KR100779172B1

KR100779172B1 - Ｏｆｄｍ 시스템/ｏｆｄｍ 기반 셀룰러 시스템에서의 가상다중 안테나 방법

Info

Publication number: KR100779172B1
Application number: KR1020060074792A
Authority: KR
Inventors: 이효진; 안재영; 조용수; 이규인; 박경원
Original assignee: 한국전자통신연구원; 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2007-11-26
Also published as: KR20070021917A

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthorgonal Frequency Division Multiplexing : OFDM) 시스템 및 OFDM 기반 셀룰러 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법에 관한 것이다. 이 방법은 OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계; 및 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널을 다중 안테나 기법의 다중 채널로 간주하여, 상기 OFDM 심볼의 송수신에 가상적으로 다중 안테나 기법을 적용하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 물리적으로 다중 안테나를 사용하지 않고도, 셀 간 간섭 및 셀 내 다중사용자에 의한 간섭 등에 따른 간섭 신호를 효과적으로 줄일 수 있으며, 공간 분할 다중화 접속(Spatial Division Multiple Access : SDMA)의 효과를 얻을 수 있다.

OFDM, 셀룰러, 가상 스마트 안테나, 가상 SDMA, 셀 내 다중 사용자 간섭 제거, 셀 간 간섭 제거, VSR

Description

ＯＦＤＭ 시스템/ＯＦＤＭ 기반 셀룰러 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법 {Virtual multiple antenna method for OFDM system and OFDM-based cellular system}

도 1은 일반적인 OFDM 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 2a 및 도 2b는 각각 기존의 MIMO 기법과 본 발명의 가상 MIMO 기법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 다중 안테나 기법을 적용한 OFDM 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에서 사용되는 그룹화 방식을 예시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 시스템의 가상 다중 안테나 기법을 나타내는 흐름도이다.

도 6a 및 도 6b는 도 5의 가상 다중 안테나 기법 적용 단계의 구체적인 일례를 나타내는 흐름도이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상 향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일실시예에 따른 VSR 기법 및 가상 다중 안테나 기법을 사용하는 OFDM 셀룰러 시스템을 나타내는 블록도이다.

본 발명은 OFDM 시스템 및 OFDM 기반 셀룰러 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OFDM 시스템 및 OFDM 기반 셀룰러 시스템에 가상적으로 다중 안테나 기법을 적용하여 간섭 신호를 제거하거나 SDMA의 효과를 얻을 수 있는 방법에 관한 것이다.

OFDM 방식은 채널의 임펄스 응답보다 긴 싸이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 인접한 OFDM 심볼 사이에 존재하는 보호구간에 삽입하여 심볼간 간섭을 제거할 수 있다는 점, 수신단에서 단일 탭 등화기(single tap equalizer)를 사용하여 간단하게 페이딩 왜곡을 보상할 수 있는 점, 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)과 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform : FFT)을 사용하여 고속으로 변/복조 과정을 수행할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이러한 장점으로 인해 고속 데이터 전송 시스템, 예컨대, 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting : DAB), 디지털 비디오 방송(Digital Video Broadcasting : DVB), 디지털 지상 텔레비전 방송(Digital Terrestrial Television Broadcasting : DTTB), 무선 랜(Local Area Network : LAN), IEEE 802.16의 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access) 등의 OFDM 무선 통신 시스템들이 개발되고 있으며, 최근에는 이러한 OFDM 무선 통신 시스템이, 차세대 이동통신의 핵심 기술로 간주되어 활발하게 연구되고 있다.

한편, 신뢰성 있는 고속 데이터 전송과 시스템의 용량을 증가시킬 수 있는 전송 방식인 다중 안테나 기법도 활발히 연구되고 있다. 다중 안테나 기법은, 송수신단에서 여러 개의 안테나를 사용하는 방법이며, 그 예로는 SDMA 기법, 스마트 안테나 기법을 들 수 있다. SDMA 기법은, 셀룰러 시스템에서 동일한 주파수의 채널을 동일한 셀 내에서 여러 명이 동시에 사용할 수 있도록 하는, 다중 안테나 기법이다. 이와 유사하게 스마트 안테나 기법은, 안테나의 배열 구조를 이용하여 원하는 방향으로만 빔을 형성함으로써, 다중 안테나의 간섭을 효과적으로 제거하고 신호의 신뢰도를 증가시킬 수 있는 다중 안테나 기법이다. 그러나, 다중 안테나 기법은 물리적으로 송수신 안테나 수를 증가시켜야 적용 가능한 방법이므로, 송수신 안테나 개수의 증가에 따른 하드웨어적인 복잡도가 높다는 단점이 있다.

또한, 간섭을 제거하는 다른 기법으로는 다중 반송파 부호 분할(Multi-Carrier Code Division) 방식이 있다. 이 방식은 송수신단에서 단일 안테나를 사용하여 다중 사용자 또는 인접 셀의 간섭을 제거하는 기법으로, 직교 부호(Orthogonal Code)를 사용하여 간섭을 제거한다. 그러나, 다중 반송파 부호 분할 방식은 직교 부호가 실리는 대역의 채널 특성과 동기 오차에 따라 직교성이 깨지는 경우가 발생된다는 단점을 갖는다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 물리적으로 다중 안테나를 사용하지 않고도, 간섭 신호를 효과적으로 줄일 수 있으며, SDMA의 효과를 얻을 수 있는 OFDM 시스템 및 OFDM 기반 셀룰러 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법을 제공하는데 있다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 OFDM 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법은 (a) OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계; 및 (b) 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널을 다중 안테나 기법의 다중 채널로 간주하여, 상기 OFDM 심볼의 송수신에 가상적으로 다중 안테나 기법을 적용하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 (b) 단계에서 적용하는 다중 안테나 기법은, 공간 다중화 분할 접속(SDMA) 기법, MIMO 검출 기법 및 스마트 안테나 기법을 포함한다.

바람직하게, 상기 (b) 단계는, (b1) 송신 기기가, Nc 개의 수신 기기와 상기 송신 기기 간의 상기 G개의 부채널에 대한 채널 응답을 추정하는 단계; 및 (b2) 상기 송신 기기가, 상기 추정된 채널 응답으로 구성된 채널 행렬을 기초로, 상기 G개의 부채널로 전송할 Nc개의 심볼을 프리코딩하여 상기 채널에 대한 영향을 선보상하는 단계; 및 (b3) 상기 송신 기기가, 상기 프리코딩된 Nc개의 심볼을 포함하는 OFDM 심볼을 상기 Nc개의수신 기기에게 송신하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 (b) 단계는, (b1) Nc개의 송신 기기 각각이 상기 G개의 부채널에 실리는 심볼에 송신 기기 간의 채널을 랜덤화하는 G개의 가중치를 각각 곱하고, 상기 곱하여진 심볼을 포함하는 OFDM 심볼을 송신하는 단계; (b2) 수신 기기가 상기 Nc 개의 송신 기기와 상기 수신 기기 간의 상기 G개의 부채널에 대한 채널 응답을 추정하고, 상기 추정된 채널 응답 값에 타겟 송신기기에서 사용한 가중치를 각각 곱하는 단계; 및 (b3) 상기 수신 기기가 상기 곱하여진 채널 응답 값을 기초로, 가상 다중 안테나 기법을 적용하여 상기 타겟 송신기기에서 전송하는 신호를 검출하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 (a) 단계는, 콤 타입, 클러스터 타입 및 랜덤 타입 중 어느 하나를 이용하여 상기 그룹을 생성하는 단계를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법은 (a) Nc 개의 단말이, 동일한 그룹 화 방식으로 OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계; (b) 상기 Nc 개의 단말이, 심볼을 상기 그룹에 속하는 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 기지국으로 송신하는 단계; 및 (c) 상기 기지국이, 상기 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가장 다중 안테나 기법을 적용하여 신호를 검출하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 Nc개의 단말이, 상기 심볼에 하향 링크 채널을 랜덤화하는 G개의 가중치를 각각 곱하여 상기 곱하여진 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계는, 상기 기지국이 상기 G개의 부채널의 채널응답을 추정한 후, 상기 추정된 채널 응답 값에 상기 G개의 가중치를 각각 곱하여, 상기 곱하여진 채널 응답 값을 기초로 가상 다중 안테나 기법을 적용하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 가중치 각각은 동일한 크기를 가지며 M-PSK 계열의 값을 갖는다.

바람직하게, 상기 가상 다중안테나 기법은 가상 SDMA 기법이다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, ZF, MMSE, SIC, PIC 및 ML을 포함하는 신호 검출 기법을 사용하여 간섭 신호를 제거하고, 원하는 사용자의 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, ZF, MMSE, SIC, PIC 및 ML을 포함하는 신호 검출 기법 을 사용하여 다중 사용자의 신호를 동시에 검출하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 Nc 개의 단말은, 셀 경계지역에 위치한 단말과 인접 셀 경계지역에 위치한 단말을 포함한다.

바람직하게, 상기 가상 다중안테나 기법은 가상 스마트 안테나 기법이다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 G개의 부채널의 수신신호로 이루어진 벡터의 자기상관행렬을 추정하는 단계; (c2) 단말 간 심볼 타이밍 옵셋을 추정하는 단계; 및 (c2) 상기 추정된 자기상관행렬 및 심볼 타이밍 옵셋을 기초로 산출된 가상 스마트 안테나의 가중치를 이용하여 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c1) 단계는, 심볼 타이밍 옵셋이 수신신호에 미치는 영향이, 인접 부반송파간 위상 회전으로 나타나는 특성을 이용하여 상기 자기상관 행렬을 추정하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c2) 단계는, 상기 추정된 자기 상관 행렬에, MUSIC 및 ESPRIT을 포함하는 스마트 안테나 기법을 가상적으로 적용하여 상기 심볼 타이밍 옵셋을 추정하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, LMS, RLS 및 SMI 기법을 포함하는 훈련 신호 기반의 기법을 이용하여 가상 스마트 안테나의 가중치를 산출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, null-steering 및 MVDR을 포함하는 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법을 이용하여 가상 스마트 안테나의 가중치를 산출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, 가상 스마트 안테나 기법을 사용하여 간섭 신호를 제거하고, 원하는 사용자의 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, 가상 스마트 안테나 기법을 사용하여 다중 사용자의 신호를 동시에 검출하는 단계를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법은 (a) 기지국이, OFDM 심볼의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계; (b) 상기 기지국이 Nc개의 단말과 상기 기지국 간의 상기 G개의 부채널에 대한 채널 응답 행렬을 산출하는 단계; (c) 상기 기지국이, 상기 채널 응답 행렬을 기초로, Nc개의 심볼을 프리코딩하여 하향링크 채널에 대한 영향을 선보상하는 단계; 및 (d) 상기 기지국이 프리코딩된 G개의 심볼을 각각의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼로 전송하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 방법은 (e) 상기 각 단말이 G개의 부채널의 수신신호를 합산하여 신호를 검출하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 프리코딩은 ZF, 직교화, DPC 및 THP를 포함한다.

바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 기지국이, 각 단말의 G개의 부채널의 추정된 채널 응답 값에 하향 링크 채널을 랜덤화하는 G개의 가중치를 각각 곱하여 상기 채널 응답 행렬을 산출하는 단계를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법은 (a) N_c 개의 기지국이, 동일한 그룹화 방식으로, OFDM 심볼의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계; (b) 상기 각 기지국이, 전송 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 송신하는 단계; 및 (c) 단말이 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상 안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 다중 안테나 기법을 적용하여 원하는 신호를 검출하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 가상 다중안테나 기법은 가상 SDMA 기법이다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, ZF, MMSE, SIC, PIC 및 ML을 포함하는 신호 검출 기법을 사용하여 간섭 신호를 제거하고, 상기 단말이 속하는 셀에서 송신된 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, ZF, MMSE, SIC, PIC 및 ML을 포함하는 신호 검출 기법을 사용하여 인접 셀의 신호를 타겟 셀의 신호와 함께 동시에 검출하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 각 기지국이 상기 심볼에 하향 링크 채널을 랜덤화하는 G개의 가중치를 각각 곱하여 상기 곱하여진 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계는, 상기 각 단말이 상기 G개의 부채널의 채널응답을 추정한 후, 상기 추정된 채널 응답 값에 상기 G개의 가중치를 각각 곱하여, 상기 곱하여진 채널 응답 값을 기초로 가상 다중 안테나 기법을 적용하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 가중치 각각은 동일한 크기를 가지며 M-PSK 계열의 값을 갖는다.

바람직하게, 상기 가상 다중안테나 기법은 가상 스마트 안테나 기법이다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 G개의 부채널의 수신신호로 이루어진 벡터의 자기상관행렬을 추정하는 단계; (c2) 인접 셀 간 심볼 옵셋을 추정하는 단계; 및 (c2) 상기 추정된 자기상관행렬 및 심볼 타이밍 옵셋을 기초로 산출된 가상 스마트 안테나의 가중치를 이용하여 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c1) 단계는, 심볼 타이밍 옵셋이 수신신호에 미치는 영향이, 인접 부반송파간 위상 회전으로 나타나는 특성을 이용하여 상기 자기상관 행렬을 추정하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c2) 단계는, 상기 추정된 자기 상관 행렬에, MUSIC 및 ESPRIT을 포함하는 스마트 안테나 기법을 가상적으로 적용하여 상기 심볼 타이밍 옵셋을 추정하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, LMS, RLS 및 SMI 기법을 포함하는 훈련 신호 기반의 기법을 이용하여 가상 스마트 안테나의 가중치를 산출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, null-steering 및 MVDR을 포함하는 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법을 이용하여 가상 스마트 안테나의 가중치를 산출하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, 가상 스마트 안테나 기법을 사용하여 인접 셀의 간섭 신호를 제거하고, 원하는 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 (c) 단계는, 가상 스마트 안테나 기법을 사용하여 인접 셀의 신호 및 타겟 셀 의 신호를 동시에 검출하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 OFDM 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, OFDM 시스템의 송신단은 전송심볼생성부(100), OFDM 심볼 생성부(110) 및 OFDM 심볼 전송부(120)로 이루어지고, 수신단은 OFDM 심볼 수신부(130), OFDM 심볼 복조부(140) 및 데이터 검출부(150)로 이루어진다. 다만, 도 1의 구조 및 도 1에 대한 명칭은 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위해, 편의상 붙인 명칭이고, 본 발명은 모든 OFDM 시스템에 적용가능하므로 본 발명이 적용되는 OFDM 시스템은 도 1에 의해 한정되는 것은 아니다.

전송 심볼 생성부(100)는 각 부 반송파에 따른 채널(부채널)에 실릴 전송 심볼들을 생성한다. 데이터 소스(101)는 데이터를 생성하고, ECC(Error Correction Code) 부호화기(encoder)(102)는 상기 생성된 데이터를 무선 채널에 강인하도록 하는 부호화를 수행한다. 인터리버(103)는 ECC의 효과를 증대시킬 수 있도록 상기 부호화된 데이터를 인터리빙한다. 변조기(104)는 상기 인터리빙된 데이터를 M-PSK(M-ary Phase Shift Keying) 신호, M-QAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulation) 신호 등으로 변환하는 변조를 수행하여 N개의 전송 심볼을 생성한다.

OFDM 심볼 생성부(110)는 N개의 전송 심볼이 실린 부채널들로 구성된 OFDM 심볼을 생성한다. S/P(111)는 상기 직렬적으로 입력되는 전송 심볼들을 N개 단위로 묶어서 병렬적으로 출력한다. IFFT(112)는 상기 N개의 전송 심볼들에 대해 IFFT 변 환을 수행하고, P/S(112)는 상기 변환 결과를 직렬적으로 보호구간 삽입부(114)에 제공한다. 보호구간 삽입부(114)는 싸이클릭 프리픽스를 포함하는 보호구간을 P/S(112)의 출력 신호에 삽입한다. 한편, OFDM 심볼 생성부(110)는 선보상부(Pre-Compensator)(115)를 더 포함할 수 있으며, 선보상부(115)는, 상기 보호구간 삽입부(114)의 출력에 대해, 채널의 영향을 미리 보상하는 신호 처리를 수행한다.

OFDM 심볼 전송부(120)는 상기 생성된 OFDM 심볼을 무선 채널 상으로 전송한다. D/A(121)는 전송을 위해 상기 디지털 형태의 OFDM 심볼을 아날로그 신호로 변환하고, LPF(122)는, 인접 대역에 대한 영향을 없애도록, 상기 아날로그 신호에 대해 저주파 통과 필터링을 수행한다. HPA(123)는 LPF(122)의 출력신호를 증폭하는 역할을 하며, OFDM 심볼 전송부(120)는 도 1에 미도시하였지만, 적어도 하나의 송신안테나를 구비하여 상기 증폭된 출력신호를 무선 채널상에 배출한다.

OFDM 심볼 수신부(130)는 적어도 하나의 수신안테나(미도시)를 통하여 무선채널을 겪은 OFDM 심볼에 따른 신호를 수신하여 OFDM 심볼 복조부(140)로 제공한다. LPF(131)는 수신된 신호를 저주파 통과 필터링을 수행하여 인접 대역의 영향을 제거하며, A/D(132)는 LPF(131)의 아날로그 출력신호를 디지털화한다.

OFDM 심볼 복조부(140)는 OFDM 심볼 수신부(132)의 출력신호로부터 OFDM 심볼의 각 부채널에 실린 N개의 전송 심볼을 검출하여 데이터 검출부(150)에 제공한다. 동기&채널추정부(146)는, 각 단계의 신호를 기초로, OFDM 심볼의 동기 및 주파수 동기를 획득하며 각 부채널의 채널 응답을 추정한다. 보호구간 제거부(141)는 상기 획득한 동기를 기초로, OFDM 심볼 수신부(130)의 출력 신호로부터 보호구간을 제거한다. S/P(142)는 직렬적으로 입력되는 상기 보호구간이 제거된 OFDM 심볼을 병렬적으로 FFT(143)에 제공한다. 등화기(144)는 상기 추정된 채널 응답 값을 기초로 각 부채널에 실린 수신 신호에 대해 등화 처리(equalizing processing)을 수행한다. P/S(145)는 등화처리된 N개의 신호를 직렬적으로 데이터 검출부(150)에 제공한다.

데이터 검출부(150)는 OFDM 심볼 복조부(140)의 출력 신호를 기초로 송신단에서 전송한 데이터를 검출한다. 복조기(151)는 OFDM 심볼 복조부(140)의 출력 신호를 복조하여 복조된 데이터를 디인터리버(152)에 제공한다. 디인터리버(152)는, 상기 복조된 데이터에 대해, 인터리버(103)의 역 과정인 디인터리빙을 수행한다. ECC 복호화기(153)는 상기 디인터리빙된 데이터를 복호화하며, 데이터 싱크(154)는 복호화를 통하여 검출된 데이터를 저장/소비한다.

즉, OFDM 시스템의 송신단은 병렬화된 N개의 전송 심볼을 각기 상이한 부반송파 주파수로 멀티플렉싱하고, 멀티플렉싱된 각 전송 심볼을 합산하여 전송한다. 여기서, 병렬화된 N개의 전송 심볼이 하나의 OFDM 심볼을 이루고 OFDM 심볼의 N 개의 각 부반송파는 상호 직교성을 가지므로 부반송파 채널(부채널) 간에는 서로 영향을 주지 않는다. 따라서, 기존의 단일 반송파 전송 방식과 비교하면, 동일한 심볼 전송율을 유지하면서도 심볼 주기를 부채널 수(N)만큼 증가시킬 수 있기 때문에 다중 경로 페이딩에 의한 심볼간 간섭을 줄일 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 각각 기존의 다중 입력 다중 출력(Multi Input Multi Output : MIMO) 기법과 본 발명의 가상 MIMO 기법의 개념을 설명하기 위한 도면이 다.

도 2a를 참조하면, 기존의 MIMO 기법은 수신단에서 물리적으로 다중 안테나를 사용하여 원하는 신호를 검출하거나 간섭 신호를 제거하는 기법이다. 즉, 다중 안테나 기기는 G개의 수신안테나를 구비함으로써, 타겟 기기와의 관계에서는 h₁₁, h₁₂,…,h_1G라는 시간 도메인의 채널 응답을 가지는 다중 채널을 가지며, 간섭 기기와의 관계에서는 h₂₁, h₂₂,…,h_2G라는 시간 도메인의 채널 응답을 가지는 다중 채널을 가진다. 다중 안테나 기기는 두 다중 채널 간의 상관도가 크지 않은 특성을 이용하여 타겟 기기의 신호 및 간섭 기기의 신호를 모두 검출하거나, 수신 신호로부터 간섭 기기의 신호를 제거하는 기능을 수행할 수 있다.

반면에, 도 2b를 참조하면, 본 발명의 가상 MIMO 기법은 OFDM 시스템의 주파수 영역의 G개의 부채널을 다중 안테나 기법의 적용에 사용되는 다중 채널로 간주하여 하나의 안테나를 사용하고도 MIMO 기법의 효과를 얻을 수 있는 방법이다. 즉, 타겟 기기, 간섭 기기, 수신 기기 모두 1개의 안테나를 가지고 있지만, OFDM 심볼에 포함된 G개의 부채널에 동일한 전송 심볼을 실어 전송함으로써 도 2a 방식에 따른 효과를 얻을 수 있는 것이다. 즉, H₁₁, H₁₂,…,H_1G 라는 주파수 도메인의 다중 채널과 H₂₁, H₂₂,…,H_2G 라는 주파수 도메인의 다중 채널이 도 2a의 h₁₁, h₁₂,…,h_1G라는 채널 응답을 가지는 다중 채널과 h₂₁, h₂₂,…,h_2G라는 채널 응답을 가지는 다중 채널에 대응된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 다중 안테나 기법을 적용한 OFDM 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 1개의 기기A(300), N_c(=2)개의 기기B(310, 320)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 기기A(300) 및 기기B(310, 320)는 OFDM 기반의 송신 또는 수신을 할 수 있는 기기이며, 각각 하나의 안테나를 구비한다. 기기A(300) 및 기기B(310, 320)는 가상 다중 안테나 기법을 적용하기 위해 OFDM 시스템의 N(=6)개의 부반송파로 이루어지는 부채널을 그룹화하여 M(=2)개의 그룹을 생성한다. 즉, 각 그룹은 G(=3)개의 부채널로 이루어진다. 그룹 인덱스 m=0인 그룹은 부반송파 인덱스 0, 2, 4에 해당되는 3개의 부채널로 구성되며, 그룹 인덱스 m=1인 그룹은 부반송파 인덱스 1, 3, 5에 해당되는 3개의 부채널로 구성된다. 이러한 그룹화 과정은 기기A(300) 및 기기B(310,320)을 포함하는 OFDM 시스템에서 통신을 시작하기전에 이미 수행되어지는 것이 일반적이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에서 사용되는 그룹화 방식을 예시하는 도면으로서, 도 4a는 클러스터 타입의 자원 할당에 따른 그룹화 방식이며, 도 4b는 콤(comb) 타입의 자원 할당에 따른 그룹화 방식이며, 도 4c는 랜덤 타입의 자원 할당에 따른 그룹화 방식이다. 클러스터 타입의 경우, 각 그룹은 인접한 G개의 부 반송파로 구성되며, 콤 타입의 경우, 각 그룹은 M만큼 떨어진 G개의 부반송파로 구성되고, 랜덤 타입의 경우, 각 그룹은 부반송파의 간격이 랜덤한 G개의 부반송파로 구성된다. 한편, 도 4a 내지 도 4c는 그룹화 방식을 설명하기 위한 예시에 불과하므로 본 발명에 적용되는 그룹화 방식은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 시스템의 가상 다중 안테나 기법을 나타내는 흐름도이다. 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 가상 다중 안테나 기법을 설명한다.

S500 단계에서, 본 발명이 적용되는 모든 송신/수신 기기는 동일한 그룹화 방식으로 OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성한다. 도 3의 실시예에 따르면, 기기 A(300) 및 기기 B(310, 320)가 이러한 그룹화 과정을 수행한다. 다만, 그룹화 과정은 상술한 바와 같이, 개념적인 것으로, 본 발명에 의한 OFDM 시스템을 구축하는 때에 모든 기기가 상기 그룹화 과정을 완료한 상태일 수도 있다. 다른 방법으로는, 하나의 기기가 그룹화 과정을 완료한 후, 나머지 기기에게 그룹화 방식에 대한 정보를 제공하여 나머지 기기가 이러한 정보를 기초로 그룹화 과정을 수행할 수도 있다.

S510 단계에서, 본 발명이 적용되는 송신/수신 기기는 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널들을 다중 안테나 기법의 다중 채널로 간주하여, 상기 OFDM 심볼의 송수신에 가상적으로 다중 안테나 기법을 적용한다. 즉, 기기 B(310, 320)가 송신 기기인 경우에는, 수신 기기인 기기 A(300)은 다중 안테나 기법을 가상적으로 적용하여 원하는 신호(desired signal)를 검출한다. 여기서, 원하는 신호의 예로는, 도 1을 참조하면, 기기 B(310) 또는 기기 B(320)의 전송 심볼 생성부(100)의 출력 신호인 전송 심볼을 들 수 있다. 또한 기기 A(300)가 송신 기기인 경우에는 수신 기기인 기기 B(310, 320)가 원하는 신호를 용이하게 검출할 수 있도록 다중 안테나 기법을 가상적으로 신호의 송신에 적용한다. 여기서, 적용되는 다중 안테나 기법의 예로는 SDMA 기법, MIMO 검출 기법, 스마트 안테나 기법 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6a는 도 5의 S510 단계의 구체적인 일례를 나타내는 흐름도로서, 가상 다중 안테나 기법을 적용하여, N_c개의의 송신 기기에서 송신된 신호가 혼합된 신호로부터 원하는 신호를 검출하는 과정을 나타낸다. 즉, 도 3의 기기 B(310, 320)가 송신 기기이며, 기기 A(300)가 수신 기기인 경우이다. 여기서, 적용되는 다중 안테나 기법은 가상 SDMA 기법, 가상 스마트 안테나 기법을 들 수 있다. S510 단계는 도 6a 및 도3을 참조하면, 다음의 단계를 포함한다.

S600 단계에서, 기기 B(310, 320)가 전송 심볼을 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 기기 A(300)로 송신한다. 기기 B(310)가 전송 심볼 X_i _=1,m=0, X_i _=1,m=1을 가지고 있고, 기기 B(320)가 전송 심볼 X_i=2,m=0, X_i _=2,m=1을 가지고 있을 경우를 전제하여 설명한다. 기기 B(310)는 주파수 영역상에서 X₁₀, X₁₁, X₁₀, X₁₁, X₁₀, X₁₁와 같이 배치된 OFDM 심볼을 전송하는 것이며, 기기 B(320)는 주파수 영역상에서 X₂₀, X₂₁, X₂₀, X₂₁, X₂₀, X₂₁와 같이 배치된 OFDM 심볼을 전송하는 것이다.

S602 단계에서, 기기 A(300)가, 수학식 1로 주어지는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호에 포함된 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상안테나에서 수신된 신호로 간주하는 다중 안테나 기법을 적용하여, 원하는 신호를 검출한다. 여기서, G 개의 부채널의 수신신호는 수학식 2로 표현된다. 또한, 원하는 신호의 예로는 기기 B(310)의 전송 심볼인 X₁₀, X₁₁ 또는 기기 B(320)의 전송 심볼인 X₁₀, X₁₁을 들 수 있으며, 두 기기B(310, 320)의 전송 심볼을 모두 동시에 검출할 수도 있다. 한편, 적용되는 다중 안테나 기법의 예로는 가상 SDMA 기법, 가상 스마트 안테나 기법을 들 수 있으며, 구체적인 동작 과정은 후술한다.

여기서, k는 부반송파 인덱스 또는 부채널 인덱스를 나타내며, N는 OFDM 시스템에서 전송 심볼의 전송에 사용되는 부반송파 개수이며, Y(k)는 k번째 부채널의 수신신호를 나타낸다. i는 1에서 N_c의 값을 가지는 송신 기기의 인덱스로서 도 3을 참조하면 i=1에 해당되는 송신 기기가 기기 B(310)이며, i=2에 해당되는 송신 기기가 기기 B(320)이다. X_i(k)는 i번째 송신 기기의 k번채 부채널의 전송 심볼을 나타낸다. 또한, H_i(k)는 i 번째 송신 기기와 기지국 간에 형성된 k번째 부채널의 채널 주파수 응답(channel frequency response)을 나타낸다. N_w(k)는 평균(mean)이 0이고 분산이 σ²인 가산성 백색 가우시안 잡음(Additivie White Gaussian Noise : AWGN)을 나타낸다.

수학식 1을 이용하여 m번째 그룹의 수신 신호들을 벡터 형식으로 표현하면 수학식 2와 같다.

여기서, m은 G개의 부채널로 구성된 자원의 인덱스 즉, 그룹 인덱스를 나타내며, M=N/G의 관계를 갖는다. Y(m)는 m번째 그룹의 수신신호 벡터이다.

는 m번째 그룹의 채널 계수 행렬이다. X(m)은 송신 신호 벡터이며, N _w(m)는 잡음 벡터이다. Y(m),

, X(m), N _w(m)은 각각 수학식 3 내지 수학식 6으로 표현된다.

여기서, J_mg는 m번째 그룹의 g번째 부채널에 해당되는 부채널 인덱스를 나타내며, 도 4a 내지 도 4c와 같은 그룹화 방식에 따라 결정된다. 수학식 7, 8 및 9는 각각 클러스터 타입, 콤 타입, 랜덤 타입의 그룹화 방식에 따른 부채널 인덱스를 나타낸다.

여기서, rand(m,g)는 0과 M-1 사이의 값을 가지며 랜덤하게 선택되는 값을 나타낸다.

수학식 4에서

의 i번째 열 벡터인

는 i 번째 송신 기기와 수신 기기 사이에 형성된 m번째 그룹의 채널 응답을 나타내며, 수학식 10으로 주어진다.

수학식 4에서

에 해당되는 채널과

에 해당되는 채널이 서로 독립적이라고 가정하면, 가상 SDMA 기법을 적용하여 기기 B(210)의 전송 심볼 및 기기 B(212)의 전송 심볼을 검출할 수 있다.

한편,

에 해당되는 채널과

에 해당되는 채널이 서로 상관도 (correlation)가 클수록 가상 다중 안테나 기법으로 얻을 수 있는 이득이 적을 수 있기 때문에, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 채널을 랜덤화하는 과정을 도 6a에 더 부가할 수 있다. 이 경우, S600 단계는 상기 기기 B(310, 320)가 각각 전 송 심볼에 채널을 랜덤화하는 가중치를 각각 곱하고, 상기 곱하여진 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하는 과정을 더 포함한다. 즉, 기기 B(210)는 c₁(0)X₁₀, c₁(0)X₁₁, c₁(1)X₁₀, c₁(1)X₁₁, c₁(2)X₁₀, c₁(2)X₁₁이 주파수 영역상에서 배치된 OFDM 심볼을 송신하고, 기기 B(212)는 c₂(0)X₂₀, c₂(0)X₂₁, c₂(1)X₂₀, c₂(1)X₂₁, c₂(2)X₂₀, c₂(2)X₂₁이 주파수 영역 상에서 배치된 OFDM 심볼을 송신한다. 여기서, c_i(0), c_i(1),…,c_i(G-1)은 랜덤화하는 가중치로서 자세한 내용은 후술한다. 그리고, S602 단계에서는 기기 A(300)가

,

을 추정한 후, 상기 추정된

,

의 각 엘리먼트에 상기 가중치를 각각 곱하고, 상기 곱하여진 채널 응답 값을 기초로 가상 다중 안테나 기법을 적용하는 것이다. 즉, m=0인 경우, c₁(0)H₁(0), c₁(1)H₁(2),c₁(2)H₁(4), c₂(0)H₂(0), c₂(1)H₂(2),c₂(2)H₂(4)로 이루어진 행렬을 가상 다중 안테나 기법에 사용되는 채널 응답 행렬로 간주하여 신호를 검출한다.

도 6b는 도 5의 S510 단계의 구체적인 다른 일례를 나타내는 흐름도로서, 하나의 송신 기기가 N_c개의 수신 기기에게 다중 안테나 기법을 적용하여 신호를 송신하고, 각 수신 기기가 신호를 검출하는 과정을 나타낸다. 즉, 도 3의 기기 A(300)가 송신 기기이며, 기기 B(310, 320)가 수신 기기인 경우이다. 여기서, 적용되는 다중 안테나 기법의 예로는 채널을 선보상(pre-compensation)하는 프리코딩(pre-coding) 기법을 들 수 있다. S510 단계는 도 6b 및 도 3을 참조하면, 다음의 단계를 포함한다.

S610 단계에서, 기기 A(300)가 송신 기기가

,

으로 이루어진 채널 응답 행렬

을 산출한다. 산출 과정은 다양한 채널 추정 알고리듬이 있으나, 이에 대한 설명은 생략한다.

S612 단계에서, 기기 A(300)가 채널 응답 행렬

을 기초로, N_c(=2)개의 심볼에 대해 채널에 의한 영향을 선보상하는 프리코딩을 수행하여 (G=3)개의 심볼을 생성한다. 프리코딩 과정은 수학식 11로 표현될 수 있다.

여기서, F(m)은 G×N_c인 프리 코딩 행렬이고, 기본적으로

,

으로 이루어진 채널 응답 행렬

을 기초로 산출되며, 자세한 내용은 후술한다. X(m)은, N_c×1인 벡터로서, m번째 그룹에 속하는 기기 B(310, 320)에 전송할 데이터 중 m번째 그룹에 해당되는 전송 심볼 X_1m, X_2m로 이루어진다. 즉, 수학식 11을 통하여 G(=3)개의 프리코딩된 심볼로 이루어진 Z(m)이 산출된다.

S614 단계에서 기기 A(300)가 상기 프리코딩된 심볼 각각을 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 기기 B(310, 320)에게 송신한다.

S616 단계에서, 기기 B(310)는 수신된 OFDM 심볼에 포함된 G개의 부채널의 수신 신호를 합산하여 전송 심볼 X_1m 검출하고, 기기 B(320)도 마찬가지의 신호처 리를 수행하여 X_2m을 검출한다.

한편,

에 해당되는 채널과

에 해당되는 채널이 서로 상관도가 클수록 다중 안테나 기법에 의해 얻을 수 있는 효과가 적을 수 있기 때문에, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 채널을 랜덤화 하는 과정을 도 6b에 더 부가할 수 있다. 이 경우, S610 단계는 상기 기기 A(300)가 F(m)을 산출함에 있어서,

을 그대로 이용하는 것이 아니라,

의 각 엘리먼트에 채널을 랜덤화하는 가중치를 곱한 후, 곱한 결과를 기초로 F(m)을 산출한다. 나머지 과정은 상술한 바와 동일하다.

이러한 본 발명의 개념을 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에 적용할 수 있으며 이 경우 타겟 기지국, 인접 기지국, 타겟 단말, 셀 경계의 단말 및 인접 셀의 단말 등이 상술한 기기 A 또는 기기 B에 해당된다. 본 명세서에서는 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에 적용한 7가지의 실시예를 예시적으로 설명하여 본 발명의 기본적인 개념을 구체적으로 설명하고자 한다. 한편, 본 발명은 여러 가지 다중 안테나 기법을 이용하여 후술할 7가지 실시예 말고도 다양한 형태로 구현될 수 있으므로 본 발명에 의한 가상 다중 안테나 방법은 여기서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이 7가지 실시예는 상/하향 링크의 기지국에서 이루어지는 가상 MIMO 기법과 하향 링크의 단말에서 이루어지는 가상 MIMO 기법으로 대별된다.

첫 번째 실시예는 상향 링크의 기지국에서의 가상 SDMA 기법이고, 두 번째 실시예는 상향 링크의 기지국에서 셀 경계에 있는 다중 사용자의 간섭을 제거하는 가상 MIMO 검출 기법이다. 세 번째 실시예는 상향 링크의 기지국에서의 가상 스마트 안테나 기법이다. 네 번째 실시예는 상향 링크 기지국에서 셀 경계에 있는 다중 사용자의 간섭을 제거하는 가상 스마트 안테나 기법이며, 다섯 번째 실시예는 하향 링크의 기지국에서의 선보상을 적용한 가상 SDMA 기법이다. 위 다섯 가지의 실시예는 모두 기지국에 적용할 수 있는 가상 MIMO 기법으로서 셀 내의 다중 사용자 간섭 또는 셀 경계 지역에서의 셀 간 다중 사용자의 간섭을 줄이거나 SDMA를 수행하기 위해 사용된다. 여섯 번째 실시예는 하향 링크의 단말에서의 가상 MIMO 검출 기법이고, 일곱 번째 실시예는 하향 링크의 단말에서의 가상 스마트 안테나 기법이다. 여섯 번째 실시예 및 일곱 번째 실시예는 모두 단말에 적용할 수 있는 가상 MIMO 기법으로서 주파수 재사용 계수가 1인 셀룰라 시스템에서 셀 간의 간섭을 줄이기 위해 사용된다.

그리고, 이러한 실시예들에, 채널 응답 행렬의 각 엘리먼트에 채널 응답을 독립적으로 변형하는 가중치를 곱하는 과정을 더 추가하여, 가상 SDMA 기법 또는 가상 MIMO 검출 기법의 적용시 더 우수한 성능을 획득할 수 있는 실시예도 부가적으로 설명한다. 즉, 가중치가 반영된 채널 응답 행렬을 기초로 다중 안테나 기법을 적용함으로써, 더 우수한 효과를 얻을 수 있다.

도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 나타내는 흐름도로서, 셀 내 다중 사용자의 신호를 가상 SDMA 기법을 적용하여 검출하는 실시예를 나타낸다. 도 7b는 도 7a의 실시예 를 설명하기 위한 주파수 영역 자원 할당 구조를 나타낸다.

S700 단계에서, 셀 내의 N_c개의 단말은 OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성한다. 여기서, Nc, G는 Nc≤G의 관계를 이룬다.

S702 단계에서, 상기 각 단말은 전송 심볼을 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 기지국으로 송신한다.

S704 단계에서, 기지국이 수학식 1로 주어지는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호에 포함된 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 SDMA 기법을 적용하여, 원하는 사용자(desired user)의 단말에서 전송한 신호를 검출한다. 한편, 가상 SDMA 기법을 수행하는 과정에서 채널 응답 값이 필요하므로 S704 단계는 채널 추정 과정을 포함한다.

수학식 1에서, X₁(k)과 i≠1인 X_i(k)은 원하는 사용자의 단말에서 송신된 전송 심볼, i 번째 간섭 사용자(Interference User)의 단말에서 송신된 전송 심볼을 각각 나타낸다. 또한, H_i(k)는 i 번째 단말과 기지국 사이에 형성된 채널의 주파수 응답을 나타내며, N_w(k)는 평균이 0이고 분산이 σ²인 AWGN을 나타낸다. 한편, G개의 부채널의 수신신호는 수학식 2로 표현되며, Y(m),

, X(m), 및 N _w(m)는 각각 수학식 3 내지 수학식 6과 같이 표현된다. 또한, 수학식 4에서

의 i번째 열 벡 터인

는 i번째 단말과 기지국 사이에 형성된 m번째 그룹의 채널 응답을 나타내며 수학식 8과 같이 주어진다. 수학식 4에서

벡터가 서로 독립적이라고 가정하면, S704 단계에서

행렬을 이용하여, 선형 검출(linear detection) 기법 또는 비선형 검출 기법을 이용하여 원하는 신호를 검출할 수 있다. 여기서, 선형 검출 기법의 예로는 최소 자승(Least Square : LS) 기법, 최소 평균 자승 오차(Minimum Mean Square Error : MMSE) 기법을 들 수 있으며, 비선형 검출 기법의 예로는 병렬 간섭 제거(Parallel Interference Cancellation : PIC) 기법, 순차 간섭 제거(Successive Interference Cancellation : SIC) 기법 및 최우(Maximum Likelihood : ML) 기법을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

수학식 12는 선형 검출 방법을 나타낸다.

여기서, m번째 자원의 가중치 행렬 W(m)는 N_c×G 행렬로 최소 자승 기법의 경우 수학식 13으로 최소 평균 자승 오차 기법의 경우 수학식 14로 각각 표현된다.

여기서, 기호 '

'는 의사 역(pseudo inverse) 행렬을 의미하고, 기호 '

'는 켤레 전치(conjugate transpose) 행렬을 나타내며, σ²은 송신전력이 1일 때의 잡음 전력을 나타낸다. LS 기법은 잡음을 고려하지 않고 채널 응답의 의사 역행렬을 구하여 간섭신호를 널링(Nulling)하는 기법이며, MMSE 기법은 잡음까지 고려하여 복조신호가 최대 신호대 잡음비를 갖도록 하는 기법이다. 수학식 13, 14와 같이 구한 가중치 행렬 W(m) 중 i번째 행 벡터는 i번째 사용자의 신호를 남기고 다른 사용자의 신호를 제거하는 정보를 갖는다. 그러므로, i번째 사용자의 신호가 검출 대상인 신호라면, i번째 행벡터와 수신신호 벡터 Y(m)의 곱을 통하여 타겟 사용자 신호의 검출이 가능하며, 간섭 사용자의 신호도 동시에 검출해야 하는 경우에는 수학식 13, 14에서 구해진 가중치 행렬과 수신신호 벡터 Y(m)의 곱을 통하여 N_c개의 사용자 신호 모두를 검출할 수도 있다.

또한, 비선형 검출 기법 중 일례인 ML 기법에 의할 경우의 신호 검출 방법은 수학식 15과 같이 주어진다.

여기서,

은 i번째 사용자가 m번째 그룹의 부채널에 실을 수 있는 전송 심볼을 나타낸다.

한편, 기지국의 수신신호는 여러 단말에서 송신되어 각 채널을 경유한 신호 들의 합으로 이루어지며, 상기 경유한 신호들 간에는 심볼 타이밍 옵셋이 발생된다.그러나, 이러한 경우에도 심볼 타이밍 옵셋으로 인한 주파수 영역상의 위상 회전 성분이 채널 추정 단계에서 채널 응답과 함께 추정되기 때문에 심볼 타이밍 옵셋으로 인한 성능 열화는 발생되지 않는다.

도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 나타내는 흐름도로서, 셀 경계 지역의 다중 사용자의 신호를 가상 MIMO 검출 기법을 적용하여 검출하는 실시예를 나타낸다. 도 8b는 도 8a의 실시예를 설명하기 위한 주파수 영역 자원 할당 구조를 나타낸다. 본 실시예는 기지국이 수신한 신호 중 인접 셀의 간섭 신호와 셀 내의 사용자의 신호를 가상 MIMO 검출 기법을 이용하여 분리하는 것으로, 그 과정은 도 8a를 참조하면 다음과 같다.

S800 단계에서, N_c개의 단말은 OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성한다.

S802 단계에서, 상기 각 단말은 전송 심볼을 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 송신한다.

S804 단계에서, 기지국이 수학식 1로 주어지는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호에 포함된 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 SDMA 기법을 적용하여, 원하는 단말에서 전송한 신호를 검출한다. 가상 SDMA 기법을 적용하는 과정은 채널 응답 값을 필요로 하므로, S804 단계는 채 널 추정 과정을 포함한다. 도 8a의 실시예와 도 7a의 실시예의 차이점은 한 그룹내 N_c개의 단말이 셀 경계 지역에 위치한 단말이라는 점, 기지국이 인접 셀에 할당된 동일 그룹에 속하는 자원을 사용하는 단말의 채널 응답까지 추정해야 하는 점이며, 다른 수학적인 부분은 도 7a의 실시예와 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

도 9a는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 나타내는 흐름도로서, 셀 내 다중 사용자의 신호를 가상 스마트 안테나 기법을 적용하여 검출하는 실시예를 나타낸다. 도 9b는 도 9a의 실시예를 설명하기 위한 주파수 영역 자원 할당 구조를 나타낸다. 본 실시예는 기지국에서 다중 사용자에 의한 간섭을 제거하거나 다중 사용자의 신호를 동시에 복조하기 기법이다. 본 실시예를 적용하기 위한 자원 할당 방법은 클러스터 타입 자원 할당 방법이 바람직하다. 본 실시예는 도 9a를 참조하면 다음과 같다.

S900 단계에서, 셀 내의 N_c개의 단말은 OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성한다.

S902 단계에서, 상기 각 단말은 전송 심볼을 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 기지국으로 송신한다.

S904 단계에서, 기지국이 수학식 1로 주어지는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호에 포함된 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 스마트 안테나 기법을 적용하여, 원하는 단말에서 전송한 신호를 검 출한다. 신호 검출은 가상 스마트 안테나 기법의 가중치 벡터 w(m)를 산출하여 수학식 16과 같이 원하는 신호

를 검출한다.

S904 단계의 가중치 벡터 산출 방법의 예로는, 훈련 신호(training signal) 기반의 기법과 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법을 들 수 있다. 훈련 신호 기반의 기법은 심볼 타이밍 옵셋 추정이 필요 없으나 훈련신호에 따른 오버헤드가 발생된다는 단점이 있다. 이러한 훈련 신호 기반의 기법의 예로는 최소 평균 자승(Least Mean Square : LMS) 기법, 재귀 최소 자승(Recursive Least Square : RLS) 기법 및 표본 행렬 역변환(Sample Matrix Inversion : SMI) 기법을 들 수 있다. 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법은 심볼 타이밍 옵셋의 추정이 필요하며, 이러한 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법의 예로는 널(null)-스티어링(steering) 기법 및 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 기법을 들 수 있다. 한편, 본 명세서에서는, 훈련 신호 기반의 기법에 대한 설명은 편의상 생략하고, 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법 중 일부 기법을 설명한다.

도 9c는 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법이 사용되는 S904 단계를 구체화하는 흐름도이다.

S910 단계에서, 기지국은 상기 G개의 부채널의 수신신호로 이루어진 벡터의 자기상관행렬 R(m)을 추정한다. 클러스터 타입의 자원 할당 방식을 사용한 경우, 수학식 4의 i 번째 열 벡터

는 수학식 17로 표현된다.

여기서, H_i(J_mg)는 심볼 타이밍 옵셋이 발생하지 않은 경우의 채널 응답 값을 나타내며, a(δ_i)는 심볼 타이밍 옵셋 δ_i에 의하여 형성된 스티어링 벡터를 나타내다. 또한, ⓧ는 하다마드(Hadamard) 곱을 나타낸다. 준 정칙(quasi-static) 페이딩 채널을 가정하면 m번째 그룹의 수신 신호 벡터의 자기 상관 행렬 R(m)은 수학식 18과 같이 주어진다.

여기서, R _x(m)은 송신 신호 벡터의 자기 상관 행렬을 나타내는데, 다중 사용자의 송신신호 간의 상관성이 없고, 각 사용자의 송신신호가 동일한 평균전력σ_x ²을 갖는다면, R _x(m)는 σ_x ² I _Nc로 주어지고 R(m)는 수학식 19와 같이 간략화된다.

즉, 수학식 19에 의한 추정 방식은, 심볼 타이밍 옵셋이 수신신호에 미치는 영향이 인접 부반송파간 위상 회전으로 나타나는 특성을 이용하여, 상기 자기상관 행렬을 추정하는 방식이다.

S912 단계에서, 기지국은 단말 간 심볼 타이밍 옵셋을 추정한다. 심볼 타이밍 옵셋 추정 방법은, ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique) 기법과 같이, 기존의 스마트 안테나 기법에 적용 가능한 다양한 DoA(Direction of Arrival) 추정 기법을 적용하는 방법이 있다. 그러나, 본 명세서에서는, 편의상, 부공간 기반의 방식 중 MUSIC(multiple signal classification) 방식을 기반으로 하는 추정 방식을 설명하고 나머지 추정 방법에 대한 설명은 생략한다.

MUSIC 방식은 G가 N_c보다 큰 경우에 수학식 19와 같은 MUSIC 스펙트럼에서 심볼 타이밍 옵셋 δ를 변화시키며 피크치의 위치를 찾음으로써 심볼 타이밍 옵셋을 추정한다.

여기서, 각 사용자 신호 간에 상관성이 없는 경우에 잡음 공간의 고유벡터로 구성된 G×(G-N_c) 행렬 V(m)은 [q _Nc(m),…, q _G _-1(m)]으로 표현되며, q _j(m)은 잡음의 분산인 σ²에 가까운 R(m)의 고유치(eigenvalue)에 해당되는 j번째 잡음 부공간을 의미한다. 심볼 타이밍 옵셋에 의한 스티어링 벡터 a(δ_i)는 잡음 부공간 q _j(m)에 거의 직교한다. 이러한 직교성으로 인해, δ=δ_i가 되는 심볼 타이밍에서 수학식 20의 분모가 최소화되고 결과적으로 P_m(δ)는 피크치를 갖는다. 각 사용자 신호 간에 상관성이 없고 G가 N_c보다 크면 수학식 20의 P_m(δ)는 N_c개의 피크치를 갖는다.

S914 단계에서, 상기 추정된 자기상관행렬 및 심볼 타이밍 옵셋을 기초로 산출된 가상 스마트 안테나의 가중치를 이용하여 원하는 신호를 검출한다.

S914 단계에서의 가중치 산출 방법의 일예로 널-스티어링 기법을 설명한다. N_c개의 다중 사용자로부터 수신되는 OFDM 신호들의 심볼 타이밍 옵셋을 기지국이 추정하였다고 가정하면, 널-스티어링 기법의 가중치 벡터는 수학식 21로 주어진다.

여기서, G×1 벡터인 e와 G×N_c 행렬인 P는 각각 e=[1, 0, …, 0]와 P=[a(δ₁), …, a(δ_Nc)]로 주어진다. 상기 널-스티어링 기법에서 요구되는 심볼 타이밍 옵셋 δ_i는 S912 단계에서 얻어지는 값이다.

가중치 산출 방법의 다른 일례로 MVDR 기법을 설명한다. 원하는 수신 신호의 전력을 1로 하는 구속조건(constraint condition) 하에서 신호대 간섭잡음비(SINR)를 최대화하는 가중치 벡터는 수학식 22와 같이 평균 수신 전력의 최소화 문제를 풀어냄으로서 구할 수 있다.

여기서, 심볼 타이밍 옵셋은 S912 단계에서, 자기 상관 행렬은 S910 단계에서 얻어지는 값이다.

도 10a는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 나타내는 흐름도로서, 셀 경계에 있는 다중 사용자의 간섭을 제거하는 가상 스마트 안테나 기법의 실시예를 나타낸다. 도 10b는 도 10a의 실시예를 설명하기 위한 주파수 영역 자원 할당 구조를 나타낸다. 본 실시예는 기지국에서 수신된 신호 중 인접 셀의 간섭 신호와 셀 내의 사용자의 신호를 가상 스마트 안테나를 이용하여 분리하는 것을 나타낸다. 본 실시예는 도 10a를 참조하면 다음과 같다.

S1000 단계에서, 셀 경계에 있는 N_c개의 단말은 OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성한다.

S1002 단계에서, 상기 각 단말은 전송 심볼을 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 기지국으로 송신한다.

S1004 단계에서, 기지국이 수학식 1로 주어지는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호에 포함된 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 스마트 안테나 기법을 적용하여, 원하는 단말에서 전송한 신호를 검출한다. 신호 검출은 가상 스마트 안테나 기법의 가중치 벡터 w(m)를 산출하여 수학식 16과 같이 원하는 신호

를 검출한다.

도 10a의 실시예와 도 9a의 실시예의 차이점은 한 그룹내 N_c개의 단말이 셀 경계 지역에 위치한 단말이라는 점, 기지국이 인접 셀에 할당된 동일 그룹에 속하는 자원을 사용하는 단말의 채널 응답까지 추정해야 하는 점이며, 다른 수학적인 부분은 도 9a의 실시예와 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

이상, 본 발명의 일실시예인 상향 링크의 기지국에서 사용 가능한 가상 다중 안테나 기법으로 가상 SDMA 기법과 가상 스마트 안테나 기법을 설명하였다. 여기서, 가상 SDMA 기법은 도 4a 내지 도 4c와 같은 모든 자원 할당 방법을 사용할 수 있으며, 콤 타입과 랜덤 타입의 자원 할당 방법을 사용하는 경우 다이버시티 이득까지 얻을 수 있다. 또한, 셀 내 심볼 동기가 이루어지지 않은 경우에도 채널 추정 과정에서 심볼 타이밍 옵셋에 의한 위상 회전이 추정되므로 성능 열화가 발생하지 않는 방법이다. 그리고, 가상 스마트 안테나 기법은 셀 내 또는 셀 경계지역의 다중 사용자간 심볼 타이밍 옵셋을 추정한 후 가상으로 빔을 형성해 다중 사용자의 간섭을 제거하는 기법으로서, 클러스터 타입의 자원 할당 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 가상 SDMA 기법 및 가상 스마트 안테나 기법 모두 다중 사용자의 간섭 제거가 가능하며 다중 사용자의 동시 복조도 수행할 수 있는 방법이다.

도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크 에서의 가상 다중 안테나 방법을 나타내는 흐름도로서, 하향 링크의 기지국에 적용하는 가상 SDMA 기법의 일실시예를 나타낸다. 도 11b는 도 11a의 실시예를 설명하기 위한 주파수 영역 자원 할당 구조를 나타내며, 도 11c는 기지국에서 수행하는 프리코딩 과정을 설명하기 위한 도면이다.

하향 링크의 경우에도 상향 링크와 유사하게 가상 SDMA 기법을 적용할 수 있으며, 그 진행 순서는 도 11a를 참조하면 다음과 같다.

S1100 단계에서, 기지국이 OFDM 심볼의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성한다.

S1102 단계에서, 상기 기지국이 N_c개의 단말과 상기 기지국 간의 상기 G개의 부채널에 대한 채널 응답 행렬

을 산출한다.

S1104 단계에서, 상기 기지국이 상기 채널 응답 행렬

을 기초로, 수학식 11과 같이 N_c개의 심볼을 프리 코딩하여 하향링크 채널에 대한 영향을 선보상한다.

S1106 단계에서, 상기 기지국이 G개의 프리코딩된 심볼을 각각의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼로 송신한다. 하향 링크를 통과한 후 다중 사용자 수신신호로 구성된 벡터 U(m)는 수학식 24와 같이 주어진다.

여기서, m번째 그룹의 송신 신호 벡터 Z(m), m번째 그룹의 다중 사용자 수신 신호 벡터 U(m)은 수학식 25로 주어진다.

m번째 그룹의 g번째 송신신호 Z(J_mg)는 선보상된 N_c개의 신호가 더해진 신호를 나타내며, U_i(m)은 m번째 그룹의 I번째 사용자의 수신신호를 나타낸다. 수학식 25에서

를 단위행렬로 만드는 F(m) 행렬을 선택함으로써 하향 링크에서 가상 SDMA 기법을 적용할 수 있다. 이러한 F(m) 행렬은 ZF(Zero Forcing) 기법, 직교화(Orthogonalization) 기법, DPC(Dirty Paper Coding) 기법, THP(Tomlinson-Harashima Precoding) 기법 등을 포함하는 선형/비선형 기법을 통하여 획득될 수 있다. 일예인 ZF 기법을 이용하는 경우 F(m) 행렬은 수학식 26으로 주어진다.

즉, m번째 그룹에 해당되는 채널 계수 행렬

의 의사역행렬 또는 역행렬로 프리코딩함으로써 하향 링크의 기지국에서 가상 SDMA 기법을 수행할 수 있다.

S1108 단계에서, 상기 각 단말이 G개의 부채널의 수신신호를 합산하여 신호를 검출한다.

본 실시예에서 콤 타입 또는 랜덤 타입의 자원 할당 방법을 사용하는 경우에 는 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

도 12a는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 나타내는 흐름도로서, 하향 링크의 단말에 적용할 수 있는 가상 MIMO 검출 기법의 일실시예를 나타낸다. 도 12b는 도 12a의 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 12b를 참조하면, 주파수 재사용 계수가 1인 셀룰러 시스템에서 단말이 셀 경계 지역에 있을 경우 인접 셀에서 송신하는 신호와 원하는 셀에서 송신하는 신호 간의 간섭이 발생하게 된다. 이 경우 도 7a의 실시예에서 설명한 상향 링크의 기지국에 적용하는 가상의 SDMA 기법과 유사하게 자원을 구성하는 채널 주파수 응답의 공간적 특성을 이용한 가상 MIMO 검출 기법으로 셀 간 간섭을 제거할 수 있다.

도 12a를 참조하여 본 실시예를 설명하면 다음과 같다.

S1200 단계에서, Nc 개의 기지국이 동일한 그룹화 방식으로 OFDM 심볼의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성한다.

S1202 단계에서, 상기 각 기지국이, 자신의 셀에 속하는 단말로 전송할 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 송신한다.

S1204 단계에서, 단말이 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상 안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 SDMA 기법을 적용하여 상기 단말이 속하는 셀로부터 송신된 신호를 검출한다.

본 실시예는 수학적인 면에서 도 7a와 유사하며, 그 차이점은 본 실시예에서 N_c는 인접한 다중 셀의 수를 나타내며,

는 i 번째 기지국과 단말 사이의 채널 응답을 나타낸다. 이하 수학적 부분은 도 7a의 실시예에 기술된 내용과 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

도 13a는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법을 나타내는 흐름도로서, 하향 링크의 단말에 적용할 수 있는 셀 간 간섭을 제거할 수 있는 가상 스마트 안테나 기법의 일실시예를 나타낸다. 도 13b는 도 13a의 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 13b를 참조하면, 주파수 재사용 계수가 1인 셀룰러 시스템에서 셀 경계에 있는 단말이 수신하는 신호에는 각 기지국 신호의 전송 지연으로 인한 심볼 타이밍 옵셋이 발생된다. 이러한 특성을 이용하여, 도 9a의 실시예와 유사하게 가상 스마트 안테나 기법을 각 단말에 적용할 수 있다.

도 13a를 참조하여 본 실시예를 설명하면 다음과 같다.

S1300 단계에서, N_c개의 기지국이, 동일한 그룹화 방식으로, OFDM 심볼의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성한다.

S1302 단계에서, 상기 각 기지국이, 자신의 셀에 속하는 단말로 전송할 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 송신한다.

S1304 단계에서, 각 단말이 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상 안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 스마트 안테나 기법을 적용하여 상기 단말이 속하 는 셀로부터 송신된 신호를 검출한다.

본 실시예는 수학적인 면에서 도 9a와 유사하며, 그 차이점은 본 실시예에서 N_c는 인접한 다중 셀의 수를 나타내며,

는 i 번째 기지국과 단말 사이의 채널 응답을 나타낸다. 이하 수학적 부분은 도 9a의 실시예에 기술된 내용과 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

이하, OFDM 기반 셀룰러 시스템의 가상 다중 안테나 방법에 대해 7가지 실시예로 나타내었다.

한편, 각 채널 간에 상관도가 적을수록 본 발명에 의한 효과가 커지는 것이 일반적이다. 즉, 한 그룹 내의 부채널의 채널 응답이 기기 간에 서로 상관이 있는 경우, 본 발명에 따른 가상 SDMA 기법 또는 가상 MIMO 검출 기법은 최대의 다이버시티 이득을 얻지 못하거나 간섭 신호를 효과적으로 제거하지 못할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 일실시예는 상술한 실시예들에 대해 채널 랜덤화 하는 과정을 더 포함하여 본 발명의 효과를 극대화할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 일실시예는 VSR(Virtual Signature Randomizer) 기법을 이용하는 실시예로서, 송수신단에서 전송 심볼 또는 추정된 채널 응답 값에 소정의 가중치를 곱해줌으로써 각 기기 간의 채널응답을 독립적으로 만든다. 이 방법은 송수신단에서 물리적 채널 응답 자체를 기초로 가상 다중 안테나 기법을 적용하는 것이 아니라, 가중치가 반영된 채널 응답을 기초로 가상 다중 안테나 기법을 적용하는 방법이다.

도 14a는 본 발명의 일실시예에 따른 VSR 기법 및 가상 다중 안테나 기법을 사용하는 OFDM 셀룰러 시스템을 나타내는 블록도이다. 즉, 도 14a은 본 발명의 일실시예에 따른 OFDM 셀룰러 시스템에 VSR 기법을 적용하여 채널 응답을 랜덤화하는 과정을 나타낸다. 1명의 간섭 기기의 간섭 신호가 포함되는 시스템에서 1명의 타겟 기기에서 송신된 신호를 검출하는 것을 전제하고, 도 14a를 참조하여, 본 실시예를 설명한다.

도 14a를 참조하면, 본 실시예에 따른 OFDM 셀룰러 시스템도 도 1과 마찬가지로, 전송 심볼 생성부(1400), OFDM 심볼 생성부(1410) 및 OFDM 심볼 전송부(1420)를 포함하는 송신단과 OFDM 심볼 수신부(1430), OFDM 심볼 복조부(1440) 및 데이터 검출부(1450)를 포함하는 수신단으로 이루어진다.

전송 심볼 생성부(1400)는 도 1a의 전송 심볼 생성부(100)과 마찬가지로 각 부 반송파에 따른 채널(부채널)에 실릴 전송 심볼들을 생성한다. 본 발명에 따른 그룹화 과정으로 G개의 부채널로 구성된 그룹이 M개가 생성되었다고 가정하여 설명한다. 이 경우, 전송 심볼 생성부(1400)는 하나의 OFDM 심볼을 위해 전송 심볼열인 X₀, X₁, …,X_M _-1을 생성한다.

OFDM 심볼 생성부(1410)는 X₀, X₁, …,X_M _-1이라는 정보를 포함하는 OFDM 심볼을 생성한다. OFDM 심볼 생성부(1410)가 도 1의 OFDM 심볼 생성부(110)와 다른 점은 VSR(1412) 및 스크램블러(1413)을 더 포함하는 것이다. 여기서, 스크램블러(1413)는 셀룰러 환경에서 셀 간 신호의 랜덤화를 위하여 미리 정해진 스크램블링 코드를 곱해주는 블록이므로, 셀룰러 시스템에 적용되지 않거나 스크램블링이 필요없는 시스템인 경우에는 OFDM 심볼 생성부(1410)에서 생략 가능하다. 즉, 본 실시예에 따르면, 스크램블러 블록의 코드와 VSR 블록의 가중치를 채널 응답에 반영하여 SDMA 복조 또는 가상 MIMO 검출을 수행할 수 있다.

나머지 블록인 S/P(1411), IFFT(1414), P/S(1415) 및 보호구간 삽입부(1416)의 기능 및 작용은 도 1의 S/P(111), IFFT(112), P/S(113) 및 보호구간 삽입부(114)와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

VSR(1412)은 할당받은 채널 랜덤화 코드를 각 자원(부반송파)에 실릴 전송 심볼에 곱하는 역할을 한다. 도 14a에서는 VSR(1412)은 스크램블러(1413)의 앞단에 위치하는 것으로 표현하였지만 스크램블러(1413)의 뒷단에 위치하여도 무방하다. 여기서, 상기 할당받은 채널 랜덤화 코드는 상술한 바와 같이 채널을 랜덤화하는 가중치의 열을 나타낸다. 도 14a의 실시예에서 타겟 사용자는 c₀, c₁,…, c_G _- ₁라는 채널 랜덤화 코드를 할당 받고, 간섭 사용자는 c₁₀, c₁₁,…, c_1G _- ₁라는 채널 랜덤화 코드를 할당받은 것으로 가정한다. VSR(1412)는 각 자원(부반송파)에 실릴 전송 심볼인 X₀, X₁, …,X_M _-1, X₀, X₁,…,X_M _-1, …, X₀, X₁,…,X_M _- ₁각각에 채널 랜덤화 코드 C₀,…,C₀, C₁,…,C₁,…,C_G-1,…,C_G-1을 곱한다. 도 14a에서는 콤 타입의 자원 할당 방식을 사용한 경우이고, 사용자 각각의 모든 그룹은 동일한 채널 랜덤화 코드를 사용한다고 가정한다. 다만, 본 발명은 다른 자원 할당 방식을 사용하거나 M개의 그룹 각각이 다른 채널 랜덤화 코드를 사용하여도 무방하다.

수학식 27은 VSR(1412)에서 사용되는 가중치의 예를 나타낸다.

여기서, c_i(n)은 i번째 사용자의 n번째 자원에 곱해지는 가중치를 나타내며, rand(i,n)은 0 부터 8까지의 임의의 값을 갖는다. 즉, C₀, C₁,…,C_G-1은 수학식 27을 이용한다면 c₁(0), c₁(1), …, c₁(G-1)의 값을 갖는다. 수학식 27에서는 8-PSK(Phase Shift Keying)의 가중치를 예를 들고 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

스크램블러(1413)는 입력된 심볼 각각에 스크램블링 코드 S_n을 곱한다. 도 14a에서 간섭 사용자에는 스크램블링 코드 S₁ _,n이 할당된 것으로 가정한다.

OFDM 심볼 전송부(1420) 및 OFDM 심볼 수신부(1430)은 도 1의 OFDM 심볼 전송부(1420) 및 OFDM 심볼 수신부(1430)과 기능과 작용 면에서 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 14a에는, 수신단과 타겟 기기간의 주파수 상의 채널 응답 값을 H_n으로 표기하였고, 수신단과 간섭 기기간의 주파수 상의 채널 응답 값을 H_1,n으로 표기하였다.

OFDM 심볼 복조부(1410)는 X₀, X₁, …,X_M _-1에 대응되는 신호인

를 검출하여 데이터 검출부(1450)에 제공한다. OFDM 심볼 복조 부(1440)가 도 1의 OFDM 심볼 복조부(140)와 다른 점은 디스크램블러(1444) 및 VSR 복호화부(1447)을 더 포함하고, 설명을 간단히 하기 위하여 동기&채널추정부(146) 대신 채널추정부(1445)가 존재하는 것이다. 또한, 본 발명의 가상 다중 안테나 기법에 따른 신호 검출이 수행되는 SDMA 블록(1446)이 등화기(144) 대신 존재하는 것도 다르다.

여기서, 디스크램블러(1413)는 스크램블러(1413)의 역 과정을 수행하고, VSR 복호화부(1447)는 채널추정부(1445)에 의해 타겟 사용자의 채널 응답이 추정된 결과 값에 송신단에서 곱한 채널 랜덤화 코드를 곱하고 SDMA 블록(1446)으로 제공한다.

VSR 복호화부(1447)의 출력으로서, 가상 SDMA 복조 또는 가상 MIMO 검출에 사용되는 채널 행렬

은 수학식 28과 같이 주어진다.

여기서,

는 i번째 사용자의 채널 응답을 나타내며 도 14a를 참조하면, [H_mC₀, H_M ₊ _mC₁,…,H_M _(G-1)+ _mC_G _-1]^T이에 해당된다. 물리적 채널이 변하지는 않았지만, 상기 곱하여진 가중치를 포함한 채널 응답을 이용하여 SDMA 복조 또는 가상 MIMO 검출을 수행하므로 가중치까지 곱해진 성분을 채널로 간주할 수 있게 된다. 그러므로, 한 그룹내에 속하는 부반송파 채널 응답, H_i(J_mg)이 일반적으로 서로 유사하게 되는 클러스터 타입의 자원 할당 방식을 사용하는 경우에는 다이버시티 이득을 얻을 가능성이 적지만, 이러한 클러스터 타입의 자원 할당 방식을 사용한 가상 다중 안테나 기법에 VSR 과정을 추가한다면우 한 그룹의 채널 응답 c_i(J_mg)H_i(J_mg)이 서로 독립적이게 되어 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

결과적으로, SDMA 블록(1446)은, 랜덤화된 채널을 통과한 각 사용자 신호의 합으로 구성된 신호로부터 원하는 신호를 검출하는 셈이며, 검출 결과로서

를 출력한다.

나머지 블록인 보호구간 제거부(1441), S/P(1442), FFT(1443) 및 P/S(1448)은 도 1의 보호구간 제거부(141), S/P(142), FFT(143) 및 P/S(145)과 기능 및 작용면에서 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 14b는 도 11a의 실시예에 VSR과정을 추가한 실시예를 나타내는 블록도이다. 기지국이 채널 응답의 영향을 선보상하여 생성한 OFDM 심볼을 Nc개의 사용자 단말에게 전송하면, 각 사용자 단말이 원하는 신호를 검출하는 것이다.

도 14b를 참조하면, 본 실시예에 따른 OFDM 셀룰러 시스템도 도 1과 마찬가지로, 전송 심볼 생성부(1500_1, 1500_2,…,1500_N_c), OFDM 심볼 생성부(1510) 및 OFDM 심볼 전송부(1520)를 포함하는 송신단과 OFDM 심볼 수신부(1530), OFDM 심볼 복조부(1540) 및 데이터 검출부(1550)를 포함하는 수신단으로 이루어진다. 여기서, 송신단은 기지국의 송신단을 의미하고, 수신단은 타겟 사용자 단말을 의미하며 타겟 사용자 단말은 사용자 인덱스 I=1의 값을 갖는 것을 전제하여 설명한다.

전송 심볼 생성부(1500_1, 1500_2,…,1500_N_c) 각각은 각 사용자 단말에게 전송할 전송 심볼을 생성한다. 예컨대, 전송 심볼 생성부(1500_i)는 X_i0, X_i1,…, X_1M _-1을 생성한다. VSR(1512_1, 1512_2,…,1512_N_c)는 각 사용자에게 할당된 채널 랜덤화 코드를 입력된 전송 심볼에 곱한다. 콤 타입의 자원 할당 방식을 사용한 경우 VSR(1512_i)의 출력의 예로는 c_i(0)X_i0, c_i(0)X_i1,…, c_i(0)X_1M-1,c_i(1)X_i0, c_i(1)X_i1,…, c_i(1)X_1M-1, … c_i(G-1)X_i1,…, c_i(G-1)X_1M- ₁를 포함하는 벡터이다.

스크램블러(1513_i)는 VSR(1512_i)의 출력 각각에 스크램블링 코드 S_n을 곱한다. 한 셀 내 기지국에서 이루어지는 기법이므로 스크램블링 코드는 사용자마다 동일하다.

선보상부(1514)는 각 사용자 단말과 기지국 간의 채널응답인 H_i(k)을 추정한 후, 추정된 결과를 기초로, 입력된 신호를 프리코딩한다. 도 14b의 실시예의 경우에는 VSR(1512_1, 1512_2,…,1512_N_c )을 포함하므로, 채널응답인 H_i(k)에 채널 랜덤화 코드가 곱하여진 결과 값을 기초로, 프리코딩 행렬을 산출하고, 상기 산출된 프리코딩 행렬로 상기 입력된 신호를 프리코딩한다.

수신단은 송신단의 프리코딩 덕택으로 특별한 신호처리 없이도 송신단에서 자신에게 전송한 전송 심볼을 검출할 수 있다. 도 14b의 수신단이 사용자 인덱스 i=1인 사용자 단말의 수신단이고, N_c=G이며, 프리코딩 행렬로 수학식 26을 사용한 경우에 FFT(1543)의 출력은 Y(m)=S_mX_1m+N_m, Y(M+m)=S_M+ _mX_1m+N_M+m,…, Y(M(G-1)+m)=S_M(G-1)+ _mX_1m+_NM(G-1)+m 등의 형태를 갖는다. 따라서, 데이터 검출부(1550)는 디스크램블러(1544)의 출력을 그룹마다 합산하여 데이터를 검출할 수 있다.

한편, 송신단에서의 VSR의 수행여부에 관계없이 수신단에서는 동일한 복조 과정을 수행하면 된다. 즉, 본 실시예는 도 14a에 도시된 VSR 복호화부(1447)를 필요로 하지 않는다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

이러한 본원 발명인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 송수신단에 단일 안테나를 사용하고도 물리적으로 다중안테나 사용하는 것과 유사한 간섭 신호의 제거 효과를 도출할 수 있다. 그러므로 물리적 다중안테나 사용에 따른 하드웨어 복잡도가 증가하지 않으며, 또한 간섭 신호의 제거 성능이 동기 성능에 민감하지 않은 장점이 있다.

본 발명인 상향링크에서의 기지국의 가상 SDMA 기법에 따르면, 효과적인 다중 사용자의 간섭 제거로 인해 셀 전체적인 전파 스펙트럼 효율이 증가된다. 또한, 다중 사용자 수가 그룹을 이루는 부반송파 수보다 적을 경우 다이버시티 이득까지 얻을 수 있어 시스템의 성능도 증가된다.

본 발명인 상향링크에서의 기지국의 가상 MIMO 기법에 따르면, 셀 경계 지역의 간섭 사용자의 신호를 가상 MIMO 기법을 이용하여 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 다중 사용자의 수가 그룹을 이루는 부반송파 수보다 적을 경우 다이버시티 이득까지 얻을 수 있어 시스템의 성능도 증가되며, 동일할 경우 간섭 사용자의 신호를 효과적으로 제거하여 간섭에 의한 성능 열화가 발생하지 않는다.

본 발명인 상향링크에서의 기지국의 가상 스마트 안테나 기법에 따르면, 어레이 이득을 얻을 수 있으며 다중 사용자의 심볼 동기 오차에 따른 성능 열화가 발생하지 않는 장점을 갖는다.

본 발명인 상향링크에서의 기지국의 가상 스마트 안테나 기법에 따르면, 셀 경계지역의 간섭 사용자의 신호를 제거할 수 있으며, 어레이 이득을 얻을 수 있다. 또한, 다중 사용자의 심볼 동기 오차에 따른 성능 열화가 발생하지 않는다는 장점을 갖는다.

본 발명인 하향링크에서의 기지국의 가상 SDMA 기법에 따르면, 선보상을 수행하여 가상 SDMA 기법을 수행함으로써 채널에 의한 성능 열화를 감소시킬 수 있다. 또한, 다중 사용자 수가 그룹을 이루는 부 반송파의 수보다 적을 경우 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

본 발명인 하향링크에서의 단말의 가상 MIMO 검출 기법과 가상 스마트 안테나 기법에 따르면, 주파수 재사용 계수가 1인 경우 인접 셀의 간섭을 효과적으로 제거하여 셀 간 간섭이 발생하지 않는다. 또한, 인접 셀의 신호를 동시에 복조할 수 있어 핸드오프 등에 효과적이다. 또한 채널 상황에 따라 다이버시티 이득과 어레이 이득을 얻을 수 있으며, 심볼 동기 오차에 의한 성능 열화가 발생하지 않는 다는 장점을 갖는다.

본 발명인 VSR 기법을 적용한 가상 다중 안테나 기법에 따르면, 한 그룹에 해당되는 채널 응답을 가상적으로 랜덤하게 변화시켜 채널 간 상관에 따른 성능 열화를 감소시킬 수 있다.

Claims

(a) OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계; 및

(b) 상기 그룹에 속하는 G개의 부채널을 다중 안테나 기법의 다중 채널로 간주하여, 상기 OFDM 심볼의 송수신에 가상적으로 다중 안테나 기법을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 적용하는 다중 안테나 기법은,

공간 다중화 분할 접속(SDMA) 기법, MIMO 검출 기법 및 스마트 안테나 기법을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

(b1) 송신 기기가, Nc 개의 수신 기기와 상기 송신 기기 간의 상기 G개의 부채널에 대한 채널 응답을 추정하는 단계;

(b2) 상기 송신 기기가, 상기 추정된 채널 응답으로 구성된 채널 행렬을 기초로, 상기 G개의 부채널로 전송할 Nc개의 심볼을 프리코딩하여 상기 채널에 대한 영향을 선보상하는 단계; 및

(b3) 상기 송신 기기가, 상기 프리코딩된 Nc개의 심볼을 포함하는 OFDM 심볼을 상기 Nc개의수신 기기에게 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

(b1) Nc개의 송신 기기 각각이 상기 G개의 부채널에 실리는 심볼에 송신 기기 간의 채널을 랜덤화하는 G개의 가중치를 각각 곱하고, 상기 곱하여진 심볼을 포함하는 OFDM 심볼을 송신하는 단계;

(b2) 수신 기기가 상기 Nc 개의 송신 기기와 상기 수신 기기 간의 상기 G개의 부채널에 대한 채널 응답을 추정하고, 상기 추정된 채널 응답 값에 타겟 송신기기에서 사용한 가중치를 각각 곱하는 단계; 및

(b3) 상기 수신 기기가 상기 곱하여진 채널 응답 값을 기초로, 가상 다중 안테나 기법을 적용하여 상기 타겟 송신기기에서 전송하는 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는,

콤 타입, 클러스터 타입 및 랜덤 타입 중 어느 하나를 이용하여 상기 그룹을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 시스템에서의 가상 다중 안테나 방법.
(a) Nc 개의 단말이, 동일한 그룹화 방식으로 OFDM 심볼의 주파수 영역상의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계;

(b) 상기 Nc 개의 단말이, 심볼을 상기 그룹에 속하는 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 기지국으로 송신하는 단계; 및

(c) 상기 기지국이, 상기 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 다중 안테나 기법을 적용하여 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제6항에 있어서,

상기 (b) 단계는 상기 Nc개의 단말이, 상기 심볼에 상향 링크 채널을 랜덤화하는 G개의 가중치를 각각 곱하여 상기 곱하여진 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하는 단계를 포함하고,

상기 (c) 단계는, 상기 기지국이 상기 G개의 부채널의 채널응답을 추정한 후, 상기 추정된 채널 응답 값에 상기 G개의 가중치를 각각 곱하여, 상기 곱하여진 채널 응답 값을 기초로 가상 다중 안테나 기법을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제7항에 있어서, 상기 가중치 각각은

동일한 크기를 가지며 M-PSK 계열의 값인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제6항에 있어서, 상기 (a) 단계는,

콤 타입, 클러스터 타입 및 랜덤 타입 중 어느 하나를 이용하여 상기 그룹을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제6항에 있어서, 상기 가상 다중안테나 기법은

가상 SDMA 기법인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제10항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

ZF, MMSE, SIC, PIC 및 ML을 포함하는 신호 검출 기법을 사용하여 간섭 신호를 제거하고, 원하는 사용자의 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제10항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

ZF, MMSE, SIC, PIC 및 ML을 포함하는 신호 검출 기법을 사용하여 다중 사용자의 신호를 동시에 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 Nc 개의 단말은, 셀 경계지역에 위치한 단말과 인접 셀 경계지역에 위치한 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제6항에 있어서, 상기 가상 다중안테나 기법은

가상 스마트 안테나 기법인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제14항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

(c1) 상기 G개의 부채널의 수신신호로 이루어진 벡터의 자기상관행렬을 추정하는 단계;

(c2) 단말 간 심볼 타이밍 옵셋을 추정하는 단계; 및

(c2) 상기 추정된 자기상관행렬 및 심볼 타이밍 옵셋을 기초로 산출된 가상 스마트 안테나의 가중치를 이용하여 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제15항에 있어서, 상기 (c1) 단계는,

심볼 타이밍 옵셋이 수신신호에 미치는 영향이, 인접 부반송파간 위상 회전으로 나타나는 특성을 이용하여 상기 자기상관 행렬을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제15항에 있어서, 상기 (c2) 단계는,

상기 추정된 자기 상관 행렬에, MUSIC 및 ESPRIT을 포함하는 스마트 안테나 기법을 가상적으로 적용하여 상기 심볼 타이밍 옵셋을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제14항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

LMS, RLS 및 SMI 기법을 포함하는 훈련 신호 기반의 기법을 이용하여 가상 스마트 안테나의 가중치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제14항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

null-steering 및 MVDR을 포함하는 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법을 이용하여 가상 스마트 안테나의 가중치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제14항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

가상 스마트 안테나 기법을 사용하여 간섭 신호를 제거하고, 원하는 사용자의 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제14항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

가상 스마트 안테나 기법을 사용하여 다중 사용자의 신호를 동시에 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 Nc 개의 단말은, 셀 경계지역에 위치한 단말과 인접 셀 경계지역에 위치한 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 상향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
(a) 기지국이, OFDM 심볼의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계;

(b) 상기 기지국이 Nc개의 단말과 상기 기지국 간의 상기 G개의 부채널에 대한 채널 응답 행렬을 산출하는 단계;

(c) 상기 기지국이, 상기 채널 응답 행렬을 기초로, Nc개의 심볼을 프리코딩하여 하향링크 채널에 대한 영향을 선보상하는 단계; 및

(d) 상기 기지국이 프리코딩된 G개의 심볼을 각각의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제23항에 있어서,

(e) 상기 각 단말이 G개의 부채널의 수신신호를 합산하여 신호를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제23항에 있어서, 상기 (a) 단계는,

콤 타입, 클러스터 타입 및 랜덤 타입 중 어느 하나를 이용하여 상기 그룹을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제23항에 있어서, 상기 프리코딩은

ZF, 직교화, DPC 및 THP를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제23항에 있어서,

상기 (b) 단계는 상기 기지국이, 각 단말의 G개의 부채널의 추정된 채널 응 답 값에 하향 링크 채널을 랜덤화하는 G개의 가중치를 각각 곱하여 상기 채널 응답 행렬을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제27항에 있어서, 상기 가중치 각각은

동일한 크기를 가지며 M-PSK 계열의 값인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
(a) Nc 개의 기지국이, 동일한 그룹화 방식으로, OFDM 심볼의 부채널들을 그룹화하여 G개의 부채널로 구성된 그룹을 적어도 하나 생성하는 단계;

(b) 상기 각 기지국이, 전송 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하여 OFDM 심볼을 생성하고, 상기 생성된 OFDM 심볼을 송신하는 단계; 및

(c) 단말이 G개의 부채널의 수신신호를 G개의 가상 안테나에서 수신된 신호로 간주하는 가상 다중 안테나 기법을 적용하여 원하는 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제29항에 있어서, 상기 (a) 단계는,

콤 타입, 클러스터 타입 및 랜덤 타입 중 어느 하나를 이용하여 상기 그룹을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링 크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제29항에 있어서, 상기 가상 다중안테나 기법은

가상 SDMA 기법인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제29항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

ZF, MMSE, SIC, PIC 및 ML을 포함하는 신호 검출 기법을 사용하여 간섭 신호를 제거하고, 상기 단말이 속하는 셀에서 송신된 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제29항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

ZF, MMSE, SIC, PIC 및 ML을 포함하는 신호 검출 기법을 사용하여 인접 셀의 신호를 타겟 셀의 신호와 함께 동시에 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제29항에 있어서,

상기 (b) 단계는 상기 각 기지국이 상기 심볼에 하향 링크 채널을 랜덤화하는 G개의 가중치를 각각 곱하여 상기 곱하여진 심볼을 상기 G개의 부채널에 맵핑하 는 단계를 포함하고,

상기 (c) 단계는, 상기 각 단말이 상기 G개의 부채널의 채널응답을 추정한 후, 상기 추정된 채널 응답 값에 상기 G개의 가중치를 각각 곱하여, 상기 곱하여진 채널 응답 값을 기초로 가상 다중 안테나 기법을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제34항에 있어서, 상기 가중치 각각은

동일한 크기를 가지며 M-PSK 계열의 값인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제29항에 있어서, 상기 가상 다중안테나 기법은

가상 스마트 안테나 기법인 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제36항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

(c1) 상기 G개의 부채널의 수신신호로 이루어진 벡터의 자기상관행렬을 추정하는 단계;

(c2) 인접 셀 간 심볼 옵셋을 추정하는 단계; 및

(c2) 상기 추정된 자기상관행렬 및 심볼 타이밍 옵셋을 기초로 산출된 가상 스마트 안테나의 가중치를 이용하여 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제37항에 있어서, 상기 (c1) 단계는,

심볼 타이밍 옵셋이 수신신호에 미치는 영향이, 인접 부반송파간 위상 회전으로 나타나는 특성을 이용하여 상기 자기상관 행렬을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제37항에 있어서, 상기 (c2) 단계는,

상기 추정된 자기 상관 행렬에, MUSIC 및 ESPRIT을 포함하는 스마트 안테나 기법을 가상적으로 적용하여 상기 심볼 타이밍 옵셋을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제36항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

LMS, RLS 및 SMI 기법을 포함하는 훈련 신호 기반의 기법을 이용하여 가상 스마트 안테나의 가중치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제36항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

null-steering 및 MVDR을 포함하는 심볼 타이밍 옵셋 기반의 기법을 이용하여 가상 스마트 안테나의 가중치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제36항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

가상 스마트 안테나 기법을 사용하여 인접 셀의 간섭 신호를 제거하고, 원하는 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
제36항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

가상 스마트 안테나 기법을 사용하여 인접 셀의 신호 및 타겟 셀의 신호를 동시에 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 기반 셀룰러 시스템의 하향 링크에서의 가상 다중 안테나 방법.
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