KR101084145B1 - 다중 안테나 적응 변조 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 안테나 기술을 이용하는 시스템에서 적응 변조 방식을 적용하여 최대의 성능을 내기 위한 다중 안테나 링크 적응 변조 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다중 안테나 링크 적응 변조 방법은, 전송 채널의 상태에 따라서 하나의 단위 전송 구간 동안 전송될 데이터 개수를 결정하는 단계; 상기 결정된 데이터 개수에 대응하는 분산 매트릭스 세트(dispersion matrix set)를 이용하여 전송할 데이터를 다중 안테나 인코딩하는 단계; 및 상기 다중 안테나 인코딩된 데이터를 다중 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
Figure R1020050107664
다중 안테나, 적응 변조, 분산 매트릭스, LDC, 인코딩

Description

다중 안테나 적응 변조 방법 및 그 장치{Method of multiple antenna adaptive modulation and apparatus thereof}
도1은 본 발명에 따른 다중 안테나 링크 적응 변조 방법 및 장치가 적용될 수 있는 송수신 시스템의 블록 구성도임.
도2는 A 매트릭스 및 C 매트릭스의 성능을 비교하기 위한 그래프임.
도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 안테나 인코더의 상세 구성도임.
도4는 최대 변조 레벨이 64 QAM이라고 했을 때, A 매트릭스만을 사용하거나, 또는 C 매트릭스만을 사용하여 다중 안테나 인코딩을 수행했을 경우의 성능 그래프임.
도5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다중 안테나 인코더의 상세 구성도임.
도6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 안테나 적응 변조 방식을 적용했을 때의 성능 그래프임.
도7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 다중 안테나 인코더의 상세 구성도임.
도8은 4개의 심볼을 전송하는 경우(Q=4) C 매트릭스와 본 발명에 따른 매트 릭스와의 성능을 비교한 그래프임.
본 발명은 다중 안테나를 사용하는 적응 변조 방식에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 다중 안테나 기술을 이용하는 시스템에서 적응 변조 방식을 적용하여 최대의 성능을 내기 위한 다중 안테나 링크 적응 변조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
통신 시스템에서 적응 변조 방식(Adaptive Modulation & Coding scheme)이란 송신측에서 송신한 신호의 채널 상태 정보(CQI: Channel Quality Information)를 수신측 채널 상태 추정기가 추정하여 상기 송신측에 전송하면, 상기 채널 상태 정보를 가지고 상기 송신측은 상기 채널에 적합한 전송 속도, 채널 코드 레이트 및 변조 레벨 등을 결정하여 전송함으로써 그 채널에 적응적으로 데이터를 처리하여 채널을 통해 전송하는 기술이다.
다중 안테나 기술은 시스템의 용량(capacity), 쓰루풋(throughput) 및 커버리지(coverage)를 증대시키기 위해 발전되어 왔다. 다중 안테나 기술은 크게 공간 분할 다중화(SDM: Spatial Division Multiplexing) 기술과 시공간 코딩(STC: Space Time Coding) 기법으로 나뉜다. SDM 기법은 송신측에서 각 안테나에 각각 독립적인 데이터를 보냄으로써 송신율을 극대화시키는 방법이고, STC 기법은 안테나, 즉 공간 도메인과 시간 도메인에 걸쳐서 심볼 레벨에서 코딩을 걸어줌으로써 안테나 다 이버시티 이득과 코딩 이득을 얻어 링크 레벨 성능을 향상시키는 기술이다. SDM 기법과 STC 기법 두 가지를 적절하게 조합하고 일반화한 것이 선형 분산 코딩(LDC: Linear Dispersion Coding)이다. 모든 다중 안테나 기술은 다중 안테나 인코딩과 디코딩에 쓰이는 LDC 매트릭스에 의해서 표현될 수 있다.
다중 안테나 기술 및 적응 변조 방식을 결합하여 최대의 성능을 내기 위해서는 전송 채널 상태에 따라서 서로 다른 분산 매트릭스를 적응적으로 사용하는 것이 바람직하나 종래기술에 있어서는 이를 위한 구체적 방법이 개시되어 있지 않다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다중 안테나 기술을 이용하는 시스템에서 적응 변조 방식을 적용하여 최대의 성능을 내기 위한 다중 안테나 링크 적응 변조 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 따른 다중 안테나 링크 적응 변조 방법은, 전송 채널의 상태에 따라서 단위 전송 구간 동안 전송될 데이터 심볼의 개수를 결정하는 단계와, 상기 결정된 데이터 심볼의 개수에 따라 가변적으로 분산 매트릭스 세트(dispersion matrix set)를 구성하여 전송될 데이터 심볼을 다중 안테나 인코딩하는 단계와, 상기 다중 안테나 인코딩된 데이터 심볼을 다중 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 세부적 특징으로서, 상기 분산 매트릭스 세트는 다수의 서로 다른 분산 매트릭스 세트들 중에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 상기 분산 매트릭스 세트는 단위 전송 구간에 전송될 단위 데이터 개수의 전송 데이터에 대응하는 기본 분산 매트릭스 세트에 상기 선택된 데이터 개수에 따라 요구되는 분산 매트릭스를 추가함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 다중 안테나 링크 적응 변조 장치는, 전송 채널의 상태에 따라서 하나의 단위 전송 구간 동안 전송될 데이터 심볼의 개수를 결정하는 채널 적응기와, 상기 결정된 데이터 심볼의 개수에 따라 가변적으로 분산 매트릭스 모듈(dispersion matrix module)을 구성하여 전송될 데이터 심볼을 다중 안테나 인코딩하는 다중 안테나 인코더와, 상기 다중 안테나 인코딩된 데이터 심볼을 송신하는 다중 안테나를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 세부적 특징으로서, 상기 분산 매트릭스 모듈은 다수의 서로 다른 분산 매트릭스 모듈들 중에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 상기 분산 매트릭스 모듈은 단위 전송 구간에 전송될 단위 데이터 개수의 전송 데이터에 대응하는 기본 분산 매트릭스 모듈에 상기 선택된 데이터 개수에 따라 추가적으로 요구되는 분산 매트릭스 모듈을 결합함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 다중 안테나 링크 적응 변조 장치는, 적어도 둘 이상의 송신 안테나를 통해 데이터 심볼을 전송하기 위해 상기 데이터 심볼을 다중 안테나 인코딩하는 장치에 있어서, 단위 전송 구간에 전송될 단위 데이터 개수의 데이터 심볼에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하는 적어도 하 나 이상의 기본 분산 매트릭스 모듈과, 상기 적어도 하나 이상의 기본 매트릭스 모듈과 결합하여 상기 단위 데이터 개수보다 더 많은 개수를 갖는 데이터 심볼에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하는 추가 분산 매트릭스 모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 도1은 본 발명에 따른 다중 안테나 링크 적응 변조 방법 및 장치가 적용될 수 있는 송수신 시스템의 블록 구성도이다.
송신측(10)은 채널 인코더(101)와, 맵퍼(102)와, 직렬/병렬 변환기(103)와, 다중 안테나 인코더(104)와, 다수의 안테나(105)와, 채널 적응기(106)를 포함하여 구성된다. 상기 채널 인코더(101)는 채널을 통한 데이터 전송 과정에서 발생되는 오류를 수신측(20)에서 정정할 수 있도록 데이터 비트에 패리티 비트(parity bit)를 추가하여 채널 코딩을 수행한다. 상기 맵퍼(102)는 비트 정보를 심볼 정보로 변환하고, 상기 직렬/병렬 변환기(103)는 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환한다. 상기 다중 안테나 인코더(104)는 병렬 변환된 채널 심볼을 다중 안테나 심볼로 변환하여 상기 다수의 송신 안테나(105)로 입력하고, 상기 다수의 송신 안테나는 상기 다중 안테나 심볼을 채널을 통해 전송한다. 상기 채널 적응기(106)는 수신측(20)으로부터 피드백 받은 채널 상태를 이용하여 코드 레이트, 변조 레벨 및 상기 다중 안테나 전송율을 결정한다.
수신측(20)은 다수의 수신 안테나(201)와, 다중 안테나 디코더(202)와, 병렬 /직렬 변환기(103)와, 디맵퍼(204)와, 채널 상태 추정기(205)를 포함하여 구성된다. 상기 다수의 수신 안테나(201)는 채널을 통해 전송된 신호를 수신한다. 상기 다중 안테나 디코더(202)는 수신된 다중 안테나 심볼을 각각의 데이터 심볼로 변환하고, 상기 병렬/직렬 변환기(203)는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 상기 디맵퍼(204)로 입력한다. 상기 디맵퍼(204)는 심볼 데이터를 비트 정보로 변환한다. 상기 채널 상태 추정기(205)는 신호가 전송되는 채널의 상태를 추정하여 상기 송신측(10)으로 전송한다.
상기 수신측(20)의 채널 상태 추정기(205)에서 추정된 채널 상태 값을 피드백 받은 상기 채널 적응기(106)는 상기 채널 상태 값에 따라 상기 송신측(10)의 각 구성요소에서 사용될 파라미터 값들을 결정한다. 즉, 상기 채널 인코더(101)에서의 코드 레이트(code rate), 모듈레이션 차수(modulation order), 상기 직렬/병렬 변환기(103)의 병렬 출력 개수, 상기 다중 안테나 인코더(104)에서의 단위 전송 구간(LDC 구간) 동안의 데이터 개수(Q)를 결정하여 해당 구성요소에 전달한다.
이하에서 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예들은 상기 채널 적응기(106)에서 채널 상태에 따라 적응적으로 LDC 구간 동안에 전송될 데이터 개수(Q)를 결정하고, 결정된 데이터 개수에 대응하는 분산 매트릭스 세트를 이용하여 전송할 데이터에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하여 다중 안테나를 통해 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
상기 다중 안테나 인코더(104)에서 병렬 변환된 데이터를 다중 안테나 인코딩 수행하는 방법은 다음의 수학식 1에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00001
Figure 112005064776133-pat00002
, (여기서, Q는 한 LDC 구간 동안 전송하는 데이터 개수, 는 q번째 송신 데이터일 때, Mq는 q번째 송신 데이터에 곱해지는 T × Nt 분산 매트릭스(dispersion matrix)이고(T는 LDC 구간, Nt는 송신 안테나 개수임.), S는 전송 매트릭스이다. 이때 S의 i번째 행은 i번째 시간에 전송되는 심볼들이고, j번째 열은 j번째 송신 안테나로 전송되는 심볼들이다.)
좀더 일반적으로 sq의 실수부(αq)와 허수부(βq)가 각각 다른 분산 매트릭스에 의해서 시공상으로 퍼진다면 전송 매트릭스는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00003
, Aq, Bq는 각각 sq의 실수부와 허수부에 곱해지는 T × Nt 분산 매트릭스(dispersion matrix)이다. 이러한 방법으로 송신 안테나를 거쳐서 송신하면 수신 안테나를 통해 들어온 수신 신호는 다음의 수학식3과 같이 표현될 수 있다.
즉, sq에 곱해지는 LDC 매트릭스가 같은 경우는,
Figure 112005064776133-pat00004
Figure 112005064776133-pat00005
, (여기서, Nr은 수신 안테나 개수, yk는 k번째 수신 안테나 신호 값이고, nk는 k번째 수신 안테나 잡음 값이고,
Figure 112005064776133-pat00006
는 동등 채널 응답(equivalent channel response), H는 Nr × Nt 채널 응답 매트릭스이다. 또는, 좀더 일반적으로 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00007
아래첨자 R은 신호의 실수부, 아래첨자 I는 신호의 허수부를 의미한다. 이때 동등 채널 응답은 다음의 수학식 5와 같이 쓸 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00008
Figure 112005064776133-pat00009
여기서 hR ,n은 송신 안테나로부터 n번째 수신 안테나로 들어오는 채널 응답 벡터의 실수부들이고, hI ,n은 송신 안테나로부터 n번째 수신 안테나로 들어오는 채널 응답 벡터의 허수부들이다.
다중안테나 디코딩은 위의 수학식 3이나 수학식 4 또는 다른 동등한 식을 풀어서 송신된 신호들, sq 또는 αq와 βq를 추정해 나가는 과정이다.
다중 안테나 코딩의 성능은 각 채널 맵핑 방법에 따라서 다이버시티 이득과 코딩 이득을 최대화함으로써 최적화할 수 있고, 다중 안테나 기술과 적응 변조 방식을 조합할 때 최적의 성능을 내려면 각각의 경우에 대해서 서로 다른 LDC 매트릭스가 필요하다. 예를 들어, IEEE 802.16 시스템에 정의되어 있는 다중 안테나 기법 중 2개의 안테나를 쓰는 경우 Q가 2인 A 매트릭스와 Q가 4인 C 매트릭스가 있다. 도2는 상기 A 매트릭스 및 C 매트릭스의 성능을 비교하기 위한 그래프이다. 이 경우, A 매트릭스는 수신측에서 선형 수신기(정합필터: Matched filter)를 사용하였고, 비슷한 복잡도를 가지게 하기 위해 C 매트릭스는 수신측에서 선형 수신기인 평균 제곱 에러 최소화 기법(MMSE: Minimum Mean Square Error)을 사용하였다.
도2에 도시된 바와 같이, 낮은 SNR 영역에서는 A 매트릭스의 성능이 좋고, 높은 SNR 영역에서는 같은 전송율을 사용하기 위해 A 매트릭스가 채널 코딩을 사용한다면 128 QAM 이상을 전송해야 하기 때문에 일반적으로 사용하기 힘들어 최대 전송율을 사용할 수 있는 C 매트릭스를 사용하는 것이 좋다.
즉, 채널 상태에 따라서 A 매트릭스와 C 매트릭스를 적응적으로 사용하는 것이 바람직하나, 이것은 곧 송신측과 수신측에 각 전송율에 따라 A 매트릭스 및 C 매트릭스를 위한 다른 모듈이 존재해야 함을 의미한다.
실례로 A 매트릭스의 LDC 매트릭스는,
Figure 112005064776133-pat00010
이고,
C 매트릭스의 LDC 매트릭스는,
Figure 112005064776133-pat00011
이다. 여기서, 'scaling'은 전송 전력(power)를 맞춰주기 위해서 쓰이는 스칼라 숫자이다.
A 매트릭스는 2개의 송신 안테나를 가지고 2개의 심볼을 한 구간 동안 보내는 것들 중 최적인 것으로 알려져 있고, C 매트릭스는 2개의 송신 안테나를 가지고 4개의 심볼을 한 LDC 구간 동안 보내는 것들 중 최대 전송률과 최대 다이버시티 이득을 동시에 얻음과 동시에, 현재까지 알려진 가장 좋은 코딩 이득을 갖기 때문에 가장 좋은 성능을 낸다고 알려져 있는 골든 코드(golden code)와 동일한 성능을 가진다고 알려져 있다.
A 매트릭스는 수신측에 간단한 선형 수신기만으로 최상의 성능을 내는 반면 C 매트릭스의 경우 최적의 성능을 내기 위해서는 수신측에서 모든 송신 심볼들을 동시에 추정해야 하는 최대 가능성 추정(MLD: Maximum Likelihood Detection)을 해 야 한다. 예를 들어, 각 전송 심볼들의 모듈레이션을 16 QAM을 사용하는 경우 하나의 LDC 구간 동안 4개의 16 QAM 심볼들을 추정하기 위해 65536 개의 심볼 조합을 찾아야 한다. 일반적인 경우에 수학식 3 또는 수학식 4와 같은 수신 신호는 평균 제곱 에러를 최소화 기법(MMSE: Minimum Mean Square Error)으로 디코딩할 수 있다. MMSE 필터식은 다음의 수학식 6으로 표현될 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00012
Figure 112005064776133-pat00013
, 는 신호대잡음비(SNR)
상기 MMSE 필터를 수신 신호와 곱하게 되면 각각의 전송 신호들로 구분되어 전송 심볼 하나씩 디맵핑(심볼 레벨 신호를 비트 레벨로 변환)할 수 있게 되어 MLD에 비해서 수신기 복잡도가 크게 줄어든다.
도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 안테나 인코더의 상세 구성도로서, 채널 상태에 따라 결정된 데이터 개수(Q)에 대응하는 LDC 매트릭스 모듈을 별도로 두어 Q 값에 따라 대응하는 LDC 매트릭스 모듈을 통해 다중 안테나 인코딩을 수행하는 실시예이다. 즉, 도3은 스케일링(scaling)을 다른 블록에서 한다고 가정할 때 A 매트릭스와 C 매트릭스 두 개를 가지고 다중 안테나 적응 변조 방식을 사용하였을 경우의 다중 안테나 인코더 블록을 도시한 것이다.
도3에서, A 매트리스 모듈 및 C 매트리스 모듈은 각각 상기 A 매트리스의 LDC 매트릭스 및 C 매트릭스의 LDC 매트릭스를 하드웨어적으로 표현한 것이다.
Figure 112005064776133-pat00014
는 2 클록(clock) 마다 하나의 입력 값을 넣어주는 소자,
Figure 112005064776133-pat00015
는 1 클록 지연(delay) 소자,
Figure 112005064776133-pat00016
는 스위치,
Figure 112005064776133-pat00017
는 입력 값을 켤레 복소수로 변환하는 소자,
Figure 112005064776133-pat00018
는 입력 값의 부호를 바꿔주는 소자,
Figure 112005064776133-pat00019
는 여러 입력 값을 합산하는 소자,
Figure 112005064776133-pat00020
은 입력 값에 r을 곱해주는 소자,
Figure 112005064776133-pat00021
은 입력 값에 jr을 곱해주는 소자를 의미한다.
상기 채널 적응기(106)에서 Q 값으로 2를 쓸 것을 선택했다면 상기 다중 안테나 인코더(104)에서 Q=2인 스위치가 내려가고 Q=4인 스위치는 열리게 되어 A 매트릭스 모듈이 쓰이고 C 매트릭스 모듈은 꺼지게 된다. 반대로, 상기 채널 적응기(106)에서 Q 값으로 4를 쓸 것을 선택했다면 상기 다중 안테나 인코더(104)에서 Q=4인 스위치가 내려가고 Q=2인 스위치는 열리게 되어 A 매트릭스 모듈이 비활성화되고 C 매트릭스 모듈이 활성화된다.
도4는 최대 변조 레벨이 64 QAM이라고 했을 때, A 매트릭스만을 사용하거나, 또는 C 매트릭스만을 사용하여 다중 안테나 인코딩을 수행했을 경우의 성능 그래프로서, 낮은 SNR일 때는 A 매트릭스의 성능이 더 좋고 높은 SNR일 때는 C 매트릭스의 성능이 더 좋음을 알 수 있다.
도5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다중 안테나 인코더의 상세 구성도로서, 단위 전송 구간에 전송될 단위 데이터 개수의 전송 데이터에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하는 기본 매트릭스 모듈 및 상기 기본 매트릭스 모듈과 결합하여 상기 단위 데이터 개수보다 더 많은 개수를 갖는 전송 데이터에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하는 추가 매트릭스 모듈을 두어 Q 값에 따라 대응하는 분산 매트릭스 모듈을 구성하여 다중 안테나 인코딩을 수행하는 실시예이다.
도5에서, A 매트릭스 모듈은 Q 값에 상관없이 항상 켜 있는 상태이고, Q 값이 증가됨에 따라서 스위치를 닫아서 증가된 Q 값에 대응하는 매트릭스 모듈들을 추가하여 전송 데이터에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행한다.
Figure 112005064776133-pat00022
는 위상을 θ만큼 돌려주는 소자를 의미한다.
전술한 바와 같이, LDC는 하나의 단위 전송 구간, 즉 LDC 구간 동안 전송할 데이터 심볼 개수에 따라서 LDC 매트릭스를 가지고 있어야 한다. 상기 첫 번째 실시예의 경우처럼 각 송신율에 따라 다른 모듈을 사용하는 것도 가능하지만 이 경우 효율성이 떨어질 수 있으므로, 상기 두 번째 실시예에서와 같이 최대 전송 데이터 개수(K) 만큼의 LDC 매트릭스를 메모리에 저장해 놓고 필요에 따라 채널 상태에 따른 Q값에 대응하는 LDC 매트릭스 세트를 구성하여 사용하는 것도 가능하다.
즉, M0부터 MK 또는 A0, B0부터 AK, BK의 매트릭스를 가지는 LDC 매트릭스 세트를 저장해 놓고 전송해야 할 데이터 개수까지의 매트릭스를 구성하여 이용하는 것이다. 예를 들어, 다음과 같은 시스템을 만들 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00023
2개의 데이터 심볼을 보내는 경우 A0, A1, B0, B1을 LDC 매트릭스 세트로 하여 다중 안테나 인코딩을 수행하고, 3개의 데이터 심볼을 전송하는 경우 A0, A1, B0, B1에 A2, B2를 추가하여 다중 안테나 인코딩을 수행하고, 마지막으로 4개의 데이터 심볼 모두를 전송하는 경우 A3, B3까지 추가하여 다중 안테나 인코딩을 수행한다.
도6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 안테나 적응 변조 방식을 적용했을 때의 성능 그래프로서, 표1에 나타난 바와 같이 채널 상태(SNR)에 따라 Q값과 변조 방식을 선택하여 시뮬레이션을 수행한 결과이다.
SNR ~6dB 6dB~13dB 13dB~15dB 15dB~21dB 21dB~28dB 28dB~
Q 2 2 2 2 2 4
변조방식 BPSK QPSK 8PSK 16QAM 64QAM 64QAM
수신측에서 두 개의 수신 안테나를 가지는 경우 수신신호는 다음의 수학식 7과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00024
위 첨자 *는 켤레 복소수 연산(complex conjugate operation)을 의미하고, yi,j, ni ,j는 j번째 시간에 i번째 수신 안테나에 들어오는 수신 신호와 잡음 신호를 의미한다. s는 송신 데이터 심볼을 벡터로 표현한 것이고, 동등 채널 응답은 다음의 수학식 8에서 송신 데이터 심볼 개수만큼 칼럼 벡터를 쓴 것과 같다.
Figure 112005064776133-pat00025
hk ,i 는 k번째 송신 안테나로부터 i번째 수신 안테나로의 채널 응답을 의미한다. 이때 전송되는 심볼의 개수가 1개이면 동등 채널 응답은
Figure 112005064776133-pat00026
의 첫 번째 칼럼이 되고, 전송되는 심볼의 개수가 2개이면 동등 채널 응답은
Figure 112005064776133-pat00027
의 첫 번째, 두 번째 칼럼이 된다. 전송되는 심볼의 개수가 3개, 4개이면 각각 동등 채널 응답은
Figure 112005064776133-pat00028
의 세 번째 칼럼까지, 네 번째 칼럼까지가 된다.
도7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 다중 안테나 인코더의 상세 구성도로서, 본 발명의 기술적 특징이 네 개의 안테나를 갖는 다중 안테나 시스 템에 적용된 경우의 실시예이다. 도7에 도시된 실시예는 단위 전송 구간에 전송될 단위 데이터 개수의 전송 데이터에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하기 위한 제1 및 제2 A 매트릭스 모듈 및 상기 제1 또는 제2 A 매트릭스 모듈과 결합하여 상기 단위 데이터 개수보다 더 많은 개수를 갖는 전송 데이터에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하는 추가 매트릭스 모듈을 두어 Q 값에 따라 대응하는 분산 매트릭스 모듈을 구성하여 다중 안테나 인코딩을 수행하는 실시예이다.
도7에서, 상기 제1 및 제2 A 매트릭스 모듈은 Q 값에 상관없이 항상 활성화되어 있는 상태이고, Q 값이 증가됨에 따라(Q=5, 6, 7 또는 8) 스위치를 닫아서 증가된 Q 값에 대응하는 매트릭스 모듈들을 추가하여 전송 데이터에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행한다.
Figure 112005064776133-pat00029
는 4 클록(clock)마다 하나의 입력 값을 입력시키는 소자이고,
Figure 112005064776133-pat00030
는 입력 데이터를 2 클록만큼 지연(delay)시키는 소자이다. 나머지 소자의 기능은 도3 또는 도5에서 설명된 것과 동일하다.
도7의 실시예는 도5에 도시된 실시예에서와 같이 최대 전송 데이터 개수(도7에서는 8)만큼의 LDC 매트릭스를 메모리에 저장해 놓고 필요에 따라 채널 상태에 따른 Q값에 대응하는 LDC 매트릭스 세트를 구성하여 사용하는 것도 가능하다.
즉, M0부터 M8 또는 A0, B0부터 A8, B8의 매트릭스를 가지는 LDC 매트릭스 세트를 저장해 놓고 전송해야 할 데이터 개수까지의 매트릭스를 구성하여 이용하는 것이다. 예를 들어, 다음과 같은 시스템을 구성할 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00031
Figure 112005064776133-pat00032
4개의 데이터 심볼을 보내는 경우 A0, A1, A2, A3, B0, B1, B2, B3 매트릭스를 이용하여 전송하고, 5개의 데이터 심볼을 전송하는 경우 A4, B4를 추가하고, 6개의 데이터 심볼을 전송하는 경우 A5, B5를 추가하고, 7개의 데이터 심볼을 전송하는 경우 A6, B6를 추가하며, 마지막으로 8개의 데이터 심볼 모두를 전송하는 경우 A7, B7까지 모두 추가하여 다중 안테나 인코딩을 수행한다.
수신 단에서 두 개의 수신 안테나를 가지는 경우 수신신호는 다음의 수학식9와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005064776133-pat00033
수학식 9에서 위 첨자 *는 켤레 복소수 연산(complex conjugate operation)을 의미하고, yi ,j, ni ,j는 각각 j번째 시간에 i번째 수신안테나에 들어오는 수신 신호와 잡음 신호, s는 송신 데이터 심볼을 벡터로 표현한 것이고, 동등 채널 응답은 다음의 수학식 10의
Figure 112005064776133-pat00034
에서 송신 데이터 심볼 개수만큼 칼럼 벡터를 쓴 것과 같다.
Figure 112005064776133-pat00035
hk ,i 는 k번째 송신 안테나로부터 i번째 수신 안테나로의 채널 응답을 의미한다. 이때 보내는 심볼의 개수가 1개이면 동등 채널 응답은
Figure 112005064776133-pat00036
의 첫 번째 칼럼이 되고, 보내는 심볼의 개수가 2개이면 동등 채널 응답은
Figure 112005064776133-pat00037
의 첫 번째, 두 번째 칼럼이 되고, 보내는 심볼의 개수가 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개 이면 각각 동등 채 널 응답은
Figure 112005064776133-pat00038
의 셋째, 넷째, 다섯째, 여섯째, 일곱째, 여덟째 칼럼까지가 된다.
이상에서는 두 개 또는 네 개의 안테나를 갖는 다중 안테나 시스템에 대한 실시예를 중심으로 설명하였으나 그 이상의 안테나를 갖는 다중 안테나 시스템에 대해서도 본 발명에 따른 기술적 사상을 적용할 수 있음은 자명하다.
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 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에 의한 다중 안테나 링크 적응 변조 방법 및 그 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 채널 상태에 따라서 단위 전송 시간에 전송할 데이터 심볼 개수를 조절할 수 있고, 선택된 데이터 심볼 개수에 최적화된 분산 매트릭스에 의해 다중 안테나 인코딩을 수행함으로써 최적의 성능을 발휘할 수 있다.
둘째, 최대 전송 데이터 개수 만큼의 분산 매트릭스 세트를 미리 만들어 놓고 전송해야 할 데이터 개수까지의 분산 매트릭스를 필요에 따라 구성하여 이용함으로써 효율성을 높일 수 있다.
도8은 4개의 심볼을 전송하는 경우(Q=4) C 매트릭스와 본 발명에 따른 매트릭스와의 성능을 비교한 그래프이다.

Claims (17)

  1. 전송 채널의 상태에 따라서 단위 전송 구간 동안 전송될 데이터 심볼의 개수를 결정하는 단계;
    상기 결정된 데이터 심볼의 개수에 따라 가변적으로 분산 매트릭스 세트(dispersion matrix set)를 구성하여 전송될 데이터 심볼을 다중 안테나 인코딩하는 단계; 및
    상기 다중 안테나 인코딩된 데이터 심볼을 다중 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함하되,
    상기 전송 채널의 상태는 수신측에서 수신된 신호를 이용하여 추정된 채널 상태인, 다중 안테나 링크 적응 변조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분산 매트릭스 세트는 다수의 서로 다른 분산 매트릭스 세트들 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분산 매트릭스 세트는 단위 전송 구간에 전송될 단위 데이터 심볼의 개 수의 전송 데이터에 대응하는 적어도 하나 이상의 기본 분산 매트릭스 세트에 상기 선택된 데이터 심볼의 개수에 따라 요구되는 분산 매트릭스를 추가함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 송신 안테나가 네 개일 경우, 두 개의 기본 분산 매트릭스 세트가 사용되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분산 매트릭스 세트는 LDC(Linear Dispersion Coding) 매트릭스 세트인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 방법.
  7. 전송 채널의 상태에 따라서 하나의 단위 전송 구간 동안 전송될 데이터 심볼의 개수를 결정하는 채널 적응기;
    상기 결정된 데이터 심볼의 개수에 따라 가변적으로 분산 매트릭스 모듈(dispersion matrix module)을 구성하여 전송될 데이터 심볼을 다중 안테나 인코딩하는 다중 안테나 인코더; 및
    상기 다중 안테나 인코딩된 데이터 심볼을 송신하는 다중 안테나를 포함하되,
    상기 전송 채널의 상태는 수신측에서 수신된 신호를 이용하여 추정된 채널 상태인, 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 분산 매트릭스 모듈은 적어도 둘 이상의 서로 다른 분산 매트릭스 모듈들 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 분산 매트릭스 모듈은 단위 전송 구간에 전송될 단위 데이터 심볼의 개수의 전송 데이터에 대응하는 적어도 하나 이상의 기본 분산 매트릭스 모듈에 상기 선택된 데이터 심볼의 개수에 따라 추가적으로 요구되는 분산 매트릭스 모듈을 결합함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 송신 안테나가 네 개일 경우, 두 개의 기본 분산 매트릭스 모듈이 사용되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 분산 매트릭스 모듈은 LDC(Linear Dispersion Coding) 매트릭스 모듈인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
  13. 적어도 둘 이상의 송신 안테나를 통해 데이터 심볼을 전송하기 위해 상기 데이터 심볼을 다중 안테나 인코딩하는 장치에 있어서,
    단위 전송 구간에 전송될 단위 데이터 개수의 데이터 심볼에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하는 적어도 하나 이상의 기본 분산 매트릭스 모듈; 및
    상기 적어도 하나 이상의 기본 매트릭스 모듈과 결합하여 상기 단위 데이터 개수보다 더 많은 개수를 갖는 데이터 심볼에 대해 다중 안테나 인코딩을 수행하는 추가 분산 매트릭스 모듈을 포함하되,
    상기 적어도 둘 이상의 송신 안테나를 통해 전송될 데이터 심볼의 개수는 전송 채널의 상태에 따라 결정되는, 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전송 채널의 상태는 수신측에서 수신된 신호를 이용하여 추정된 채널 상태인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 송신 안테나가 네 개일 경우, 두 개의 기본 분산 매트릭스 모듈이 사용되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 기본 및 추가 분산 매트릭스 모듈은 LDC 매트릭스 모듈인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 링크 적응 변조 장치.
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