KR20060040180A - 다중입출력 직교 주파수 분할 다중화 방식에 적용되는채널 추정을 위한 신호 전송 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두개의 그룹으로 이루어진 안테나들을 통해, 하나의 주파수 대역에 존재하는 다수의 부반송파를 이용하여 신호를 전송하는 시스템에서, 제 1 시간 구간에서, 제 1 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계 및 제 2 시간 구간에서, 제 2 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법에 관한 것으로써, 본 발명은 5 개 이상의 안테나가 사용되는 MIMO 시스템의 경우에 있어서, 5 이상의 안테나에 상응하는 채널 추정을 위한 신호를 전송할 수 있는 효과가 있다.
다중입출력(MIMO), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 미드앰블(Midamble)

Description

다중입출력 직교 주파수 분할 다중화 방식에 적용되는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법{Method for Transmitting Signals for Channel Estimation in MIMO OFDM System}
도 1 은 부반송파 전체 활용 방식(FUSC; Full Usage Subcarrier)에 있어서, 안테나가 4 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송파 할당 방법을 나타낸 일실시예 설명도.
도 2 는 부반송파 일부 활용 방식(PUSC; Partial Usage Subcarrier) 에 있어서, 안테나가 4 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송파 할당 방법을 나타낸 일실시예 설명도
도 3 은 본 발명에 따른 다중 입출력(MIMO; Multi-Input Multi-Output) 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 이용한 광대역 무선접속 시스템(Broadband Wireless Access System)에 적용되는 프레임 포맷을 나타낸 일실시예 구성도.
도 4 는 안테나가 5 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송파 할당 방법을 나타낸 일실시예 설명도.
본 발명은 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output; 이하 'MIMO')시스템에 적용되는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는, 2 개의 미드앰블 구간에 각각 채널 추정을 위한 신호를 전송함으로써, 5 개 이상을 구비한 MIMO 시스템에 있어서, 효율적으로 안테나에 상응하는 채널 추정을 수행하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
단일 안테나를 사용하는 기지국은 하나의 안테나를 통해서 채널의 상태를 추정할 수 있는 프리앰블(Preamble)을 단말기에게 전송한다. 한편, MIMO 시스템 기지국의 경우에는, 하나의 안테나에서 프리앰블을 전송하고, 나머지 안테나에서는 전송할 데이터가 있는 경우에 파일럿(Pilot) 신호를 전송한다. 그러나, 상기 파일럿 신호는 남은 안테나의 채널 추정에는 적합하지 않다.
따라서, 다중 안테나의 채널 추정을 위하여 MIMO 매드앰블을 하향링크 프레임의 MIMO 구역 앞에 위치 시킨다. 상기 MIMO 미드앰블은 하나의 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 'OFDM') 심볼로 안테나 별 파일럿 신호로 이루어진다.
다중 안테나 시스템에 있어서, 기지국은 해당 서비스가 가능한 단말기와 협상(Negotiation) 과정을 거쳐 MIMO 지원 가능 여부를 확인한다. MIMO 지원이 가능한 단말기에 MIMO 기초 정보 단위(MIMO IE; MIMO Basic Information Element) 를 통해 MIMO 구간을 구성하는 첫번째 심볼에 MIMO 미드앰블(midamble)의 존재 여부를 알려준다. MIMO 미드앰블은 다중 안테나 별 파일럿으로서, 하나의 OFDM 심볼로 이 루어진다. 또한, MIMO 미드앰블에 따른 순열(Permutation)을 기초로 부반송파가 할당된다. 단말기는 미드앰블을 통해 각 안테나 별 채널 추정을 수행한다. 부반송파 전체 활용 방식(Full Usage Subcarrier; 이하 'FUSC') 는 전 대역에 분포한 부 반송파를 이용하며, 부 반송파의 위치는 왼쪽 보호(Guard) 대역 이후부터 시작된다.
도 1 은 FUSC 에 있어서, 안테나가 4 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송(Subcarrier)파 할당 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다.
MIMO 미드앰블에 상응하는 부반송파를 할당하는 방법은 수학식 1 에 나타낸 바와 같다.
Figure 112004051129488-PAT00001
수학식 1 에서, n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수, k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수를 의미한다.
수학식 1 을 참조하면, 기지국의 안테나가 2 개인 경우 (n=0,1)에 사용되는 부반송파는 -(Nused / 2) + n + 2k 로 나타낼 수 있다. 한편, 기지국의 안테나가 3 개인 경우 (n=0,1,2) 사용되는 부반송파는 -(Nused / 2) + n + 4k 이고, 기지국의 안테나가 4 개인 경우는 (n=0,1,2,3) 부반송파는 -(Nused / 2) + n + 4k 로 선택 된다.
부반송파 일부 활용 방식(Partial Usage Subcarrier; 이하 'PUSC')의 경우에 는, PUSE 의 기본 단위인 14 개의 인접한 부반송파로 이뤄진 클러스터에 데이터 부 반송파 대신 안테나 별 파일럿을 할당한다.
도 2 는 PUSC 에 있어서, 안테나가 4 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송파 할당 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다.
안테나별 파일럿을 할당하는 방법은 수학식 2 에 나타낸 바와 같다.
Figure 112004051129488-PAT00002
수학식 2 에서, n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수, k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수를 의미한다.
수학식 2 를 참조하면, 기지국의 안테나가 2 개인 경우 (n =0,1), 짝수 부반송파는 인덱스가 0 인 안테나 에게, 홀수 부반송파는 인덱스가 1 인 안테나에게 할당한다. 기지국의 안테나가 3개인 경우에는 (n=0,1,2), 3k 로, 기지국의 안테나가 4개인 경우 (n=0,1,2,3), 4k 로 선택한다.
종래 기술에 따르면, MIMO 미드앰블은 안테나 4 개까지 보유한 다중 안테나 시스템에 적용될 수 있다. 그러나, 5 개 이상의 다중 안테나 시스템의 경우에는, 현재의 미드앰블 구조가 안테나 4 개에까지만 고려하고 있으므로, 이에 따른 미드앰블을 전송할 수 없으므로, 안테나별 채널 추정이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 두개의 OFDM 심볼을 이용하여 MIMO 미드앰블을 전송함으로써, 5 개 이상의 안테를 이용한 MIMO 시스템에 있어서, 효율적으로 채널 추정을 위한 신호를 전송하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 두개의 그룹으로 이루어진 안테나들을 통해, 하나의 주파수 대역에 존재하는 다수의 부반송파를 이용하여 신호를 전송하는 시스템에서, 상기 안테나들의 채널 상태를 추정을 위한 신호 전송 방법에 있어서, 제 1 시간 구간에서, 제 1 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계 및 제 2 시간 구간에서, 제 2 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 두개의 그룹으로 이루어진 안테나들을 통해, 하나의 주파수 대역에 존재하는 부반송파 집합들을 일정 구분 단위로 그룹화하여 신호를 전송하는 시스템에서, 상기 안테나들의 채널 상태를 추정을 위한 신호 전송 방법에 있어서,
제 1 시간 구간에서, 제 1 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계 및 제 2 시간 구간에서, 제 2 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람 직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 MIMO OFDM 을 이용한 광대역 무선접속 시스템(Broadband Wireless Access System)에 적용되는 프레임 포맷을 나타낸 일실시예 구성도이다. 도 3 을 참조하면, MIMO 시스템 기지국의 경우에는, 하나의 안테나에서 프리앰블(11)을 전송하고, 나머지 안테나에서는 전송할 데이터가 있는 경우에 파일럿(Pilot) 신호를 전송한다.
MIMO OFDM 시스템에 있어서, 다중 안테나의 채널 추정을 위하여 MIMO 매드앰블(15, 16)을 하향링크 프레임의 MIMO 구역(MIMO Zone)(17) 앞에 위치 시킨다. 상기 MIMO 미드앰블은 하나의 OFDM 심볼로 안테나 별 파일럿 신호로 이루어진다.
MIMO 미드앰블에서 부반송파를 5 개 이상의 안테나별로 맵핑하기 위한 방법으로 두 개의 OFDM 심볼을 사용한다. 첫번째 심볼에 적용하는 방법은 종래 기술과 같이 사용하지만, 안테나별로 맵핑하는 인덱스 값은 변화를 준다. FUSC 의 경우 MIMO 미드앰블 부 반송파를 할당하는 방법은 수학식 3 에 나타낸 바와 같다.
Figure 112004051129488-PAT00003
(단, Nt > 4 )
수학식 3 에서, n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수, k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수를 나타낸다. 미드앰블을 구성하는 첫번째 심볼은 안테나 4 개의 경우에 사용한다. 한편, 미드앰블을 구성하는 2 번째 심볼은 5 번째 안테나부터 사용하게 된다.
수학식 3 을 참조하면, 기지국의 안테나가 5 개인 경우(n=4), 사용되는 부반송파는 -(Nused / 2) + 2k, 기지국의 안테나가 6 개인 경우(n=4,5), 사용되는 부반송파는 -(Nused / 2) + n + 2k 이다. 한편, 기지국의 안테나가 7 개인 경우(n=4,5,6), 사용되는 부반송파는 -(Nused / 2) + n + 4k, 기지국의 안테나가 8 개인 경우 (n=4,5,6,7) 부반송파는 -(Nused / 2) + n + 4k 로 선택된다.
PUSE 의 기본 단위인 14 개의 인접한 부반송파로 이뤄진 클러스터에 데이터 부 반송파 대신 안테나 별 파일럿을 할당한다.
Figure 112004051129488-PAT00004
(단, Nt > 4 )
수학식 4 에서, n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수, k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수를 의미한다.
수학식 4 를 참조하면, 기지국의 안테나가 5 개인 경우(n=4)에 사용되는 부반송파는 -(Nused / 2) + 2k 이고, 기지국의 안테나가 6 개인 경우(n=4,5)에 사용되는 부반송파는 -(Nused / 2) + n + 2k 이다. 한편, 기지국의 안테나가 7 개인 경우 (n=4,5,6)에 사용되는 부반송파는 -(Nused / 2) + n + 3k 이고, 기지국의 안테나가 8개인 경우(n=4,5,6,7)에 사용되는 부반송파는 -(Nused/2 ) + n + 4k 로 선택된다.
도 4 는 안테나가 5 개인 경우, 미드앰블에 상응하는 부반송파 할당 방법을 나타낸 일실시예 설명도이다.
상기 미드앰블 심볼은, QPSK 로 변조되어 전송될 수 있다. 이때, 첫번째 심볼에 들어가는 값을 성상도(Constellation)의 실수축으로(2-4개 안테나)에, 두번째 심볼(5-8개 안테나)에 들어가는 값을 성상도(Constellation)의 허수축에 위치하도록 변조할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 5 개 이상의 안테나가 사용되는 MIMO 시스템의 경우에 있어서, 5 이상의 안테나에 상응하는 채널 추정을 위한 신호를 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 두개의 그룹으로 이루어진 안테나들을 통해, 하나의 주파수 대역에 존재하는 다수의 부반송파를 이용하여 신호를 전송하는 시스템에서, 상기 안테나들의 채널 상태를 추정을 위한 신호 전송 방법에 있어서,
    제 1 시간 구간에서, 제 1 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계; 및
    제 2 시간 구간에서, 제 2 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 신호는, 하나의 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼인 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹에 해당하는 안테나들에 대해, 상기 심볼에 상응하는 부반송 파 할당 방법은,
    Figure 112004051129488-PAT00005
    에 따라 할당하는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
    (n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수, k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수)
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 그룹에 해당하는 안테나들에 대해, 상기 심볼에 상응하는 부반송파 할당 방법은,
    Figure 112004051129488-PAT00006
    (n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수(Nt > 4), k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수)
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹은 4 개의 안테나로 이루어지고, 상기 제 2 그룹은 적어도 하나의 안테나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 구간 및 상기 제 2 시간 구간이 일치하고, 상기 심볼은, 직각 위상 천이 변조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 방법으로 변조되는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 QPSK 변조 방법은, 상기 제 1 그룹에 해당하는 안테나를 이용하여 전송되는 심볼은, 성상도의 실수축에 매핑되고, 상기 제 2 그룹에 해당하는 안테나를 이용하여 전송되는 심볼은, 성상도의 허수축에 매핑되는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 구간 및 상기 제 2 시간 구간은, 다중 입출력(MIMO; Multi-Input Multi-Output) 방법에 의한 신호 전송 시간 구간 이전에 위치하는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기준 신호는, 다중 입출력 미드앰블(MIMO Midamble)인 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  10. 두개의 그룹으로 이루어진 안테나들을 통해, 하나의 주파수 대역에 존재하는 부반송파 집합들을 부반송파 구분 단위로 그룹화하여 신호를 전송하는 시스템에서, 상기 안테나들의 채널 상태를 추정을 위한 신호 전송 방법에 있어서,
    제 1 시간 구간에서, 제 1 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계; 및
    제 2 시간 구간에서, 제 2 그룹에 해당하는 안테나들에 상응하는 채널 추정을 위한 기준 신호를 전송하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 부반송파 구분 단위는 14 개의 부반송파가 하나의 단위인 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기준 신호는, 하나의 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼인 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹에 해당하는 안테나들에 대해, 상기 심볼에 상응하는 부반송 파 할당 방법은,
    Figure 112004051129488-PAT00007
    에 따라 할당하는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
    (n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수(Nt > 4), k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수)
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 그룹에 해당하는 안테나들에 대해, 상기 심볼에 상응하는 부반송파 할당 방법은,
    Figure 112004051129488-PAT00008
    (n 은 매핑되는 안테나 인덱스, Nt 는 총 안테나의 개수(Nt > 4), k 는 부반송파 인덱스, Nused 는 사용되는 전체 부반송파 개수)
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹은 4 개의 안테나로 이루어지고, 상기 제 2 그룹은 적어도 하나의 안테나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 구간 및 상기 제 2 시간 구간이 일치하고, 상기 심볼은, 직각 위상 천이 변조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 방법으로 변조되는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 QPSK 변조 방법은, 상기 제 1 그룹에 해당하는 안테나를 이용하여 전송되는 심볼은, 성상도의 실수축에 매핑되고, 상기 제 2 그룹에 해당하는 안테나를 이용하여 전송되는 심볼은, 성상도의 허수축에 매핑되는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 구간 및 상기 제 2 시간 구간은, 다중 입출력(MIMO; Multi-Input Multi-Output) 방법에 의한 신호 전송 시간 구간 이전에 위치하는 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기준 신호는, 다중 입출력 미드앰블(MIMO Midamble)인 것을 특징으로 하는 채널 추정을 위한 신호 전송 방법.
KR1020040089415A 2004-11-04 2004-11-04 다중입출력 직교 주파수 분할 다중화 방식에 적용되는채널 추정을 위한 신호 전송 방법 KR20060040180A (ko)

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