KR101350336B1 - 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

다중 안테나를 사용하는 전송 시스템의 전송율과 신호의 안정성을 위한 적응형 전송 방법 및 시스템이 제공된다. 다중 안테나 시스템을 사용하는 적응형 전송 방법은 복수의 수신 안테나에 수신된 신호에 대하여 순간 신호대 잡음비를 추정하는 단계, 및 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 장치와 수신 장치 간의 전송 모드를 선택하는 단계를 포함한다.

Description

다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 방법 및 시스템{ADAPTIVE TRANSMISSION METHOD AND SYSTEM WITH MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT}
본 발명은 다중 안테나 시스템을 사용하는 DVB-S2에서 주어진 통신환경에 따라 전송율과 안정성을 적절하게 유지시킬 있는 적응형 전송 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 방송통신위원회 IT성장동력기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호: 2007-S-008-03, 과제명: 21㎓대역 위성방송 전송기술개발]
DVB-S2는 디지털 비디오 브로드캐스팅(Digital Video Broadcasting, DVB) 프로젝트에 의해 개발된 위성 방송에 대한 2세대 표준이다.
DVB-S2 기술에서는 부호화 방식으로서 전송율 향상을 위해 V-BLAST(Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time) 등을 사용하고, 신호의 안정성 확보를 위해 STBC(Space-Time Block Code) 등을 사용한다. V-BLAST는 페이딩 환경 하에서 주파수 대역을 추가로 사용하지 않고 고용량의 데이터를 전송할 수 있는 무선통신 기술이다. STBC는 다중 안테나 시스템에서 간단한 부호화를 통해 부가적인 대역폭의 증가없이 시공간 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 무선통신 기술이다.
한편, 다중 안테나 시스템을 사용하는 DVB-S2에서 STBC를 사용하면 신호의 안정성은 확보되지만 전송율은 떨어지고, V-BLAST를 사용하면 신호의 전송율은 향상되지만 신호의 안정성은 떨어지는 트레이드 오프 관계가 있다.
따라서, 통신환경에 따라 적절한 부호화 방식과 송수신 안테나의 수를 적응적으로 결정하는 것이 바람직할 것이다. 이 경우, 다중 안테나 시스템에서는 통신환경의 중요 지표인 SNR(Signal to Noise Ratio)을 어떻게 결정할 것인지가 매우 중요하다. 하지만, 아직까지 그러한 사안에 대하여 구체적이고 명확한 기준이 없다.
본 발명의 목적은 신호의 안정성과 전송율을 동시에 향상시킬 수 있는 적응 전송 기법(Adaptive Transmission Scheme)이 적용된 다중 안테나 시스템을 사용하는 적응형 전송 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 적응형 전송 방법을 활용하는 적응형 전송 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의하면, 다중 안테나 시스템을 사용하는 전송 방법에 있어서, 복수의 수신 안테나에 수신된 신호에 대하여 순간 신호대 잡음비를 추정하는 단계, 및 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 장치와 수신 장치 간의 전송 모드를 선택하는 단계를 포함하는 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 순간 신호대 잡음비를 추정하는 단계는, 복수의 수신 안테나에서 측정된 복수의 순간 신호대 잡음비들 중 가장 낮은 순간 신호대 잡음비를 선택하는 단계, 복수의 수신 안테나에서 측정된 복수의 순간 신호대 잡음비들 중 가장 높은 순간 신호대 잡음비를 선택하는 단계, 및 복수의 수신 안테나에서 측정된 복수의 순간 신호대 잡음비의 합을 복수의 수신 안테나의 개수로 나눈 평균 신호대 잡음비를 선택하는 단계 중 어느 하나를 포함한다.
일 실시예에서, 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 장치와 수신 장치 간의 전송 모드를 선택하는 단계는, 디지털 비디오 방송 시스템의 복수의 전송 모드들에 대하여 기 설정된 스위칭 레벨과 순간 신호대 잡음비를 비교하는 단계를 포함한다.
복수의 전송 모드들은 STBC 4Tx×4Rx, STBC 2Tx×2Rx, STBC 2Tx×1Rx, BLAST 2Tx×2Rx, BLAST 4Tx×4Rx, BLAST 8Tx×8Rx를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다중 안테나를 사용하는 수신 장치가 수행하는 전송 방법으로서, 복수의 수신 안테나에 수신된 신호에 대하여 순간 신호대 잡음비를 추정하는 단계; 및 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 안테나의 개수 및/또는 수신 안테나의 개수를 선택하는 단계를 포함하는 다중 안테나 시스템을 사용하는 수신 장치가 수행하는 적응형 전송 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 안테나의 개수 및/또는 수신 안테나의 개수를 선택하는 단계는, 순간 신호대 잡음비를 디지털 비디오 방송 시스템의 전송 모드 선택을 위하여 기 설정된 스위칭 레벨과 비교하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예에서 복수의 전송 모드들은 부호화 방식으로서 STBC 방식 또는 BLAST 방식을 택하지만, 이에 한정되지는 않는다.
일 실시예에서, 순간 신호대 잡음비를 추정하는 단계는, 순간 신호대 잡음비 결정방식을 선택하는 단계와, 복수의 수신 안테나 각각에 대하여 순간 신호대 잡음비를 결정하는 단계와, 선택된 결정방식에 따라 복수의 수신 안테나 각각에 대하여 결정된 순간 신호대 잡음비로부터 복수의 수신 안테나 전체의 순간 신호대 잡음비를 추정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 결정방식은, 복수의 수신 안테나에서 측정된 복수의 순간 신호대 잡음비들 중 가장 낮은 순간 신호대 잡음비를 선택하는 단계와, 복수의 수신 안테나에서 측정된 복수의 순간 신호대 잡음비들 중 가장 높은 순간 신호대 잡음비를 선택하는 단계와, 복수의 수신 안테나에서 측정된 복수의 순간 신호대 잡음비의 합을 복수의 수신 안테나의 개수로 나눈 평균 신호대 잡음비를 선택하는 단계 중 어느 하나를 포함한다.
일 실시예에서, 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 안테나의 개수 및/또는 수신 안테나의 개수를 선택하는 단계는, 복수의 전송 모드들 간의 전환을 위하여 기 설정된 스위칭 레벨과 신호대 잡음비를 비교하는 단계와, 비교 결과에 따라 기 설정한 선택기준에 의하여 송신 안테나의 개수 및/또는 수신 안테나의 개수를 선택하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 다중 안테나를 사용하는 수신 장치가 수행하는 적응형 전송 방법은 순간 신호대 잡음비에 따라 인코딩 방식을 결정하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 다중 안테나를 사용하는 수신 장치가 수행하는 적응형 전송 방법은 송신 안테나의 개수에 대한 정보를 송신 장치로 전달하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 다중 안테나 시스템을 사용하는 전송 시스템에 있어서, 복수의 수신 안테나에 수신된 신호에 대하여 순간 신호대 잡음비를 추정하는 SNR 추정부; 및 SNR 추정부에 연결되며, 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 장치와 수신 장치 간의 전송 모드를 선택하는 다중 전송 제어부를 포함하는 다중 안테나 시스템을 사용하는 적응형 전송 시스템이 제공된다.
일 실시예에서, SNR 추정부는 복수의 수신 안테나에서 측정된 복수의 순간 신호대 잡음비들 중에서 선택된 가장 낮은 순간 신호대 잡음비, 가장 높은 순간 신호대 잡음비, 및 복수의 수신 안테나에서 측정된 복수의 순간 신호대 잡음비들의 합을 복수의 수신 안테나의 개수로 나눈 평균 순간 신호대 잡음비 중 어느 하나를 순간 신호대 잡음비로 추정한다.
일 실시예에서, 다중 전송 제어부는 전송 모드의 선택을 위해 순간 신호대 잡음비를 기 설정된 스위칭 레벨과 비교한다.
일 실시예에서, 다중 전송 제어부는 스위칭 레벨에 따라 선택된 전송 모드에 대한 정보를 송신 장치로 전달하며, 전달되는 전송 모드에 대한 정보는 송신 안테나의 개수와 채널 코딩에 대한 정보를 포함한다.
일 실시예에서, 복수의 전송 모드들은 STBC 4Tx×4Rx, STBC 2Tx×2Rx, STBC 2Tx×1Rx, BLAST 2Tx×2Rx, BLAST 4Tx×4Rx, BLAST 8Tx×8Rx를 포함하며, 다중 전송 제어부는 복수의 전송 모드들 중 어느 하나를 선택한다.
일 실시예에서, 다중 전송 제어부는 수신 장치에 탑재되며, 수신 장치와 송신 장치 간의 귀환 채널을 통해 송신 안테나의 개수 및/또는 채널 코딩 방식에 대한 정보를 송신 장치에 전달한다.
본 발명에 의하면, 다중 안테나 시스템에서 수신단의 순간 신호대 잡음비를 추정하고 추정한 순간 신호대 잡음비에 따라 디지털 비디오 방송 시스템의 부호화 방식 및/또는 다중 안테나 시스템의 안테나 개수를 제어함으로써, DVB-S2 등과 같은 다중 안테나 전송 시스템에서 주어진 통신환경에 최적인 안정성과 전송율로 데이터를 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 전송 방법 및 시스템에 활용가능한 SNR 추정 기법을 설명하기 위한 그래프들이다.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 용어 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 STBC와 V-BLAST를 결합한 적응 전송기법(adaptive transmission scheme)이 적용된 DVB-S2 시스템의 적응형 전송 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응 전송기법이 적용된 DVB-S2에서의 적응형 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 적응 전송기법이 적용된 적응형 전송 시스템은 다중 안테나 시스템을 사용하는 DVB-S2 시스템(100)의 수신측 장치에 연결되고, 수신측 장치의 복수의 수신 안테나에 대한 신호대 잡음비를 추정하고, 추정한 신호대 잡음비에 따라 다중 전송 모드 중 어느 하나의 전송 모드를 선택하도록 구성된다.
본 실시예에서, 적응형 전송 시스템은 다중 안테나 시스템을 사용하는 무선 통신 시스템의 수신측 장치(이하, 수신 장치라고 함)에 연결되고 수신 장치의 복수의 수신 안테나에 대한 신호대 잡음비를 추정하는 SNR 추정부(180) 및 SNR 추정부(180)에서 받은 신호대 잡음비의 크기에 따라 송신 안테나의 개수 및/또는 수신 안테나의 개수를 선택하는 다중 전송 제어부(190)를 포함한다.
다중 전송 제어부(190)는 선택한 송신 안테나의 개수에 대한 정보를 송신측 장치(이하, 송신 장치라고 함)로 전달하고 선택한 수신 안테나의 개수에 대한 정보를 수신 장치에 전달할 수 있도록 설치된다.
본 실시예에 따른 적응형 전송 시스템(100)은 송신 장치, 수신 장치, SNR 추정부(SNR Estimation, 180), 및 다중 전송 제어부(Multiple Transmission Selector, 190)를 포함하도록 구성될 수 있다.
송신 장치는 송신 데이터(TX DATA)를 인코딩(Encoding)하는 인코더(110), 인코딩된 송신 데이터 스트림을 데이터 심볼에 매핑(Mapping)하는 복수의 맵퍼(120), 및 부호화된 송신 데이터 신호를 외부로 송출하는 복수의 송신 안테나(130; Tx_1 ~ Tx_n)를 포함한다. 송신 장치는 맵퍼로부터 출력된 신호를 역 고속 푸리에 변환하거나 병렬 데이터 스트림을 직렬 데이터 스트림으로 변환하거나 직렬 데이터 스트림에 사이클릭 프레픽스(Cyclic Prefix: CP)를 삽입하는 구성부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 송신 장치 내의 인코더(110)는 STBC(Space-Time Block Code) 및 BLAST(Bell Laboratories Layered Space-Time) 기반의 인코더로 구현된다.
수신 장치는 외부 신호를 수신하는 복수의 수신 안테나(150, Rx_1 ~ Rx_n), 수신한 데이터 심볼에 매핑된 데이터 스트림을 디매핑(Demapping)하는 복수의 디맵퍼(160), 및 수신한 데이터 스트림을 디코딩(Decoding)하여 수신 데이터(RX DATA)를 출력하는 디코더(170)를 포함한다. 또한, 수신 장치는 각 수신 안테나(150)에 대한 SNR 검출(Detection)을 위한 SNR 추정부(180)를 포함한다.
설명의 편의를 위해, 복수의 송신 안테나(130; Tx_1 ~ Tx_n)는 송신 안테나(Tx)로, 복수의 수신 안테나(150; Rx_1 ~ Rx_n)는 수신 안테나(Rx)로 각각 지칭한다.
SNR 추정부(180)는 복수의 수신 안테나들에 대한 순간 신호대 잡음비(SNR)들을 측정하여 수신장치의 순간 신호대 잡음비(SNR)을 추정한다(도 2의 S22 참조). 그리고, 추정한 값을 다중 전송 제어부(190)로 전달한다.
다중 전송 제어부(190)는 SNR 추정부(180)로부터 받은 SNR 추정값에 따라 전송 모드를 선택한다. 이때, 다중 전송 제어부(190)는 추정된 순간 신호대 잡음비를 복수의 전송 모드들 간의 스위칭을 위하여 기 설정한 스위칭 레벨과 비교하고(도 2의 S24 참조), 비교 결과에 따라 복수의 전송 모드들 중 어느 하나를 선택한다(도 2의 S26 참조).
또 다른 측면에서, 다중 전송 제어부(190)는 전송 모드의 인코딩 방식을 선택하거나, 송신 안테나(Tx)의 개수와 수신 안테나(Rx)의 개수를 선택하거나, 또는 인코딩 방식과 함께 송신 안테나의 개수와 수신 안테나의 개수를 선택할 수 있다.
다중 전송 제어부(190)는 선택된 전송 모드, 인코딩 방식 및/또는 송신 안테나(Tx)의 개수와 수신 안테나(Rx)의 개수에 대한 정보를 송신 장치와 수신 장치에 각각 전달한다.
다중 전송 제어부(190)는 수신 장치와 송신 장치 간의 귀환 채널을 통해 송신 안테나의 개수에 대한 정보를 송신 장치에 전달할 수 있다. 여기서, 귀환 채널은 수신 장치의 순간 신호대 잡음비에 대한 정보를 포함할 수 있다.
SNR 추정값에 따라 전송 모드, 인코딩 방식, 송신 안테나의 개수와 수신 안테나의 개수, 또는 이들의 조합을 선택하는 과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
DVB-S2 시스템에서 신호를 전송할 때, 전송되는 심볼 벡터를
Figure 112010031938627-pat00001
라 하면,
이때 수신되는 N개의 심벌 벡터 r은 다음과 같이 표현될 수 있다.
r = H x + v
여기서, H는 복소수값을 원소로 갖는 N×M 또는
Figure 112010031938627-pat00002
행렬을 나타내고, v는 잡음 심볼 벡터를 나타낸다. M 또는
Figure 112010031938627-pat00003
은 수신 안테나의 개수를, N 또는
Figure 112010031938627-pat00004
는 송신 안테나의 개수를 나타낸다.
위의 수신 심볼 벡터 r은 DVB-S2 시스템에서 신호를 전송할 때, 그 초기 상태에서 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)을 추정하기 위해, V-BLAST(Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time)를 초기 시스템으로 사용한 경우이다.
전술한 경우, 채널은 완벽하게 추정되었다고 가정하고, 각 수신 안테나의 순간 SNR(instantaneous SNR)을 추정하기 위해, 랜덤하게 발생된 트레이닝 시퀀스(training sequence)를 사용한다.
복수의 수신 안테나(Rx)에서 수신된 신호와 트레이닝 시퀀스를 통하여 각 수신 안테나에서의 순간 SNR을 구하면 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같다.
Figure 112010031938627-pat00005
Figure 112010031938627-pat00006
수학식 1에서,
Figure 112010031938627-pat00007
는
Figure 112010031938627-pat00008
행렬인
Figure 112010031938627-pat00009
의
Figure 112010031938627-pat00010
번째 행을,
Figure 112010031938627-pat00011
는 트레이닝 시퀀스를,
Figure 112010031938627-pat00012
는
Figure 112010031938627-pat00013
번째 수신 안테나에서 수신된 신호를 나타낸다. 그리고,
Figure 112010031938627-pat00014
는 수신 안테나의 순간 SNR(instantaneous SNR)을 나타내고, 그 분자식은 트레이닝 시퀸스
Figure 112010031938627-pat00015
에서 채널 보상을 한 전송 신호의 전력 크기이며, 그 분모식은 수신된 신호
Figure 112010031938627-pat00016
에서 전송 신호를 뺀 잡음의 전력 크기이다.
Figure 112010031938627-pat00017
는 수신 안테나의 인덱스를 나타낼 수 있다. 수학식 2는
Figure 112010031938627-pat00018
를 데시벨(㏈) 스케일로 바꾸는 수식이다.
도 1에서는 도시의 편의상
Figure 112010031938627-pat00019
행렬을 간단히 H_11, H_n1, H_1n, 및 H_nn으로 간략히 도시하고 있다. H_11은 송신 안테나 1번과 수신 안테나 1번 사이의 채널 특성을, H_n1은 송신 안테나 n번과 수신 안테나 1번 사이의 채널 특성을, H_1n은 송신 안테나 1번과 수신 안테나 n번 사이의 채널 특성을, H_nn은 송신 안테나 n번과 수신 안테나 n번 사이의 채널 특성을 나타낸 것이다.
다음으로, 트레이닝 시퀀스를 사용하여 추정된 SNR을 통해 선택된 전송 모드 정보가 피드백 채널을 통해 전송단에 완벽하게 전해진다고 가정한다. 그러면, 전송모드를 정할 때,
Figure 112010031938627-pat00020
개의 수신 안테나(Rx)에서 측정된 SNR을 어떠한 방법으로 결합하는지가 중요하게 되는데, 본 실시예에서는 다음의 세 가지 모드를 사용한다.
첫째는,
Figure 112010031938627-pat00021
개의 수신 안테나에서 측정된 SNR의 평균(average SNR)을 구하는 방법이다. 둘째는,
Figure 112010031938627-pat00022
개의 수신 안테나에서 가장 작은 SNR(minimum SNR)을 선택하는 방법이다. 셋째는,
Figure 112010031938627-pat00023
개의 수신 안테나에서 가장 큰 SNR(maximum SNR)을 선택하는 방법이다. 이를 각각 정리하면 다음의 수학식 3, 수학식 4, 및 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010031938627-pat00024
Figure 112010031938627-pat00025
Figure 112010031938627-pat00026
수학식 3 내지 수학식 5에 나타낸 바와 같이, 복수의 수신 안테나의 순간 SNR을 나타내는
Figure 112010031938627-pat00027
(단, i는 1에서 3까지의 자연수를 포함함)는 각 수신 안테나의 순간 SNR을 합하여 수신 안테나의 개수
Figure 112010031938627-pat00028
로 나눈 평균 순간 SNR 값을 기준으로,
Figure 112010031938627-pat00029
개의 수신 안테나 중에 최소 순간 SNR을 기준으로, 또는
Figure 112010031938627-pat00030
개의 수신 안테나 중에 최대 순간 SNR을 기준으로 정해질 수 있다.
위의 3가지의 순간 SNR 결정 방식 중 각 통신환경에 가장 적합한 방식을 취함으로써 통신환경의 변화에 따라 여러 전송 모드들 중에서 최적의 전송 모드를 도출할 수 있다.
본 실시예에서 고려하는 복수 개의 전송 모드는 순간 SNR 값에 따라 서로 다른 인코딩 방식뿐만 아니라 서로 다른 개수의 송수신 안테나를 사용한다. 예를 들면, 본 실시예에 따른 복수의 전송 모드들은 STBC 4Tx×4Rx, STBC 2Tx×2Rx, STBC 2Tx×1Rx, BLAST 2Tx×2Rx, BLAST 4Tx×4Rx, BLAST 8Tx×8Rx 등을 포함할 수 있다.
순간 SNR에 따라 여러 전송 모드 중 하나를 선택하는 일례를 수식으로 나타내면 아래의 표 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112010031938627-pat00031
표 1에서,
Figure 112010031938627-pat00032
는 실험적 또는 규격으로 기 정의되는 스위칭 레벨(switching level)을 나타낸다. i는 1에서 6까지의 자연수이다. 여기서, 각각의 스위칭 레벨
Figure 112010031938627-pat00033
은 DVB-S2 시스템의 여러 전송 모드에서 요구되는 SNR의 최소값 또는 임계값이 될 수 있다. 이러한 스위칭 레벨
Figure 112010031938627-pat00034
은 현재 사용하고 있는 인코딩 방식과 안테나들 간의 묶음(antenna grouping)으로 전송 모드를 동적으로 또는 적응적으로 변환할 때 용이하게 적용가능하다.
일례로써, 임의적으로 정의한 스위칭 레벨 범위 예컨대
Figure 112010031938627-pat00035
와
Figure 112010031938627-pat00036
사이에
Figure 112010031938627-pat00037
가 존재하면, 순간 SNR이 낮은 상태로서 통신환경이 열악한 상태이므로 안정성을 높이기 위하여, 본 실시예의 적응형 전송 시스템에서는 STBC 4Tx×4Rx를 선택한다. 즉, 임의적으로 정의한 스위칭 레벨
Figure 112010031938627-pat00038
와
Figure 112010031938627-pat00039
사이에
Figure 112010031938627-pat00040
가 위치할 때, 적응형 전송 시스템은 DVB-S2 전송 시스템에서 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나가 사용되도록 송신 장치와 수신 장치 각각에 사용 안테나의 개수에 대한 정보를 제공한다.
또한,
Figure 112010031938627-pat00041
와
Figure 112010031938627-pat00042
사이에 소정의 순간 SNR에 대한 스위칭 레벨
Figure 112010031938627-pat00043
가 위치하면, 통신환경이 양호한 상태이므로 적응형 전송 시스템에서는 높은 전송률로 데이터를 전송하기 위하여 전송 모드로써 BLAST 8Tx×8Rx를 선택하고, 그것에 의해 통신 환경의 변화에 대응한다. 그런 다음,
Figure 112010031938627-pat00044
가 스위칭 레벨
Figure 112010031938627-pat00045
와
Figure 112010031938627-pat00046
사이에 다시 위치하면, 적응형 전송 시스템은 전송 모드를 STBC 4Tx×4Rx로 전환함으로써 각 통신환경에 적합한 안정성과 전송율로써 데이터를 송수신할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 적응형 전송 시스템은 예컨대 가장 낮은 순간 SNR 값을 갖는 전송 모드 STBC 4Tx×4Rx를 기본적인 전송 모드로 채택하고 통신환경의 변화에 적응하여 전송 시스템으로부터 획득한 안테나 개수의 정보에 의해 다른 전송 모드로 적응적으로 전환할 수 있다.
이상, 표 1과 같이 순간 SNR이 어떤 스위칭 레벨에 위치하는 지에 따라 전송 모드를 전환하는 것에 대해 설명하였는데, 구체적으로 살펴보면 순간 SNR을 전술한 3가지 방식 중 어떤 방식으로 구하느냐에 따라 전송 모드의 전환에 차이를 발생시킬 수 있다. 예컨대, 최대 SNR 기법으로 순간 SNR을 구하여 표 1에 기재된 바와 따라 전송 모드를 전환하는 방식은 최소 SNR 기법으로 순간 SNR을 구하고 그에 따라 전송 모드를 전환하는 방식에 비하여 전반적으로 높은 전송률로써 데이터를 전송할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 전송 방법 및 시스템에 활용된 SNR 추정 과정을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 가장 낮은 SNR(Minimum SNR) 기법은 잡음전력밀도에 대한 비트에너지의 비(Eb/No)의 모든 영역에서 가장 낮은 BER(Bit Error Rate) 즉, 가장 좋은 BER 성능을 보이고 있다. 하지만, Minimum SNR 기법은 도 3에 나타낸 바와 같이 Eb/No의 약 5 내지 40 영역에서 가장 낮은, 즉 가장 안 좋은 평균 전송 비트수(Average Bits)를 보이고 있다. 이러한 결과는 수신 안테나에서 SNR을 합성할 때, SNR이 가장 작은 수신 안테나를 기준으로 합성하기 때문이며, 따라서 Minimum SNR 기법을 사용하는 전송 방법에서 BER 성능은 좋을 수 있지만, 전송 비트수는 감소하는 경향이 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 가장 높은 SNR(Maximum SNR) 기법은 Eb/No의 모든 영역에서 BER 성능은 가장 나쁘지만, Eb/No의 약 5 내지 40 영역에서 평균 전송 비트수는 Minimum SNR 기법이나 평균 SNR(Average SNR) 기법의 평균 전송 비트수보다 많은 경향이 있다.
전술한 3가지 순간 SNR 추정 기법들은 도 1 및 도 2를 참조하여 앞서 설명한 적응 전송 기법에 조합될 수 있다. 즉, 전술한 적응 전송 기법에 의해 여러 전송 모드 중 현재의 통신환경에 적합한 전송 모드를 선택할 때, 최소 SNR 기법, 최대 SNR 기법, 및 평균 SNR 기법으로 추정한 순간 SNR 중 어느 하나의 값을 선택하여 사용할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 수신 장치에서 순간 SNR을 추정하는 기법에 따라서도 전송 모드의 선택을 더욱 정교하게 수행할 수 있으므로, 최적 전송 모드의 선택 가능성을 높일 수 있다.
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최선 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 시스템.
110: 인코더
120: 맵퍼
130: 송신 안테나
150: 수신 안테나
170: 디코더
180: SNR 추정부
190: 다중 전송 제어부

Claims (15)

  1. 복수의 수신 안테나에 수신된 신호에 대하여 순간 신호대 잡음비들 중 가장 낮은 순간 신호대 잡음비, 가장 높은 순간 신호대 잡음비 및 평균 순간 신호대 잡음비 중 어느 하나를 선택하여 순간 신호대 잡음비를 추정하는 단계;
    복수의 전송 모드들 간의 전환을 위하여 기설정된 스위칭 레벨과 상기 순간 신호대 잡음비를 비교하는 단계; 및
    상기 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 장치와 수신 장치 간의 전송 모드를 선택하는 단계
    를 포함하는 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전송 모드들은, STBC 4Tx×4Rx, STBC 2Tx×2Rx, STBC 2Tx×1Rx, BLAST 2Tx×2Rx, BLAST 4Tx×4Rx, BLAST 8Tx×8Rx를 포함하는 것
    인 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 방법.
  5. 다중 안테나를 사용하는 수신 장치가 수행하는 전송 방법으로서,
    복수의 수신 안테나에 수신된 신호에 대하여 순간 신호대 잡음비들 중 가장 낮은 순간 신호대 잡음비, 가장 높은 순간 신호대 잡음비 및 평균 순간 신호대 잡음비 중 어느 하나인 결정 방식을 선택하는 단계;
    상기 복수의 수신 안테나 각각에 대하여 순간 신호대 잡음비를 결정하는 단계;
    결정된 상기 순간 신호대 잡음비로부터 복수의 수신 안테나 전체의 순간 신호대 잡음비를 추정하는 단계;
    복수의 전송 모드들 간의 전환을 위하여 기설정된 스위칭 레벨과 추정된 상기 신호대 잡음비를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 기설정한 선택 기준에 의하여 송신 안테나의 개수 또는 수신 안테나의 개수를 선택하는 단계
    를 포함하는 다중 안테나를 사용하는 수신 장치가 수행하는 적응형 전송 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    상기 순간 신호대 잡음비에 따라 인코딩 방식을 결정하는 단계를 더 포함하는 다중 안테나를 사용하는 수신 장치가 수행하는 적응형 전송 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 송신 안테나의 개수에 대한 정보를 송신 장치로 전달하는 단계를 더 포함하는 다중 안테나를 사용하는 수신 장치가 수행하는 적응형 전송 방법.
  11. 복수의 수신 안테나에 수신된 신호에 대하여 복수의 순간 신호대 잡음비들 중 가장 낮은 순간 신호대 잡음비, 가장 높은 순간 신호대 잡음비 및 평균 순간 신호대 잡음비 중 어느 하나를 선택하여 순간 신호대 잡음비를 추정하는 SNR 추정부; 및
    상기 SNR 추정부에 연결되어, 상기 순간 신호대 잡음비에 따라 송신 장치와 수신 장치 간의 전송 모드를 선택하고, 상기 전송 모드 선택을 위해 상기 순간 신호대 잡음비를 기설정된 스위칭 레벨과 비교하며, 상기 전송 모드 중 어느 하나를 선택하는 다중 전송 제어부
    를 포함하는 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 상기 다중 전송 제어부는
    상기 스위칭 레벨에 따라 선택된 상기 전송 모드에 대한 정보를 상기 송신 장치로 전달하며, 전달되는 상기 전송 모드에 대한 정보는 송신 안테나의 개수와 채널 코딩에 대한 정보를 포함하는 것인 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 전송 모드는 STBC 4Tx×4Rx, STBC 2Tx×2Rx, STBC 2Tx×1Rx, BLAST 2Tx×2Rx, BLAST 4Tx×4Rx, BLAST 8Tx×8Rx를 포함하며,
    상기 다중 전송 제어부는 상기 전송 모드 중 어느 하나를 선택하는 것
    인 다중 안테나를 사용하는 적응형 전송 시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050031841A (ko) * 2003-09-30 2005-04-06 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 채널 상태에 따른 송신 방식 제어 장치및 방법
KR100913101B1 (ko) * 2008-02-28 2009-08-21 엘지전자 주식회사 다중입력 다중출력 시스템에 적용되는 신호전송방법

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