KR101108058B1 - 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로, 다수의 셀(cell)로부터 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본원 발명은 멀티캐스트/브로드캐스트(multicast/broadcast) 데이터를 전송하는 전송 측에 있어서, 복수의 안테나에 의한 전송을 위해 특정한 부호화가 수행된 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터 및 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 수신하는 수신 측을 위한 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 전송 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 전송 신호를 복수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
OFDM, OFDMA, MBMS, 유니캐스트, 송신 안테나

Description

다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법{method for transmitting and receiving data using a plurality of carrier}
도 1은 셀룰러 이동 통신 시스템에서의 멀티캐스트/브로드 캐스트 데이터의 송수신의 개념을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 사용하는 RF 결합 수신 방식을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 안테나를 구비하는 각 셀에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 송수신하는 개념을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 4개의 안테나를 구비하는 각 셀에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 송수신하는 개념을 나타내는 도면이다.
도 5는 송신 측에서 일부 무선자원에 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 경우의 개념을 나타내는 도면이다.
도 6은 특정한 서비스 영역에 따라 서로 다른 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명은 이동 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로, 다수의 셀(cell)로부터 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다.
이하, 종래 기술에 따른 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)을 설명한다. OFDM의 기본원리는 고속 전송률(high-rate)을 갖는 데이터 열(data stream)을 낮은 전송률(slow-rate)을 갖는 많은 수의 데이터 열로 나누고, 이들은 다수의 반송파를 사용하여 동시에 전송하는 것이다. 상기 다수의 반송파 각각을 부 반송파(subcarrier)라 한다. 상기 OFDM의 다수의 반송파 사이에 직교성(orthogonality)이 존재하기 때문에, 반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 수신 단에서의 검출이 가능하다. 상기 고속 전송률을 갖는 데이터 열은, 직/병렬 변환부(Serial to Parallel converter)를 통해 다수의 낮은 전송률의 데이터 열(data stream)로 변환되고, 상기 병렬로 변환된 다수의 데이터 열에 각각의 부 반송파가 곱해진 후 각각의 데이터 열이 합해져서 수신 단으로 전송된다.
직/병렬 변환부에 의해 생성된 다수의 병렬 데이터 스트림은, IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)에 의하여 다수의 부 반송파로 전송될 수 있으며, 상기 IDFT는 역 고속 푸리에 변환(IFFT; Inverse Fast Fourier Transform)을 사용하여 효율적으로 구현될 수 있다.
낮은 전송률을 갖는 부 반송파의 심볼 구간(symbol duration)은 증가하게 되므로 다중경로 지연확산에 의해 발생하는 시간 상에서의 상대적인 신호 분산(dispersion)이 감소한다. OFDM 심볼 사이에 채널의 지연 확산보다 긴 보호구 간(guard interval)을 삽입하여 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference)을 줄일 수 있다. 또한, 보호구간에 OFDM 신호의 일부를 복사하여 심볼의 시작부분에 배치하면 OFDM 심볼은 순환적으로 확장(cyclically extended)되어 심볼을 보호할 수 있다.
이하, 종래 기술에 따른 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 설명한다. OFDMA는, OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어 이용 가능한 부 반송파(subcarrier)의 일부를 각 사용자에게 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부 반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 서로 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 상호 배타적으로 할당된다.
이하, 상술한 OFDMA를 사용하는 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법에 대하여 설명한다. 도 1은 셀룰러 이동 통신 시스템에서의 멀티캐스트/브로드 캐스트 데이터의 송수신의 개념을 나타내는 도면이다. 다수의 셀을 포함하는 셀룰라 이동통신 시스템에서 멀티캐스트/브로드 캐스트(multicast/broadcast) 데이터를 하향 링크로 전송하는 경우 다수의 이웃 셀들이 동일한 데이터를 송신할 수 있다.
상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터는 이동 통신 시스템에 있어서, 적어도 하나 이상의 단말기로 전송되는 데이터를 의미한다. 또한, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터는 다수의 셀(cell)로부터 다수의 단말기로 전송되며, 상기 다수의 셀은 동일한 데이터를 단말기로 전송한다. 상기 단말기는 다수의 셀로부터 신호를 수신하는바, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터에 대하여는 이하에서 설명되는 RF 결합 방식으로 결합 수신을 수행할 수 있다. 사용자의 관점에서 보면, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터는 다수의 사용자에게 제공되는 데이터를 의미한다. 따라서, 다수의 셀이 동일한 데이터를 상기 다수의 사용자에게 제공하게 된다. 상기 통신 시스템에서 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 경우, 상기 데이터를 전송하는 셀에 이웃하는 셀(cell)들의 송신 방식을 제어하여, 수신 단말기에서 상기 이웃 셀들이 보내는 동일 데이터를 결합하여 복조할 수 있게 함으로써 더 큰 수신 에너지와 다중 셀 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
다수의 셀이 송신하는 동일 데이터에 대한 수신기에서의 결합 방식으로서, RF(Radio Frequency) 결합 방식을 이용할 수 있다. 상기 RF 결합 방식을 수행하기 위해서는, 상기 결합하는 데이터를 전송하는 셀들이 송신 단의 최말단에서 최종적으로 동일한 변조 심볼을 동일한 주파수-시간 영역에 송신해야 한다. 이 경우에 수신 단말기는, 다수의 셀에서 수신되는 동일 데이터 신호들을 따로 구분할 필요 없이 마치 한 셀이 송신한 신호가 서로 다른 무선 채널 경로를 경유하여 다중 경로로 수신될 때와 마찬가지로 복조할 수 있다.
또한, 상기 RF 결합 방식으로 결합하여 수신하는 이동 단말기의 복조를 돕기위해 셀과 이동 단말기 간에 미리 정해진 파일럿(pilot) 심볼을 전송할 수 있다. 상기 복조를 돕기 위한 파일럿은 다수의 셀에 대하여 동일하며, 상기 파일럿은 동일한 주파수-시간 영역에 전송된다. 이 경우에 이동 단말기는 각 셀에서 송신하는 파일럿 심볼들을 따로 구분하여 수신할 필요 없이 하나의 셀에서 수신되는 파일럿 처럼 복조하여 채널 추정을 행할 수 있다.
RF 결합 방식에 대한 추가적인 설명을 하면 다음과 같다. 셀룰라 이동통신시스템에서 특정한 셀(cell) 간에 동기가 유지되는 경우에 사용자는 특별한 처리과정 없이 여러 셀로부터 수신되는 다수의 결합된 신호를 OFDM 수신기를 통해서 복조함으로써 다이버시티 이득을 얻을 수 있다(RF 결합 수신 방식). 이 방식은 여러 셀로부터 수신되는 신호에 동일한 코드를 사용한 것이며, 파일럿의 전송방식, 패턴, 위치가 모두 일치하여야 최대 이득을 얻을 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에서 사용하는 RF 결합 수신 방식을 설명하는 도면이다. 도 2에서의 각각의 시간지연은 보호구간(GI: guard interval)내에 위치할 수 있도록 보호구간의 길이를 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기와 같이 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 처리하는 통신 시스템의 성능을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 다이버시티 이득을 향상시키는 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터의 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 채널 용량을 증가시키는 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터의 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본원 발명은 멀티캐스트/브로드캐스트(multicast/broadcast) 데이터를 전송하는 전송 측에 있어서, 복수의 안테나에 의한 전송을 위해 특정한 부호화가 수행된 멀티캐스트/브로드캐스트 데이 터 및 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 수신하는 수신 측을 위한 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 전송 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 전송 신호를 복수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 발명은, 멀티캐스트/브로드캐스트(multicast/broadcast) 데이터를 수신하는 수신 측에 있어서, 복수의 송신 안테나를 위한 부호화가 수행된 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터 및 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터의 복조를 위한 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 전송 신호를 수신하는 단계; 및 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 획득하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 다중 송수신 안테나를 사용하여 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송할 수 있다. 다중 송수신 안테나를 사용하여 송수신하는 송신 측의 경우, 하나의 셀이 여러 개의 안테나를 사용하여 데이터를 송신하고 이를 단말기는 한 개 또는 여러 개의 안테나를 사용하여 수신함으로써 다중 송수신 안테나 다이버시티 이득을 얻거나 채널 용량을 증가시킬 수 있다. 다중 송수신 안테나 다이버시티 이득을 얻기 위하여 다중 송수신 안테나를 사용하는 전송 방식에는 크게 2가지 방식이 존재한다. 첫 번째 방식은, 전송하고자 하는 데이터를 다중 송수신 안테나 전송 기법을 통해 부호화하여 여러 개의 송신 안테나를 통해 각 안테나 별로 다른 방식으로 부호화된 동일 데이터를 보낸 후 수신 단에서 이를 복호화하는 방식이다. 또한, 두 번째 방식은, 각 송신 안테나 별로 서로 다른 전송 데이터를 보내 채널 용량을 증가시키는 방식이다.
상술한 바와 같이 다중 송수신 안테나를 사용하는 경우, 종래 기술과는 다른 적절한 조합 방식에 제안되어야 한다. 즉, 종래의 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터 전송 방법은 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 송신되는 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 이용하였다. 그러나, 본 발명은 다중 송수신 안테나를 사용하는바, 상기 다중 송수신 안테나를 통해 동일한 파일럿 신호를 보내는 경우 다수의 송수신 안테나 간의 채널 환경을 추정하는데 문제가 발생할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 본 발명의 일 실시예는 종래 기술과는 차별화되는 조합 방식을 제안한다.
본 발명에 따른 데이터 송수신 방법은, 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 전송하고, 상기 다수의 부 반송파 간에는 직교성이 유지된다. 따라서, 상술한 OFDM 및 OFDMA 방식의 통신 방법에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 OFDM 송신 단의 특정 부분에 데이터 처리(예를 들어. DFT 행렬을 이용한 확산 단계를 수행하는 데이터 처리)를 수행하는 통신 방법에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 종래의 DFT-S-OFDM 방식의 통신 방법 등에도 제한 없이 적용될 수 있다.
본 발명의 구성, 동작 및 효과는 이하에서 설명되는 본 발명의 일 실시예에 의해 구체화될 것이다. 본 실시예는 다중 송수신 안테나를 사용하여 안테나 다이버시티를 얻기 위한 시스템에 적용된다. 상술한 바와 같이 상기 다중 송수신 안테나 시스템은, 각 안테나 별로 다른 방식으로 부호화된 동일 데이터를 전송하는 방식(이하, '제1 방식'이라 칭함)과, 각 송신 안테나 별로 서로 다른 전송 데이터를 전 송하는 방식(이하, '제2 방식'이라 칭함)으로 구별되는바, 본 발명의 일 실시예는 상기 2가지 방식 모두에 적용된다.
본 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은, 다중 송수신 안테나를 사용하는 셀룰러 이동 통신 시스템에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 송신할 때, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 위한 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 함께 송신한다. 또한, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿은 특정한 하나의 셀(Cell) 내에 구비된 다수의 송신 안테나에 대해서는 서로 직교성을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 상기 하나의 셀(Cell) 내에 구비된 다수의 송신 안테나 별로 직교성을 가진 파일럿이 사용된다. 또한, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿은, 수신 측에서 결합 수신되는 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 다수의 송신 안테나들에 대하여 서로 동일한 패턴을 갖는다. 즉, 동일한 데이터를 전송하는 송신 안테나들로부터 전송되는 다수의 신호에 포함되는 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿 신호들은 서로 동일한 시간-주파수 자원을 통해 전송된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 파일럿 신호들은 서로 다른 안테나에 대하여 서로 직교성을 갖는 특성이 있다. 예를 들어, 서로 다른 안테나로부터 전송되는 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿 신호들은 서로 다른 주파수 영역을 통해 전송되어 직교성을 구비할 수 있다. 또한, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿 신호들은 서로 다른 시간 영역을 통해 전송되어 직교성을 유지할 수 있다. 또한, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿 신호는 각각의 파일럿 신호에 인가되는 직교 코드 내지 유사 직교 코드에 의해 직교성을 유지할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르 는 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿 신호를 전송하는 송신 측은, 수신 측에서 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿 신호를 구분하여 검출하는 것이 가능하도록 전송한다. 결론적으로 본 실시예에 따라 데이터를 송수신하는 경우, 각 송신 안테나와 수신 안테나간의 각기 다른 채널 환경의 추정을 위하여 서로 다른 송신 안테나 간에는 주파수 영역, 시간 영역 혹은 코드 영역 등에서 직교성을 갖는 파일럿 패턴을 사용한다.
상술한 본 실시예에 따른 파일럿 배치를 사용하는 경우, 다수의 셀을 통하여 전송되는 동일한 패턴의 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿은 마치 하나의 셀을 통하여 전송되고 다중 경로를 통해 수신되는 것과 동일하게 취급된다. 따라서, 수신 측은 이러한 파일럿을 통해 채널을 추정할 수 있다. 또한, 서로 직교하는 특성을 갖는 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿은 다수의 송수신 안테나 간의 채널 특성을 구분할 수 있게 한다. 결론적으로 본 실시예에서 제안하는 파일럿 배치를 사용하는 경우, 더 큰 수신 에너지뿐만이 아닌 다중 셀에 의한 수신 다이버시티 및 다중 안테나에 의한 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 안테나를 구비하는 각 셀에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 송수신하는 개념을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예로써 각각 두 개의 송신 안테나를 가지는 OFDMA 통신 시스템의 두 개의 셀은, 전송하고자 하는 데이터를 주파수 상에서 각 부 반송파별로 특정한 다중 안테나 전송 기법에 따라 부호화한 후 각 안테나 별로 역 고속 푸리에 변환(IFFT)을 통해 데이터를 전송한다. 또한 본 실시예에 따른 수신 측은 하나의 안테나로 이 데이터를 수신하고, 수신 신호에 대하여 고속 푸리에 변환(FFT)을 거친 후, 다중 안테나 수신 기법에 따라 복호화한 후 이를 복조하여 데이터를 복원한다. 도 3의 일례에 따르는 송신 측은 2개의 안테나를 사용하고, 수신 측은 1개의 안테나를 사용하며, 상기 송신 측에서는 기본적으로 2개의 안테나를 이용한 다중 안테나 전송 기법 중 알라모티 부호를 이용하여 데이터를 전송한다. 그러나, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 불과한바, 본 발명에 따른 데이터 전송 방법은 다양한 개수의 송수신 안테나를 사용하여 데이터를 전송하며, 다양한 종류의 시공간 부호를 사용하여 데이터를 전송할 수 있다.
도 3의 일례를 수식을 이용하여 구체화하면 다음과 같다.
우선 셀(Cell) 1과 셀 2는 전송하고자 하는 멀티캐스트/브로드캐스트용 데이터를 상위 단으로부터 전달받고, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트용 데이터 S1과 S2를 다중 안테나 전송 기법에 따라 부호화하여 각 셀의 제1 송신 안테나에서는 S1, S2를 전송하고 각 셀의 제2 송신 안테나에서는 -S2 *, S1 *를 각각 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 과정을 거친 후 전송한다. 도 3의 일례에서, 상기 제1 송신 안테나는 제1 부 반송파를 통해 상기 S1을 전송하고 제2 부 반송파를 통해 상기 S2를 전송한다. 또한, 상기 제2 송신 안테나는 상기 제1 부 반송파를 통해 상기 -S2 *를 전송하고, 상기 제2 부 반송파를 통해 상기 S1 *을 전송한다.
도시된 바와 같이, 상기 각 셀에 포함되는 제1 송신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 동일한 데이터를 전송하되, 각각의 송신 안테나 별로 서로 다른 방식으로 부호화된 데이터를 전송한다. 즉, 다양한 개수의 데이터 심볼을 각각의 안테나를 통해 전송하는 경우, 각 셀의 제1 전송 안테나는 서로 간에 동일한 파일럿 패턴을 사용하며, 각 셀의 제2 전송 안테나는 역시 서로 간에 동일한 파일럿 패턴을 사용한다. 다만, 본 실시예에 따라, 상기 제1 송신 안테나에서 사용하는 파일럿은 상기 제2 송신 안테나에서 사용하는 파일럿과 직교성을 유지해야 한다. 상기 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나는 설명의 편의를 위해 구분되는바, 특정한 데이터를 전송하는 경우 상기 제1 송신 안테나 또는 제2 송신 안테나를 자유로이 선택하여 데이터를 전송할 수 있다.
본 실시예에 따른 수신 측의 안테나를 통해 수신된 신호는, 열 잡음이 더해진 후 고속 푸리에 변환 과정을 거치게 된다. 최종적인 수신 신호는 다음과 같이 나타내어진다.
Figure 112006015581594-pat00001
위 식에서 H1, H2, H3, H4는 각 데이터들이 겪은 채널의 주파수 응답이며, 상기 N1, N2는 열 잡음 성분이다. 또한 상기 Y1, Y2는 각 부 반송파에 수신된 신호를 나타낸다. 이 수신 신호는 다음과 같은 과정을 거쳐서 원래의 데이터로 복원할 수 있다.
Figure 112006015581594-pat00002
상기 수학식 2에서
Figure 112006015581594-pat00003
을 구하기 위해서는 (H1+H3)와 (H2+H4)의 값을 알아야 한다. 즉, 본 실시예에 따른 수신 측은 모든 채널에 대한 정보를 개별적으로 알 필요가 없다. 다만, 상기 (H1+H3)와 (H2+H4)처럼 합산된 채널의 정보만을 알아내면 된다. 결론적으로 본 실시예에 따른 수신 측은 동일한 데이터를 전송하는 송신 안테나(셀 1의 제1 송신 안테나와 셀 2의 제1 송신 안테나)에 대한 채널(H1, H3)들의 합산된 값을 이용하여 채널 추정을 수행한다.
상기 셀 1에서 제1 송신 안테나와 셀 2에서 제1 송신 안테나가 동일한 패턴의 파일럿을 사용하게 되면, 상기 파일럿은 수신기 안테나에 합쳐져서 수신되므로 이 파일럿 정보를 이용한 채널 추정을 통해 채널 정보를 알아내면 이는 (H1+H3)이 될 것이다. 또한 각 셀의 제2 송신 안테나에서 사용하는 동일한 파일럿을 통해서 얻어내는 채널 정보는 (H2+H4)가 된다. 따라서, 본 실시예에 따라 파일럿을 구성하여 데이터를 전송하는 경우, 수신 측은 원하는 채널 정보를 전부 알아낼 수 있으므 로 전송 데이터를 복원해 낼 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 4개의 안테나를 구비하는 각 셀에서 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 송수신하는 개념을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예로써 각각 네 개의 송신 안테나를 가지는 OFDMA 통신 시스템의 두 개의 셀은, 전송하고자 하는 데이터를 주파수 상에서 각 부 반송파별로 특정한 다중 안테나 전송 기법에 따라 부호화한 후 각 안테나 별로 역 고속 푸리에 변환(IFFT)을 통해 데이터를 전송한다. 또한 본 실시예에 따른 수신 측은 하나의 안테나로 이 데이터를 수신하고, 수신 신호에 대하여 고속 푸리에 변환(FFT)을 거친 후, 다중 안테나 수신 기법에 따라 복호화한 후 이를 복조하여 데이터를 복원한다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 다양한 개수의 송수신 안테나에 적용이 가능한바 도 4의 일례는 변형이 가능하다.
도 4의 일례를 수식을 이용하여 구체화하면 다음과 같다.
우선 셀(Cell) 1과 셀 2는 전송하고자 하는 멀티캐스트/브로드캐스트용 데이터를 상위 단으로부터 전달받고, 상기 멀티캐스트/브로드캐스트용 데이터 S1 , S2, S3, S4를 다중 안테나 전송 기법에 따라 부호화하여 각 셀의 제1 송신 안테나에서는 S1, S2를, 각 셀의 제2 송신 안테나에서는 -S2 *, S1 *를, 각 셀의 제3 송신 안테나에서는 S3, S4를, 각 셀의 제4 송신 안테나에서는 -S4 *, S3 *를 각각 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 과정을 거친 후 전송한다.
도 4의 일례에서, 상기 제1 송신 안테나는 제1 부 반송파를 통해 상기 S1을 전송하고 제2 부 반송파를 통해 상기 S2를 전송한다. 또한, 상기 제2 송신 안테나는 상기 제1 부 반송파를 통해 상기 -S2 *를 전송하고, 상기 제2 부 반송파를 통해 상기 S1 *을 전송한다. 또한, 상기 제3 송신 안테나는 제3 부 반송파를 통해 상기 S3를 전송하고, 제4 부 반송파를 통해 상기 S4를 전송한다. 또한, 상기 제4 송신 안테나는 상기 제3 부 반송파를 통해 상기 -S4 *를 전송하고, 상기 제4 부 반송파를 통해 상기 S3 *을 전송한다.
도시된 바와 같이, 상기 각 셀에 포함되는 제1 송신 안테나는 데이터(S1, S2)를 전송하고, 상기 각 셀에 포함되는 제2 송신 안테나는 데이터 (-S2 *, S1 *)를 전송하고, 상기 각 셀에 포함되는 제3 송신 안테나는 데이터(S3, S4)를 전송하고, 상기 각 셀에 포함되는 제4 송신 안테나는 데이터(-S4 *, S3 *)를 전송한다.
상기 제1, 제2, 제3, 제4 송신 안테나는 데이터 s1, s2, s3, s4를 전송하되 각각의 송신 안테나는 서로 다른 부호화 방식을 적용하여 상기 데이터를 전송한다. 다양한 개수의 데이터 심볼을 각각의 안테나를 통해 전송하는 경우, 각 셀의 제1 전송 안테나는 서로 간에 동일한 파일럿 패턴을 사용하며, 각 셀의 제2 전송 안테나는 역시 서로 간에 동일한 파일럿 패턴을 사용한다. 또한, 각 셀의 제3 전송 안테나는 서로 간에 동일한 파일럿 패턴을 사용하며, 각 셀의 제4 전송 안테나는 역시 서로 간에 동일한 파일럿 패턴을 사용한다. 상술한 바와 같이, 특정한 데이터를 전송하는 경우, 상기 4개의 송신 안테나 중 어느 하나는 자유롭게 선택될 수 있다.
다만, 본 실시예에 따라, 4개의 송신 안테나 중 임의의 2개의 안테나에서 사용하는 파일럿은 서로 직교하는 특징을 갖는다.
본 실시예에 따른 수신 측의 안테나를 통해 수신된 신호는, 열 잡음이 더해진 후 고속 푸리에 변환 과정을 거치게 된다. 최종적인 수신 신호는 다음과 같이 나타내어진다.
Figure 112006015581594-pat00004
위 식에서 H1, H2, H3, H4 , H5, H6, H7, H8는 각 데이터들이 겪은 채널의 주파수 응답이며, 상기 N1, N2 , N3, N4는 열 잡음 성분이다. 또한, 상기 Y1, Y2, Y3, Y4는 각 부 반송파에 수신된 신호를 나타낸다. 즉, 상기 Y1은 상기 제1 부 반송파를 통해 수신된 신호이다. 상기 수신 신호 Y는 다음과 같은 과정을 거쳐서 원래의 데이터로 복원할 수 있다.
Figure 112006015581594-pat00005
상기 수학식 4에서 상기
Figure 112006015581594-pat00006
을 구하기 위해서는 각각 (H1+H5), (H2+H6), (H3+H7), (H4+H8)의 값을 알아야 한다. 즉, 본 실시예에 따른 수신 측은 모든 채널에 대한 정보를 개별적으로 알 필요가 없다. 다만, 상기 (H1+H5), (H2+H6), (H3+H7), (H4+H8)처럼 합산된 채널의 정보만을 알아내면 된다. 결론적으로 본 실시예에 따른 수신 측은 동일한 데이터를 전송하는 송신 안테나(예를 들어, 셀 1의 제1 송신 안테나와 셀 2의 제1 송신 안테나)에 대한 채널(예를 들어, H1 및 H5)들의 합산된 값을 이용하여 채널 추정을 수행한다.
상기 셀 1에서 제1 송신 안테나와 셀 2에서 제1 송신 안테나가 동일한 패턴의 파일럿을 사용하게 되면, 상기 파일럿은 수신기 안테나에 합쳐져서 수신되므로 이 파일럿 정보를 이용한 채널 추정을 통해 채널 정보를 알아내면 이는 (H1+H5)이 될 것이다. 또한 각 셀의 제2 송신 안테나에서 사용하는 동일한 파일럿을 통해서 얻어내는 채널 정보는 (H2+H6)가 된다. 이러한 방식으로 상기 제3 송신 안테나 및 상기 제4 송신 안테나로부터 파일럿 수신하여 채널 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따라 파일럿을 구성하여 데이터를 전송하는 경우, 수신 측은 원하는 채널 정보를 전부 알아낼 수 있으므로 전송 데이터를 복원해 낼 수 있는 것이다.
상술한 내용처럼, 적어도 2개의 셀에서 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 경우 수신 측은 파일럿을 이용하여 데이터를 복원할 수 있다. 상술한 도 3의 실시예는
Figure 112006015581594-pat00007
의 다중 안테나 기법을 응용한 것이고, 상술한 도 4의 실시예는
Figure 112006015581594-pat00008
의 다중화 기법을 응용한 것인바, 다양한 다중 안테나 기법이 적용될 수 있다. 일례로
Figure 112006015581594-pat00009
의 다중화 기법을 적용할 수도 있다.
즉, 한 셀의 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나가 서로 다른 데이터 심볼을 전송하되, 다수의 셀의 상기 제1 송신 안테나는 서로 동일한 데이터 심볼(멀티캐스트/브로드캐스트 데이터 심볼)을 전송할 수 있다. 이 경우에는, 상기 도 3 및 도 4의 실시예와는 달리 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 없다. 다만 다수의 안테 나를 통해 서로 다른 데이터 심볼을 전송하는바 전체 통신 시스템의 쓰루풋(throughput)을 증가시킬 수 있다.
도 5는 송신 측에서 일부 무선자원에 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 경우의 개념을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 송신 측에서 사용할 수 있는 전체 시간-주파수 자원 중 일부 시간-주파수 자원을 활용하여 멀티캐스트/브로드캐스트 서비스를 전송할 수도 있다.
상기 유니캐스트(unicast) 데이터는, 이동 통신 시스템에 있어서, 하나의 이동 단말기로 전송되는 데이터를 의미한다. 또한, 상기 유니캐스트(unicast) 데이터는 특정한 셀(cell)로부터 전송되어, 상기 특정한 셀에 속하는 하나의 단말기로 전송되는 특징이 있다. 사용자의 관점에서 보면, 상기 유니캐스트 데이터는 특정한 사용자에게 제공되는 데이터를 의미한다. 따라서, 특정한 하나의 셀은 특정한 사용자에게 유니캐스트 데이터를 전송하게 된다.
도 6은 특정한 서비스 영역에 따라 서로 다른 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 경우를 나타내는 도면이다. 상기 서비스 영역 1의 셀에도 특정한 제1 송신 안테나가 포함되고, 상기 서비스 영역 2의 셀에도 특정한 제1 송신 안테나가 포함되는 경우 각각의 제1 송신 안테나는 서로 직교성을 가진 파일럿을 사용하여야 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이나 특허청구범위 에 의한다.
본 발명에 의한 데이터 송수신 방법은, 다중 송수신 안테나를 사용하는 OFDM 방식의 셀룰러 이동 통신 시스템에서의 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터 송수신에서 하나의 셀 안에서 둘 이상의 안테나를 사용하는 경우 안테나 간에는 직교성을 가진 파일럿을 쓰고, 다수의 셀에 대해서는 단말기에서 에너지 결합될 멀티캐스트/브로드캐스트 안테나 간에는 동일한 파일럿을 사용한다. 이를 통해 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있고, 시스템의 쓰루풋을 증가시킬 수 있다. 또한, 수신기에서는 추가적인 복잡도의 증가 없이 수신 신호 크기의 이득, 다중 셀 다이버시티 이득, 그리고 다중 안테나 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하였다. 이로 인해 수신기에서는 추가적인 비용 없이 보다 나은 수신 성능을 얻을 수 있다. 또한 본 발명은 일반적인 다중 송수신 안테나를 사용하는 셀룰러 이동 통신 시스템에서의 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터 송수신에 모두 적용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 멀티캐스트/브로드캐스트(multicast/broadcast) 데이터를 전송하는 전송 측에 있어서,
    복수의 안테나에 의한 전송을 위해 특정한 부호화가 수행된 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터 및 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 수신하는 수신 측을 위한 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 전송 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 전송 신호를 상기 복수의 안테나를 통해 전송하는 단계를 포함하되,
    서로 다른 셀(cell)에서 동일한 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 안테나 각각은 동일한 패턴의 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 전송 신호를 전송하고, 특정한 하나의 셀에 구비된 다수의 안테나 각각은 서로 직교하는 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 전송 신호를 전송하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터는 동일한 주파수 영역을 통하여 동일한 시간 단위에 전송되는 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 전송하는 단계는,
    2개의 데이터 단위로 데이터를 부 반송파에 매핑하여 전송하는 경우,
    상기 2개의 데이터 중 제1 데이터를 제1 부 반송파에 매핑하여 상기 안테나 중 제1 안테나를 통하여 전송하되,
    상기 2개의 데이터 중 제2 데이터에 상응하는 전송 데이터를 상기 제1 부 반송파에 매핑하여 상기 안테나 중 제2 안테나를 통하여 전송하고,
    상기 제2 데이터를 제2 부 반송파에 매핑하여 상기 제1 안테나를 통하여 전송하되,
    상기 제1 데이터 심볼에 상응하는 전송 데이터를 상기 제2 부 반송파에 매핑하여 상기 제2 안테나를 통하여 전송하는 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 데이터를 S1이라 하고, 상기 제2 데이터를 S2라 하는 경우,
    상기 제1 데이터에 상응하는 전송 데이터는, s1 *이고,
    상기 제2 데이터에 상응하는 전송 데이터는, -S2 *인 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전송하는 단계는,
    4개의 데이터 단위로 데이터를 부 반송파에 매핑하여 전송하는 경우,
    상기 4개의 데이터 중 제1 데이터를 제1 부 반송파에 매핑하여 상기 안테나 중 제1 안테나를 통하여 전송하되, 상기 4개의 데이터 중 제2 데이터에 상응하는 전송 데이터를 상기 제1 부 반송파에 매핑하여 상기 안테나 중 제2 안테나를 통하여 전송하고,
    상기 제2 데이터를 제2 부 반송파에 매핑하여 상기 제1 안테나를 통하여 전송하되, 상기 제1 데이터에 상응하는 전송 데이터를 상기 제2 부 반송파에 매핑하여 상기 제2 안테나를 통하여 전송하고,
    상기 4개의 데이터 중 제3 데이터를 제3 부 반송파에 매핑하여 상기 안테나 중 제3 안테나를 통하여 전송하되, 상기 4개의 데이터 중 제4 데이터에 상응하는 전송 데이터를 제3 부 반송파에 매핑하여 상기 제4 안테나를 통하여 전송하고,
    상기 제4 데이터를 제4 부 반송파에 매핑하여 상기 제3 안테나를 통하여 전 송하되, 상기 제3 데이터에 상응하는 전송 데이터를 상기 제4 부 반송파에 매핑하여 상기 제4 안테나를 통하여 전송하는 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 데이터를 S1이라 하고, 상기 제2 데이터를 S2라 하고,
    상기 제3 데이터를 S3이라 하고, 상기 제4 데이터를 S4라 하는 경우,
    상기 제1 데이터에 상응하는 전송 데이터는, s1 *이고,
    상기 제2 데이터에 상응하는 전송 데이터는, -S2 *이고,
    상기 제3 데이터에 상응하는 전송 데이터는, s3 *이고,
    상기 제4 데이터에 상응하는 전송 데이터는, -S4 *인 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전송 신호는, 특정한 수신 측을 위한 유니캐스트 데이터를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전송 신호는, 상기 유니캐스트 데이터 및 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터는 서로 다른 시간-주파수 영역을 통해 전송되는 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  11. 제1항에 있어서
    서로 상이한 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 안테나들로부터 전송되는 상기 전송 신호는,
    서로 직교하는 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  12. 멀티캐스트/브로드캐스트(multicast/broadcast) 데이터를 수신하는 수신 측에 있어서,
    복수의 송신 안테나를 위한 부호화가 수행된 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터 및 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터의 복조를 위한 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 전송 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 획득하는 단계를 포함하되,
    동일한 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터를 전송하는 서로 다른 셀(cell)의 송신 안테나들로부터 전송되는 상기 전송 신호는 서로 동일한 패턴의 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하고, 특정한 하나의 셀에 구비된 다수의 송신 안테나들로부터 전송되는 상기 전송 신호는 서로 직교하는 멀티캐스트/브로드캐스트 파일럿을 포함하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터는 동일한 주파수 영역을 통하여 동일한 시간 단위에 전송되는 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 전송 신호는, 특정한 수신 측을 위한 유니캐스트 데이터를 포함하는 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전송 신호는, 상기 유니캐스트 데이터 및 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 데이터는 서로 다른 시간-주파수 영역을 통해 전송되는 것을
    특징으로 하는 다수의 부 반송파를 이용하여 데이터를 송수신하는 방법.
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