KR100840618B1 - 폐루프 전송 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 준직교공간시간블록코드(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code: QOSTBC)에 기초한 폐루프 전송(Close Loop Transmission)을 수행하도록 한 폐루프 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 송신단에서 상향링크 부프레임으로부터 받은 코드 계수에 대응하는 코드 매트릭스를 선택하고, 선택된 코드 매트릭스를 이용하여 변조된 심볼에 대해 공간시간코딩을 수행하여 다수 개의 데이터 심볼들로 생성하도록 하며, 또한 OFDMA 수신단에서 디매핑된 신호에 대해 ML(Maximum Likelihood), 그리고 ZF(Zero Forcing)와 MMSE(Minimum Mean Square Error)의 선형검출을 사용하여 공간시간디코딩을 수행하도록 함으로써, 수신 측의 복잡도를 감소시키며, 비트 에러율 성능을 개선할 수 있다.

준직교공간시간블록코드, 폐루프 전송, 멀티입력멀티출력

Description

폐루프 전송 방법 및 장치 {CLOSE LOOP TRANSMISSION METHOD AND APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와이브로(WiBro: Wireless Broadband Internet) 시스템의 하향링크 부프레임의 구조를 나타낸 예시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직교주파수분할다중화(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템의 송신기를 나타낸 간략 구조도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템의 수신기를 나타낸 간략 구조도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폐루프 전송 방법을 나타내는 순서도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PA(Pedestrian A) 채널환경에서 각각의 수신기들에 따른 성능비교를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 VA(Vehicular A) 채널환경에서 각각의 수신기들에 따른 성능비교를 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공간시간코드의 각각 다른 복호기들의 복잡도 비교를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 폐루프(Close Loop) 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 준직교공간시간블록코드(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code: QOSTBC)에 기초한 폐루프 전송을 수행하도록 한 폐루프 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 휴대폰처럼 언제 어디서나 이동하면서도 초고속 인터넷을 이용할 수 있는 무선 휴대인터넷(Wireless Portable Internet)으로 와이브로(WiBro: Wireless Broadband Internet)가 개발되고 있다. 이러한 와이브로 시스템의 멀티입력멀티출력(Multi Input Multi Output; MIMO) 기술에는 공간시간코드 형식의 기술이 많다.

그런데 이러한 공간시간코드 형식의 기술은 대부분 직교공간시간블록코드(Orthogonal Space Time Block Code; OSTBC) 기술로서, 안테나가 2개일 때에는 FDFR(Full Diversity Full Rate)를 얻을 수 있지만, 안테나가 2개보다 많을 때(예를 들어, 현재의 와이브로 규격에 있는 4개의 안테나일 때)에는 심지어 폐루프일 때도 FDFR을 얻을 수 없다.

그래서 이러한 문제를 극복하기 위해 개루프(Open Loop) QOSTBC 기술이 제안되었지만, 준직교성으로부터 오는 안테나간의 간섭이 심하고, OSTBC보다 디코딩(Decoding) 복잡도가 매우 높은 단점을 가지고 있다.

따라서 상술한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여, 수신 복잡도가 낮고 기존의 와이브로 규격에 있는 기술보다 성능이 우수한 시스템이 개발되어야 할 필요가 있다고 하겠다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 준직교공간시간블록코드(Quasi- Orthogonal Space Time Block Code: QOSTBC)에 기초한 폐루프 전송을 수행하도록 한 폐루프 전송 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 직교주파수분할다중화(Orthogonal Frequency Division Multiple Access: OFDMA) 시스템에서 폐루프 준직교공간시간블록부호화를 수행하도록 한 방법 및 장치를 구현하는데, 그 목적이 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 와이브로 시스템의 멀티입력멀티출력(Multi Input Multi Output; MIMO) 기술 중의 공간시간코딩모드(Space-time Coding Mode)에서 비트 에러율 성능을 개선하기 위해 제안하는 준직교공간시간블록코드(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code: QOSTBC)에 기초한 폐루프 전송 방법 및 장치를 구현한다. 이때, 본 발명은 송신측면에서 채널정보에 따른 12개의 코드 매트릭스(Code Matrix) 중에서 하나의 코드를 선택하도록 하며, 수신측면에서 단순한 선형 검출을 수행하도록 함으로써, 수신 복잡도 측면에서 기존의 QOSTBC보다 낮고, 성능 측면에서 기존의 와이브로 규격에 있는 개루프 QOSTBC 및 그 밖의 폐루프 MIMO 기술보다 우수하도록 한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 부호화된 비트열을 심볼로 변조한 후에, 변조된 심볼에 대해 부반송파매핑, 역퓨리에변환, CP(Cyclic Prefix)삽입, 그리고 D/A(Digital Signal to Analog Signal)변환을 수행하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 송신기에서의 폐루프 전송 방법에 있어서, 상향링크 부프레임으로부터 받은 코드 계수에 대응하는 코드 매트릭스를 선택하는 단계, 상기 선택된 코드 매트릭스를 이용하여 상기 변조된 심볼에 대해 공간시간코딩을 수행하여 다수 개의 데이터 심볼들로 생성하는 단계, 그리고 상기 생성된 데이터 심볼들 각각을 상기 부반송파매핑, 상기 역퓨리에변환, 상기 CP삽입, 그리고 상기 D/A변환을 거쳐 송신하는 단계를 포함하는 폐루프 전송 방법을 제공한다.

그리고 상기 코드 매트릭스를 선택하는 단계는, 상기 상향링크 부프레임의 채널정보에 따른 간섭을 최소화시키는 코드 계수를 상기 상향링크 부프레임으로부터 전달받는 단계, 그리고 상기 코드 계수에 의해 다수 종류의 코드 매트릭스 중에서 한 개의 코드 매트릭스를 선택하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 데이터 심볼은, QOSTBC(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code)의 폼으로 생성된다. 또한, 상기 데이터 심볼은,

에 의해 생성되며, 행 계수는 안테나 수이고 열 계수는 심볼 시간이다. 또한, 상기 데이터 심볼은, H=[h _{1 ,1} h _{1 ,2} h _{1 ,3} h _{1 ,4}]의 채널 매트릭스를 가지며, 'h _{i ,j} '는 송신안테나(j)로부터 수신안테나(i)로 가는 채널정보이다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 수신신호에 대해 A/D(Analog Signal to Digital Signal)변환, CP제거, 그리고 퓨리에변환을 거쳐 부반송파디매핑을 수행한 후에, 디매핑된 신호를 비트열로 복조하고 복호화하는 OFDMA 수신기에서의 폐루프 전송 방법에 있어서, 상기 디매핑된 신호에 대해 ML(Maximum Likelihood), 그리고 ZF(Zero Forcing)와 MMSE(Minimum Mean Square Error)의 선형검출을 사용하여 공간시간디코딩을 수행하는 단계, 그리고 상기 공간시간디코딩을 통해 송신단의 송신신호를 검출하여 비트열로 복조하고 복호화하는 단계를 포함하는 폐루프 전송 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 부호화된 비트열을 심볼로 변조한 후에, 변조된 심볼에 대해 부반송파매핑, 역퓨리에변환, CP삽입, 그리고 D/A변환을 수행하는 OFDMA 송신기에서의 폐루프 전송 장치에 있어서, 다수 종류의 코드 매트릭스들 중에서 하나를 선택하며, 선택된 코드 매트릭스의 폼에 따라 상기 변조된 심볼을 공간시간코딩하여 다수 개의 스트림으로 분리시켜 상기 부반송파매핑으로 전달하는 공간시간코딩부를 포함하는 폐루프 전송 장치를 제공한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 QOSTBC(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code)에 기초한 폐루프 전송 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 와이브로 시스템에서 직교주파수분할다중화(Orthogonal Frequency Division Multiple Access: OFDMA) 하향링크 부프레임(Down Link Sub-frame)의 구조를 예로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 와이브로 시스템의 OFDMA 하향링크 부프레임은, 27개의 OFDMA 심볼들(Symbols)을 구성하고 있다. 처음의 3개 심볼(101)은 프리엠블(Preamble)과 프레임제어헤더(Frame Control Header: FCH)이며, 그 다음으로 이어지는 24개 심볼(102)은 데이터 부반송파(Data Sub-carrier)와 파일럿 부반송파(Pilot Sub-carrier)를 포함하는 데이터 심볼들이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 송신기의 간략화(Simplified)한 기능 블록들을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 송신기는, 채널부호화부(Channel Encoder)(201), 변조부(Modulation)(202), 공간시간코딩부(STC(Space Time Code) Coding)(203), 다수 개의 부반송파매핑부(Sub-carrier Mapping)(204), 다수 개의 역퓨리에변환부(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)(205), 다수 개의 CP(Cyclic Prefix)삽입부(206), 다수 개의 D/A(Digital Signal to Analog Signal)변환부(207)를 포함한다.

채널부호화부(201)는 소스 비트열(Source Bit Sequence)들을 부호화한다. 이때 채널 부호화 처리는 랜덤화(Randomization), 코딩(Coding), 비트인터리빙(Bit Interleaving)을 포함한다. 또한, 채널부호화부(201)는 길쌈부호(Convolutional Code: CC), 터보코드(Convolutional Turbo Code: CTC), LDPC(Low Density Parity-check Code)를 포함하는 여러 가지의 채널 코딩 기술들을 모두 지원한다.

변조부(202)는 채널부호화부(201)에서 부호화된 비트열들을 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 또는 64QAM 데이터 심볼들로 변조한다.

공간시간코딩부(203)는 변조부(202)에서 변조된 데이터 심볼들에 대해 하기할 표 1에 있는 코드 폼(Code Form)에 따라 공간시간코딩을 수행하여 4개의 스트림(Stream)으로 분리시켜 각 부반송파매핑부(204)로 입력한다. 이때, 공간시간코딩부(203)는 이미 상향링크 부프레임으로부터 받은 코드 계수(Code Index)에 적합한 코드(하기할 표 1에 있는 코드)를 이용하여 변조부(202)에서 변조된 데이터 심볼들을 공간시간코딩한다. 여기서, 이 코드 계수는, 각 부반송파 내의 CFR(Channel Frequency Response)(H)로, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 수신기에서 현 상향링크 부프레임의 채널정보(Channel State Information: CSI)에 따른 간섭을 최소화시키는 것으로 결정된다.

부반송파매핑부(204)는 공간시간코딩부(203)에서 분리된 4개의 스트림을 각각 인가받아 파일럿(Pilot)을 삽입하고 부채널화(Sub-channelization)를 수행한 후 에, 부채널화된 신호를 역퓨리에변환부(205)로 인가한다. 여기서, 해당 부채널화 방법은 3가지가 있는데, FUSC(Full Usage of Sub-channel), PUSC(Partial Usage of Sub-channel), 그리고 AMC(Adaptive Modulation and Coding)이 있다.

역퓨리에변환부(205)는 부반송파매핑부(204)에서 부채널화된 신호(즉, 부반송파 매핑된 신호)를 인가받아 주파수영역(Frequency Domain)의 데이터 심볼들을 시간영역(Time Domain)의 데이터 심볼들로 변환하여 CP삽입부(206)에 인가한다.

CP삽입부(206)는 역퓨리에변환부(205)에서 변환된 신호를 인가받아 CP를 삽입하여 인접심볼간섭(ISI: Inter-symbol-interference)을 줄인 후에, CP삽입된 디지털신호를 D/A변환부(207)에 인가한다.

D/A변환부(207)는 CP삽입부(206)에서 CP삽입된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 각 안테나를 통해 전송한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템의 간략화한 기능 블록들을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 수신기는, A/D(Analog Signal to Digital Signal)변환부(301), CP제거부(Removing)(302), 퓨리에변환부(FFT: Fast Fourier Transform)(303), 부반송파디매핑부(Sub-carrier De-mapping)(304), 공간시간디코딩부(STC De-coding)(305), 복조부(De-modulation)(306), 채널복호화부(Channel Decoder)(307)를 포함한다.

A/D변환부(301)는 안테나를 통해 수신되는 아날로그 형태의 수신신호를 디지털신호로 변환하여 CP제거부(302)에 인가한다.

CP제거부(302)는 A/D변환부(301)로부터 인가되는 수신신호에서 CP를 제거하여 퓨리에변환부(303)에 인가한다.

퓨리에변환부(303)는 CP제거부(302)에서 CP제거된 수신신호에 대해 시간영역의 데이터 심볼을 주파수영역의 데이터 심볼로 변환하여 부반송파디매핑부(304)에 인가한다.

부반송파디매핑부(304)는 퓨리에변환부(303)에서 변환된 신호(즉, 주파수영역의 데이터 심볼)를 인가받아 데이터들을 분리하고 역채널화(De-channelization)를 수행한 후에, 역채널화된 신호를 공간시간디코딩부(305)로 인가한다.

공간시간디코딩부(305)는 부반송파디매핑부(304)에서 역채널화된 신호를 인가받아 공간시간디코딩을 수행하는데, 개루프 QOSTBC에 대하여 ML(Maximum Likelihood), 선형검출법, 그리고 간략화된 알고리듬을 이용하여 공간시간디코딩을 수행한 후에, 공간시간디코딩된 신호를 복조부(306)에 인가한다.

복조부(306)는 공간시간디코딩부(305)에서 공간시간디코딩된 신호를 인가받아 비트열로 복조하여 채널복호화부(307)에 인가한다.

채널복호화부(307)는 복조부(306)에서 복조된 비트열을 복호화함으로써, 최종적으로 정보비트가 복호된다.

아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 폐루프 전송 방법에 대해서 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템의 MIMO(Multi Input Multi Output) 기술 중의 공간시간코딩모드에서 비트 에러율 성능을 개선하기 위해 제안 하는 QOSTBC에 기초한 폐루프 전송 방법을 나타낸 순서도이다.

여기서, 본 발명의 실시예는 4개의 송신안테나 구성을 가정하며, OFDM에 기반을 두고 있기 때문에 각각의 부반송파(Sub-carrier) 내에서는 플랫페이딩(Flat Fading)을 가정한다.

본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 송신기는, 우선 상향링크 부프레임으로부터 코드 계수(Code Index)를 수신받아 미리 저장해 둔다(S401). 이때, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 수신기가 코드 계수들 중에서 현 상향링크 부프레임의 채널정보(CSI)에 따른 간섭을 최소화시키는 코드 계수를 결정하여 전송한다.

그런 후에, 공간시간코딩부(203)는, 변조부(202)에서 변조된 심볼들을 인가받아(S402) 하기할 표 1에 있는 코드 폼에 따라 공간시간코딩을 수행하여 4개의 데이터 신호 스트림으로 분리시켜 각 부반송파매핑부(204)로 입력한다. 이때, 공간시간코딩부(203)는 이미 상향링크 부프레임으로부터 받은 코드 계수에 대응하는 코드(하기할 표 1에 있는 코드)를 선택한다(S403).

다시 말해서, 공간시간코딩부(203)는, 하기할 표 1에 나타낸 바와 같은 12가지 종류의 코드 매트릭스 중에서 한 개의 코드 매트릭스를 선택한다. 이때, 해당 코드 매트릭스를 선택하는 방법은, 상향링크로부터 전달된 코드 계수에 의해 결정된다.

그리고 공간시간코딩부(203)는, 상술한 단계 S403에서 선택된 코드 매트릭스를 이용하여 공간시간코딩을 수행한다(S404). 이때, 4개의 데이터 심볼은 QOSTBC의 폼으로 아래의 수학식 1과 같이 만들어진다(S405). 여기서, 행 계수(Row Index)는 안테나 수를 나타내고 열 계수(Column Index)는 심볼 시간을 나타낸다.

그리고 상술한 단계 S405에서 만들어진 4개의 데이터 심볼들은, 각 부반송파매핑부(204), 각 역퓨리에변환부(205), 각 CP삽입부(206), 각 D/A변환부(207)를 거쳐 각 송신안테나를 통해 각각 전송된다(S406).

이때, 각 송신안테나를 통해 전송되는 데이터 심볼들의 채널 매트릭스는, 아래의 수학식 2와 같이 표현된다. 여기서 'h _{i , j} '는 송신안테나(j)(j=1...4)로부터 수신안테나(i)(i=1)로 가는 채널정보(CSI)를 나타낸다.

H=[h _{1 ,1} h _{1 ,2} h _{1 ,3} h _{1 ,4}]

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 수신기는, 아래의 수학식 3과 같은 수신신호를 수신안테나를 통해 수신받는다(S407). 여기서, 'n_i'는 평균이 '0'이고 분산이 's²'인 백색가우시안잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN)을 나타낸다. 또한, r=[r₁ r₂ r₃ r₄]이고, n=[n₁ n₂ n₃ n₄]이다.

r = H·D + n

이때, 본 발명의 실시예는 수식 전개를 간단히 수행하기 위해 수신안테나의 개수를 1개로 가정하였다. 하지만, 본 발명은 수신안테나의 개수가 많아진 상황에서도 쉽게 확장될 수 있음을 잘 이해해야 한다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 수신기는, 개루프 QOSTBC에 대하여 ML, 선형검출법, 그리고 간략화된 알고리듬을 이용하여 공간시간디코딩을 수행한다. 이때, 공간시간디코딩부(305)는 부반송파디매핑부(304)에서 역채널화된 신호를 인가받아 선형 ML검출방법을 사용하여 공간시간디코딩을 수행한다(S408).

다시 말해서, 수학식 3은 하기할 표 1의 동치(Equivalent)에 의해 아래의 수학식 4와 같이 변환될 수 있다. 이때, 공간시간디코딩부(305)는 수학식 4에 기초하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 송신기의 송신신호를 검출한다(S409). 또한, 송신신호를 검출하기 위해서, 공간시간디코딩부(305)는 ML, 그리고 선형검출방법인 ZF(Zero Forcing)와 MMSE 방법을 사용한다.

여기서,

이고,

이고,

이고,

이다.

그리고 수학식 4는 좌측 변에 '

'을 곱하여 아래의 수학식 5와 같이 변환될 수 있다. 여기서, 위첨자 'H'는 복소켤레트랜스포즈(Complex Conjugate Transpose)를 의미하며, '

'은 복소수의 실수부분을 취한다는 의미이다. 또한, 수학식 5로부터 '

' 속에 들어있는 '

'는 페이딩채널을 거친 신호파워를 의미하고, '

'의 절대 값은 안테나 사이의 간섭의 진폭을 나타낸다.

이때,

이고,

이고,

이다.

한편, QOSTBC는 많은 코드 매트릭스 형태를 가지고 있다. 이때, 코드 매트릭스가 달라지면 '

'는 달라지지만, '

'는 변하지 않는다. 또한, 12가지의 코드 매트릭스 형태는 아래의 표 1과 같이 나타낼 수 있다.

표 1은 본 발명의 실시예에 따른 12가지 코드 매트릭스 형태(D)와 해당되는 간섭(f)을 나타내고 있다. 여기서, 'I'는 복소수의 허수부분을 취하는 것을 의미한다. 또한, '

' 항목은 변하지 않으므로, 간섭 항목(f)의 절대 값이 비트 에러율의 성능을 결정한다.

코드 매트릭스	동치	간섭

본 발명의 실시예에 따른 폐루프 기술은, 송신단에서 채널정보(CSI)를 이상적으로 알 수 있다고 가정하고 간섭 값을 계산하며, QOSTBC들 중에서 간섭을 최소화하는 한 개를 선택하도록 한다. 이때, k번째 코드 매트릭스는 아래의 수학식 6에 의해서 계산되며, '||'는 절대 값을 의미한다.

이에, 수학식 6과 같이 k번째 코드 매트릭스가 송신단에서 선택되었다고 가정하면, 수신단에서의 수신신호는 아래의 수학식 7과 같이 된다. 여기서, 'D _k'는 각 'k'에 대해 상술한 표 1에 나타낸 바와 같은 폼을 가진다.

그리고 수학식 3과 유사한 방식으로, 수학식 7을 아래의 수학식 8과 같이 변환할 수 있다. 여기서, 'X'는 수학식 4와 동일하다. 또한, '

'는 상술한 표 1과 동일한 형태이다.

그리고 수학식 5와 비슷하게, 수학식 8에서 아래의 수학식 9로 변환될 수 있다. 여기서, '

'는 8개의 영이 아닌 항목이 있는 특별한 구조의 매트릭스이다.

이때, 대각선의 구성요소는 '

'이고, 간섭 항목인 '

'는 'k'에 따라서 다르다. '

'가 12종류의 코드 매트릭스 중에서 최소이므로, '

'에 비해서 매우 작은 값이 될 것이다. 결과적으로 간섭은 무시되어, 아래의 수학식 10과 같이 간단한 선형 ML 디코딩이 가능하다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PA(Pedestrian A) 채널환경에서 몇 개의 수신기 사이의 성능을 비교한 그래프를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 VA(Vehicular A) 채널환경에서 각각의 수신기 사이의 성능을 비교한 그래프를 나타낸 도면이다.

여기서, 비교할 기술들은, MMSE(Minimum Mean Square Error) 검출방법을 사용하는 개루프 QOSTBC, QOSTBC와 같은 코드비율(Code Rate)을 가지는 와이브로 규격의 매트릭스 에이(Matrix A), 그리고 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에서 제안하는 폐루프 QOSTBC이다. 또한, 도 5와 도 6에서 나타낸 'Nr'은 수신안테나의 수를 의미한다.

그리고 기본적인 파라미터는 아래의 표 2에 나타낸 바와 같다. 표 2는 FUSC 경우에 와이브로 하향링크 시스템의 기본 파라미터를 나타내고 있다.

주파수대역	2.3GHz
채널대역폭	8.75MHz
샘플링주파수	10MHz
프레임 내 심볼들	27 심볼들 (데이터용 24개, 프리엠블용 3개)
FFT 크기	1024
CP의 비율	1/8
변조	QPSK
채널코드	길쌈부호(1/2)
채널모델	25.996(비상관) PA 3km/h,VA 60km/h
안테나 구성	케이스 1. BS:SS= 4:1, 케이스 2. BS:SS=4:2

그리고 본 발명의 실시예에서는 송신안테나의 수는 4개이고 수신안테나의 수는 1개 또는 2개를 고려한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 부반송파 할당(Allocation) 방식으로 FUSC를 적용하며, 시뮬레이션에서 적용되는 채널정보는 이상적으로 안다고 가정한다.

이에, 시뮬레이션 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예에서 제안하는 폐루프 QOSTBC가 다른 기술과 비교해서 성능이 우수하다는 것을 잘 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공간시간코드의 각기 다른 디코딩 형태(Decoding Type)에 대하여 구현 복잡도를 비교하고 있다. 여기서, 모든 디코딩 기술은 부동소수점 곱셈 횟수에 의해 구해진다.

그리고 개루프 QOSTBC에 대해서는 ML 검출기법이 너무 복잡해서 고려하지 않았으며, 선형 MMSE 검출기법과 간략화한 알고리듬을 적용했고 폐루프 QOSTBC와 매트릭스 에이에 대해서는 선형 ML 검출기법을 이용하여 비교했다.

아래의 표 3에 나타낸 바와 같이, 이 모든 검출방법에 대하여 부동소수점 곱셈의 사용 횟수에 대해서 비교를 수행한 결과를 나타내고 있다. 표 3은 부동소수점 곱셈 횟수에 대해서 검출방법에 따른 복잡도를 나타내고 있다.

	프리페어링 페이즈	검출 페이즈	합계
MMSE(QOSTBC)	(4*382)*768	(4*16)*24*768	2.353152E6
간략화된 MMSE(QOSTBC)	(8+2+8)*768	(4*16+2*4*4)*24*768	1.783296E6
선형 ML(QOSTBC)	0	(4*16)*24*768	1.179648E6
선형 ML(매트릭스 에이)	0	(2*4*4)*24*768	5.89824E5

그리고 MMSE 검출방법은 검출 매트릭스를 얻기 위해 추가적으로 프리페어링 페이즈(Preparing Phase)를 계산하는 부분이 필요하지만, 선형 ML은 그렇지가 않다. 결론적으로, 본 발명의 실시예에 따른 폐루프 QOSTBC는 개루프 QOSTBC보다 복잡도가 낮다는 특징이 있다는 것을 잘 알 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예는 와이브로 시스템의 MIMO 기술 중의 공간시간코딩모드에서 비트 에러율 성능을 개선하기 위해 제안하는 QOSTBC에 기초한 폐루프 전송 방법 및 장치를 구현함으로써, 송신단에서는 채널정보에 따른 12개의 코드 매트릭스 중에서 하나의 코드를 선택하고 수신단에서는 단순한 선형 검출을 수행하도록 하는 것에 대해서 설명하였다.

그러나 본 발명의 실시예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 직교주파수분할다중화 시스템에서 QOSTBC에 기초한 폐루프 전송을 수행하도록 한 폐루프 전송 방법 및 장치를 구현함으로써, 수신 측의 복잡도를 감소시키며, 비트 에러율 성능을 개선할 수 있다.

Claims (10)

1. 부호화된 비트열을 심볼로 변조한 후에, 변조된 심볼에 대해 부반송파매핑, 역퓨리에변환, CP(Cyclic Prefix)삽입, 그리고 D/A(Digital Signal to Analog Signal)변환을 수행하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 송신기에서의 폐루프 전송 방법에 있어서,

   상향링크 부프레임으로부터 받은 코드 계수에 대응하는 코드 매트릭스를 선택하는 단계,

   상기 선택된 코드 매트릭스를 이용하여 상기 변조된 심볼에 대해 공간시간코딩을 수행하여 다수 개의 데이터 심볼들로 생성하는 단계, 그리고

   상기 생성된 데이터 심볼들 각각을 상기 부반송파매핑, 상기 역퓨리에변환, 상기 CP삽입, 그리고 상기 D/A변환을 거쳐 송신하는 단계

   를 포함하는 폐루프 전송 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코드 매트릭스를 선택하는 단계는,

   상기 상향링크 부프레임의 채널정보에 따른 간섭을 최소화시키는 코드 계수를 상기 상향링크 부프레임으로부터 전달받는 단계, 그리고

   상기 코드 계수에 의해 다수 종류의 코드 매트릭스 중에서 한 개의 코드 매트릭스를 선택하는 단계

   를 포함하는 폐루프 전송 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 데이터 심볼은, QOSTBC(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code)의 폼으로 생성되는 폐루프 전송 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 데이터 심볼은,

   

   에 의해 생성되며, 행 계수는 안테나 수이고 열 계수는 심볼 시간인 폐루프 전송 방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 데이터 심볼은,

   H=[h _{1 ,1} h _{1 ,2} h _{1 ,3} h _{1 ,4}]의 채널 매트릭스를 가지며, 'h _{i ,j} '는 송신안테나(j)로부터 수신안테나(i)로 가는 채널정보인 폐루프 전송 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 k번째 코드 매트릭스는,

   

   에 의해서 계산되는 폐루프 전송 방법.
7. 수신신호에 대해 A/D(Analog Signal to Digital Signal)변환, CP(Cyclic Prefix)제거, 그리고 퓨리에변환을 거쳐 부반송파디매핑을 수행한 후에, 디매핑된 신호를 비트열로 복조하고 복호화하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 수신기에서의 폐루프 전송 방법에 있어서,

   상기 디매핑된 신호에 대해 ML(Maximum Likelihood), 그리고 ZF(Zero Forcing)와 MMSE(Minimum Mean Square Error)의 선형검출을 사용하여 공간시간디코딩을 수행하는 단계, 그리고

   상기 공간시간디코딩을 통해 송신단의 송신신호를 검출하여 비트열로 복조하고 복호화하는 단계

   를 포함하는 폐루프 전송 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 송신신호는,

   

   에 의해 검출되며,

   

   이고,

   

   이 고,

   

   이고,

   

   인 폐루프 전송 방법.
9. 부호화된 비트열을 심볼로 변조한 후에, 변조된 심볼에 대해 부반송파매핑, 역퓨리에변환, CP(Cyclic Prefix)삽입, 그리고 D/A(Digital Signal to Analog Signal)변환을 수행하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 송신기에서의 폐루프 전송 장치에 있어서,

   다수 종류의 코드 매트릭스들 중에서 하나를 선택하며, 선택된 코드 매트릭스의 폼에 따라 상기 변조된 심볼을 공간시간코딩하여 다수 개의 스트림으로 분리시켜 상기 부반송파매핑으로 전달하는 공간시간코딩부

   를 포함하는 폐루프 전송 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 공간시간코딩부는, 상향링크 부프레임의 채널정보에 따른 간섭을 최소화시키는 코드 계수에 의해 상기 코드 매트릭스를 결정하는 폐루프 전송 장치.

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