테나(200) 내지 제P수신안테나(202) 각각을 통해 수신된 신호를 입력하여 채널 이득(channel gain)을 나타내는 채널 계수들(channel coefficients)을 추정하여 검출기(208)과 상기 신호 결합기(206)로 출력한다. 즉, 상기 채널 추정기(204)는 상기 송신기의 송신 안테나들(106, 108, 110, 112)로부터 상기 수신안테나들(200 내지 202)로의 채널 이득들을 나타내는 채널 계수들(channel coefficients)을 추정한다.

상기 신호 결합기(206)는 상기 제1수신안테나(200) 내지 제P수신안테나(202) 각각을 통해 수신된 신호와 상기 채널 추정기(204)에서 출력되는 채널 계수들을 소정 규칙에 의해 결합하여 수신 심볼들을 출력한다.

상기 검출기(208)는 상기 신호 결합기(206)로부터의 상기 수신 심볼들에 상기 채널 추정기(204)로부터의 상기 채널 계수들을 곱하여 추정(hypotheses) 심볼들을 생성하고, 상기 추정(hypotheses) 심볼들을 가지고 상기 송신기에서 송신 가능한 모든 심볼들에 대한 결정 통계량(decision statistic)을 계산한후, 임계값 검출 (threshold detection)을 통해 상기 송신기에서 송신한 심볼들을 검출하여 출력한다.

병렬/직렬 변환기(210)는 상기 검출기(208)로부터의 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 출력한다. 복조기(212)는 상기 병렬/직렬 변환기(210)로부터의 심볼들을 미리 설정된 복조 방식으로 복조하여 원래의 정보 데이터 비트들로 복원한다.

앞서 언급한 Alamouti의 시공간 블록 부호화 기술은 2개의 송신 안테나들을 통해 복소 심볼들(complex symbols)을 송신하더라도, 전송율(data rate)을 손실하지 않고 송신 안테나들의 개수와 동일한, 즉 최대의 다이버시티 차수(diversity order)를 얻을수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 Alamouti의 시공간 블록 부호화 기술을 확장한 Tarokh의 방식은 앞서 도 1과 도 2에서 설명한 바와 같이, 상호간에 직교적인(orthogonal) 열들을 가지는 행렬 형태의 시공간 블록 부호를 사용하여 최대 다이버시티 차수를 얻는다. 그러나 상기 Tarokh 방식은 4개의 복소 심볼들을 8개의 시간구간(time interval) 동안 전송하기 때문에 전송률이 1/2로 감소하게 된다. 또한 한 블럭(4개의 심볼들)을 완전히 전송하는데 8개의 시간구간들이 소요되기 때문에 고속 페이딩의 경우 블럭 내에서의 채널 변화로 인해 수신 성능이 열화되는 문제점이 있다. 다시말해, 4개 이상의 안테나들을 사용하여 복소 심볼들을 전송하는 경우, N개의 심볼들을 송신하기 위해 2N개의 시간구간들이 필요하므로 지연시간(latency)이 길어지고 전송율이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 3개 이상의 송신 안테나를 통해 복소 신호를 전송하는 다중 안테나 시스템에서 최대 전송률을 가지는 방식을 설계하기 위하여, Giannakis 그룹이 복소 필드(Complex Field)에서의 성상도 회전(constellation rotation)을 통해 4개의 송신안테나에서 최대 다이버시티 최대 전송률(FDFR : full diversity full rate) STBC를 제안한 바 있다.

그러면, 여기서 Giannakis 그룹에서 제안한 시공간 블록 부호화 방식에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 종래기술에 따른 Giannakis가 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 송신기는, 변조기(300), 선부호화기(302), 시공간 사상기(304) 및 복수의 송신 안테나들(306, 308, 310, 312)로 구성된다.

도 3을 참조하면, 먼저 변조기(300)는 입력되는 정보 데이터(또는 부호화 데이터)를 미리 설정된 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌들을 출력한다. 여기서, 상기 미리 설정된 변조방식은 BPSK, QPSK, QAM, PAM, PSK 방식 등과 같은 변조 방식들중 어느 한 방식이 될 수 있다.

상기 선부호화기(302)는 상기 변조기(300)로부터의

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

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

라고 가정한다. 상기 선부호화기(302)는 상기 변조 심볼열

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

을 생성한다.

여기서,

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

는 하기 <수학식 3>과 같이 표현된다.

앞서 언급한 바와 같이, Giannakis 그룹에서 제안한 시공간 부호화 방식은 4개의 송신 안테나들을 사용할 경우 뿐만 아니라 4개를 초과하는 개수의 송신 안테나들로 확장이 용이한 방식이다. 상기 시공간 사상기(304)는 상기 선부호화기(302)로부터의 심볼들을 하기 <수학식 4>와 같이 시공간 블록 부호화하여 출력한다.

상기 <수학식 4>에서 S는 4개의 송신안테나들(306, 308, 310, 312)을 통해 송신되는 심볼들의 부호화 행렬을 나타낸다. 상기 부호화 행렬에서 열(column)의 개수는 송신 안테나 개수에 대응되고, 행(row)의 개수는 상기 4개의 심볼들을 전송하는데 소요되는 시간에 대응된다. 즉, 4개의 심볼들이 4개의 시간구간동안 4개의 안테나들을 통해 송신됨을 알 수 있다.

즉, 첫 번째 시간구간에서는 제1송신안테나(306)를 통해서 신호

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

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

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

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

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

을 복원하게 된다.

또한, 정태진, 전경훈 연구팀에서 2003년에 Giannakis 그룹에서 제안한 시공간 블록 부호화 방식에 비해 부호화 이득(coding gain)이 우수한 선부호화기 및 연접 부호(concatenated code)를 제안하였다. 정태진, 전경훈 연구팀은 Giannakis 그룹에서 제안한 대각 행렬(diagonal matrix) 대신 S.M. Alamouti가 제안한 시공간 블록 부호를 연접하여 사용함으로써 부호화 이득을 향상시키고 있다. 설명의 편의를 위해 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 시공간 불록 부호를 Alamouti FDFR STBC(Alamouti Full Diversity Full Rate Space Time Block Codes)라 하기도 한다.

이하 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 시공간 블록 부호화 방식에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 종래기술에 따른 정태진, 전경훈 연구팀에서 제안한 4개의 송신 안테나들을 사용하며, 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 송신기는, 선부호화기(400), 사상기(402), 지연기(404), 2개의 Alamouti 부호화기들(406, 408) 및 4개의 송신 안테나들(410, 412, 414, 416)로 구성된다.

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

을 생성한다.

여기서,

이다.

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

,

) 을 출력한다. 여기서, 상기 첫 번째 벡터(

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

) 는 지연기(404)로 입력된다.

상기 지연기(404)는 상기 두 번째 벡터(

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

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

) 는 두 번째 시간에 Alamouti 부호화기(408)에 입력된다. 여기서, Alamouti 부호화기라 함은 S.M.Alamouti 가 제안한 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 부호화기를 나타낸다.

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

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

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

<수학식 6>

상기 수학식 6의 부호화 행렬이 상기 수학식 4에서 설명한 부호화 행렬과 다른 점은 대각 행렬형태가 아니라 Alamouti 방식으로 구현된다는 점이다. 즉, Alamouti 의 STBC 방식을 사용함으로서 부호화 이득(coding gain)을 증가시키고 있다.

그러나, 상술한 Alamouti FDFR STBC도 송신기에서 선부호화(precoding)을 하기 위하여 선부호화기(Precoder)단의 모든 구성 성분(element)들과 입력 벡터 사이의 계산이 필요하므로 부호화 복접도가 높다. 예를들어, 송신안테나가 4개일 경우 선부호화기(precoder)의 성분(element)에 0이 포함되어 있지 않으므로 16개의 항들에 대해 모두 연산을 수행해야 한다. 역시, 수신기도 송신기에서 송신한 신호 bold d`에 대하여 최대 우도 복호(maximum likelihood decoding : ML 복호)를 수행하여 야 하므로 상당히 많은 계산량이 요구된다.

이런 높은 복잡도를 낮추기 위하여 삼성전자 채찬병 등이 새로운 시공간 블록 부호 방식을 제안하였다.

상기 수학식 7은 임의의 짝수개 안테나에 관한 선부호화기를 나타내며 그 뒤의 연산 과정은 전경훈 교수 연구 그룹과 동일하다. 그러나, 일련의 연산 과정 즉, 천공 및 이동을 통하여 수신기의 최대우도복호(MLC)에 따른 복잡도를 현저히 낮추었다.

그러나 이러한 시도에도 불구하고 기존의 선형 복호가 가능한 알라무티 등에 비교하여 너무나 높은 복잡도를 요구하였으며, 이를 더욱 줄이고자 하는 노력이 계속되었다. 그런 와중에 인도의 Sundar Ragan 교수그룹(이하 Sundar Ragan 그룹이라 함)이 선형 복호가 가능하며 full diversity full rate을 갖는 시공간 블록 부호를 제안하였다.

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

에

를 곱하여(복소평면상에서 만큼 회전함을 의미한다) 새로운 값

를 얻은 후, 이 새로운 값의 실수부 허수부를 재구성하여 얻은 것을 나타내며 아래의 수학식 8의 부호화 행렬을 의미한다.

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

를 특정 값으로 고정하여 사용한다. 즉,

를 사용한다.

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

만큼 곱해진 후, 사상기를 통하여 재구성이 이루어진다.

즉,

에서

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

여기에서 Sundar Ragan 그룹의 시공간 블록 부호의 성능을 더 향상시킬 수 있음을 보여주기 위하여 먼저, orthogonal 시공간 부호와 orthonormal 시공간 부호 의 특징에 대하여 간단히 살펴본다.

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

을 곱한다. 이 경우 다음과 같은 결과가 얻어진다.

여기서

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

여기에서 송신 안테나 개수 N=2^a이다. 4개의 안테나를 사용하는 시스템에서는 a가 2개 되고, Rmax = 3/4 가 된다.

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

는 다음과 같이 표현된다.

여기서

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

그런데 이 식에 따르면 4개의 송신 안테나를 사용하는 시스템에서 최대 전송속도 R_max=1을 달성할 수 있다는 것을 보여 준다(송신 안테나 개수 N=2^a이므로). 즉, orthogonal 시공간 부호를 사용하면 최대 다이버시티 최대전송율(full diversity full rate)을 달성할 수 있음을 알 수 있다.

즉, 최대 다이버시티 최대전송율(full diversity full rate)을 만족하는 orthonormal 시공간 부호는 설계가 이론적으로 불가능하지만, 성능의 최대치(upper bound)로 볼 수 있다. 이는 1Tx 4Rx 시스템의 성능을 살펴보면 되는데 이 경우에 비교하여 보면 orthogonal 시공간 부호가 성능이 나쁨을 확인 할 수 있다. 따라서 orthogonal 시공간 부호의 성능을 개선할 필요가 있다.

또한, 3개의 송신 안테나를 사용하는 시스템의 경우 full diversity full rate을 만족하기 위하여 OFDM 시스템에서 Sundar Rajan 그룹에서 <수학식 13>을 제 안하였다.

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

)은 두 번째 시간에 전송함을 나타낸다. 따라서 2번 안테나의 주파수 1을 통해 두번째 시간에 전송되는 심볼은 이며, 3번 안테나의 주파수 2를 통해 첫 번째 시간에 전송되는 심볼은 S₄이다.

그러나 더 정확한 통신이 이루어지기 위해서는 이러한 시공간 주파수 부호화 방법의 성능, 즉 수신채널 품질을 개선하는 것이 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은 복수 개(예를 들어 3개)의 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서 성능을 향상시키는 시공간 블록 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 복수 개(예를 들어 3개)의 안테나를 사용하는 이동통신시스템에서, 특히 벡터심볼들을 복소평면 상에서 회전하여 새로운 값

를 얻은 후, 이 새로운 값의 실수부 허수부를 재구성하여 얻은 벡터심볼들을 송신하는 통신시스템에서 성능을 최대화하는 시공간 블록 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.

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

를 얻은 후, 이 새로운 값의 실수부 허수부를 재구성하여 얻은 벡터심볼들을 송신하는 통신시스템에서 성능을 향상시키기 위해 전송 행렬(매트릭스)을 선택하는 시공간 블록 부호화 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따르면 본 발명은 3개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 송신기에 있어서, 입력되는 심볼열의 심볼벡터에

{여기서

는 위상회전각(phase rotator)를 곱하여 선부호화한 심볼들을 출력하는 선부호화기와 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 재그룹핑하기 위해 일련의 규칙에 의하여 정해진 아래의 <수학식 15>의 A, B, C 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬을 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하고 선택한 시공간 주파수 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 매핑한 후, 상기 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 주파수 블록 부호 매퍼를 포함하는 송신기를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 3개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 주파수 블록 부호화 통신시스템의 송신기에 있어서, 입력되는 심볼열의 심볼벡터에

{여기서

는 위상회전각(phase rotator)를 곱하여 선부호화한 심볼들을 출력하는 선부호화기와 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 재그룹핑하기 위해 아래의 <수학식 18>에 따라 구한 조합행렬을 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하고 선택한 시공간 주파수 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 매핑한 후, 상기 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 주파수 블록 부호 매퍼를 포함하는 송신기를 제공한다.

이외에 또 다른 실시예들이 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 실현 가능하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서는 최대 다이버시티 최대 전송율(full diversity full rate) 직교(orthognal) 시공간 주파수 부호를 사용하는 시스템에서 성능의 향상을 위한 시공간 주파수 블록 부호화를 제안하고 이를 이용하여 성능이 향상됨을 알 수 있다.
이하에서는 시공간 주파수 부호를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하나, 시공간 부호인 경우도 동일하게 적용가능하며, 시공간 부호를 사용하는 경우에는 아래에서의 '시공간 주파수'라는 용어는 '시공간'으로 대체하면 된다.

도 6은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 송신기의 구성을 나타내는 도면이다. 복수개의 안테나를 사용하는 것이 가능한데, 여기에서 송신기는 안테나 3개를 사용하는 경우를 상정하였다. 입력되는 정보 심볼 S₁S₂S₃.. 각각의 값에 선부호화기에서

를 곱하여(복소평면상에서

만큼 회전함을 의미한다) 새로운 값

를 얻는다(C₁C₂C₃...). 선부호화기(600)를 통해 나온 이러한 심볼들은 수신기에서 피드백해준 채널 상태 정보를 이용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하는 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)를 거쳐 새로이 그룹핑이 된다. 또는 선부호화기로부터의 심볼들을 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)로 입력되고, 수신기에서 구한 시공간 주파수 블록 부호 인덱스를 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하여 이 심볼들을 새로이 그룹핑한다. 사상기는 새로이 그룹핑된 이 심볼들을 출력하여 각 안테나를 통해 전송 한다(여기에서 시공간 부파수 블록 부호 매퍼와 사상기는 하나로 합하여 구현할 수 있다).

도 7은 본 발명에 따른 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 구성을 나타내는 도면이다. 간단히 설명하기 위하여 수신 안테나는 하나로 가정한 경우를 도시화 하였다. 수신기에서는 수신 안테나를 통해 들어오는 신호의 채널 추정을 한 후, 일련의 복호화 과정을 거쳐 수신신호를 복호한다. 또한 채널추정하여 채널정보인 채널계수를 얻은 후에는 피드백송신기(710)를 통해 채널정보를 송신기의 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)로 전송한다. 또는 수신기에서 시공간 주파수 블록 부호 인덱스를 구하여 이를 피드백송신기(710)을 통해 전송할 수도 있다. 그럼 지금부터 동작의 이해를 위하여 피드백 송신기(710)를 설명하도록 한다.

본 발명에서는 수신기에서 채널을 추정하고 각 채널의 값을 송신기로 그대로 전송하는 방식과 또는 시공간 주파수 블록 부호 매퍼에서 사용할 인덱스(index)를 날려주는 2가지 방식을 제안한다.

1) 모든 채널정보를 알려주는 경우

수신기에서 추정한 채널정보인 채널 값(계수)을 송신기로 전송하면 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)에서는 아래의 <수학식 14>을 수행한다.

select max(CQI_ant1, CQI_ant2, CQI_ant3)

위 수학식 14에서 CQI_ant1은 1번 안테나에서 사용하는 채널의 상태 값을 나타내며 CQI_ant2와 CQI_ant3 역시 2번 안테나와 3번 안테나에서의 채널 상태 값을 각각 의미한다.

2) 사용할 시공간 주파수 블록 부호 인덱스 전송

실제 시스템에서 수신기에서 수신한 모든 채널을 송신기에 전송한다는 것이 쉽지 않다. 따라서 수신기에서 일련의 과정 즉 <수학식 14>를 연산하고 얻어진 결과를 피드백하여 송신기의 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)에서 사용될 시공간 주파수 공간 부호를 전송하는 방법이 가능하다. 이 경우에는 <수학식 14>를 연산한 결과인 인덱스를 송신기로 시공간 주파수 블록 부호 매퍼로 전송한다.

다음에는 시공간 주파수 블록 부호 매퍼(602)의 동작을 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은 3개의 안테나를 사용하는 경우의 시공간 주파수 부호를 설명하고 있다. 3개의 안테나를 사용하므로 시공간 주파수 부호는 3가지 경우가 존재한다. 즉,

시공간 주파수 블록 부호 매퍼의 기능을 매트릭스(matrix) A를 이용하여 설명하겠다. 최종 부호화된 C₁C₂C₃... 심볼들은 각각 matrix A의 규칙에 따라 도 8과 같이 동작한다. 위 매트릭스에서 S의 표시는 도 8에서는 C로 나타난다. 즉 시공간 주파수 블록 매퍼는 matrix A,B,C를 통하여 각 안테나에 매핑된다. 본 발명에서는 matrix A,B,C를 단말이 보내오는 정보 즉 피드백 송신기에서 전송하는 정보를 보고 최적의 성능을 낼 수 있도록 취사 선택하여 사용함에 목적이 있다. 즉, 안테나1의 채널 상태가 가장 좋은 경우에는 매트릭스B를 사용하여 안테나1을 통한 심볼 송신이 많이 이루어지도록 하고, 안테나2의 채널 상태가 가장 좋은 경우에는 매트릭스A를 사용하여 안테나2를 통한 심볼 송신이 많이 이루어지도록 하고, 안테나3의 채널 상태가 가장 좋은 경우에는 매트릭스C를 사용하여 안테나3을 통한 심볼 송신이 많이 이루어지도록 한다. 이를 표시하면 아래의 <수학식16>과 같다.

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

Matrix B 사용

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

Matrix A 사용

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

Matrix C 사용

으로 적응적으로 사용한다.

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

만큼 곱하여 재 그룹핑하고 C₁=X₁+jY₃ 등의 값을 얻는다. 이 후 수신기에서 전송한 채널 정보인 채널계수를 이용하여 <수학식 16>으로 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 선택하거나, 수신기에서 전송하는 시공간 주파수 블록 부호 인덱스에 따라 시공간 주파수 블록 부호를 선택한다(910). 본 발명은 이 두 가지 방법 중 어느 한 가지를 사용한다. 이 후 선택된 시공간 주파수 블록 부호를 이용하여 매핑하고(906) 각각의 신호를 해당 안테나를 통해 송신한다(908).

도 10은 본 발명에 따른 주파수 시공간 블록 부호화 방식을 사용하는 이동통신시스템에서 수신기의 동작 흐름도를 나타낸다. 전송 데이터 열을 수신하게 되면, 채널 추정(1004)를 거치고 송신기로 채널정보인 채널 값(계수)을 전송한다(1014). 이 경우에는 송신기에서 <수학식 16>을 이용하여 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 구하게 된다. 또는 미리 시스템에서 약속한 경우에는 수신기에서 채널 값을 그대로 송신하지 않고 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 <수학식 16>을 이용하여 연산을 통해 구한 후 송신기로 인덱스만을 전송할 수도 있다.

송신기에서 수신기로부터 채널정보를 받아 직접 시공간 주파수 블록부호를 t선택할 경우에는 통신의 정확도를 높이기 위하여 선택한 시공간 주파수 블록 부호의 인덱스를 수신기에 다시 보내주어 송신기와 수신기의 데이터 통신이 정확하게 하는 것이 필요하다. 즉, 송신기에서의 선택이 수신기의 선택과 일치하지 않는 경우에는 송신기에서 선택한 시공간 주파수 블록 부호를 수신기에 공통채널을 통하여 전송하면 데이터 통신이 정확해 질 수 있다. 그 후의 수신기에서의 수신기능, 즉 검출기능(1006), 병렬/직렬변환기능(1008), 복조기능(1010)등은 기존 시스템과 동일하다.

본 발명의 구체 동작을 설명하기 위하여 실제 시스템을 예로 들어 설명하겠다. IEEE802.16 시스템은 OFDMA 시스템이다. 이 경우 피드백 정보를 줄이기 위하여 N개의 서브캐리어를 묶어서 평균 채널 값을 송신한다. 이 경우 송신기에서는 각 서브 채널별로 수신된 평균채널 값을 기준으로 계산하여 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 선택한다. 이 후 수신기에게 송신기에서 사용할 시공간 주파수 블록 부호를 알려 주고 양방향 통신을 하면 통신의 정확성을 기할 수 있다.

본 발명에서는 다른 실시예로 수신기로부터 피드백되는 정보를 이용하지 않고 송신기에서 일련의 규칙에 의하여 안테나 그룹핑을 하는 것도 가능하다. 이러한 방법으로 동작하는 장치의 예를, 하기의 <수학식 17>으로 그 동작을 나타내고 있다. 즉,

위의 매트릭스 D는 전기한 <수학식 15>의 매트릭스의 [A|B|C] 조합으로 이루어진다. 그러나 A, B, C 매트릭스의 임의의 일련의 순서에 의하여 D가 정의될 수 있음을 명시하여야 한다. 그 매트릭스의 순서는 임의로 배치될 수 있다. 즉, D=[A|B|C], D=[A|C|B], D=[B|A|C], D=[B|C|A], D=[C|A|B], D=[C|B|A] 배치가 모두 가능하다.

여기에서 행은 안테나를 의미하며, 이는 <수학식 13>과 같다. 또한, 열에 대해서는, 첫 번째 4개의 열 중 1 번째 2번째 열은 서브캐리어 1에 3번째 4번째 열은 서브캐리어 2에 실리며 이후는 같은 방법으로 서브캐리어 3~6번째 서브 캐리어에 매핑된다. 한 서브캐리어에 매핑되는 2개의 열은 각각 심볼 타임, 즉 제1시간구간 및 제2시간구간, 을 의미한다.

이러한 본 발명의 구체적인 동작을 설명하기 위하여 실제 시스템을 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 여기서 조합 행렬[퍼뮤테이션(permutation) 행렬] A, B, C는 각각 A₁, A₂, A₃라고 표시한다. 상기 OFDMA 통신 시스템에서 부반송파 별로 퍼뮤테이션 순서를 결정하는 방법은 <수학식 18>와 같다.

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

여기서, Nc는 논리적 데이터 부반송파의 번호이다. Nc={1,2,3,...,전체 부반송파의 수}. 논리적 데이터 부반송파 번호는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)에서 FFT(Fast Fourier Transform)의 부반송파 번호를 나타낸다. 상기의 <수학식 18>와 같이 논리적 데이터 부반송파 번호 1, 2는 A₁의 안테나 그룹핑 패턴을 가지며, 논리적 데이터 부반송파 번호 3, 4는 A₂의 안테나 그룹핑 패턴을 가지며, 논리적 데이터 부반송파 번호 5, 6은 A₃의 안테나 그룹핑 패턴을 가진다. 나머지 부반송파에 대한 안테나 그룹핑 패턴도 상기의 <수학식 18>에 의해서 결정된다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 송신 안테나들을 사용하는 통신시스템의 송신기에서 시공간 주파수 블록 부호화 장치에 관한 것으로, 입력되는 심볼열을 소정 규칙에 의해 복수개의 송신 안테나를 통해 전송하는 방식에서 시공간 주파수 블록 부호의 성능, 즉 수신채널 품질(예를 들어 SNR성능)을 향상시키기 위하여 송신기 자체에서 일련의 규칙을 가지는 매트릭스를 이용함으로써 시공간 주파수 블록 부호의 성능을 향상시킨다.

Claims

3개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 통신시스템의 송신기에 있어서,

입력되는 심볼열의 심볼벡터에
{여기서
는 위상회전각(phase rotator)}를 곱하여 선부호화한 심볼들을 출력하는 선부호화기와;

상기 선부호화기로부터의 심볼들을 그룹핑 하기 위해 일련의 규칙에 의하여 정해진 아래의 <수학식 19>의 A, B, C 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬을 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하고 선택한 시공간 주파수 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 매핑한 후, 상기 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 블록 부호 매퍼를 포함하는 송신기.
제1항에 있어서,

상기 시공간 블록 부호 매퍼에서 선택된 시공간 주파수 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 재그룹핑하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 사상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 A, B, C 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬이 아래의 <수학식 20>임을 특징으로 하는 송신기.
3개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 통신시스템의 송신기에 있어서,

입력되는 심볼열의 심볼벡터에
{여기서
는 위상회전각(phase rotator)}를 곱하여 선부호화한 심볼들을 출력하는 선부호화기와;

상기 선부호화기로부터의 심볼들을 그룹핑하기 위해 아래의 <수학식 21>에 따라 구한 조합행렬을 사용하여 시공간 블록 부호를 선택하고 선택한 시공간 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 매핑한 후, 상기 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 블록 부호 매퍼를 포함하는 송신기.

: k = mod( floor( (논리적 데이터 부반송파 번호-1)/2) , 3) + 1

여기서
(A₁=A, A₂=B, A₃=C)는 부반송파별 안테나 그룹핑 패턴이며, 논리적 데이터 부반송파 번호는 1, 2, 3, ..., 전체 부반송파 수를 나타내며, 행렬 A, B 및 C는 아래의 행렬이다.
제4항에 있어서,

상기 시공간 블록 부호 매퍼는 선택한 시공간 주파수 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 그룹핑하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 사상기를 포함하는 것이 특징으로 하는 송신기.
제 4항 또는 제5항에 있어서,

상기 조합 행렬이 아래의 <수학식 22>임을 특징으로 하는 송신기.
3개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 통신시스템의 송신기에 있어서,

입력되는 심볼열의 심볼벡터를 선부호화한 심볼들을 출력하는 선부호화기와;

상기 선부호화기로부터의 심볼들을 그룹핑하기 위해 일련의 규칙에 의하여 정해진 A, B, C 3개의 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬을 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하고 선택한 시공간 주파수 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 매핑한 후, 상기 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 주파수 블록 부호 매퍼를 포함하는 송신기.
제7항에 있어서,

상기 A, B, C 행렬은 아래의 <수학식 23>의 행렬들임을 특징으로 하는 송신기.
제7항에 있어서,

상기 시공간 블록 부호 매퍼는 선택한 시공간 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 그룹핑하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 사상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제7항 또는 제9항에 있어서,

상기 A, B, C 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬이 아래의 <수학식 24>임을 특징으로 하는 송신기.
3개의 송신 안테나를 사용하는 시공간 블록 부호화 통신시스템의 송신기에 있어서,

입력되는 심볼열의 심볼벡터를 선부호화한 심볼들을 출력하는 선부호화기와;

상기 선부호화기로부터의 심볼들을 그룹핑하기 위해 아래의 <수학식 25>에 따라 구한 조합행렬을 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하고 선택한 시공간 주파수 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 매핑한 후, 상기 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 블록 부호 매퍼를 포함하는 송신기.

: k = mod( floor( (논리적 데이터 부반송파 번호-1)/2) , 3) + 1

여기서
(A₁=A, A₂=B, A₃=C)는 부반송파별 안테나 그룹핑 패턴이며, 논리적 데이터 부반송파 번호는 1, 2, 3, ..., 전체 부반송파 수를 나타내며, 행렬 A, B 및 C는 아래의 행렬이다.
제11항에 있어서,

상기 시공간 블록 부호 매퍼는 선택한 시공간 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화기로부터의 심볼들을 그룹핑하여 대응되는 안테나를 통해 송신하는 사상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 조합 행렬이 아래의 <수학식 26>임을 특징으로 하는 송신기.
3개의 송신 안테나를 사용하는 송신기의 시공간 블록 부호 송신 방법에 있어서,

입력되는 심볼열의 심볼벡터에
{여기서
는 위상회전각(phase rotator)}를 곱하여 선부호화하는 선부호화단계;

상기 선부호화한 심볼들을 그룹핑하기 위해 일련의 규칙에 의하여 정해진 아래의 <수학식 27>의 A, B, C 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬을 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하는 단계: 및

선택한 상기 시공간 주파수 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화 심볼들을 매핑하는 단계; 및

상기 매핑한 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 블록 부호 송신 방법.
제14항에 있어서,

상기 A, B, C 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬이 아래의 <수학식 28>임을 특징으로 하는 송신방법.
3개의 송신 안테나를 사용하는 송신기의 시공간 블록 부호 송신 방법에 있어서,

입력되는 심볼열의 심볼벡터에
{여기서
는 위상회전각(phase rotator)}를 곱하여 선부호화하는 선부호화단계;

상기 선부호화한 심볼들을 그룹핑하기 위해 아래의 <수학식 29>에 따라 구한 조합행렬을 사용하여 시공간 주파수 블록 부호를 선택하는 단계: 및

선택한 상기 시공간 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화 심볼들을 매핑하는 단계; 및

상기 매핑한 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 블록 부호 송신 방법.

: k = mod( floor( (논리적 데이터 부반송파 번호-1)/2) , 3) + 1

여기서
(A₁=A, A₂=B, A₃=C)는 부반송파별 안테나 그룹핑 패턴이며, 논리적 데이터 부반송파 번호는 1, 2, 3, ..., 전체 부반송파 수를 나타내며, 행렬 A, B 및 C는 아래의 행렬이다.
제16항에 있어서,

상기 조합 행렬이 아래의 <수학식 30>임을 특징으로 하는 송신방법.
3개의 송신 안테나를 사용하는 송신기의 시공간 블록 부호 송신 방법에 있어서,

입력되는 심볼열의 심볼벡터를 선부호화하는 선부호화단계;

상기 선부호화한 심볼들을 그룹핑하기 위해 일련의 규칙에 의하여 정해진 A, B, C 3개의 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬을 사용하여 시공간 블록 부호를 선택하는 단계: 및

선택한 상기 시공간 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화 심볼들을 매핑하는 단계; 및

상기 매핑한 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 주파수 블록 부호 송신 방법.
제18항에 있어서,

상기 A, B, C 행렬은 아래의 <수학식 31>의 행렬들임을 특징으로 하는 송신방법.
제18항에 있어서,

상기 A, B, C 행렬을 임의의 순서로 한 조합 행렬이 아래의 <수학식 32>임을 특징으로 하는 송신방법.
3개의 송신 안테나를 사용하는 송신기의 시공간 블록 부호 송신 방법에 있어서,

입력되는 심볼열의 심볼벡터를 선부호화하는 선부호화단계;

상기 선부호화한 심볼들을 그룹핑하기 위해 아래의 <수학식 33>에 따라 구한 조합행렬을 사용하여 시공간 블록 부호를 선택하는 단계: 및

선택한 상기 시공간 블록 부호를 사용하여 상기 선부호화 심볼들을 매핑하는 단계; 및

상기 매핑한 심볼들을 대응되는 안테나를 통하여 송신하는 시공간 블록 부호 송신 방법.

: k = mod( floor( (논리적 데이터 부반송파 번호-1)/2) , 3) + 1

여기서
(A₁=A, A₂=B, A₃=C)는 부반송파별 안테나 그룹핑 패턴이며, 논리적 데이터 부반송파 번호는 1, 2, 3, ..., 전체 부반송파 수를 나타내며, 행렬 A, B 및 C는 아래의 행렬이다.
제21항에 있어서,

상기 조합 행렬이 아래의 <수학식 34>임을 특징으로 하는 송신방법.
복수의 송신안테나들을 사용하는 송신기에 있어서,

입력되는 심볼들 각각을 실수부와 허수부로 분해하고 상기 분해된 실수부들과 허수부들을 미리 설정된 방법으로 조합하여 출력하는 선부호화기와,

미리 정해진 규칙(formula)에 따라 미리 정해진 조합 행렬들 중 하나를 선택하고, 상기 선부호화기로부터의 선부호화된 심볼들을 상기 선택된 조합 행렬에 따라 시공간 부호화하여 출력하는 시공간블록부호 매퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
복수의 송신안테나들을 사용하는 송신방법에 있어서,

입력되는 심볼들 각각을 실수부와 허수부로 분해하고 상기 분해된 실수부들과 허수부들을 미리 설정된 방법으로 조합하여 선부호화된 심볼들을 출력하는 선부호화 단계와,

미리 정해진 규칙(formula)에 따라 미리 정해진 조합 행렬들 중 하나를 선택하고, 상기 선부호화된 심볼들을 상기 선택된 조합 행렬에 따라 시공간 부호화하여 출력하는 시공간블록부호 매핑 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신방법.