KR100926371B1 - 송신 다이버시티 기법을 이용하여 데이터를 송수신하는수신장치 - Google Patents

송신 다이버시티 기법을 이용하여 데이터를 송수신하는수신장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 다수의 안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 적어도 두 개의 송신 안테나를 포함하는 송신기로부터 데이터를 수신하는 수신기에 있어서, 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 데이터를 수신하는 단계; 제1 송신 안테나에 대한 제1 무선 채널의 위상과 제2 송신 안테나에 대한 제2 무선 채널의 위상의 차이를 산출하는 단계; 상기 산출된 위상의 차이에 기초하여, 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 동일한 데이터를 하나의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제1 다이버시티 기법 및 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 상이한 데이터를 두 개의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제2 다이버시티 기법 중 어느 하나를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 다이버시티 기법에 관한 정보를 상기 송신기로 피드백하는 단계를 포함하는 특징을 갖는다.
송신 다이버시티, 다중 입출력, MIMO, 안테나, 선택, 재전송

Description

송신 다이버시티 기법을 이용하여 데이터를 송수신하는 수신장치{apparatus and method for transmitting and receiving data using transmit diversities}
본 발명은 무선통신 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 다수의 안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하, 종래에 다수의 안테나를 사용하여 데이터 통신 기법을 설명한다.
우선, 다수의 안테나를 통해 시공간 부호를 수행하는 다이버시티 기법을 설명한다.
종래에 다수의 시공간 부호(space-time coding) 기법이 존재하였으며, 그 중 대표적인 것이 STBC(Space Time Block Coding) 송신 다이버시티(diversity) 기법(이하, 'STBC 기법'이라 칭한다)이다.
도 1은 STBC 기법의 개념을 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 데이터열(xn)(100)이 STBC 인코더(encoder)(110)로 입력되면 STBC 인코더(encoder)(110)에 의해 시공간 부호화가 이루어진다. 시공간 부호화가 이루어진 결과는 다수의 송신 안테나(120)로 전달된다. 상기 다수의 송신 안테나(120)는 무선 채널(h1, h2)을 통해 수신 안테나(130)로 데이터를 송신한다. 수신기는 수신 안테나(130)를 통해 수신한 데이터를 MRRC(Maximal Ratio Receiver Combining) 기법에 의해 결합수신한다. 상기 결합 수신은 MRRC 모듈(140)에서 수행되며, 상기 MRRC 모듈(140)은 최종 수신 데이터 rn(150)을 출력한다.
상기 STBC 인코더(encoder)(110)를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 STBC 인코더(encoder)는 하기 수학식 1의 전송 매트릭스(matrix)에 따라 시공간 부호화를 수행한다.
Figure 112007059201985-pat00001
전송 매트릭스 상에서, 동일한 열(column)에 있는 데이터 심벌(symbol)은 동일한 시간 단위 동안 송신되는 것을 의미하고, 동일한 행(row)에 있는 데이터 심벌은 동일한 송신 안테나를 통해 송신되는 것을 의미한다.
수학식 1의 전송 매트릭스는 알라모티(alamouti) 코딩 등의 다양한 명칭으로 불린다. 구체적으로 2개의 시간 단위(이하, '타임 슬롯(time slot)'라 칭한다)로 송신되며, 첫 번째 타임 슬롯 동안에는 s0, s1 데이터가 송신되고, 두 번째 타임 슬롯 동안에는 s0 *, -s1 * 데이터를 송신한다. 또한, s0, -s1 *은 제1 송신 안테나를 통해 s1, s0 *은 제2 송신 안테나를 통해 송신된다.
상기 STBC 기법의 전송 방식을 표로 정리하면 다음과 같다.
제1 송신 안테나 제2 송신 안테나
시간 t (첫 번째 타임 슬롯) s0 s1
시간 t+T (두 번째 타임 슬롯) -s1 * s0 *
이하, 또 다른 다이버시티 기법으로서 BTD(Balanced Transmit Diversity) 기법을 설명한다. 상기 BTD 기법은 균등 송신 다이버시티 기법이라고도 불린다.
상기 BTD 기법은 STBC 기법과 달리 복수의 송신 안테나를 통해 동일한 데이터를 송신한다.
도 2는 BTD 기법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 열(xn)(200)이 BTD 인코더(encoder)(210)로 입력되면 부호화가 이루어진다. 부호화가 이루어진 결과는 다수의 송신 안테나(220)로 전달된다. 상기 다수의 송신 안테나(220)는 무선 채널(h1, h2)을 통해 수신 안테나(230)로 데이터를 송신한다. 수신기는 수신 안테나(230)를 통해 수신한 데이터를 MRRC(Maximal Ratio Receiver Combining) 기법에 의해 결합수신한다. 상기 결합 수신은 MRRC 모듈(240)에서 수행되며, 상기 MRRC 모듈(240)은 최종 수신 데이터 rn(250)을 출력한다.
상기 BTD 기법은 동일한 데이터를 복수의 안테나를 통해 전송하는 것으로, 도 2의 210과 같이 하나의 입력을 두 개의 출력을 출력하는 장치를 통해 BTD 인코더(210)를 구현할 수 있다.
달리 표현하면, 상기 BTD 기법은 하기 수학식 1의 전송 매트릭스(matrix)에 따라 부호화를 수행하는 것이다.
Figure 112007059201985-pat00002
이하, 각각의 다이버시티 기법에 따라 통신을 수행하는 경우, 수신기에 수신되는 신호를 설명한다.
Figure 112007059201985-pat00003
Figure 112007059201985-pat00004
상기 수학식 3은 STBC 기법에 의해 수신된 신호이다. 구체적으로, rSTBC ,1은 제1 송신 안테나와 수신 안테나 간에 형성되는 제1 무선 채널(h1)을 통해 수신된 신호이고, rSTBC , 2은 제2 송신 안테나와 수신 안테나 간에 형성되는 제2 무선 채널(h2)을 통해 수신된 신호이다.
한편, BTD 기법에 의한 수신신호는 다음과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112007059201985-pat00005
채널 추정(channel estimation)을 통해 상기 무선 채널 h1, h2는 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007059201985-pat00006
즉, 무선 채널은 크기와 위상으로 표현될 수 있다.
무선 채널에 대한 채널 추정을 기초로 MRRC 기법을 적용하여 신호를 처리하면, 각각의 기법에 따른 수신신호는 하기 수학식 6, 7과 같이 정리된다.
Figure 112007059201985-pat00007
Figure 112007059201985-pat00008
Figure 112007059201985-pat00009
BTD 기법에 의해 수신된 수학식 7을 보면, 2개의 서로 상관성이 없는 독립된 채널로 수신된 신호는 송신기에서 직교성을 갖도록 처리를 하지 않아 MRRC 방법의 적용한 후에 각 경로 상의 신호감쇄 성분과 각 채널의 위상값 들간의 차에 따른 여현값(
Figure 112007059201985-pat00010
)이 곱해져 결합된 간섭항이 생겨난다.
본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 다이버시티 기법에 비해 우수한 성능의 다이버시티 기법을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 변화하는 무선 채널의 특성을 반영하여 정확하고 효율적인 데이터 통신이 가능한 다이버시티 기법을 제안하는 것이다.
본 발명은, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 적어도 두 개의 송신 안테나를 포함하는 송신기로부터 데이터를 수신하는 수신기에 있어서, 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 데이터를 수신하는 단계; 제1 송신 안테나에 대한 제1 무선 채널의 위상과 제2 송신 안테나에 대한 제2 무선 채널의 위상의 차이를 산출하는 단계; 상기 산출된 위상의 차이에 기초하여, 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 동일한 데이터를 하나의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제1 다이버시티 기법 및 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 상이한 데이터를 두 개의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제2 다이버시티 기법 중 어느 하나를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 다이버시티 기법에 관한 정보를 상기 송신기로 피드백하는 단계를 포함하는 특징을 갖는다.
본 발명의 일 양상에 따른 장치는, 적어도 두 개의 송신 안테나를 포함하는 송신기로부터 데이터를 수신하는 수신장치에 있어서, 상기 적어도 두 개의 송신 안 테나를 통해 데이터를 수신하는 수신 안테나; 제1 송신 안테나에 대한 제1 무선 채널의 위상과 제2 송신 안테나에 대한 제2 무선 채널의 위상의 차이를 산출하는 산출 모듈; 상기 산출된 위상의 차이에 기초하여, 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 동일한 데이터를 하나의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제1 다이버시티 기법 및 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 상이한 데이터를 두 개의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제2 다이버시티 기법 중 어느 하나를 선택하는 제어 모듈; 및 상기 선택된 다이버시티 기법에 관한 정보를 상기 송신기로 피드백하는 피드백 모듈을 포함하는 특징을 갖는다.
본 발명은 종래의 다이버시티 기법을 효율적으로 선택하여 종전에 비해 최적화된 성능을 가능하게 하는 유리한 점이 있다.
또한, 본 발명은 무선 채널과 다이버시티 기법을 고려한 재전송을 기법을 추가로 사용하여 성능을 더욱 향상시킨 유리한 점이 있다.
본 발명의 구체적인 동작, 특징 및 효과는 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다.
본 실시예는 상술한 STBC 기법과 BTD 기법을 이용하여 향상된 성능의 다이버시티 기법을 제안한다. 우선, 상술한 STBC 기법과 BTD 기법의 특징을 분석하고, 각 기법에 대한 개선점을 파악한다.
상기 수학식 6과 7에 기재된 수식을 기초로 각 기법에 따른 SNR(Signal to Noise Ratio)를 분석하면 다음과 같다.
잡음의 분산값을 E(n1 2)=E(n2 2)=E(n2)=N0로, 신호의 전력을 1로 정의할때 STBC 기법과 BTD 기법의 SNR은 하기 수학식과 같다.
Figure 112007059201985-pat00011
Figure 112007059201985-pat00012
수학식 8a와 8b를 비교해보면, 수학식 8b의 분자의 성분에서 위상차 값 △θ가 π/2 보다 작을 때에는 채널간 간섭성분이 양의 값으로 신호에 더해져 SNR 값이 커지는 것을 알 수 있다. 즉 이때에는 BTD 기법의 성능이 STBC 기법에 비해 우수하다고 판단할 수 있다.
반대로, 위상차 값이 △θ보다 클 경우에는 신호 성분이 작아지게 되어 STBC 기법의 성능이 BTD 기법에 비해 우수하다고 판단할 수 있다.
이상의 내용을 기초로 STBC 기법과 BTD 기법을 정리하면 다음과 같다.
알라모티(Alamouti)가 제안한 STBC 기법은 두 개 이상의 안테나에 서로 다른 신호를 전송하고, 부호화된 신호가 모두 전송되는 시간 동안에 채널의 변화가 없다 고 가정한다. 이런 가정 하에서 추정된 채널 정보와 부호화된 신호들간 직교 특성을 이용하여 MRRC(Maximal Ratio Receiver Combining) 방법으로 수신하는데 부호화한 신호가 모두 수신될 때까지 기다려야 하므로 시간 지연이 유발된다.
동일한 데이터를 2개의 송신 안테나로 전송하는 BTD(Balanced Tx Diversity) 기법은 수신기에서 MRRC(Maximal Ratio Receiver Combining) 기법을 적용하여 수신할 때 2개의 채널의 위상값 차이에 따라 STBC (Space Time Block Code) 송신 다이버시티 방법보다 성능이 우수하기도 하고 열악하기도 하다.
따라서, 본 실시예는 송신기의 STBC 기법과 BTD 기법 중 수신기에서 추정한 2개의 채널의 위상 값의 차이를 토대로 채널 상황에 따라 수신성능을 더 좋게 할 수 있는 방식을 사용하도록 궤환(feedback) 정보를 보내어 우수한 방식을 선택적으로 사용하는 방식을 제안한다.
즉, 본 실시예는 2 개의 송신 다이버시티 기법 중 최적의 다이버시티 기법을 선택하여 데이터 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제안한다. 이하에서는, 송신기에서 선택되는 2개의 서로 다른 다이버시티 기법을 제1 다이버시티 기법 및 제2 다이버시티 기법이라 칭한다.
도 3은 본 실시예에서 제안하는 송신기 및 수신기를 포함하는 통신 시스템의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 입력 데이터 xn(301)를 처리하는 송신기는 선택기(302), 제1 다이버시티 기법 인코더(304), 제2 다이버시티 기법 인코더(303) 및 복수의 송 신 안테나(305)를 포함한다.
또한, 수신기는 수신 안테나(311), MRRC 모듈(312) 및 피드백 모듈(320)을 포함하며, 상기 수신기는 최종 수신 데이터 rn(313)을 생성한다.
상기 입력 데이터(301)에는 다양한 종류의 성상 매핑, 채널 코딩, 인터리빙 등의 데이터 처리가 수행된 결과이다.
이하 상기 입력 데이터(301)를 송신하는 송신기의 각 장치를 설명한다.
제1 다이버시티 기법 인코더(304)는 하나의 타임 슬롯 단위로 복수의 송신 안테나에 동일한 데이터를 송신하는 인코더이다. 바람직하게, 상기 제1 다이버시티 기법 인코더(304)는 상술한 BTD 기법이 적용되는 블록으로 동일한 신호를 두 개의 안테나에 동시 전송할 수 있다.
제2 다이버시티 기법 인코더(303)는 두 개의 타임 슬롯 단위로 복수의 송신 안테나에 서로 다른 데이터를 송신하는 인코더이다. 바람직하게, 상기 제2 다이버시티 기법 인코더(303)는 상술한 STBC 기법이 적용되는 블록으로, 두 개의 안테나에 시간과 공간으로 코딩을 구현하여 두 개의 안테나에 송신한다.
송신 안테나(305)는 두 개의 인코더(303, 304)에서 코딩된 데이터를 이동통신 채널에 송신하는 역할을 수행한다.
선택기(302)는 수신기으로부터 받은 피드백 정보(Feedback Information)에 따라 제1 또는 제2 다이버시티 기법 인코더를 활성화시킨다.
이하 송신기로부터 데이터를 수신하는 수신기의 각 장치를 설명한다.
MRRC 모듈(312)은 MRRC(Maximal Ratio Receiver Combining) 이론을 H/W적으로 구현한 블록으로 2개의 송신안테나로부터 수신된 더 좋은 신호를 선택하여 수신한다.
수신 안테나(311)는 송신된 신호를 수신하는 역할을 담당한다.
피드백 모듈(320)은 수신된 신호를 통해 SNR을 비교하여 더 좋은 송신방식을 선택하여 그 정보를 송신기에 송신하는 역할을 담당한다.
상기 각각의 모듈 내지 블록은 독립되어 구현되는 것으로 도시되었으나, 복수개의 모듈 또는 블록이 하나의 모듈로 통합되어 구현될 수도 있으며, 하나의 블록이 복수 개의 모듈로 분리되어 구현될 수도 있다.
본 실시예에 따른 수신기는 수신 안테나를 통해 수신된 데이터의 위상차를 항상 비교하여 SNR이 최대가 되도록 하는 다이버시티 기법을 결정하고, 결정된 다이버시티 기법을 송신기로 피드백한다.
상기 위상차는 무선 채널의 위상을 기초로 비교한 값이며, 상기 채널의 위상은 파일럿 신호등을 이용한 다양한 종래 기술에 의해 산출될 수 있다.
바람직하게, 상기 SNR이 최대가 되는 다이버시티 기법은 무선 채널의 위상값의 차이를 기초로 결정된다.
이하에서는 SNR이 최대가 되는 다이버시티 기법을 결정하는 방법을 설명한다.
제1 다이버시티 기법이 BTD 기법이고, 제2 다이버시티 기법이 STBC 기법인 경우, 각 기법의 SNR은 상기 수학식 8a, 8b와 같이 정의된다. 상술한 바와 같이, 무선 채널 간의 위상차 △θ에 기초한 cos△θ 값이 양수인지 음수인지에 따라 최적의 SNR을 갖는 다이버시티 기법이 결정된다. 상술한 내용을 표로 정리하면 하기 표 2와 같다.
채널간 위상차 우수한 송신 방식
Figure 112007059201985-pat00013
 BTD 기법
Figure 112007059201985-pat00014
 STBC 기법
따라서, 수신기에서는 두 개의 위상 값들의 비교를 통해 최적의 송신방식을 선택하고, 송신기는 선택된 송신방식을 나타내는 제어 정보를 수신하여 STBC 기법 또는 BTD 기법을 선택하여 통신을 한다.
본 실시예에 따라 STBC 기법과 BTD 기법을 결합하여 전송하는 방법은 기존의 STBC 송신 다이버시티 방법보다 높은 성능을 얻을 수 있다.
본 실시예는 STBC 기법과 BTD 기법을 결합할 뿐만 아니라 재전송을 추가로 수행할 것을 제안한다.
최적의 송신 기법이 선택된 후 어느 정도 시간 후에 수신기에서는 추정한 2개의 채널(h1, h2)의 위상 값이 변하여 다이버시티 기법을 바꾸어야 하는 시점이 있다. 이때 다음과 같은 재전송을 통해 결합 전송방식의 성능을 더욱 높일 수 있다.
수신기에서는 추정한 2 채널(h1, h2)의 위상값의 차이를 연산할 결과, 즉 cos(Δθ)가 양의 값을 갖기 시작하는 순간 송신기에 BTD 기법으로 전송하는 것을 요청할 수 있다.
그러나, 어느 정도 시간 후에 채널(h1, h2)의 위상 값이 변하여 위상값의 차이를 연산할 결과, 즉 cos(Δθ)가 음의 값을 가지게 되는 순간은 BTD 기법의 성능이 STBC 기법의 성능보다 저하된다. 따라서, 이 순간부터는 STBC 기법으로 전송 방식의 변경을 송신기에 요청해야 한다.
이 경우, 본 실시예는 단순하게 전송 방식의 변경을 요청하는 것이 아니라, 추가적으로 재전송을 요청한다. 재전송을 요청하는 경우, 바람직하게는, 직전에 수신한 데이터는 성능이 떨어지는 BTD 기법으로 수신했기 때문에 직전에 수신된 값은 무시하고 송신기에 재전송을 요청한다.
도 4는 본 실시예에 따른 재전송 요청 알고리듬을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예는 최적의 다이버시티 기법이 새롭게 선택되는 경우, 재전송을 요청하는 특징을 갖는다. 그러나, 선택된 다이버시티 기법이 변경되는 경우, 무조건 적으로 직전에 보내온 데이터를 무시하고 재전송의 요청하는 것이 아니라, 종전에 선택된 다이버시티 기법의 특성에 기초하여 재전송을 요청한다.
도 4에서 t1 내지 t12 각각은 시간 단위를 나타내는 타임 슬롯으로서, 각 타임 슬롯의 길이에는 제한이 없으며, 각 타임 슬롯은 바람직하게 동일한 길이를 갖는다.
도 4의 (a)에서 STBC 기법의 채널환경에서 일정시간이 흐른 후, 't4'의 지점에서 무선 채널(h1, h2)의 환경이 변화하여 BTD 기법이 더 우수하여 송신 방식이 변경되었다. 또한 일정 시간이 흐른 후, 't8' 지점에서 STBC 기법이 더 우수하게 채널 환경이 변화하여, BTD 기법에서 STBC 기법으로 변경되었다. 이 경우, 't8'의 지점에서 전송되어진 데이터 'F'는 'C', 'D', 'E'의 데이터보다 상대적으로 열화된 상태로 수신될 가능성이 매우 높다. 따라서, STBC 기법으로 수신하는 것이 더 이득이 있다.
정리하면, 본 실시예는 BTD 기법에서 STBC 기법으로 전환하였을 때, 채널 변경과 동시에 직전에 전송된 'F' 데이터를 재전송함으로써 데이터 수신 오류를 줄인다.
한편, STBC 기법에서 BTD 기법으로 천이하는 경우에는 도 4의 (b)가 적용된다. 도 4의 (b)에서 't2' 지점에서 BTD 기법에서 STBC 기법으로 전환될 때, 송신된 데이터 'B'에 대해서는 재전송이 이루짐은 물론이다. 또한, 송신을 진행하다가 't5' 지점에서 또 다시 채널환경 변화가 있을 경우에 앞의 방식과 동일하게 'D1' 데이터를 재전송하여 송신을 진행한다.
다만, 주의할 점은 't5' 지점에서 채널환경이 변하는 경우와, 't5' 대신에 't6' 지점에서 채널환경이 변하는 경우에는 재전송 기법이 달라진다는 것이다.
't6' 지점에서 채널환경의 변화로 STBC에서 BTD 기법으로 전환하는 경우에는 직전에 전송된 데이터 'D2'는 재전송하지 않는다. 왜냐하면, STBC 기법은 두 개의 타임 슬롯 단위로 시공간 부호화를 하는바, 't5', 't6' 시간에 전송되는 'D1'과 'D2'는 함께 코딩된 신호이므로 재전송을 하지 않는다. 만약 재전송을 한다면, 'D1' 데이터부터 송신을 해야 하기 때문에 전송속도에 추가적인 지장을 초래하게 된다.
정리하면, 알라모티 코딩을 기반으로하는 STBC 기법의 경우, 두 개의 타임 슬롯 단위로 전송이 이루어지므로, 재전송되어야하는 데이터가 상술한 두 개의 타임 슬롯 중 첫 번째 슬롯에 전송된 데이터이면 재전송을 수행하고, 상술한 두 개의 타임 슬롯 중 두 번째 슬롯에 전송된 데이터이면 재전송을 수행하지 않는 것이다.
위와 같은 본 실시예를 적용하면 무선 채널의 조건에 따라서 더 우수한 송신 방식을 선택하여 성능을 높이고, 오류 확률이 있는 채널 변경과 동시에 수신된 데이터에 대해서는 재전송을 함으로써 더욱 성능을 높였다.
상술한 바와 같이 수신기에서 최적의 다이버시티 기법을 판단한 경우, 상기 판단 정보를 송신기로 송신하는 것이 바람직하다.
변경전 다이버시티 기법 변경후 다이버시티 기법 피드백 정보
BTD 기법 BTD 기법 00
STBC 기법 01
STBC 기법 STBC 기법 00
BTD 기법(재전송 요청 없음) 10
BTD 기법(재전송 요청 있음) 11
표 3은 송신기로 전송되는 피드백 정보를 2 비트로 표시한 일례이다. 무선 채널의 상태 변경에 따른 타이버시티 기법의 선택은 총 5가지의 경우가 발생되는바, 위와 같이 총 2비트로 송신 방식 변경을 제어할 수 있다.
상기 송신기는 이동통신 단말기 또는 기지국일 수 있으며, 상기 수신기 역시 이동통신 단말기 또는 기지국일 수 있다. 상기 피드백 정보는 다양한 제어 또는 트래픽 채널을 통해 송신될 수 있으며, 다양한 비트 수를 사용하여 송신될 수 있다.
도 5는 제1 및 제2 다이버시티 기법을 사용하여 통신을 수행하는 송신기에서의 동작을 나타내는 절차흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 송신기에서는 특정한 다이버시티 기법을 수행하다 피드백 정보를 수신하는 경우 다이버시티 기법을 변경한다. 다이버시티 기법이 변경되는 경우, 상술한 내용에 따라 재전송이 추가로 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 다이버시티 기법이 변경하는 경우, 변경되기 전의 다이버시티 기법에 따라 재전송을 요청하거나 재전송을 요청하지 않는 경우가 있음은 이미 상술한 바와 같다.
수신기로부터 재전송이 요청된 데이터부터는 STBC 기법에 따라 송신이 수행된다. STBC 기법의 경우도 전송 중에 무선 채널의 위상이 바뀔 수 있는데 이때는 STBC 기법을 그대로 유지하고, 다음 데이터부터 BTD 기법으로 방식 변경을 요청한다. STBC 기법은 2개의 부호화된 데이터 값들이 같은 방식으로 전송되어야 하기에 같은 방식으로 부호화된 데이터 그룹이 모두 전송이 될 때까지는 STBC 기법을 유지하도록 제어한다.
도 6은 무선 채널의 위상값에 따라 최적의 다이버시티 기법을 선택하고, 재전송을 요청하는 방법을 설명하는 절차흐름도이다.
S601, S602, S603 단계로 절차가 흐르는 경우는, BTD 기법을 유지하는 경우로서 표 3의 '00' 비트가 피드백된다. 또한, S601, S602, S604 단계로 절차가 흐르는 경우는, BTD 기법에서 STBC 기법으로 변경되는 경우로서 표 3의 '01' 비트가 피드백된다.
또한, S601, S605, S606, S607 단계로 절차가 흐르는 경우는, STBC 기법에서 BTD 기법으로 변경되며 재전송을 요청하는 경우로서 표 3의 '11' 비트가 피드백된다. 또한, S601, S605, S606, S608 단계로 절차가 흐르는 경우는, STBC 기법에서 BTD 기법으로 변경되는 경우로서 표 3의 '10' 비트가 피드백되고, S601, S605, S608 단계로 절차가 흐르는 경우는, STBC 기법이 유지되는 경우로서 표 3의 '00' 비트가 피드백된다.
도 7 내지 도 9는 본 실시예의 성능을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 9는, 각각 4개, 8개, 16개의 데이터 구간 동안 각 채널에서 위상이 무작위로 불규칙하게 발생되도록 했을 때, (1) STBC 기법, (2) BTD 기법, (3) 재전송이 없이 STBC 기법과 BTD 기법을 결합하는 경우, (4) 재전송을 하면서 STBC 기법과 BTD 기법을 결합하는 경우의 성능을 나타낸다.
재전송이 없이 STBC 기법과 BTD 기법이 결합된 다이버시티 방식은 낮고 일정한 Eb/No에서는 STBC 기법보다 성능이 좋으나, 높은 Eb/No에서는 성능이 좋지 못하다.
그러나 재전송을 하는 STBC 기법과 BTD 기법이 결합된 방식은 STBC 기법보다 높은 성능을 보여줌을 알 수 있다. 그리고 일정 구간동안 위상이 느리게 변하는 환경일수록 재전송이 없는 방식과 재전송이 있는 방식의 BER 성능의 차이는 점점 없어진다.
상술한 본 실시예에 따르면 채널 변경과 동시에 수신된 데이터에 대해서는 재전송을 수행함으로써 오류 확률을 줄일 수 있게 되었다.
결론적으로 본 문서에서는 전송 중에 위상 정보가 바뀌어 채널간 위상차가 을 기준으로 작은값에서 큰 값으로 바뀌는 경우, BTD 기법에서는 STBC 기법보다 수신 성능이 떨어질 수 있는데, 이 경우 재전송을 요청하여 종래의 STBC 기법으로 전송하도록 함으로써 전체적인 전송 성능을 개선할 수 있는 방식을 제안하였다.
상술한 문서에서는 다이버시티, 송신 다이버시티 기법, 시공간 부호화 기법, STBC 기법, BTD 기법 등의 표현으로 복수의 송신 안테나를 제어하는 기법을 설명하였다. 그러나, 이는 본 실시예의 설명의 편의를 위한 것에 불과하므로, 본 발명이 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 상술한 본 실시예를 다중 입출력(MIMO, MISO, SIMO) 기법 또는 다중 입출력 시스템 등으로도 표현하는 것도 가능하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적인 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 다수의 기지국, 단말기 등을 포함하는 다수의 통신 시스템에 적용될 수 있는바, 본 발명에 산업상 이용가능성이 인정됨은 자명하다.
도 1은 STBC 기법의 개념을 나타내는 블록도이다.
도 2는 BTD 기법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 실시예에서 제안하는 송신기 및 수신기를 포함하는 통신 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 재전송 요청 알고리듬을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제1 및 제2 다이버시티 기법을 사용하여 통신을 수행하는 송신기에서의 동작을 나타내는 절차흐름도이다.
도 6은 무선 채널의 위상값에 따라 최적의 다이버시티 기법을 선택하고, 재전송을 요청하는 방법을 설명하는 절차흐름도이다.
도 7 내지 도 9는 본 실시예의 성능을 나타내는 도면이다.

Claims (8)

  1. 적어도 두 개의 송신 안테나를 포함하는 송신기로부터 데이터를 수신하는 수신기에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 데이터를 수신하는 단계;
    제1 송신 안테나에 대한 제1 무선 채널의 위상과 제2 송신 안테나에 대한 제2 무선 채널의 위상의 차이를 산출하는 단계;
    상기 산출된 위상의 차이에 기초하여, 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 동일한 데이터를 하나의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제1 다이버시티 기법 및 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 상이한 데이터를 두 개의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제2 다이버시티 기법 중 어느 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 다이버시티 기법에 관한 정보를 상기 송신기로 피드백하는 단계
    를 포함하는 송신 다이버시티 기법을 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 다이버시티 기법이 종전에 선택된 다이버시티 기법과 상이한 경우, 상기 송신기에 데이터 재전송을 요청하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 기법을 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선택된 다이버시티 기법이 상기 제1 다이버시티 기법이고, 상기 종전에 선택된 다이버시티 기법이 상기 제2 다이버시티 기법인 경우,
    상기 두 개의 타임 슬롯 중 첫 번째 타임 슬롯에 상응하는 데이터를 수신한 경우, 재전송을 요청하고,
    상기 두 개의 타임 슬롯 중 두 번째 타임 슬롯에 상응하는 데이터를 수신한 경우, 재전송을 청하지 않는 것
    것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 기법을 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이버시티 기법은
    전송 메트릭스
    Figure 112007059201985-pat00015
    에 따르고
    상기 제2 다이버시티 기법은
    전송 메트릭스
    Figure 112007059201985-pat00016
    에 따르는 것
    을 특징으로 하는 송신 다이버시티 기법을 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상의 차이는 타임 슬롯 단위로 산출되고,
    현재 타임 슬롯(T+1) 동안에 선택된 다이버시티 기법이 종전 타임 슬롯(T) 동안에 선택된 다이버시티 기법과 상이한 경우, 상기 종전 타임 슬롯(T)에 송신된 데이터를 재전송할 것을 상기 송신기에 요청하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 다이버시티 기법 및 제2 다이버시티 기법 중 어느 하나를 선택하는 단계는, 상기 제1 무선 채널의 위상을 θ1이라 하고, 상기 제2 무선 채널의 위상을θ2라 하는 경우, cos(|θ1-θ2|)의 값이 양수인지 여부에 따라 다이버시티 기법을 선택하는 단계인 것을 특징으로 하는 송신 다이버시티 방법.
  7. 적어도 두 개의 송신 안테나를 포함하는 송신기로부터 데이터를 수신하는 수신장치에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 데이터를 수신하는 수신 안테나;
    제1 송신 안테나에 대한 제1 무선 채널의 위상과 제2 송신 안테나에 대한 제2 무선 채널의 위상의 차이를 산출하는 산출 모듈;
    상기 산출된 위상의 차이에 기초하여, 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 동일한 데이터를 하나의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제1 다이버시티 기법 및 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 상이한 데이터를 두 개의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제2 다이버시티 기법 중 어느 하나를 선택하는 제어 모듈; 및
    상기 선택된 다이버시티 기법에 관한 정보를 상기 송신기로 피드백하는 피드백 모듈
    을 포함하는 송신 다이버시티 기법을 이용하여 데이터를 송수신하는 수신장치.
  8. 적어도 두 개의 송신 안테나를 포함하는 송신 장치 및 상기 송신 장치로부터 데이터를 수신하는 수신 장치를 포함하는 통신 시스템에 있어서,
    상기 수신 장치는,
    상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 데이터를 수신하는 수신 안테나;
    제1 송신 안테나에 대한 제1 무선 채널의 위상과 제2 송신 안테나에 대한 제2 무선 채널의 위상의 차이를 산출하는 산출 모듈;
    상기 산출된 위상의 차이에 기초하여, 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 동일한 데이터를 하나의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제1 다이버시티 기법 및 상기 적어도 두 개의 송신 안테나를 통해 상이한 데이터를 두 개의 타임 슬롯 단위로 송신하는 제2 다이버시티 기법 중 어느 하나를 선택하는 제어 모듈; 및
    상기 선택된 다이버시티 기법에 관한 정보를 상기 송신기로 피드백하는 피드 백 모듈
    을 포함하고,
    상기 송신 장치는,
    상기 피드백 모듈로부터 수신되는 정보에 따라 다이버시티 기법을 선택하는 선택 모듈; 및
    상기 제1 다이버시티 기법 또는 제2 다이버시티 기법에 따라 상기 송신 안테나를 통해 데이터를 송신하는 송신 모듈
    을 포함하는 송신 다이버시티 기법을 이용하여 통신을 수행하는 통신 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005072782A (ja) 2003-08-21 2005-03-17 Sony Corp アンテナおよびそれを用いた受信装置
KR20060057911A (ko) * 2004-11-24 2006-05-29 주식회사 팬택 다이폴 안테나를 이용한 편파 다이버시티 기능을 가지는무선통신 단말기

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