KR101451445B1 - 다중 정보 스트림들을 매개로 통신하기 위한 무선 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

다중 정보 스트림들을 매개로 통신하기 위한 무선 통신 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템에서 단말이 기초 계층을 포함하는 제1정보 스트림을 기지국으로부터 수신하고, 상기 기지국으로부터 수신되는 기준 신호를 사용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정의 결과를 근거로 상기 제1정보 스트림을 재구성하고, 수신되는 전체 스트림으로부터 상기 재구성된 제1정보 스트림을 제거하여 향상 계층을 포함하는 제2정보 스트림을 검출하고, 상기 검출된 제2정보 스트림을 복호한다.
다중 정보 스트림, OFDM, 브로드캐스트 존, 정보 소스(information source), 기초 계층(base layer), 향상 계층(enhanced layer)

Description

다중 정보 스트림들을 매개로 통신하기 위한 무선 통신 시스템 및 방법{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHODOLOGY FOR COMMUNICATION VIA MULTIPLE INFORMATION STREAMS}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 시스템 용량을 증가시키고, 이용 가능한 대역폭을 더욱 효율적으로 사용하기 위해 신호 처리 기술들을 적용한 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
통신 장치 설계자들이 직면한 중요한 도전은 한정된 무선 주파수 스펙트럼 또는 대역폭으로 더 많은 정보를 실어 보내는 방법에 관한 것이다. 주파수 분할 다중 방식(Frequency division multiplexing, 이하 FDM이라 칭함)은 미리 결정된 신호 대역폭 내에 다수의 밀접한 간격의 채널들 또는 부반송파들로 데이터 또는 정보의 전송을 패킹하기 위한 잘 알려진 기술이다. FDM 시스템은 상기 부반송파 사이의 간섭을 피하기 위하여 주파수 보호 대역을 사용함으로써 부반송파 주파수 스펙트럼을 분리할 수 있다. 불행하게도, 상기 간섭 회피 기술은 시스템 오버헤드를 증가시키고, 대역폭의 효율성을 감소시킨다.
직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal frequency division multiplexing, 이하 OFDM이라 칭함)은 규정된 채널 대역폭 내에 다수의 부반송파들을 사용하여 데 이터를 효율적으로 전송하기 위한 좀 더 강건한 기술을 제공한다. 상기 OFDM 방식은 보호 구간을 적용하는 상기 FDM 방식과 비교했을 때 더 효율적으로 상기 부반송파들을 배열한다. 특히, OFDM은 상기 부반송파들을 이용 가능한 채널 대역폭으로 좀 더 효율적으로 실어 보내기 위해 상기 OFDM 부반송파들의 스펙트럼들을 중첩한다. 그러나, 상기 OFDM 부반송파들 사이의 간섭을 피하기 위하여, 상기 OFDM 기술은 상기 부반송파들이 서로 직교성(Orthogonal)을 유지하도록 요구한다.
현재 많은 이동 통신 시스템은 무선 주파수 신호에 정보를 포함하기 위한 방법으로써 OFDM 기술을 적용한다. 이동 통신 시스템은 원하는 무선 커버리지 영역을 "셀"이라 부르는 다수의 좀 더 작은 지리적 영역들로 나눈다. 일반적으로, 각각의 셀은 상기 셀의 중앙 또는 중앙의 근처에 위치하는 기지국을 포함한다. 상기 시스템은 인접한 셀들 사이의 간섭을 피하기 위하여 인접한 셀들 내의 기지국에 서로 다른 무선 주파수들을 할당한다. 단말 사용자들은 상기 기지국들을 통해 무선 OFDM 링크를 사용하여 같은 셀 또는 다른 셀들 내의 다른 단말 사용자들과 통신한다.
OFDM 방식을 이용하는 셀룰러 시스템들은 상기 시스템의 모든 셀 또는 상기 셀의 서브셋(subset)으로부터 동시에 동일한 정보를 전송한다. 상기 셀들 또는 상기 서브셋들은 브로트캐스트 존(broadcast zone)을 형성한다. 단일 주파수 네트워크(single frequency network, 이하 SFN이라 칭함)는 상기 브로드캐스트 존 내의 모든 셀들을 동기화하고, 통신 방식으로 OFDM을 적용함으로써 형성될 수 있다. 이러한 SFN 시스템에서, 단말의 수신기는 다른 브로드캐스트 존들로부터의 신호 및 배경 잡음이 없다면, 간섭 없이 상기 브로드캐스트 존 내의 모든 셀들로부터 신호 를 수신하기 때문에 신호 대 간섭 및 잡음 비율(signal to interference plus noise ratio, 이하 SINR이라 칭함)은 향상될 수 있다. 상기 SFN OFDM 기술은 다른 시스템들에 비하여 방송 정보의 향상된 복원을 달성할 수 있다.
기존의 SFN OFDM 시스템들에서, 상기 브로트캐스트 존 내의 기지국 각각은 브로드캐스트 트래픽의 단일 스트림을 전송한다. 불행하게도, SINR과 함께 브로드캐스트 트래픽 용량은 로그 비율로(logarithmic) 증가한다. 이처럼, 더 큰 SINR에 대해, SINR을 두 배 증가하면, 브로트캐스트 트래픽 용량에 있어서 다소 작은 증가를 초래한다. 비록 수신이 향상될지라도, 상기 방법은 귀중한 무선 주파수 스펙트럼의 비효율적인 사용을 초래한다.
전술한 대역폭 효율성 문제를 해결하기 위한 무선 통신 시스템이 절실히 요구된다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은; 무선 통신 시스템에서 단말이 정보를 수신하는 방법에 있어서, 기초 계층을 포함하는 제1정보 스트림을 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 기지국으로부터 수신되는 기준 신호를 사용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정의 결과를 근거로 상기 제1정보 스트림을 재구성하는 과정과, 수신되는 전체 스트림으로부터 상기 재구성된 제1정보 스트림을 제거하여 향상 계층을 포함하는 제2정보 스트림을 검출하는 과정과, 상기 검출된 제2정보 스트림을 복호하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다른 방법은; 무선 통신 시스템에서 기지국이 정보를 송신하는 방법에 있어서, 기초 계층을 포함하는 제1정보 스트림과 향상 계층을 포함하는 제2정보 스트림을 정보 소스(information source)로부터 수신하는 과정과, 상기 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 부호화하는 과정과, 상기 부호화된 제1정보 스트림을 제1변조 방식을 사용하여 변조하고, 상기 부호화된 제2정보 스트림을 제2변조 방식을 사용하여 변조하는 과정과, 상기 변조된 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 단말로 송신하는 과정을 포함하며, 상기 제1변조 방식은 상기 제2변조 방식보다 강건한(robust) 변조 방식임을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는; 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서, 기초 계층을 포함하는 제1정보 스트림을 기지국으로부터 수신하는 수신부와, 상기 기지국으로부터 수신되는 기준 신호를 사용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정의 결과를 근거로 상기 제1정보 스트림을 재구성하고, 수신되는 전체 스트림으로부터 상기 재구성된 제1정보 스트림을 제거하여 제2정보 스트림을 검출하는 제어부와, 상기 검출된 제2정보 스트림을 복호하는 복호부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다른 장치는; 무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서, 기초 계층을 포함하는 제 1 정보 스트림과 향상 계층을 포함하는 제 2 정보 스트림을 정보 소스(information source)로부터 수신하는 수신부와, 상기 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 부호화하는 코딩부와, 상기 부호화된 제1정보 스트림을 제1변조 방식을 사용하여 변조하고, 상기 부호화된 제2정보 스트림을 제2변조 방식을 사용하여 변조하는 변조부와, 상기 변조된 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 단말로 송신하는 송신부를 포함하며, 상기 제1변조 방식은 상기 제2변조 방식보다 강건한(robust) 변조 방식임을 특징으로 한다.
도 1은 무선 통신 장치의 송신기 및 수신기의 블록도;
도 2는 OFDM 신호를 그래픽으로 표현한 도면;
도 3은 무선 통신 시스템의 브로드캐스트 존 내의 다수의 셀들을 도시한 도면;
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다수의 기지국과 하나의 단말을 포함하는 이동 통신 시스템의 블록도;
도 4b는 도 4a의 이동 통신 시스템의 대표적인 단말의 블록도;
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다수의 기지국들과 하나의 단말을 포함하는 이동 통신 시스템의 블록도;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 다른 기지국의 블록도;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도;
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 두 기지국 안테나들로부터의 전송을 위해 직교 시간 주파수 자원으로 맵핑하는 브로드캐스트/멀티캐스트 파일럿 심볼을 도시한 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도;
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도;
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도;
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도;
도 13은 이동 장치의 수신기가 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 적용하는 스트림 간섭 제거 방법을 보여주는 흐름도;
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도;
도 15는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국들에 의해 전송된 기초 계층 및 향상 계층의 수신 및 디코딩을 설명하는 흐름도;
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도;
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도;
도 18은 도 17의 기지국이 사용하는 송신 다이버시티의 일 예를 도시한 도면;
도 19은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템에서 사용 가능한 또 다른 기지국의 블록도.
도 1은 기존의 OFDM 기반의 무선 통신 시스템에서 사용 가능한 기지국(100)을 도시하고 있다. 기지국(100)은 OFDM 송신기(105)와 OFDM 수신기(110)를 포함한다. 단말은 상기 기지국(100)과 통신하기 위해 유사하게 구성될 수 있다. 데이터 소스(115)는 QAM(Quadrature amplitude modulator) 회로의 출력에 QAM 변조 신호들을 생성하도록 상기 QAM 회로(120)에 정보 또는 데이터를 제공한다. 직병렬 변환기(125)는 상기 QAM 변조 신호들을 병렬 형태 즉, 일련의 서브 심볼들로 변환한다. 역 고속 퓨리에 변환(inverse fast Fourier transform, 이하 IFFT라 칭함) 단(130)은 상기 병렬로 전환된 신호를 수신한 후 상기 신호들을 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 변환한다. IFFT 단(130)은 출력에서 N개의 시간 도메인 샘플들을 생성하고, 여기서 상기 N은 상기 OFDM 통신 시스템에 사용된 IFFT/FFT의 크기를 가리킨다. 병직렬 변환기(135)는 IFFT 단(130)의 출력에 연결되어 수신하는 시간 도메인 신호들을 직렬 형태로 변환한다.
싸이클릭 프리픽스 부가단(add cyclic prefix stage, 140)은 상기 병직렬 변환기(135)로부터 수신하는 신호 시퀀스에 싸이클릭 프리픽스를 부가하기 위해 상기 병직렬 변환기(135)의 출력에 연결된다. 상기 싸이클릭 프리픽스 부가단(140)의 출력에서 발생하는 신호들의 시퀀스는 도 2에서 도시한 바와 같은 OFDM 심볼(200)이라 부른다. OFDM 심볼(200)은 데이터(205)와 싸이클릭 프리픽스(210)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 수신기(110)는 수신된 OFDM 신호로부터 상기 싸이클릭 프 리픽스를 제거하는 CP 제거단(150)을 포함한다. 직병렬 변환단(155)은 상기 CP 제거단(150)으로부터의 신호를 병렬 형태로 전환한다. 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, 이하 FFT라 칭함)단(160)은 시간 도메인에서 병렬로 변환된 신호를 수신하고, 상기 FFT 단(160)의 출력에서 상기 신호를 주파수 도메인으로 변환한다. 병직렬 변환기(165)는 상기 FFT 단(160)의 출력 신호를 병렬 형태에서 직렬 형태로 변환한다. 이로써 발생하는 QAM 변조 심볼들은 상기 변환기(165)에서 QAM 복조기(170)로 제공된다. 상기 QAM 복조기(170)는 상기 QAM 신호를 데이터로 복조한다.
도 3은 기존의 무선 통신 시스템의 브로드캐스트 존(300)을 형성하는 셀1 내지 셀 19를 도시하고 있다. 각각의 셀은 그 중심부에 위치하는 기지국, 타워 및 안테나(미도시)를 포함한다. 상기 셀 1-19는 상기 통신 시스템의 모든 셀들의 서브셋이다. 하나의 가능한 시스템 구성에서, 상기 브로드캐스트 존 내의 셀들의 서브셋인 셀 1-19는 동시에 동일한 정보 컨텐츠를 전송한다. 이처럼, 브로드캐스트 컨텐츠를 듣는 단말(305)과 같은 수신기는 상기 브로드캐스트 존 내의 모든 셀들로부터 잠재적으로 신호들을 수신한다. 만약 상기 시스템이 전송을 위해 OFDM 방식을 사용하고, 상기 브로드캐스트 존 내의 모든 셀들이 동기화된다면, SFN이 형성될 수 있다. 이러한 SFN 시스템에서, 단말(105) 내의 수신기는 상기 브로드캐스트 존에 속하지 않은 셀들로부터의 간섭 및 배경 잡음이 없다면, 간섭 없이 상기 브로드캐스트 존의 모든 셀들로부터 신호를 수집한다. 상기 토폴리지는 SINR의 향상 때문에 브로드캐스트 정보의 복구를 더 용이하게 한다.
도 3을 참조하여 전술한 기존의 통신 시스템에서, 상기 브로드캐스트 존의 셀1 내지 셀19 각각에 존재하는 기지국은 브로드캐스트 트래픽의 단일한 스트림을 전송한다. 이것은 상기 SFN 시스템의 매우 높은 SINR 때문에 브로드캐스트 트래픽 용량에 있어서 로그함수적 증가를 초래하고, SINR에 따른 용량에 있어서의 증가는 하기 수학식 1인 섀논의 용량 공식에 의해 주어진 바와 같이 로그함수이다.
용량 = log2(1+SINR)b/s/Hz
그러나, 상기 SINR이 1보다 훨씬 클 때, 상기 용량은 하기 수학식 2와 같이 주어진다.
용량 = log2(SINR)b/s/Hz (for SINR >> 1)
이처럼, 큰 SINR에 대하여, 상기 SINR을 두 배하면 상기 SFN 시스템을 위한 용량에 있어서 단지 1 b/s/Hz 증가를 초래한다. 이러한 이유로, 단일 브로드캐스트 스트림을 이용하는 기존의 SFN 시스템은 부족한 무선 주파수 스펙트럼의 비효율적 사용을 초래한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 시스템(400)을 도시하고 있고, 여기서 다수의 기지국들과 셀들 각각은 다중 안테나를 통해 다중 브로드캐스트 스트림을 전송한다. 특히, 상기 시스템(400)은 각각의 셀(미도시)에 위치하는 마스터 스테이션들(401, 402, 403)을 포함한다. 상기 시스템은 특별한 응용에 따라 두 개의 마스터 스테이션 또는 3개 이상의 마스터 스테이션들을 이용할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 시스템(400)은 다중 스트림이 다중 안테나들에 의해 전송되는 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple-output, 이하 MIMO라 칭함) 구성을 나타낸다.
상기 시스템(400)은 정보 또는 컨텐츠를 브로드캐스트 또는 멀티캐스트로 제공하는 브로드캐스트/멀티캐스트 컨텐츠 서버(410)를 포함한다. 상기 서버(410)는 컨트롤러(415)에 상기 정보를 제공하기 위해 브로드캐스트/멀티캐스트 컨트롤러(415)에 연결된다. 상기 서버(410)와 상기 컨트롤러(415) 사이는 특별한 응용에 따라 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(415)는 각각의 셀들 내의 기지국들에 상기 정보(420)를 제공하기 위하여 상기 기지국들(401, 402, 403)에 연결된다. 상기 컨트롤러(415)와 기지국들(401, 402, 403) 사이는 특별한 응용에 따라 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 본 발명의 목적상, 상기 "유선(wired)"이라는 용어는 전기 전도체들, 광 전도체들 및 다른 물리적 전도체들을 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 브로드캐스트/멀티캐스트 컨텐츠 서버(410)와 상기 브로드캐스트/멀티캐스트 컨트롤러(415)는 셀 401 내지 셀 403에 의해 형성되는 브로드캐스트 존의 내부 또는 외부에 위치하는 중앙 제어 장치(미도시)에 연결되고, 제어된다. 상기 중앙 제어 장치와 서버(410)/컨트롤러(415) 사이의 연결은 유선 또는 무선일 수 있다. 기지국들(401, 402 ,403) 각각은 동일한 정보(420)를 수신하고, 상기 정보에 동일한 신호 처리 동작을 수행한다. 예를 들면, 기지국(401)은 상기 정보를 부호화하고 변조하는 코딩 및 변조단(425)을 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 코딩 및 변조단(425)에 의해 수행되는 코딩은 전송의 신뢰성을 향상하기 위하여 상기 기지국으로부터 전송된 정보에 리던던시(redundancy)를 부가한다. 상기 코딩 및 변조단(425)에 의해 수행되는 변조 기능은 상기 부호화된 정보 비트들이 상기 기지국으로부터 전송될 RF 반송파를 변조하는 방법을 결정한다. 특히, 본 발명의 일 실시 예에서, 코딩 및 변조단(425)은 무선 주파수 신호에 상기 정보를 변조하기 위하여 OFDM 방식을 사용한다. 디멀티플렉서(demultiplexer, 430, 이하 DMUX라 칭함)는 상기 코딩 및 변조단(425)에 연결된다. 상기 DMUX(430)는 수신하는 신호를 다수의 병렬 스트림들로 역 다중화한다. 상기 기지국(401)이 전송하는 병렬 스트림들의 수는 상기 기지국에서 이용 가능한 안테나들의 수에 의존한다. 상기 실시 예에서, DMUX(430)는 상기 신호를 두 개의 병렬 스트림(431, 432)으로 역 다중화한다. 431A 내지 431D 단들에 의한 추가적인 처리 이후에, 상기 스트림들(431, 432)은 각각 두 개의 안테나(441, 442)로 제공된다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 만약 기지국(401)이 3개의 안테나를 운용하면, 상기 디멀티플렉서(430)는 상기 3개의 안테나 각각에 스트림을 제공하기 위하여 3개의 스트림들을 제공한다. 유사한 방식에서, 만약 기지국(401)이 각각의 스트림에 대해 각각의 안테나를 포함한다면 DMUX(430)는 상기 신호를 3개 이상의 스트림들로 역 다중화할 수 있다.
이하에서는 상기 431A 내지 431D 단들이 상기 스트림(431)에 대하여 수행하는 처리 과정에 관하여 상세히 설명하도록 한다. 상기 디멀티플렉서의 제 1 출력(431)은 CP단(431A)에 연결되고, 상기 CP단(431A)은 상기 스트림(431)에 싸이클릭 프리픽스를 삽입한다. 디지털/아날로그 변환기(431B) 및 필터(431C) 각각은 상 기 스트림(431)에 대해 디지털에서 아날로그로의 변환 및 필터링을 수행한다. RF 증폭단(431D)은 상기 필터(431C)로부터 수신한 RF 신호를 증폭하기 위하여 상기 필터(431C)에 연결된다. 이후 상기 증폭된 RF 신호는 전송을 위해 안테나(441)로 제공된다. 유사한 방식으로, 상기 증폭된 RF 신호를 안테나(442)로 제공하기 전에 상기 431A 내지 432D단들 각각은 상기 스트림(432)을 처리한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 다른 기지국들(402, 403)은 상기 기지국(401)과 실질적으로 동일한 회로 토폴리지를 나타낸다. 특히, 기지국(402)의 코딩 및 변조단(445), 디멀티플렉서(450), 스트림들(451, 452), 안테나들(461, 462) 각각은 코딩 및 변조단(425), 디멀티플렉서(430), 스트림들(431, 432), 안테나들(441, 442)에 대응한다. 도 4a에서는 편의상, CP단, D/A단, 필터단 및 RF 증폭단이 상기 기지국들(402, 403)에 도시되지 않았지만, 상기 구성요소들은 상기 기지국(401)에 도시된 바와 같이 상기 기지국(402, 403)들에 적용될 것이다. 유사한 방식으로, 상기 기지국(403)의 각각의 구성요소들은 상기 기지국(401) 및 기지국(402)의 구성요소들 각각에 대응할 것이다.
전술한 바와 같이, 모든 기지국들(401, 402, 403)은 상기 브로드캐스트/멀티캐스트 컨트롤러(415)로부터 송신되는 동일한 정보를 수신한다. 각각의 기지국은 상기 부호화되고 변조된 정보를 두 개의 병렬로 된 제 1 및 제 2 정보 스트림으로 분리시킨다. 안테나들(441, 461, 481)은 실질적으로 동일한 제 1 정보 스트림들(421, 451, 471)을 각각 송신한다. 안테나들(442, 462, 482)은 실질적으로 동일한 제 2 정보 스트림들(432, 452, 472)을 각각 송신한다. 상기 방식에서, 정보 스 트림들(431, 451, 471)은 상응하는 스트림들을 형성한다. 또한, 정보 스트림들(432, 452, 472)은 상응하는 스트림들을 형성한다.
실질적으로 상기 동일한 정보 스트림이 모든 기지국들의 상응하는 안테나들(441, 461, 481)에 의해 전송되기 때문에, 다수의 기지국들로부터의 전송들은 상기 브로드캐스트/멀티캐스트 정보를 수신하는 단말(490)로의 다중 경로 전송들처럼 보인다. 상기 단말 또는 수신기(490)는 두 개의 수신 안테나들(491, 492)을 포함한다. 만약, 상기 브로드캐스트 컨텐츠를 전송하는 모든 기지국들이 적어도 두 개의 송신 안테나들을 포함한다면, 두 개의 공간 다중화된 스트림들이 적어도 두 개의 안테나를 가지는 단말(490)로 전송될 수 있다. 만약, 상기 기지국이 도시된 두 개의 안테나들 및 스트림들 보다 더 많은 안테나들 및 각각의 스트림들을 포함한다면, 수신기(490)는 모든 전송된 정보 스트림들을 수용하기 위해 두 개 보다 더 많은 수의 안테나들, 즉 정보 스트림마다 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 안테나들(442, 462, 482)은 실질적으로 동일한 정보를 전송한다는 점에 유의한다. 기지국 마다 각각의 안테나 쌍 내에서, 예를 들어 안테나 쌍(441, 442), 각각의 안테나는 다른 안테나에 관하여 공간 다이버시티를 나타낸다. 마찬가지로, 안테나들(491, 492)은 상기 단말의 수신기(490)에서 공간 다이버시티를 나타낸다.
도 4b는 단말(490)에 대한 수신기로써 사용될 수 있는 대표적인 수신기의 블록도를 도시하고 있다. 단말 수신기(490)는 상기 안테나들(491, 492)에 연결된 복조단(494)을 포함한다. 상기 복조단(494)은 상기 기지국들(401, 402, 403)에서 사용되는 변조 방식이 무엇이든 복조한다. 도 4a의 실시 예에서, 코딩 및 변조 단(425) QAM 변조를 사용하면, 이 때 상기 복조단(494)은 QAM 신호들을 복조한다. 이하에서 설명되는 다른 실시 예에서, 상기 기지국들이 QPSK 변조를 사용하면, 이 때 상기 복조단(494)은 QPSK 신호들을 복조한다. 이하에서 설명되는 또 다른 실시 예에서, 상기 기지국들이 서로 다른 변조 방식의 신호 스트림들을 전송하면, 예를 들어 하나의 QAM 신호들의 스트림과 다른 QPSK 신호들의 스트림, 이 때 상기 복조단(494)은 각각의 변조 방식의 신호 스트림들을 복조한다. 즉, 상기 복조단(494)는 수신된 QAM 변조 정보 스트림과 수신된 QPSK 정보 스트림을 복조한다. 또한, 단말 수신기(490)는 상기 복조단(494)에 연결된 디코더(496)를 포함한다. 상기 디코더(496)는 상기 기지국들의 코딩 및 변조단(425)에서 전송할 정보 스트림들을 부호화하기 위하여 사용된 코딩 방식이 무엇이든 복호한다. 상기 정보 스트림들을 부호화하기 위하여 상기 기지국들에 의해 사용되는 대표적인 코딩 방식들은 이하에서 자세히 설명될 터보 코딩, 저 밀도 패리티 검사(Low density parity check, LDPC) 코팅, 유니터리 프리코딩(unitary pre-coding)을 포함한다. 상기 기지국들에서 사용되는 코딩의 종류에 따라, 상기 단말 수신기(490)의 디코더(496)는 상기 코딩의 종류에 따라 복호한다. 상기 복호된 정보 컨텐츠는 수신기 출력(498)으로 제공된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이동 통신 시스템(500)을 도시하고 있다. 상기 시스템(500)은 전술한 시스템(400)과 동일한 구성 요소들을 포함한다. 도 4의 시스템(400)과 도 5의 시스템(500)을 비교함에 있어, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 가리킨다. 상기 시스템(500)에서, 도시된 다중 안테나들에 의 해 전송된 정보 스트림들의 각각은 따로따로 부호화되고 변조된다. 좀 더 상세하게, 상기 시스템(500)은 기지국들(501, 502, 503)을 포함한다. 예를 들면, 기지국(501)은 디멀티플렉서(510)를 포함하고, 상기 디멀티플렉서는 제공된 정보를 두 개의 정보 스트림(511, 512)으로 분리한다. 상기 디멀티플렉서(510)는 도시한 바와 같이, 코딩 및 변조단들(520, 525)에 각각에 연결된 두 개의 출력들을 포함한다. 상기 방식에서, 각각의 정보 스트림은 각각의 전용 코딩 및 변조단에 제공된다. 상기 코딩 및 변조단(520)은 상기 정보 스트림(511)을 부호화하고 변조함으로써, 부호화되고 변조된 정보 스트림(511')을 생성한다. 비슷하게, 상기 코딩 및 변조단(525)은 상기 정보 스트림(512)을 부호화하고 변조함으로써, 부호화되고 변조된 정보 스트림(512')을 생성한다. 상기 기지국(501)은 부호화되고 변조된 정보 스트림들(511', 512')을 각각 전송하는 안테나들(531, 532)을 포함한다. 도 4의 기지국(401)과 유사한 방식으로, 상기 기지국(501)의 정보 스트림들 각각은 개개의 안테나들(531, 532)에 적용되기 전에 CP단, D/A단, 필터단 및 RF 증폭기(미도시)에 의해 처리된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다른 기지국들(502, 503)은 상기 기지국(501)과 실질적으로 동일한 회로 토폴리지를 나타낸다. 특히, 기지국(502)의 코딩 및 변조단들(550, 555), 디멀티플렉서(540) 및 안테나들(561, 562) 각각은 상기 기지국(501)의 구성요소들인 코딩 및 변조단들(520, 525), 디멀티플렉서(510), 스트림들(431, 432), 안테나들(5311, 532)에 대응한다. 유사한 방식으로, 상기 기지국(503)의 구성요소들은 도시한 바와 같이, 상기 기지국들(501, 502)의 구성요소들 각각에 상응한다. 상기 시스템(500)의 토폴리지는 각각의 기지국에서 다중 정보 스트림들의 개별적인 코딩 및 변조(즉, 상기 실시 예에서 두 개의 정보 스트림)를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 정보 컨텐츠는 멀티캐스트/브로드캐스트 전송에서 다수의 단말들을 대상으로 한다. 이러한 이유로, 다중 안테나들을 통해 전송된 정보를 위해 상기 변조 및 코딩을 변경하는 것을 가능하지 않다. 도시된 바와 같이, 고정된 변조 및 코딩 방식이 다중 안테나들로부터의 전송을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이하에서 설명될 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전송된 정보 스트림들 각각은 개별적으로 순환 중복 검사(cyclic redundancy check, 이하 CRC라 칭함)로 보호되고 부호화 및 변조된다.
도 6은 다중 정보 스트림들 각각에 CRC 보호를 적용한 대표적인 기지국(601)을 도시하고 있고, 상기 기지국(601)은 상기 다중 정보 스트림들 각각을 별개로 부호화하고 변조한다. 상기 기지국(601)은 도 5의 기지국들(501, 502, 503)의 대안으로써 적용될 수 있다. 더욱 상세하게, 상기 대표적인 기지국(601) 내의 디멀티플렉서(605)는 브로드캐스트 정보 스트림(607)을 수신한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 디멀티플렉서(605)는 상기 정보 스트림을 다수의 정보 스트림들(611, 612)로 분할하거나 분리한다. CRC 부착단(615)은 CRC 코드를 상기 스트림(611)에 적용한다. 터보 코딩/LDPC 코딩단(620)은 상기 CRC 부착단(615)에 연결된다. 상기 터보 코딩/LDPC 코딩단(620)은 상기 CRC 부착단(615)을 통해 상기 정보 스트림을 수신한다. 터보 코드는 적당한 복잡성을 요구하면서 높은 성능을 제공하는 연결된 에러 제어 코딩 방법들의 일 종류이다. 반복 원칙이 상기 터보 코드를 복호하기 위해 사 용될 수 있다. 상기 터보 코드와 유사한 방식으로, 상기 LDPC 코드는 역시 반복 복호 방법을 사용한다. 상기 LDPC 코드는 희소 랜덤 패리티 검사 행렬들을 사용하여 구성된다. 변조단(625)은 상기 터보 코딩/LDPC 코딩단(620)으로부터 수신한 상기 부호화된 정보 스트림을 가진 무선 주파수 신호를 변조하기 위하여 상기 터보 코딩/LDPC 코딩단(620)에 연결된다. 상기 변조단(625)은 상기 변조를 수행하기 위하여 QPSK 또는 QAM 변조 방식을 사용한다. 상기 변조단(625)은 전송을 위해 안테나(631)로 제공되는 변조된 신호를 생성한다.
CRC 부착단(615), 터보/LDPC 코딩단(620), 변조단(625) 및 안테나(631)는 정보 스트림(611)을 처리하기 위한 단일 경로를 형성한다. 유사한 방식으로, CRC 부착단(645), 터보/LDPC 코딩단(650), 변조단(655) 및 안테나(632)는 정보 스트림(612)을 처리하기 위한 단일 경로를 형성한다. 이처럼, 안테나들(631, 632)은 OFDM 신호들로 변조된 공통의 컨텐츠를 가진 각각의 정보 스트림들을 전송한다. 도 6의 기지국(601)이 도 4의 기지국들(401, 402, 403) 각각을 대체하는 것을 제외하고, 도 6의 기지국 기술을 사용하는 무선 통신 시스템은 도 4a의 시스템(400)과 동일한 시스템 토폴리지를 나타낸다. 실질적인 응용에 있어서, 상기 기지국(601)은 변조단(625)과 안테나(631) 사이에 CP단(431A), D/A단(431B), 필터단(431C) 및 RF단(431D)과 같은 도 4a에 도시된 추가적인 신호 처리단들을 적용할 수 있다. 유사한 추가적인 처리단들이 상기 변조단(655)과 안테나(632) 사이에 적용될 수 있다.
도 7은 도 5의 기지국들(501, 502, 503)의 대안으로써 적용될 수 있는 기지국(701)을 도시하고 있다. 본 발명의 실시 예에서, 디멀티플렉서(705)는 정보를 정 보 스트림들(711, 712)로 역다중화한다. CRC/코딩/변조단(721)은 상기 정보 스트림(711)에 CRC 코드를 부착하고, 부호화하고, 변조하여 부호화된 스트림(711')을 생성한다. 상기 RC/코딩/변조단(721)에서의 코딩은 터보 코드 또는 LDPC 코드와 같은 채널 부호화기를 사용하여 수행된다. 상기 RC/코딩/변조단(721)에서의 변조는 QAM, QPSK 또는 어떤 다른 적당한 변조 방식을 사용함으로써 수행될 수 있다. 디지털 신호 처리기(digital signal processor)와 같은 IFFT 회로(731)는 상기 부호화된 스트림(711')과 파일럿 1(PILOT 1)을 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 전환하기 위하여 상기 정보 스트림(711') 및 파일럿 1 신호에 역 고속 퓨리에 변환을 수행함으로써, 그 출력에서 전환된 부호화된 정보 스트림(711'')을 생성한다. CP 부가 회로(741)는 상기 전환된 부호화된 정보 스트림(711'')에 싸이클릭 프리픽스를 부착하기 위하여 상기 IFFT 회로(731)의 출력에 연결됨으로써, 안테나(751)에 의해 송신될 정보 스트림(711''')을 생성한다. 실질적인 응용에 있어서, D/A 변환기, 필터 및 RF 증폭기(미도시)는 도 4a의 431B-431D단들과 유사한 방식으로 상기 정보 스트림(711')에 대한 추가적 처리를 위하여 상기 CP 부가 회로(741)와 안테나(751) 사이에 위치할 수 있다.
CRC/코딩/변조단(721), IFFT 회로(731), CP 부가 회로(741) 및 안테나(751)는 상기 디멀티플렉서(705)에 의해 제공된 정보 스트림(711)을 처리하기 위해 단일한 경로를 형성한다. 유사한 방식으로, CRC/코딩/변조단(722), IFFT 회로(732), CP 부가 회로(742) 및 안테나(752)는 상기 디멀티플렉서(705)에 의해 제공된 정보 스트림(712)을 처리하기 위해 단일한 경로를 형성한다. 실질적인 응용에 있어서, D/A 변환기, 필터 및 RF 증폭기(미도시)는 도 4a의 431B-431D단들과 유사한 방식으로 상기 정보 스트림(712''')에 대한 추가적 처리를 위하여 상기 CP 부가 회로(742)와 안테나(752) 사이에 위치할 수 있다. 정보 스트림(712)에 대한 후자의 신호 경로에서, 파일럿 신호인 PILOT 2는 파일럿 신호인 PILOT 1과 직교성(orthogonal)을 갖는다. 이처럼, 본 발명의 실시 예에서, 직교의 파일럿 신호들은 주어진 기지국의 안테나들(751, 752) 각각을 위해 전송된다. 파일럿 또는 기준 신호들인 PILOT 1 및 PILOT 2는 상기 수신기(490)에 알려진 시퀀스들이다.상기 수신기(490)는 채널 추정을 결정하기 위해 상기 수신된 파일럿 신호들과 사전에 저장되고 알려진 파일럿 시퀀스와 비교한다. PILOT 1 및 PILOT 2에 대한 채널 추정들은 정보 스트림들(711, 712) 각각을 복조하고 복호화하기 위하여 상기 수신기(490)에 의해 사용된다. 전술한 바와 같이, 브로드캐스트 존은 다수의 기지국들을 구비하고, 상기 각각의 기지국은 다중 안테나를 구비한다(도 7 참조). 브로트캐스트 존에서 다수의 기지국들에서의 다중 안테나들을 위한 파일럿 신호들은 도 8a 및 도 8b에 도시된 동일한 시간-주파수 자원을 사용할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 두 개의 기지국 안테나들(751, 752)로부터의 전송을 위해 직교의 시간-주파수 자원에 맵핑하는 브로드캐스트/멀티캐스트 파일럿 심볼을 설명한다. 설명의 편의를 위하여, 상기 안테나(751)는 안테나 1로, 상기 안테나(752)는 안테나 2로 지칭한다. 가로축은 각각 0.5 ms의 서브프레임들로 나누어진 시간을 나타내고 있다. 세로축은 주파수를 나타낸다. 도 8a의 심볼 맵핑에서, B1은 파일럿 신호인 PILOT 1을 나타내고, 도 8b에서, B2는 파일럿 신호인 PILOT 2를 나타낸다. 시간-주파수 자원 맵핑에서, 브로드캐스트 존 내의 다수의 기지국들은 PILOT 1(B1)을 전송하고, 상기 기지국들의 안테나 2에서 어떠한 신호도 전송하지 않는다. 반대로, PILOT 2가 전송될 때, 상기 브로드캐스트 존 내의 다수의 기지국들의 안테나 1은 시간-주파수 위치들에 어떠한 신호도 전송하지 않는다. 본 발명의 일 실시 예에서, 시간-주파수 자원은 0.5 ms의 서브프레임과 같은 주어진 시 구간에 대하여 일련의 OFDM 부반송파 주파수들을 구성한다. 두 개의 서로 다른 스크램블 코드들은 안테나 1 및 안테나 2를 위해 사용될 수 있다. 도 7에서 IFFT단 전에, 상기 스크램블 코드는 스트림들(711', 712') 및 PILOT 1, PILOT 2에 적용될 것이다. 일반적으로 스크램블 코드는 수신기에 미리 알려지고 메모리(미도시)에 저장된 PN(pseudo-random number) 시퀀스이다.
도 9는 다중 전송 안테나를 통해 브로드캐스트/멀티캐스트 스트림들을 전송하는 기지국(901)의 일 실시 예를 도시하고 있고, 상기 스트림들은 상기 안테나들에 맵핑되기 전에 유니터리 프리코드이다. 실질적인 응용에서, 각각의 셀 내의 다수의 기지국들(901)은 특별한 브로드캐스트 존을 포함하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 정보 스트림들 각각은 상기 브로드캐스트/멀티캐스트 정보 전송에서 사용되는 모든 안테나들로부터 잠재적으로 전송된다. 상기 유니터리 프리코딩 기술은 상기 정보 스트림들이 개별적으로 부호화 및 변조되거나, 상기 정보 스트림들이 함께 부호화 및 변조되는 모든 경우에 사용될 수 있다.
상기 기지국(901)은 도 6의 기지국(601)과 동일한 많은 구성요소들, 즉 멀티플렉서(605), CRC 부착단(615, 645), 터보 코팅/LDPC 코딩단(620, 650), 변조 단(625, 655) 및 안테나(631, 632)을 포함한다. 스트림 1은 CRC 부착단(615), 터보/LDPC 코딩단(620), 변조단(625), 유니터리 프리코딩단(905) 및 안테나(631)에 의해 형성되는 상부의 신호 경로로 전송되는 정보를 가리킨다. 스트림 2는 CRC 부착단(645), 터보/LDPC 코딩단(650), 변조단(655), 유니터리 프리코딩단(905) 및 안테나(632)에 의해 형성되는 하부의 신호 경로로 전송되는 정보를 가리킨다.
상기 정보 스트림들이 안테나들(631, 632)에 의해 전송되기 전에, 상기 유니터리 프리코딩 단(905)은 상기 변조단(655)으로부터 제공된 두 개의 정보 스트림들에 유니터리 프리코딩을 수행한다. 매 기지국 마다 두 개의 안테나들에 대한 유니터리 프리코딩 행렬, P1 및 P2는 다음과 같다.
Figure 112009025065696-pct00001
,
Figure 112009025065696-pct00002
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 유니터리 프리코딩 단(905)은 상기 변조단들(625, 655) 각각으로부터 변조된 심볼 S1 및 S2를 수신한다. 상기 유니터리 프리코딩 단(905)은 프리코딩 행렬 P1 및 P2를 가지고 상기 변조된 심볼 S1 및 S2를 프리코딩한다. 만약 변조 심볼 S1. S2가 상기 스트림 1 및 스트림 2로부터 어떤 주어진 시간에 개별적으로 전송된다면, 상기 행렬 P1 및 P2에 의한 프리코딩 후 변조 심볼들은 다음과 같다.
Figure 112009025065696-pct00003
Figure 112009025065696-pct00004
상기 유니터리 프리코딩 단(905)이 상기 프리코딩 행렬로 P1을 사용할 때, 상기 기지국(901)의 안테나들(631, 632)은 하기 프리코딩 신호들인 T11 및 T12을 개별적으로 전송할 것이다.
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하지만, 상기 유니터리 프리코딩 단(905)이 상기 프리코딩 행렬로 P2를 사용할 때, 상기 기지국(901)의 안테나들(631, 632)은 하기 프리코딩 신호들인 T21 및 T22를 개별적으로 전송할 것이다.
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도 10은 브로드캐스트 존 내의 기지국으로써 사용 가능한 다른 기지국(1001)을 도시하고 있다. 상기 기지국(1001)은 두 가지 변조 방식을 사용하고, 하나의 변조 방식이 다른 변조 방식 보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 나타낸다. 예를 들어, 상기 기지국(1001)은 좀 더 강인한 변조 방식으로 QPSK 변조를 사용하고, 좀 덜 강인한 변조 방식으로 16-QAM 변조를 사용한다. 몇몇 통신 메카니즘 또는 방법이 다른 메커니즘 또는 방법 보다 더 높은 수준의 신호 품질을 나타냄을 상기 강인성(robustness)으로 알 수 있다. 예를 들어, QPSK 방식은 통상 QAM 방식에 비해 신호 품질 또는 강인성의 수준이 더 좋음을 나타낸다. 몇몇 메커니즘 또는 방법들은 다른 메커니즘들 보다 간섭에 덜 영향을 받고, 이는 높은 수준의 강인성을 나타낸다. 상기 기지국(1001)의 토폴리지는 동일한 구성요소에 대해 동일한 참조 번호를 갖는 도 6의 기지국(601)의 토폴리지와 유사하다. CRC 부착단(615), 터보/LDPC 코딩단(620), QPSK 변조단(1005) 및 안테나(631)는 정보 스트림 1(STREEM 1)을 처리하는 단일 경로를 형성한다. CRC 부착단(645), 터보/LDPC 코딩단(650), 16-QAM 변조단(1015) 및 안테나(632)는 정보 스트림 2(STREEM 2)를 처리하는 단일 경로를 형성한다.
전술한 바와 같이, 기지국(1001)은 상기 정보 스트림 2에 대해 상기 변조단(1015)이 수행하는 변조 방식 보다 더 강인한 변조 방식인 상기 정보 스트림 1에 대해 상기 변조단(1005)이 수행하는 변조 방식을 사용한다. 본 발명의 대표적인 실시 예에서, 상기 변조단(1005)은 QPSK 변조기이고, 상기 변조단(1015)은 16-QAM 변조기이다. 상기 QPSK 변조기(1005)는 상기 16-QAM 변조기(1015) 보다 더 강인한 시그널링 포맷에 정보를 전송한다. 디멀티플렉서(605)는 상기 브로드캐스트 정보를 두 개의 정보 스트림, 즉 스트림 1 및 스트림 2로 분할한다. 상기 디멀티플렉서(605)의 한 쪽 출력은 전송률 R bits/sec 가지는 정보 스트림 1을 생성하기 위해 직렬에서 병렬로 변환된다. 상기 디멀티플렉서(605)의 다른 쪽 출력은 전송률 2*R bits/sec 가지는 정보 스트림 2를 생성하기 위해 직렬에서 병렬로 변환된다. 그러나, 상기 특정 실시 예에서, 상기 안테나들(631, 632)에 의해 전송된 변조 심볼 전송률은 도 10에서 지시하는 바와 같이 동일한 심볼 전송률, 즉 K symbol/sec를 가진다. 상기 변조단(1005)은 상기 정보 스트림 1에 대해 2 bits/symbol을 가지는 QPSK 변조를 사용하고, 상기 변조단(1015)은 상기 정보 스트림 2에 대해 16-QAM 변조를 사용하기 때문에, 상기 안테나들(631, 632)에 의해 전송되는 변조 심볼 전송률은 각각 K symbols/sec로 동일한 전송률을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시 예에서, 도 11은 다중 송신 안테나들을 통해 정보를 전송할 수 있는 기지국(1101)을 도시하고 있고, 여기서 코딩 단(1150)이 정보 스트림 2에 대해 수행하는 코딩 방식보다 코딩 단(1120)이 정보 스트림 1에 대해 수행하는 코딩 방식이 더 강건하다. 본 실시 예에서, 상기 코딩 단(1120)은 1/3의 부호화율을 이용하고, 상기 코딩 단(1150)은 2/3의 부호화율을 이용한다. 부호화율은 부호화기의 입력 비트들의 수와 출력 비트들의 수 사이의 비율이다. 즉, 부호화율 1/3은 상기 부호화기의 출력 비트들의 수가 입력 비트들의 수에 3배가 됨을 의미한다. 상기 코딩 단(1120)에 의해 수행되는 부호화율 1/3은 상기 코딩 단(1150)에 의해 수행되는 부호화율 2/3 보다 더욱 강건하고 신뢰성이 있다. 하나의 코딩 단의 부호화율이 다른 코딩 단의 부호화율 보다 더 강건하도록 선택되는 한, 상기 부호화율 이외의 부호화율이 사용될 수 있다.
도 10의 기지국(1001)과 유사한 방식으로, 디멀티플렉서(605)의 두 출력들에서 직렬에서 병렬로 전환된 신호들은 정보 스트림 1에 대해 R bits/sec이고, 정보 스트림 2에 대해 2*R bits/sec이다. 그러나, 상기 코딩 단(1120)이 상기 정보 스트림 1에 대해 부호화율 1/3(R=1/3)을 사용하여 부호화하는 반면, 상기 코딩 단(1150)은 상기 정보 스트림 2에 대해 부호화율 2/3(R=2/3)을 사용하여 부호화하기 때문에, 실질적으로 안테나들(631, 632) 각각에 의해 전송되는 변조 심볼율은 K symbols/sec로 동일하다.
도 12는 브로드캐스트 존의 기지국으로써 사용 가능한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기지국(1201)을 도시하고 있고, 여기서 상기 기지국의 일 안테나는 다른 안테나 보다 더 높은 전력으로 송신한다. 상기 기지국(1201)은 도 9의 유니터리 프리코딩과 유사한 방식으로, 정보 스트림 1 및 정보 스트림 2에서 변조된 심볼들 S1 및 S2를 프리 코딩하는 유니터리 프리코딩 단(1205)을 포함한다. 그러나, 상기 기지국(1201)은 스트림 1의 변조된 신호 S1과 스트림 2의 변조된 신호 S2를 개별적으로 증폭하는 무선 주파수(RF) 전력 증폭기(PAs, 1215, 1220)를 포함한다. 상기 실시 예에서, RF PA(1215)는 RF PA(1220) 보다 더 높은 전력 이득을 나타낸다. 이처럼, 정보 스트림 1을 전송하는 안테나(631)는 정보 스트림 2를 전송하는 안테나(632) 보다 더 높은 전력으로 송신한다. 실제로, 상기 브로드캐스트 존은 상기 기지국(1201)과 같은 많은 기지국들을 포함한다. 이러한 시스템에서, 정보 스트림 1을 전송하는 다중 안테나들(631) 각각은 정보 스트림 2를 전송하는 안테나들(632) 각각 보다 더 높은 전력을 송출한다. 스트림 1이 스트림 2 보다 더 높은 전력을 가진 상기 다단계 송신 전력 구성은 브로트캐스트 컨텐츠를 수신하는 수신기(490)가 상기 스트림 1을 더 신뢰성 있게 복호하도록 한다. 정보 스트림에 대한 더 높은 송신 전력은 상기 수신기에 의해 수신 될 때 상기 스트림에 대한 더 높은 신호 품질로 나타난다.
도 13은 도 4 내지 도 7 및 도 9 내지 도 12의 수신기(490)가 사용하는 스트림 간섭 제거를 도시하는 흐름도이다. 전술한 상기 도 10 내지 도 12의 대표적인 실시 예들과 같이, 상기 실시 예에서, 상기 기지국들은 정보 스트림 2 보다 더 강건한 변조 및 코딩 방식 또는 더 높은 전력을 사용하여 정보 스트림 1을 전송한다. 도 13의 흐름도를 참조하면, 1305 단계에서, 단말 수신기(490)는 다른 스트림 또는 스트림들 보다 더 강건한 변조 및 코딩 방식 또는 높은 전력을 나타내는 정보 스트림 1을 복호한다. 이 때, 1310 단계에서, 상기 수신기(490)는 상기 수신된 신호에서 기준 파일롯 신호들로부터 획득한 채널 추정을 결정한다. 비록 구체적으로 도시되지 않았지만, 도 4 내지 도 7 및 도 9 내지 도 12에 설명된 송신기들은 수신기들이 일관된 복조를 수행하도록 파일롯 신호들을 사용한다. 소위 기준 신호들이라 불리는 파일롯 신호들은 상기 수신기에 알려진 시퀀스들이다. 채널 추정이 결정된 이 후, 1315 단계에서, 상기 수신기(490)는 상기 수신된 기준 파일럿 신호들로부터 획득한 채널 추정을 기초로 상기 정보 스트림 1을 위한 신호를 재구성하고, 상기 재구성된 신호를 제공한다. 이후, 1320 단계에서 상기 수신기는 전체 수신된 신호로부터 상기 재구성된 스트림 1을 제거하고, 상기 제거 후에는 수신된 스트림 2가 남아 있는다. 1325 단계에서, 상기 수신된 정보 스트림 2를 복호하기 위해 상기 제거로 인하여 발생하는 신호를 사용한다. 또한, 상기 전체 수신된 신호는 스트림 1 및 스트림 2를 모두 포함하고 있기 때문에 복합 신호로 지칭될 수 있다.
도 14는 기지국(1401)에 연결된 브로드캐스트 컨텐츠 서버(1400)를 설명하는 블록도이다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 컨텐츠 서버(1400)는 기지국(1401)처럼 다수의 기지국들에 연결될 수 있고, 각각의 기지국은 그 자신의 셀 내에 위치한다. 브로드캐스트 컨텐츠 서버(1400)는 자신의 각각의 출력에서 상기 컨텐츠를 정보 스트림 1 및 정보 스트림 2로 분리한다. 상기 정보 스트림 1은 정보의 기초 계층(base layer)을 포함하고, 상기 정보 스트림 2는 정보의 향상 계층(enhanced layer)을 포함한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 상기 기초 계층 및 향상 계층은 안테나들(1441, 1442) 각각에 의해 최종 전송되기 전에 상기 기지국 내의 각각의 신호 경로들에 의해 처리된다. 상기 기지국(1401)은 정보 스트림 1의 기초 계층을 위한 신호 경로를 형성하는 CRC 부착 단(1411), 터보/LDPC 코딩 단(1421), QAM 변조 단(1431) 및 안테나(1441)를 포함한다. 또한, 상기 기지국(1401)은 정보 스트림 2의 향상 계층을 위한 신호 경로를 형성하는 CRC 부착 단(1412), 터보/LDPC 코딩 단(1422), QAM 변조 단(1432) 및 안테나(1442)를 포함한다.
예를 들어, 상기 기초 계층 및 향상 계층 각각은 비디오 스트리밍 어플리케이션과 같은 동일한 브로드캐스트 프로그램을 전송한다. 상기 스트림 1의 기초 계층은 다소 낮은 품질의 오디오 피드(feed) 및 다소 낮은 해상도의 비디오를 포함하는 반면, 상기 스트림 2의 향상 계층은 다소 높은 품질의 오디오 피드(feed) 및 다소 높은 해상도의 비디오를 포함한다. 즉, 상기 기초 계층과 비교하면, 상기 향상 계층은 더 높은 해상도의 오디오, 비디오 및/또는 다른 정보를 포함한다. 상기 향상 계층은 상기 서버(1405) 내의 컨텐츠를 제공하거나 처리하는 비디오 스트리밍 어플리케이션의 오디오 및 비디오 품질을 향상하기 위하여 추가적인 정보를 전송할 수 있다.
기지국들의 브로드캐스트 존 내의 모든 단말 수신기들(490)은 상기 브로드캐스트 컨텐츠 내에 상기 기초 계층을 포함하는 신호를 수신하자마자 상기 기초 계층을 복호한다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에서, 미리 결정된 수준의 채널 품질 이상을 최근에 경험하는 단말 수신기들(490)만이 상기 향상 계층을 복호할 것이다. 상기 수신된 신호의 품질에 관한 결정을 하기 위하여, 수신기(490)는 채널 품질 지시자 회로(channel quality indicator circuit, 495)를 포함한다. 신호 대 간섭 및 잡음 비율(SINR) 회로는 상기 수신기(490)가 상기 채널 품질 지시자 회로로써 사용하는 수신된 신호의 품질을 결정하기 위한 장치의 일 예이다. 상기 향상 계층을 복호함으로써, 상기 미리 결정된 채널 품질 수준 이상을 경험하는 단말들, 즉 상기 기지국과 다소 가깝게 위치하는 단말들은 더 높은 품질의 비디오 및 오디오 또는 다른 정보를 제공한다.
도 14에서 도시하는 바와 같이, 정보 스트림 1의 기초 계층은 R bits/sec의 데이터 전송률을 나타내는 반면, 정보 스트림 2의 향상 계층은 2*R bits/sec의 데이터 전송률을 나타낸다. 이처럼, 상기 기초 계층만을 수신하는 단말 수신기(490)는 R bits/sec의 데이터 전송률로 수신한다. 그러나, 상기 기초 계층 뿐만 아니라 상기 향상 계층을 성공적으로 복호하는 단말 수신기(490)는 상기 브로드캐스트 컨텐츠를 3*R의 데이터 전송률로 수신한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 변조 단들(1431, 1432)은 16-QAM 변조 단들이다. 이처럼, 기지국(1401)은 16-QAM 변조 방식으로 상기 기초 계층 및 향상 계층 모두를 송신한다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에서, 기지국(1401)은 상기 기초 계층에 대해 좀 더 강건한 부호화율 1/3을 사용하고, 상기 향상 계층에 대해 좀 덜 강건한 부호화율 2/3을 사용한다. 좀 더 상세하게, 터보/LDPC 코딩 단(1421)은 상기 기초 계층에 부호화율 1/3을 사용하고, 터보/LDPC 코딩 단(1422)은 상기 향상 계층에 부호화율 2/3을 사용한다. 더욱이, 본 발명의 일 실시 예에서, 변조 단(1431)에서 QPSK와 같은 좀 더 강건한 변조 방식을 사용함으로써 상기 기초 계층의 수신이 더 신뢰성을 갖는 반면, 변조 단(1432)은 상기 향상 계층을 위해 덜 강건한 QAM 변조 방식을 사용한다. 또한, 상기 기초 계층의 수신은 다른 안테나(1442)에서의 RF 전력 보다 더 높은 전력을 상기 안테나(1441)에 사용함으로써 좀 더 높은 신뢰성을 갖는다. 상기 목적을 위해, RF 증폭기(미도시)는 변조단(1432)과 안테나(1442) 사이의 또 다른 RF 증폭기(미도시)와 함께 변조 단(1431)과 안테나(1441) 사이에 위치할 수 있다. 상기 시나리오에서, 상기 안테나(1441)에 연결된 RF 증폭기는 다른 안테나(1442)에 연결된 RF 증폭기 보다 더 높은 출력 전력 또는 이득을 발생한다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 도 9의 프리코딩 단(905)과 같은 유니터리 프리코딩 단은 수신 성공률을 증가하기 위하여 상기 기초 계층 및 향상 계층을 프리코딩 행렬로 프리코딩하도록 상기 변조 단들(1431, 1432)의 출력에서 사용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 기지국(1401)은 스트림 간 간섭을 무작위로 하기 위하여 서로 다른 스크램블링 코드로 상기 기초 계층 및 향상 계층을 스크램블할 수 있다. 상기 송신기는 변조 후 상기 IFFT 단(미도시) 입력에서 상기 심볼들을 맵핑하기 전에 상기 스크램블링 동작을 수행할 수 있다. 일반적으로 상기 스크램블링 코드는 상기 수신기에 미리 알려진 의사-랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence)이다. 예를 들어, 상기 수신기는 비휘발성 메모리 내에 상기 의사-랜덤 시퀀스를 저장한다. 상기 송신기는 상기 스크램블링 코드, 즉 의사-랜덤 시퀀스로 상기 전송된 심볼들을 증가시킨다. 상기 수신기에서의 디스크램블링은 상기 송신기에서 사용된 스크램블링 시퀀스를 가진 상기 수신된 변조 심볼들을 상관함으로써 달성될 수 있다. 수신 성공률을 증가하기 위하여 전술한 기술들의 각각은 서로 조합하여 사용될 수 있다.
도 15는 도 14의 단말(490)이 기지국(1401)에 의해 송신된 기초 계층 및 향상 계층을 수신하기 위하여 사용하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 1505 단계에서, 상기 방법을 시작한다. 1510 단계에서, 브로드캐스트 존 내의 모든 단말들(490)은 먼저 상기 기초 계층을 복호한다. 전술한 바와 같이, 상기 기지국(1401)은 상기 향상 계층을 전송하기 위하여 사용되는 코딩 및 변조 방식 또는 전력과 비교하여 더 강건한 코딩 및 변조 방식 및/또는 더 높은 전력, 즉 높은 신뢰성을 가지고 상기 기초 계층을 송신한다. 1515 단계에서, 상기 수신기(490)는 채널 추정을 수행한다. 상기 수신기는 상기 전체 수신된 신호로부터 제거(cancellation)를 위해 상기 복호된 기초 계층을 재구성하기 위하여 상기 채널 추정들을 사용한다. 전술한 바와 같이, 상기 브로드캐스트 존 내의 브로드캐스트 스트림을 수신하는 모든 단말들(490)은 먼저 상기 기초 계층을 복호한다. 상기 기초 계층이 상기 향상 계층 보다 더 높은 신뢰성과 강건함을 가지고 전송되기 때문에, 상기 브로드캐스트 존 내의 대부분의 단말들은 상기 기초 계층을 수신하고 복호할 수 있는 반면, 몇몇 단말들은 상기 향상 계층을 수신 및 복호할 수 없다. 1525 단계에서, 상기 기초 계층은 상기 채널 추정 정보를 사용하여 상기 수신기에 의해 재구성될 수 있다. 이후 1530 단계에서, 상기 수신기(490)는 전체 수신된 신호로부터 상기 재구성된 기초 계층을 제거하고, 이로써 상기 향상 계층을 분리시킨다. 그 이후에, 1535 단계에서, 상기 수신기(490)는 상기 향상 계층을 복호한다. 또한, 전체 수신된 신호는 상기 기초 계층 및 향상 계층을 모두 포함하고 있기 때문에, 복합 신호로서 일컬어 질 수 있다.
1540 단계에서, 단말 수신기(490)는 상기 복호된 향상 계층에 대하여 순환 중복 코드(cylic redundancy code, 이하 CRC로 칭함) 검사를 수행한다. 만약, CRC 검사가 상기 향상 계층의 완전성이 보존되었음을 지시한다면, 즉 상기 CRC 검사가 정상 이라면, 1545 단계에서 상기 수신기(490)는 자신에게 송신된 비디오/오디오 또는 다른 정보 신호를 수신하기 위하여 상기 기초 계층 및 향상 계층 모두를 사용할 수 있다. 상기 기초 계층 및 향상 계층에 대한 브로드캐스트 정보의 수신이 완 료되면, 1550 단계에서 상기 과정은 종료한다. 그러나, 만약 상기 CRC 검사가 실패한다면, 이는 상기 향상 계층의 완전성이 보존되지 않았음을 지시하고, 상기 수신기(490)는 기지국으로부터 브로드캐스트 정보를 수신하기 위하여 이전에 복호된 기초 계층만을 사용한다. 상기 기초 계층의 수신이 완료되면, 1550 단계에서 상기 과정은 종료한다. 상기 방법에서, 단말 수신기(490)는 비디오 영상, 오디오 및/또는 다른 정보 신호들의 브로드캐스트 수신 품질을 향상할 수 있고, 이때 상기 단말이 수신하는 신호의 강도는 상기 기초 계층 및 향상 계층의 수신 및 복호를 가능케 한다.
도 16은 무선 통신 시스템의 또 다른 실시 예, 즉 시스템(1600)을 도시하고 있고, 여기서 몇몇 기지국들은 2개의 안테나를 사용하고, 다른 기지국들은 향상된 수신을 우해 2개 보다 많은 안테나, 예를 들어 4개의 안테나를 사용한다. 무선 통신 시스템(1600)은 도 4a의 무선 통신 시스템(400)과 공통되는 구성요소들을 포함한다. 상기 두 개의 시스템을 비교했을 때, 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 지칭하기 위하여 사용된다. 상기 시스템(1600)에서, 브로드캐스트/멀티캐스트 컨텐츠 서버(410)는 브로드캐스트/멀티캐스트 컨트롤러(415)에 정보를 제공한다. 상기 컨트롤러(415) 각각의 셀들 내의 기지국들에게 정보(420)를 제공하기 위하여 상기 기지국들(1601, 1602, 1603)에 연결된다.
상기 시스템(1600)은 동일한 브로드캐스트 존 내에 위치하는 기지국들(1601, 1602, 1603)을 포함하고, 각각의 기지국은 상기 브로드캐스트 존 내의 각각의 셀에 위치한다. 기지국들(1601, 1603) 각각은 정보를 전송하기 위해 두 개의 안테나를 사용한다. 이에 반해, 기지국(1602)은 정보를 전송하기 위해 4개의 안테나를 사용한다. 더욱 상세하게는, 상기 기지국(1601)은 변조된 심볼 S1 및 S2를 각각 전송하기 위한 안테나들(1611, 1612)을 포함하는 반면, 상기 기지국(1603)은 변조된 심볼 S1 및 S2를 각각 전송하기 위한 안테나들(1621, 1622)을 포함한다. 상기 기지국(1602)은 정보를 전송하기 위하여 4 개의 안테나들, 즉 변조된 심볼 S1을 전송하기 위한 안테나들(1631, 1631') 및 변조된 심볼 S2를 전송하기 위한 안테나들(1632, 1632')을 사용한다.
기지국들(1601, 1603)의 구성은 도 5의 기지국들(501, 503)의 구성과 유사하다. 상기 기지국(1601)은 코딩 및 변조단들(1610, 1615) 각각에 두 개의 정보 스트림들을 제공하는 디멀티플렉서(1605)를 포함한다. 상기 코딩 및 변조단들(1610, 1615) 각각은 두 개의 안테나들(1611, 1612) 각각에 변조된 신호 S1 및 S2를 제공한다. 기지국(1603)은 코딩 및 변조단들(1620, 1625) 각각에 두 개의 정보 스트림들을 제공하는 디멀티플렉서(1617)를 포함한다. 상기 코딩 및 변조단들(1620, 1625) 각각은 두 개의 안테나들(1621, 1622) 각각에 변조된 신호 S1 및 S2를 제공한다.
전술한 본 발명의 다른 실시 예들처럼, 기지국들(1601, 1602)은 두 개의 안테나로 두 개의 공간 다중화된 스트림들을 통해 정보를 전송하고, 상기 두 개의 안테나는 일 기지국(1601)일 경우 안테나들(1611, 1612)이고, 다른 기지국(1603)일 경우 안테나들(1621, 1622)이다. 그러나, 상기 기지국(1602)은 4 개의 안테나, 즉 상기 S1 변조된 심볼에 대한 안테나 쌍(1631, 1631')과 상기 S2 변조된 심볼에 대 한 안테나 쌍(1632, 1632')으로부터 두 개의 공간 다중화된 스트림들을 전송하기 위해 상기 4 개의 안테나를 사용한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 상기 기지국(1602)은 4 개의 안테나로부터 상기 공간 다중화된 전송을 달성하기 위해 각각의 안테나 쌍에 대한 싸이클릭 다이버시티(cyclic diversity)를 사용한다.
상기 기지국(1602)은 상기 브로드캐스트/멀티캐스트 컨트롤러(415)로부터 수신한 정보 컨텐츠를 두 개의 정보 스트림들로 분리하기 위해 디멀티플렉서(1635)를 사용한다. 코딩 및 변조단(1640)은 상기 스트림들 중 하나를 심볼 S1으로 부호화 및 변조하는 반면, 다른 코딩 및 변조단(1645)은 상기 스트림들 중 다른 하나를 심볼 S2로 부호화 및 변조한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 코딩 및 변조단(1640)의 출력은 안테나(1631)에 연결된다. 또한, 상기 코딩 및 변조단(1640)과 상기 안테나(1631') 사이는 순환 지연(cyclic delay)단(1650)을 통해 연결된다. 상기 방법에서, 상기 S1 심볼을 포함하는 정보 스트림은 지연 없이 상기 안테나(1631)로 제공되는 반면, 상기 동일한 정보 스트림은 순환 지연을 가지고 상기 안테나(1631')로 제공된다. 유사하게, 코딩 및 변조단(1645)은 상기 S2 심볼을 포함하는 정보 스트림을 안테나(1632)로 제공하는 동시에, 또한 상기 동일한 정보 스트림을 순환 지연단(1655)의 순환 지연을 가지고 상기 안테나(1632')로 제공한다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 랜덤 위상 천이가 상기 안테나들(1631', 1632')로부터 전송된 부반송파들에 적용될 수 있다. 그러한 실시 예에서, 순환 지연 없이 주파수-다이버시티를 획득할 수 있다. 상기 기지국(1602)은 두 개의 송신 안테나 쌍, 즉 안테나 쌍(1631, 1631')과 안테나 쌍(1632, 1632')으로부터 순환 지연 다이 버시티를 사용함으로써 상기 4 개의 안테나들로부터 두 개의 공간 다중화된 정보 스트림들의 전송을 달성한다. 상기 안테나 쌍(1631, 1631')은 상기 심볼 S1을 포함하는 정보 스트림들 송신하는 반면, 상기 안테나 쌍(1632, 1632')은 상기 심볼 S2를 포함하는 정보 스트림들을 송신한다. 상기 S1 심볼들을 포함하는 정보 스트림은 상기 순환 지연단(1650)에 의해 제공되는 순환 지연을 가지고 상기 안테나(1631')를 통해 전송되는 반면, 상기 S2 심볼들을 포함하는 정보 스트림은 순환 지연단(1655)에 의해 제공되는 순환 지연을 가지고 상기 안테나(1632')를 통해 전송된다. 상기 시스템이 OFDM 방식을 사용하여 단일 주파수 네트워크(SFN) 동작을 위해 구성될 때, 상기 두 스트림들 내의 순환 지연은 추가적인 주파수-다이버시티를 제공한다. 상기 수신기 단말(490)은 상기 지연된 스트림들의 순환 지연이 단말 수신기(490)에 다중 경로 전파로써 나타내기 때문에, 상기 기지국으로부터의 전송이 2 개의 송신 안테나를 사용하여 제공되는 것인지, 아니면 4 개의 송신 안테나를 사용하여 제공되는 것인지를 알 필요가 없다.
도 17은 무선 통신 시스템의 또 다른 실시 예, 즉 시스템(1700)을 도시하고 있다. 상기 시스템(1700)은 도 6의 기지국(1602) 대신에 기지국(1702)을 사용하는 것을 제외하고, 상기 도 6의 시스템(1600)과 유사하다. 기지국(1702)은 4 개의 안테나들(1631, 1631', 1632, 1632')을 통해 정보 스트림들을 송신한다. 상기 기지국(1702)은 상기 4 개의 송신 안테나로부터 송신 다이버시티를 획득하기 위해 공간-시간(space-time, ST) 코딩 또는 공간-주파수(space-frequency, SF) 코딩을 사용한다. 좀 더 상세하게는, 상기 기지국(1702)은 코딩 및 변조단(1640)과 안테나 쌍(1631, 1631') 사이에 공간-시간 또는 공간-주파수 코딩단(1750)을 포함한다. 상기 ST/SF 코딩단(1750)은 상기 심볼들을 공간-시간 또는 공간-주파수 코딩을 한 후 상기 S1 심볼들을 안테나 쌍(1631, 1631')에 제공한다. 또한, 상기 기지국(1702)은 코딩 및 변조단(1645)과 안테나 쌍(1632, 1632') 사이에 공간-시간 또는 공간-주파수 코딩단(1755)을 포함한다. 상기 ST/SF 코딩단(1755)은 상기 심볼들을 공간-시간 또는 공간-주파수 코딩을 한 후 상기 S2 심볼들을 안테나 쌍(1632, 1632')에 제공한다.
도 17의 기지국(1702)이 사용하는 송신 다이버시티의 일 예는 도 18에 도시된 바와 같은 Alamouti 2*1 공간-시간 다이버시티 방식이다. 좀 더 상세하게는, 도 18은 안테나들(1631, 1631')에 연결된 공간-시간(ST) 코딩단(1750)을 포함하면서, 기지국(1702)의 ST 코딩 부분을 도시하고 있다. 점선의 왼쪽 부분의 구성요소들은 기지국(1702), 즉 송신기를 나타내고, 상기 점선의 오른쪽 부분의 구성요소들은 단말 수신기(1805)를 나타낸다. 상기 접근에서, 어떠한 심볼 주기 동안에, 두 데이터 심볼들이 상기 두 개의 송신 안테나(1631, 1631')로부터 개별적으로 동시에 전송된다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 제 1 심볼 주기 또는 구간 동안에, 상기 안테나들(1631, 1631')은 s(1) 및 s(2) 심볼들을 송신한다. 도 17에서, S1 및 S2는 두 개의 데이터 스트림을 나타냄을 주의한다. 도 18로 돌아와서, 상기 s(1) 및 s(2)는 상기 동일한 데이터 스트림으로부터 두 개의 연속적인 심볼들이다. 데이터 스트림 s1은 두 개의 연속적인 심볼들로써 s1(1) 및 s1(2) 심볼들을 더 포함할 수 있다. 제 1 심볼 주기 이후 다음 심볼 주기 동안에, 상기 안테나들(1631, 1631')은 개별적으로 심볼들 -s*(2) 및 s*(1)을 송신하고, 여기서 s* 은 s 의 켤레 복소수를 나타낸다. 프로세싱 단들(1810, 1815)에 의해 표시된 바와 같이, 상기 수신기에 몇몇 처리를 함으로써, 상기 수신기는 원래 심볼들인 s(1) 및 s(2)를 복구할 수 있다. 수신기(1810)는 합산기(1825)의 한 쪽 입력에 연결된 안테나(1820)를 포함한다. n(1) 신호 또는 n(2) 신호 중 어느 한 신호가 합산기(1825)의 다른 쪽 입력으로 제공되고, 여기서 n(1) 및 n(2)는 부가적인 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise, AWGN) 샘플들이다. 합산기(1825)는 안테나(1820)로부터 수신되는 신호들에 상기 n(1) 및 n(2) 잡음 샘플들을 합산한다. 송신 안테나(1631)와 수신 안테나(1820) 사이 및 송신 안테나(1631')와 수신 안테나(1820) 사이의 신호 경로들 각각은 시간에 따라 변화하는 채널 이득을 나타낸다. 상기 수신기(1805)는 송신 안테나들(1631, 1631')로부터의 신호 경로들에 대한 순간적인 채널 이득 추정치들인 g1 및 g2를 준비하기 위하여 디지털 신호 처리기(digital signal processor, 미도시)를 사용할 수 있다. 상기 시스템은 수신기에서의 채널 이득 추정을 위해 상기 안테나들 모두에 별개의 파일롯 신호들을 제공한다. Alamouti 코딩에 의해 달성된 다이버시티 이득은 MRC(Maximum Ratio Combining)에 의해 달성된 다이버시티 이득과 동일하다. 더욱이, 2*1 Alamouti 방식은 공간-주파수 부호화된 형태로 실시될 수 있다. 상기 경우에, 두 개의 심볼들이 두 개의 서로 다른 주파수들, 예를 들어 OFDM 시스템에서 서로 다른 부반송파들로 전송된다. 실제로, 합산기(1825) 및 프로세싱 단(1810, 1815)은 통상적인 DSP 집적 회로 또는 ASIC으로 결 합될 수 있다. 도 18의 목적을 위해, r1 및 r2는 다음과 같이 정의된다.
r1 = g1s1 + g2s2 + n1, r2 = -g1s2* - g2s1* + n2
도 18에 도시된 바와 같이, "v"는 프로세싱 단(1810)에서의 수학식으로 정의된다. 프로세싱 단(1815)은 심볼 결정 변수들 s(1) 및 s(2)를 계산한다.
도 19는 무선 통신 시스템의 또 다른 실시 예, 즉 시스템(1900)을 도시하고 있다. 상기 시스템(1900)은 브로드캐스트 존을 함께 형성하는 개개의 셀들에 위치하는 기지국들(1901, 1902, 1903)을 포함한다. 기지국(1901)은 브로드캐스트/멀티캐스트 컨트롤러(415)로부터 수신한 정보를 채널 부호화하고 변조하는 코딩 및 변조단(1905)을 포함한다. 상기 코딩 및 변조단(1905)은 자신의 출력에서 부호화되고 변조된 정보 스트림을 제공한다. 상기 부호화되고 변조된 정보 스트림을 생성하기 위해 전술한 코딩 및 변조 방식이 상기 코딩 및 변조단(1905)에 적용될 수 있다. Diagonal-BLAST 코딩단(또는 D-BLAST, 1910)은 상기 코딩 및 변조단(1905)의 출력에 연결된다. 상기 D-BLAST 코딩단(1910)은 상기 부호화된 변조 정보 스트림을 대각선으로 BLAST 부호화된 두 개의 스트림들인 S1 및 S2로 분리하고, 여기서 D-BLAST는 Diagonal Bell Laboratories Layered Space-Time Architecture 코딩을 나타낸다. 상기 D-BLAST에서, 각각의 부호어가 다중 송신 안테나들을 스팬(span)하도록 다수의 부호어들을 서로 엇갈리게 하지만, 서로 다른 송신 안테나들에 의해 동시에 전송된 상기 심볼들은 서로 다른 부호어들에 속한다. 따라서, 상기 D-BLAST에서의 심볼 코딩은 더 좋은 성능을 발휘하기 위해 상기 안테나들에 걸쳐 수행된다. 안테나들(1911, 192)은 각각 S1 및 S2 심볼 스트림들을 전송한다. 다른 기지국들(1902, 1903)은 상기 기지국(1901)과 실질적으로 동일한 토폴리지를 나타낸다. 상기 기지국들(1902, 1903)에서, 코딩 및 변조단들(1925, 1945)은 상기 기지국(1901)의 코딩 및 변조단(1905)에 대응한다. D-BLAST 코딩단들(1930, 1950)은 상기 기지국(1901)의 D-BLAST 코딩단(1910)에 대응한다. 상기 기지국들(1901, 1902, 1930) 각각은 대응하는 안테나들(1911, 1931, 1951)을 통해 상기 S1 정보 스트림을 전송한다. 유사한 방식으로, 상기 기지국들(1901, 1902, 1930) 각각은 대응하는 안테나들(1912, 1932, 1952)을 통해 상기 S2 정보 스트림을 전송한다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 수신기(490)는 제 1 부호어(S1)를 수신하고, 이때 상기 수신된 신호로부터 제 1 부호어(S1)를 제거한다. 이후, 상기 수신기는 제 2 부호어(S2)를 복호한다.
이처럼, 무선 통신 시스템이 개시되고 있고, 여기서 정보 소스는 브로드캐스트 존의 각각의 셀들 안에 위치하는 다수의 중계 기지국들을 통해 단말과 통신한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 각각의 기지국은 상기 브로드캐스트 존 내에 위치하는 단말에 의해 수신될 수 있는 다수의 정보 스트림들을 송신한다. 다수의 기지국들로부터 다수의 정보 스트림들을 수신함으로써, 상기 단말은 수신을 강화할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 기지국은 서로 다른 강건함(robustness)의 정도를 가진 다수의 정보 스트림들을 전송한다. 예를 들면, 특정한 전송된 정보 스트림의 강건함은 상기 전송된 정보 스트림의 특정한 코딩 및 변조 방식 및 특정한 전력 레벨에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 정보 소스는 브로드캐스트 존 내의 다수의 기지국들에게 기초 계층 정보 스트림 및 향상 계층 정보 스트림을 전달한다. 상기 기초 계층 정보 스트림 및 향상 계층 정보 스트림 각각은 동일한 정보 컨텐츠를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 향상 계층 정보 스트림은 상기 기초 계층 정보 스트림 보다 상기 정보 컨텐츠의 더 높은 해상도 버전을 포함할 수 있다. 각각의 기지국은 상기 기초 계층 정보 스트림 및 상기 향상 계층 정보 스트림을 전송한다. 만약 상기 브로드캐스트 존 내의 단말이 기초 계층 정보 스트림들을 수신하고 향상 계층 정보 스트림들 또한 신뢰성 있게 수신한다면, 상기 단말은 상기 정보 소스로부터 원래의 정보 컨텐츠를 재구성하기 위해 상기 향상 계층 정보 스트림들 및 상기 기초 계층 정보 스트림들 모두를 사용할 수 있다. 그러나, 만약 상기 단말이 향상 계층 정보 스트림들을 신뢰성 있게 수신하지 않는다면, 상기 단말은 상기 수신된 기초 계층 정보 스트림들로부터 원래의 정보 컨텐츠를 재구성한다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (31)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 정보를 수신하는 방법에 있어서,
    기초 계층을 포함하는 제1정보 스트림과 향상 계층을 포함하는 제2 정보 스트림을 포함하는 스트림을 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 수신되는 기준 신호를 사용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정의 결과를 근거로 상기 제1정보 스트림을 디코딩하여 재구성하는 과정과,
    상기 수신된 스트림으로부터 상기 재구성된 제1정보 스트림을 제거하여 상기 제2정보 스트림을 검출하는 과정과,
    상기 검출된 제2정보 스트림을 복호하는 과정을 포함하는 정보 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1정보 스트림이 수신되면 상기 수신된 제1정보 스트림을 복호하는 과정을 더 포함하는 정보 수신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기초 계층 및 향상 계층은 서로 다른 해상도(resolutions)를 갖는 동일한 정보 컨텐츠를 포함함을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기초 계층은 미리 결정된 오디오 해상도(resolution) 보다 낮은 오디오 해상도를 갖는 오디오 컨텐츠 및 미리 결정된 비디오 해상도 보다 낮은 비디오 해상도를 갖는 비디오 컨텐츠 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 향상 계층은 상기 미리 결정된 오디오 해상도 보다 높은 오디오 해상도를 갖는 오디오 컨텐츠 및 상기 미리 결정된 비디오 해상도 보다 높은 비디오 해상도를 갖는 비디오 컨텐츠 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1정보 스트림은 상기 제2정보 스트림을 생성하기 위해 사용된 변조 방식 보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 가지는 변조 방식을 사용하여 생성된 정보 스트림임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1정보 스트림은 상기 제2정보 스트림을 생성하기 위해 사용된 코딩 방식 보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 가지는 코딩 방식을 사용하여 생성된 정보 스트림임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1정보 스트림은 상기 제2정보 스트림 보다 높은 무선 주파수 전력 레벨을 사용하여 송신되는 정보 스트림임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 기지국이 정보를 송신하는 방법에 있어서,
    기초 계층을 포함하는 제1정보 스트림과 향상 계층을 포함하는 제2정보 스트림을 정보 소스(information source)로부터 수신하는 과정과,
    상기 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 부호화하는 과정과,
    상기 부호화된 제1정보 스트림을 제1변조 방식을 사용하여 변조하고, 상기 부호화된 제2정보 스트림을 제2변조 방식을 사용하여 변조하는 과정과,
    상기 변조된 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 단말로 송신하는 과정을 포함하며,
    상기 제1정보 스트림은 상기 제2정보 스트림을 생성하기 위해 사용된 코딩 방식 보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 가지는 코딩 방식을 사용하여 생성된 정보 스트림임을 특징으로 하는 정보 수신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기초 계층 및 향상 계층은 서로 다른 해상도(resolutions)를 갖는 동일한 정보 컨텐츠를 포함함을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기초 계층은 미리 결정된 오디오 해상도 보다 낮은 오디오 해상도를 갖는 오디오 컨텐츠 및 미리 결정된 비디오 해상도 보다 낮은 비디오 해상도를 갖는 비디오 컨텐츠 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 향상 계층은 상기 미리 결정된 오디오 해상도 보다 높은 오디오 해상도를 갖는 오디오 컨텐츠 및 상기 미리 결정된 비디오 해상도 보다 높은 비디오 해상도를 갖는 비디오 컨텐츠 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 정보 송신 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 부호화하는 과정은 상기 제2정보 스트림을 부호화하기 위해 사용된 제2코딩 방식 또는 부호화율 보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 가지는 제1코딩 방식 또는 부호화율을 사용하여 상기 제1정보 스트림을 부호화하는 과정을 포함하는 정보 송신 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 변조된 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 단말로 송신하는 과정은 상기 변조된 제1정보 스트림을 상기 변조된 제2변조 스트림 보다 높은 무선 주파수 전력 레벨을 사용하여 송신하는 과정을 포함하는 정보 송신 방법.
  15. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    기초 계층을 포함하는 제1정보 스트림과 향상 계층을 포함하는 제2 정보 스트림을 포함하는 스트림을 기지국으로부터 수신하는 수신부와,
    상기 기지국으로부터 수신되는 기준 신호를 사용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정의 결과를 근거로 상기 제1정보 스트림을 디코딩하여 재구성하고, 상기 수신된 스트림으로부터 상기 재구성된 제1정보 스트림을 제거하여 상기 제2정보 스트림을 검출하는 제어부와,
    상기 검출된 제2정보 스트림을 복호하는 복호부를 포함하는 단말.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복호부는 상기 제1정보 스트림이 수신되면 상기 수신된 제1정보 스트림을 복호함을 특징으로 하는 단말.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 기초 계층 및 향상 계층은 서로 다른 해상도(resolutions)를 갖는 동일한 정보 컨텐츠를 포함함을 특징으로 하는 단말.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 기초 계층은 미리 결정된 오디오 해상도(resolution) 보다 낮은 오디오 해상도를 갖는 오디오 컨텐츠 및 미리 결정된 비디오 해상도 보다 낮은 비디오 해상도를 갖는 비디오 컨텐츠 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 향상 계층은 상기 미리 결정된 오디오 해상도 보다 높은 오디오 해상도를 갖는 오디오 컨텐츠 및 상기 미리 결정된 비디오 해상도 보다 높은 비디오 해상도를 갖는 비디오 컨텐츠 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1정보 스트림은 상기 제2정보 스트림을 생성하기 위해 사용된 변조 방식 보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 가지는 변조 방식을 사용하여 생성된 정보 스트림임을 특징으로 하는 단말.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 제1정보 스트림은 상기 제 2정보 스트림을 생성하기 위해 사용된 코딩 방식 보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 가지는 코딩 방식을 사용하여 생성된 정보 스트림임을 특징으로 하는 단말.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제1정보 스트림은 상기 제2정보 스트림 보다 높은 무선 주파수 전력 레벨을 사용하여 송신되는 정보 스트림임을 특징으로 하는 단말.
  23. 무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서,
    기초 계층을 포함하는 제 1 정보 스트림과 향상 계층을 포함하는 제 2 정보 스트림을 정보 소스(information source)로부터 수신하는 수신부와,
    상기 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 부호화하는 코딩부와,
    상기 부호화된 제1정보 스트림을 제1변조 방식을 사용하여 변조하고, 상기 부호화된 제2정보 스트림을 제2변조 방식을 사용하여 변조하는 변조부와,
    상기 변조된 제1정보 스트림 및 제2정보 스트림을 단말로 송신하는 송신부를 포함하며,
    상기 제1변조 방식은 상기 제2변조 방식보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 가지는 변조 방식임을 특징으로 하는 기지국.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 기초 계층 및 향상 계층은 서로 다른 해상도(resolutions)를 갖는 동일한 정보 컨텐츠를 포함함을 특징으로 하는 기지국.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 기초 계층은 미리 결정된 오디오 해상도 보다 낮은 오디오 해상도를 갖는 오디오 컨텐츠 및 미리 결정된 비디오 해상도 보다 낮은 비디오 해상도를 갖는 비디오 컨텐츠 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 기지국.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 향상 계층은 상기 미리 결정된 오디오 해상도 보다 높은 오디오 해상도를 갖는 오디오 컨텐츠 및 상기 미리 결정된 비디오 해상도 보다 높은 비디오 해상도를 갖는 비디오 컨텐츠 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 기지국.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 코딩부는 상기 제2정보 스트림을 부호화하기 위해 사용된 제2코딩 방식 또는 부호화율 보다 더 높은 단계의 강인성(robustness)을 가지는 제1코딩 방식 또는 부호화율을 사용하여 상기 제1정보 스트림을 부호화함을 특징으로 하는 기지국.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 송신부는 상기 변조된 제1정보 스트림을 상기 변조된 제2변조 스트림 보다 높은 무선 주파수 전력 레벨을 사용하여 송신함을 특징으로 하는 기지국.
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
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