KR20040098777A - 이동 통신 시스템 및 이 이동 통신 시스템에서 신호를처리하는 방법 - Google Patents

이동 통신 시스템 및 이 이동 통신 시스템에서 신호를처리하는 방법 Download PDF

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Abstract

이동 통신 시스템 및 이 이동 통신 시스템에서 신호를 처리하는 방법이 제안된다. 송신 단은 다수의 송신 안테나들을 갖으며, 상기 각 송신 안테나를 통해 전송될 신호에 주기 용장 체크 신호를 부가하여 수신 측으로 전송한다. 수신 단은 다수의 수신 안테나들을 갖으며, 송신 측으로부터 수신된 상기 주기 용장 체크 신호가 부가된 신호들로부터 에러 유무를 판단한다.

Description

이동 통신 시스템 및 이 이동 통신 시스템에서 신호를 처리하는 방법{mobile communication system, and signaling method of the same}
본 발명은 이동 통신 시스템 및 이 이동 통신 시스템에서 신호를 처리하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 MIMO 시스템인 브이-블래스트(V-BLAST : Vertical Bell Laboratories Layered Space Time) 시스템의 구성을 보여주는 다이어그램이다. 상기 브이-블래스트 시스템은 참고 문헌(P.W. Wolniansky, G. J. Foschini, G.D. Golden and R. A. Valenzuela, V-BLAST: An Architecture for Realizing Very HighData Rates Over the Rich-Scattering Wireless Channel, IEE Elctronics Letters, vol. 35, no. 1, pp. 14 16, January, 1999) 에 공개 되어 있다.
도 1에 의하면, 상기 브이 블래스트( V-BLAST)는 다수의 송신 안테나들 및 수신 안테나들을 포함하는 상기 MIMO 시스템의 일종이므로, 상기 송신 단에서 M개의 안테나들을, 그리고 상기 수신 단에서는 N개의 안테나들을 사용한다. 또한, 상기 송신 단에서는 상기 전송될 데이터들에 대해 순차적으로 발생하는 직렬 데이터들을 각 송신 안테나에서 각각 별도로 전송하기 위하여 상기 전송용 직렬 데이터들에 대해 벡터 인코더(Vector Encoder)를 거친다. 즉, 상기 벡터 인코더는 순차적으로 발생되는 직렬 데이터들을 각 안테나에서 병렬적으로 전송하기 위해 병렬 데이터로 만드는 회로에 해당한다. 이는 각 안테나에서 서로 다른 신호들이 전송되도록 하기 위한 것이다.
다시 말해서, 이동 통신 시스템에서 다수의 송신 안테나들을 사용하는 경우에 있어서, 별도의 신호 처리나 다이버시티를 이용하는 스페이스-타임 코드(Space-Time Code)를 사용하지 않고 입력되는 데이터에 대해 단순히 다른 안테나에서 각각 다른 신호가 송신되도록 하는 것으로 다시 말하면 송신 단에서는 송신 품질 향상을 위해서 별도의 신호 처리를 거치지 않는다.
상기 송신 단에서는 다수의 안테나들을 사용하여 각각 다른 안테나에서 다른 신호를 송신하도록 하고 수신 단에서는 별도의 알고리즘을 사용해 상기 송신 단에서 전송된 신호를 상기 수신 단에서 여러 안테나로 수신하는 방법으로 상기 송신 단의 각각 다른 안테나로부터 전송된 신호들을 적절히 검출한다.
도 1는 브이 블래스트 신호 처리(V-BLAST signal processing)에 따라 M개의 안테나들로부터 각각 다르게 송신된 신호들을 수신 단에서 검출하기 위한 알고리즘 및 신호 처리부를 보여주는 다이어그램이다. 도 1에서, 송신 단은 4개의 안테나를 사용하는 경우를 예시 하였지만 상기 송신 단의 안테나 수는 2개 이상의 임의의 수로 설정 가능하다.
전술한 바와 같이, 상기 브이 블래스트(V-BLAST) 시스템의 상기 송신 단에서는 각 송신 안테나에서 별도의 신호 처리나 다이버시티를 이용하는 스페이스-타임코드(Space-Time Code)를 사용하지 않고 단순히 입력되는 데이터들에 대해 다른 안테나를 통해 각각 다른 신호가 송신되도록 한다. 상기 송신 단에서는 단순히 신호들을 각각 다른 안테나들을 통해 처리하고 상기 수신 단에서는 다른 송신 안테나들을 통해 전송된 신호들을 적절한 신호 처리를 통해 검출한다.
상기 수신 단의 신호 처리에 대해 언급하면, 특정 송신 안테나에서 송신된 신호를 검출할 때는 다른 송신 안테나들에서 송신된 신호들을 간섭 신호들로 취급한다. 즉, 상기 수신 안테나 어레이의 상기 각 수신 안테나에서 웨이트 벡터(weight vector)를 상기 각 송신 안테나로부터 전송된 신호들 각각에 대해서 계산 함과 동시에 먼저 검출된 신호의 영향을 상기 수신 단에서 제거하는 방법을 사용한다. 아울러 상기 각 송신 안테나로부터 전송된 상기 각 신호들 중 신호 대 간섭 잡음 비가 큰 순서대로 검출하는 방법도 사용한다.
전술한 종래 기술에 따르면, 상기 송신 단에서 발생한 데이터가 상기 각 송신 안테나에 나눠지도록 직렬-병렬 변환 회로(serial-to-parallel)가 마련되고 상기 각 송신 안테나에서는 서로 독립적인 신호들이 송신된다. 한편,상기 수신 단에서는 소정의 신호 처리를 통해 상기 각 송신 안테나로부터 전송된 신호를 검출하는 방법을 사용한다. 그러나, 상기 방법이 유효하기 위해서는 상기 각 송신 안테나로부터 독립적으로 전송된 신호가 이동 통신 채널을 거치는 동안 그 독립성이 그대로 유지되어야 한다. 그러나, 실제 상황에서는 상기 각 송신 안테나 간에 어느 정도의 상관 (correlation)이 존재하게 되고 아울러 상기 각 수신 안테나 간에도 어느 정도의 상관이 존재하므로 상기 각 송신 각 안테나로부터 전송된 신호의 독립성이 보장되지 않는다.
또한, 상기 이동 통신 채널도 상기 각 송신 안테나와 상기 각 수신 안테나간의 독립적인 채널을 보장해야 하나 실제로 상기 독립적인 채널을 보장하지 못할 수도 있다. 이 경우, 상기 특정 송신 안테나의 신호가 상기 수신 단에서 독립적으로 검출되는 것이 어렵고, 따라서 상기 특정 송신 안테나에서 전송된 신호는 상기 수신 단에서 계속 에러를 유발하게 되거나 다른 신호를 검출하게 된다.
다시 말해서, 상기 블래스트( BLAST) 송신 기술은, 상기 채널의 독립성이 깨어지는 경우 상기 채널의 변화에 능동적으로 대처할 수 없다. 에로서, 상기 이동 통신 채널 환경에서 상기 채널이 선형 종속적인(linearly dependent) 채널의 상황이 되면 상기 각 송신 안테나에서 전송된 신호가 상기 수신 단에서 그대로 검출할 수 없는 상황이 발생되고 상기 채널이 선형 종속적이면 상기 각 송신 안테나로부터 전송된 신호가 선형 독립적일 수 (linearly independent) 없으므로 원하는 이동 통신 시스템 성능을 기대할 수 없다.
본 발명의 목적은 송신 측에서 사용하는 각 송신 안테나로부터 전송된 신호를 수신 측에서 정확히 검출할 수 있는 이동 통신 시스템 및 이 이동 통신 시스템에서 신호를 처리하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 수신 측은 송신 측의 송신 안테나들 중 어느 특정 송신 안테나로부터의 신호가 검출되지 않는지를 송신 측에 알려주는 것이 필요하다. 따라서, 송신 측의 송신 단에서 전송된 신호가 수신 측의 수신 단에서 소실되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 이동 통신 시스템은 다수의 송신 안테나들을 갖으며, 상기 각 송신 안테나를 통해 전송될 신호에 주기 용장 체크 신호를 부가하여 수신 측으로 전송하는 송신 단과, 다수의 수신 안테나들을 갖으며, 송신 측으로부터 수신된 상기 주기 용장 체크 신호가 부가된 신호들로부터 에어 유무를 판단하는 수신 단을 포함한다.
바람직하게, 상기 수신 단은 상기 송신 측의 각 송신 안테나로부터 전송된 데이터들을 모두 모아 상기 각 데이터에 포함된 상기 주기 용장 체크 신호를 체크하여 전송 에러의 발생 유무를 판단하고 그 판단에 해당하는 정보를 상기 송신 측으로 피드 백 한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 이동 통신 시스템에서 신호를 처리하는 방법은 다수의 송신 안테나들을 갖는 송신 단 및 다수의 수신 안테나들을 갖는 수신 단을 포함한 이동 통신 시스템에 있어서, 상기 송신 단에서 각 송신 안테나를 통해전송할 각 해당 데이터 블록에 대해서 상기 주기 용장 체크(CRC)를 첨가하는 스텝, 상기 송신 단에서 상기 주기 용장 체크 정보를 갖는 상기 각 데이터 블록을 상기 각 해당하는 송신 안테나로 분할하는 스텝, 상기 송신 단에서, 상기 각 송신 안테나를 통해 상기 분할된 데이터 블록을 수신 측을 향해 전송하는 스텝, 상기 수신 단의 각 수신 안테나에서, 송신 측으로부터 전송된 데이터 블록들을 각 송신 안테나의 데이터 블록 별로 복조를 하는 스텝, 상기 각 수신 안테나에서 복조된 각 데이터 블록을 직렬 스트림(stream)으로 만드는 스텝, 그리고 상기 직렬 스트림을 디코딩하고, 상기 디코딩된 직렬 스트림으로부터 상기 각 전송된 데이터 블록의 에러(error) 유무를 판단하는 스텝을 포함한다.
도 1은 종래 MIMO 시스템인 브이-블래스트(V-BLAST : Vertical Bell Laboratories Layered Space Time) 시스템의 구성을 보여주는 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 송신 단에서의 신호 처리 방법을 보여주는 다이어그램이다.
도 3은 송신 단에서 현재 사용하고 있는 신호 처리 방법에 본 발명에 따른 내용을 추가한 상세 처리 과정을 보여주는 다이어그램이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명에 따른 이동 통신 시스템은 M개 (양의 정수)의 송신 안테나들, N개 (양의 정수)의 수신 안테나들을 갖는 MIMO 시스템이라고 가정한다.
상기 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템은 송신 단과 수신 단으로 구성된다. 상기 송신 단은 다수의 송신 안테나들, 상기 각 송신 안테나로 보낼 데이터 블록에 주기 용장 체크(CRC: Cyclic Redundancy Check)를 부가하는 주기 용장 체크 부가부, 상기 주기 용장 체크 부가부에서 만들어진 데이터 블록을 상기 각 송신 안테나로 전송할 수 있도록 나누는 분할부, 그리고 상기 분할부에서 만들어진 직렬 데이터 블록들이 순서대로 상기 각 송신 안테나로 전달되도록 병렬 데이터 블록들로 변환하는 직렬-병렬(serial-to-parallel) 변환부를 포함한다.
한편, 상기 수신 단은 다수의 수신 안테나들, 한 다른 이동 통신 시스템의 송신 단으로부터 전송된 데이터 블록들을 상기 송신 단의 다수개의 송신 안테나들 별로 복조하는 복조부, 상기 복조된 데이터 블록들을 모두 모아서 디코딩하여 오류 여부를 체크하는 오류 체크부, 상기 송신 단의 상기 각 송신 안테나에서 전송된 데이터 블록을 제로 포싱(ZF : Zero Forcing) 또는 최소 평균 제곱 에러( MMSE : Minimum Mean Square Error) 등으로 간섭 삭제(interference canceling), 간섭 무효화(interference nulling) 시키는 등의 방법 등으로 검출(detection) 하는 데이터 블록 검출부를 포함한다.
이하에서, 본 발명에 따른 상기 송신 단의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 송신 단에서는 상기 각 송신 안테나를 통해 전송할 각 해당 데이터 블록에 대해서 상기 주기 용장 체크(CRC)를 첨가한다. 이 과정은 도 2에서 블록 A에 해당한다. 이어서, 상기 송신 단은 상기 주기 용장 체크 정보를 갖는 상기 각 데이터 블록을 상기 각 해당하는 송신 안테나에 전송할 수 있도록 나눈다. 이어서, 상기 각 송신 안테나는 상기 할당된 데이터 블록을 수신 측을 향해 전송한다.
본 발명에 따른 상기 송신 단의 신호 처리의 개략적인 방법을 도 2에 나타내었다. 도 3은 송신 단에서 현재 사용하고 있는 신호 처리 방법에 본 발명에 따른 내용을 추가한 상세 처리 과정을 보여주는 다이어그램이다. 도 2 및 도 3에 따르면, 전송하는 데이터 블록에는 상기 주기 용장 체크 비트(CRC )가 첨가된 다음 특정 코드열을 사용하여 비트 스크램블링된다. 비트 스크램블링된 출력 비트열은 코드 블록 분할을 통해 동일한 크기의 여러 코드 블록으로 분할된다. 상기에서 주기용장 체크 비트(CRC)는 데이터 블록의 에러 검출(error detection)을 위해 첨가된다.
그리고 분할된 각 코드 블록에 대해 채널 코딩이 수행된다. 채널 코딩으로는 컨벌루셔널 코딩(convolutional coding) 또는 터보 코딩(turbo coding)과 같은 기법을 사용하며, 그 밖에도 서비스에 따라 특정 코딩이 사용되기도 한다.
이어서, 상기 각 송신 안테나로 전송될 수 있도록 세그멘테이션(segmentation) 된다. 이후에, 각 서로 다른 물리채널로 분할된 데이터 블록은 종래 방법들을 포함한 여러 가지 기법들에 의해 신호 처리된다.
상기 수신 단에서의 신호 처리 기법들은 예로서, 펑쳐링/반복(puncturing/repetition)을 수행하는 레이트 매칭(rate matching), 배열 재배치(constellation rearrangement), 그리고 인터리빙(interleaving) 등의 기법들을 포함 한다.
상기 각 송신 안테나로 세그멘테이션(segmentation)된 데이터들은 상기 각 송신 안테나를 통해서 수신 시스템을 향해 전송된다. 상기 각 송신 안테나는 독립적으로 변조 코딩 스킴(MCS : modulation coding scheme )을 선택할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 상기 수신 단의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 송신 단으로부터 전송된 데이터 블록들은 상기 각 송신 안테나의 상기 각 데이터 블록 별로 복조를 하게 된다.
이어서, 상기 각 수신 안테나의 출력 측에서 복조된 각 데이터 블록은 병렬-직렬(parallel-to-serial) 변환부에 의해 하나의 스트림(stream)이 되고 나서 디코더(decoder)로 들어간다. 상기 디코더에서, 상기 전송된 데이터블록의 에러(error) 유무가 판단된다. 만약, 상기 에러(error)가 발생한 경우는 하이브리드 자동 반복 요청(HARQ)을 이용하여 상기 해당하는 데이터 블록이 재전송 되고, 상기 에러(error)가 발생하지 않았을 경우에는 새로운 데이터 블록이 전송된다. 한편, 상기 각 송신 안테나로부터 전송된 상기 데이터 블록은 제로 포싱(ZF : Zero Forcing) 또는 최소 평균 제곱 에러(MMSE : Minimum Mean Square Error)를 이용하여 간섭 삭제(interference canceling), 간섭 무효화(interference nulling) 시키는 등의 방법으로 검출된다(detection).
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 송신 단에서 전송될 데이터 블록에 주기 용장 체크(CRC) 정보를 부가하는 것에 의해 상기 데이터 블록에 대한 업 링크 확인 /비확인 신호(uplink ACK/NAK) 를 하나만 전송하게 된다. 따라서, 업 링크(uplink)로 전송되는 데이터 양이 작게 됨으로써 피크 대 평균 전력 비(PAPR : peak-to-average-power ratio) 가 중요한 업 링크(uplink)에 큰 이득을 줄 수 있다. 그리고, 비교적 큰 코딩 블록 사이즈를 사용하게 되므로 코딩 다이버시티(coding Diversity)를 얻을 수 있으므로 시스템 성능 향상에 큰 도움을 줄 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 다수의 송신 안테나들을 갖으며, 상기 각 송신 안테나를 통해 전송될 신호에 주기 용장 체크 신호를 부가하여 수신 측으로 전송하는 송신 단; 그리고
    다수의 수신 안테나들을 갖으며, 송신 측으로부터 수신된 상기 주기 용장 체크 신호가 부가된 신호들로부터 에어 유무를 판단하는 이동 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 단은 상기 송신 측의 각 송신 안테나로부터 전송된 데이터들을 모두 모아 상기 각 데이터에 포함된 상기 주기 용장 체크 신호를 체크하여 전송 에러의 발생 유무를 판단하고 그 판단에 해당하는 정보를 상기 송신 측으로 피드 백하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 판단에 해당하는 정보는 확인 메시지 (ACK) 또는 비확인 메시지(NAK) 임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 에러가 발생된 것으로 판단되면 상기 송신 측은 상기 해당하는 데이터 블록을 재 전송함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 단은 상기 다수의 송신 안테나들;
    상기 각 송신 안테나를 통해 전송할 데이터 블록에 주기 용장 체크(CRC:Cyclic Redundancy Check) 신호를 부가하는 주기 용장 체크 부가부;
    상기 주기 용장 체크 부가부에서 만들어진 상기 각 데이터 블록을 상기 각 송신 안테나로 전송할 수 있도록 나누는 분할부; 그리고
    상기 분할부에서 만들어진 직렬 데이터 블록들이 순서대로 상기 각 송신 안테나로 전달되도록 병렬 데이터 블록들로 변환하는 직렬-병렬(serial-to-parallel) 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 단은 상기 다수의 수신 안테나들, 송신 측으로부터 전송된 데이터 블록들을 복조하는 복조부;
    상기 복조부에서 복조된 상기 데이터 블록들을 모두 모아서 디코딩하고 상기 디코딩된 데이터 블록들로부터 오류 여부를 체크하는 오류 체크부; 그리고
    상기 송신 측의 상기 각 송신 안테나에서 전송된 데이터 블록을 검출하는 데이터 블록 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 데이터 블록 검출부는 제로 포싱(ZF : Zero Forcing) 또는 최소 평균 제곱 에러( MMSE : Minimum Mean Square Error)에 의해 간섭 삭제(interference canceling) 또는 간섭 무효화(interference nulling) 시키는 방법 등으로 상기 각 데이터 블록을 검출(detection) 하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
  8. 다수의 송신 안테나들을 갖는 송신 단 및 다수의 수신 안테나들을 갖는 수신 단을 포함한 이동 통신 시스템에 있어서, 상기 송신 단에서 각 송신 안테나를 통해 전송할 각 해당 데이터 블록으로 주기 용장 체크(CRC) 및 하이브리드 자동 반복 요청 기능(HARQ)을 첨가하는 스텝;
    상기 송신 단에서 상기 주기 용장 체크 정보를 갖는 상기 각 데이터 블록을 상기 각 해당하는 송신 안테나로 분할하는 스텝;
    상기 송신 단에서, 상기 각 송신 안테나를 통해 상기 분할된 데이터 블록을 수신 측을 향해 전송하는 스텝;
    상기 수신 단의 각 수신 안테나에서, 송신 측으로부터 전송된 데이터 블록들을 각 송신 안테나의 데이터 블록 별로 복조를 하는 스텝;
    상기 복조된 데이터 블록들로부터 상기 각 전송된 데이터 블록의 에러(error) 유무를 판단하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 신호를 처리하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 에러(error)가 발생한 경우는 상기 하이브리드 자동 반복 요청(HARQ) 기능을 이용하여 상기 수신 단의 요청에 의해 상기 송신 측으로부터 상기 해당 데이터 블록이 재전송 되고, 상기 에러(error)가 발생하지 않았을 경우에는 새로운 데이터 블록이 전송됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 신호를 처리하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 각 송신 안테나로부터 전송된 상기 데이터 블록은 제로 포싱(ZF : Zero Forcing) 또는 최소 평균 제곱 에러(MMSE : Minimum Mean Square Error)를 이용하여 간섭 삭제(interference canceling), 간섭 무효화(interference nulling) 시키는 방법으로 검출되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 신호를 처리하는 방법.
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