KR100728241B1 - 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티이득을 얻기 위한 위성통신 시스템 및 그 단말기에서의수신 신호 처리 방법 - Google Patents

시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티이득을 얻기 위한 위성통신 시스템 및 그 단말기에서의수신 신호 처리 방법 Download PDF

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강군석
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템 및 그 단말기에서의 수신 신호 처리 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 위성 및 중계기 각각을 2개의 송신 안테나로 간주해 시공간 블록 부호(STBC; Space Time Block Code)를 적용시킨 신호를 단말기측으로 송신하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하기 위한 위성통신 시스템과, 그 단말기에서 2개의 송신 안테나로 간주된 위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 신호를 STBC 디코딩해 신호를 검출하고 신호 송수신 채널을 예측하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서, 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 다른 경우에 있어, 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하고, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제2 신호를 송신하는 위성; 및 상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제2 신호를 다른 주파수 대역의 신호[제2 신호]로 주파수 변환시켜 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환시킨 제2 신호를 송신하는 적 어도 하나 이상의 주파수 변환 중계기를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 위성통신 시스템 등에 이용됨.
위성통신망, 중계기, 시공간 블록 부호(STBC; Space Time Block Code), 다이버시티 이득, 신호 송신, STBC 디코딩, 채널 예측

Description

시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템 및 그 단말기에서의 수신 신호 처리 방법{Signal Transmission Mechanism With Diversity Gain In Satellite Communication Network}
도 1은 본 발명이 적용되는 위성통신 시스템에 대한 일실시예 구성도.
도 2는 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 다른 경우에 있어, 본 발명에 따른 위성 및 중계기 각각에서 송신한 신호를 보여주는 일실시예 설명도.
도 3은 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 같은 경우에 있어, 본 발명에 따른 위성 및 중계기 각각에서 송신한 신호를 보여주는 일실시예 설명도.
도 4는 위성통신망에 단순 증폭 기능이 구비된 중계기와 주파수 변환 기능이 구비된 중계기 모두가 구현된 경우에 있어, 본 발명에 따른 위성 및 중계기 각각에서 송신한 신호를 보여주는 일실시예 설명도.
도 5는 본 발명에 따른 단말기에서 위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 신호를 STBC 디코딩해 그 신호를 검출하는 과정을 보여주는 일실시예 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 단말기에서 채널 예측을 수행하는 과정을 과정을 보 여주는 일실시예 설명도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
40 : 위성
41~43 : 중계기
60 : 휴대 단말기
본 발명은 위성통신망에 있어 위성 및 중계기 각각에서 신호를 송신하는 방법과 단말기에서 위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 신호를 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위성 및 중계기 각각을 2개의 송신 안테나로 간주해 시공간 블록 부호(STBC; Space Time Block Code)를 적용시킨 신호를 단말기측으로 송신하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하기 위한 위성통신 시스템과, 그 단말기에서 2개의 송신 안테나로 간주된 위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 신호를 STBC 디코딩해 신호를 검출하고 신호 송수신 채널을 예측하는 방법에 관한 것이다.
최근에 통신 기술 발전에 힘입어 위성을 이용해 비디오, 오디오, 데이터 등과 같은 다양한 신호를 이동 중인 사용자에게 제공할 수 있게 되었으며, 이러한 위 성통신망에 있어 음영 지역 해소를 위해 중계기가 지상에 구현된다.
중계기가 구비되는 위성통신 시스템으로서는 대한민국의 위성 DMB와 유럽의 S-DMB가 대표적이다. 대한민국의 위성 DMB 방식에서는 중계기를 갭필러(gapfiller)라고 정의하고 있으며, 유럽의 S-DMB 방식에서는 중계기를 IMR(Intermediate Module Repeater)라고 정의한다. 또한, 각 위성통신망에 구현되는 중계기는 위성으로부터 수신받은 신호를 동일 대역에서 증폭시켜 단말기로 중계하는 기능을 수행하는 단순 증폭 중계기 및 위성으로부터 수신받은 신호를 주파수 변환시켜 단말기로 중계하는 기능을 수행하는 주파수 변환 중계기로 나뉜다.
한편, 위와 같은 위성통신망에 있어 사용자측의 단말기는 위성으로부터 직접적으로 신호를 수신받거나 중계기로부터 간접적으로 신호를 수신받는데, 이러한 단말기는 낮은 방향성을 갖는 소형 안테나를 통해서 그 신호를 수신받을 수 있도록 설계되어야 된다.
특히, 위와 같은 위성통신망에 있어 단말기는 2개 이상의 신호가 수신되는 다중 경로 페이딩이 발생하게 되는데, 이러한 다중 경로 페이딩 신호의 안정적인 수신을 위해 CDMA 방식의 레이크 수신기(Rake Receiver)가 단말기에 구비된다.
그런데, 위와 같은 위성통신망에 있어, 위성은 지상으로 단순히 신호를 방사시켜 송신하고, 중계기는 LOS가 확보되지 않은 환경에서 단순히 신호를 증폭시켜 중계하거나 단순히 다른 주파수 대역으로 신호를 변환시켜 중계하는 기능만을 수행하는 바, 이러한 위성통신망에서는 단말기가 위성으로부터 수신받은 신호 및 중계기로부터 수신받은 신호를 통해 다이버시티 이득을 얻을 수 없다.
예컨대, 3GPP WCDMA 기반 IMT-2000 무선 인터페이스 규격에 정의된 시공간 블록 부호(STBC; Space Time Block Code)를 사용하면, 다중 안테나 시스템에 있어 부가적인 대역폭을 요구하지 않으면서도 다중 경로 페이딩 영향을 줄일 수 있는 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
그러나, 상기와 같은 위성통신망에 있어 위성 및 중계기 각각에서 신호를 송신하는 방식으로는 시공간 블록 부호 기법을 적용할 수 없다. 즉, 시공간 블록 부호 기법을 적용하기 위해서는, 송신단에 2개의 송신 안테나를 구비해 각각의 송신 안테나를 통해 시공간 블록 부호를 송신해야 되며, 이에 단말기에서 서로 다른 안테나로부터 수신되어지는 신호들의 시간과 공간적인 상관 관계를 도입할 수 있어야 되겠으나, 상기와 같은 위성통신망의 신호 송신 방식으로는 이를 구현할 수 없는 문제점이 있다.
이에, 위성통신 시스템에서도 시공간 블록 부호 기법을 사용할 수 있도록 하며, 특히 위성 및 중계기 각각을 하나의 송신단에 있어서의 2개의 송신 안테나로 간주해 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 단말기측으로 송신하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하며, 단말기에서는 위성 및 중계기 각각으로부터 신호를 수신받는 것으로서 하나의 송신단으로부터 서로 다른 2개의 신호를 수신받는 것처럼 꾸밀 필요성이 절실히 요구되고 있다.
아울러, 단말기에서 위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 시공간 블록 부호가 적용된(인코딩된) 신호를 디코딩해서 해당 신호를 검출할 수 있어야 되겠으며, 또한 단말기에서 채널 추정, 채널 보상 등을 통해 채널 예측을 수행해 신호 송 수신의 효율성을 제고시킬 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 위성 및 중계기 각각을 2개의 송신 안테나로 간주해 시공간 블록 부호(STBC; Space Time Block Code)를 적용시킨 신호를 단말기측으로 송신하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하기 위한 위성통신 시스템과, 그 단말기에서 2개의 송신 안테나로 간주된 위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 신호를 STBC 디코딩해 신호를 검출하고 신호 송수신 채널을 예측하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 시스템은, 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서, 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 다른 경우에 있어, 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하고, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제2 신호를 송신하는 위성; 및 상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제2 신호를 다른 주파수 대역의 신호[제2 신호]로 주파수 변환시켜 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환시킨 제2 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 주파 수 변환 중계기를 포함한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 시스템은, 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서, 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 같은 경우에 있어, 단말기간에 형성된 링크의 대역과, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 각각 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하는 위성; 및 상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제1 신호를 이 제1 신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 제2 신호로 변환하여 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 제2 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 단순 증폭 중계기를 포함한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 시스템은, 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서, 위성통신망에 단순 증폭 기능이 구비된 중계기가 구현된 경우에 있어, 단말기간에 형성된 링크의 대역과, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 각각 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하는 위성; 상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제1 신호를 단순 증폭시켜 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 증폭시킨 제1 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 제1 단순 증폭 중계기; 및 상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제1 신호를 이 제1 신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 제2 신호로 변환하여 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 제2 신호를 단순 증폭시켜 송신하는 적어도 하나 이상의 제2 단순 증폭 중계기를 포함한다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 시스템은, 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서, 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 다른 환경에서 위성통신망에 주파수 변환 기능이 구비된 중계기가 구현된 경우에 있어, 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하고, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제2 신호를 송신하는 위성; 상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제2 신호를, 상기 위성과 단말기간 링크에 대응되는 주파수 대역을 갖는 제2 신호로 주파수 변환시켜 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환시킨 제2 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 제1 주파수 변환 중계기; 및 상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제2 신호를, 상기 위성과 단말기간 링크에 대응되는 주파수 대역을 갖는 제1 신호로 변환하여 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 제1 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 제2 주파수 변환 중계기를 포함한다.
한편, 본 발명의 방법은, 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 위성 및 중계기 각각에서 단말기로 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템에 있어, 이 단말기에서의 신호 검출 방법으로서, 위성 및 중계기 각각으로부터 STBC로 인코딩된 신호를 동시에 수신받으면 각 수신 신호에 대응되는 채널 정보를 추정하는 단계; 상기 추정한 채널 정보를 사용해 채널 행렬을 생성하는 단계; 및 사전에 위성 또는 중계기로부터 수신받은 STBC 인코딩 정보와 상기 생성한 채널 행렬을 토대로 상기 각각의 수신 신호를 STBC 디코딩하여 그 송신 신호를 검출하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 방법은, 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 위성 및 중계기 각각에서 단말기로 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템에 있어, 이 단말기에서의 채널 예측 방법으로서, 위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 신호에 대해 공지의 채널 추정 방식을 사용해 그 채널 정보값을 추정하는 단계; 상기 추정한 채널 정보값과, 이 추정 채널 정보값을 D' 시간만큼 지연시켜 계수 α를 적용시킨 값간을 서로 감산하는 단계; 및 상기 감산한 채널 정보값과, 이 감산 채널 정보값을 D 시간만큼 지연시켜 계수 β를 적용시킨 값간을 서로 합산하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에서 제시하는 중계기에 대해 간략히 소개하면 다음과 같다.
주파수 변환 중계기는 기본적으로 주파수 변환 기능이 탑재되어 있고, 본 발명에 따른 위성통신망 구축 환경에 따라 신호 처리 기능, 예컨대 신호 변환 기능을 선택적으로 수행하는, 중계기를 의미한다. 그 예로서, 본 발명의 주파수 변환 중계기는 위성으로부터 수신받은 신호(u2)에 대해 신호 처리없이 다른 주파수 대역의 신호(u2)로 주파수 변환시키는 기능 및/또는 위성으로부터 수신받은 신호(u1)에 대해 신호 처리해 이 u1 신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 신호(u2)로 변환시키는 기능을 수행한다.
한편, 단순 증폭 중계기는 기본적으로 신호 증폭 기능이 탑재되어 있고, 본 발명에 따른 위성통신망 구축 환경에 따라 신호 처리 기능, 예컨대 신호 변환 기능 을 선택적으로 수행하는, 중계기를 의미한다. 그 예로서, 본 발명의 위성으로부터 수신받은 신호(u1)에 대해 신호 처리없이 이 u1 신호를 단순 증폭시키는 기능 및/또는 위성으로부터 수신받은 신호(u1)에 대해 신호 처리해 이 u1 신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 신호(u1)로 변환시키는 기능을 수행한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 위성통신 시스템에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 위성통신 시스템은 위성(10), 중계기(11~13), 휴대 단말기(60), 고정형 단말기(61), 차량용 단말기(62) 등과 같은 사용자측 단말기[이하, 휴대 단말기(60)를 예로 들어 설명하기로 함], 지구국(80) 및 콘텐츠 프로바이더(CP; Contents Provider)(81) 등을 포함한다.
덧붙여, 위성통신망에 구현된 어떠한 중계기는 위성으로부터 수신받은 신호를 단순히 증폭시켜 단말기로 중계하는 기능을 수행하며[단순 증폭 중계기], 어떠 한 중계기는 위성으로부터 수신받은 신호를 주파수 변환시켜 단말기로 중계하는 기능을 수행한다[주파수 변환 중계기]. 이러한 단순 증폭 중계기 및 주파수 변환 중계기를 어떠한 지역에 설치하는 것 등은 해당 지역의 통신 환경, 예컨대 단순 증폭 중계기는 LOS를 기준으로 500 미터(m)까지의 좁은 영역을 담당하기 위해 설치되며, 주파수 변환 중계기는 3 킬로미터(Km)까지의 넓은 영역을 담당하기 위해 설치된다.
본 발명에서는 시공간 블록 부호(STBC; Space Time Block Code, 이하 "STBC"라 함) 기법을 위성통신 시스템에 적용시켜 사용자측 단말기에서 수신되는 신호에 시간적, 공간적 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하기 위해, 위성(10) 및 중계기(11~13) 각각에서 신호를 어떻게 송신할 지와, 휴대 단말기(60)에서 위성(10) 및 중계기(11~13) 각각으로부터 수신받은 신호를 어떻게 처리할 지에 대해 그 과정을 제시한다.
한편, 본 발명을 설명하기에 앞서 도 1을 참조해 위성통신망에 있어 신호가 어떻게 송수신되는 지에 대해 살펴보면 다음과 같다.
콘텐츠 프로바이더(81)에서 제공되는 콘텐츠 데이터는 지구국(80)에서 위성통신망에 적합한 신호로 변환되어져 위성(10)으로 송신되며, 이에 위성(10)에서는 휴대 단말기(60)로 직접적으로 신호를 송신하거나 중계기(11~13)를 통해 간접적으로 휴대 단말기(60)로 신호를 송신한다.
도 1에 도시된, "A"는 지구국(80)과 위성(10)간의 링크를 나타내며, "B1", "B2" 및 "B3"는 위성(10)과 중계기(11~13) 각각간의 링크를 나타내며, "C"는 위성(10)과 휴대 단말기(60)간의 링크를 나타내며, "D1", "D2" 및 "D3"는 휴대 단말 기(60)와 중계기(11~13) 각각간의 링크를 나타낸다. 이러한 각 링크는 위성통신 시스템 구현 사항에 따라 양방향 또는 단방향일 수 있다.
앞서 언급한 링크의 주파수 대역에 대해 부연 설명하면, 대한민국의 위성 DMB에 있어 "A"는 14/11GHz 대역의 링크이며, "B1", "B2" 및 "B3"는 11GHz 또는 2.6GHz 대역의 링크이며, "D1", "D2" 및 "D3"는 2.6GHz 대역의 링크이다. 한편, 유럽의 S-DMB에 있어 "A"는 HDFSS 대역[19.6~20.2GHz)의 링크이며, "B1", "B2" 및 "B3"는 HDFSS 대역 또는 위성 IMT-2000 대역의 링크이며, "D1", "D2" 및 "D3"는 위성 IMT-2000 대역의 링크이다.
앞서 서두에서 제시한 바와 같이, 본 발명에서는 휴대 단말기(60)가 위성(10)으로부터 수신받은 신호와 중계기(11~13)로부터 수신받은 신호간의 시간적, 공간적 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록, STBC를 위성통신망에 적용하고자 한다.
STBC는 3GPP 지상 WCDMA 기반 IMT-2000 무선 인터페이스 규격에 정의되었고, 향후 IMT-2000 Advanced 규격에도 고려되는 기술인데, 현재 위성통신 시스템의 기술 사항이 지상 이동통신 시스템과의 공통성을 갖는 기술 사항으로서 구현되는 점을 고려컨대, 휴대 단말기(60)에 이미 STBC 기법이 탑재되어 있기에 본 발명에서 제시하는 위성통신망에 STBC 기법을 적용하는 것이 휴대 단말기(60)에 별도의 신규 모듈, 칩 등의 탑재를 요구하지는 않음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명을 중계기가 구현되지[사용되지] 않은 위성통신망에도 적용할 것인지를 논의해 볼 수 있겠으나, 중계기가 STBC에 의해 인코딩된 신호를 송신하지 않고서 단지 위성만이 여러 송신 안테나를 사용해 STBC에 의해 인코딩된 신호를 송 신하는 환경에 있어서는, 휴대 단말기에서 위성의 여러 송신 안테나로부터 오는 신호가 긴 왕복 지연 시간을 갖는 것으로 인해 각 신호가 서로 독립적으로 수신되지 않기 때문에 지상 이동통신 시스템과 같은 STBC 적용 효과가 없다. 이에, 본 발명에서는 중계기가 구현되지 않은 위성통신망에 대해서는 그 논의를 하지 않기로 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에서는 휴대 단말기(60)에서 중계기(11~13)로부터 수신받은 신호가 위성(10)으로부터 수신받은 신호와 서로 독립적인 특징을 갖고서 수신된다는 점에 착안해 STBC를 위성통신망에 적용하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 하나의 송신단에 있어서의 2개의 송신 안테나를 각각 위성 및 중계기로 간주시켜, 위성 및 중계기 각각에서 STBC가 적용된 신호를 휴대 단말기로 송신하도록 하며, 특히 휴대 단말기 입장에서는 신호가 위성 및 여러 중계기로부터 수신되기 때문에 여러 신호를 2개의 안테나로부터 수신되는 것처럼 꾸밀 필요가 있으며, 이에 도 2 내지 도 4를 참조해 위성 및 중계기 각각에서 어떻게 신호를 송신할 지에 대해 상세히 제시한다[즉 위성통신망에 있어 신호 송신 방식을 어떻게 수정할 지에 대해 제시함].
위성통신망에 STBC를 적용하기 위해서는 2개의 송신 안테나로부터 수신 안테나까지의 채널을 추정하기 위한 파일롯이나 다른 채널 추정 방식이 요구된다. 하지만, IMT-2000 및 IMT-Advacned 서비스를 지원하는 휴대 단말기에 이미 STBC 기법, 예컨대 2개의 송신 안테나로부터의 채널을 추정하기 위한 파일롯을 가지는 프레임 구조나 공지의 채널 추정 방식을 사용하기에, 휴대 단말기 입장에서는 부가적인 오 버헤드가 없으며, 이는 본 발명에서 위성통신망에 STBC를 적용하더라도 휴대 단말기에 전혀 영향을 미치지 않음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 위성통신망에 STBC를 적용하기 위해서는 휴대 단말기에 있어 중계기로부터 수신받은 신호와 위성으로부터 수신받은 신호간의 동기가 이루어져야 된다. 하지만, 이러한 신호 동기화 문제에 있어서도 중계기에서 위성으로부터 수신받은 신호에 대한 증폭, 주파수 변환 등에 소요되는 처리 지연 시간을 고려해, 휴대 단말기에서 중계기로부터 수신받은 신호와 위성으로부터 수신받은 신호가 동시에 수신될 수 있도록 사전에 그 송신 신호를 보상(precompensation)하면 되기에 별 문제가 되지 않음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
그럼, 위성통신망에 STBC를 적용하기 위해서, 예컨대 휴대 단말기에서 여러 신호들을 2개의 송신 안테나로부터 수신받는 것처럼 꾸미기 위해, 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 관계에 따라 위성 및 중계기 각각에서 어떻게 신호를 송신하는 지에 대해 도 2 내지 도 4를 참조해 각각 상세히 후술하기로 한다.
도 2는 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 다른 경우에 있어, 본 발명에 따른 위성 및 중계기 각각에서 송신한 신호를 보여주는 일실시예 설명도이다.
하나의 송신단에 있어서의 2개의 송신 안테나를 각각 안테나1 및 안테나2라 하고, 이 안테나1에서 송신되는 STBC가 적용된 신호[STBC에 의해 인코딩된 신호]를 u1이라 하고, 이 안테나2에서 송신되는 STBC가 적용된 신호를 u2라 하자.
도 2는 가장 간단한 신호 송신 방식으로서, 위성(20)과 휴대 단말기(60)간 링크["C"]와 위성과 중계기(21~23)간 링크["B1", "B2" 및 "B3"]의 신호 전송 대역이 서로 다른 경우, 즉 주파수 변환 중계기를 사용하는 경우에는 위성(20)을 하나의 안테나1로 간주시키고 모든 중계기(21~23)를 나머지 안테나2로 간주시켜, 위성(20)에서 "C" 링크의 대역으로 u1 신호를 송신하고, 중계기(21~23) 각각에서 각 "D1", "D2" 및 "D3" 대역 각각으로 u2 신호를 송신하면 된다.
이에, 휴대 단말기(60)에서는 위성(20)으로부터 u1 신호를 수신받고 각 중계기(21~23)로부터 u2 신호를 동시에 수신받으며, 파일롯 및/또는 공지의 채널 추정 방식을 사용해 이 2개의 신호[STBC에 의해 인코딩된 신호] 경로의 채널을 추정하고서 STBC 디코딩을 수행해 해당 신호를 검출한다.
위와 같이 도 2에 보여지는 신호 송신 방식은, 위성(20)에서 "C" 링크의 대역에 실리는 신호[u1]와, "B1", "B2" 및 "B3" 링크의 대역 각각에 실리는 신호[u2]에 대해 STBC 인코딩을 해 그 신호를 송신하면 되며, 이에 휴대 단말기(60)에서 채널 추정 및 STBC 디코딩을 통해 u1 신호와 u2 신호를 구별할 수 있다.
전술한 도 2에 보여지는 신호 송신 방식은, 중계기(21~23)가 위성(20)간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 u2 신호를 다른 주파수 대역의 신호[u2 신호]로 주파수 변환시켜 휴대 단말기(60)간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환시킨 u2 신호를 송신한다. 이는 위성통신망에 신호 처리로 인한 부하가 증가되지 않아서 시스템 비용 및 신호 처리 시간 증가없이도 시간적, 공간적 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다. 다만, 이러한 신호 송신 방식은 도심 환경 등과 같이 "C" 링크의 대역이 형성되지 못하는 경우와 그 송신 신호 자체가 매우 약한 경우에는 기존 방식에 비해 큰 다이버시티 이득을 얻을 수는 없다.
도 3은 위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 같은 경우, 즉 단순 증폭 중계기를 사용하는 경우에 있어 본 발명에 따른 위성 및 중계기 각각에서 송신한 신호를 보여주는 일실시예 설명도이다.
하나의 송신단에 있어서의 2개의 송신 안테나를 각각 안테나1 및 안테나2라 하고, 이 안테나1에서 송신되는 STBC가 적용된 신호[STBC에 의해 인코딩된 신호]를 u1이라 하고, 이 안테나2에서 송신되는 STBC가 적용된 신호를 u2라 하자.
도 3에 보여지는 신호 송신 방식도 위성(30)을 하나의 안테나1로 간주시키고 모든 중계기(31~33)를 나머지 안테나2로 간주시키지만, 위성(30)과 휴대 단말기(60)간 링크["C"]와 위성과 중계기(31~33)간 링크["B1", "B2" 및 "B3"]의 신호 전송 대역이 서로 같기에, 위성(30)에서 "B1", "B2", "B3" 및 "C" 링크의 대역으로 모두 동일한 u1 신호를 송신하고, 중계기(31~33) 각각에서 위성(30)으로부터 수신받은 u1 신호를 이 u1 신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 u2 신호로 변환하여 휴대 단 말기(60)간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 u2 신호를 각 "D1", "D2" 및 "D3" 대역 각각으로 송신한다.
이에, 휴대 단말기(60)에서는 위성(30)으로부터 u1 신호를 수신받고 각 중계기(31~33)로부터 u2 신호를 동시에 수신받으며, 채널 추정 및 STBC 디코딩을 수행하여 이 2개의 신호[STBC에 의해 인코딩된 신호]를 구별하고서 STBC 디코딩을 수행해 해당 신호를 검출한다.
전술한 도 3에 보여지는 신호 송신 방식은, 중계기(31~33)가 위성(30)으로부터 수신받은 u1 신호를 동일한 주파수 대역을 갖는 u2 신호로 변환해 단순 증폭시켜 휴대 단말기(60)로 중계하는데, 이는 위성통신망에 신호 처리로 인한 부하를 증가시킬 수도 있으나 각 중계기(31~33)마다 서로 동일한 방식으로 신호를 처리하면 되기 때문에 중계기 관리를 효율적으로 할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 위성통신망에 단순 증폭 기능이 구비된 중계기 및/또는 주파수 변환 기능이 구비된 중계기 중 어떠한 중계기가 구비된 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다는 것을 보여주기 위한 것으로서, 도 4에는 본 발명에 따른 위성 및 주파수 변환 중계기 각각에서 송신한 신호를 보여주고 있다.
하나의 송신단에 있어서의 2개의 송신 안테나를 각각 안테나1 및 안테나2라 하고, 이 안테나1에서 송신되는 STBC가 적용된 신호[STBC에 의해 인코딩된 신호]를 u1이라 하고, 이 안테나2에서 송신되는 STBC가 적용된 신호를 u2라 하자.
먼저, 도 4를 참조하여 위성통신망에 단순 증폭 기능이 구비된 중계기가 구현된 경우를 살펴보자.
위성에서는 휴대 단말기간에 형성된 링크의 대역과, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 각각 STBC로 인코딩된 u1 신호를 송신하며, 중계기들 중 일부의 단순 증폭 중계기[제1 단순 증폭 중계기]에서는 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 u1 신호를 단순 증폭시켜 휴대 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 증폭시킨 u1 신호를 송신하며, 중계기들 중 나머지 단순 증폭 중계기[제2 단순 증폭 중계기]에서는 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 u1 신호를 이 u1 신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 u2 신호로 변환하여 휴대 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 u2 신호를 단순 증폭시켜 송신한다.
다음으로, 도 4를 참조하여 위성과 휴대 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 다른 환경에서 위성통신망에 주파수 변환 기능이 구비된 중계기가 구현된 경우를 살펴보자.
위성에서는 휴대 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 u1 신호를 송신하고, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 u2 신호를 송신하며, 중계기들 중 일부의 주파수 변환 중계기[제1 주파수 변환 중계기]에서는 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 u2 신호를, 상기 위성과 휴대 단말기간 링크에 대응되는 주파수 대역을 갖는 u2 신호로 주파수 변환시켜 휴대 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환시킨 u2 신호를 송신하며, 중계기들 중 나머지 주파수 변환 중계기[제2 주파수 변환 중계기]에서는 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 u2 신호를, 상기 위성과 휴대 단말기간 링크에 대응되는 주파수 대역을 갖는 u1 신호로 변환하여 휴대 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 u1 신호를 송신한다.
앞서 도 4를 참조해 각각 설명한 2가지 신호 송신 방식은, 위성(40)과 몇 대의 중계기[예컨대 도 4에 도면부호 "43"을 갖는 중계기]를 하나의 안테나1로 간주시키고 나머지 중계기[예컨대 도 4에 각각 도면부호 "41" 및 "42"를 갖는 중계기]를 나머지 안테나2로 간주시킨 것이다.
예컨대, 위성(40)에서 "B1", "B2", "B3" 및 "C" 링크의 대역으로 모두 동일한 u1 신호를 송신하고, 몇 대의 중계기(43)에서 위성(40)으로부터 수신받은 u1 신호를 "D3" 링크의 대역으로 송신하고, 나머지 중계기(41, 42) 각각에서 위성(40)으로부터 수신받은 u1 신호를 각 "D1" 및 "D2" 대역 각각으로 u2 신호로서 송신하면 된다.
이에, 휴대 단말기(60)에서는 위성(40) 및 중계기(43)로부터 u1 신호를 수신 받고 다른 중계기(41, 42)로부터 u2 신호를 동시에 수신받으며, 채널 추정 및 STBC 디코딩을 통해 이 2개의 신호[STBC에 의해 인코딩된 신호]를 구별하고서 해당 신호를 검출한다.
또한, 도 4에 보여지는 신호 송신 방식은, 도심 환경 등과 같이 "C" 링크의 대역이 형성되지 못하는 경우와 그 송신 신호 자체가 매우 약한 경우에도 단순 증폭 기능이 구비된 중계기(43)에서 그 u1 신호를 송신하기 때문에, 도심 환경 등에 휴대 단말기(60)가 위치한 경우에도 큰 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.
그럼, 휴대 단말기에서 위성으로부터 수신받은 신호와 중계기로부터 수신받은 신호에 대해 STBC 디코딩을 수행해 해당 신호를 검출하는 과정을 도 5를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 WCDMA 기반 IMT-2000 무선인터페이스 규격을 사용하는 단말기에서 위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 신호를 STBC 디코딩해 그 신호를 검출하는 과정을 보여주는 일실시예 흐름도이다. 본 흐름도는 STBC를 사용하는 다른 규격 기반의 단말기에서도 적용 가능하다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 위성 및 중계기 각각에서의 신호 송신 방식은 각각의 환경이 고려되어져 서로 다르게 수행되는데, 이러한 신호 송신 방식에 대해서는 단말기가 전혀 고려할 필요가 없으며 단지 수신 신호 처리만 을 수행하면 된다.
즉, 단말기에서는 위성과 형성된 "C" 링크의 대역을 통해 수신받은 r1 신호와 중계기와 형성된 "D1", "D2" 및 "D3" 링크의 대역을 통해 수신받은 r2 신호를 STBC 디코딩해 그 신호를 검출하고서 이 검출한 신호간의 시간적, 공간적 상관 관계를 통해 다이버시티 이득을 얻는다.
여기서, 단말기에서 다이버시티 이득을 얻기 위한 과정은 공지의 3GPP 지상 WCDMA 기반 IMT-2000 무선 인터페이스 규격에 정의된 기술 사항을 따르는 바, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 덧붙여, 도 2 내지 도 4에서 보인 바와 같이 단말기에 있어 어떠한 중계기로부터 수신받은 신호가 u1 신호 또는 u2 신호인 바, 중계기로부터 수신받은 신호를 r2 신호라 정의하고 위성으로부터 수신받은 신호를 r1 신호라 정의한 것임을 밝혀둔다.
본 발명에서, 송신 안테나 기능을 수행하는 위성 및 중계기와 같은 송신단에서 송신하는 신호인 정보 수열
Figure 112006068441643-pat00001
는 STBC 인코더에 의해 2 개의 스트림으로 인코딩된다. 여기서, 2P 개의 샘플을 갖는
Figure 112006068441643-pat00002
에 대한 STBC에 의한 2 출력신호를 각각
Figure 112006068441643-pat00003
라 정의하고,
Figure 112006068441643-pat00004
를 정의하면, 상기 2 출력신호를 다음의 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006068441643-pat00005
여기서, ⓧ은 크로네커 곱(Kronecker Product)를 나타낸다.
한편, 도 2 내지 도 4 각각에서 보여준 바와 같이 위성 및 중계기 각각을 하나의 송신단에서의 2개의 송신 안테나로 간주시켜 그 신호를 송신하는데 있어, 송신 안테나 i와 하나의 수신 안테나 사이의 채널을 L개의 경로를 갖고서 칩 지연 시간 Tc의 탭 지연 시간을 갖는 FIR 필터
Figure 112006068441643-pat00006
로서 다음의 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006068441643-pat00007
앞서 언급한 바와 같이, 송신단에서는 정보 수열이 [수학식 1]과 같이 2개의 스트림으로 STBC 인코딩되며, 이 STBC 인코딩된 스트림들은 채널화 부호(channelization code)에 의해 확산되고, 특히 송수신 지역(spot)을 구별하기 위한 스크램블링 코드에 의해 스크램블링된다. 이러한 i번째 송신 안테나로 간주되는 링크에서 송신되는 신호 ui는 다음의 [수학식 3]으로 표현할 수 있다.
Figure 112006068441643-pat00008
여기서, b(n)은 송수신 지역(spot)을 구별하기 위한 롱 컴플렉스 스크램블링 코드(long complex scrambling code)를 나타내며, c(n)은 G의 길이를 갖는 채널화 부호를 나타낸다.
한편, 상기 [수학식 3]에 있어 sG를 채널화 부호와 그 채널화 부호에 해당되는 컴플렉스 스크램블링 코드의 값을 포함하는 (GX1) 벡터로서 정의하면, 채널 부호 행렬 S를 S=diag(sG)로 표현할 수 있으며, 상기 [수학식 1]을 이용해 2개의 스트림을 통해 전송되는 신호 u는 다음의 [수학식 4]로 표현할 수 있다.
Figure 112006068441643-pat00009
그리고, 송수신 안테나 사이의 채널 모델을 사용해, i번째 송신 안테나와 단말기의 수신 안테나 사이의 채널 행렬
Figure 112006068441643-pat00010
를 다음의 [수학식 5]와 같이 토플리츠 행렬(Toeplitz Matrix)로 표현할 수 있다.
Figure 112006068441643-pat00011
따라서, 상기 [수학식 1] 내지 [수학식 5]를 통해 단말기에서 하나의 블럭 단위로 수신되는 수신신호에 대한 벡터를 다음의 [수학식 6]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006068441643-pat00012
이에, 단말기에서는 상기 [수학식 6]과 같은 수신 신호와, 상기 [수학식 5]와 같은 채널 추정 과정을 통한 채널 행렬 H를 토대로, 그 수신 신호를 다음의 [수학식 7]과 같은 STBC 디코딩 과정을 수행해 송신 신호
Figure 112006068441643-pat00013
를 검출한다[도 5의 "501" 과정, "502" 과정, "503" 과정, "504" 과정 및 "505" 과정].
Figure 112006068441643-pat00014
물론, 상기 "504" 과정에 있어 STBC 디코딩 과정을 수행해 신호를 검출하는데 있어, 단말기에서는 송신단[위성 또는 중계기, 바람직하게는 위성]에서 수행된 STBC 인코딩 정보를 사전에 알고 있어야 되며, 상기 "503" 과정에 있어 채널 행렬을 위한 송신단과 단말기[수신단]간의 채널 정보도 사전에 알고 있어야 되는데, 이러한 사전 정보인 채널 정보 및 STBC 인코딩 정보는 본 신호 송수신 과정 이전에 송신단과 단말기간에 서로 주고 받는 것이 바람직하다["510" 과정].
도 6은 본 발명에 따른 단말기에서 채널 예측을 수행하는 과정을 과정을 보 여주는 일실시예 설명도이다.
본 발명에서 제시하는 채널 예측 수행 과정의 이해를 도모하고자, 앞서 도 4에서 보여준 위성 및 중계기 각각에서의 신호 송신 방식을 도 6에 예를 들어서 그 채널 예측 수행 과정과 함께 도시화하였음을 밝혀둔다.
도 6에 도시된 바와 같이, 위성(40)에서 "B1", "B2", "B3" 및 "C" 링크의 대역으로 모두 동일한 u1 신호를 송신하고, 중계기(43)에서 위성(40)으로부터 수신받은 u1 신호를 단순 증폭시켜 "D3" 링크의 대역으로 u1 신호로서 송신하고, 나머지 중계기(41, 42) 각각에서 위성(40)으로부터 수신받은 u1 신호를 u2 신호로 주파수 변환시켜 각 "D1" 및 "D2" 대역 각각으로 u2 신호를 송신하고 있다.
한편, 단말기에서 채널 추정 과정이 이루어지는데, 이러한 추정 채널 정보를 통해 채널을 보상하기 위한 채널 예측 과정은 단말기에서 이루어지거나 송신단에서 이루어질 수 있다. 도 6은 단말기에서 수행하는 채널 예측 과정을 도시화하고 있다. 예컨대, 본 발명에서는 채널 추정의 성능이 그 STBC의 성능에 큰 영향을 미치는 점을 고려해 도 6과 같은 채널 추정, 보상 및 예측 알고리즘을 제안한다.
즉, 단말기에서의 채널 예측 과정은, 단말기가 송신단으로부터 사전에 수신받은 채널 추정을 위한 정보인 파일롯 심볼 또는 공지의 MMSE, Least square, ML 등의 알고리즘을 사용해 그 u1 신호 및 u2 신호에 관한 경로의 채널 정보를 추정하면 된다.
그런데, 위와 같은 채널 추정 방식은 지상 이동통신망에 사용되는 것들로서, 위성통신망에 있어 그 신호 송수신에 긴 왕복 지연 시간을 갖기 때문에 이러한 기존 채널 추정 방식을 본 발명 상의 단말기에 그대로 사용하게 되면, 왕복 지연 시간에 기인한 채널 추정 오차로 인해 성능 열화가 심각하게 나타난다.
이에, 본 발명에서는 위성통신망 환경에 적합한 STBC 적용을 위해 왕복 지연 시간을 보상할 수 있는 채널 추정 방식을 도 6을 참조해 제시하면 다음과 같다.
본 발명에서는 단말기에서 긴 왕복 지연 시간 전[즉 STBC로 인코딩된 신호를 수신받기 이전 시점]의 채널 추정값과 현재 신호 수신 시점의 채널 추정값을 이용해, 다음 신호 수신 시점의 채널 추정값을 예측해 그 채널 예측값을 송신단[위성 또는 중계기, 바람직하게는 위성]으로 보낸다.
즉, 기존 채널 추정 방식을 사용해 추정한 채널 정보값에서 이 추정 채널 정보값을 D' 시간만큼 지연시켜 계수 α를 적용시킨 값을 뺀 값[이를 "1차 보상값"이라 함]과, 이 1차 보상값을 D 시간만큼 지연시켜 계수 β를 적용시킨 값[이를 "2차 보상값"이라 함]간을 서로 더함으로서, 수신 신호에 대해 추정한 채널 정보값을 예측한다. 이와 같은 채널 정보 예측 과정은 각 수신 신호 u1 및 u2 각각에 대해 수행된다.
특히, 도 6에 도시된 α, β, D 및 D' 각각을 "0"(영)으로 설정하면 기존 지상 이동통신망에서 사용하는 채널 보상 방식인데, 본 발명에서는 이러한 D 및 D' 각각을 아주 작은 값으로 설정하고 α 및 β 각각을 적절한 값으로 설정하게 되면, 이전 시간의 채널 정보 상관 관계를 통해 정확한 채널 정보를 추정할 수 있게 되는 것이다.
한편, 송신단에서 수행하는 채널 예측 과정, 예컨대 사전에 알고 있는 채널 정보를 통해 단말기로 신호를 송신하기에 앞서 미리 채널을 보상하는 과정은 다음과 같다.
단말기에서는 파일롯 심볼 또는 기존 채널 추정 방식으로서 수신 신호에 대한 채널 정보를 추정하며, 그 추정한 채널 정보를 송신단으로 피드백시키기만 하면 된다. 이에, 송신단에서는 단말기로부터 수신받은 채널 추정값에서 이 추정 채널 정보값을 D' 시간만큼 지연시켜 계수 α를 적용시킨 값을 뺀 값[이를 "1차 보상값"이라 함]과, 이 1차 보상값을 D 시간만큼 지연시켜 계수 β를 적용시킨 값[이를 "2차 보상값"이라 함]간을 서로 더함으로서, 송신 신호에 대해 추정한 채널 정보값을 예측한다. 이와 같은 채널 예측 과정은 각 송신 신호 u1 및 u2 각각에 대해 수행된다. 이는 앞서 단말기에서 수행되는 채널 예측 과정과 동일하며, 이러한 방식을 채택해 단말기의 채널 예측 수행에 따른 부담(cost)을 덜어줄 수 있다.
전술한 본 발명에서 제시하는 채널 예측 알고리즘은 지상 이동통신망에 있어 사용자측 단말기가 매우 빠른 속도로 이동하는 경우와 같이 수신단의 채널 변화가 심해서 송신단에서 채널 보상을 수행할 수 없는 환경에도 매우 유용하게 사용할 수 있다.
부가적으로, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 바람직한 실시예 에 대해서는 STBC를 그 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 중계기가 구현된 어떠한 위성통신 시스템, 여타 다중입출력 시스템(MIMO) 등에도 적용 가능하며, 시간적, 공간적 다이버시티 이득을 얻는데 사용되는 어떠한 시공간 코드도 사용될 수 있음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있기에, 이에 관한 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은 위성통신 시스템에 신규 장치를 도입하지 않고서도 기존의 위성 및 중계기 각각의 신호 송신 방식만을 수정하는 것만으로 위성통신망에도 STBC를 적용할 수 있으며, 이에 시간적, 공간적 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 단말기에 시간적, 공간적 다이버시티 이득을 얻는데 있어 추가적인 신규 모듈, 칩 등이 탑재되지 않아도 되며, 이에 단말기의 비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 긴 왕복 지연 시간을 갖는 위성통신망 환경에 있어 STBC의 성능에 큰 영향을 미치는 채널 추정, 보상 및 예측을 정확하게 수행할 수 있으며, 아울러 단말기의 채널 예측 수행에 따른 부담을 덜어주는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서,
    위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 다른 경우에 있어,
    단말기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하고, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제2 신호를 송신하는 위성; 및
    상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제2 신호를 다른 주파수 대역의 신호[제2 신호]로 주파수 변환시켜 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환시킨 제2 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 주파수 변환 중계기
    를 포함하는 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템.
  2. 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서,
    위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 같은 경우에 있어,
    단말기간에 형성된 링크의 대역과, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 각각 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하는 위성; 및
    상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제1 신호를 이 제1 신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 제2 신호로 변환하여 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 제2 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 단순 증폭 중계기
    를 포함하는 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템.
  3. 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서,
    위성통신망에 단순 증폭 기능이 구비된 중계기가 구현된 경우에 있어,
    단말기간에 형성된 링크의 대역과, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 각각 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하는 위성;
    상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제1 신호를 단순 증폭시켜 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 증폭시킨 제1 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 제1 단순 증폭 중계기; 및
    상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제1 신호를 이 제1 신호와 동일한 주파수 대역을 갖는 제2 신호로 변환하여 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 제2 신호를 단순 증폭시켜 송신하는 적어도 하나 이상의 제2 단순 증폭 중계기
    를 포함하는 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템.
  4. 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템으로서,
    위성과 단말기간 링크와 위성과 중계기간 링크의 신호 전송 대역이 서로 다른 환경에서 위성통신망에 주파수 변환 기능이 구비된 중계기가 구현된 경우에 있어,
    단말기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제1 신호를 송신하고, 각 중계기간에 형성된 링크의 대역으로 STBC로 인코딩된 제2 신호를 송신하는 위성;
    상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제2 신호를, 상기 위성과 단말기간 링크에 대응되는 주파수 대역을 갖는 제2 신호로 주파수 변환시켜 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환시킨 제2 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 제1 주파수 변환 중계기; 및
    상기 위성간에 형성된 링크의 대역으로 수신받은 상기 제2 신호를, 상기 위성과 단말기간 링크에 대응되는 주파수 대역을 갖는 제1 신호로 변환하여 단말기간에 형성된 링크의 대역으로 이 변환한 제1 신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 제 2 주파수 변환 중계기
    를 포함하는 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단말기는 위성으로부터 수신받은 신호와 중계기로부터 수신받은 신호를 구별하고서 STBC 디코딩을 수행해 해당 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단말기는 위성 및 중계기 각각으로부터 신호를 수신받기 이전 시점의 채널 추정값과 현재 신호 수신 시점의 채널 추정값을 이용해, 다음 신호 수신 시점의 채널 추정값을 예측해 그 채널 예측값을 위성 또는 중계기로 피드백하는 것을 특징으로 하는 시공간 블록 부호를 적용시킨 신호를 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템.
  7. 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 위성 및 중계기 각각에서 단말기로 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템에 있어, 이 단말기에서의 신호 검출 방법으로서,
    위성 및 중계기 각각으로부터 STBC로 인코딩된 신호를 동시에 수신받으면 각 수신 신호에 대응되는 채널 정보를 추정하는 단계;
    상기 추정한 채널 정보를 사용해 채널 행렬을 생성하는 단계; 및
    사전에 위성 또는 중계기로부터 수신받은 STBC 인코딩 정보와 상기 생성한 채널 행렬을 토대로 상기 각각의 수신 신호를 STBC 디코딩하여 그 송신 신호를 검출하는 단계
    를 포함하는 단말기에서의 수신 신호 처리 방법.
  8. 시공간 블록 부호(STBC)를 적용시킨 신호를 위성 및 중계기 각각에서 단말기로 송신해 다이버시티 이득을 얻기 위한 위성통신 시스템에 있어, 이 단말기에서의 채널 예측 방법으로서,
    위성 및 중계기 각각으로부터 수신받은 신호에 대해 공지의 채널 추정 방식을 사용해 그 채널 정보값을 추정하는 단계;
    상기 추정한 채널 정보값과, 이 추정 채널 정보값을 D' 시간만큼 지연시켜 계수 α를 적용시킨 값간을 서로 감산하는 단계; 및
    상기 감산한 채널 정보값과, 이 감산 채널 정보값을 D 시간만큼 지연시켜 계 수 β를 적용시킨 값간을 서로 합산하는 단계
    를 포함하는 단말기에서의 수신 신호 처리 방법.
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