KR101306730B1 - 시간, 또는 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터의송신 방법, 장치, 및 이에 이용되는 패턴 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시간, 또는 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터의 송신 방법, 장치, 및 이에 이용되는 패턴 생성 방법에 대한 것이다. 본 발명에 따르면, 시간, 또는 시간 및 주파수 영역 송신 데이터에 곱해지는 소정 패턴을 이용하여 송신 데이터가 시간, 또는 시간 및 주파수 다이버시티를 가지도록 할 수 있다. 또한, 순환지연 다이버시티 방식을 시간 및 주파수 영역 다이버시티를 가지도록 설정할 수 있다. 아울러, 이들 방식을 조합함으로써 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

MIMO, 다이버시티

Description

시간, 또는 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터의 송신 방법, 장치, 및 이에 이용되는 패턴 생성 방법{Method And Apparatus For Transmitting Data With Time, Or Time And Frequency Diversity, And Pattern Generating Method To Be Used In The Same}

도 1a는 단일 송수신 안테나를 가지는 직교 주파수 다중화 시스템의 구조를 도시한 블록도이고, 도 1b는 다중 송수신 안테나를 가지는 직교 주파수 다중화 시스템의 구조를 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 무선통신 다중 안테나 시스템에서 일정 패턴을 통해 시간 다이버시티를 가지는 데이터를 송신하는 장치의 예시도.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는데 이용되는 패턴의 구조를 도시한 패턴 구조도.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 송신되는 데이터 스트림에 시간 다이버시티를 가지도록 하는 패턴을 이용하여 송신되는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 무선통신 다중 안테나 시스템에서 전력비에 따른 패턴을 통해 시간 다이버시티를 가지는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 무선통신 다중 안테나 시스템에서 전력비에 따른 패턴을 통해 시간 및 주파수 다이터시티를 가지는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 각 실시형태에 따라 전력비에 따른 패턴을 통해 각 안테나가 송신하는 데이터의 시간축, 주파수축, 시간 및 주파수축의 송신 전력비를 변화시켜주는 예를 도시한 개념도.

도 8은 순환지연 다이버시티(CDD) 기법에 의해 데이터를 송신하는 송신기 구조를 개략적으로 도시한 개략도.

도 9는 도 8에 도시된 바와 같은 순환지연 다이버시티 기법에 의할 경우 송신되는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도.

도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 무선통신 다중 안테나 시스템에서 순환지연 다이버시티 기법에 의한 주파수 다이버시티 뿐만 아니라, 전력비에 따른 패턴을 통해 시간 다이버시티도 가지는 데이터를 송신하는 장치의 예시도.

도 11은 도 10에 도시된 바와 같이 시간 영역 다이버시티를 주기 위한 패턴을 통해 변화를 주는 방식과 순환지연 다이버시티 기법을 동시에 적용하는 경우 송신되는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도.

도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 시간 방향으로 다이버시티를 가지도록 하는 순환지연 다이버시티 기법에 따른 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도.

도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 전력비에 따른 패턴 변화 방 식과 시간 및 주파수 영역 다이버시티를 주는 순환지연 다이버시티 기법을 동시에 적용하는 방법을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 무선 통신 시스템의 다이버시티 기술에 대한 것으로, 특히 송신 데이터가 시간 다이버시티, 또는 시간 및 주파수 다이버시티를 가지도록 송신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

정보통신 서비스의 보편화와 다양한 멀티미디어 서비스들의 등장, 고품질 서비스의 출현 등 통신 서비스에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이에 능동적으로 대처하기 위해서는 무엇보다도 통신 시스템의 용량이 증대되어야 한다. 이러한 요구는 유선통신에서보다는 무선통신에서 더욱 큰 압박으로 다가오고 있다. 무선통신에서는 기본적으로 가용 주파수 자원이 제한되어 있으며, 이들을 공유하여야 하며, 무선통신이 가지고 있는 장점 때문에 수요는 급격히 늘어나고 있기 때문이다. 무선 자원의 효율성을 높이는 방법으로 최근 큰 주목을 받으며 활발한 기술개발이 추진되고 있는 기술이 송수신기에 다수의 안테나를 장착하여 자원활용을 위한 공간적인 영역을 추가로 확보함으로써 대역폭의 증가 없이 다이버시티 이득을 통한 통신 링크의 신뢰성을 높이거나, 공간 다중화를 통한 병렬전송을 통하여 전송용량을 높이는 시공간 부호 (STC) 기술들이다. 이하에서 먼저 이러한 다이버시티 이득을 얻거나, 전송용량을 높이기 위한 기본적인 시스템 구조에 대해 살펴본다.

도 1a 는 단일 송수신 안테나를 가지는 직교 주파수 다중화 (OFDM) 시스템의 구조를 도시한 블록도이고, 도 1b 는 다중 송수신 안테나를 가지는 직교 주파수 다중화 시스템의 구조를 도시한 블록도이다.

도 1a 및 도 1b 에 도시된 바와 같이 단일 또는 다중 송수신 안테나를 가지는 직교주파수 다중화 시스템의 송신단은 채널 인코더 (101, 101'), 맵퍼 (102, 102'), 직렬 / 병렬 변환기 (103, 103') 를 포함하며, 수신단은 이에 상응하여 병렬 / 직렬 변환기 (106, 106'), 디맵퍼 (107, 107'), 채널 디코더 (108, 108'), 데이터 추정부 (109, 109') 를 포함한다. 또한, 다중안테나 시스템의 경우 상기 구성에 송신기 측에 다중 안테나 인코더 (104') 및 수신기 측에 다중 안테나 디코더 (105') 를 더 포함한다.

채널 인코더 (101, 101')는 데이터비트에 중복의 비트를 붙여서 채널에서 오는 효과나 잡음에 대한 효과를 줄이기 위한 것이고, 맵퍼 (102, 102')는 이러한 데이터비트 정보를 데이터 심볼 정보로 변환해 주며, 직렬 / 병렬 변환기(103, 103') 는 직렬의 데이터를 병렬의 데이터로 바꾸어 준다. 한편, 다중 안테나 인코더 (104')는 데이터 심볼을 시공간신호로 변환 시켜주는 역할을 수행하며, 다중 안테나의 경우 송신 안테나는 이러한 시공간신호를 채널로 전송시켜주는 역할을 수행한다. 이때, 다중 안테나 인코더(104')는 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 동일한 신호가 다중 안테나를 통해 각각 송신되도록 변환하며, 전송률을 높이기 위해서는 각각의 다중 안테나를 통해 서로 상이한 신호가 송신되도록 조절한다.

한편, 수신 안테나는 채널로부터 신호를 수신하는 역할을 수행한다. 또한, 다중안테나 디코더(105')는 수신된 시공간신호를 각각의 데이터 심볼로 바꾸어 주고, 디맵퍼(107, 107')는 데이터 심볼을 비트 정보로 바꾸어 주는 역할을 수행하며, 병렬 / 직렬 변환기(106, 106')는 병렬 신호를 직렬 신호로 바꾸어 주는 역할을 수행한다. 마지막으로, 채널 디코더(108, 108')에서 채널 코드에 대한 디코딩을 수행하고 데이터를 추정하게 된다.

이와 같은 송수신기 구조를 가지는 OFDM 시스템에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 다중 안테나 시스템에 이용되는 시공간부호 기술은 다중안테나 환경에서 같은 신호를 연속적으로 송신하면서 반복 송신시 다른 안테나를 통해 전송함으로써 공간 다이버시티 이득을 얻는 방식이다. 아래의 수식은 가장 기본적인 시공간부호로써 보통 2 개의 송신 안테나를 가지는 시스템에 사용된다.

상기 수학식 1 에서 2 개의 행은 2 개의 안테나 각각을 통해 송신되는 데이터를 나타내고, 2 개의 열은 각 시간 슬롯 동안 각 안테나를 통해 송신되는 데이터를 나타낸다. 이와 같은 시공간부호 기술을 이용하는 경우, 시간 및 공간적으로 높은 다이버시티 이득을 얻을 수 있으나, 상기 수학식 1 에 나타난 바와 같이 데이터를 수신하는 수신기는 2 개의 안테나를 통해 수신된 각각의 데이터를 결합하는 수단 및 이를 통해 원 데이터를 검출하는 수단이 필요하게 되므로 수신기의 구조가 복잡해지는 문제가 존재한다.

한편, 상술한 바와 같은 시공간부호 기술의 문제점에 대한 대안으로서, 순환지연 다이버시티(CDD: Cyclic Delay Diversity) 기술이 제안되었으나, 이는 주파수 축의 채널 특성에 따른 다이버시티만을 얻을 수 있을 뿐이다.

따라서, 간단한 수신기 구조를 통해서도 시간 다이버시티, 또는 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터를 송수신하는 기술이 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 간단한 수신기 구조를 통해서도 시간 다이버시티를 가지는 데이터를 수신하기 위해 이용할 수 있는 패턴 생성 방법, 및 이를 이용한 데이터 송신 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 순환지연 다이버시티 기술에 따른 주파수 다이버시티 뿐만 아니라 시간 다이버시티도 가지는 데이터를 송신하기 위한 패턴 및 이를 이용한 데이터 송신 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 송신 데이터에 시간 다이버시티를 주기 위한 패턴을 시간 영역뿐만 아니라 주파수 영역으로도 확장하여 시간 및 주파수 다이버시티를 획득하도록 하며, 아울러 순환지연 다이버시티 기법 역시 주파수 영역뿐만 아니라 시간 영역으로도 다이버시티를 가지도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 데이터 송신 방법은, 무선통신 다중 안테나 시스템에서 데이터를 송신하는 방법으로서, 상기 다중 안테나 각각이 송신하는 신호들의 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 시간축 방향 패턴들을 생성하는 단계; 상기 시간축 방향 패턴들을 구성하는 순차적 신호와 상기 다중 안테나들을 통해 전송되는 신호들의 시간 축 방향의 순차적 데이터들을 각각 곱함으로써 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 데이터 스트림을 송신하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 데이터 스트림 생성 단계에 의해 생성된 상기 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림이 주파수 영역으로 상이한 위상 지연을 가지도록 함으로써 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들은 상기 패턴들로부터 상기 패턴들의 길이 이하의 최대 짝수개의 길이를 가진 패턴들을 추출하는 경우, 추출된 상기 패턴들 상호 간에 직교하는 부호신호들로 구성되는 패턴들일 수 있으며, 상기 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들은 상기 다중 안테나의 개수에 해당하는 왈시 코드 (walsh code)일 수도, 구체적으로 상기 다중 안테나의 개수가 2인 경우, 1, 1, 1, 1, ... 및 1, -1, 1, -1, ... 일 수도 있다.

아울러, 상기 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들은 송신 시간 단위마다 상기 다중 안테나 각각에 할당된 송신 전력비에 따른 비율을 가지도록 선택되는 가중치들일 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 데이터 송신 방법은, 무선통신 다중 안테나 시스템에서 데이터를 송신하는 방법으로서, 상기 다중 안테나 각각이 송 신하는 신호들의 시간 및 주파수축 채널 특성에 변화를 주기 위한 시간 및 주파수축 방향 패턴들을 생성하는 단계; 상기 시간 및 주파수축 방향 패턴들을 상기 다중 안테나들을 통해 전송되는 신호들의 시간 및 주파수축 방향 데이터들에 각각 맵핑하여 곱함으로써 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 데이터 스트림을 송신하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 시간 및 주파수축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들은 송신 시간 단위마다 상기 다중 안테나 각각에 할당된 송신 전력비 및 주파수축으로 송신되는 각 데이터에 할당된 송신 전력비에 따른 비율을 가지도록 선택되는 가중치들일 수 있으며, 바람직하게는 상기 시간 및 주파수축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들의 특정 주파수 자원 단위에서의 패턴의 놈(norm) 값은 1을 만족할 수 있다.

또한, 상기 데이터 스트림 생성 단계에 의해 생성된 상기 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터 스트림이 각각 주파수 영역으로 상이한 위상 지연을 가지도록 함으로써 추가적인 주파수 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 데이터 스트림 생성 단계에 의해 생성된 상기 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터 스트림에 주파수 영역에서 주파수와 무관하고 시간에 비례하는 지수를 가지는 지수 함수를 곱함으로써 추가적인 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 데이터 송신 방법은, 무선통신 다중 안테나 시스템에서 데이터를 송신하는 방법으로서, 상기 다중 안테나 각각이 송신하는 데이터 스트림이 주파수 영역에서 서로 상이한 위상 지연을 가지도록 처리하는 단계; 상기 데이터 스트림을 주파수 영역에서 주파수와 무관하고 시간에 비례하는 지수를 가지는 지수 함수와 곱하는 단계; 및 상기 데이터 스트림을 송신하는 단계를 포함한다.

다른 한편, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 패턴 생성 방법은, 다중 안테나를 통해 소정 길이의 데이터 스트림 단위로 송신하는 무선통신 시스템에서 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는데 이용되는 패턴을 생성하는 방법으로서, 상기 소정 길이의 데이터 스트림의 시간축 길이 및 상기 다중 안테나의 개수를 입력받는 단계; 및 상기 데이터 스트림의 시간축 길이와 동일한 길이를 가지며, 상기 안테나의 수와 동일한 개수의 부호신호로 구성된 패턴들을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 패턴들 각각은 상기 데이터 스트림의 시간축 길이 이하의 최대 짝수개의 길이를 가진 패턴으로 추출하는 경우, 추출된 각각의 패턴들간에 상호 직교하는 부호신호들로 구성되는 패턴들인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 데이터 송신 방법은, 통신 시스템에서 송신측이 데이터를 송신하는 방법으로서, 다중 안테나 각각의 송신 전력비가 송신 시간 단위마다 상이하도록 설정하는 단계; 상기 송신 전력비에 따른 비율을 가지도록 상기 다중 안테나 각각에 부여되는 가중치들을, 상기 송신 시간 단위마다 상기 다중 안테나 각각을 통해 송신되는 송신 데이터와 곱하여 송신하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 송신 전력비를 설정하는 단계 이전에, 상기 송신측이 수신측 으로부터 채널 상태에 대한 피드백 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 송신 전력비를 설정하는 단계에서, 상기 다중 안테나 각각의 송신 전력비는 상기 수신측으로부터 수신한 상기 채널 상태에 따라 설정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 패턴 생성 방법은, 다중 안테나를 통해 소정 길이의 데이터 스트림 단위로 송신하는 무선통신 시스템에서 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는데 이용되는 패턴을 생성하는 방법으로서, 상기 소정 길이의 데이터 스트림의 시간축 방향 길이, 주파수축 방향 길이 및 상기 다중 안테나의 개수를 입력받는 단계; 및 상기 데이터 스트림의 시간축 길이 및 주파수축 길이와 동일한 시간축 길이 및 주파수축 길이를 가지며, 상기 안테나의 수와 동일한 개수의 부호신호로 구성되며, 상기 데이터 스트림의 시간축 및 주파수 축 채널 특성에 변화를 주는 패턴들을 생성하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 데이터 송신 장치는, 무선통신 다중 안테나 시스템에서 데이터를 송신하는 장치로서, 다중 안테나 각각이 송신하는 신호들의 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들을 생성하는 패턴 생성부; 상기 패턴 생성부가 생성한 패턴들을 구성하는 순차적 신호와 상기 다중 안테나들을 통해 전송되는 신호들의 시간 축 방향의 순차적 데이터들을 각각 곱함으로써 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 곱셈부; 및 상기 곱셈부에 의해 생성된 상기 데이터 스트림을 송신하는 송신부를 포함한다.

이 경우, 상기 곱셈부에 의해 생성된 상기 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림이 주파수 영역에서 서로 상이한 위상 지연을 가지도록 함으로써 시간 및 주 파수 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 지연부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 데이터 송신 장치는, 무선통신 다중 안테나 시스템에서 데이터를 송신하는 장치로서, 상기 다중 안테나 각각이 송신하는 신호들의 시간 및 주파수축 채널 특성에 변화를 주기 위한 시간 및 주파수축 방향 패턴들을 생성하는 패턴 생성부; 상기 시간 및 주파수축 방향 패턴들을 상기 다중 안테나들을 통해 전송되는 신호들의 시간 및 주파수축 방향 데이터들에 각각 맵핑하여 곱함으로써 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 곱셈부; 및 상기 곱셈부에 의해 생성된 상기 데이터 스트림을 송신하는 송신부를 포함한다.

마지막으로, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 데이터 송신 장치는, 무선통신 다중 안테나 시스템에서 데이터를 송신하는 장치로서, 상기 다중 안테나 각각이 송신하는 데이터 스트림이 주파수 방향으로 서로 상이한 위상 지연을 가지도록 처리하는 지연부; 상기 데이터 스트림을 주파수 영역에서 주파수와 무관하고 시간에 비례하는 지수를 가지는 지수 함수와 곱하는 곱셈부; 및 상기 데이터 스트림을 송신하는 송신부를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세 부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 무선통신 다중 안테나 시스템에서 일정 패턴을 통해 시간 다이버시티를 가지는 데이터를 송신하는 장치의 예시도이다.

무선통신 다중 안테나 시스템에서 시간 다이버시티를 가지는 데이터를 송신하기 위해, 먼저 다중 안테나 각각이 송신하는 신호들 (S_j, 단 1 ≤ j ≤ k)의 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴(P_ij, 단, 1 ≤ i ≤ n, 1 ≤ j ≤ k)들을 생성한다. 여기서, 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들(P_ij)은 도 2에 도시된 바와 같이 송신할 데이터들에서 시간 축 방향으로 상관관계를 감소시키기 위한, 즉 시간 축에서 인접한 두 심볼 사이의 채널 응답에 변화를 주기 위한 패턴이다. 이러한 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들(P_ij)은 송신할 데이터 스트림의 길이 및 송신 안테나의 수에 대응하는 길이를 가지는 부호신호로 구성된 패턴일 수도, 다중 안테나 각각을 통해 송신되는 데이터들의 송신 전력비에 따른 가중치들일 수도 있으며, 이러한 패턴들에 대한 구체적인 사항은 이하 도 3과 관련한 부분에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

생성된 패턴들(P_ij)을 구성하는 순차적 신호는 다중 안테나들을 통해 전송되는 신호들의 시간 축 방향의 순차적 데이터들(S_j)과 각각 곱해져 데이터 스트림 (P_{ij ·}S_j)을 생성한다. 이 데이터 스트림은 패턴들의 값에 따라 시간 축에 있어 인접 심볼간에 상관관계가 저감되며, 수신단에서 수신된 데이터 스트림들은 시간 축 방향으로 전혀 상이한 채널 응답을 가지게 되어 시간 다이버시티를 가지게 된다. 그 후, 이와 같이 생성된 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림은 다중 안테나 (Ant 1 내지 Ant n) 을 통해 송신된다.

일반적으로, "시간 다이버시티" 에는 복수의 안테나를 통해 시간간격을 두고 동일한 데이터를 송신하여 수신단에서 시간 차이를 가지고 수신된 동일한 두 데이터를 통해 높은 신뢰성을 가지고 데이터를 추정할 수 있는 협의의 시간 다이버시티와, 송신할 데이터를 시간축을 기준으로 서로 간에 상관관계를 감소시켜 연집 에러 (burst error) 등에 내성을 가지도록 송신하고, 이러한 데이터를 수신단에서 추정하는 광의의 시간 다이버시티가 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 생성된 데이터 스트림들은 상기 광의의 시간 다이버시티를 가지는 것임을 알 수 있다. 이하 본 명세서에서는 특별히 언급이 없는 한, 시간 다이버시티는 상술한 의미를 가지는 광의의 시간 다이버시티를 의미한다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는데 이용되는 패턴의 구조를 도시한 패턴 구조도이다.

도 3 에 도시된 바와 같이 소정의 심볼열 단위로 전송하는 시스템에서 전송 단위 심볼열의 길이를 k, 안테나의 개수를 n이라 할 경우, 송신될 데이터의 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들은 n * k 개의 패턴으로 구성될 수 있다.

상기 n * k 개의 패턴에 있어서, k 가 짝수개인 경우, 시간축을 따라 송신할 데이터 간에 상관관계를 감소시키기 위해 k의 길이를 가지는 부호신호들로 구성된 n 개의 패턴들은 서로 직교하는 것일 수 있다. 한편, k가 홀수인 경우, 상술한 바와 같이 k의 길이를 가지는 부호신호들로 구성된 n개의 패턴들은 상호 간에는 직교의 개념이 존재하지 않는다. 이에 본 발명의 일 실시형태에 따른 시간 다이버시티를 가지는 데이터를 생성하기 위한 패턴은 상기 k의 길이를 가지는 부호신호들로 구성된 패턴 중 k-1개의 패턴을 추출하는 경우 (예를 들어, a 또는 b), 추출된 k-1 의 길이를 가지는 n 개의 패턴들 간에 상호 직교하는 것으로 규정할 수 있다. 여기서 k-1개의 패턴을 추출하는 방법으로서 도 3에 도시된 a 및 b 는 예시적인 것이며, k의 길이를 가지는 부호신호들로 구성된 패턴들 중 임의의 k-1 개의 패턴들이 추출될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상술한 바와 같은 성질을 가지는 패턴을 "의사-직교 패턴 (pseudo-orthogonal pattern)"이라 하고, 이러한 패턴들의 특성을 "의사-직교 특성"이라 지칭한다.

상술한 의사-직교 패턴은 짝수 길이를 가지는 예로서 다중 안테나의 개수에 해당하는 왈시 코드 (walsh code)를 포함하며, 짝수 길이가 아니더라도 본 발명의 일례로서 다중 안테나의 개수가 2인 경우, 1, 1, 1, 1, ... 및 1, -1, 1, -1, ... 일 수 있으나, 상술한 바와 같은 의사-직교 특성을 만족하는 한, 임의의 패턴이 될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같은 송신될 데이터의 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들은 상술한 바와 같은 의사-직교 특성을 가지는 부호신호가 아니라 다중 안테나 각각을 통해 송신되는 데이터들의 전력비를 조절하기 위한 가중치 일 수 있다. 이 경우, 송신될 데이터의 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들에 해당하는 가중치들은 이들 각각의 제곱값들의 비가 각 다중 안테나의 송신 전력비와 동일하도록 설정될 수 있으며, 구체적인 사항은 도 5와 관련된 실시형태에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

상술한 내용을 바탕으로, 의사-직교 패턴들을 이용하는 본 발명의 일 실시형태에 따른 데이터 송신 방법에서 송신 데이터들이 시간 다이버시티를 가지는 원리를 더욱 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

예를 들어, 다중 안테나의 개수가 2이고, 상기 의사-직교 패턴이 1, 1, 1, 1, ... 및 1, -1, 1, -1, ... 이며, 시간축으로 송신할 데이터 심볼 S₀, S₁ 이 있다고 가정할 경우, 상기 S₀ 및 S₁ 은 시간축에 있어 인접해 있기 때문에 거의 같은 채널값(H)를 가진다. 이 경우, 안테나 1은 H1의 채널값을 가지고, 안테나 2는 H2의 채널값을 가진다고 할 때, 안테나 1 및 안테나 2를 통해 송신되는 심볼 S₀도 H1 + H2, 심볼 S₁도 H1 + H2의 채널값을 가지게 된다.

그러나 본 발명의 상술한 실시형태와 같은 패턴을 사용하는 경우, 안테나 2 에서 심볼 S₀는 1 값과, 심볼 S₁ 은 -1 값과 곱해져서 심볼 S₀에 대한 채널값은 H1 + H2를, 심볼 S₁ 에 대한 채널값은 H1 - H2의 채널값을 가지게 되어 시간축에 있어 인접한 두 심볼간에 상이한 채널값을 가지게 되는 것이다.

또한, 상술한 예에서 수신된 데이터들은 1, -1 값에 의해 180 °의 위상지연을 가지거나, 0°의 위상지연을 가지는 데이터들로서, 수신단에서 다중 경로를 가지는 하나의 안테나로부터의 신호로 인식될 수 있는바, 시공간부호 기술에서처럼 수신기 구조를 복잡하게 할 필요가 없다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 송신되는 데이터 스트림에 시간 다이버시티를 가지도록 하는 패턴을 이용하여 송신되는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 가로축은 시간축을 나타내며, 세로축은 주파수축을 나타낸다. 또한, 도 4에 도시된 실시형태는 2개의 송신 안테나를 이용하는 경우로서, 의사-직교 코드가 1, 1, 1, 1, ... 및 1, -1, 1, -1, .. 인 경우를 가정한다.

도 2에 도시된 실시형태에서 본 발명은 다중 송신 안테나를 통해 송신될 데이터가 동일한 경우, 즉 단일 반송파를 이용하여 데이터가 송신되는 경우를 살펴보았다. 그러나, 상술한 바와 같은 실시형태는 송신되는 데이터의 시간축 방향으로 상호간에 상관도를 감소시키기 위해 소정 패턴을 이용하여 송신하는 것을 특징으로 하므로, 송신되는 데이터를 다중 반송파를 이용하여 송신함에 따라 송신 데이터가 주파수 축에 있어 상이한 경우 역시 동일하게 적용될 수 있다. 도 4는 주파수축을 따라 i 개의 반송파를 이용하여 데이터를 송신하는 경우, 안테나 1 및 안테나 2를 통해 송신되는 데이터의 구조를 도시한다. 이 경우, 송신되는 데이터는 시간축으로는 의사-직교 패턴의 일례인 1, 1, 1, 1,., 및 1, -1, 1, -1, .. 에 의해 시간 다이버시티를 가지며, 주파수 방향으로는 이용되는 부 반송파에 따라 구별된다. 이와 같이 다중 반송파를 이용하는 통신 시스템은 OFDM 통신 시스템일 수 있으며, 송신되는 데이터 스트림은 OFDM 심볼열일 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 송신될 데이터의 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴들이 의사-직교 패턴들인 경우와 달리, 다중 안테나 각각을 통해 송신될 데이터들의 전력비에 따라 선택된 가중치인 경우에 대해 이하에서 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 무선통신 다중 안테나 시스템에서 전력비에 따른 패턴을 통해 시간 다이버시티를 가지는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도이다.

도 5 역시 가로축은 시간축을 나타내며, 세로축은 주파수축을 나타내며, 도 5에 도시된 실시형태 역시 2 개의 송신 안테나를 이용하는 경우이나, 각 안테나를 통해 전송되는 데이터들이 시간 다이버시티를 가지도록 형성된 패턴들이 상술한 의사 직교 패턴이 아닌 각 안테나별 송신 전력비에 따라 선택된 가중치들인 경우를 가정한다.

일반적으로 다중 안테나 시스템에서 각 안테나를 통해 송신되는 데이터에 대해 할당되는 전력은 균등하게 분할되며, 도 5와 같이 2 개의 송신 안테나를 사용하는 경우 전체 송신 전력을 1이라 하면, 매 송신 시간 단위에서 각 안테나별로 0.5: 0.5의 비율로 전력을 분할하게 된다. 그러나 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 데이터 송신 방법에서는 i번째 송신 시간 단위(도 5의 시간축에 있어 구분된 1칸), 예를 들어 i번째 OFDM 심볼에서 안테나 1 과 안테나 2 을 통해 송신되는 데이터에 각각 가중치 P_1i, P_2i을 곱함으로써, 이들 사이의 전력 비율이 P_1i ², P_2i ²이 되도록 설정하는 방식을 제안하며, 이에 따라 종래와 같이 일률적으로 각 안테나별 전력을 분할하였던 방식에 비해 채널 환경에 좀더 강하도록 하여 수신 시 오류률을 저감시킬 수 있다.

도 5는 상술한 바와 같이 안테나 1을 통해 송신되는 데이터 스트림들에 P₁₁, P₁₂, P₁₃,...의 가중치를, 안테나 2를 통해 송신되는 데이터 스트림들에 P₂₁, P₂₂, P₂₃,...의 가중치를 부여하여 결과적으로 각 안테나별로 상이한 송신전력을 가지도록 하는 것을 도시하고 있다. 여기서, 안테나 1을 통해 송신되는 데이터들을 가중치 P₁₁, P₁₂, P₁₃,... 등이 곱해져서 시간 영역에서 다이버시티를 가지며, 안테나 2 를 통해 송신되는 데이터들 역시 P₂₁, P₂₂, P₂₃,... 등이 곱해져서 이들 역시 시간 영역 다이버시티를 가진다.

이하에서는 상술한 바와 같이 각 안테나별 전력 비율을 조절함으로써 다이버시티 이득을 획득하는 방식을 "전력 비율 다이버시티(Power Balanced Diversity: PBD) 기법"이라고 지칭한다.

상술한 바와 같은 PBD 기법을 위한 가중치 패턴들을 생성하는 방법에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 수학식 2는 각각의 송신 안테나가 동일한 데이터 S_n을 전송하는 경우, PBD 방식에 의해 송신 데이터를 생성하는 것을 나타낸 것으로서, 상기 수학식 2에서

는 Nt개의 송신 안테나를 가지는 MIMO-OFDM 신호의 s번째 OFDM 심볼에 대한 PBD 행렬을 나타낸다.

이와 같이 전송할 때 수신측에서 s번째 심볼에 대한 주파수 응답은 다음과 같이 나타나게 된다.

여기서, 전력비에 따른 가중치 P_{1 ,s}, ..., P_{Nt , s}는 시간에 따라 변하기 때문에 이에 따른 주파수 응답 H_s(k) 역시 시간에 따라 변하게 된다.

한편, 수학식 5와 같이 바뀐 채널의 통계적 특성이 E[H_s(k)]=1을 만족하도록 하기 위해 전력 비율에 따른 가중치는 다음과 같은 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 수학식 4와 같이 전력 비율에 따른 가중치 벡터의 놈(norm)이 1이 되는 벡터 셋을 구성하는 경우, 채널 응답이 E[H_s(k)]=1를 만족하여, PBD에 의해 어느 특정 시간에 채널 응답의 진폭이 크거나 작게 나타나는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 가중치 벡터 셋 Ps는 벡터의 놈이 1이되는 N개의 벡터 셋을 다음과 같이 생성하여 저장한 후 이들 중 적절한 벡터 셋을 선택하여 이용할 수 있다.

상기 수학식 5와 같이 생성되는 벡터 셋 중 안테나의 개수(Nt)가 2인 예를 설명하면 다음과 같은 벡터 셋을 생성할 수 있다.

상기 수학식 6에서, "function"에는 특별한 제약이 없으며 임의의 함수가 될 수 있으며, 이에 의해 Wn은 주어지는 θn 값에 따라 선택될 수 있다.

이와 같이 생성된 Wn 은 s 번째 OFDM 심볼의 전력비를 조정하기 위한 벡터 셋 Ps에 다음과 같이 선택될 수 있다.

즉, 수학식 7은 미리 만들어진 벡터 셋 Wn 중 임의의 방법을 통해 하나의 벡터 셋을 선택하여 한 심볼 또는 여러 심볼 동안 선택된 벡터를 적용할 수 있음을 나타낸다.

이에 따라 전력비 조정을 위해 적용되는 벡터 셋 Ps는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

특히, 2개의 안테나를 이용하여 송신되는 데이터의 전력비를 조정하기 위해 sin 함수를 이용하는 예의 경우 전력비 조정을 위해 적용되는 상술한 벡터 셋은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

즉, 상기 수학식 9에서 전력비 조정을 위해 적용되는 벡터 셋인 Ps는 θs에 의해 각 안테나를 통해 송신되는 데이터에 적용되는 가중치가 결정된다.

도 5와 관련하여 상술한 바와 같이 시간에 따라 각 안테나를 통해 송신되는 데이터의 전력 비율을 변경하는 PBD 방식에 의하는 경우 송신 데이터의 시간 영역 다이버시티를 획득할 수 있다. 하지만, 이와 같은 PBD 방식을 주파수 영역에 역시 확장하여 각 주파수 영역에서 송신되는 데이터의 송신 전력비를 변화시켜주는 경우 추가적인 주파수 영역 다이버시티를 획득할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 무선통신 다중 안테나 시스템에서 전력비에 따른 패턴을 통해 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도이다.

즉, 도 5에서 시간에 따라 송신 전력비를 변화시키는 패턴을 곱해주었던데 반해, 도 6에서는 시간축으로뿐만 아니라 주파수 축으로도 송신 전력비를 변화시키는 패턴을 생성하고, 이를 다중 안테나를 통해 송신되는 시간 및 주파수 방향 데이터들에 맵핑하여 각각 곱해 줌으로써 시간 및 주파수 다이버시티를 획득하는 PBD 방식이다. 구체적으로 도 6은 2개의 안테나를 통해 데이터를 송신하는 경우 시간 및 주파수 영역 다이버시티를 가지도록 하는 PBD 방식의 일례를 도시한 것으로서, 안테나 1 및 안테나 2의 i번째 주파수 영역 단위, 예를 들어 서브 캐리어의 j번째 시간 영역 단위, 예를 들어 OFDM 심볼에 각각 P_1ij, P_2ij를 곱하여 시간 및 주파수 영역으로 송신 전력비에 변화를 줌으로써 시간 및 주파수 다이버시티를 가지도록 하는 방식을 도시한 것이다.

이와 같은 전력비 변화를 주기 위한 패턴을 송신할 데이터로서 OFDM 심볼들에 맵핑하여 곱해주는 과정은 다음과 같은 수학식에 의해 나타낼 수 있다.

즉, 상기 수학식 10은 Nt개의 송신 안테나를 가지는 MIMO-OF으 신호의 s번째 OFDM 심볼을 PBD 방식에 의해 송신하는 방식을 나타내며,

는 이를 위한 PBD 행렬을 나타낸다. 이때, 각각의 송신안테나에서는 동일한 데이터 S_n을 전송한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 PBD 방식을 통해 시간 영역으로뿐만 아니라 주파수 영역으로도 다이버시티를 획득할 수 있어 수신측에서 수신 에러율을 더욱 감소시킬 수 있다.

한편, 통신 시스템에서 송신측이 송신하는 데이터의 전력 비율을 설정하는 방식에는 수신측으로부터의 피드백 정보가 필요없는 개루프 (Open Loop) 방식 및 수신측으로부터의 피드백 정보를 이용하는 폐루프 (Closed Loop) 방식 2 가지가 있다.

개루프 방식의 경우 채널 환경의 변화에 대한 피드백 정보를 이용하지 않으므로, 도 5에 도시된 바와 같은 P_1i, P_2i의 비율 및 도 6에 도시된 바와 같은 P_1ij, P_2ij의 비율을 송신 시간 단위마다 상이하도록 하는 한 임의로 설정할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 개루프 방식에 있어 각 안테나별로 할당되는 전력 비율에 대한 정보를 송신측과 수신측이 모두 알고 있는 값으로 설정하는 경우, 이러한 전력 비율 및 이에 따른 가중치 정보를 전달하는데 따른 오버헤드를 감소시킬 수 있어 바람직하다.

한편, 폐루프 방식에 의할 경우, 상술한 개루프 방식에서의 송신 전력비를 설정하기 이전에, 송신측이 수신측으로부터 채널 상태에 대한 피드백 정보를 수신하게 된다. 이를 통해 송신측은 채널 상태에 대한 정보를 획득하게 되고 이에 기초하여 각 안테나에 할당할 전력을 채널 상태에 따라 결정할 수 있으므로, 보다 오류 없이 데이터를 송신할 수 있는 장점을 가진다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 각 실시형태에 따라 전력비에 따른 패턴을 통해 각 안테나가 송신하는 데이터의 시간축, 주파수축, 시간 및 주파수축의 송신 전력비를 변화시켜주는 예를 도시한 개념도이다.

즉, 본 발명의 상술한 실시형태들에서 제안하는 PBD 방식은 시간 축이나 주파수 축으로 전력비를 변화시켜줌으로써 다이버시티 이득을 얻게 되며, 도 7a 내지 도 7c는 이들을 응용하는 간단한 예를 도시한 도면이다. 각 예에서 빗금으로 표시된 부분은

의 전력비를, 빗금으로 표시되는 않은 부분은

의 전력비를 가지는 것을 가정한다.

구체적으로, 도 7a는 각 안테나별로 시간에 따라 송신하는 데이터의 시간 영역으로 송신 전력비가

,

로 번갈아 변화하도록 하여 송신하는 일례를 도시하며, 이에 따라 송신 데이터가 시간 다이버시티를 가지는 것을 도시하고 있다.

또한, 도 7b는 각 안테나별로 주파수에 따라 송신하는 데이터의 주파수 영역으로 송신 전력비가

,

로 번갈아 변화하도록 하여 송신하는 일례를 도시하며, 이에 따라 송신 데이터가 주파수 다이버시티를 가지는 것을 도시하고 있 다.

아울러, 도 7c는 각 안테나별로 시간 및 주파수에 따라 격자형으로, 송신하는 데이터의 송신 전력비가

,

로 번갈아 변화하도록 하여 송신하는 일례를 도시하며, 이에 따라 송신 데이터가 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 것을 도시하고 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따른 PBD 방식은 시간 및/또는 주파수 영역으로 송신 데이터의 전력비에 변화를 줌으로써 시간 및/또는 주파수 다이버시티를 획득하는 것이 가능하다.

이하에서는 상술한 PBD 방식 이외에 순환지연 다이버시티 기법과 같은 다른 기법과 상술한 PBD 방식을 결합하여 사용되는 경우에 대해 설명한다.

도 8은 순환지연 다이버시티(CDD) 기법에 의해 데이터를 송신하는 송신기 구조를 개략적으로 도시한 개략도이다.

순환지연 다이버시티 기법은 여러 개의 송신안테나를 가지는 시스템에서 직교 주파수 분할 다중화 심벌을 전송함에 있어서 모든 안테나가 각기 다른 지연 또는 크기로 신호를 전송함으로써 수신단에서 주파수 다이버시티 이득을 얻는 것이다. 도 8에서, D_m 의 지연을 가진 m 번째 안테나의 N-FFT 다중 반송파의 k 번째 부 반송파의 송신 신호 S(k)는 다음과 같이 표현될 수 있다.

상기 수학식 11과 같이 과정을 통해 송신신호는 도 9와 같은 데이터 구조를 생성하게 된다.

도 9는 도 8에 도시된 바와 같은 순환지연 다이버시티 기법에 의할 경우 송신되는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도이다.

즉, 상기 수학식 11을 통해 알 수 있는 바와 같이 부반송파의 인덱스(k)가 증가하는 경우, 송신 신호의 위상은 이에 비례하여 회전하게 되어 도 9에 도시된 바와 같이 주파수 축으로 서로 다른 위상을 가지는 지수함수가 곱하진 형태의 데이터 구조를 획득할 수 있으며, 이를 통해 주파수 영역 다이버시티를 획득할 수 있다.

또한, 상기 수학식 11과 같은 처리를 통해 데이터를 송신하는 경우, k번째 부 반송파의 수신 신호의 채널 응답 (channel response)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

이는 시간축으로 보면 안테나 개수만큼의 다중경로(multipath)를 가진 한 안테나의 신호로 여겨져서 수신단에서 간단히 복호화할 수 있다. 그러나 이 경우 역시 종래기술과 관련하여 상술한 바와 같이 주파수 축의 채널 특성에 따른 다이버시티 만을 얻게 되어 송신 데이터가 시간 다이버시티를 가지도록 송신하는 기술이 필요하다.

도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 무선통신 다중 안테나 시스템에서 순환지연 다이버시티 기법에 의한 주파수 다이버시티 뿐만 아니라, 전력비에 따른 패턴을 통해 시간 다이버시티도 가지는 데이터를 송신하는 장치의 예시도이다.

즉, 도 10에서 무선통신 다중 안테나 시스템에서 시간 다이버시티를 가지는 데이터를 송신하기 위해 먼저 다중 안테나 각각이 송신하는 신호들 (S_j, 단 1 ≤ j ≤ k) 의 시간 축 채널 특성에 변화를 주기 위한 패턴 (P_ij, 단, 1 ≤ i ≤ n, 1 ≤ j ≤ k) 들, 즉 상술한 의사-직교 패턴 또는 전력비를 조정하기 위한 가중치 패턴들을 생성한다. 생성된 패턴들(P_ij)을 구성하는 순차적 신호는 다중 안테나들을 통해 전송되는 신호들의 시간 축 방향의 순차적 데이터들(S_j)과 각각 곱해져 데이터 스트림 P_{ij ·}S_j)을 생성한다. 이 데이터 스트림은 패턴들의 값에 따라 시간축에 있어 인접 심볼간에 상관관계가 저감되어 시간 다이버시티를 가지게 된다. 그 후, 이와 같이 생성된 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림은 각 안테나마다 상이한 크기 (D₁ 내지 D_{n -1}) 만큼 지연시킨다. 이를 통해 상술한 바와 같이 순환지연 다이버시티 기법에 의해 주파수 다이버시티를 가질 뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시형태에 따른 시간 다이버시티를 가지는 데이터를 송신할 수 있다. 지연된 각각의 데이터 스트림들은 다중 안테나 (Ant 1 내지 Ant n) 을 통해 송신된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따른 방식에 따라 송신되는 데이터의 구 조에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 11은 도 10에 도시된 바와 같이 시간 영역 다이버시티를 주기 위한 패턴을 통해 변화를 주는 방식과 순환지연 다이버시티 기법을 동시에 적용하는 경우 송신되는 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도이다.

도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따라 각 안테나별로 시간 영역 다이버시티를 주기 위한 패턴들(예를 들어, i 번째 OFDM 심볼에 대한 P_i, P_i')을 통해 송신 데이터가 시간 영역으로 다이버시티를 가지도록 하고, 도 8 및 도 9와 관련하여 상술한 바와 같은 순환지연 다이버시티 방식에 따라 상기 수학식 11과 같이 변화를 줌으로써 시간 및 주파수 다이버시티를 가지는 데이터를 획득할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면 도 8 및 도 9와 관련하여 상술한 순환지연 다이버시티 방식이 주파수 다이버시티뿐만 아니라 시간 다이버시티를 가지도록 할 수 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 9에 도시된 바와 같이 순환지연 다이버시티 기법을 통해 주파수 영역 다이버시티를 획득하기 위해서는 상술한 수학식 11과 같이 주파수 영역에서 각 부반송파마다 서로 상이한 위상 지연을 가지도록 하는 지수 함수를 곱하거나, 시간 영역에서 특정 안테나를 통해 송신되는 데이터에 일정한 지연을 준 후 이를 주파수 영역으로 변환함으로써 가능하다.

다만, 이와 같은 순환지연 다이버시티 방식으로 시간 영역으로 다이버시티를 가지도록 하기 위해 주파수 영역에서 특정 안테나를 통해 송신되는 데이터에 일정한 지연을 주어 이를 시간 영역으로 변환하여 송신하는 경우에는, 수신단에서 이를 수신하여 복조하는 경우, 서로 다른 부반송파를 통해 송신된 데이터간에 신호가 중첩되어 나타나게 되며, 이를 복원하기 위해서는 추가적인 수단이 필요하므로, 시간 영역 지연을 통해 주파수 영역 다이버시티를 주는 방식과 같이 추가적 수단 없이 수신단에서 다중경로 신호와 같이 인식되어 복호될 수 있는 것과 다른 문제를 가진다.

따라서, 본 발명의 일 실시형태에는 순환지연 다이버시티 기법을 이용하여 주파수 영역이 아닌 시간 영역 다이버시티를 주기 위해 주파수 영역에서 주파수와 무관하고 시간에 비례하는 지수를 가지는 지수 함수를 곱함으로써 시간 다이버시티를 가지도록 하는 방식을 제안한다.

이와 같은 방식을 좀더 구체적인 수학식을 통해 나타내면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, k 주파수 영역에서 부반송파 인덱스를, Ts는 샘플링 시간을, s는 OFDM 심볼 인덱스를 나타낸다.

상기 수학식 13은 OFDM 심볼 구간 동안 주파수영역으로 동일한 위상 회전을 갖도록 하는 것이나, 하나의 부반송파를 기준으로 주파수 응답은 시간에 따라 변화 하도록 하는 것을 의미한다.

이는, 주파수 다이버시티를 위해 지수함수를 통해 주파수 영역으로 일정한 위상 회전을 주는 것과 같은 개념으로, 시간영역으로 위상 회전을 줌으로써 시간에 따른 채널 특성을 다르게 만들어서 다이버시티를 얻는 방법이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 시간 방향으로 다이버시티를 가지도록 하는 순환지연 다이버시티 기법에 따른 데이터 구조를 도시한 데이터 구조도이다.

즉, 본 발명의 일 실시형태에 따라 상기 수학식 13과 같이 송신 데이터의 시간 영역으로 서로 상이한 위상 지연을 가지도록 함으로써 기존의 순환지연 다이버시티 방식과 달리 시간 영역 다이버시티를 획득할 수 있다.

물론, 도 12에 도시된 바와 같이 시간 영역 다이버시티만을 획득하도록 적용할 수도 있지만, 본 발명의 바람직한 실시형태에서는 도 9에 도시된 바와 같은 순환지연 기법을 통해 주파수 영역 다이버시티를 가지도록 함과 동시에 도 12와 같이 시간 영역 다이버시티를 가지도록 함으로써 시간 및 주파수 다이버시티를 동시에 획득할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

아울러, 이와 같은 시간 및 주파수 영역 다이버시티를 가지도록 하는 순환지연 다이버시티 방식은 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 시간 및 주파수 영역 다이버시티 획득을 위한 PBD 방식과 함께 사용될 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 전력비에 따른 패턴 변화 방식과 시간 및 주파수 영역 다이버시티를 주는 순환지연 다이버시티 기법을 동시에 적용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

즉, 도 9 및 도 12에 각각 도시된 바와 같이 주파수 다이버시티를 획득하기 위한 순환지연 다이버시티 기법 및 시간 다이버시티를 획득하기 위한 순환지연 다이버시티 기법을 혼합한 본 발명의 일 실시형태에 따른 순환지연 다이버시티 기법에 따라 송신 데이터의 위상은 주파수 축이나 시간 축으로 일정하게 증가하도록 할 수 있다.

또한, 도 6과 관련하여 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따라 송신 데이터의 시간 및 주파수축을 따른 송신 전력비에 변화를 주기위한 패턴을 맵핑하여 곱함으로써 시간 및 주파수 축 모두에서 다이버시티 이득을 획득할 수 있다.

이와 같은 방식은 다음과 같은 수학식을 통해 간단히 나타낼 수 있다.

여기서, Nt는 송신측 안테나의 수, k는 주파수 영역(부반송파) 인덱스, s는 시간 영역(OFDM 심볼) 인덱스를 나타내며, 이에 따라 전력비와 위상은 시간 및 주파수에 따라 변화하게 된다.

즉, 시간 및 주파수 영역에서 송신 데이터의 전력비에 변화를 주기 위한 패턴들을 나타내는 PBD 행렬과, 시간 및 주파수 영역 모두에서 다이버시티를 가지도 록 하는 위상 변화를 주기 위한 순환지연 다이버시티 행렬을 송신 데이터에 곱하여 각각의 방식에 비해 추가적으로 다이버시티 이득을 가지도록 함으로써 수신측에서의 에러율을 더욱 감소시키도록 할 수 있다.

이와 같은 다이버시티를 획득하기 위한 방식들의 조합은 상술한 예에 한정되지 않으며, 알라마우티(Alamouti) 방식 등 기존의 방식들과의 다양한 조합이 가능함은 당업자에게 자명하다.

이와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상술한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 간단한 수신기 구조를 가지는 시스템을 통해서도 시간 다이버시티를 가지는 데이터를 송신할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.

또한, 송신 데이터에 시간 다이버시티를 주기 위한 패턴을 시간 영역뿐만 아니라 주파수 영역으로도 확장하여 시간 및 주파수 다이버시티를 획득하도록 하며, 아울러 순환지연 다이버시티 기법 역시 주파수 영역뿐만 아니라 시간 영역으로도 다이버시티를 가지도록 함으로써, 이들 각각 및 조합을 통해 수신단의 에러율을 감소시킬 수 있다.

Claims (20)

1. 무선통신 다중 안테나 시스템의 송신측에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서,

   상기 다중 안테나의 각각에 대응하는 복수개의 패턴을 생성하는 단계;

   상기 복수개의 패턴의 각각을 상기 다중 안테나의 각각을 통하여 송신되는 신호에 곱함으로써 데이터 스트림을 생성하는 단계; 및

   상기 데이터 스트림을 수신측으로 송신하는 단계를 포함하고,

   상기 복수개의 패턴은 상기 다중 안테나 별로 상이한 패턴으로서 정의되고, 상기 패턴은 시간 영역 또는 주파수 영역 중 하나 이상에서 정의되는 패턴이며,

   상기 복수개의 패턴은 상기 다중 안테나의 각각을 통하여 송신되는 신호들의 시간 및 주파수 축 방향의 데이터들에 곱해지고,

   상기 데이터 스트림은 시간 다이버시티 또는 주파수 다이버시티 중 하나 이상을 가지고,

   상기 패턴은 시간 영역에서 정의되는 직교 코드 또는 주파수 영역에서 정의되는 위상 지연 중 하나 이상을 포함하는, 데이터 송신 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 데이터 스트림에 주파수와 무관하고 시간에 비례하는 지수를 가지는 지수 함수를 주파수 영역에서 곱함으로써 추가적인 시간 다이버시티를 가지는 데이터 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하는, 데이터 송신 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 패턴은 송신 시간 단위마다 상기 다중 안테나 각각에 할당된 송신 전력비에 따른 비율을 가지도록 선택되는 가중치들 또는 주파수축으로 송신되는 각 데이터에 할당된 송신 전력비에 따른 비율을 가지도록 선택되는 가중치들 중 하나 이상을 포함하는, 데이터 송신 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   특정 주파수 자원 단위에서의 상기 패턴의 놈(norm) 값은 1을 만족하는, 데이터 송신 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 다중 안테나 각각의 송신 전력비는 상기 수신측으로부터 수신한 채널 상태 피드백 정보에 따라 설정되는, 데이터 송신 방법.
7. 무선통신 다중 안테나 시스템에서 데이터를 송신하는 장치에 있어서,

   상기 다중 안테나의 각각에 대응하는 복수개의 패턴을 생성하는 패턴 생성부;

   상기 복수개의 패턴의 각각을 상기 다중 안테나의 각각을 통하여 송신되는 신호에 곱함으로써 데이터 스트림을 생성하는 곱셈부; 및

   상기 데이터 스트림을 수신측으로 송신하는 송신부를 포함하고,

   상기 복수개의 패턴은 상기 다중 안테나 별로 상이한 패턴으로서 정의되고, 상기 패턴은 시간 영역 또는 주파수 영역 중 하나 이상에서 정의되는 패턴이며,

   상기 복수개의 패턴은 상기 다중 안테나의 각각을 통하여 송신되는 신호들의 시간 및 주파수 축 방향의 데이터들에 곱해지고,

   상기 데이터 스트림은 시간 다이버시티 또는 주파수 다이버시티 중 하나 이상을 가지고,

   상기 패턴은 시간 영역에서 정의되는 직교 코드 또는 주파수 영역에서 정의되는 위상 지연 중 하나 이상을 포함하는, 데이터 송신 장치.
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