KR20030021255A

KR20030021255A - 멀티캐리어 통신 방법, 멀티캐리어 송신 장치, 멀티캐리어수신 장치 및 멀티캐리어 통신 장치

Info

Publication number: KR20030021255A
Application number: KR10-2003-7000466A
Authority: KR
Inventors: 스마스아츠시; 히라마츠가츠히코; 미요시겐이치
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-03-12
Also published as: CN1462519A; JP2002344415A; US20030144033A1; WO2002093805A1; EP1300971A1

Abstract

SFTD 부호화부(10)에서 시계열로 된 송신 데이터 디지털 심볼의 주파수 배치의 순서와 위상을 조정한 송신 신호를 적어도 두 개 생성한다. 그리고, 각 송신 신호를 직렬/병렬 변환부(11, 12)에서 병렬로 변환한 후, IDFT부(13, 14)와 병렬/직렬 변환부(15, 16)에서 OFDM 신호로 변환하여 송신한다. 이와 같이, 멀티캐리어 전송 방식을 이용하는 것에 의해 종래 시간축 방향으로밖에 부호화할 수 없는 것을 주파수 방향으로 부호화할 수 있게 되어, STTD 송신 다이버시티 방식과 마찬가지의 다이버시티 효과를 얻으면서도 처리 지연의 단축화를 도모할 수 있다.

Description

멀티캐리어 통신 방법, 멀티캐리어 송신 장치, 멀티캐리어 수신 장치 및 멀티캐리어 통신 장치{MULTI-CARRIER COMMUNICATION METHOD AND MULTI-CARRIER COMMUNICATION APPARATUS}

일반적으로 이동 무선 통신 환경에서는 멀티패스 페이딩에 의한 영향을 크게 받는다. 또한 초광대역의 전송에 있어서는 주파수 선택성에 의한 영향은 더 큰 것이며, 시스템 특성을 열화시키는 원인으로 되고 있다.

페이딩에 의한 특성 열화를 방지하는 방법으로서 다이버시티의 이용이 생각된다. 다이버시티에는, 종래부터 수신 측에서 처리를 행하는 수신 다이버시티가 주로 이용되고 있지만, 최근에는 송신 측에서 다이버시티 송신함으로써 이동 단말의 부담을 경감하면서 간단한 조작으로 다이버시티 효과가 얻어지는 송신 다이버시티가 이용되고 있다.

종래, 송신 다이버시티의 하나로서, 송신 신호를 복수의 안테나를 이용하여 동시에 송신함으로써 최대비 합성의 다이버시티 이득이 얻어지는 STTD(Space Timecoding based Transmit antenna Diversity)가 있다(예컨대, 「다운링크에서의 송신 다이버시티를 이용한 OFDM-CDMA의 시스템 특성」, 정인철, 나카가와 마사오, 사단법인 전자정보통신학회). 이 STTD 송신 다이버시티는 송신 신호를 시간 방향으로 순서를 바꿔 부호화하여 복수의 안테나로부터 송신하는 방식이다.

도 1은 종래의 STTD 방식에 의한 송신 다이버시티를 설명하기 위한 도면이다.

이 도면에서, 안테나(1)로부터 시각 t₀에서 s₀신호를 송신하고, 시각 t₁에서 s₁신호를 송신하며, 또한, 안테나(2)로부터 시각 t₀에서 -s₁ ^*신호를 송신하고, 시각 t₁에서 s₀ ^*신호를 송신하면, 이들 신호는 수신 측에서 더해진 후, 전달 함수 h₀, h₁이 곱해져, t₀의 타이밍의 수신 신호 r₀과, t₁의 타이밍의 수신 신호 r₁이 얻어진다. 즉, 다음 (1), (2)식에서 표현되는 수신 신호 r₀, r₁이 얻어진다. 또, 식 중의 「^*」는 켤레 복소수(complex conjugate)이다.

식(1) 및 식(2) 모두 s₀과 s₁의 신호가 혼재하고 있으므로, s₀과 s₁을 취출할 수 없다. 그래서, r₀에 h₀ ^*를 곱한 것에 h₁에 r₁ ^*를 곱한 것을 더하면, 식(3)에 도시하는 바와 같이 수신 신호 s₀r로서, s₀에 정수(定數)(h₀ ^*h₀과 h₁h₁ ^*)를 곱한 식을 도출할 수 있다.

마찬가지로, -h₁에 r₀ ^*를 곱한 것에 r₁에 h₀ ^*를 곱한 것을 더하면, 식(4)에 도시하는 바와 같이 수신 신호 s₁r로서, s₁에 정수(h₁h₁ ^*와 h₀ ^*h₀)를 곱한 식을 도출할 수 있다.

전달 함수 h₀, h₁을 미리 회선 추정에 의해 수신 측에서 측정하고, 그 값을 결정해 놓는 것에 의해 최대비 합성의 결과가 얻어진다. 이 STTD 송신 다이버시티에 의해 합성된 신호는 수신 측에서 행하는 최대비 합성 신호와 등가이다. 또, 상기 예에서는 s₀과 s₁의 두 개의 신호를 취급한 경우이지만, 그 이상이라도 결과는 같다.

이상이 STTD 송신 다이버시티이다.

그러나, 종래의 STTD 송신 다이버시티에서는 송신 데이터를 구성하는 채널 비트를 시간축 방향으로 순서를 바꾸거나, 위상을 바꾸기도 하고 있지만, 시간축방향으로 순서를 바꾸거나 위상을 바꾸거나 하는 것에 의해 시간적 지연이 생기는 문제가 있다.

본 발명은 멀티캐리어 통신 방법 및 멀티캐리어 통신 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 STTD 방식에 의한 송신 다이버시티를 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 멀티캐리어 송신 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 멀티캐리어 송신 장치에 의한 송신 다이버시티를 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 멀티캐리어 수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명의 목적은 STTD 송신 다이버시티와 마찬가지의 효과를 얻으면서도, 처리 지연의 단축화를 도모할 수 있는 멀티캐리어 통신 방법 및 멀티캐리어 통신 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 멀티캐리어 전송 방식을 이용하여 송신 데이터를 주파수 방향으로 부호화함으로써 달성된다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

(실시예 1)

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 멀티캐리어 송신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

이 도면에서, 본 실시예의 멀티캐리어 송신 장치는 SFTD(Space Frequency coding based Transmit antenna Diversity) 부호화부(10)와, 직렬/병렬(S/P) 변환부(11)와, 직렬/병렬(S/P) 변환부(12)와, IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)부(13)와, IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)부(14)와, 병렬/직렬(P/S) 변환부(15)와, 병렬/직렬(P/S) 변환부(16)와, 송신 안테나(17)와, 송신 안테나(18)를 구비하여 구성된다.

SFTD 부호화부(10)는 시계열로 입력되는 송신 데이터 디지털 심볼 s₀, s₁, ……를, 주파수 배치의 순서와 위상을 조정(SFTD 부호화)하여 두 개의 안테나 계열로 출력한다. 이 경우, 무조정 송신 데이터 디지털 심볼 s₀, s₁, ……와, 조정한 송신 데이터 디지털 심볼 -s₁ ^*, s₀ ^*, ……를 출력한다. 무조정 송신 데이터 디지털 심볼 s₀, s₁, ……는 직렬/병렬 변환부(11)에서 병렬 변환되어 IDFT부(13)에 입력된다.IDFT부(13)는 입력된 병렬 송신 데이터 디지털 심볼 s₀, s₁, ……를 주파수 변환하여 출력한다. 병렬/직렬 변환부(15)는 IDFT부(13)로부터의 신호를 직렬 변환하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중) 신호로서 송신 안테나(17)로 출력한다.

한편, 조정된 송신 데이터 디지털 심볼 -s₁ ^*, s₀ ^*, ……는 직렬/병렬 변환부(12)에서 병렬 변환되어 IDFT부(14)에 입력된다. IDFT부(14)는 입력된 병렬 송신 데이터 디지털 심볼 -s₁ ^*, s₀ ^*, ……를 주파수 변환하여 출력한다. 병렬/직렬 변환부(16)는 IDFT부(14)로부터의 신호를 직렬 변환하여 OFDM 신호로서 송신 안테나(18)로 출력한다.

이와 같이, 시계열로 입력된 송신 데이터 디지털 심볼 s₀, s₁, ……를, SFTD 부호화부(10)에서 주파수 배치의 순서와 위상을 조정하여 두 개의 송신 안테나 계열로 송신한다. 그리고, 각각의 안테나 계열로 보낸 송신 신호 계열을 직렬/병렬 변환부(11), 직렬/병렬 변환부(12)에서 병렬 변환한 후, IDFT부(13), IDFT부(14) 및 병렬/직렬 변환부(15), 병렬/직렬 변환부(16)에서 OFDM 신호를 생성하여 송신 안테나(17), 송신 안테나(18)로부터 송신한다.

본 발명에서는, 멀티캐리어를 사용하는 것에 의해 동일 시간에 복수의 대역에서 신호를 보낼 수 있게 되므로, 종래와 같은 시간축 방향으로 송신 신호 성분의 주파수 배치의 순서와 위상을 교체하는 처리를 행하는 것과 달라, 처리 지연을 매우 짧게 할 수 있다. 그리고, 멀티캐리어를 사용한 SFTD 송신 다이버시티에 있어서도 STTD 송신 다이버시티와 마찬가지로 최대비 합성한 수신 신호를 취출할 수 있다.

도 3은 본 실시예에서의 SFTD 방식에 의한 송신 다이버시티를 설명하기 위한 도면이다.

이 도면에 나타내는 바와 같이, 송신 안테나(17)로부터 주파수 f₀에서 s₀신호를 송신하고, 또한 주파수 f₁에서 s₁신호를 송신하며, 다른 쪽의 송신 안테나(18)로부터 주파수 f₀에서 -s₁ ^*신호를 송신하고, 주파수 f₁에서 s₀ ^*신호를 송신하면, 수신 측에서 더해지고, 전달 함수 h₀, h₁이 곱해져 f₀의 타이밍의 수신 신호 r₀과 f₁의 타이밍의 수신 신호 r₁이 얻어진다. 즉, 다음 식(5), (6)에서 표현되는 수신 신호 r₀, r₁이 얻어진다. 또, 식 중의 「^*」는 켤레 복소수이다.

식(5), 식(6) 모두 s₀과 s₁의 신호가 혼재하고 있기 때문에, s₀과 s₁을 취출할 수 없다. 그래서, r₀에 h₀ ^*를 곱한 것에 h₁에 r₁ ^*를 곱한 것을 더하면, 식(7)에 도시하는 바와 같이 수신 신호 s₀r로서, s₀에 정수(h₀ ^*h₀과 h₁h₁ ^*)를 곱한 식을 도출할 수 있다.

마찬가지로, -h₁에 r₀ ^*를 곱한 것에 r₁에 h₀ ^*를 곱한 것을 더하면, 식(8)에 도시하는 바와 같이 수신 신호 s₁r로서, s₁에 정수(h₁h₁ ^*와 h₀ ^*h₀)를 곱한 식을 도출할 수 있다.

여기서, 전달 함수 h₀, h₁을 미리 회선 추정에 의해 수신 측에서 측정하고, 그 값을 결정해 놓는 것에 의해 최대비 합성의 결과가 얻어진다. 이 SFTD 송신 다이버시티에 의해 합성된 신호는 수신 측에서 행하는 최대비 합성의 신호와 등가이다. 또, 상기 예에서는, s₀과 s₁의 두 개의 신호를 취급한 경우이지만, 그 이상이라도 결과는 같다.

이와 같이, 본 실시예의 멀티캐리어 송신 장치에 따르면, 멀티캐리어 전송 방식을 이용하여 동일 시간에 복수의 대역에서 신호를 송신하도록 했으므로, 종래의 STTD 송신 다이버시티와 같은 시간축 방향으로 송신 신호 성분의 주파수 배치의 순서와 위상을 교체하는 처리를 행하는 것과 달라, 처리 지연을 매우 짧게 할 수 있다. 따라서, STTD 송신 다이버시티 효과를 얻으면서도, 처리 지연의 단축화를도모할 수 있는 멀티캐리어 통신 장치 및 멀티캐리어 통신 방법을 제공할 수 있게 된다.

또, 상기 실시예에 따르면, 멀티캐리어 전송 방식으로서 OFDM을 이용했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 다른 방식(예컨대, 서브캐리어마다 캐리어 주파수 변조를 걸어 대역 제한한 것을 멀티캐리어화하는 방식)을 이용해도 상관없다.

또한, 상기 실시예에 따르면, 도 2에 도시하는 바와 같이 시계열로 입력되는 송신 데이터 디지털 심볼 s₀, s₁, ……에 대하여 주파수 배치의 순서와 위상을 조정하도록 했지만, 주파수 배치의 순서와 위상은 어떠해도 상관없다. 즉, 송신 측과 수신 측 사이에서 사전에 정하도록 해도 무방하고, 송신 측에서 파일럿 신호 등에 주파수 배치의 순서와 위상의 교체를 나타내는 정보를 입력하여 송신하고, 수신 측에서 그 정보에 근거하여 송신 신호 성분을 취출하도록 해도 무방하다.

(실시예 2)

이 도면에서, 본 실시예의 멀티캐리어 수신 장치는 수신 안테나(20)와, 직렬/병렬(S/P) 변환부(21)와, DFT(Discrete Fourier Transform)부(22)와, 병렬/직렬(P/S) 변환부(23)와, 회선 추정부(24)와, SFTD 복호화부(25)를 구비하여 구성된다.

직렬/병렬 변환부(21)는 수신 안테나(20)에서 포착된 OFDM 신호를 병렬 변환함으로써 각 주파수 성분의 신호를 취출한다. DFT부(22)는 직렬/병렬 변환부(21)에서 취출된 신호를 OFDM 복조하여 각 주파수 성분마다의 수신 신호 r₀, r₁……를 얻는다. 병렬/직렬 변환부(23)는 DFT부(22)에서 얻어진 각 주파수 성분마다의 수신 신호 r₀, r₁……를 직렬 변환하여 출력한다. 회선 추정부(24)는 수신 신호 중의 파일럿 신호 등에 의해 회선의 상태를 추정하고, 추정 결과인 회선 추정값 h₀, h₁을 출력한다. SFTD 복호화부(25)는 수신 신호 및 회선 추정값 h₀, h₁에 의해 SFTD 복호하여 본래의 송신 디지털 심볼 s₀, s₁, ……를 얻는다.

이와 같이, 본 실시예의 멀티캐리어 수신 장치에 따르면, 상술한 실시예 1의 멀티캐리어 송신 장치로부터 송신된 OFDM 신호를 복조하여 본래의 송신 디지털 심볼 s₀, s₁, ……를 얻을 수 있다. 따라서, 실시예 1의 멀티캐리어 송신 장치와 조합함으로써, STTD 송신 다이버시티 효과를 얻으면서도 처리 지연의 단축화를 도모할 수 있는 멀티캐리어 통신 장치를 실현할 수 있다.

또, 상기 실시예에 따르면, 멀티캐리어 전송 방식으로서 OFDM을 이용했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 다른 방식(예컨대, 서브캐리어마다 캐리어 주파수 변조를 걸어 대역 제한한 것을 멀티캐리어화하는 방식)을 이용해도 상관없다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, STTD 송신 다이버시티 효과를 얻으면서도 처리 지연의 단축화를 도모할 수 있는 멀티캐리어 통신 장치 및 멀티캐리어 통신 방법을 제공할 수 있다.

본 명세서는 2001년 5월 14일 출원한 특허 출원 2001-143490에 근거하는 것이다. 이 내용을 본 명세서에 포함시켜 놓는다.

본 발명은 지상파 디지털 방송 장치나 고속 무선 LAN에 이용하기에 바람직하다.

Claims

송신 측에서 적어도 두 개의 안테나를 사용하여 시계열로 된 송신 신호 성분의 주파수 배치의 순서와 위상을 조정해서 송신 신호를 생성하여 송신하고, 수신 측에서 한 개의 안테나를 사용하여 상기 송신 측으로부터 송신된 무선 신호를 수신하며, 수신한 무선 신호의 복수의 주파수 성분을 합성하여 상기 송신 신호 성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 통신 방법.
적어도 두 개의 송신 안테나와, 시계열로 된 송신 신호 성분의 주파수 배치의 순서와 위상을 조정한 송신 신호를 적어도 두 개 생성하는 신호 생성 수단과, 상기 신호 생성 수단에 의해 생성된 적어도 두 개의 송신 신호를 각각에 대응시킨 상기 송신 안테나로부터 송신하는 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 송신 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 송신 수단은 상기 신호 생성 수단에 의해 생성된 적어도 두 개의 송신 신호 각각을 직교 주파수 분할 다중 신호로 변환하여, 각각에 대응시킨 송신 안테나로부터 송신하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 송신 장치.
한 개의 수신 안테나와, 상기 수신 안테나를 거쳐서 수신한 수신 신호의 복수의 주파수 성분을 합성함으로써 송신 신호 성분을 취출하는 송신 신호 성분 취득 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 수신 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 송신 신호 성분 취득 수단은 수신 신호를 직교 주파수 분할 다중 복조하고, 복조한 신호 및 해당 신호에 의해 추정한 회선 추정값에 근거하여 송신 신호 성분을 취출하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 수신 장치.
청구항 2에 기재된 멀티캐리어 송신 장치와, 청구항 4에 기재된 멀티캐리어 수신 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 통신 장치.
청구항 3에 기재된 멀티캐리어 송신 장치와, 청구항 5에 기재된 멀티캐리어 수신 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 통신 장치.