KR101873121B1 - 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치 및 방법 - Google Patents

다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치 및 방법이 개시된다. 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치는, 송신 데이터를 CRC 인코딩하는 CRC 인코더, CRC 인코딩된 송신 데이터를 8개의 심볼로 분리하는 디먹스, 8개의 심볼 중 제1 내지 제4 심볼을 제1 계층 및 제2 계층으로 그룹핑하고, 그룹핑된 제1 계층 및 제2 계층의 심볼을 부호화한 후, 제1 계층 및 제2 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 제1 다중계층 시공간 블록부호를 출력하는 제1 다중계층 시공간 블록부호화부, 8개의 심볼 중 제5 내지 제8 심볼을 제3 계층 및 제4 계층으로 그룹핑하고, 그룹핑된 제3 계층 및 제4 계층의 심볼을 부호화한 후, 제3 계층 및 제4 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 제2 다중계층 시공간 블록부호를 출력하는 제2 다중계층 시공간 블록부호화부 및 수신단으로부터 전송된 피드백 신호를 수신하고, 수신된 피드백 신호에 따라 송신 데이터가 재전송되도록 제1 다중계층 시공간 블록부호화부 및 제2 다중계층 시공간 블록부호화부를 제어하는 스케줄러를 포함한다.

Description

다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치 및 방법{Apparatus and method for Multi Strata Space Time Block Code ARQ(Automatic Repeat Request) based on MIMO(Multi Input Multi Output)}
본 발명은 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
다중계층 시공간 블록부호(MSSTC: Multi Strata Space Time Block Code)는 다수의 독립된 직교 시공간 블록부호(OSTBC: Orthogonal Space Time Block code)를 결합하여 전송시킴으로써, 높은 데이터 수신율을 얻는데 목적을 둔다.
한편, 자동 재전송(ARQ: Automatic Repeat Request) 기법은 통신 시스템에서 전송 데이터의 오류가 발생 시, 데이터를 수신단으로 재전송함으로써, 통신 시스템의 신뢰도를 향상시키는 기법이다.
송신 안테나의 개수가 4개인 경우에 QOSTBC(Quasi Orthogonal Space Time Block Code)를 구조를 이용하여 전송하는 MDC-QOSTBC 기법이 있으며, MIMO(Multi Input Multi Output) 환경에서 매 전송 시의 전력과 위상을 할당함으로써, 높은 수신율과 블록 오류율 성능을 얻고자 하는 MSSTC MIMO-ARQ 기법이 있다.
MDC-QOSTBC기법의 경우, 매 재전송 시 마다 수신단에서 다른 형태의 검출 기법을 이용해야 하므로, 수신단의 검출 복잡도가 매우 복잡한 형태를 나타내며, 이전에 검출한 결과를 계속 저장하기 위한 장치 또한 필요하므로, 대용량 데이터 통신에 있어서 불편한 문제점이 있다.
그리고, 종래의 MSSTC MIMO-ARQ 기법의 경우, 2ⅹNr MIMO 환경에 국한되어 발명된 기법이기 때문에, 다수의 송신 안테나를 갖는 통신 시스템 환경에 적용하기에 어려움이 따르고 이에 따른 자원 할당 규칙이 없다는 문제점이 있다. 즉, 다수의 송신안테나를 갖는 MIMO-ARQ 환경에서 높은 데이터 수신율과 낮은 오류율을 갖는 MSSTC 자동 재전송 기법은 아직 연구된 바가 없다.
본 발명은 재전송 통신 시스템의 수신단에서 낮은 복잡도를 가지면서 높은 오류율 성능을 가지고, 송신단에서 매 재전송 시 마다 전력과 위상을 할당함으로써 다수의 다중계층 시공간 블록부호(MSSTC: Multi Strata Space Time Block Code) 간의 간섭을 완화시키며, 다수의 다중계층 시공간 블록부호 각각을 다수의 송신 안테나를 통해 전송하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 4개의 송신 안테나를 가지는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호(MSSTC: Multi Strata Space Time Block Code) 재전송(ARQ: Automatic Repeat Request) 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치는, 송신 데이터를 CRC 인코딩하는 CRC 인코더, 상기 CRC 인코딩된 송신 데이터를 8개의 심볼로 분리하는 디먹스, 상기 8개의 심볼 중 제1 내지 제4 심볼을 제1 계층 및 제2 계층으로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 제1 계층 및 제2 계층의 심볼을 부호화한 후, 제1 계층 및 제2 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 제1 다중계층 시공간 블록부호를 출력하는 제1 다중계층 시공간 블록부호화부, 상기 8개의 심볼 중 제5 내지 제8 심볼을 제3 계층 및 제4 계층으로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 제3 계층 및 제4 계층의 심볼을 부호화한 후, 제3 계층 및 제4 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 제2 다중계층 시공간 블록부호를 출력하는 제2 다중계층 시공간 블록부호화부 및 수신단으로부터 전송된 피드백 신호를 수신하고, 상기 수신된 피드백 신호에 따라 상기 송신 데이터가 재전송되도록 상기 제1 다중계층 시공간 블록부호화부 및 상기 제2 다중계층 시공간 블록부호화부를 제어하는 스케줄러를 포함하되, 상기 제1 다중계층 시공간 블록부호로 구성되는 제1 코드워드 및 상기 제2 다중계층 시공간 블록부호로 구성되는 제2 코드워드 각각 대응되는 한 쌍의 송신 안테나를 통해 전송된다.
상기 8개의 심볼은 두 개씩 묶여 총 4개의 직교 시공간 블록부호(OSTBC: Orthogonal Space Time Block Code)(C1, C2, C3, C4)가 다음과 같이 생성된다.
Figure 112016116281910-pat00001
Figure 112016116281910-pat00002
Figure 112016116281910-pat00003
Figure 112016116281910-pat00004
상기 4개의 직교 시공간 블록부호는 두 개씩 중첩되어 두 개의 다중계층 시공간 블록부호가 형성되며, i번째 전송 시의 송신 코드워드 행렬(
Figure 112016116281910-pat00005
)은 다음의 수학식으로 나타난다.
Figure 112016116281910-pat00006
여기서, pl, i와 θl, i는 i번째 전송 시 각 계층에 할당된 전력과 위상을 나타내며,
Figure 112016116281910-pat00007
,
Figure 112016116281910-pat00008
,
Figure 112016116281910-pat00009
,
Figure 112016116281910-pat00010
는 송신 코드워드 행렬의 각 계층을 나타내고, 상기 4개의 송신 안테나 각각을 통해 전송됨
상기 전력과 위상은 매 전송 시 마다 할당된다.
상기 전력은 초기 전송 시에 최소 코딩 이득 거리(CGD: Coding Gain Distance)를 최대화하는 최적 전력 할당 비율에 따라 할당되며, 최적 전력 할당 비율은 하기 수학식을 이용하여 산출된다.
Figure 112016116281910-pat00011
Figure 112016116281910-pat00012
여기서, 최소 코딩 이득 거리
Figure 112016116281910-pat00013
Figure 112016116281910-pat00014
상기 i=1인 경우에 p1,1:p2,1:p3,1:p4,1=p1,1 opt:p2,1 opt:p3,1 opt:p4,1 opt, 상기 i=2인 경우에 p1,2:p2,2:p3,2:p4,2= p2,1:p1,1:p4,1:p3,1, 상기 i>2인 경우에 p1,i:p2,i:p3,i:p4,i=1:1:1:1의 비율로 상기 전력이 할당된다.
상기 최적 전력 할당 비율은 p1, 1 opt:p2 ,1 opt:p3 ,1 opt:p4 ,1 opt=4:1:4:1이다.
상기 위상은, 초기 전송 시에는 θ2=θ4=π/2로 할당되고, 이후 전송 시에는 중첩된 계층의 간섭 영향을 최소화하기 위하여, 수신단으로부터 수신된 이전 전송의 간섭 신호의 부호에 따라 간섭 신호가 음수일 경우, π/2로 할당되고, 간섭 신호가 양수일 경우, -π/2로 할당된다.
상기 수신단은 수신 신호에 대하여 real-valued representation과 MIMO MRC(Maximal ratio combining)를 수행한 후, 각 계층별 수신 신호의 SNR 크기에 따라 순차적으로 MMSE-OSIC(Minimum Mean Squared Error - Ordered Successive Interference Cancellation)를 수행하여 각 계층의 신호를 검출한다.
상기 수신단은 모든 심볼을 검출한 후에 CRC 체크를 통해 오류가 확인되는 경우, 상기 피드백 신호로서 NACK를 전송함으로써, 재전송을 요청한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 4개의 송신 안테나를 가지는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호(MSSTC: Multi Strata Space Time Block Code) 재전송(ARQ: Automatic Repeat Request) 장치가 수행하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 방법은, 송신 데이터를 CRC 인코딩하는 단계, 상기 CRC 인코딩된 송신 데이터를 8개의 심볼로 분리하는 단계, 상기 8개의 심볼을 제1 계층, 제2 계층, 제3 계층 및 제4 계층으로 그룹핑하는 단계, 상기 그룹핑된 제1 계층 내지 제4 계층의 심볼을 부호화하는 단계, 상기 제1 계층 내지 제4 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 다중계층 시공간 블록부호를 생성하는 단계, 수신단으로부터 전송된 피드백 신호를 수신하는 단계 및 상기 수신된 피드백 신호에 따라 상기 송신 데이터가 재전송되도록 제어하는 단계를 포함하되, 상기 다중계층 시공간 블록부호로 구성되는 코드워드는 대응되는 한 쌍의 송신 안테나를 통해 전송된다.
본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치 및 방법은, 재전송 통신 시스템의 수신단에서 낮은 복잡도를 가지면서 높은 오류율 성능을 가지고, 송신단에서 매 재전송 시 마다 전력과 위상을 할당함으로써 다수의 다중계층 시공간 블록부호(MSSTC: Multi Strata Space Time Block Code) 간의 간섭을 완화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수신단을 나타낸 도면.
도 3은 4ⅹ2 다중안테나 재전송 환경에서 다양한 재전송 기법들의 블록 오류율 성능을 나타낸 도면.
도 4는 도 3은 4ⅹ4 다중안테나 재전송 환경에서 다양한 재전송 기법들의 블록 오류율 성능을 나타낸 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치의 구성을 개략적으로 예시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수신단을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 인코더(110), 디먹스(120), 제1 다중계층 시공간 블록부호화부(130), 제2 다중계층 시공간 블록부호화부(140), 스케줄러(150) 및 복수의 송신 안테나(160)를 포함한다.
CRC 인코더(110)는 송신 데이터를 CRC 인코딩한다.
디먹스(120)는 CRC 인코딩된 송신 데이터를 복수의 심볼로 분리한다.
제1 다중계층 시공간 블록부호화부(130)는 디먹스(120)로부터 입력된 복수의 심볼을 제1 계층 및 제2 계층으로 그룹핑하고, 그룹핑된 제1 계층 및 제2 계층의 심볼을 부호화한 후, 제1 계층 및 제2 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 제1 다중계층 시공간 블록부호를 출력한다.
제2 다중계층 시공간 블록부호화부(140)는 디먹스(120)로부터 입력된 복수의 심볼을 제3 계층 및 제4 계층으로 그룹핑하고, 그룹핑된 제3 계층 및 제4 계층의 심볼을 부호화한 후, 제3 계층 및 제4 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 제2 다중계층 시공간 블록부호를 출력한다.
본 발명의 실시예에 따른 제1 다중계층 시공간 블록부호화부(130) 및 제2 다중계층 시공간 블록부호화부(140)는, 제1 계층 및 제2 계층의 심볼과 제3 계층 및 제4 계층의 심볼을 직교 시공간 블록부호(OSTBC: Orthogonal Space Time Block Code)로 부호화하는 OSTBC 인코더(131, 132, 141, 142), 버퍼(133, 134, 143, 144) 및 부호화된 제1 계층 내지 제4 계층의 전력 및 위상을 할당하는 컨트롤러(Phase & Power Controller, 135, 145)를 포함한다.
스케줄러(150)는 수신단으로부터 전송된 피드백 신호를 수신하고, 수신된 피드백 신호에 따라 송신 데이터가 재전송되도록 컨트롤러(135, 145)를 제어한다.
제1 다중계층 시공간 블록부호로 구성되는 제1 코드워드 및 제2 다중계층 시공간 블록부호로 구성되는 제2 코드워드 각각 대응되는 한 쌍의 송신 안테나(160)를 통해 전송된다.
본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치는, 다수의 안테나 구성을 위하여, 총 4개의 송신 안테나를 가지는 MSSTC 4ⅹNr MIMO-ARQ 기법의 송신단이라고 가정하며, 여기서, Nr은 수신단의 수신 안테나의 개수이다.
송신 데이터는 CRC 인코딩된 후, 총 8개의 심볼로 분리되고, 분리된 8개의 심볼은 두 개씩 묶여 총 4개의 직교 시공간 블록부호(
Figure 112016116281910-pat00015
)가 생성된다. 생성된 4개의 직교 시공간 블록부호는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112016116281910-pat00016
Figure 112016116281910-pat00017
Figure 112016116281910-pat00018
Figure 112016116281910-pat00019
이와 같이 생성된 4개의 직교 시공간 블록부호가 두 개씩 중첩되어 두 개의 다중계층 시공간 블록부호가 형성되며, 형성된 두 개의 다중계층 시공간 블록부호는 각각 4개의 송신 안테나 중 할당된 한 쌍의 송신 안테나를 통해 전송된다. 이에 따른 i번째 전송 시의 송신 코드워드 행렬(
Figure 112016116281910-pat00020
)은 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112016116281910-pat00021
여기서,
Figure 112016116281910-pat00022
의 각 행은 해당 송신 데이터를 전송하는 송신 안테나(1행은 제1 안테나와 제2 안테나, 2행은 제3 안테나와 제4 안테나)를 의미하고, 각 열은 시간 슬롯을 의미한다. 즉, 두 개의 시간 슬롯 동안 총 4개의 직교 시공간 블록부호(두 개의 다중계층 시공간 블록부호)가 전송되게 된다.
Figure 112016116281910-pat00023
,
Figure 112016116281910-pat00024
,
Figure 112016116281910-pat00025
,
Figure 112016116281910-pat00026
는 송신 코드워드 행렬의 각 계층을 의미하며, pl, i와 θl, i는 i번째 전송 시 각 계층에 할당된 전력과 위상을 나타낸다. 여기서, 각 계층의 전력과 위상 할당을 통해서 다중계층 시공간 블록부호 각각의 내부에 존재하는 간섭이 제어됨으로써, 수신단에서 데이터 검출 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 할당의 경우, 초기 전송 시에는 θ2=θ4=π/2로 할당되고, 이후 전송 시에는 중첩된 계층의 간섭 영향을 효율적으로 최소화하기 위하여 수신단으로부터 수신된 이전 전송의 간섭 신호의 부호에 따라 적응적으로 π/2 또는 -π/2로 할당된다. 즉, 간섭 신호가 음수일 경우, π/2로 할당되고, 간섭 신호가 양수일 경우, -π/2로 할당된다. 이는 다음과 같은 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112016116281910-pat00027
Figure 112016116281910-pat00028
여기서, β(i)는 i번째 전송 시의 간섭을 나타내며, 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112016116281910-pat00029
Figure 112016116281910-pat00030
Figure 112016116281910-pat00031
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 전력 할당의 경우, 초기 전송 시에 최소 코딩 이득 거리(CGD: Coding Gain Distance)를 최대화하는 최적 전력 할당 비율이 하기 수학식을 이용하여 산출됨으로써, 전력 할당 비율의 최적화가 수행된다.
Figure 112016116281910-pat00032
Figure 112016116281910-pat00033
여기서, 최소 코딩 이득 거리 CGDmin(p1,1:p2,1:p3,1:p4,1)은 하기 수학식과 같다.
Figure 112016116281910-pat00034
Figure 112016116281910-pat00035
이를 통해, 초기 전송 시에 최소 코딩 이득 거리를 최대화시키는 최적의 전력 할당 비율이 획득된 후, 매 전송 시 마다 각 계층에 p1,1:p2,1:p3,1:p4,1= p1,1 opt:p2,1 opt:p3,1 opt:p4,1 opt의 비율로 전력이 할당될 수 있다. 그리고, 두 번째 전송 시에는, 초기 전송 시의 전력 할당 비율과 반대로, p1,2:p2,2:p3,2:p4,2= p2,1:p1,1:p4,1:p3,1의 비율로 전력이 할당될 수 있다. 그리고, 세 번째 및 네 번째 전송 시에는, p1,i:p2,i:p3,i:p4,i=1:1:1:1의 비율로 전력이 할당될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 전력 할당은, i=1인 경우에 p1,1:p2,1:p3,1:p4,1=4:1:4:1, i=2인 경우에 p1,2:p2,2:p3,2:p4,2=1:4:1:4, i>2인 경우에 p1,i:p2,i:p3,i:p4,i=1:1:1:1의 전력 할당 규칙이 적용된다.
채널 상태 정보는 수신단에서만 확인 가능한 것으로 가정하며, 수신단에서 i번째 수신된 신호(Yi)는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112016116281910-pat00036
여기서, Hi는 i번째 전송 시의 채널 이득 행렬을 나타내며, 매 전송시 마다 채널 이득은 변한다고 가정한다. Ni는 i번째 전송 시의 평균이 0이고, 분산이 σ2인 복소 가우시안 잡음 행렬을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 수신된 신호는 real-valued representation과 MIMO MRC(Maximal ratio combining)을 거치게 된다. MIMO MRC를 거친 후의 수신 신호는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112016116281910-pat00037
여기서,
Figure 112016116281910-pat00038
와
Figure 112016116281910-pat00039
는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112016116281910-pat00040
Figure 112016116281910-pat00041
이후, 각 계층별 수신 신호의 SNR 크기에 따라 순차적으로 MMSE-OSIC(Minimum Mean Squared Error - Ordered Successive Interference Cancellation)가 수행됨으로써, 각 계층의 신호가 검출된다. 모든 심볼이 검출된 후에 CRC 체크를 통해 오류가 확인되는 경우, 송신단의 피드백 신호로서 NACK를 전송함으로써, 송신단으로 재전송이 요청된다.
도 3은 4ⅹ2 다중안테나 재전송 환경에서 다양한 재전송 기법들의 블록 오류율 성능을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3은 4ⅹ4 다중안테나 재전송 환경에서 다양한 재전송 기법들의 블록 오류율 성능을 나타낸 도면이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 방법과 다른 재전송 기법들에 대하여, 4ⅹNr 다중 안테나 재전송 환경에서, Nr =2, 4이고, 최대 재전송 횟수가 1회, 2회 및 4회일 때의 블록 오류율을 나타내고 있다. 실험에서, 변조차수는 QPSK가 사용되었으며, quasi-static Rayleigh faded MIMO 채널 환경으로 가정하였다. 그리고, 생성 다항식으로서
Figure 112016116281910-pat00042
를 갖는 ANSI CRC가 사용되었다.
매 전송 시 마다 다양한 수신 검출 기법을 갖는 MDC-QOSTBC의 경우, 초기 전송은 MMSE 검출 기법, 두 번째 전송은 DSTTD(Double space time transmit diversity) 검출 기법, 네 번째 전송은 QOSTBC 검출 기법이 적용되었다.
그리고, 도 3과 도 4에는, 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 방법의 전력 할당과 위상 할당의 효용성 검증을 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 방법의 전력 할당과 위상 할당을 하지 않은 경우에 대해서도 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에서 보여지는 바와 같이, 전송 횟수 및 수신 안테나의 개수에 상관없이, 거의 모든 SNR 영역에서 다른 기법들에 비하여 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 방법의 성능이 더 뛰어남을 확인할 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
110: CRC(Cyclic Redundancy Check) 인코더
120: 디먹스
130: 제1 다중계층 시공간 블록부호화부
140: 제2 다중계층 시공간 블록부호화부
150: 스케줄러
160: 복수의 송신 안테나

Claims (11)

  1. 4개의 송신 안테나를 가지는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호(MSSTC: Multi Strata Space Time Block Code) 재전송(ARQ: Automatic Repeat Request) 장치에 있어서,
    송신 데이터를 CRC 인코딩하는 CRC 인코더;
    상기 CRC 인코딩된 송신 데이터를 8개의 심볼로 분리하는 디먹스;
    상기 8개의 심볼 중 제1 내지 제4 심볼을 제1 계층 및 제2 계층으로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 제1 계층 및 제2 계층의 심볼을 부호화한 후, 제1 계층 및 제2 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 제1 다중계층 시공간 블록부호를 출력하는 제1 다중계층 시공간 블록부호화부;
    상기 8개의 심볼 중 제5 내지 제8 심볼을 제3 계층 및 제4 계층으로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 제3 계층 및 제4 계층의 심볼을 부호화한 후, 제3 계층 및 제4 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 제2 다중계층 시공간 블록부호를 출력하는 제2 다중계층 시공간 블록부호화부; 및
    수신단으로부터 전송된 피드백 신호를 수신하고, 상기 수신된 피드백 신호에 따라 상기 송신 데이터가 재전송되도록 상기 제1 다중계층 시공간 블록부호화부 및 상기 제2 다중계층 시공간 블록부호화부를 제어하는 스케줄러를 포함하되,
    상기 제1 다중계층 시공간 블록부호로 구성되는 제1 코드워드 및 상기 제2 다중계층 시공간 블록부호로 구성되는 제2 코드워드 각각 대응되는 한 쌍의 송신 안테나를 통해 전송되고,
    상기 전력과 위상은 매 전송 시 마다 할당되되,
    상기 전력은 초기 전송 시에 최소 코딩 이득 거리(CGD: Coding Gain Distance)를 최대화하는 최적 전력 할당 비율에 따라 할당되고,
    상기 최적 전력 할당 비율은 하기 수학식을 이용하여 산출되고,
    Figure 112018049977357-pat00061

    Figure 112018049977357-pat00062

    여기서, 최소 코딩 이득 거리
    Figure 112018049977357-pat00063

    Figure 112018049977357-pat00064

    상기 초기 전송 시에 p1,1:p2,1:p3,1:p4,1=p1,1 opt:p2,1 opt:p3,1 opt:p4,1 opt, 두 번째 전송 시에 p1,2:p2,2:p3,2:p4,2= p2,1:p1,1:p4,1:p3,1, 세 번째 및 네 번째 전송 시에 p1,i:p2,i:p3,i:p4,i=1:1:1:1의 비율로 상기 전력이 할당되는 것을 특징으로 하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 8개의 심볼은 두 개씩 묶여 총 4개의 직교 시공간 블록부호(OSTBC: Orthogonal Space Time Block Code)(C1, C2, C3, C4)가 다음과 같이 생성되는 것을 특징으로 하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치.
    Figure 112016116281910-pat00043

    Figure 112016116281910-pat00044

    Figure 112016116281910-pat00045

    Figure 112016116281910-pat00046

  3. 제2항에 있어서,
    상기 4개의 직교 시공간 블록부호는 두 개씩 중첩되어 두 개의 다중계층 시공간 블록부호가 형성되며, i번째 전송 시의 송신 코드워드 행렬(
    Figure 112016116281910-pat00047
    )은 다음의 수학식으로 나타나는 것을 특징으로 하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치.
    Figure 112016116281910-pat00048

    여기서, pl, i와 θl, i는 i번째 전송 시 각 계층에 할당된 전력과 위상을 나타내며,
    Figure 112016116281910-pat00049
    ,
    Figure 112016116281910-pat00050
    ,
    Figure 112016116281910-pat00051
    ,
    Figure 112016116281910-pat00052
    는 송신 코드워드 행렬의 각 계층을 나타내고, 상기 4개의 송신 안테나 각각을 통해 전송됨
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 최적 전력 할당 비율은 p1,1 opt:p2,1 opt:p3,1 opt:p4,1 opt=4:1:4:1인 것을 특징으로 하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 위상은, 초기 전송 시에는 θ2=θ4=π/2로 할당되고, 이후 전송 시에는 중첩된 계층의 간섭 영향을 최소화하기 위하여, 수신단으로부터 수신된 이전 전송의 간섭 신호의 부호에 따라 간섭 신호가 음수일 경우, π/2로 할당되고, 간섭 신호가 양수일 경우, -π/2로 할당되는 것을 특징으로 하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신단은 수신 신호에 대하여 real-valued representation과 MIMO MRC(Maximal ratio combining)를 수행한 후, 각 계층별 수신 신호의 SNR 크기에 따라 순차적으로 MMSE-OSIC(Minimum Mean Squared Error - Ordered Successive Interference Cancellation)를 수행하여 각 계층의 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수신단은 모든 심볼을 검출한 후에 CRC 체크를 통해 오류가 확인되는 경우, 상기 피드백 신호로서 NACK를 전송함으로써, 재전송을 요청하는 것을 특징으로 하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 장치.
  11. 4개의 송신 안테나를 가지는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호(MSSTC: Multi Strata Space Time Block Code) 재전송(ARQ: Automatic Repeat Request) 장치가 수행하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 방법에 있어서,
    송신 데이터를 CRC 인코딩하는 단계;
    상기 CRC 인코딩된 송신 데이터를 8개의 심볼로 분리하는 단계;
    상기 8개의 심볼을 제1 계층, 제2 계층, 제3 계층 및 제4 계층으로 그룹핑하는 단계;
    상기 그룹핑된 제1 계층 내지 제4 계층의 심볼을 부호화하는 단계;
    상기 제1 계층 내지 제4 계층 각각에 대한 전력 및 위상을 할당하여 다중계층 시공간 블록부호를 생성하는 단계;
    수신단으로부터 전송된 피드백 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 피드백 신호에 따라 상기 송신 데이터가 재전송되도록 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 다중계층 시공간 블록부호로 구성되는 코드워드는 대응되는 한 쌍의 송신 안테나를 통해 전송되고,
    상기 전력과 위상은 매 전송 시 마다 할당되되,
    상기 전력은 초기 전송 시에 최소 코딩 이득 거리(CGD: Coding Gain Distance)를 최대화하는 최적 전력 할당 비율에 따라 할당되고,
    상기 최적 전력 할당 비율은 하기 수학식을 이용하여 산출되고,
    Figure 112018049977357-pat00065

    Figure 112018049977357-pat00066

    여기서, 최소 코딩 이득 거리
    Figure 112018049977357-pat00067

    Figure 112018049977357-pat00068

    상기 초기 전송 시에 p1,1:p2,1:p3,1:p4,1=p1,1 opt:p2,1 opt:p3,1 opt:p4,1 opt, 두 번째 전송 시에 p1,2:p2,2:p3,2:p4,2= p2,1:p1,1:p4,1:p3,1, 세 번째 및 네 번째 전송 시에 p1,i:p2,i:p3,i:p4,i=1:1:1:1의 비율로 상기 전력이 할당되는 것을 특징으로 하는 다중안테나 기반 다중계층 시공간 블록부호 재전송 방법.


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Citations (3)

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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101063623B1 (ko) 2010-09-17 2011-09-07 중앙대학교 산학협력단 공간-시간 블록 부호 기반의 다중 안테나 다중 하이브리드 자동 반복 요청(ｈａｒｑ)을 이용한 송, 수신 방법 및 장치
KR101104607B1 (ko) 2010-09-17 2012-01-12 중앙대학교 산학협력단 다중 안테나 다중 하이브리드 자동 반복 요청 기법을 이용한 송, 수신 방법 및 장치
KR101520575B1 (ko) * 2014-02-11 2015-05-18 중앙대학교 산학협력단 멀티 계층 시공간 부호에 기반한 안테나 자동 재전송을 이용한 송수신 방법 및 그 장치

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