KR101643439B1 - 다중 반송파 전송을 위한 공간 경로를 생성하는 비트 스트림의 분할 - Google Patents

다중 반송파 전송을 위한 공간 경로를 생성하는 비트 스트림의 분할 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 반송파 MIMO 통신 시스템(예를 들어, 적응적 OFDM를 사용하는 프리코딩된 공간 멀티플렉싱 MIMO 통신 시스템)에서의 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱의 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히 다중 반송파 MIMO 송신기 및 다중 반송파 MIMO 수신기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다중 반송파 MIMO 송신기는 입력 비트 스트림을 수신하고 복수의 심볼 스트림을 발생하는 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛 - 각각의 심볼 스트림은 상이한 전송 채널과 연관되어 있고 복수의 데이터 심볼을 포함하고, 각각의 데이터 심볼은 상이한 반송파에 속함 -, 심볼 스트림에 기초하여 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호를 발생하는 하나 이상의 다중 반송파 변조기, 및 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호를 각각 전송하는 적어도 2개의 전송 포트를 포함하고, 각각의 전송 채널의 데이터 처리 속도는 개별적으로 변할 수 있다.

Description

다중 반송파 전송을 위한 공간 경로를 생성하는 비트 스트림의 분할{DIVISION OF BIT STREAMS TO PRODUCE SPATIAL PATHS FOR MULTICARRIER TRANSMISSION}
본 발명은 다중 반송파 MIMO 통신 시스템(예를 들어, 적응적 OFDM를 사용하는 프리코딩된 공간 멀티플렉싱 MIMO 통신 시스템)에서의 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱(bit-de-/multiplexing)의 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히 다중 반송파 MIMO 송신기 및 다중 반송파 MIMO 수신기에 관한 것이다.
MIMO(multiple input multiple output) 통신 시스템이 기술 분야에 공지되어 있다. MIMO 송신기는 적어도 2개의 전송 포트(예를 들어, 안테나)를 포함하고, MIMO 수신기는 적어도 2개의 수신 포트(예를 들어, 안테나)를 포함한다. 신호는 일반적으로 복수의 전송 포트에 의해 전송되는 신호를 믹싱(mix)하는 통신 채널을 통해 전송 포트로부터 수신 포트로 전송된다. MIMO 수신기는, 수신된 신호를 "디믹싱(demix)"하여 MIMO 송신기에 의해 전송된 신호에 포함된 정보를 획득하는 MIMO 검출기(MIMO 디코더)를 포함한다. 다양한 종류의 MIMO 송신기, 예를 들어, 공간-시간 인코딩된 MIMO 송신기와, 프리코딩을 갖는 공간 멀티플렉싱 MIMO 송신기[예를 들어, 고유 빔 형성(eigenbeamforming) MIMO 송신기] 및 프리코딩을 갖지 않는 공간 멀티플렉싱 MIMO 송신기가 공지되어 있다. 각각의 유형의 MIMO 송신기에 대해, 대응하는 MIMO 수신기가 이용된다. MIMO 기술은 보다 높은 스펙트럼 효율 및 보다 높은 링크 신뢰성을 달성한다. 또한, 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 및 다중 반송파 웨이블릿 변조(multicarrier wavelet modulation)와 같은 다중 반송파 변조 방식이 공지되어 있다. MIMO 시스템은 2개 이상의 전송 채널을 가진다. 보통, 응용은 하나의 데이터 소스 및 하나의 데이터 싱크를 가진다. 따라서, 전송될 데이터는 다양한 전송 채널로 분할[디멀티플렉싱, 디먹스(demux)]되어야만 한다. 수신기에서, 개개의 전송 채널 상으로 수신되는 분할된 데이터는 다시 결합[멀티플렉싱, 먹스(mux)]될 필요가 있다. 이 작업은 개개의 전송 채널에 대한 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱이라고 한다. PLC(power line communication 또는 power line carrier) 통신 시스템은 보통은 전력 전송을 위해 사용되는 하나 이상의 도체를 사용하여 데이터를 전송한다. 무선 다중 반송파 MIMO 시스템은 모든 반송파에 대해 일정한 심볼 매핑(예를 들어, QAM 매핑)을 사용한다. 이 결과 개개의 채널 상에서 일정한 처리율(throughput)이 얻어지고, 따라서 송신기에서의 디멀티플렉싱은 들어오는 비트(incoming bit)를 나가는 비트(outgoing bit)로 정적 분할(static split)하는 것이다. 수신기에서, 비트는 다시 정적 방식으로 멀티플렉싱될 것이다.
본 발명의 목적은 개선된 다중 반송파 MIMO 송신기 및 수신기를 제공하는 것이며, 특히 데이터 전송의 견고성의 개선 및/또는 데이터 전송의 복잡도의 감소를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 다중 반송파 MIMO 송신기는 입력 비트 스트림을 수신하고 복수의 심볼 스트림을 발생하는 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(demultiplexer and symbol mapper unit) - 각각의 심볼 스트림은 상이한 전송 채널과 연관되어 있고 복수의 데이터 심볼을 포함하며, 각각의 데이터 심볼은 상이한 반송파에 속해 있음 -, 심볼 스트림에 기초하여 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호를 발생하는 하나 이상의 다중 반송파 변조기(multicarrier modulator), 및 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호를 각각 전송하는 적어도 2개의 전송 포트(transmit port)를 포함하고, 각각의 전송 채널의 데이터 처리 속도(data throughput rate)는 개별적으로 변할 수 있다.
각각의 전송 채널의 데이터 처리 속도가 개별적으로 변하기 때문에, 데이터 처리 속도가, 예를 들어, 채널 조건에 따라 적응될 수 있고, 이는 보다 견고하고 보다 효율적인 데이터 전송을 제공한다.
유익하게도, 적어도 하나의 데이터 심볼은 입력 비트 스트림으로부터의 비트의 비연속적 배열을 나타낸다.
유익하게도, 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛은 입력 비트 스트림을 복수의 분할된 비트 스트림으로 분할하고 상기 분할된 비트 스트림들 중 상이한 분할된 비트 스트림에 기초하여 상기 심볼 스트림들의 각각의 심볼 스트림을 발생하도록 구성되어 있다.
유익하게도, 각각의 전송 채널은 각자의 전송 채널의 데이터 처리 속도를 나타내는 비트의 수를 할당하고, 입력 비트 스트림을 복수의 분할된 비트 스트림으로 분할하는 상기 단계는 전송 채널에 할당된 비트의 수에 기초하고 및/또는 전송 채널에 할당된 비트의 수의 하나 이상의 비율에 기초한다.
유익하게도, 분할된 비트 스트림의 비트는 입력 비트 스트림 내에 균등하게 분포되어 있다. 물론, 이것은 입력 비트 스트림의 속성이 아니라 이용되는 멀티플렉싱의 속성이다. 환언하면, 각각의 분할된 비트 스트림을 비트 그룹으로서 보고, 상이한 비트 그룹이 입력 비트 스트림에 균등하게 분포되어 있다. 또한 환언하면, 각각의 분할된 비트 스트림을 비트 그룹으로서 보고, 입력 비트 스트림을 분할된 비트 스트림으로 분할하는 상기 단계는 비트 그룹의 구성원이 입력 비트 스트림에 균등하게 분포되도록 하는 방식으로 수행된다. 또한 환언하면, 입력 비트 스트림의 각각의 비트를 클래스(class)에 대응하는 것으로 보고, 각자의 클래스는 비트가 일부를 이루고 있는 분할된 비트 스트림에 의해 주어되고, 클래스는 입력 비트 스트림에 균등하게 분포된다.
유익하게도, 입력 스트림은 적어도 2개의 섹션(section)을 포함하고, 각각의 섹션은 적어도 2개의 비트 그룹을 포함하며, 적어도 2개의 그룹의 각각의 그룹은 분할된 비트 스트림들 중의 다른 분할된 비트 스트림으로 디멀티플렉싱되고 하나 이상의 연속 비트에 의해 주어진다.
다른 대안으로서, 각각의 데이터 심볼은 유익하게도 입력 비트 스트림으로부터의 연속적인 비트 시퀀스를 나타낸다.
유익하게도, 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛은 입력 데이터 비트 스트림의 비트를 데이터 심볼에 매핑하고 데이터 심볼을 복수의 심볼 스트림으로 디멀티플렉싱하도록 구성되어 있다.
유익하게도, 심볼 스트림의 모든 데이터 심볼의 그룹이 입력 비트 스트림으로부터의 연속적인 비트 시퀀스를 나타내거나, 전송 채널의 대응하는 부반송파의 모든 데이터 심볼의 그룹이 입력 비트 스트림으로부터의 연속적인 비트 시퀀스를 나타내거나, 입력 비트 스트림의 연속적인 비트 시퀀스 각각이 의사 랜덤 시퀀스(pseudo random sequence)에 의해 정의되는 특정의 전송 채널의 특정의 부반송파를 통해 전송된다.
유익하게도, 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛은 연속적인 비트 시퀀스를 데이터 심볼에 순차적으로 매핑하도록 구성되어 있다.
유익하게도, 데이터 심볼을 발생하는데 사용되는 성상(constellation)이 적어도 일부 전송 채널 상의 적어도 일부 부반송파에 적합하게 되어 있다.
본 발명에 따른 다중 반송파 MIMO 수신기는 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호를 각각 수신하는 적어도 2개의 수신 포트(receive port), 수신된 적어도 2개의 신호를 복조하는 하나 이상의 다중 반송파 복조기(multicarrier demodulator), 복조된 적어도 2개의 신호에 기초하여 적어도 2개의 심볼 스트림을 발생하는 검출기(detector) - 각각의 심볼 스트림은 상이한 전송 채널과 연관되어 있고 복수의 데이터 심볼을 포함함 -, 및 적어도 2개의 심볼 스트림에 기초하여 출력 비트 스트림을 발생하는 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(symbol demapper and multiplexer unit)을 포함한다.
유익하게도, 적어도 하나의 데이터 심볼은 출력 비트 스트림의 비트의 비연속적 배열을 나타낸다.
유익하게도, 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛은 복수의 심볼 스트림을 대응하는 복수의 분할된 비트 스트림에 디매핑하도록 구성되어 있다.
유익하게도, 각각의 전송 채널은 각자의 전송 채널의 데이터 처리 속도를 나타내는 비트의 수를 할당하고, 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛은 전송 채널에 할당된 비트의 수에 기초하여 및/또는 전송 채널에 할당된 비트의 수의 하나 이상의 비율에 기초하여 상기 분할된 비트 스트림을 상기 출력 비트 스트림으로 멀티플렉싱하도록 구성되어 있다.
유익하게도, 분할된 비트 스트림의 비트는 출력 비트 스트림 내에 균등하게 분포되어 있다.
유익하게도, 출력 비트 스트림은 적어도 2개의 섹션을 포함하고, 각각의 섹션은 적어도 2개의 비트 그룹을 포함하며, 적어도 2개의 그룹의 각각의 그룹은 하나 이상의 연속 비트에 의해 주어지고 분할된 비트 스트림들 중 다른 분할된 비트 스트림으로부터의 출력 비트 스트림으로 멀티플렉싱된다.
다른 대안으로서, 각각의 데이터 심볼은 유익하게도 출력 비트 스트림으로부터의 연속적인 비트 시퀀스를 나타낸다.
유익하게도, 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛은 복수의 심볼 스트림의 데이터 심볼을 단일 심볼 스트림으로 멀티플렉싱하고 멀티플렉싱된 데이터 심볼을 출력 비트 스트림에 디매핑하도록 구성되어 있다.
유익하게도, 복수의 심볼 스트림 중 하나의 심볼 스트림의 모든 데이터 심볼의 그룹이 출력 비트 스트림으로부터의 연속적인 비트 시퀀스를 나타내거나, 전송 채널의 대응하는 부반송파의 모든 데이터 심볼의 그룹이 출력 비트 스트림의 연속적인 시퀀스를 나타내거나, 출력 비트 스트림의 연속적인 비트 시퀀스 각각이 의사 랜덤 시퀀스에 의해 정의되는 특정의 전송 채널의 특정의 부반송파를 통해 수신된다.
유익하게도, 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛은 데이터 심볼을 연속적인 비트 시퀀스에 순차적으로 디매핑하도록 구성되어 있다.
유익하게도, 적어도 2개의 심볼 스트림에 기초하여 출력 비트 스트림을 발생하는데 사용되는 성상이 적어도 일부 전송 채널 상의 적어도 일부 부반송파에 적합하게 되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 송신기의 실시예의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 수신기의 실시예의 개략도.
도 3은 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛의 제1 대안의 실시예의 개략도.
도 4는 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛의 제1 대안의 실시예의 개략도.
도 5는 제1 대안의 실시예에 따른 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱 알고리즘의 흐름도.
도 6은 알고리즘을 사용하여 달성된 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱의 제1 일례를 나타낸 도면.
도 7은 알고리즘을 사용하여 달성된 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱의 제2 일례를 나타낸 도면.
도 8은 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛의 제2 대안의 실시예의 개략도.
도 9는 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛의 제2 대안의 실시예의 개략도.
도 1 및 도 2는 본 발명의 다중 반송파 MIMO 송신기(1) 및 다중 반송파 MIMO 수신기(2)의 제1 실시예를 나타낸 것이다. 송신기(1) 및 수신기(2)는, 비제한적인 일례로서, 휴대폰, 개인용 컴퓨터, 텔레비전, 오디오 및/또는 비디오 녹화 및/또는 재생 장치 그리고 PLC 모뎀과 같은 임의의 종류의 통신 장치일 수 있다(또는 그 안에 포함되어 있을 수 있다).
본 발명에 따르면, 송신기(1)는 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6), 하나 이상의 다중 반송파 변조기(20-1 내지 20-n) 및 적어도 2개의 전송 포트(24-1 내지 24-n)를 포함한다.
이 실시예의 송신기(1)는 오류 정정 코드 및/또는 오류 검출 코드에 따라 입력 비트 스트림을 인코딩하는 인코더(5)를 추가로 포함한다. 기술 분야에 공지된 바와 같이, 오류 정정 코드는 전방 오류 정정을 위해 사용된다. 인코딩된 입력 비트 스트림 및 인코딩되지 않은 입력 비트 스트림 둘다를 이하에서 입력 비트 스트림이라고 할 것이다.
(인코딩된) 입력 비트 스트림은 이어서 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6)에 의해 추가적으로 처리된다. 도 3 또는 도 8에 도시된 바와 같이, 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6)은 하나 이상의 심볼 매퍼(예를 들어, OFDM 변조기)(10, 10-1 내지 10- n)에 의해 비트를 데이터 심볼에 매핑한다. 이로써, 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6)은 복수의 심볼 스트림을 발생한다. 각각의 심볼 스트림은 복수의 데이터 심볼을 포함하고, 각각의 데이터 심볼은 상이한 부반송파에 속한다(그를 통해 전송된다). 심볼 스트림들의 각각의 심볼 스트림은 상이한 MIMO 전송 채널에 대응한다. MIMO 전송 채널은 또한 MIMO 경로라고도 할 수 있다. MIMO 전송 채널의 수는 통상적으로 전송 채널(24-1 내지 24-n)의 수와 동일하지만, 또한 전송 포트(24-1 내지 24-n)의 수보다 작을 수도 있다. 비트를 데이터 심볼에 매핑하는 것은 각각의 전송 채널 상의 각각의 부반송파에 대해 설정된 성상에 따라 수행된다. 채널 조건에 따라 성상이 변한다(적응적 다중 반송파 변조). 예를 들어, 전송 채널의 부반송파의 성상이 이 전송 채널 상의 이 부반송파에 대해 결정된 채널 품질 척도[예를 들어, SNR(signal-to-noise ratio)]에 따라 선택될 수 있다. 각각의 전송 채널 상의 각각의 부반송파에 대해 개별적으로 성상이 선택될 수 있다. 예를 들어, 노이즈, 주파수 의존적 감쇠, (예를 들어, PLC 채널에서의 점등/소등에 의한) MIMO 채널의 변화는 성상의 선택에 영향을 주거나 그를 변경할 수 있고, 그로써 전송 채널에 할당된 비트의 수 또는 비율에 영향을 주거나 그를 변경할 수 있다. 하나 이상의 심볼 매퍼에서 이용할 성상을 나타내는 성상 정보는, 예를 들어, 송신기(1)의 메모리(14)에 저장될 수 있다. 성상 정보는 때때로 톤 맵(tone map)(예를 들어, OFDM 톤 맵)이라고 한다. 적응적 다중 반송파 변조는 PLC 통신 시스템의 경우에 특히 유익하다. 성상(성상의 크기)에 따라 데이터 처리율이 변한다. 성상의 크기는 성상에 따라 획득되는 데이터 심볼에 포함되는 정보의 양(예를 들어, 비트의 수)이다. 따라서, 성상의 크기는 전송 채널의 부반송파를 통해 전송되는 정보의 양(예를 들어, 비트의 수)이다. 따라서, 본 발명은 가변적인 처리 속도를 갖는 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱을 제공한다.
각각의 전송 채널의 처리 속도가 개별적으로 변한다. 데이터를 전송 채널로 디멀티플렉싱하는 것은 비트 레벨에서 또는 데이터 심볼 레벨에서 수행될 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술할 것이다.
심볼 스트림은 이어서 프리코더(18)에 의해 MIMO 프리코딩된다. 예를 들어, 이용되는 프리코딩은 고유 빔 형성 프리코딩일 수 있다. 그렇지만, 임의의 적당한 MIMO 프리코딩이 이용될 수 있다. 예를 들어, 공간-시간 코드(예를 들어, Alamouti 코드)에 따른 프리코딩이 이용될 수 있다. 프리코더는 또한 생략될 수도 있다. 프리코더가 생략되는 경우에, 전송 채널은 전송 포트에 대응한다, 즉 전송 포트들(24-1 내지 24-n)의 다른 전송 포트에 의해 각각의 심볼 스트림이 전송된다. 한편, 예를 들어, 고유 빔 형성이 이용될 때, 전송 채널은 전송 포트(24-1 내지 24-n)에 대응하지 않는다. 이러한 이유는, 고유 빔 형성이 입력 심볼 스트림을 "믹싱"하여 프리코딩된 (출력) 심볼 스트림을 발생하기 때문이다. 프리코더(18)는 전송 포트(24-1 내지 24-n)의 수에 따라 복수의 프리코딩된 데이터 심볼 스트림을 발생한다.
각각의 프리코딩된 데이터 심볼 스트림은 이어서 대응하는 다중 반송파 변조기(예를 들어, OFDM 변조기)(20-1 내지 20-n)에 의해 다중 반송파 변조(예를 들어, OFDM 변조, 다중 반송파 웨이블릿 변조)되고 전송 포트들(24-1 내지 24-n) 중의 대응하는 전송 포트에 의해 전송된다. 다른 대안으로서, 하나의 다중 반송파 변조기가 프리코딩된 데이터 심볼을 순차적으로 변조한다. 이 경우에, 변조된 데이터 심볼 스트림은 이어서 각자의 전송 포트(24-1 내지 24-n)로 디멀티플렉싱된다.
전송 포트(24-1 내지 24-n)는, 예를 들어, 안테나일 수 있다. 그렇지만, 일 실시예에서, 전송 포트(24-1 내지 24-n)는 2개 이상의 도체를 통해 수신기(2)로 신호를 전송하도록 구성되어 있다. 이로써, 도체는 전용의 데이터 전송 회선일 수 있거나, - 그에 부가하여 또는 주로 - 전력을 전송하는 목적을 다할 수 있다[예를 들어, PLC 송신기는 간선 전력선(mains power line)을 통해 전송을 함].
수신기(2)는 그의 적어도 2개의 수신 포트(30-1 내지 30-n)를 사용하여 송신기(1)에 의해 MIMO 채널(도시 생략)을 통해 전송되는 신호를 수신한다. 이 신호는 입력 비트 스트림의 정보를 포함한다. 수신 포트(30-1 내지 30-n)는, 예를 들어, 안테나일 수 있다. 그렇지만, 일 실시예에서, 수신 포트(30-1 내지 30-n)는 2개 이상의 도체를 통해 신호를 수신하도록 구성되어 있다. 이로써, 도체는 데이터 전송에 전용될 수 있거나, - 그에 부가하여 또는 주로 - 전력 전송의 목적을 다할 수 있다(예를 들어, PLC 수신기는 간선 전력선을 통해 수신을 함).
적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호는 이어서 각자의 적어도 2개의 다중 반송파 복조기(예를 들어, OFDM 복조기, 다중 반송파 웨이블릿 복조기)(34-1 내지 34-n)에 의해 복조된다. 복조는 또한 송신기(1)에서 20-1 내지 20-n과 같이 순차적으로 행해질 수 있다. 수신 포트(30-1 내지 30-n)의 수에 따른 복수의 다중 반송파 복조기 대신에, 또한 보다 적은 다중 반송파 복조기, 예를 들어, 하나의 다중 반송파 복조기가 이용될 수 있다. 이 경우에, 수신된 다중 반송파 변조된 신호는, 적어도 부분적으로, 순차적으로 복조된다.
채널 추정기(35)는 복조된 신호에 기초하여 채널 상태 정보(channel state information, CSI)를 획득한다. CSI는, 예를 들어, 각각의 전송 채널 상의 각각의 부반송파에 대한 채널 행렬 및 채널 품질 척도(예를 들어, 신호대 잡음비)를 포함할 수 있다. 채널 상태 정보의 결정은, 예를 들어, 훈련 심볼 및/또는 파일럿 심볼에 기초할 수 있다. 전술한 바와 같이, 심볼 매핑 및 디매핑에 사용되는 성상은 채널 조건에 맞게 적응된다. 이용할 특정의 성상이 채널 상태 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 특정의 전송 채널 상의 특정의 부반송파에 대한 성상이 특정의 전송 채널의 특정의 부반송파의 채널 품질 척도(예를 들어, 신호대 잡음비)에 기초하여 결정될 수 있다. CSI 및 성상 정보는, 예를 들어, 수신기(2)의 메모리(44)에 저장될 수 있다. 따라서, 본 발명은 가변적인 처리 속도를 갖는 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱을 제공한다.
검출기(36)는 복조된 신호에 대해 MIMO 검출(MIMO 디코딩)을 수행한다. 검출은 채널 추정기(35)에 의해 획득되는 CSI에 기초할 수 있다. 임의의 종류의 검출기(디코더)가 이용될 수 있다. 예를 들어, ZF(zero forcing), MMSE(minimum mean square error) 및 ML(maximum likelihood) 검출기가 이용될 수 있다. MIMO 검출의 결과로서, 적어도 2개의 전송 채널에 대응하는 적어도 2개의 심볼 스트림이 획득된다.
심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)에서, 검출된 심볼 스트림이 송신기(1)의 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6)의 처리를 정반대로 하여 처리되어, 출력 비트 스트림을 획득한다. 특히, 심볼 스트림에 포함된 각각의 데이터 심볼이, 도 4 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 심볼 디매퍼(40, 40-1 내지 40-n)에 의해 데이터 심볼로 표현된 다수의 비트에 매핑("디매핑")된다. 전술한 바와 같이, 적응적 다중 반송파 복조가 이용될 수 있다. 사용할 성상을 나타내는 성상 정보는, 예를 들어, 수신기(2)의 메모리(44)에 저장될 수 있다. 복수의 전송 채널을 통해 수신되는 데이터를 출력 비트 스트림으로 멀티플렉싱하는 것은 비트 레벨에서 또는 데이터 심볼 레벨에서 수행될 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술할 것이다. 출력 비트 스트림이 여전히 송신기(1)의 인코더(5)에 의해 적용되는 인코딩에 의해 인코딩된다.
인코딩된 출력 비트 스트림은 인코더(5)에 의해 이용되는 오류 정정 및/또는 검출 코드에 대응하는 오류 정정 및/또는 검출 방법을 사용하여 디코더(48)에 의해 디코딩된다. 그 결과, 디코딩된 출력 비트 스트림이 획득된다. 인코딩된 출력 비트 스트림 및 디코딩된 출력 비트 스트림 둘다를 이하에서 출력 비트 스트림이라고 할 것이다.
수신기(2)는 전송 섹션(46)을 추가로 포함할 수 있고, 송신기(1)는 수신 섹션(16)을 추가로 포함할 수 있다. 전송 섹션(46) 및 수신 섹션(16)에 의해, 백채널(back channel)이 제공되고, 이 백채널에 의해 임의의 종류의 정보가 수신기(2)로부터 송신기(1)로 전송될 수 있다. 전송 섹션(46)이 송신기(1)의 구조 및 기능을 가질 수 있지만, 꼭 그럴 필요는 없다. 전송 섹션(46)을 사용하여, 수신기(2)는, 예를 들어, 채널 상태 정보, 프리코딩 정보 및 성상 정보(예를 들어, OFDM 톤 맵), 즉 각각의 전송 채널 상의 각각의 부반송파에 대해 비트를 데이터 심볼에 매핑하는데 사용할 성상을 나타내는 정보를 전송할 수 있다. 수신 섹션(16)이 수신기(2)의 구조 및 기능을 가질 수 있지만, 꼭 그럴 필요는 없다. 수신 섹션을 사용하여, 송신기(1)는, 예를 들어, 수신기(2)에 의해 발생되고 전송되는 채널 상태 정보, 프리코딩 정보, 및 성상 정보를 수신할 수 있다.
이제부터, 송신기(1) 및 수신기(2)의 2개의 대안의 실시예에 대해 기술할 것이다. 제1 대안의 실시예에서, 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱이 비트 레벨에서 수행된다. 제2 대안의 실시예에서, 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱이 심볼 레벨에서 수행된다. 제1 및 제2 대안의 실시예 둘다는 도 1 및 도 2와 관련하여 전술한 구조 및 동작을 가진다.
도 3 및 도 4는 제1 대안의 실시예에 따른 송신기(1)의 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6) 및 수신기(2)의 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)을 나타낸 것이다.
제1 대안의 실시예에서, 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6)은 비트 레벨에서 동작하는 디멀티플렉서(8) 및 복수의 심볼 매퍼(예를 들어, QAM 변조기)(10-1 내지 10-n)를 포함하며, 각각의 심볼 매퍼는 상이한 MIMO 전송 채널에 대응한다. 디멀티플렉서(8)는 입력 비트 스트림을 다수의 분할된 비트 스트림으로 디멀티플렉싱한다. 분할된 비트 스트림은 병렬로 처리되고, 입력 비트 스트림은 분할된 비트 스트림들 중 임의의 분할된 비트 스트림보다 높은 레이트로 클록킹되거나, 적어도 클로킹가능하다. 분할된 비트 스트림의 수는 적어도 2개이고, MIMO 전송 채널의 수에 의해 주어진다. 각각의 분할된 비트 스트림은 전송 채널들 중 상이한 전송 채널에 대응한다. 비트는 작은 직사각형으로 표현되어 있다. 대각 줄무늬가 있는 직사각형으로 표현되어 있는 비트는 제1 전송 채널로 디멀티플렉싱된다. 비어 있는 직사각형으로 표현되어 있는 비트는 제n 전송 채널로 디멀티플렉싱된다. 주목할 점은, 입력 비트 스트림의 도시된 섹션이 제1 전송 채널 및 제n 전송 채널 이외의 다른 전송 채널로 디멀티플렉싱되는 비트를 포함하고 있지 않다는 것이다. 이것은 단지 예시를 위한 것이며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 일반적으로, 입력 비트 스트림에 산재되어 있는 제1 전송 채널 및 제n 전송 채널 이외의 전송 채널로 디멀티플렉싱될 비트가 있을 것이다. 각각의 분할된 비트 스트림은 이어서 대응하는 심볼 매퍼(10-1 내지 10-n)에 의해 대응하는 심볼 스트림에 매핑된다. 따라서, 다양한 분할된 비트 스트림이 병렬로 처리(매핑)된다. 전술한 바와 같이, 가변적인 성상(적응적 다중 반송파 변조)이 이용된다. 유익하게도, 균등 분배 비트-디멀티플렉싱이 이용되고, 이는 2개 이상의 스트림으로의 비트의 균형 분배(balanced distribution)를 보장한다. 이것에 대해서는 이하에서 더 상세히 기술될 것이다.
이와 유사하게, 제1 대안의 실시예의 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)은 전송 채널(심볼 스트림)의 수에 따른 다수의 심볼 디매퍼(40-1 내지 40-n) 및 비트 레벨에서 동작하는 멀티플렉서(42)를 포함한다. 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)에 피드된 복수의 심볼 스트림은 병렬로 처리된다. 심볼 디매퍼들(40-1 내지 40-n)의 각각의 심볼 디매퍼는 심볼 스트림들 중 상이한 심볼 스트림의 데이터 심볼을 대응하는 분할된 비트 스트림에 매핑("디매핑")한다. 심볼 스트림을 디매핑함으로써 얻어지는 분할된 비트 스트림은 이어서 멀티플렉서(42)에 의해, 출력 비트 스트림인 단일 비트 스트림으로 멀티플렉싱된다. 출력 비트 스트림은 분할된 비트 스트림들 중 임의의 분할된 비트 스트림보다 높은 레이트로 클록킹되거나, 적어도 클로킹가능하다.
제1 대안의 실시예의 송신기(1) 및 수신기(2)에서 적용되는 비트 레벨 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱의 특정의 실시예에 대해 이제부터 도 5를 참조하여 설명한다. 알고리즘이 각각의 다중 반송파 심볼(예를 들어, OFDM 심볼)에 대해 한번씩 수행되거나, 적어도 심볼 매핑/디매핑에서 사용되는 성상 크기가 변할 때마다 수행된다. 알고리즘은 비트별로 동작한다. 송신기(1)에서, 알고리즘은 (인코딩된) 입력 비트 스트림의 어느 비트가 어느 전송 채널을 통해(그리고 암시적으로 어느 부반송파를 통해) 전송되어야 하는지를 결정하며, 따라서 분할된 비트 스트림이 입력 비트 스트림으로부터 적절히 디멀티플렉싱될 수 있다. 수신기(2)에서, 알고리즘은 (인코딩된) 출력 비트 스트림의 어느 비트가 어느 전송 채널을 통해(그리고 암시적으로 어느 부반송파를 통해) 전송되었는지를 결정하며, 따라서 분할된 비트 스트림이 출력 비트 스트림으로 적절히 멀티플렉싱될 수 있다. 이 실시예에서, 전송 채널의 수가 2인 것으로 가정된다. 이하에서 기술하는 바와 같이 알고리즘에 따라 수행되는 동작들 중 일부는 송신기(1)에만 관한 것이다. 그렇지만, 당업자라면 어느 대응하는 동작이 수신기(2)에서 수행되어야 하는지를 잘 알 것이다.
단계(S2)에서, 전송 채널에 할당되는(전송 채널에 의해 전송되는) 비트의 수가 결정된다. 보다 많은 수의 비트가 할당된 전송 채널이 path_b로 설정되고, 보다 적은 수의 비트가 할당된 전송 채널이 path_a로 설정된다.
단계(S4)에서, 전송 채널 path_a에 할당된 비트의 수가 0인지가 판정된다. '예'인 경우, 단계(S8)에서 path_b에 할당된 비트의 수에 의해 주어지는 입력 비트 스트림으로부터의 연속 비트의 수가 path_b에 할당된다. '아니오'인 경우, 프로세스는 단계(S10)로 진행한다.
단계(S10)에서, 전송 채널 path_b 및 전송 채널 path_a에 할당된 비트의 비율이 결정된다.
단계(S12) 및 단계(S14)에서, 복수의 전송 채널에 의해 전송되는 비트의 수가 얻어지고, 변수 n, a_index 및 b_index가 1로 설정된다.
단계(S16)에서, 변수 n이 복수의 전송 채널에 할당된 비트의 총수보다 큰지가 판정된다. '예'인 경우, 모든 비트가 다중 반송파 심볼에 대해 할당되고, 알고리즘이 종료된다. '아니오'인 경우, 알고리즘은 단계(S18)로 진행한다.
단계(S18)에서, 하기의 부등식
Figure 112011074684713-pct00001
이 평가된다. 두번째 항 "ratio/2"이 생략되거나 다른 상수로 대체될 수 있다. 여기서 상수는 알고리즘 동안에 변수 n에 독립적이고 변하지 않음을 의미한다. 부등식이 성립하는 경우, 알고리즘은 단계(S20)로 진행한다. 부등식이 성립하지 않는 경우, 알고리즘은 단계(S26)로 진행한다.
단계(S20)에서, 전송 채널 path_b 상에 여전히 미할당된 비트가 있는지가 판정된다. '예'인 경우, 단계(S22)에서 입력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_b에 할당되고 변수 b_index가 1만큼 증가되며, 알고리즘은 단계(S30)로 진행한다. '아니오'인 경우, 알고리즘은 단계(S24)로 진행한다.
단계(S24)에서, 입력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_a에 할당되고 변수 a_index가 1만큼 증가되며, 알고리즘은 단계(S30)로 진행한다.
단계(S26)에서, 전송 채널 path_A 상에 여전히 미할당된 비트가 있는지가 판정된다. '예'인 경우, 단계(S24)에서, 입력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_a에 할당되고 변수 a_index가 1만큼 증가되며, 알고리즘은 단계(S30)로 진행한다. '아니오'인 경우, 알고리즘은 단계(S28)로 진행한다.
단계(S28)에서, 입력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_b에 할당되고 변수 b_index가 1만큼 증가된다. 알고리즘은 단계(S30)로 진행한다.
단계(S30)에서, 변수 n은 1만큼 증가되고, 알고리즘은 단계(S16)로 되돌아간다.
이에 따라, 송신기(1)에 의해 동작되는 알고리즘에 대한 설명이 끝났다. 수신기(2)에서 실행될 때, 단계(S4, S22, S24, S28)는 다음과 같은 형태를 취한다:
단계(S4)에서, 전송 채널 path_a에 할당된 비트의 수가 0인지가 판정된다. '예'인 경우, 전송 채널 path_b 상으로 수신되는 비트 스트림에 의해 출력 비트 스트림이 주어진다. '아니오'인 경우, 프로세스는 단계(S10)로 진행한다.
단계(S22)에서, 출력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_b로부터 얻어지고(출력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_b의 그 다음 미할당된 비트에 의해 주어지고), 변수 b_index가 1만큼 증가되며, 알고리즘은 단계(S30)로 진행한다.
단계(S24)에서, 출력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_a로부터 얻어지고(출력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_a의 그 다음 미할당된 비트에 의해 주어지고), 변수 a_index가 1만큼 증가되며, 알고리즘은 단계(S30)로 진행한다.
단계(S28)에서, 출력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_b로부터 얻어지고(출력 비트 스트림의 제n 비트가 전송 채널 path_b의 그 다음 미할당된 비트에 의해 주어지고), 변수 b_index가 1만큼 증가되며, 알고리즘은 단계(S30)로 진행한다.
송신기(1) 및 수신기(2)에 대해 동일한 단계가 2번 수행될 필요가 없다는 것은 명백하다. 계산 복잡도를 감소시키기 위해 결과 및 중간 데이터가 송신기(1)와 수신기(2) 사이에서 공유(전송)될 수 있다.
이 알고리즘에 의해 획득된 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱의 일례가 도 6 및 도 7에 나타내어져 있다.
도 6은, 전송 채널 path_b 및 전송 채널 path_a에 할당된 비트의 비율이 3(즉, ratio=3)인 경우, 입력/출력 비트 스트림, 전송 채널 path_b에 대응하는 분할된 비트스트림, 전송 채널 path_a에 대응하는 분할된 비트 스트림, 및 분할된 비트 스트림의 비트로 표현되는 입력/출력 비트 스트림을 나타내고 있다. 입력 비트 스트림은 비트 시퀀스 N1, N2, N3,...에 의해 주어진다. 전송 채널 path_a에 대응하는 분할된 비트 스트림은 비트 시퀀스 A1, A2, A3,...에 의해 주어진다. 전송 채널 path_b에 대응하는 분할된 비트 스트림은 비트 시퀀스 B1, B2, B3,...에 의해 주어진다. path_b의 분할된 비트 스트림의 제1, 제2 및 제3 비트 B1, B2 및 B3는 입력 비트 스트림의 제1, 제2 및 제4 비트 N1, N2 및 N4에 의해 주어진다. 그에 대응하여, 출력 비트 스트림의 처음 4 비트 N1 내지 N4는 각각 비트 B1, B2, A1 및 B3에 의해 주어진다. 할당 패턴 BBAB(BABB, ABBB와 동등함)이 매 4 비트마다 반복된다. path_b의 제1 부반송파가 16-QAM 변조되는 일례에서, 비트 N1, N2, N4 및 N5는 16-QAM 변조된 데이터 심볼("제1 데이터 심볼")에 매핑된다. 비트 N3가 제1 데이터 심볼로 표현된 비트의 일부가 아니기 때문에, 제1 데이터 심볼은 입력/출력 비트 스트림의 비트의 비연속적 배열(비연속적 시퀀스)을 나타낸다. path_a의 제1 부반송파가 QPSK 변조되는 일례에서, 비트 N3 및 N7은 QPSK 변조된 심볼("제2 데이터 심볼")에 매핑된다. 비트 N4 내지 N6가 제2 데이터 심볼로 표현된 비트의 일부가 아니기 때문에, 제2 데이터 심볼은 입력/출력 비트 스트림으로부터의 비트의 비연속적 배열(비연속적 시퀀스)을 나타낸다. 물론, 분할된 비트 스트림은, 상기한 바와 같이, 병렬로 처리(예를 들어, 매핑)된다. 도 6이 상이한 전송 채널의 비트 사이에 순서(예를 들어, 시간 순서)가 있는 것처럼 이해되어서는 안된다(예를 들어, 비트 A1이 데이터 심볼에 매핑되기 전에 비트 B2가 데이터 심볼에 매핑된다는 것을 암시하지 않는다). 도 6의 수평 방향은 단지 각자의 스트림 내에서의 순서를 나타낼 뿐이다.
도 7은 할당의 비율이 3/2인 경우에 도 6과 동일한 표현으로 동일한 비트 스트림을 나타낸 것이다. 이 경우에, 할당 패턴 BABBA(ABBAB, BBABA, BABAB, ABABB와 동등함)이 매 5비트마다 반복된다는 것을 알 수 있다.
도 6 및 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 입력/출력 비트 스트림이 전송 채널 path_b 및 path_a의 분할된 비트 스트림의 비트로 표현될 때, 분할된 비트 스트림의 비트가 입력/출력 비트 스트림 내에 균등하게 분산(균등하게 분포, 균일하게 분포)된다. 주어진 분할된 비트 스트림의 비트의 과도한 누적이 입력/출력 비트 스트림에서 일어나지 않는다. 따라서, 입력/출력 비트 스트림의 연속 비트가 전송 채널들로 최대한 분산된다. 이것은 데이터 전송의 신뢰성을 향상시키고, (전방) 오류 정정 및/또는 오류 검출 코드의 성공적인 동작을 위한 유리한 조건을 제공한다. 이러한 이유는 수신되는 인코딩된 비트 스트림에서의 버스트 오류의 수 및/또는 버스트 오류의 길이가 감소되기 때문이다.
알 수 있는 바와 같이, 입력/출력 비트 스트림은, 분할된 비트 스트림의 비트로 표현될 때, 적어도 2개의 섹션(예를 들어, ratio=3의 경우에 A1B3B4B5 및 A2B6B7B8 또는 ratio =3/2의 경우에 B1A1 및 B2B3A2)을 포함하는 구조로 되어 있고, 각각의 섹션은 적어도 2개의 비트 그룹을 포함하며, 적어도 2개의 비트 그룹의 각각의 그룹은 분할된 비트 스트림들 중 다른 분할된 비트 스트림으로 디멀티플렉싱된다 (예를 들어, ratio=3인 경우에 path_a로 멀티플렉싱되는 A1, path_a로 멀티플렉싱되는 B3B4B5 또는 path_b로 멀티플렉싱되는 B1 및 path_a로 멀티플렉싱되는 A1). 이들 일례에서와 같이, 그룹의 수가 유익하게도 전송 채널의 수와 동일하다.
알 수 있는 바와 같이, 입력/출력 비트 스트림은, 분할된 비트 스트림의 비트로 표현될 때, 적어도 2개의 섹션을 포함하는 구조로 되어 있고 (예를 들어, ratio=3인 경우에 B1B2A1B3 및 B4B5A2B6 또는 ratio=3/2인 경우에 B1A1B2B3A2 및 B4A3B5B6A4), 그로써 각각의 섹션은 입력/출력 비트 스트림에 포함되어 있는 분할된 비트 스트림의 비트의 비율(비)과 동일한 비율(비)로 분할된 비트 스트림의 비트를 포함한다. 알고리즘이 일반적으로 이러한 구조를 생성하지만, 이러한 구조가 수학적 불가능성(mathematical impossibility)으로 인해 실시가능하지 않은 할당의 비율이 존재한다. 이 경우에, 알고리즘은 입력/출력 비트 스트림과 동일한 비율로 분할된 비트 스트림의 비트를 포함하는 섹션을 단지 하나만 생성한다. 이 하나의 구조가 입력/출력 스트림 자체이다.
도 8 및 도 9는 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱이 심볼 레벨에서 수행되는, 제2 대안의 실시예에 따른 송신기(1)의 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6) 및 수신기(2)의 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)을 나타낸 것이다.
데이터 심볼 레벨에서 동작할 때, 디멀티플렉싱 및 멀티플렉싱의 복잡도가 크게 감소될 수 있다. 이것을 달성하기 위해, 모든 전송 경로 상의 모든 부반송파에 대해 입력 데이터 스트림의 비트를 데이터 심볼에 순차적으로 매핑하도록 모든 전송 채널 전체에 대해 충분한 처리율을 갖는 심볼 매퍼(10)(예를 들어, QAM 변조기)가 제공된다. 획득된 데이터 심볼이 이어서 디멀티플렉서(9)에 의해 적어도 2개의 전송 채널로 디멀티플렉싱된다.
일부 실시예에서, 데이터 처리율을 조정하기 위해 심볼 매퍼(10)로부터 인코더(5)로의 피드백 제어 신호가 제공될 수 있다[예를 들어, 심볼 매퍼는 필요한 비트 수를 인코더(5)에 요청한다].
심볼 매퍼(10)는 상이한 전송 채널의 부반송파를, 예를 들어, 블록별 방식으로, 순차적 방식으로 또는 의사 랜덤한 방식으로 매핑할 수 있다.
블록별 방식에서, 심볼 매퍼(10)는 먼저 제1 전송 채널의 모든 부반송파를 매핑하고, 이어서 제2 전송 채널의 모든 부반송파를 매핑하며, 이어서 제3 전송 채널의 모든 부반송파를 매핑하고, 모든 전송 채널의 모든 부반송파가 매핑(예를 들어, QAM 변조)될 때까지 이하 마찬가지로 매핑한다.
순차적 방식에서, 심볼 매퍼(10)는 먼저 모든 경로에 대한 제1 부반송파를 매핑하고, 이어서 모든 경로에 대한 제2 부반송파를 매핑하며, 이어서 모든 경로에 대해 제3 부반송파를 매핑하고, 모든 경로의 모든 부반송파가 매핑(예를 들어, QAM 변조)될 때까지 이하 마찬가지로 매핑한다.
부반송파가 보통 물리적 특성(예를 들어, OFDM 부반송파의 주파수, 반송파 웨이블릿의 대역폭)에 따라 정렬된다는 것을 잘 알 것이다. 이 자연적 순서는 부반송파가 블록별 방식으로 그리고 순차적 방식으로 매핑되는 순서이다. 물론, 각각의 부반송파는 각각의 전송 채널 상에 한번씩 표현되고, 부반송파와 전송 채널의 조합의 블록별 및 순차적인 자연적 순서가 있다. 블록별 자연적 순서에서, 부반송파와 전송 채널의 조합은 먼저 전송 채널에 따라 그룹화되고 이어서 각각의 그룹 내에서 부반송파 자연적 순서에 따라 그룹화된다. 순차적인 자연적 순서에서, 부반송파와 전송 채널의 조합은 먼저 부반송파의 자연적 순서에 따라 그룹화되고 이어서 각각의 그룹 내에서 전송 채널에 따라 그룹화된다.
의사 랜덤한 방식에서, 심볼 매퍼(10)는 의사 랜덤 시퀀스에 따라 모든 전송 채널의 부반송파를 매핑(예를 들어, QAM 변조)한다. 전송 채널의 수가 t이고 부반송파의 수가 c일 때, 시퀀스의 길이는 t*c이다. 각각의 전송 채널의 각각의 부반송파에 대해, 연관되어 있는 의사 랜덤 시퀀스의 숫자가 있다. 랜덤 시퀀스의 k번째 숫자는 어느 부반송파 및 전송 채널 조합이 자연적 순서에 따라 k번째 단계에서 매핑될 것인지를 나타낸다. 환언하면, 의사 랜덤 시퀀스는 (t*c)번째까지 순차적으로, 즉 첫번째로, 두번째로,..., k번째로 판독될 것이고, 이와 동시에, 들어오는 비트스트림이 의사 랜덤 시퀀스에 의해 정의된 인덱스를 사용하여 부반송파에 할당될 것이다. 시퀀스의 k번째 숫자가 j일 때, 현재 비트가 자연적 순서에 따라 부반송파와 전송 채널의 j번째 조합에 매핑될 것이다. 예를 들어, j = 1일 때, 입력 비트 스트림의 현재 비트가 j번째 부반송파와 전송 채널의 조합에서 전송될 것이다. 의사 랜덤 시퀀스는, 예를 들어, 메모리(14)에 저장될 수 있다. 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6)은 이어서 메모리(14)로부터 시퀀스를 판독하고 대응하는 재정렬(반송파 인덱스 재정렬)을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6) 및 프리코더(18)는 협업하여 재정렬을 수행할 수 있다. 이 경우에, 프리코더(18)는 의사 랜덤 시퀀스에 기초하여 동작한다. 노치형 반송파(notched carrier)(즉, 예를 들어, 채널 조건이 나쁘기 때문에 어떤 정보도 전송되지 않는 반송파)의 경우, 재정렬이 영향을 받지 않은 채로 있는데, 그 이유는 노치 정보(notch information)가 성상 정보에 이미 포함되어 있기 때문이다.
다시 말하지만, 수신기(2)의 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)은 원래의 비트 시퀀스를 복원하기 위해 필요한 동작을 수행한다[즉, 송신기(1)의 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6)의 동작을 정반대로 한다]. 이 효과를 위해, 도 9에 나타낸 바와 같이, 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)은, 예를 들어, 심볼 레벨에서 동작하는 멀티플렉서(43) 및 하나의 심볼 디매퍼(40)를 포함할 수 있다. 멀티플렉서(43)는 적어도 2개의 전송 채널 상으로 수신되는 심볼을 단일 심볼 스트림으로 멀티플렉싱하고 이를 심볼 디매퍼(40)에 제공한다. 심볼 디매퍼(예를 들어, QAM 복조기)(40)는 모든 전송 채널 전체에 대해 충분한 처리율을 가지고, 모든 전송 채널 상의 모든 부반송파를 순차적으로 디매핑(예를 들어, QAM 복조)함으로써 출력 비트 스트림을 발생한다. 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)은, 예를 들어, 상기한 블록별 방식, 순차적 방식 및 의사 랜덤한 방식의 원리에 따라 동작할 수 있다. 의사 랜덤한 방식의 경우에, 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38)은 메모리(44)에 저장된 의사 랜덤 시퀀스를 판독하고 수신된 데이터 심볼의 대응하는 재정렬을 수행할 수 있으며, 따라서 원래의 입력 비트 스트림이 복원될 수 있다. 일부 실시예에서, 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛(38) 및 MIMO 디코더(35)는 협업하여 재정렬을 수행할 수 있다. 이 경우에, 디코더(35)는 의사 랜덤 시퀀스에 기초하여 동작한다.
의사 랜덤 시퀀스는 고정되어 있을 수 있거나, 상이한 다중 반송파 심볼(예를 들어, OFDM 심볼)에 대해 상이할 수 있다. 의사 랜덤 시퀀스가 고정되어 있을 때, 부반송파 및 전송 채널의 대응하는 순서가 송신기(1) 및 수신기(2)에 하드코딩될 수 있고, 이는 장치의 복잡도를 감소시킨다.
의사 랜덤 시퀀스에 따른 반송파 재정렬은 데이터 전송의 견고성을 향상시키고 오류 정정 및/또는 검출 코드의 성공적인 동작을 위한 바람직하나 조건을 제공한다.
디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛(6)과 프리코더(18) 사이에, 부가의 인터리버(interleaver)(도시 생략)가 제공될 수 있다. 인터리버는, 예를 들어, 동일한 성상을 갖는 모든 또는 적어도 일부 부반송파 및 전송 채널 사이에서 정보를 스크램블링(교환)할 수 있다. 이것은 데이터 전송의 견고성을 추가로 향상시킨다.
데이터 심볼 레벨에서의 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱은 비트 레벨에서의 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱과 비교하여 디멀티플렉서/멀티플렉서의 복잡도를 감소시킨다. 데이터 심볼 레벨의 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱의 가장 복잡한 경우에도, 여전히 반송파 인덱스 재정렬 알고리즘만이 상기한 바와 같이 적용되면 된다. 게다가, 이상에서 나타낸 바와 같이, 심볼 레벨 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱의 경우에 하나의 심볼 매퍼 및 하나의 심볼 디매퍼가 이용될 수 있으며, 이는 송신기(1) 및 수신기(2)의 복잡도를 추가적으로 감소시킨다.
주목할 점은, 제2 대안의 실시예에 의해 획득되는 것과 같은 동일한 전송 신호가 또한 도 3 및 도 4에 도시된 제1 대안의 실시예의 구조를 사용하여 획득될 수 있다는 것이다. 이것이 가능한 이유는 제1 대안의 실시예의 구조가 심볼 레벨 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱을 수행하는 제2 대안의 실시예의 구조보다 더 세분화된(즉, 비트 레벨) 비트-디멀티플렉싱/멀티플렉싱을 수행할 수 있기 때문이다. 따라서, 또한 도 3의 구조를 갖는 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 유닛과 도 4의 구조를 갖는 심볼 디매퍼 및 멀티플렉서 유닛은 전술한 블록별 방식, 순차적 방식 및 의사 랜덤한 방식의 원리에 따라 동작할 수 있다. 그렇지만, 이 경우에, 복잡도의 감소라는 기술한 이점이 완전히 달성되는 것은 아니다. 또한, 일부 실시예에서, 데이터 처리율을 조정하기 위해 각각의 심볼 매퍼(10-1 내지 10-n) 및 디멀티플렉서(8)로부터 인코더(5)로의 피드백 제어 신호가 필요할 것이다.
하나의 인코더(5) 대신에, 또한 복수의 (오류 정정 및/또는 검출 코드) 인코더(각각의 전송 채널에 대해 하나씩)가 디멀티플렉서 및 매퍼 유닛(6)과 프리코더(18) 사이에 제공될 수 있다. 이 경우에, 복수의 (오류 정정 및/또는 검출 코드) 디코더(각각의 전송 채널에 대해 하나의 디코더)가 검출기(36)와 멀티플렉서 및 디매퍼 유닛(38) 사이에 제공될 수 있다.
하나의 인코더(5) 대신에, 또한 복수의 (오류 정정 및/또는 검출 코드) 인코더(각각의 전송 채널에 대해 하나씩)가 디멀티플렉서(8)와 심볼 매퍼(10-1 내지 10-n) 사이에 제공될 수 있다. 이 경우에, 복수의 (오류 정정 및/또는 검출 코드) 디코더(각각의 전송 채널에 대해 하나의 디코더)가 심볼 디매퍼(40-1 내지 40-n)와 멀티플렉서(42) 사이에 제공될 수 있다.
채널 추정이 수신기측에서 수행되는 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명이 이것으로 제한되지 않으며, 채널 추정이 또한 (예를 들어, 대칭 MIMO 채널의 경우에) 송신기측에서 수행될 수 있다.

Claims (15)

  1. 다중 반송파 MIMO 송신기로서,
    입력 비트 스트림을 수신하고 복수의 심볼 스트림을 발생하도록 구성된 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 회로(demultiplexer and symbol mapper circuitry) - 각각의 심볼 스트림은 상이한 전송 채널과 연관되어 있고 복수의 데이터 심볼을 포함하며, 각각의 데이터 심볼은 상이한 반송파에 속함 -,
    상기 심볼 스트림에 기초하여 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호를 발생하는 하나 이상의 다중 반송파 변조기(multicarrier modulator), 및
    전력 전송 시스템에 포함되는 도체를 통해 상기 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호 중 하나 이상을 전송하도록 각각 구성된 적어도 2개의 PLC(power line communication) 전송 포트(transmit port)를 포함하고,
    각각의 전송 채널의 데이터 처리 속도(data throughput rate)가 개별적으로 변하고,
    상기 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 회로가, 상기 입력 비트 스트림을 복수의 분할된 비트 스트림으로 분할하고, 상기 분할된 비트 스트림들 중 상이한 분할된 비트 스트림에 기초하여 각각의 심볼 스트림을 발생하도록 구성되어 있고,
    상기 입력 비트 스트림이 적어도 2개의 섹션을 포함하고, 각각의 섹션이 적어도 2개의 비트 그룹을 포함하며, 상기 적어도 2개의 비트 그룹의 각 그룹이 상기 분할된 비트 스트림들 중 다른 분할된 비트 스트림으로 디멀티플렉싱되고 하나 이상의 연속 비트에 의해 주어지는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 데이터 심볼이 상기 입력 비트 스트림으로부터의 비트의 비연속적 배열을 나타내는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 전송 채널이 각자의 전송 채널의 데이터 처리 속도를 나타내는 비트의 수를 할당하고, 상기 입력 비트 스트림을 상기 복수의 분할된 비트 스트림으로 분할하는 것은, 상기 전송 채널에 할당된 비트의 수에 기초하거나, 상기 전송 채널에 할당된 비트의 수의 하나 이상의 비율에 기초하거나, 또는 이 둘 모두에 기초하는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 분할된 비트 스트림의 비트가 상기 입력 비트 스트림 내에 균등하게 분포되어 있는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 데이터 심볼이 상기 입력 비트 스트림으로부터의 연속적인 비트 시퀀스를 나타내는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 회로가, 상기 입력 비트 스트림의 비트를 상기 데이터 심볼에 매핑하고, 상기 데이터 심볼을 상기 복수의 심볼 스트림으로 디멀티플렉싱하도록 구성되어 있는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  7. 제5항에 있어서, 심볼 스트림의 모든 데이터 심볼의 그룹이 상기 입력 비트 스트림으로부터의 연속적인 비트 시퀀스를 나타내는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  8. 제5항에 있어서, 상기 전송 채널의 대응하는 부반송파의 모든 데이터 심볼의 그룹이 상기 입력 비트 스트림으로부터의 연속적인 비트 시퀀스를 나타내는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  9. 제5항에 있어서, 상기 입력 비트 스트림의 연속적인 비트 시퀀스 각각이 의사 랜덤 시퀀스(pseudo random sequence)에 의해 정의되는 특정 전송 채널의 특정 부반송파를 통해 전송되는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  10. 제5항에 있어서, 상기 디멀티플렉서 및 심볼 매퍼 회로가 상기 연속적인 비트 시퀀스를 데이터 심볼에 순차적으로 매핑하도록 구성되어 있는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  11. 제1항에 있어서, 데이터 심볼을 발생하는데 사용되는 성상(constellation)이 적어도 일부 전송 채널 상의 적어도 일부 부반송파에 대하여 구성되어 있는, 다중 반송파 MIMO 송신기.
  12. 다중 반송파 MIMO 송신기에 의해 실행되는 방법으로서,
    입력 비트 스트림을 수신하는 단계,
    복수의 심볼 스트림을 발생하는 단계 - 각각의 심볼 스트림은 상이한 전송 채널과 연관되어 있고 복수의 데이터 심볼을 포함하며, 각각의 데이터 심볼은 상이한 반송파에 속함 -,
    상기 심볼 스트림에 기초하여 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호를 발생하는 단계, 및
    전력 전송 시스템에 포함되는 도체 상에서 상기 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호 중 하나 이상을 적어도 2개의 각자의 PLC 전송 포트를 통해 전송하는 단계를 포함하고,
    각각의 전송 채널의 데이터 처리 속도가 개별적으로 변하고,
    상기 복수의 심볼 스트림을 발생하는 단계는, 상기 입력 비트 스트림을 복수의 분할된 비트 스트림으로 분할하고, 상기 분할된 비트 스트림들 중 상이한 분할된 비트 스트림에 기초하여 각각의 심볼 스트림을 발생하는 것을 포함하고,
    상기 입력 비트 스트림이 적어도 2개의 섹션을 포함하고, 각각의 섹션이 적어도 2개의 비트 그룹을 포함하며, 상기 적어도 2개의 비트 그룹의 각 그룹이 상기 분할된 비트 스트림들 중 다른 분할된 비트 스트림으로 디멀티플렉싱되고 하나 이상의 연속 비트에 의해 주어지는, 다중 반송파 MIMO 송신기에 의해 실행되는 방법.
  13. 다중 반송파 MIMO 송신기에 의해 실행될 때, 상기 다중 반송파 MIMO 송신기가,
    입력 비트 스트림을 수신하고,
    복수의 심볼 스트림을 발생하고 - 각각의 심볼 스트림은 상이한 전송 채널과 연관되어 있고 복수의 데이터 심볼을 포함하며, 각각의 데이터 심볼은 상이한 반송파에 속함 -,
    상기 심볼 스트림에 기초하여 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호를 발생하고,
    전력 전송 시스템에 포함되는 도체 상에서 상기 적어도 2개의 다중 반송파 변조된 신호 중 하나 이상을 적어도 2개의 각자의 PLC 전송 포트를 통해 전송하게 하는 컴퓨터 프로그램 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
    각각의 전송 채널의 데이터 처리 속도가 개별적으로 변하고,
    상기 복수의 심볼 스트림을 발생하는 것은, 상기 입력 비트 스트림을 복수의 분할된 비트 스트림으로 분할하고, 상기 분할된 비트 스트림들 중 상이한 분할된 비트 스트림에 기초하여 각각의 심볼 스트림을 발생하는 것을 포함하고,
    상기 입력 비트 스트림이 적어도 2개의 섹션을 포함하고, 각각의 섹션이 적어도 2개의 비트 그룹을 포함하며, 상기 적어도 2개의 비트 그룹의 각 그룹이 상기 분할된 비트 스트림들 중 다른 분할된 비트 스트림으로 디멀티플렉싱되고 하나 이상의 연속 비트에 의해 주어지는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  14. 삭제
  15. 삭제
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