KR101035794B1

KR101035794B1 - 무선 송수신기 및 무선 송수신 방법 및 그 프로그램

Info

Publication number: KR101035794B1
Application number: KR1020057013786A
Authority: KR
Inventors: 마사아끼 후지
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2011-05-20
Also published as: KR20050097954A; US8090039B2; US20060251149A1; JP2004253925A; WO2004075436A1; JP3669991B2; EP1595341A1

Abstract

본 발명은 송신 다이버시티용 부호화 출력을 하나의 확산 영역 안에 담고 도 플러주파수에 대한 내력을 향상시킬 수 있는 무선 송수신기 및무선 송수신 방법 및 그 프로그램을 제공한다. 본 발명에서는 무선 송신기측에서 시공 부호화 행렬을 이용해 송신 신호를 부호화하고 부호화한 시공 부호화 출력이 서로 다른 타임 슬롯의 시공 부호화 신호를 서로 다른 확산 부호를 이용해 확산하고 확산한 확산 부호를송신한다. 한편 무선 수신기측에서 이 확산 신호를 수신하고 수신한 확산 신호의 소정의 타임 슬롯을, 이 타임 슬롯과 대응하는 확산 부호를 이용해 역확산하고 역확산한 신호를 시공 부호화 행렬을 이용해 복호화한다.

Description

무선 송수신기 및 무선 송수신 방법 및 그 프로그램 {A Wireless Transceiver and Wireless Transmitting/Receiving Method and Program Thereof}

본 발명은 이동통신 시스템에서 시공 부호를 이용하는 송수신 다이버시티를 적용한 무선 송수신기 및 무선 송수신 방법 및 그 프로그램에 관한 것이다.

최근의 이동통신 시스템의 발전으로 더욱 광대역화, 고주파수화 및 고신뢰화가 요구되고 있다. 그러므로 단말기의 무선부를 증가시키지 않고 전송 품질을 높이는 송신 다이버시티 기술이 유효하고 또 기타 셀 간섭이 까다로운 환경에서는 확산 이득을 늘릴 수 있는 2차원 확산이 유효한 것으로 알려져 있다.

OFDM-CDM을 위한 확산 방식으로는 시간 방향에서의 확산이 검토되고 있다. 이것은 단말기의 이동에 따른 도플러 주파수를 통한 시간 방향에서의 진폭 변동이 주파수 선택성에 따른 주파수 방향에서의 진폭 변동보다 완만해지는 프레임 포맷에서, 주파수 방향의 확산은 시간 방향의 확산보다 코드간 직교성이 잘 무너지기 때문이다. 또 커다란 확산율이 필요한 경우에는 시간과 주파수를 모두 이용한 2차원 확산이 사용된다. 역확산에는 각 서브캐리어에서의 채널 응답을 이용해 서브캐리어마다 진폭과 위상을 보상해 역확산이 이루어진다.

이러한 시간 방향에서의 확산 기법은 "정인철(鄭仁哲: Incheol Jung), 나카 가와 마사오(中川正雄: Masao Nakagawa)의 '수신 링크에서의 송신 다이버시티를 이용한 OFDM-CDMA의 시스템 특성' 전자정보통신학회 신학기보(信學技報) 무선통신시스템연구회 RCS2000-184(2000년 1월)"와 "미요시 겐이치(三好憲一: Kenichi Miyoshi), 맛수모토 아추시(松元淳志: Atushi Matsumoto), 우에수기 밋수루(上杉充 : Mitsuru Uesugi)의 'FCDM에서의 시간 방향 확산에 관한 검토' 전자정보통신학회 신학기보(信學技報) 무선통신시스템연구회 RCS2001-179(2001년 11월)"에 기재된 바 있다.

시간 방향 확산 OFDM-CDM 방식에 시공 송신 다이버시티를 적용한 경우의 무선 송신기 및 무선 수신기의 구성을 도10, 도11에 소개한다.

무선 송신기측에서 송신 신호 Ω의 입력을 받아 수학식 1

에 기초해 부호화하고 시공 부호화 출력의 두 가지 부호화 스트림 [S₁, -S₂ ^*], [S₂, S₁ ^*] 을 안테나 브랜치 #1, #2 각각에 출력한다. 안테나 브랜치 #1측에서는 부호화 스트림 [S₁, -S₂ ^*]의 입력을 받아 하나의 자기 사용자 신호 확산 부호를 이용해 도12와 같이 S₁, -S₂ ^*를 각각 시간 방향으로 확산한다. 이 때 S₁은 타임 슬롯 1, -S₂ ^*는 시간적으로 타임 슬롯 1보다 늦은 타임 슬롯 2에 할당된다. 즉 다른 두 가지 타임 슬롯의 시공 부호화 신호가 동일한 하나의 자기 사용자 신호 확산 부호로 확산된다. 또한 안테나 브랜치 #2측에서는 부호화 스트림 [S₂, S₁ ^*]의 입력을 받아 안테나 브랜치 #1측과 마찬가지로 동일한 자기 사용자 신호 확산 부호를 이용해 S₂, S₁ ^*을 각각 시간 방향으로 확산한다.

이 때 S₂는 타임 슬롯 1, S₁ ^*은 안테나 브랜치 #1측과 마찬가지로 시간적으로 타임 슬롯 1보다 늦은 타임 슬롯 2에 할당된다. 즉 안테나 브랜치 #1측과 마찬가지로 다른 두 개의 타임 슬롯의 시공 부호화 신호가 동일한 하나의 자기 사용자 신호 확산 부호로 확산된다.

다음으로 안테나 브랜치 #1측, #2측 각각에서 자기 사용자 신호 확산 부호로 시간 방향으로 확산된 사용자 신호와 마찬가지로 얻어진 다른 사용자 신호를 다중화한다.

또 이 밖의 사용자 신호와 다중화된 사용자 신호와 무선 송신기측 및 무선 수신기측에서 미리 기억하고 있는 파일럿 신호를 다중화한다.

또 파일럿 신호가 다중화된 사용자 신호를 IFFT로 시간 영역 신호로 변환하고 가드 인터벌을 부가한다.

그리고 안테나 브랜치 #1, #2의 안테나는 이 가드 인터벌 부가 후의 출력 신호를 동시에 방사한다.

따라서 기존 무선 송신기에서 프레임 포맷에 시간 공간 송신 다이버시티를 적용하면 위에서 말했듯이 도12와 같은 시공 부호화 출력을 시간 방향으로 연속된 두 개의 확산 영역(=두 개의 다른 타임 슬롯)에 할당하게 된다.

한편 무선 수신기에서 안테나 브랜치 #1, #2의 안테나는 무선 송신기축 안테나 브랜치 #1, #2의 안테나에서 방사된 신호를 수신하고 시간 방향 역확산기와 채 널 추정기에 출력한다.

채널 추정기는 미리 기억하고 있는 파일럿 신호를 이용해 안테나로 수신한 수신 신호에서 채널 응답을 추정한다.

한편 시간 방향 역확산기는 수신 신호에서 파일럿 신호를 감산하고 자기 사용자 신호 확산 부호를 이용해 두 개의 다른 타임 슬롯을 순서대로 역확산한다.

그리고 시공 복호기는 채널 h1, h2의 채널 추정값의 입력을 받아 시간 방향 역확산기에서 역확산된 역확산 신호의 시간 방향으로 연속하는 두 개의 타임 슬롯의 시공 부호화 신호에서 시공 복호화를 실시하여 복호 신호를 얻는다.

위의 기존 예에서는 다른 타임 슬롯의 시공 부호화 신호 사이에서 동일한 자기 사용자 신호 확산 부호를 이용한 확산 부호화를 실시하기 위해 자기 사용자 신호 확산 부호를 이용해 두 개의 다른 타임 슬롯을 순서대로 역확산한다. 그러므로 시간 방향의 역확산에서는 심볼별 채널 응답은 얻을 수 없다. 따라서 무선 수신기에서의 역확산은 자기 사용자 신호 확산 부호만 이용하는 등이득 합성역확산이 된다. 그러므로 코드간 직교성을 유지하기 위해서는 시간 방향의 변동의 영향을 받지 않을 정도로 확산율이 제한된다는 문제점이 있었다.

또 시간 공간 송신 다이버시티를 적용하는 경우, 예를 들어 2행 2열의 시공 부호화 행렬을 이용하면 시간 방향으로 출력되는 2심볼은 시간 방향으로 두 개의 확산 영역으로 확산된다. 또 시공 부호에서는 시간 방향으로 출력되는 여러 심볼의 타임 슬롯 길이로 채널 응답이 불변할 필요가 있다.

그러므로 두 개의 확산 영역에 걸쳐 시간 방향의 변동을 받지 않을 정도로 설계할 필요가 있고 설계에 대한 요구 조건이 더 까다로워지거나 혹은 그 두 확산 영역에서 시간 변동의 영향을 받으면 전송 특성이 열화하는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 송신 다이버시티용 부호화 신호를 하나의 확산 영역 안에 담고 도플러 주파수에 대한 내력을 높일 수 있는 무선 송수신기 및 무선 송수신 방법 및 그 프로그램을 제공한다.

상술한 바를 달성하기 위해 본 발명은 송수신 다이버시티를 적용한 무선 송신기에 있어서, 시공 부호화 행렬을 이용해 송신 신호를 부호화하는 부호화 수단과; 상기 부호화된 시공 부호화 신호와, 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호를 서로 다른 확산 부호를 이용해 확산하는 확산 수단과; 상기 확산된 확산 신호를 송신하는 송신 수단을 포함한다.

또한, 상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 송수신 다이버시티를 적용한 무선 수신기에 있어서, 시공 부호화 행렬을 이용해 부호화된 시공 부호화 신호와, 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공부호화 신호가 서로 다른 확산 부호를 이용해 확산된 확산 신호를 수신하는 수신 수단과; 상기 수신된 확산 신호의 소정의 타임 슬롯을 해당 타임 슬롯과 대응하는 상기 확산 부호를 이용해 역확산하는 역확산 수단과; 상기 역확산된 신호를 상기 시공 부호화 행렬을 이용하여 복호화하는 복호화 수단을 포함한다.

삭제

또한, 상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 송수신 다이버시티를 적용한 무선 수신기에 있어서, 시공 부호화 행렬을 이용해 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공부호화 신호가 서로 다른 확산 부호를 이용해 시간 방향 및 주파수 방향으로 확산된 확산 신호를 수신하는 수신 수단과; 상기 수신된 확산 신호의 소정의 타임 슬롯을 해당 타임 슬롯과 대응하는 상기 확산 부호를 이용해 시간 방향으로 역확산하는 역확산 수단과; 상기 역확산된 신호를 상기 시공 부호화 행렬을 이용해 복호화하는 복호화 수단과; 상기 복호화된 신호를 주파수 방향으로 합성하는 합성 수단을 포함하는 무선 수신기를 포함한다.

또한, 상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 송수신 다이버시티를 적용한 무선 송신기에서 확산 신호를 송신하는 방법에 있어서, 시공 부호화 행렬을 이용해 송신 신호를 부호화하는 과정과; 상기 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호를 서로 다른 확산 부호를 이용해 확산하는 과정과; 상기 확산된 확산 신호를 송신하는 과정을 포함한다.

또한, 상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 송수신 다이버시티를 적용한 무선 수신기에서 확산 신호를 수신하는 방법에 있어서, 시공 부호화 행렬을 이용해 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호가 서로 다른 확산 신호를 이용하여 확산된 확산 신호를 수신하는 과정과; 상기 수신된 확산 신호의 소정의 타임 슬롯을 해당 타임 슬롯과 대응하는 상기 확산 부호를 이용해 역확산하는 과정과; 상기 역확산된 신호를 상기 시공 부호화 행렬을 이용해 복호화하는 과정을 포함한다.

또한, 상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 컴퓨터에서 실행되며 확산 신호를 송신하는 프로그램에 있어서, 시공 부호화 행렬을 이용해 송신 신호를 부호화하는 부호화 처리와; 상기 부호화된 시공 부호화 출력과 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호를 서로 다른 확산 부호를 이용해 확산하는 확산 처리와; 상기 확산된 확산 신호를 송신하는 송신 처리를 포함한다.

또한, 상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 컴퓨터에서 실행되며 확산 신호를 수신하는 프로그램에 있어서, 시공 부호화 행렬을 이용해 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공부호화 신호가 서로 다른 확산 부호를 이용해 확산된 확산 신호를 수신하는 수신 처리와; 상기 수신된 확산 신호의 소정의 타임 슬롯을 해당 타임 슬롯과 대응하는 상기 확산 부호를 이용해 역확산하는 역확산 처리와; 상기 역확산된 신호를 상기 시공 부호화 행렬을 이용해 복호화하는 복호화 처리를 포함한다.

삭제

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기의 원리를 나타내는 설명도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기에서 시공 부호화 출력의 확산 영역 할당 원리를 나타내는 설명도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기에서 시간 방향 확산의 원리를 나타내는 설명도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기에서 2차원 확산의 원리를 나타내는 설명도.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기에서 안테나 브랜치 #1에서의 프레임 신호를 나타내는 설명도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 수신기의 원리를 나타내는 설명도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기의 구성을 나타내는 구성도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 수신기의 구성을 나타내는 구성도.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 수신기의 구성을 나타내는 구성도.

도 10은 종래 무선 송신기의 구성을 나타내는 구성도.

도 11은 종래 무선 수신기의 구성을 나타내는 구성도.

도 12는 종래 시공 부호화 출력의 확산 영역 할당을 설명하는 설명도.

우선 본 발명의 기본적인 개념에 대해 설명한다. 도1 내지 도6는 본 발명의 원리 설명도다. 도1에 본 발명의 원리를 적용한 무선 송신기의 한 가지 실시 형태의 구성을 소개한다. 도1와 같이 우선 무선 송신기측에서 송신 심볼(=송신 신호 Ω)을 2행 2열의 시공 부호화 행렬을 이용해 시공 부호화한다. 여기에서 송신 신호 Ω=[S₁, S₂]에 대한 시공 부호화 행렬은 상기 수학식 1과 같다. 이 시공 부호화 출력의 두 가지 부호화 스트림 [S₁, -S₂ ^*]와 [S₂, S₁ ^*]을 안테나 브랜치 #1, #2 각각에 출력한다. 각 안테나 브랜치에서는 도2와 같이 우선 부호화 스트림 각각을 S/P 변환한다.

도5는 안테나 브랜치 #2에서의 S/P 변환 및 2차원 확산 모습을 나타낸다.

S/P 변환으로 안테나 브랜치 #1에서 타임 슬롯 1에서 시공 부호화 신호 S₁이 입력되고 타임 슬롯 2에서 시공 부호화 신호 -S₂ ^*가 입력되고 시공 부호화 신호 S₁에 대해서는 확산 부호 C1을, 시공 부호화 신호 -S₂ ^*에 대해서는 C2를 이용해 (C1≠C2)확산한다. 그리고 시공 부호화 신호 S₁의 확산 출력과 시공 부호화 신호 -S₂ ^*의 확산 출력을 같은 확산 세그먼트에서 코드 다중한다.

또 마찬가지로 안테나 브랜치 #2에서 타임 슬롯 1에서 시공 부호화 신호 S₂가 입력되고 타임 슬롯 2에서 시공 부호화 신호 S₁ ^*이 입력되고 시공 부호화 신호 S₂에 대해서는 확산 부호 C1을, 시공 부호화 신호 S₁ ^*에 대해서는 C2를 이용해 확산한다. 그리고 시공 부호화 신호 S₂의 확산 출력과 시공 부호화 신호 S₁ ^*의 확산 출력을 같은 확산 세그먼트에서 코드 다중한다.

이 때 확산은 시간 방향 확산 혹은 도3과 같은 시간 방향 및 주파수 방향에서의 시간 2차원 확산을 실시한다. 즉 예를 들어 시공 부호화 신호 S₁에 대해 시간 방향으로 확산하는 경우, 1서브캐리어에서 여러 심볼에 시공 부호화 신호 S₁을 확산하고 시간 방향 및 주파수 방향으로 확산하는 경우, 여러 서브캐리어에서 여러 심볼에 시공 부호화 신호 S₁을 확산한다.

이렇게 하여 시공 부호화 출력이 다른 타임 슬롯 1, 2에 속한, 다른 두 개의 확산 부호화 신호(=S₁과 S₂, -S₂ ^*와 S₁ ^*)가 각각 다른 확산 부호(=C1, C2)로 확산되고 코드 다중화된 자기 사용자 신호를 얻을 수 있다. 다음으로 마찬가지로 시공 부호화, 확산 부호 다중된, 기타 사용자 신호와 자기 사용자 신호를 기타 사용자 다중화한다.

다음으로 시간 방향 확산 혹은 2차원 확산 영역 안의 각각의 서브캐리어에서 확산 부호 C1, C2와 직교하는 여러 파일럿 신호용 확산 부호 #1, #2를 이용해 파일럿 신호를 각각 확산하고 이 확산한 파일럿 신호와 기타 사용자 다중한 사용자 신호를 다중한다.

그리고 이렇게 하여 생성된 프레임 신호(도4와 같다)를 고속 역 퓨리에 변환(IFFT)을 이용해 시간 영역 신호로 변환한다.

또 가드 인터벌(GI)을 부가하고 캐리어 주파수에 업컨버트해 안테나 브랜치 #1, #2의 두 안테나에서 동시에 송신한다.

즉, 무선 송신기는 확산 부호화 신호 S₁에 대해 확산 부호 C1을, 확산 부호화 신호 -S₂ ^*에 대해 C2를 이용해 확산하고 코드 다중화한 신호와 확산 부호화 신호 S₂에 대해 확산 부호 C1을, 확산 부호화 신호 S₁ ^*에 대해 C2를 이용해 확산하고 코드 다중화한 신호를 동시에 송신한다.

도5 및 도6에 본 발명의 원리를 적용한 무선 수신기의 한 가지 실시 형태의 구성을 소개한다.

도5와 같이 무선 수신기에서 안테나를 매개로 하여 확산 부호화 신호 S₁에 대해 확산 부호 C1을, 확산 부호화 신호 -S₂ ^*에 대해 C2를 이용해 확산하고 코드 다중화한 신호와 확산 부호화 신호 S₂에 대해 확산 부호 C1을, 확산 부호화 신호 S₁ ^*에 대해 C2를 이용해 확산하고 코드 다중화한 신호를 동시에 수신하면 이들 수신 신호에서 가드인터벌을 제거한다. 그리고 이들 수신 신호를고속 퓨리에 변환(FFT)으로 수신 서브캐리어 신호로 변환한다.

다음으로 이 수신 서브캐리어 신호에 대해 무선 송신기측 안테나 브랜치 #1, #2의 안테나에 대해 이용되고 있는 여러 파일럿 신호용 확산 부호 #1, #2를 이용해 각 서브캐리어에서 역확산을 실시한다.

다음으로 역확산된 신호에 대해 파일럿 신호의 변조 성분을 제거하고 무선 송신기측 안테나 브랜치#1, #2의 안테나에서의 채널 응답을 추정한다. 그리고 파일럿 신호, 파일럿 신호용 확산 부호와 얻은 채널 추정값을 이용해 각 송신 안테나의 파일럿 신호 수신 복사본을 생성한다.

한편 퓨리에 변환한 수신 서브캐리어 신호에서 수신 파일럿 신호 복사본을 감산하고 이 파일럿 신호를 감산한 수신 서브캐리어 신호에 대해 확산 부호 C1, C2를 이용해 시간 방향으로 역확산을 실시한다.

이렇게 하여 확산 부호 C1에서 역확산된 신호는 채널 h1과 확산 부호화 신호 S₁과의 곱 및 채널 h2와 확산 부호화 신호 S₂와의 곱의 합으로 표현된다. 또 확산 부호 C2에서 역확산된 신호는 채널 h1과 확산 부호화 신호 -S₂ ^*와의 곱 및 채널 h2와 확산 부호화 신호S₁과의 곱의합으로 표현된다.

그리고 이 동일 타임 슬롯에 속한, 두 개의 역확산 출력에 대해 채널 추정값 h1, h2를 이용해 시공 복호를 실시한다.

송신 신호가 시간 방향으로 확산되어 있는 경우, 이렇게 하여 무선 수신기에서 수신 신호가 복호된다(도5 참조).

한편, 송신 신호가 시간 방향 및 주파수 방향으로 시간 2차원 확산되어 있는 경우, 각 서브캐리어에서 시공 복호된 신호를 주파수 방향으로 합성하고 이렇게 하여 무선 수신기에서 수신 신호가 복호된다(도6 참조).

따라서, 시간 공간 송신 다이버시티에서는 시공 부호화 행렬의 시간 방향 출력을 시간 방향으로 여러 확산 영역으로 확산하는 데 대해 본 발명에서는 시공 부호화 행렬의 시간 방향 출력을 하나의 확산 영역 안에서 여러 확산 부호를 이용해 확산하므로 채널의 시간 변동에 대한 내력이 향상된다.

또 2차원 확산이 이용되는 경우, 각 서브캐리어에서 시간 방향으로 부분적으 로 역확산을 해 복호를 실시, 주파수 방향으로 합성할 수 있다.

다음에 도면을 참조해 본 발명의 무선 송신기 및 무선 수신기의 한 가지 실시 형태에 대해 설명한다.

도7은 멀티캐리어 부호 분할 다중(MC-CDM) 방식 혹은 직교 주파수 분할 다중 부호 분할 다중(OFDM-CDM) 방식에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기의 구성을 나타내는 구성도다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기는 부호기 1과 매핑기 2와 인터리버 3과 시공 부호기 4와 S/P 변환기 5-1, 2와 안테나 브랜치 6-1, 2로 구성된다.

부호기 1은 송신 데이터의 입력을 받아 오류 정정 부호화하고 매핑기 2로 출력한다.

매핑기 2는 오류 정정 부호화 후의 송신 데이터의 입력을 받아 변조 컨스털레이션에 매핑하고 인터리버 3에 출력한다.

인터리버 3은 버스트 에러를 확산시키기 위해 매핑된 데이터의 입력을 받아 데이터 순서를 교체하고 시공 부호기 4에 출력한다.

시공 부호기 4는 상기 식(1)과 같은 2행 2열의 직교 시공 부호화행렬을 이용해 인터리버 3의 출력 신호를 부호화한다.

S/P 변환기 5-1, 2는 이 시공 부호기 4의 출력 신호를 직병렬 변환하고 안테나 브랜치 6-1, 2에 출력한다.

안테나 브랜치 6-1(=안테나 브랜치 #1, #2)은 각각 S/P 변환기 10-1, 2와 확산기11-1, 2, …, 2n(n은 자연수)과 자기 사용자 신호다중기 12-1, 2, …, n과 기 타 사용자 신호 다중기13과 파일럿 신호 다중기 14와 고속 역퓨리에 변환기(=IFFT+GI) 15와 안테나 16으로 구성된다.

또 안테나 브랜치 6-2도 안테나 브랜치 6-1과 마찬가지로 구성된다.

S/P 변환기 10-1, 2는 S/P 변환기 5-1의 출력 신호를 받아 각 사용자 신호에 두 개의 확산기를 할당, 확산기 11-1과 2, 3과 4, …, 2n-1과 2n 중 어느 사용자 신호를 할당한 한 쌍의 확산기에 대해 출력한다.

확산기 11-1과 2, 3과 4, …, 2n-1과 2n은 시공 부호화 행렬의 1열의 두 신호를 두 개의 확산 부호를 이용해 확산해 다중한다. 즉 확산기 11-1과 2, 3과 4, …, 2n-1과 2n은 각각 동일한 사용자 신호 확산용 확산 부호(예를 들어 확산기 11-1, 2는 각각 사용자 신호 확산용 확산 부호 C1, C2를 이용한다. 안테나 브랜치 6-2에서 안테나 브랜치 6-1과 입력되는 사용자 신호가 대응하는 한 쌍의 확산기는 동일한 사용자 신호 확산용 확산 부호 C1, C2를 이용한다)로 시간 방향 확산 혹은 도3과 같은, 시간 방향 및 주파수 방향에서의 시간 2차원 확산을 실시, 각각 대응하는 자기 사용자 신호 다중기 12-1, 2, …, n에 출력한다.

이 때 확산기 11-1과 2, 3과 4는 각각 다른 사용자신호 확산용 확산 부호를 이용, 마찬가지로 모든 쌍의 확산기는 다른 쌍의 확산기와 다른 사용자 신호 확산용 확산 부호를 이용한다.

자기 사용자 신호 다중기12-1, 2, …, n은 각각 확산기 11-1과 2, 3과 4, …, 2n-1과 2n에서 입력되는 자기 사용자 신호(예를 들어 자기 사용자 신호 다중기 12-1에서 확산기 11-1과 2의 출력 신호는 자기사용자 신호이고, 그 이외에는 기타 사용자로 간주할 수 있다. 또 기타 자기 사용자 신호다중기 12-2, 3, …, n에 대해서도 마찬가지)를 가산하고 동일한 확산 세그먼트에서 다중화하고 기타 사용자 신호 다중기 13에 출력한다.

기타 사용자 신호 다중기 13은 자기 사용자신호 다중기 12-1, 2, …, n이 각각 다른 확산 부호를 이용해 다중화한 여러 자기 사용자 신호의 입력을 받아 이들을 다중화하고 파일럿 신호 다중기 14에 출력한다.

파일럿 신호 다중기 14는 시간 방향 확산 혹은 2차원 확산 영역 안의 각각의 서브캐리어에서 사용자 신호 확산용 확산 부호 C1, C2와 직교하는 여러 파일럿 신호용 확산 부호 #1, #2를 이용해 파일럿 신호를 각각 확산하고 이 확산한 파일럿 신호와 기타 사용자다중한 사용자 신호를 다중한다.

여기에서 2차원 확산을 사용하는 경우, 확산 세그먼트에서의 각 서브캐리어에서의 확산 부호간 부분 상관이0이 되는 것을 선택한다(부분 상관이 0이 되지 않는 경우에도 나중에 이야기할 주파수 방향의 합성으로 억압할 수 있다).

고속 역퓨리에 변환기 15는 생성된 프레임 신호(도4) 즉 확산 세그먼트에서 다중된 서브캐리어 신호를 고속 역퓨리에 변환(IFFT)을 이용해 시간 영역 신호로 변환하고 가드 인터벌(GI)을 부가한다.

안테나 16은 고속 역퓨리에 변환기 15의 출력 신호를 받아 캐리어 주파수에 업컨버트하고 안테나 브랜치 6-2의 안테나와 동시에 송신한다.

도8은 무선 송신기측에서 시간 방향 확산한 경우의, 멀티캐리어 부호 분할 다중(MC-CDM) 방식 혹은직교 주파수 분할 다중 부호 분할 다중(OFDM-CDM) 방식에서 의, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 수신기의 구성을 나타내는 구성도다.

도8에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 수신기는 안테나 브랜치 26-1, 2와 가산기 25-1, 2, …, n과 블록 S/P 변환기 27과 인터리버 23과 복호기 21로 구성된다.

또 도9는 무선 송신기측에서 시간 방향 및 주파수 방향의 2차원 확산한 경우의, 멀티캐리어 부호 분할 다중(MC-CDM) 방식 혹은 직교 주파수 분할 다중 부호 분할 다중(OFDM-CDM) 방식에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 수신기의 구성을 나타내는 구성도다.

도9에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 수신기는 안테나 브랜치 26-1, 2와 가산기 25-1, 2, …, n과 블록 S/P 변환기 27과 디인터리버 23과 복호기 21과 주파수 방향 합성기 28-1, 2, …, 2n-1, 2n으로 구성된다.

안테나 브랜치 26-1은 안테나 36과 고속 퓨리에변환기(=-GI+FFT) 35와 역확산기 31-1, 2, …, 2n-1, 2n과 역확산기 37-1, 2, …, 2n-1, 2n과 채널 추정기 38-1, 2, …, 2n-1, 2n과 시공 복호기 24-1, 2, …, n으로 구성된다.

또 안테나 브랜치 26-2도 안테나 브랜치 26-1과 마찬가지로 구성된다.

안테나 36은 무선 송신기의 안테나 브랜치6-1, 2에서 송신된 신호를 수신해 다운컨버트한 후 고속 퓨리에 변환기 35에 출력한다.

고속 퓨리에 변환기 35는 안테나 36에서 수신 신호의 입력을 받아 수신 신호에서 가드 인터벌을 제거하고 FFT를 이용해 서브캐리어 신호로 변환한 후 역확산기31-1, 2, …, 2n-1, 2n, 역확산기 37-1, 2, …, 2n-1, 2n에 출력한다.

역확산기 37-1, 2, …, 2n-1, 2n은 서브캐리어 신호의 입력을 받아 각 서브캐리어에서 무선 송신기측 안테나 브랜치 6-1, 2에서 이용되고 있는 파일럿 신호용 확산 부호를 이용해 수신 서브캐리어 신호의 역확산을 실시, 각각 채널 추정기 38-1, 2, …, 2n-1, 2n에 대해 출력한다.

채널 추정기 38-1, 2, …, 2n-1, 2n은 역확산된 신호에 대해 파일럿 신호의 변조 위상 성분을 제거하고 무선 송신기측 안테나 브랜치 6-1, 2에서의 채널 응답을 추정하고 추정 결과를 시공 부호기 시공 복호기 24-1, 2, …, n에 출력한다.

역확산기 31-1, 2, …, 2n-1, 2n은 서브캐리어 신호의 입력을 받아 도5와 같이 파일럿 신호, 파일럿 신호용 확산 부호와 얻은 채널 추정값을 이용해 각 송신 안테나에서의 파일럿 신호의 수신 복사본을 생성하고 또 퓨리에 변환한 수신 서브캐리어 신호에서 수신 파일럿 신호 복사본을 감산하고 이 파일럿 신호를 감산한 수신 서브캐리어 신호에 대해 자기 사용자에게 할당되어 있는 확산 부호를 이용해 시간 방향으로 역확산을 실시한다.

시공 복호기 24-1, 2, …, n은 역확산기 31-1이 출력하는 시간 방향 역확산 후의 신호에 대해 자기 사용자가 사용하고 있는 두 쌍의 확산 부호를 이용해 수신 서브캐리어 신호를 역확산하고 채널 추정값을 이용해 시공 복호를 실시한다.

가산기 25-1, 2, …, n은 수신 안테나 다이버시티가 이용되고 있는 경우 안테나 브랜치 26-1, 2 각각의 시공 부호기 24-1에서의 출력 신호를 받아 다이버시티 브랜치의 시공 복호 출력을 합성하고 블록 S/P 변환기 27, 또는 주파수 방향 합성기 28-1, 2, …, 2n-1, 2n에 출력한다.

주파수 방향 합성기 28-1, 2, …, 2n-1, 2n은 2차원 확산이 이용되고 있는 경우 가산기 25-1, 2, …, n이 가산한 시공 복호 출력을 받아 주파수 방향으로 합성하고 블록 S/P 변환기 27에 출력한다.

블록 S/P 변환기 27은 가산기 25-1, 2, …, n이나 주파수 방향 합성기 28-1, 2, …, 2n-1, 2n에서 합성된 합성 신호를 블록 병렬/직렬 변환하고 디인터리버 23에 출력한다.

디인터리버 23은 블록 S/P 변환기 27의 출력 신호를 받아 인터리버 3과 반대로 데이터의 순서를 교체하고 복호기 21에 출력한다.

복호기 21은 디인터리버 23의 출력 신호를 받아 오류 정정하고 재생 데이터를 얻는다.

다음으로 도면을 참조해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기 및 무선 수신기의 동작에 대해 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 송신기에서 송신 데이터 Ω를 송신하는 경우, 부호화기 1, 매핑기 2, 인터리버 3에서 오류 정정 부호화, 변조 컨스털레이션으로의 매핑, 인터리브를 실시, 시공 부호기 4에 출력한다.

부호화기 4는 도2와 같이 [S₁, -S₂ ^*]를 S/P 변환기 5-1에, [S₂, S₁ ^*]을 S/P 변환기 5-2에 출력한다.

S/P 변환기 5-1은 확산 부호화 신호 S₁을 안테나 브랜치 6-1의 S/P 변환기 10-1에, 확산 부호화 신호 -S₂ ^*를 S/P 변환기 10-2에출력한다.

또 S/P 변환기 5-2는 확산 부호화 신호 S₂를 안테나 브랜치 6-2의 S/P 변환기 10-1에, 확산 부호화 신호 S₁ ^*을 S/P 변환기 10-2에 출력한다.

다음으로 안테나 브랜치 6-1에서 S/P 변환기 10-1은 확산 부호화 신호 S₁을 확산기 11-1에 출력하고 S/P 변환기 10-2는 확산 부호화 신호 -S₂ ^*를 확산기 11-2에 출력한다.

확산기 11-1은 안테나 16에서 확산 부호화 신호 S₁을 확산 부호 C1으로 확산한다. 또 확산기 11-2는 확산 부호화 신호 -S₂ ^*를 확산 부호 C2로 확산한다.

그리고 자기 사용자 신호다중기 12-1은 확산 부호화 신호 S₁의 확산 출력과 확산 부호화 신호 -S₂ ^*의 확산 출력을 같은 확산 세그먼트에서 도7과 같이 코드 다중한다.

또 마찬가지로 안테나 브랜치 6-2에서 S/P 변환기 10-1은 확산 부호화 신호 S₂를 확산기 11-1에 출력하고 S/P 변환기 10-2는 확산 부호화 신호 S₁ ^*를 확산기11-2에 출력한다.

확산기 11-1은 안테나 16에서 확산 부호화 신호 S₂를 확산 부호 C1으로 확산한다. 또 확산기 11-2는 확산 부호화 신호 S₁ ^*을 확산 부호 C2로 확산한다.

그리고 자기 사용자 신호다중기 12-1은 확산 부호화 신호 S₂의 확산 출력과 확산 부호화 신호 S₁ ^*의 확산 출력을 같은 확산 세그먼트에서 도4와 같이 코드 다중한다.

이 때 확산기 11-1, 2는 시간 방향 확산 혹은 도6과 같은, 시간 방향 및 주파수 방향에서의 시간 2차원 확산을 실시한다. 즉 예를 들어 확산 부호화 신호 S₁에 대해 시간 방향으로 확산하는 경우, 1서브캐리어에서 여러 심볼에 확산 부호화 신호 S₁을 확산하고 시간 방향 및 주파수 방향으로 확산하는 경우 여러 서브캐리어에서 여러 심볼에 확산 부호화 신호 S₁을 확산한다.

이렇게 하여 자기 사용자 신호 다중기 12-1에서 코드 다중화된 자기 사용자 신호를 얻을 수 있고 다음으로 기타 사용자 신호 다중화기 13은 마찬가지로 시공 부호화, 확산 부호 다중된, 자기 사용자 신호 다중기 12-2 등에서의 기타 사용자신호와 자기 사용자 신호를 기타 사용자 다중화한다.

다음으로 파일럿 신호 다중화부 14는 시간 방향 확산 혹은 2차원 확산 영역 안의 각각의 서브캐리어에서 확산 부호 C1, C2와 직교하는 여러 파일럿 신호용 확산 부호를 이용해 파일럿 신호sp를 각각 확산하고 이 확산한 파일럿 신호와 기타 사용자 다중한 사용자 신호를 다중한다.

그리고 고속 역퓨리에 변환부 15는 이렇게 하여 생성된 프레임 신호(도4)를 고속 역퓨리에 변환(IFFT)을 이용해 시간 영역 신호로 변환하고 가드 인터벌(GI)을 부가한다. 그리고 안테나 16은 캐리어 주파수에 업컨버트한 송신 신호를 안테나 브랜치 6-1, 6-2로 동시에 방사한다.

한편 무선 수신기측에서 안테나 브랜치 26-1의 안테나 36은 안테나 브랜치 6-1, 6-2로 동시에 방사된 신호를 수신한다.

고속 퓨리에 변환기 35는 안테나 36에서 수신 신호의 입력을 받아 수신 신호에서 가드 인터벌을 제거하고 FFT를 이용해 서브캐리어 신호로 변환한 후 역확산기 31-1, 2, 역확산기 37-1, 2에 출력한다.

역확산기 37-1은 고속 퓨리에 변환기 35가 가드 인터벌을 제거하고 고속 퓨 리에 변환(FFT)에 따라 수신 서브캐리어 신호로 변환한 타임 슬롯 1, 2에서의 수신 서브캐리어 신호의 입력을 받아 파일럿 신호용 확산 부호 #1을 이용해 각 서브캐리어로 역확산을 실시, 채널 h1과 파일럿 신호 sp의 곱을 출력한다. 또 역확산기 37-2는 마찬가지로 파일럿 신호용 확산 부호 #2를 이용해 각 서브캐리어로 역확산을 실시, 채널 h2와 파일럿 신호 sp의 곱을 출력한다.

다음으로 채널 추정기 38-1, 2는 채널 h1과 파일및 신호 sp의 곱, 채널 h2와 파일럿 신호 sp의 곱으로 이루어진 신호에 대해 파일럿 신호의 변조 성분을 제거하고 채널 응답 h1, h2를 추정한다.

그리고 채널 추정기 38-1, 2는 파일럿 신호 sp, 파일럿 신호용 확산 부호 #1, #2와 얻은 채널 추정값 h1, h2를 이용해 각 송신 안테나에서의 파일럿 신호 수신 복사본을 생성한다.

한편 역확산기 31-1, 2는 퓨리에 변환한 수신 서브캐리어 신호에서 채널 추정기 38-1, 2가 생성한 수신 파일럿 신호 복사본을 감산하고 이 파일럿 신호를 감산한 수신 서브캐리어 신호에 대해 자기 사용자에 할당되어 있는 확산 부호 C1과 C2를 이용해 시간 방향으로 역확산한다.

이렇게 하여 확산 부호 C1으로 역확산된 신호는 채널 h1과 확산 부호화 신호 S₁의 곱 및 채널 h2와 확산 부호화 신호 S₂의 곱의 합으로 표현된다. 또 확산 부호 C2로 역확산된 신호는 채널 h1과 확산 부호화 신호 -S₂ ^*와의 곱 및 채널 h2와 확산 부호화 신호S₁의 곱의 합으로 표현된다.

그리고 시공 복호기 24-1은 이 다른 타임 슬롯에 속한, 두 개의 역확산 출력에 대해채널 추정값 h1, h2를 이용해 확산 부호화 신호 S₁과 확산 부호화 신호 S₂를 산출하고 시공 복호를 실시한다.

송신 신호가 시간 방향으로 확산되어 있는 경우 이렇게 하여 무선 수신기에서 수신 신호가 복호된다(도5 참조).

한편 송신 신호가 시간 방향 및 주파수 방향에서 시간 2차원 확산되어 있는 경우, 각 서브캐리어에서 시공 복호된 신호를 주파수 방향으로 합성하고 이렇게 하여 무선 수신기에서 수신 신호가 복호된다(도6 참조).

따라서 시간 공간 송신 다이버시티에서는 시공 부호화 행렬의 시간 방향 출력을 시간 방향으로 여러 확산 영역에 확산하는 데 대해 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 무선 송신기 및 무선 수신기에서는 시공 부호화 행렬의 시간 방향 출력을 하나의 확산 영역 안에서 여러 확산 부호를 이용해 확산하므로 채널의 시간 변동에 대한 내력이 향상된다. 또 2차원 확산이 이용되고 있는 경우 각 서브캐리어에서 시간 방향으로 부분적으로 역확산을 실시해 복호해 주파수 방향으로 합성할 수 있다.

상기 실시 형태에서는 파일럿 신호가 부호 다중되어 있는 프레임 구성에 대해 설명했는데 본 발명은 여기에 국한되는 것이 아니라 예를 들어 파일럿 신호가 시간 다중되어 있는 프레임 구성에도 적용할 수 있다.

또 확산 부호가 남아 있는 경우, 고속 이동 사용자에 대해 그 확산 부호를 사용해 하나의 확산 세그먼트에서 시공 부호화 출력을 다중하도록 해도 된다.

또 고속 이동 사용자가 두 명 존재하는 경우, 시간 공간 송신 다이버시티에 서 사용하는 2타임 슬롯을 분할해 두 사용자가 각각 사용하고 각각의 사용자에 할당되어 있는 확산 부호를 모두 이용하도록 해도 된다.

상기 무선 송신기 및 무선 수신기는 내부에 컴퓨터 시스템을 가지고 있다. 그리고 상기 신호 처리에 관한 일련의 과정은 프로그램 형식으로 컴퓨터 판독이 가능한 기록 매체에 기억되어 있고 이 프로그램을 컴퓨터가 판독해 실행하여 상기 처리가 이루어진다. 여기에서 컴퓨터 판독이 가능한 기록 매체란 자기 디스크, 광 자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 말한다. 또 이 컴퓨터 프로그램을 통신회선을 통해 컴퓨터에 배신하고 이 배신을 받은 컴퓨터가 해당 프로그램을 실행하도록 해도 된다.

지금까지 설명했듯이 본 발명은 무선 송신기측에서 시공 부호화 행렬을 이용해 송신 신호를 부호화하고 부호화한 시공 부호화 출력이 다른 타임 슬롯의 시공 부호화 신호를, 다른 확산 부호를 이용해 확산하고 확산한 확산 신호를 송신하고 무선 수신기 측에서 이 확산 신호를 수신해 수신한 확산 신호의 소정의 타임 슬롯을, 이 타임 슬롯과 대응하는 확산 부호를 이용해 역확산하고 역확산한 신호를 시공 부호화 행렬을 이용해 복호화하므로 송신 다이버시티용 부호화 출력을 하나의 확산 영역 안에 담고 도플러 주파수에 대한 내력을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

송수신 다이버시티를 적용한 무선 송신기에 있어서,

시공 부호화 행렬을 이용해 송신 신호를 부호화하는 부호화 수단과;

상기 부호화된 시공 부호화 신호와, 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호를 제1 및 제2 확산 부호를 각각 이용해 확산하는 확산 수단과;

상기 확산된 확산 신호를 송신하는 송신 수단을 포함하는 무선 송신기.
제1항에 있어서, 상기 확산 수단은

상기 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호를 시간 방향으로 확산하는 무선 송신기.
삭제
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 확산 신호를 하나의 확산 세그먼트에서 다중화하는 다중화 수단을 더 갖추고, 상기 송신 수단은 해당 다중화 수단을 통해 다중화된 다중 신호를 송신하는 무선 송신기.
송수신 다이버시티를 적용한 무선 수신기에 있어서,

시공 부호화 행렬을 이용해 부호화된 시공 부호화 신호와, 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공부호화 신호가 제1 및 제2 확산 부호를 각각 이용해 확산된 확산 신호를 수신하는 수신 수단과;

상기 수신된 확산 신호의 타임 슬롯을 해당 타임 슬롯과 대응하는 상기 확산 부호를 이용해 역확산하는 역확산 수단과;

상기 역확산된 신호를 상기 시공 부호화 행렬을 이용하여 복호화하는 복호화 수단을 포함하는 무선 수신기.
삭제
송수신 다이버시티를 적용한 무선 수신기에 있어서,

시공 부호화 행렬을 이용해 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공부호화 신호가 제1 및 제2 확산 부호를 각각 이용해 시간 방향 및 주파수 방향으로 확산된 확산 신호를 수신하는 수신 수단과;

상기 수신된 확산 신호의 타임 슬롯을 해당 타임 슬롯과 대응하는 상기 확산 부호를 이용해 시간 방향으로 역확산하는 역확산 수단과;

상기 역확산된 신호를 상기 시공 부호화 행렬을 이용해 복호화하는 복호화 수단과;

상기 복호화된 신호를 주파수 방향으로 합성하는 합성 수단을 포함하는 무선 수신기.
송수신 다이버시티를 적용한 무선 송신기에서 확산 신호를 송신하는 방법에 있어서,

시공 부호화 행렬을 이용해 송신 신호를 부호화하는 과정과;

상기 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호를 제1 및 제2 확산 부호를 각각 이용해 확산하는 과정과;

상기 확산된 확산 신호를 송신하는 과정을 포함하는 확산 신호를 송신하는 방법.
송수신 다이버시티를 적용한 무선 수신기에서 확산 신호를 수신하는 방법에 있어서,

시공 부호화 행렬을 이용해 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호가 제1 및 제2 확산 신호를 각각 이용하여 확산된 확산 신호를 수신하는 과정과;

상기 수신된 확산 신호의 타임 슬롯을 해당 타임 슬롯과 대응하는 상기 확산 부호를 이용해 역확산하는 과정과;

상기 역확산된 신호를 상기 시공 부호화 행렬을 이용해 복호화하는 과정을 포함하는 확산 신호를 수신하는 방법.
컴퓨터에서 실행되며 확산 신호를 송신하는 프로그램에 있어서,

시공 부호화 행렬을 이용해 송신 신호를 부호화하는 부호화 처리와;

상기 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공 부호화 신호를 제1 및 제2 확산 부호를 각각 이용해 확산하는 확산 처리와;

상기 확산된 확산 신호를 송신하는 송신 처리를 포함하는 확산 신호를 송신하는 프로그램.
컴퓨터에서 실행되며 확산 신호를 수신하는 프로그램에 있어서,

시공 부호화 행렬을 이용해 부호화된 시공 부호화 신호와 서로 다른 타임 슬롯을 갖는 시공부호화 신호가 제1 및 제2 확산 부호를 각각 이용해 확산된 확산 신호를 수신하는 수신 처리와;

상기 수신된 확산 신호의 타임 슬롯을 해당 타임 슬롯과 대응하는 상기 확산 부호를 이용해 역확산하는 역확산 처리와;

상기 역확산된 신호를 상기 시공 부호화 행렬을 이용해 복호화하는 복호화 처리를 포함하는 확산 신호를 수신하는 프로그램.