KR20060039966A - 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 다중 송신안테나를 이용하는 송신 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 다중 송신안테나를 이용하는 송신 장치 및 방법 Download PDF

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KR20060039966A
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노원일
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임근휘
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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 다양한 다중 안테나 기술을 이용하여 데이터를 송신하기 위한 송신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 방법은 다양한 다중 송신 안테나를 가지는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 다중 안테나의 수와 이에 적용되는 파일롯의 구조에 따라서 변조된 심볼을 각 송신 안테나 측의 부반송파에 맵핑시키는 방법을 제공한다. 그리고 본 발명의 송신 장치는 전송할 데이터를 부호화 방법을 이용하여 부호화하는 인코더와, 상기 부호화된 심볼 열들을 미리 결정된 방법에 의해 변조하는 변조기와, 상기 변조된 심볼 열들을 다양한 다중 송신 안테나 기법에 따라 각 송신 안테나 측으로 인코딩 또는 맵핑하는 블록과, 각 송신 안테나에서 상기 파일롯의 구조에 따라 부반송파에 맵핑하는 장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면, 다중 송신 안테나를 가지는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있고, 데이터 전송률 및 성능 안정성을 보장할 수 있다.
MIMO, OFDMA, 부반송파 맵핑, 다중 안테나 기술

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 다중 송신 안테나를 이용하는 송신 장치 및 방법{TRANSMISSION APPARATUS AND METHOD IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVSION MULTIPLEXING ACCESS SYSTEM HAVING MULTIPLE TRANSMITTING ANTENNAS}
도 1은 종래 단일 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템의 송신기 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 IEEE 802.16e 표준에 기술된 하향 링크에서 2개의 전송 안테나를 사용하는 시스템에서 파일롯 톤의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3은 IEEE 802.16e 표준에 기술된 하향 링크에서 4개의 전송 안테나를 사용하는 시스템에서 파일롯 톤의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 4는 2개의 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 기존 IEEE 802.16d 표준의 송신기 구성을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 STC 기술을 적용할 수 있는 다른 송신기 구성과 STC/SM 복합 기술을 적용할 수 있는 송신기 구성을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 하나의 인코더와 변조기를 사용하면서 공간 다중화(SM) 기술을 적용할 수 있 는 송신기 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 다수의 인코더와 변조기를 사용하면서 공간 다중화(SM) 기술을 적용할 수 있는 송신기 구성을 나타낸 도면.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 부반송파를 이용하여 데이터를 송신하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 다중 송신 안테나를 가지는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access : 이하, "OFDMA")에서 다양한 다중 송신 안테나 기술을 구현하기 위한 송신 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 무선 통신 시스템의 대표적인 예로는 이동통신 시스템을 들 수 있다. 이러한 이동통신 시스템은 음성 통신을 기반으로 발전하였다. 상기 이동통신 시스템은 사용자들의 요구와 기술의 비약적인 발전에 힘입어 음성 통신은 데이터 통신을 수행할 수 있는 형태로 발전하고 있다. 이러한 이동통신 시스템은 크게 동기 방식인 북미 방식의 CDMA 방식과, 비동기 방식인 유럽 방식의 W-CDMA 방식으로 구분할 수 있다. 상기 방식들에서는 데이터를 보다 빠르고 안전하게 전송하기 위해 많은 노력이 이루어져 왔으며, 현재 북미 방식에서는 3GPP2의 표준화 회의를 통해 많은 발전이 이루어졌고, 유럽 방식에서는 3GPP의 표준화 회의를 통해 많은 발전이 이루어져 왔다.
상기 이동통신 시스템에서 사용하는 방식은 모두 직교 부호를 송신하고자 하는 데이터를 확산함으로써 사용자들을 구분하는 방식을 사용하고 있다. 그런데, 이러한 이동통신 시스템에서는 데이터를 보다 빠르게 전송하기에 한계에 직면하고 있다. 왜냐하면, 상기 이동통신 시스템에서 사용자를 구분할 수 있는 직교 부호의 제약과 사용 주파수 대역 등의 자원을 사용할 수 있는 방법이 많이 제한되기 때문이다. 따라서 상기한 문제를 해결하면서 데이터 전송을 효율적으로 전달하기 위한 방안으로 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 방식이 대두되고 있다.
도 1은 종래 단일 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 송신기 구조를 설명하기 위한 도면이다. 인코더(101)는 단말에 전달하려고 하는 정보 비트를 입력으로 하며, 전송신호의 품질을 향상시키기 위한 에러 정정 역할을 수행한다. 변조기(102)는 인코더(101)의 출력을 입력으로 하며, QPSK, 16QAM, 64QAM 등의 변조 과정을 수행한다. 부반송파 맵핑 및 스크램블러(103)은 변조기(102)의 출력을 입력으로 하며, 적용되는 부채널 구성 방법에 따라서 입력된 데이터를 해당 주파수축 부반송파 인덱스와 시간축 OFDMA 심볼 인덱스로 정렬하는 동작을 수행하고, 역고속 푸리에 변환기(Inverse Fast Fourier Transform: 이하, "IFFT")(104)로 입력되는 OFDMA 심볼의 모든 부반송파에 데이터를 맵핑하고 파일롯 톤을 추가한 후, 스크램블 과정을 수행한다. 이와 같이 스크램블을 수행된 데이터는 IFFT(104)의 입력으로 전달된다. 여기서 스크램블러는 해당 OFDMA 심볼의 전체 부반송파에 셀마다 고유한 시퀀스를 곱하는 과정을 수행한다.
또한 IEEE 802.16d/e 표준에서 보여주는 것과 같이, 부채널 구성 방법은 크게 OFDMA 전 대역에서 흩어져 구성되는 주파수 톤(tone)들에 데이터를 전송하는 채널이 있고, 이 채널을 다이버시티 채널(diversity channel) 이라 부르기로 한다. 또한 상기 다이버시티 채널 영역과 달리 OFDMA 전 대역을 서로 붙어 있는 주파수 톤들로 다수의 밴드를 구성하고, 이러한 이 밴드 단위로 데이터를 전송할 수 있는 채널을 밴드 AMC(Adaptive Modulation Coding) 채널이라고 명시한다. 또한, 상기 AMC는 전송 효율을 향상시키도록 무선 환경에 따라 변조 기법과 코딩 기법을 적응적으로 변화시키는 방식으로 기본적인 알고리즘은 공지된 내용이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 IFFT(104)는 하나의 OFDMA 심볼을 생성하기 위하여 주파수 부반송파에 맵핑된 데이터를 IFFT하여 시간측에서의 신호로 전환하는 과정을 수행한다. 이와 같은 상기 IFFT(104) 출력 신호는 필터(105), DAC(Digital to Analog Converter)(106), RF 블록(107)을 통해서 안테나(108)로 전송된다.
도 2는 IEEE 802.16e 표준에 기술된 하향 링크에서 2개의 전송 안테나를 사용하는 시스템에서 파일롯 톤의 구조를 나타내며, 가로축 6개의 OFDMA 심볼과 세로축 18개의 부반송파로 구성된 구조(201)에서의 파일롯 톤의 예를 보여준다. 하나의 전송 안테나를 사용하는 시스템에서는 202와 204 부반송파 위치에 파일롯 톤이 위치하며, 9개의 부반송파에 하나의 파일롯 톤이 존재하는 구조를 갖는다. 또한, 데이터를 전송하는 기본 단위로 54 톤을 갖는 부채널이 명시되어 있고, 하나의 부채 널은 6개의 파일롯 톤과 48개의 데이터 톤으로 구성된다.
2개의 전송 안테나를 사용하는 시스템에서는 202와 203 부반송파 위치에 파일롯 톤이 존재하며, 첫 번째 안테나는 202 부반송파 위치에 파일롯 심볼을 전송하며, 203 부반송파 위치에서는 신호를 전송하지 않으며, 두 번째 안테나는 203 부반송파 위치에 파이롯 심볼을 전송하며 202 부반송파 위치에서는 신호를 전송하지 않는다. 이와 같이 2개의 안테나는 각각 독립적인 위치에서 파일롯 심볼을 전송함으로 단말에서 두 안테나에서 수신되는 무선 채널의 추정을 가능하게 한다.
도 3은 IEEE 802.16e 표준에 기술된 하향 링크에서 4개의 전송 안테나를 사용하는 시스템에서 파일롯 톤의 구조를 나타내며, 가로축 6개의 OFDMA 심볼과 세로축 18개의 부반송파로 구성된 구조(301)에서의 파일롯 톤의 예를 보여준다. 4개의 송신 안테나에 독립적인 파일롯 심볼을 전송하며, 2개의 전송 안테나 시스템과 동일한 안테나 별 파일롯 수를 갖기 위하여, 기존의 데이터 부반송파 영역인 304와 305 부반송파 위치에 세 번째 안테나와 네 번째 안테나의 파일롯 심볼을 추가하였다. 하나의 부 채널은 12개의 파일롯 톤과 42개의 데이터 톤으로 구성되고 추가되는 파일롯 톤으로 인하여 6개의 데이터 톤을 제거한다. 부채널 당 6개의 데이터 톤을 제거함으로서 성능의 열화가 발생되며, CTC 인코더를 사용할 시는 이러한 열화를 최소화 할 수 있게 하기 위해서 인코딩 심볼들의 끝에서 제거되는 데이터 심볼의 수 만큼을 제거하는 기술을 사용한다.
도 4는 2개의 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 종래 IEEE 802.16d 표준의 송신기 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서 채널 인코더(401), 변조 기(402), 부반송파 맵핑 및 스크램블러(403)는 도 1의 인코더(101), 변조기(102), 부반송파 맵핑 및 스크램블러(103)과 동일한 동작을 수행하며 시간-공간적 코딩(STC) 인코더(404)는 OFDMA 심볼 단위에서 하기 <수학식 1>과 같은 방식으로 인코딩을 수행하고 각 안테나 별로 출력한다.
IEEE 802.16d 표준에서 보여주는 것과 같이, STC 기술의 신호 코딩 방식은 하기 <수학식 1>과 같으며, 이와 같은 기술은 도 1과 동일한 데이터 전송률을 갖지만 다중 안테나 다이버시티 특성에 의해 더 향상된 전송 품질을 보장하게 하는 기술이다.
Figure 112004050979929-PAT00001
상기 <수학식 1>에서 행은 안테나 인덱스, 열은 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내며, 행렬 안의
Figure 112004050979929-PAT00002
는 OFDMA 심볼 전체 부반송파의 데이터 열을 나타내고, 2개의 OFDMA 심볼 조합으로 2개의 안테나를 통하여 전송한다. 이와 같이 OFDMA 심볼 단위에서 STC 인코딩을 하는 경우, 2개의 OFDMA 심볼 안에서는 STC 인코딩 기술만을 지원하는 단말들에게 데이터를 전송할 수 있으며, 다른 다중안테나 기술 또는 단일 전송 안테나를 동일한 OFDMA 심볼 안에서 지원하는 것이 불가능하게 된다.
본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 다양한 다중 안테나 기술을 지원하는 송신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다중 송신 안테나를 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있고, 데이터 전송률 및 성능 안정성을 보장할 수 있는 송신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 송신 장치는 다중 송신 안테나를 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템의 송신 장치에 있어서, 입력된 정보 비트를 부호화하는 적어도 하나의 인코더와, 상기 부호화된 심볼열들을 정해진 방식으로 변조하는 적어도 하나의 변조기와, 상기 변조된 심볼열들을 입력받아 데이터 심볼과 상기 다중 송신 안테나별 파일롯 심볼을 해당 주파수 축 부반송파 인덱스와 시간축 OFDMA 심볼 인덱스로 정렬하고 OFDMA 심볼의 모든 부반송파에 매핑하는 부반송파 맵핑 및 스크램블러를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 송신 방법은 다중 송신 안테나를 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템의 송신 방법에 있어서, 입력된 정보 비트를 부호화하는 과정과, 상기 부호화된 심볼열들을 정해진 방식으로 변조하는 과정과, 상기 변조된 심볼열들을 입력받아 데이커 심볼들과 상기 다중 송신 안테나별 파일롯 심볼을 해당 주파수 축 부반송파 인덱스와 시간축 OFDMA 심볼 인덱스로 정렬하는 과정과, 상기 정렬된 데이터 및 파일럿 심볼들을 OFDMA 심볼의 모든 부반송파에 매핑하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시 될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서 설명되는 본 발명에서는 IEEE 802.16d/e 표준에서 기술된 OFDMA 방식을 사용하는 이동통신 시스템에서 다수개의 송신 안테나를 사용할 때, 다양한 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나 기술에 따른 송신기의 구조 및 동작 방법을 제시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 STC 기술을 지원하는 송신기 구성과 STC/SM 복합 기술을 지원하는 송신기 구성을 나타낸 도면이다.
IEEE 802.16e 표준에서 보여주는 것과 같이, STC 기술의 신호 코딩 방식은 하기 <수학식 2>와 <수학식 3>과 같으며, 이와 같은 기술은 도 1과 동일한 데이터 전송률을 갖지만 다중 안테나 다이버시티 특성에 의해 더 향상된 전송 품질을 보장하게 하는 기술이다.
Figure 112004050979929-PAT00003
Figure 112004050979929-PAT00004
상기 <수학식 2>에서 행은 안테나 인덱스, 열은 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내며, 상기 <수학식 3>에서 행은 안테나 인덱스, 1과 2열은 홀수번째 부반송파를 나타내며 2와 3열은 짝수번째 부반송파에 맵핑을 나타내며, 1과 3열은 동일한 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내고 2와 4열은 다음 OFDMA 다음 심볼 인덱스를 나타내는 시-공간 시간 측 주파수 측 블록 코드를 나타낸다. 행렬 안의 Si는 변조된 심볼들을 나타낸다. 즉, 2 또는 4개의 변조된 데이터 심볼을 2개 또는 4개의 안테나로 위와 같이 인코딩을 하여 전송한다. 이와 같이 변조기(502)를 통해 변조된 심볼 단위에서 STC 인코더(503)를 통해 STC 인코딩을 수행함으로서 해당 부채널에 대해서만 STC 기술을 적용할 수 있으며, 동일한 OFDMA 심볼에서 다른 부채널에는 다른 다중안테나 기술을 적용할 수도 있는 장점을 갖는다.
도 5에서 인코더(501)과 변조기(502)는 도 1의 101, 102와 동일한 동작을 수행한다. STC 인코더(503)은 송신 안테나 수에 따라서 위의 상기 <수학식 2>와 <수학식 3>과 같이 인코딩을 수행한다.
2개의 전송 안테나 시스템에서 STC 인코더(503)에 입력되는 심볼들이 S1, S2, S3, S4, S5, S6, ... 과 같을 때, 첫 번째 송신 안테나에 S 1, -S* 2, S3, -S* 4, S5, -S* 6 ... 의 STC 인코더(503) 출력이 생성되며, 두 번째 송신 안테나에 S2, S* 1, S4, S* 3, S6, S* 5 ... 의 STC 인코더(503) 출력이 만들어 진다. 이와 같은 각 안테나별 출력은 각 안테나 별 부반송파 맵핑 및 스크램블러(504)의 입력이 된다. 여기서 홀수번째 출력 심볼은 k번째 OFDMA 심볼에 맵핑되고 짝수 번째 출력 심볼은 k+1번째 OFDMA 심볼에 맵핑된다.
각 송신 안테나 별 부반송파 맵핑 및 스크램블러(504)는 STC 인코더(503)의 출력을 입력으로 하며, 적용되는 부채널 구성 방법에 따라서 입력된 데이터와 도 2의 구조에 맞는 안테나 별 파일롯 심볼을 해당 주파수 축 부반송파 인덱스와 시간 축 OFDMA 심볼 인덱스로 정렬하는 동작을 수행하고, IFFT(205)를 수행 할 OFDMA 심볼의 모든 부반송파에 맵핑한다.
4개의 전송 안테나를 사용하고 STC 인코더(503)에 입력되는 심볼들이 S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, ... 과 같을 때, 첫 번째 송신 안테나에 S1, -S* 2, S5, -S* 6 ... 의 STC 인코더(503) 출력이 생성되며, 두 번째 송신 안테나에 S2, S* 1, S 6, S* 5 ... 의 STC 인코더(503) 출력이 생성되며, 세 번째 송신 안테나에 S3, -S* 4, S 7, -S* 8 ... 의 STC 인코더(503) 출력이 생성되며, 네 번째 송신 안테나에 S4, S* 3, S 8, S* 7 ... 의 STC 인코더(503) 출력이 만들어진다. 이와 같은 각 안테나별 출력은 각 안테나 별 부반송파 맵핑 및 스크램블러(504)의 입력이 된다. 각 안테나에서 홀수번째 STC 인코더(503)의 출력 심볼은 k번째 OFDMA 심볼에 맵핑 되고, 짝수 번째 입력 심볼은 k+1번째 OFDMA 심볼에 맵핑된다. 또한, 첫 번째와 두 번째 안테나의 입력 심볼은 순서대로 홀수 번째 부반송파에만 맵핑 되고 세 번째와 네 번째 안테나로의 입력 심볼은 순서대로 짝수 번째 부반송파에 맵핑 된다. 각 송신 안테나 별 부반송파 맵핑 및 스크램블러(504)는 STC 인코더(503)의 출력을 입력으로 하며, 도 3에서 보여 주었던 것과 같이 추가되는 파일롯 심볼의 수 만큼 데이터 심볼을 제거하며, 적용할 부 채널 구성 방법에 따라서 입력된 데이터와 도 3의 구조에 맞는 안테나 별 파일롯 심볼을 해당 주파수 축 부반송파 인덱스와 시간 축 OFDMA 심볼 인덱스로 정렬하는 동작을 수행하고, IFFT(205)를 수행 할 OFDMA 심볼의 모든 부반송파에 맵핑한다.
IEEE 802.16e 표준에서 보여주는 것과 같이, STC/SM 복합 기술의 신호 코딩 방식은 4 개의 전송 안테나 시스템에서 아래의 <수학식 4>의 예와 같으며, 이와 같은 기술은 도 1의 데이터 전송률의 2 배를 갖고 다중 안테나 다이버시티 특성에 의 해 더 향상된 전송 품질을 보장하게 하는 기술이며 단말기에서는 2개 이상의 수신 안테나를 요구한다.
Figure 112004050979929-PAT00005
상기 <수학식 4>에서 행은 안테나 인덱스를 나타내고, 1과 2열은 홀수번째 부반송파를 나타내며 2와 3열은 짝수번째 부반송파에 맵핑을 나타내며, 1과 3은 동일한 OFDMA 심볼 인덱스를 나타내고 2와 4 열은 다음 OFDMA 다음 심볼 인덱스를 나타내는 시-공간 시간 측 주파수 측 블록 코드를 나타낸다. 2개의 OFDMA 심볼과 2개의 부반송파 단위의 인코딩으로 8개의 변조된 심볼을 전송함으로 데이터 전송률은 두배가 되는 것을 알 수 있다. 또한, 동일한 인코더(501)과 변조기(502)를 사용함으로서 수신 측에서는 안테나 다이버시티의 이득을 얻을 수 있다. 행렬 안의 Si는 변조된 심볼들을 나타낸다. 이와 같이 변조기(502)를 통해 변조된 심볼 단위에서 STC 인코딩을 수행함으로서 해당 부 채널에 대해서만 STC 기술을 적용할 수 있으며, 동일한 OFDMA 심볼에서 다른 부 채널에는 다른 다중안테나 기술을 적용할 수도 있는 장점을 갖는다. 부반송파 맵핑 및 스크램블러(504)는 안테나 별로 STC 인코더(503)의 출력 신호를 입력으로 받으며, 위의 4개의 송신 안테나를 갖는 경우와 같 은 동작을 수행한다. 즉, 안테나 별로 추가되는 파일롯 수 만큼의 데이터 심볼을 제거하며, 도 3의 파일롯 구조에 맞게 파일롯 심볼과 데이터 심볼을 전체 부반송파에 맵핑 한다.
IFFT(505), 필터(506), DAC(507), RF 블록(508) 그리고 안테나(509)는 도 1과 동일과 동작을 수행한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 하나의 인코더와 변조기를 사용하면서 SM(Spatial Multiplexing) 기술을 지원하는 송신기 구성을 나타낸 도면이다.
IEEE 802.16e 표준에서 보여주는 것과 같이, SM 기술의 신호 코딩 방식은 하기 <수학식 5>와 <수학식 6>의 예와 같으며, 이와 같은 기술은 데이터 전송률(도 1의 데이터 전송률 * 전송안테나 수)을 극대화 할 수 있으며, 하나의 인코더(601)와 변조기(602)를 사용함으로서 안테나 다이버시티 이득 또한 얻을 수 있는 기술이다.
Figure 112004050979929-PAT00006
Figure 112004050979929-PAT00007
상기 <수학식 5>와 <수학식 6>에서 행은 안테나 인덱스를 나타내며, 행렬 안의 Si는 변조(602)된 심볼들을 나타낸다. 도 1과 같은 동일 전송 안테나 시스템에 비해서 전송 안테나 수의 배수 만큼 큰 데이터 심볼을 동일한 자원으로 전송할 수 있는 구조를 갖는다. 인코더(601)와 변조기(602)는 도 1과 동일한 동작을 수행하지만, 동일한 자원을 할당 받을 시에 인코더(601)에 입력되는 정보의 수는 도 1 시스템에 전송 안테나 수의 배수가 된다. 분배기(Demux)(603)은 상기 <수학식 5>와 <수학식 6>과 같이 변조기(602)의 순차적인 출력 심볼을 안테나 순서대로 분배하는 동작을 수행하고, 이러한 분배된 신호는 각 안테나 별로 부 반송파 맵핑 및 스크램블러(604)의 입력이 된다.
4개의 전송 안테나 시스템에서 변조기(602)의 출력 심볼들이 S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, ... 과 같을 때, 분배기(603)을 통해서 첫 번째 송신 안테나 측 604에 S1, S5,... , 두 번째 송신 안테나 측 604에 S2, S6, ... , 세 번째 송신 안테나 측 604에 S3, S7, ... , 네 번째 송신 안테나 측 604에 S4, S8, ... 심볼이 입력이 된다. 각 부반송파 맵핑 및 스크램블러(504)는 도 3에서 보여 주었던 것과 같이 추가되는 파일롯 심볼의 수 만큼 데이터 심볼을 제거하며, 적용할 부 채널 구성 방법에 따라서 입력된 데이터와 도 3의 구조에 맞는 안테나 별 파일롯 심볼을 해당 주파수 축 부반송파 인덱스와 시간 축 OFDMA 심볼 인덱스로 정렬하는 동작을 수행하고, IFFT(205)를 수행 할 OFDMA 심볼의 모든 부반송파에 맵핑한다.
IFFT(505), 필터(506), DAC(507), RF 블록(508) 그리고 안테나(509)는 도 1과 동일과 동작을 수행한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 다중 전송 안테나를 사용하는 OFDMA 시스템에서 다수의 인코더와 변조기를 사용하면서 SM(Spatial Multiplexing) 기술을 지원하는 송신기 구성을 나타낸 도면이다.
IEEE 802.16e 표준에서 보여주는 것과 같이, SM 기술의 신호 코딩 방식은 상기 <수학식 5>와 <수학식 6>의 예와 같으며, 이와 같은 기술은 데이터 전송률을 극대화 할 수 있으며, 안테나 별 무선 채널의 환경에 따라 적응적인 코딩 및 변조 기술을 적용할 수 있으므로 셀 용량 증가를 최대화 할 수 있는 기술이다.
각 전송 안테나에 따라서 인코더(701 ... 711)와 변조기(702 ... 712)를 갖으며 각 인코더와 변조기는 다른 조합을 갖을 수 있으므로 무선 채널 환경에 적응하는 성능 이득을 얻을 수 있다.
4개의 전송 안테나 시스템에서 첫 번째 변조기(702)의 출력 심볼들이 S01, S02, S03, S04, ... 과 같고 마지막 변조기(712)의 출력 심볼들이 S11, S12, S13, S14, ... 과 같고 을 때, 첫 번째 송신 안테나 측 704에 S01, S02, S03, S 04, ... , 마지막 송신 안테나 측 704에 S11, S12, S13, S14, ... 심볼이 입력이 된다. 각 부반송파 맵핑 및 스크램블러(504)는 도 7의 동작과 동일하다.
IFFT(505), 필터(506), DAC(507), RF 블록(508) 그리고 안테나(509)는 도 1과 동일과 동작을 수행한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 OFDMA와 같은 이동통신 환경에서 다중 안테나를 사용하는 시스템에서 다양한 안테나 기술을 사용할 수 있는 송신 장치 및 방법을 이용하여 데이터 전송률 또는 시스템 용량 증대를 최대화 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 다중 송신 안테나를 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템의 송신 장치에 있어서,
    입력된 정보 비트를 부호화하는 적어도 하나의 인코더와,
    상기 부호화된 심볼열들을 정해진 방식으로 변조하는 적어도 하나의 변조기와,
    상기 변조된 심볼열들을 입력받아 데이터 심볼과 상기 다중 송신 안테나별 파일롯 심볼을 해당 주파수 축 부반송파 인덱스와 시간축 OFDMA 심볼 인덱스로 정렬하고 OFDMA 심볼의 모든 부반송파에 매핑하는 부반송파 맵핑 및 스크램블러를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조기의 출력을 심볼 단위로 STC 인코딩하여 상기 부반송파 맵핑 및 스크램블러로 출력하는 STC 인코더를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조기의 출력을 상기 다중 안테나의 정해진 순서에 따라 분배하여 상기 부반송파 맵핑 및 스크램블러로 출력하는 분배기를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 장치.
  4. 다중 송신 안테나를 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템의 송신 방법에 있어서,
    입력된 정보 비트를 부호화하는 과정과,
    상기 부호화된 심볼열들을 정해진 방식으로 변조하는 과정과,
    상기 변조된 심볼열들을 입력받아 데이터 심볼들과 상기 다중 송신 안테나별 파일롯 심볼을 해당 주파수 축 부반송파 인덱스와 시간축 OFDMA 심볼 인덱스로 정렬하는 과정과,
    상기 정렬된 데이터 및 파일럿 심볼들을 OFDMA 심볼의 모든 부반송파에 매핑하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2206304A4 (en) * 2007-11-09 2017-03-22 LG Electronics Inc. Method for configurating basic signal allocation unit and method for transmitting signals using the same

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